Brevet FR2485858A1 — publié le 19811231

- t 85858 L'invention concerne un procédé de fabri- cation de transducteurs ultrasonores de formes com- plexes et une application à l'obtention de trans- duc-teurs annulaires. De façon plus précise, l'invention concerne un procédé de fabrication de transducteurs piézo- électriques complexes, formés à partir de plusieurs transducteurs élémentaires pouvant présenter'des formes variées, et obtenus par découpes d'un bloc de céramique piézoélectrique. Ces transducteurs s'ap- pliquent en particulier, aux techniques d'échographie médicale. Les transducteurs élémentaires, appliqués sur la peau du patient, émettent des ondes ultraso- nores qui se propagent dans des tissus et se réfléchis- sent sur un obstacle ou interface. Les échos ou ondes réfléchies provenant de ces interfaces atteignent les transducteurs utilisés, alors comme récepteurs, avec un retard par rapport à l'émission dépendant de la distance entre les transducteurs et la surface réfléchissante. Le temps nécessaire pour un aller et retour s'étant écoulé, une nouvelle impulsion peut être émise. Les échos peuvent alors être pré- sentés sur l'écran d'un oscilloscope. On connaît actuellement des transducteurs de formes complexes et en particulier des transducteurs à réseaux annulaires utilisant la focalisation en poursuite d'échos. Cette focalisation de l'onde reçue en un point situé sur le front d'onde émise permet d'obtenir un bon pouvoir de résolution pour deux points d'échos situés sur la ligne de tir. De tels transducteurs sont présentés dans l'article paru dans Acta Electronica du 22 février 1979, dans les pages 119 à 127 et intitule "Les trans- ducteurs à réseau annulaire focalisant en poursuite d'échos". La réalisation de ces transducteurs an- nulaires est obtenue à partir d'un assemblage de plusieurs transducteurs élémentaires carrés, re- liés électriquement à un dispositif de commutation électronique permettant de regrouper lesdits trans- ducteurs élémentaires sous forme de cercles concen- triques. Ces transducteurs annulaires ne présentant pas une forme pré-déterminée nécessitent l'utili- sation d'un dispositif de commutation extrêmement complexe, aussi bien du point de vue de sa réali- sation que de son fonctionnement. La présente invention concerne un procédé de fabrication de transducteurs de formes complexes permettant notamment de fabriquer des transducteurs annulaires, présentant une forme pré-déterminée et une réalisation plus simple que ceux de l'art anté- rieur puisqu'ils ne nécessitent pas de dispositif de commutation électronique. De plus, la réalisation de transducteurs complexes de formes quelconques se heurte à d'im- portants problèmes d'usinage du bloc de céramique. L'invention permet aussi de résoudre ces problèmes d'usinage. Le procédé de fabrication de transducteurs ultrasonores de formes complexes consistant à découper un bloc de céramique piézoélectrique selon des trajets parallèles entre eux à l'aide d'au moins deux séries de découpes sécantes permettant de réaliser des transducteurs élémentaires et à sélectionner les éléments. découpés de façon à réaliser la forme des transducteurs complexes que l'on désire obtenir, se caractérise en ce que l'on réunit électriquement entre eux les éléments sélectionnés par l'une de leurs faces au moyen d'un dépôt conducteur et on porte l'autre face desdits éléments au potentiel de référence. Selon un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, les deux séries de découpes sont effectuées à 90 l'une de l'autre, les transducteurs élémentaires étant de forme carrée. Selon un autre mode de réalis.ation de l'inven- tion, on réalise une troi.sïme s;ér.e de découpes. du bloc de céramique faisant un angle de 45q avec les. deux autres séries de découpes, permettant de réaliser des transduc- teurs élémentaires de forme triangulaire. Selon un mode préféré de l'invention, on découpe totalement l'épaisseur du bloc de céramique de façon à isoler mécaniquement chaque élément. Selon un autre mode préféré de l'invention> le dépôt conducteur est déposé sous forme de tirets. Le dépôt conducteur est réalisé de préférence par masquage. Ce procédé de fabrication de transducteurs de formes complexes par multidécoupages permet d'obtenir entre autre, des transducteurs en forme. d'anneaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à l'aide de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1 représente schématiquement le découpage, selon l'invention, d'un bloc de cérami- que sous forme de transducteurs élémentaires; - la figure 2 représente schématiquement, selon un premier mode de réalisation, l'assemblage électrique des différents transducteurs élémentaires; - la figure 3 représente schématiquement, selon un deuxième mode de réalisation, l'assemblage électrique des différents transducteurs élémentaires; - la figure 4 représente schématiquement une application du procédé selon l'invention. Sur la figure 1 est représenté un bloc de céramique piézoélectrique 2 présentant la forme d'un parallélépipède à base carrée, collé sur un support conducteur 4 au moyen d'une colle conductrice 6. Ce support conducteur 4 lié au potentiel de réfé- rence peut être, par exemple réalisé en plomb. Le bloc de céramique 2 est alors découpé au moyen de scies diamentées ou de scies à fils lisses selon des trajets parallèles entre eux et à pas constant à l'aide de deux séries de découpes 8 et 10 effec- tuées à 90 l'une de l'autre, permettant ainsi de réaliser des transducteurs élémentaires 12 de forme carrée. Une troisième série de découpes 14, repré- sentée sur la figure 2, du bloc de céramique 2 peut alors être effectuée. Cette troisième série de dé- coupes 14 forme un angle de 45 avec les deux au- tres séries de découpes 8 et 10 permettant ainsi, de réaliser des transducteurs élémentaires 16 de forme triangulaire comme schématisée sur la figure 2. Les deux séries de découpes 8 et 10 sont effectuées à un même pas, référencé p, pour obtenir des transducteurs élémentaires carrés 12, tandis que la troisième série de découpes 14 est effectuée à un pas différent, référencé Pl sur la figure 2, de façon à obtenir des transducteurs élémentaires triangulaires 16. Sien entendu, les, deux séries. de découpes pourraient faire un angle relatif autre que 90 et la troisième série de découpes pourrait être effectuée suivant un angle différent de 450; ceci permettrait d'obtenir d'autres formes de transducteurs élémentaires:. Les transducteurs élémentaires 12 ou 16 doivent être totalement découpés de façon à isoler mécaniquement les différents éléments entre eux. A ce sujet, il est à noter que l'épaisseur du support conducteur 4 doit être telle qu'elle ne puisse être découpée complètement lors de la découpe du bloc de céramique 2. Les éléments transducteurs élémentaires ainsi découpés 12 ou 16 sont alors sélectionnés, comme représentés en sombre sur la figure 2, de façon à réaliser la forme du transducteur complexe que l'on désire obtenir. On réunit alors électri- quement les éléments sélectionnés entre eux par l'une de. leurs faces, ladite face étant dans le cas pré- sent la face supérieure 20 desdits éléments 12 ou 14,. au moyen d'un dépôt conducteur 18. Ce dépôt con- ducteur 18 déposé à l'aide d'un masque de jonction sur les transducteurs élémentaires 12 ou 16 peut être réalisé soit, sous forme de tirets 18a repré- sentés sur la figure 2, soit, sous la forme d'un ruban 18breprésentée sur la figure 3. Ce dépôt conducteur 18 peut être obtenu soit par métallisation sous vide, soit au moyen d'une laque à base d'argent. Ce dépôt conducteur 18 permet de relier électriquement- les faces supérieures 20 des transducteurs élémentaires 12 ou 16, les faces inférieures 22 de ces transducteurs étant en contact par l'intermédiaire de la colle conductrice 6, avec le support conducteur 4 sont portées au poten- tiel de référence. De plus, les espaces de découpes 24 situés entre deux éléments transducteurs consé- cutifs sont remplis par une résine 26 à grande impédance acoustique. Ce procédé de réalisation de transducteurs ultrasonores de formes complexes permet d'obtenir en particulier des transducteurs de forme annulaire 28 comme représentés sur la figure 4. Les transducteurs élémentaires 12 sélectionnés (représentés en sombre) sont reliés électriquement au moyen d'un dépôt conducteur 18 ayant la forme de tirets 18a. Un tel dispositif peut être utilisé dans des techniques d'échographie médicale utilisant la focalisation en poursuite d'échos comme décrite dans l'article de l'art antérieur intitulé:" Les transducteurs à réseau annulaire focalisant en poursuite d'échos". REVENDICATION-S 1) Procédé de fabricati.on de trans.ducteuras. ultrasonores de formes complexes:, consistant à découper un bloc de céramique piézoélectriqua (2) selon des trajets parallèles entroeux à. l'ai.de d'au moi.ns deux séries de décooupes (8, 10) permettant de. réaliser des: transducteurs élémentaires (12) et à sélectionner les éléments découpés de façon à. réaliser la forme des transducteurs complexes que l'on désire obtenir, caractérisé en ce que l'on réunit électriquement entre eux les éléments (12) sélectionnés par l'une de leurs. faces (20) au moyen d'un dépôt conducteur (18) et on porte l'autre face (22) desdits éléments (12) au potentiel de référence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux séries de découpes (8, 10) s-ont effectuées à. ao' l'une de l'autre, les tranaducteurs élémen- taires étant de forme carrée. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on réali.se une troisième série de découpes (14) du bloc de céramique (2) faisant un angle de 45 avee les deux autres séries de découpes (8.10) , permettant de réaliser des transducteurs élémentaires (16) de forme triangulaire. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications I à. 3, caractérisé en ce que l'on colle le bloc de céramique (2), avant de le découper, au moyen d'une colle conductrice (6) sur un support conducteur (4) lié au potentiel de référence. 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce qu'on découpe totalement l'épaisseur du bloc de céramique (2) de façon à isoler.mécaniquement chaque élément (12, 16). 6. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'on remplit l'espace de découpe (24) situé entre deux éléments consé- cutifs au moyen d'une résine (26) à grande impédance acoustique. 7. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que le dépôt conducteur (18) est déposé sous forme d'un ruban (18b). 8. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dépôt conducteur (18) est déposé sous forme de tirets (18a).. 9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que le dépôt conducteur (18) est réalisé par masquage. 10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications I à 9, caractérisé en ce que le dépât conducteur (18) est obtenu par métallisation sous vide. 11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que le dépôt conducteur (18) est obtenu au moyen d'une laque à bhase d'argent. 12. Application selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, à l'obtention de transducteurs en forme d'anneaux (28).