一种适用于超声相控阵探头的高导热高衰减的背衬材料，由三氧化二镥、氧化铝、复合材料钨粉和环氧胶粘剂组成，其特征在于，所述环氧胶粘剂由环氧树脂E-54、三乙醇胺搅拌混合制得，所述复合材料钨粉是由橡胶与钨粉混炼而成的。其中氧化铝占背衬材料的质量百分比为：10.48％-53.04％。其制造方法包括以下步骤：(a)将环氧树脂E-54、三氧化二镥、氧化铝、复合材料钨粉搅拌混合，其中环氧树脂E-54占背衬材料总质量的6.22％，氧化铝占背衬材料质量百分比的10.48％-53.04％。(b)将占背衬材料总质量的0.95％的三乙醇胺加入上述的复合颗粒中，搅拌混合。(c)将复合颗粒装入模具中，利用粉末压片机将其挤压成所需的背衬材料。(d)将压制好的背衬材料放进炉温为65℃的鼓风加热烤箱中，加热固化。该背衬材料的热传导系数为1.782W/(m.k)，声阻抗率为8.42×106Pa.s/m，在5MHz时的声衰减系数为294.4dB/cm。这种背衬材料具有高导热性和高衰减的特点，而且用这种背衬材料制作的相控阵探头，探头的灵敏度和分辨率都得到满足应用的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
在较高的声强度或者连续长时间地使用超声相阵控探头，会使换能器的内部组件温度过高，从而对探头的性能和检测结果会产生很大的影响，甚至会影响到探头的使用寿命。由于选择换能器元件的标准是按其声学性能的优劣来进行选择的，但是声学性能优良的换能器元件的导热率通常是比较低的。再加上换能器元件常通过切槽而相互隔离，其对换能器元件提供了额外的热绝缘。这样，换能器元件内产生的热被封闭在声叠层中，难以散发出来，再加上换能器元件的低导热率，这就容易导致探头的表面温度升高，超过环境温度。超声相控阵探头分为工业相控阵探头和医疗相控阵探头，医疗相控阵探头因为要检查患者的内部组织，需要与人体接触，如果探头的表面温度超过了人体可承受的温度，会对患者造成不必要的困扰甚至造成皮肤烫伤等。为了防止换能器组件的表面过热，人们对换能器的组件都做了一些改进，最理想的办法，就是将热量从换能器组件的产热区排出，也就是从换能器的背衬材料处做考虑。在中国专利公开号CN 1799510A，公开日2006年7月12日，专利技术创造名称为《提高热传导的超声换能器》，该专利公开一种用于换能器中具有提高的热导率的背衬材料复合结构，具体做法就是将多个导热元件交替地布置在多层背衬材料上，这样换能器的热量就能有效地通过导热元件，从换能器中心转移到背衬材料复合结构多个点上，从而有效地将热量散发了出去，确保探头的表面温度不会过高，但是这种方法的缺点是1，结构复杂，要将多个导热元件交替地分布在背衬材料上，所耗的工时比较多；2，由于其多个导热元件交替地布置在多层背衬材料上的，所以这种做法只能针对具有多层背衬材料的超声换能器，不能够普及到其他结构的换能器上；3，由于使用了多个导热元件和其布置复杂，所以其生产成本会比较高。超声探头中的背衬材料主要有两个用途一，与晶片进行匹配，降低晶片的振动次数，从而提高探头的频带宽度；二，吸收压电陶瓷背向发射的声波，减少背向杂波对探头的影响，提高检测的可靠性。如果背衬材料和压电陶瓷的声阻抗越接近，声衰减越大，压电陶瓷所激发的超声波可最有效地进入背衬材料，继而被吸收，探头的频谱就越宽，分辨率就越好。对于高阻抗背衬材料的制作，前人作了不少研究。滕永平在《应用声学》(1995年14卷第六期37-39页)上的一篇文章《超声检测用的窄脉冲探头高阻抗背衬的研制》中提出了一种“挤压法”，而在中国专利公开号CN 1605863A，公开日2005年4月13日，专利技术创造名称为《一种用于超声无波损检测探头的背衬材料及其制造方法》，该申请公开了一种采用沉积法制作具有高声阻抗率及该声衰减系数背衬材料的方法。这些背衬材料都有一个共同的特征高阻抗、衰减大；然而用这种背衬材料制得的探头虽然具有脉冲短，频带宽的优点， 但是探头的灵敏度却都大幅度地偏低。这是因为压电陶瓷所激发的超声波大部分被背衬材料吸收，从而造成探头的灵敏度都大幅度地偏低。灵敏度和分辨率是影响超声探头性能的好坏的重要因素，为了达到高分辨率，而造成探头的灵敏度大幅度偏低，这并不是一种很好的做法。对于这个问题，有一种折中的解决方法是制作高衰减，声阻抗相对较低的背衬材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种从背衬材料的组分着手，制作高导热性、高衰减和声阻抗相对较低的适用于超声相控阵探头的背衬材料及其制造办法。由于本专利技术的背衬材料具有高导热性、高衰减和声阻抗相对较低的特点，使用由该背衬材料制成的超声相控阵探头， 解决了当探头长时间或者在较高声强度工作时，由于背衬材料低导热率，热量难以散发，导致换能器工作是容易温度过高的问题；而且该超声相控阵探头，能够很好地满足人们对探头的灵敏度和分辨率的要求。本专利技术是通过以下技术方案来实现的，一种适用于超声相控阵探头的高导热高衰减的背衬材料，由三氧化二镥、氧化铝、复合材料钨粉和环氧胶粘剂组成，其特征在于，所述环氧胶粘剂由环氧树脂E-54、三乙醇胺搅拌混合制得，所述复合材料钨粉是由橡胶与钨粉混炼而成的。所述氧化铝占背衬材料的质量百分比为10. 48% -53. 04%；背衬材料的声阻抗率为4. 75X 106-8· 42 X IO6Pa. s/m ；背衬材料在 5MHz 时的声衰减系数为136. 8-294. 4dB/cm ； 背衬材料的热传导系数为1. 175-1. 782ff/(m. k)。根据权利要求1或2所述的背衬材料，其特征在于上述氧化铝占背衬材料的质量百分比可以为10. 48% -26. 52%，所述背衬材料的声阻抗率为7. 48Χ106_8· 42 X IO6Pa. s/ m，在5MHz时的声衰减系数为223194. 4dB/cm，其热传导系数为1. 175-1. 782W/ (m. k)。根据权利要求1所述的背衬材料，其特征在于所述氧化铝占背衬材料的质量百分比的优选值为26. 52%，三氧化二镥占背衬材料的质量百分比为26. 52%，复合材料钨粉占背衬材料的质量百分比为39. 79%，所述的背衬材料的声阻抗率为8. 42 X IO6Pa. s/m，其在 5MHz时的声衰减系数为223dB/cm，热传导系数为1. 782ff/(m. k)。制造本专利技术所述的超声相控阵探头的高导热高衰减的背衬材料的方法，包括以下步骤(a)将环氧树脂E-M、三氧化二镥、氧化铝、复合材料钨粉搅拌混合，制成压制背衬材料必需的复合颗粒，其中环氧树脂E-M占背衬材料总质量的6. 22%，氧化铝占背衬材料质量百分比的10. 48% -53. 04%，三氧化二镥占背衬材料的质量百分比为10. 48% -53. 04%, 复合材料钨粉占背衬材料的质量百分比为39. 79%。(b)将占背衬材料总质量的0. 95%的三乙醇胺加入上述的复合颗粒中，搅拌混合。(c)将复合颗粒装入模具中，利用粉末压片机将其挤压成所需的背衬材料(d)将压制好的背衬材料放进炉温为65°C的鼓风加热烤箱中， 加热固化。本专利技术由于采用改变背衬材料组分的办法来制造制作高导热性、高衰减和声阻抗相对较低的适用于超声相控阵探头的背衬材料。该背衬材料具有以下的优点1原料来源容易，价格不高，有效地保证了超声相控阵探头的生产成本；2各组分的声学特性和物理特性，有机组合后，保证了超声相控阵探头对背衬材料的声学要求和热性能要求。氧化铝是高热导率，声速高的粉体，将其加入背衬材料中，有利于其导热性和声速的提高；三氧化二镥的密度大，将其加入背衬材料中，可以提高体系的整体密度；复合钨粉是制作背衬材料中常用的填料，用来保证背衬材料具有足够声衰减性能；3，大大减少了树脂的用量，有效地提高了粉体在体系中的质量百分比；4，制作工艺简单，快捷，有利于工业化的生产，而且不会造成浪费和环境污染；5，使用由该背衬材料制成的超声相控阵探头，其高导热性解决了由于背衬材料低导热率，导致换能器工作是容易温度过高的问题，而在5MHz时的声衰减系数为 223dB/cm,良好的声衰减性能，使超声相控阵探头的背向杂波微弱，不会干扰正常的检测信号，提高了探头的分辨率，另外由于其声阻抗率为8. 42X IO6Pa. s/m，声阻抗相对比较低，使得探头的灵敏度不会偏低，保证探头灵敏度的需求。附图说明图1为超声医疗相控阵的结构2背衬材料的导热系数随氧化铝的百分含量的变化曲线图3本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种适用于超声相控阵探头的高导热高衰减的背衬材料，由三氧化二镥、氧化铝、复合材料钨粉和环氧胶粘剂组成，其特征在于，所述环氧胶粘剂由环氧树脂Ｅ－５４、三乙醇胺搅拌混合制得，所述复合材料钨粉是由橡胶与钨粉混炼而成的。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：纪轩荣，蓝咏，
申请(专利权)人：广州多浦乐电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81
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