一种超声成像器件及超声设备的制作方法

1.本公开涉及医疗器械领域，特别涉及一种超声成像器件及超声设备。


背景技术：

2.传统医疗成像探头为pzt压电陶瓷线阵列聚焦探头，探头既做发射又做接收，每次发射一条聚焦声束经人体组织反射，探头再采集回波信号来识别组织界面。聚焦声束依次扫描人体组织，完成探头长度、聚焦声束宽度面积的成像。通过医生移动探头，来实现整个组织的检测。
3.但是，由于pzt探头制作工艺限制其面积，常规探头尺寸较小、成像面积小(探头尺寸20-50mm*2mm)、帧率低(探头30hz)、探头尺寸和形态固定，阵元pitch为0.2-0.3mm，进而在超声检测时，需对被测部位施加压力并借助耦合剂才能呈较清晰的像，且探测面积很小，需依赖医生经验对探测目标尺寸形态等进行判断，医生经验不足则无法使用。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本公开实施例提出了一种超声成像器件及超声设备，用以解决现有技术的如下问题：pzt探头在超声检测时，需对被测部位施加压力并借助耦合剂才能呈较清晰的像，且探测面积很小，需依赖医生经验对探测目标尺寸形态等进行判断，医生经验不足则无法使用。
5.一方面，本公开实施例提出了一种超声成像器件，包括：pi衬底层、设置于pi衬底上的多个阵元单元以及设置在多个阵元单元上的封装保护层；其中，各个阵元单元之间通过软填充材料隔离；所述阵元单元由下至上依次包括：下电极、凹形腔结构、振膜和上电极，所述下电极、所述凹形腔结构、所述振膜和所述上电极的横截面形状相同，所述凹形腔结构、所述振膜的横截面大小相同，所述上电极的横截面小于所述下电极的横截面，所述下电极设置在靠近所述pi衬底层一侧，所述上电极设置在靠近所述封装保护层一侧，其中，所述凹形腔结构的剖面结构为凹形，内部为中空腔室。
6.在一些实施例中，所述软填充材料包括以下之一：树脂、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷。
7.在一些实施例中，所述下电极的剖面长度与所述凹形腔结构底边的剖面长度相同。
8.在一些实施例中，所述下电极的材料包括以下之一：mo、tialti、moalmo。
9.在一些实施例中，所述上电极的剖面长度为所述下电极的剖面长度的0.7倍。
10.在一些实施例中，所述振膜的频率为3-10m，所述振膜的剖面长度为10-30um，所述振膜的厚度为0.1-0.6um。
11.在一些实施例中，所述凹形腔结构的高度为0.2-0.8um。
12.在一些实施例中，所述凹形腔结构的材料为绝缘材料。
13.在一些实施例中，所述下电极的横截面为圆形。
14.另一方面，本公开实施例提出了一种超声设备，包括：本公开任一实施例所述的超声成像器件。
15.本公开实施例的超声成像器件每个阵元单元具有凹形腔结构，在通电时通过振膜和凹形腔结构实现探测，且各个阵元单元之间通过软填充材料隔离，各个阵元单元之间互不影响，探头尺寸和形态可以随意设计，且不需要耦合剂就可以清晰呈像，产品性能较好。
附图说明
16.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本公开实施例提供的超声成像器件的结构示意图；
18.图2为本公开实施例提供的超声成像器件的工艺制作流程过程中对应的器件结构形态。
具体实施方式
19.为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
20.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
21.为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
22.本公开实施例提供了一种超声成像器件，其结构示意如图1所示，包括：
23.pi衬底层、设置于pi衬底上的多个阵元单元以及设置在多个阵元单元上的封装保护层；其中，各个阵元单元之间通过软填充材料隔离；阵元单元由下至上依次包括：下电极、凹形腔结构、振膜和上电极，下电极、凹形腔结构、振膜和上电极的横截面形状相同，凹形腔结构、振膜的横截面大小相同，上电极的横截面小于下电极的横截面，下电极设置在靠近pi衬底层一侧，上电极设置在靠近封装保护层一侧，其中，凹形腔结构的剖面结构为凹形，内部为中空腔室。
24.本公开实施例的超声成像器件每个阵元单元具有凹形腔结构，在通电时通过振膜
和凹形腔结构实现探测，且各个阵元单元之间通过软填充材料隔离，各个阵元单元之间互不影响，探头尺寸和形态可以随意设计，且不需要耦合剂就可以清晰呈像，产品性能较好。
25.具体实现时，上述软填充材料包括多种，例如树脂、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷等。
26.对于上电极和下电极的设计，下电极的剖面长度与凹形腔结构底边的剖面长度相同，上电极的剖面长度小于下电极的剖面长度，优选设计上电极的剖面长度为下电极的剖面长度的0.7倍。对于上下电极的形状，下电极的横截面优选为圆形，相对应的，凹形腔结构、上电极的横截面也优选为圆形。
27.具体实现时，下电极的材料可以包括mo、tialti、moalmo等，本领域技术人员可以根据实际需求进行设置。
28.对于振膜，其优选设计频率为3-10m，剖面长度为10-30um，厚度为0.1-0.6um。
29.具体设计时，凹形腔结构的高度可以根据实际需求进行调整，优选为0.2-0.8um；凹形腔结构的材料为绝缘材料。
30.图2为上述超声成像器件的工艺制作流程过程中对应的器件结构形态，其工艺制作流程包括如下步骤s101至s109：
31.s101，在glass基板上旋涂pi柔性基底。
32.s102，sputter下电极并旋涂pr胶曝光显影刻蚀，使下电极pattern化，得到下电极。其中，下电极可以是mo、tialti、moalmo等金属材料。
33.s103，pecvd沉积sinx做绝缘(凹形腔结构的底边)，防止电极短路。
34.s104，sputter铜电极作为牺牲层，pattern化只留下阵元单元的凹形腔结构处铜电极。
35.s105，沉积sinx作为凹形腔结构垂直方向外壁和振膜，并根据所需振膜厚度刻蚀到所需厚度，还需要将预留刻蚀孔，以便刻蚀液流入。
36.s106，sputter上电极并pattern化。
37.s107，在预留刻蚀孔对应位置打孔，打孔露出预留刻蚀孔处对应的cu，并将cu刻蚀液经预留刻蚀孔将凹形腔结构处cu牺牲层刻蚀，形成中空腔室。
38.s108，icp刻蚀阵元单元间隔处的sinx释放应力。
39.s109，旋涂软resin或pdms层，厚度略高于上电极。其中，3个作用：填充阵元单元间隔实现柔性化、将刻蚀孔封闭、在器件表面形成一层保护封装层。
40.最后，剥离glass基板，完成柔性器件制作。
41.本公开实施例提供了一种柔性的超声成像器件，是一种精细化大阵列的超声成像器件。传统超声成像探头为pzt压电陶瓷切割制作，阵元尺寸大(0.2-0.3mm)、在超声检测时，需对被测部位施加压力并借助耦合剂才能呈较清晰的像，然而本公开实施例能够简单的实现精细化和大阵列(阵元尺寸小(10-100 um)、阵列面积大(fpd工艺可制作数十cm尺寸)，很好的包裹被测区域，从而探测到更多目标信息，成更大面积更清晰的像。
42.本公开实施例还提供了一种超声设备，其至少包括上述实施例中的超声成像器件，对于超声成像器件，此处不再赘述。
43.此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明
书中或本技术的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
44.以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
45.以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围之内。