[发明专利]超声换能器上的嵌入式电路以及制造方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及超声换能器。尤其是提供背衬的制造方法。

背景技术

换能器的一维阵列通过柔性材料与系统通道相连接。这种柔性材 料(flex material)与阵列的元件相对准。在这些元件和柔性材料后面 是声背衬材料。声背衬材料衰减声能，对不是来自正被扫描的组织的 信号反射进行限制。柔性材料足够薄以便避免反射。

对于二维阵列，柔性材料不能提供足够的导体密度。已提出替代 方案，比如z轴导体。声背衬利用沿着距离维度(range dimension)穿 过背衬材料延伸的导体构成。然而在形成背衬材料期间这些导体的对 准和保持可能是困难的。在背衬材料的背面上导线的密度仍很大，从 而导致连接困难。

另一问题是至超声成像系统的电缆的数目。为了限制电缆的数目， 电路被安置在超声探头外壳中。所述电路与元件、比如与背衬中的z 轴导体相连接。所述电路比如通过部分波束形成或多路复用来组合来 自多个元件的信号。这种组合减少对成像系统所需的电缆的数目。然 而，元件的电极至电路的互连可能是困难的。

阵列的每个元件都与两个传导路径相连接。传导路径可以包括至 探头内的电路的连接、从电路至电缆的连接、以及从电缆至成像系统 中的波束形成器的连接。可能存在电路中的数千个互连、数千多个用 于元件至柔性材料的互连、数千多个用于柔性材料至电路的互连、以 及更多从电路至电缆的互连。连接的数目可能是巨大的，从而导致增 加的寄生效应、增加的短路可能性和所需的昂贵制造。

发明内容

通过介绍，下文中所述的优选实施例包括用于声衰减超声能量的 方法、背衬、换能器以及系统。在背衬内嵌入一个或多个芯片、集成 电路或半导体。

在一个实施例中，背衬材料的平面薄片被形成，其中集成电路位 于薄片中的孔内。轨道(Trace)将集成电路连接到电极或所暴露的传 导表面。多个平面薄片可以利用晶片处理来制造，比如芯片在背衬材 料的晶片中的拾取和放置和IC重新分配用于形成轨道。从晶片切割不 同的薄片并彼此堆叠。换能器与所暴露的电极或者背衬的传导表面相 连接。

在第一方面中，超声换能器具有形成多个元件的换能器材料、每 个元件上的电极、以及声衰减背衬材料。集成电路被嵌入到声衰减背 衬材料中。

在第二方面中，提供一种背衬用于对来自换能器背侧的能量声衰 减。背衬材料具有第一表面用以与换能器的背侧相连接。半导体具有 有源电路，并位于背衬材料中。

在第三方面中，提供一种用于构造超声换能器阵列用的背衬的方 法。形成声衰减材料的薄片。把芯片放置在薄片中。从芯片至薄片的 线形成导体。

本发明通过后面的权利要求来限定，本部分不应被认为是对这些 权利要求的限制。本发明的其他方面和优点在下文中结合优选实施例 来予以讨论，并可以随后独立地或组合地要求保护。

附图说明

组件和附图不必按比例绘制，而重点在于阐述本发明的原理。而 且，在附图中，同样的附图标记贯穿不同的视图表示相应的部分。

图1示出用于制造超声换能器阵列用的背衬的方法的一个实施例 的流程图；

图2和3示出用于在晶片实施例中形成薄片的替代途径；以及

图4-8示出用于晶片实施例的处理步骤和结构；

图9-12示出用于可替代的块实施例的处理步骤和结构；

图13示出在背衬中具有冷却通道的换能器阵列的一个实施例；

图14示出在经食道探头阵列中所使用的切片的一个实施例；

图15和16示出在换能器阵列中路由的导体的替代实施例；以及

图17示出换能器阵列的背衬切片之间的互连的替代实施例。

具体实施方式

对于给定的元件沿传导路径的连接的数目可以通过在背衬材料中 使用半导体类型构造或嵌入式电路而被减少。锯切、切成小方块以及 层压与半导体集成电路重新分配技术相组合。半导体类型构造可以允 许更廉价和更密集的互连，支持高元件数。