專利名稱：超聲換能器元件和用于提供超聲換能器元件的方法
技術領域：
本文描述的主題涉及聲音換能器，例如超聲換能器。
背景技術：
已知的超聲換能器設計成將聲波傳輸向待成像的物體，以及接收作為聲音回聲離開本體的波的反射。這些回聲轉(zhuǎn)換成可用來產(chǎn)生本體的圖像的電信號。換能器可包括壓電材料，壓電材料由電荷激勵，并且因此，產(chǎn)生聲波。換能器設計成沿諸如超聲換能器探測器的前側(cè)的向前方向傳輸聲波的大部分能量。當材料接收回聲時，壓電材料還產(chǎn)生電荷或信號。然后可使用電荷或信號來產(chǎn)生圖像。換能器所產(chǎn)生的一些能量可沿相反的方向傳輸。例如，一些能量可作為被向后引導的聲波而傳輸。這些聲波可被引導到超聲探測器中。被向后引導的聲波可反射離開殼體或超聲探測器中的其它結(jié)構(gòu)。被向后引導的聲波的反射可使聲波的鏡面反射或反向散射的能量或分量被引導回到換能器的壓電材料中。接收鏡面反射或反向散射的能量可在圖像中產(chǎn)生可見的偽像，并且從而降低圖像的質(zhì)量。為了減少被向后引導的聲波的反射，一些已知的換能器包括削弱聲波的背襯層。 這些背襯層往往是不良的導熱體，這可導致在超聲換能器的使用期間產(chǎn)生大量熱能。這個熱能可在超聲探測器中陷在壓電材料和探測器殼體之間。熱能可顯著地加熱探測器內(nèi)的壓電材料和其它構(gòu)件，這可損害探測器的內(nèi)部構(gòu)件，以及/或者降低圖像的質(zhì)量，或者可為安全問題。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種構(gòu)造成設置在殼體中的超聲換能器元件。該換能器元件包括壓電層、前端本體和背襯層組件。壓電層在相對的前側(cè)和后側(cè)之間延伸，并且構(gòu)造成從前側(cè)傳輸出聲波。前端是設置在壓電層的前側(cè)的附近的本體，并且構(gòu)造成將聲波發(fā)射出殼體。背襯層組件設置在壓電層的后側(cè)的附近。背襯層組件包括設置在基質(zhì)封罩中的第一導熱網(wǎng)。第一導熱網(wǎng)定位成將熱能傳導遠離壓電層。在一方面，第一導熱網(wǎng)是沿橫向方向或傾斜方向中的至少一個定向的由金屬或金屬合金材料制成的伸長繩股的格柵。在另一個實施例中，提供了另一種超聲換能器元件。換能器元件包括壓電層、前端本體和背襯層組件。壓電層延伸在相對的前側(cè)和后側(cè)之間，并且構(gòu)造成從前側(cè)傳輸出聲波。 前端本體設置在壓電層的前側(cè)的附近，并且構(gòu)造成將聲波發(fā)射遠離壓電層。背襯層組件設置在壓電層的后側(cè)的附近。背襯層組件包括設置在非導電基質(zhì)封罩中的導熱本體。導熱本體包括傳聲開口，該傳聲開口容許被壓電元件傳輸向背襯層組件的聲波的被向后引導的分量中的至少一些傳送通過導熱網(wǎng)，同時導熱本體將熱能弓I導遠離壓電層。在另一個實施例中，提供了一種用于提供超聲換能器元件的方法。該方法包括提供具有延伸通過其中的多個開口的導熱本體，以及將聚合物基質(zhì)模制在導熱本體的至少一部分的周圍。該方法還包括將聚合物基質(zhì)和導熱本體裝載到保持壓電層的殼體中。導熱本體設置在殼體內(nèi)，以將熱能傳導遠離壓電層，同時容許聲波傳送通過導熱本體中的開口，而不沿軸向反射聲波。在一方面，該方法包括將多個伸長導電繩股編織成網(wǎng)，以形成導熱本體。


參照附圖，通過閱讀非限制性實施例的以下描述，將更好地理解當前公開的主題， 其中以下圖I是換能器元件的一個實施例的透視圖；圖2是設置在圖I中顯示的背襯層組件中的導熱本體的一個實施例的俯視圖；圖3是圖I中顯示的換能器元件的一個實施例的俯視圖；圖4是根據(jù)一個實施例而形成的整體換能器陣列的俯視圖；以及圖5是根據(jù)一個實施例的、提供換能器元件或換能器陣列的背襯層組件的方法的流程圖。部件列表100換能器元件102 殼體104 層120 層106 側(cè)108 偵Ij110 電極112 電極114電子設備116接地基準Il8 本體128 本體404 本體122 透鏡124 表面126 組件130 封罩132 方向202 方向204 方向134 通路200 繩股206 開口300覆蓋范圍400 陣列
402 元件500 方法
具體實施例方式如本文所用，以單數(shù)敘述或以詞語“一個”或“一種”開頭的元件或步驟應理解為不排除復數(shù)個所述元件或步驟，除非明確陳述了這種排除。此外，對本發(fā)明的“一個實施例”的參照不排除也結(jié)合了所敘述的特征的另外的實施例的存在。除非明確陳述了相反的情況， 否則“包括”、“包含”或“具有”具有特定的屬性的元件或多個元件的實施例可包括不具有那個屬性的另外的這樣的元件。本文描述的主題涉及換能器元件，例如超聲換能器元件，其可組合成陣列，以傳輸聲音超聲波，以及接收聲音超聲回聲，以便對物體成像。備選地，換能器元件可用非成像目的。在一個實施例中，換能器元件具有背襯層組件，背襯層組件包括包在傳聲基質(zhì)材料中的導熱和/或?qū)щ娋W(wǎng)。網(wǎng)以熱的方式將換能器元件中產(chǎn)生的熱傳導遠離換能器元件，同時容許換能器元件產(chǎn)生的聲波的被向后引導的分量至少部分地傳送通過網(wǎng)。例如，聲波的被向后引導的分量可至少部分地傳送通過網(wǎng)中的開口，而不反射回到換能器元件中。圖I是換能器元件100的一個實施例的透視圖。換能器元件100可與多個其它換能器元件100組合成陣列。各個換能器元件100產(chǎn)生被引導向諸如待成像的本體的目標的聲波。聲波中的一個或多個作為聲音回聲而離開目標向后反射向換能器兀件100。換能器元件100接收聲音回聲，并且產(chǎn)生表示聲音回聲的幅度的電信號。可使用這些信號來產(chǎn)生目標的圖像。換能器元件100包括為換能器元件100提供結(jié)構(gòu)支承的殼體102。在圖I中以虛線形式顯示了殼體102的僅一部分。殼體102可為足夠大，以保持若干換能器元件100彼此靠近而形成陣列。殼體102可由剛性或半剛性材料形成，例如聚合物?？砂锤鞣N各樣的形狀來提供殼體102，例如手持式超聲探測器、食管探測器、導液管等。壓電層104設置在殼體102中。壓電層104是包含壓電材料或響應于施加的機械力而產(chǎn)生電荷以及響應于施加的電荷而產(chǎn)生機械力的材料或由這些材料形成的本體。壓電材料可為例如鋯鈦酸鉛(PZT)。備選地，可使用其它壓電材料。雖然示出的換能器元件100 包括僅單個壓電層104，但是備選地，可提供多個壓電層104。例如，換能器元件100可包括堆迭在彼此上的兩個或更多個壓電層104。壓電層104在相對的前側(cè)106和后側(cè)108之間延伸。換能器元件100的前端本體 118設置在前側(cè)106處或前側(cè)106附近。前端本體118包括聯(lián)接到壓電層104的前側(cè)106 上的接地電極110。信號電極112聯(lián)接到壓電層104的后側(cè)108上。電極110、112是導電本體，例如包含一種或多種金屬或金屬合金或由它們形成的層。電極110、112可提供為在壓電層104的全部覆蓋范圍或基本全部覆蓋范圍的上面延伸的層，或者可提供為另一種形狀和/或在壓電層104的不到全部覆蓋范圍的上面延伸。用語“覆蓋范圍”意味著壓電層 104的前側(cè)106或后側(cè)108所包圍的區(qū)域。信號電極112通過一個或多個總線、線材、電纜等來與脈沖發(fā)生器電子設備 114(“脈沖發(fā)生器”)傳導性地聯(lián)接。脈沖發(fā)生器電子設備114包括一個或多個計算機處理器、控制器或控制將電子信號傳輸?shù)叫盘栯姌O112和接收來自信號電極112的電子信號的其它基于邏輯的裝置。例如，脈沖發(fā)生器電子設備114可代表控制超聲波的傳輸以對本體成像和基于接收到的超聲回聲來處理電信號以形成本體的圖像的超聲成像系統(tǒng)的后端。在脈沖發(fā)生器電子設備114的傳輸模式中，脈沖發(fā)生器電子設備114將脈沖信號傳輸給信號電極112。脈沖信號是對信號電極112施加電荷的電控制信號。施加的電荷使壓電層104 沿一個或多個方向發(fā)射聲波。例如，壓電層104可至少從壓電層104的前側(cè)106和后側(cè)108 傳輸出聲波。當壓電層104接收聲音回聲時，接收到的聲音回聲可在壓電層104中引起機械應變，這會在壓電層104中產(chǎn)生電荷。電荷傳導到信號電極112,信號電極112將電荷輸送給脈沖發(fā)生器電子設備114。脈沖發(fā)生器電子設備114使用接收自若干換能器元件100 的電荷來形成圖像。接地電極110通過一個或多個總線、線材、電纜等來與電接地基準116傳導性地聯(lián)接。接地電極Iio將壓電層104產(chǎn)生的至少一些電荷輸送給接地基準116，以避免與輸送給信號電極112的電荷有干擾或串擾。前端本體118還可包括一個或多個匹配層120和透鏡122。在示出的實施例中， 透鏡122是具有傳輸表面124的本體，通過該傳輸表面124來發(fā)射壓電層104產(chǎn)生的聲波。 透鏡122可由相對于壓電層104具有較低的聲阻抗特性的材料形成。聲阻抗特性表示材料對聲波傳送通過材料的阻力。透鏡122可由硅樹脂橡膠形成。備選地，透鏡122可由另一種材料形成。在不出的實施例中，雖然傳輸表面124是凸表面,但是在另一個實施例中,傳輸表面124可為平的、凹的或具有另一種形狀。匹配層120設置在透鏡122和壓電層104之間，并且具有介于壓電層104和透鏡 122的聲阻抗特性之間的聲阻抗特性。例如，透鏡122可具有較低的聲阻抗特性，而壓電層 104具有較大的聲阻抗特性。匹配層120可具有大于透鏡122的聲阻抗特性且小于壓電層 104的聲阻抗特性的一個或多個聲阻抗特性。匹配層120的中等聲阻抗特性(一個或多個) 可減小透鏡122和壓電層104之間的聲阻抗特性的差異。例如，在沒有匹配層120的情況下，壓電層104可抵靠透鏡122，并且在壓電層104和透鏡122之間產(chǎn)生接口。在這個接口處的聲阻抗特性的差異可稱為失配。在壓電層104和透鏡122的聲阻抗特性之間的較大的失配或差異可使壓電層104傳輸?shù)穆暡ǖ拇罅磕芰窟h離透鏡122向后反射向壓電層104。 匹配層120可提供其中失配逐漸減小的過渡區(qū)，以便減少反射聲波。背襯層組件126在殼體102中設置在壓電層104的后側(cè)108處或后側(cè)108附近。 例如，背襯層組件126可通過信號電極112來與后側(cè)108分開。備選地，背襯層組件126可至少部分地抵靠壓電層104的后側(cè)108。背襯層組件126包括保持在基質(zhì)封罩130內(nèi)的導熱本體128。導熱本體128包含比基質(zhì)封罩130傳導更多熱能或熱的一種或多種材料或由這些材料形成。例如，導熱本體128可比換能器元件100的其它構(gòu)件(例如壓電層104、基質(zhì)封罩130、匹配層120和/或透鏡122)具有更大的傳熱特性。在一個實施例中，導熱本體128由金屬或金屬合金形成。例如，導熱本體128可包含鋁、氧化鋁、銅或另一種導熱和/或?qū)щ姴牧匣蛴伤鼈冃纬?。如下面描述的那樣，導熱本體128可形成為由諸如金屬或金屬合金繩股的導熱繩股的制成的網(wǎng)或格柵。在一個實施例中，背襯層組件126可包括設置在壓電層104和導熱本體128之間的一個或多個另外的不匹配層(未顯示)。不匹配層可抵靠壓電層104的后側(cè)108。不匹配層可為較薄的層(例如小于壓電層104產(chǎn)生的聲音脈沖的一個波長)。不匹配層可具有較高的聲阻抗特性，使得不匹配層吸收或以別的方式減小被從壓電層104引導向?qū)岜倔w 128的聲音脈沖的量或能量。減少到達導熱本體128的聲音脈沖可減小反射離開導熱本體 128的聲音脈沖的量。示出的實施例顯示了包括單個背襯層組件126的單個換能器元件100。備選地，可為若干換能器元件100提供單個背襯層組件126。例如，背襯層組件126和/或背襯層組件 126的導熱本體128可為延伸通過若干換能器元件100的整體本體。背襯層組件126和/ 或?qū)岜倔w128可在并排設置成超聲成像探測器陣列的若干換能器元件100的下面延伸?；|(zhì)封罩130可包含電介質(zhì)或非導電材料(例如聚合物)或由它們形成。僅以實例的方式，基質(zhì)封罩130可由硅樹脂形成。導熱本體128可至少部分地模制到基質(zhì)封罩130 中。例如，可將基質(zhì)封罩130模制到導熱本體128的網(wǎng)上和/或模制成通過網(wǎng)。備選地，基質(zhì)封罩130可與導熱本體128單獨地形成，并且然后層壓到導熱本體128上。導熱本體128將熱能傳導遠離壓電層104和殼體102中的其它構(gòu)件(例如包括換能器元件100并且由操作者操縱以對本體成像的探測器頭中的其它電子構(gòu)件)。導熱本體 128可定向成大致平行于壓電層104的后側(cè)108?？稍趽Q能器元件100內(nèi)產(chǎn)生熱能，例如當壓電層104通電和/或產(chǎn)生電荷時。至少一些熱能可沿著向后方向132朝背襯層組件126 而傳送通過換能器元件100。導熱本體128接收這個熱能，并且沿相對于向后方向132橫向地或傾斜地定向的方向?qū)⒃摕崮軅鲗С霰骋r層組件126。例如，導熱本體128可沿在導熱本體128限定的平面上延伸或平行于該平面的方向來傳導接收到的熱能。將熱傳導出背襯層組件126可減小保留在換能器元件100的內(nèi)部以及/或者到達保持在與換能器元件100相同的殼體102中的其它構(gòu)件的熱的量。在一個實施例中，殼體102包括傳導性地連結(jié)到導熱本體128上的導熱通路134。 導熱通路134接收來自導熱本體128的熱能，并且將熱能傳導出殼體102。例如，導熱通路 134可為與設置在殼體102的外部的外部熱沉(例如肋式金屬本體)連結(jié)的一個或多個傳導通道或本體。導熱本體128和導熱通路134可將殼體102和換能器元件100的內(nèi)部的熱能傳遞給熱沉，以便從殼體102和換能器元件100中移除熱能。熱沉可使熱能消散到大氣中。在示出的實施例中，背襯層組件126包括單個導熱本體128。備選地，背襯層組件 126可包括多個導熱本體128。例如，背襯層組件126可包括定向成平行于彼此和平行于壓電層104的后側(cè)108的另外的導熱本體128。增加導熱本體128的數(shù)量可提高從換能器元件100傳遞出的熱能的量和/或熱能從換能器元件100中排出的速率。如圖I中顯示的那樣，導熱本體128與接地電極110和信號電極112間隔開。導熱本體128通過基質(zhì)封罩130、信號電極112和壓電層104來與接地電極110分開。導熱本體128通過基質(zhì)封罩130來與信號電極112分開。通過一種或多種非傳導絕緣材料或電介質(zhì)材料來將導熱本體128與接地電極110和信號電極112間隔開可防止導熱本體128傳導性地聯(lián)接到接地電極110和/或信號電極112上，以便避免使接地電極110和/或信號電極112短路或分流。圖2是設置在背襯層組件126中的導熱本體128的一個實施例的俯視圖。示出的導熱本體128包括形成格柵或網(wǎng)的若干交織或交迭的繩股200。繩股200可包括導熱和/ 或?qū)щ姴牧系纳扉L本體或由它們形成。通過相對于彼此沿傾斜方向或橫向方向而定向繩股200來形成導熱本體128的網(wǎng)。例如，可通過沿著第一方向202定向第一組或第一批繩股 200以及沿著不平行的第二方向204交迭或編織第二組或第二批中的繩股200來形成導熱本體128。在示出的實施例中，第一方向202和第二方向204是垂直的。備選地，第一方向 202和第二方向204可相對于彼此傾斜地定向。編織繩股200以形成圖2中顯示的網(wǎng)還可產(chǎn)生延伸通過導熱本體128的開口 206。 例如，沿著第一方向202定向的第一批中的繩股200可沿著第二方向204相對于彼此而間隔開。類似地，沿著第二方向204定向的第二批中的繩股200可沿著第一方向202相對于彼此而間隔開。使繩股200彼此間隔開提供了通過導熱本體128的開口 206。在一個實施例中，開口 206是為聲波傳送通過導熱本體128而提供通路的傳聲開口。關于圖I中顯示的導熱本體128的位置，壓電層104產(chǎn)生的聲波的被向后引導的分量 (例如沿著向后方向132傳輸?shù)牟?可傳播通過背襯層組件126的基質(zhì)封罩130，并且到達導熱本體128。被向后引導的聲波的至少一些可撞擊導熱本體128的繩股200，并且向后朝壓電層104反射(本文中稱為“軸向反射”)。但是，被向后引導的聲波的其它分量傳送通過開口 206，而不反射。聲波的這些分量傳播通過背襯層組件126，并且被基質(zhì)封罩130或換能器元件100的其它構(gòu)件削弱，而不沿軸向反射?？苫陂_口 206的大小來調(diào)節(jié)傳送通過開口 206以及被削弱而不向后朝壓電層 104反射的聲波的被向后引導的分量的量。例如，在開口 206的大小增大時，聲波的更多被向后引導的分量傳送通過導熱本體128，而不反射。為了增大開口 206的大小，繩股200可定位成彼此離得更遠。相反，在開口 206的大小減小時，聲波的更少被向后引導的分量可傳送通過導熱本體128，而不反射。但是，開口 206的較小的大小可為繩股200較靠近在一起、繩股200較大和/或較多繩股200包含在導熱本體128中的結(jié)果。將繩股200移得更靠近、提供更大的繩股200和/或提供更多繩股200可提高的導熱本體128的導熱性。因此，導熱本體128可從換能器元件100(在圖I中顯示)傳遞出更多熱能，并且/或者以更高的速率從換能器元件100傳遞出熱能。因此，可改變開口 206的大小、繩股200相對于彼此的定位、導熱本體128中的繩股200的數(shù)量和/或繩股200的大小，以改變導熱本體128 從換能器元件傳遞出熱能的效率和/或能夠傳送通過導熱本體128而不軸向反射的聲波的被向后引導的分量的量。在另一個實施例中，導熱本體128可為由具有穿透結(jié)構(gòu)的孔的材料制成的導熱的固體結(jié)構(gòu)。例如，導熱本體128可為由金屬或金屬合金制成的固體片材或平面，其具有延伸通過片材的若干個孔。金屬片材可以熱的方式從換能器元件100傳導出熱，同時孔容許聲波的被向后引導的分量傳送通過該片材，而不沿軸向反射?？卓删哂袌A形、多邊形或其它形狀。在另一個實施例中，背襯層組件126可包括具有散布在其中的導熱本體的復合材料。例如，代替導熱本體128或除了導熱本體128之外，背襯層組件126可包括分散在基質(zhì)封罩130內(nèi)的金屬繩股、節(jié)段、本體等。金屬繩股、節(jié)段、本體等可提高基質(zhì)封罩130的導熱性，而不顯著地增加聲波的軸向反射?；|(zhì)封罩130的提高的導熱性可容許壓電層104產(chǎn)生的熱從換能器元件100傳導出。圖3是換能器元件100的一個實施例的俯視圖。如上面描述的那樣，換能器元件 100的透鏡122提供傳輸表面124,通過該傳輸表面124來傳輸聲波，以及/或者通過該傳輸表面124來接收聲音回聲。傳輸表面124可限定換能器兀件100的傳聲覆蓋范圍300。備選地，壓電層104 (在圖I中顯示)的前側(cè)106 (在圖I中顯示)可限定換能器元件100的傳聲覆蓋范圍300。傳聲覆蓋范圍300表示這樣的區(qū)域在該區(qū)域上，聲波在圖3表示的平面或在平行于該平面的平面上從換能器元件100中傳輸出來。在示出的實施例中，雖然傳聲覆蓋范圍300在整個透鏡122上面延伸，但是備選地，傳聲覆蓋范圍300可延伸不到整個透鏡122上面。導熱本體128可在大于換能器元件100的傳聲覆蓋范圍300的區(qū)域上面延伸。例如，如圖3中顯示的那樣，導熱本體128可大于傳聲覆蓋范圍300，因為導熱本體128從換能器元件100的側(cè)部向外凸出。導熱本體128可大于傳聲覆蓋范圍300，以便增加壓電層104 產(chǎn)生的且被導熱本體128從換能器元件100傳導出的熱能。例如，通過使導熱本體128至少像傳聲覆蓋范圍300 —樣大，導熱本體128可以能夠捕捉和以熱的方式傳導壓電層104 的全部后側(cè)108 (在圖I中顯示)或基本全部后側(cè)108上產(chǎn)生的熱，這與后側(cè)108的僅一部分相反。圖4是根據(jù)一個實施例而形成的整體換能器陣列400的俯視圖。換能器陣列400 包括在陣列400中有規(guī)則地間隔開(例如等間距)的若干換能器元件402。各個換能器元件402可類似于換能器元件100 (在圖I中顯示)。例如，換能器元件402可各自包括壓電層和接地電極和/或信號電極。在示出的實施例中，整體導熱本體404在陣列400中在換能器元件402的下面延伸。導熱本體404可類似于導熱本體128 (在圖I中顯示)。例如， 導熱本體404可由導熱繩股形成，導熱繩股共同編織成網(wǎng)或格柵，開口延伸通過網(wǎng)或格柵。導熱本體404和導熱本體128 (在圖I中顯示)之間的一個差異在于，導熱本體 404在若干換能器元件402的下面延伸，并且從其中傳導出熱。例如，導熱本體404可持續(xù)地在多個換能器元件402的下面延伸，使得被換能器元件402引導向?qū)岜倔w404的熱能可由同一導熱本體404從換能器元件402傳導出。備選地，可通過連結(jié)若干個較小的導熱本體來形成導熱本體404。例如，若干導熱本體128可彼此傳導性地聯(lián)接而形成整體導熱本體 404。圖5是根據(jù)一個實施例的、提供換能器元件或換能器陣列的背襯層組件的方法 500的流程圖?？墒褂梅椒?00來產(chǎn)生背襯層組件126 (在圖I中顯示)。在502處，形成具有傳聲開口的導熱本體。例如，可將導熱和/或?qū)щ姷纳扉L繩股編織在一起，以形成在繩股之間具有開口的網(wǎng)或格柵。備選地，可提供導熱和/或?qū)щ娖模渚哂醒由焱ㄟ^片材的孔。在504處，將導熱本體置于模制封罩中。例如，可將導熱本體裝載到模具中，除了入口之外，模具是基本密封的。在506處,將流體基質(zhì)封罩材料裝載到模制封罩中。例如,可通過入口來將用來形成基質(zhì)封罩130 (在圖3中顯示)的材料(一種或多種)插入模制封罩中。流體材料可填滿或基本填滿模制封罩內(nèi)部的容積，并且至少部分地封閉導熱本體。在508處，基質(zhì)封罩材料固化，以至少部分地將導熱本體封閉在基質(zhì)封罩材料中。 例如，可允許具有流體基質(zhì)封罩材料和/或?qū)岜倔w的模制封罩在環(huán)境溫度處固化，以及/ 或者受加熱，以允許基質(zhì)封罩材料在導熱本體的周圍固化和凝固。在510處，將基質(zhì)封罩材料和導熱本體置于換能器元件中作為背襯層組件。例如，一旦基質(zhì)封罩材料固化，基質(zhì)封罩材料和導熱本體則形成用于換能器元件或用于換能器元件陣列的背襯層組件。基質(zhì)封罩材料和導熱本體可定位在超聲探測器的殼體內(nèi)，壓電層或元件設置在背襯層組件和探測器的傳輸面或表面之間。將理解，以上描述意圖為例示性的，而非限制性的。例如，上面描述的實施例(和/ 或它們的各方面)可彼此結(jié)合起來使用。另外，可作出許多修改，以使特定的情形或材料適于本文公開的主題的教導，而不偏離本主題的范圍。雖然本文描述的材料的尺寸和類型意圖限定主題的一個或多個實施例的參數(shù)，但是它們無論如何不是限制性的，而是示例性實施例。在審閱以上描述之后，許多其它實施例對本領域普通技術人員將是顯而易見的。因此，應當參照所附權利要求以及這樣的權利要求所被賦予的等效方案的完整范圍來確定本文描述的主題的范圍。在所附權利要求中，將用語“包含”和“在其中”用作相應的用語“包括”和“其中”的普通英語的等效物。此外，在權利要求中，僅將用語“第一”、“第二”和“第三”等用作標記，并且它們不意圖對它們的對象施加數(shù)值要求。另外，沒有以裝置加功能的格式來書寫所附權利要求的限制，并且不意圖基于35 U.S.C. 112. 6來理解權利要求的限制，除非以及直到這樣的權利要求限制明確地使用了短語“裝置用于”，后面是缺乏另外的結(jié)構(gòu)的功能的陳述。本書面描述使用實例來公開描述的主題的若干實施例，包括最佳模式，并且還使本領域普通技術人員能夠?qū)嵺`本文公開的實施例，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行方法。主題的可授予專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域普通技術人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有不異于權利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實例在權利要求的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種構(gòu)造成設置在殼體(102)中的超聲換能器元件(100)，所述換能器元件(100) 包括在相對的前側(cè)和后側(cè)(106，108)之間延伸的壓電層(104)，所述壓電層(104)構(gòu)造成從所述前側(cè)(106)傳輸出聲波；設置在所述壓電層(104)的所述前側(cè)(106)的附近的前端本體(118)，所述前端本體 (118)構(gòu)造成將所述聲波發(fā)射出所述殼體(102);以及設置在所述壓電層(104)的所述后側(cè)(108)的附近的背襯層組件(126)，所述背襯層組件(126)包括設置在基質(zhì)封罩(130)中的第一導熱網(wǎng)(128)，其中，所述第一導熱網(wǎng)(128) 定位成將熱能傳導遠離所述壓電層(104)。
2.根據(jù)權利要求I所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述第一導熱網(wǎng)(128) 是沿橫向方向或傾斜方向(202，204)中的至少一個定向的由金屬或金屬合金材料制成的伸長繩股的格柵。
3.根據(jù)權利要求I所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述第一導熱網(wǎng)(128) 定向成大致平行于所述壓電層(104)的所述后側(cè)(108)。
4.根據(jù)權利要求I所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述第一導熱網(wǎng)(128) 包括傳聲開口(206),所述傳聲開口(206)容許從所述壓電層(104)傳輸向所述背襯層組件 (126)的所述聲波的被向后引導的分量傳送通過所述第一導熱網(wǎng)(128)。
5.根據(jù)權利要求I所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述殼體(102)包括導熱本體(134)，并且所述第一導熱網(wǎng)(128)與所述殼體(102)的傳導本體傳導性地聯(lián)接。
6.根據(jù)權利要求I所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述背襯層組件(126) 至少包括設置成比所述第一導熱網(wǎng)(128)離所述壓電層(104)的所述后側(cè)(108)更遠的第二導熱網(wǎng)(128)。
7.根據(jù)權利要求I所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述第一導熱網(wǎng)(128) 具有大于所述基質(zhì)封罩(130)的聲阻抗特性的聲阻抗特性。
8.根據(jù)權利要求I所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述壓電層(104)的所述前側(cè)(106)限定所述聲波從其中傳輸出的傳聲覆蓋范圍，所述第一導熱網(wǎng)(128)沿至少一個方向(202，204)延伸超越所述覆蓋范圍。
9.一種超聲換能器兀件(100)，包括在相對的前側(cè)和后側(cè)(106，108)之間延伸的壓電層(104)，所述壓電層(104)構(gòu)造成從所述前側(cè)(106)傳輸出聲波；設置在所述壓電層(104)的所述前側(cè)(106)的附近的前端本體(118)，所述前端本體 (118)構(gòu)造成將所述聲波發(fā)射遠離所述壓電層(104);以及設置在所述壓電層(104)的所述后側(cè)(108)的附近的背襯層組件(126)，所述背襯層組件(126)包括設置在非導電基質(zhì)封罩(130)中的導熱本體，其中，所述導熱本體包括傳聲開口，所述傳聲開口容許被所述壓電元件(100)傳輸向所述背襯層組件(126)的所述聲波的被向后引導的分量中的至少一些傳送通過所述導熱網(wǎng)(128)，同時所述導熱本體將熱能引導遠離所述壓電層(104)。
10.根據(jù)權利要求9所述的超聲換能器元件(100)，其特征在于，所述導熱本體是由沿橫向方向或傾斜方向(202，204)中的至少一個定向的由金屬或金屬合金材料制成的伸長繩股形成的網(wǎng)(128)。
全文摘要
本發(fā)明涉及超聲換能器元件和用于提供超聲換能器元件的方法。一種超聲換能器元件包括壓電層、前端本體和背襯層組件。壓電層在相對的前側(cè)和后側(cè)之間延伸，并且構(gòu)造成從前側(cè)傳輸出聲波。前端是設置在壓電層的前側(cè)的附近的本體，并且構(gòu)造成將聲波發(fā)射出殼體。背襯層組件設置在壓電層的后側(cè)的附近。背襯層組件包括設置在基質(zhì)封罩中的第一導熱網(wǎng)。第一導熱網(wǎng)定位成將熱能傳導遠離壓電層。在一方面，第一導熱網(wǎng)是沿橫向方向或傾斜方向中的至少一個定向的由金屬或金屬合金材料制成的伸長繩股的格柵。
文檔編號G10K9/18GK102592586SQ201210022808
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2011年1月14日
發(fā)明者A·C·達戈尼奧, J·-F·格利, J·P·馬拉里達 申請人:通用電氣公司