超声成像设备的探头和用于制造该探头的方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施例涉及一种探头，更具体地讲，涉及一种超声成像设备的探头以及用于制造该探头的方法，该探头用于超声成像设备以利用超声波产生目标对象的内部的图像。
【背景技术】
[0002]超声成像设备将超声信号从对象(例如，人体)的表面施加到对象的主体内部的目标点，利用反射的超声信号(超声回波信号)的信息获取软组织的X线断层照片或关于血流的图像，并提供关于将被诊断的必要目标部位的信息。
[0003]与其他图像诊断设备(诸如，X射线诊断设备、计算机断层(CT)扫描仪、磁共振成像(MRI)设备以及核医学诊断设备)相比，超声成像设备具有紧凑的尺寸和低廉价格、非入侵性和非破坏性。因此，超声成像设备已被广泛地用于心脏、腹部和泌尿诊断以及产科和妇科诊断。
[0004]超声成像设备包括探头，探头用于将超声信号发送到目标对象，以获取目标对象的超声图像，并接收从目标对象反射的超声回波信号。探头连接到压电体、匹配层、背衬层(用作声音吸收层)、透镜等，并包括壳体和盖子，壳体具有敞开的上部，盖子结合到敞开的壳体的上端并直接接触目标对象的表面。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的一方面提供一种用于超声成像设备的探头，以利用超声波产生目标对象内部的图像，并且还提供一种制造该探头的方法。
[0006]本发明的其它方面一部分将在下面的描述中进行阐述，一部分将通过该描述而明显，或可通过本发明的实践而了解。
[0007]根据本发明的一方面，一种超声成像设备的探头包括:压电单元，包括压电体和电极；印刷电路板(PCB)单元，具有印刷电路板(PCB)，被构造为形成在压电单元的侧表面；匹配层，形成在压电单元和PCB单元的前表面；背衬层，形成在压电单元和PCB单元的后表面。
[0008]所述PCB单元可基于插入到PCB单元中的压电单元而形成在压电单元的两个侧表面。
[0009]形成在压电单元的一侧的一个PCB单元和形成在压电单元的另一侧的另一 PCB单元之间的间距可与压电单元的在垂向上的宽度相对应。
[0010]PCB单元可具有与压电单元的轴向高度相同的高度。
[0011]PCB单元还可包括具有预定厚度的支撑单元，以支撑PCB单元。
[0012]PCB单元可基于支撑单元的厚度被形成为具有与压电单元的轴向高度相同的高度。
[0013]PCB可包括柔性印刷电路板。
[0014]PCB单元可具有按照柔性印刷电路板的一端包围支撑单元的方式的折叠形状。
[0015]所述支撑单元可以是刚性支撑单元；PCB单元可具有通过粘合刚性支撑单元和FPCB而形成的刚柔结合印刷电路板(R-FPCB)形式。
[0016]R-FPCB可包括与压电单元的尺寸对应的内部空间。
[0017]压电单元可粘合到所述内部空间。
[0018]所述PCB单元可包括电连接到电极的导线。
[0019]所述导线可包括多个导线，其中，多个导线被布置为沿着横向彼此分开预定距离。
[0020]布置在压电单元的一侧的多个导线和布置在压电单元的另一侧的多个导线可被布置为彼此交错。
[0021]所述压电单元和PCB单元可基于所述导线的布置被构造为沿着横向形成通道划分。
[0022]所述PCB单元还包括电连接到形成在PCB单元的前表面上的导线的导电通孔。
[0023]所述导电通孔可粘合到支撑单元或被形成为穿透支撑单元。
[0024]所述匹配层和所述背衬层中的至少一个可包括导电材料。
[0025]所述探头还包括:至少一个电极层，被构造为将所述电极电连接到PCB。
[0026]所述背衬层可包括多个背衬层。
[0027]所述PCB单元可通过粘合剂粘合到压电单元，其中，所述粘合剂由导电材料形成。
[0028]根据本发明的另一方面，一种用于制造超声成像设备的探头的方法包括:形成被构造为包括压电体和电极的压电单元；形成被构造为包括印刷电路板(PCB)和支撑单元的印刷电路板(PCB)单元；
[0029]将所述压电单元和所述印刷电路板单元粘合到背衬层。
[0030]形成PCB单元的步骤可包括:基于所述支撑单元的厚度而将印刷电路板单元形成为具有与压电单元的轴向高度相同的高度。
[0031]粘合到背衬层的步骤可包括:将PCB单元粘合为位于压电单元的侧表面。
[0032]粘合到背衬层的步骤可包括:粘合PCB单元，使得PCB单元基于介于PCB单元中的压电单元而位于压电单元的两侧。
[0033]粘合到背衬层的步骤可包括:按照形成在压电单元的一侧的一个印刷电路板单元和形成在压电单元的另一侧的印刷电路板单元之间的间距与压电单元的垂向宽度相对应的方式执行粘合。
[0034]形成PCB单元的步骤可包括:形成包括柔性印刷电路板(FPCB)的印刷电路板。
[0035]形成PCB单元的步骤可包括:按照柔性印刷电路板的一端具有包围支撑单元的折叠形状的方式形成印刷电路板。
[0036]所述支撑单元可以是刚性支撑单元；所述PCB单元可具有通过粘合刚性支撑单元和FPCB而形成的刚柔结合印刷电路板(R-FPCB)形式。
[0037]形成PCB单元的步骤可包括:按照R-FPCB包括与压电单元的尺寸相对应的内部空间的方式形成R-FPCB。
[0038]粘合到背衬层的步骤可包括:将压电单元粘合到所述内部空间。
【附图说明】
[0039]通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面将变得清楚并更易于理解，其中:
[0040]图1是示出根据本发明的示例性实施例的超声成像设备的外观的透视图；
[0041]图2示例性地示出了各种类型的探头；
[0042]图3是示出根据本发明的示例性实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0043]图4是示出根据本发明的另一示例性实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0044]图5是示出用于制造图3中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0045]图6示出了用于形成压电体的过程；
[0046]图7至图9示出了用于形成印刷电路板(PCB)单元的过程；
[0047]图10是示出根据示例性实施例的包括导电通孔的PCB单元的平面图；
[0048]图11是示出根据另一实施例的具有导电通孔的PCB单元的平面图；
[0049]图12示出了用于将PCB单元和压电单元粘合到背衬层的示例性方法；
[0050]图13示出了匹配层的附着示例；
[0051]图14示出了声学模块的通道划分过程；
[0052]图15是示出根据另一实施例的用于制造图3中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0053]图16示出了根据另一实施例的用于制造超声成像设备的探头的方法；
[0054]图17是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0055]图18是示出用于制造图17中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0056]图19示出了用于将PCB单元和压电单元粘合到第一背衬层的示例性方法；
[0057]图20示出了用于将被通道划分的声学模块粘合到第二背衬层的示例性方法；
[0058]图21是示出用于制造图17中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0059]图22示出了用于将PCB单元和压电单元粘合到第一背衬层的另一示例；
[0060]图23是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0061]图24是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0062]图25是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0063]图26和图27是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0064]图28是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0065]图29是示出用于制造图26中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0066]图30至图32示出了用于形成PCB单元的过程；
[0067]图33示出了具有刚柔结合印刷电路板(R-FPCB)形式的PCB单元；
[0068]图34示出了具有R-FPCB形式的PCB单元；
[0069]图35示出了用于将PCB单元和压电单元粘合到背衬层的方法；
[0070]图36是示出用于制造图26中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0071]图37示出了用于将PCB单元和压电单元结合到背衬层的另一示例；
[0072]图38是示出用于制造图26中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0073]图39是示出具有内部空间的PCB单元的平面图；
[0074]图40示出了用于将PCB单元和压电单元粘合到背衬层的另一示例；
[0075]图41是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0076]图42是示出用于制造图41中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0077]图43示出了用于将PCB单元310和压电单元粘合到第一背衬层的示例；
[0078]图44示出了用于将被通道划分的声学模块粘合到第二背衬层的示例性方法；
[0079]图45是示出用于制造图41中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0080]图46示出了用于将PCB单元和压电单元粘合到第一背衬层的另一示例；
[0081]图47是示出用于制造图41中示出的超声成像设备的探头的方法的流程图；
[0082]图48是示出用于将PCB单元和压电单元粘合到第一背衬层的另一示例的流程图；
[0083]图49是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图；
[0084]图50是示出根据又一实施例的超声成像设备的探头的截面图。
【具体实施方式】
[0085]现在将详细地介绍本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指示相同的元件。
[0086]下面，将参照附图描述根据实施例的用于超声成像设备的探头以及制造该探头的方法。
[0087]图1是示出根据本发明的示例性实施例的超声成像设备的外观的透视图。图2示例性地示出了各种类型的探头。
[0088]参照图1，超声成像设备1可包括探头100、主体10和用户界面60。
[0089]直接接触目标对象的探头10将超声信号发送到目标对象并从目标对象接收超声信号，从而获得关于目标对象的内部的超声图像。更详细地讲，探头100包括将电信号转换为振动能量的压电体(也称为压电材料，图2的120)。探头100可利用压电体120将超声信号发送到目标对象，并接收从目标对象反射的回波信号。在这种情况下，虽然目标对象可以是人或动物的活体，目标点可以是活体内的组织(诸如血管、骨骼、肌肉等)，但本发明的范围或精神不限于此。如果需要，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，任何类型的对象(其内部结构可通过超声成像设备1被成像)可用作目标对象。
[0090]根据压电体120的布置形式，探头100可被设置为具有如图2中的(a)中所示的直线形表面的直线形探头，可被设置为具有如图2中的(b)中所示的凸面的凸形探头，或者可被设置为如图2中的(c)中所示的矩阵探头。然而，本发明的范围或精神不限于此，探头100不仅可被设置为图2中的形状，也可被设置为本领域技术人员公知的其他形状。
[0091]以探头100的中心点为基准彼此垂直的三个方向可被限定为轴向(A)、横向(L)和垂向(E)。更详细地讲，超声波照射的方向被定义为轴向(A)，压电体形成列所沿的方向被定义为横向(L)，垂直于方向(A和L)的剩余一个方向可被定义为垂向(E)。
[0092]线缆30的一端可连接到探头100，公连接器40 (未示出)可连接到线缆30的另一端。公连接器40可物理结合到主体10的母连接器45。
[0093]主体10可包括超声成像设备1的主要组成元件，例如，控制器(未示出)、图像处理单元(未示出)等。如果用户或检查员输入超声诊断命令，则控制器(未示出)产生用于照射超声信号的控制信号，并将该控制信号发送到探头100。控制器接收从目标对象反射的超声回波信号，并将该超声回波信号发送到图像处理单元(未示出)。图像处理单元(未示出)可基于超声回波信号执行图像处理(诸如噪声消除或失真校正)，并可产生关于目标对象内部的超声图像。
[0094]如上所述，主体10可将信号发送到探头100并从探头100接收信号。为此，主体10包括至少一个母连接器45，母连接器45可通过线缆30和公连接器40连接到探头100。
[0095]此外，可在主体10的下部设置用于使超声成像设备1移动的多个脚轮(未标号，参见图1)。多个脚轮可将超声成像设备1固定在特定位置或允许超声成像设备1沿着特定方向运动。
[0096]包括输入单元61和显示单元62的用户界面60可设置在主体10的上方，使得用户界面60可接收用户命令作为输入或者显示超声图像。
[0097]输入单元61可接收关于超声成像设备1的操作的命令。例如，输入单元61可从用户接收命令来选择超声诊断开始、诊断部位选择、以及输出超声图像的模式选择中的一个。由输入单元61输入的命令可通过有线通信或无线通信发送到主体10。
[0098]这里，用户可以是利用超声成像设备1来诊断目标对象的人(例如，医生、放射科医师或护士)，但不限于此，而是可包括使用超声成像设备1的任何人。超声成像设备1可获得振幅模式(A模式)图像、亮度模式(B模式)图像、多普勒模式(D模式)图像、运动模式(M模式)图像、弹性成像模式(E模式)图像等，并且也可形成本领域技术人员已知的其他格式。
[0099]输入单元61可包括进行用户输入的各种按钮或硬件(H/W)输入单元，例如，开关、踏板、键盘、鼠标、轨迹球、操作杆、手柄或摇杆，但不限于此。输入单元61可被实现为进行用户输入的诸如触摸板的图形用户界面(GUI)。S卩，输入单元61可包括软件输入装置。触摸板可被实现为触摸屏面板(TSP)，使得触摸板和显示单元62可构成交互层结构(mutuallayer structure)。
[0100]输入单元61可位于主体10的上方(如图1中所示)。然而，如果输入单元61被实现为脚开关或脚踏板，则输入单元61也可设置在主体10的下部。可在输入单元61的附近设置至少一个探头架20。因此，当不使用超声成像设备1时，用户可将探头100放置在探头架20上。
[0101]显示单元62可显示从超声诊断过程获取的图像。显示单元62可响应于由用户选择的模式来显示图像。如果用户选择的模式不存在，则图像可被显示为由用户预先确定的基本模式(例如，B模式)的图像。
[0102]显示单元62可被实现为阴极射线管(CRT)、数字光处理(DLP)面板、等离子显示面板、液晶显示(LCD)面板、电致发光(EL)面板、电泳显示(EPD)面板、电致变色显示(ECD)面板、发光二极管(LED)面板和有机电致发光二极管(0LED)面板中的任意一种，但不限于此。
[0103]如上所述，如果显示单元62如上所述与触摸板协作而被实现为形成交互层结构的触摸屏，则显示单元62也可根据需要而用作输入单元。
[0104]虽然显示单元62可结合到主体10 (如图1中所示)，但应注意的是，显示单元62也可根据需要可拆卸地结合到主体10。虽然未在图1中示出，但超声成像设备1还可包括另外的子显示单元，以显示与超声成像设备1的操作相关的应用(例如，进行超声诊断所需的菜单或