[发明专利]超声换能器

说明书

一种用于生产多个压电超声换能器元件的方法，该方法包括在基材片的表面的至少一部分上提供或沉积压电材料，以形成分层构件；以及由分层构件形成一个或多个压电超声换能器元件。

技术领域

本发明涉及超声换能器设备和相关系统和方法。

背景技术

使用超声波的分析在一系列应用中(特别是在诸如医学成像的成像中)，以及在诸如无损检测(NDT)的领域中(特别是在工业NDT中)显示出巨大的希望。使用超声技术的牙齿成像是合适应用的一个示例，其中超声成像可用于确定牙齿层的(例如，牙釉质、牙本质和牙髓的)性质，以及确定和表征层的厚度以及在其中的任何缺陷、疾病或其他问题。

超声换能器可操作以产生超声波，该超声波被传输到样本(例如，牙齿或硬质材料)中，并且检测从样本的层之间的界面(例如，牙釉质和牙本质之间或者牙本质和牙髓之间的界面)反射的超声波的反射。通过使用诸如飞行时间和其他分析的技术，可对样本(例如牙齿)的层成像，从而表征样本。超声波在该应用中的应用是特别有利的，因为传统的牙齿成像技术涉及使用X射线，X射线对接受者和执行辐射的医师都有潜在的危害，并且需要安全、昂贵、耗时的放射性物质控制。

传统的超声换能器通常由块状陶瓷材料形成，其可能成本高、体积大且难以制造，特别是具有许多应用所需的形状和性能。

本发明的至少一个实施例的至少一个方面是为了提供一种改进的超声换能器和相关系统和/或改进的成像或测试方法，特别是医学成像方法，最特别是牙齿成像方法或者替代地工业非破坏性测试方法。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种制造一个或多个(优选地多个)压电构件或元件(例如超声换能器元件)的方法。该方法可包括在基材的至少一部分上提供或沉积压电材料(例如，基材片)，例如以形成分层构件。压电材料可布置或沉积在基材的至少一部分上，以便覆盖基材(例如基材片)的表面的至少一些、大部分或全部。一个或多个压电构件或元件(例如超声换能器构件或元件)可由分层构件(例如，在其上提供或沉积有压电材料的基材(例如基材片))形成。

该方法可包括例如在压电材料或基材上提供或沉积一层介电材料。可在至少部分或全部表面(例如，介电材料的相对于基材的另一或相对侧或表面)上提供或沉积介电材料。介电材料可以是聚合物、塑料或环氧树脂，例如SU8。介电材料可具有小于1mm的厚度。介电材料可具有高电压密度。介电材料可以是电绝缘体。

该方法可包括以下中的一个或多个：从分层构件(例如，在其上提供或沉积有压电材料的基材(例如基材片))切割、冲压、释放和/或以其他方式形成一个或优选地多个成形部分。成形部分可以是或者形成换能器元件，或可以是或形成用于生产其上的换能器元件的坯料。

成形部分(例如换能器元件或坯料)可包括有源部分和从有源部分突出的至少一个突片。在使用中，有源部分可适于产生超声波。突片可适于用作电连接器或电极。有源部分可以是至少部分圆形的(除了与突片的接口之外)、椭圆形、四边形(例如正方形或矩形)或其他适当形状的部分。该方法可包括相对于有源部分弯曲突片，以使得突片成角度，例如，至少45°、至少60°或垂直于有源部分。可弯曲突片，以使得突片朝向由压电材料形成的分层构件的表面弯曲，例如，远离由压电材料形成的分层构件的表面。

以这种方式，所得的压电构件或元件可包括有源部分和与有源部分成角度的突片。