本發明涉及醫療器械制造，具體涉及一種超聲換能器及其制備方法。
背景技術：
1、血管內超聲（intravascular?ultrasound，ivus）是冠狀動脈腔內影像診斷與介入治療的核心技術，其通過介入導管頂端的高頻微型超聲探頭，實時獲取血管橫截面的高分辨率圖像，不僅能顯示血管管腔形態，還可清晰揭示血管壁厚度、斑塊組成（如鈣化、纖維化、脂質池）等微細結構信息，為臨界性狹窄評估、支架尺寸選擇及術后預后判斷提供關鍵依據。
2、ivus的成像質量與可靠性高度依賴于超聲換能器的性能，而換能器的帶寬、靈敏度、信噪比及長期穩定性均由制備工藝決定。目前，現有ivus換能器制備工藝存在兩大核心技術瓶頸，嚴重制約產品質量與生產效率：
3、其一，薄壓電陶瓷片的力學破壞與翹曲：現有技術先將壓電陶瓷片研磨減薄至20-80μm（高頻換能器的需求薄度），在壓電陶瓷片的兩面鍍覆金屬電極后，在其表面涂覆背襯層/匹配層并進行100-160℃高溫固化。由于壓電陶瓷薄片機械強度極低，高溫下易受粘結劑收縮應力與熱應力作用，發生翹曲、開裂甚至碎裂，導致良品率低于50%，批量一致性差。
4、其二，界面缺陷與厚度失控：背襯層/匹配層采用手工或半自動刮涂/澆注工藝（環氧樹脂與金屬顆粒復合漿料），易引入氣泡、孔洞及分層缺陷，不僅降低機械結合強度，還會引發聲波反射與散射，導致聲耦合效率下降；且高溫固化后涂層表面平整度差，ra≥1.0μm，厚度誤差超過±20%，后續研磨效率低，進一步加劇性能波動。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種超聲換能器及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
2、為實現上述目的，本發明第一方面提供一種超聲換能器的制備方法，包括以下步驟：
3、制備導電背襯層、導電匹配層；
4、預減薄壓電陶瓷片至厚度0.1~0.2mm，并在預減薄后的壓電陶瓷片一面制備第一金屬電極；
5、采用導電膠鍵合所述導電背襯層與制有第一金屬電極的壓電陶瓷片，得到導電背襯層-壓電陶瓷片鍵合組件，所述導電背襯層與制有第一金屬電極的壓電陶瓷片表面之間具有第一鍵合層，所述第一鍵合層的厚度為1~3μm；
6、精減薄所述導電背襯層-壓電陶瓷片鍵合組件的壓電陶瓷片面，使壓電陶瓷片厚度為目標超聲頻率下壓電陶瓷內超聲波長的1/2；
7、在精減薄后的壓電陶瓷片的裸露面制備第二金屬電極；
8、采用導電膠鍵合所述導電匹配層與制有第二金屬電極的壓電陶瓷片，得到導電背襯層-壓電陶瓷片-導電匹配層鍵合組件，所述導電匹配層與制有第二金屬電極的壓電陶瓷片表面之間具有第二鍵合層，所述第二鍵合層的厚度為1~3μm；
9、對所述導電背襯層-壓電陶瓷片-導電匹配層鍵合組件進行派瑞林封裝，得到超聲換能器。
10、進一步地，預減薄壓電陶瓷片至厚度0.1~0.15mm，包括：先研磨壓電陶瓷片至0.15~0.20mm厚，再拋光壓電陶瓷片至0.1~0.15mm厚，且使表面平整度ra為0.3~0.4μm。
11、進一步地，所述精減薄包括：先用800~1000#砂輪研磨壓電陶瓷至60~90μm厚；再用2000~2500#砂輪研磨壓電陶瓷片至50~80μm厚；最后用濕法拋光壓電陶瓷片至30~70μm厚，且使表面平整度ra為0.1~0.2μm。
12、進一步地，所述導電膠為真空脫泡后的環氧導電膠；所述鍵合的參數為：壓力0.3~0.5mpa，壓力上升速率0.05~0.10mpa/s，溫度35~50℃，升溫速率2~5℃/min，保溫保壓時間20~30分鐘。
13、進一步地，所述制備導電匹配層包括：對導電匹配層進行減薄處，減薄后導電匹配層的厚度為目標超聲頻率下導電匹配層內部超聲波長的1~1.5倍，且使表面平整度ra≤0.2μm。
14、進一步地，所述派瑞林封裝前，對所述導電背襯層-壓電陶瓷片-導電匹配層鍵合組件的表面進行o2等離子體處理，處理參數為：o2流量10~40sccm，腔體壓力0.1~0.5torr，射頻功率5~30w，處理時間30~60s。
15、進一步地，所述派瑞林封裝包括：在所述導電背襯層-壓電陶瓷片-導電匹配層鍵合組件表面沉積派瑞林膜，所述派瑞林膜的厚度為3~10μm。
16、本發明第二方面提供一種超聲換能器，由上述方法制備得到，包括導電背襯層、第一金屬電極、壓電陶瓷片、第二金屬電極、導電匹配層、封裝層、第一鍵合層、第二鍵合層，導電背襯層、壓電陶瓷片、導電匹配層從下至上依次封裝在封裝層中，導電背襯層與壓電陶瓷片之間設有第一金屬電極，壓電陶瓷片與導電匹配層之間設有第二金屬電極，導電背襯層與第一金屬電極之間具有第一鍵合層，導電匹配層與第二金屬電極之間具有第二鍵合層。
17、進一步地，所述第一鍵合層和第二鍵合層的厚度均為1~2μm，所述壓電陶瓷片厚度為30~70μm。
18、進一步地，所述第一鍵合層和第二鍵合層的厚度均為1μm，壓電陶瓷片厚度為49μm或67μm。
19、有益效果：
20、與現有技術相比，本發明的有益效果是：
21、1、降低壓電陶瓷片減薄破損率，提升超聲傳感器良品率：通過采用先鍵合導電背襯層和壓電陶瓷片，再精減薄壓電陶瓷片的順序，一方面，利用鍵合組件的整體結構為薄化過程中的壓電陶瓷片提供機械強度加持，突破了其自身的減薄厚度極限，可在不破壞其表面完整性的前提下，將其可靠地減薄至30~70μm；另一方面，低溫鍵合工藝（≤50℃）避免了薄壓電陶瓷片直接承受現有技術高溫固化工藝（100-160℃）帶來的熱應力和收縮應力，有效防止其翹曲、開裂。試驗表明，本發明方法可使壓電陶瓷片減薄破損率降低至≤5%，顯著提升了良品率和產品一致性。
22、2、實現超薄、無缺陷的界面鍵合，提升聲學性能：采用環氧導電膠與精密鍵合工藝，一方面可將鍵合層厚度精確控制在1~3μm，遠小于傳統鍵合工藝（>10μm），極大減少了聲波在界面的反射和散射損耗。另一方面，以純膠層鍵合工藝替代現有技術的混合漿料澆注工藝，有效消除了界面氣泡與分層缺陷，提高了界面機械結合強度和聲學匹配效率。
23、3、實現模塊化設計與精密厚度控制，提升工藝靈活性：導電背襯層、導電匹配層可獨立優化材料配比與厚度，并通過精密研磨獨立加工至目標厚度，實現了對換能器各功能層厚度的精確控制，使其均工作在最佳聲學厚度。這種模塊化設計便于針對30-40mhz等不同高頻需求進行快速適配和定制化生產，大幅提高了工藝靈活性和生產效率。
24、4、顯著提升換能器成像性能：本發明制備的超聲換能器，得益于超薄的壓電陶瓷片、高精度的鍵合層和匹配層，其工作頻率最高可達40mhz，圖像分辨率最高可達37μm，能夠清晰顯示血管壁各層結構及管腔形態。與現有技術相比，換能器的帶寬和成像分辨率均得到顯著提升。
1.一種超聲換能器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，預減薄壓電陶瓷片至厚度0.1~0.15mm，包括：先研磨壓電陶瓷片至0.15~0.20mm厚，再拋光壓電陶瓷片至0.1~0.15mm厚，且使表面平整度ra為0.3~0.4μm。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述精減薄包括：先用800~1000#砂輪研磨壓電陶瓷至60~90μm厚；再用2000~2500#砂輪研磨壓電陶瓷片至50~80μm厚；最后用濕法拋光壓電陶瓷片至30~70μm厚，且使表面平整度ra為0.1~0.2μm。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述導電膠為真空脫泡后的環氧導電膠；所述鍵合的參數為：壓力0.3~0.5mpa，壓力上升速率0.05~0.10mpa/s，溫度35~50℃，升溫速率2~5℃/min，保溫保壓時間20~30分鐘。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述制備導電匹配層包括：對導電匹配層進行減薄，減薄后導電匹配層的厚度為目標超聲頻率下導電匹配層內部超聲波長的1~1.5倍，且使表面平整度ra≤0.2μm。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述派瑞林封裝前，對所述導電背襯層-壓電陶瓷片-導電匹配層鍵合組件的表面進行o2等離子體處理，處理參數為：o2流量10~40sccm，腔體壓力0.1~0.5torr，射頻功率5~30w，處理時間30~60s。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述派瑞林封裝包括：在所述導電背襯層-壓電陶瓷片-導電匹配層鍵合組件表面沉積派瑞林膜，所述派瑞林膜的厚度為3~10μm。
8.一種超聲換能器，由權利要求1~7任一項所述方法制備得到，包括導電背襯層、第一金屬電極、壓電陶瓷片、第二金屬電極、導電匹配層、封裝層、第一鍵合層、第二鍵合層，導電背襯層、壓電陶瓷片、導電匹配層從下至上依次封裝在封裝層中，其特征在于，導電背襯層與壓電陶瓷片之間設有第一金屬電極，壓電陶瓷片與導電匹配層之間設有第二金屬電極，導電背襯層與第一金屬電極之間具有第一鍵合層，導電匹配層與第二金屬電極之間具有第二鍵合層。
9.根據權利要求8所述的超聲換能器，其特征在于，所述第一鍵合層和第二鍵合層的厚度均為1~2μm，所述壓電陶瓷片厚度為30~70μm。
10.根據權利要求9所述的超聲換能器，其特征在于，所述第一鍵合層和第二鍵合層的厚度均為1μm，壓電陶瓷片厚度為49或67μm。