用于形成超聲設(shè)備的方法以及相關(guān)的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種涉及與超聲換能器裝置(UTA，450)形成連接的方法和裝置，該超聲換能器裝置包括具有第一和第二電極的換能器器件。該UTA與插入器器件（650）表面相接合。插入器器件在至少一個(gè)橫向維度中大于所述UTA并且從所述UTA橫向地朝外延伸，并且包括至少兩個(gè)橫向延伸的導(dǎo)體。導(dǎo)電接合形成于第一和第二電極與所述導(dǎo)體的相應(yīng)第一末端之間。連接支持基板（800）在這些導(dǎo)體的第二末端附近與插入器器件相接合，并且包括與這些導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端形成導(dǎo)電接合的至少兩個(gè)連接性元件。接下來，該UTA被插入到導(dǎo)管構(gòu)件（350）內(nèi)腔中，使得該UTA的器件平面（500）與至少兩個(gè)連接性元件沿著該內(nèi)腔軸向地延伸。
【專利說明】用于形成超聲設(shè)備的方法以及相關(guān)的裝置
【背景技術(shù)】【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的多個(gè)方面涉及超聲換能器，尤其涉及用于與導(dǎo)管中所罩住的橫向面對(duì)著的壓電微機(jī)械加工式超聲換能器形成連接的方法以及相關(guān)聯(lián)的裝置。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]例如,一些微機(jī)械加工式超聲換能器(MUT)可以被配置成壓電微機(jī)械加工式超聲換能器(PMUT)，正如美國專利7，449，821中所揭示的那樣，該美國專利已被轉(zhuǎn)讓給“三角形研究學(xué)會(huì)(Research Triangle Institute)”,也正是本申請(qǐng)的受讓人,該美國專利的全部內(nèi)容通過弓I用被包括在本文中。
[0004]形成pMUT器件(比如限定空氣支持(air-backed)的腔的pMUT器件，正如美國專利7，449，821所揭示的那樣)可能涉及到:在換能器器件的第一電極(即底部電極)與共形金屬層之間形成導(dǎo)電連接，其中，該第一電極被置于該基板的前側(cè)，該前側(cè)與該P(yáng)MUT器件的空氣支持的腔相反，該共形金屬層被施加到該空氣支持的腔以提供后續(xù)的連接(比如連接到集成電路(IC)或柔性電纜)。
[0005]在一些實(shí)例中，例如，排布在換能器陣列中的一個(gè)或多個(gè)pMUT可以被包括在細(xì)長導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡的末端之中。在那些實(shí)例中，對(duì)于前視排布方式，PMUT器件的換能器陣列必須被排布成使每一個(gè)PMUT器件的壓電元件的平面都被放置成垂直于上述導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡的軸。由此，這種配置可能限制在換能器陣列附近且在換能器陣列和導(dǎo)管壁之間的橫向空間，正是通過該橫向空間可以與基板前側(cè)建立信號(hào)連接。此外，將橫向到換能器陣列的這些信號(hào)連接引導(dǎo)至其前側(cè)可能不期望地且不利地影響導(dǎo)管的直徑(即，可能不期望地要求較大直徑導(dǎo)管以便容納在換能器陣列附近穿行的信號(hào)連接)。
[0006]在換能器陣列是一維(ID)陣列的情況下，到pMUT器件的外部信號(hào)連接可以通過柔性電纜來實(shí)現(xiàn)，該柔性電纜橫跨在換能器陣列中的一系列PMUT器件以便通過其共形金屬層與每一個(gè)PMUT器件電接合(即結(jié)合)。例如，如圖1A所示，在一個(gè)示例性一維換能器陣列100 (比如1x64個(gè)元件)中，形成這些陣列元件120的pMUT器件可以被直接附接到柔性電纜140，該柔性電纜140包括為每一個(gè)pMUT器件配的一個(gè)導(dǎo)電信號(hào)引線，再加上接地引線。對(duì)于前視換能器陣列，在換能器陣列的相對(duì)的末端附近使柔性電纜140彎曲，以使柔性電纜140可以穿過上述導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡的內(nèi)腔，在一個(gè)實(shí)例中，上述導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡可以包括超聲探頭。然而，對(duì)于相對(duì)較小的導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡中的向前看的換能器陣列而言，為了讓換能器陣列被放置在導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡的內(nèi)腔之內(nèi)，這種安排可能難以實(shí)現(xiàn)，其原因在于該柔性纜線需要嚴(yán)重地彎曲(即約90度)，這也可能因構(gòu)成該柔性纜線的導(dǎo)體的個(gè)數(shù)以及導(dǎo)電信號(hào)引線與pMUT器件的接合(也要彎曲約90度)而更復(fù)雜困難。
[0007]此外，對(duì)于前視二維(2D)換能器陣列，與各個(gè)pMUT器件進(jìn)行信號(hào)互連可能也是困難的。即，與一維換能器陣列相比，對(duì)于示例性的二維換能器陣列(比如14x14到40x40元件)而言，可能需要與PMUT器件進(jìn)行更多的信號(hào)互連。這樣，可能需要更多的導(dǎo)線和/或多層柔性電纜組件來與換能器陣列中所有的pMUT器件進(jìn)行互連。然而，當(dāng)導(dǎo)線和/或柔性電纜組件的數(shù)目增大時(shí)，更難以讓更多的信號(hào)互連在換能器器件的末端附近彎曲以實(shí)現(xiàn)將換能器陣列集成到導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡中所需的90度彎曲。另外，相鄰的pMUT器件之間的節(jié)距或距離可能因所需的導(dǎo)線/導(dǎo)體數(shù)目的緣故而受到限制。相應(yīng)地，這些限制可能不期望地限制了很容易實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡的最小尺寸(即直徑)。
[0008]共同待批的美國專利申請(qǐng)61/329，258(題為“Methodsfor Forming a Connectionwith a Micromachined Ultrasonic Transducer, and Associated Apparatuses (用于形成與微機(jī)械加工式超聲換能器的方法及其相關(guān)裝置)”，2010年4月29日提交，并且轉(zhuǎn)讓給了本申請(qǐng)的受讓人“Research Triangle Institute”)揭示了在pMUT器件與集成電路(“1C”)、柔性纜線、或纜線組件之間形成導(dǎo)電連接的改進(jìn)的方法，其中，各個(gè)信號(hào)引線平行于換能器陣列的操作方向或垂直于換能器陣列面而延伸以接合著該換能器陣列中的相應(yīng)pMUT器件(例如，參見圖1B)。此外，該申請(qǐng)‘258揭示了附加信號(hào)處理集成電路可以被集成在換能器陣列和相應(yīng)的連接性元件之間，由此增大了在導(dǎo)管中其放置的縱向方向上換能器/連接性元件堆疊的尺寸，但是并不增大該換能器陣列周圍的橫向空間，由此使該導(dǎo)管的配置更容易實(shí)現(xiàn)用于向前看的換能器陣列配置的最小直徑。
[0009]在側(cè)看或橫看換能器陣列的情況下，換能器陣列被安排成使得每一個(gè)換能器器件的壓電元件的平面是與導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡的軸相平行地放置的。在這些實(shí)例中，在換能器陣列附近且在換能器陣列與導(dǎo)管壁之間，沿著換能器陣列的長度方向，有相對(duì)更大的橫向空間，這可以被用于向其附接連接性元件。然而，換能器陣列的背面與導(dǎo)管壁之間的空間可能是受限的，例如，特別是在其內(nèi)直徑約為3mm或更小的導(dǎo)管中更是如此。此外，在受限的導(dǎo)管內(nèi)直徑的實(shí)例中，先前注意到的放置在換能器元件中的較厚的堆疊物(如圖1B所示那樣，并且包括換能器陣列、信號(hào)處理IC和連接性元件)可能并不一定可行。這種配置也可能不期望地將機(jī)械應(yīng)力傳遞到信號(hào)引線(它必須彎曲大約90度以從換能器且沿著導(dǎo)管進(jìn)行路由)和/或換能器陣列接口，這是因換能器/IC堆疊物的厚度以及橫跨導(dǎo)管直徑可用的有限的空間所導(dǎo)致的。
[0010]圖2示出了先前技術(shù)的側(cè)看超聲導(dǎo)管換能器的一個(gè)特定的示例，其中，通過使用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂220，可以將壓電元件200附接到柔性纜線210。頂部電極230和匹配層240可以接下來被沉積在壓電元件200上，并且接下來使用鋸子將該結(jié)構(gòu)切成塊，其中，切割向下延伸到柔性纜線210以便形成換能器陣列250的元件。吸聲襯墊260可以接下來被施加到柔性纜線210的背部。然而，關(guān)于可實(shí)際實(shí)現(xiàn)的換能器元件的數(shù)目，這種配置可能是受限的，例如，這是因柔性纜線的信號(hào)軌跡的分辨率限制而導(dǎo)致的。例如，對(duì)于3_導(dǎo)管而言，只有節(jié)距為ΙΟΟμπι的16個(gè)軌跡(加上每一側(cè)的接地條帶)可以橫向地安裝在導(dǎo)管的內(nèi)腔內(nèi)。這樣，合適的柔性纜線(比如具有64個(gè)元件的西門子AcuNav柔性纜線)可能必須不期望地折疊成4層16個(gè)軌跡，每一個(gè)(加上接地)連接著64元件換能器陣列的所有元件。此外，對(duì)于二維換能器陣列而言，高元件計(jì)數(shù)(例如，196到1，600個(gè)元件)可能要求多層柔性纜線敷設(shè)以便于所有的換能器元件的附接與互連，這進(jìn)一步增大了柔性纜線敷設(shè)的成本和復(fù)雜度。多層柔性纜線可能要求多達(dá)16個(gè)層以連接所有的換能器元件，這是因柔性纜線中的導(dǎo)體軌跡的節(jié)距與層之間的通孔(即，通常具有最小ΙΟΟμπι的節(jié)距或更大，這取決于層的數(shù)目)相關(guān)聯(lián)的諸多限制所導(dǎo)致的。由此，多層柔性纜線可能是非常昂貴的、難于(或不可能)制造的，并且在考慮到金屬層和通孔的數(shù)目增大的情況下可能因短路的可能性相對(duì)較高而并不穩(wěn)定。多層柔性纜線敷設(shè)的其它缺點(diǎn)可以包括較高的導(dǎo)體阻抗、較高的插入損耗、在元件軌跡之間較大的交叉耦合以及較高的分流至接地的電容，這些與同軸電纜敷設(shè)相比可能減小了穿透深度(盡管典型的同軸電纜敷設(shè)無法用這些導(dǎo)管應(yīng)用中所使用的足夠精細(xì)的節(jié)距來實(shí)現(xiàn))。通常，柔性纜線敷設(shè)也可以被限制到長度約I英尺的段。由此，對(duì)于總長度為3英尺的導(dǎo)管而言，多個(gè)柔性纜線段必須被串聯(lián)連接，以便完成穿過整個(gè)導(dǎo)管的電連接，由此不期望地增大了組件的復(fù)雜度和成本。
[0011]由此，在超聲換能器領(lǐng)域存在一種需要，特別是關(guān)于壓電微機(jī)械加工式超聲換能器(“pMUT”，不管是否具有空氣支持的腔)，需要在pMUT器件和集成電路(IC)和/或相應(yīng)的連接性元件之間形成導(dǎo)電連接的改進(jìn)的方法。另外，令人期望的是，減小芯片堆疊物(它包含換能器陣列、IC器件和柔性纜線、布線和/或連接性元件)的厚度，使得芯片堆疊物可以被包容在處于側(cè)視配置中的直徑相對(duì)較小的導(dǎo)管或內(nèi)窺鏡之內(nèi)，例如，心血管器件、心室內(nèi)的超聲器件、或腹腔鏡檢查外科手術(shù)器件。此外，期望提供一種與具有相對(duì)較高的換能器元件數(shù)量/密度的換能器陣列形成電連接的方法，該方法是成本有效的(即相對(duì)低成本)且相對(duì)可制造的。在前看的和/或側(cè)看裝置中，這種解決方案應(yīng)該期望被有效地用于二維換能器陣列，特別是二維PMUT換能器陣列，但是也應(yīng)該可應(yīng)用于一維換能器陣列，并且應(yīng)該期望允許其中集成有這種換能器陣列的探頭/導(dǎo)管/內(nèi)窺鏡的尺寸有更大的可縮放性。
[0012]發(fā)明概述
[0013]本公開的多個(gè)方面滿足了上述和其它需求，其中，一個(gè)這樣的方面涉及一種形成超聲設(shè)備的方法，該超聲設(shè)備具有超聲換能器裝置，該超聲換能器裝置包括換能器器件，該換能器器件限定器件平面并且包括被放置在第一電極和第二電極之間的壓電材料。這種方法包括:使超聲換能器裝置與插入器器件的表面相接合，使得該超聲換能器裝置的器件平面基本上平行于該插入器器件，其中，該插入器器件在至少一個(gè)橫向維度中大于該超聲換能器裝置，以便在與之相接合時(shí)沿著該器件平面橫向地朝外延伸，并且包括至少兩個(gè)橫向地沿其延伸的導(dǎo)體，每一個(gè)導(dǎo)體具有相反的第一和第二末端。在第一和第二電極中的每一個(gè)與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間形成了導(dǎo)電接合，其中，每一個(gè)導(dǎo)體的第一和第二末端中的至少一個(gè)在插入器器件的至少一個(gè)較大的橫向維度中從超聲換能器裝置的周邊朝外延伸。在導(dǎo)體的第二末端的附近且從超聲換能器裝置的周邊朝外，連接支持基板與插入器器件接合，其中，連接支持基板具有可操作地與之相接合的至少兩個(gè)連接性元件，以便在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間形成導(dǎo)電接合。與插入器器件和連接支持基板相接合的超聲換能器裝置接下來被插入到由導(dǎo)管構(gòu)件的壁所限定并在其末端附近的內(nèi)腔中，使得超聲換能器裝置的器件平面平行于該壁而延伸，并且使得所述至少兩個(gè)連接性元件沿著內(nèi)腔遠(yuǎn)離該導(dǎo)管構(gòu)件的末端而延伸。
[0014]本公開的另一個(gè)方面提供了一種超聲設(shè)備，該超聲設(shè)備包括超聲換能器裝置，該超聲換能器裝置包括換能器器件，該換能器器件限定器件平面并且具有被放置在第一電極和第二電極之間的壓電材料。插入器器件具有被配置成接合該超聲換能器裝置的表面，使得該超聲換能器裝置的器件表面基本上平行于該插入器器件。該插入器器件在至少一個(gè)橫向維度中大于該超聲換能器裝置，以便沿著該器件平面橫向地朝外延伸，并且包括至少兩個(gè)橫向地沿其延伸的導(dǎo)體，其中，每一個(gè)導(dǎo)體具有相反的第一和第二末端。該超聲換能器裝置與該插入器器件相接合，以便在第一和第二電極中的每一個(gè)與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間形成導(dǎo)電接合，每一個(gè)導(dǎo)體的第一和第二末端中的至少一個(gè)在插入器器件的至少一個(gè)較大的橫向維度中從超聲換能器裝置的周邊朝外延伸。在導(dǎo)體的第二末端的附近且從超聲換能器裝置的周邊朝外，連接支持基板與插入器器件接合。連接支持基板具有可操作地與之相接合的至少兩個(gè)連接性元件，并且與插入器器件相接合，以便在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間形成導(dǎo)電接合。導(dǎo)管構(gòu)件具有用于限定內(nèi)腔的壁，其中，該內(nèi)腔被配置成容納該超聲換能器裝置，該超聲換能器裝置在其末端的附近與插入器器件和連接支持基板相接合，使得該超聲換能器裝置的器件平面平行于該壁而延伸，并且使得所述至少兩個(gè)連接性元件沿著該內(nèi)腔腔遠(yuǎn)離該導(dǎo)管構(gòu)件的末端而延伸。
[0015]由此，本公開的多個(gè)方面解決了所標(biāo)識(shí)的多種需要，并且提供了本文詳細(xì)描述的其它優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]在由此概括地描述了本公開以后，現(xiàn)在將參考附圖，這些附圖不一定是按比例繪制的，其中:
[0017]圖1A和IB示意性地示出了用于與被置于內(nèi)腔中的前視換能器裝置形成連接的先前技術(shù)的排布方式；
[0018]圖2示意性地示出了用于與被置于內(nèi)腔中的側(cè)視換能器裝置形成連接的先前技術(shù)的排布方式；
[0019]圖3和4示意性地示出了根據(jù)本公開的一個(gè)方面用于與側(cè)視一維壓電微機(jī)械加工式超聲換能器陣列形成連接的排布方式；
[0020]圖5A - 5C示意性地示出了根據(jù)本公開的另一個(gè)方面用于與側(cè)視換能器裝置形成連接的連接支持基板的排布方式；
[0021]圖6A和6B示意性地示出了根據(jù)本公開的另一個(gè)方面用于與側(cè)視一維或二維壓電微機(jī)械加工式超聲換能器陣列形成連接的排布方式的側(cè)視圖和頂視圖；
[0022]圖7A和7B示意性地示出了根據(jù)本公開的又一個(gè)方面用于與側(cè)視一維或二維壓電微機(jī)械加工式超聲換能器陣列形成連接的排布方式的側(cè)視圖和頂視圖；以及
[0023]圖8A和SB示意性地示出了根據(jù)本公開的再一個(gè)方面的側(cè)視超聲裝置的側(cè)視圖和頂視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將參考附圖來更充分地描述本公開，在附圖中示出了本公開的一些方面但不是所有的方面。事實(shí)上，本公開可按很多不同的形式來具體實(shí)施且不應(yīng)被解釋為限于本文所闡述的那些方面；相反，提供這些方面以使得本文將滿足可適用的法律要求。在全文中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元素。
[0025]圖3示出了一種代表性的超聲設(shè)備300，比如基于導(dǎo)管的超聲換能器陣列。本公開的這種示例性的方面包括導(dǎo)管構(gòu)件350，用于限定軸向延伸的內(nèi)腔400。在這一方面，內(nèi)腔400罩住超聲換能器裝置450，比如一個(gè)或多個(gè)換能器器件，它們可以按一維或二維換能器陣列的形式進(jìn)行排列。超聲換能器裝置450限定器件平面500，每一個(gè)換能器器件(例如，參見圖6A和7A)包括被放置在第一電極575和第二電極600之間的壓電材料550。插入器器件650也可以被放置在內(nèi)腔400之內(nèi)。更特別的是，插入器器件650包括表面660，被配置成容納、接合并支持該超聲換能器裝置450，使得該超聲換能器裝置450的器件平面500基本上平行于該插入器器件650。例如，通過合適的粘合劑或環(huán)氧樹脂，該超聲換能器裝置450可以被固定到該表面660。在超聲換能器裝置450與表面660之間形成導(dǎo)電接合的過程中涉及到粘合劑或其它固定機(jī)制的實(shí)例中，導(dǎo)電材料(比如各向異性導(dǎo)電環(huán)氧樹脂)可以被用于將超聲換能器裝置450固定到插入器器件650的表面660。在一些實(shí)例中，例如，插入器器件650可以由娃或其它合適的材料制成。
[0026]在一個(gè)方面，插入器器件650在至少一個(gè)橫向維度中大于超聲換能器裝置450(例如，參見圖3、4)，以便沿著器件平面500橫向朝外延伸。在一些實(shí)例中，插入器器件650也包括至少兩個(gè)橫向延伸的導(dǎo)體675、700(例如，參見圖4、6B和7B)，其中，這些導(dǎo)體675、700具有相反的第一末端675A、700A和第二末端675B、700B。超聲換能器裝置450與插入器器件650相接合，以便在第一和第二電極575、600中的每一個(gè)與各個(gè)導(dǎo)體675、700的第一末端675A、700A之間形成導(dǎo)電接合。在一些實(shí)例中，每一個(gè)導(dǎo)體675、700的相反末端的任一者或兩者可能與插入器器件650協(xié)作、在插入器器件650的一個(gè)或多個(gè)較大的橫向維度中從超聲換能器裝置450的周邊朝外延伸。即，在超聲換能器裝置450與插入器器件650接合時(shí)，插入器器件650將在至少一個(gè)橫向的方向上從超聲換能器裝置450的周邊朝外延伸。這樣，導(dǎo)體675、700的任一者或兩者可以讓其一端延伸穿過插入器器件650到達(dá)插入器器件650和超聲換能器裝置450之間的界面，以便與超聲換能器裝置450形成導(dǎo)電連接，其中，這一方面在下文中被進(jìn)一步詳細(xì)揭示。
[0027]在其它方面，導(dǎo)體675、700的任一者或兩者可以讓其一個(gè)末端延伸穿過插入器器件650,以便相對(duì)于與超聲換能器裝置450相接合的插入器器件650的表面而露出來,但在超聲換能器裝置450的周邊之外。在這些實(shí)例中，通過于其間接合到(比如在導(dǎo)線結(jié)合過程中的)各個(gè)導(dǎo)線結(jié)合焊盤250A，250B的分立的導(dǎo)電元件(未示出)，電極575，600可以與導(dǎo)體675，700的第一末端675A，700A電接合。此外，在一些方面，超聲換能器裝置450(即pMUT)可以包括或者可以不包括金屬化的穿透基板的互連，這些互連將第一電極575連接到基板的背面。相應(yīng)地，如圖4所示，在一些方面，超聲換能器裝置450的換能器器件的信號(hào)和接地軌跡可以被路由到超聲換能器裝置450的外圍邊緣(即，與導(dǎo)線結(jié)合焊盤250A，250B導(dǎo)電接合)，并且導(dǎo)線結(jié)合到與插入器器件650相關(guān)聯(lián)的第一和第二導(dǎo)體675，700導(dǎo)電接合的相應(yīng)導(dǎo)線結(jié)合焊盤250A，250B。例如，通過使用這樣一種配置的超聲換能器裝置450，更少的光掩模級(jí)被用于制造換能器器件，由此減少了制造成本。然而，超聲換能器裝置450的復(fù)蓋區(qū)(橫向區(qū)域)可能被要求更大，以容納上述導(dǎo)線結(jié)合焊盤。例如，2_寬的超聲換能器裝置450 (沒有金屬化的穿透基板的互連)將要求大約2.8mm到3mm寬的插入器器件650，它將安裝到12弗倫奇(4_ 0.D.)導(dǎo)管的內(nèi)腔內(nèi)。然而，通過使用金屬化的穿透基板的互連來替代導(dǎo)線結(jié)合焊盤配置，使得通過與換能器器件的空氣支持的腔相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電層，而與插入器器件650相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體675，700形成導(dǎo)電接合，超聲換能器裝置450的寬度可以減小至大約1.7mm和1.8mm之間，并且插入器器件650也可以具有基本上相同的寬度，因?yàn)閷?dǎo)線結(jié)合焊盤所必需的額外寬度被消除了。在這種實(shí)例中，實(shí)現(xiàn)具有金屬化的穿透基板的互連的換能器器件將使所必需的導(dǎo)管尺寸減小到8弗倫奇(2.7mm 0.D.)。[0028]如本文所揭示的那樣，例如，通過結(jié)合材料670 (比如合適的粘合劑或環(huán)氧樹脂)，該超聲換能器裝置450可以被固定到該表面660。在超聲換能器裝置450與表面660之間形成導(dǎo)電接合的過程中涉及到粘合劑或其它固定機(jī)制的實(shí)例中，導(dǎo)電材料(比如各向異性導(dǎo)電環(huán)氧樹脂)可以被用于將超聲換能器裝置450固定到插入器器件650的表面660。在一些實(shí)例中，可能令人期望的是，實(shí)現(xiàn)一種吸聲的環(huán)氧樹脂(比如填充了鎢的環(huán)氧樹脂)以將超聲換能器裝置450固定到插入器器件650，這也可以提供用于換能器器件的吸聲襯墊。如果超聲換能器裝置450被導(dǎo)線結(jié)合到與插入器器件650相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體675，700，則可以使用灌注環(huán)氧樹脂來覆蓋這些導(dǎo)線結(jié)合連接。
[0029]在一些方面,導(dǎo)體675，700相對(duì)于插入器器件650而橫向地延伸，使得其第二末端675B, 700B與導(dǎo)電焊盤750的陣列導(dǎo)電接合(參照?qǐng)D4)，其中，插入器器件650被配置成容納并接合連接支持基板800，使得導(dǎo)體675，700的第二末端675B，700B通過焊盤750而接合(以導(dǎo)電接合的方式)相應(yīng)的連接性元件825，850(參見圖3)，而連接性元件825，850與連接支持基板800相接合并被連接支持基板800支持且從超聲換能器裝置450的外圍朝外。例如，連接性元件825，850可以包括用于超聲換能器裝置450的外部信號(hào)引線。這樣，在一些方面，與插入器器件650和連接支持基板800相接合的超聲換能器裝置450被配置成被容納在由導(dǎo)管構(gòu)件350的壁所限定的內(nèi)腔400的末端部分中，使得超聲換能器裝置450的器件平面500平行于該壁或?qū)Ч軜?gòu)件350的軸而延伸，并且使得至少兩個(gè)連接性元件825，850沿著該內(nèi)腔400遠(yuǎn)離該導(dǎo)管構(gòu)件350的末端而延伸(即，以便形成“側(cè)視”超聲設(shè)備)。
[0030]在一些實(shí)例中，與插入器器件650相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體675，700可以具有不同的長度,這是因相應(yīng)的導(dǎo)線結(jié)合焊盤相對(duì)于焊盤750的位置和配置而導(dǎo)致的，焊盤750用于與連接性元件825，850相連接。這樣，在一些實(shí)例中，與插入器器件650相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體675，700可以被配置成具有不同的寬度或者變化的橫截面尺寸，使得導(dǎo)體675，700的電阻之間的差異被最小化或者基本上被消除了。即，導(dǎo)體675，700可以被配置成實(shí)現(xiàn)并維持相對(duì)于信號(hào)引線基本上恒定的阻抗，這些信號(hào)引線延伸到超聲換能器裝置450的每一個(gè)換能器器件。
[0031]在一些方面，例如，連接支持基板800可以被配置成與倒裝對(duì)準(zhǔn)器-結(jié)合器兼容，以使與插入器器件650更容易接合從而支持超聲換能器裝置450。這樣，插入器器件650可以有利地被配置成使得連接性元件825，850相對(duì)于連接支持基板800的排布方式并不必需對(duì)應(yīng)于由超聲換能器裝置450所實(shí)現(xiàn)的陣列中的換能器器件的排布方式。例如，連接性元件825，850的節(jié)距和/或尺度可以不同于換能器器件的節(jié)距或電極面積，其中，如果必要或期望的話，通過恰當(dāng)?shù)嘏渲门c插入器器件650相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體675，700就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)性，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這一點(diǎn)。插入器器件650的這種配置可能有利于側(cè)視一維(ID)陣列或超聲換能器裝置450。例如，如圖4所示，通過與插入器器件650相關(guān)聯(lián)的合適導(dǎo)體排布，5x16陣列的導(dǎo)線/連接性元件可以與超聲換能器裝置450中1x64陣列的換能器器件相接合。相應(yīng)地，這種插入器器件的實(shí)現(xiàn)方式可以在選擇所使用的纜線(即每個(gè)纜線的導(dǎo)線數(shù)目或連接性元件數(shù)目，還有導(dǎo)線節(jié)距)以便與超聲換能器裝置450連接的過程中提供額外的靈活性，并且也可以允許導(dǎo)線/連接性元件陣列與更大數(shù)目的導(dǎo)線(例如，8x16或128個(gè)導(dǎo)線)進(jìn)行附接，以提供額外的接地引線，這些額外的接地引線被散布在信號(hào)元件/導(dǎo)線之間以減小在導(dǎo)電元件之間的噪聲和串?dāng)_。
[0032]圖5A示意性地示出了本公開的另一個(gè)方面，涉及形成連接支持基板800及其隨后連接到插入器器件650。更特別的是，例如，通過使用DRIE工藝，連接支持基板800 (例如，由硅制成)首先被蝕刻，以限定延伸穿過其中的通孔802，其側(cè)壁基本上垂直于被蝕刻的表面。連接支持基板800接下來可以被熱氧化，以在相鄰的通孔之間提供電絕緣(未示出)。連接性元件之一(比如元件825)接下來被插入到通孔802中以便延伸穿過其中，并且連接性元件825接下來被結(jié)合到連接支持基板800，結(jié)合材料804 (比如非導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂)被施加在連接支持基板800的表面上的連接性元件825周圍，該表面與連接性元件825延伸穿過的連接支持基板800的那個(gè)表面相反。例如，精細(xì)尺度(比如40-50AWG)的導(dǎo)線可以被饋送到通孔中，接下來用低粘度環(huán)氧樹脂在真空腔內(nèi)灌注該通孔以填滿這些間隙。在一些實(shí)例中，連接性元件825可以包括被絕緣體環(huán)繞的細(xì)長導(dǎo)體。在這種實(shí)例中，該絕緣體可以被配置成在該導(dǎo)體/連接性元件825與該連接支撐基板800之間提供電絕緣。在其它實(shí)例中，如果該連接性元件825不包括該絕緣體,則在該連接支撐基板800上可以首先沉積絕緣材料(未示出)以便延伸穿過通孔802，使該連接性元件825與該連接支撐基板800電絕緣。
[0033]如圖5B所示，一旦將上述連接性元件825固定到連接支撐基板800，該連接支撐基板800的被該連接性元件825延伸穿過的表面就被平整化(例如，通過機(jī)械拋光工藝或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝進(jìn)行平整化)，以產(chǎn)生基本上平整的表面，該表面使該連接性元件825的末端806露出來。在某些實(shí)例中，在該連接性元件825與限定該通孔802的壁之間的任何間隙都可以被填充有例如非導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂，以提供該連接支撐基板800的無空隙的平整表面從而便于后續(xù)的處理。例如，一個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了微型條帶纜線，它包括單獨(dú)絕緣的46-48AWG Cu導(dǎo)線，Cu背面是在每一個(gè)條帶下方以減小串?dāng)_。該微型條帶纜線可以一次將一行饋送至連接支持基板800中，而非將單獨(dú)的導(dǎo)線引導(dǎo)至單獨(dú)的通孔中。該連接性元件825和/或該連接支持基板800接下來被結(jié)合到與之相關(guān)聯(lián)的插入器器件650和/或焊盤750。在一個(gè)這樣的方面中，例如，如圖5C所示，該導(dǎo)電結(jié)合材料808可以包括焊料凸塊。在這種實(shí)例中，通過使包括焊料凸塊的焊料軟熔，可以實(shí)現(xiàn)上述結(jié)合。在另一個(gè)方面中，導(dǎo)電結(jié)合材料808可以包括用導(dǎo)線結(jié)合器或通過電鍍而形成的金屬(即Au、Al或Cu)或鍍覆的金屬紐扣凸塊，其中，這種紐扣凸塊可以是熱壓縮結(jié)合的以通過直接的金屬結(jié)合而提供導(dǎo)電接合。各向異性導(dǎo)電環(huán)氧樹脂也可以被實(shí)現(xiàn)成導(dǎo)電結(jié)合材料808。例如，通過使用倒裝對(duì)準(zhǔn)器-結(jié)合器，可以實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)于連接支持基板800的連接性元件825，850與關(guān)聯(lián)于插入器器件650的焊盤750的對(duì)準(zhǔn)。一旦結(jié)合到焊盤750，連接性元件825，850就彎曲大約90度以便基本上平行于該器件平面500而延伸(但是使得焊盤750與連接性元件825，850之間的界面垂直于該器件平面500而延伸)，以便沿著導(dǎo)管構(gòu)件350的內(nèi)腔400而延伸，就像圖6A和7A所示那樣。在一些方面，應(yīng)力緩解元件810 (比如額外的環(huán)氧樹脂，如圖6A和7A所示)可以被施加到連接性元件825，850和插入器器件650之間，以便緩解在連接支持基板800和插入器器件650之間的界面(以及在焊盤750和連接性元件825，850之間的界面)上的應(yīng)力。
[0034]圖6A和6B提供了本公開的其它方面，其中，例如，超聲換能器裝置450可以包括垂直集成的一維或二維換能器陣列(即，具有穿透基板的互連的PMUT換能器器件)。在這些實(shí)例中，相對(duì)于超聲換能器裝置450的一個(gè)表面,第一和第二電極575，600可以是易接近的。相應(yīng)地，超聲換能器裝置450可以與插入器器件650直接地接合(即不用導(dǎo)線結(jié)合)，而無需要求額外的面積或更大的橫向尺寸(相對(duì)于超聲換能器裝置450與插入器器件650這兩者而言)以用于導(dǎo)線結(jié)合焊盤和與之相關(guān)的導(dǎo)體的相關(guān)路由。在這些實(shí)例中，插入器器件650可以還包括與插入器器件650的表面660相接合的至少一個(gè)導(dǎo)電軌跡1000，其中軌跡1000被配置成與相應(yīng)導(dǎo)體675，700的第一末端675A，700A導(dǎo)電接合。
[0035]在一些方面，超聲換能器裝置450可以與插入器器件650相接合，使得通過使用放置在其間的結(jié)合材料670 (比如導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電紐扣元件以及導(dǎo)電結(jié)合材料)在第一和第二電極575，600之一和相應(yīng)的軌跡1000之間形成導(dǎo)電接合。例如，通過使用各向異性導(dǎo)電環(huán)氧樹脂、焊接凸塊、金紐扣凸塊、或直接鍍覆的金屬結(jié)合，超聲換能器裝置450可以與插入器器件650的表面660相接合。連接支持基板800可以按相似的方式通過結(jié)合材料670而與插入器器件650相接合，以便在導(dǎo)體675，700和連接性元件825，850之間形成導(dǎo)電接合。
[0036]因?yàn)樵谝恍┓矫娌迦肫髌骷?50可以包括娃,所以導(dǎo)體675，700和/或軌跡1000可以是使用各種半導(dǎo)體處理技術(shù)而形成的，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解這一點(diǎn)。例如，導(dǎo)電材料可以被沉積在插入器器件650上并且通過光刻和蝕刻或剝離處理而被圖案化。例如，當(dāng)各向異性導(dǎo)電環(huán)氧樹脂被用于使超聲換能器裝置450與插入器器件650相接合時(shí)，一旦導(dǎo)電材料被沉積并且導(dǎo)體675，700和/或軌跡1000被形成，則絕緣體(比如SiO2)可以被選擇性地沉積在導(dǎo)體675，700和/或軌跡1000上，以便防止橫向的導(dǎo)電。在其它實(shí)例中，在導(dǎo)體675，700和/或軌跡1000上沉積絕緣體也可以防止在導(dǎo)體675，700和/或軌跡1000的多個(gè)部分之間導(dǎo)電，所述多個(gè)部分沿著插入器器件650延伸且在超聲換能器裝置450和插入器器件650之間的界面下方。
[0037]相對(duì)于插入器器件650，焊盤750、導(dǎo)體675，700以及軌跡1000可以作為不同的金屬化級(jí)而形成，絕緣體被沉積在多個(gè)級(jí)之間用于電絕緣。例如，將焊盤750連接到軌跡1000的導(dǎo)體675，700可以作為插入器器件650內(nèi)的第一金屬化級(jí)而形成，而焊盤750和/或軌跡1000可以作為第二金屬化級(jí)而形成，該第二金屬化級(jí)可能仍然在表面660附近露出來。軌跡1000的露出的部分可以被實(shí)現(xiàn)成用于直接連接到超聲換能器裝置450的電極之一，或者，在pMUT具有空氣支持的腔的情況下，可以被實(shí)現(xiàn)成用于直接連接到超聲換能器裝置450的一側(cè)的電極575，600。在一些實(shí)例中，通過沉積在通孔(包括pMUT的空氣支持的腔，未示出)中的共形金屬化級(jí)，就可以實(shí)現(xiàn)第二電極600到軌跡1000的連接。在其它實(shí)例中，較小的露出焊盤(未示出)可以被設(shè)置在導(dǎo)體675，700的第二末端675B，700B處，其中，超聲換能器裝置450的換能器器件可以通過小焊盤而與導(dǎo)體675，700導(dǎo)電接合。在一些實(shí)例中，小的露出焊盤可以包括各個(gè)導(dǎo)體的一部分，并且可以消除多級(jí)金屬化的要求。然而，在一些實(shí)例中，隨著所需信號(hào)引線數(shù)目增大，可能有利的是在插入器器件650內(nèi)包括多級(jí)金屬化。例如，對(duì)于二維換能器陣列而言，針對(duì)換能器元件計(jì)數(shù)約為200-400個(gè)元件的情況，可能需要與插入器器件650相關(guān)聯(lián)的3-4個(gè)金屬化級(jí)，例如，這可能比連接到二維換能器陣列(包括超聲換能器器件450)的柔性纜線方案更有利，該方案可能要求多達(dá)16個(gè)柔性纜線級(jí)，這是因可用的導(dǎo)體節(jié)距(通常在ΙΟΟμπι的量級(jí)上)的局限所造成的。在這一方面，16-級(jí)多層柔性纜線可能太貴了，難于制造，并且可能因短路的可能性很高而無法足夠地穩(wěn)固。例如，在娃插入器器件上，通過使用具有改進(jìn)的分辨率的娃光刻技術(shù)，可以制造介于約10 μ m-50 μ m的較小的導(dǎo)體節(jié)距。
[0038]在一些方面，如圖7A和7B所示，本文所揭示的超聲換能器器件450 (即pMUT換能器器件)如必需或期望的那樣可以通過插入器器件650而與IC或集成電路(例如，控制1C，比如放大器、多路復(fù)用器、或波束形成器)1100相接合。例如，在超聲換能器器件450和連接支持基板800之間，例如，通過使用焊料凸塊、金紐扣凸塊、金屬紐扣凸塊、各向異性導(dǎo)電環(huán)氧樹脂、或其它合適的導(dǎo)電連接物，ICl 100可以與插入器器件650/導(dǎo)體675，700相接合。在一個(gè)示例中，ICllOO可以被配置成專用集成電路(ASIC)，并且插入器器件650可以由此被配置成便于該ASIC被集成在靠近超聲換能器器件450之內(nèi)。例如,可相對(duì)于與插入器器件650相接合的ICllOO而集成的ASIC功能包括:放大，以增大在該陣列內(nèi)的換能器(pMUT)元件/器件所產(chǎn)生的小接收電壓；多路復(fù)用或切換，用于使換能器元件/器件在發(fā)送模式和接收模式之間切換；定時(shí)或波束形成，用于方便通過超聲系統(tǒng)來接收上述接收信號(hào)；和/或發(fā)送和接收信道的多路復(fù)用，用于減小所需導(dǎo)體的數(shù)目，從一個(gè)導(dǎo)體一個(gè)元件減小到一個(gè)導(dǎo)體多個(gè)元件。在其它實(shí)例中，ICllOO可以被配置成充電泵浦發(fā)送電路，用于從超聲系統(tǒng)所發(fā)出的相對(duì)較小的控制信號(hào)中產(chǎn)生相對(duì)較高的發(fā)送電壓(例如，ICllOO可以包括多路復(fù)用器、放大器、波束形成器、和/或高電壓發(fā)送電路)。這些ASIC功能可以改善超聲換能器裝置450的性能(例如，在高容量系統(tǒng)纜線上傳輸之前放大接收信號(hào))和/或減小罩在導(dǎo)管內(nèi)的所需連接性元件的數(shù)目(例如，通過恰當(dāng)配置的ICllOO對(duì)元件發(fā)送和/或接收信號(hào)進(jìn)行4:1或8:1多路復(fù)用)。在這些方面，插入器器件650和其中的導(dǎo)體675，700可以被配置成類似于用于接收超聲換能器裝置450的排布方式(即，露出的導(dǎo)電焊盤與導(dǎo)體675，700相連通)，以便促進(jìn)ICllOO (或多個(gè)IC)的集成，這些IC通過連接支持基板800而與超聲換能器裝置450和/或焊盤750/連接性元件825，850連通。
[0039]本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在得益于上述描述和相關(guān)聯(lián)附圖呈現(xiàn)的教示之后將想到本文陳述的很多修改和其它方面。例如，本文所揭示的示例性方法及其多個(gè)方面也可以具有與之相關(guān)聯(lián)的裝置，正如以其它方式揭示于本文中。這樣，在本公開的范圍中，本文所揭示的裝置和方法可以恰當(dāng)?shù)乇徽{(diào)適以針對(duì)這些實(shí)例。此外，在關(guān)于側(cè)視導(dǎo)管中的換能器(pMUT)陣列的另一個(gè)方面，如圖8A和SB所示，超聲換能器裝置450、插入器器件650以及連接支持基板800可以被安裝在導(dǎo)管托板1200上且在導(dǎo)管換能器尖端1220之內(nèi)，導(dǎo)管換能器尖端1220可以被配置成(調(diào)整大小)以罩住插入器器件650和連接支持基板800的長度(即?2cm)。例如，對(duì)于64元件一維換能器(pMUT)陣列而言，插入器器件650可以具有大約14.5mm的長度,其中，該陣列長度可以是大約10.5_。對(duì)于具有大約200個(gè)元件以及2mm x2mm尺寸的二維換能器(pMUT)陣列,插入器器件650可以是大約6mm長。導(dǎo)管換能器尖端1220可以在其相反的遠(yuǎn)端和近端處被密封，同時(shí)被聲耦合流體1240填充，比如甘油、聚乙二醇、或硅酮油。導(dǎo)電元件(即，微型條帶或其它纜線)延伸穿過導(dǎo)管換能器尖端1120的近端并且沿著導(dǎo)管構(gòu)件350所限定的內(nèi)腔400，并且可以在導(dǎo)管構(gòu)件350的近端附近端接在電子器件處，比如電路板(未示出)。在導(dǎo)管構(gòu)件350的遠(yuǎn)端附近，圓化的導(dǎo)管帽1260可以與導(dǎo)管換能器尖端1120接合或形成于其中，以便在醫(yī)療過程(比如心臟內(nèi)的或心室內(nèi)的成像過程)中更容易將導(dǎo)管構(gòu)件350插進(jìn)去。導(dǎo)管換能器尖端1220也可以包括聲透鏡1280，它與用于限定內(nèi)腔400的導(dǎo)管構(gòu)件350的壁相接合，與超聲換能器裝置450相反。無源透鏡可以被實(shí)現(xiàn)，以改善一維換能器陣列的圖像分辨率(即高度上只有I個(gè)元件)，因?yàn)檫@種一維陣列可能無法在高度上聚焦，而二維換能器陣列則可以具有在高度上聚焦的能力，由此，這可能不需要透鏡。例如，導(dǎo)管構(gòu)件350可以由Pebax?或任何其它合適的材料構(gòu)成，例如，該材料呈現(xiàn)出低聲阻抗和低吸收率，這可能特別有益于導(dǎo)管換能器尖端1220的壁，該導(dǎo)管換能器尖端1220需要用于超聲換能器裝置450的聲傳輸能力。導(dǎo)管構(gòu)件350的其余部分也可以由Pebax?或任何其它合適的材料構(gòu)成，該材料呈現(xiàn)出合適的彈性模量和/或肖氏硬度，例如，以在遠(yuǎn)端導(dǎo)管尖端附近提供柔韌性以便于可操縱該尖端并且在該尖端附近的導(dǎo)管軸中提供剛性以便于可推動(dòng)該導(dǎo)管構(gòu)件350穿過病人的身體。因此，能夠理解，本公開不限于所公開的具體方面，并且修改和其他方面旨在包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。盡管在此采用了特定術(shù)語，但是這些術(shù)語僅僅是在一般性和描述性意義上使用的，而不是用于限制的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種形成超聲設(shè)備的方法，所述超聲設(shè)備具有超聲換能器裝置，所述超聲換能器裝置包括換能器器件，所述換能器器件限定器件平面并且包括被放置在第一電極和第二電極之間的壓電材料，所述方法包括: 使所述超聲換能器裝置與插入器器件的表面相接合，使得所述超聲換能器裝置的器件平面基本上平行于所述插入器器件，所述插入器器件在至少一個(gè)橫向維度中大于所述超聲換能器裝置，以便在與之相接合時(shí)沿著所述器件平面橫向地朝外延伸，并且包括至少兩個(gè)橫向地沿其延伸的導(dǎo)體，每一個(gè)導(dǎo)體具有相反的第一和第二末端； 在第一和第二電極中的每一個(gè)與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間形成導(dǎo)電接合，每一個(gè)導(dǎo)體的第一和第二末端中的至少一個(gè)在所述插入器器件的至少一個(gè)較大的橫向維度中從所述超聲換能器裝置的周邊朝外延伸；以及 在所述導(dǎo)體的第二末端的附近且從所述超聲換能器裝置的周邊朝外，使連接支持基板與所述插入器器件接合，所述連接支持基板具有可操作地與之相接合的至少兩個(gè)連接性元件，以便在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間形成導(dǎo)電接合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 使與所述插入器器件和所述連接支持基板相接合的超聲換能器裝置插入到由導(dǎo)管構(gòu)件的壁所限定并在其末端附近的內(nèi)腔中，使得所述超聲換能器裝置的器件平面平行于所述壁而延伸，并且使得所述至少兩個(gè)連接性元件沿著所述內(nèi)腔遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管構(gòu)件的末端而延伸。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 使所述換能器器件與器件基板相接合以形成所述超聲換能器裝置，所述換能器器件被配置成具有相對(duì)于所述器件基板橫向地延伸到放置在其周邊附近的相應(yīng)結(jié)合焊盤的第一和第二電極。`
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 使所述超聲換能器裝置與插入器器件的表面相接合還包括:用放置于其間的非導(dǎo)電粘合性材料使所述超聲換能器裝置與插入器器件的表面相接合。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 形成導(dǎo)電接合還包括:在與第一和第二電極中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的結(jié)合焊盤與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間，接合導(dǎo)電構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述換能器器件被放置在基板上并且與穿透基板的互連相連通，并且 其中，形成導(dǎo)電接合還包括:在第一和第二電極中的每一個(gè)與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間，通過所述穿透基板的互連，而形成導(dǎo)電接合。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于， 通過在穿透基板的互連和相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間的導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電紐扣元件以及導(dǎo)電結(jié)合材料之一，在第一和第二電極中的每一個(gè)與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間形成導(dǎo)電接合。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在使所述連接支持基板與所述插入器器件相接合之前，使至少兩個(gè)連接性元件與連接支持基板相接合，所述至少兩個(gè)連接性元件被插入到所述連接支持基板所限定的相應(yīng)通孔中并且延伸穿過通孔。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括: 在使所述至少兩個(gè)連接性元件與所述連接支持基板相接合之前，在所述連接支持基板上沉積絕緣體材料，使得所述絕緣體材料沿著由其限定的通孔而延伸。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 使連接支持基板與所述插入器器件相接合包括:用其間的導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電紐扣元件以及導(dǎo)電結(jié)合材料使連接支持基板與所述插入器器件相接合，以便在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間形成導(dǎo)電接合。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 使所述連接支持基板與所述插入器器件相接合還包括:使所述連接支持基板與所述插入器器件相接合，使得在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間的導(dǎo)電接合基本上垂直于所述超聲換能器裝置的器件平面而延伸。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述至少兩個(gè)連接性元件和所述插入器器件之間接合應(yīng)力緩解器件，以便緩解在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間的導(dǎo)電接合上的應(yīng)力。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述插入器器件還包括至少一個(gè)導(dǎo)電軌跡，所述至少一個(gè)導(dǎo)電軌跡與所述插入器器件的表面相接合并且與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端導(dǎo)電接合，并且 其中，形成導(dǎo)電接合還包括 :當(dāng)使所述超聲換能器裝置與所述插入器器件的表面相接合時(shí)，用其間的導(dǎo)電結(jié)合材料在第一和第二電極之一與至少一個(gè)軌跡之間形成導(dǎo)電接合。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括: 在所述超聲換能器裝置與連接支持基板之間使至少一個(gè)集成電路器件與所述插入器器件相接合，使得所述至少一個(gè)集成電路器件與所述導(dǎo)體中的至少一個(gè)導(dǎo)電連通。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于， 使集成電路器件與所述插入器器件相接合還包括:用介于其間的導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電鈕扣元件和導(dǎo)電結(jié)合材料之一，在所述集成電路器件和所述至少一個(gè)軌跡之間形成導(dǎo)電接口 ο
16.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 改變延伸穿過所述插入器器件的所述至少兩個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)的橫截面尺寸，使得所述至少兩個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)的電阻基本上相同。
17.—種超聲設(shè)備,包括: 超聲換能器裝置，所述超聲換能器裝置包括換能器器件，所述換能器器件限定器件平面并且包括被放置在第一電極和第二電極之間的壓電材料； 插入器器件，所述插入器器件具有被配置成接合所述超聲換能器裝置的表面，使得所述超聲換能器裝置的器件平面基本上平行于所述插入器器件，所述插入器器件在至少一個(gè)橫向維度中大于所述超聲換能器裝置，以便沿著所述器件平面橫向地朝外延伸，并且包括至少兩個(gè)橫向地沿其延伸的導(dǎo)體，每一個(gè)導(dǎo)體具有相反的第一和第二末端，所述超聲換能器裝置與所述插入器器件相接合，以便在第一和第二電極中的每一個(gè)與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間形成導(dǎo)電接合，每一個(gè)導(dǎo)體的第一和第二末端中的至少一個(gè)在所述插入器器件的至少一個(gè)較大的橫向維度中從所述超聲換能器裝置的周邊朝外延伸； 連接支持基板，所述連接支持基板在所述導(dǎo)體的第二末端的附近且從所述超聲換能器裝置的周邊朝外與所述插入器器件相接合，所述連接支持基板具有可操作地與之相接合的至少兩個(gè)連接性元件，所述連接支持基板與所述插入器器件相接合，以便在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間形成導(dǎo)電接合。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括: 導(dǎo)管構(gòu)件，所述導(dǎo)管構(gòu)件具有用于限定內(nèi)腔的壁，所述內(nèi)腔被配置成容納所述超聲換能器裝置，所述超聲換能器裝置在其末端附近與所述插入器器件和所述連接支持基板相接合，使得所述超聲換能器裝置的器件平面平行于所述壁而延伸，并且使得所述至少兩個(gè)連接性元件沿著所述內(nèi)腔遠(yuǎn)離所述導(dǎo)管構(gòu)件的末端而延伸。
19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 所述超聲換能器裝置還包括與所述換能器器件相接合的器件基板，并且 其中，所述換能器器件被配置成具有相對(duì)于所述器件基板橫向地延伸到放置在其周邊附近的相應(yīng)結(jié)合焊盤的第一和第二電極。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于， 用放置于其間的非導(dǎo)電粘合性材料使所述超聲換能器裝置與所述插入器器件的表面相接合。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括: 導(dǎo)電構(gòu)件，所述導(dǎo)電構(gòu)件 在與第一和第二電極中的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的結(jié)合焊盤與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間接合，并且在其間形成導(dǎo)電接合。
22.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 所述換能器器件被放置在基板上并且與穿透基板的互連相連通，并且 其中，所述穿透基板的互連被配置成在第一和第二電極中的每一個(gè)與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端之間形成導(dǎo)電接合。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于， 用介于其間的導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電紐扣元件和導(dǎo)電結(jié)合材料之一使所述穿透基板的互連與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端相接合。
24.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 所述至少兩個(gè)連接性元件被配置成插入到由所述連接支持基板所限定的相應(yīng)通孔中并且延伸穿過通孔。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，還包括: 絕緣體材料，所述絕緣體材料被沉積在所述連接支持基板上，使得所述絕緣體材料沿著由其限定的通孔而延伸。
26.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 用介于其間的導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電紐扣元件以及導(dǎo)電結(jié)合材料之一使所述連接支持基板與所述插入器器件相接合，導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電紐扣元件以及導(dǎo)電結(jié)合材料之一在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間形成導(dǎo)電接合。
27.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 所述連接支持基板與所述插入器器件相接合，使得在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間的導(dǎo)電接合基本上垂直于所述超聲換能器裝置的器件平面而延伸。
28.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，還包括: 應(yīng)力緩解器件，所述應(yīng)力緩解器件接合于所述至少兩個(gè)連接性元件和所述插入器器件之間，以便緩解在每一個(gè)連接性元件和所述導(dǎo)體的相應(yīng)第二末端之間的導(dǎo)電接合上的應(yīng)力。
29.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 所述插入器器件還包括至少一個(gè)導(dǎo)電軌跡，所述至少一個(gè)導(dǎo)電軌跡與所述插入器器件的表面相接合并且與相應(yīng)導(dǎo)體的第一末端導(dǎo)電接合，并且 其中，第一和第二電極之一被安排成用介于其間的導(dǎo)電結(jié)合材料與至少一個(gè)軌跡導(dǎo)電接合。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，還包括: 至少一個(gè)集成電路器件，在所述超聲換能器裝置與連接支持基板之間使所述至少一個(gè)集成電路器件與所述插入器器件相接合，使得所述至少一個(gè)集成電路器件與所述導(dǎo)體中的至少一個(gè)導(dǎo)電連通。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于， 所述至少一個(gè)集成電路包括多路復(fù)用器、放大器、波束形成器以及高電壓發(fā)送電路之
O
32.如權(quán)利要求30所述的設(shè)`備，其特征在于， 所述集成電路器件被安排成用介于其間的導(dǎo)電焊接元件、導(dǎo)電鈕扣元件和導(dǎo)電結(jié)合材料之一與所述至少一個(gè)軌跡導(dǎo)電接合。
33.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于， 延伸穿過所述插入器器件的所述至少兩個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)被配置成包括變化的橫截面尺寸，使得所述至少兩個(gè)導(dǎo)體中的每一個(gè)的電阻基本上相同。
【文檔編號(hào)】B06B1/06GK103429358SQ201180066773
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月3日
【發(fā)明者】D·道施, J·卡爾森, K·H·基爾克里斯蒂 申請(qǐng)人:三角形研究學(xué)會(huì)