CN113926680B - 超声换能器、超声扫描显微镜以及超声换能器的制作方法 - Google Patents
超声换能器、超声扫描显微镜以及超声换能器的制作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种超声换能器、超声扫描显微镜以及超声换能器的制作方法，其中所述超声换能器通过将制造完成的压电振子层与声透镜进行键合连接，实现了根据实际需求制作压电振子层的厚度，通过上述方式可以将压电振子层的厚度加工到符合超能换声器工作频率的厚度，避免了将压电材料直接粘贴到声透镜上之后对压电材料进行打磨，导致压电振子层过厚，无法满足超能换声器工作频率的问题。
Description
技术领域
本发明涉及超声换能器领域，尤其涉及一种超声换能器、超声扫描显微镜以及超声换能器的制作方法。
背景技术
超声扫描显微镜是一种利用超声波为传播媒介的无损检测设备。超声扫描显微镜在工作中采用脉冲回波技术，采用特定的声学组件发射和接收高重复率的超声信号，采用反射或者透射等扫描方式对样品内部的分层、空洞、裂缝等缺陷进行检查。超声波扫描显微镜通过发射高频超声波传递到样品内部，超声波在经过两种不同材质之间界面时，由于不同材质的声阻抗不同，对声波的吸收和反射程度的不同，通过对采集的反射或者穿透的超声信号进行分析来对样品内部的分层、空洞、裂缝等进行表征。
超声换能器是超声扫描显微镜中产生和接受超声信号的装置，是超声波扫描显微镜系统中的核心器件。超声波显微镜的系统的分辨率与超声换能器发射的超声信号波长成反比，而超声信号的波长又与超声换能器的工作频率成正比，也就是说超声波显微镜的分辨率与超声换能器的工作频率成正比，超声换能器的工作频率越高，超声波扫描显微镜的分辨率越高；而压电陶瓷是超声换能器中产生超声信号的结构，而压电陶瓷中压电材料的厚度与其工作频率成反比，也就是说超声换能器的工作频率越高要求压电材料的厚度越薄。传统的超声换能器是将压电材料粘贴到聚焦镜头上然后采用研磨抛光的方法将压电材料减薄，而研磨抛光无法将压电材料加工到二十微米以下尺寸，导致目前通过传统方法制备的超声换能器无法满足工作频率的需求。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种超声换能器、超声扫描显微镜以及超声换能器的制作方法。
第一方面，本发明提供了一种超声换能器，包括：声透镜，所述声透镜分为矩形部分与锥形部分，其中所述矩形部分的一侧与所述锥形部分的底面接触，所述锥形部分中远离所述底面的一侧设置有向所述底面内凹的凹球面；匹配层，所述匹配层与所述声透镜接触，且所述匹配层与所述声透镜的所述凹球面匹配，覆盖所述凹球面；压电振子层，所述压电振子层设置在所述声透镜远离所述匹配层的一侧，所述压电振子层通过键合层与所述声透镜键合连接，且所述键合层作为所述压电振子层的下电极使用；所述压电振子层上还设置有上电极，所述上电极设置在所述压电振子层远离所述声透镜的一侧，且所述上电极层未完全覆盖所述压电振子层，所述上电极和所述键合层上分别设置有用于与外部电连接的电极引线。
第二方面，本发明提供了一种超声扫描显微镜，包括如上所述的超声换能器与控制装置，所述控制装置与所述超声换能器连接。
第三方面，提供了一种超声换能器的制作方法，包括：设置声透镜，所述声透镜分为矩形部分与锥形部分，其中所述矩形部分的一侧与所述锥形部分的底面接触，所述锥形部分中远离所述底面的一侧设置有向所述底面内凹的凹球面；设置与所述声透镜对应的匹配层，所述匹配层与所述声透镜接触，且所述匹配层与所述声透镜的所述凹球面匹配，覆盖所述凹球面；制作压电振子层，并通过键合层将所述压电振子层与所述声透镜键合连接，且所述键合层作为所述压电振子层的下电极使用；在所述压电振子层远离所述声透镜的一侧设置上电极，所述上电极层未完全覆盖所述压电振子层，所述上电极和所述键合层上分别设置有用于与外部电连接的电极引线。
本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明实施例提供的该超能换声器，通过将制造完成的压电振子层与声透镜进行键合连接，实现了根据实际需求制作压电振子层的厚度，通过上述方式可以将压电振子层的厚度加工到比符合工作频率的厚度，避免了将压电材料直接粘贴到声透镜上之后对压电材料进行打磨，导致压电振子层过厚，无法满足超声换能器工作频率的问题。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，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。
图1为本发明实施例提供的一种超能换声器的基本结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种声透镜的基本结构示意图；
图3为本发明实施例提供的键合层的基本结构示意图；
图4为本发明实施例提供的压电振子层上设置键合结构的基本示意图；
图5为本发明实施例提供的声透镜上设置键合结构的基本示意图；
图6为本发明实施例提供的超声换能器的基本流程示意图；
图7为本发明实施例提供的又一种压电振子层上设置键合结构的基本示意图；
图8为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种超声换能器的基本结构示意图，如图1所示，其包括但不限于：声透镜1，如图2所示，所述声透镜1分为矩形部分12与锥形部分11，其中所述矩形部分12的一侧与所述锥形部分11的底面接触，所述锥形部分11中远离所述底面的一侧设置有向所述底面内凹的凹球面；匹配层2，所述匹配层2与所述声透镜1接触，且所述匹配层2与所述声透镜1的所述凹球面匹配，覆盖所述凹球面；压电振子层4，所述压电振子层4设置在所述声透镜1远离所述匹配层2的一侧，所述压电振子层4通过键合层3与所述声透镜1键合连接，且所述键合层3作为所述压电振子层4的下电极使用；所述压电振子层4上还设置有上电极5，所述上电极5设置在所述压电振子层4远离所述声透镜1的一侧，且所述上电极5层未完全覆盖所述压电振子层4，所述上电极5和所述键合层3上分别设置有用于与外部电连接的电极引线6。
本实施例提供的超能换声器，通过将制造完成的压电振子层4与声透镜1进行键合连接，实现了根据实际需求制作压电振子层4的厚度，通过上述方式可以将压电振子层4的厚度加工到比符合工作频率的厚度，避免了将压电材料直接粘贴到声透镜1上之后对压电材料进行打磨，导致压电振子层过厚，无法满足超声换能器工作频率的问题。
需要理解的是，声透镜1是会聚或发散声波的声学元件，且声透镜1材料(如固体)中的声速一般都比周围媒质(如液体)中的声速大，因此会聚声波的声透镜1是凹透镜而不是凸透镜，因此，声透镜1为平-凹透镜，其主要作用为通过改变声路径的长度和利用在透镜边界上的折射来实现声聚焦。在本实施例的一些示例中，所述声透镜1的材质包括但不限于以下之一：蓝宝石材料、熔融石英材料、塑胶材料、有机玻璃等，且所述声透镜1凹球面的曲率半径为0.15毫米至0.35毫米，优选的，所述声透镜1凹球面的曲率半径为0.25毫米。通过对蓝宝石等进行打磨制造得到声透镜1，例如，选用长1cm，直径1.5cm的圆柱形蓝宝石作为原材料。将蓝宝石一面磨成锥面，并用喷砂的方法将其打毛。蓝宝石的平面部分采用研磨抛光的方法，将其抛光成镜面，要求其表面粗糙度小于1nm。蓝宝石锥面端中心部分用研磨杆，将其进行研磨抛光，研磨成曲率半径为0.25mm的聚焦面，要求抛光后聚焦面的粗糙度小于1nm。
承接上例，声透镜1采用平凹结构以达到聚焦效果，在一些示例中，也可以直接将压电振子层4设计成一维线阵或者二维矩阵结构，通过对激励信号进行延时处理达到聚焦效果。
在本实施例的一些示例中，如图3所示，所述键合层3包括：第一阻挡层32，所述第一阻挡层32设置在所述矩形部分12远离所述锥形部分11的一侧，且所述第一阻挡层32通过第一过渡层31与所述矩形部分12连接；第一键合层33，所述第一键合层33设置在所述第一阻挡层32远离所述过渡层一侧；第二键合层34，所述第二键合层34设置在所述第一键合层33远离所述第一阻挡层32一侧；第三键合层35，所述第三键合层35设置在所述第二键合层34原理所述第一键合层33一侧；所述第二键合层34分别与所述第一键合层33和所述第三键合层35进行键合反应，完成键合；第二阻挡层，所述第二阻挡层36设置在所述第三键合层35远离所述第二键合层34的一侧，且所述第二阻挡层36通过第二过渡层37与所述压电振子层4连接；其中，第一阻挡层32的的材质包括但不限于：镍、钛等能够阻挡在键合过程中由于高温作用下，第一键合层33和/或第二键合层34和/或第三键合层35的材料向着声透镜1扩散的材质；同理，第二阻挡层36的材质包括但不限于：镍、钛等能够阻挡在键合过程中由于高温作用下，第一键合层33和/或第二键合层34和/或第三键合层35的材料向着压电薄膜层扩散的材质。
需要理解的是，在一些示例中，由于声透镜1矩形部分12与第一阻挡层32的结合力较差，所以需要增加与二者结合力都较强的薄膜材料作为第一过渡层31，第一过渡层31的材质采用与声透镜1的材质和第一阻挡层32的材质同时具有较强结合力的薄膜材料，且第一过渡层31的厚度为20纳米至50纳米，例如，当第一阻挡层32为镍薄膜，声透镜1为蓝宝石材质时，采用厚度为35纳米的铬薄膜作为第一过渡层31；同理，由于压电振子层4与第二阻挡层36的结合力较差，因此，需要增加与二者结合力都较强的薄膜材料作为第二过渡层37，第二过渡层37的材质采用与压电振子层4的材质和第二阻挡层36的材质同时具有较强结合力的薄膜材料，且第二过渡层37的厚度为20纳米至50纳米；例如，当第二阻挡层36为镍薄膜，压电振子层4采用铌酸锂压电材料时，采用厚度为35纳米的铬薄膜作为第二过渡层37。
在本实施例的一些示例中，所述第一键合层33为金薄膜，所述第二键合层34为锡金薄膜，所述第三键合层35为金薄膜，所述第二键合层34分别与所述第一键合层33和所述第三键合层35进行键合反应形成金锡合金，完成键合；具体的，第一键合层33为厚度为300纳米的金薄膜，第二键合层34为厚度为400纳米的锡金薄膜，第三键合层35为厚度为300纳米的金薄膜，在键合过程中，第二键合层34分别与第一键合层33和第三键合层35形成金锡合金。在键合过程中，第一键合层33、第二键合层34、第三键合层35，形成低温共晶的金锡合金，故在三者厚度设计时第一键合层33和第三键合层35的质量和与第二键合层34的质量比为80：20。考虑到第二键合层34在键合过程中同时向第一键合层33和第三键合层35扩散并形成合金，完成金锡键合，故在设计时第一键合层33和第三键合层35的厚度相等。需要理解的是，第一键合层33、第二键合层34、第三键合层35之间的键合并不受限制，例如，第一键合层33、第二键合层34、第三键合层35还可以形成金金键合，故第一键合层33、第二键合层34、第三键合层35的材质并不受限制，能够完成键合，形成合金牢固连接即可。
需要理解的是，在一些示例中，键合层3还可以是由胶类物质组成，进而通过物质粘贴的方法将声透镜1与压电振子层4连接在一起。
需要理解的是，匹配层2的制作材料、形成方式不受限制，制作匹配层2的材料声音阻抗介于声透镜1和被测样品周边介质(水)之间即可；匹配层2能够降低由于声透镜1和被测样品周边介质(水)之间声阻抗失配而造成的声波透射系数偏低的现象，从而提高了超声换能器超声波的发射和接收效率；在本实施例的一些示例中，所述匹配层2的材质包括氧化硅，匹配层2的厚度为5～6微米；例如，通过在声透镜1的矩形部分12，也即平面端用光刻胶进行保护，采用化学气相沉积或是物理气相沉积的方式在声透镜1的凹球面上沉积氧化硅匹配层2，最后得到5微米的匹配层2。
在本实施例的一些示例中，所述压电振子层4包括：压电薄膜层，所述压电薄膜层的厚度为6～8微米，进而使得超声换能器能够达到500MHz的工作频率，且所述压电薄膜层的材质包括以下之一：铌酸锂压电材料、钽酸锂压电材料；其中，制作压电薄膜层的工艺可以是，通过离职注入的方式在硅片上注入铌酸锂压电材料，进而形成符合工作频率的压电薄膜层。需要理解的是，可以根据实际需要增加或者降低压电薄膜层的厚度，进而降低或者提高换能器的工作频率。
需要理解的是，在一些示例中，可以是通过在所述声透镜1上设置第一阻挡层32、第一过渡层31和第一键合层33，在所述压电振子层4上设置第二阻挡层36、第二过渡层37和第二键合层34、第三键合层35，然后在将第一键合层33与第二键合层34、第三键合层35进行键合连接，进而将声透镜1与压电振子层4键合连接，形成该键合层3。例如，在压电振子层4上制作第二阻挡层36、第二过渡层37和第二键合层34、第三键合层35，具体的，通过选用键合有铌酸锂压电薄膜的硅片作为基底，分别选用酒精、丙酮溶液对其进行超声清洗。清洗完成后采用物理气相沉积的方法依次沉积铬薄膜(20～50nm)、镍薄膜(200～400nm)、金薄膜(300nm)、锡薄膜(400nm)、金薄膜(300nm)。在薄膜制备过程中采用，将硅片装卡在具有硬掩模版的工装卡具中，使得在PVD工艺结束并去除掩膜卡具后，直接得到具有所需要形貌的金属薄膜，制备完成后将硅片进行划片处理，制备成直径为1cm的硅晶圆，进而得到带有第二键合层34、第三键合层35、第二阻挡层36、第二过渡层37的压电振子层4，如图4所示。再例如，在蓝宝石声透镜1上制作第一阻挡层32、第一过渡层31和第一键合层33；具体的，分别选用酒精、丙酮溶液对蓝宝石声透镜1进行超声清洗，清洗完成后，采用喷胶方式在蓝宝石聚焦面上制备一层光刻胶保护层38，采用PVD的方法依次沉积铬薄膜(20～50nm)、镍薄膜(200～400nm)、金薄膜(300nm)，键合层3制备完成后使用丙酮溶液将蓝宝石聚焦面光刻胶去除干净，进而得到带第一阻挡层32、第一过渡层31和第一键合层33的蓝宝石声透镜1，如图5所示，此时，通过第一键合层33与第二键合层34第三键合层35进行金锡键合，进而将声透镜1和所述压电振子层4连接；需要理解的是，键合时需要将压电振子层4与声透镜1的各个键合层3紧密贴合在一起，贴合过程中为了保证各个键合层3之间的紧密接触，在此过程中可以施加1～2公斤的压力。各个键合层3紧密贴合后，将贴合紧密的压电振子层4与声透镜1置于真空或者惰性气体环境中，加热300℃，持续3min，使得各个键合层3形成共晶合金，从而完成压电振子与声透镜1键合连接。
需要理解的是，在键合层3各层都是由金属构成时，键合层3可以直接作为压电振子层4的下电极使用，而不在需要单独为压电振子层4设置金属电极。
在本实施例的一些示例中，所述超声换能器还包括：背衬层7，所述背衬层7设置在所述压电振子层4远离所述声透镜1的一侧，且所述背衬层7内形成有容纳所述压电振子层4和所述上电极5的容纳腔，所述背衬层7通过所述容纳腔容纳所述压电振子层4和所述上电极5，其中，背衬层7的材料为环氧钨粉,即用钨粉作为填料掺入环氧树脂,经固化后形成的一种材料，其作用为吸收压电振子背面发射出的干扰超声信号。
基于同样的发明构思，本实施例还提供一种超声扫描显微镜，所述超声扫描显微镜包括但不限于如上任一项所述的超声换能器与控制装置，所述控制装置与所述超声换能器连接。
基于相同的构思，本实施例还提供一种超声换能器的制作方法，如图6所示，其包括但不限于：
S101、设置声透镜1，所述声透镜1分为矩形部分12与锥形部分11，其中所述矩形部分12的一侧与所述锥形部分11的底面接触，所述锥形部分11中远离所述底面的一侧设置有向所述底面内凹的凹球面；
S102、设置与所述声透镜1对应的匹配层2，所述匹配层2与所述声透镜1接触，且所述匹配层2与所述声透镜1的所述凹球面匹配，覆盖所述凹球面；
S103、制作压电振子层4，并通过键合层3将所述压电振子层4与所述声透镜1键合连接；
S104、在所述压电振子层4远离所述声透镜1的一侧设置上电极5，所述上电极5层未完全覆盖所述压电振子层4，所述上电极5和所述键合层3上分别设置有用于与外部电连接的电极引线6。
在上述步骤S101中，所述声透镜1的材质包括但不限于蓝宝石，具体的，选用长1cm，直径1.5cm的圆柱形蓝宝石作为原材料。将蓝宝石一面磨成锥面，并用喷砂的方法将其打毛。蓝宝石的平面部分采用研磨抛光的方法，将其抛光成镜面，要求其表面粗糙度小于1nm。蓝宝石锥面端中心部分用研磨杆，将其进行研磨抛光，研磨成曲率半径为0.25mm的聚焦面，要求抛光后聚焦面的粗糙度小于1nm；在上述步骤S102中，通过在声透镜1的矩形部分12，也即平面端用光刻胶进行保护，采用化学气相沉积或是物理气相沉积的方式在声透镜1的凹球面上沉积氧化硅匹配层2，最后得到5微米的匹配层2；
在上述步骤103中，制作压电薄膜层首先将铌酸锂压电材料键合在硅晶圆上，通过离子注入，然后剥离的方式，进而形成带硅基底层41的压电薄膜层。在键合层制备过程中采用，将硅片装卡在具有硬掩模版的工装卡具中，使得在PVD工艺结束并去除掩膜卡具后，直接得到具有所需要形貌的金属薄膜，制备完成后将硅片进行划片处理，制备成直径为1cm的硅晶圆，进而得到带有第二键合层34、第三键合层35、第二阻挡层36、第二过渡层37的压电振子层4，通过第一键合层33与第二键合层34第三键合层35进行金锡键合，进而形成带硅基底层41的压电薄膜层，在一些示例中，为了防止第三键合层35生长后发生氧化，可以在单独设置一保护层38，其中保护层38的材质为金薄膜，厚度为20～50纳米，如图7所示。需要理解的是，可以根据实际需要增加或者降低压电薄膜层的厚度，进而降低或者提高换能器的工作频率；
承接上例，在蓝宝石声透镜1上制作第一阻挡层32、第一过渡层31和第一键合层33；具体的，分别选用酒精、丙酮溶液对蓝宝石声透镜1进行超声清洗，清洗完成后，采用喷胶方式在蓝宝石聚焦面上制备一层光刻胶保护层38，采用PVD的方法依次沉积铬薄膜(20～50nm)、镍薄膜(200～400nm)、金薄膜(300nm)，键合层3制备完成后使用丙酮溶液将蓝宝石聚焦面光刻胶去除干净，进而得到带第一阻挡层32、第一过渡层31和第一键合层33的蓝宝石声透镜1；在压电振子层4上制作第二阻挡层36、第二过渡层37和第二键合层34、第三键合层35，具体的，通过选用键合有铌酸锂压电薄膜的硅片作为基底，分别选用酒精、丙酮溶液对其进行超声清洗。清洗完成后采用物理气相沉积的方法依次沉积铬薄膜(20～50nm)、镍薄膜(200～400nm)、金薄膜(300nm)、锡薄膜(400nm)、金薄膜(300nm)。需要理解的是，键合时需要将压电振子层4与声透镜1的各个键合层3紧密贴合在一起，贴合过程中为了保证各个键合层3之间的紧密接触，在此过程中可以施加1～2公斤的压力。各个键合层3紧密贴合后，将贴合紧密的压电振子层4与声透镜1置于真空或者惰性气体环境中，加热300℃，持续3min，使得各个键合层3形成共晶合金，从而完成压电振子与声透镜1键合连接。
需要理解的是，因为，键合层3各层都是由金属构成时，键合层3可以直接作为压电振子层4的下电极使用，而不在需要单独为压电振子层4设置金属电极
承接上例，在步骤104之前，还包括：去除压电振子层4的硅基底层41，具体的，采用湿法腐蚀的方法去除硅衬底基底层41，使用25％的TMAH水溶液在80℃下对硅进行腐蚀，去除干净，然后执行步骤104，在所述压电振子层4远离所述声透镜1的一侧设置上电极5，采用PVD的方法依次沉积铬薄膜(20～50nm)、金薄膜(200nm)。在薄膜制备过程中，将换能器装卡在具有硬掩模版的工装卡具中，使得在PVD工艺结束并去除掩膜卡具后，直接得到具有所需要形貌的上电极5，最后使用超声波压焊工艺将金丝分别压焊到换能器的上、下电极上，压焊功率为1.4W，压焊时间为55ms，进而制作了上电极5与下电极的金属引线。
承接上例，在一些示例中，步骤104后还包括：制作背衬层7，所述背衬层7设置在所述压电振子层4远离所述声透镜1的一侧，且所述背衬层7内完全覆盖在所述压电振子层4和所述上电极5之上，也即，所述背衬层7形成有容纳所述压电振子层4和所述上电极5，其中，背衬层7的材料为环氧钨粉,即用钨粉作为填料掺入环氧树脂,经固化后形成的一种材料，其作用为吸收压电振子背面发射出的干扰超声信号。
如图8所示，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器111、通信接口112、存储器113和通信总线114，其中，处理器111，通信接口112，存储器113通过通信总线114完成相互间的通信，
存储器113，用于存放计算机程序；
在本发明一个实施例中，处理器111，用于执行存储器113上所存放的程序时，实现前述任意一个方法实施例提供的超声换能器的制作方法，包括：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述任意一个方法实施例提供的超声换能器的制作方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：
声透镜，所述声透镜分为矩形部分与锥形部分，其中所述矩形部分的一侧与所述锥形部分的底面接触，所述锥形部分中远离所述底面的一侧设置有向所述底面内凹的凹球面；
匹配层，所述匹配层与所述声透镜接触，且所述匹配层与所述声透镜的所述凹球面匹配，覆盖所述凹球面；
压电振子层，所述压电振子层设置在所述声透镜远离所述匹配层的一侧，所述压电振子层通过键合层与所述声透镜键合连接，且所述键合层作为所述压电振子层的下电极使用；
所述压电振子层上还设置有上电极，所述上电极设置在所述压电振子层远离所述声透镜的一侧，且所述上电极层未完全覆盖所述压电振子层，所述上电极和所述键合层上分别设置有用于与外部电连接的电极引线。
2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述声透镜的材质包括以下之一：蓝宝石材料、熔融石英材料，且所述声透镜凹球面的曲率半径为0.25毫米。
3.根据权利要求1或2所述的超声换能器，其特征在于，所述键合层包括：
第一阻挡层，所述第一阻挡层设置在所述矩形部分远离所述锥形部分的一侧，且所述第一阻挡层通过第一过渡层与所述矩形部分连接；
第一键合层，所述第一键合层设置在所述第一阻挡层远离所述过渡层一侧；第二键合层，所述第二键合层设置在所述第一键合层远离所述第一阻挡层一侧；第三键合层，所述第三键合层设置在所述第二键合层原理所述第一键合层一侧；所述第二键合层分别与所述第一键合层和所述第三键合层进行键合反应，完成键合；
第二阻挡层，所述第二阻挡层设置在所述第三键合层原理所述第二键合层的一侧，且所述第二阻挡层通过第二过渡层与所述压电振子层连接。
4.根据权利要求3所述的超声换能器，其特征在于，所述第一键合层为金薄膜，所述第二键合层为锡金薄膜，所述第三键合层为金薄膜，所述第二键合层分别与所述第一键合层和所述第三键合层进行键合反应形成金锡合金，完成键合。
5.根据权利要求3所述的超声换能器，其特征在于，所述匹配层的厚度为5～6微米，且所述匹配层的材质包括氧化硅。
6.根据权利要求3所述的超声换能器，其特征在于，所述压电振子层包括：压电薄膜层，所述压电薄膜层的厚度为6～8微米，且所述压电薄膜层的材质包括以下之一：铌酸锂压电材料、钽酸锂压电材料。
7.根据权利要求4-6任一项所述的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器还包括：背衬层，所述背衬层设置在所述压电振子层远离所述声透镜的一侧，且所述背衬层内形成有容纳所述压电振子层和所述上电极的容纳腔，所述背衬层通过所述容纳腔容纳所述压电振子层和所述上电极。
8.一种超声扫描显微镜，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的超声换能器与控制装置，所述控制装置与所述超声换能器连接。
9.一种超声换能器的制作方法，其特征在于，包括：
设置声透镜，所述声透镜分为矩形部分与锥形部分，其中所述矩形部分的一侧与所述锥形部分的底面接触，所述锥形部分中远离所述底面的一侧设置有向所述底面内凹的凹球面；
设置与所述声透镜对应的匹配层，所述匹配层与所述声透镜接触，且所述匹配层与所述声透镜的所述凹球面匹配，覆盖所述凹球面；
制作压电振子层，并通过键合层将所述压电振子层与所述声透镜键合连接，且所述键合层作为所述压电振子层的下电极使用；
在所述压电振子层远离所述声透镜的一侧设置上电极，所述上电极层未完全覆盖所述压电振子层，所述上电极和所述键合层上分别设置有用于与外部电连接的电极引线。
10.根据权利要求9所述的超声换能器的制作方法，其特征在于，制作压电振子层，并通过键合层将所述压电振子层与所述声透镜键合连接之后，所述方法还包括：
去除所述压电振子层上的硅基底层。
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