CN113116375A - 面阵换能器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种面阵换能器，包括：压电晶片，用于发射与接收超声波信号；第一背衬，设置于远离压电晶片辐射面的端面，与压电晶片粘接连接；所述第一背衬还包括导热件；所述导热件为金属网状结构，用于传导压电晶片产生的热能。通过在第一背衬中设置金属网状的导热件，可以提高第一背衬的导热效率，解决现有技术中导热效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及超声诊断设备技术领域，尤其是一种面阵换能器。
背景技术
超声换能器在工作时，压电材料不断振动，产生超声波，进入人或动物体内，同时反射回来的超声波信号转化为电信号，经主机处理后得到超声图像。
目前，超声换能器随着技术越来越成熟，对超声图像的质量及性能要求越来越高，普通换能器一般是128基元或者是192基元，随着基元数量的提升，超声图像质量越来预告，因此目前现有技术中，已有一些厂家研发了密集基元面阵换能器。
目前，面阵换能器的应用主要集中在快速扫查和容积成像，通过几千甚至几万的基元实现精准的快速扫查，从而实现更高质量、更快速的超声成像。但是，因为密集基元的面阵换能器，工作的基元数量较多、强度大，会导致换能器过热，甚至换能器表面温度超过允许范围，伤害患者或医护人员，这个是法规所不允许的。同时现有的面阵换能器散热性能较差，因此需要等待冷却的时间较长，影响了诊断效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种面阵换能器，以解决面阵换能器散热的问题，使得换能器可以高效的散热，提高诊断效率。
本发明实施例提供了一种面阵换能器，包括：
压电晶片，用于发射与接收超声波信号；
第一背衬，设置于远离压电晶片辐射面的端面，与压电晶片粘接连接；所述第一背衬还包括导热件；所述导热件为金属网状结构，用于传导压电晶片产生的热能。
本发明实施例提供的面阵换能器，通过在第一背衬中设置金属网状的导热件，可以提高第一背衬的导热效率，解决现有技术中导热效率低的问题。
在一些实施例中，所述导热件网状结构的网孔间距为0.1mm-5mm；所述导热件网状结构的厚度为0.1mm-500mm。通过网孔间距及厚度的优化设置，可以提高吸声导热材料浇注效率，降低工艺难度。
本发明实施例提供了一种面阵换能器，所述面阵换能器还包括：散热块，设置于第一背衬远离压电晶片的一端，用于传导第一背衬的热能。
通过在一背衬远离压电晶片的一端设置散热块，可以进一步提高第一背衬的导热效率。
在一些实施例中，所述散热块远离第一背衬的端面设有增加表面积的形状，用于增加第一背衬与接触介质的接触面。
本发明实施例提供了一种面阵换能器， 所述面阵换能器还包括储热元件；所述储热元件设置于第一背衬远离压电晶片的一端，用于吸收第一背衬的热能；所述储热元件内设置有石蜡。
在一些实施例中，所述面阵换能器还包括储热元件，储热元件设置于散热块远离压电晶片的一端，用于吸收压电晶片的热能；所述储热元件内设置有相变材料，相变材料包括石蜡。
通过在第一背衬远离压电晶片的一端或者散热块远离压电晶片的一端设置储热元件，进一步提高面阵换能器的散热效率。
在一些实施例中，所述第一背衬还包括固化后的吸声导热层；所述吸声导热层的高度与金属网状结构的高度大致平齐。
在一些实施例中，所述第一背衬的吸声导热层的高度高于金属网状结构的高度，且高于的高度小于10mm。
本发明实施例提供了一种面阵换能器，包括：
压电晶片，用于发射与接收超声波信号；
第二背衬，设置于远离压电晶片辐射面的端面，与压电晶片粘接连接，用于吸收远离压电晶片辐射面的端面的声反射；
第一背衬，设置于第二背衬远离压电晶片的端面，与第二背衬粘接连接；所述第一背衬还包括导热件；
所述导热件为金属网状结构，用于传导压电晶片产生的热能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作筒单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还 可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个实施例中第一背衬立体结构示意图。
图2为本发明的一个实施例中第一背衬立体结构示意图。
图3为本发明的一个实施例中面阵换能器部分结构示意图。
图4为本发明的一个实施例中面阵换能器部分结构示意图。
图5为本发明的一个实施例中面阵换能器部分结构示意图。
图6为本发明的一个实施例中面阵换能器部分结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明的第一个实施例提供了一种面阵超声换能器：
如图1、图2及图3所示，本发明提出了用于面阵换能器100的第一背衬120的复合结构来进行换能器压电晶片110的降温，复合结构包含固化后的吸声导热材料121及通过采用导热率高的金属材料（如铜、铝）制作成的金属网状结构的导热件122，网孔间距为0.1mm-5mm之间，金属网状结构厚度为0.1mm-500mm。金属网孔间距设置为：0.1mm-5mm的原因，当间距太小时，不利于填充吸声导热材料，当间距太大时，不利于金属网状材料的导热。当导热件孔厚度太小时，不利于充分导热，当导热件厚度太大时，不利于加工以及影响换能器尺寸，不利于使用。
在制作时，首先制作金属网状结构的导热件，将导热件放入预先设置好的第一背衬模具内，向模具内浇注吸声导热材料，固化后吸声导热材料与导热件固化为一个整体第一背衬。将固化的第一背衬120的吸声导热材料121进行打磨，根据需要吸声导热材料121的高度可以大致与导热件122的高度平齐，此时吸声导热材料121的高度与导热件122的高度差值预设的阈值，预设的阈值大小为1mm；或者吸声导热材料121的高度高于导热件122的高度，且高于的高度不大于10mm（如图1或图2所示）。
导热件的金属网状结构可以为四边形，菱形，六边形，圆形，椭圆形或者不规则形状。吸声导热材料主要包括脂类主体材料及填充料，其中主体材料为：环氧树脂、丙烯酸脂、聚氨酯等一种或多种脂类材料，填充料包含钨粉、铝粉、铁粉等一种或多种金属粉末或金属氧化物或金属氮化物,吸声导热材料此部分为现有常规技术，在此不再赘述。
如图4所示，本发明的一个实施案例，通过在第一背衬120远离压电晶片110的一端设有散热块130，即在第一背衬120的下方设置金属散热块，进一步提高导热效率。金属块的材质包含铜、铝等多种导热材料，散热块的形状根据换能器外壳及内部结构设计。为了增加散热块的外表面积，可以将散热块的表面设置为增加表面的形状，例如锯齿状、凹凸状等，以增加散热块与接触介质的接触面，提高散热效率，接触介质为第一背衬的外表面或者空气、外壳等其他接触介质。散热块130与第一背衬120粘接连接。
如图5所示，本发明的一个实施案例，通过在散热块130远离散热块130的一端设置储热元件140。在制作时，将第一背衬120、散热块130安装在换能器外壳（图中未标出）内，然后向换能器外壳内部浇注导热材料，导热材料包括导热树脂，例如双组分环氧树脂导热树脂、Hasuncast6210环氧树脂等。同时导热材料中包括相变材料，相变材料可以是石蜡，在35-45℃开始软化，并吸收储存大量热能，也可以是复合相变材料，如在石蜡中添加高导热率材料如铝、铜、石墨等。
本发明的一个实施案例中，通过在第一背衬120远离压电晶片110的一端设置储热元件140。在制作时，将第一背衬120安装在换能器外壳（图中未标出）内，然后向换能器外壳内部浇注导热材料，导热材料包括导热树脂，例如双组分环氧树脂导热树脂、Hasuncast6210环氧树脂等。同时导热材料中包括相变材料，相变材料可以是石蜡，在35-45℃开始软化，并吸收储存大量热能，也可以是复合相变材料，如在石蜡中添加高导热率材料如铝、铜、石墨等。
如图6所示，本发明的一个实施案例，压电晶片110与第一背衬120之间，设置有第二背衬123，第二背衬123主要起吸声作用。第二背衬123吸声来的压电晶片110辐射面向对面的无用的超声波，进一步提高图像质量。
本发明中，面阵换能器还包括透镜、匹配层（图中未示出）等，透镜用于对压电晶片110发送的超声波进行聚焦，匹配层用于实现压电晶体110与传声媒介之间声特性阻抗的匹配。透镜与匹配层属于本领域技术人员公知技术，因此不再过多赘述。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.面阵换能器，其特征在于，包括：
压电晶片，用于发射与接收超声波信号；
第一背衬，设置于远离压电晶片辐射面的端面，与压电晶片粘接连接；所述第一背衬还包括导热件；
所述导热件为金属网状结构，用于传导压电晶片产生的热能。
2.根据权利要求1所述的面阵换能器，其特征在于，所述导热件网状结构的网孔间距为0.1mm-5mm。
3.根据权利要求1所述的面阵换能器，其特征在于，所述导热件网状结构的厚度为0.1mm-500mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的面阵换能器，其特征在于， 所述面阵换能器还包括：
散热块，设置于第一背衬远离压电晶片的一端，用于传导第一背衬的热能。
5.根据权利要求4所述的面阵换能器，其特征在于，所述散热块远离第一背衬的端面设有增加表面积的形状，用于增加第一背衬的表面积。
6.根据权利要求1所述的面阵换能器，其特征在于，所述面阵换能器还包括储热元件；所述储热元件设置于第一背衬远离压电晶片的一端，用于吸收第一背衬的热能；所述储热元件内设置有石蜡。
7.根据权利要求1-3任一项所述的面阵换能器，其特征在于，所述面阵换能器还包括储热元件，储热元件设置于散热块远离压电晶片的一端，用于吸收压电晶片的热能；所述储热元件内设置有相变材料，相变材料包括石蜡。
8.根据权利要求1-3任一项所述的面阵换能器，其特征在于，所述第一背衬还包括固化后的吸声导热层；所述吸声导热层的高度与金属网状结构的高度的差值不高于预设的阈值。
9.根据权利要求1-3任一项所述的面阵换能器，其特征在于，所述第一背衬的吸声导热层的高度高于金属网状结构的高度，且高于的高度小于10mm。
10.面阵换能器，其特征在于，包括：
压电晶片，用于发射与接收超声波信号；
第二背衬，设置于远离压电晶片辐射面的端面，与压电晶片粘接连接，用于吸收远离压电晶片辐射面的端面的声反射；
第一背衬，设置于第二背衬远离压电晶片的端面，与第二背衬粘接连接；所述第一背衬还包括导热件；
所述导热件为金属网状结构，用于传导压电晶片产生的热能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210716 |