[发明专利]高频超音波换能器以及用于制造的方法

说明书

超音波换能器具有电耦合到电导体的换能器元件阵列。于一实施例中，所述导体被包括在柔性电路中并且接合形成在容纳超音波阵列上的框架上向外延伸的多个肋部上的导电表面。于一实施例中，柔性电路包括对准特征，该对准特征与框架上的对应的配准特征接合，使得柔性电路上的迹线与框架上的肋部对准。

相关申请

本发明申请要求于2015年11月25日申请的美国临时申请号62/260,213的优先权，其全部内容通过引用并入于此。

技术领域

公开的技术涉及超音波换能器，尤其涉及制造高频超音波换能器的方法。

背景技术

在医学成像或动物研究应用中，使用高频超音波研究细小组织结构和感兴趣的小区域中的移动物体的细节。例如，在癌症研究领域，高频超音波用于研究药物和其他治疗对实验动物如小鼠的影响。大多数诊断超音波系统利用由压电材料形成的64、128、256或更多个超音波换能器元件阵列。当用电压脉冲激发时，换能器元件产生超音波，并在暴露于相应的回波信号时产生电子信号。

随着超音波系统的频率增加，阵列内的各个换能器元件的尺寸减小。例如，40MHz换能器的典型元件间距为38-45μM(微米)，而60MHz换能器的典型元件间距为25-30微米。作为比较，平均人发的直径约为80微米。在这个规模上，与制造高频超音波换能器相关的最大挑战之一是连接将电信号传送到换能器阵列的元件和从传感器阵列的元件传送的引线。如本领域普通技术人员将理解的，每个换能器元件必须电连接到单独的引线，以便在信号传输期间允许电压信号跨过元件放置，并且携带电压信号，该电压信号在该元件暴露于返回的超音波回波信号。在这些小尺寸下，将各个电引线对准和接合到换能器元件的挑战是耗时且容易出错的挑战。

考虑到这些问题，需要一种改进的创建具有连接到各个换能器元件的电引线的高频超音波换能器的方法。

发明内容

如下面将进一步详细讨论的，所公开的技术涉及具有用于将引线或迹线接合到各个换能器元件的改进机构的超音波换能器。于一实施例中，换能器包括固定到导电框架的换能器元件的阵列。框架填充有粉末填充的环氧树脂，环氧树脂形成将粉末均匀地悬浮在其中的基质，粉末填充的基质被模塑成所需的形状。然后用激光加工固化的环氧树脂，以产生从单独的换能器元件延伸到框架上的待固定电路迹线的接触点的一系列通道。每个通道转移到在框架中环氧树脂表面上方向上延伸的肋部。通道和肋部被电导体涂覆以产生从肋部到相应的换能器元件的导电路径。柔性电路上的导电图案然后与框架上的肋部对准，使得每个迹线电连接到相应的换能器元件。

在一个实施例中，框架上的配准特征用于将柔性电路的迹线与向外延伸的肋部对准。柔性电路具有与配准特征配合的一个或多个对准特征，使得当柔性电路上的对准特征放置在框架上的配准特征上时，柔性电路上的导电迹线与框架上的肋部对准。

附图说明

图1A为根据公开的技术的一个实施例的超音波换能器元件的阵列和导电框架的图示；

图1B为根据公开的技术的一个实施例的压电材料片中的换能器元件的阵列的图示；

图1C为根据公开的技术的一个实施例的换能器元件的阵列的等距横截面视图；

图1D为根据公开的技术的一个实施例的换能器阵列的一部分的等距横截面图；

图2所示为根据公开的技术的一个实施例的导电换能器框架和配准特征的一角的近视图；

图3所示为根据公开的技术的一个实施例的框架上形成的多个向外延伸的肋部的近视图，所述肋部设为与柔性电路上的电迹线接合；

图4所示为包括多个暴露迹线的简化柔性电路；

图5所示为根据公开的技术的一个实施例的柔性电路，其包括一对可使迹线与连接到换能器元件的导体对准的对准特征；