[发明专利]用于形成超声设备的方法以及相关的装置

说明书

背景技术

技术领域

本公开的多个方面涉及超声换能器，尤其涉及用于与导管中所罩住的横向面对着的压电微机械加工式超声换能器形成连接的方法以及相关联的装置。

背景技术

例如，一些微机械加工式超声换能器(MUT)可以被配置成压电微机械加工式超声换能器(pMUT)，正如美国专利7,449,821中所揭示的那样，该美国专利已被转让给“三角形研究学会（Research Triangle Institute）”，也正是本申请的受让人，该美国专利的全部内容通过引用被包括在本文中。

形成pMUT器件（比如限定空气支持（air-backed）的腔的pMUT器件，正如美国专利7,449,821所揭示的那样）可能涉及到：在换能器器件的第一电极（即底部电极）与共形金属层之间形成导电连接，其中，该第一电极被置于该基板的前侧，该前侧与该pMUT器件的空气支持的腔相反，该共形金属层被施加到该空气支持的腔以提供后续的连接（比如连接到集成电路(IC)或柔性电缆）。

在一些实例中，例如，排布在换能器阵列中的一个或多个pMUT可以被包括在细长导管或内窥镜的末端之中。在那些实例中，对于前视排布方式，pMUT器件的换能器阵列必须被排布成使每一个pMUT器件的压电元件的平面都被放置成垂直于上述导管/内窥镜的轴。由此，这种配置可能限制在换能器阵列附近且在换能器阵列和导管壁之间的横向空间，正是通过该横向空间可以与基板前侧建立信号连接。此外，将横向到换能器阵列的这些信号连接引导至其前侧可能不期望地且不利地影响导管的直径（即，可能不期望地要求较大直径导管以便容纳在换能器阵列附近穿行的信号连接）。

在换能器阵列是一维(1D)阵列的情况下，到pMUT器件的外部信号连接可以通过柔性电缆来实现，该柔性电缆横跨在换能器阵列中的一系列pMUT器件以便通过其共形金属层与每一个pMUT器件电接合（即结合）。例如，如图1A所示，在一个示例性一维换能器阵列100（比如1x64个元件）中，形成这些阵列元件120的pMUT器件可以被直接附接到柔性电缆140，该柔性电缆140包括为每一个pMUT器件配的一个导电信号引线，再加上接地引线。对于前视换能器阵列，在换能器阵列的相对的末端附近使柔性电缆140弯曲，以使柔性电缆140可以穿过上述导管/内窥镜的内腔，在一个实例中，上述导管/内窥镜可以包括超声探头。然而，对于相对较小的导管/内窥镜中的向前看的换能器阵列而言，为了让换能器阵列被放置在导管/内窥镜的内腔之内，这种安排可能难以实现，其原因在于该柔性缆线需要严重地弯曲（即约90度），这也可能因构成该柔性缆线的导体的个数以及导电信号引线与pMUT器件的接合（也要弯曲约90度）而更复杂困难。

此外，对于前视二维(2D)换能器阵列，与各个pMUT器件进行信号互连可能也是困难的。即，与一维换能器阵列相比，对于示例性的二维换能器阵列（比如14x14到40x40元件）而言，可能需要与pMUT器件进行更多的信号互连。这样，可能需要更多的导线和/或多层柔性电缆组件来与换能器阵列中所有的pMUT器件进行互连。然而，当导线和/或柔性电缆组件的数目增大时，更难以让更多的信号互连在换能器器件的末端附近弯曲以实现将换能器阵列集成到导管/内窥镜中所需的90度弯曲。另外，相邻的pMUT器件之间的节距或距离可能因所需的导线/导体数目的缘故而受到限制。相应地，这些限制可能不期望地限制了很容易实现的导管/内窥镜的最小尺寸（即直径）。

共同待批的美国专利申请61/329,258（题为“Methods for Forming a Connection with a Micromachined Ultrasonic Transducer,and Associated Apparatuses（用于形成与微机械加工式超声换能器的方法及其相关装置）”，2010年4月29日提交，并且转让给了本申请的受让人“Research Triangle Institute”）揭示了在pMUT器件与集成电路(“IC”)、柔性缆线、或缆线组件之间形成导电连接的改进的方法，其中，各个信号引线平行于换能器阵列的操作方向或垂直于换能器阵列面而延伸以接合着该换能器阵列中的相应pMUT器件（例如，参见图1B）。此外，该申请‘258揭示了附加信号处理集成电路可以被集成在换能器阵列和相应的连接性元件之间，由此增大了在导管中其放置的纵向方向上换能器/连接性元件堆叠的尺寸，但是并不增大该换能器阵列周围的横向空间，由此使该导管的配置更容易实现用于向前看的换能器阵列配置的最小直径。