CN112206004A

CN112206004A - 超声探头及其制造方法

Info

Publication number: CN112206004A
Application number: CN202011021052.9A
Authority: CN
Inventors: 李文祥; 郑曙光; 崔国普
Original assignee: Vinno Technology Suzhou Co Ltd
Current assignee: Vinno Technology Suzhou Co Ltd
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2040-09-25
Also published as: CN112206004B

Abstract

本发明揭示了一种超声探头的制备方法及超声探头，超声探头的制备方法包括：提供柔性压电层，所述柔性压电层的第一侧设置正电极；切割所述正电极，形成多个凹槽；贴合柔性电路板至所述正电极远离所述压电层的第一侧形成叠层结构；提供背衬，所述背衬包括弧面；以及提供成型模具，所述成型模具具有成型面，所述成型面压抵所述叠层结构至所述弧面上，使得所述叠层结构弯曲并结合至所述弧面上；其中，每一凹槽的开口朝向所述柔性电路板，所述成型面的形状与所述弧面的形状相适配。

Description

超声探头及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种超声诊断设备以及该超声诊断设备的制造方法。

背景技术

超声诊断设备从对象的表面向对象的目标区域的照射超声信号,并接收从目标区域反射的超声信号(超声回波信号)﹐从而基于超声回波信号信息来无创伤地获取对象的软组织的截面图像或对象的血管的图像。与其他医学成像设备(诸者如,X射线诊断设备、X射线计算机断层扫描装置(CT)、磁共振成像(MRI)设备以及核医学诊断设备)相比,超声诊断设备具有以下优点:紧凑,价格低，且能够实时地显示图像。另外,因为没有使患者暴露于诸如X射线等的辐射的危险,所以超声诊断设备具有高安全性。由于这些优点,超声诊断设备被广泛用于诊断心脏﹑腹部等。

超声诊断设备包括换能器,用于将超声信号传送至对象并且接收从物体反射回的超声回波信号,从而获得对象的超声图像。

换能器可包括:压电层,根据压电材料的振动而将电信号转换成声信号,或者将声信号转换成电信号；匹配层,用于降低压电层和对象之间的声阻抗的差异,从而使从压电层产生的超声波的主要部分能够被传送至对象；透镜层,用于将从压电层向前传输的超声波聚焦到特定区域；以及衬底层，用于阻止超声波从压电层向后传输﹐从而防止图像失真。

现有的广视角换能器(又称为：广视角超声探头)制备时，包括形成叠层元件、切割叠层元件中的压电层形成具有多个基元的基元阵列，再经模具贴合到背衬主体的圆弧面上。由于切割形成的多个基元的上部彼此分离，因此，模具按压成型时，基元上部受力容易向两侧“倒塌”，造成基元与圆弧面不相切，或者说，造成基元中心不指向圆弧的中心，基元阵列排布出现错乱，从而影响图像的合成、合成图像不清晰，甚至出现伪像，造成医生误诊。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适用于广视角弧形探头的结构，以克服现有的广视角弧形探头两端区域的基元在弯弧成型时会造成“倒塌”的问题，

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种超声探头的制备方法，所述超声探头的制备方法包括：

提供柔性压电层，所述柔性压电层的第一侧设置正电极；

切割所述正电极，形成多个凹槽；

贴合柔性电路板至所述正电极远离所述压电层的第一侧形成叠层结构；

提供背衬，所述背衬包括弧面；以及

提供成型模具，所述成型模具具有成型面，所述成型面压抵所述叠层结构至所述弧面上，使得所述叠层结构弯曲并结合至所述弧面上；

其中，每一凹槽的开口朝向所述柔性电路板，所述成型面的形状与所述弧面的形状相适配。

作为可选的技术方案，所述弧面上设置第一胶层，所述第一胶层将弯曲后的叠层结构粘贴于所述弧面上。

作为可选的技术方案，还包括：提供第一匹配层，将所述第一匹配层贴合至所述柔性压电层的第二侧上；所述成型面压抵所述第一匹配层，使得其弯曲成型；其中，所述柔性压电层的第一侧和第二侧相背。

作为可选的技术方案，所述第二侧上包括负电极，所述负电极整面覆盖所述第二侧。

作为可选的技术方案，还包括：提供第二胶层，所述第二胶层形成于所述负电极朝向所述第一匹配层的一侧，将所述第一匹配层固定至所述弯曲后的叠层结构上。

作为可选的技术方案，还包括：

提供第三胶层，所述第三胶层形成于所述第一匹配层远离所述压电层的一侧上；

提供第二匹配层，将所述第二匹配层贴合至所述第三胶层层上；

提供所述成型模具，所述成型面压抵所述第二匹配层，使得其弯曲成型。

作为可选的技术方案，所述凹槽的深度为0.001-0.002毫米。

作为可选的技术方案，还包括：

提供压电陶瓷片；

切割所述压电陶瓷片形成多个基元，多个基元呈阵列排布，任意相邻的基元之间形成间隙部；

浇注树脂至所述间隙部中，固化，形成树脂层，所述树脂层连接所述多个基元。

作为可选的技术方案，所述树脂的材料为选自环氧树脂、聚乙烯、橡胶、尼龙、聚氨酯或者其组合。

本发明还提供一种超声探头，所述超声探头为采用如上所述的超声探头的制备方法制得。

与现有技术相比，本发明提供的超声探头的制备方法及其超声探头，采用柔性压电层构成的叠层结构，由于柔性压电层中的基元通过柔性树脂材料固定构成一个整体，能够在叠层结构弯弧成型时，确保每个基元整齐排列，避免个别基元尤其是两端区域基元出现“倒塌”情况，弯弧成型后各基元整齐有序排列，能够协调工作，确保图像清晰，准确无误。

附图说明

图1是本发明一实施例中的压电层的示意图。

图2是本发明一实施例中的压电层的剖面示意图。

图3是图2中的压电层的正电极上形成切槽后的剖面示意图。

图4是图3中的压电层贴合柔性电路板后的剖面示意图。

图5是将图4中的叠层元件弯弧成型后的剖面示意图。

图6是图5中虚线A处的放大示意图。

图7是将图5中弯弧成型后的叠层元件贴附匹配层的剖面示意图。

图8是本发明一实施例中的超声探头的立体示意图。

图9是本发明一实施例中的超声探头的制备方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1至图9所示，本发明的目的在于提供一种超声探头的制备方法及其制得的超声探头。

较佳的，本发明的超声探头的制备方法特别适用于制备广视角圆弧的超声探头100。

如图9所示，超声探头的制备方法包括：提供柔性压电层，所述柔性压电层的第一侧设置正电极；

具体地：

如图1所示，柔性压电层10包括呈阵列排布的多个基元11，任意基元11之间具有间隙部；树脂层12填充于间隙部中；通过树脂层12连接多个基元成为一个整体。

柔性压电层10的制备过程包括：提供压电陶瓷片；切割压电陶瓷片形成多个基元11，多个基元11呈阵列排布，任意相邻的基元11之间形成间隙部；浇注树脂至间隙部中，固化后形成树脂层12，树脂层12连接多个基元11成一个整体。

其中，沿着相互垂直的第一方向和第二方向切割压电陶瓷片，形成多个长方体结构的基元11。树脂可采用分次浇注或者一次浇注的方式浇注至多个基元11的间隙部中，即，沿第一方向切割压电陶瓷片，形成第一切槽，浇注树脂至第一切槽中；再沿与第一方向垂直的第二方向切割压电陶瓷片，形成第二切槽，浇注树脂至第二切槽中；或者，沿第一方向切割压电陶瓷片，形成第一切槽；再沿与第一方向垂直的第二方向切割压电陶瓷片，形成第二切槽；最后，浇注树脂至第一切槽和第二切槽中，固化形成树脂层12。

本实施例中，树脂层12的材料为选自环氧树脂、聚乙烯、橡胶、尼龙、聚氨酯或者其组合。

如图2所示，柔性压电层10还包括形成在其第一侧的正电极30和形成在其第二侧的负电极20，柔性压电层10的第一侧和第二侧相背。正电极30和负电极20可通过涂布、溅镀的方式整面形成在柔性压电层10相背的第一侧和第二侧上。

如图9所示，超声探头的制备方法包括：切割所述正电极，形成多个凹槽；

具体地：

如图3所示，通过激光蚀刻等方式，在正电极30一侧形成多个凹槽31，较佳的，每一凹槽的深度约为0.01-0.02毫米。

本实施例中，多个凹槽31使得整面时的正电极30形成多个电性隔开的正电极结构。其中，柔性压电层10的第一侧分别自多个凹槽31中的暴露出。

如图9所示，超声探头的制备方法包括：贴合柔性电路板至所述正电极远离所述压电层的第一侧形成叠层结构；

具体地：

如图4所示，将柔性电路板40贴合至正电极30的一侧，其中，正电极30上每一凹槽31的开口朝向柔性电路板40一侧。

本实施例中，可在柔性电路板40朝向正电极30的一侧涂布导电胶层(未图示)，将柔性电路板40固定到正电极30上，且与正电极30相互导通。

如图9所示，超声探头的制备方法包括：提供背衬，所述背衬包括弧面；以及，提供成型模具，所述成型模具具有成型面，所述成型面压抵所述叠层结构至所述弧面上，使得所述叠层结构弯曲并结合至所述弧面上；

具体地：

如图5所示，提供背衬60，背衬60包括弧面61；提供成型模具50，成型磨具50包括成型面51；弧面61的形状和成型面51的形状相互适配。本实施例中，弧面61为凸起面，成型面51为凹陷面，凸起面可嵌入凹陷面内。

将图4中所示的叠层结构放置于背衬60的弧面61中，移动成型模具50，使得成型磨具50的成型面51压抵于叠层结构的负电极20上，使得叠层结构弯曲成型。

如图6所示，在叠层结构弯曲成型的过程中，由于柔性压电层中的基元11和树脂层12形成了一体式结构，仅在正电极30一侧形成多个深度较浅的凹槽31，因此，即使大角度弯弧成型时，基元11也不会倒塌，能够维持整齐排列，可以确保各个基元位置的准确性，使各基元能够准确的协调分工合作，提高探头的性能，使图像合成更加准确、清晰。

如图5所示，利用成型模具50将叠层结构弯弧成型的温度可以设置在：50-70℃之间。

另外，柔性电路板40和背衬60的弧面61之间可设置第一胶层，第一胶层将弯曲成型后的叠层结构固定在弧面61上。

在本发明的其他实施例中，在叠层结构弯曲成型(或者，弯弧成型)后，还可贴合至少一层匹配层至叠层结构的负电极20的一侧。

具体来讲，在负电极20远离背衬60的一侧表面上涂布第二胶层(未图示)，将第一匹配层70贴合至第二胶层上，接着，将成型磨具50的成型面51压抵在第一匹配层70上，使得第一匹配层70成型并固定在负电极20的一侧。

同样的，在第一匹配层70远离背衬60的一侧表面上涂布第三胶层(未图示)，将第二匹配层80贴合至第三胶层上，接着，将成型磨具50的成型面51压抵在第二匹配层80上，使得第二匹配层80成型并固定在第一匹配层70的一侧。

需要说明的是，匹配层的数量可以依据实际使用需要，而自行设定，本发明中并不特别限定匹配层的数量以及材质。

另外，本发明中，叠层结构弯弧成型先于匹配层与叠层结构的贴附制程，使得弯弧成型的叠层结构具有更薄的厚度，有助于减小弯弧成型的应力，便于弯弧而基元不发生倒塌、错位等。

如图8所示，本发明还提供一种广视角的弧面超声探头100，较佳的，其通过上述制备方法制得。

综上，本发明提供的超声探头的制备方法及其超声探头，采用柔性压电层构成的叠层结构，由于柔性压电层中的基元通过柔性树脂材料固定构成一个整体，能够在叠层结构弯弧成型时，确保每个基元整齐排列，避免个别基元尤其是两端区域基元出现“倒塌”情况，弯弧成型后各基元整齐有序排列，能够协调工作，确保图像清晰，准确无误。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种超声探头的制备方法，其特征在于，所述超声探头的制备方法包括：

提供柔性压电层，所述柔性压电层的第一侧设置正电极；

切割所述正电极，形成多个凹槽；

提供背衬，所述背衬包括弧面；以及

2.根据权利要求1所述的超声探头的制备方法，其特征在于，所述弧面上设置第一胶层，所述第一胶层将弯曲后的叠层结构粘贴于所述弧面上。

3.根据权利要求1所述的超声探头的制备方法，其特征在于，还包括：

提供第一匹配层，将所述第一匹配层贴合至所述柔性压电层的第二侧上；

所述成型面压抵所述第一匹配层，使得其弯曲成型；

其中，所述柔性压电层的第一侧和第二侧相背。

4.根据权利要求3所述的超声探头的制备方法，其特征在于，所述第二侧上包括负电极，所述负电极整面覆盖所述第二侧。

5.根据权利要求4所述的超声探头的制备方法，其特征在于，还包括：

提供第二胶层，所述第二胶层形成于所述负电极朝向所述第一匹配层的一侧，将所述第一匹配层固定至所述弯曲后的叠层结构上。

6.根据权利要求3所述的超声探头的制备方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的超声探头的制备方法，其特征在于，所述凹槽的深度为0.01-0.02毫米。

8.根据权利要求1所述的超声探头的制备方法，其特征在于，还包括：

提供压电陶瓷片；

9.根据权利要求8所述的超声探头的制备方法，其特征在于，所述树脂层的材料为选自环氧树脂、聚乙烯、橡胶、尼龙、聚氨酯或者其组合。

10.一种超声探头，其特征在于，所述超声探头为采用如权利要求1-9中任意一项所述的超声探头的制备方法制得。