[发明专利]超声换能器、超声探头及超声换能器制造方法

说明书

本发明涉及医疗设备技术领域，公开了超声换能器、超声探头及超声换能器制造方法，超声换能器包括：匹配背衬体，其为一体式结构；压电体，设置在匹配背衬体内部，匹配背衬体包裹压电体的所有外壁，本发明在压电体的外壁包裹匹配背衬体，压电体固定时无需使用粘接胶层且每个侧壁均直接与匹配背衬体接触，此种结构的超声换能器减小了压电体与匹配背衬体之间的热传导材料路径长度，同时还提高了压电体与匹配背衬体的接触面积，能有效确保压电体外壁的热传导路径不被中断，进一步减少整体结构的热阻，不仅减少了超声换能器的所需部件数量，还提高了整体的散热效果，有效解决了现有超声换能器的散热结构散热效果差的问题。

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及超声换能器、超声探头及超声换能器制造方法。

背景技术

超声换能器是整个超声探头中最前端的部件，其性能的好坏在一定程度上决定最终的图像表现效果。超声探头的种类很多，但其中超声换能器的叠层结构是相同的，依次为声透镜、匹配层、压电层、背衬层。压电层是整个超声换能器中最核心的部分，用于产生和接收超声信号，实现电能与机械能的相互转化，其在工作过程中会产生大量的热量，由于匹配层的厚度一般为微米级，背衬层的厚度一般为毫米级，压电层产生的热量会迅速朝匹配层传导，导致与人体接触的声透镜在短时间内迅速升温，因此，为了防止超声探头表面温升急剧升高，超声换能器的散热能力十分重要。

目前，现有超声换能器中各个层均为独立设置，为了使各层之间能够固定连接成为一个整体，层与层之间需要使用环氧树脂等粘接胶层进行连接，压电层与背衬层通过环氧树脂粘接后，压电层与背衬层的整体厚度将会增加，进而增大了热传导路径的长度，同时环氧树脂本身的导热系数较低，由于粘接胶层的存在，热量从压电层传导至背衬层时将受到阻碍，进而使超声换能器散热效果较差，因此，现有超声换能器的散热结构还存在散热效果差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超声换能器、超声探头及超声换能器制造方法，以解决现有超声换能器的散热结构散热效果差的问题。

第一方面，本发明提供了一种超声换能器，包括：匹配背衬体，其为一体式结构；压电体，设置在匹配背衬体内部，匹配背衬体包裹压电体的所有外壁；其中，匹配背衬体位于压电体的一侧部形成匹配部且其余至少一侧部形成散热部，匹配部适于与声透镜配合，压电体产生的热量直接传递至匹配背衬体中并通过散热部进行散热。

在压电体的外壁包裹匹配背衬体，压电体固定时无需使用粘接胶层且每个侧壁均直接与匹配背衬体接触，此种结构的超声换能器减小了压电体与匹配背衬体之间的热传导材料路径长度，同时还提高了压电体与匹配背衬体的接触面积，能有效确保压电体外壁的热传导路径不被中断，进一步减少整体结构的热阻，不仅减少了超声换能器的所需部件数量，还提高了整体的散热效果，有效解决了现有超声换能器的散热结构散热效果差的问题。

在一种可选的实施方式中，匹配背衬体的数量为一个，或者，匹配背衬体的数量为至少两个，至少两个匹配背衬体从内到外依次套设。

由于匹配背衬体自身的匹配部和散热部具备匹配层和背衬层的功能，其在制造时可以免去单独制造匹配层和背衬层的步骤，同时也无需使用粘接胶将各层进行粘接，能够有效简化超声换能器的制作流程。

在一种可选的实施方式中，匹配背衬体通过在压电体的外壁上浇铸或3D打印形成。

在一种可选的实施方式中，匹配部的厚度小于散热部的厚度。

第二方面，本发明还提供了一种超声探头，其包括：上述的超声换能器。

在一种可选的实施方式中，超声探头还包括散热基座，散热基座与超声换能器的至少一个散热部连接，匹配背衬体通过散热基座散热，散热基座的导热性能更为优秀，能够将匹配背衬体上的热量快速向外传导。

第三方面，本发明还提供了一种超声换能器的制造方法，用于制造上述的超声换能器，方法包括：