Brevet FR2560728A1 — publié le 19850906

La présente invention concerne une sonde ultrasonique de type-divisé utilisant un film piézoélectri- que polymère comme un élément transducteur ultrasonique. Des transducteurs ultrasoniques ont été jusqu'à maintenant largement utilisés, par exemple dans des détecteurs de profondeur, des détecteurs de poissons et des détecteurs ultrasoniques. Récemment, l'application de transducteurs ultrasoniques à des équipements de diagnostic médical a été rapidement développée. Le transducteur ultrasonique pour diagnostic médical fonctionne selon un principe o une onde ultrasonique engendrée par la sonde ultrasonique est réfléchie sur des lisières entre les parties d'un corps vivant possédant différentes impédances acoustiques ( vitesse du son x densité), et l'écho ultra- sonique résultant est reçu par la sonde ultrasonique et est soumis à un traitement de signal en vue de son affichage sur un tube cathodique. Dans la partie génératrice d'onde ultrasonique d'une telle sonde ultrasonique, un organe vibrant comprenant un élément piézoélectrique est utilisé. Pour améliorer la résolution d'images de plans de coupe d'une partie profonde d'un corps vivant, une fréquence de plus en plus élevée est graduellement nécessaire pour l'onde ultrasonique. Pour satisfaire à cette tendance, on préfère utiliser une sonde de type-divisé, o l'élément piézoélectrique est divisé en un certain nombre d'éléments unitaires petits et minces. Les sondes du type-divisé sont généralement classifiées, en correspondance à l'agencement des éléments piézoélectriques unitaires, en des sondes du type-annulaire dans lesquelles des éléments unitaires fins ayant des formes d'anneaux de diamètres graduellement différents sont disposes radialement avec un petit inter- valle intercalaire, et en des sondes du type-linéaire dans lesquelles des éléments unitaires en forme de bandes linéaires ou minces sont disposés parallèlement entre eux avec un petit intervalle intercalaire. Parmi celles-ci, la sonde ultrasonique du type-divisé linéaire ( qui sera appelée dans la suite simplement " sonde ultrasonique de type-divisé ") présente l'avantage que des éléments piézo- électriques peuvent être disposés avec une grande densité par unité de surface de la face de transmission et de réception ultrasonique à cause de son agencement simple, ce qui permet d'obtenir aisément, et avec une grande résolution, par balayage électronique des images de plans de coupe dans la direction transversale en addition à des images de plans de coupe dans la direction de profondeur. D'une manière classique, un agencement structural d'éléments piézoélectriques a été réalisé en plaçant une plaque ou film uniforme d'élément piézoélectri- que sur un substrat et en effectuant son découpage à des intervalles constants de façon à laisser sur le substrat plusieurs éléments piézoélectriques séparés l'un de l'autre. Cependant un tel procédé dans lequel un élément piézoélectri- que est soumis à un découpage est accompagné par plusieurs inconvénients, comme une détérioration d'un élément piézo- électrique lors de l'utilisation d'un élément piézoélectri- que polymère en vue de satisfaire à l'impératif d'obtention d'un élément mince, des effets perturbateurs causés par la poussière de découpage et une limitation de la précision de découpage. Pour cette raison, on a proposé une sonde ultrasonique de type-divisé ayant une structure conforme à. celle représentée sur les figures 1 à 4, dans lesquelles: la figure 1 est une vue en perspective, la figure 2 une vue en plan, et les figures 3 et 4 des vues en coupe faites respectivement suivant les lignes III-III et IV-IV de la figure 2, avec observation dans les directions des flè-ches. Ainsi, sur les figures 1 à 4, la sonde comprend un substrat 1 comportant une face supérieure la et une paroi latérale lb et sur lesquel sont disposés les éléments piézoélectriques 2 qui sont séparés fonctionnelle- ment l'un de l'autre. Ces éléments piézoélectriques 2 ont une structure laminaire, comme le montre la vue en coupe de la figure 3, c'est-à-dire qu'ils comprennent un substrat 1, plusieurs plaques réfléchissantes et électrodes arrière 2a séparées les unes des autres tout en étant parallèles entre 2560?28 elles, un film piézoélectrique uniforme ou continu 2b tel qu'un film polarisé d'une résine de fluorure de vinylidène et une électrode avant uniforme ou continue 2c, successi- vement déposés sur le substrat dans l'ordre indiqué. - L'électrode avant ou superficielle 2c est reliée électri- quement par l'intermédiaire de sa partie de prolongement 2cc à un fil conducteur 3 ( figure 3), tandis qu'une électrode arrière 2a est eliée électriquement à un fil conducteur 5 engagé dans un trou 4 ménagé dans le substrat 1 ( figure 4). Un procédé avantageux de réalisation d'une sonde ultrasonique de type-divisé ayant une structure conforme à ce qui a été décrit cidessus a déjà été proposé par la Demanderesse ( demande de brevet déposée aux Etats Unis d'Amérique sous le numéro 657 489). On a rencontré une difficulté avec la struc- ture d'une telle sonde ultrasonique. La difficulté concerne la liaison électrique entre les électrodes arrière 2a et les fils conducteurs 5. Ainsi la structure de liaison est généralement établie, comme le montre la figure 5 en corres- pondance à la figure 4, par formation d'une électrode arrière et d'une plaque réfléchissante en forme de bande ou de barre 2a, en exposant un fil conducteur 5 au travers d'une perforation 2aa formée a proximité d'une extrémité de l'électrode arrière 5 et d'un trou 4 ménagé en dessous dans le substrat 1, en déposant de la brasure pour assurer la jonction et la fixation du fil conducteur 5 et de l'électro- de arrière 2a et en enlevant l'excès de brasure par meulage. Cependant pour obtenir une haute résolution, il est néces- saire de disposer des électrodes arrières2a, par exemple d'une largeur de 1 mm, à des intervalles d'espacement égaux de l'ordre de 0,02 à 0,1 mm. En conséquence, des intervalles aussi petits peuvent parfois être remplis de poussière de découpage, ce qui peut altérer la séparation nécessaire entre les électrodes arrières2a. Pour remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, la présente invention a pour objet principal de créer une sonde ultrasonique du typedivisé possédant de façon stable une haute résolution grace à la liaison 2560?28 améliorée établie entre les électrodes arrière et les fils conducteurs. Pour atteindre l'objectif défini ci-dessus, les inventeurs ont d'abord créé et examiné une structure telle que celle de la figure 6, o une partie extrême d'une électrode arrière 2a en forme de bande a été prolongée et o la partie extrême prolongée a été pliée le long de la paroi latérale lb de façon à former une partie de liaison avec un fil conducteur. Dans ce cas cependant, comme le montre la figure 7, qui est une vue partielle du côté droit de la structure représentée sur la figure 6, une augmentation de la largeur de la plaque-électrode 2a s'est produite dans sa partie pliée, de sorte que la sépara- tion entre les électrodes a été altérée et qu'on n'a pas pu obtenir les performances désirées. Cependant, avec une structure apparemment semblable à celle représentée sur la figure 6, excepté que la partie pliée de prolongement de la plaque-électrode a été réalisée plus mince que la partie restante, on a observé qu'une augmentation de la largeur de la plaque-électrode ne se produisait pas même dans la zone de pliage et qu'on pouvait ainsi obtenir les performances désirées même avec de petits espacements d'électrodes. La sonde ultrasonique du type-divisé pour un transducteur ultrasonique conforme à la présente invention est basée sur la nouveauté définie cidessus et, d'une façon plus particulière, elle comprend: - un substrat comportant une face supérieure et une paroi latérale, - une pluralité d'électrodes arrière en forme de bande disposées parallèlement entre elles et espacées l'une de l'autre sur la face supérieure du substrat, - un film piézoélectrique polymère déposé sur la pluralité d'électrodes arrière, et - une électrode avant placée sur le film piézoélectrique polymère, chacune de la pluralité d'électrodes arrièreren forme de bande compoant une partie extrême faisant saillie de la face supérieure du substrat, cette partie extrême étant plus mince que la partie restante de chaque électrode unitaire placée sur le substrat, en étant pliée le long de la paroi latérale du substrat et étant reliée élec- triquement à un fil conducteur partant du transducteur ultrasonique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une sonde ultraso- nique du type-divisé linéaire qui est semblable à celle conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue en plan de la sonde de la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe faite selon la ligrne III- III et avec observation dans la direction des flèches de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe faite selon la ligne IV- IV et avec observation dans la direction des flèches, afin d'illustrer les structures classiques entre une électrode ariière et un fil conducteur; la figure 5 montre une étape intermédiaire de formation de la liaison représentée sur la figure 4; la figure 6 montre une autre structure de liaison; la figure 7 est une vue partielle du coté droit de la structure représentée sur la figure 6; les figures 8 et 11 sont des vues en coupe montrant respectivement un exemple de réalisation de la sonde ultra- sonique de type-divisé linéaire conforme à 1 invention; la figure 9 est une vue à échelle agrandie d'une partie extrême d'une électrode arrière utilisée dans la structure représentée sur la figure 8; et la figure 10 est une vue latérale montrant une partie extrê- me pliée d'une électrode arrière. On va maintenant décrire des modes préférés de réalisation de l'invention. La figure 8 est une vue en coupe montrant un exemple de la sonde ultrasonique conforme à la présente invention, en correspondance à la figure 4. Dans cet exemple, une électrode arrière en forme de bande 12a ( l'une d'une pluralité d'électrodes arrière disposées en parallèle) composée par exemple d'une plaque mince nu barre de cuivre, comporte une partie extrême 12aa faisant saillie d'un substrat 1. La partie extrême en saillie 12aa est plus mince que la partie restante de l'électrode arrière 12a, pliée le long de la paroi latérale lb et reliée par de la brasure 16 à un fil conducteur 15 qui est introduit dans le substrat 1 par l'intermédiaire d'un trou 14 et qui est guidé sur la paroi latérale lb. L'électrode arrière 12a en forme de bande a une structure d'extrémité conforme à ce qui est indiqué sur la figure 9, à un stade précédant sa mise en place sur le substrat 1. La partie extrême mince 12aa a de préférence une épaisseur de l'ordre de 20 à 50 % de la partie de l'électrode 12a, notamment quand cette dernière a une épaisseur de l'ordre de 20 à 400 microns. La partie extrême 12aa est pliée le long de la paroi latérale lb, généralement à un stade postérieur à l'application de l'électrode arrière 12a en forme de bande et antérieur à l'application d'un film piézoélectrique d'une épaisseur par exemple de 40 microns, notamment un film de fluorure de polyvinylldène polarisé, et d'une électrode avant 2c consti- tuée par exemple d'un fil d'Al ou de Cu d'une épaisseur de 0,05 micron. Dans ce cas, du fait que la partie extrême 12aa est réalisée mince, sa largeur n'est pas sensiblement augmentée par pliage, comme le montre la figure 10 conespon- dant à la figure 7, de sorte que la séparation d'électrodes adjacentes est assurée dans une bonne condition. - La figure 11 est une vue en coupe corresFon- dant à la figure 8 et montrant un autre exemple de la sonde ultrasonique conforme à la présente invention. Dans cet exemple, il est prévu dans une partie de la paroi latérale d'un substrat 11 un évidement ou cavité llb dans lequel une partie extrême mince 22aa d'une électrode arrière 22a est reliée à un fil conducteur 25 au moyen de brasure 26. Le fil conducteur 25 est recouvert et protégé par un cache 8 jusqu'à ce qu'il atteigne la partie de liaison. La sonde ultrasonique de cet exemple peut, du fait que la partie de liaison est maintenue dans l'évidement, avoir une largeur relativement petite dans son ensemble et elle peut être mise en place de façon très correcte sur un corps à exami- ner lorsqu'elle est utilisée dans un domaine médical. Eventuellement, à condition que la partie de liaison soit rangée dans l'évidement, le fil conducteur aboutissant à la partie de liaison peut être placé dans un trou de guidage ménagé dans le substrat, comme indiqué sur la figure 8. Les exemples décrits ci-dessus se rapportent à un cas o une électrode avant de profil uniforme est utilisée. Cependant il est également possible de diviser l'électrode avant en une pluralité d'électrodes sous forme de bande, correspondant le cas échéant aux électrodes arrière en forme de bande. Comme décrit ci-dessus, la présente invention permet d'obtenir une sonde ultrasonique du type-divisé- linéaire dans laquelle une partie extreme d'une plaque réfléchissante et d'une électrode arrière mise en place sur un substrat est réalisée mince, pliée le long de la paroi latérale et reliée dans la partie de pliage à un fil conducteur. Avec une telle structure de liaison, des élec- trodes arrière5unitaires peuvent être réparties avec une grande densité et par conséquent avec de petits intervalles d'espacement entre elles, tout en maintenant une bonne séparation électrique entre les électrodes arrière, ce qui permet de produire de façon stable des sondes ultrasoniques du type-divisé-linéaire ayant une bonne résolution. REVENDICATIONS 1. Sonde ultrasonique de type-divisé pour un transducteur ultrasonique, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un substrat (1) comportant une face supérieure (la) et une paroi latérale (lb), - une pluralité d'électrodes arrière (12a) en forme de bande disposées parallèlement entre elles et espacées l'une de l'autre sur la face supérieure du substrat (1), - un film piézoélectrique polymère (2b) déposé sur la plura- lité d'électrodes arrière (12a), et - une électrode avant (2c) placée sur le film piézoélectri- que polymère (2b), - chacune de la pluralité d'électrodes arrière (12a) en forme de bande comportant une partie extrême (12aa) faisant saillie de la face supérieure du substrat, cette partie extreme de façon à lire (12aa) étant plus mince que la partie restante de chaque électrode unitaire placée sur le substrat, en étant pliée le long de la paroi latérale (lb) du substrat (1) et étant reliée électriquement à un fil conducteur (15)partant du transducteur ultrasonique. 2. Sonde ultrasonique de type-divisé selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit substrat (1) comporte un trou (14) dans lequel est logé ledit fil conducteur (15) partant du transducteur ultrasonique jusqu'en un point situé juste avant sa partie de liaison avec ladite partie extrême (12aa) de l'électrode arrière (12a) en forme de bande. 3. Sonde ultrasonique de type-divisé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit substrat (1) comporte un évidement (llb) ménagé dans la paroi latérale (lb) en dessous de la face supérieure et dans lequel est logée la connexion entre la partie extrême (12aa) de l'électrode arrière (12a) et le fil conducteur (15). o 4. SOnde ultrasonique selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite partie extrême (12aa) de l'électrode arrière (12a) a une épaisseur qui est comprise entre 20 et 50 % de celle de la partie de l'électrode arrière (12a) placée sur le substrat (1). 5. Sonde ultrasonique de type-divisé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie de l'électrode arrière (12a) placée sur le substrat (1) a une épaisseur comprise entre 20 et 400 microns. 6. Sonde ultrasonique de type-divisé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les électrodes arrière (12a) de ladite pluralité ont respectivement une largeur de l'ordre de 1 mm et sont disposées avec un espacement de l'ordre de 0,02 à 0,lmm. 7. Sonde ultrasonique de type-divisé selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit film piézoélectrique polymère (2b) comprend un film polarisé d'une résine de fluorure de vinylidène.