EP1274518A1 - Sonde acoustique unidirectionnelle et procede de fabrication - Google Patents

Sonde acoustique unidirectionnelle et procede de fabrication

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EP1274518A1
EP1274518A1 EP01915456A EP01915456A EP1274518A1 EP 1274518 A1 EP1274518 A1 EP 1274518A1 EP 01915456 A EP01915456 A EP 01915456A EP 01915456 A EP01915456 A EP 01915456A EP 1274518 A1 EP1274518 A1 EP 1274518A1
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EP
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connection pads
acoustic
dielectric film
piezoelectric transducers
piezoelectric
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Jacques Thales Intell. Property ELZIERE
René Thales Intell. Property MELIGA
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Thales SA
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    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
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    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49128—Assembling formed circuit to base

Definitions

  • the field of the invention is that of acoustic probes comprising a set of emitting and / or receiving elements obtained by cutting from a transducer block. Such probes are currently used in particular in applications such as ultrasound. More precisely, the invention relates to id unidirectional acoustic probes, made up of linear elements which can be excited independently of each other thanks to an interconnection network connected to a control circuit.
  • One method of producing these probes consists in first of all assembling: a printed circuit comprising an interconnection network / layer of piezoelectric material / Acoustic adapters then cutting out individual piezoelectric elements.
  • the international application WO 97/17145 filed by the applicant describes such a method and more particularly a manufacturing method in the case of a probe using a printed circuit on which conductive tracks are produced making it possible to address the various acoustic elements.
  • FIG. 1 indeed illustrates more precisely a piezoelectric material 23 assembled with acoustic adaptation blades Lii and Li 2 , said material being cut in two perpendicular directions by the type of saw lines Ti and Tj.
  • a flexible printed circuit 22 comprises conductive tracks PI and via, at least part of the same via being positioned on a conductive track and on a metallization Mj of associated piezoelectric material.
  • linear acoustic channels are defined parallel to the lines Tj, each acoustic channel being subdivided into sub-channels defined parallel to the lines Ti.
  • the printed circuit comprising its unitary acoustic elements can be glued to the surface of a solid absorbent material having a surface curve.
  • the flexible printed circuit is then folded over the edges of the ceramic and the absorber as illustrated in Figure 2.
  • the acoustic channels defined parallel to the X axis, are also parallel to the PI tracks, the entire printed circuit and conductive tracks is on the one hand deposited on the surface of the ABS absorber and on the other hand folded vertically on the dimensions A and A 'of said absorber for reasons of compactness. According to this configuration, the tracks are then folded at 90 ° with a sharp angle which tends to weaken them or even break them.
  • the present invention proposes an acoustic probe comprising a new interconnection network produced on the surface of a flexible dielectric film allowing during the shaping operation to optimize the size of the probe and the solidity. electrical connections.
  • the subject of the invention is a unidirectional acoustic probe comprising linear piezoelectric transducers on the surface of a dielectric film, said dielectric film comprising means of electrical connection of said piezoelectric transducers, to a control device characterized in that the connection means include: - primary connection pads, facing the piezoelectric transducers;
  • each piezoelectric transducer comprising a control electrode and a ground electrode, the dielectric film can comprise:
  • first primary connection pads in contact with the control electrodes, second primary connection pads in contact with the ground electrodes and first secondary connection pads;
  • the second secondary connection pads form part of a conductive region situated on the periphery of the lower surface of the dielectric film constituting the mass.
  • the invention also relates to a method for manufacturing acoustic probes.
  • the invention also relates to a method for manufacturing unidirectional acoustic probes comprising linear piezoelectric transducers characterized in that it comprises the following steps:
  • the subject of the invention is also a process for the collective manufacture of acoustic probes, characterized in that it comprises:
  • FIG. 1 illustrates a multi-element acoustic probe according to the prior art comprising a printed circuit and conductive tracks parallel to the acoustic channels defined by the acoustic elements;
  • FIG. 2 shows schematically the printed circuit of an acoustic probe shaped on an absorber and using the acoustic elements as illustrated in Figure 1, of the known art;
  • FIG 3a illustrates a top view of an example of a probe according to the invention;
  • FIG. 3b illustrates a sectional view of the example probe illustrated in Figure 3a
  • - Figure 4a illustrates a top view of a flexible printed circuit used in a probe according to the invention
  • FIG. 4b illustrates a bottom view of the same flexible printed circuit used in a probe according to the invention
  • FIG. 5 illustrates a step in the process of Ha collective manufacturing of probes according to the invention
  • FIG. 6 illustrates a probe according to the invention, shaped on an absorber.
  • the probe according to the invention comprises a flexible dielectric film also called hereinafter flexible printed circuit (because of the electrical connections that are made therein), on which various connection pads are made allowing the addressing of the transducers piezoelectric.
  • the connection pads facing the transducers are called: primary connection pads, the remote connection pads relative to the transducers are called: secondary connection pads.
  • each piezoelectric transducer comprises a ground electrode E m i and a control electrode E 0 j also called "hot spot" in the field of ultrasonic sensors.
  • FIG 3a illustrates a probe according to the invention seen from above.
  • Figure 3b illustrates the same probe seen in section along the CC axis.
  • the piezoelectric transducer elements TPj consist of a piezoelectric material which can be of the ceramic type and separated by cutouts T j . Their surface is partially metallized so as to define a control electrode Eq and a ground electrode Emj for each of said transducers. These electrodes are connected by via conductors Vj to the lower surface of the CIS printed circuit, as will be developed below.
  • the upper surface of the ceramic is covered with acoustic adaptation elements Lii and Li 2 whose electrical properties are chosen to ensure good acoustic adaptation.
  • the transducers are bonded to the surface of a flexible CIS printed circuit with predefined electrical connections. The linear transducers are thus defined parallel to the direction Dy shown in Figure 3a.
  • Figures 4a and 4b respectively illustrate a top view of the printed circuit and a bottom view of said circuit, the surface seen from above being in contact with the piezoelectric material.
  • FIG. 4a shows in the central part of the flexible CIS printed circuit of the first primary pads of connection pppcj for electrically connecting the control electrodes Eq of the transducers, of the second primary pads of connection sppcj in contact with the ground electrodes Errii of the transducers TP
  • This mass range is cut during the cutting operation of the piezoelectric material into linear transducers since this cutting is carried out at the level of the adapter blades / piezoelectric material assembly, the cutting extending into the circuit flexible print and thereby leading to the separation, in second primary areas of connection sppci, of the mass area produced at the periphery of the upper surface of the flexible printed circuit.
  • the lower surface of the flexible printed circuit illustrated in FIG. 4b comprises third primary connection areas tppq opposite the first primary connection areas pppq, and connected to the latter via via conductors. It also includes second secondary areas of connection spscj connected to the areas tppci via conductive tracks PI in a direction Dx and connected via via conductors to the first secondary areas of connection ppsq, from which it becomes possible to address the control electrodes of the TP
  • the dielectric film has a width l ex at the periphery greater than its central width l c .
  • Such a configuration makes it possible to increase the pitch between the secondary connection pads with respect to the pitch between the primary connection pads.
  • the connection pads in contact with the ground electrodes and the connection pads in contact with the control electrodes are distributed over the flexible dielectric film so as to also advantageously distribute the via conductors in a direction Dg making an angle approximately 45 ° with the direction D x , so that the via conductors do not have any. overlap area between them.
  • the ceramic type piezoelectric material is assembled on the flexible printed circuit can be produced by bonding with an anisotropic conductive adhesive film (ACF).
  • ACF is a polymer film loaded with metallized or metallic polymer beads.
  • the electrical conductivity is achieved by crushing the balls in the conduction axis during bonding under pressure of the ceramic on the printed circuit.
  • It can also be a polymer resin loaded with metallized or metallic polymer beads.
  • the electrical conductivity is also obtained by crushing the balls in the conduction axis during bonding under pressure.
  • electrical contact can also be ensured by the use of an isotropic conductive resin or an isotropic conductive film comprising a polymeric material, for example 80% charged with metallic particles of Silver, Nickel, ...
  • the electrical conductivity which is in this case isotropic is ensured by the physical contacts between the metallic particles.
  • the linear piezoelectric transducers can be cut from the piezoelectric material covered with its adapter blades, with a diamond saw, in the direction Dy illustrated in Figure 3a.
  • the width of a linear transducer can vary between 50 and 500 microns.
  • the cutting lines stop in the thickness of the dielectric film. Rather than using a diamond saw, it is also possible to laser cut the different elements.
  • the acoustic adaptation blades can be cut by laser while the piezoelectric ceramic is cut using the mechanical saw. This last cutting method makes it possible to release the thermal stresses due to the bonding of materials having very different thermal expansion coefficients. By cutting the acoustic adaptation blades first, the ceramic is freed from thermal stresses and consequently, the ceramic is not broken during the second cutting.
  • a dielectric film also called a flexible CIS printed circuit
  • different ground areas are produced on the upper face of said flexible circuit, as well as the necessary primary and secondary connection areas, in this case only the PM area areas are shown.
  • various massive piezoelectric materials are bonded locally.
  • an example of 6 ceramic blades can be glued to the flexible printed circuit, as well as 6 pairs of acoustic adaptation blades on said 6 ceramic blades.
  • conformation is the operation which makes it possible to produce curved probes.
  • a sufficient degree of curvature of said dielectric film is obtained to assemble it on the surface of a curved surface absorber.
  • Figure 6 shows in this regard the assembly of the flexible CIS film on the surface of the ABS absorber and illustrates well that in this configuration, the electrical PI connection tracks are no longer bent with a sharp angle of 90 ° but are not subjected to a lighter curvature, so as to no longer weaken them as was in the prior art.

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Abstract

L'invention concerne une sonde acoustique unidirectionnelle, comportant un réseau d'interconnexion performant, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle sonde. Il s'agit d'une sonde acoustique unidirectionnelle comprenant des transducteurs piézo-électriques linéaires (TPi) à la surface d'un film diélectrique (CIS), ledit film diélectrique comportant des moyens de connexion électrique desdits transducteurs piézo-électriques, à un dispositif de commande caractérisé en ce que les moyens de connexion comprennent: des plages primaires de connexion (TPPCi), en regard des transducteurs piézo-électriques; des plages secondaires de connexion (SPSCi), déportées par rapport aux transducteurs piézo-électriques, de manière à pouvoir connecter lesdits transducteurs au dispositif de commande; des pistes conductrices (PI) reliant les plages primaires de connexion (TPPCi) aux plages secondaires de connexion (SPSCi), lesdites pistes conductrices (PI) étant selon une direction Dx perpendiculaire à la direction Dy définie par le grand axe des transducteurs piézo-électriques. L'avantage d'une telle sonde réside dans le fait que lors de l'étape de conformation consistant à positionner la sonde sur un support courbe absorbant les ondes acoustiques, le réseau d'interconnexion défini est plus robuste que selon l'art connu.

Description

SONDE ACOUSTIQUE UNIDIRECTIONNELLE ET PROCEDE DE FABRICATION
Le domaine de l'invention est celui des sondes acoustiques comprenant un ensemble d'éléments émetteurs et/ou récepteurs obtenus par découpe à partir d'un bloc transducteur. De telles sondes sont actuellement utilisées notamment dans des applications telles que l'échographie. Plus précisément l'invention se rapporte à des sondes Λ acoustiques unidirectionnelles, constituées d'éléments linéaires qui peuvent être excités indépendamment les uns des autres grâce à un réseau d'interconnexion relié à un circuit de commande.
Une méthode de réalisation de ces sondes consiste à réaliser dans un premier temps un assemblage : circuit imprimé comportant un réseau d'interconnexion/couche de matériau piézo-électrique/Iames d'adaptation acoustiques puis à procéder à la découpe d'éléments piézoélectriques unitaires. La demande internationale WO 97/17145 déposée par la demanderesse décrit un tel procédé et plus particulièrement un procédé de fabrication dans le cas de sonde utilisant un circuit imprimé sur lequel on réalise des pistes conductrices permettant d'adresser les différents éléments acoustiques.
La Figure 1 illustre en effet plus précisément un matériau piézoélectrique 23 assemblé à des lames d'adaptation acoustique Lii et Li2, ledit matériau étant découpé selon deux directions perpendiculaires par le type de traits de scie Ti et Tj. Un circuit imprimé souple 22 comprend des pistes conductrices PI et des via, au moins une partie d'un même via étant positionnée sur une piste conductrice et sur une métallisation Mj de matériau piézo-électrique associé. Dans cette configuration des voies acoustiques linéaires sont définies parallèlement, aux traits Tj, chaque voie acoustique étant subdivisée en sous-voie définie parallèlement aux traits Ti. Lorsque l'assemblage précédemment décrit est réalisé, on procède à la conformation de la sonde qui est une opération permettant de réaliser des sondes courbes particulièrement recherchées dans le domaine de l'échographie. A cet effet le circuit imprimé comprenant ses éléments acoustiques unitaires peut être collé à la surface d'un matériau absorbeur massif présentant une surface courbe. Le circuit imprimé souple est alors rabattu sur les bords de la céramique et de l'absorbeur comme l'illustre la Figure 2. Les voies acoustiques définies parallèlement à l'axe X, sont également parallèles aux pistes PI, l'ensemble du circuit imprimé et des pistes conductrices est d'une part déposé à la surface de l'absorbeur ABS et d'autre part replié verticalement sur les cotes A et A' dudit absorbeur pour des questions de compacité. Selon cette configuration les pistes sont alors repliées à 90° avec un angle vif ce qui tend à les fragiliser voir les casser.
Pour résoudre ce problème, la présente invention ^propose une sonde acoustique comprenant un nouveau réseau d'interconnexion réalisé à la surface d'un film diélectrique souple permettant lors de l'opération de conformation d'optimiser l'encombrement de la sonde et la solidité des connexions électriques.
Plus précisément l'invention a pour objet une sonde acoustique unidirectionnelle comprenant des transducteurs piézo-électriques linéaires à la surface d'un film diélectrique, ledit film diélectrique comportant des moyens de connexion électrique desdits transducteurs piézo-électriques, à un dispositif de commande caractérisé en ce que les moyens de connexion comprennent : - des plages primaires de connexion, en regard des transducteurs piézo-électriques ;
- des plages secondaires de connexion, déportées par rapport aux transducteurs piézo-électriques, de manière à pouvoir connecter lesdits transducteurs au dispositif de commande ; - des pistes conductrices reliant les plages primaires de connexion aux plages secondaires de connexion, lesdites pistes conductrices étant selon une direction Dx perpendiculaire à la direction Dy définie par le grand axe des transducteurs piézo-électriques. Dans une variante avantageuse de l'invention, chaque transducteur piézo-électrique comportant une électrode de commande et une électrode de masse, le film diélectrique peut comprendre :
- sur sa face supérieure, des premières plages primaires de connexion en contact avec les électrodes de commande, des secondes plages primaires de connexion en contact avec les électrodes de masse et des premières plages secondaires de connexion ;
- sur sa face inférieure, des troisièmes plages primaires de connexion reliées aux premières plages primaires de connexion par des via conducteurs, des secondes plages secondaires de connexion reliées d'une part aux premières plages secondaires de connexion par des via conducteurs et d'autre part aux troisièmes plages primaires de connexion par des pistes conductrices, et des quatrièmes plages*, primaires de connexion reliées aux. secondes plages primaires de connexion par des via conducteurs. Avantageusement les secondes plages secondaires de connexion font partie d'une région conductrice située sur le pourtour de la surface inférieure du film diélectrique constituant la masse. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de sondes acoustiques.
Plus précisément l'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de sondes acoustiques unidirectionnelles comportant des transducteurs piézo-électriques linéaires caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- la réalisation sur chacune des faces d'un film diélectrique de plages primaires de connexion destinées à être en regard des transducteurs piézo-électriques et de plages secondaires de connexion destinées à être déportées par rapport aux transducteurs piézo-électriques ;
- la réalisation de pistes électriques reliant des plages primaires de connexion et des plages secondaires de connexion, sur la face inférieure du film ;
- le collage d'une couche de matériau piézo-électrique comprenant des métallisations, sur la face supérieure du film diélectrique ;
- la découpe de la couche de matériau piézo-électrique selon une première direction de manière à définir les transducteurs piézo-électriques linéaires, ladite première direction étant perpendiculaire à une seconde direction parallèle aux pistes conductrices. Avantageusement l'opération de découpe des éléments acoustiques linéaires est effectuée jusque dans le film diélectrique. L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication collective de sondes acoustiques, caractérisé en ce qu'il comprend :
- la réalisation à la surface d'un film diélectrique d'un ensemble de plages primaires de connexion, de plages secondaires de connexion et de pistes conductrices reliant * des plages primaires de connexion à des plages secondaires de connexion ;
- l'assemblage d'un ensemble de couches de matériau piézo-électrique et de couches de matériau d'adaptation acoustique, sur l'ensemble des plages de connexion de manière à définir un ensemble de sondes acoustiques à la surface du film diélectrique ;
- la découpe des couches de matériau piézo-électrique et des couches de matériau d'adaptation acoustique de manière à définir un ensemble de sondes comprenant des transducteurs piézo-électriques linéaires ;
- la découpe des ensembles film diélectrique / transducteurs piézo-électriques linéaires de manière à individualiser les sondes acoustiques unidirectionnelles.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles :
- la Figure 1 illustre une sonde acoustique multi-éléments selon l'art connu comprenant un circuit imprimé et des pistes conductrices parallèles aux voies acoustiques définies par les éléments acoustiques ;
- la Figure 2 schématise le circuit imprimé d'une sonde acoustique conformée sur un absorbeur et utilisant les éléments acoustiques tels qu'illustrés en Figure 1 , de l'art connu ; - la Figure 3a illustre une vue de dessus d'un exemple de sonde selon l'invention ;
- la Figure 3b illustre une vue en coupe de l'exemple de sonde illustrée en Figure 3a ; - la Figure 4a illustre une vue de dessus d'un circuit imprimé souple utilisé dans une sonde selon l'invention ;
- la Figure 4b illustre une vue de dessous du même circuit imprimé souple utilisé dans une sonde selon l'invention ;
- la Figure 5 illustre une étape du procédé de Ha fabrication collective de sondes selon l'invention ;
- la Figure 6 illustre une sonde selon l'invention, conformée sur un absorbeur.
L'invention va être décrite dans le cas d'un exemple particulier d'une sonde unidirectionnelle comprenant huit transducteurs linéaires mais s'applique quel que soit le nombre N de transducteurs linéaires.
De façon générale la sonde selon l'invention comprend un film diélectrique souple encore dénommé ci-après circuit imprimé souple (en raison des connexions électriques que l'on y réalise), sur lequel sont réalisées différentes plages de connexion permettant l'adressage des transducteurs piézo-électriques. Les plages de connexion en regard des transducteurs sont appelées : plages de connexion primaire, les plages de connexion déportées par rapport aux transducteurs sont appelées : plages de connexion secondaire. De manière classique chaque transducteur piézo-électrique comprend une électrode de masse Emi et une électrode de commande E0j encore appelée "point chaud" dans le domaine des capteurs ultrasonores.
La Figure 3a illustre une sonde selon l'invention vue de dessus. La Figure 3b illustre la même sonde vue en coupe selon l'axe CC. Les éléments transducteurs piézo-électriques TPj sont constitués d'un matériau piézoélectrique pouvant être de type céramique et séparés par des découpes Tj. Leur surface est métallisée partiellement de manière à définir une électrode de commande Eq et une électrode de masse Emj pour chacun desdits transducteurs. Ces électrodes sont connectées par des via conducteurs Vj à la surface inférieure du circuit imprimé CIS, comme cela va être développé ci-après. De manière classique la surface supérieure de la céramique est recouverte d'éléments d'adaptation acoustique Lii et Li2 dont les propriétés électriques sont choisies pour assurer une bonne adaptation acoustique. Les transducteurs sont collés à la surface d'un circuit imprimé souple CIS comportant des connexions électriques prédéfinies. Les transducteurs linéaires sont ainsi définis parallèles à la direction Dy représentée en Figure 3a.
Les Figures 4a et 4b illustrent respectivement une vue de dessus du circuit imprimé et une vue de dessous dudit circuit, la surface vue de dessus étant en contact avec le matériau piézo-électrique.
Plus précisément fa Figure 4a montre dans la partie centrale du circuit imprimé flexible CIS des premières plages primaires de connexion pppcj pour connecter électriquement les électrodes de commande Eq des transducteurs, des secondes plages primaires de connexion sppcj en contact avec les électrodes de masse Errii des transducteurs TP| ainsi que des premières plages secondaires de connexion ppsci les secondes plages primaires de connexion sppq correspondent à une plage de masse PMS réalisée à la périphérie du circuit imprimé souple. Cette plage de masse est découpée lors de l'opération de découpe du matériau piézo-électrique en transducteurs linéaires puisque cette découpe est opérée au niveau de l'ensemble lames d'adaptation/matériau piézo-électrique, la découpe se prolongeant jusque dans le circuit imprimé souple et conduisant par la même à séparer en secondes plages primaires de connexion sppci, la plage de masse élaborée à la périphérie de la surface supérieure du circuit imprimé souple.
La surface inférieure du circuit imprimé souple illustrée en Figure 4b comprend des troisièmes plages primaires de connexion tppq en regard des premières plages primaires de connexion pppq, et connectées à ces dernières par l'intermédiaire de via conducteurs. Elle comprend également des secondes plages secondaires de connexion spscj reliées aux plages tppci par l'intermédiaire de pistes conductrices PI selon une direction Dx et reliées par l'intermédiaire de via conducteurs aux premières plages secondaires de connexion ppsq, depuis lesquelles il devient possible d'adresser les électrodes de commande des transducteurs piézo-électriques TP|. Par ailleurs des via conducteurs au travers du circuit imprimé souple permettent la connexion des secondes plages primaires de connexion sppq à la plage de masse Ptvli réalisée à la périphérie du circuit imprimé souple sur sa surface inférieure et ainsi assurer la reprise de masse de l'ensemble des transducteurs piézo-électriques TPj.
Avantageusement le film diélectrique présente une largeur lex en périphérie plus grande que sa largeur centrale lc. Une telle configuration permet d'augmenter le pas entre les plages de connexion secondaires par rapport au pas entre les plages de connexion primaires. -• Par ailleurs les plages de connexion en contact avec les électrodes de masse et les plages de connexion en contact avec les électrodes de commande sont réparties sur le film diélectrique souple de manière à également avantageusement répartir les via conducteurs selon une direction Dg faisant un angle d'environ 45° avec la direction Dx, de manière à ce que les via conducteurs ne présentent pas de. zone de recouvrement entre eux.
Etape d'assemblage
De manière générale l'assemblage du matériau piézo-électrique type céramique sur le circuit imprimé souple peut être réalisé par collage avec un film adhésif conducteur anisotrope (ACF). L'ACF est un film polymère chargé avec des billes polymères métallisées ou métalliques. La conductivité électrique est réalisée par écrasement des billes dans l'axe de conduction lors du collage sous pression de la céramique sur le circuit imprimé.
Il peut également s'agir d'une résine polymère chargée avec des billes polymères métallisées ou métalliques. La conductivité électrique est obtenue également par écrasement des billes dans l'axe de conduction lors du collage sous pression. Selon une autre variante de l'invention, le contact électrique peut également être assuré grâce à l'utilisation d'une résine conductrice isotrope ou d'un film conducteur isotrope comprenant un matériau polymère chargé par exemple à 80 % avec des particules métalliques de type Argent, Nickel,... La conductivité électrique qui est dans ce cas isotrope est assurée par les contacts physiques entre les particules métalliques. Etape de découpe
Les transducteurs piézo-électriques linéaires peuvent être découpés dans le matériau piézo-électrique recouvert de ses lames d'adaptation, avec une scie diamantée, selon la direction Dy illustrée en Figure 3a.
Typiquement la largeur d'un transducteur linéaire peut varier entre 50 et 500 microns. Pour isoler, électriquement les transducteurs linéaires, les traits de découpe s'arrêtent dans l'épaisseur du film diélectrique. Plutôt que d'utiliser une scie, diamantée, il est également possible de procéder à une découpe laser des différents éléments.
Il est également possible de combiner les deux types de découpe. Ainsi les lames d'adaptation acoustique peuvent être découpées au laser alors que la céramique piézo-électrique est découpée grâce à la scie mécanique. Cette dernière méthode de découpe permet de libérer les contraintes thermiques dues au collage des matériaux possédant des coefficients de dilatation thermique très différents. En découpant en premier les lames d'adaptation acoustique, on libère la céramique des contraintes thermiques et en conséquence, on évite de briser la céramique lors de la deuxième découpe.
Les étapes précédentes peuvent être réalisées de manière collective. En effet un ensemble de plages de connexion primaires et secondaires peuvent être élaborées sur un même film diélectrique souple et destinées à plusieurs sondes acoustiques comme illustré en Figure 5 qui représente une vue de dessus dudit film diélectrique.
Sur un film diélectrique encore dénommé circuit imprimé souple CIS, on élabore différentes plages de masse sur la face supérieure dudit circuit souple, ainsi que les plages de connexion primaires et secondaires nécessaires, en l'occurrence seules sont représentées les plages de masse PMs. Une fois réalisé l'ensemble des connexions électriques (plage de connexion, métallisation, via conducteur) sur l'ensemble du circuit imprimé souple, on vient coller localement différents matériaux piézo-électriques massifs. Comme représenté en Figure 5, un exemple de 6 lames de céramique peuvent être collées sur le circuit imprimé souple, ainsi que 6 couples de lames d'adaptation acoustique sur lesdites 6 lames de céramique. On procède alors à une étape de découpe collective. Typiquement des séries de sondes alignées verticalement sur la Figure 5 peuvent être découpées en éléments unitaires en une étape unique, comme l'illustrent les traits discontinus de la Figure 5.
Après l'étape de découpe collective des transducteurs piézoélectriques linéaires, on procède à la découpe de chacune des sondes acoustiques autour des plans de masse PMS illustrées en Figure 5.
Ainsi la collectivisation permet de réduire les coûts de fabrication.
Etape de conformation
De manière générale la conformation est l'opération qui permet de réaliser des sondes courbes. Selon l'invention grâce au film diélectrique souple employé et à la découpe préalable des transducteurs linéaires, on obtient un degré suffisant de courbure dudit film diélectrique pour venir l'assembler à la surface d'un absorbeur de surface courbe. La Figure 6 montre à cet égard l'assemblage du film souple CIS à la surface de l'absorbeur ABS et illustre bien que dans cette configuration, les pistes électriques de connexion PI ne sont plus pliées avec un angle vif de 90° mais ne sont soumises qu'à une courbure plus légère, de manière à ne plus les fragiliser comme cela était dans l'art antérieur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Sonde acoustique unidirectionnelle comprenant des transducteurs piézo-électriques linéaires (TPj) à la surface d'un film diélectrique (CIS), ledit film diélectrique comportant des moyens de connexion électrique desdits transducteurs piézo-électriques, à un dispositif de commande caractérisé en ce que les moyens de connexion comprennent :
- des plages primaires de connexion, en regard des transducteurs piézo-électriques ;
- des plages secondaires de connexion, déportées par rapport aux transducteurs piézo-électriques, de manière à pouvoir connecter lesdits transducteurs au dispositif de commande ;
- des pistes conductrices reliant les , plages primaires de connexion aux plages secondaires de connexion, lesdites pistes conductrices étant selon une direction Dx perpendiculaire à la direction Dy définie par le grand axe des transducteurs piézo-électriques.
2. Sonde acoustique selon la revendication 1 , caractérisée en ce que chaque transducteur piézo-électrique (TPj) comportant une électrode de commande (Eq) et une électrode de masse (Enrij), le film diélectrique (CIS) comprend :
- sur sa face supérieure, des premières plages primaires de connexion (pppq) en contact "avec les électrodes de commande (Eq), des premières plages secondaires de connexion (ppsq) et des secondes plages primaires de connexion (sppq) en contact avec les électrodes de masse
(Em,) ;
- sur sa face inférieure, des troisièmes plages primaires de connexion (tppq) reliées aux premières plages primaires de connexion (pppq) par des via conducteurs, des secondes plages secondaires de connexion (spsq) reliées d'une part aux premières plages secondaires de connexion (ppsq) par des via conducteurs et d'autre part aux troisièmes plages primaires de connexion (tppq) par des pistes conductrices (PI), et des quatrièmes plages primaires de connexion (qppq) reliées aux secondes plages primaires de connexion (sppq) par des via conducteurs.
3. Sonde acoustique selon la revendication 2, caractérisée en ce que les secondes plages primaires de connexion (sppq) fon partie d'une région conductrice (PMs) située à la périphérie de la surface supérieure du film diélectrique et les quatrièmes plages primaires de connexion (qppq) font partie d'une région conductrice (PM|) située à la périphérie de la surface inférieure du film diélectrique.
4. Sonde acoustique selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce , que les transducteurs piézo-électriques linéaires sont recouverts d'éléments d'adaptation acoustique.
5. Sonde acoustique selon la revendication 4, caractérisée en ce que les éléments d'adaptation acoustique comprennent la superposition de deux séries d'éléments d'adaptation acoustique.
6. Sonde acoustique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la surface des transducteurs piézo-électriques est métallisée de manière à assurer la reprise de l'électrode de masse située à la surface supérieure des transducteurs piézo-électriques, dans le plan de la surface inférieure des transducteurs piézo-électriques, ledit plan comprenant les électrodes de commande des transducteurs piézo-électriques.
7. Sonde acoustique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un film conducteur anisotrope assurant le contact électrique et mécanique entre les transducteurs piézo-électriques et le circuit imprimé.
8. Sonde acoustique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une résine polymère chargée de billes de polymère, métallisées ou métalliques assurant le contact électrique et mécanique entre les transducteurs piézo-électriques et le circuit imprimé.
9. Sonde acoustique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une résine conductrice isotrope ou un film conducteur isotrope comportant un matériau polymère fortement chargé en particules métalliques assurant le contact électrique et mésanique entre les transducteurs piézo-électriques et le, circuit imprimé.
10. Sonde acoustique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un matériau massif absorbant les ondes acoustiques, supportant le film diélectrique.
11. Procédé de fabrication de sondes acoustiques unidirectionnelles comportant des transducteurs piézo-électriques linéaires caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- la réalisation sur chacune des faces. d'un film diélectrique, de plages primaires de connexion destinées à être en regard des transducteurs piézo-électriques (pppq, sppq, tppq, qppq) et de plages secondaires de connexion (ppsq, spsq) destinées à être déportées par rapport aux transducteurs piézo-électriques ; - la réalisation de pistes électriques reliant des plages primaires de connexion (tppq) et des plages secondaires de connexion (spsq), sur la face inférieure du film ;
- le collage d'une couche de matériau piézo-électrique comprenant des métallisations, sur la face supérieure du film diélectrique ;
- la découpe de la couche de matériau piézo-électrique selon une première direction de manière à définir les transducteurs piézo-électriques linéaires, ladite première direction étant perpendiculaire à une seconde direction parallèle aux pistes conductrices.
12. Procédé de fabrication de sondes acoustiques selon la revendication 11 , caractérisé en ce qu'il comprend le collage d'au moins une couche de matériau d'adaptation acoustique, à la surface de la couche de matériau piézo-électrique, et la découpe de l'ensemble des matériaux piézoélectriques et d'adaptation acoustique.
13. Procédé de fabrication de sondes acoustiques selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que l'opération de*découpe est effectuée jusque dans le film diélectrique.
14. Procédé de fabrication selon la revendication 13 caractérisé en ce que la découpe est effectuée mécaniquement.-
15. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 13 ou
14, caractérisé en ce que la découpe est effectuée par laser.
16. Procédé de fabrication selon la revendication 13, caractérisé en ce que la ou les couches de matériau d'adaptation acoustique est ou sont découpées au laser, la couche de matériau piézo-électrique étant découpée mécaniquement.
17. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 11 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de conformation de la sonde acoustique sur un matériau absorbeur de surface courbe consistant à coller le film diélectrique avec les transducteurs piézo-électriques linéaires, sur ladite surface courbe.
18. Procédé de fabrication collective de sondes acoustiques selon l'une des revendications 11 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend :
- la réalisation à la surface d'un film diélectrique d'un ensemble de plages primaires de connexion, de plages secondaires de connexion et de pistes conductrices reliant des plages primaires de connexion à des plages secondaires de connexion ; - l'assemblage d'un ensemble de couches de matériau piézo-électrique et de couches de matériau d'adaptation acoustique, sur l'ensemble des plages de connexion de manière à définir un ensemble de sondes acoustiques à la surface du film diélectrique ;
- la découpe des couches de matériau piézo-électrique et des couches de matériau d'adaptation acoustique de manière à définir un ensemble de sondes comprenant des transducteurs piézo-électriques linéaires ; - la découpe , des ensembles film diélectrique / transducteurs piézo-électriques linéaires de manière à individualiser les sondes acoustiques unidirectionnelles.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050225210A1 (en) * 2004-04-01 2005-10-13 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Z-axis electrical connection and methods for ultrasound transducers
DE102004044744B4 (de) * 2004-09-16 2008-04-10 J. S. Staedtler Gmbh & Co. Kg Tintentank für automatische Registrier-, Schreib- und Zeichenlagen
KR101031010B1 (ko) * 2008-10-29 2011-04-25 삼성메디슨 주식회사 피씨비 및 이를 구비하는 프로브
JP6203537B2 (ja) * 2013-05-24 2017-09-27 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー フレキシブルプリント基板、超音波プローブ及び超音波診断装置
CN109142931B (zh) * 2018-09-03 2021-11-23 苏州华兴源创科技股份有限公司 一种用于压电陶瓷测试的系统及方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2702309B1 (fr) * 1993-03-05 1995-04-07 Thomson Csf Procédé de fabrication d'une sonde acoustique multiéléments, notamment d'une sonde d'échographie.
US5730113A (en) * 1995-12-11 1998-03-24 General Electric Company Dicing saw alignment for array ultrasonic transducer fabrication
FR2756447B1 (fr) * 1996-11-26 1999-02-05 Thomson Csf Sonde acoustique multielements comprenant une electrode de masse commune
FR2770932B1 (fr) * 1997-11-07 2001-11-16 Thomson Csf Procede de fabrication d'une sonde acoustique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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