超声波探头以及背衬制造方法技术

本发明专利技术提供超声波探头以及背衬制造方法。背衬(18)包含：粒子聚集体(30)，由热传导材料构成且具有间隙网(38)，该间隙网(38)具有不规则性；和填充于间隙网(38)的填充材料(32)。从压电层(24)向后方辐射的超声波在背衬(18)的内部散射而衰减。压电层(24)中产生的热经由粒子聚集体(30)向排热块(20)传递。子聚集体(30)向排热块(20)传递。子聚集体(30)向排热块(20)传递。

【技术实现步骤摘要】
超声波探头以及背衬制造方法


[0001]本公开涉及超声波探头以及背衬(backing)制造方法，特别涉及背衬的构造以及制造。

技术介绍

[0002]在进行超声波诊断时，利用超声波探头(ultrasonic probe)。超声波探头具有送受波面，在该送受面与被检查者的体表面抵接的状态下，从超声波探头向被检查者内发送超声波，由超声波探头接收来自生物体内的反射波。
[0003]超声波探头包含换能器组件。换能器组件例如由从非生物体侧(后侧)向生物体侧(前侧)配置的背衬(软背衬)、压电层(压电元件阵列)、匹配层(匹配元件阵列)、声透镜等构成。在背衬与压电层之间有时还设有硬背衬层(硬背衬元件阵列)。
[0004]背衬使向振动层的后面侧(或硬背衬的后面侧)泄漏出的超声波衰减。过去，将背衬的组成最佳化，以便在背衬内吸收超声波而将超声波充分衰减。超声波的衰减有吸收衰减和散射衰减。现有的背衬主要通过吸收衰减来使向后方辐射的超声波衰减。
[0005]在文献1(JP特开2015
‑
221214号公报)中公开了特殊的超声波探头。该超声波探头具有形成有CMUT(Capacitive Micro
‑
machined Ultrasound Transducer，电容式微机械超声换能器)的半导体基板。此外，该超声波探头具有层叠的第1背衬层以及第2背衬层。在文献1的第0035段记载了：通过在多孔质陶瓷中填充树脂，来制作第1背衬层(与此相同的事项记载于US2013/0285174A1的第0047段)。在其第0035段，作为使用多孔质陶瓷的理由，记载了使第1背衬层的线膨胀系数与半导体基板的线膨胀系数一致。在文献1(以及US2013/0285174A1)中，并未记载包含压电材料的压电层，也并未记载多孔质陶瓷的具体的结构、作用。
[0006]由超声波吸收导致的超声波衰减的大小与超声波的频率的平方成比例。在遵循吸收衰减方式的现有的背衬中，在背衬内部不能充分衰减具有低的频率的超声波分量。在该情况下，在背衬的后面产生反射波。若该反射波到达压电层，就会在超声波图像上出现噪声。另一方面，会在压电层中产生比较多的热。出于进一步提高生物体安全性的观点以及保护压电层的观点，谋求向外部有效释放压电层中产生的热的技术。

技术实现思路

[0007]本公开的目的在于，提供可发挥良好的超声波衰减作用以及良好的热传导作用的背衬及其制造方法。
[0008]本公开所涉及的超声波探头的特征在于，包含：压电元件阵列，包含多个压电元件(piezoelectric elements)，且向生物体侧即前侧辐射超声波；背衬，设于所述压电元件阵列的后侧；和热吸收构件，与所述背衬接合，所述背衬包含：多孔质构件，由热传导材料构成，且具有遍布所述背衬其整体的具有不规则性的间隙网；和填充材料，填充于所述间隙网，从所述压电元件阵列向其后侧辐射的超声波在所述多孔质构件的内部散射而衰减，所
述压电元件阵列中产生的热经由所述多孔质构件传递到所述热吸收构件。
[0009]本公开所涉及的背衬制造方法包括如下工序：向包含多个粒子的粒子聚集体所具有的间隙网填充填充材料；和在所述填充材料固化后，研磨包含所述粒子聚集体以及所述填充材料的背衬中的至少生物体侧的面，所述背衬中所述间隙网所占的体积比例处于30～70％的范围内，所述多个粒子的尺寸处于0.05～2mm的范围内。
附图说明
[0010]图1是实施方式所涉及的超声波探头的xz截面图。
[0011]图2是实施方式所涉及的超声波探头的yz截面图。
[0012]图3是背衬的放大截面图。
[0013]图4是表示背衬制造方法的流程图。
[0014]图5是表示超声波探头制造方法的流程图。
[0015]图6是变形例所涉及的超声波探头的xz截面图。
具体实施方式
[0016]以下基于附图来说明实施方式。
[0017](1)实施方式的概要
[0018]实施方式所涉及的超声波探头具有压电元件阵列、背衬以及热吸收构件。压电元件阵列包含多个压电元件，向生物体侧即前侧辐射超声波。背衬设于压电元件阵列的后侧。热吸收构件是与背衬接合的构件。背衬由多孔质构件以及填充材料构成。多孔质构件由热传导材料构成，且具有遍布背衬其整体的具有不规则性的间隙网。填充材料是填充于间隙网的构件。从压电元件阵列向其后侧辐射的超声波在多孔质构件的内部散射而衰减。压电元件阵列中产生的热经由多孔质构件传递到热吸收构件。
[0019]根据上述结构，从压电元件阵列向后方辐射的超声波在背衬内散射，由此，超声波在背衬内衰减。具体地，由于间隙网具有不规则性，即由于多孔质构件的表面不规则地变化，因此会在多孔质构件的表面反复发生超声波的不规则的反射，在这样的过程中，超声波有效地衰减。由于由散射导致的衰减不依赖于或几乎不依赖于超声波的频率，因此很难产生背衬内的低频分量的残留以及反射这样的问题。其结果，还能得到能减小背衬的厚度这样的优点。
[0020]另一方面，由于多孔质构件由热传导材料构成，因此压电元件阵列中产生的热经由多孔质构件向热吸收构件高效地传递。其结果，能抑制压电元件阵列的温度上升，能进一步提高生物体安全性，并且可实现振动元件阵列的保护。例如，在使用不耐热的材料来作为压电材料的情况下，在希望进一步抑制超声波探头的送受波面的温度上升的情况下，期望采用实施方式所涉及的背衬。热传导材料是指具有比填充材料的热传导率高的热传导率的材料。
[0021]在实施方式中，背衬之中间隙网所占的体积比例(体积比率)处于30～70％的范围内。若间隙网所占的体积比例不足30％，就不再能使超声波充分衰减，或者背衬会大型化。若间隙网所占的体积比例超过70％，就不再能使超声波充分衰减，此外，也不再能得到充分的排热作用。
[0022]在实施方式中，多孔质构件是包含多个粒子的粒子聚集体。在实施方式中，多个粒子具有不规则形状(irregular shapes)(也能称作随机形状或不统一形状)。此外，多个粒子具有不规则尺寸(irregular sizes)(也能称作随机尺寸或不统一尺寸)。在多个粒子具有不规则形状以及不规则尺寸的情况下，由于间隙网的形状的不规则程度增大，因此提高了背衬内的超声波的散射程度。
[0023]在实施方式中，多个粒子的尺寸处于0.05～2mm的范围内。在满足该条件的情况下，从与所使用的超声波的频率范围之间的关系来看，能得到良好的衰减特性。可以将多个粒子的尺寸设在0.2～1mm的范围内。在此，尺寸是指无定形的粒子中的最大长度。在粒子聚集体中，相邻的粒子彼此可以接触，也可以合并。粒子聚集体以如下方式构成，即，使得在多个压电元件到热吸收构件之间，不间断地形成多个热传导路径。也就是说，粒子聚集体是多个粒子的密集体。
[0024]在实施方式中，多个粒子分别是具有绝缘性的陶瓷粒子。在填充材料由具有绝缘性的材料构成且各粒子由具有绝缘性的材料构成的情况下，不会产生多个压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波探头，其特征在于，包含：压电元件阵列(24)，包含多个压电元件，且向生物体侧即前侧辐射超声波；背衬(18)，设于所述压电元件阵列(24)的后侧；和热吸收构件(20)，与所述背衬接合，所述背衬(18)包含：多孔质构件(30)，由热传导材料构成，且具有遍布所述背衬(18)其整体的具有不规则性的间隙网(38)；和填充材料(32)，填充于所述间隙网(38)，从所述压电元件阵列(24)向其后侧辐射的超声波在所述多孔质构件(30)的内部散射而衰减，所述压电元件阵列(24)中产生的热经由所述多孔质构件(30)传递到所述热吸收构件(20)。2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，所述背衬(18)之中所述间隙网(38)所占的体积比例处于30～70％的范围内。3.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于，所述多孔质构件(30)是包含多个粒子(30a)的粒子聚集体。4.根据权利要求3所述的超声波探头，其特征在于，所述多个粒子(30a)具有不规则形状。5.根据权利要求3所述的超声波探头，其特征在于，所述多个粒子(30a)具有不规则尺寸。6.根据权利要求5所述的超声波探头，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林和裕，泽田航，渡边彻，
申请(专利权)人：富士胶片医疗健康株式会社，
类型：发明
国别省市：