CN108811360B - 换能器晶片阵元的焊接方法以及声头 - Google Patents

换能器晶片阵元的焊接方法以及声头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种换能器晶片阵元的焊接方法以及声头，换能器晶片阵元的焊接方法包括以下步骤：制作在焊点位置处呈多层分布的电路板，在所述电路板的每一层上均分布焊点；切割多维阵列换能器晶片；将所述换能器晶片和所述电路板固定在工装治具上；将一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的中间层焊点处；将另一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的两侧各层焊点处。根据本发明的换能器晶片阵元的焊接方法，通过制作分层的电路板，可以极大程度分散焊点，可以增大电路板接线的空间利用率，可以降低高密度换能器晶片阵元的焊接难度。

Description

换能器晶片阵元的焊接方法以及声头
技术领域
本发明医疗设备技术领域，尤其涉及一种换能器晶片阵元的焊接方法，以及包括该换能器晶片阵元的焊接方法制造的换能器晶片阵元和电路板的组合件的声头。
背景技术
超声探头内部含有数量众多的换能器晶片阵元，在一些高端的探头中，换能器晶片呈现出高密度或呈矩阵阵列式的排布的特点，这样可以为声束合成提供更灵活的实现方式，可以达到更好的成像效果。
但是从加工制造的角度来看，高密度探头和多维阵列换能器晶片阵元探头往往难以加工，特别是在晶片阵元的电学连接方面，由于探头本身空间狭小，换能器阵列排列紧密，往往不能像常规的一维阵列排布的换能器一样进行焊接，这给高密度换能器探头和多维阵列换能器探头的发展使用造成了不小的障碍。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种换能器晶片阵元的焊接方法，该焊接方法能够较好地将高密度换能器晶片阵元焊接到电路板上。
本发明进一步地提出了一种声头。
根据本发明的换能器晶片阵元的焊接方法，包括以下步骤：制作在焊点位置处呈多层分布的电路板，在所述电路板的每一层上均分布焊点；切割多维阵列换能器晶片；将所述换能器晶片和所述电路板固定在工装治具上；将一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的中间层焊点处；将另一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的两侧各层焊点处。
根据本发明的换能器晶片阵元的焊接方法，通过制作分层的电路板，可以极大程度分散焊点，可以增大电路板接线的空间利用率，可以降低高密度换能器晶片阵元的焊接难度。
在本发明的一些示例中，在所述制作在焊点位置处呈多层分布的电路板，在所述电路板的每一层上均分布焊点的步骤中，包括以下步骤：制作在焊点位置处具有至少一个端部凸起的电路板，在所述端部凸起的上下表面上均分布所述焊点，所述端部凸起的上表面到所述电路板的上表面之间的距离为第一距离，所述端部凸起的下表面到所述电路板的下表面之间的距离为第二距离。
在本发明的一些示例中，所述端部凸起为一个，所述第一距离等于所述第二距离。
在本发明的一些示例中，在所述切割多维阵列换能器晶片的步骤中，切割出多排换能器晶片阵列；在所述将一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的中间层焊点处的步骤中，将多排换能器晶片阵列中的中间排换能器晶片阵列焊接到所述电路板位于多层焊点中的中间层焊点处；在所述将另一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的两侧各层焊点处的步骤中，将多排换能器晶片阵列中的两侧排换能器晶片阵列焊接到所述电路板位于多层焊点中的两侧各层焊点处。
在本发明的一些示例中，所述端部凸起为多个，所述多个端部凸起在所述电路板的长度方向上依次连接且厚度呈递减趋势。
在本发明的一些示例中，相邻的两个所述端部凸起之间的厚度差值相同。
在本发明的一些示例中，在所述制作在焊点位置处呈多层分布的电路板，在所述电路板的每一层上均分布焊点的步骤中，在所述电路板的每一层上均设置相同数量的焊盘。
根据本发明的声头，包括所述的换能器晶片阵元的焊接方法制造的换能器晶片阵元和电路板的组合件。
附图说明
图1是根据本发明实施例的换能器晶片阵元的焊接方法的步骤示意图；
图2和图5分别是具有不同层数的电路板的局部结构示意图；
图3和图4分别是不同类型的晶片阵元与电路板焊接后的示意图。
附图标记：
电路板1；端部凸起2；焊盘3；引线4；换能器晶片5。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1详细描述根据本发明实施例的换能器晶片阵元的焊接方法。
根据本发明实施例的换能器晶片阵元的焊接方法可以包括以下步骤：
S1、制作在焊点位置处呈多层分布的电路板1，电路板1为印刷电路板，在电路板1的每一层上均分布焊点。此种分层布置的电路板1可以增大接线的空间利用率，可以保证相邻焊点之间的间距。其中，如图2和图5所示，每一个焊点处可以设置有焊盘3，例如，在电路板1的每一层上均设置相同数量的焊盘3。这样焊盘3分布均匀，可以极大程度增大接线的空间利用率，也可以保证焊点之间的间距，可以起到减小相邻焊盘3间电学串扰的目的。
进一步地，如图2和图5所示，制作在焊点位置处具有至少一个端部凸起2的电路板1，在端部凸起2的上下表面上均分布焊点，端部凸起2的上表面到电路板1的上表面之间的距离为第一距离，端部凸起2的下表面到电路板1的下表面之间的距离为第二距离。如图2所示，电路板1的上下表面上分布有c1层和c4层，端部凸起2上分布有c2和c3层。如图5所示，电路板1的上下表面上分布有c1层和c6层，第一个端部凸起2上分布有c2和c5层，第二个端部凸起2上分布有c3和c4层。可以理解的是，端部凸起2的数量可以根据实际换能器晶片阵元形式来设定，例如，当换能器晶片5仅为少数的几排时，例如少于四排时，端部凸起2可以为一个，又如，当换能器晶片5为多数排时，例如四排至六排时，端部凸起2可以为两个或者三个。每个端部凸起2均可以提供两个层，这样可以极大程度分散焊盘3，可以增大电路板1接线的空间利用率。
S2、切割多维阵列换能器晶片5。切割工作即为按照设计要求，将换能器晶片5按照设计的数量、尺寸、位置进行切割，这种切割工作目前业内多采用机床加工的方式，切割的实现方法不是本发明关注的重点，这里不做详细说明。
需要说明的是，步骤S1和S2之间没有先后顺序，两个步骤可以同时进行，当然，两个步骤也可以按照先后顺序进行，但是两个步骤的顺序可以互换。
S3、将换能器晶片5和电路板1固定在工装治具上。工装治具可以用来固定电路板1和换能器晶片5，使得电路板1和换能器晶片5处于合适的相对位置，固定之后方便后续的焊接以及后续的操作。
S4、将一部分换能器晶片5焊接到电路板1位于多层焊点中的中间层焊点处。需要说明的是，不是位于电路板1的上下两个表面上的层均为中间层。
S5、将另一部分换能器晶片5焊接到电路板1位于多层焊点中的两侧各层焊点处。需要说明的是，两侧各层即为位于电路板1的上下两个表面的两个层。如图2所示，c2层和c3层均为中间层，c1层和c4层均为两侧各层；如图5所示，c2层、c3层、c4层和c5层均为中间层，c1层和c6层均为两侧各层。这里之所以要将一部分换能器晶片5首先焊接到电路板1的中间层焊点处，是因为制备的电路板1存在分层结构(即端部凸起2)，这样在进行焊接时，要先把电路板1中间层要连接的引线4焊接完成，否则如果先焊接外侧层或者同时焊接中间层和外侧层上要连接的引线4将会使得焊接操作变得异常困难。换言之，通过按照上述的步骤S4和S5进行引线4焊接，可以使得焊接方式简单，焊接效率高。
下面结合图3说明根据本发明实施例的换能器晶片阵元的焊接方法的详细内容。
如图3所示，端部凸起2为一个，第一距离可以等于第二距离。这样一方面端部凸起2的数量适宜，一个端部凸起2可以增加两个布置有焊盘3的层，可以增大电路板1的接线的空间利用率，而且通过保持第一距离和第二距离，可以使得端部凸起2结构可靠，可以保证电路板1的整体可靠性，可以延长电路板1的使用寿命。
其中，如图3所示，切割出多排换能器晶片阵列，多排可以为三排，三排分别为p1排、p2排和p3排。如果具有三排换能器晶片5，首先将换能器晶片阵列中的中间排换能器晶片阵列焊接到电路板1位于多层焊点中的中间层焊点处。这样可以使得中间排换能器晶片阵列焊接简单，而且可以避免出现引线4错乱的问题。
进一步地，将多排换能器晶片阵列中的两侧排换能器晶片阵列焊接到电路板1位于多层焊点中的两侧各层焊点处。这样可以完成整个换能器晶片阵元的焊接固定，其中每个换能器晶片5和焊盘3之间均焊接有引线4。
下面再结合图4说明根据本发明实施例的换能器晶片阵元的焊接方法的详细内容。
与图3所示的电路板1和换能器晶片阵元焊接后的组合件相比，图4所示的电路板1和晶片阵元焊接后的组合件主要区别在于晶片阵元的不同。在图4中，晶片阵元为一排，该一排换能器晶片5分别通过引线4焊接在四个层上的焊盘3上，这样通过合理分散引线4，可以增大电路板1接线的空间利用率。
其中，如图5所示，端部凸起2可以为多个，多个端部凸起2在电路板1的长度方向(即图5所示的左右方向)上依次连接，而且多个端部凸起2厚度呈递减趋势，厚度方向为上下方向，这样可以延伸出多个端部凸起2，而且多个端部凸起2均可以牢靠地固定在电路板1上，从而可以保证电路板1的自身结构可靠性，而且可以提供更多个焊盘3，可以增大电路板1接线的空间利用率。
具体地，相邻的两个端部凸起2之间的厚度差值相同。这样端部凸起2的结构强度能够得到保证，电路板1的结构强度能够得到保证。
根据本发明实施例的声头，包括上述实施例的换能器晶片阵元的焊接方法制造的换能器晶片阵元和电路板1的组合件。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种换能器晶片阵元的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
制作在焊点位置处呈多层分布的电路板，在所述电路板的每一层上均分布焊点；
切割多维阵列换能器晶片；
将所述换能器晶片和所述电路板固定在工装治具上；
将一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的中间层焊点处；
将另一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的两侧各层焊点处；
其中，所述制作在焊点位置处呈多层分布的电路板，在所述电路板的每一层上均分布焊点的步骤中，包括以下步骤：制作在焊点位置处具有至少一个端部凸起的电路板，在所述端部凸起的上下表面上均分布所述焊点，所述端部凸起的上表面到所述电路板的上表面之间的距离为第一距离，所述端部凸起的下表面到所述电路板的下表面之间的距离为第二距离。
2.根据权利要求1所述的换能器晶片阵元的焊接方法，其特征在于，所述端部凸起为一个，所述第一距离等于所述第二距离。
3.根据权利要求2所述的换能器晶片阵元的焊接方法，其特征在于，在所述切割多维阵列换能器晶片的步骤中，切割出多排换能器晶片阵列；
在所述将一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的中间层焊点处的步骤中，将多排换能器晶片阵列中的中间排换能器晶片阵列焊接到所述电路板位于多层焊点中的中间层焊点处；
在所述将另一部分换能器晶片焊接到所述电路板位于多层焊点中的两侧各层焊点处的步骤中，将多排换能器晶片阵列中的两侧排换能器晶片阵列焊接到所述电路板位于多层焊点中的两侧各层焊点处。
4.根据权利要求1所述的换能器晶片阵元的焊接方法，其特征在于，所述端部凸起为多个，所述多个端部凸起在所述电路板的长度方向上依次连接且厚度呈递减趋势。
5.根据权利要求4所述的换能器晶片阵元的焊接方法，其特征在于，相邻的两个所述端部凸起之间的厚度差值相同。
6.根据权利要求1所述的换能器晶片阵元的焊接方法，其特征在于，在所述制作在焊点位置处呈多层分布的电路板，在所述电路板的每一层上均分布焊点的步骤中，在所述电路板的每一层上均设置相同数量的焊盘。
7.一种声头，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任一项所述的换能器晶片阵元的焊接方法制造的换能器晶片阵元和电路板的组合件。
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