超声探头的声头及超声探头

技术领域

本申请涉及医疗器械领域，具体涉及一种超声探头的声头结构。

背景技术

超声探头是超声设备（例如超声诊断成像设备）的重要部件，其工作原理是利用压电效应将超声整机的激励电脉冲信号转换为超声波信号进入患者体内，再将组织反射的超声回波信号转换为电信号，从而实现对组织的检测。

其中，经食道超声探头（TEE）是一种能够伸入人体体腔内进行超声检测的设备。通常，请参考图1和2，该种超声探头包括背衬1、柔性电路板2、晶片3、铜箔4和匹配层5，该柔性电路板2覆盖在背衬1上，而晶片3位于柔性电路板2上，铜箔4覆盖在晶片3上，匹配层5位于铜箔4上。该柔性电路板2的外侧从背衬1顶壁弯折至外侧壁位置，铜箔4的外侧从晶片3的顶壁弯折至柔性电路板2上，并与柔性电路板2焊接在一起，从而将晶片3的正极和负极引出至柔性电路板2上。

由于该超声探头用来经食道看心脏，因此，声头体积越小越好。不过，现有这类超声探头的体积虽然已尽可能的缩小，但依然会对患者产生不适感。

发明内容

本申请主要提供一种超声探头的声头以及采用这种声头的超声探头，以提供一种新型的柔性电路板和背衬装配结构。

本申请一种实施例中提供一种超声探头的声头，包括：

晶片，所述晶片被切割成若干个阵元；

背衬；

柔性电路板，所述柔性电路板包括第一部分和第二部分，所述第一部分安装在所述背衬的顶部，所述第二部分从所述背衬顶部的顶壁向下嵌入所述背衬内，并从所述背衬内伸出；其中，所述第一部分位于背衬顶部的部分与所述若干个阵元的每个阵元接触；

所述第一部分具有负极对接部和正极对接部，所述第二部分具有至少一个转接部；

所述正极对接部具有正极连接点，所述负极对接部具有负极连接点，所述转接部具有用于与超声探头的控制单元连接的转接点，所述正极连接点和负极连接点都与所述转接点电连接；所述阵元位于所述正极对接部的上方，且所述阵元的正极与所述正极对接部上的正极连接点电连接；

负极引出结构，所述负极引出结构将所述阵元的负极与所述负极对接部的负极连接点导通；

以及匹配层，所述匹配层覆盖在所述负极引出结构上方。

一种实施例中，所述背衬包括至少三个背衬块，其分别为第一背衬块、第二背衬块和第三背衬块，所述第一背衬块、第二背衬块和第三背衬块拼合形成支撑台，所述第二背衬块和第三背衬块位于第一背衬块的两侧，所述柔性电路板具有至少两个转接部，其分别为第一转接部和第二转接部，所述正极对接部位于第一背衬块的顶壁上，所述第一转接部从第一背衬块与第二背衬块之间的缝隙伸出至背衬之外，所述第二转接部从第一背衬块与第三背衬块之间的缝隙伸出至背衬之外。

一种实施例中，所述第一背衬块的两侧侧壁相对顶壁对称设置。

一种实施例中，所述第一背衬块的两侧侧壁为倾斜设置的平面、沿竖直方向设置的竖直面或倾斜设置的弧形面。

一种实施例中，所述第二背衬块和第三背衬块具有能够与第一背衬块贴合的侧壁。

一种实施例中，所述背衬块的顶壁齐平，拼合成平面状的所述支撑台。

一种实施例中，所述阵元包括位于两边外侧的外侧阵元和位于外侧阵元之间的内侧阵元，至少所述内侧阵元的正极与正极对接部上的正极连接点连接，至少所述内侧阵元的负极经负极引出结构与柔性电路板的负极连接点电连接。

一种实施例中，所述负极引出结构具有至少能够与所有内侧阵元电连接的主体和至少一个自主体向外凸出延伸的负极引出部，所述负极引出部从所述外侧阵元的位置引出，所述负极对接部对应所述负极引出部设置，所述负极对接部的负极连接点与所述负极引出部电连接。

一种实施例中，所述负极对接部自正极对接部向下弯折至背衬的侧面，所述负极引出部向下弯折，并覆盖在所述负极对接部的外侧，所述负极引出部与负极对接部焊接。

一种实施例中，所述负极引出结构为铜箔。

一种实施例中，所述负极引出结构包括设置在所述内侧阵元的侧壁、背衬的侧壁以及柔性电路板的负极对接部的导电层，所述导电层由导电材料形成，所述导电层从内侧阵元的负极经背衬侧壁且连续不间断的延伸至所述负极对接部的负极连接点处，使所述内侧阵元的负极与所述负极连接点电连接。

一种实施例中，所述内侧振元下表面具有隔断槽，以将所述内侧振元侧壁上的导电层与正极隔断。

一种实施例中，所述外侧阵元的侧壁具有导电层，所述外侧阵元的导电层与内侧振元的导电层电连接，所述导电层将所述外侧阵元的正极和负极导通，所述柔性电路板与外侧阵元的正极电连接。

一种实施例中，所述背衬具有切割槽，所述背衬侧壁上的导电层的最下沿低于所述切割槽的最下沿。

一种实施例中，所述导电层为镀金层。

一种实施例中，所述晶片为八边形，所述阵元呈条状，所述内侧阵元并排设置在两个外侧阵元之间。

本申请一种实施例中提供一种超声探头的声头，包括：

晶片，所述晶片被切割成若干个阵元；

背衬，所述背衬包括至少两个背衬块，所述背衬块拼合形成支撑台；

柔性电路板，所述柔性电路板具有负极对接部、正极对接部和至少一个转接部，所述正极对接部具有正极连接点，所述负极对接部具有负极连接点，所述转接部具有用于与超声探头的控制单元连接的转接点，所述正极连接点和负极连接点都与所述转接点电连接，所述正极对接部安装在支撑台上，所述阵元位于所述正极对接部的上方，且所述阵元的正极与正极对接部上的正极连接点电连接，所述转接部从相邻背衬块之间的缝隙伸出至背衬之外；

负极引出结构，所述负极引出结构将所述阵元的负极与所述负极连接点导通；

以及匹配层，所述匹配层覆盖在负极引出结构上方。

本申请一种实施例中提供了一种超声探头，包括如上述任一项所述的声头和基台，所述声头通过背衬安装在基台上。

依据上述实施例的声头和超声探头中，柔性电路板第一部分中的正极对接部安装在背衬上，以便与阵元正极电连接。柔性电路板第二部分从背衬顶部的顶壁向下嵌入背衬内，并从背衬内伸出，以便柔性电路板上的电路与其他部件进行电连接。由于该柔性电路板的第二部分从内衬的内部伸出，可避免因为柔性电路板从背衬外侧壁弯折而额外增加的体积，使声头整体体积减小，同时，可保证声头各部分外形的一致性。

附图说明

图1为一种经食道超声探头的声头的结构示意图；

图2为图1所述声头的剖视图；

图3为本申请一种实施例中声头的结构示意图；

图4和5为本申请一种实施例中声头的分解示意图；

图6为本申请一种实施例中声头的剖视图；

图7为本申请一种实施例中柔性电路板和背衬（未切割前）的结构示意图；

图8-10为本申请一种实施例中第一背衬块不同形状示意图；

图11为本申请一种实施例中采用导电层作为负极引出结构的示意图；

图12为本申请一种实施例中晶片下表面（正极）的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本实施例提供了一种超声探头的声头，其可应用于各类超声探头中，尤其是经食道超声探头（TEE）中。

请参考图3至5，该声头包括晶片100、背衬200、柔性电路板300、负极引出结构400以及匹配层500。

该晶片100被切割成若干个条状的阵元。这些阵元可用来发射和接收超声波信号。

其中，阵元的上表面为负极，下表面为正极。通常阵元包括内侧阵元110和外侧阵元120，请参考图4，一般位于两边外侧的阵元为外侧阵元120（某些实施例中可能称为废阵元），其中，每侧的外侧阵元120可以为一个以上。请参考图4，一种实施例中，该晶片100为八边形，该内侧阵元110并排设置在两个外侧阵元120之间。当然，晶片100也可能采用其他形状，并不限于图4所示形状和结构。

请参考图1和2，一些实施例中，由于晶片3以及铜箔4和柔性电路板2与晶片3对应的部分都会被切割成若干独立的条状（如图4所示内侧阵元110和外侧阵元120），为了保证至少将晶片3中所有内侧阵元的正负极引出，通常都是在铜箔4和柔性电路板2凸出于晶片3四周的部分再增加引出区域，从而形成多个向下翻折的引出部41、21。如图1和2所示，当晶片3为八边形时，较常用的方法是铜箔4和柔性电路板2从晶片3的六个方向分别设置引出部41、21（由于外侧阵元（也可能被称为废阵元）通常用来起保护内侧阵元的作用，不必要求其必须将正负极引出，因此可以只在其他六个方向设置引出部）。这些引出部41、21必须且只能从晶片3边缘以外向下翻折，否则无法将所有振元的正负极引出，因此导致铜箔4和柔性电路板2的外边沿必须超出晶片3，造成声头尺寸变大，而且铜箔4和柔性电路板2的外边沿与晶片3外边沿一致性也较差。

该背衬200可以采用一个整体的背衬块，也包括至少两个背衬块（例如210、220、230）。当背衬块为两个以上时，背衬块并排设置，并拼合形成支撑台。通常的，该背衬块的顶壁齐平，拼合成平面状的支撑台。当然，该支撑台的顶壁具体为平面还是其他形状，可根据实际结构的需要来设置，其也可为弧面状、高低起伏状以及异形形状等，以适配其他部件的结构。

支撑台作为柔性电路板300、晶片100以及匹配层500的支撑结构。该柔性电路板300包括第一部分和第二部分，第一部分安装在背衬200的顶部，第二部分从背衬200顶部的顶壁向下嵌入背衬200内，并从背衬200内伸出。其中，第一部分位于背衬200顶部的部分与若干个阵元的每个阵元接触，使得第一部分位于背衬200顶部的部分面积小于所有内侧阵元110组合而成的面积。

第一部分具有正极对接部310和负极对接部330，第二部分具有至少一个转接部320。正极对接部310具有正极连接点，负极对接部330具有负极连接点，转接部320具有用于与超声探头的控制单元连接的转接点，正极连接点和负极连接点都与转接点电连接。其中，这些正极连接点、负极连接点以及转接点等各种电连接端都可采用电极、连接端子等电连接结构实现。

其中，该转接点可分为正极转接点和负极转接点，该正极连接点与正极转接点电连接，该负极转接点与负极连接点电连接。当然，为了实现这些电连接，柔性电路板300上还可设置一些电路，以便成功的将阵元的正极和负极引出，这些电路完全可通过现有手段来实现，在此不再赘言。

该正极对接部310安装在支撑台上，可位于支撑台的一部分上。该阵元位于正极对接部310的上方，且阵元的正极与正极对接部310上的正极连接点连接。请参考图4，该正极对接部310可位于所有阵元的中部，这样，使得该正极对接部310能够以较窄的宽度同时与所有阵元（或仅内侧阵元110）实现电连接。

该转接部320可为一个及以上，请参考图5至7，图中所示为两个转接部320，在某些实施例中，可在该两个转接部320中省略其中的一个。如图6和7所示，该转接部320从相邻背衬块之间（例如210与220之间以及210与230之间）的缝隙伸出至背衬200之外，以便柔性电路板300与其他部件进行电连接，例如与超声探头的控制单元连接，以便控制阵元的工作状态。或者，当背衬200为一个整体的背衬块时，该整体背衬块可具有一些缝隙，该第二部分的转接部320也可从这些缝隙内嵌入并穿出背衬200。

请参考图1和2，当柔性电路板2的转接部21设置在背衬1外部时，为了保证柔性电路板2与阵元正极的电连接，该柔性电路板2弯折处必须位于晶片3之外。在保持晶片3的宽度大小不变的情况下，由于柔性电路板2弯折时本身需要额外占据一定的空间，因此，将会导致声头宽度向外扩大，最终使声头的宽度大于晶片3的宽度。

请参考图6，本实施例由于该柔性电路板300的转接部320从内衬的内部伸出，通过调整各背衬块的大小，可保证背衬200的宽度与晶片100宽度保持一致，在晶片100的宽度大小不变的情况下，最终得到声头与晶片100的宽度大小基本一致。可避免因为柔性电路板300从背衬200外侧壁弯折而额外增加体积，使声头整体体积减小。而且，这种结构可保证匹配层500、晶片100以及背衬200在外形的一致性。

请参考图3至5，该负极引出结构400将阵元的负极与负极连接点导通。该负极引出结构400可采用各类能将阵元的负极引出并导通至柔性电路板300的负极连接点的结构，例如可通过铜箔或设置导电层等方式，下文中将详细描述。

该匹配层500是为实现换能器晶片100与传声媒质之间声特性阻抗的匹配，使声能良好地透过而在晶片100辐射面敷设的声学材料层。该匹配层500覆盖在负极引出结构400上方。

进一步地，请参考图5至7，一种实施例中，该背衬200包括至少三个背衬块，其分别为第一背衬块210、第二背衬块220和第三背衬块230，第二背衬块220和第三背衬块230位于第一背衬块210的两侧。柔性电路板300具有至少两个转接部320，其分别为第一转接部320a和第二转接部320b（如图6所示），正极对接部310位于第一背衬块210的顶壁上，第一转接部320a从第一背衬块210与第二背衬块220之间的缝隙伸出至背衬200之外，第二转接部320b从第一背衬块210与第三背衬块230之间的缝隙伸出至背衬200之外。

这种结构有利于将柔性电路板300的正极对接部310设置在支撑台的中部，以便能够与所有阵元对接。设置两个转接部320则有利于提高柔性电路板300与其他部件（如控制单元）连接的便利性和稳定性，该两个转接部320都可以用来对接控制单元。当然，在某些实施例中，也可省略第二背衬块220和第三背衬块230中的一个，使第一背衬块210的顶壁向外延伸，代替该省略的第二背衬块220或第三背衬块230，从而形成同样大小的支撑台。此时，位于该被省略的第二背衬块220或第三背衬块230一侧的转接部320也可被省略。

当然，该第一背衬块210可被设置为任何可能的形状，能够满足形成需要的支撑台，且能够将柔性电路板300的转接部320从两个背衬块之间引出即可。不过，从加工成本和装配效率上来说，请参考图8至10，通常第一背衬块210的两侧侧壁212相对顶壁211对称设置。对应的，该第二背衬块220和第三背衬块230具有能够与第一背衬块210贴合的侧壁。尤其是，一种实施例中，该第二背衬块220和第三背衬块230为对称结构，这不仅利于加工，而且便于装配。

在对称设置的条件下，该第一背衬块210的两侧侧壁212形状也可根据需要而灵活选定，请参考图8至10，该第一背衬块210的两侧侧壁212可被设置但并不限于为倾斜设置的平面（如图8所示）、沿竖直方向设置的竖直面（如图9所示）或倾斜设置的弧形面（如图10所示）。

进一步地，该外侧阵元120通常设置在内侧阵元110的两侧，其可用于保护内侧阵元110。为了将内侧阵元110的正极引出，一种实施例中，至少内侧阵元110的正极与正极对接部310上的正极连接点连接，至少内侧阵元110的负极经负极引出结构400与柔性电路板300的负极连接点电连接。

为了实现对内侧阵元110（或全部阵元）负极的引出，请参考图3至5，一种实施例中，该负极引出结构400具有至少能够与所有内侧阵元110电连接的主体410和至少一个自主体410向外凸出延伸的负极引出部420。负极引出部420从外侧阵元120的位置引出，负极对接部330对应负极引出部420设置，也从外侧阵元120的位置引出，负极对接部330的负极连接点与负极引出部420电连接。

该结构中，负极引出部420只从一侧或两侧的外侧阵元120处引出，无需在过多位置设置负极引出部420，可使声头整体体积减小，也有利于晶片100、背衬200和匹配层500外侧结构的一致性。

该负极对接部330也设置在外侧阵元120的位置，既可避免柔性电路板300设置过多的负极对接部330，也可巧妙的利用外侧阵元120的空间，将柔性电路板300上的相关电路设置在外侧阵元120的下方位置，以便对接负极引出部420。在不改变晶片100大小的前提下，可使整个声头体积进一步减小。

此外，请参考图3和4，一种实施例中，负极对接部330自正极对接部310向下弯折至背衬200的侧面，负极引出部420向下弯折，并覆盖在负极对接部330的外侧，负极引出部420与负极对接部330焊接。

由于外侧阵元120并不直接用于超声波的发出和回收，柔性电路板300并非必须与外侧阵元120的正极对接，因此，在一些实施例中，该负极对接部330可在外侧阵元120的下方向下弯折，这样可使负极对接部330不凸出于晶片100之外，或者仅略凸出于晶片100，进一步减小声头的宽度。

以上所示的负极引出结构400可采用铜箔或者其他可能够导电的材料制成。

当然，该负极引出结构400也可采用其他方式。例如，请参考图7和11，在另一种实施例中，该负极引出结构400也可采用包括设置在内侧阵元110的侧壁、背衬200的侧壁以及柔性电路板300的负极对接部330的导电层A，导电层A由导电材料形成，导电层A从内侧阵元110的负极经背衬200侧壁且连续不间断的延伸至负极对接部330的负极连接点处，使内侧阵元110的负极与负极连接点电连接。

该结构省略了传统的铜箔，柔性电路板300直接利用导电层A与内侧阵元110的负极电连接，可使声头整体结构减小，同时有利于晶片100、背衬200和匹配层500外部形状，尤其是侧壁的一致性。

内侧阵元110上表面为负极，下表面为正极，由于在内侧阵元110的侧壁设置导电层A，可能会将其正极和负极导通。为了消除这种隐患，一种实施例中，如图12所示，该内侧阵元110的下表面具有隔断槽101，以将内侧阵元110侧壁上的导电层A与正极隔断。每个内侧阵元110可能是一端或两端的侧壁设置有导电层A，该隔断槽101对应导电层A设置。如图11和12所示，一种实施例中，该内侧阵元110的两端侧壁均设置有导电层A，以便加强导电层A对阵元负极导通效果，避免出现因某一段导电层A出现断路而无法将内侧阵元110负极引出的情况。此时，该隔断槽101可将内侧阵元110中部与端部分离，避免其正极和负极短路。当内侧阵元110只有一端侧壁设置导电层A时，可仅在该端设置隔断槽101。

至于外侧阵元120，通常其侧壁可不设置导电层A，这并不会影响内侧阵元110负极的引出。当然，在一些实施例中，也可在外侧阵元120的两端设置对应的导电层A。为了便于整体加工，可以对整个晶片100一起加工隔断槽101，此时该外侧阵元120上也可设置有隔断槽101。

当然，请参考图11，一种实施例中，外侧阵元120的侧壁也具有导电层A，外侧阵元120的导电层A与内侧阵元110的导电层A电连接。此时，该导电层A将外侧阵元120的正极和负极导通，该柔性电路板300与外侧阵元120的正极电连接。即，通过该外侧阵元120，可将内侧阵元110的负极导通至柔性电路板300上，以加强对内侧阵元110负极的引出效果。

进一步，通常晶片100是在放置到背衬200和柔性电路板300后进行切割，如图4和5所示，在对晶片100切割时，同时也将匹配层500、柔性电路板300的正极对接部310以及背衬200进行了切割，其中匹配层500可能被切割成与晶片100同样的形状和结构。而柔性电路板300的正极对接部310也会被切割出与晶片100一致的条状结构，该正极连接点位于该条状结构上。背衬200作为支撑结构，其顶面具有切割槽。为了避免该切割槽隔断了导电层A，一种实施例中，该背衬200侧壁上的导电层A的最下沿低于切割槽的最下沿，使该导电层A始终处于通路状态。

通常地，以上所示的导电层A可采用各种能导电的材料制成，不过为了保证导电可靠，较好地，导电层A可采用比较软的抗氧化的金属，例如镀金。镀导电层A后，声头需要切割，这样要保证切割时导电层A不容易脱落，崩边。一种实施例中，该导电层A为镀金层。

另一方面，本实施例还提供了一种超声探头，该超声探头包括如上述任一实施例所示的声头。请参考图3至7，该超声探头还包括基台600，该背衬200安装在基台600上，并通过该基台600装配到其他部件上。

当然，该超声探头还包括诸如外壳、用以控制阵元的控制单元等部件，这些结构可参考现有结构实现，本实施例不再一一赘言。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，可以对上述具体实施方式进行变化。