CN102528266B - 超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法 - Google Patents

超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法 Download PDF

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本发明涉及一种超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，包括如下步骤：制备或提供按阵元宽度分割的超声阵列声头及与超声阵列声头适配的电路板；将电路板固定在超声阵列声头上，使用超声邦定的方法电性连接阵元与焊盘；在焊盘上进行外接电路引线设置。该超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，利用超声波摩擦原理，不需要加热及助焊剂，不会造成超声阵列声头的退极化，因此，可以有效保护超声阵列声头的性能，产品的一致性较好；同时，该超声邦定焊接方法特别适用于高密度、高频率超声阵列探头的阵元电路引线焊接，效率较高，可以大批量、规模化生产，且不会因为人为疲倦等原因产生操作误差。

Description

超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法
【技术领域】
本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法。
【背景技术】
传统的对于超声阵列声头阵元的电路引线焊接一般采用热压机焊接或手工焊接。热压机的应用范围有限，只适用于线阵或相控阵等直平面的阵元焊接，对于凸阵或凹阵等则必须手工焊接，但手工焊接效率不高，且误差大。此外，焊接使用的烙铁或热压机温度高达400℃，而超声阵列声头一般采用压电陶瓷作为原材料，焊接温度过高，会使压电陶瓷局部退极化，影响成品声头的一致性等性能。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种效率较高、一致性较好的能适用不同类型阵元的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法。
一种超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，包括如下步骤：制备或提供按阵元宽度分割的超声阵列声头及与超声阵列声头适配的电路板，电路板上设有用于电性连接阵元的焊盘，相邻焊盘之间的距离与阵元的宽度相适配；将电路板固定在超声阵列声头上，使用超声邦定的方法电性连接阵元与焊盘；在焊盘上进行外接电路引线设置，即完成超声阵列声头阵元的电路引线焊接。
在优选的实施方式中，阵元包括主阵元及子阵元，主阵元由多个子阵元构成，主阵元的宽度相同，子阵元的宽度相同。
在优选的实施方式中，焊盘包括用于电性连接子阵元的第一焊盘及用于焊接外接电路引线的第二焊盘，第一焊盘与第二焊盘在电路板内电性连接。
在优选的实施方式中，第一焊盘与第二焊盘一一对应，第二焊盘的尺寸大于第一焊盘的尺寸，电路板上相邻的第二焊盘之间的距离为主阵元宽度的两倍。
在优选的实施方式中，将电路板固定在超声阵列声头上是：使用胶粘剂将两块电路板的非焊盘面固定在超声阵列声头上，两块电路板平行设置，两块电路板上的焊盘错开设置，且焊盘的位置与主阵元的位置一一对应。
在优选的实施方式中，使用超声邦定的方法电性连接阵元与焊盘是：将固定有电路板的超声阵列声头放置在超声邦定机的邦定平台上，用细导线将子阵元电性连接到第一焊盘上，其中，同一主阵元的子阵元连接到同一第一焊盘上。
在优选的实施方式中，细导线为铝、铜、金或银的导线，导线的线径不超过0.051mm。
在优选的实施方式中，在完成电性连接阵元与焊盘之后还包括如下步骤：对超声邦定点进行性能测试，测试合格后，使用胶粘剂对超声邦定点进行固定封闭处理。
在优选的实施方式中，第一焊盘与第二焊盘之间设有阻焊层。
在优选的实施方式中，超声阵列声头为表面镀有金属镀层的压电陶瓷材片。
在优选的实施方式中，电路板为电路板。
在优选的实施方式中，超声阵列声头为超声凸阵、凹阵、线阵和相控阵声头。
上述超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，利用超声波摩擦原理，不需要加热及助焊剂，不会造成超声阵列声头的退极化，因此，可以有效保护超声阵列声头的性能，产品的一致性较好；同时，该超声邦定焊接方法适用于高密度、高频率超声阵列探头的阵元电路引线焊接，效率较高，可以大批量、规模化生产，且不会因为人为疲倦等原因产生操作误差。
【附图说明】
图1为一实施方式的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法的流程图；
图2为压电陶瓷片上阵元的电路引线焊接过程示意图。
【具体实施方式】
下面主要结合附图及具体实施例对超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法作进一步详细的说明。
如图1所示，一实施方式的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法包括如下步骤：
步骤S1：制备或提供按阵元宽度分割的超声阵列声头及与超声阵列声头相适配的电路板。
超声阵列声头可以为超声凸阵、凹阵、线阵和相控阵声头等。超声阵列声头上设有多个等宽度的阵元。其中，阵元包括主阵元及子阵元，多个子阵元构成一个主阵元。
优选的，超声阵列声头可以为表面镀有金属镀层的压电陶瓷片。
电路板上设有多个与超声阵列声头阵元一一对应的焊盘，相邻焊盘之间的距离与阵元的宽度相适配。
其中，焊盘包括用于电性连接子阵元的第一焊盘及用于焊接外接电路引线的第二焊盘，第一焊盘与第二焊盘在电路板内电性连接。第一焊盘与第二焊盘之间设有阻焊层。第一焊盘与第二焊盘一一对应，第二焊盘的尺寸大于第一焊盘的尺寸。优选的，相邻的第二焊盘之间的距离为主阵元宽度的两倍。
进一步优选的，电路板为可靠性较佳的电路板。
步骤S2：将电路板固定在超声阵列声头上。
具体包括如下步骤：在电路板的非焊盘面(即与设有焊盘的表面相对的一侧表面)涂上环氧树脂等粘胶剂，待粘胶剂至半干状态时，将电路板粘到超声阵列声头上。
优选的，将两块电路板平行的粘到超声阵列声头上。两块电路板上的焊盘错开设置且焊盘的位置与超声阵列声头上主阵元的位置对应。如可以从超声阵列声头的一侧依次编号主阵元，其中一块电路板上的焊盘分别一一对应奇数编号的主阵元，另一块电路板上的焊盘分别一一对应偶数编号的主阵元。
步骤S3：使用超声邦定的方法电性连接阵元与焊盘。
具体包括如下步骤：将固定有电路板的超声阵列声头放置在超声邦定机的邦定平台上，调整置合适位置，用细导线将子阵元电性连接到第一焊盘上，其中，同一主阵元的子阵元连接到同一第一焊盘上。
优选的，细导线为铝、铜、金或银的导线，导线的线径不超过0.051mm。
细导线在时间和压力的共同作用下，在超声阵列声头的金属镀层表面产生塑性变形，与金属镀层达到可靠的接触；同时，通过超声波摩擦振动，细导线与金属镀层在原子亲和力的作用下形成金属键，实现了细导线与超声阵列声头的焊接。该焊接过程无需加热，成本低廉，应用范围广。而且细导线的线径为不超过0.051mm，远低于单个子阵元的间距，从而可以很好地解决每一个主阵元及其子阵元间的安全连接，相邻主阵元的相邻子阵元间不会出现并联短路现象。
步骤S4：在焊盘上进行外接电路引线设置，完成超声阵列声头阵元的电路引线焊接。
具体是在第二焊盘上进行外接电路引线的焊接设置，完成超声阵列声头阵元的电路引线焊接。
此外，在优选的实施方式中，完成电性连接阵元与焊盘之后还包括如下步骤：对超声邦定点进行性能测试，测试合格后，使用环氧树脂等胶粘剂对超声邦定点进行固定封闭处理。
上述超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，利用超声波摩擦原理，不需要加热及助焊剂，不会造成超声阵列声头的退极化，因此，可以有效保护超声阵列声头的性能，产品的一致性较好；同时，该超声邦定焊接方法适用于高密度、高频率超声阵列探头的阵元电路引线焊接，效率较高，可以大批量、规模化生产，且不会因为人为疲倦等原因产生操作误差。
以下为具体实施例部分：
压电陶瓷片上的阵元电路引线的焊接，如图2所示，具体包括如下步骤：
(1)、提供干净的压电陶瓷片100及电路板200、300。
该压电陶瓷片100的表面设有宽度为0.3mm的主阵元110，每个主阵元110包括3个子阵元112，子阵元112的宽度为0.1mm。
电路板200上设有多个等间距分布的焊盘210，该焊盘210包括一一对应的第一焊盘212和第二焊盘214，相邻第二焊盘214之间的距离为0.6mm。电路板300上设有多个等间距分布的焊盘310，该焊盘310包括一一对应的第一焊盘312和第二焊盘314，相邻第二焊盘314之间的距离为0.6mm。
(2)、在电路板200、300的非焊盘面(图中未示)均匀涂上环氧树脂胶结剂，待胶粘剂至半干状态时，将所述电路板200、300粘贴固定到所述压电陶瓷片100上。
其中，电路板200和电路板300平行设置。从图2所示的压电陶瓷片100的左侧起依次自然数编号主阵元110，电路板200的焊盘210对应偶数编号的主阵元110，焊盘310对应奇数编号的主阵元110。
(3)、将固定有电路板200、300的压电陶瓷片100置于超声邦定机的邦定平台上，调整置合适位置后，分别用铝丝220、320将每个子阵元112电性连接到第一焊盘212、312上。同一主阵元110的子阵元112电性连接至同一第一焊盘212或312上。
(4)、邦定完成后，对超声邦定点进行新能测试，测试合格后，在超声邦定点涂上环氧树脂胶粘剂400，以固定封闭处理超声邦定点。
(5)、待超声邦定点的环氧树脂胶粘剂400干燥后，从电路板200、300的第二焊盘214、314上依次设置电路引线230、330，完成整个压电陶瓷片100的阵元电路引线的焊接。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备或提供按阵元宽度分割的超声阵列声头及与所述超声阵列声头适配的电路板，所述电路板上设有用于电性连接所述阵元的焊盘，相邻所述焊盘之间的距离与所述阵元的宽度相适配；
将所述电路板固定在所述超声阵列声头上，使用超声邦定的方法电性连接所述阵元与所述焊盘；
在所述焊盘上进行外接电路引线设置，即完成超声阵列声头阵元的电路引线焊接；
其中，所述阵元包括主阵元及子阵元，所述主阵元由多个所述子阵元构成，所述主阵元的宽度相同，所述子阵元的宽度相同；
所述焊盘包括用于电性连接所述子阵元的第一焊盘及用于焊接外接电路引线的第二焊盘，所述第一焊盘与所述第二焊盘在所述电路板内电性连接；所述第一焊盘与所述第二焊盘一一对应，所述第二焊盘的尺寸大于所述第一焊盘的尺寸，所述电路板上相邻的第二焊盘之间的距离为所述主阵元宽度的两倍；
将所述电路板固定在所述超声阵列声头上是：使用胶粘剂将两块电路板的非焊盘面固定在所述超声阵列声头上，两块电路板平行设置，两块电路板上的焊盘错开设置，且焊盘的位置与所述主阵元的位置一一对应。
2.如权利要求1所述的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，所述使用超声邦定的方法电性连接所述阵元与所述焊盘是：将固定有电路板的超声阵列声头放置在超声邦定机的邦定平台上，用细导线将所述子阵元电性连接到所述第一焊盘上，其中，同一主阵元的子阵元连接到同一第一焊盘上。
3.如权利要求2所述的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，所述细导线为铝、铜、金或银的导线，导线的线径不超过0.051mm。
4.如权利要求1所述的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，在完成电性连接所述阵元与所述焊盘之后还包括如下步骤：对超声邦定点进行性能测试，测试合格后，使用胶粘剂对超声邦定点进行固定封闭处理。
5.如权利要求1所述的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，所述第一焊盘与所述第二焊盘之间设有阻焊层。
6.如权利要求1所述的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，所述超声阵列声头为表面镀有金属镀层的压电陶瓷材片。
7.如权利要求1所述的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，所述电路板为柔性电路板。
8.如权利要求1所述的超声阵列声头阵元的电路引线焊接方法，其特征在于，所述超声阵列声头为超声凸阵、凹阵、线阵和相控阵声头。
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