KR102611563B1 - Impedance matching material and Manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임피던스 매칭 부재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 임피던스 매칭 부재 및 이의 제조 방법은 초음파를 발생시키는 초음파 발생부와 대상체 사이에 배치되어 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭 부재에 있어서, 임피던스 값이 서로 다른 물질로 구성된 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어를 포함하고, 상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하거나 증가하는 형상으로 이루어져 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 갖는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an impedance matching member and a method of manufacturing the same. The impedance matching member and the method of manufacturing the same according to the present invention are an impedance matching member that is disposed between an ultrasonic generator that generates ultrasonic waves and an object to match the impedance. It includes a first matching layer and a second matching layer made of materials with different values, and the first matching layer and the second matching layer have a shape in which the cross-sectional area gradually decreases or increases along the direction in which the ultrasonic waves propagate. It is characterized by a gradient functionality in which physical properties gradually change.

Description

임피던스 매칭 부재 및 이의 제조 방법 {Impedance matching material and Manufacturing method thereof}Impedance matching material and manufacturing method thereof}

본 발명은 임피던스 매칭 부재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 구조적으로 구현하여 대량생산을 위한 제품의 균일성 및 양산성을 개선한 임피던스 매칭 부재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an impedance matching member and a manufacturing method thereof, and more specifically, to an impedance matching member that structurally implements a gradient functionality in which physical properties gradually change, thereby improving the uniformity and mass production of products for mass production, and It relates to its manufacturing method.

초음파 트랜스듀서는 대상체의 내부 정보를 얻기 위해 의료 분야 등 다양하게 응용되고 있다. Ultrasound transducers are used in various fields, including the medical field, to obtain internal information of an object.

초음파 트랜스듀서에는 PZT(Lead Zirconate Titanate) 등과 같은 압전 세라믹 소자로 이루어지는 초음파 발생부가 구비되어, 초음파 신호를 대상체에 전송하고 대상체로부터 반사된 신호를 수신하여 영상 신호 등으로 변화하여 대상체의 내부 정보를 획득한다. 일반적으로 상기 압전 세라믹 소자는 백킹 레이어(backing layer)와 임피던스 매칭 레이어(impedance matching layer) 사이에 배치된다. The ultrasonic transducer is equipped with an ultrasonic generator made of a piezoelectric ceramic element such as PZT (Lead Zirconate Titanate), transmits an ultrasonic signal to the object, receives a reflected signal from the object, changes it into an image signal, etc., and acquires internal information of the object. do. Typically, the piezoelectric ceramic element is disposed between a backing layer and an impedance matching layer.

임피던스 매칭 레이어는 압전 세라믹 소자와 대상체 사이의 임피던스 차이로 초음파 신호의 반사로 발생하는 에너지 손실을 줄이기 위해 사용된다.The impedance matching layer is used to reduce energy loss caused by reflection of ultrasonic signals due to the impedance difference between the piezoelectric ceramic element and the object.

아래의 표 1은 각 물질에 대응하는 음향 임피던스 값을 나타낸다. 예를 들어, 종래 메디컬 초음파 트랜스듀서의 경우, 대략 30 Rayls의 임피던스 값을 가지는 압전 세라믹 소자와 대략 1.5 Rayls의 임피던스 값을 가지는 생체 물질(대상체) 사이의 임피던스 값을 가지는 폴리머 기반의 임피던스 매칭 레이어 층이 적용된다.Table 1 below shows the acoustic impedance values corresponding to each material. For example, in the case of a conventional medical ultrasound transducer, a polymer-based impedance matching layer with an impedance value between a piezoelectric ceramic element with an impedance value of approximately 30 Rayls and a biological material (object) with an impedance value of approximately 1.5 Rayls. This applies.

하지만, 가스의 유량 측정을 위한 초음파 트랜스듀서에 상기 폴리머 기반의 임피던스 매칭 레이어를 적용하는 경우, 대상체의 임피던스 값이 아주 낮기 때문에(예를 들어, 공기의 임피던스 값은 거의 0에 가까움) 초음파 신호가 거의 전파되지 않고 반사되는 문제가 있다. However, when applying the polymer-based impedance matching layer to an ultrasonic transducer for measuring the flow rate of gas, the ultrasonic signal is There is a problem of reflection rather than propagation.

대한민국 등록특허 제10-2072353호Republic of Korea Patent No. 10-2072353

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초음파가 전파되는 방향으로 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 구조적으로 구현할 수 있는 임피던스 매칭 부재를 제공함에 있다.Accordingly, the purpose of the present invention is to solve such conventional problems and to provide an impedance matching member that can structurally implement a gradient functionality in which physical properties gradually change in the direction in which ultrasonic waves propagate.

또한, 경사기능성을 갖는 임피던스 매칭 부재를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 대량 생산을 위한 제품의 균일성 및 양산성을 확보할 수 있는 임피던스 매칭 부재 제조 방법을 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing an impedance matching member that can not only easily manufacture an impedance matching member with tilt functionality, but also ensure product uniformity and mass production for mass production.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 초음파를 발생시키는 초음파 발생부와 대상체 사이에 배치되어 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭 부재에 있어서, 임피던스 값이 서로 다른 물질로 구성된 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어를 포함하고, 상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하거나 증가하는 형상으로 이루어져 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 갖는 임피던스 매칭 부재에 의해 달성된다.The above object is, according to the present invention, in the impedance matching member disposed between the ultrasonic generator that generates ultrasonic waves and the object to match the impedance, a first matching layer and a second matching layer made of materials with different impedance values. It includes, the first matching layer and the second matching layer have a shape in which the cross-sectional area gradually decreases or increases along the direction in which the ultrasonic wave propagates, and is achieved by an impedance matching member having a gradient functionality whose physical properties gradually change. do.

여기서, 상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어의 경사기능성은 상기 초음파 발생부에서 대상체를 향하는 방향으로 임피던스 값이 점차적으로 작아지도록 설정되는 것이 바람직하다.Here, the slope functionality of the first matching layer and the second matching layer is preferably set so that the impedance value gradually decreases in the direction from the ultrasonic generator to the object.

또한, 상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하거나 증가하는 형상으로 이루어지는 콘 또는 피라미드 형상의 요철부를 각각 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the first matching layer and the second matching layer preferably each include a cone- or pyramid-shaped concave-convex portion whose cross-sectional area gradually decreases or increases along the direction in which the ultrasonic waves propagate.

또한, 상기 제1 매칭 레이어의 요철부는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하도록 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the concavo-convex portion of the first matching layer is preferably set so that the cross-sectional area gradually decreases along the direction in which the ultrasonic waves propagate.

또한, 상기 제2 매칭 레이어는 할로우 파우더를 포함하는 제2 물질로 이루어지고, 상기 제2 매칭 레이어의 요철부는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하도록 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the second matching layer is preferably made of a second material containing hollow powder, and the concavo-convex portion of the second matching layer is set so that the cross-sectional area gradually increases along the direction in which the ultrasonic waves propagate.

또한, 상기 요철부는 상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어의 접합면에 각각 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the uneven portions are preferably formed on joint surfaces of the first matching layer and the second matching layer, respectively.

또한, 상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어의 요철부는 서로 맞물리는 것이 바람직하다.Additionally, it is preferable that the uneven portions of the first matching layer and the second matching layer are engaged with each other.

또한, 상기 제2 매칭 레이어는 경화성 물질 내에 속이 빈 할로우 파우더가 혼합된 제2 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.Additionally, the second matching layer is preferably made of a second material in which hollow powder is mixed in a curable material.

또한, 상기 할로우 파우더는 다공성 유리 파우더, 다공성 알루미나 파우더 및 다공성 실리카 파우더(porous silica powder) 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the hollow powder preferably includes any one of porous glass powder, porous alumina powder, and porous silica powder.

또한, 상기 경화성 물질은 에폭시, 폴리우레탄 및 하이드로젤(hydrogel) 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.Additionally, the curable material preferably includes any one of epoxy, polyurethane, and hydrogel.

또한, 상기 제1 매칭 레이어를 구성하는 제1 물질은 경화성 물질로 이루어지고, 상기 제1 물질을 구성하는 경화성 물질의 임피던스 값은 상기 제2 물질을 구성하는 경화성 물질의 임피던스 값과 동일하거나 높게 설정되는 것이 바람직하다.In addition, the first material constituting the first matching layer is made of a curable material, and the impedance value of the curable material constituting the first material is set equal to or higher than the impedance value of the curable material constituting the second material. It is desirable to be

또한, 상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어 사이에 배치되는 중간 매칭 레이어를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include an intermediate matching layer disposed between the first matching layer and the second matching layer.

또한, 상기 중간 매칭 레이어의 임피던스 값은 상기 제1 매칭 레이어의 임피던스 값 보다 작고 상기 제2 매칭 레이어의 임피던스 값 보다 크게 설정되는 것이 바람직하다.Additionally, the impedance value of the intermediate matching layer is preferably set to be smaller than the impedance value of the first matching layer and larger than the impedance value of the second matching layer.

본 발명의 또 다른 목적은, 초음파를 발생시키는 초음파 발생부와 대상체 사이에 배치되어 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭 부재 제조 방법에 있어서, 성형면에 다수의 요철부가 배열된 성형틀을 준비하는 단계; 상기 성형틀을 이용해 상기 성형면의 요철부 형상에 대응하는 제2 요철부가 형성된 제2 매칭 레이어를 성형하는 단계; 상기 성형틀에서 제2 매칭 레이어를 분리하는 단계; 및 상기 제2 매칭 레이어의 제2 요철부를 이용해 상기 제2 요철부의 형상에 대응하는 제1 요철부가 형성된 제1 매칭 레이어를 성형하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 요철부와 제2 요철부는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하거나 증가하는 형상으로 이루어져 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 갖는 임피던스 매칭 부재 제조 방법에 의해 달성된다.Another object of the present invention is a method of manufacturing an impedance matching member that is disposed between an ultrasonic generator that generates ultrasonic waves and an object to match impedance, comprising the steps of: preparing a mold with a plurality of concavo-convex portions arranged on a molding surface; Forming a second matching layer in which second concavo-convex portions are formed corresponding to the concave-convex portion shape of the forming surface using the molding mold; separating the second matching layer from the mold; And forming a first matching layer having first uneven portions corresponding to the shape of the second uneven portions using the second uneven portions of the second matching layer, wherein the first uneven portions and the second uneven portions are This is achieved by a method of manufacturing an impedance matching member that has a slope functionality whose physical properties gradually change by forming a shape in which the cross-sectional area gradually decreases or increases along the direction in which ultrasonic waves propagate.

여기서, 상기 제2 매칭 레이어를 형성하는 단계는 제2 물질을 성형틀의 성형면에 도포한 후 경화시키는 것이 바람직하다.Here, the step of forming the second matching layer is preferably performed by applying the second material to the molding surface of the mold and then curing it.

또한, 상기 제2 물질은 액상의 경화성 물질과 속이 빈 할로우 파우더가 혼합된 형태로 제공되는 것이 바람직하다.In addition, the second material is preferably provided in a mixed form of a liquid curable material and a hollow hollow powder.

또한, 상기 제2 매칭 레이어의 요철부는 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하도록 설정되는 것이 바람직하다.Additionally, it is preferable that the concavo-convex portion of the second matching layer is set so that its cross-sectional area gradually increases along the direction in which ultrasonic waves propagate.

또한, 상기 제1 매칭 레이어를 형성하는 단계는 상기 제2 물질과 임피던스 값이 상이한 제1 물질을 상기 제2 매칭 레이어의 제2 요철부에 도포한 후 경화시키는 것이 바람직하다.In addition, the step of forming the first matching layer is preferably performed by applying a first material having a different impedance value from the second material to the second uneven portion of the second matching layer and then curing it.

또한, 상기 제1 물질은 상기 제2 물질에 비해 상대적으로 임피던스 값이 큰 액상의 경화성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the first material is preferably made of a liquid curable material that has a relatively large impedance value compared to the second material.

또한, 상기 제1 매칭 레이어의 요철부는 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하도록 설정되는 것이 바람직하다.Additionally, it is preferable that the concavo-convex portion of the first matching layer is set so that its cross-sectional area gradually decreases along the direction in which ultrasonic waves propagate.

본 발명에 따르면, 초음파가 전파되는 방향으로 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 구조적으로 구현할 수 있는 임피던스 매칭 부재가 제공된다.According to the present invention, an impedance matching member is provided that can structurally implement a gradient functionality in which physical properties gradually change in the direction in which ultrasonic waves propagate.

또한, 경사기능성을 갖는 임피던스 매칭 부재를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 대량 생산을 위한 양산성을 확보할 수 있는 임피던스 매칭 부재 제조 방법이 제공된다.In addition, a method for manufacturing an impedance matching member is provided that can not only easily manufacture an impedance matching member with tilt functionality, but also ensure mass productivity for mass production.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 부재의 단면도,
도 2는 본 발명 임피던스 매칭 부재에 사용되는 할로우 파우더의 확대 사진,
도 3은 본 발명 임피던스 매칭 부재에 따른 경사기능성의 개념도,
도 4는 본 발명의 변형 실시예에 따른 임피던스 매칭 부재의 단면도,
도 5는 본 발명 임피던스 매칭 부재 제조 방법의 순서도이고,
도 6은 본 발명 임피던스 매칭 부재 제조 방법에 따른 공정별 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an impedance matching member according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an enlarged photograph of the hollow powder used in the impedance matching member of the present invention;
Figure 3 is a conceptual diagram of slope functionality according to the impedance matching member of the present invention;
4 is a cross-sectional view of an impedance matching member according to a modified embodiment of the present invention;
Figure 5 is a flowchart of the method of manufacturing an impedance matching member of the present invention,
Figure 6 is a cross-sectional view of each process according to the impedance matching member manufacturing method of the present invention.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to explanation, in various embodiments, components having the same configuration will be representatively described in the first embodiment using the same symbols, and in other embodiments, configurations different from the first embodiment will be described. do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 임피던스 매칭 부재에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an impedance matching member according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

첨부도면 중, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭 부재의 단면도, 도 2는 본 발명 임피던스 매칭 부재에 사용되는 할로우 파우더의 확대 사진, 도 3은 본 발명 임피던스 매칭 부재에 따른 경사기능성의 개념도, 도 4는 본 발명의 변형 실시예에 따른 임피던스 매칭 부재의 단면도이다. Among the accompanying drawings, Figure 1 is a cross-sectional view of an impedance matching member according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged photograph of the hollow powder used in the impedance matching member of the present invention, and Figure 3 is a slope functionality according to the impedance matching member of the present invention. 4 is a cross-sectional view of an impedance matching member according to a modified embodiment of the present invention.

본 발명 임피던스 매칭 부재(100)는 서로 다른 임피던스 값을 가지는 제1 물체와 제2 물체 사이에서 초음파 신호 등과 같은 신호가 전파될 때 신호 에너지의 손실을 최소화하여 전파되도록 임피던스를 매칭시키는 것으로서, 상기 제1 물질로 구성되고 제1 물체를 향해 배치되는 제1 매칭 레이어(110) 및 상기 제1 물질과 임피던스 값이 상이한 제2 물질로 구성되고 상기 제2 물체를 향해 배치된 제2 매칭 레이어(120)를 포함하여 구성된다. The impedance matching member 100 of the present invention matches the impedance so that a signal such as an ultrasonic signal propagates between a first object and a second object having different impedance values, thereby minimizing the loss of signal energy. A first matching layer 110 made of one material and disposed toward the first object, and a second matching layer 120 composed of a second material having an impedance value different from that of the first material and disposed toward the second object. It is composed including.

예컨대, 상기 제1 물체는 초음파 발생부(10), 상기 제2 물체는 초음파를 이용한 측정 대상체(20)가 될 수 있으며, 상기 제1 물질은 제2 물질에 비해 상대적으로 초음파 발생부(10)와 근접한 임피던스 값을 가지고, 상기 제2 물질은 제1 물질에 비해 상대적으로 대상체(20)와 근접한 임피던스 값을 가지도록 설정될 수 있다. For example, the first object may be the ultrasonic generator 10, the second object may be a measurement object 20 using ultrasonic waves, and the first material may be the ultrasonic generator 10 relative to the second material. has an impedance value close to , and the second material may be set to have an impedance value relatively close to the object 20 compared to the first material.

상기 제1 매칭 레이어(110)는 초음파 발생부(10)와 대상체(20) 사이에서 초음파 발생부(10)를 향하도록 배치되는 것으로서, 상기 제2 매칭 레이어(120)와 마주하는 면에는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 형상으로 이루어지는 콘 또는 피라미드 형상의 제1 요철부(111)가 다수 형성된다.The first matching layer 110 is disposed between the ultrasonic generator 10 and the object 20 to face the ultrasonic generator 10, and has a surface facing the second matching layer 120. A plurality of cone- or pyramid-shaped first concave-convex portions 111 are formed whose cross-sectional area gradually decreases along the propagation direction.

이러한 제1 매칭 레이어(110)를 구성하는 제1 물질은 에폭시, 폴리우레탄 및 하이드로젤(hydrogel)과 같은 액상의 경화성 물질(R)로 제공되며, 경화과정을 통해 고체화된다.The first material constituting the first matching layer 110 is provided as a liquid curable material (R) such as epoxy, polyurethane, and hydrogel, and is solidified through a curing process.

상기 제2 매칭 레이어(120)는 초음파 발생부(10)와 대상체(20) 사이에서 대상체(20)를 향하도록 배치되는 것으로서, 상기 제1 매칭 레이어(110)와 마주하는 면에는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하는 형상으로 이루어지는 콘 또는 피라미드 형상의 제2 요철부(121)가 다수 형성되며, 상기 제1 매칭 레이어(110)와 제2 매칭 레이어(120)가 서로 밀착하여 접합됨에 따라 상기 제1 요철부(111)와 제2 요철부(121)는 서로 맞물리는 형태로 배치될 수 있다.The second matching layer 120 is disposed between the ultrasound generator 10 and the object 20 to face the object 20, and the ultrasound propagates on the surface facing the first matching layer 110. A plurality of cone- or pyramid-shaped second concave-convex portions 121 whose cross-sectional area gradually increases along the direction are formed, and the first matching layer 110 and the second matching layer 120 are in close contact with each other. As they are joined, the first uneven portion 111 and the second uneven portion 121 may be arranged to engage each other.

이러한 제2 매칭 레이어(120)를 구성하는 제2 물질은 경화되는 물질 속에 속이 빈 할로우 파우더(H)를 혼합시켜, 소정의 경화 물질 내에 할로우 파우더(H)가 분산된 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 할로우 파우더(H)는 다공성 유리 파우더, 다공성 알루미나 파우더 및 다공성 실리카 파우더(porous silica powder) 중 어느 하나일 수 있고, 상기 경화성 물질(R)은 에폭시, 폴리우레탄 및 하이드로젤(hydrogel) 중 어느 하나일 수 있으며 액상의 형태로 제공된 후 경화과정을 통해 고체화될 수 있다. 예컨대, 상기 제2물질은 액상의 에폭시에 다공성 실리카 파우더를 혼합시키고, 에폭시를 경화시키는 방법으로 에폭시에 다공성 실리카 파우더가 분산된 형태의 제2 매칭 레이어(120)를 제작할 수 있다.The second material constituting the second matching layer 120 may be formed by mixing hollow hollow powder (H) into the hardened material, so that the hollow powder (H) is dispersed within a predetermined cured material. Here, the hollow powder (H) may be any one of porous glass powder, porous alumina powder, and porous silica powder, and the curable material (R) may be one of epoxy, polyurethane, and hydrogel. It can be any one, and can be provided in liquid form and then solidified through a curing process. For example, the second material can be manufactured by mixing porous silica powder with liquid epoxy and curing the epoxy to produce the second matching layer 120 in which porous silica powder is dispersed in epoxy.

본 발명에서 사용되는 할로우 파우더(H)는 도 2와 같이 속이 비어서 내부에 중공이 형성되거나 다공성의 미립자로 내부의 중공에 의해 내부가 채워진 입자와 비교하여 낮은 밀도 값을 갖는다. 이때, 할로우 파우더(H)의 입자 크기는 임피던스 매칭 부재(100)를 통해 전달되는 초음파 신호의 파장보다 충분히 작은 크기로 설정되는 것이 바람직하다. The hollow powder (H) used in the present invention is hollow as shown in FIG. 2 and has a hollow interior, or is a porous fine particle and has a lower density value compared to particles whose interior is filled with an internal cavity. At this time, the particle size of the hollow powder (H) is preferably set to a size sufficiently smaller than the wavelength of the ultrasonic signal transmitted through the impedance matching member 100.

또한, 상기 제1 물질을 구성하는 경화성 물질(R)은 상기 제2 물질을 구성하는 경화성 물질(R)과 임피던스 값이 동일하거나, 상기 제2 물질의 경화성 물질(R)에 비해 임피던스 값이 상대적으로 높게 설정될 수 있다. In addition, the curable material (R) constituting the first material has the same impedance value as the curable material (R) constituting the second material, or has an impedance value relative to the curable material (R) of the second material. It can be set high.

상기 제1 매칭 레이어(110)의 제1 요철부(111)는 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 경사기능성(gradient functional)을 가지므로 임피던스 값이 초음파 발생부(10)에서 대상체(20)를 향하는 방향으로 점차적으로 작아지게 된다.The first uneven portion 111 of the first matching layer 110 has a gradient functionality in which the cross-sectional area gradually decreases along the direction in which ultrasonic waves propagate, so that the impedance value varies from the ultrasonic generator 10 to the object. It gradually becomes smaller in the direction toward (20).

또한, 상기 제2 매칭 레이어(120)의 제2 요철부(121)는 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하는 구조를 가지게 되고, 이에 따라 할로우 파우더(H)의 분포 밀도가 대상체(20)를 향하는 전방을 향하여 점차적으로 증가하게 되므로, 임피던스 값이 초음파 발생부(10)에서 대상체(20)를 향하는 방향으로 점차적으로 작아지게 된다.In addition, the second uneven portion 121 of the second matching layer 120 has a structure in which the cross-sectional area gradually increases along the direction in which ultrasonic waves propagate, and accordingly, the distribution density of the hollow powder (H) increases with the object ( Since it gradually increases toward the front toward 20, the impedance value gradually decreases in the direction from the ultrasonic generator 10 toward the object 20.

이와 같이, 상기 제1 매칭 레이어(110)와 제2 매칭 레이어(120)는 요철 구조의 형상적 특성에 의해 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하거나 감소하여 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 임피던스 값이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 구조적으로 구현할 수 있으므로, 균일한 수준의 제품을 대량 생산하기가 용이하다. 또한, 요철 형상의 크기나 형상의 최적화를 통해 타겟 주파수 대역 내의 성능 최대화와 광역 초음파 트랜스듀서로의 적용 및 구현이 가능하다.In this way, the cross-sectional area of the first matching layer 110 and the second matching layer 120 gradually increases or decreases along the direction in which the ultrasonic waves propagate due to the geometric characteristics of the concave-convex structure, thereby changing the direction in which the ultrasonic waves propagate. Since it is possible to structurally implement a gradient functionality in which the impedance value gradually changes, it is easy to mass-produce products with a uniform level. In addition, by optimizing the size and shape of the uneven shape, it is possible to maximize performance within the target frequency band and apply and implement it as a wide-area ultrasonic transducer.

상기 초음파 발생부(10)는 초음파 신호를 발생시키는 것으로서, 초음파를 발생시키기 위한 압전 소자로서 PZT(lead zirconate titanate)를 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 임피던스 매칭 부재(100)는 상기 초음파 발생부(10)의 전면에 배치되며, 초음파 발생부(10)로부터 발생한 초음파를 전방에 위치하는 대상체(20)에 전파한다. 여기서, 전면이라고 하면 대상체(20)를 향하는 면을 의미한다. The ultrasonic generator 10 generates an ultrasonic signal, and lead zirconate titanate (PZT) may be used as a piezoelectric element for generating ultrasonic waves, but is not limited thereto. The impedance matching member 100 is disposed in the front of the ultrasonic generator 10 and propagates ultrasonic waves generated from the ultrasonic generator 10 to the object 20 located in the front. Here, the front refers to the side facing the object 20.

상기 초음파 발생부(10)로부터 발생된 초음파 신호는 상기 임피던스 매칭 부재(100)를 통해 대상체(20)로 전파되고, 전파된 신호는 대상체(20)로부터 반사되어 다시 상기 임피던스 매칭 부재(100)를 거쳐 도시되지 않은 수신 장치에서 수신하여 수신된 신호를 기초로 영상 신호 등으로 변환되어 대상체(20)를 분석할 수 있도록 한다.The ultrasonic signal generated from the ultrasonic generator 10 propagates to the object 20 through the impedance matching member 100, and the propagated signal is reflected from the object 20 and returns to the impedance matching member 100. It is received by a receiving device (not shown) and converted into an image signal based on the received signal so that the object 20 can be analyzed.

이때, 본 발명의 임피던스 매칭 부재(100)는 도 3과 같이 초음파가 전파되는 방향으로 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 가짐에 따라, 대상체(20)가 임피던스 값이 아주 낮은 가스인 경우에도 에너지 손실을 줄이며 초음파 신호를 전파시킬 수가 있어서, 가스의 유량 등을 측정할 수가 있다.At this time, the impedance matching member 100 of the present invention has a gradient functionality in which the physical properties gradually change in the direction in which ultrasonic waves propagate as shown in FIG. 3, so even when the object 20 is a gas with a very low impedance value. By reducing energy loss and propagating ultrasonic signals, the flow rate of gas can be measured.

즉, 본 발명의 임피던스 매칭 부재(100)는 초음파 발생부(10)와 대상체(20) 사이의 임피던스 차이를 개선시켜, 초음파 신호의 일부가 반사되는 것을 최소화하여 투과성을 향상시킬 수가 있다. That is, the impedance matching member 100 of the present invention can improve the impedance difference between the ultrasonic generator 10 and the object 20, thereby minimizing reflection of a portion of the ultrasonic signal and improving transparency.

한편, 상기 임피던스 매칭 부재(100)는, 도 4의 (a)와 같이 제2 매칭 레이어(120)의 요철부가 형성되지 않은 부분의 두께를 증가시키거나, 도 4의 (b)와 같이 제1 요철부(111)와 제2 요철부(121)의 형상을 변형시켜 타겟 주파수 대역 내의 성능 최대화를 기대할 수 있다. Meanwhile, the impedance matching member 100 increases the thickness of the portion where the uneven portion of the second matching layer 120 is not formed, as shown in (a) of FIG. 4, or increases the thickness of the portion where the uneven portion is not formed, as shown in (b) of FIG. 4. By modifying the shapes of the uneven portion 111 and the second uneven portion 121, performance within the target frequency band can be expected to be maximized.

또한, 도 4의 (c)와 같이 제1 매칭 레이어(110)와 제2 매칭 레이어(120)의 사이에, 상기 제1 매칭 레이어(110)의 임피던스 값 보다 작고 상기 제2 매칭 레이어(120)의 임피던스 값 보다 큰 임피던스 값을 갖는 물질로 이루어진 중간 매칭 레이어(130)를 배치하는 경우 광대역 구현이 가능하게 된다.In addition, as shown in (c) of FIG. 4, between the first matching layer 110 and the second matching layer 120, the impedance value is smaller than the impedance value of the first matching layer 110 and the second matching layer 120 When the intermediate matching layer 130 made of a material having an impedance value greater than the impedance value of is disposed, wideband implementation is possible.

다음으로 본 발명의 임피던스 매칭 부재 제조 방법에 대하여 설명한다. 첨부도면 중, 도 5는 본 발명 임피던스 매칭 부재 제조 방법의 순서도이고, 도 6은 본 발명 임피던스 매칭 부재 제조 방법에 따른 공정별 단면도이다.Next, the method for manufacturing the impedance matching member of the present invention will be described. Among the accompanying drawings, Figure 5 is a flowchart of a method for manufacturing an impedance matching member of the present invention, and Figure 6 is a cross-sectional view of each process according to the method of manufacturing an impedance matching member of the present invention.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 본 발명 임피던스 매칭 부재 제조 방법은 제1 물체와 제2 물체 사이에서 초음파가 전파될 때 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭 부재(100) 제조 방법에 관한 것으로서, 성형틀 준비 단계(S110), 제2 매칭 레이어 성형 단계(S120), 제2 매칭 레이어 분리 단계(S130) 및 제1 매칭 레이어 성형 단계(S140)를 포함한다.The method of manufacturing an impedance matching member of the present invention as shown in FIGS. 5 and 6 relates to a method of manufacturing an impedance matching member 100 that matches impedance when ultrasonic waves propagate between a first object and a second object. It includes a preparation step (S110), a second matching layer forming step (S120), a second matching layer separation step (S130), and a first matching layer forming step (S140).

상기 성형틀 준비 단계(S110)에서는 도 6의 (a)와 같이 성형면에 다수의 요철부가 배열된 성형틀(D)을 준비한다. 상기 요철부는 제1 매칭 레이어(110)의 제1 요철부(111)와 제2 매칭 레이어(120)의 제2 요철부(121)의 형상을 결정하는 것으로서, 단면적이 점진적으로 감소하는 콘 또는 피라미드 형상으로 이루어지며, 상기 성형틀(D)의 성형면 상에 다수 배열된다.In the mold preparation step (S110), a mold D having a plurality of uneven portions arranged on the molding surface is prepared as shown in (a) of FIG. 6. The uneven portion determines the shape of the first uneven portion 111 of the first matching layer 110 and the second uneven portion 121 of the second matching layer 120, and is a cone or pyramid whose cross-sectional area gradually decreases. It has a shape and is arranged in large numbers on the molding surface of the mold (D).

상기 제2 매칭 레이어 성형 단계(S120)에서는 도 6의 (b)와 같이 상기 성형틀(D)의 성형면에 제2 물질을 도포한 후 경화시킴으로써, 상기 성형틀(D)의 요철부 형상에 대응하는 제2 요철부(121)가 형성된 제2 매칭 레이어(120)를 성형한다. 여기서, 상기 제2 물질은 액상의 경화성 물질(R)과 속이 빈 할로우 파우더(H)가 혼합된 형태로 제공된다.In the second matching layer forming step (S120), the second material is applied to the molding surface of the mold (D) and then cured, as shown in (b) of FIG. 6, to form a shape of the uneven portion of the mold (D). The second matching layer 120 on which the corresponding second concave-convex portion 121 is formed is molded. Here, the second material is provided in the form of a mixture of a liquid curable material (R) and a hollow hollow powder (H).

상기 제2 매칭 레이어 분리 단계(S130)에서는 도 6의 (c)와 같이 제2 물질의 경화가 완료된 이후 상기 성형틀(D)에서 제2 매칭 레이어(120)를 분리해낸다.In the second matching layer separation step (S130), the second matching layer 120 is separated from the mold D after curing of the second material is completed, as shown in (c) of FIG. 6.

상기 제1 매칭 레이어 성형 단계(S140)에서는 도 6의 (d)와 같이 성형틀(D)에서 분리된 제2 매칭 레이어(120)의 제2 요철부(121)가 형성된 면에 제1 물질을 도포한 후 경화시킴으로써, 상기 제1 매칭 레이어(110)의 제1 요철부(111) 형상에 대응하는 제2 요철부(121)가 형성된 제2 매칭 레이어(120)를 성형한다. 이와 같이 성형된 제2 매칭 레이어(120)는 상기 제1 매칭 레이어(110)와 접합된 상태를 유지할 수 있다. In the first matching layer forming step (S140), a first material is applied to the surface where the second uneven portion 121 of the second matching layer 120 separated from the mold D is formed, as shown in (d) of FIG. 6. By applying and then curing, the second matching layer 120 with the second uneven portion 121 corresponding to the shape of the first uneven portion 111 of the first matching layer 110 is formed. The second matching layer 120 formed in this way can remain bonded to the first matching layer 110.

여기서, 상기 제1 물질은 액상의 경화성 물질(R)로 이루어지며, 제1 물질을 구성하는 경화성 물질(R)의 임피던스 값은 상기 제2 물질에 포함된 경화성 물질(R)과 임피던스 값과 같거나 크게 설정된다. 상기 제1 물질의 경화성 물질(R)의 임피던스 값이 제2 물질의 경화성 물질(R)과 동일한 경우, 상기 제2 물질은 속이 빈 할로우 파우더(H)를 포함하므로, 제1 물질의 임피던스 값이 제2 물질 보다 높게 설정될 수 있다.Here, the first material is made of a liquid curable material (R), and the impedance value of the curable material (R) constituting the first material is the same as the impedance value of the curable material (R) included in the second material. Or it is set large. When the impedance value of the curable material (R) of the first material is the same as the curable material (R) of the second material, since the second material includes hollow hollow powder (H), the impedance value of the first material is It may be set higher than the second material.

상기와 같이 제조된 임피던스 매칭 부재(100)는 상기 제1 매칭 레이어(110)가 초음파 발생부(10)와 마주하고 상기 제2 매칭 레이어(120)가 대상체(20)와 마주하도록 배치된다.The impedance matching member 100 manufactured as described above is arranged so that the first matching layer 110 faces the ultrasonic generator 10 and the second matching layer 120 faces the object 20.

이러한 상태에서, 상기 제1 매칭 레이어(110)의 제1 요철부(111)는 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하고, 상기 제2 매칭 레이어(120)의 제2 요철부(121)는 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하여 할로우 파우더(H)의 분포 밀도가 높아진다. 따라서, 본 발명에 의해 제조된 임피던스 매칭 부재(100)는, 임피던스 값이 초음파 발생부(10)에서 대상체(20)를 향하는 방향으로 점차적으로 작아지는 경사기능성을 갖게 된다.In this state, the cross-sectional area of the first uneven portion 111 of the first matching layer 110 gradually decreases along the direction in which ultrasonic waves propagate, and the second uneven portion 121 of the second matching layer 120 ), the cross-sectional area gradually increases along the direction in which ultrasonic waves propagate, increasing the distribution density of hollow powder (H). Therefore, the impedance matching member 100 manufactured according to the present invention has a gradient functionality in which the impedance value gradually decreases in the direction from the ultrasonic generator 10 to the object 20.

특히, 본 실시예에 따르면, 성형틀(D)의 성형면에 제2 물질을 도포한 후 경화시키는 몰딩 방법을 통해 제2 매칭 레이어(120)를 제조하므로, 제2 매칭 레이어(120)의 제2 요철부(121)의 단면 형상이 점진적으로 변화하도록 성형할 수 있고, 이 과정에서 제2 물질 내에 포함된 할로우 파우더(H)의 분포 밀도가 자연스럽게 대상체(20)를 향하는 전방을 향하여 점차적으로 증가하는 형태가 되므로, 대량 생산을 위한 양산성을 확보할 수 있다. In particular, according to this embodiment, the second matching layer 120 is manufactured through a molding method in which the second material is applied to the molding surface of the mold D and then cured, so the second matching layer 120 2 The cross-sectional shape of the uneven portion 121 can be molded to gradually change, and in this process, the distribution density of the hollow powder (H) contained in the second material gradually increases toward the front toward the object 20. Since it is in a form that allows mass production, mass productivity can be secured.

또한, 본 실시예에 따르면, 먼저 생산된 제2 매칭 레이어(120)에 제1 물질을 몰딩하는 방법을 이용해 제2 매칭 레이어(120)의 제2 요철부(121)에 대응하는 형상의 제1 요철부(111)가 마련된 제1 매칭 레이어(110)를 성형하므로, 제1 매칭 레이어(110)와 제2 매칭 레이어(120)가 합착된 상태로 제조할 수 있다. 이에 따라 제1 매칭 레이어(110)와 제2 매칭 레이어(120)를 각각 제조한 후 접합하는 과정에 비해, 별도의 접착층이 불필요하고, 접합면 내에 공기층이 형성되지 않도록 할 수 있다.In addition, according to the present embodiment, a first material having a shape corresponding to the second concave-convex portion 121 of the second matching layer 120 is formed using a method of molding the first material on the first produced second matching layer 120. Since the first matching layer 110 provided with the uneven portion 111 is molded, the first matching layer 110 and the second matching layer 120 can be manufactured in a cemented state. Accordingly, compared to the process of manufacturing and then bonding the first matching layer 110 and the second matching layer 120, a separate adhesive layer is not required, and an air layer can be prevented from forming within the bonding surface.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. It is considered to be within the scope of the claims of the present invention to the extent that anyone skilled in the art can make modifications without departing from the gist of the invention as claimed in the claims.

100:임피던스 매칭 부재, 110:제1 매칭 레이어, 111:제1 요철부,
120:제2 매칭 레이어, 121:제2 요철부, 130:중간 매칭 레이어,
10:초음파 발생부, 20:대상체, R:경화성 물질,
H:할로우 파우더, D:성형틀100: Impedance matching member, 110: First matching layer, 111: First uneven portion,
120: second matching layer, 121: second uneven portion, 130: middle matching layer,
10: ultrasonic wave generator, 20: object, R: hardenable material,
H: Hollow powder, D: Molding mold

Claims (20)

초음파를 발생시키는 초음파 발생부와 대상체 사이에 배치되어 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭 부재에 있어서,
임피던스 값이 서로 다른 물질로 구성된 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어를 포함하고,
상기 제1 매칭 레이어를 구성하는 제1 물질은 경화성 물질로 이루어지고, 상기 제2 매칭 레이어는 상기 제1 물질을 구성하는 경화성 물질과 동일한 경화성 물질 내에 속이 빈 할로우 파우더가 혼합된 제2 물질로 이루어지고,
상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하거나 증가하는 형상으로 이루어져 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 가지고,
상기 제1 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 제1 요철부를 포함하고, 상기 제2 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하고 상기 제1 요철부와 맞물리는 제2 요철부를 포함하며,
상기 제2 매칭 레이어는 내부 중공에 의해 밀도 값이 낮은 할로우 파우더의 분포 밀도가 제2 요철부의 단면적 변화에 대응하여 초음파가 전파되는 방향을 따라 점진적으로 증가함에 따라 가스를 타겟으로 임피던스를 매칭시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재.In the impedance matching member disposed between the ultrasonic generator that generates ultrasonic waves and the object to match the impedance,
It includes a first matching layer and a second matching layer made of materials with different impedance values,
The first material constituting the first matching layer is made of a curable material, and the second matching layer is made of a second material mixed with hollow hollow powder in the same curable material as the curable material constituting the first material. under,
The first matching layer and the second matching layer are formed in a shape in which the cross-sectional area gradually decreases or increases along the direction in which the ultrasonic waves propagate, and have a gradient functionality in which physical properties gradually change,
The first matching layer includes first concavo-convex portions whose cross-sectional area gradually decreases along the direction in which the ultrasonic waves propagate, and the second matching layer has a cross-sectional area that gradually increases along the direction in which the ultrasonic waves propagate and the first It includes a second uneven portion engaged with the uneven portion,
The second matching layer can match the impedance to the gas target as the distribution density of hollow powder with a low density value due to the internal hollow gradually increases along the direction in which the ultrasonic wave propagates in response to the change in the cross-sectional area of the second concavo-convex portion. What there is Characterized by the absence of impedance matching. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 할로우 파우더는 다공성 유리 파우더, 다공성 알루미나 파우더 및 다공성 실리카 파우더(porous silica powder) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재.According to clause 1,
The hollow powder is an impedance matching member comprising any one of porous glass powder, porous alumina powder, and porous silica powder. 제 1항에 있어서,
상기 경화성 물질은 에폭시, 폴리우레탄 및 하이드로젤(hydrogel) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재.According to clause 1,
An impedance matching member, wherein the curable material includes any one of epoxy, polyurethane, and hydrogel. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제1 매칭 레이어와 제2 매칭 레이어 사이에 배치되는 중간 매칭 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재.According to clause 1,
An impedance matching member further comprising an intermediate matching layer disposed between the first matching layer and the second matching layer. 제 12항에 있어서,
상기 중간 매칭 레이어의 임피던스 값은 상기 제1 매칭 레이어의 임피던스 값 보다 작고 상기 제2 매칭 레이어의 임피던스 값 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재.According to clause 12,
An impedance matching member, characterized in that the impedance value of the intermediate matching layer is set to be smaller than the impedance value of the first matching layer and larger than the impedance value of the second matching layer. 초음파를 발생시키는 초음파 발생부와 대상체 사이에 배치되어 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭 부재 제조 방법에 있어서,
성형면에 다수의 요철부가 배열된 성형틀을 준비하는 단계;
상기 성형틀을 이용해 상기 성형면의 요철부 형상에 대응하는 제2 요철부가 형성된 제2 매칭 레이어를 성형하는 단계;
상기 성형틀에서 제2 매칭 레이어를 분리하는 단계; 및
상기 제2 매칭 레이어의 제2 요철부를 이용해 상기 제2 요철부의 형상에 대응하는 제1 요철부가 형성된 제1 매칭 레이어를 성형하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 매칭 레이어를 구성하는 제1 물질은 경화성 물질로 이루어지고, 상기 제2 매칭 레이어는 상기 제1 물질을 구성하는 경화성 물질과 동일한 경화성 물질 내에 속이 빈 할로우 파우더가 혼합된 제2 물질로 이루어지고,
상기 제1 요철부와 제2 요철부는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하거나 증가하는 형상으로 이루어져 물리적 성질이 점차적으로 변화하는 경사기능성을 가지고,
상기 제1 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 제1 요철부를 포함하고, 상기 제2 매칭 레이어는 상기 초음파가 전파되는 방향을 따라 단면적이 점진적으로 증가하고 상기 제1 요철부와 맞물리는 제2 요철부를 포함하며,
상기 제2 매칭 레이어는 내부 중공에 의해 밀도 값이 낮은 할로우 파우더의 분포 밀도가 제2 요철부의 단면적 변화에 대응하여 초음파가 전파되는 방향을 따라 점진적으로 증가함에 따라 가스를 타겟으로 임피던스를 매칭시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재 제조 방법.In the method of manufacturing an impedance matching member that is disposed between an ultrasonic generator that generates ultrasonic waves and an object to match the impedance,
Preparing a molding mold in which a plurality of concavo-convex portions are arranged on the molding surface;
Forming a second matching layer in which second concavo-convex portions are formed corresponding to the concave-convex portion shape of the forming surface using the molding mold;
separating the second matching layer from the mold; and
A step of forming a first matching layer having first uneven portions corresponding to the shape of the second uneven portions using the second uneven portions of the second matching layer,
The first material constituting the first matching layer is made of a curable material, and the second matching layer is made of a second material mixed with hollow hollow powder in the same curable material as the curable material constituting the first material. under,
The first uneven portion and the second uneven portion are formed in a shape in which the cross-sectional area gradually decreases or increases along the direction in which the ultrasonic waves propagate, and have a slope functionality in which physical properties gradually change,
The first matching layer includes first concavo-convex portions whose cross-sectional area gradually decreases along the direction in which the ultrasonic waves propagate, and the second matching layer has a cross-sectional area that gradually increases along the direction in which the ultrasonic waves propagate and the first It includes a second uneven portion engaged with the uneven portion,
The second matching layer can match the impedance to the gas target as the distribution density of hollow powder with a low density value due to the internal hollow gradually increases along the direction in which the ultrasonic wave propagates in response to the change in the cross-sectional area of the second concavo-convex portion. What there is Method for manufacturing an impedance matching member characterized by: 제 14항에 있어서,
상기 제2 매칭 레이어를 형성하는 단계는 제2 물질을 성형틀의 성형면에 도포한 후 경화시키는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재 제조 방법.According to clause 14,
The step of forming the second matching layer is a method of manufacturing an impedance matching member, characterized in that the second material is applied to the molding surface of the mold and then cured. 삭제delete 삭제delete 제 15항에 있어서,
상기 제1 매칭 레이어를 형성하는 단계는 상기 제2 물질과 임피던스 값이 상이한 제1 물질을 상기 제2 매칭 레이어의 제2 요철부에 도포한 후 경화시키는 것을 특징으로 하는 임피던스 매칭 부재 제조 방법.According to clause 15,
The step of forming the first matching layer is a method of manufacturing an impedance matching member, characterized in that applying a first material having a different impedance value from the second material to the second uneven portion of the second matching layer and then curing it. 삭제delete 삭제delete
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002112999A (en) 2000-10-11 2002-04-16 Aloka Co Ltd Ultrasonic probe
US20020161301A1 (en) 2001-02-27 2002-10-31 Venkataramani Venkat Subramaniam Matching layer having gradient in impedance for ultrasound tranducers
JP2003111182A (en) * 2001-09-27 2003-04-11 Aloka Co Ltd Ultrasonic probe
JP2011077789A (en) 2009-09-30 2011-04-14 Aloka Co Ltd Ultrasonic probe
JP2013192113A (en) 2012-03-14 2013-09-26 Panasonic Corp Ultrasonic probe and manufacturing method of the same
JP2017031283A (en) * 2015-07-30 2017-02-09 株式会社日立製作所 Functionally graded layer molded article and manufacturing method of functionally graded layer molded article

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5410205A (en) * 1993-02-11 1995-04-25 Hewlett-Packard Company Ultrasonic transducer having two or more resonance frequencies
JP3964508B2 (en) * 1997-09-19 2007-08-22 株式会社日立メディコ Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
US8232705B2 (en) * 2010-07-09 2012-07-31 General Electric Company Thermal transfer and acoustic matching layers for ultrasound transducer
CN107580721B (en) 2015-05-11 2021-02-19 测量专业股份有限公司 Impedance matching layer for ultrasonic transducer with metal protection structure

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002112999A (en) 2000-10-11 2002-04-16 Aloka Co Ltd Ultrasonic probe
US20020161301A1 (en) 2001-02-27 2002-10-31 Venkataramani Venkat Subramaniam Matching layer having gradient in impedance for ultrasound tranducers
JP2003111182A (en) * 2001-09-27 2003-04-11 Aloka Co Ltd Ultrasonic probe
JP2011077789A (en) 2009-09-30 2011-04-14 Aloka Co Ltd Ultrasonic probe
JP2013192113A (en) 2012-03-14 2013-09-26 Panasonic Corp Ultrasonic probe and manufacturing method of the same
JP2017031283A (en) * 2015-07-30 2017-02-09 株式会社日立製作所 Functionally graded layer molded article and manufacturing method of functionally graded layer molded article

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