超声换能器阵列架构和制造方法技术

本发明专利技术题为“超声换能器阵列架构和制造方法”。本发明专利技术公开一种超声换能器阵列架构和制造方法。该方法包括提供包括多个模块的超声换能器，每个模块包括超声换能器阵列和专用集成电路(ASIC)，该超声换能器阵列和ASIC电耦接到柔性互连器，该柔性互连器耦接到连接器。该ASIC和柔性互连器可被布置成使得每个超声换能器阵列与另一个超声换能器阵列直接相邻。可将ASIC电耦接到柔性互连器，并且可通过重新分布层将ASIC电耦接到换能器阵列。多个模块中的每一个模块可为超声换能器阵列在RDL上且RDL在ASIC上的叠堆，其中柔性互连器从ASIC的顶表面横向延伸并且向下弯曲到ASIC的底表面。面横向延伸并且向下弯曲到ASIC的底表面。面横向延伸并且向下弯曲到ASIC的底表面。

【技术实现步骤摘要】
超声换能器阵列架构和制造方法


[0001]某些实施方案涉及超声成像。更具体地，某些实施方案涉及超声换能器阵列架构和制造。

技术介绍

[0002]超声成像是用于对人体中的器官和软组织进行成像的医学成像技术。超声成像使用实时的、非侵入性高频声波来产生一系列二维(2D)图像和/或三维(3D)图像。超声换能器将超声信号转换成电信号和/或将电信号转换成超声信号。
[0003]通过将此类系统与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的更多限制和缺点对本领域的技术人员将变得显而易见。

技术实现思路

[0004]提供了超声换能器阵列架构和制造方法，基本上如结合附图中的至少一个附图所示和/或所述，如权利要求中更完整地阐述。
[0005]从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征、以及其例示的实施方案的细节。
附图说明
[0006]图1是根据各种实施方案的可操作以执行超声检查的示例性超声系统的框图。
[0007]图2示出了根据各种实施方案的单个可拼接换能器模块的倾斜角度视图。
[0008]图3示出了根据各种实施方案的可拼接换能器模块的剖视图。
[0009]图4示出了根据各种实施方案的以二维矩阵拼接的单个换能器模块。
[0010]图5示出了根据各种实施方案的1
×
4换能器阵列。
[0011]图6示出了根据各种实施方案的2D换能器阵列。
[0012]图7是示出根据各种实施方案的用于制造拼接的超声换能器阵列的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
[0013]某些实施方案可存在于超声换能器阵列架构和制造方法中。该系统可包括超声换能器，该超声换能器包括多个模块，每个模块包括超声换能器阵列和专用集成电路(ASIC)，换能器阵列和ASIC电耦接到柔性互连器，并且柔性互连器耦接到连接器。ASIC和柔性互连器可被布置成使得每个超声换能器阵列与另一个超声换能器阵列直接相邻。
[0014]当结合附图阅读时，将更好地理解前述
技术实现思路
以及某些实施方案的以下具体实施方式。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言，这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个功能框(例如，处理器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等)或多件硬件中来实现。类似地，程序
可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作系统中，可以是安装的软件包中的功能等。应当理解，各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。还应当理解，可以组合实施方案，或者可以利用其他实施方案，并且可以在不脱离各种实施方案的范围的情况下做出结构的、逻辑的和电气的改变。因此，以下详述不应视为限制性意义，并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
[0015]如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对“示例性实施方案”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“代表性的实施方案”等的引用不旨在被解释为排除存在也结合了叙述的特征的附加实施方案。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有该性质的附加元件。
[0016]另外，如本文所用，术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而，许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。此外，如本文所用，短语“图像”用于指超声模式，诸如B模式(2D模式)、M模式、三维(3D)模式、CF模式、PW多普勒、CW多普勒、MGD，和/或B模式和/或CF的子模式，诸如剪切波弹性成像(SWEI)、TVI、Angio、B-flow、BMI、BMI_Angio，并且在某些情况下还包括MM、CM、TVD，其中“图像”和/或“平面”包括单个波束或多个波束。
[0017]此外，如本文所用，术语处理器或处理单元是指可执行各种实施方案需要的所需计算的任何类型的处理单元，诸如单核或多核：CPU、加速处理单元(APU)、图形板、DSP、FPGA、专用集成电路(ASIC)或它们的组合。
[0018]应当指出的是，本文所述的生成或形成图像的各种实施方案可包括用于形成图像的处理，该处理在一些实施方案中包括波束形成，而在其他实施方案中不包括波束形成。例如，可在不进行波束形成的情况下形成图像，诸如通过将解调数据的矩阵乘以系数矩阵，使得乘积是图像，并且其中该过程不形成任何“波束”。另外，可使用可能源自多于一个发射事件的信道组合(例如，合成孔径技术)来执行图像的形成。
[0019]在各种实施方案中，例如，在软件、固件、硬件或它们的组合中执行超声处理以形成图像，包括超声波束形成，诸如接收波束形成。图1示出了根据各种实施方案的具有可拼接换能器阵列的超声系统的一个实施方式。
[0020]图1是根据各种实施方案的可操作以执行超声检查的示例性超声系统100的框图。参见图1，示出了超声系统100。超声系统100包括发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、A/D转换器122、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134和档案138。
[0021]发射器102可包括可操作以驱动超声探头104的合适逻辑、电路、接口和/或代码。超声探头104可包括电容式微机械超声换能器(cMUT)、压电式微机械超声换能器(pMUT)或传统压电换能器的一维(1D)或二维(2D)阵列。超声探头104可包括通常构成相同元件的一组发射换能器元件106和一组接收换能器元件108。
[0022]在示例性实施方案中，发射换能器元件106和接收换能器元件108可包括可拼接阵列，每个可拼接阵列具有例如其自身的ASIC、任选的重新分布层(RDL)、柔性互连器以及用于耦接到发射子孔径波束形成器114和接收子孔径波束形成器116的电路的连接器。通过布
置能够在其间无显著间隙的情况下彼此直接相邻地布置在所有四个侧面上的可拼接阵列模块，可在组装之前利用单独可测试模块实现大型换能器阵列，从而极大地提高良率并降低成本。在示例性实施方案中，换能器阵列可限定每个模块的最大区域，使得每个模块可直接相邻地布局，而无可降低换能器分辨率的间隙。此外，如果单个换能器模块发生故障，则可替换单个换能器模块而不必替换整个换能器。
[0023]在某些实施方案中，超声探头104可操作以采集覆盖解剖结构(诸如心脏、血管或任何合适的解剖结构)的至少大部分的超声图像数据。
[0024]发射波束形成器110可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以控制发射器102，发射器102通过发射子孔径波束形成器114驱动该组发射换能器元件106以将超声发射信号发射到感兴趣的区(例如，人、动物、地下空腔、物理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：提供包括多个模块(200,410,600)的超声换能器(106,108,400,500)，每个模块包括超声换能器阵列(201,401,601)和专用集成电路ASIC(205,405,505,605)，所述超声换能器阵列和所述ASIC电耦接到柔性互连器(207,407,507,607)，所述柔性互连器耦接到连接器(209,409,509,609)，其中所述ASIC和所述柔性互连器被布置成使得每个超声换能器阵列与另一个超声换能器阵列直接相邻。2.根据权利要求1所述的方法，包括将所述ASIC电耦接到所述柔性互连器，并且通过重新分布层RDL(203)将所述ASIC电耦接到所述换能器阵列。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多个模块中的每一个模块包括所述超声换能器阵列在所述RDL上且RDL在所述ASIC上的叠堆，其中所述柔性互连器从所述ASIC的顶表面横向延伸并且向下弯曲到所述ASIC的底表面，并且所述连接器耦接到所述柔性互连器的底表面。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个模块中的每一个模块包括叠堆，所述叠堆包括所述超声换能器阵列、所述ASIC和基部板(511,611)，其中所述柔性互连器从所述叠堆延伸到包括所述连接器的基板(613)。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述基板与所述叠堆正交。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述基部板包括具有对齐销(611A)的金属板或复合板。7.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文，
申请(专利权)人：通用电气精准医疗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：