超音波换能器及超音波装置的制作方法

本发明涉及一种超音波换能器(ultrasonic transducer)与应用此超音波换能器的超音波装置，尤其涉及一种具有微机电系统(micro-electro-mechanical-system，mems)的超音波换能器及超音波装置。

背景技术：

1、超音波换能器(或称为超音波探头)具有即时成像、无放射线伤害且成本低等优点，常被应用于医疗检测仪器之中。近年来又因微机电系统技术的进步与发展，将超音波技术带入微机械超音波换能器(micromachined ultrasonic transducer，mut)的新领域，更拓展了超音波换能器在头戴式虚拟实境(vr)、指纹生物辨识、医疗应用等领域的应用。

2、典型的微机械超音波换能器包括多个排列于基材上方用以组成一维或二维阵列的超音波产生单元，其中每一个超音波产生单元的输入端和接地端一般会通过软式印刷电路板(flexible printed circuit board，fpcb)的导线(例如，讯号导线和接地导线)分别与电压接地电路电性连接。然而随着半导体技术的进步，当微机械超音波换能单元的间隔尺寸(pitch)微缩至，例如小于例如3密耳(mil)时，若将现有软式印刷电路板等比例微缩，则软式印刷电路板可能会因为连接埠(connection port)的间距不足而发生短路，进而导致超音波换能单元失效，影响超音波换能器的制程良率。

3、因此，有必要设计一种新型的超音波换能器及超音波装置，以克服上述缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超音波换能器及超音波装置，其能够缓解软式印刷电路板因制程微缩之后连接埠间距不足而发生短路的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供了一种超音波换能器，包括：基材；超音波换能元件，位于该基材上；接地电极，位于该基材上；多条讯号导线，位于该基材上，该多条讯号导线与该超音波换能元件电性接触，并由该超音波换能元件向外延伸，且沿着第一方向排列；以及接地导线，位于该基材上，并位于该多条讯号导线的上方或下方，电性连接该接地电极和该超音波换能元件，并与该多条讯号导线电性隔离，且该接地导线包括至少一个第一延伸部，该第一延伸部沿着该第一方向延伸。

3、较佳的，该超音波换能元件还包括多个超音波换能单元，沿着该第一方向排列；该多条讯号导线的每一单数排列者，电性连接于该多个超音波换能单元单数排列的其中一者的第一侧；该多条讯号导线的每一双数排列者，电性连接于该多个超音波换能单元双数排列的其中一者的第二侧，且该第一侧与该第二侧平行相对。

4、较佳的，该多条讯号导线位于该超音波换能元件的顶部，该接地电极和该接地导线位于该超音波换能元件的底部与该基材之间。

5、较佳的，该第一延伸部位于该多个超音波换能单元的该第一侧，且该接地导线还包括:第二延伸部，沿着该第一方向延伸；多个第一接触部，沿着该第一方向排列；该多个第一接触部的每一者，与该多个超音波换能单元的单数排列的其中一者的该第一侧连接，并与该第一延伸部连接；以及多个第二接触部，沿着该第一方向排列；该多个第二接触部的每一者，与该多个超音波换能单元双数排列者的其中一者的该第二侧连接，并与该第二延伸部连接。

6、较佳的，该接地导线与该多个超音波换能单元的每一者的该底部电性接触。

7、较佳的，该多条讯号导线的每一者，包括:本体部，一端连接该多个超音波换能单元的对应者，另一端远离该超音波换能元件的该对应者而向外延伸；以及外扇延伸部，与该本体部的该另一端连接，并与该本体部夹非180°角。

8、较佳的，该多条讯号导线的每一者，还包括焊垫部，该焊垫部远离该超音波换能元件的该对应者，并与该外扇延伸部连接。

9、较佳的，该多条讯号导线的每一者的该焊垫部，沿者该第一方向或沿着弧线排列。

10、较佳的，该接地电极和该接地导线位于该超音波换能元件的顶部，该多条讯号导线位于该超音波换能元件的底部与该基材之间。

11、本发明还提供一种超音波装置，包括:如上述的超音波换能器；控制器；以及软性电路板，具有连接埠，该连接埠与该超音波换能器的该多条讯号导线电性连接，将该超音波换能器连接至该控制器。

12、与现有技术相比，本发明实施例提供的一种超音波换能器以及应用此超音波换能器的超音波装置。其在基材上形成多个超音波换能单元，使其沿着特定方向排列。采用多条单数讯号导线分别连接多个单数排列的超音波换能单元；采用多条双数讯号导线分别连接多个双数排列的超音波换能单元。并将单数讯号导线导引至这些超音波换能单元平行此特定方向的第一侧；将双数讯号导线导引至这些超音波换能单元与第一侧平行相对的第二侧；再使单数讯号导线和双数讯号导线导分别与邻接于第一侧和第二侧的软式印刷电路板的连接埠电性连接。藉由单数讯号导线和双数讯号导线导，将这些超音波换能单元中原本密集排列的多个输入端分散导引至这些超音波换能单元平行相对的第一侧和第二侧，可以使用来与这些超音波换能单元电性连接的软式印刷电路板的相邻两个连接埠之间的间隔距离，大于相邻两个超音波换能单元之间的间隔尺寸。当这些超音波换能单元的间隔尺寸微缩时，软式印刷电路板的连接埠不需要等比例微缩，仍可轻易的与微缩后的超音波换能单元电性连接。藉此可缓解软式印刷电路板因制程微缩之后连接埠间距不足而发生短路的问题，确保超音波产生单元与软式印刷电路板电性连结的可靠度，从而大幅改善超音波换能器的制程良率。

技术特征：

1.一种超音波换能器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的超音波换能器，其特征在于，该超音波换能元件还包括多个超音波换能单元，沿着该第一方向排列；该多条讯号导线的每一单数排列者，电性连接于该多个超音波换能单元单数排列的其中一者的第一侧；该多条讯号导线的每一双数排列者，电性连接于该多个超音波换能单元双数排列的其中一者的第二侧，且该第一侧与该第二侧平行相对。

3.如权利要求2所述的超音波换能器，其特征在于，该多条讯号导线位于该超音波换能元件的顶部，该接地电极和该接地导线位于该超音波换能元件的底部与该基材之间。

4.如权利要求3所述的超音波换能器，其特征在于，该第一延伸部位于该多个超音波换能单元的该第一侧，且该接地导线还包括:

5.如权利要求3所述的超音波换能器，其特征在于，该接地导线与该多个超音波换能单元的每一者的该底部电性接触。

6.如权利要求3所述的超音波换能器，其特征在于，该多条讯号导线的每一者，包括:

7.如权利要求6所述的超音波换能器，其特征在于，该多条讯号导线的每一者，还包括焊垫部，该焊垫部远离该超音波换能元件的该对应者，并与该外扇延伸部连接。

8.如权利要求7所述的超音波换能器，其特征在于，该多条讯号导线的每一者的该焊垫部，沿者该第一方向或沿着弧线排列。

9.如权利要求2所述的超音波换能器，其特征在于，该接地电极和该接地导线位于该超音波换能元件的顶部，该多条讯号导线位于该超音波换能元件的底部与该基材之间。

10.一种超音波装置，其特征在于，包括:

技术总结本发明提供一种超音波换能器，包括:基材、超音波换能元件、接地电极、多条讯号导线以及接地导线。超音波换能元件、接地电极、多条讯号导线以及接地导线都位于基材上方。多条讯号导线与超音波换能元件电性接触，并由超音波换能元件向外延伸，且沿着第一方向排列。接地导线位于多条讯号导线的上方或下方，电性连接接地电极和超音波换能元件，并与多条讯号导线电性隔离，且包括至少一个第一延伸部，沿着第一方向延伸。技术研发人员：蒋富升受保护的技术使用者：苏州佳世达电通有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23