DE69837416T2 - Leitendes Rückelement für einen zusammengesetzten Wandler - Google Patents

Leitendes Rückelement für einen zusammengesetzten Wandler Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ultraschallwandler, und insbesondere auf zusammengesetzte Wandlerarrays und akustische Unterstützungsblöcke mit integralen Leitern für ein Wandlerarray.
  • Eine Ultraschallwandlersonde wird von einem Ultraschallsystem als Mittel zum Übertragen von akustischer Energie in das zu untersuchende Objekt und zum Empfangen von akustischen Echos verwendet, die von dem Objekt zurückgeworfen werden und in elektrische Signale zur Verarbeitung und Anzeige umgewandelt werden. Wandlersonden können entweder piezoelektrische Einzelelement- oder Mehrelement-Komponenten als Schallsende- und/oder -empfangsvorrichtungen verwenden. Ein Mehrelement-Ultraschall-wandlerarray wird im Allgemeinen aus einem Stab oder einem Block aus piezoelektrischem Material gebildet, bei dem es sich entweder um einen keramischen Werkstoff oder ein Polymer handeln kann. Der Stab oder der Block wird in eine oder mehrere Reihen einzelner Elemente geschnitten oder untergeteilt, um das Array zu bilden. Der Abstand von Element zu Element ist als der „Pitch" des Arrays bekannt und die Zwischenräume zwischen einzelnen Elementen sind als „Fugen" bekannt. Die Fugen können mit irgendeinem Füllmaterial gefüllt werden, im Allgemeinen mit einem Dämpfungsmaterial mit geringer akustischer Impedanz, das die Übertragung von Schwingungen zwischen benachbarten Elementen blockiert und absorbiert, oder sie können mit Luft gefüllt sein. Das Array aus Elementen kann in einer linearen Konfiguration gelassen werden, in der alle Elemente in einer einzigen Ebene liegen, oder das Array kann gebogen oder gekrümmt werden, um als konvexes oder konkaves Array benutzt zu werden.
  • Bevor das piezoelektrische Material in einzelne Array-Elemente unterteilt wird, wird der Stab im Allgemeinen auf der Oberseite (auch als die Vorderseite oder die Sende/Empfangsseite bezeichnet) und auf der Unterseite mit metallischem Elektrodenmaterial beschichtet. Die Elektroden auf der Oberseite der Elemente werden herkömmlicherweise mit einem elektrischen Bezugspotenzial oder Masse verbunden, und es werden einzelne Leiter an den Elektrodenbereichen auf der Unterseite des Stabs angebracht, um eine elektrische Verbindung zu jedem nachfolgend gebildeten Element herzustellen. Diese Leiter wer den dann herkömmlicherweise in ein akustisches Unterstützungsmaterial eingekapselt, wie es zum Beispiel in der US-amerikanischen Patentschrift 4.825.115 (Kawabe et al.) beschrieben wird, in der der Zwischenraum unterhalb der Wandlerelemente und zwischen den Drähten gefüllt wird und aus dem Boden des Wandlerarrays austretende akustische Schwingungen gedämpft werden. Alternativ können die Leiter und das Unterstützungsmaterial in einem Block aus Unterstützungsmaterial vorgeformt werden, der parallel in Abständen angeordnete Drähte enthält und dann an der Piezoelektrik angebracht wird, wie in den US-amerikanischen Patentschriften 5.329.498 (Greenstein) und 5.267.221 (Miller et al.) beschrieben. Der piezoelektrische Stab und die Elektroden werden dann unterteilt, während sie an dem Unterstützungsmaterial angebracht sind. Wenn der Stab in einzelne Elemente unterteilt wird, wird die Metallbeschichtung gleichzeitig in einzelne elektrisch getrennte Elektroden für jedes Wandlerelement geschnitten.
  • Diese Verfahren zur Bildung eines Wandlerarrays mit seinen elektrischen Verbindungen und der Unterstützung weisen bei ihrer Implementierung verschiedene Nachteile auf. Das von Kawabe et al. beschriebene Verfahren macht es erforderlich, dass Leiter geschnitten, gefaltet und in das Unterstützungsmaterial gegossen werden, und all das, während sie an der Wandlerkeramik befestigt sind, wodurch sich ein erhöhtes Risiko einer Beschädigung der Keramik während eines dieser Verarbeitungsschritte ergibt. Greenstein und Miller et al. wenden dieses Risiko ab, indem sie einen Unterstützungsblock mit eingebetteten Leitern vorgießen, die genau auf die Wandlerelemente ausgerichtet sind, bieten aber keine Anleitung, wie eine derartig fein gezogene Struktur einfach oder kostengünstig gebildet werden kann.
  • Dementsprechend ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, ein Wandlerarray einfach und kostengünstig herzustellen, ohne dass die Wandlerkeramik einer wesentlichen Gefahr ausgesetzt wird.
  • Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird ein Unterstützungsblock zur Befestigung an einem Ultraschallwandlerarray nach Anspruch 1 geschaffen.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 einen monolithischen verbindenden Unterstützungsblock der vorliegenden Erfindung;
  • 2 die flexible Leiterplatte des Unterstützungsblocks aus 1;
  • 3 eine Draufsicht der distalen Oberfläche des Unterstützungsblocks aus 1;
  • 4 einen verbindenden Unterstützungsblock der vorliegenden Erfindung, der für den Einsatz mit einem zweidimensionalen Wandlerarray geeignet ist;
  • die 5a und 5b zwei Ansichten eines Unterstützungsblocks einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • die 6a und 6b zwei Ansichten des Unterstützungsblocks aus den 5a und 5b, wenn er an einem konvexen Wandlerarray angebracht ist;
  • die 7a und 7b Draufsicht und Seitenansichten eines piezoelektrischen 1-3-Verbund-Arrays nach dem Stand der Technik;
  • die 8 und 9 Draufsichten eines piezoelektrischen 1-3-Verbund-Arrays der vorliegenden Erfindung;
  • die 10a und 10b zwei piezoelektrische 2-2-Verbund-Array-Elemente nach dem Stand der Technik;
  • die 11a, 11b, 11c und 12 piezoelektrische 2-2-Verbund-Array-Elemente der vorliegenden Erfindung; und
  • die 13a–13d ein Wandlerarray der vorliegenden Erfindung während verschiedener Phasen seines Zusammenbaus.
  • Zunächst Bezug nehmend auf 1 ist ein monolithischer verbindender Unterstützungsblock 10 für ein Wandlerarray dargestellt, der gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Der Unterstützungsblock ist aus einem Material mit relativ niedriger akustischer Impedanz und hoher akustischer Dämpfung gebildet. Ein geeignetes Material ist ein gefüllter Epoxid- oder Urethan-Verbundwerkstoff. Bei dem Füllmaterial kann es sich um metallische Teilchen wie beispielsweise Wolfram oder Silber, um Oxidpulver oder Mikroballons handeln. Das Füllmaterial kann unter Druck mit dem Epoxid oder Urethan gemischt werden, um Gleichmäßigkeit, die gewünschte Impedanz und die geeignete Dämpfung zu gewährleisten.
  • Der Unterstützungsblock 10 hat eine distale oder obere Oberfläche 12, an der ein piezoelektrisches Wandlerarray angebracht wird. Der Unterstützungsblock 10 hat eine hintere oder untere Oberfläche 14, aus der eine flexible Leiterplatte 20 herausragt. Die Flex-Schaltung 20 ist aus einer Folie 28 aus biegsamen nichtleitenden Material wie Kapton gebildet. Auf der Folie 28 befindet sich eine durch Ätzen oder mittels Photolithographie gebildete Reihe von Leiterbahnen 22 aus zum Beispiel Kupfer. Die Leiterbahnen werden mit einem lateralen Abstand gebildet, der dem Pitch der Elemente des Wandlerarrays ent spricht. Die distalen Enden 24 der Leiterbahnen sind bündig mit der distalen Oberfläche 12 des Unterstützungsblocks, wo sie auf die Elemente eines angebrachten Wandlerarrays ausgerichtet sind und elektrischen Kontakt zu diesen herstellen. An ihren proximalen Enden auf der Unterseite des Unterstützungsblocks können die Leiterbahnen mit elektrischen Schaltungen verbunden werden, die mit den Wandlerelementen interagieren, zum Beispiel Wandlertreibern, Empfängern, Abstimmelementen oder Multiplexern.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform reicht die flexible Folie 28 nicht bis zur Oberfläche 12 des Unterstützungsblocks neben den Leiterbahnen. Stattdessen endet der distale Rand 26 der Folie 28 innerhalb des Unterstützungsblocks und kurz unter der Oberfläche 12. Dies schließt die Möglichkeit einer Kontamination der distalen Enden der Leiterbahnen mit Klebstoff und Partikeln von der flexiblen Folie aus.
  • Eine Draufsicht der ersten Flex-Schaltung 20 einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wurde hinter den Leiterbahnen 22 eine Apertur oder ein Fenster 30 durch die flexible Folie 28 geätzt. Die Leiterbahnen bleiben in ihrer gewünschten parallelen Ausrichtung und ihrem Abstand, der dem Array-Pitch entspricht, fixiert, da die Leiterbahnen auf beiden Seiten an der Folie 28 befestigt bleiben, während sie das Fenster 30 überbrücken. Um den Unterstützungsblock aus 1 zu bilden, wird das Unterstützungsmaterial um die Flex-Schaltung 20 herum gegossen, wie durch den Umriss 10' dargestellt. Nach dem Aushärten des Unterstützungsmaterials wird das distale Ende des Blocks auf das durch die entgegengesetzten Pfeile G angegebene Niveau heruntergeschliffen und geläppt, unter Bezugnahme auf die Werkzeugbefestigung am Block (nicht abgebildet). Durch diese Vorgehensweise wird der Teil der Folie 28 über dem Fenster entfernt, so dass die distalen Enden der Leiterbahnen 22 bündig zu dem fertig bearbeiteten distalen Ende des Blocks abschließen und frei liegen, d. h. ohne benachbartes Flex-Leiterplatten-Material. 3 zeigt eine Draufsicht der distalen Oberfläche 12 des fertig bearbeiteten Unterstützungsblocks, wobei die distalen Enden 24 der Leiterbahnen 22 ausgerichtet auf den Zwischenraum zwischen den Fugen 32 der Wandlerarray-Elemente dargestellt sind.
  • Dieses erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden eines Wandler-Unterstützungsblocks mit präzise ausgerichteten Leitern eignet sich gut für den Einsatz bei einem zweidimensionalen Array von Wandlerelementen, wie in der Endansicht des Unterstützungsblocks 10'' in 4 dargestellt. Wie gezeigt, sind drei Flex-Schaltungen 20a, 20b und 20c in das Unterstützungsmaterial des Blocks eingebettet. Es werden somit drei Reihen mit Enden der separaten Leiterbahnen 24a, 24b und 24c an der distalen Oberfläche 12 des Blocks gebildet. Diese Ausführungsform bietet entlang der Länge des Blocks separate elektrische Verbindungen zu einem angebrachten Wandlerarray mit drei Reihen von Wandlerelementen.
  • Obwohl die obigen Ausführungsformen mit zehn Leiterbahnen dargestellt sind, versteht es sich, dass eine konstruierte Ausführungsform 128 oder mehr Leiterbahnen für einen Wandler mit 128 oder mehr Elementen in einer Reihe aufweisen wird.
  • Die 5a und 5b zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Leiterbahnen 52 der Flex-Schaltung 50 fächerförmig auf einer Kapton-Folie 58 angeordnet, so dass die distalen Enden 54 der Leiterbahnen gleichmäßig auf der gebogenen distalen Oberfläche 42 des Unterstützungsblocks 40 verteilt sind, wie in der Draufsicht der Oberfläche 42 in 5b dargestellt. Die gebogene distale Oberfläche wird durch zylindrisches Schleifen dieser Oberfläche auf den gewünschten Krümmungsradius gebildet. Wie zuvor ragt das proximale Ende der Flex-Schaltung 50 aus dem proximalen Ende 44 des Unterstützungsblocks 40 heraus und kann mit anderen Schaltungen verbunden werden.
  • In 6a ist ein gekrümmtes Wandlerarray 60 an die distale Oberfläche 42 des Blocks 40 geklebt, wobei die einzelnen Wandlerelemente 62 auf die distalen Enden der Leiterbahnen ausgerichtet sind. Die Fugen zwischen den Wandlerelementen 62 sind mit 64 bezeichnet. 6b zeigt eine Draufsicht der dargestellten Baugruppe mit angebrachtem Wandlerarray 60. Die herkömmliche Weise zur Herstellung des Wandlerarrays besteht darin, einen Stab aus piezoelektrischer Keramik auf die gewünschten Abmessungen des Arrays zu schneiden, den Stab an einem biegsamen Unterstützungsmaterial zu befestigen und dann in die einzelnen Elemente des Arrays zu unterteilen. Nachdem der Stab in separate Elemente geschnitten wurde, kann das Array auf einem Dorn in den gewünschten Krümmungsradius gebracht werden und dann an dem Unterstützungsmaterial 40 befestigt werden.
  • Gemäß den Prinzipien eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird das Wandlerarray aus einem piezoelektrischen Verbundmaterial gebildet. Ein Verbundwandler wird gebildet, indem ein Stab aus piezoelektrischem Material in viele kleine Teilelemente weiter unterteilt wird und dann die Fugen zwischen den Teilelementen mit einem Füllmaterial wie einem Epoxidharz oder Urethan aufgefüllt werden. Statt die Eigenschaften von einheitlichen piezoelektrischen Elementen aufzuweisen, weist der Verbundwandler die Eigenschaften der Teilelemente in der Zusammenstellung auf. Hierdurch wird es dem Konstrukteur möglich, die Eigenschaften des Wandlers zu steuern, zum Beispiel die akustische Impedanz. Da der Verbundwandler aus einer Matrix piezoelektrischer Teilelemente und Füllmaterial gebildet wird, kann er an die gewünschte gebogene Form angepasst werden, bevor er in einzelne Wandlerelemente unterteilt wird.
  • In der Draufsicht und der Seitenansicht der 7a bzw. 7b ist ein Teil eines typischen Verbundwandlerarrays 70 dargestellt. Ein Stab aus piezoelektrischer Keramik wurde in viele kleine Teilelemente oder Säulen 74 unterteilt. Die Zwischenräume 72 zwischen den Säulen 74 wurden mit einem Epoxid-Füllmaterial gefüllt. Das abgebildete Verbundmaterial wird als 1-3-Verbund bezeichnet, wobei "1" für die Anzahl der Richtungen steht, in denen die Piezoelektrik von einem Rand des Wandlers zum anderen durchgängig ist (in 7b die Richtung vom oberen zum unteren Teil der Säulen 74), und "3" die Anzahl der Richtungen angibt, in denen das Füllmaterial von einem Rand des Wandlers zum anderen durchgängig ist (in 7a horizontal und vertikal und in 7b vertikal). Der Verbundstab wird dann an den Schnittlinien 80 entlang in einzelne Wandlerelemente unterteilt.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch festgestellt, dass es schwierig ist, über die Länge (in den Zeichnungen horizontal) des Arrays 70 hinweg einen gleichmäßigen Element-Pitch beizubehalten und dabei die Unterteilungsschnitte oder Fügen 80 auf die Zwischenräume 72 des Verbundmaterials ausgerichtet zu halten, wie in den Zeichnungen dargestellt. Dies ist teilweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass die meisten Füllmaterialien bekanntermaßen beim Aushärten schrumpfen, wodurch sich die Abmessungen des Stabs verändern. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung richten die Erfinder das Verbundmaterialmuster nicht-parallel und nicht-orthogonal zu den Array-Fugen aus, wie in den 8 und 9 dargestellt. Die in diesen Zeichnungen abgebildeten Stäbe aus Verbundmaterial werden gebildet, indem eine Platte aus piezoelektrischem Material unterteilt und die dadurch entstandenen Zwischenräume gefüllt werden und anschließend der Stab aus Array-Verbundmaterial in dem gewünschten Winkel zum Verbundmuster aus der Verbundplatte ausgeschnitten wird. In 8 verlaufen die Element-Unterteilungsschnitte 80 des Wandlerarrays 90 in einem 45°-Winkel zum Reihenmuster aus Säulen 94 und gefüllten Zwischenräumen 92, und in 9 verlaufen die Element-Unterteilungsschnitte 80 des Wandlerarrays 100 in einem 15°-Winkel zum Reihenmuster aus Säulen 104 und gefüllten Zwischenräumen 102. Die schräge Ausrichtung des Musters aus Verbundmaterial und der Fugen bietet einen Leistungsvorteil, weil die Moden lateraler Resonanz der Array-Elemente nicht mehr auf diejenigen der Teilelemente ausgerichtet sind. Durch diese schräge Orientierung der Array-Elemente und des Verbundmusters werden die laterale Ausbreitung der Lamb-Wellen und die lateralen Resonanzen, die zu einem Überschwingen in den Array-Elementen führen, weitgehend unterdrückt.
  • Die 10a bis 12 zeigen diese schräge Orientierung für 2-2-Verbund-Wandlerelemente, wobei jede Zeichnung ein einzelnes Element eines Verbundwandlerarrays darstellt. In diesen Zeichnungen stellen die schattierten Streifen das Verbund-Füllmaterial dar und die weißen Streifen das piezoelektrische Material. In den 10a und 10b verläuft sich das Muster des 2-2-Verbunds in den herkömmlichen Winkeln von 0° und 90° zu den Fugenschnitten, die in diesen Zeichnungen die vertikalen Seiten der Elemente sind. In 11a verläuft das Verbundmuster des Elements 110 in einem Winkel von 10° zu den Seitenfugen, in 11b in einem Winkel von 25° und in 11c beträgt der Winkel zwischen Verbundmuster und Elementseiten 45°. Es hat sich gezeigt, dass Arrays mit kleineren Winkeln am einfachsten an ein gekrümmtes Wandlerarray angepasst werden können. Das Element 110 aus 11a ist in 12 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei L die Länge des Elements entlang des Fugenschnitts ist, T die Dicke des Elements ist und W die Breite des Elements. Das Verbundelement bietet einen weiteren Vorteil, der aus dieser Zeichnung ersichtlich ist. In 12 ist zu sehen, dass die Breite W und die Dicke T des Elements ungefähr gleich groß sind. Handelte es sich hierbei um ein herkömmliches, vollkommen keramisches piezoelektrisches Element, würden die Resonanzmoden in den Richtungen T und W aufgrund der Ähnlichkeit dieser Abmessungen ungefähr gleich sein. Da das Element eine dominante Resonanz in T-Richtung, der Richtung der Ultraschallübertragung, aufweisen soll, müsste das Element weiter unterteilt werden, um seine laterale Resonanzfrequenz zu erhöhen. Durch den Unterteilungsschnitt würden sich zwei Teilelemente ergeben, jeweils mit einer Abmessung L, T, und etwas weniger als W/2 in der Breite. Eine derartige Unterteilung ist bei dem in 12 dargestellten Element jedoch nicht erforderlich, weil jedes piezoelektrische Teilelement des Verbunds in Kombination mit dem gewählten Teilelementwinkel des Verbunds bereits das bevorzugte Verhältnis von Höhe T zu Breite W aufweist. Das bedeutet, dass die Dimension T jedes piezoelektrischen Verbund-Teilelements bereits größer ist als seine Dimension W. Da die Elemente des Arrays nicht weiter unterteilt zu werden brauchen, ist das resultierende Array robuster und weniger aufwändig in der Herstellung als ein vergleichbares weiter unterteiltes Array.
  • Die 13a bis 13d zeigen unterschiedliche Phasen der Konstruktion eines konvexen Arrays gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. 13a zeigt einen Unterstützungsblock 40, in den eine Flex-Schaltung 50 eingebettet wurde. Das proximale Ende des Flex-Schaltung ragt aus dem proximalen Ende 44 des Blocks 40 heraus. Die Leiterbahnen 52 der Flex-Schaltung enden an den distalen Enden 54 auf der distalen Oberfläche 42 des Blocks 40. Die distale Oberfläche wurde geschliffen und geläppt, um eine zentrale Bodenfläche 142 zu bilden, auf die die distalen Enden 54 der Leiterbahnen ausgerichtet sind. Die Bodenfläche 142 wird auf beiden Seiten durch eine Schulter 144 begrenzt. Der Block 40 wird für das Wandlerarray vorbereitet, indem die Bodenfläche 142, die Schultern 144 und die lateralen Seiten 148 des Blocks mit einer metallischen Adhäsionsschicht beschichtet und dann vergoldet werden. Die Adhäsionsschicht und die Goldbeschichtung werden dann an den Übergangsstellen 146 zwischen Schultern und Bodenfläche eingekerbt, um die Bodenfläche elektrisch von der Goldbeschichtung auf den Schultern 144 und den lateralen Seiten 148 zu isolieren. Die distalen Enden 54 der Leiterbahnen befinden sich in elektrischem Kontakt mit der Goldbeschichtung auf der Bodenfläche 142.
  • Es wird ein Verbund-Arraywandler vorbereitet, sowohl auf der Oberseite (emittierend und empfangend) als auch auf der Unterseite (der Bodenfläche gegenüberliegend) mit Gold beschichtet und an die Form des konvexen Bogens der Bodenfläche 142 angepasst. In 13b umfasst das Wandlerarray 150 ein 2-2-Verbundmaterial mit einer 10°-Ausrichtung zwischen dem Muster des Verbundmaterials und den Fugen (siehe 11a und 12). Der Verbundarray-Stab 150 kann dem beabsichtigten konvexen Bogen leicht angepasst werden.
  • Die goldbeschichteten Oberflächen des Verbundarray-Stabs 150 werden mit etwas Klebstoff von geringer Viskosität versehen, und anschließend wird der Stab auf die Bodenfläche 142 des Unterstützungsblocks 40 aufgesetzt, wie in 13b dargestellt. Die den seitlichen Schultern 144 gegenüberliegenden Enden des Stabs 150 haben mit keiner der benachbarten Schultern 144 Kontakt. Danach wird eine akustisch passende Lagenfolie 160 auf die Oberseite des Arrays und der Schultern 144 gelegt, wie in 13c dargestellt. Die Eigenschaften der Folie 160 werden so gewählt, dass man die gewünschte akustische Impedanzanpassung erhält. Es hat sich gezeigt, dass Kapton ein geeignetes Material für die Folie 160 ist. Die Seite der Folie 160 wird mit Gold beschichtet und hat Kontakt zu der mit Klebstoff beschichteten vergoldeten Oberseite des Wandlerarrays 150. Danach wird Druck auf den Unterstützungsblock 40 und die Folie 160 ausgeübt, um das mit Klebstoff versehene Array 150 zwischen der Bodenfläche und der passenden Lagenfolie zu komprimieren, so dass überschüssiger Klebstoff aus dem Zwischenraum zwischen den vergoldeten Oberflächen herausgedrückt wird und ein elektrischer Kontakt zwischen den Goldoberflächen hergestellt wird. Die Seiten der Folie 160 sind auch adhäsiv mit den Oberflächen der Schultern 144 verbunden. Anschließend lässt man den Klebstoff aushärten.
  • Der Wandlerarray-Stab 150 wird in separate Wandlerarray-Elemente 110 unterteilt, indem man durch die passende Lagenfolie 160, den Wandlerstab 150 und die umgebenden Schultern 144 schneidet, wie in 13d dargestellt. In dieser Zeichnung ist die passende Lagenfolie 160 nicht abgebildet, so dass die unterteilten Array-Elemente 110 deutlich zu sehen sind. Die Unterteilungsschnitte 64 verlaufen durch die Goldschicht auf der Bodenfläche 142, um die Beschichtung in separate elektrische Bereiche für jedes Element 110 und seine Leiterbahn 52, 54 zu unterteilten. Die Unterteilungsschnitte verlaufen auch durch die Schultern 144, wie bei 164 zu sehen. Die Oberseiten der Wandlerelemente sind jedoch alle elektrisch mit der Goldbeschichtung auf der Unterseite der passenden Lagenfolie 160 verbunden, die ihrerseits elektrisch mit der Goldbeschichtung auf der Oberseite der Schultern 144 und mit der Goldbeschichtung auf den Seiten 148 des Blocks verbunden ist. Somit kann ein Erdungspotenzial an die Oberflächen aller Wandlerelemente 110 angelegt werden, indem eine Erdleitung mit den Seiten 148 des Unterstützungsblocks verbunden wird, während die Unterseite jedes Wandlerelements 110 mit ihrer eigenen Leiterbahn 52 verbunden wird, um Anregungspotenziale anzulegen und Echosignale zu empfangen.

Claims (11)

  1. Monolithischer Unterstützungsblock (10) zum anschließenden Anbringen an einem Ultraschall-Arraywandler mit: einem Körper aus akustischem Unterstützungsmaterial, einer flexiblen Leiterplatte (20) mit einer Vielzahl von Leiterbahnen (22), die darauf in einem Muster gebildet sind, das einem vorgegebenen Array-Element-Abstand entspricht, wobei die genannte flexible Leiterplatte in den Körper aus akustischem Unterstützungsmaterial eingebettet ist, wobei die genannten Leiterbahnen zu einer distalen, mit dem Array in Kontakt befindlichen Seite des genannten Körpers verlaufen, an der die genannten Leiterbahnen fixiert und so ausgerichtet sind, dass sie eine elektrische Verbindung mit Array-Elementen des Ultraschall-Arraywandlers an der Oberfläche des genannten Arraywandlers herstellen, der dafür eingerichtet ist, an dem genannten Körper angebracht zu werden, und wobei die Leiterbahnen aus einer zweiten, proximalen Seite des genannten Körpers herausragen, um eine Verbindung zu elektrischen Schaltungen herzustellen.
  2. Unterstützungsblock nach Anspruch 1, wobei die genannte flexible Leiterplatte im Wesentlichen orthogonal zu der genannten distalen Seite des genannten Körpers verläuft.
  3. Unterstützungsblock nach Anspruch 1, wobei die genannten Leiterbahnen zu elektrischen Verbindungspunkten auf der genannten flexiblen Leiterplatte außerhalb des genannten Körpers verlaufen.
  4. Unterstützungsblock nach Anspruch 1, weiterhin mit mindestens einer zusätzlichen flexiblen Leiterplatte mit einer Vielzahl von darauf gebildeten Leiterbahnen und eingebettet in den genannten Körper aus akustischem Unterstützungsmaterial.
  5. Unterstützungsblock nach Anspruch 1, wobei die genannte distale, mit dem Array in Kontakt befindliche Seite des genannten Körpers konvex gebogen ist.
  6. Unterstützungsblock nach Anspruch 1, wobei die genannte distale, mit dem Array in Kontakt befindliche Seite mit einem leitenden Elektrodenmaterial beschichtet ist.
  7. Unterstützungsblock nach Anspruch 6, wobei das genannte leitende Elektrodenmaterial beim Unterteilen des Wandlerarrays in einzelne Elektroden geteilt wird.
  8. Unterstützungsblock nach Anspruch 6, wobei die genannte distale Seite in einer zentralen Vertiefung mit einander gegenüberliegenden Schultern gebildet wird, in der der genannte Arraywandler montiert wird.
  9. Unterstützungsblock nach Anspruch 8, wobei die genannten Schultern mit einem Bezugspotenzial verbunden sind.
  10. Unterstützungsblock nach Anspruch 9, weiterhin mit einer passenden Lage, die quer über die genannten Schulter verläuft und eine Bezugselektrodenoberfläche hat, die in Kontakt mit der dem Patienten zugewandten Oberfläche des genannten Wandlerarrays steht.
  11. Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Unterstützungsblocks (10), der dafür eingerichtet ist, anschließend an einem Ultraschall-Arraywandler angebracht zu werden, wobei das genannte Verfahren nacheinander die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Vielzahl von Leiterbahnen (22) auf einer flexiblen Leiterplatte (20) in einem Muster, das einem vorgegebenen Array-Element-Abstand entspricht, Gießen eines Körpers aus akustischem Unterstützungsmaterial um die genannte flexible Leiterplatte, so dass die genannten Leiterbahnen zu einer distalen, mit dem Array in Kontakt befindlichen Seite des genannten Körpers verlaufen, an der die genannten Leiterbahnen fixiert und so ausgerichtet werden, dass sie eine elektrische Verbindung mit Array-Elementen des Ultraschall-Arraywanlders an der Oberfläche des genannten Arraywandlers herstellen, der dafür eingerichtet ist, an dem genannten Körper angebracht zu werden, und dass die genannten Leiterbahnen aus einer zweiten, proximalen Seite des ge nannten Körpers herausragen, um eine Verbindung zu elektrischen Schaltungen herzustellen, Aushärten des Unterstützungsmaterials.
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