CA2243291A1 - Sound probe with multiple elements comprising a common earth electrode - Google Patents
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Abstract
Description
W O 98/23392 PCT~R97/02110 SONDE ACOUSTIQUE MULTIELEMENTS COMPRFNANT UNE
ELECTRODE DE MASSE COMMUNE
Le domaine de l'invention est celui des transducteurs acoustiques pou\~ant être utllisés notamment en imagerie médicale ou sous-marine.
De manière générale, une sonde ~cousti~ue co" ,prend un ense,l,ble de transd~cte~lrs pie~oéler,triques reliés à un dispositif 5 d'électronique de commande par l'intermédiaire d'un réseau d'il ,lerc~,l,lexion.
Ces transd~ ~cte~ ~rs piézoélectriques émettent des ondes Z4co~ ~stiques qui après r~fiexion dans un milieu donné, fournissent des Wurll)~lions concernant ledit milieu. Généralement, on fixe à la surface des 10 trans~ ctel-rs piézoélectriques une ou deux lames d'adaptation acoustique du type quart d'onde par exemple, pour améliorer le transfert d'énergie ~ustique dans ledit milieu.
Le matériau de ces lames d'adaptalion peut être de type polymère charge de particuies minérales dont on ajuste les proportions pour obtenir 5 les propriétés acoustiques désirées. En général, ces lames sont mises en forme par moulage ou usinage puis assemblées par collage sur une des faces des transd~ ~cte~ ~s piézoélectriques.
Plus précisément, dans le cas de sonde possédant un ensemble de transdl ~cteurs élémentaires, on sépare mécaniquement les transducteurs de lype piézoélectriques par une découpe d'une lame monolithique de ma~eriau piézoélectrique, par exemple de céramique de type PZT. Il est alors également nécess~ire de découper de la même façon la ou les couc:hes d'~sd~rt~tion acoustique associées, afin d'éviter tout couplage acoustique entre transducte~rs élémentaires par l'intermédiaire de cette ou 25 de ces couches d'ada,)lalion. La déco~ ~pe de ces couches d'adaptation et de la ~uche piézoélectrique est donc généralement réalisée simultanément, pam~xemple a l'aide d'une scie diamantée.
Chaque transducteur piézoélectrique élémentaire doit être relié
d'un côté à la masse et de l'autre à un contact positif (encore appelé point r 30 ChalJd).
Généralement la masse est située vers le milieu de propagation (par exemple le patient dans le cas d'une sonde acoustique d'échographie), c'est-a-dire qu'elle doit être du côté des éléments d'adapta~io, I acoustique.
WO 98/2339 WO 98/23392 PCT ~ R97 / 02110 MULTIPLE ELEMENT ACOUSTIC PROBE COMPRISING A
COMMON MASS ELECTRODE
The field of the invention is that of acoustic transducers can be used especially in medical or underwater imagery.
In general, a probe ~ cousti ~ ue co ", takes a ens, l, ble de transd ~ cte ~ lrs pie ~ oéler, triques connected to a device 5 of control electronics via a network of him, lerc ~, l, lexion.
These transd ~ ~ cte ~ ~ piezoelectric rs emit waves Z4co ~ ~ stiques which after re ~ fiexion in a given medium, provide Wurll) ~ lions concerning said medium. Generally, one fixes on the surface of 10 trans ~ ctel-rs piezoelectric one or two acoustic adaptation blades quarter-wave type for example, to improve energy transfer ~ ustic in said medium.
The material of these adaptation blades can be of the polymer type.
charge of mineral particles whose proportions are adjusted to obtain 5 the desired acoustic properties. In general, these blades are put in shape by molding or machining then assembled by gluing on one of the sides of the transducers ~ ~ cte ~ ~ s piezoelectric.
More specifically, in the case of a probe having a set transdl ~ elementary transducers, mechanically separate the transducers of piezoelectric type by cutting a monolithic blade of my ~ piezoelectric eriau, for example PZT type ceramic. It is then also necess ~ ire to cut in the same way the or the couc: hes d '~ sd ~ rt ~ tion associated, in order to avoid any coupling acoustics between elementary transducers ~ rs through this or 25 of these layers of ada,) lalion. The decoration ~ ~ pe of these adaptation layers and the ~ piezoelectric switch is therefore generally carried out simultaneously, pam ~ xample using a diamond saw.
Each elementary piezoelectric transducer must be connected on one side to ground and on the other to a positive contact (also called point r 30 ChalJd).
Generally the mass is located towards the medium of propagation (for example the patient in the case of an acoustic ultrasound probe), that is to say, it must be on the side of the adapta ~ io, I acoustic elements.
WO 98/2339
2 PCT~R97/02110 La découpe simultanée des couches d'adap~alio,) acoustique et de matériau piézoélectrique a pour conséquence de découper également l'électrode de masse lorsque cette dernière est constituée par une couche métallique insérée entre le matériau d'adaptation acoustique et le matériau 5 piézoélectrique. Dans le cas d'une sonde à réseau monodimensionnel on conserve la continuité de l'électrode de masse dans une direction. Dans le cas d'une sonde à réseau bkl;".ensionnel, où l'on découre les éléments dans deux directions il ~aut co,~se,~/er la continuité de l'électrode de masse dans au moins une direction de façon à pouvoir récupérer la masse à la 10 périphérie de l'ensernble matriciel de transducteurs piézoélectriques élémenlaires.
Selon l'art antérieur, pour conserver une continuité de la masse dans le cas d'une sonde bidimensionnelle il a été proposé de procéder de la manière suivante:
Sur un réseau d'interconnexion 1 on procède au dépôt d'une couche conductrice puis on ~iépose une lame de matériau piézoélectrique par collage.
On procède à des ~iécoures selon une direction Dy illustrée en figure 1 de la matrice de transducteurs Tij. On colle une ou plusieurs lames 20 d'adaptation acoustique de ta même manière. La face inférieure de ia première lame d'ada,~talion :~GOI ~stique est métallisée ce qui permet de ramener les masses sur les bords de la matrice.
Fnfin on procède à la découpe de l'ensemble (lames d'adaptation acoustique et lame de matériau piézoélectrique) dans la direction Dx 25 perpendiculaire à la direction Dy.
On obtient ainsi une matrice de Tij tran~sducte~lrs piézoélectriques élémentaires recouverts de Ai élé"-~nls d'adap~alion acoustique, avec Pi électrodes de masse insérées entre les transducteurs Tij et les éléments Ai.
Néanmoins cette méthode présente l'inconvénient de relier 30 mécaniquement les transducteurs élémentaires d'une même ligne i selon la direction Dx ce qui nuit aux pe~run~ances de la sonde acoustique qui en résulte.
C'est pourquoi l'invention propose une sonde acoustique co",prenant une élecl(ùde de masse continue insérée entre des 2 PCT ~ R97 / 02110 The simultaneous cutting of the layers of adap ~ alio,) acoustics and of piezoelectric material also cuts the ground electrode when the latter consists of a layer metal inserted between the acoustic matching material and the material 5 piezoelectric. In the case of a one-dimensional array probe we maintains the continuity of the ground electrode in one direction. In the case of a bkl array probe; ". ensional, where we shorten the elements in two directions it ~ aut co, ~ se, ~ / er the continuity of the ground electrode in at least one direction so that mass can be recovered at the 10 periphery of the whole matrix of piezoelectric transducers elements.
According to the prior art, to maintain a continuity of the mass in the case of a two-dimensional probe, it has been proposed to proceed with as follows:
On an interconnection network 1, a conductive layer and then a layer of piezoelectric material is deposited by collage.
We proceed to ~ iécoures in a direction Dy illustrated in Figure 1 of the Tij transducer matrix. We glue one or more blades 20 acoustic adaptation in your same way. The underside of ia first blade of ada, ~ talion: ~ GOI ~ stique is metallized which allows bring the masses back to the edges of the matrix.
Finally, the assembly is cut out (adaptation blades acoustic and blade of piezoelectric material) in the direction Dx 25 perpendicular to the direction Dy.
We thus obtain a Tij tran matrix ~ sducte ~ piezoelectric lrs elementaries covered with Ai elé "- ~ nls of adap ~ acoustic alion, with Pi ground electrodes inserted between the transducers Tij and the elements Ai.
However, this method has the disadvantage of linking 30 mechanically the elementary transducers of the same line i according to the direction Dx which harms the pe ~ run ~ ances of the acoustic probe which results.
This is why the invention proposes an acoustic probe.
co ", taking an elecl (continuous mass insde inserted between
3~ transducteurs piézoélectriques éiémentaires déGo~piés les uns des autres, CA 0224329l l998-07-l3 W 098/23392 PCT~R97tO2110 et cies éléments d'adaptation acoustique également découplés les uns des autres de manière à résoudre le problème de t'art antérieur.
Plus précisément I'invention a pour objet une sonde ~col~stique conlpre, ~ant des éléments d'adaplalion ~coustique des transduc1el IrS
5 pié;~oélectriques élémentaires et un réseau d'il ,lert;o""exions reliant les transrlurtel-rs ~coustirluPs à un i1isposilir électronique de cor,.,.,ande et de,er -a,)l du signal caractérisée en ce qu'elle compr~:nd une électrode de ma~ise continue insérée entre les transdllctellrs ~cousti~les élémentaires et des éléments d'~ t~lion ~co~lstique.
L'électrode de masse peut typiquement être une feuille métallique par exemple en cuivre ou en argent.
Il peut également être un film de polymère métallisé de type pol~l~imide ou polyester cuivré ou doré ou bien encore un film de polymère chargé de particules conductrices.
Les éléments d'~d~rt~tion ~co~lstique peuvent avant~ge~sement être en résTne époxy chargée de particules de tu.,g~ e etlou d'alumlne, alors que les transducteurs piézoélectriques élémentaires peuvent ê~re en cérar..i~ue de type PZT.
Selon une variante de l'invention la sonde acoustique coillpfelld des éléments d'ada~ta~ion ~coustique Aii1 d'impédance voisine de celle du milieu de propagation de la sonde acoustique et situés au-dessus de l'électrode de masse et des éléments d'adaptation ~a~ustique Aij2 d'impédance voisine de celle des transduGteurs piézoélectriques et situés entre l'électrode de masse et les transductellrs piézoélectriques.
Typiquement lorsque la sonde :~co~lstiq~e selon l'invention est destinée à fonctionner en milieu ~ql~elnc les transducteurs piézoélectriques étant en céramique les eléments Aii1 ont une impédance de l'ordre de 2 à 3 Méga Rayleigh les éléments Aii2 ont une impédance de l'ordre de 8 à 9 Méga Rayleigh.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de la sonde acoustique selon l'invention. Ce procéde col"~renant la ré~lis~tion de transducteurs piézoélectriques élé",en~ai,es (Tij) à la surface d'un réseau d'interconnexions reliant les transducte~-rs acoustiques à un dispositif de cornmande et de traitement du signal est caractérisé en ce qu'il c~".po"e en outre les étapes suivantes:
CA 0224329l l998-07-l3 W 098/23392 PCT~FR97/02110 - le dépôt d'une couche conductrice constitutive d'une électrode de masse ~P), à la surface des transducte~ ~rs élémentaires (Tij);
- le dépôt d'au moins une couche de matériau d'adaptation acoustique;
- la gravure sélective de la ou les couche(s) de matériau d'adaplalio-l acol ~stique, avec arrêt d'a~ e sur la couche conductrice, de manière à co, l~liluer des éléments d'ad~. taLio~
~co~lstique (Alj).
Avant~geusement~ la gravure sélective peut être effectuée par laser de type C02, laser UV de type Excimère ou bien encore laser du type YAG.
Selon un procédé de fa~rication de la sonde ~coustique de l'invention, I'électrode de masse peut être un film polyimide métallisé de cuivre, les éléments d'adaptation acoustique Ai; peuvent alors être définis par ~ravure au laser C02 avec une densité d'énergie de l'ordre de quelques Joules par cm2 (de manière à ne pas attaquer la métallisation) d'une couche de résine époxy chargée de particules de tungstène.
Selon une variante du procédé de l'invention, on e~fectue le dépôt 20 de deux couches de matériau d'adaptation acoustique, une première couche présentant une impédance proche de celle des transducteurs piézoélectriques, une seconde couche présentant une impédance proche de celle du milieu dans lequel la sonde acoustique est destinée à fonctionner.
L'ensemble des deux couches est gravé avec arrêt d'attaque sur la couche 25 conductrice.
Selon une autre variante de l'invention, une couche d'impédance voisine de celle des transd~cte~rs et conductrice est déposée à la surface d'une couche de matériau piézoélectrique, I'ensemble est décol Ipé de manière a définir les transd~çteurs piézoélectriques Tij et une première série 3Q d'éléments d'adaptation acoustique de forte impédance. Une couche conductrice d'électrode de masse est déposée sur l'ensemble des transducte~ Irs Tij recouverts des éléments Aij1 . Une seconde couche d'adap~lio" acoustique est apposée à la surface de l'électrode de masse P, des éléments Aii2 sont alors définis par dec~re sélective de la couche de ~aible impédance avec arrêt de gravure sur l'électrode de masse.
WO 98/23'S92 PCT~R97/02110 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages appara~~tront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non C,~ir et grâce aux figures annexées parmi les~elles:
- la figure 1 illustre une sonde ~co~ Isti~ue selon l'art connu;
5- la figure 2 illustre un premier exemple de sonde ~coustique selon l'invention;
- la figure 3 illustre une première étape de fabrication d'un exemple de réseau d'inte~o,)nexions, utilisé dans une sonde ~col Istique selon l'invention;
to- la figure 4 illustre une deuxième étape de fabrication d'un exemple de réseau d'interconnexions, utilisé dans une sonde acoustique selon l'invention;
- la figure 5 illustre une étape de procédé de fabrication de sonde ~co~ ~stique commune au procédé de l'art antérieur et au 1~procédé de l'invention;
- la figure 6 illustre une étape du procédé de fal~ric~lio" d'une sonde acoustique selon l'invention, comprenant le dépôt d'une couche conductrice à la surface des transd~ ~cte~ Irs élémentaires Tij;
20- la figure 7 illustre une étape du procédé de fabrication d'une sonde ~Gollstique selon l'invention, comprenant le dépôt de lames d'adaptation acoustique;
- la figure 8 illustre une étape du procédé de fabrication d'une sonde acoustique selon l'invention comprenant la découpe 25sélective des lames d'adaptation ~consitique de manière à
définir les éléments Aij;
- la figure 9 illustre un second exemple de sonde acoustique selon l'invention.
La sonde acousti~ue selon l'invention comprend des 30transducteurs élémentaires piézoélectriques ~organisés en matrice linéaire ou dle façon préférentielle bidimensionnelle) Tij, reportés sur une matrice de plots d'interconnexion en regard. Cette matrice d'inlerco"nexions est co"~liluée par des extrémités de pistes métalliques émergeant sur l'une des faces d'un réseau d'interconnexions décrit ci-après et nommé "backing". Les WO 98/23392 PCT~FR97tO2110 extrémités opposées des pistes métalliques sont généralement connectées a un dispositif électronique de commande et d'analyse.
La figure 2 illustre un premier exemple de sonde acoustique selon l'invention dans laquelle l'ensemble de la sonde apparaît partiellement coupé. Le "backing" 1 supporte les transdl ~cteurs piézoélectriques ~lén,e"laires Tij. Une électrode de masse continue P est apposée à la surface des transd~ctellrs Tq et supporte l'ensemble des éléments discrels d'ada,otalio, I acoustique Ai; qui peuvent résulter du dépôt d'une ou plusieurs couches de n,aléri~u d'~d~rla~ion ~co~lstique (dans l'exemple de la figure 2 10 deux couches sont représentées et conduisent à l'obtel,lio" d'éléments Aii1 et d'éléments Aij2).
Dans le cas d'une l!~al, ice de MxN transclucteurs piézoélectriques le réseau d'interconnexions peut notamment être réalisé de la manière suivante:
On utilise M substrats diélectriques sur lesq~lelc ont été réalisées N pistes conductrices le long d'un axe ~:)x. Chaque substrat peut co"~po~ler une fenêtre laissant localement à nu les pistes conductrices. L'ensemble des M substrats sont alignés et empilés selon une direction Dy. On obtient ainsi un empilement de M substrats diélectriques ledit empiiement présentant une cavité comportant MxN pistes conductrices. La figue 3 illustre la construction de cet empilement.
On remplit la cavité ainsi formée d'une résine durcissable isolante électriquement et possédant les propriétés d'atténuation ar~ustique désirée. Après durcissement de la résine on coupe l'empilement selon un 25 plan Pc perpendiculaire à l'axe des pistes au niveau de la cavité pri:f~r"~éecomme l'illustre la figure 4 afin de réaliser une surface co"~liluée de MxN
sections de pistes affleurant perpenrlicul~irement la résine au niveau du backing 1.
Pour assurer la connexion entre ces MxN sections de pistes et les transducteurs piézoélectriques Tij on peut avantageusement procéder de la manière suivante:
On métallise avec une couche Me l'ensemble de la surface du ~acking 1 consliluée des MxN sections de pistes. On y appose une couche de matériau piézoélectrique de type céramique PZT. On procède alors à la 3s décollre par exemple par sciage de la couche Me et de la couche de W O 98123392 PCT~R97/02110 céramique, de manière à définir les transd~&te!~rs Tij indépendants les uns des autres. L'arrêt de la découpe peut être effectué à la surface de la résine et le contrôle de cette gravure ne nécessite pas une précision extrême. La figure ~ illustre la matrice de transducte~lrs Tij dé~inis sur des méP~lis~tions5 élémentaires Mejj correspondant aux eollla~ls "point chaud" évoqués précédemment, I'e"sen,ble étant ainsi connecté électriquement au backing 1.
L'el,selllble ainsi constitué est recouvert par une électrode de masse conductrice P, comme illustré en figure 6, apposée puis collée, qu'il s'agisse d'une feuille métallique ou d'un fiim de polymère mét~ cé.
On proc~de alors au coll~e de deux lames de matériau d'ad<-ipl~lion acoustique L1 et L 2, c~" ,r"e ~ I:prése, ,lées en figure 8. La prerrlière lame 1 1 présente une forte impédance voisine de celle du matériau cons~iL~tif des transducteurs, la deuxième lame L2 présente une plus faible 1~ impé dance voisine du milieu dans lequel on veut utiliser la sonde ~col~lstique. La deco~ e doit sépar~r l"écani1~ement les lames d'~dalJt~lion sans découper l'électrode de masse i~.
On obtient de cette façon un déco~ ~rlage acoustique des transd~e~-rg élémentaires Tij, tout en ~cildant une continuité électrique 20 permettant de récupérer le conL;~;l de masse à la périphérie de la sonde.
En particulier cette découre peut être effectuée par laser. Le lasel utilisé peut être par exemple un laser infrarouge de type CO2 ou un laser UV de type Excimère ou de type YAG triplé ou quadruplé.
Par un choix approp,ié des différents matériaux constitutifs de 25 I'élec:trode de masse et des éléments d'adcipldlion ~ oustique, et des paramètres du f~isce~u laser: longueur d'onde, densité d'énergie, il devient possihle d'effectuer un usinage sélectif des lames d'ada~lalion ~oo~sti~ue sans affecter l'électrode de masse. La découpe peut être effectuée à l'aide d'un f~isce~l laser focalisé et piloté pour décrire les déco~pes désirées ou 3C) encore par balayage à travers un masque aligné sur les voies de decoure.
Selon une autre vai ial ,le de l'invention, la sonde ac~ustique comprend deux séries d'éléments d'adaptdiiG,) aconctiq~e Aij1 et Aii2 séparés F3ar l'électrode continue de masse.
Cette sonde co,~ erld des transd~Jctellrs éléll,ei,lciires Tij, 3~ reportés sur une matrice de plots d'interconnexion en regard faisant partie W O 98123392 PCTn~R97/02110 d'un réseau d'i,-~erco",)exions. La figure 9 illustre cette configuration. La première serie d'éléments d'ada,ot~Lion acoustique, de forte impédance peut être définie en même temps que les éléments piézoélectriques à partir de la ~iécoure par exemple par sciage de la couche Me de mét~llis~tion s précédemment citée, de la couche de céramique (constitutive des transducteurs élémentaires) et d'une première lame L1 d'ada~ LaLion ~coustique, qui doit être conductrice.
L'ensemble ainsi constitué, électrodes Mejj, transd~ ~cteurs Tij, éléments Aii1 est recouvert par une électrode de masse conductrice P, 0 apposée puis collée.
On peut alors procéder au collage d'une deuxième lame à faible impédance L2, rléco~lrée par gravure avec arrêt d'attaque sur l'électrode de masse, de manière à définir les éléments Aij ~ de faible impédance. Un des intérêts de cette variante de l'invention réside dans la faible épaisseur à
5 deco~lrer par gravure sélective, tout en disposant d'une sonde possédant ava,l~ageusement des éléments de forte impédance et des élé"~er,~s de faible impédance. 3 ~ eGo elementary piezoelectric transducers ~ tracked from each other, CA 0224329l l998-07-l3 W 098/23392 PCT ~ R97tO2110 and these acoustic adaptation elements also decoupled from each other others so as to solve the problem of the prior art.
More specifically, the invention relates to a colonic probe conlpre, ~ ant elements of adaptation ~ acoustics of transduc1el IrS
5 pié; ~ elementary electrics and a network of it, lert; o "" exions connecting the transrlurtel-rs ~ coustirluPs to an electronic horn i1isposilir,.,., ande and de, er -a,) l of the signal characterized in that it includes ~: nd an electrode of my ~ ise continuous inserted between the transdllctellrs ~ cousti ~ the elementary and elements of ~ t ~ lion ~ co ~ lstique.
The ground electrode can typically be a metallic foil for example copper or silver.
It can also be a metallized polymer film of the type pol ~ l ~ imide or coppery or golden polyester or even a polymer film charged with conductive particles.
The ~ d ~ rt ~ tion ~ co ~ lstique elements may before ~ ge ~ sement be in epoxy resin charged with particles of tu., g ~ e etlou alumlne, while elementary piezoelectric transducers can be re ~
cerar..i ~ ue type PZT.
According to a variant of the invention the coillpfelld acoustic probe elements of ada ~ ta ~ ion ~ Aii1 acoustic impedance close to that of propagation medium of the acoustic probe and located above the ground electrode and adaptation elements ~ a ~ ustique Aij2 impedance close to that of piezoelectric transducers and located between the ground electrode and the piezoelectric transducers.
Typically when the probe: ~ co ~ lstiq ~ e according to the invention is intended to operate in medium ~ ql ~ elnc piezoelectric transducers being ceramic the elements Aii1 have an impedance of the order of 2 to 3 Mega Rayleigh Aii2 elements have an impedance of the order of 8 to 9 Mega Rayleigh.
The invention also relates to a process for manufacturing the acoustic probe according to the invention. This col process "~ denying the re ~ read ~ tion of elé piezoelectric transducers ", in ~ ai, es (Tij) on the surface of a network of interconnections connecting the acoustic transductors to a device cornmande and signal processing is characterized in that it c ~ ".po" e in in addition to the following steps:
CA 0224329l l998-07-l3 W 098/23392 PCT ~ FR97 / 02110 - the deposition of a conductive layer constituting an electrode of mass ~ P), on the surface of the transductors ~ ~ elementary rs (Tij);
- the deposition of at least one layer of adaptation material acoustic;
- selective etching of the material layer (s) of adaplalio-l acol ~ stique, with a ~ e stop on the layer conductive, so as to co, l ~ lil elements of ad ~. taLio ~
~ co ~ lstique (Alj).
Before ~ carefully ~ selective etching can be done by C02 type laser, Excimer type UV laser or even type laser YAG.
According to a method of fa ~ rication of the acoustic probe of the invention, the ground electrode may be a metallized polyimide film of copper, the acoustic adaptation elements Ai; can then be defined by ~ C02 laser ravure with an energy density of the order of a few Joules per cm2 (so as not to attack metallization) of a layer epoxy resin loaded with tungsten particles.
According to a variant of the method of the invention, e ~ fectue the deposit 20 of two layers of acoustic matching material, a first layer having an impedance close to that of the transducers piezoelectric, a second layer having an impedance close to that of the environment in which the acoustic probe is intended to operate.
The whole of the two layers is engraved with attack stop on the layer 25 conductive.
According to another variant of the invention, an impedance layer close to that of transd ~ cte ~ rs and conductive is deposited on the surface of a layer of piezoelectric material, the whole is peeled off from way to define the transducers piezoelectric Tij and a first series 3Q of high impedance acoustic adaptation elements. A diaper conductive ground electrode is deposited on all transductor ~ Irs Tij covered with elements Aij1. A second layer adap ~ lio "acoustic is affixed to the surface of the ground electrode P, elements Aii2 are then defined by selective dec ~ re of the layer of ~ low impedance with etching stop on the ground electrode.
WO 98 / 23'S92 PCT ~ R97 / 02110 The invention will be better understood and other advantages ~~ will appear on reading the description which follows, given as title C, ~ ir and thanks to the appended figures among the ~ them:
- Figure 1 illustrates a probe ~ co ~ Isti ~ ue according to the prior art;
5- Figure 2 illustrates a first example of a acoustic probe according to the invention;
- Figure 3 illustrates a first step in manufacturing a example of network of inte ~ o,) nexions, used in a probe ~ Istic collar according to the invention;
to- Figure 4 illustrates a second step in manufacturing a example of an interconnection network, used in a probe acoustics according to the invention;
- Figure 5 illustrates a step in the manufacturing process of probe ~ co ~ ~ stique common to the process of the prior art and to 1 ~ process of the invention;
- Figure 6 illustrates a step in the fal ~ ric ~ lio "process of acoustic probe according to the invention, comprising the deposition of a conductive layer on the surface of transd ~ ~ cte ~ Irs elementary Tij;
20- Figure 7 illustrates a step in the manufacturing process of a ~ Gollstic probe according to the invention, comprising the deposition of acoustic adaptation blades;
- Figure 8 illustrates a step in the manufacturing process of a acoustic probe according to the invention comprising cutting 25selective adaptation blades ~ consitic so as to define the elements Aij;
- Figure 9 illustrates a second example of an acoustic probe according to the invention.
The acousti ~ ue probe according to the invention comprises 30 piezoelectric elementary transducers ~ organized in a linear matrix or preferably two-dimensional) Tij, plotted on a matrix of interconnection pads opposite. This matrix of introductions is co "~ liluted by the ends of metal tracks emerging on one of the faces of an interconnection network described below and called "backing". The WO 98/23392 PCT ~ FR97tO2110 opposite ends of the metal tracks are usually connected has an electronic control and analysis device.
FIG. 2 illustrates a first example of an acoustic probe according to the invention in which the entire probe appears partially chopped off. The "backing" 1 supports piezoelectric transducers ~ lén, e "laires Tij. A continuous ground electrode P is affixed to the surface of transd ~ ctellrs Tq and supports all discrete elements ada, otalio, I acoustic Ai; which may result from the filing of one or more layers of n, aléri ~ u d '~ d ~ rla ~ ion ~ co ~ lstique (in the example of figure 2 10 two layers are shown and lead to the object, lio "of elements Aii1 and elements Aij2).
In the case of a l! ~ Al, ice of MxN piezoelectric transducers the interconnection network can in particular be carried out in the manner next:
We use M dielectric substrates on lesq ~ lelc have been made N conductive tracks along an axis ~:) x. Each substrate can co "~ po ~ ler a window locally leaving the conductive tracks bare. All of the M substrates are aligned and stacked in a direction Dy. We thus obtain a stack of M dielectric substrates, said stack having a cavity comprising MxN conductive tracks. Fig 3 illustrates the construction of this stack.
The cavity thus formed is filled with a hardenable resin electrically insulating and having ar ~ ustic attenuation properties desired. After the resin has hardened, the stack is cut according to a 25 plane Pc perpendicular to the axis of the tracks at the level of the pri cavity: f ~ r "~ as illustrated in FIG. 4 in order to achieve a co" ~ liluted surface of MxN
track sections flush with perpenrlicul ~ irely the resin at the backing 1.
To ensure the connection between these MxN track sections and the Tij piezoelectric transducers we can advantageously proceed from the as follows:
We metallize with a layer Me the entire surface of the ~ Acking 1 consolidated MxN track sections. We put a layer on it of piezoelectric material of the PZT ceramic type. We then proceed to the 3s takes off, for example by sawing the Me layer and the WO 98123392 PCT ~ R97 / 02110 ceramic, so as to define the independent transducers others. Cutting can be stopped on the surface of the resin and the control of this engraving does not require extreme precision. The figure ~ illustrates the transduct matrix ~ lrs Tij de ~ inis on méP ~ read ~ elementary tions5 Mejj corresponding to eollla ~ ls "hot spot" mentioned previously, the e "sen, ble being thus electrically connected to the backing 1.
The el, selllble thus formed is covered by an electrode of conductive mass P, as illustrated in FIG. 6, affixed then glued, that it is a metal foil or a polymer fi met ~ cé.
We then proc ~ coll ~ e of two blades of material ad <-ipl ~ acoustic lion L1 and L 2, c ~ ", r" e ~ I: presents,, shown in Figure 8. The blade prerrlière 1 1 has a high impedance close to that of the material cons ~ iL ~ tif transducers, the second blade L2 has a lower 1 ~ impedance close to the medium in which we want to use the probe ~ col ~ lstique. The decoration must separate the rolls of the lion's blades without cutting the ground electrode i ~.
We obtain in this way a decoration ~ ~ acoustic fitting of transd ~ e ~ -rg elementary Tij, while ~ cildant electrical continuity 20 to recover the conL; ~; l mass at the periphery of the probe.
In particular, this shortening can be carried out by laser. The the lasel used can be for example an infrared laser of the CO2 type or a Excimer type UV laser or triple or quadruple YAG type laser.
By an appropriate choice of the different constituent materials of 25 I'élec: mass trode and elements of acoustic ~ acipliplion, and parameters of the f ~ isce ~ u laser: wavelength, energy density, it becomes possibility of selective machining of the blades of ada ~ lalion ~ oo ~ sti ~ ue without affecting the ground electrode. Cutting can be done using a f ~ isce ~ l laser focused and controlled to describe the decorations ~ pes desired or 3C) again by scanning through a mask aligned with the shortening paths.
According to another vai ial, the of the invention, the ac ~ ustic probe includes two sets of adaptdiiG elements,) aconctiq ~ e Aij1 and Aii2 separated F3 by the continuous ground electrode.
This probe co, ~ erld of transd ~ Jctellrs éléll, ei, lciires Tij, 3 ~ plotted on a matrix of interconnection pads opposite forming WO 98123392 PCTn ~ R97 / 02110 of a network of i, - ~ erco ",) exions. Figure 9 illustrates this configuration.
first series of ada elements, ot ~ Acoustic lion, of high impedance can be defined at the same time as the piezoelectric elements from the ~ iécoure for example by sawing the Me layer of met ~ llis ~ tion s previously mentioned, the ceramic layer (constituting the elementary transducers) and a first blade L1 of ada ~ LaLion ~ acoustics, which must be conductive.
The assembly thus constituted, Mejj electrodes, transd ~ ~ Tij cteurs, elements Aii1 is covered by a conductive ground electrode P, 0 affixed then glued.
We can then proceed to gluing a second blade at low impedance L2, rléco ~ lrée by etching with attack stop on the electrode mass, so as to define the elements Aij ~ of low impedance. One of advantages of this variant of the invention lies in the small thickness at 5 deco ~ lrer by selective etching, while having a probe with ava, l ~ agement elements of high impedance and elé "~ er, ~ s low impedance.
Claims (13)
- le dépôt d'une couche conductrice constitutive d'une électrode de masse (P), à la surface des transducteurs élémentaires (Tij);
- le dépôt d'au moins une couche de matériau d'adaptation acoustique, sur la couche conductrice;
- la gravure sélective de la couche de matériau d'adaptation acoustique, avec arrêt d'attaque sur la couche conductrice, de manière à constituer des éléments d'adaptation acoustique (Aij, Aij1, Aij2). 9. Method for manufacturing an acoustic probe according to one of claims 1 to 8, comprising the provision of transducers elementary piezoelectric elements (Tij) on the surface of a network of interconnects connecting the acoustic transducers to a device control and signal processing electronics, characterized in that it further includes the following steps:
- the deposition of a conductive layer constituting an electrode of mass (P), on the surface of the elementary transducers (Tij);
- the deposition of at least one layer of adaptation material acoustic, on the conductive layer;
- the selective etching of the layer of adaptation material acoustic, with attack stop on the conductive layer, so as to constitute acoustic adaptation elements (Aij, Aij1, Aij2).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9614472A FR2756447B1 (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | MULTIPLE ELEMENT ACOUSTIC PROBE COMPRISING A COMMON MASS ELECTRODE |
| FR96/14472 | 1996-11-26 | ||
| PCT/FR1997/002110 WO1998023392A1 (en) | 1996-11-26 | 1997-11-21 | Sound probe with multiple elements comprising a common earth electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2243291A1 true CA2243291A1 (en) | 1998-06-04 |
Family
ID=29422072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA 2243291 Abandoned CA2243291A1 (en) | 1996-11-26 | 1997-11-21 | Sound probe with multiple elements comprising a common earth electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2243291A1 (en) |
-
1997
- 1997-11-21 CA CA 2243291 patent/CA2243291A1/en not_active Abandoned
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FZDE | Dead |