WO2011115365A2 - 후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브 - Google Patents

후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브 Download PDF

Info

Publication number
WO2011115365A2
WO2011115365A2 PCT/KR2011/000462 KR2011000462W WO2011115365A2 WO 2011115365 A2 WO2011115365 A2 WO 2011115365A2 KR 2011000462 W KR2011000462 W KR 2011000462W WO 2011115365 A2 WO2011115365 A2 WO 2011115365A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acoustic matching
matching layer
piezoelectric ceramic
acoustic
ultrasonic waves
Prior art date
Application number
PCT/KR2011/000462
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2011115365A3 (ko
Inventor
정호
임성민
Original Assignee
주식회사 휴먼스캔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 휴먼스캔 filed Critical 주식회사 휴먼스캔
Priority to JP2012552791A priority Critical patent/JP2013519328A/ja
Priority to US13/577,301 priority patent/US9091636B2/en
Priority to EP11756496.3A priority patent/EP2549273B1/en
Publication of WO2011115365A2 publication Critical patent/WO2011115365A2/ko
Publication of WO2011115365A3 publication Critical patent/WO2011115365A3/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2456—Focusing probes
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe, and more particularly, to an ultrasonic probe connected to an ultrasonic inspection apparatus for transmitting and receiving ultrasonic waves with improved signal strength and waveform characteristics.
  • Ultrasound is used to examine the inside of a human body or animal, or to measure the thickness or internal bonding of solids such as metals or plastics in a non-destructive manner, and is called a probe (hereinafter referred to as an “ultrasound probe”) for easy handling. It is implemented in the form.
  • the ultrasonic probe has a structure in which a piezoelectric ceramic is formed on a rear block, a plurality of acoustic matching layers are formed on the piezoelectric ceramic, and an acoustic lens is formed on the acoustic matching layer. Therefore, the ultrasonic waves propagated toward the rear block among the ultrasonic waves generated in the piezoelectric ceramic are absorbed by the rear block, and the ultrasonic waves propagated toward the acoustic matching layer are transmitted to the subject through the acoustic matching layer and the acoustic lens.
  • the ultrasonic wave propagated through the acoustic lens has a problem in that the waveform characteristics are decreased due to the narrow bandwidth.
  • an object of the present invention is to provide an ultrasonic probe in which an acoustic matching layer is formed on both surfaces of a piezoelectric ceramic, which can also improve the waveform characteristics of the ultrasonic wave while increasing the signal strength of the ultrasonic wave.
  • the present invention provides an ultrasonic probe comprising a back block, a back acoustic matching layer, a piezoelectric ceramic, a front acoustic matching layer and an acoustic lens.
  • the back acoustic matching layer is formed on top of the back block.
  • the piezoelectric ceramic is formed on top of the back acoustic matching layer.
  • the front acoustic matching layer is formed on the piezoelectric ceramic.
  • the acoustic lens is formed on the front acoustic matching layer.
  • the rear acoustic matching layer and the front acoustic matching layer may be formed of at least one layer.
  • the rear acoustic matching layer includes a first rear acoustic matching layer formed on the rear surface of the piezoelectric ceramic and a second rear acoustic matching layer formed between the first rear acoustic matching layer and the rear block. It may include.
  • the front acoustic matching layer includes a first front acoustic matching layer formed on the front surface of the piezoelectric ceramic and a second front acoustic matching layer formed between the first front acoustic matching layer and the acoustic lens. It may include.
  • the ultrasonic probe according to the present invention may further include a flexible printed circuit board formed between the back acoustic matching layer and the piezoelectric ceramic and connected to the piezoelectric ceramic.
  • the ultrasonic probe may further include a ground plate formed between the front acoustic matching layer and the piezoelectric ceramic and bonded to a ground pattern of the flexible printed circuit board.
  • the ultrasonic probe according to the present invention has a structure in which an acoustic matching layer is formed on both surfaces of the piezoelectric ceramic, ultrasonic waves propagate to the front surface of the piezoelectric ceramic and acoustic matching layers formed on the rear surface of the piezoelectric ceramic are reflected to the front surface.
  • the signal strength of the ultrasonic waves may be increased and the waveform characteristics of the ultrasonic waves may also be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exemplary view illustrating a flow of ultrasonic waves generated in the piezoelectric ceramic of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an ultrasonic probe according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an ultrasonic probe 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exemplary view illustrating a flow of ultrasonic waves generated in the piezoelectric ceramic 30 of FIG. 1. Meanwhile, in FIG. 2, illustration of the flexible printed circuit board 60 is omitted to show a direction in which the ultrasonic waves 31 generated from the piezoelectric ceramic 30 are propagated.
  • the ultrasonic probe 100 includes a back block 10, a back acoustic matching layer 20, a piezoelectric ceramic 30, a front acoustic matching layer 40, and It includes an acoustic lens 50, and may further include a flexible printed circuit board (60).
  • the back acoustic matching layer 20 is formed on the top of the back block 10.
  • the piezoelectric ceramic 30 is formed on the rear acoustic matching layer 20.
  • the front acoustic matching layer 40 is formed on the piezoelectric ceramic 30.
  • the acoustic lens 50 is formed on the front acoustic matching layer 40.
  • the flexible printed circuit board 60 is formed between the rear acoustic matching layer 20 and the piezoelectric ceramic 30 and is electrically connected to the piezoelectric ceramic 30.
  • the ultrasonic probe 100 since the ultrasonic probe 100 according to the present exemplary embodiment has a structure in which acoustic matching layers 20 and 40 are formed on both surfaces of the piezoelectric ceramic 30, the front surface of the ultrasonic wave 31 generated by the piezoelectric ceramic 30 is formed.
  • the first ultrasonic wave 32 propagated to the second ultrasonic wave 33 and the second ultrasonic wave 33 propagating to the rear surface of the piezoelectric ceramic 33 are reflected on the rear acoustic matching layer 20 and propagated to the front surface of the third and fourth ultrasonic waves 35.
  • the signal intensity of the ultrasonic wave propagated through the acoustic lens 50 may be increased and the waveform characteristics of the ultrasonic wave may also be improved.
  • the ultrasonic probe 100 according to the present embodiment will be described in detail as follows.
  • the rear block 10 is formed under the rear acoustic matching layer 20 and passes through the rear acoustic matching layer 20 of the ultrasonic waves 31 generated from the piezoelectric ceramic 30 on the rear acoustic matching layer 20. Absorb the ultrasonic wave 34 is propagated.
  • the material of the rear block 10 may be used rubber or graphite excellent in sound absorption.
  • the rear acoustic matching layer 20 is formed between the piezoelectric ceramic 30 and the rear block 20, and propagates the second ultrasonic waves 33 propagated toward the rear surface of the piezoelectric ceramic 30 to the front surface of the piezoelectric ceramic 30. The sound is matched with the first ultrasonic wave 32.
  • the rear acoustic matching layer 20 may be formed in one or more layers, and in the present embodiment, an example in which two layers are formed is disclosed. That is, the rear acoustic matching layer 20 has a first rear acoustic matching layer 21 formed on the rear surface of the piezoelectric ceramic 30 and a second rear surface formed between the first rear acoustic matching layer 21 and the rear block 10. An acoustic matching layer 23.
  • the first rear acoustic matching layer 21 may be acoustically matched with the first ultrasonic waves 32 propagating to the front surface of the piezoelectric ceramic 30 to the second ultrasonic waves 33 propagating to the rear surface of the piezoelectric ceramic 20.
  • the acoustic impedance of the third ultrasonic wave 35 is changed to finally improve the waveform characteristics of the ultrasonic wave output through the acoustic lens 50.
  • the second rear acoustic matching layer 23 has acoustic matching with the first ultrasonic 32 propagating through the first rear acoustic matching layer 21 to the front surface of the piezoelectric ceramic 30.
  • the rear acoustic matching layer 20 may be made of metal powder, ceramic powder, silicon wafer, or the like.
  • the piezoelectric ceramic 30 generates ultrasonic waves 31 according to the piezoelectric effect, and is divided into a plurality of elements with respect to the scan direction. Electrodes are formed on the front and rear surfaces of the piezoelectric ceramic 30.
  • a ceramic material such as PZT and a single crystal material such as PMN_PT may be used.
  • the front acoustic matching layer 40 is formed between the piezoelectric ceramic 30 and the acoustic lens 50 and performs acoustic matching of the first ultrasonic wave 32 propagated toward the front surface of the piezoelectric ceramic 30.
  • the front acoustic matching layer 40 performs acoustic matching of the first, third, and fourth ultrasonic waves 32, 35, and 36. That is, the front acoustic matching layer 40 acoustically matches the piezoelectric ceramic 30 and the acoustic lens 50.
  • the front acoustic matching layer 40 may be formed in one or more layers, and in the present embodiment, an example in which two layers are formed is disclosed.
  • the front acoustic matching layer 40 includes a first front acoustic matching layer 41 formed on the front surface of the piezoelectric ceramic 30 and a second front acoustic matching layer formed between the first front acoustic matching layer 41 and the acoustic lens 50.
  • the matching layer 43 is included.
  • the front acoustic matching layer 40 performs acoustic matching by changing the acoustic impedance of the first, third, and fourth ultrasonic waves 32, 35, and 36 from the piezoelectric ceramic 30 toward the acoustic lens 50 step by step.
  • the front acoustic matching layer 40 may be made of metal powder, ceramic powder, silicon wafer, or the like.
  • the acoustic lens 50 is formed on the front surface of the front acoustic matching layer 40, and focuses the ultrasound waves 32, 34, and 36 transmitted to increase the resolution of the ultrasound image and enters the object under test.
  • a material of the acoustic lens 50 for example, silicon or the like close to a living body may be used.
  • the flexible printed circuit board 60 is formed between the rear acoustic matching layer 20 and the piezoelectric ceramic 30 and is electrically connected to the piezoelectric ceramic 30. That is, the wiring pattern formed on the flexible printed circuit board 60 is electrically connected to an electrode formed on the rear surface of the piezoelectric ceramic 30, for example, a signal electrode and a ground electrode. In this case, the flexible printed circuit board 60 is electrically connected to the electrodes of the piezoelectric ceramic 30, and a tape wiring board made of a polyimide material having a wiring pattern formed on the front surface thereof may be used. Alternatively, the flexible printed circuit board 60 may be a tape wiring board having wiring patterns formed on both surfaces thereof as necessary.
  • the ultrasonic probe 100 reflects the ultrasonic wave absorbed by the rear block toward the acoustic lens 50 using the rear acoustic matching layer 20 to increase the signal strength of the ultrasonic wave.
  • the waveform characteristics of the ultrasonic waves can also be improved.
  • a ground plate 70 may be further provided.
  • 3 is a cross-sectional view showing an ultrasonic probe 200 according to another embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic probe 200 according to another embodiment of the present invention has the same configuration except that the ultrasonic probe 100 further includes a ground plate 70 in comparison with the ultrasonic probe 100 of FIG. 1.
  • a ground plate 70 Referring to the structure of the plate 70 is formed as follows.
  • the ground plate 70 is formed between the front acoustic matching layer 40 and the piezoelectric ceramic 30, and both ends thereof are bonded to the wiring pattern of the flexible printed circuit board 60.
  • the ground plate 70 is bonded to the ground pattern of the wiring pattern of the printed circuit board.
  • the ground plate 70 is laminated on the front surface of the piezoelectric ceramic 30, surrounds the side, and both ends are bonded to the ground pattern of the flexible printed circuit board 60.
  • a ground film having a metal thin film formed on the front surface of the metal thin film or the piezoelectric ceramic 30 and the lower surface facing the upper surface of the flexible printed circuit board 60 may be used as the ground plate 70.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 초음파 프로브에 관한 것으로, 초음파의 신호 세기를 증가시키면서 초음파의 파형 특성도 함께 향상시킬 수 있는 압전 세라믹의 양면에 음향정합층이 형성된 초음파 프로브를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 후면 블록의 상부에 후면 음향 정합층이 형성된다. 압전 세라믹은 후면 음향 정합층의 상부에 형성된다. 전면 음향 정합층은 압전 세라믹의 상부에 형성된다. 그리고 음향 렌즈는 전면 음향 정합층의 상부에 형성된다. 특히 후면 음향 정합층은 후면 블록으로 전파되는 초음파를 음향 렌즈 쪽으로 반사시켜 사용함으로써, 초음파의 신호 세기를 증가시키고 후면 음향 정합층으로부터 원하지 않는 반사는 제거하여 일반적으로 압전 세라믹과 음향 임피던스 차이를 크게하여 반사되는 신호를 크게하는 구조와 달리 초음파의 파형 특성도 함께 향상시킬 수 있다. 이때 전면 및 후면 음향 정합층은 적어도 한 층 이상으로 형성될 수 있다.

Description

후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브
본 발명은 초음파 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파 검사 장치에 접속되어 신호 세기와 파형 특성이 향상된 초음파를 송수신하는 초음파 프로브에 관한 것이다.
초음파는 인체 또는 동물의 내부를 검사하거나, 금속 또는 플라스틱과 같은 고체의 두께나 내부 결합을 비파괴 방식으로 측정하는 경우에 사용되며, 작업자가 용이하게 취급할 수 있도록 프로브(이하, '초음파 프로브'라 한다) 형태로 구현된다.
이와 같은 초음파 프로브는 후면 블록 위에 압전 세라믹이 형성되고, 압전 세라믹 위에 복수층의 음향 정합층이 형성되고, 음향 정합층 위에 음향 렌즈가 형성된 구조를 갖는다. 따라서 압전 세라믹에서 발생되는 초음파 중 후면 블록쪽으로 전파되는 초음파는 후면 블록이 흡수하고, 음향 정합층쪽으로 전파되는 초음파는 음향 정합층 및 음향 렌즈를 통하여 피검사체로 전달된다.
이와 같은 종래의 초음파 프로브는 압전 세라믹에서 발생되는 초음파 중 후면 블록쪽으로 전파되는 초음파는 후면 블록으로 흡수되기 때문에, 음향 렌즈를 통하여 전파되는 초음파의 신호 세기를 증가시키는 데 한계가 있다. 또는 음향 렌즈를 통하여 전파되는 초음파는 대역폭이 좁아 파형 특성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 초음파의 신호 세기를 증가시키면서 초음파의 파형 특성도 함께 향상시킬 수 있는 압전 세라믹의 양면에 음향 정합층이 형성된 초음파 프로브를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 후면 블록, 후면 음향 정합층, 압전 세라믹, 전면 음향 정합층 및 음향 렌즈를 포함하는 초음파 프로브를 제공한다. 상기 후면 음향 정합층은 상기 후면 블록의 상부에 형성된다. 상기 압전 세라믹은 상기 후면 음향 정합층의 상부에 형성된다. 상기 전면 음향 정합층은 상기 압전 세라믹의 상부에 형성된다. 그리고 상기 음향 렌즈는 상기 전면 음향 정합층의 상부에 형성된다.
본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 후면 음향 정합층과 상기 전면 음향 정합층은 적어도 한 층으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 후면 음향 정합층은 상기 압전 세라믹의 후면에 형성된 제1 후면 음향 정합층과, 상기 제1 후면 음향 정합층과 상기 후면 블록 사이에 형성된 제2 후면 음향 정합층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 프로브에 있어서, 상기 전면 음향 정합층은 상기 압전 세라믹의 전면에 형성된 제1 전면 음향 정합층과, 상기 제1 전면 음향 정합층과 상기 음향 렌즈 사이에 형성된 제2 전면 음향 정합층을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 프로브는, 상기 후면 음향 정합층과 상기 압전 세라믹 사이에 형성되며, 상기 압전 세라믹에 접속되는 유연성 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 초음파 프로브는, 상기 전면 음향 정합층과 상기 압전 세라믹 사이에 형성되며, 상기 유연성 인쇄회로기판의 접지 패턴에 접합되는 접지판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 초음파 프로브는 압전 세라믹을 중심으로 양면에 음향정합층이 형성된 구조를 갖기 때문에, 압전 세라믹의 전면으로 전파되는 초음파와, 압전 세라믹의 후면에 형성된 음향 정합층에 반사되어 전면으로 전파되는 초음파의 음향 정합을 통하여 초음파의 신호 세기를 증가시키고 초음파의 파형 특성도 함께 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 압전 세라믹에서 발생되는 초음파의 흐름을 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 프로브를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브(100)를 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1의 압전 세라믹(30)에서 발생되는 초음파의 흐름을 보여주는 예시도이다. 한편 도 2에서는 압전 세라믹(30)에서 발생된 초음파(31)가 전파되는 방향을 도시하기 위해서 유연성 인쇄회로기판(60)의 도시를 생략하였다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는 후면 블록(10), 후면 음향 정합층(20), 압전 세라믹(30), 전면 음향 정합층(40) 및 음향 렌즈(50)를 포함하며, 유연성 인쇄회로기판(60)을 더 포함할 수 있다. 후면 음향 정합층(20)은 후면 블록(10)의 상부에 형성된다. 압전 세라믹(30)은 후면 음향 정합층(20)의 상부에 형성된다. 전면 음향 정합층(40)은 압전 세라믹(30)의 상부에 형성된다. 그리고 음향 렌즈(50)는 전면 음향 정합층(40)의 상부에 형성된다. 이때 유연성 인쇄회로기판(60)은 후면 음향 정합층(20)과 압전 세라믹(30) 사이에 형성되며, 압전 세라믹(30)에 전기적으로 접속된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는 압전 세라믹(30)의 양면에 음향 정합층(20,40)이 형성된 구조를 갖기 때문에, 압전 세라믹(30)에서 발생된 초음파(31) 중 전면으로 전파되는 제1 초음파(32)와, 압전 세라믹(33)의 후면으로 전파되는 제2 초음파(33)는 후면 음향 정합층(20)에 반사되어 전면으로 전파되는 제3 및 제4 초음파(35,36)의 음향 정합을 통하여 음향 렌즈(50)를 통하여 전파되는 초음파의 신호 세기를 증가시키고 초음파의 파형 특성도 함께 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
후면 블록(10)은 후면 음향 정합층(20)의 하부에 형성되며, 후면 음향 정합층(20) 위의 압전 세라믹(30)에서 발생된 초음파(31) 중 후면 음향 정합층(20)을 통과하여 전파되는 초음파(34)를 흡수한다. 후면블록(10)의 소재로는 흡음성이 우수한 고무 또는 그라파이트가 사용될 수 있다.
후면 음향 정합층(20)은 압전 세라믹(30)과 후면 블록(20) 사이에 형성되며, 압전 세라믹(30)의 후면 쪽으로 전파되는 제2 초음파(33)를 압전 세라믹(30)의 전면으로 전파되는 제1 초음파(32)와 음향 정합시킨다. 이때 후면 음향 정합층(20)은 한 층 이상으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 2층으로 형성된 예를 개시하였다. 즉 후면 음향 정합층(20)은 압전 세라믹(30)의 후면에 형성된 제1 후면 음향 정합층(21)과, 제1 후면 음향 정합층(21)과 후면 블록(10) 사이에 형성된 제2 후면 음향 정합층(23)을 포함한다. 제1 후면 음향 정합층(21)은 압전 세라믹(20)의 후면으로 전파되는 제2 초음파(33)를 압전 세라믹(30)의 전면으로 전파되는 제1 초음파(32)와 음향 정합이 될 수 있도록, 제3 초음파(35)의 음향 임피던스를 변화시켜 최종적으로 음향 렌즈(50)를 통과하여 출력되는 초음파의 파형 특성을 향상시킨다. 그리고 제2 후면 음향 정합층(23)은 제1 후면 음향 정합층(21)을 통과한 제4 초음파(36)를 압전 세라믹(30)의 전면으로 전파되는 제1 초음파(32)와 음향 정합이 될 수 있도록 음향 임피던스를 변화시켜 최종적으로 음향 렌즈(50)를 통과하여 출력되는 초음파의 신호 세기를 증가시킨다. 한편 후면 음향 정합층(20)은 메탈 파우더, 세라믹 파우더, 실리콘 웨이퍼 등으로 제조될 수 있다.
압전 세라믹(30)은 압전 효과에 따른 초음파(31)를 발생시키며, 스캔 방향에 대해 복수의 소자로 분할되어 있다. 압전 세라믹(30)의 전면과 후면에는 전극이 형성되어 있다. 압전 세라믹(30)의 소재로는 PZT 등의 세라믹 소재와 PMN_PT 등의 단결정 소재가 사용될 수 있다.
전면 음향 정합층(40)은 압전 세라믹(30)과 음향 렌즈(50) 사이에 형성되며, 압전 세라믹(30)의 전면쪽으로 전파되는 제1 초음파(32)의 음향 정합을 수행한다. 또한 전면 음향 정합층(40)은 제1, 제3 및 제4 초음파(32,35,36)의 음향 정합을 수행한다. 즉 전면 음향 정합층(40)은 압전 세라믹(30)과 음향 렌즈(50)를 음향 정합시킨다. 이때 전면 음향 정합층(40)은 한 층 이상으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 2층으로 형성된 예를 개시하였다. 전면 음향 정합층(40)은 압전 세라믹(30)의 전면에 형성된 제1 전면 음향 정합층(41)과, 제1 전면 음향 정합층(41)과 음향 렌즈(50) 사이에 형성된 제2 전면 음향 정합층(43)을 포함한다. 전면 음향 정합층(40)은 압전 세라믹(30)으로부터 음향 렌즈(50)를 향해 단계적으로 제1, 제3 및 제4 초음파(32,35,36)의 음향 임피던스를 변화시켜 음향 정합을 수행한다. 한편 전면 음향 정합층(40)은 메탈 파우더, 세라믹 파우더, 실리콘 웨이퍼 등으로 제조될 수 있다.
음향 렌즈(50)는 전면 음향 정합층(40)의 전면에 형성되며, 초음파 영상의 분해능을 높이기 위해서 송신되는 초음파(32,34,36)를 집속하여 피검사체에 입사시킨다. 음향 렌즈(50)의 소재로는, 예컨대 생체에 가까운 실리콘 등이 사용될 수 있다.
그리고 유연성 인쇄회로기판(60)은 후면 음향 정합층(20)과 압전 세라믹(30) 사이에 형성되며, 압전 세라믹(30)에 전기적으로 접속된다. 즉 유연성 인쇄회로기판(60)에 형성된 배선 패턴은 압전 세라믹(30)의 후면에 형성된 전극, 예컨대 신호 전극과 접지 전극에 전기적으로 연결된다. 이때 유연성 인쇄회로기판(60)은 압전 세라믹(30)의 전극에 전기적으로 접속되며, 전면에 배선 패턴이 형성된 폴리이미드 소재의 테이프 배선기판이 사용될 수 있다. 또는 유연성 인쇄회로기판(60)은 필요에 따라 양면에 배선 패턴이 형성된 테이프 배선기판이 사용될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 초음파 프로브(100)는 기존에 후면 블록으로 흡수되었던 초음파를 후면 음향 정합층(20)을 이용하여 음향 렌즈(50)쪽으로 반사시켜 사용함으로써, 초음파의 신호 세기를 증가시키고 초음파의 파형 특성도 함께 향상시킬 수 있다.
한편 본 발명에 따른 초음파 프로브의 음향 특성을 향상시키기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 접지판(70)을 더 구비할 수 있다. 여기서 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 프로브(200)를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 프로브(200)는 도 1의 초음파 프로브(100)와 비교하여 접지판(70)을 더 구비하는 것을 제외하면 동일한 구성을 갖기 때문에, 접지판(70)이 형성된 구조를 중심으로 설명하면 다음과 같다.
접지판(70)은 전면 음향 정합층(40)과 압전 세라믹(30) 사이에 형성되며, 양단부는 유연성 인쇄회로기판(60)의 배선 패턴에 접합된다. 물론 접지판(70)은 인쇄회로기판의 배선 패턴 중 접지 패턴에 접합된다. 이때 접지판(70)은 압전 세라믹(30)의 전면에 적층되며, 측면을 둘러싸며, 양단부는 유연성 인쇄회로기판(60)의 접지 패턴에 접합된다. 이때 접지판(70)으로는 금속 박막 또는 압전 세라믹(30)의 전면 및 유연성 인쇄회로기판(60)의 상부면과 마주보는 하부면에 금속박막이 형성된 접지 필름이 사용될 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (6)

  1. 후면 블록;
    상기 후면 블록의 상부에 형성된 후면 음향 정합층;
    상기 후면 음향 정합층의 상부에 형성된 압전 세라믹;
    상기 압전 세라믹의 상부에 형성된 전면 음향 정합층; 및
    상기 전면 음향 정합층의 상부에 형성된 음향 렌즈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 후면 음향 정합층과 상기 전면 음향 정합층은 적어도 한 층으로 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  3. 제1항에 있어서, 상기 후면 음향 정합층은,
    상기 압전 세라믹의 후면에 형성된 제1 후면 음향 정합층; 및
    상기 제1 후면 음향 정합층과 상기 후면 블록 사이에 형성된 제2 후면 음향 정합층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전면 음향 정합층은,
    상기 압전 세라믹의 전면에 형성된 제1 전면 음향 정합층; 및
    상기 제1 전면 음향 정합층과 상기 음향 렌즈 사이에 형성된 제2 전면 음향 정합층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 후면 음향 정합층과 상기 압전 세라믹 사이에 형성되며, 상기 압전 세라믹에 접속되는 유연성 인쇄회로기판;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전면 음향 정합층과 상기 압전 세라믹 사이에 형성되며, 상기 유연성 인쇄회로기판의 접지 패턴에 접합되는 접지판;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 프로브.
PCT/KR2011/000462 2010-03-15 2011-01-24 후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브 WO2011115365A2 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012552791A JP2013519328A (ja) 2010-03-15 2011-01-24 後面音響整合層を利用した超音波プローブ
US13/577,301 US9091636B2 (en) 2010-03-15 2011-01-24 Ultrasonic probe using rear-side acoustic matching layer
EP11756496.3A EP2549273B1 (en) 2010-03-15 2011-01-24 Ultrasonic probe using rear-side acoustic matching layer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2010-0022935 2010-03-15
KR1020100022935A KR101173277B1 (ko) 2010-03-15 2010-03-15 후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011115365A2 true WO2011115365A2 (ko) 2011-09-22
WO2011115365A3 WO2011115365A3 (ko) 2011-12-08

Family

ID=44649683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2011/000462 WO2011115365A2 (ko) 2010-03-15 2011-01-24 후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9091636B2 (ko)
EP (1) EP2549273B1 (ko)
JP (1) JP2013519328A (ko)
KR (1) KR101173277B1 (ko)
WO (1) WO2011115365A2 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9419202B2 (en) 2013-06-21 2016-08-16 General Electric Company Ultrasound transducer and method for manufacturing an ultrasound transducer
JP6186957B2 (ja) * 2013-07-04 2017-08-30 コニカミノルタ株式会社 超音波探触子及び超音波画像診断装置
KR102262167B1 (ko) 2015-05-20 2021-06-08 서강대학교산학협력단 초음파 변환자의 성능 평가 장치 및 방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59166139A (ja) 1983-03-10 1984-09-19 富士通株式会社 超音波トランスデュ−サ
FR2551611B1 (fr) * 1983-08-31 1986-10-24 Labo Electronique Physique Nouvelle structure de transducteur ultrasonore et appareil d'examen de milieux par echographie ultrasonore comprenant une telle structure
JPH0779815B2 (ja) 1989-04-04 1995-08-30 株式会社東芝 超音波プローブ
JP3009423B2 (ja) * 1990-03-05 2000-02-14 株式会社日立メディコ 超音波探触子及び超音波装置
JPH04338000A (ja) * 1991-05-15 1992-11-25 Toshiba Corp 超音波プローブの製造方法
JPH0779815A (ja) 1993-09-10 1995-03-28 Ykk Kk スライドファスナー用テープおよびスライドファスナー
US5706564A (en) * 1995-07-27 1998-01-13 General Electric Company Method for designing ultrasonic transducers using constraints on feasibility and transitional Butterworth-Thompson spectrum
US6307302B1 (en) * 1999-07-23 2001-10-23 Measurement Specialities, Inc. Ultrasonic transducer having impedance matching layer
JP2001137238A (ja) 1999-11-10 2001-05-22 Olympus Optical Co Ltd 超音波探触子
CN101422376B (zh) * 2003-01-23 2012-05-23 株式会社日立医药 超声波探头与超声波诊断设备
JP4528606B2 (ja) * 2003-12-09 2010-08-18 株式会社東芝 超音波プローブ及び超音波診断装置
US7224104B2 (en) * 2003-12-09 2007-05-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus
JP4769127B2 (ja) * 2005-05-30 2011-09-07 株式会社東芝 超音波プローブ及び超音波プローブ製造方法
EP1728563B1 (en) * 2005-05-30 2021-08-04 Toshiba Medical Systems Corporation Ultrasonic probe and ultrasonic probe manufacturing method
JP5031450B2 (ja) * 2007-06-12 2012-09-19 富士フイルム株式会社 複合圧電材料、超音波探触子、超音波内視鏡、及び、超音波診断装置
JP5415274B2 (ja) * 2007-10-15 2014-02-12 パナソニック株式会社 超音波探触子
JP2009177302A (ja) 2008-01-22 2009-08-06 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 超音波探触子およびそれを用いる超音波診断装置
JP4959603B2 (ja) 2008-02-21 2012-06-27 ネットスター株式会社 ドキュメントを解析するためのプログラム，装置および方法
US8129886B2 (en) * 2008-02-29 2012-03-06 General Electric Company Apparatus and method for increasing sensitivity of ultrasound transducers
EP2459322B1 (en) * 2009-07-29 2014-11-05 Imacor Inc. Ultrasound imaging transducer acoustic stack with integral electrical connections
JP7079815B2 (ja) * 2020-06-18 2022-06-02 株式会社大一商会 遊技機

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None
See also references of EP2549273A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP2549273B1 (en) 2021-06-09
KR20110103728A (ko) 2011-09-21
US20120313486A1 (en) 2012-12-13
KR101173277B1 (ko) 2012-08-13
JP2013519328A (ja) 2013-05-23
EP2549273A4 (en) 2017-05-10
EP2549273A2 (en) 2013-01-23
US9091636B2 (en) 2015-07-28
WO2011115365A3 (ko) 2011-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4625145B2 (ja) 音響振動子及び画像生成装置
US8500643B2 (en) Multilayer ultrasound transducer devices for high power transmission and wide-band reception and associated systems and methods
KR101496863B1 (ko) 분리 결합형 초음파 프로브 장치
CN107174281B (zh) 超声波器件、超声波模块及超声波测定装置
JP5986709B2 (ja) 超音波探傷装置及び超音波探傷方法
WO2016137023A1 (ko) 복합 구조의 정합층을 가진 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법
US7714482B2 (en) Ultrasonic sensor
KR100916029B1 (ko) 초음파 프로브와 그 제조 방법
WO2011115365A2 (ko) 후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브
JP2012112851A (ja) 超音波検査装置及び超音波検査方法
US7223243B2 (en) Thin film ultrasonic transmitter/receiver
KR20130080084A (ko) 굴곡면을 가지는 재료의 초음파 비파괴검사가 가능한 고분자재료 기반 유연한 위상배열 초음파 탐촉자
CN209751085U (zh) 背衬块、超声面阵探头及超声诊断成像设备
KR101877769B1 (ko) 복합 다중 주파수 초음파 위상배열 영상화 장치
EP2995944B1 (en) Unit ultrasonic wave probe, ultrasonic wave probe module having same, and ultrasonic wave probe device having same
WO2016117721A1 (ko) 열 분산 향상을 위한 흡음층을 가진 초음파 트랜스듀서
JP4827682B2 (ja) 超音波ドプラ診断装置のための感度試験装置
JP4187993B2 (ja) 超音波探触子
CN103006258A (zh) 超声诊断设备和超声图像生成方法
JPH0349389B2 (ko)
WO2015012420A1 (ko) 초음파 프로브
US20170246663A1 (en) Ultrasonic phased array probe using pcb as matching layer
JP2008142356A (ja) 超音波探触子および超音波撮像装置
WO2014069697A1 (ko) 복수의 음향 경로를 갖는 프로브
US20240118130A1 (en) Transducer and ultrasonic probe having the same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11756496

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011756496

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13577301

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012552791

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE