专利名称：柔性板连接方法和超声波探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种柔性板，尤其涉及利用柔性板在往复旋转物体与静止物体之间实行连接的方法、以及包括这种连接的超声波探头。
背景技术：
柔性电路板是利用柔性绝缘基材制成的印刷电路，它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局任意地排布，并可以在三维空间任意移动和伸缩，因而具有广泛用途。在许多现代电子集成设备中，柔性电路板被广泛地用于在往复旋转物体与静止物体之间实现电和/或信号连接。其典型应用例如设置在超声波系统的超声波探头中的柔性电路板、以及设置在监控系统的摄像头与其主机之间的柔性电路板。例如，在用于医学成像和诊断3D超声波系统中，借助于柔性电路板以及其它线缆实现超声波探头的声头与主机之间的连接。 在使用过程中，声头被驱动进行往复扫描运动，柔性电路板随着声头往复扫描运动被来回弯折。在弯折过程中，会对柔性电路板产生剪切力，随着弯折次数增加，最终会导致柔性电路板断裂。在3D超声波系统的探头使用过程中，柔性电路板能够承受的往返弯折次数一般应不小于4000万次。常规的柔性电路板设计及安装方法显然无法满足这种高次数的弯折需求。因此，需要提出一种利用柔性板在往复旋转物体与静止物体之间实现连接的新方法，以及包括这种连接的超声波探头。
发明内容
本发明的目的是要克服上述现有技术的缺陷，提出一种利用柔性板在往复旋转物体与静止物体之间实行连接的方法，以及包括这种连接的超声波探头。根据本发明的一方面，提供一种利用柔性板在往复旋转物体与静止物体之间实行连接的方法，所述往复旋转物体被固定到转轴上并可随着所述转轴一起旋转，所述柔性板的第一部分从所述往复旋转物体延伸到所述转轴，所述柔性板的第二部分从所述转轴延伸到所述静止物体，其特征在于，相对于所述往复旋转物体和所述转轴固定地设置所述柔性板的第一部分，以及绕着所述转轴卷绕地设置所述柔性板的第二部分，使得所述柔性板的第二部分随着所述转轴的往复旋转而卷紧或松开。优选地，所述第二部分绕着所述转轴卷绕至少一圈。优选地，所述第二部分绕着所述转轴在同一位置或者螺旋地卷绕。优选地，所述柔性板在所述第一部分与第二部分之间的交接处被固定到所述转轴上。优选地，所述转轴上形成有凹槽，所述柔性板贴切地固定在所述凹槽的平底面上。优选地，在所述往复旋转物体与所述静止物体之间设置至少两个所述柔性板，相邻的所述柔性板的第二部分沿着相反方向绕着所述转轴卷绕。优选地，所述柔性板是柔性电路板。
优选地，所述往复旋转物体和所述静止物体分别是超声波探头的声头和所述超声波探头的固定部分，或者所述往复旋转物体和所述静止物体分别是监控器的摄像头和所述监控器的主机外壳。根据本发明另一方面，提供一种超声波探头，包括超声波声头、所述超声波声头被固定到其上并且随其一起往复旋转的转轴、驱动所述转轴旋转的驱动机构、以及设置在所述超声波声头与所述超声波探头的固定部分之间的柔性电路板，所述柔性电路板包括从所述超声波声头延伸到所述转轴的第一部分和从所述转轴延伸经过所述固定部分的第二部分，其特征在于，所述柔性电路板的第一部分相对于所述超声波声头和所述转轴固定地设置，所述柔性电路板的第二部分绕着所述转轴卷绕地设置，使得所述柔性电路板的第二部分随着所述转轴的往复旋转而卷紧或松开。优选地，所述第二部分绕着所述转轴卷绕至少一圈。优选地，所述第二部分绕着所述转轴在同一位置或者螺旋地卷绕。优选地，所述柔性电路板在所述第一部分与第二部分之间的交接处被固定到所述 转轴上。优选地，所述转轴上形成有凹槽，所述柔性电路板贴切地固定在所述凹槽的平底面上。优选地，在所述超声波声头与所述固定部分之间设置至少两个所述柔性电路板，相邻的所述柔性电路板的第二部分沿着相反方向绕着所述转轴卷绕。优选地，所述至少两个柔性电路板设置在所述超声波声头的两侧或同一侧。根据本发明，柔性板绕着转轴卷绕地设置方式使得柔性板的受力面积显著增加，单位面积受到的剪切力变小，从而可以显著提高柔性板的弯折次数，提高其可靠性并延长其使用寿命，进而提高超声波探头的可靠性并延长其使用寿命。
图I示意性地显示了根据本发明的超声波系统的超声波探头，其中，壳体被去除以清楚显示其内部结构；图2是图I的局部放大图，详细地显示了根据本发明的柔性电路板的连接；以及图3以侧视图显示了根据本发明的柔性电路板的连接。
具体实施例方式以下结合附图1-3详细描述本发明。图I示意性地显示了根据本发明的超声波系统的超声波探头，其中，壳体被去除以清楚显示其内部结构。如图I所示，超声波探头I包括超声波声头3，超声波声头3中布置有多个超声波换能器元件，用于产生入射超声波并且接收反射的超声波。超声波探头I还包括超声波声头3被固定到其上并且随其一起往复旋转(或者摆动)的转轴5，转轴5通过轴承7可旋转地固定到机架壳体(未示出)上。转轴5以公知的任何合适方式在驱动机构9的驱动作用下可以高速地往复旋转，驱动机构9优选地包括步进电动机。除了超声波探头I之外，超声波系统还包括主机，主机从超声波探头I接收信号并且对信号进行处理，从而获取被测对象的超声波图像。由于主机与现有技术的超声波系统的主机结构基本上相同，省略了对主机的详细描述。柔性电路板13设置在超声波声头3与超声波探头I的固定部分11之间，用于实现电和/或信号连接。根据本发明，从超声波声头3引出并且延伸到转轴5的柔性电路板13的第一部分13a被固定到转轴5上，使得在转轴5的旋转过程中，柔性电路板13的第一部分13a相对于转轴5不运动。从转轴5延伸到超声波探头I的固定部分11之间的柔性电路板13的第二部分13b绕着转轴5卷绕地设置，并继续地延伸经过固定部分11。根据需要，柔性电路板13的第二部分13b可以绕着转轴5卷绕一圈或多圈。第二部分13b可以绕着转轴5螺旋地卷绕，但第二部分13b优选地绕着转轴5在同一位置或同一位置卷绕以减小空间需要。从超声波声头3引出的柔性电路板13的第一部分13a在接近转轴5时经过几次 弯折，以便可以以其平面部分与转轴5接触。在第一部分13a与第二部分13b之间的柔性电路板13上设置有孔15，在转轴5上也设置有对应的孔17，穿过孔15和17的螺钉(未示出)将柔性电路板13的第一部分13a固定到转轴5上，如图2所示。可以理解的是，也可以采用诸如粘接的其它方式将柔性电路板13的第一部分13a固定到转轴5上。为了有助于将柔性电路板13的第一部分13a固定到转轴5上，优选地在转轴5上切出凹槽19，这样，柔性电路板13可以贴切地配合在凹槽19的平的底面上。绕着转轴5卷绕的柔性电路板13的第二部分13b在超声波探头I的固定部分11处相对于固定部分11被固定，以便在转轴5的旋转过程中第二部分13b延伸经过固定部分11的部分相对于固定部分11或超声波探头的壳体不产生相对运动。尽管在图示实施例中，在超声波声头3两侧对称地各设置一个柔性电路板13，但是根据实现电和/或信号连接的需要可以在超声波声头3与固定部分11之间只设置一个或者设置多于两个的柔性电路板13。在设置多个柔性电路板13的情况下，所述多个柔性电路板13可以设置在超声波探头13的两侧或同一侧。在超声波声头3两侧对称地各设置一个柔性电路板13的情况下，两个柔性电路板13可以沿着相同方向绕着转轴5卷绕。在柔性电路板13的第二部分13b随着转轴5的往复旋转而卷紧或松开时，会在转轴5上产生抵抗或阻碍这种卷紧或松开的力，因而，两个柔性电路板13优选地沿着相反方向绕着转轴5卷绕，使得两个柔性电路板13对转轴5产生的抵抗或阻碍这种卷紧或松开的力相互抵消，以减小转轴5的振动并且降低动能消耗。在超声波声头3与固定部分11之间设置多于两个柔性电路板13的情况下，相邻柔性电路板13可以沿着相同方向绕着转轴5卷绕,但优选地沿着相反方向绕着转轴5卷绕。在超声波探头I工作期间，转轴5在驱动机构9的驱动作用下可以高速地往复旋转，带动超声波声头3高速摆动，以便从被测对象获取超声波信号。超声波信号经柔性电路板13以及与柔性电路板13连接的线缆(未示出)传输至主机，从而获取被测对象的超声波图像。在超声波声头3高速摆动的过程中，超声波声头3、柔性电路板13的第一部分13a和转轴5是相对静止的。由于柔性电路板13的第二部分13b延伸经过固定部分11并且在固定部分11处相对于固定部分或壳体被固定，在超声波声头3高速摆动的过程中，只有从转轴5上的固定处到固定部分11之间的第二部分13b绕着转轴5的轴心0转动。这种转动转化为第二部分13b相对于转轴5在一个方向A的卷紧或在另一个方向B的松开，如图3所示。由图3可以看出，与柔性电路板13不绕着转轴5卷绕的设置方式相比，柔性电路板13绕着转轴5卷绕的设置方式使得柔性电路板的受力面积显著增加，单位面积受到的剪切力将变小，从而可以显著提高柔性电路板的弯折次数，提高可靠性并延长其使用寿命，并且最终提高了超声波探头和超声波系统的使用可靠性并延长了它们的使用寿命。尽管以上参照附图对本发明进行了详细描述，但本发明不局限于上述优选实例。例如也可以在监控器的高速旋转的摄像头与其主机之间按照相同方式设置柔性电路板。此夕卜，本发明还可以用于在往复旋转物体与静止物体之间设置除柔性电路板之外的其它柔性 板。应理解的是，在不脱离本发明要求保护范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明进行多种修改。
权利要求
1.一种利用柔性板在往复旋转物体与静止物体之间实行连接的方法，所述往复旋转物体被固定到转轴上并可随着所述转轴一起旋转，所述柔性板的第一部分从所述往复旋转物体延伸到所述转轴，所述柔性板的第二部分从所述转轴延伸到所述静止物体，其特征在于，相对于所述往复旋转物体和所述转轴固定地设置所述柔性板的第一部分，以及绕着所述转轴卷绕地设置所述柔性板的第二部分，使得所述柔性板的第二部分随着所述转轴的往复旋转而卷紧或松开。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第二部分绕着所述转轴卷绕至少一圈。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第二部分绕着所述转轴在同一位置或者螺旋地卷绕。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述柔性板在所述第一部分与第二部分之间的交接处被固定到所述转轴上。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述转轴上形成有凹槽，所述柔性板贴切地固定在所述凹槽的平底面上。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述往复旋转物体与所述静止物体之间设置至少两个所述柔性板，相邻的所述柔性板的第二部分沿着相反方向绕着所述转轴卷绕。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述柔性板是柔性电路板。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述往复旋转物体和所述静止物体分别是超声波探头的声头和所述超声波探头的固定部分；或者所述往复旋转物体和所述静止物体分别是监控器的摄像头和所述监控器的主机外壳。
9.一种超声波探头，包括超声波声头、所述超声波声头被固定到其上并且随其一起往复旋转的转轴、驱动所述转轴旋转的驱动机构、以及设置在所述超声波声头与所述超声波探头的固定部分之间的柔性电路板，所述柔性电路板包括从所述超声波声头延伸到所述转轴的第一部分和从所述转轴延伸经过所述固定部分的第二部分，其特征在于，所述柔性电路板的第一部分相对于所述超声波声头和所述转轴固定地设置，所述柔性电路板的第二部分绕着所述转轴卷绕地设置，使得所述柔性电路板的第二部分随着所述转轴的往复旋转而卷紧或松开。
10.如权利要求9所述的超声波探头，其特征在于，所述第二部分绕着所述转轴卷绕至少一圈。
11.如权利要求9所述的超声波探头，其特征在于，所述第二部分绕着所述转轴在同一位置或者螺旋地卷绕。
12.如权利要求9所述的超声波探头，其特征在于，所述柔性电路板在所述第一部分与第二部分之间的交接处被固定到所述转轴上。
13.如权利要求12所述的超声波探头，其特征在于，所述转轴上形成有凹槽，所述柔性电路板贴切地固定在所述凹槽的平底面上。
14.如权利要求9所述的超声波探头，其特征在于，在所述超声波声头与所述固定部分之间设置至少两个所述柔性电路板，相邻的所述柔性电路板的第二部分沿着相反方向绕着所述转轴卷绕。
15.如权利要求14所述的超声波探头，其特征在于，所述至少两个柔性电路板设置在所述超声波声头的两 侧或同一侧。
全文摘要
本发明提供一种利用柔性板在往复旋转物体与静止物体之间实行连接的方法，所述往复旋转物体被固定到转轴上并可随着所述转轴一起旋转，所述柔性板的第一部分从所述往复旋转物体延伸到所述转轴，所述柔性板的第二部分从所述转轴延伸到所述静止物体，其特征在于，相对于所述往复旋转物体和所述转轴固定地设置所述柔性板的第一部分，以及绕着所述转轴卷绕地设置所述柔性板的第二部分，使得所述柔性板的第二部分随着所述转轴的往复旋转而卷紧或松开。本发明还涉及超声波探头。根据本发明，柔性板绕着转轴卷绕的设置方式使得柔性板的受力面积显著增加，单位面积受到的剪切力将变小，从而可以显著提高柔性板的弯折次数，提高其可靠性并延长其使用寿命，进而提高超声波探头的可靠性并延长其使用寿命。
文档编号G01N29/24GK102802353SQ20111013370
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者周洪胜, 马晓雯, 陈焕春 申请人:上海爱培克电子科技有限公司