具有外围电连接到柔性印刷电路板的环形超声波阵列的紧凑型超声波装置及其组装方法制造方法及图纸

公开了超声波装置及其相关组装方法，借此，超声波换能器的环形电极阵列以紧凑配置电连接到柔性印刷电路板。所述柔性电路板包括细长柔性段和远侧分布段，其中所述分布段附接到围绕所述超声波换能器的至少一部分的外围支撑环。所述分布段包括多个空间分布式接触垫，并且在所述接触垫与所述环形阵列的所述环形电极之间设置电连接件。可设置接触所述环形阵列电极且从其处延伸的背衬材料，并且所述细长柔性段的远侧部分可被封装在所述背衬材料中，使得所述远侧部分从所述外围支撑环向内延伸，而不接触所述电连接件且不接触所述阵列表面。

Compact ultrasonic device with annular ultrasonic array with peripheral electrical connection to flexible printed circuit board and assembling method thereof

An ultrasonic device and a related assembly method are disclosed, whereby an annular electrode array of an ultrasonic transducer is electrically connected to a flexible printed circuit board in a compact configuration. The flexible circuit board includes a slender flexible section and a far side distribution section, in which the distribution section is attached to a peripheral support ring around at least part of the ultrasonic transducer. The distribution section comprises a plurality of spatially distributed contact pads and an electrical connector is arranged between the contact pad and the annular electrode of the annular array. A back lining material extending from the circular array electrode can be provided, and the far side portion of the slender flexible segment can be encapsulated in the backing material so that the far side is extended inward from the peripheral support ring without contact with the electrical connector and without contact with the array surface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有外围电连接到柔性印刷电路板的环形超声波阵列的紧凑型超声波装置及其组装方法通过引用对任何优先权申请的并入本申请要求于2016年1月18日提交的美国临时专利申请号62/280,038的优先权益，该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术介绍
本专利技术公开的若干实施例涉及具有环形阵列的超声波换能器的组装和电互连。
技术实现思路
公开了超声波装置及其相关组装方法的实施例(例如，例子)，其中超声波换能器的环形电极阵列以紧凑配置电连接(例如，引线接合或导电环氧树脂胶合等)到柔性印刷电路板。该柔性电路板包括细长柔性段和远侧分布段，其中该分布段附接到围绕该超声波换能器的至少一部分的外围支撑环。该分布段包括多个空间分布式接触垫，并且在这些接触垫与该环形阵列的这些环形电极之间设置电连接器(例如，引线接合或导电环氧树脂)。可提供与这些环形阵列电极接触且从其处延伸的背衬材料，并且该细长柔性段的远侧部分可被封装在该背衬材料中，使得该远侧部分从该外围支撑环向内延伸，而不接触这些电连接器(例如，引线接合或导电环氧树脂)且不接触该阵列表面。因此，在一个实施例方面中，提供了一种超声波装置，其包括：超声波换能器，其包括环形超声波阵列，其中所述环形超声波阵列至少部分地由被设置在压电层的第一表面上的多个同心环形电极限定，并且其中接地平面电极被设置在所述压电层的第二表面上；外围支撑环，其围绕所述超声波换能器的至少一部分；以及柔性印刷电路板，其包括：细长柔性段；以及分布段，其与所述外围支撑环的至少一部分接触，使得延伸穿过所述细长柔性段的多个导电路径通过所述分布段路由到位于所述外围支撑环上的不同位置处的相应接触垫；其中每个环形电极电连接(例如，引线接合或导电环氧树脂胶合)到相应的接触垫；并且其中所述柔性印刷电路板的至少一个导电路径是与所述接地平面电极电接触的接地导电路径。在各种实施例中，一种超声波装置包括：超声波换能器，其包括环形超声波阵列，其中该环形超声波阵列至少部分地由被设置在压电层的第一表面上的多个同心环形电极限定，并且其中接地平面电极被设置在该压电层的第二表面上；外围支撑环，其围绕该超声波换能器的至少一部分；以及柔性印刷电路板。在实施例中，该柔性印刷电路板包括细长柔性段和分布段，该分布段与该外围支撑环的至少一部分接触，使得延伸穿过该细长柔性段的多个导电路径通过该分布段路由到位于该外围支撑环上的不同位置处的相应接触垫。在实施例中，每个环形电极电连接(例如，引线接合和/或导电环氧树脂胶合)到相应的接触垫。在实施例中，该柔性印刷电路板的至少一个导电路径是与该接地平面电极电接触的接地导电路径。在实施例中，该装置还包括背衬材料，其接触该第一表面且从其处延伸，其中该细长柔性段的远侧部分被封装在该背衬材料中，使得该细长柔性段的该远侧部分从该外围支撑环(例如，平行于且沿着该第一表面)向内延伸并且在该背衬材料内背离该第一表面向外(例如，垂直地)向外弯曲，而不接触这些引线接合且不接触该第一表面。在实施例中，该多个导电路径在该分布段内双向路由。在实施例中，该细长柔性段的该远侧部分包括多个分支远侧段，该多个分支远侧段在不同位置处与该外围支撑环接触，其间限定了间隙。在实施例中，这些分支远侧段中的一个或多个仅包括两个导电路径。在实施例中，该两个导电路径被双向路由到不同的接触垫。在实施例中，在每个间隙内形成一个或多个引线接合。在实施例中，该细长柔性段的该远侧部分在该背衬材料内相对于该第一表面在范围为90度与180度之间的角度内弯曲。在实施例中，该细长柔性段被封装在该背衬材料内且从该背衬材料的远侧表面露出，而不会延伸超过该背衬材料的侧表面。在实施例中，该细长柔性段相对于该第一表面以大约90度的角度从该背衬材料露出。在实施例中，该细长柔性段相对于该第一表面以大于或等于大约90度的角度从该背衬材料露出。在实施例中，该细长柔性段的该远侧部分的初始曲率半径小于8mm。在实施例中，该外围支撑环的接触该分布段的接触表面在空间上偏离该第一表面。在实施例中，该细长柔性段从该外围支撑环向外延伸。在实施例中，该外围支撑环具有小于1mm的横向宽度。在实施例中，该外围支撑环完全围绕该超声波换能器。在实施例中，该超声波换能器为圆盘形，并且其中该外围支撑环是环状物的至少一部分。在实施例中，该环状物的外径小于10mm。在实施例中，该外围支撑环是导电的，并且其中该外围支撑环与该接地导电路径和该接地平面电极电连通。在实施例中，该多个同心环形电极以稀疏配置设置，由此限定稀疏环形超声波阵列。通过参考具体实施方式和附图可实现对本公开的功能和有利方面的进一步理解。附图说明图1示出了具有环形超声波阵列的超声波换能器的例子。图2A和图2B示出了(A)围绕具有环形超声波阵列的超声波换能器的外围支撑环，以及(B)适于安装到外围支撑环且电连接(例如，引线接合或导电环氧树脂胶合)到环形超声波阵列的环形电极的柔性印刷电路板。图3A和图3B分别示出了在电连接之前(例如，引线接合或导电环氧树脂胶合)组件的前视图和后视图，其中超声波换能器被外围支撑环围绕，该外围支撑环上面安装有柔性印刷电路板。图4A和图4B分别示出了在电连接之后(例如，引线接合或导电环氧树脂胶合)组件的俯视图和侧视图，其中超声波换能器被外围支撑环围绕，该外围支撑环上面安装有柔性印刷电路板。图5A和图5B分别示出了在引入背衬材料之后组件的俯视图和侧视图，其中超声波换能器被外围支撑环围绕，该外围支撑环上面安装有柔性印刷电路板。图6示出了接地平面电极和匹配层的添加。图7A和图7B示出了其中柔性印刷电路板的细长段的远侧部分从外围环向内延伸以密封在背衬材料内的示例实施例。图8A和图8B示出了图7A和图7B中所示的实施例的俯视图和侧视图。图9示出了具有分支远侧段的柔性印刷电路板的示例实施例，每个分支远侧段具有两个导电信号路径。图10示出了具有分支远侧段的柔性印刷电路板的另一个示例实施例，每个分支远侧段具有十六个导电信号路径和四个导电信号路径。图11示出了用于将印刷电路板的分布段安装到外围支撑环的示例组装夹具。图12A至图12E示出了实施方式方法的若干组装步骤的照片，该方法包括涉及添加背衬材料的步骤。图13和图14A至图14C示出了包括添加背衬材料的若干示例组装步骤的图示。图15示出了如图11中单独描绘的八个组装夹具，每个组装夹具包含为了回流焊接而安装有柔性印刷电路板的外围支撑环。图16A和图16B示出了其中每个环形阵列包括编码信息的导电特征的示例实施例。具体实施方式将参考下面讨论的细节描述本公开的各种实施例和方面。以下描述和附图是对本公开的说明，而不应当被解释为限制本公开。描述了许多具体细节以提供对本公开的各种实施例的透彻理解。然而，在某些范例下，为了提供对本公开的实施例的简要讨论，没有描述公知的或常规的细节。如本文所使用，术语“包括(comprises和comprising)”应当被解释为包括性和开放性的，而不是排他性的。具体地，当在说明书和权利要求书中使用时，术语“包括(comprises和comprising)”及其变体意指包括指定特征、步骤或部件。这些术语不应当被解释为排除其它特征、步骤或部件的存在。如本文所使用，术语“示例性”意指“用作例子、实例或说明”，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波装置，包括：超声波换能器，包括环形超声波阵列，其中所述环形超声波阵列至少部分地由被设置在压电层的第一表面上的多个同心环形电极限定，并且其中接地平面电极被设置在所述压电层的第二表面上；外围支撑环，围绕所述超声波换能器的至少一部分；以及柔性印刷电路板，包括：细长柔性段；以及分布段，与所述外围支撑环的至少一部分接触，使得延伸穿过所述细长柔性段的多个导电路径通过所述分布段路由到位于所述外围支撑环上的不同位置处的相应接触垫；其中每个环形电极电连接到相应的接触垫；并且其中所述柔性印刷电路板的至少一个导电路径是与所述接地平面电极电接触的接地导电路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.18 US 62/280,0381.一种超声波装置，包括：超声波换能器，包括环形超声波阵列，其中所述环形超声波阵列至少部分地由被设置在压电层的第一表面上的多个同心环形电极限定，并且其中接地平面电极被设置在所述压电层的第二表面上；外围支撑环，围绕所述超声波换能器的至少一部分；以及柔性印刷电路板，包括：细长柔性段；以及分布段，与所述外围支撑环的至少一部分接触，使得延伸穿过所述细长柔性段的多个导电路径通过所述分布段路由到位于所述外围支撑环上的不同位置处的相应接触垫；其中每个环形电极电连接到相应的接触垫；并且其中所述柔性印刷电路板的至少一个导电路径是与所述接地平面电极电接触的接地导电路径。2.根据权利要求1所述的超声波装置，另外包括背衬材料，所述背衬材料接触所述第一表面且从其处延伸，其中所述细长柔性段的远侧部分被封装在所述背衬材料中，使得所述细长柔性段的所述远侧部分从所述外围支撑环向内平行且沿着所述第一表面延伸且在所述背衬材料内背离所述第一表面垂直地向外弯曲，而不接触所述引线接合且不接触所述第一表面。3.根据权利要求2所述的超声波装置，其中所述多个导电路径在所述分布段内双向路由。4.根据权利要求2或3所述的超声波装置，其中所述细长柔性段的所述远侧部分包括多个分支远侧段，所述多个分支远侧段在不同位置处与所述外围支撑环接触，其间限定了间隙。5.根据权利要求4所述的超声波装置，其中所述分支远侧段中的一个或多个仅包括两个导电路径。6.根据权利要求5所述的超声波装置，其中所述两个导电路径双向路由到不同的接触垫。7.根据权利要求4或5所述的超声波装置，其中在每个间隙内形成一个或多个引线接合。8.根据权利要求2至7中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·布朗，J·R·莱德贝特，C·D·埃默里，
申请(专利权)人：奥赛拉公司，
类型：发明
国别省市：美国,US