DE112016006252T5

DE112016006252T5 - Interconnect für ein ultraschallwandlerarray

Info

Publication number: DE112016006252T5
Application number: DE112016006252.4T
Authority: DE
Inventors: Christopher Beers; Michael Berkheimer; Joseph Conklin; Russell Woods
Original assignee: Sound Technology Inc
Current assignee: Sound Technology Inc
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2018-09-27
Also published as: US20190022699A1; US20210016320A1; US10843228B2; WO2017127050A1

Abstract

Eine Vorrichtung (100) umfasst eine Sonde (102) umfassend ein Wandlerarray (108) mit einer Mehrzahl von Elementen (110), eine Kommunikationsschnittstelle (112) und ein Interconnect (114), das dafür ausgelegt ist, elektrische Signale zwischen der Mehrzahl von Elementen und der Kommunikationsschnittstelle zu routen. Das Interconnect umfasst eine flexible gedruckte Schaltung mit einer ersten Oberfläche mit einer ersten Metallschicht (406, 1210₀), einer zweiten, entgegengesetzten Oberfläche mit einer zweiten Metallschicht (408, 1210₂), einem ersten Ende (432, 1305) und einem zweiten Ende (434, 1307). Die Vorrichtung umfasst ferner Leiterbahnen (430, 440, 1304, 1306, 1502, 1804), die dafür ausgelegt sind, Signale von dem ersten und/oder dem zweiten, entgegengesetzten Ende auszulesen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die nachfolgenden Ausführungen betreffen allgemein ein Ultraschallwandlerarray und im Besonderen ein elektrisches Interconnect für ein Wandlerarray und dieses wird in seiner besonderen Anwendung bei der Ultraschallbildgebung beschrieben, kann jedoch auch auf andere Ultraschallanwendungen angewendet werden.
HINTERGRUND
Zweidimensionale Ultraschallbildgebung (2-D-Ultraschallbildgebung) ist in ihrer Fähigkeit zur Darstellung von dreidimensionaler Anatomie (3-D-Anatomie) beschränkt. Dreidimensionale Bildgebung verbessert die qualitative und quantitative Darstellung im Verhältnis zur 2-D-Bildgebung, dies geht jedoch auf Kosten einer erhöhten Komplexität beim Wandler, bei den Bildgebungsalgorithmen, bei der Datenverarbeitung, bei der Anzeige usw. Eine dreidimensionale Bildgebung lässt sich durch ein lineares Wandlerarray (1-D-Wandlerarray) erzielen, welches auf mechanische Weise über einen Bereich oder einen Matrixarray (2-D-Array) hinweg bewegt wird und welches mit einer elektronischen Steuerung verwendet wird.
Ein 1-D-Wandlerarray ist durch die mechanische Abtastgeschwindigkeit beschränkt. Ein 2-D-Array verwendet eine elektronische Abtastung, wodurch raschere und flexiblere Bildgebungstechniken ermöglicht werden. Idealerweise werden alle Elemente in der Matrix unabhängig voneinander zum Senden und zum Empfangen verwendet. Für ein quadratisches Array mit N Elementen entlang einem jeden Rand, werden dabei N*N elektrische Verbindungen benötigt, was vom Gesichtspunkt der Herstellbarkeit, der Ergonomie, der Signalintegrität und der Datenanalyse hinsichtlich der Handhabung eine Herausforderung darstellen kann. Darüber hinaus wird es schwierig, die elektrischen Merkmale eines jeden kleinen Elements auf effiziente Weise mit einem Sender und einem Empfänger zu verbinden.
Die Reihen/Spalten-Adressierung ist eine alternative Herangehensweise an 2-D-Arrays, bei dem sich die Kanalanzahl verringert (2*N anstatt N*N) und die elektrische Übereinstimmung (auf Kosten der Bildgebungsflexibilität) verbessert. Bei diesem Ansatz verknüpfen die Elektroden an einer Oberfläche der aktiven Schicht alle Matrixelemente entlang einer jeden Reihe miteinander und verknüpfen die Elektroden an der entgegengesetzten Oberfläche die Elemente entlang jeder Spalte miteinander. Dieses Array kann dazu verwendet werden, in einer Richtung zu senden und in der orthogonalen Richtung zu empfangen. In der Literatur sind Reihen/Spalten-Arrayauslegungen auf Basis von Piezoelektrik (PZT) und auf Basis von kapazitiven mikrobearbeiteten Ultraschallwandlern (CMUT) gleichermaßen erörtert worden.
Eine Interconnect-Schaltung verbindet die Elemente des Wandlerarrays elektrisch mit der Elektronik auf Leiterplatten (PCBs) im Griff der Sonde. Leider umfassen Interconnects für CMUT-basierte Reihen/Spalten-Arrays große, starre PCBs, die für handelsübliche, medizinische Ultraschall-Prüfköpfe nicht geeignet sind, da deren große Größe die Sonde in ergonomischer Hinsicht unbrauchbar machen würde. Außerdem stellt es eine Herausforderung dar, die Reihen- und Spaltenverbindungen in einer Weise zu handhaben, welche die Herstellbarkeit vereinfacht.
Bei PZT-basierten Reihen/Spalten-Arrays führt ein Elektrodenmuster auf beiden Oberflächen einer piezoelektrischen Schicht zu einem komplexen elektrischen Interconnect. Ein Ansatz besteht darin, Drähte an beiden Oberflächen anzulöten. Leider ist dies ungünstig durchführbar, allein schon dadurch, dass die piezoelektrische Schicht unterhalb der Lötstelle abgestützt werden muss. Ein anderer Ansatz besteht darin, auf beiden Seiten der aktiven Schicht eine Schaltung zu bonden. Leider würde dabei die Schaltung, welche die dem Patienten zugewandte, piezoelektrische Fläche bedeckt, zu beträchtlichen akustischen Leistungseinbußen führen.
Ultraschallbildgebungssysteme können zur Verbesserung der Bildqualität mehrzeilige Wandlerarrays nutzen. Ältere, eindimensionale Arrays weisen nur eine einzelne Reihe von Wandlerelementen in der Azimutrichtung auf. Bei mehrzeiligen Arrays sind jedoch mehrere parallele, eindimensionale Arrays in der Höhenrichtung ausgerichtet, wobei jedes parallele Array eine Reihe des Gesamtarrays bildet. Indem die Reihen unabhängig voneinander betrieben werden, lässt sich das Schallfeld präziser steuern, wodurch einen Bildqualitätsverbesserung erzielbar ist. Die mehreren Reihen können im Spezifischen dazu genutzt werden, die Dicke der Höhenscheiben über einen langen Tiefenbereich hinweg konsistent zu gestalten.
Die Herstellung solcher Vorrichtungen ist jedoch bedeutend komplizierter. Bei 1-D-Arrays können kleine Drähte an jedem Element entlang dem Mittelbereich, einem Ende oder beiden Enden des Elements angebracht werden. In jedem Fall ist immer nur eine Drahtreihe zu handhaben. Gemäß einem anderen Ansatz wird eine Schaltung hinter der aktiven Schicht gebondet. Würde nun der erstere Ansatz für ein mehrzeiliges Array erweitert werden, so wären auch mehrere Drahtreihen erforderlich und es wäre schwierig und zeitaufwändig, die Führung all dieser Drähte zu handhaben, ohne dabei Kurzschlüsse zwischen ihnen herbeizuführen. Würde nun der letztere Ansatz für ein mehrzeiliges Array erweitert werden, so wäre es schwierig, unabhängig eine Kontaktierung mit jeder Reihe des Arrays herzustellen, ohne dass es dabei auch zu einer Kontaktierung der anderen Reihen kommt.
ZUSAMMENFASSUNG
Aspekte der Anmeldung widmen sich den oben erwähnten und anderen Fragen.
Gemäß einem Aspekt umfasst eine Vorrichtung eine Sonde umfassend ein Wandlerarray mit einer Mehrzahl von Elementen, eine Kommunikationsschnittstelle und ein Interconnect, das dafür ausgelegt ist, elektrische Signale zwischen der Mehrzahl von Elementen und der Kommunikationsschnittstelle zu routen. Das Interconnect umfasst eine flexible gedruckte Schaltung mit einer ersten Oberfläche mit einer ersten Metallschicht, einer zweiten, entgegengesetzten Oberfläche mit einer zweiten Metallschicht, einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Die Vorrichtung umfasst ferner Leiterbahnen, die dafür ausgelegt sind, Signale von dem ersten und/oder dem zweiten, entgegengesetzten Ende auszulesen.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst ein Ultraschallbildgebungssystem eine Sonde mit einer einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung, die dafür ausgelegt ist, elektrische Signale zwischen Elementen eines Wandlerarrays der Sonde und einer Kommunikationsschnittstelle der Sonde zu routen, wobei die einzelne, flexible gedruckte Schaltung zwei Metallschichten umfasst und Signale an entgegengesetzten Enden der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung von der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung weg routet. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner ein Ultraschallgerät mit einem Sendeschaltkreis, welcher die Übertragung durch das Wandlerarray steuert, einem Empfangsschaltkreis, welcher den Empfang durch das Wandlerarray steuert, und einem Echoprozessor, welcher die durch das Wandlerarray empfangenen Echos verarbeitet. Das Ultraschallbildgebungssystem umfasst ferner eine komplementäre Kommunikationsschnittstelle, welche die Kommunikationsschnittstelle der Sonde und das Ultraschallgerät elektrisch miteinander verbindet.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst ein Verfahren, dass ein Ultraschallsignal mittels eines Wandlerarrays einer Ultraschallbildgebungssonde übertragen wird. Das Wandlerarray umfasst ein 2-dimensionales, über Zeilen und Spalten adressiertes, kapazitives, mikrobearbeitetes Ultraschallwandlerarray bzw. ein 2-dimensionales, über Zeilen und Spalten adressiertes, piezoelektrisches Wandlerarray bzw. ein mehrzeiliges Wandlerarray. Das Verfahren umfasst ferner, dass mit dem Wandlerarray Echos empfangen werden. Das Verfahren umfasst ferner, dass Signale erzeugt werden, welche auf die mit dem Wandlerarray empfangenen Echos schließen lassen. Das Verfahren umfasst ferner, dass die Signale mittels eines Interconnects von dem Wandlerarray zu einer Kommunikationsschnittstelle der Sonde geroutet werden, wobei das Interconnect eine einzelne, flexible gedruckte Schaltung mit nicht mehr als zwei Metallschichten umfasst und dafür ausgelegt ist, die Signale an nicht mehr als zwei entgegengesetzten Enden der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung zu routen. Das Verfahren umfasst ferner, dass die Signale verarbeitet werden, wobei Daten erzeugt werden, die auf letztere schließen lassen.
Für den Fachmann sind aus der Lektüre und dem Verständnis der beigefügten Beschreibung noch weitere Aspekte der vorliegenden Anmeldung ersichtlich.
Figurenliste
Die Anmeldung wird in beispielhafter und nicht einschränkender Weise in den Figuren der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, in denen gleiche Bezüge ähnliche Elemente anzeigen und in denen:

1 ein beispielhaftes Ultraschallsystem mit einem Wandlerarray veranschaulicht, das elektrisch mit einem Interconnect für eine einzelne, flexible gedruckte Schaltung gekoppelt ist, welches zwei an entgegengesetzten Seiten befindliche Metallschichten aufweist, die Signale in entgegengesetzten Richtungen routen;
2, 3, 4 und 5 auf schematische Weise ein Beispiel veranschaulichen, bei dem das Wandlerarray ein über Zeilen und Spalten adressiertes, CMUT-basiertes Wandlerarray ist;
6 und 7 auf schematische Weise ein Beispiel veranschaulichen, bei dem das Interconnect für die einzelne, flexible gedruckte Schaltung hinter das CMUT-Wandlerarray zurückgebogen ist;
8 - 11 auf schematische Weise ein Beispiel veranschaulichen, bei dem das Wandlerarray ein über Zeilen und Spalten adressiertes, PZT-basiertes Wandlerarray ist;
12 auf schematische Weise ein Beispiel veranschaulicht, bei dem das Wandlerarray ein mehrzeiliges Wandlerarray ist;
13 und 14 auf schematische Weise ein Beispiel veranschaulichen, bei dem das Interconnect für das mehrzeilige Wandlerarray von einer inneren Reihe von Elementen kommende Signale von einer Seite des Interconnects aus ausliest und von zwei äußeren Reihen von Elementen kommende Signale von einer entgegengesetzten Seite des Interconnects aus kombiniert und ausliest;
15, 16 und 17 auf schematische Weise ein Beispiel veranschaulichen, bei dem das Interconnect für das mehrzeilige Wandlerarray von einer inneren Reihe von Elementen kommende Signale von einer Seite des Interconnects aus ausliest und von zwei äußeren Reihen von Elementen kommende Signale von einer entgegengesetzten Seite des Interconnects aus kombiniert und ausliest;
18 und 19 auf schematische Weise ein Beispiel veranschaulichen, bei dem das Interconnect für das mehrzeilige Wandlerarray unabhängig von zwei Reihen von Elementen kommende Signale von einer Seite des Interconnects aus ausliest und von drei Reihen von Elementen kommende Signale von einer entgegengesetzten Seite des Interconnects aus ausliest;
20 auf schematische Weise ein beispielhaftes Verfahren für ein über Zeilen und Spalten adressiertes, CMUT- oder PZT-basiertes Wandlerarray veranschaulicht;
21 auf schematische Weise ein beispielhaftes Verfahren für ein über Zeilen und Spalten adressiertes, mehrzeiliges Wandlerarray veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht auf schematische Weise ein Ultraschallsystem (US-System) 100. Das Ultraschallsystem 100 umfasst eine Sonde 102 und ein Ultraschallgerät 104. Daten- und/oder Steuersignale werden über einen Kommunikationskanal 106, wie beispielsweise ein Kabel, eine Funkfrequenz, usw., zwischen der Sonde 102 und dem Ultraschallgerät 104 übertragen. So weisen etwa in einem Beispielfall die Sonde 102 und das Ultraschallgerät 104 komplementäre Kommunikationsschnittstellen 112 und 113 auf und kommunizieren per Festverdrahtung und/oder drahtlos über den Kommunikationskanal 106 und die komplementären Kommunikationsschnittstellen 112 und 113 miteinander.
Die Sonde 102 umfasst ein Wandlerarray 108, das eine Mehrzahl von Wandlerelementen 110 umfasst, und ein Interconnect 114, das die Mehrzahl von Wandlerelementen 110 elektrisch mit der Kommunikationsschnittstelle 112 verbindet. In einem Beispielfall ohne einschränkenden Charakter handelt es sich bei dem Wandlerarray 108 um ein 2-dimensionales, zeilenadressiertes CMUT- oder PZT- Wandlerarray. In einem anderen Beispielfall handelt es sich bei dem Wandlerarray 108 um ein mehrzeiliges Wandlerarray. In beiden Beispielfällen umfasst das Interconnect 114 eine einzelne, flexible gedruckte Schaltung mit nur zwei Metallschichten. Wie weiter unten eingehender beschrieben, befinden sich Leiterbahnen der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung in beiden der zwei Metallschichten, welche auf entgegengesetzten Seiten der einzelnen, flexiblen Schaltung gelegen sind, und lesen Signale von entgegengesetzten Enden der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung aus. Es ist festzustellen, dass die hier beschriebenen Ansätze zur Leiterbahnenstrukturierung die Beibehaltung des Betriebsverhaltens und/oder der Herstellbarkeit erleichtern und/oder eine effiziente und kostengünstige Herstellung gewährleisten. Im Allgemeinen erlaubt es der hier beschriebene Ansatz, so wenige Metallschichten wie möglich zu verwenden und dabei die Leiterbahnen so zu handhaben, dass eine optimierte Herstellung bei gleichzeitiger Kostenminimierung und Beibehaltung der Akustikleistung gegeben ist.
Das Ultraschallgerät 104 umfasst einen Steuer- und/oder Verarbeitungsabschnitt 116, eine Benutzerschnittstelle 118 und ein Display 120. Der Steuer- und/oder Verarbeitungsabschnitt 116 umfasst die Sendeschaltung 122, welche die Erregung der Elemente 110 steuert, und eine Empfangsschaltung 124, welche den Empfang von Echosignalen durch die Elemente 110 steuert. Der Steuer- und/oder Verarbeitungsabschnitt 116 umfasst ferner einen Echoprozessor 126, der empfangene Echosignale verarbeitet. Eine solche Verarbeitung kann die Strahlbildung (z. B. Verzögerung und Summe, usw.) und/oder eine anderweitige Verarbeitung der Echosignale umfassen, z. B. zur Verminderung von Speckle, zur Verbesserung der Spiegelreflektorabgrenzung, zum Filtern der Echosignale über FIR- und/oder IIR-Filter, usw.
Der Steuer- und/oder Verarbeitungsabschnitt 116 umfasst ferner einen Controller 128, welcher die Sendeschaltung 122, die Empfangsschaltung 124 und den Echoprozessor 126 steuert. Eine solche Steuerung kann umfassen, dass die Bildwiederholrate, Übertragungswinkel, Energien und/oder Frequenzen, Sende- und/oder Empfangsverzögerungen, das Verarbeiten von Echosignalen, der Bildgebungsmodus, usw. gesteuert werden. Der Steuer- und/oder Verarbeitungsabschnitt 116 umfasst ferner einen Abtastumsetzer 130, der verarbeitete Echosignale umsetzt und Daten für die Anzeige erzeugt. Das Display 120 stellt die umgesetzten Abtastdaten bildlich dar und die Benutzerschnittstelle 118 umfasst Eingabesteuermittel und/oder Ausgabeanzeigen im Hinblick auf eine Interaktion mit dem System 100.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die Sonde 102 und das Ultraschallgerät 104 voneinander getrennte Einheiten. Die Sonde 102 umfasst eine Struktur, in welcher das Wandlerarray 108 und das Interconnect 114 untergebracht sind. Dies kann umfassen, dass eines oder mehrere von dem Wandlerarray 108 und dem Interconnect 114 physisch gestützt und/oder umschlossen werden. Das Ultraschallgerät 104 umfasst eine Struktur, in welcher zumindest die Sendeschaltung 122, die Empfangsschaltung 124, der Prozessor 126, der Controller 128 und der Abtastumsetzer 130 untergebracht sind. In einem Beispielfall handelt es sich bei dem Ultraschallgerät 104 um einen Computer oder ein Computersystem. Die Benutzerschnittstelle 118 und/oder das Display 120 können Bestandteil des Ultraschallgeräts 104 sein (wie gezeigt) oder getrennte Einheiten, die mit diesem verbunden sind.
Alternativ dazu sind die Sonde 102 und das Ultraschallgerät 104 Bestandteil ein und derselben physischen Struktur, wie etwa einer Einzelummantelung oder eines Einzelgehäuses. Eine solche Auslegung kann Bestandteil einer tragbaren oder sonstigen Ultraschallvorrichtung sein. Eine tragbare Ultraschallvorrichtung kann innenliegend erzeugten Strom, z. B. aus einer Stromquelle wie etwa einer Batterie, einem Kondensator, usw., und/oder Strom aus einer externen Stromquelle verwenden, um die darin befindlichen Komponenten mit Strom zu versorgen. Ein Beispiel eines tragbaren Geräts ist in dem US-Patent 7 699 776 mit dem Titel „Intuitive Ultrasonic Imaging System and Related Method Thereof“ (Intuitives Ultraschallbildgebungssystem und zugehöriges Verfahren), eingereicht am 6. März 2003, beschrieben, welches durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit hierin mit aufgenommen ist.
2 - 5 veranschaulichen auf schematische Weise ein Beispiel, bei welchem das Wandlerarray 108 einen über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chip 402 umfasst und das Interconnect 114 eine einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 mit einer Oberseite 406 und einer Unterseite 408 und nur zwei Metallschichten mit Auslesesignalen von entgegengesetzten Enden umfasst. Bei dieser Ausführungsform werden die Reihen und die Spalten gleichermaßen von einer selben Seite (d. h. der Oberseite 406) des über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chips 402 aus adressiert.
2 zeigt eine Perspektivansicht auf die Oberseite 406 mit einem darauf installierten CMUT-Chip 402. 3 zeigt eine Perspektivansicht auf die Oberseite 406 mit dem davon getrennten CMUT-Chip 402. 4 zeigt eine Perspektivansicht auf die Oberseite 406 ohne den Chip 402 und mit Leiterbahnen auf der Unterseite 408, deren Verlauf durch die Oberseite 406 hindurch sichtbar ist. 5 zeigt eine Perspektivansicht auf die Unterseite 408 ohne den Chip 402 und mit Leiterbahnen auf der Oberseite 406, deren Verlauf durch die Unterseite 408 hindurch sichtbar ist.
Der Kürze und der Klarheit halber wird der hier veranschaulichte über Zeilen und Spalten adressierte CMUT-Chip 402 in Verbindung mit vier Spalten und vier Reihen (d. h. einer 4x4 Quadratmatrix) besprochen. Es versteht sich jedoch, dass der über Zeilen und Spalten adressierte CMUT-Chip 402 auch 8x8, 16x16, 32x32, 192x192, 512x512, usw. Zeilen und Spalten umfassen könnte und/oder eine nicht-quadratische Konfiguration aufweisen könnte, beispielsweise eine rechteckige, eine kreisförmige und/oder eine anders geformte Konfiguration. Eine beispielhafte Geometrie für eine 62x62 Quadratmatrix, die für einen Abdomenscan ausgelegt ist, kann bei einem Zoll mal einem Zoll (etwa 2,5 cm × 2,5 cm) liegen. Es sind auch andere Geometrien und Anwendungen vorstellbar.
Der hier veranschaulichte über Zeilen und Spalten adressierte CMUT-Chip 402 umfasst eine Mehrzahl von Elektroden entlang einem jeden der Ränder, mit einer Gesamtanzahl von sechzehn Elektroden, und zwar vier an jedem Rand bzw. an jeder Kante, mit den Elektroden 410 an einer ersten Seite oder Kante 412, den Elektroden 414 an einer zweiten Seite oder Kante 416, welche der ersten Seite 412 entgegengesetzt ist, den Elektroden 418 an einer dritten Seite oder Kante 420, die quer verlaufend und benachbart zu der ersten und der zweiten Seite 412 und 416 ist und zwischen diesen liegt, und den Elektroden 422 an einer vierten Seite oder Kante 424, welche der dritten Seite 420 entgegengesetzt ist.
Die Oberseite 406 umfasst eine Metallschicht mit einer Mehrzahl von Pads 426, 428 und Leiterbahnen 430. Die Pads 426 sind benachbart zu den Elektroden 410 und 414 auf den Seiten 436 und 438 des Interconnects 114 angeordnet. Die Leiterbahnen 430 erstrecken sich von benachbart zu der dritten und vierten Seite 420 und 424 des Chips 402 zu den Enden oder Seiten 432 und 434 des Interconnects 114. Eine Untergruppe der Pads 428 ist benachbart zu den Leiterbahnen an dem Ende 432 angeordnet und eine andere Untergruppe der Pads 428 ist benachbart zu den Leiterbahnen an dem Ende 434 angeordnet.
Die Unterseite 408 umfasst eine zweite Metallschicht mit einer Mehrzahl von Leiterbahnen 440, die sich von den Pads 426 der Oberseite 406 entlang der zweiten Seite 408 zu den Pads 428 der Oberseite 406 hin erstrecken. Eine Untergruppe der Leiterbahnen 430 erstreckt sich zu dem Ende 432 hin und eine andere Untergruppe der Leiterbahnen 430 erstreckt sich zu dem Ende 434 hin. Die Leiterbahnen 440 bilden mittels Durchkontaktierungen bzw. Vias (Via = Vertical Interconnect Access) und/oder dergleichen eine elektrische Verbindung zu den Pads 426 und den Pads 428 an der Oberseite 406. Signale werden nur von den zwei entgegengesetzten Seiten 432 und 434 über die Pads 428 und die Leiterbahnen 430 ausgelesen.
Diskrete elektrisch leitfähige Drähte 442 werden auf die CMUT-Chip-Elektroden 410, 414, 418, 422 und auf die entsprechenden Elektrodenpads 426 und/oder Leiterbahnen 430 auf der ersten Seite 406 der flexiblen gedruckten Schaltung 404 gebondet. In der veranschaulichten Ausführungsform werden die diskreten elektrisch leitfähigen Drähte 442 zwischen entgegengesetzten Seiten für Zeilen und Spalten gleichermaßen jeweils gerade/ungerade versetzt angeordnet. Dadurch kann die Herstellbarkeit vereinfacht werden und/oder kann eine ungewollte Teilansteuerung von Elementen verringert werden. Die Drähte 442 können gelötet, drahtgebondet usw. sein.
Durch das Organisieren der elektrischen Verbindungen (z. B. der Leiterbahnen 430 und 440) wie hier beschrieben kann die Zusammensetzung vereinfacht werden und/oder kann eine Ergonomie ermöglicht werden (z. B. durch die Verwendung von nur zwei Abschnitten des flexiblen Schaltkreises (d. h. der Enden 432 und 434), die sich von entgegengesetzten (nicht-benachbarten) Kanten des Arrays erstrecken. Die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 bildet eine Verbindung zu dem aktiven Wandlermaterial und verwendet ein spezifisches Routingverfahren, durch welches sich die Anzahl der Schaltkreisschichten minimieren lässt, die benötigt werden, um jede Zeile und jede Spalte des Arrays zu verbinden.
Im Allgemeinen ist die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 nicht nur für den spezifischen über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chip 402 ausgelegt. Die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 ist vielmehr mit jedem beliebigen über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chip kompatibel, bei dem sich die Pads für die elektrische Verbindung auf der patientenseitigen Oberfläche des über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chips befinden, ungeachtet dessen, ob der CMUT-Chip mittels einer Opfer-Freisetzungsschicht, mittels Waverbonden oder durch ein anderes Verfahren hergestellt wird.
Gemäß einer Variante werden die Signale von nur einer Seite aus ausgelesen (z. B. von der Seite 432 oder der Seite 434 aus). Dies kann dadurch erzielt werden, dass sich sämtliche der Leiterbahnen 430 und 440 von benachbart zu einer entsprechenden Seite des Chips 402 zu jeweils nur der Kante 432 oder der Kante 434 hin erstrecken. Gemäß einer anderen Variante werden die Signale von benachbarten Seiten 432 und 436 oder 438, oder 434 und 436 und/oder 438 aus ausgelesen. Gemäß einer weiteren Variante können Signale von drei oder von allen vier der Seiten 432, 434, 436 und/oder 438 aus ausgelesen werden. Gemäß noch einer weiteren Variante umfasst das Interconnect 114 zwei oder mehr flexible gedruckte Schaltungen und/oder drei oder mehr Metallschichten pro flexibler gedruckter Schaltung.
6 und 7 zeigen ein Beispiel, bei welchem die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 derart gebogen ist, dass die Signal-Leiterbahnen 430 und 440 (durch gestrichelte Linien mit Pfeilspitzen angezeigt) hinter den über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chip 402 zurückgeleitet werden, indem die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 umgebogen wird. Ein starres Stück Versteifungsmaterial 602.(z. B. FR-4) kann auf der Unterseite 406 der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung 404 zur Stabilitätsverstärkung während der Chip-Montage und/oder sonst wie unter dem über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chip 402 platziert werden.
Ein größerer Unterstützungsblock kann auf der Rückseite der Versteifung aufgebondet sein. Aufgrund der Betriebsweise des über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chips 402 hätte dieser Block keinen nennenswerten Einfluss auf die Akustik der Vorrichtung und er stellt einen mechanischen Bezug für die Positionierung und/oder Handhabung bereit. Freiliegende Kanten des Unterstützungsblocks können die Handhabung beim Einbau vereinfachen, z. B. beim Einkleben in ein Gehäuse der Sonde 102.
Die wechselseitige Verbindung kann gemäß mehreren Richtungen im dreidimensionalen Raum erfolgen. Die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 verbindet den über Zeilen und Spalten adressierten CMUT-Chip mit der Kommunikationsschnittstelle 112 (1), die sich wiederum in dem Griff und/oder an einer anderen Stelle der Sonde 102 (1) befinden kann.
8 - 11 veranschaulichen auf schematische Weise ein Beispiel, bei welchem das Wandlerarray 108 einen über Zeilen und Spalten adressierten PZT-Chip 802 umfasst.
Diese Konfiguration ähnelt der in Verbindung mit 2 - 5 erörterten Konfiguration, außer dass die Zeilen und Spalten von unterschiedlichen und entgegengesetzten Seiten 804 und 806 des PZT-Chips 802 aus adressiert werden, wobei eine der Zeilen oder Spalten durch Leiterstreifen auf der (oberen) Seite 804 des Chips 802, die von der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung 404 abgewandt ist, adressiert wird und die andere der Zeilen oder Spalten durch elektrisch leitfähige Leiterstreifen auf der (unteren) Seite 806 des Chips 802, die der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung 404 zugewandt ist, adressiert wird.
Darüber hinaus umfassen die Leiterbahnen 430 im Gegensatz zu der im Zusammenhang mit 2 - 5 erörterten Konfiguration hier Unterabschnitte 808, die sich auf der Oberseite 406 an einer Stelle unterhalb eines installierten, über Zeilen und Spalten adressierten PZT-Chips 802 erstrecken. Bei dieser Ausführungsform werden die elektrisch leitfähigen Leiterstreifen auf der Unterseite 806 des über Zeilen und Spalten adressierten PZT-Chips 802 durch ein Klebmittel oder dergleichen mit den Unterabschnitten 808 der Leiterbahnen 430 verbunden, wodurch die Zeilen oder die Spalten elektrisch mit der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung 404 verbunden sind.
Die anderen der Zeilen oder der Spalten, die von der Oberseite 804 her adressiert werden, sind, wie in 2 - 5, mittels der diskreten, elektrisch leitfähigen Drähte 442 elektrisch mit den Pads 426 verbunden. In 11 umfasst die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 Flügel 1102, die sich aus den Seiten 436 und 438 heraus erstrecken oder über diese vorstehen und die dafür ausgelegt sind, biegsam zu sein und sich um die Oberseite 804 herum krümmen und durch ein Klebmittel eine elektrische Verbindung mit den auf dieser befindlichen, elektrisch leitfähigen Leiterstreifen bilden. Eine akustisch vorteilhafte Anpassungsschicht (oder deren mehrere) kann/können auf einen verbleibenden Abschnitt der Oberseite 804 aufgebracht werden.
Durch das Organisieren der elektrischen Verbindungen (z. B. der Leiterbahnen 430 und 440) wie hier beschrieben kann die Zusammensetzung vereinfacht werden und/oder kann eine Ergonomie ermöglicht werden (z. B. durch die Verwendung von nur zwei Abschnitten des flexiblen Schaltkreises (d. h. der Enden 432 und 434), die sich von entgegengesetzten (nicht-benachbarten) Kanten des Arrays erstrecken. Die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 bildet eine Verbindung zu dem aktiven Wandlermaterial und verwendet ein spezifisches Routingverfahren, durch welches sich die Anzahl der Schaltkreisschichten minimieren lässt, die benötigt werden, um jede Zeile und jede Spalte des Arrays zu verbinden. Die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 404 ist nicht nur für den über Zeilen und Spalten adressierten PZT-Chip 802 ausgelegt.
Gemäß einer Variante werden die Signale von nur einer Seite aus ausgelesen (z. B. von der Seite 432 oder der Seite 434 aus), wie dies z. B. im Zusammenhang mit 2 - 5 erörtert worden ist. Desgleichen können gemäß einer anderen Variante Signale von benachbarten Seiten 432 und 436 oder 438, oder 434 und 436 und/oder 438 aus ausgelesen werden, oder können Signale von drei oder von allen vier der Seiten 432, 434, 436 und/oder 438 ausgelesen werden. Darüber hinaus umfasst gemäß einer anderen Variante das Interconnect 114 zwei oder mehr flexible gedruckte Schaltungen und/oder drei oder mehr Metallschichten. Ein Unterstützungsblock kann als eine mechanische Funktion (wie bei der CMUT-Auslegung) und als eine akustische Funktion verwendet werden (z. B. zur Dämpfung von Schall, der in dieses hinein übertragen wird).
12 zeigt eine Perspektivansicht eines Beispiels, bei dem das Wandlerarray 108 ein mehrzeiliges Wandlerarray 1200 und das Interconnect 114 umfasst. Es ist festzustellen, dass das Interconnect 114 für andere Architekturen erweiterbar ist, wie etwa für eine Mehrschicht-Keramik, wie in der US 6 971 148 an Mohr et al. erörtert, für Schichten mit gekrümmten Oberflächen über die Höhe hinweg, wie in der US 5 651 365 an Hanafy et al. erörtert, oder für Arrays, die anstelle der Verwendung einer Massefolie eine Masseelektrode aufweisen, welche um die Kanten der Keramik herum gewickelt ist.
Der mehrzeilige Wandler 1200 umfasst eine akustische Linse 1202, eine akustische Impedanzanpassungsschicht 1204 (oder deren mehrere), eine Massefolie 1206, eine aktive Schicht 1208 (z. B. eine piezoelektrische Keramik), das Interconnect 114, das eine flexible gedruckte Schaltung 1210 mit einer oberen und einer unteren Schicht 1210₁ und 1210₂ umfasst, und einen Unterstützungsblock 1212. Die aktive Schicht 1208 umfasst drei Zeilen 1208₁, 1208₂ und 1208₃ in einer Höhenrichtung 1214, wobei eine jede Zeile eine Mehrzahl von Elementen (nicht sichtbar) in einer Azimutrichtung 1216 umfasst. Spalten von Elementen 1218₁, 1218₂, 1218₃, 1218₄, 1218₅ und 1218₆ erstrecken sich über die Zeilen 1208₁, 1208₂ und 1208₃ hinweg. Andere Ausführungsformen umfassen mehr oder weniger Zeilen und/oder Spalten von Elementen.
13 veranschaulicht auf schematische Weise die Platzierung der Pads und die Führung der Leiterbahnen der flexiblen gedruckten Schaltung 1210 für die Konfiguration aus 12. Die oberste Schicht 1210₁ der flexiblen gedruckten Schaltung 1210 umfasst Gruppen von Pads 1302₁, 1302₂ und 1302₃, und zwar jeweils eine Gruppe für jedes der Elemente in einer jeden der Zeilen 1208₁, 1208₂ und 1208₃. Die untere Schicht 1210₂ der flexiblen gedruckten Schaltung 1210 umfasst eine erste Gruppe von Leiterbahnen 1306 an einem Ende 1307 angeordnet und elektrisch verbunden mit den Pads 1302₂ für die mittlere Zeile 1208₂ (12), und eine zweite Gruppe von Leiterbahnen 1304 an einem entgegengesetzten Ende 1305 angeordnet und elektrisch gleichermaßen verbunden mit den Pads 1302₁ und 1302₃ für die zwei äußeren Zeilen 1208₁ und 1208₃ (12).
14 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Leiterbahnen 1304 aus 13. Ein Paar von Leiterbahnen 1304₆ und 1306₆ verläuft parallel zueinander und unterhalb der Pads 1302_3,6 und 1302_2,6, ein Paar von Leiterbahnen 1304₅ und 1306₅ verläuft parallel zueinander und unterhalb der Pads 1302_3,5 und 1302_2,5, ein Paar von Leiterbahnen 1304₄ und 1306₄ verläuft parallel zueinander und unterhalb der Pads 1302_3,4 und 1302_2,4, ein Paar von Leiterbahnen 1304₃ und 1306₃ verläuft parallel zueinander und unterhalb des Pads 1302_2,3, ein Paar von Leiterbahnen 1304₂ und 1306₂ verläuft parallel zueinander und unterhalb des Pads 1302_2,2, und ein Paar von Leiterbahnen 1304₁ und 1306₁ verläuft parallel zueinander und unterhalb des Pads 1302_2,1.
In den 13 und 14, auf welche Bezug genommen wird, verbinden die Durchkontaktierungen oder Vias 1308 die Pads 1302₁ für die äußere Zeile 1208₁ (12) mit den Leiterbahnen 1304, und verbinden die Vias 1310 die Pads 1302₃ (z. B. die Pads 1302_3,6, 1302_3,4 und 1302_3,5) für die andere äußere Zeile 1208₃ (12) mit denselben Leiterbahnen 1304 (z. B. die Leiterbahnen 1304₆, 1304₅ und 1304₃ in 14). Diese Konfiguration bildet die elektrische Verbindung der Elemente der beiden äußeren Zeilen 1208₁ und 1208₃. Die Vias 1312 verbinden die Pads 1302₂ (z. B. die Pads 1302_2,1, 1302_2,6 in 14) für die mittlere Zeile 1208₂ (12) mit den Leiterbahnen 1306 (z. B. den Leiterbahnen 1306₁ - 1306₆).
Diese Konfiguration stellt symmetrische Zeilenverbindungen dar. Für diese Konfiguration ist der Abstand der Leiterbahnen 1304 und 1306 kleiner als ein halber Abstand der Pads 1302, um Paare der Leiterbahnen 1304 und 1306 nebeneinander unter jedes Pad der Pads 1302 und somit unter ein jedes der Wandlerelemente einpassen zu können. In einem Beispielfall können Ansätze nach dem derzeitigen Stand der Technik für Bauformen mit niedriger Frequenz und/oder großen Abständen zum Einsatz kommen, die für Tiefengewebeabbildungen bei fettleibigen Patienten verwendet werden. Andere Ansätze sind hierin ebenfalls erwogen.
15 zeigt eine Variante der Konfiguration aus 14, bei welcher die beiden äußeren Zeilen 1208₁ und 1208₃ elektrisch nicht mit denselben Leiterbahnen verbunden sind. Wie weiter oben beschrieben, verbinden die Vias 1308 die Pads 1302₁ für die äußere Zeile 1208₁ (12) mit den Leiterbahnen 1304. Bei dieser Variante verbinden die Vias 1310 die Pads 1302₃ für die andere äußere Zeile 1208₃ (12) mit den Leiterbahnen 1502. Bei dieser Variante kann eine jede Zeile elektrisch völlig unabhängig von ihrer spiegelverkehrt angeordneten Zeile angesteuert werden. Dies ermöglicht eine verstärkte Kontrolle über die Höhen-Fokusmerkmale, wodurch eine Lenkung in Höhenrichtung erlaubt wird.
16 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Unterbereichs 1504 aus 15. Ein Paar von Leiterbahnen 1502 und 1306 verläuft parallel zueinander und unterhalb der Pads 1302₃, wobei die Vias 1310 die Pads 1302₃ und die Leiterbahnen 1502 elektrisch miteinander verbinden. Die Leiterbahnen 1306 verlaufen ebenfalls unterhalb der Pads 1302₂, wobei die Vias 1312 die Pads 1302₂ und die Leiterbahnen 1306 elektrisch miteinander verbinden. 17 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Unterbereichs 1506 aus 15. Die Leiterbahnen 1306 verlaufen unterhalb der Pads 1302₂, wobei die Vias 1312 die Pads 1302₂ und die Leiterbahnen 1306 elektrisch miteinander verbinden, und die Leiterbahnen 1304 verlaufen unterhalb der Pads 1302₁, wobei die Vias 1308 die Pads 1302₁ und die Leiterbahnen 1304 elektrisch miteinander verbinden.
18 zeigt eine Variante der flexiblen gedruckten Schaltung 1210 aus Fig. 12 für eine Konfiguration, bei welcher die aktive Schicht 1208 fünf Zeilen von Elementen, einschließlich der weiter oben (12) erörterten Zeilen 1208₁ - 1208₃ und zweier zusätzlicher Zeilen, die außerhalb der Zeilen 1208₁ und 1208₃ gelegen sind, umfasst, wobei diese jeweils sandwichartig zwischen den Zeilen 1208₀ und 1208₂ bzw. zwischen den Zeilen 1208₂ und 1208₄ eingebettet sind. In diesem Beispielfall umfasst die flexible gedruckte Schaltung 1210 jeweils zwei zusätzliche Gruppen von Pads 1302₀ und 1302₄ für die beiden zusätzlichen Zeilen von Elementen.
19 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Unterbereichs 1802 aus 18. Bei dieser Konfiguration verlaufen die Leiterbahnen 1306 unterhalb der Pads 1302₂, wobei die Vias 1312 die Pads 1302₂ und die Leiterbahnen 1306 elektrisch miteinander verbinden, und das Paar von Leiterbahnen 1502 und 1306 parallel zueinander und unterhalb der Pads 1302₃ und 1302₄ verlaufen, wobei die Vias 1310 die Pads 1302₃ und die Leiterbahnen 1502 elektrisch miteinander verbinden und die Vias 1312 die Pads 1302₂ und die Leiterbahnen 1306 elektrisch miteinander verbinden. Die Pads 1302₄ umfassen Fortsätze 1804, die als Leiterbahnen für die Pads 1302₄ ausgelegt sind.
Bei den Konfigurationen aus 12 - 19 bildet das Interconnect 114 (d. h. die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 1210) eine elektrische Zwischenverbindung mit der aktiven Schicht durch diskrete, leitfähige Pads an seiner dazu benachbarten Oberfläche. Diese Pads enthalten Vias zur Verbindung mit der entgegengesetzten Oberfläche der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung 1210, auf welcher der Großteil der Signal-Leiterbahnen verläuft. Die Signal-Leiterbahnen verlaufen parallel auf der entgegengesetzten Oberfläche, um den azimutalen Raum unterhalb des Elements optimal zu nutzen. Dadurch wird es möglich, dass die einzelne, flexible gedruckte Schaltung 1210 nur eine minimale Anzahl von Schichten (z. B. zwei Metallschichten) aufweist, wodurch die akustische Beeinträchtigung minimiert wird.
Durch die Verwendung der zweilagigen, einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung 1210, gebondet in einer ebenflächigen Konfiguration, sandwichartig eingebettet zwischen der aktiven Schicht 1208 und dem Unterstützungsblock 1212, können die Herstellung des Unterstützungsblocks und die Prozesse der elektrischen Verbindung, z. B. im Gegensatz zu einer Einbettung des Interconnects in den Unterstützungsblock oder zu einer Anbringung der Drähte an einzelne Elemente, einfach gehalten werden. Im Fall einer größeren Anzahl von Zeilen können manche Leiterbahnen an der Oberseite geführt werden (kein Via erforderlich) und könnte die Anzahl der Flex-Schichten erhöht werden. Selbst wenn die Anzahl der Schichten erhöht wird, wirkt der hier beschriebene Ansatz dennoch unterstützend dabei, die Anzahl der erforderlichen Schichten möglichst gering zu halten.
In 20 und 21 werden Verfahren in Übereinstimmung mit einer oder mehreren hier offenbarten Ausführungsformen veranschaulicht.
Es ist festzustellen, dass die Reihenfolge der nachfolgenden Tätigkeiten nur zu Erläuterungszwecken dient und keinerlei einschränkenden Charakter hat. Somit können eine oder mehrere der folgenden Tätigkeiten auch in einer anderen Reihenfolge erfolgen. Darüber hinaus können eine oder mehrere der folgenden Tätigkeiten entfallen und/oder können eine oder mehrere zusätzliche Tätigkeiten hinzugefügt werden.
20 veranschaulicht ein Verfahren für ein über Zeilen und Spalten adressiertes CMUT- oder PZT-Wandlerarray.
Bei 2002 werden durch ein über Zeilen und Spalten adressiertes Wandlerarray Ultraschallsignale übertragen, Echos empfangen und elektrische Signale erzeugt, die auf die empfangenen Signale schließen lassen.
Bei 2004 werden die elektrischen Signale von dem Wandlerarray durch das Interconnect 114 zu einer Kommunikationsschnittstelle geroutet, bei welchem es sich in einem Beispielfall um eine einzelne, flexible gedruckte Schaltung mit nur zwei Metallschichten handelt, die sich an entgegengesetzten Seiten der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung befinden und die Signale in entgegengesetzten Richtungen von dem Interconnect 114 weg routen.
Bei 2006 werden die elektrischen Signale zu einer Verarbeitungsschaltung weitergeroutet, welche die Signale verarbeitet und zumindest Daten erzeugt, welche auf diese schließen lassen (z. B. ein Bild).
21 veranschaulicht ein Verfahren für ein mehrzeiliges Wandlerarray.
Bei 2102 werden durch ein mehrzeiliges Wandlerarray Ultraschallsignale übertragen, Echos empfangen und elektrische Signale erzeugt, die auf die empfangenen Signale schließen lassen.
Bei 2104 werden die elektrischen Signale von dem Wandlerarray durch das Interconnect 114 zu einer Kommunikationsschnittstelle geroutet, bei welchem es sich in einem Beispielfall um eine einzelne, flexible gedruckte Schaltung mit nur zwei Metallschichten handelt, die sich an entgegengesetzten Seiten der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung befinden und die Signale in entgegengesetzten Richtungen von dem Interconnect 114 weg routen.
Bei 2106 werden die elektrischen Signale zu einer Verarbeitungsschaltung weitergeroutet, welche die Signale verarbeitet und zumindest Daten erzeugt, welche auf diese schließen lassen (z. B. ein Bild).
Die Anmeldung ist unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden. Modifikationen und Veränderungen können durch andere aufgrund der Lektüre der Anmeldung ersonnen werden. Es ist beabsichtigt, dass die Erfindung so ausgelegt werden möge, dass alle solchen Modifikationen und Veränderungen darin enthalten sein mögen, und zwar insofern, als diese in den Umfang der beigefügten Patentansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7699776 [0020]
US 6971148 [0040]
US 5651365 [0040]

Claims

Beansprucht wird Folgendes:
Vorrichtung (100), welche umfasst: eine Sonde (102) umfassend: ein Wandlerarray (108) mit einer Mehrzahl von Elementen (110); eine Kommunikationsschnittstelle (112); und ein Interconnect (114), das dafür ausgelegt ist, elektrische Signale zwischen der Mehrzahl von Elementen und der Kommunikationsschnittstelle zu routen, wobei das Interconnect umfasst: eine flexible gedruckte Schaltung, umfassend: eine erste Oberfläche mit einer ersten Metallschicht (406, 2110₁); eine zweite, entgegengesetzte Oberfläche mit einer zweiten Metallschicht (408, 1210₂); ein erstes Ende (432, 1305); und ein zweites, entgegengesetztes Ende (434, 1307); und Leiterbahnen (430, 440, 1304, 1306, 1502, 1804), die dafür ausgelegt sind, Signale von dem ersten und/oder dem zweiten, entgegengesetzten Ende auszulesen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leiterbahnen Signale gleichermaßen von dem ersten Ende und dem zweiten, entgegengesetzten Ende auslesen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leiterbahnen Signale von nur einem Ende, dem ersten Ende oder dem zweiten, entgegengesetzten Ende, auslesen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die einzelne, flexible gedruckte Schaltung nur die erste und die zweite Metallschicht umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine erste Untergruppe von Leiterbahnen in der ersten Metallschicht angeordnet ist und eine zweite Untergruppe von Leiterbahnen in der zweiten Metallschicht angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Wandlerarray ein kapazitives mikrobearbeitetes Ultraschallwandlerarray mit Zeilen- und Spaltenelektroden (410, 414, 418 und 422) auf einer Oberseite des Wandlerarrays umfasst, wobei die Elektroden in entgegengesetzter Richtung von der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung abgewandt sind und Drähte (442) die Elektroden elektrisch mit den Leiterbahnen verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Metallschicht Pads (426, 428) umfasst, die zweite Metallschicht eine Untergruppe der Leiterbahnen umfasst, und Vias die Pads und die Untergruppe der Leiterbahnen elektrisch miteinander verbinden und eine Untergruppe der Drähte eine Untergruppe der Elektroden durch die Pads elektrisch mit der zweiten Untergruppe der Leiterbahnen verbindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein erster Unterabschnitt der einzelnen, flexiblem gedruckten Schaltung die Leiterbahnen umfasst und sich unterhalb eines zweiten Unterabschnitts der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung befindet, der keine Leiterbahnen umfasst, und das Wandlerarray mit dem zweiten Unterabschnitt gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Wandlerarray ein piezoelektrisches Ultraschallwandlerarray mit zeilenspezifischen elektrisch leitfähigen Leiterstreifen auf einer Oberseite (804) des Wandlerarrays und spaltenspezifischen Leiterstreifen auf einer Unterseite (806) des Wandlerarrays umfasst, wobei die Oberseite des Wandlerarrays in entgegengesetzter Richtung von der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung abgewandt ist und die Unterseite des Wandlerarrays der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung zugewandt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die erste Metallschicht der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung Pads umfasst, die zweite Metallschicht der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung eine Untergruppe der Leiterbahnen umfasst, und Vias die Pads und die Untergruppe der Leiterbahnen elektrisch miteinander verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei Drähte die elektrisch leitfähigen Leiterstreifen auf der Oberseite des Wandlerarrays elektrisch mit den Pads verbinden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die erste Metallschicht der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung elektrisch leitfähige Leiterstreifen umfasst und die elektrisch leitfähigen Leiterstreifen auf der Unterseite des Wandlerarrays elektrisch mit den elektrisch leitfähigen Leiterstreifen der ersten Metallschicht der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung verbunden sind, und wobei die elektrisch leitfähigen Leiterstreifen der ersten Metallschicht elektrisch mit Leiterbahnen in der ersten Metallschicht verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Wandlerarray ein mehrzeiliges Wandlerarray (1200, 1208) umfasst, wobei die Zeilen entlang einer Höhenrichtung (1214) vorhanden sind und jede Zeile eine Mehrzahl von Elementen (1218) entlang einer Azimutrichtung (1216) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Leiterbahnen nur in der zweiten Metallschicht angeordnet sind und Pads nur in der ersten Metallschicht angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Leiterbahnen gleichermaßen in der ersten Metallschicht und in der zweiten Metallschicht angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei ein in der ersten Metallschicht angeordnetes Pad eine Leiterbahn umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei eine jede der Zeilen elektrisch mit einer anderen Untergruppe der Leiterbahnen verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei zumindest zwei der Zeilen elektrisch mit ein und derselben Untergruppe von Leiterbahnen verbunden ist.
Ultraschallbildgebungssystem, welches umfasst: eine Sonde mit einer einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung, die dafür ausgelegt ist, elektrische Signale zwischen Elementen eines Wandlerarrays der Sonde und einer Kommunikationsschnittstelle der Sonde zu routen, wobei die einzelne, flexible gedruckte Schaltung zwei Metallschichten umfasst und Signale an entgegengesetzten Enden der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung von der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung weg routet; ein Ultraschallgerät (104), welches umfasst: einen Sendeschaltkreis (122), welcher die Übertragung durch das Wandlerarray steuert, einen Empfangsschaltkreis (124), welcher den Empfang durch das Wandlerarray steuert, und einen Echoprozessor (126), welcher die durch das Wandlerarray empfangenen Echos verarbeitet; und eine komplementäre Kommunikationsschnittstelle (106), welche die Kommunikationsschnittstelle der Sonde und das Ultraschallgerät elektrisch miteinander verbindet.
Verfahren, welches umfasst, dass: ein Ultraschallsignal mittels eines Wandlerarrays einer Ultraschallbildgebungssonde übertragen wird, wobei das Wandlerarray ein 2-dimensionales, über Zeilen und Spalten adressiertes, kapazitives, mikrobearbeitetes Ultraschallwandlerarray bzw. ein 2-dimensionales, über Zeilen und Spalten adressiertes, piezoelektrisches Wandlerarray bzw. ein mehrzeiliges Wandlerarray umfasst; mit dem Wandlerarray Echos empfangen werden; Signale erzeugt werden, welche auf die mit dem Wandlerarray empfangenen Echos schließen lassen; die Signale mittels eines Interconnects von dem Wandlerarray zu einer Kommunikationsschnittstelle der Sonde geroutet werden, wobei das Interconnect eine einzelne, flexible gedruckte Schaltung mit nicht mehr als zwei Metallschichten umfasst und dafür ausgelegt ist, die Signale an nicht mehr als zwei entgegengesetzten Enden der einzelnen, flexiblen gedruckten Schaltung zu routen; und die Signale verarbeitet werden, wobei Daten erzeugt werden, die auf letztere schließen lassen.