專利名稱：超聲波探頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開的示例性實施例涉及一種使用超聲波產(chǎn)生物體內(nèi)部的圖像的超聲波探頭。
背景技術(shù)：
超聲波診斷系統(tǒng)包括非植入性裝置，該非植入性裝置朝身體中的目標器官的身體表面照射超聲波信號，并且獲得(例如)軟組織和血流的橫截面圖像。與諸如X射線診斷系統(tǒng)、計算機斷層(CT)掃描儀、磁共振成像(MRI)系統(tǒng)以及用于核醫(yī)學診斷系統(tǒng)的其他成像診斷系統(tǒng)相比，超聲波診斷系統(tǒng)可以具有緊湊的尺寸和低廉的價格，可實時顯示圖像，并且可通過避免暴露于輻射來提供高水平的安全性。為了至少這些理由，超聲波診斷系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地用于，例如，心臟醫(yī)學、腹部成像、泌尿?qū)W、產(chǎn)科醫(yī)學和婦科醫(yī)學的診斷。超聲波診斷系統(tǒng)包括將超聲波信號發(fā)射到物體并且從物體接收超聲回波信號以獲得物體的超聲波圖像的超聲波探頭。超聲波探頭包括:壓電材料的壓電層，通過壓電材料的振動將電信號轉(zhuǎn)化成語音信號(例如，聲學的)并且反過來將語音信號轉(zhuǎn)化成電信號；匹配層，減少壓電層和物體之間的聲阻抗差，以允許從壓電層傳遞的超聲波盡可能多地傳遞到物體；透鏡，將從壓電層的前部行進的超聲波聚焦到特定點；背襯層，阻擋超聲波從壓電層的后部沿相反方向行進，以防止圖像失真。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本公開的目的在于提供一種超聲波探頭及其制造方法，該超聲波探頭包括背襯層和/或匹配層，所述匹配層設(shè)置有允許壓電構(gòu)件安裝于其中的凹槽。

本公開的其他方面將在下面的描述中進行部分闡述，部分將通過描述而顯而易見，或者可通過實施本公開的示例性實施例而了解。根據(jù)本公開的一方面，一種超聲波探頭包括:壓電構(gòu)件；背襯層，設(shè)置在壓電構(gòu)件的后側(cè)表面上，并且在背襯層的前側(cè)表面上設(shè)置有安裝壓電構(gòu)件的至少一個凹槽。壓電構(gòu)件可以被布置為一維陣列和二維陣列中的一種，所述至少一個凹槽可具有對應(yīng)于壓電構(gòu)件的陣列的形狀。接地電極可以形成在組成壓電構(gòu)件的陣列的每個元件的至少一側(cè)上，信號電極可以形成在包括與在上面形成接地電極的所述側(cè)相對的側(cè)部的每個元件的至少一側(cè)上。至少一個導電圖案可以安裝在所述至少一個凹槽中，以將電信號施加到壓電構(gòu)件的陣列。所述至少一個導電圖案可以形成在所述至少一個凹槽的至少一側(cè)上。所述至少一個導電圖案可以與形成在壓電構(gòu)件的陣列的元件上的接地電極和信號電極中的至少一個電連接，以將電信號施加到元件。根據(jù)本公開的另一方面，一種超聲波探頭包括:壓電構(gòu)件；匹配層，設(shè)置在壓電構(gòu)件的前側(cè)表面上，并且在匹配層的后側(cè)表面上設(shè)置有安裝壓電構(gòu)件的至少一個凹槽。壓電構(gòu)件可以被布置為一維陣列和二維陣列中的一種，所述至少一個凹槽可具有對應(yīng)于壓電構(gòu)件的陣列的形狀。接地電極可以形成在組成壓電構(gòu)件的陣列的每個元件的至少一側(cè)上，信號電極可以形成在包括與在上面形成接地電極的所述側(cè)相對的側(cè)部的每個元件的至少一側(cè)上。至少一個導電圖案可以安裝在所述至少一個凹槽中，以將電信號施加到壓電構(gòu)件的陣列。所述至少一個導電圖案可以形成在所述至少一個凹槽的至少一側(cè)上。所述至少一個導電圖案可以與形成在壓電構(gòu)件的陣列的元件上的接地電極和信號電極中的至少一個電連接，以將電信號施加到元件。根據(jù)本公開的一方面，一種超聲波探頭的制造方法包括:在背襯層的一側(cè)上形成至少一個凹槽，將壓電構(gòu)件安裝在所述至少一個凹槽中。形成至少一個凹槽的步驟可以包括:在背襯層的所述一側(cè)上以一維陣列和二維陣列中的一種布置所述至少一個凹槽；在所述至少一個凹槽的至少一側(cè)上形成至少一個導電圖案，以將電信號施加到壓電構(gòu)件的陣列。安裝壓電構(gòu)件的步驟可以包括:將匹配層安裝在壓電構(gòu)件的一側(cè)上；將上面安裝有匹配層的壓電構(gòu)件處理成一維陣列和二維陣列中的一種；將接地電極和信號電極形成在組成處理的壓電構(gòu)件的陣列的每個元件上；將設(shè)置有接地電極和信號電極的壓電構(gòu)件的陣列安裝在所述至少一個凹槽中。形成接地電極和信號電極的步驟可以包括:將接地電極形成在組成處理的壓電構(gòu)件的陣列的每個元件的 至少一側(cè)上；將信號電極形成在包括與在上面形成接地電極的所述側(cè)相對的側(cè)部的每個元件的至少一側(cè)上。至少一個導電圖案可以形成在將要與接地電極和信號電極中的至少一個電連接的所述至少一個凹槽中，以將電信號施加到所述元件。根據(jù)本公開的另一方面，一種超聲波探頭的制造方法包括:在匹配層的一側(cè)上形成至少一個凹槽，將壓電構(gòu)件安裝在所述至少一個凹槽中。形成至少一個凹槽的步驟可以包括:在匹配層的一側(cè)上以一維陣列和二維陣列中的一種布置所述至少一個凹槽；在所述至少一個凹槽的至少一側(cè)上形成至少一個導電圖案，以將電信號施加到壓電構(gòu)件的陣列。安裝壓電構(gòu)件的步驟可以包括:將壓電構(gòu)件處理成一維陣列和二維陣列中的一種；將接地電極和信號電極形成在組成處理的壓電構(gòu)件的陣列的每個元件上；將設(shè)置有接地電極和信號電極的壓電構(gòu)件的陣列安裝在所述至少一個凹槽中。形成接地電極和信號電極的步驟可以包括:將接地電極形成在組成處理的壓電構(gòu)件的陣列的每個元件的至少一側(cè)上；將信號電極形成在包括與在上面形成接地電極的所述側(cè)相對的側(cè)部的每個元件的至少一側(cè)上。至少一個導電圖案可以形成在將要與接地電極和信號電極中的至少一個電連接的所述至少一個凹槽中，以將電信號施加到所述元件。根據(jù)本公開的另一方面，一種超聲波探頭包括:壓電構(gòu)件，包括前側(cè)表面和后側(cè)表面；背襯層，設(shè)置在所述后側(cè)表面上，以吸收在壓電構(gòu)件中產(chǎn)生的超聲波的至少一部分；匹配層，設(shè)置在所述前側(cè)表面上，以減小壓電構(gòu)件和物體之間的聲阻抗差，其中，背襯層和匹配層中的至少一個包括安裝壓電構(gòu)件的凹槽。


通過下面結(jié)合附圖對實施例進行的描述，本公開的這些和/或其他方面將會變得明顯和更加容易理解，在附圖中:圖1和圖2是示出了根據(jù)本公開示例性實施例的超聲波探頭的分解透視圖；圖3是示出了根據(jù)本公開實施例的在超聲波探頭的背襯層的凹槽中形成導電圖案的不例的視
圖4是示出了設(shè)置有將要安裝在圖3的凹槽中的電極的壓電構(gòu)件的示例的視圖；圖5是示出了在圖3的凹槽中安裝圖4的壓電構(gòu)件的視圖。圖6是示出了設(shè)置有將要安裝在圖3的凹槽中的電極的壓電構(gòu)件的另一示例的視圖；圖7是示出了在圖3的凹槽中安裝圖6的壓電構(gòu)件的視圖；圖8是示出了根據(jù)本公開實施例的在超聲波探頭的背襯層的凹槽中形成導電圖案的另一不例的視圖；圖9是示出了設(shè)置有將要安裝在圖8的凹槽中的電極的壓電構(gòu)件的視圖；圖10是示出了在圖8的凹槽中安裝圖9的壓電構(gòu)件的視圖；圖11和圖12是示出了根據(jù)本公開實施例的在超聲波探頭的背襯層的凹槽中形成導電圖案的進一步的示例的視圖；圖13是示出了設(shè)置有將要安裝在圖11和圖12的凹槽中的電極的壓電構(gòu)件的視圖；圖14和圖15是示出了根據(jù)本公開另一實施例的超聲波探頭的分解透視圖；圖16是示出了根據(jù)本公開的示例性實施例的超聲波探頭的制造方法的流程圖；圖17是示出了根據(jù)本公開另一實施例的超聲波探頭的制造方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將詳細說明本公開的示例性實施例，其示例在附圖中示出，附圖中，相同的標號始終指示相同的元件。圖1是示出了根據(jù)本公開示例性實施例的二維陣列的超聲波探頭的分解透視圖，圖2是示出了根據(jù)本公開示例性實施例的一維陣列的超聲波探頭的分解透視圖。根據(jù)示例性實施例的超聲波探頭包括:壓電層20 ;匹配層10，設(shè)置在壓電層20的前側(cè)表面上；背襯層30，設(shè)置在壓電層20的后側(cè)表面上。壓電材料響應(yīng)于施加的機械應(yīng)力產(chǎn)生電壓，并且響應(yīng)于施加的電壓而機械地變形。這些效應(yīng)分別指的是壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。即，壓電材料是將電能轉(zhuǎn)化成機械振動能并且將機械振動能轉(zhuǎn)化成電能的材料。根據(jù)示例性實施例的超聲波探頭包括壓電層20，壓電層20由通過將施加的電信號轉(zhuǎn)化成機械振動而產(chǎn)生超聲波的壓電材料形成。組成壓電層20的壓電材料的示例可以包括鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷、由鈮鎂酸鉛和鈦酸鉛的固溶體制成的PZMT單晶體、由鈮鋅酸鉛和鈦酸鉛的固溶體制成的PZNT單晶體等中的至少一種。另外，壓電層20可以按照單層或者多層堆疊布置。通常，當壓電材料20按照多層堆疊布置時，壓電層20的阻抗和電壓可以被更容易地調(diào)節(jié)，并且可以獲得更好的壓電敏感度，更高的能量轉(zhuǎn)換效率和更光滑的光譜。匹配層10設(shè)置在壓電層20的前側(cè)表面上。匹配層10減小壓電層20和物體之間的聲阻抗差，以能夠使壓電層20的 聲阻抗與物體的聲阻抗相匹配，從而允許由壓電層20產(chǎn)生的超聲波有效地傳遞到物體。為此，匹配層10可適于具有在壓電層20的聲阻抗和物體的聲阻抗之間的中間值。匹配層10可以由玻璃或樹脂材料形成。另外，多個匹配層10可以設(shè)置為允許聲阻抗從壓電層20到物體逐漸變化，并且多個匹配層的每個匹配層可以由不同的材料形成。壓電層20和匹配層10可以按照切塊工藝(dicing process)形成為圖1中示出的矩陣的形狀的二維陣列或者圖2中示出的一維陣列。雖然在圖1和圖2中未示出，但是保護層可以設(shè)置在匹配層10的前側(cè)表面上。保護層可以防止由壓電層20產(chǎn)生的高頻信號被暴露到外部，并且可以阻擋外部高頻信號的引入。此外，保護層可以通過將導電材料涂覆或沉積到具有防潮性和耐化學性的膜的表面而保護內(nèi)部組件不受水或者化學藥品(諸如用于消毒的那些水或者化學藥品)的損害。雖然在圖1和圖2中未示出，但是可以在匹配層10的前側(cè)表面上設(shè)置透鏡。透鏡可以形成為在超聲波的照射方向上呈凸面，以使超聲波聚焦，或者可以在聲速低于物體中的聲速的情況下被形成為呈面。設(shè)置在壓電層20的后側(cè)表面上的背襯層30吸收在壓電層20中產(chǎn)生并沿向后方向行進的超聲波的一部分。這阻擋這部分超聲波沿向前方向被反射，從而防止圖像失真。為了改善超聲波的衰減或阻擋，可以設(shè)置多個背襯層30。如圖1所示，當壓電層20形成為二維陣列時，背襯層30也形成為具有以二維陣列布置的多個凹槽31。凹槽31的數(shù)量可以等于組成二維陣列的壓電層20的元件21 (見圖4)的數(shù)量，每個凹槽31可以形成為具有與相應(yīng)的元件21的橫截面形狀相同或相似的橫截面形狀，從而相應(yīng)的元件21可以被安放在凹槽31中。如圖2所示，當壓電層20形成為一維陣列時，背襯層30也形成為具有以一維陣列布置的多個凹槽31。凹槽31的數(shù)量可以等于組成一維陣列的壓電層20的元件21的數(shù)量，每個凹槽31可以形成為具有與相應(yīng)的元件21的橫截面形狀相同或相似的橫截面形狀，從而相應(yīng)的元件21可以被安放在凹槽31中。凹槽31的深度可以被設(shè)置為允許元件21在不使產(chǎn)生超聲波的效率劣化的同時被穩(wěn)定地安放。用于在背襯層30中形成凹槽31的制造技術(shù)不限于此?？梢砸罁?jù)(例如)凹槽31的形狀使用各種制造技術(shù)。例如，在一個示例性工藝中，可以通過鑄造來制造設(shè)置有凹槽31的背襯層30。
當元件21被安裝在相應(yīng)的凹槽31中時，粘合劑、銀膠、導電材料等可以插入在元件21和凹槽31的接觸表面之間，以增加布置元件21的精確度，以允許元件21牢固地安裝在凹槽31中。圖3示出了根據(jù)本公開示例性實施例的形成在超聲波探頭的背襯層30的凹槽31中的導電圖案32和33的示例，圖4示出了可以安裝在圖3的凹槽31中的壓電構(gòu)件的示例，圖5示出了在凹槽31中安裝該壓電構(gòu)件，圖6示出了可以安裝在圖3的凹槽31中的壓電構(gòu)件的另一示例，圖7示出了在凹槽31中安裝該壓電構(gòu)件。針對用于產(chǎn)生超聲波的壓電層20，電信號應(yīng)該施加到組成壓電層20的壓電構(gòu)件。因此，壓電構(gòu)件設(shè)置有電極22和23，即，將電信號施加于其上的接地電極22和信號電極23。當壓電層20形成為一維陣列或者二維陣列時，接地電極22和信號電極23形成在組成所述陣列的每個元件21上。另外，為了將電信號施加到形成在每個元件21上的接地電極22和信號電極23，導電圖案32和33形成在安裝元件21的每個凹槽31中。如圖3所示，導電圖案32和33可以形成為從凹槽31的兩橫側(cè)邊延伸到凹槽31的外部。導電圖案32 和33的延伸到凹槽31的外部的部分可以電連接到電信號提供構(gòu)件，例如，印刷電路板(PCB)或者柔性印刷電路板(FPCB)。從任何兩個相鄰的凹槽31朝著彼此延伸到凹槽31的外部的導電圖案32和33可以形成為具有不同的極性。當導電圖案32和33以該方式形成時，從相鄰的凹槽31朝著彼此延伸到凹槽31的外部的導電圖案32和33布置為彼此不接觸。當從任何兩個相鄰的凹槽31朝著彼此延伸到凹槽31的外部的導電圖案32和33具有相同的極性時，即，當導電圖案32和33都接觸接地電極22或?qū)щ妶D案32和33都接觸信號電極23時，導電圖案32和33可以彼此連接。然而，如圖3所示，施加到元件21的電信號需要彼此不同地調(diào)節(jié)，因此，通過從相鄰的凹槽31朝著彼此延伸到凹槽31的外部而形成的導電圖案32和33可以設(shè)置有不同的極性并且被布置成彼此不接觸。圖4示出了設(shè)置有適于安裝在凹槽31中的電極22和23的壓電構(gòu)件。如圖3所示，如果導電圖案32和33形成在凹槽31的相對的橫側(cè)表面上，則接地電極22和信號電極23可以形成在元件21的相應(yīng)的相對的橫側(cè)表面上(如圖4所示)，從而當元件21安裝在凹槽31 (見圖5)中時，形成在元件21上的接地電極22和信號電極23可以分別接觸導電圖案32和33。接地電極22和信號電極23可以僅形成在元件21的相對的橫側(cè)表面上，或者還可以從其朝著元件21的前側(cè)表面或后側(cè)表面延伸?？蛇x地，如圖13所示，接地電極22和信號電極23可以形成在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面上，而不形成在元件21的相對的橫側(cè)表面上。圖6示出了形成在元件21的前側(cè)表面上和后側(cè)表面上的接地電極22和信號電極23，圖7示出了在凹槽31中安裝圖6的元件21。當接地電極22和信號電極23形成在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面上時，接地電極22和信號電極23可以朝著相反的橫側(cè)表面延伸，從而當元件21被安裝在凹槽31中時，分別形成在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面上的接地電極22和信號電極23可以接觸相應(yīng)的導電圖案32和33。圖8示出了根據(jù)本公開示例性實施例的形成在超聲波探頭的背襯層30的凹槽31中的導電圖案32和33的另一示例，圖9示出了可以安裝在圖8的凹槽31中的壓電構(gòu)件，圖10示出了將圖9的壓電構(gòu)件安裝在圖8的凹槽31中。如圖8所示，凹槽31的底部可以設(shè)置有分別連接到接地電極22和信號電極23的兩個導電圖案32和33。導電圖案32和33可以暴露在凹槽31的底部并且穿過背襯層30的內(nèi)部延伸到背襯層30的后側(cè)。在背襯層30的后側(cè)，導電圖案32和33可以連接到提供電信號的外部構(gòu)件。圖9示出了設(shè)置有適于安裝在凹槽31中的接地電極22和信號電極23的壓電構(gòu)件。如圖8所示，如果凹槽31的底部設(shè)置有兩個導電圖案32和33，則如圖9所示，接地電極22和信號電極23可以形成在元件21上，從而當元件21被安裝在凹槽31中時(見圖10)，接地電極22和信號電極23可以分別接觸導電圖案32和33。當接地電極22和信號電極23形成在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面上時，接地電極22被布置在后側(cè)表面上，信號電極23被布置在前側(cè)表面上。形成在元件21的前側(cè)表面上的信號電極23可以布置為沿元件21的橫側(cè)表面延伸到元件21的后側(cè)表面?？蛇x地，例如，如圖6所示，接地電極22可以形成在元件21的前側(cè)表面上，信號電極23可以形成在元件21的后側(cè)表面上。當接地電極22和信號電極23形成在元件21的橫側(cè)表面上時，接地電極22和信號電極23可以分別布置在元件21的相對的橫側(cè)表面上，并且接地電極22和信號電極23二者可以被布置為延伸到元件21 的后側(cè)表面。如圖9中左邊的示例所示，作為將接地電極22和信號電極23形成在前側(cè)表面和后側(cè)表面上或者形成在相對的橫側(cè)表面上的選擇，接地電極22和信號電極23中的一個可以延伸到元件21的接地電極22和信號電極中的另一個形成在其上的表面?？蛇x地，如圖9中右邊的示例所示，接地電極22和信號電極23都可以形成為從元件21的橫側(cè)表面延伸到元件21的后側(cè)表面，并且在這種情況下，導電圖案32和33可以僅設(shè)置在凹槽31的底部。由于延伸到元件21的后側(cè)表面的接地電極22和信號電極23僅需要被連接到形成在凹槽31的底部上的相應(yīng)的導電圖案32和33，因此接地電極22和信號電極23可以布置為占用元件21的后側(cè)表面的盡量小的面積。圖11和圖12示出了根據(jù)本公開另一實施例的形成在超聲波探頭的背襯層30的凹槽31中的導電圖案的進一步的示例，圖13示出了可以安裝在圖11和圖12的凹槽31中的壓電構(gòu)件。圖11中示出的背襯層30包括:背襯構(gòu)件34，設(shè)置有凹槽31 ;背襯塊35，用于支撐背襯構(gòu)件34 ;導電圖案32，安裝在背襯構(gòu)件34和背襯塊35之間。導電圖案32電連接到提供電信號的外部構(gòu)件，并且接觸元件21的接地電極22和信號電極23中的一個。即，在該示例性實施例中，不存在形成為分別接觸接地電極22和信號電極23的兩個導電圖案32和33 (與上面描述的圖3和圖8中的導電圖案32和33相同)，而是設(shè)置一個導電圖案32以僅接觸接地電極22和信號電極23中的一個。
圖12中示出的導電圖案32可以在凹槽31的底部暴露，以接觸將要安裝在凹槽31中的元件21的接地電極22，并且可以穿過背襯層30的內(nèi)部(例如，背襯塊35)延伸到背襯層30的后側(cè)。在背襯層30的后側(cè)，導電圖案32可以連接到提供電信號的外部構(gòu)件。與圖11中的導電圖案32相似，在圖12中的導電圖案32接觸元件21的接地電極22和信號電極23中的一個。圖13示出了設(shè)置有將要被安裝在圖11和圖12的凹槽31中的接地電極22和信號電極23的壓電構(gòu)件。如圖11和圖12所示，如果一個導電圖案32形成在凹槽31的底部，則形成在元件21上的接地電極22和信號電極23可以布置在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面(如圖13所示)上，使得當元件21安裝在凹槽31中時，接地電極22和信號電極23中的一個可以接觸導電圖案32。在圖13示出的示例中，在接地電極22和信號電極23中，僅形成在元件21的后側(cè)表面上的接地電極22可以從形成在凹槽31中的導電圖案32接收電信號。形成在元件21的前側(cè)表面上的信號電極23可以從將要被安裝在壓電構(gòu)件的前側(cè)表面上的單獨的導電圖案接收電信號。接地電極22和信號電極23可以僅形成在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面上，或者可以被布置為從所述前側(cè)表面和后側(cè)表面延伸到相對的橫側(cè)表面。圖14和圖15示出了本公開的另一示例性實施例。即，安裝相應(yīng)的壓電構(gòu)件的凹槽11形成在匹配層10中而不是形成在背襯層30中。如圖14所示，如果壓電層20形成為二維陣列，則匹配層10形成為具有以二維陣列布置的多個凹槽11。

凹槽11的數(shù)量可以等于組成二維陣列的壓電層20的元件21的數(shù)量，并且每個凹槽11可以形成為具有與相應(yīng)的元件21的橫截面形狀相同或相似的橫截面形狀，從而各個元件21可以被安裝在凹槽11中。如圖15所示，如果壓電層20形成為一維陣列，則匹配層10形成為具有以一維陣列布置的多個凹槽11。凹槽11的數(shù)量可以等于組成一維陣列的壓電層20的元件21的數(shù)量，并且每個凹槽11可以形成為具有與相應(yīng)的元件21的橫截面形狀相同或相似的橫截面形狀，從而各個元件21可以安裝在凹槽11中。凹槽11的深度可以被設(shè)置為允許元件21在不使產(chǎn)生超聲波的效率劣化的同時被穩(wěn)定地安放。用于在匹配層10中形成凹槽11的制造技術(shù)不限于此?？梢砸罁?jù)(例如)凹槽11的形狀使用各種制造技術(shù)。例如，在一個示例性工藝中，設(shè)置有凹槽11的匹配層10可以通過鑄造被制造。如果凹槽11形成在匹配層10中，則形成在元件21上的接地電極22和信號電極23以及形成在凹槽11中的導電圖案32和33的方位與在圖3到圖13中示出的示例性實施例中限定的方位相反。接地電極22和信號電極23以及導電圖案32和33的其他細節(jié)與圖3到圖13中示出的實施例的細節(jié)相同，因此，對于所述其他細節(jié)，參閱上面參照圖3到圖13給出的描述。
圖16是示出根據(jù)本公開示例性實施例的超聲波探頭的制造方法的流程圖。如圖16所示，將匹配層10安裝在壓電構(gòu)件的一側(cè)上(100)。在將匹配層10安裝在壓電構(gòu)件的一側(cè)上之后，將壓電構(gòu)件和匹配層10處理成一維陣列或二維陣列(110)。壓電構(gòu)件的陣列可以通過切塊工藝形成。在形成壓電構(gòu)件之后，壓電構(gòu)件可以具有圖1和圖2示出的形狀。一旦壓電構(gòu)件形成為陣列，就在組成陣列的每個元件21上形成接地電極22和信號電極23(120)，在背襯層30的一側(cè)上按照與壓電構(gòu)件相同的一維陣列或二維陣列設(shè)置凹槽31 (130)，然后，在凹槽31中形成導電圖案32和33(140)。如果壓電構(gòu)件是一維陣列，則將要形成在背襯層30上的凹槽31也被制造成一維陣列。如果壓電構(gòu)件是二維陣列，則將要形成在背襯層30上的凹槽31也被制造成二維陣列。凹槽31的數(shù)量可以等于組成壓電構(gòu)件的陣列的元件21的數(shù)量，每個凹槽31形成為具有與相應(yīng)的元件21的橫截面形狀相同或相似的橫截面形狀。用于在背襯層30中形成凹槽31的制造技術(shù)不限于此?？梢砸罁?jù)(例如)凹槽31的形狀使用各種制造技術(shù)。例如，在一個示例性工藝中，設(shè)置有凹槽31的背襯層30可以通過鑄造被制造。接地電極22和信號電極23形成在組成壓電構(gòu)件的陣列的每個元件21上，接地電極22和信號電極23的結(jié)構(gòu)與安裝在背襯層30的凹槽31中的導電圖案32和33的結(jié)構(gòu)有
關(guān)。 如圖4所示，形成在元件21的相對的橫側(cè)表面上的接地電極22和信號電極23可以具有多種形狀。如果接地電極22和信號電極23形成為從元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面延伸到相對的橫側(cè)表面，如圖6所示，則導電圖案32和33可以如圖3或圖7所示地形成在背襯層30的凹槽31中。如果兩個導電圖案形成在凹槽31的底部處，如圖8所示，則接地電極22和信號電極23可以如圖9所示地形成在元件21上，從而當元件21被安裝在凹槽31中時，接地電極22和信號電極23可以分別接觸導電圖案32和33。S卩，當接地電極22和信號電極23形成在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面上時，接地電極22布置在后側(cè)表面上，信號電極23布置在前側(cè)表面上。形成在元件21的前側(cè)表面上的信號電極23可以布置為沿元件21的橫側(cè)表面延伸到元件21的后側(cè)表面?？蛇x地，接地電極22可以形成在元件21的前側(cè)表面上，信號電極23可以形成在元件21的后側(cè)表面上。當接地電極22和信號電極23形成在元件21的相對的橫側(cè)表面上時，接地電極22和信號電極23可以分別被布置在元件21的相對的橫側(cè)上，并且接地電極22和信號電極23都可以被布置為延伸到元件21的后側(cè)表面。當多種不同形狀的接地電極22和信號電極23以圖13示出的方式形成在元件21的前側(cè)表面和后側(cè)表面上時，導電圖案32可以如圖11或圖12所示地形成在背襯層30的凹槽31中。在這種情況下，形成在元件21的前側(cè)表面上的信號電極23可以從將要被安裝在壓電構(gòu)件的前側(cè)表面上的單獨的導電圖案接收電信號。
在將導電圖案32和33形成在背襯層30的凹槽31中之后，將壓電構(gòu)件的陣列安裝在背襯層30的凹槽31中(150)。壓電構(gòu)件的陣列應(yīng)該安裝成使得形成在陣列的元件21上的接地電極22和信號電極23分別接觸導電圖案32和33。當壓電構(gòu)件的陣列安裝在凹槽31中時，粘結(jié)劑、銀膠、導電材料等可以插入在元件21和凹槽31的接觸表面之間，以增加布置元件21的精度，以允許元件21被牢固地安裝在凹槽31中。圖17是示出了根據(jù)本公開另一示例性實施例的超聲波探頭的制造方法的流程圖。如圖17所示，將壓電構(gòu)件安裝在背襯層的一側(cè)上(200)。

在壓電構(gòu)件被安裝在背襯層的一側(cè)上之后，壓電構(gòu)件被處理成為一維陣列或二維陣列(210)。壓電構(gòu)件可以通過切塊工藝處理成陣列。在處理了壓電構(gòu)件之后，壓電構(gòu)件具有圖14和圖15所示的形狀。一旦壓電構(gòu)件形成為陣列，就在組成陣列的每個元件21上形成接地電極22和信號電極23 (220)，在匹配層10的一側(cè)上按照與壓電構(gòu)件相同的一維陣列或者二維陣列形成凹槽11 (230)，然后在凹槽11中形成導電圖案32和33(240)。如果壓電構(gòu)件是一維陣列，則將要形成在匹配層10中的凹槽11也被處理成一維陣列。如果壓電構(gòu)件是二維陣列，則將要形成的凹槽11也被處理成二維陣列。凹槽11的數(shù)量可以等于組成壓電構(gòu)件的陣列的元件21的數(shù)量，并且每個凹槽11形成為具有與相應(yīng)的元件21的橫截面形狀相同或相似的橫截面形狀。用于在匹配層10中形成凹槽11所使用的制造技術(shù)不受限制。可以依據(jù)(例如)凹槽11的形狀使用各種制造技術(shù)。例如，在一個示例性工藝中，設(shè)置有凹槽11的匹配層10可以通過鑄造被制造。如果凹槽11形成在匹配層10中，則形成在元件21上的接地電極22和信號電極23以及形成在凹槽11中的導電圖案32和33的方位與凹槽31形成在背襯層30中的情況的方位相反。接地電極22和信號電極23以及導電圖案32和33的其他細節(jié)與凹槽31形成在背襯層30中的情況的細節(jié)相同，因此，對于所述其他細節(jié)，參閱上面參照圖16給出的描述。一旦導電圖案32和33形成在匹配層10的凹槽11中，就將壓電構(gòu)件的陣列安裝在匹配層10的凹槽11中(250)。當壓電構(gòu)件的陣列被安裝在凹槽11中時，粘合劑、銀膠、導電材料等可以插入在元件21和凹槽11的接觸表面之間，以增加布置21的精確度，以允許元件21牢固地安裝在凹槽11中。從上面的描述清楚的是，根據(jù)本公開的示例性實施例的超聲波探頭及其制造方法可以通過改善超聲波探頭的組件彼此連接的方式來降低超聲波探頭的缺陷率并且增加超聲波探頭的良率(yield)。另外，根據(jù)本公開示例性實施例的超聲波探頭及其制造方法可以減少串音(cross-talk)并且提供更寬的帶寬和良好的敏感度。
此外，由于凹槽可以形成在匹配層中，所以可以允許方便且多樣的設(shè)計。雖然已經(jīng)示出并描述了本公開的一些實施例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定其范圍的本公開的原理和精神的情況下，可以對這些實施 例進行改變。
權(quán)利要求
1.一種超聲波探頭,包括: 壓電構(gòu)件； 背襯層，設(shè)置在壓電構(gòu)件的后側(cè)表面上，并且在背襯層的前側(cè)表面上設(shè)置有安裝壓電構(gòu)件的至少一個凹槽。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波探頭，其中: 壓電構(gòu)件被布置為一維陣列和二維陣列中的一種， 所述至少一個凹槽具有對應(yīng)于壓電構(gòu)件的陣列的形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其中，接地電極形成在組成壓電構(gòu)件的陣列的每個元件的至少一側(cè)上，信號電極形成在包括與在上面形成接地電極的所述側(cè)相對的側(cè)部的每個元件的至少一側(cè)上。
4.如權(quán)利要求2所述的超聲波探頭，其中，至少一個導電圖案安裝在所述至少一個凹槽中，以將電信號施加到壓電構(gòu)件的陣列。
5.如權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其中，所述至少一個導電圖案形成在所述至少一個凹槽的至少一側(cè)上。
6.如權(quán)利要求4所述的超聲波探頭，其中，所述至少一個導電圖案與形成在壓電構(gòu)件的陣列的元件上的接地電極和信號電極中的至少一個電連接，以將電信號施加到所述元件。
7.一種超聲波探頭的制造方法，所述制造方法包括: 在背襯層的一側(cè)上形成至少一個凹槽； 將壓電構(gòu)件安裝在所述至少一個凹槽中。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中，形成至少一個凹槽的步驟包括: 在背襯層的所述一側(cè)上以一維陣列和二維陣列中的一種布置所述至少一個凹槽； 在所述至少一個凹槽的至少一側(cè)上形成至少一個導電圖案，以將電信號施加到壓電構(gòu)件的陣列。
9.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中，安裝壓電構(gòu)件的步驟包括: 將匹配層安裝在壓電構(gòu)件的一側(cè)上； 將上面安裝有匹配層的壓電構(gòu)件處理成一維陣列和二維陣列中的一種； 將接地電極和信號電極形成在組成處理的壓電構(gòu)件的陣列的每個元件上； 將設(shè)置有接地電極和信號電極的壓電構(gòu)件的陣列安裝在所述至少一個凹槽中。
10.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其中，形成接地電極和信號電極的步驟包括: 將接地電極形成在組成處理的壓電構(gòu)件的陣列的每個元件的至少一側(cè)上； 將信號電極形成在包括與在上面形成接地電極的所述側(cè)相對的側(cè)部的每個元件的至少一側(cè)上。
11.如權(quán)利要求9所述的制造方法，其中，至少一個導電圖案形成在將要與接地電極和信號電極中的至少一個電連接的所述至少一個凹槽中，以將電信號施加到所述元件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超聲波探頭及其制造方法，所述超聲波探頭包括背襯層，所述背襯層設(shè)置有允許安裝壓電構(gòu)件的凹槽。該超聲波探頭包括所述壓電構(gòu)件；所述背襯層，設(shè)置在所述壓電構(gòu)件的后側(cè)表面上，并且在所述背襯層的前側(cè)表面上設(shè)置有安裝所述壓電構(gòu)件的凹槽。
文檔編號A61B8/00GK103181785SQ20131000151
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月2日
發(fā)明者徐珉善, 金志宣, 李成宰 申請人:三星麥迪森株式會社