超声波探针的制作方法_3

文档序号:8448150阅读:来源:国知局
。如在图2中示出以及下文中描述的,背衬壳体33接合并固定至放热外壳16,从背衬壳体33向放热外壳16发生热传导。另外,放热外壳16将背衬壳体33保持和固定在探针头12中。除上述内容以外,如将在下文中详细描述的,热量通过散热薄板的右翼部和左翼部从电子电路板24的背面侧传导至放热外壳16。
[0048]在接口板22的背面侧的端部,即,非活体侧,连接有挠性板36和38。挠性板36和38中的每一个由烧性印刷电路板(flexible printed circuit board)形成,并且具有配线图案。多个信号线连接至挠性板36和38的位于装置本体侧的端部。然而,这些信号线没有在图1中示出。可替换地,多个信号线可通过连接器连接至挠性板36和38。如在图2中示出的,在放热外壳16中,在Y方向上的两侧的侧面中的每一个侧面上形成有狭缝16A。将在下文中描述的右翼部和左翼部插入这两个狭缝16A。在本实施例中,为了可靠地连接大量的信号线,除了挠性板36以外还设置有挠性板38。如在图1中示出的,挠性板38从接口板22的前端边缘向上部延伸,经过内部组件14的背面侧,即图1中的上部,并且朝向超声波诊断装置的本体延伸。可替换地,只要多个信号线的连接能够可靠地实现,可以省略挠性板38。
[0049]图2示出了沿在图1中由II示出的方向的剖面图,S卩,YZ剖面图。如已经描述过的,探针头12具有放热外壳16。放热外壳16起到导热结构的作用,S卩,放热结构,并且也起到探针头壳体的作用。放热外壳16被外皮18覆盖。内部组件14设置在探针头12内部,并且包括从活体侧起依次设置的换能器单元20、接口板22、电子电路板24、背衬构件26以及背衬壳体33。散热薄板被夹在电子电路板24与背衬构件26之间。散热薄板包括充当热量接收部的本体部77,以及连接到所述本体部77的多个翼部。多个翼部更具体地包括上述的后翼部和前翼部,以及在图2中示出的右翼部50和左翼部52。右翼部50和左翼部52插入形成在放热外壳16的右侧壁和左侧壁上的一对狭缝16A中。每个狭缝16A都是沿X方向延伸的贯通沟槽。散热薄板中的本体部77是夹在电子电路板24和背衬构件26之间的部分,并且本体部77的前表面接合至电子电路板24的背面的周边区域。右翼部50和左翼部52具有连接至主体部77并且穿过狭缝16A的第一部分50a和52a,以及连接至第一部分50a和52a并且用作垂直向上延伸的延伸部的第二部分50b和52b。第二部分50b和52b折叠并且粘附在放热外壳16的外表面。更具体地,一对凹槽16B形成在放热外壳16的外壁表面上,一对第二部分50b和52b收容并固定在凹槽16B的内部。因此,产生在电子电路板24中的热量通过右翼部50和左翼部52被直接传导至放热外壳16的外表面。凹槽16B的深度相当于通过将翼部50和52的厚度与粘合剂的厚度相加后得到的厚度。在第二部分50b和52b收容在凹槽16B中的状态下,形成平面状态。可替换地,在各个构件的粘附过程中,为了实现超导热性,可使用混合有导热填充物的粘合剂。可替换地,具有导热特性的油脂可应用于接合表面。
[0050]一对凹陷16C形成在放热外壳16的内表面的Y方向上的两侧,并且背衬壳体33的端部插入凹陷16C中。换言之,背衬壳体33保持和固定在放热外壳16中。由于背衬壳体33被放热外壳16固定并且右翼部50和左翼部52相对于放热外壳16被固定,内部组件14可靠地固定至放热外壳16。如上所述,散热薄片具有接合并固定至背衬壳体33的后翼部30和前翼部32。该结构也有助于内部组件14的固定作用。
[0051]图3为上述的放热外壳16的立体示意图。放热外壳16在左右方向上被分为两部分,并且由右侧部分16-1和左侧部分16-2形成。如上所述,狭缝16A形成在放热外壳16的右侧面和左侧面上,右翼部和左翼部插入对应的狭缝16A中,并且右翼部和左翼部以折叠状态被固定。在图3中,示出了左翼部的第二部分52b。如在图3中示出的,放热外壳16形成作为外部骨架的结构,并且具有很大的表面面积。因此,产生于电子电路中的热量被传导至放热外壳16时,放热外壳16作为一个整体能够有效地将热量排放到外部环境。在这种情况下,外部环境包括穿过外皮的探针头的周边,也包括插入管和穿过插入管内部的大量信号线等。通过这样的结构,产生的热量能够被大的构件吸收而避免了局部温度上升,并且,以通过大面积排放所吸收的热量的方式,能够有效地抑制电子电路板中的温度上升,并且,从而能够有效地抑制阵列换能器和发送/接收面的温度上升。特别地,在本实施例中,放热外壳16起到内部组件14的固定构件的作用,S卩,用于固定的结构可用作散热结构,并且,因此从部件的数量的角度也能够获得益处。
[0052]图4示出了在图1中示出的换能器单元20的具体示例。在图4中,页面的上部为活体侧。阵列换能器54由沿X方向和Y方向排列的多个换能器元件54a形成。阵列换能器54由诸如PZT压电陶瓷(错钛酸铅)(piezoelectric zirconate titanate)、石英、氧化锌等材料形成,或者由包括这样的压电材料的复合材料形成。阵列换能器也可通过微机械超声波换能器(MUT)形成。单独的换能器元件54a的在Z方向上的厚度关于超声波的中心频率被设定为大约1/4 λ。
[0053]在阵列换能器54的背面侧上设置有具有传导特性的共振层62。共振层62由沿X方向和Y方向排列的多个共振元件62a形成。共振层62辅助阵列换能器54处的超声波的发送和接收。共振层62由具有传导特性的材料形成,并且,例如形成为包括钴、氧化锆、钨的混合物等的复合结构。本说明书中所描述的材料仅仅是示例性的。阵列换能器54中的声音阻抗例如约为30MRayls,并且共振层62的声音阻抗例如约为70至lOOMRayls。换言之,在本实施例中,共振层62形成硬的背衬层,并且阵列换能器54与共振层62 —起发送和接收超声波。共振层62还具有阵列换能器54与接口板之间的电连接功能。在每个换能器元件54a的上表面和下表面设置有形成电极的薄的金属箔,所述金属箔例如由金、银等形成。
[0054]为了参考,将描述阵列换能器54的背面侧上的构件的声音阻抗。在图1等中示出的接口板的声音阻抗例如约为19MRay I s,并且电子电路板的声音阻抗例如约为17MRay I s。换言之,接口板与电子电路板具有大约相同的声音阻抗,并且尽可能多地防止了在这些板的边界面处的超声波的反射。背衬构件的声音阻抗例如约为15至25MRayls,并且,通过这样的设定,尽可能地防止了在电子电路板与背衬构件之间的边界面处的超声波的反射。通过这样的构造,从阵列换能器与传导性的共振层这二者的背面侧离开的超声波通过接口板和电子电路板自然地到达背衬构件,并且离开背面侧的不需要的超声波被背衬构件有效地衰减和吸收。即使在背衬构件26的背面产生反射,发射波在背衬构件中也被有效地衰减和吸收。因此,例如在超声波探针处在空气中的情况下,在发送/接收面与背衬构件的背面之间发生的多重反射的问题能够被有效地防止。同样在正常的超声波诊断过程中,离开背面侧的不需要的超声波也能够被有效地吸收,从而提高图像质量。
[0055]再次参照图4,在阵列换能器54的活体侧设置有第一匹配层56和第二匹配层58。第一匹配层56由二维排列的多个匹配元件56a形成,而第二匹配层58由二维排列的多个匹配元件58a形成。在第二匹配层58的活体侧设置有保护层60。该活体侧表面形成发送/接收面。附图标记64示出了形成在相邻的元件之间的分离沟槽。分离沟槽64可以是空气层,但在本实施例中,硅橡胶等具有声音绝缘特性被填充在分离沟槽64中。
[0056]图5示出了电子电路板的电子电路25的示例构造。如上所述,阵列换能器54由二维排列的多个换能器元件54a形成。在本实施例中,针对阵列换能器54设定有多个组66,每个组66由以预定形状分组的多个换能器元件形成。电子电路25由发送信号处理电路70和接收信号处理电路68形成。发送信号处理电路70基于来自装置本体侧的发送控制信号(包括发送触发信号)生成提供给多个换能器元件的多个发送驱动信号。针对阵列换能器54的整体可以设置一个发送信号处理电路70,或者可以针对每个组66设置发送信号处理电路70。在任一种情况下,发送信号处理电路70根据一个发送控制信号生成多个发送驱动信
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