一種三維超聲成像面陣探頭接線方法及三維超聲成像裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維超聲成像面陣探頭接線方法及三維超聲成像裝置。針對(duì)三維超聲成像面陣探頭接線次品率高、接線不牢固的問題，本發(fā)明首先在三維超聲成像面陣探頭須要接線處鉆接線孔，然后將信號(hào)線導(dǎo)電部分插入到接線孔中，接下來將導(dǎo)電膠注入到經(jīng)上述步驟處理的接線孔中，最后等待導(dǎo)電膠凝固完成接線。采用本發(fā)明提供的接線方法接線的三維超聲成像面陣探頭與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)相連，構(gòu)成三維超聲成像裝置。本發(fā)明所提供的三維超聲成像面陣探頭接線方法及三維超聲成像裝置，信號(hào)線連接牢固，傳導(dǎo)性能好，能匹配機(jī)械切割加工精度，生產(chǎn)時(shí)次品率低，適用于微米級(jí)三維超聲成像面陣探頭。
【專利說明】一種三維超聲成像面陣探頭接線方法及三維超聲成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三維超聲成像領(lǐng)域，更具體地，涉及一種三維超聲成像面陣探頭接線方法及采用這種接線方法的三維超聲成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲成像技術(shù)具有無損、價(jià)廉、便捷的特點(diǎn)，是當(dāng)今臨床醫(yī)學(xué)中重要的影像學(xué)診斷手段。由于可以實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)出人體組織和器官的立體圖像，三維超聲成像技術(shù)備受人們關(guān)注。三維超聲成像技術(shù)的核心是面陣探頭，而面陣探頭的難點(diǎn)在于陣元的接線。
[0003]三維超聲成像面陣探頭接線方式有兩種:全接線方式和陣列接線方式。對(duì)于NXN陣元的三維超聲成像面陣探頭，全接線方式即每個(gè)陣元都由一根導(dǎo)線連接，這樣就需要接N2根線，陣列接線方式即每行N個(gè)陣元的上電極連在一起，每列的N個(gè)陣元下電極連在一起，這樣只需要接2N根線。采用全接線方式的三維超聲成像面陣探頭能單獨(dú)操作每一個(gè)陣元，然而接線復(fù)雜，次品率高，采用陣列接線方式接線簡(jiǎn)單，采用“行列尋址”的單獨(dú)控制每一個(gè)陣元。
[0004]目前的接線方法有光刻技術(shù)和采用超聲焊接機(jī)(bonding機(jī))接線。然而對(duì)于目前采用機(jī)械切割方法制作的三維超聲成像面陣探頭，無論采取哪種接線方式，由于機(jī)械加工的精度無法與光刻技術(shù)精度相匹配，造成次品率極高，無法滿足生產(chǎn)要求。而采用超聲焊接機(jī)接線，由于三維超聲成 像面陣探頭背襯材料難以使用金屬焊接技術(shù)牢固接線，因此超聲焊接機(jī)接線的三維超聲成像面陣探頭質(zhì)量無法保證。因此現(xiàn)有技術(shù)的三維超聲面陣探頭接線方法，存在次品率高，接線質(zhì)量無法保證的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種三維超聲成像面陣探頭接線方法以及應(yīng)用所述接線方法的三維超聲成像裝置，其目的在于將信號(hào)線與三維超聲成像面陣探頭陣元牢固連接并使信號(hào)線與三維超聲成像面陣探頭之間具有良好的導(dǎo)電性，由此解決目前的三維超聲成像面陣探頭由于接線精度不匹配或接線不牢固導(dǎo)致的三維超聲面陣探頭次品率高的技術(shù)問題，從而提供可批量生產(chǎn)的應(yīng)用三維超聲成像面陣探頭的三維超聲成像裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種三維超聲成像面陣探頭接線方法，包括以下步驟:
[0007]( I)在待接線的三維超聲成像面陣探頭背襯或正面電極上所有須要接線處鉆接線孔；
[0008](2)將信號(hào)線導(dǎo)電部分插入接線孔中，與三維超聲成像面陣探頭的換能器電極連接；
[0009](3)將導(dǎo)電膠注入經(jīng)步驟(2)處理后的接線孔中；
[0010](4)待導(dǎo)電膠凝固，三維超聲成像面陣探頭與導(dǎo)線牢固連接。[0011 ] 優(yōu)選地，所述接線方法，其三維超聲成像面陣探頭陣列由機(jī)械切割方法制作。 [0012]優(yōu)選地，所述接線方法，待三維超聲成像面陣探頭與信號(hào)線牢固連接后，用不導(dǎo)電膠進(jìn)行固定封裝。
[0013]優(yōu)選地，所述接線方法，其不導(dǎo)電膠為快速凝固AB膠。
[0014]優(yōu)選地，所述接線方法，其接線孔由細(xì)線型針形成，所述細(xì)線型針直徑< 100微米。
[0015]優(yōu)選地，所述接線方法，其信號(hào)線導(dǎo)電部分為信號(hào)線導(dǎo)電內(nèi)芯或與信號(hào)線焊接的金屬針，其直徑小于接線孔內(nèi)徑。
[0016]優(yōu)選地，所述接線方法，其信號(hào)線導(dǎo)電部分蘸有導(dǎo)電膠。
[0017]優(yōu)選地，所述導(dǎo)電膠為快速凝固導(dǎo)電膠。
[0018]優(yōu)選地，所述接線方法，采用陣列接線方式，接線孔位于陣列兩側(cè)，呈奇偶間隔排列。
[0019]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種三維超聲成像裝置，包含三維超聲成像面陣探頭，所述三維超聲成像面陣探頭是采用本發(fā)明提供的接線方法接線的探頭。
[0020]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:由于信號(hào)線與三維超聲成像面陣探頭通過接線孔相連，接線孔有一定深度，信號(hào)線與三維超聲成像面陣探頭接觸面積大，提高導(dǎo)電性能，能夠很好的傳遞超聲信號(hào)信息；在插有信號(hào)線導(dǎo)電部分的接線孔中注入導(dǎo)電膠，信號(hào)線與三維超聲成像面陣探頭牢固連接。由于本發(fā)明提供的接線方法可匹配機(jī)械切割加工精度，因此能降低三維超聲成像面陣探頭的次品率。由于本發(fā)明提供的接線方法操作簡(jiǎn)單，適用于微米級(jí)的三維超聲成像面陣探頭。
[0021]優(yōu)選方案，采用快干的不導(dǎo)電膠，如AB膠，進(jìn)行封裝能進(jìn)一步使信號(hào)線與三維超聲成像面陣探頭之間的連接牢固，并起到絕緣作用，避免信號(hào)干擾，降低三維超聲成像面陣探頭的噪聲。
[0022]優(yōu)選方案，采用金屬針作為信號(hào)線導(dǎo)線部分，由于金屬針硬度較大，能更容易的插入接線孔中，進(jìn)一步降低三維超聲成像面陣探頭次品率。
[0023]優(yōu)選方案，信號(hào)線導(dǎo)電部分蘸有導(dǎo)電膠能減少信號(hào)線與三維超聲成像面陣探頭接觸不良的現(xiàn)象，提高三維超聲成像面陣探頭的可靠性，進(jìn)一步降低其次品率。
[0024]優(yōu)選方案，采用陣列接線方式，接線孔位于陣列兩端，呈就間隔排列，接線孔之間的距離增加，降低了對(duì)接線孔精度的要求，更便于接線孔鉆孔加工和其后的接線步驟。
[0025]按照本發(fā)明提供的三維超聲成像面陣探頭接線方法制造的三維超聲成像面陣探頭，由于對(duì)三維超聲成像面陣探頭加工精度要求低，次品率低因此成本較低，由于信號(hào)線和三維超聲成像面陣探頭之間的連接牢固可靠，且能避免電信號(hào)干擾，因此能提高三維超聲成像面陣探頭的可靠性，獲得更好的成像效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明方法流程圖；
[0027]圖2是本發(fā)明三維超聲成像面陣探頭背襯帶鉆孔示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明三維超聲成像面陣探頭背襯鉆孔連接信號(hào)線示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明三維超聲成像面陣探頭正面鉆孔示意圖；[0030]圖5是本發(fā)明三維超聲成像面陣探頭正面電極通過金屬針連接信號(hào)線示意圖；
[0031]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1為接線孔，2為背襯，3為壓電材料，4為信號(hào)內(nèi)芯，5為信號(hào)線，6為正面換能器陣列單元，7為金屬針，8為正面陣列上的電極?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0033]在接線之前，需準(zhǔn)備好待接線的三維超聲成像面陣探頭，將三維超聲成像面陣探頭粘貼到一個(gè)較大的平面基地上，以便接線時(shí)固定信號(hào)線。所述三維超聲成像面陣探頭為壓電材料制作，經(jīng)機(jī)械切割加工而成，且具有背襯。背襯應(yīng)為導(dǎo)電且吸聲的材料，例如:E-solder3022o
[0034]如圖1所示，具體的接線步驟如下:
[0035](I)在待接線的三維超聲成像面陣探頭背襯或正面電極上須要接線處鉆接線孔。
[0036]鉆接線孔，可采用手工或者機(jī)械的方式，兩種方式都可采用細(xì)線型針鉆孔從而形成接線孔，所述細(xì)線型針的直徑< 100微米。接線孔的位置，可根據(jù)具體需要確定。優(yōu)選方案，采用陣列方式接線時(shí)，接線孔位于陣列兩側(cè)，呈奇偶間隔排列，如圖2和圖4所示。采用奇偶間隔排列，接線孔之間的距離增大一倍，降低了對(duì)接線精度的要求，并且使信號(hào)線均勻布置在三維超聲成像面陣探頭邊緣。
[0037](2)將信號(hào)線導(dǎo)電部分插入接線孔中，與三維超聲成像面陣探頭的換能器電極相連。
[0038]信號(hào)線導(dǎo)電部分可直徑小于接線孔，可剝除信號(hào)線絕緣外皮，采用其導(dǎo)電內(nèi)芯作為信號(hào)線導(dǎo)電部分，也可將信號(hào)線與金屬針焊接，將金屬針作為信號(hào)線導(dǎo)電部分。使用金屬針作為信號(hào)線導(dǎo)電部分，由于金屬針具有一定的硬度，能更容易的插入接線孔中，從而提高接線準(zhǔn)確率和接線效率。為了使信號(hào)線導(dǎo)電部分與三維超聲成像面陣探頭的換能器的連接更牢固更快速，可在信號(hào)線導(dǎo)電部分插入接線孔之前，在信號(hào)線導(dǎo)電部分蘸上快速凝固導(dǎo)電膠。
[0039](3)將導(dǎo)電膠注入經(jīng)步驟(2)處理后的接線孔中。
[0040]為使接線更為牢固，盡量使導(dǎo)電膠注滿接線孔，并采用快干導(dǎo)電膠。將導(dǎo)電膠注入接線孔中，可事先將接線孔中插有的信號(hào)線粘附在基底上，以防止信號(hào)線因受抖動(dòng)從接線孔中脫落。采用陣列接線方式，接線孔位于陣列兩側(cè)時(shí)，可先將一側(cè)的接線孔注入導(dǎo)電膠，導(dǎo)電膠凝固后，在進(jìn)行另一側(cè)的接線孔注膠，并等待導(dǎo)電膠凝固。
[0041](4)待導(dǎo)電膠凝固，三維超聲成像面陣探頭與導(dǎo)線牢固連接。
[0042]至此完成三維超聲成像面陣探頭接線。為了使三維超聲成像面陣探頭接線更牢固，相互之間的信號(hào)干擾更少，待三維超聲成像面陣探頭與導(dǎo)線膠牢固連接后采用點(diǎn)膠的方法使信號(hào)線與接線孔充分接觸，完成固定封裝，所使用的膠應(yīng)為不導(dǎo)電膠，例如采用快速凝固AB膠覆蓋在接線孔表面。[0043]采用上述方法接線的三維超聲成像面陣探頭，用于組裝三維超聲成像裝置，將三維超聲成像面陣探頭與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)相連接，即可組成三維超聲成像裝置。
[0044]以下為實(shí)施例:
[0045]實(shí)施例1
[0046]三維超聲成像面陣探頭為背襯采用機(jī)械切割的方式被切割成8列，每一列對(duì)應(yīng)的換能器單元數(shù)為8個(gè)，陣列寬度約為120微米，陣列間距約為45微米，背襯所采用的材料為E-solder3022o
[0047]在顯微鏡下，使用直徑約為80微米的細(xì)線型針，在三維超聲成像面陣探頭背襯陣列的須要線處上鉆接線孔。為了降低接線的難度，采用奇偶間隔鉆接線孔，首先在三維超聲成像面陣探頭背襯陣列的一側(cè)選取1、3、5奇數(shù)列鉆接線孔，然后在另一側(cè)選取2、4、6偶數(shù)列鉆接線孔。這樣所鉆的接線孔均勻分布在三維超聲成像面陣探頭背襯陣列兩側(cè)。如圖2所示。
[0048]將信號(hào)線絕緣外皮剝除露出中間的導(dǎo)電內(nèi)芯，信號(hào)線的導(dǎo)電內(nèi)芯直徑約為50微米。在顯微鏡下，將信號(hào)線插入到三維超聲成像面陣探頭背襯陣列上所鉆的接線孔中，使導(dǎo)電內(nèi)芯與背襯接觸連接。如圖3所示。
[0049]由于采用與背襯材料相同材質(zhì)的E_solder3022作為導(dǎo)電膠,將其注入到接入信號(hào)線導(dǎo)電內(nèi)芯后的接線孔中，使信號(hào)線與背襯充分接觸。在顯微鏡下，逐一將E-solder3022注入到一側(cè)接線孔中，等待E-solder3022凝固之后,將E_solder3022注入到另外一側(cè)的接線孔中，等待E-solder3022凝固，完成接線。
[0050]對(duì)上述三維超聲成像面陣探頭，使用5分鐘快速凝固且不導(dǎo)電的AB膠，涂覆在接線孔的表面，AB膠凝固之后即完成封裝。
[0051]實(shí)施例2
[0052]三維超聲成像面陣探頭為正面壓電片(PZT)采用機(jī)械切割的方式被切割成8*8的矩陣，每一行和每一列換能器單元數(shù)為8個(gè)，共64個(gè)換能器單元。換能器單元寬度約為120微米，換能器單元間距約為45微米，覆蓋在正面陣列上的電極為金電極，采用直徑約60微米金屬針接線的方式接入正面陣列所鉆的孔中。
[0053]在顯微鏡下，使用直徑約為80微米的細(xì)線型針，在壓電片(PZT)陣列上鉆接線孔。為了降低接線的難度，采用奇偶間隔鉆接線孔，首先在壓電片(PZT)陣列的一側(cè)選取1、3、5奇數(shù)列鉆接線孔，然后在另一側(cè)選取2、4、6偶數(shù)列鉆接線孔。這樣所鉆的接線孔均勻分布在陣列兩側(cè)。如圖4所示。
[0054]首先將信號(hào)線絕緣外皮剝除露出中間的導(dǎo)電內(nèi)芯，信號(hào)線的導(dǎo)電內(nèi)芯直徑約為50微米，然后把導(dǎo)電內(nèi)芯與直徑約60微米的金屬針通過焊接在一起。將未凝固狀態(tài)下的E-solder3022材料作為導(dǎo)電膠,蘸在金屬針表面,在顯微鏡下,將直徑約60微米的蘸有導(dǎo)電膠的金屬針插入到所鉆的接線孔中。如圖5所示。
[0055]將導(dǎo)電膠注入到接入金屬針后的接線孔中，使金屬針與正面導(dǎo)電電極充分接觸。在顯微鏡下，逐一將E-solder3022注入到一側(cè)接線孔中，等待E_solder3022凝固之后，將E-solder3022注入到另外一側(cè)的接線孔中，待凝固后，完成接線。
[0056]對(duì)上述三維超聲成像面陣探頭，使用5分鐘快速凝固且不導(dǎo)電的AB膠，手工涂覆在接線孔的表面，等待AB膠凝固之后即完成封裝。[0057]實(shí)施例3
[0058]實(shí)施例1或?qū)嵤├?中已接線的三維超聲成像面陣探頭，與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)相連接，組裝成三維超聲成像裝置。[0059]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三維超聲成像面陣探頭接線方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)在待接線的三維超聲成像面陣探頭背襯或正面電極上須要接線處鉆接線孔； (2)將信號(hào)線導(dǎo)電部分插入接線孔中，與三維超聲成像面陣探頭的換能器電極連接； (3)將導(dǎo)電膠注入經(jīng)步驟(2)處理后的接線孔中； (4)待導(dǎo)電膠凝固，三維超聲成像面陣探頭與信號(hào)線牢固連接。
2.如權(quán)利要求1所述的接線方法，其特征在于，所述三維超聲成像面陣探頭陣列由機(jī)械切割方法制作。
3.如權(quán)利要求1所述的接線方法，其特征在于，待三維超聲成像面陣探頭與信號(hào)線牢固連接后，用不導(dǎo)電膠進(jìn)行固定封裝。
4.如權(quán)利要求3所述的接線方法，其特征在于，所述不導(dǎo)電膠為快速凝固AB膠。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的接線方法，其特征在于，所述接線孔由細(xì)線型針形成，所述細(xì)線型針直徑< 100微米。
6.如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的接線方法，其特征在于，所述信號(hào)線導(dǎo)電部分為信號(hào)線導(dǎo)電內(nèi)芯或與信號(hào)線焊接的金屬針。
7.如權(quán)利要求6所述的接線方法，其特征在于，所述信號(hào)線導(dǎo)電部分蘸有導(dǎo)電膠。
8.如權(quán)利要求1或7所述的接線方法，其特征在于，所述導(dǎo)電膠為快速凝固導(dǎo)電膠。
9.如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的接線方法，其特征在于，采用陣列接線方式，接線孔位于陣列兩側(cè)，呈奇偶間隔排列。
10.一種三維超聲成像裝置，包含三維超聲成像面陣探頭，其特征在于，所述三維超聲成像面陣探頭采用權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述接線方法接線的探頭。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK103536317SQ201310435989
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】朱本鵬, 孫士越, 張悅, 陳實(shí), 楊曉非 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)