用于超声系统的ＣＭＵＴ封装技术方案

超声扫描仪和制造超声扫描仪的方法。方法的一个实施方式包括使柔性电子器件（例如，ＩＣ）和柔性超声换能器（例如，圆形ＣＭＵＴ阵列的一部分）与柔性构件集成。ＩＣ、换能器和柔性构件可形成柔性子组件，柔性子组件被卷起以形成超声扫描仪。ＩＣ和换能器的集成可同时发生。在可选方案中，电子器件的集成可出现在换能器的集成之前。而且，换能器的集成可包括使用半导体技术。此外，卷起的子组件可形成管腔或可连接到管腔。该方法可包括折叠柔性子组件的一部分以形成前视换能器。一些子组件的柔性构件可包括一对臂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超声系统的CMUT封装优先权本申请要求2007年12月3日提交的美国临时申请序列号60/992，020以及2008 年1月30日提交的美国临时申请序列号61/024，843的优先权。背景本申请涉及电容式微机械超声换能器(CMUT)，尤其是涉及基于CMUT的超声换能 器、器件和系统的封装。导管允许外科手术人员通过将导管的远端通到可能存在某种疾病的部位来诊断 并治疗患者体内深处的疾病。接着，外科手术人员可在该部位操作各种传感器、仪器等来对 患者执行具有最小侵入影响的某些过程。得到广泛使用的一种器件是超声扫描仪。超声扫 描仪在针对其能力选择的频率处产生声波，以允许该声波穿透各种组织和其它生物结构并 从其返回回波。选择大约20MHz或更高的频率常常是希望的。可从这些返回的回波得到在 超声扫描仪周围的组织的图像。另一种超声器件用于通过配备有超声换能器的导管执行高 强度聚焦超声(HIFU)；它可安全和有效地消除来自跳动的心脏的外表面的心房颤动(AF)。 存在两种超声换能器，即，基于压电晶体(即，由压电材料或压电复合材料制造的晶体)的 超声换能器和基于电容式微机械超声换能器(CMUT和嵌入式弹簧CMUT或ESCMUT)的超声 换能器。CMUT 一般包括两个间隔开的电极，膜附到这两个电极中的一个。在操作中，交流电 (AC)信号用于将电极充电到不同的电压。差分电压引起附到膜的电极移动，因而导致膜本 身的移动。压电换能器(PZT)还将AC信号应用于其中的晶体，使它振动并产生声波。返回 到晶体的回波用于得到周围组织的图像。因此，外科手术人员发现使用配备有超声扫描仪的导管来获得人类(和动物)患 者体内的某些组织(例如，血管)、结构等的图像并观察对其的治疗效果是有用的。例如，超 声换能器可提供允许医疗人员确定血液是否流经特定的血管的图像。某些导管包括位于导管的远端处或附近的单个超声换能器，而其它导管包括在导 管的远端处的超声换能器的阵列。这些超声换能器可沿着导管的侧面布置并可从其指向 夕卜。如果是这样，它们可被称为“侧视”换能器。当导管只有一个侧视换能器时，可旋转导 管，以获得在导管周围的所有方向上的组织的图像。否则，导管可具有指向导管周围的所有 方向的超声换能器。在其它情况下，导管可具有布置在导管的远端处的超声换能器，这些换能器从导 管的端部指向远侧方向。这些类型的超声换能器可称为“前视”换能器。前视换能器对获 得在导管前面(即，前方)的组织的图像可能是有用的。因为在超声成像和超声治疗中，超声系统将超声聚焦在目标区中以获得成像或治 疗，用于成像的基于导管的超声系统也可配置成通过选择适当的超声频率和能量输入来执 行治疗。概述实施方式提供了超声换能器、器件和系统(例如，扫描仪或HIFU器件)以及制造超声系统的方法。更具体地，根据一个实施方式实践的方法包括集成柔性电子器件(例如，集成电路)与柔性构件以及集成柔性超声换能器(例如，圆形CMUT阵列的一部分)与柔性 构件。集成的柔性电子器件、柔性超声换能器和柔性构件可形成柔性子组件，柔性子组件 被卷起以形成超声换能器。这里公开的封装方法可用于制造小型化的超声换能器、器件和 系统。这些方法还可用于制造柔性超声换能器、器件和系统。而且，所产生的超声换能器、 器件和系统可在机械上是柔性的。在一些实施方式中，这些超声换能器、器件和系统也可 在操作上是灵活的，因为它们可应用于各种情况，包括IVUS/ICE成像和各种形式的治疗。 例如，这些超声换能器、器件和系统可用于但不限于对病人的心脏的AF的高强度聚焦超声 (HIFU)消融。在一些实施方式中，柔性电子器件和柔性超声换能器与柔性构件的集成同时出 现。此外，可从包括其作用表面的超声换能器的侧面执行对超声换能器的集成。在可选方 案中，柔性电子器件的集成可出现在柔性超声换能器的集成之前(或之后)。而且，柔性超 声换能器的集成可包括使用半导体技术。在一些实施方式中，卷起的柔性子组件形成管腔， 其可耦合到导管的管腔。然而，卷起的柔性子组件可替代地连接到导管的管腔。在一些实 施方式中，该方法包括将柔性构件(其托住柔性超声换能器)的一部分折叠大约90度的角 度以形成前视超声换能器。一些实施方式的柔性构件可包括连接到CMUT换能器的圆形阵 列的部分的一对臂。当该臂(和柔性构件的其余部分)卷起时，圆形CMUT阵列可折叠大约 90度以形成环状CMUT阵列。环状CMUT阵列可接着用作前视CMUT阵列。这里公开的超声系统的一个实施方式包括柔性电子器件(例如，集成电路)、柔性 超声换能器和柔性构件，柔性电子器件和柔性超声换能器与柔性构件集成在一起。集成的 柔性电子器件、柔性超声换能器和柔性构件可形成柔性子组件，柔性子组件卷起以形成超 声扫描仪。在一些实施方式中，卷起的柔性子组件是管腔，或替代地可连接到导管的管腔。 柔性超声换能器可包括贯穿晶片互连和与其相通的圆形CMUT阵列的一部分。而且，超声换 能器可为前视、环状CMUT阵列。因此，实施方式提供了优于以前可用的超声换能器，更具体地，优于基于PZT的超 声系统的很多优点。例如，实施方式提供了可在较高的频率操作的并具有比此前可能的宽 的带宽的超声扫描仪。实施方式还提供具有比以前可用的超声换能器的形状因子小的形状 因子的超声系统。此外，实施方式提供制造超声扫描仪的方法，其比以前可用的超声制造方 法更简单、成本更小和更快。附图的简要说明附图说明图1对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出基于CMUT的超声扫描仪和柔 性子组件的透视图。图2对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出另一基于CMUT的超声扫描仪 和柔性子组件的透视图。图3对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出柔性子组件的透视图。图4对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出将IC和CMUT阵列与柔性构 件集成的方法。图5对一个实施方式的基于CMUT的超声系统示出将IC和CMUT阵列与柔性构件 集成的另一方法。图6对一个实施方式的基于CMUT的超声系统示出将IC和CMUT阵列与柔性构件 集成的另一方法。图7对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出将IC和CMUT阵列与柔性构 件集成的另一方法。图8对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出将IC和CMUT阵列与柔性构 件集成的又一方法。图9对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出柔性子组件的透视图。图10对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出制造柔性IC子组件的方法。 图11对一个实施方式的基于CMUT的超声扫描仪示出制造CMUT阵列和CMUT元件 的另一方法。图12示出制造CMUT阵列的各种实施方式的方法。详细描述不同实施方式的基于电容式微机械超声换能器(CMUT)的系统(例如，IVUS/ICE扫 描仪、小型高强度聚焦超声(HIFU)器件等)的一个部件是具有集成在其上的CMUT阵列和 /或IC的柔性构件。CMUT阵列和IC的集成可使用半导体以及MEMA制造和封装技术(在 下文中的“半导体”技术)被同时执行，或可在不同的时间被执行。半导体技术可用在批量 处理中，从而提供制造基于CMUT的超声系统的相对简单、可靠和有成本效率的方法。集成 的柔性构件(具有CMUT阵列和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装超声系统的方法，包括：集成超声换能器与柔性构件；使电路与所述柔性构件集成，集成电路、所述超声换能器和所述柔性构件是柔性子组件；以及使所述柔性子组件成形为有至少一个弯曲的部分并且成为所述超声系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-3 60/992,020;US 2008-1-30 61/024,843一种封装超声系统的方法，包括集成超声换能器与柔性构件；使电路与所述柔性构件集成，集成电路、所述超声换能器和所述柔性构件是柔性子组件；以及使所述柔性子组件成形为有至少一个弯曲的部分并且成为所述超声系统。2.如权利要求1所述的方法，其中所述超声换能器是柔性的。3.如权利要求1所述的方法，其中所述电子器件是柔性的。4.如权利要求1所述的方法，还包括在将电子器件和所述超声换能器与所述柔性构件 集成之前将所述电子器件和所述超声换能器集成在基底的器件层上。5.如权利要求4所述的方法，还包括形成通过基底的器件层的至少一个沟槽。6.如权利要求5所述的方法，还包括形成具有至少一个嵌入式腔的所述器件层。7.如权利要求5所述的方法，还包括在S0I晶片上形成所述器件层。8.如权利要求1所述的方法，还包括使电子器件和所述超声换能器同时与所述柔性构 件集成。9.如权利要求1所述的方法，其中集成所述超声换能器包括使用半导体技术。10.如权利要求1所述的方法，其中所成形的柔性构件界定管腔或部分管腔。11.如权利要求1所述的方法，还包括在所述超声换能器中形成贯穿晶片互连，且其中 从不包括所述柔性超声换能器的作用表面的所述超声换能器的侧面对所述柔性换能器进 行集成。12.如权利要求1所述的方法，还包括将所成形的柔性构件连接到管腔。13.如权利要求1所述的方法，其中所述柔性超声换能器包括至少一个电容式微机械 超声换能器(CMUT)。14.如权利要求1所述的方法，还包括折叠所述柔性构件中托住所述柔性超声换能器 的部分，其中所述柔性构件的所折叠的部分和所述柔性超声换能器形成前视超声换能器。15.如权利要求1所述的方法，其中所述柔性超声换能器包括圆形CMUT阵列的至少一 部分。16.如权利要求1所述的方法，其中所述柔性构件包括一对臂。17.如权利要求1所述的方法，其中从所述柔性构件的相对侧面集成所述超声换能器 和集成所述电路。18.一种超声系统，包括电路；超声换能器；以及柔性构件，所述电路和所述超声换能器与所述柔性构件集成，集成电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇力，
申请(专利权)人：科隆科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]