一种超声换能器及超声成像装置的制作方法

本发明涉及超声，尤其涉及一种超声换能器及超声成像装置。

背景技术：

1、超声换能器包括超声发射器、超声接收器和超声收发器。其中超声发射器作为超声波的发射装置，应用于超声波的发射场景；超声接收器作为超声波的接收装置，用于超声波的接收场景；超声收发器同时作为超声的发射装置和接收装置，可以用于超声波的发射和接收。超声收发器广泛应用于主动探测领域，例如应用于超声医学成像、超声指纹识别等。目前超声换能器的阵元之间存在超声波串扰的问题，影响超声换能器的成像质量。

技术实现思路

1、本发明提供一种超声换能器及超声成像装置，用以降低信号串扰，提高成像质量。

2、本发明的第一方面，提供一种超声换能器，包括：

3、驱动背板；

4、多个换能单元，与驱动背板电连接；换能单元包括压电层，位于压电层的至少一侧的第一电极和第二电极；

5、其中，第二电极在驱动背板上的正投影至少部分环绕于第一电极在驱动背板上的正投影的外围；驱动背板被配置为在超声波发射阶段通过第一电极输出第一电信号，以及在超声波接收阶段通过第二电极接收第二电信号。

6、在本发明提供的超声换能器中，第一电极和第二电极位于压电层的同一侧；

7、换能单元还包括第三电极；第三电极位于压电层背离第一电极和第二电极的一侧；第一电极在驱动背板上的正投影至少部分与第三电极在驱动背板上的正投影交叠，且第二电极在驱动背板上的正投影至少部分与第三电极在驱动背板上的正投影交叠；

8、驱动背板还被配置为在超声波发射阶段和超声波接收阶段，通过第三电极输出参考信号。

9、在本发明提供的超声换能器中，第二电极在驱动背板上的正投影环绕第一电极在驱动背板上的正投影，且互不交叠。

10、在本发明提供的超声换能器中，压电层包括第一子部和第二子部；第二子部环绕第一子部，且与第一子部间隔设置；

11、第一子部在驱动背板上的正投影与第一电极在驱动背板上的正投影至少部分交叠；第二子部在驱动背板上的正投影与第二电极在驱动背板上的正投影至少部分交叠。

12、在本发明提供的超声换能器中，第一子部在驱动背板上的正投影与第一电极在驱动背板上的正投影完全重合；第二子部在驱动背板上的正投影与第二电极在驱动背板上的正投影完全重合。

13、在本发明提供的超声换能器中，第三电极包括第一子极和第二子极；第二子极环绕第一子极，且与第一子极间隔设置；

14、第一子电极在驱动背板上的正投影与第一电极在驱动背板上的正投影完全重合；第二子极在驱动背板上的正投影与第二电极在驱动背板上的正投影完全重合。

15、在本发明提供的超声换能器中，换能单元还包括空腔；空腔同时位于第一电极、第二电极、第三电极和压电层与驱动背板之间；

16、压电层的第一子部在驱动背板上的正投影至少部分与空腔在驱动背板上的正投影交叠；压电层的第二子部在驱动背板上的正投影至少部份与空腔在驱动背板上的正投影交叠。

17、在本发明提供的超声换能器中，空腔包括第一子腔和第二子腔；第二子腔环绕第一子腔，且与第一子腔间隔设置；

18、压电层的第一子部在驱动背板上的正投影与空腔的第一子腔在驱动背板上的正投影完全重合；压电层的第二子部在驱动背板上的正投影与空腔的第二子腔在驱动背板上的正投影完全重合。

19、在本发明提供的超声换能器中，换能单元还包括支撑层；支撑层同时位于第一电极、第二电极、第三电极和压电层与空腔之间；

20、超声换能器还包括：

21、空腔定义层，位于支撑层与驱动背板之间；空腔开设在空腔定义层中；空腔定义层还开设刻蚀流道和刻蚀孔；至少部分空腔与刻蚀孔连通；至少部分空腔通过刻蚀流道相互连通。

22、在本发明提供的超声换能器中，第一电极和第二电极位于压电层与驱动背板之间。

23、在本发明提供的超声换能器中，换能单元还包括绝缘层；绝缘层位于第一电极所在的膜层与第二电极所在的膜层之间；

24、其中，第一电极位于绝缘层背离压电层的一侧；或者第二电极位于绝缘层背离压电层的一侧。

25、在本发明提供的超声换能器中，还包括：多个阵元；阵元包括至少一个换能单元；同一阵元内的换能单元的第二电极并联至同一个信号接收电路，不同阵元连接至不同的信号接收电路。

26、在本发明提供的超声换能器中，阵元包括多个换能单元；同一阵元内，至少部分换能单元的第一电极的尺寸不同。

27、在本发明提供的超声换能器中，对任一换能单元，第二电极在驱动背板上的正投影的外轮廓形状与第一电极在驱动背板上的正投影的外轮廓形状相似。

28、本发明的第二方面，提供一种超声成像装置，包括上述任一项的超声换能器。

29、本发明有益效果如下：

30、本发明提供了一种超声换能器及超声成像装置，包括驱动背板和多个换能单元。换能单元与驱动背板电连接。换能单元包括压电层，位于压电层的至少一侧的第一电极和第二电极；其中，第二电极在驱动背板上的正投影至少部分环绕于第一电极在驱动背板上的正投影的外围；驱动背板被配置为在超声波发射阶段通过第一电极输出第一电信号，以及在超声波接收阶段通过第二电极接收第二电信号。有利于扩大单个换能单元的超声波信号的接收范围，降低相邻的换能单元之间发生信号串扰的风险。

技术特征：

1.一种超声换能器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极位于所述压电层的同一侧；

3.如权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述第二电极在所述驱动背板上的正投影环绕所述第一电极在所述驱动背板上的正投影，且互不交叠。

4.如权利要求3所述的超声换能器，其特征在于，所述压电层包括第一子部和第二子部；所述第二子部环绕所述第一子部，且与所述第一子部间隔设置；

5.如权利要求4所述的超声换能器，其特征在于，所述第一子部在所述驱动背板上的正投影与所述第一电极在所述驱动背板上的正投影完全重合；所述第二子部在所述驱动背板上的正投影与所述第二电极在所述驱动背板上的正投影完全重合。

6.如权利要求5所述的超声换能器，其特征在于，所述第三电极包括第一子极和第二子极；所述第二子极环绕所述第一子极，且与所述第一子极间隔设置；

7.如权利要求4所述的超声换能器，其特征在于，所述换能单元还包括空腔；所述空腔同时位于所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述压电层与所述驱动背板之间；

8.如权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，所述空腔包括第一子腔和第二子腔；所述第二子腔环绕所述第一子腔，且与所述第一子腔间隔设置；

9.如权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，所述换能单元还包括支撑层；所述支撑层同时位于所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极和所述压电层与所述空腔之间；

10.如权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极位于所述压电层与所述驱动背板之间。

11.如权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述换能单元还包括绝缘层；所述绝缘层位于所述第一电极所在的膜层与所述第二电极所在的膜层之间；

12.如权利要求1～11任一项所述的超声换能器，其特征在于，还包括：多个阵元；所述阵元包括至少一个所述换能单元；同一所述阵元内的所述换能单元的所述第二电极并联至同一个信号接收电路，不同所述阵元连接至不同的所述信号接收电路。

13.如权利要求12所述的超声换能器，其特征在于，所述阵元包括多个所述换能单元；同一所述阵元内，至少部分所述换能单元的所述第一电极的尺寸不同。

14.如权利要求1～11任一项所述的超声换能器，其特征在于，对任一所述换能单元，所述第二电极在所述驱动背板上的正投影的外轮廓形状与所述第一电极在所述驱动背板上的正投影的外轮廓形状相似。

15.一种超声成像装置，其特征在于，包括如权利要求1～14任一项所述的超声换能器。

技术总结
本发明公开了一种超声换能器及超声成像装置，包括驱动背板和多个换能单元。换能单元与驱动背板电连接。换能单元包括压电层，位于压电层的至少一侧的第一电极和第二电极；其中，第二电极在驱动背板上的正投影至少部分环绕于第一电极在驱动背板上的正投影的外围；驱动背板被配置为在超声波发射阶段通过第一电极输出第一电信号，以及在超声波接收阶段通过第二电极接收第二电信号。有利于扩大单个换能单元的超声波信号的接收范围，降低相邻的换能单元之间发生信号串扰的风险。

技术研发人员：崔钊,张超,侯东飞,宋梦亚,赵坤
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4