换能器单元、声学探头和光声设备制造技术

本公开涉及换能器单元、声学探头和光声设备。一种换能器单元包括：衬底；电容式换能器，设置在衬底上并且配置为接收在用来自光源的光照射被检体时产生的声波并且输出电信号；电路衬底，包括电流/电压转换电路，所述电流/电压转换电路被配置为将从电容式换能器输出的电流转换为电压；以及柔性印刷布线，将电容式换能器电连接到电流/电压转换电路，其中电路衬底被设置在衬底的表面之中的与设置有电容式换能器的表面相对的表面侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及换能器单元、包括换能器单元的声学探头和包括声学探头的光声设备。
技术介绍
已经提出了一种测量系统，在该测量系统中用光照射被检体，基于光声效应从被检体中的测量对象产生声波(典型地为超声波，但是在本说明书中被称为光声波)，并且通过使用半球形的超声探头接收所产生的声波(美国专利申请公开No.2011/0306865，在下文中称为专利文献1)。半球形的超声探头由布置在半球形的表面上的多个超声换能器元件构成。将参考图23进行描述。图23示出被检体10、光源11、超声探头12、超声换能器13、光束21、光声波22以及介质30(声学匹配材料)。超声探头12具有半球的形状并且被设置有多个超声换能器13和光源11。被检体10被布置为使得被超声探头12的半球部分地包围，并且介质30填充在被检体10和超声探头12之间。光源11向被检体10发射光束21，并且被检体中产生的光声波22由超声探头12中包括的多个超声换能器13接收以便执行被检体的成像。在这时候，当增大布置在支撑部件的半球形的表面上的超声换能器的数量时，可以改善被检体的图像的图像质量。为了增大超声换能器的数量，需要将多个超声换能器布置为在半球形的表面上彼此接近。然而，迄今为止没有提出用于彼此接近地布置超声换能器的最佳配置。
技术实现思路
鉴于以上内容，本专利技术旨在提供包括可以接近支撑部件布置的小型换能器单元以及彼此接近布置的多个换能器单元的光声探头。根据本专利技术一个方面的换能器单元包括：芯片；电容式换能器，设置在芯片上并且配置为接收在用来自光源的光照射被检体时产生的声波并且输出电信号；电路衬底，包括电流/电压转换电路，所述电流/电压转换电路被配置为将从电容式换能器输出的电流转换为电压；以及柔性印刷布线，将电容式换能器电连接到电流/电压转换电路，其中电路衬底被设置在芯片的表面之中的与设置有电容式换能器的表面相对的表面侧。从以下参考附图的示例性实施例的描述中本专利技术更多的特征将变得清晰。附图说明图1A到1E是根据本专利技术的第一示例性实施例的光声探头的示意图。图2A到2D是根据本专利技术的第一示例性实施例的光声探头的示意图。图3是根据本专利技术的第二示例性实施例的光声探头的示意图。图4A和图4B是根据本专利技术的第三示例性实施例的光声探头的示意图。图5A和图5B是根据本专利技术的第四示例性实施例的光声探头的示意图。图6A和图6B是根据本专利技术的第五示例性实施例的光声探头的示意图。图7是根据本专利技术的第六示例性实施例的光声探头的示意图。图8A和图8B是根据本专利技术的第七示例性实施例的光声探头的示意图。图9A到9C是根据本专利技术的第八示例性实施例的光声探头的示意图。图10是根据本专利技术的第九示例性实施例的光声探头的示意图。图11A和图11B是根据本专利技术的第十示例性实施例的光声探头的示意图。图12A和图12B是根据本专利技术的第十一示例性实施例的光声探头的示意图。图13A和图13B是根据本专利技术的第十二示例性实施例的光声探头的示意图。图14是根据本专利技术的第十三示例性实施例的光声探头的示意图。图15是根据本专利技术的第十四示例性实施例的光声探头的示意图。图16是根据本专利技术的第十五示例性实施例的光声探头的示意图。图17A和图17B是根据本专利技术的第十六示例性实施例的光声探头的示意图。图18A到18C是根据本专利技术的第十七示例性实施例的光声探头的示意图。图19A和图19B是根据本专利技术的第十八示例性实施例的光声探头的示意图。图20A到20C是根据本专利技术的第十九示例性实施例的光声探头的示意图。图21是根据本专利技术的第二十示例性实施例的光声设备的示意图。图22是根据本专利技术的第二十一示例性实施例的光声设备的示意图。图23是用于描述现有技术中的光声设备的示意图。具体实施方式在下文中，将参考附图描述本专利技术的示例性实施例。根据本示例性实施例的换能器单元包括芯片以及电容式换能器，该电容式换能器被设置在芯片上并且配置为接收在用来自光源的光照射被检体时产生的声波并且输出电信号。该换能器单元还包括电路衬底以及柔性印刷布线，该电路衬底包括电流/电压转换电路，该电流/电压转换电路被配置为将从电容式换能器输出的电流转换为电压，该柔性印刷布线将电容式换能器电连接到电流/电压转换电路。其特征在于电路衬底被设置在芯片的表面之中的与设置有电容式换能器的表面相对的表面(后侧)。在下文中，将给出详细描述。第一示例性实施例首先，将参考图1A到1E描述根据本示例性实施例的光声探头100。图1A到1E示出探头外壳99、半球形的支撑部件101、贯通孔102、超声换能器单元103(在下文中，其在一些情况下可以被简单地缩写为换能器单元)、线缆104、连接器190以及光源106。图1A到1E还示出电容式换能器110(电容式的微加工的超声换能器，在下文中称为CMUT)。图1A是根据本示例性实施例的光声探头100的外观的示意图，并且图1B是用于描述光声探头100的截面的示意图。半球形的支撑部件101包括与布置CMUT110的位置对应的多个贯通孔102。换能器单元103具有与贯通孔102的形状对应的外形并且被插入和固定到每个贯通孔102。换能器单元103被设置有CMUT110并且被布置为使得CMUT110面向半球的中心的附近。根据本示例性实施例，将描述其中贯通孔102的形状为完全圆形形状并且CMUT110被布置在换能器单元103的中心的配置。光源106被布置在半球形的支撑部件的中心。可以发光的装置(诸如固态激光器、半导体激光器或LED)可以被用作光源106。还可以使用其中通过使用光纤从布置在外部的发光单元引导光的配置。根据本说明书，将在采用其中光源106被布置在半球的中心的配置的情况下进行描述，但是本专利技术不限于此配置。一个或多个光源106可以被布置在半球形的支撑部件101中的其中不布置换能器单元103的区域中的任意位置。根据本示例性实施例，采用其中分离的换能器单元103附接于支撑部件101的贯通孔102的配置。为此，支撑部件101的配置可以被设定为具有极其简单的形状，在其中孔被简单地在半球形的部件中开口。另外，支撑部件101和换能器单元103由分离的部件构成，并且可以选择和使用其中已经检查了操作的换能器单元103，使得还可以容易改善超声探头100的成品率。此外，当换能器单元103损坏时，可以容易执行替换。另外，通过改变支撑部件101中的贯通孔102的布置，可以容易提供具有不同的传感器间隔的超声探头100。类似地，可以通过简单地制备具有不同的半径的支撑部件101而由相同的换能器单元103构成具有不同的半球半径的探头。其特征在于CMUT110被用作根据本示例性实施例的超声换能器110。接下来，将参考图1C描述设置有在本示例性实施例中使用的CMUT110的换能器单元103。图1C示出芯片120、外壳130、支撑部件140、线缆180以及连接器190。换能器单元103包括圆筒形外壳130并且被设置有经由支撑部件140支撑的芯片120。CMUT110被形成在芯片120上。芯片120被布置为使得当换能器单元103附接于具有贯通孔的半球形的支撑部件101时CMUT110面向半球的中心侧。另外，多个换能器单元103可以以螺旋形方式布置在半球中。相应地，由于换能器被布置为使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换能器单元，包括：芯片；电容式换能器，设置在芯片上并且配置为接收在用来自光源的光照射被检体时产生的声波并且输出电信号；电路衬底，包括电流/电压转换电路，所述电流/电压转换电路被配置为将从电容式换能器输出的电流转换为电压；以及柔性印刷布线，将电容式换能器电连接到电流/电压转换电路，其中电路衬底被设置在芯片的表面之中的与设置有电容式换能器的表面相对的表面侧。

【技术特征摘要】
2015.09.04 JP JP2015-1750141.一种换能器单元，包括：芯片；电容式换能器，设置在芯片上并且配置为接收在用来自光源的光照射被检体时产生的声波并且输出电信号；电路衬底，包括电流/电压转换电路，所述电流/电压转换电路被配置为将从电容式换能器输出的电流转换为电压；以及柔性印刷布线，将电容式换能器电连接到电流/电压转换电路，其中电路衬底被设置在芯片的表面之中的与设置有电容式换能器的表面相对的表面侧。2.根据权利要求1所述的换能器单元，其中芯片包括贯通布线，并且连接到电容式换能器的电极的贯通布线被引出到芯片的表面之中的与布置有电容式换能器的表面相对的表面。3.根据权利要求2所述的换能器单元，还包括：刚性的柔性印制电路板，其中彼此集成有柔性印刷布线和刚性衬底，其中在芯片的表面之中与布置有电容式换能器的表面相对的表面被布置在面向设置在刚性的柔性印制电路板的刚性衬底上的电极的位置处，并且电极和电容式换能器彼此电连接。4.根据权利要求2所述的换能器单元，其中在芯片的表面之中与布置有电容式换能器的表面相对的表面被布置在面向柔性印刷布线的位置处，并且电容式换能器和柔性印刷布线彼此电连接。5.根据权利要求1所述的换能器单元，其中柔性印刷布线和芯片的表面经由各向异性导电树脂彼此连接。6.根据权利要求1所述的换能器单元，还包括：支撑部分，支撑芯片，其中支撑部分包括与芯片的外部形状对应的凹陷部分以用于定位芯片。7.根据权利要求1所述的换能器单元，还包括：支撑部分，支撑芯片，其中支撑部分包括贯通孔，所述贯通孔用于将柔性印刷布线引出到支撑部分的表面之中的与设置有电容式换能器的表面相对的表面侧。8.根据权利要求1所述的换能器单元，还包括：静电屏蔽件。9.根据权利要求8所述的换能器单元，其中静电屏蔽件被贴附和集成到柔性印刷布线。10.根据权利要求1所述的换能器单元，其中电路衬底和柔性印刷布线通过各向异性导电树脂彼此连接。11.根据权利要求1所述的换能器单元，其中电路衬底和柔性印刷布线通过焊接而彼此连接。12.根据权利要求1所述的换能器单元，其中检测电路被设置在电路衬底上，检测电路被屏蔽罩覆盖，并且检测电路和屏蔽罩通过焊接彼此电连接并且也固定。13.根据权利要求12所述的换能器单元，其中在检测电路和屏蔽罩之间设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：香取笃史，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP