FR2946785A1 - Transducteur ultrasonore a performances acoustiques ameliorees - Google Patents

Abstract

Système pour améliorer les performances acoustiques d'un transducteur ultrasonore en réduisant des artefacts dans le spectre acoustique. Le système comprend une couche acoustique ayant une matrice d'éléments acoustiques (146), une couche de désadaptation (152) combinée avec la couche acoustique et à impédance acoustique plus haute qu'une impédance acoustique de la couche acoustique, et une couche intercalaire (154) combinée avec la couche de désadaptation et comportant un substrat (158) et une pluralité d'éléments conducteurs (160). La couche intercalaire (154) est formée de manière à avoir une impédance acoustique plus basse que l'impédance acoustique de la couche de désadaptation (152). Le transducteur ultrasonore comprend aussi un circuit intégré (156) combiné avec la couche intercalaire (154) et connecté électriquement à la matrice d'éléments acoustiques (146) à travers la couche de désadaptation (152) et la couche intercalaire (154).

Description

B10-1953FR

Société dite : GENERAL ELECTRIC COMPANY Transducteur ultrasonore à performances acoustiques améliorées Invention de : BAUMGARTNER Charles Edward GELLY Jean-François SMITH Lowell WOYCHIK Charles Gerard LANTERI Frédéric EDWARDSEN Stephen LEWANDOWSKI Robert Stephen

Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 16 juin 2009 sous le n° 12/485.226 1

Transducteur ultrasonore à performances acoustiques améliorées L'invention est relative d'une façon générale aux transducteurs ultrasonores et, plus particulièrement, à un procédé et un dispositif pour améliorer les performances acoustiques d'un transducteur ultrasonore en réduisant les artefacts dans le spectre acoustique. Les transducteurs ultrasonores (c'est-à-dire les sondes échographiques) ont trouvé une application en imagerie médicale où une sonde acoustique est tenue contre un patient et la sonde émet et reçoit des ultrasons. L'énergie reçue peut, à son tour, faciliter l'obtention d'images des tissus internes du patient. Par exemple, des transducteurs peuvent être employés pour obtenir des images du coeur du patient. De plus en plus, il a été souhaitable de miniaturiser les transducteurs ultrasonores afin de permettre leur utilisation dans des dispositifs intracorporels tels que des dispositifs d'examen transoesophagien, des dispositifs d'examen laparoscopique, des dispositifs d'examen intracardiaque et autres. De telles applications sont très exigeantes, nécessitant de très petits boîtiers de transducteurs capables, néanmoins, de recueillir de grandes quantités d'informations.

Les transducteurs ultrasonores ont ordinairement de nombreux empilements acoustiques organisés en matrices unidimensionnelles ou bidimensionnelles (2D). Chaque empilement acoustique correspond à un élément à l'intérieur du transducteur, et un transducteur peut contenir de nombreux empilements acoustiques, par exemple plusieurs milliers organisés en matrice 2D. Pour limiter le plus possible l'encombrement et la capacité électrique dans un transducteur ultrasonore à matrice acoustique 2D, il est préférable de réunir directement les éléments acoustiques aux composants électroniques nécessaires à la formation de faisceaux d'émission et de réception. Un procédé simple pour fixer des éléments d'une matrice acoustique 2D aux composants électroniques de formation de faisceaux correspondants consiste à fixer directement ces deux types de composants à l'aide d'un procédé classique tel que des billes de brasure, des plots de contact en or, des bornes métallisées, etc. Cependant, avec ce procédé de connexion, de l'énergie acoustique issue de la matrice se propage jusque dans les composants électroniques, ce qui crée dans le spectre acoustique des artefacts qui finissent par réduire la qualité d'une image médicale diagnostique. Ainsi, puisque les composants électroniques sont ordinairement fabriqués à l'aide de tranches de silicium, ils possèdent une atténuation acoustique relativement faible. Par conséquent, lorsqu'une matrice acoustique (telle qu'une matrice 2D) est fixée directement au substrat en silicium, une partie de l'énergie acoustique produite lors de l'émission se propage jusque dans le substrat en silicium. Cette énergie acoustique est réverbérée avec des pertes minimes à l'intérieur du substrat en silicium et risque de revenir à la matrice acoustique en provoquant de longs anneaux et autres artefacts acoustiques. Ces artefacts réduisent la qualité des images acoustiques telles que celles utiles en imagerie médicale diagnostique. Les artefacts acoustiques peuvent être réduits en plaçant une couche à haute impédance acoustique (c'est-à-dire une "couche de désadaptation") entre la matrice acoustique et les composants électroniques en silicium. L'utilisation d'une telle couche de désadaptation en arrière de la matrice acoustique est bien connue pour réduire notablement ces artefacts en transformant l'impédance de la couche au verso de la couche de désadaptation (c'est-à-dire des composants électroniques de formation de faisceaux) et donc accroître la différence d'impédance. Cependant, à elle seule, la couche de désadaptation à haute impédance ne réduit pas suffisamment ces artefacts pour assurer la qualité préférable des images. Ainsi, l'aptitude de la couche de désadaptation à réduire des artefacts acoustiques est moins énorme quand la couche de désadaptation est fixée au silicium (tel que le substrat en silicium des composants électroniques de formation de faisceaux), car le silicium lui-même possède une impédance acoustique assez haute et de faibles pertes acoustiques. Une structure acoustique perfectionnée est donc nécessaire afin de permettre une imagerie acoustique optimale.

Par conséquent, il serait souhaitable de concevoir un transducteur ultrasonore à performances acoustiques améliorées qui réduise les artefacts acoustiques. I1 serait en outre souhaitable de conserver un très faible encombrement pour un tel transducteur ultrasonore afin de permettre son utilisation comme sonde échographique intracorporelle. L'invention consiste en un procédé et un dispositif spécialisés pour améliorer les performances acoustiques d'un transducteur ultrasonore en réduisant des artefacts dans le spectre acoustique. Le dispositif comprend une couche intercalaire pour combiner une matrice d'éléments transducteurs avec un boîtier de composants électroniques de formation de faisceaux. Selon un aspect de l'invention, un transducteur ultrasonore comprend une couche acoustique ayant une matrice d'éléments acoustiques, une couche de désadaptation combinée avec la couche acoustique et ayant une impédance acoustique plus haute qu'une impédance acoustique de la couche acoustique, et une couche intercalaire combinée avec la couche de désadaptation et constituée d'un substrat et d'une pluralité d'éléments conducteurs, la couche intercalaire ayant une impédance acoustique plus basse que l'impédance acoustique de la couche de désadaptation. Le transducteur ultrasonore comprend aussi un circuit intégré combiné avec la couche intercalaire et électriquement connecté à la matrice d'éléments acoustiques à travers la couche de désadaptation et la couche intercalaire. Selon un autre aspect de l'invention, un procédé pour fabriquer un transducteur ultrasonore comprend les étapes de réalisation d'une couche intercalaire, de formation d'une pluralité de trous d'interconnexion dans la couche intercalaire et de combinaison d'une couche acoustique avec une couche de désadaptation, la couche de désadaptation ayant une impédance acoustique plus haute qu'une impédance acoustique de la couche acoustique et plus haute qu'une impédance acoustique de la couche intercalaire. Le procédé comprend aussi les étapes de combinaison de la couche intercalaire avec la couche de désadaptation et de combinaison d'un boîtier de composants électroniques de formation de faisceaux avec la couche intercalaire, le boîtier de composants électroniques de formation de faisceaux ayant une pluralité de plages de connexion formées sur celui-ci et étant couplé électriquement à la couche acoustique par l'intermédiaire de la couche intercalaire. Selon encore un autre aspect de l'invention, un transducteur ultrasonore conçu pour servir dans une sonde invasive comprend une couche acoustique ayant une matrice d'éléments acoustiques, une couche de désadaptation combinée avec la couche acoustique et ayant une impédance acoustique plus haute qu'une impédance acoustique de la couche acoustique, et des composants électroniques de formation de faisceaux conçus pour envoyer des signaux à la couche acoustique et recevoir des signaux de la couche acoustique et ayant une pluralité de plages de connexion formés sur ceux-ci. Le transducteur ultrasonore comprend aussi une couche intercalaire combinée avec la couche de désadaptation, la couche intercalaire comportant en outre un substrat électriquement non-conducteur ayant une impédance acoustique plus basse que l'impédance acoustique de la couche de désadaptation et ayant une pluralité de trous d'interconnexion formés dans celui-ci, une première région de connexion conçue pour connecter électriquement les composants électroniques de formation de faisceaux à la couche acoustique et ayant une pluralité de passages électriquement conducteurs traversant la pluralité de trous d'interconnexion, et une seconde région de connexion conçue pour connecter électriquement les composants électroniques de formation de faisceaux à des connexions système comprenant une connexion d'entrée/sortie de signaux et/ou une connexion d'alimentation électrique et de commande, et/ou une connexion de terre et d'alimentation électrique en double.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'un système échographique ; - la figure 2 représente un système échographique miniaturisé ayant un transducteur qui peut être conçu pour acquérir des données échographiques selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de forme de réalisation d'un ensemble transducteur destiné à servir dans le système échographique de la figure 1, selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 4 est une vue en coupe d'une couche intercalaire de l'ensemble transducteur en perspective selon une forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 5 est une vue en coupe d'une couche intercalaire de l'ensemble transducteur en perspective selon une autre forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 6 est une vue en coupe d'une couche intercalaire de l'ensemble transducteur en perspective selon une autre forme de réalisation de la présente invention ; - la figure 7 est une série de vues schématiques en coupe de la formation progressive d'un ensemble transducteur selon une forme de réalisation de la présente invention ; et - la figure 8 est une vue en coupe d'un ensemble transducteur, d'une couche intercalaire et de composants électroniques de formation faisceau selon une forme de réalisation de la présente invention. La figure 1 illustre un système échographique 100 comprenant un émetteur 102 qui excite une matrice d'éléments 104 (à savoir des éléments transducteurs) à l'intérieur d'un transducteur ultrasonore 106 pour émettre vers un corps des ultrasons pulsés. Chacun des éléments 104 correspond à un empilement acoustique (représenté sur la figure 3). Les éléments 104 peuvent être organisés, par exemple, en une ou deux dimensions. On peut recourir à diverses géométries. Chaque transducteur ultrasonore 106 a une fréquence centrale de fonctionnement et une largeur de bande définies. Les ultrasons sont rétrodiffusés par des structures du corps, comme les tissus adipeux ou les tissus musculaires, pour produire des échos qui reviennent aux éléments 104. Les échos sont reçus par un récepteur 108. Les échos reçus sont amenés à passer par des composants électroniques 110 de formation de faisceaux qui effectuent une conformation de faisceau et délivrent un signal HF. Le signal HF passe ensuite par un processeur HF 112. Selon une autre possibilité, le processeur HF 112 peut comporte un démodulateur complexe (non représenté) qui démodule le signal HF afin de former des paires de données IQ représentatives des échos d'ultrasons. Les données de signaux HF ou IQ peuvent ensuite être acheminées directement jusqu'à une mémoire 114 pour y être stockées. Le système échographique 100 comprend aussi un module de processeur 116 pour traiter les informations échographiques acquises (p.ex. des données de signaux HF ou des paires de données IQ) et élaborer des trames d'informations échographiques à afficher sur un écran 118. Le module de processeur 116 est apte à effectuer, sur les informations échographiques acquises, une ou plusieurs opérations de traitement suivant une pluralité de modalités d'échographie sélectionnables. Les informations échographiques acquises peuvent être traitées et affichées en temps réel pendant une séance d'examen, au fur et à mesure de la réception des échos d'ultrasons. De plus ou selon une autre possibilité, les informations échographiques peuvent être temporairement stockées dans la mémoire 114 pendant une séance d'examen, puis traitées et affichées en différé. Le module de processeur 116 est connecté à une interface utilisateur 124 qui peut commander le fonctionnement du module de processeur 116, comme expliqué plus en détail plus loin. L'écran 118 comprend un ou plusieurs moniteurs qui présentent à l'utilisateur des informations sur le patient, dont des images échographiques diagnostiques servant à un diagnostic et une analyse. La mémoire 114 et/ou la mémoire 122 peut/peuvent stocker des ensembles en trois dimensions (3D) des données échographiques, l'accès à ces ensembles de données en 3D se faisant pour présenter des images en 2D ou en 3D. De multiples ensembles consécutifs de données en 3D peuvent aussi être acquis et stockés au fil du temps, notamment pour réaliser en temps réel un affichage en 3D ou en 4D. Les images peuvent être modifiées et les réglages d'affichage du écran 118 sont également ajustables manuellement à l'aide de l'interface utilisateur 124. La figure 2 représente un système échographique miniaturisé 130 permettant la 3D, ayant un transducteur 132 configurable pour acquérir des données échographiques en 3D. Par exemple, le transducteur 132 peut avoir une matrice 2D d'éléments transducteurs 104, comme évoqué précédemment à propos du transducteur ultrasonore 106 de la figure 1. Une interface utilisateur 134 (qui peut comprendre également un écran d'affichage intégré 135) est prévue pour recevoir des instructions d'un opérateur. Au sens de la présente description, le terme "miniaturisé" signifie que le système échographique 130 est un système portatif ou tenu à la main ou est conçu pour être transporté à bout de bras, dans une poche de vêtement, une mallette ou un sac à dos. Par exemple, le système échographique 130 peut être un dispositif portatif ayant le format d'un ordinateur portatif classique, mesurant par exemple environ 63,5 mm (2,5 pouces) de profondeur, environ 355 mm (14 pouces) de largeur et environ 305 mm (12 pouces) de hauteur. Le système échographique 130 peut peser environ 4,5 kg (10 livres) et peut donc être facilement transporté par l'opérateur. L'écran intégré 136 (p.ex. un écran interne) est également prévu et est conçu pour afficher une image médicale. Les données échographiques peuvent être envoyées à un dispositif externe 138 par l'intermédiaire d'un réseau câblé ou radioélectrique 140 (ou par connexion directe, par exemple à l'aide d'un câble série ou parallèle ou d'un port USB). Dans certaines formes de réalisation, le dispositif externe 138 peut être un ordinateur ou un poste de travail équipé d'un écran d'affichage. Selon une autre possibilité, le dispositif externe 138 peut être un écran externe séparé ou une imprimante apte à recevoir des données d'images du système échographique portatif 130 et à afficher ou imprimer des images qui peuvent avoir une plus haute définition que celles de l'écran intégré 13.

Selon un autre exemple, le système échographique 130 peut être un système échographique de poche permettant la 3D. A titre d'exemple, le système échographique de poche peut mesurer environ 51 mm (2 pouces) de largeur, environ 101,5 mm (4 pouces) de longueur et environ 12,7 mm (0,5 pouce) de profondeur et peser moins de 85 g (3 onces). Le système échographique de poche peut comprendre un écran d'affichage, une interface utilisateur (c.-à-d. un clavier) et un port d'entrée/sortie (E/S) pour la connexion au transducteur (aucun n'étant représenté). I1 faut souligner que les diverses formes de réalisation peuvent être mises en oeuvre dans le cadre d'un système échographique miniaturisé dont les dimensions, le poids et la consommation d'électricité sont différents. Considérant maintenant la figure 3, il y est représenté, selon une forme de réalisation de l'invention, une vue en perspective d'un exemple de forme de réalisation d'un ensemble transducteur 142 monté dans le transducteur ultrasonore 106 (figure 1) et/ou le transducteur 132 (figure 2). L'ensemble transducteur 142 est représenté comme comprenant une matrice d'éléments transducteurs 144, sous la forme d'empilements acoustiques comprenant une pluralité de couches, lesquelles se présentent espacées les unes des autres avec un espace ou un écartement voulu 45 entre éléments. Dans chaque élément transducteur 144 est inclus un élément acoustique ou une couche acoustique 146, de telle sorte qu'une matrice d'éléments acoustiques est présente dans l'ensemble transducteur 142. La couche acoustique 146 a une première surface et une seconde surface, la seconde surface étant opposée à la première surface. Dans une forme de réalisation, la première surface peut comporter une surface supérieure et la seconde surface peut comporter une surface inférieure. On notera que la couche acoustique 146 peut être conçue pour produire et émettre de l'énergie acoustique vers un patient (non représenté) et recevoir du patient des signaux acoustiques rétrodiffusés afin de créer et d'afficher une image. La couche acoustique 146 peut, d'une manière connue dans la technique, comporter des électrodes (non représentées) sur les surfaces supérieure et inférieure. La couche acoustique 146 peut être constituée d'une céramique piézoélectrique telle que du zirconate-titanate de plomb (PZT), d'un piézocomposite, d'un monocristal piézoélectrique ou d'un piézopolymère. On peut noter que, dans certaines formes de réalisation, la couche acoustique 146 peut comporter de multiples couches des matériaux mentionnés ci-dessus. Plus particulièrement, dans une forme de réalisation, la couche acoustique 146 peut comporter de multiples couches du même matériau, alors que dans une autre forme de réalisation la couche acoustique 146 peut comporter de multiples couches de différents matériaux. Comme représenté sur la figure 3, chaque élément transducteur 144 peut comporter au moins une couche d'adaptation disposée sur la première surface de la couche acoustique 146. On peut noter que la/les couches d'adaptation peut/peuvent être conçue(s) pour avoir une impédance acoustique plus basse que l'impédance acoustique de la couche acoustique 146. Par exemple, l'impédance acoustique de la/des couche(s) d'adaptation peut être d'environ 2 MRayl à environ 15 MRayl, tandis que l'impédance acoustique de la couche acoustique 146 peut être d'environ 3 MRayl à environ 35 MRayl.

Dans une forme de réalisation, une première couche d'adaptation 148, ayant elle-même une surface supérieure et une surface inférieure, peut être disposée sur la première surface de la couche acoustique 146. On notera que la première couche d'adaptation 148 peut être conçue pour faciliter l'adaptation d'une différence d'impédance pouvant exister entre les éléments transducteurs à haute impédance et, par exemple, un patient à basse impédance. Dans une configuration envisagée ici, la première couche d'adaptation 148 peut comporter une résine époxy chargée, du graphite imprégné de métal ou une vitrocéramique. d'adaptation 150 ayant une surface supérieure et une surface inférieure disposée sur la surface supérieure de la première couche d'adaptation 148. Comme indiqué à propos de la première couche d'adaptation 148, Dans une configuration envisagée ici, chaque élément transducteur 144 peut aussi comporter une deuxième couche la deuxième couche d'adaptation 150 peut aussi être conçue pour faciliter l'adaptation d'une différence d'impédance susceptible d'exister entre les éléments transducteurs à haute impédance et un patient à basse impédance. Egalement, comme indiqué précédemment en référence à la première couche d'adaptation 148, dans une configuration envisagée ici, la deuxième couche d'adaptation 150 peut comporter une résine époxy ou une matière plastique non chargée, telle que de la polysulfone ou du polystyrène. Bien que les première et deuxième couches d'adaptation 148, 150 soient représentées incluses dans les éléments transducteurs 144, il est entendu qu'on pourrait employer un nombre plus grand ou plus petit de couches d'adaptation. De la sorte, on pourrait utiliser une seule couche d'adaptation, ou bien une troisième et une quatrième couches d'adaptation pourraient être ajoutées aux première et deuxième couches d'adaptation.

Selon une forme de réalisation, la première couche d'adaptation 148 est composée d'une matière électriquement conductrice. La deuxième couche d'adaptation 150 est appliquée sur la première couche d'adaptation 148 sous la forme d'une couche continue et comporte un film conducteur 151 sur sa surface inférieure. La deuxième couche d'adaptation continue 150 (et le film conducteur 151) crée ainsi une mise à la terre pour chacun des éléments transducteurs 144. I1 est entendu que, selon une autre forme de réalisation, la première couche d'adaptation pourrait être électriquement non-conductrice et avoir une couche conductrice formée sur sa surface inférieure, et donc se présenter sous la forme d'une couche continue. I1 est également entendu que, selon un exemple de forme de réalisation, un revêtement (non représenté) tel que de la silicone ou du polyuréthane peut être placé sur la surface supérieure de la deuxième couche d'adaptation 150, afin d'agencer l'ensemble transducteur 142 pour s'en servir avec un patient. Comme représenté en outre sur la figure 3, chaque élément transducteur 144 peut comporter une couche de désadaptation 152 disposée au voisinage immédiat de la surface inférieure de la couche acoustique 146. La couche de désadaptation 152 est disposée sur la surface inférieure de la couche acoustique 146 et combinée avec celle-ci. La couche de désadaptation 152 peut être construite à l'aide d'une matière à impédance sensiblement plus haute que l'impédance acoustique de la couche acoustique 146. Par exemple, l'impédance acoustique de la couche acoustique 146 peut être d'environ 3 MRayl à environ 35 MRayl, tandis que l'impédance acoustique de la couche de désadaptation 152 peut être d'environ 60 MRayl à environ 100 MRayl, et de préférence supérieure à 70 MRayl. Dans certaines formes de réalisation, la matière à haute impédance peut être constitué de carbure de tungstène, bien qu'il soit entendu que du tungstène, du tantale ou d'autres matériaux à impédance acoustique similaire peuvent être employés. La couche de désadaptation 152 sert de transformateur d'impédance acoustique, accroissant énormément l'impédance acoustique effective présentée sur (ou subie par) le verso de la couche acoustique 146 pour la porter à une valeur sensiblement supérieure à l'impédance de la couche acoustique 146. Par conséquent, une majorité de l'énergie acoustique est réfléchie depuis un recto de la couche acoustique 146. Avec une surface inférieure de la couche de désadaptation 152 (et à une surface inférieure des empilements acoustiques 144) est combinée une couche intercalaire 154 conçue pour faire coopérer la couche acoustique de chaque élément transducteur 144 avec un circuit intégré 156 conçu pour effectuer une conformation de faisceau (c.-à-d. des "composants électroniques de formation de faisceaux"), inclus dans l'ensemble transducteur 142 du transducteur ultrasonore 106 (figure 1). La couche intercalaire 154 est constituée d'une matière à basse impédance acoustique. La combinaison de la couche intercalaire 154 et du circuit intégré 156 sert de charge acoustique au verso de la couche de désadaptation 152. La couche de désadaptation 152 sert de transformateur d'impédance acoustique, présentant de ce fait l'impédance transformée de la charge acoustique au verso de l'élément formant couche acoustique 146. Sans la couche intercalaire, l'impédance acoustique présentée au verso de la couche acoustique est plus basse qu'elle ne l'est quand la couche intercalaire est présente.

Ainsi, du fait de l'inclusion de la couche intercalaire 154 à basse impédance acoustique, l'élément acoustique réfléchit plus d'énergie acoustique depuis le recto de la couche acoustique 146, ce qui réduit donc les artefacts dans l'ensemble transducteur 142. La mise en place de la couche intercalaire 154, qui est constituée d'une matière à basse impédance acoustique, entre la couche de désadaptation 152 et les composants électroniques 156 de formation de faisceaux accroît énormément l'impédance acoustique effective des composants électroniques 156 de formation de faisceaux, en réfléchissant de ce fait une majorité de l'énergie acoustique depuis le recto/la face supérieure de la couche acoustique 146 et en réduisant la présence d'artefacts acoustiques dans l'ensemble transducteur 142. Selon un exemple de forme de réalisation, la couche intercalaire 154 est constituée d'un substrat organique électriquement non-conducteur 158 à impédance acoustique inférieure à environ 10 MRayl et, de préférence, inférieure à 5 MRayl. Le substrat organique 158 peut être composé d'un polyimide tel que le polyimide Kapton , par exemple. Dans la couche intercalaire 154 sont également inclus une pluralité d'éléments électriquement conducteurs 160 qui s'étendent à travers le substrat 158 afin de créer une connexion ou un cheminement électrique entre les composants électroniques 156 de formation de faisceaux et la couche de désadaptation 152 (puis jusqu'à la couche acoustique 146). Comme représenté sur la figure 3, un espacement ou écartement des éléments conducteurs 160 est tel qu'une connexion électrique est formée entre les plages d'interconnexion 161 sur les composants électroniques 156 de formation de faisceaux et chaque élément transducteur 144. I1 est entendu qu'une mince couche intercalaire 154 ne peut pas produire des pertes suffisantes pour supprimer le piégeage, dans la couche de désadaptation 152 et/ou les composants électroniques 156 de formation de faisceaux, d'ultrasons susceptibles de s'échapper ultérieurement et de revenir dans la couche acoustique 146. Ainsi, selon une forme de réalisation de l'invention, une couche support 163 à fortes pertes est ajoutée au verso des composants électroniques 156 de formation de faisceaux. Dans une forme de réalisation préférée, la couche support 163 à fortes pertes est constituée, par exemple, de matériaux en dispersion tels que des poudres de métaux lourds mélangés dans un polymère à fortes pertes tel qu'une résine époxy ou du PVC. Quand elle est constituée de ces matériaux (ou de matériaux similaires), la couche support 163 a une impédance inférieure ou égale à l'impédance acoustique des composants électroniques 156 de formation de faisceaux. Les propriétés de forte atténuation/dispersion de la couche support 163 à fortes pertes contribuent à empêcher le piégeage, dans la couche de désadaptation 152 et/ou les composants électroniques 156 de formation de faisceaux, d'ultrasons qui pourraient ultérieurement s'échapper et revenir dans la couche acoustique 146. Ainsi, la couche support 163 à fortes pertes sert à réduire davantage les artefacts dans le spectre acoustique.

On peut noter que l'épaisseur de chacune des couche acoustique 146, première couche d'adaptation 148, deuxième couche d'adaptation 150, couche de désadaptation 152 et couche intercalaire 154 peut être déterminée/choisie en fonction de l'application qui amène à utiliser l'ensemble transducteur 142. Plus particulièrement, différentes applications de l'ensemble transducteur 142 peuvent exiger une gamme diverse de fréquences de fonctionnement. L'épaisseur de chacune des couches constitutives 146, 148, 150, 152, 154 de l'ensemble transducteur 142 peut de la sorte être déterminée d'après l'application qui implique l'utilisation de l'ensemble transducteur 142. Selon une forme de réalisation, l'épaisseur des couches 146, 148, 150, 152, 154 est adaptée d'après l'ensemble transducteur 142 fonctionnant à une "fréquence spécifique", généralement la fréquence centrale. Selon une autre forme de réalisation, l'épaisseur des couches 146, 148, 150, 152, 154 est adaptée différemment, d'après l'utilisation de l'ensemble transducteur 142 à plusieurs fréquences différentes. Ainsi, pour des harmoniques où la couche acoustique 146 émet à une première fréquence et reçoit à une fréquence différente, l'épaisseur de la couche de désadaptation et celle des couches d'adaptation 148, 150 sont choisies pour optimiser ces fonctions d'émission et de réception.

Considérant maintenant les figures 4 à 6, il y est représenté une vue plus détaillée de la couche intercalaire 154 selon des formes de réalisation de l'invention. I1 est entendu que les éléments conducteurs 160 présents dans la couche intercalaire 154 peuvent prendre plusieurs formes pour créer une connexion ou un cheminement électrique entre les composants électroniques 156 de formation de faisceaux et la couche de désadaptation 152 (puis jusqu'à la couche acoustique 146). Selon une forme de réalisation de l'invention, l'élément conducteur 160 se présente sous la forme d'une matière de remplissage électriquement conductrice à faible impédance acoustique, telle qu'une résine époxy à l'argent. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, il est entendu que l'élément conducteur pourrait se présenter sous la forme d'un élément d'interconnexion conducteur, tel qu'une mince couche de cuivre plaqué, d'une épaisseur de 1 à 10 micromètres, qui est utilisé en combinaison avec une résine époxy non-conductrice à basse impédance. Considérant la figure 4, il y est représenté une couche intercalaire 162 destinée à servir avec l'ensemble transducteur 142 de la figure 3, selon une forme de réalisation de l'invention. La couche intercalaire 162 est représentée comme étant formée d'un substrat organique monocouche électriquement non-conducteur 164. Le substrat 164 peut être constitué d'un polyimide, le Kapton , par exemple, et avoir une impédance acoustique inférieure à environ 10 MRayl, et de préférence inférieure à 5 MRayl. Le substrat 164 comporte une pluralité de trous d'interconnexion 166 formés dans celui-ci, agencés sous la forme de trous d'interconnexion traversants s'étendant d'un recto à un verso du substrat. Selon la forme de réalisation de la figure 4, des trous d'interconnexion 166 sont formés dans le substrat 164 pour avoir un espacement ou un écartement identique à celui des éléments transducteurs 144 (et des éléments acoustiques 146) de l'ensemble transducteur 142, comme représenté sur la figure 3. Chacun des trous d'interconnexion 166 est rempli d'une matière de remplissage électriquement conductrice 168 qui crée une connexion ou un cheminement électrique à travers la couche intercalaire 162. Selon un exemple de forme de réalisation de l'invention, la matière de remplissage 168 a une impédance acoustique similaire à l'impédance acoustique du substrat 164. Par exemple, la matière de remplissage 168 contenue dans les trous d'interconnexion 166 peut être une résine époxy à l'argent à impédance acoustique d'environ 3 MRayl. Une pluralité de plages de connexion 170 sont situées sur des surfaces supérieure et inférieure de la couche intercalaire 162 à des endroits correspondant à chacun des trous d'interconnexion 166. La matière de remplissage 168 et les plages de connexion 170 créent ainsi une connexion/un cheminement électrique entre les plages d'interconnexion 161 des composants électroniques 156 de formation de faisceaux et chacun des éléments transducteurs 144 de l'ensemble transducteur 142, comme représenté sur la figure 3.

Considérant maintenant la figure 5, il y est représenté une vue plus détaillée d'une couche intercalaire 172 destinée à servir avec l'ensemble transducteur 142 de la figure 3, selon une autre forme de réalisation de l'invention. La couche intercalaire 172 est représentée comme étant constituée d'un substrat organique monocouche électriquement non-conducteurs 174. Le substrat 174 peut être constitué de polyimide, par exemple, et avoir une impédance acoustique inférieure à environ 10 MRayl, et de préférence inférieure à 5MRayl. Dans le substrat 174 est noyée une feuille métallique 176 dans laquelle est formée une pluralité de performations 178. Une pluralité de trous d'interconnexion 178 sont formés dans le substrat 174 et sont agencés sous la forme de trous d'interconnexion traversants s'étendant d'un recto à un verso du substrat et à travers les perforations 178 de la feuille métallique 176. Selon la forme de réalisation de la figure 5, des trous d'interconnexion 180 sont formés dans le substrat 174 de manière à avoir un espacement ou un écartement identique à celui des éléments transducteurs 144 (et des éléments acoustiques 146) de l'ensemble transducteur 142, comme représenté sur la figure 3. De la sorte, les trous d'interconnexion 180 peuvent être formés à travers chacune des perforations 178 de la feuille métallique 176 ou seulement une partie des perforations, en fonction d'un écartement des performations dans la feuille métallique. La feuille métallique 176 réduit avantageusement l'ampleur de la dilatation thermique dans les directions x et y subie par la couche intercalaire 172 en comparaison d'une couche intercalaire formée exclusivement à partir d'un substrat en matière organique. Selon un exemple de forme de réalisation, la feuille métallique représente moins de 25 % de toute la structure de la couche intercalaire. Comme représenté en outre sur la figure 5, chacun des trous d'interconnexion 180 est rempli d'une matière de remplissage électriquement conductrice 182 qui crée une connexion ou un cheminement électrique à travers la couche intercalaire 172. Selon un exemple de forme de réalisation de l'invention, la matière de remplissage 182 a une impédance acoustique similaire à l'impédance acoustique du substrat 174. Par exemple, la matière de remplissage 182 contenue dans les trous d'interconnexion 180 peut être une résine époxy à l'argent à impédance acoustique d'environ 3 MRayl. Une pluralité de plages de connexion 184 sont situées sur des surfaces supérieure et inférieure de la couche intercalaire 172 à des endroits correspondant à chacun des trous d'interconnexion 180. La matière de remplissage 182 et les plages de connexion 184 créent ainsi une connexion/un cheminement électrique entre les plages d'interconnexion 161 des composants électroniques 156 de formation de faisceaux et chacun des éléments transducteurs 144 de l'ensemble transducteur 142, comme représenté sur la figure 3. Considérant maintenant la figure 6, il y est représenté une vue plus détaillée d'une couche intercalaire 186 destinée à servir avec l'ensemble transducteur 142 de la figure 3, selon une autre forme de réalisation de l'invention. La couche intercalaire 186 est représentée comme étant constituée d'une structure multicouche ayant une pluralité de couches distinctes 188, 190, 192 de substrat. Bien que la couche intercalaire 186 soit représentée comme comportant trois couches de substrat, une couche inférieure 188, une couche intermédiaire 190 et une couche supérieure 192, il est envisagé qu'un nombre de couches plus grand ou plus petit puisse être employé. Chacune des couches 188, 190, 192 du substrat est constituée d'un substrat organique électriquement non-conducteur à basse impédance acoustique (p.ex. <10 MRayl, et de préférence <5 MRayl), tel que du polyimide. Chacune des couches 188, 190, 192 du substrat comporte une pluralité de trous d'interconnexion 194 formés dans celle-ci, s'étendant d'un recto d'une couche à un verso de cette couche. Selon la forme de réalisation de la figure 6, un écartement de trous d'interconnexion 194 formés dans chacune des couches 188, 190, 192 du substrat est différent de l'une à l'autre, afin de permettre la connexion de la couche intercalaire 186 aux éléments transducteurs 144 (et aux éléments acoustiques 146) (figure 3) ayant un premier écartement et aux plages d'interconnexion 161 des composants électroniques 156 de formation de faisceaux (figure 3) ayant un second écartement différent du premier écartement. Comme représenté sur la figure 6, les trous d'interconnexion 194 formés dans la couche inférieure 188 du substrat ont un premier écartement qui concorde avec un écartement des plages d'interconnexion 161 des composants électroniques 156 de formation de faisceaux. Selon un exemple de forme de réalisation de l'invention, chacun des trous d'interconnexion 166 présents dans la couche inférieure 188 du substrat a un élément métallique d'interconnexion 196 formé dans celui-ci. Les éléments métalliques d'interconnexion 196 sont constitués d'une couche mince (p.ex. d'une épaisseur de 1 à 10 micromètres) de matière conductrice telle que du cuivre, et chaque élément d'interconnexion est embouti pour épouser sensiblement la forme du trou d'interconnexion et s'étendre jusque sur une surface supérieure de la couche 188 du substrat. Chacun des trous d'interconnexion 194 dans la couche inférieure 188 du substrat est également rempli d'une matière de remplissage électriquement non-conductrice 198 à basse impédance qui est déposée sur l'élément d'interconnexion métallique s'étendant en profondeur dans le trou d'interconnexion, afin de former comme couche de substrat une structure d'interconnexion à impédance acoustique sensiblement similaire (p.ex. environ 3 MRayl). Une pluralité de plages de connexion 170 sont situées sur la surface inférieure de la couche inférieure 188 du substrat à des endroits correspondant à chacun des trous d'interconnexion 194.

Des trous d'interconnexion 194 sont également formés dans la couche intermédiaire 190 du substrat, les trous d'interconnexion dans la couche intermédiaire du substrat ayant un deuxième écartement différent de l'écartement des trous d'interconnexion dans la couche inférieure 188 du substrat. Les trous d'interconnexion 194 dans la couche intermédiaire 190 du substrat sont formés à des emplacements qui chevauchent/croisent les interconnexions métalliques 196 des trous d'interconnexion de la couche inférieure, de façon qu'une connexion électrique puisse être formée entre les couches inférieure et intermédiaire 188, 190 du substrat. Comme pour la couche inférieure 188 du substrat, chacun des trous d'interconnexion 194 dans la couche intermédiaire 190 du substrat a aussi une interconnexion métallique 196 formée dans celui-ci, laquelle s'étend en profondeur dans le trou d'interconnexion ainsi que jusque sur une surface supérieure de la couche 190 du substrat. Chacun des trous d'interconnexion 194 dans la couche intermédiaire 190 du substrat est rempli d'une matière de remplissage électriquement non-conductrice 198 déposée sur l'interconnexion métallique qui s'étend en profondeur dans le trou d'interconnexion, de manière à former une structure d'interconnexion à impédance acoustique sensiblement similaire à celle de la couche du substrat. Des trous d'interconnexion 194 sont également formés dans la couche supérieure 194 du substrat, les trous d'interconnexion dans la couche supérieure du substrat ayant un troisième écartement différent de l'écartement des trous d'interconnexion dans les couches inférieure et intermédiaire 188, 190 du substrat. Les trous d'interconnexion 194 dans la couche supérieure 192 du substrat sont formés à des emplacements qui chevauchent/croisent les éléments métalliques d'interconnexion 196 des trous d'interconnexion de la couche intermédiaire, de façon qu'une connexion électrique puisse être formée entre les couches intermédiaire et supérieure 190 du substrat. L'écartement des trous d'interconnexion 194 dans la couche supérieur 192 du substrat concorde aussi avec un écartement de deux éléments transducteurs 144 (et éléments acoustiques 146). Chacun des trous d'interconnexion 194 dans la couche supérieure 192 du substrat a aussi un élément métallique d'interconnexion 196 formé dans celui-ci, laquelle s'étend en profondeur dans le trou d'interconnexion ainsi que jusque sur une surface supérieure de la couche supérieure 192 du substrat et peut s'étendre jusque sur une surface, orientée vers l'extérieur, de la couche supérieure du substrat pour former une plage de connexion. Chacun des trous d'interconnexion 194 dans la couche supérieure 192 du substrat est rempli d'une matière de remplissage électriquement non-conductrice 198 déposée sur l'interconnexion métallique qui s'étend en profondeur dans le trou d'interconnexion, de manière à former une structure d'interconnexion à impédance acoustique sensiblement similaire à celle de la couche du substrat. Une pluralité de plages d'interconnexion 170 sont situées sur la surface supérieure de la couche supérieure 192 du substrat à des emplacements correspondant à chacun des trous d'interconnexion 194.

Le substrat multicouche de la couche intercalaire 186 permet de rediriger les plages de connexion 170 sur des surfaces de celui-ci orientées vers l'extérieur, de telle sorte que les plages de connexion sur la couche inférieure 1988 du substrat aient un écartement différent de celui des plages de connexion sur la couche supérieure 192 du substrat. Ainsi, la couche intercalaire 186 permet la connexion d'éléments transducteurs 144 ayant un premier écartement aux composants électroniques 156 de formation de faisceaux pourvus des plages d'interconnexion à second écartement différent du premier écartement.

Dans chacune des formes de réalisation des figures 4 à 6, il est entendu que les éléments/cheminements conducteurs formés dans la couche intercalaire pourraient prendre la forme d'une résine époxy conductrice ou d'une résine époxy non-conductrice utilisée conjointement avec un mince élément métallique conducteur d'interconnexion. Ainsi, à la forme spécifique de l'élément conducteur dans chacune des formes de réalisation des figures 4 à 6 pourrait être substituée l'autre forme possible de l'élément conducteur. Par exemple, la résine époxy évoquée à propos de la forme de réalisation de la figure 4 pourrait être remplacée par une résine époxy non-conductrice utilisée conjointement avec un mince élément métallique conducteur d'interconnexion, une substitution similaire pourrait être faite pour chacune des formes de réalisation des figures 5 et 6. Considérant maintenant la figure 7, il y est représenté des structures progressives, obtenues par un exemple de processus 200 de fabrication d'un exemple d'ensemble transducteur tel que l'ensemble transducteur 142 représenté sur la figure 3, selon une forme de réalisation de la présente invention. Le processus commence par l'étape 202 où une couche intercalaire 204 est réalisée. Dans la forme de réalisation de la figure 7, la couche intercalaire 204 est représentée comme étant constituée d'un substrat monocouche 204, mais il est entendu qu'un substrat multicouche pourrait également être réalisé selon la forme de réalisation de la figure 6. Le substrat 206 de la couche intercalaire est un substrat organique électriquement non- conducteur qui, par exemple, peut être constitué de polyimide et peut avoir une impédance acoustique inférieure à environ 10 MRayl, et de préférence inférieure à 5 MRayl. Une pluralité de trous d'interconnexion 208 sont formés dans le substrat, et ménagés sous la forme de trous d'interconnexion traversants s'étendant d'un recto à un verso du substrat 206. Selon la forme de réalisation de la figure 7, les trous d'interconnexion 208 sont formés dans le substrat 206 de manière à avoir un espacement ou un écartement identique à celui des éléments transducteurs 144 (et des éléments acoustiques 146) de l'ensemble transducteur 142 (figure 3), comme expliqué plus loin.

Chacun des trous d'interconnexion 208 est rempli avec une matière de remplissage électriquement conductrice 210 qui crée une connexion ou un cheminement électrique à travers la couche intercalaire 204. Selon un exemple de forme de réalisation de l'invention, la matière de remplissage 210 a une impédance acoustique similaire à l'impédance acoustique du substrat 206. Par exemple, la matière de remplissage 210 contenue dans les trous d'interconnexion 208 peut être une résine époxy à l'argent à impédance acoustique d'environ 3 MRayl. Une pluralité de plages de connexion 212 sont ensuite ajoutées sur les surfaces supérieure et inférieure de la couche intercalaire 206 à des endroits correspondant à chacun des trous d'interconnexion 208. A la suite de la formation de la couche intercalaire 204, un exemple d'ensemble transducteur, tel que l'ensemble transducteur 142, est formé lors de l'étape 214 (cf. figure 3). Une couche acoustique 215 ayant une surface supérieure et une surface inférieure est créée. Des électrodes (non représentées) peuvent être formées par pulvérisation et/ou placage sur les faces supérieure et inférieure de la couche acoustique 216. Comme on le comprendra, les électrodes peuvent avoir des configurations physiques différentes, en particulier pour les électrodes de terre et de signaux. Dans une forme de réalisation, les électrodes peuvent avoir une configuration enveloppante. La couche acoustique 216 peut être agencée de manière à avoir une épaisseur d'environ 50 micromètres à environ 600 micromètres. Une première couche d'adaptation 218 ayant une surface supérieure et une surface inférieure peut être disposée sur la surface supérieure de la couche acoustique 216. La première couche d'adaptation 218 peut être conçue de manière à avoir une épaisseur d'environ 40 micromètres à environ 300 micromètres. Ensuite, une deuxième couche d'adaptation 220 ayant une surface supérieure et une surface inférieure peut être disposée sur la surface supérieure de la première couche d'adaptation 218. Comme décrit à propos de la première couche d'adaptation 218, la deuxième couche d'adaptation 220 peut être conçue de manière à avoir une épaisseur d'environ 30 micromètres à environ 250 micromètres. Les première et deuxième couches d'adaptation 218, 220 peuvent être conçues de manière à faciliter l'adaptation d'une différence d'impédance pouvant exister entre la couche acoustique 216 à haute impédance et un patient à basse impédance. On peut noter que de tels transducteurs peuvent comporter une seule ou de multiples couches d'adaptation. Les transducteurs existant actuellement emploient ordinairement deux couches d'adaptation, l'emploi de deux couches d'adaptation dans les transducteurs pouvant représenter le meilleur compromis entre les performances et l'épaisseur de l'empilement pour des applications dans un espace exigu. De plus, lors de l'étape 214, un exemple de couche de désadaptation 222 ayant une surface supérieure et une surface inférieure peut être disposé sur la surface inférieure de la couche acoustique 216. Autrement dit, la couche de désadaptation 222 peut être disposée sur une surface de la couche acoustique 216 qui est opposée à la surface sur laquelle est disposée la première couche d'adaptation 218. Par ailleurs, la couche de désadaptation 222 peut être conçue de manière à avoir une épaisseur d'environ 50 micromètres à environ 500 micromètres. De plus, comme on le comprendra, la couche de désadaptation 222 peut être conçue de manière à être électriquement conductrice, soit en étant constituée d'un substrat électriquement conducteur, soit en étant constituée d'un substrat électriquement non-conducteur dans lequel sont formées des structures d'interconnexion conductrices. Un empilement acoustique 224 prédécoupé en dés peut ainsi être formé en empilant la deuxième couche d'adaptation 220, la première couche d'adaptation 218, la couche acoustique 216 et la couche de désadaptation 222, et en fixant les couches les unes aux autres. Toujours en référence à l'étape 162, la couche intercalaire 204 est combinée avec la surface inférieure de la couche de désadaptation 222. Cette combinaison peut être obtenue à l'aide de n'importe lequel parmi plusieurs procédés connus, dont : le soudage par compression, le soudage de plots de contact par fil d'or, l'utilisation d'une résine époxy conductrice, la refusion, l'emploi de films à conductivité anisotrope, ou autres procédés. Comme exposé plus haut, la couche intercalaire 204 a une impédance acoustique sensiblement inférieure à l'impédance acoustique de la couche de désadaptation 222. Comme représenté en outre sur la figure 7, on peut choisir un substrat 226 ayant une surface supérieure et une surface inférieure. Le substrat 226 peut être constitué de n'importe quelle matière parmi une matière plastique, un métal, une céramique, du silicium, un polymère ou un verre. On peut noter que le substrat 226 peut être conçu de manière à assurer une résistance mécanique à l'ensemble transducteur pendant le processus de fabrication. L'étape 228 illustre le découpage en dés de l'ensemble transducteur pour former une pluralité d'éléments transducteurs. Ainsi, un ou plusieurs traits de scie 230 peuvent traverser la deuxième couche d'adaptation 220, la première couche d'adaptation 218, la couche acoustique 216 et la couche de désadaptation 222. Selon d'autres aspects de la présente technique, le ou les traits de scie 230 peuvent également entamer partiellement la couche intercalaire 204. A la suite de découpage en dés des quatre couches lors de l'étape 228, une pluralité d'éléments transducteurs 232 peuvent être formés.

Lors de l'étape 234, une matière de remplissage 236 de traits de scie peut être disposée dans les espaces entre éléments de la pluralité d'éléments transducteurs 232. Selon une autre possibilité, les traits de scie 230 peuvent être laissés sans remplissage de façon que de l'air soit présent entre chacun des éléments transducteurs 232. La matière de remplissage 236 de traits de scie peut être composée de silicone ou de résine époxy avec ou sans charge. Par ailleurs, la matière de remplissage 236 de traits de scie peut être conçue pour renforcer mécaniquement l'ensemble transducteur en remplissant l'espace 230 entre les éléments, ce qui donne un ensemble moins fragile et plus fiable. La matière de remplissage 236 de traits de scie peut être conçue de manière à avoir une faible rigidité en cisaillement ou une forte atténuation en cisaillement, ce qui a pour effet une diaphonie minime entre éléments. A la suite de l'étape 234, le substrat 226 peut être retiré, lors d'une étape 238, et des composants électroniques 240 de formation de faisceaux peuvent être montés sur une surface inférieure de la couche intercalaire 204, notamment par soudage par compression, soudage de plots de contact par fil d'or, utilisation d'une résine époxy conductrice, refusion, emploi de films à conductivité anisotrope, ou autres procédés. Une couche support 241 à fortes pertes peut aussi être ajoutée au verso des composants électroniques 240 de formation de faisceaux. Comme représenté sur la figure 7, un espacement ou écartement des plages d'interconnexion 242 sur les composants électroniques 240 de formation de faisceaux concorde avec un écartement des plages de connexion 212 sur la couche intercalaire 204 de façon qu'une connexion électrique soit formée entre les composants électroniques 240 de formation de faisceaux et la couche intercalaire 204. I1 est entendu que d'autres processus de fabrication que le processus de fabrication présenté sur la figure 7pourraient être mis en oeuvre pour construire un ensemble transducteur 142. Par exemple, selon d'autres formes possibles de réalisation du processus de fabrication, le substrat 226 pourrait être retiré du processus de fabrication. Selon une forme de réalisation, un processus de fabrication pourrait commencer en fixant la couche intercalaire 204 aux composants électroniques 240 de formation de faisceaux. L'empilement acoustique 224 pourrait alors être accumulé sur la couche intercalaire et les composants électroniques 240 de formation de faisceaux (ce qui assure le support), ce qui rendrait donc inutile le substrat 226. Selon une autre forme de réalisation, l'empilement acoustique 224 pourrait être accumulé seulement sur la couche intercalaire 204. Les composants électroniques 240 de formation de faisceaux seraient donc ensuite fixés à la couche intercalaire 204, de façon que les composants électroniques de formation de faisceaux ne subissent pas le processus de formation des éléments transducteurs 232. Selon une autre forme de réalisation, l'empilement acoustique 224 pourrait être découpé en dés avant l'ajout de la deuxième couche d'adaptation 220, de façon que la deuxième couche d'adaptation reste sous la forme d'une couche continue et, conjointement avec un film conducteur (non représenté) appliqué sur la surface inférieure de celle-ci, crée une connexion électrique à la terre pour chacun des éléments transducteurs 232. Considérant maintenant la figure 8, selon une forme de réalisation de l'invention, il est présenté une couche intercalaire 250 conçue pour permettre une connexion simultanée à des éléments transducteurs et à des éléments d'interconnexion sur des composants électroniques de formation de faisceaux. La couche intercalaire 250 comporte une première région de connexion 252 et une deuxième région de connexion 254 pour le couplage respectivement à des éléments transducteurs 256, comme décrit sur la figure 3 et à des composants électroniques 258 de formation de faisceaux. La première région de connexion 252 et la deuxième région de connexion 254 de la couche intercalaire 250 correspondent à un premier et un deuxième groupes de plages d'interconnexion 260, 262 sur les composants électroniques 258 de formation de faisceaux. Le premier groupe de plages d'interconnexion 262 est situé dans la partie centrale des composants électroniques 258 de formation de faisceaux et est associé aux éléments transducteurs 256, alors que le deuxième groupe de plages d'interconnexion 262 est situé le long d'un ou de plusieurs bords des composants électroniques 258 de formation de faisceaux et est associé à des connexions système qui assurent des fonctions d'entrée/sortie (E/S) de signaux, d'alimentation électrique et de commande.

A la manière des couches intercalaires évoquées en référence aux figures 3 à 7, la couche intercalaire 250 est constituée par un substrat organique électriquement non-conducteur 264. Selon un exemple de forme de réalisation, le substrat 264 est composé d'une matière électriquement non-conductrice à impédance acoustique inférieure à environ 10 MRayl, et de préférence inférieure à 5 MRayl. Le substrat organique 264 peut être par exemple composé de polyimide et avoir une épaisseur totale d'environ 25 micromètres à environ 500 micromètres, et de préférence supérieure à 125 micromètres. La couche intercalaire 250, étant composée d'une matière à basse impédance acoustique, permet à la couche de désadaptation 280, à la couche intercalaire 250 et au circuit intégré 258 de fonctionner plus efficacement comme réflecteur acoustique. La mise en place de la couche intercalaire 250 à basse impédance acoustique entre la couche de désadaptation 280 et les composants électroniques 258 de formation de faisceaux accroît énormément l'impédance acoustique effective des composants électroniques de formation de faisceaux, en réfléchissant de ce fait la majorité de l'énergie acoustique depuis le recto/la face supérieure des éléments transducteurs 256. Comme représenté sur la figure 8, le substrat 264 de la couche intercalaire 250 comporte une première couche 266 et une deuxième couche 268, bien qu'il soit entendu qu'on pourrait également mettre en oeuvre d'autres substrats monocouche ou multicouche. Selon un exemple de forme de réalisation, dans la deuxième région de connexion 254, la première couche 266 du substrat 264 sert d'E/S de signaux pour acheminer des signaux entre les composants électroniques 258 de formation de faisceaux et une connexion système (non représentée) telle qu'un circuit flexible de câbles. La deuxième couche 268 du substrat 264 sert de couche d'alimentation électrique et de commande pour acheminer des signaux d'alimentation électrique/commande de la connexion système aux composants électroniques 258 de formation de faisceaux. La première région de connexion 252 de la couche intercalaire 250 comporte, formés dans celle-ci, une pluralité de trous d'interconnexion 270 conçus sous la forme de trous d'interconnexion traversants s'étendant d'un recto avant à un verso du substrat. Comme exposé plus haut à propos de la figure 4, les trous d'interconnexion 270 sont formés dans le substrat 264 de manière à avoir un espacement ou un écartement identique à celui des éléments transducteurs 256 et à un écartement de plages d'interconnexion dans le groupe 260 (p.ex. des connexions sur bosses) des composants électroniques 258 de formation de faisceaux. Chacun des trous d'interconnexion 270 est rempli d'une matière de remplissage électriquement conductrice 272 (p.ex. une résine époxy à l'argent) ou d'un mince élément métallique d'interconnexion conducteur et d'une résine époxy électriquement non-conductrice, ce qui crée une connexion ou un cheminement électrique à travers la couche intercalaire 250, le premier groupe de plages d'interconnexion 260 des composants électroniques 258 de formation de faisceaux et chacun des éléments transducteurs 256. La deuxième région de connexion 254 de la couche intercalaire 250 sert à faire passer des instructions d'alimentation électrique et de commande depuis un élément d'interconnexion de système, tel qu'un circuit flexible de câbles, jusqu'aux composants électroniques 258 de formation de faisceaux. Ainsi, la deuxième région de connexion 254 comporte des pistes conductrices (non représentées) traversant celle-ci, ainsi qu'une série de plages de connexion 264 et/ou de trous d'interconnexion 270 (remplis de résine époxy conductrice 272) qui correspondent au deuxième groupe de plages d'interconnexion 262 présentes sur les composants électroniques 258 de formation de faisceaux. Selon un exemple de forme de réalisation, une plage de connexion 274 présente sur la couche intercalaire 250 couple électriquement la première couche 266 du substrat à une plage d'interconnexion faisant partie du deuxième groupe de plages d'interconnexion 262 pour créer une E/S de signaux pour les composants électroniques 258 de formation de faisceaux. Pour fournir des signaux d'alimentation électrique et de commande aux composants électroniques 258 de formation de faisceaux, la seconde couche 268 du substrat est couplée électriquement à une autre plage d'interconnexion faisant partie du deuxième groupe de plages d'interconnexion 262 par l'intermédiaire d'un trou d'interconnexion monocouche 276 (rempli de résine époxy conductrice 272) traversant la première couche 266 du substrat (remplie d'une matière électriquement conductrice) et d'une plage d'interconnexion 274. Une connexion de terre/d'alimentation électrique en double entre une autre plage d'interconnexion faisant partie du deuxième groupe de plages d'interconnexion 262 et une terre électrique 278 est également assurée par la couche intercalaire 250.

Ainsi, un trou d'interconnexion traversant 270 rempli de résine époxy conductrice 272 est formé à travers le substrat 264 pour coupler électriquement une plage d'interconnexion faisant partie du deuxième groupe de plages d'interconnexion 262 à une couche de désadaptation électriquement conductrice 280, qui est en outre couplée à la terre électrique 278. Comme représenté sur la figure 8, selon un exemple de forme de réalisation, l'empilement acoustique formant les éléments transducteurs 256 est de dimensions suffisantes pour couvrir à la fois la première région de connexion 252 et la deuxième région de connexion 254. Pendant un processus de fabrication, l'empilement acoustique en couches est stratifié sur une seule face de la couche intercalaire 250 (en couvrant les première et deuxième régions de connexion 252, 254) et transformé en matrice 2D d'éléments transducteurs 256, comme présenté sur la figure 7. Les éléments transducteurs et le circuit flexible réunis sont ensuite stratifiés sous pression sur les composants électroniques 258 de formation de faisceaux, en utilisant une colle de façon que la première région de connexion 252 (et les éléments transducteurs 256) soit réunie électriquement au premier groupe de plages d'interconnexion 260 associées à des signaux acoustiques d'émission et de réception et de façon que la deuxième région de connexion 254 soit réunie électriquement au second groupe de plages d'interconnexion 262 associées aux fonctions d'E/S de signaux, alimentation électrique et commande. Avantageusement, la couche intercalaire 250 permet à la matrice d'éléments transducteurs d'être construite (éléments constitutifs stratifiés, meulés, nettoyés, découpés en dés, etc.) sans être fixée à la surface des composants électroniques 258 de formation de faisceaux, ce qui limite le risque d'endommagement des composants électroniques de formation de faisceaux. De plus, la couche intercalaire 250 permet une connexion simultanée des composants électroniques 258 de formation de faisceaux aux éléments transducteurs 256 et aux connexions d'E/S de signaux, alimentation électrique et commande dans la couche intercalaire, en facilitant la connexion à un élément d'interconnexion de système. Par conséquent, selon une forme de réalisation de la présente invention, un transducteur ultrasonore comprend une couche acoustique ayant une matrice d'éléments acoustiques, une couche de désadaptation combinée avec la couche acoustique et à impédance acoustique supérieure à une impédance acoustique de la couche acoustique, et une couche intercalaire combinée avec la couche de désadaptation et comportant un substrat et une pluralité d'éléments conducteurs, la couche intercalaire ayant une impédance acoustique inférieure à l'impédance acoustique de la couche de désadaptation. Le transducteur ultrasonore comprend également un circuit intégré combiné avec la couche intercalaire et connecté électriquement à la matrice d'éléments acoustiques à travers la couche de désadaptation et la couche intercalaire. Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, un procédé pour fabriquer un transducteur ultrasonore comprend les étapes de réalisation d'une couche intercalaire, formation d'une pluralité de trous d'interconnexion dans la couche intercalaire, ajout d'une matière électriquement conductrice dans les trous d'interconnexion et combinaison d'une couche acoustique avec une couche de désadaptation, la couche de désadaptation ayant une impédance acoustique plus haute qu'une impédance acoustique de la couche acoustique et plus haute qu'une impédance acoustique de la couche intercalaire. Le procédé comprend aussi les étapes de combinaison de la couche intercalaire avec la couche de désadaptation et de combinaison d'un boîtier de composants électroniques de formation de faisceaux avec la couche intercalaire, le boîtier de composants électroniques de formation de faisceaux ayant une pluralité de plages de connexion formées sur celui-ci et étant couplé électriquement à la couche acoustique par l'intermédiaire de la couche intercalaire. Selon encore une autre forme de réalisation de la présente invention, un transducteur ultrasonore conçu pour servir dans une sonde invasive comprend une couche acoustique ayant une matrice d'éléments acoustiques, une couche de désadaptation combinée avec la couche acoustique et ayant une impédance acoustique plus haute qu'une impédance acoustique de la couche acoustique, et des composants électroniques de formation de faisceaux conçus pour envoyer des signaux à la couche acoustique et recevoir des signaux de la couche acoustique et ayant une pluralité de plages de connexion formées sur ceux-ci. Le transducteur ultrasonore comprend aussi une couche intercalaire combinée avec la couche de désadaptation, la couche intercalaire comportant en outre un substrat électriquement non-conducteur à impédance acoustique plus basse que l'impédance acoustique de la couche de désadaptation et ayant une pluralité de trous d'interconnexion formés dans celui-ci, une première région de connexion conçue pour connecter électriquement les composants électroniques de formation de faisceaux à la couche acoustique et ayant une pluralité de cheminements électriquement conducteurs passant par la pluralité de trous d'interconnexion, et une deuxième région de connexion conçue pour connecter électriquement les composants électroniques de formation de faisceaux à des connexions système, dont une connexion d'entrée/sortie de signaux et/ou une connexion d'alimentation électrique et de commande et/ou une connexion de terre et d'alimentation électrique en double.

Légendes des repères

100 système échographique 102 émetteur 104 matrice d'éléments 106 transducteur ultrasonore 108 récepteur 110 composants électroniques de formation de faisceaux 112 processeur HF 114 mémoire 116 module de processeur 118 écran d'affichage 122 mémoire 124 interface utilisateur 130 système échographique miniaturisé permettant la 3D 132 transducteur 134 interface utilisateur 136 connecteur de système 138 écran intégré 140 réseau câblé ou radioélectrique 142 ensemble transducteur 144 matrice d'éléments transducteurs 145 espacement ou écartement voulu entre éléments 146 couche acoustique 148 première couche d'adaptation 150 deuxième couche d'adaptation 151 film conducteur 152 couche de désadaptation 154 couche intercalaire 156 circuit intégré 158 substrat 160 éléments conducteurs 161 plages d'interconnexion 162 couche intercalaire 163 couche support à fortes pertes 164 substrat 166 trous d'interconnexion 168 matière de remplissage 170 plages de connexion 172 couche intercalaire 174 substrat 176 feuille métallique 178 perforations 180 trous d'interconnexion 182 matière de remplissage 184 plaques de connexion 186 couche intercalaire 188 couche de substrat 190 couche de substrat 192 couche de substrat 194 trous d'interconnexion 196 élément métallique d'interconnexion 198 matière de remplissage 204 couche intercalaire 206 substrat 208 trous d'interconnexion 210 matière de remplissage 212 plages de connexion 216 couche acoustique 218 première couche d'adaptation 220 deuxième couche d'adaptation 222 couche de désadaptation 224 empilement acoustique prédécoupé en dés 226 substrat 230 traits de scie 232 éléments transducteurs 236 matière de remplissage de traits de scie 240 composants électroniques de formation de faisceaux 241 couche support à fortes pertes 242 plages d'interconnexion 252 première région de connexion 254 deuxième région de connexion 256 éléments transducteurs 258 composants électroniques de formation de faisceau 260 premier groupe de plages d'interconnexion 262 deuxième groupe de plages d'interconnexion 264 substrat organique 266 première couche 268 deuxième couche 270 trous d'interconnexion 272 matière de remplissage 274 plages de connexion 276 trou d'interconnexion monocouche 278 terre électrique 280 couche de désadaptation

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Transducteur ultrasonore (106) comprenant : une couche acoustique (146) ayant une matrice d'éléments acoustiques ; une couche de désadaptation (152) combinée avec la couche acoustique (146) et ayant une impédance acoustique plus haute qu'une impédance acoustique de la couche acoustique ; une couche intercalaire (154) combinée avec la couche de désadaptation (152) et comportant un substrat (158) et une pluralité d'éléments conducteurs (160), la couche intercalaire (154) ayant une impédance acoustique plus basse que l'impédance acoustique de la couche de désadaptation (152) ; et un circuit intégré (156) combiné avec la couche intercalaire (154) et connecté électriquement à la matrice d'éléments acoustiques (146) à travers la couche de désadaptation (152) et la couche intercalaire (154).
2. 2. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 1, dans laquelle le substrat (158) de la couche intercalaire consiste en un substrat électriquement non-conducteur dans lequel est formée une pluralité de trous d'interconnexion (166) ; et dans lequel la pluralité d'éléments conducteurs (160) comporte un cheminement électriquement conducteur dans chacun des différents trous d'interconnexion (166).
3. 3. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 2, dans lequel le substrat (158) et le cheminement électriquement conducteur (160) ont chacun une impédance acoustique inférieure à environ 10 MRayl.
4. 4. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 2, dans lequel le cheminement électriquement conducteur (160) comporte une résine époxy à l'argent (182) qui remplit chacun des divers trous d'interconnexion (166).
5. 5. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 2, dans lequel le cheminement électriquement conducteur (160) comporte : un élément métallique d'interconnexion électriquement conducteur (196) formé sur le substrat (158) et traversant chacun des différents trous d'interconnexion (166) ; et une résine époxy électriquement non-conductrice (198) appliquée sur chaque élément métallique d'interconnexion (196) et dans un reste de chacun des différents trous d'interconnexion (166).
6. 6. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 2, dans lequel la couche intercalaire (154) comporte en outre une feuille centrale métallique (176) noyée dans le substrat (158), une pluralité de perforations étant formées dans la feuille centrale métallique (176) ; et dans lequel la pluralité de trous d'interconnexion (166) traversent au moins une partie de la pluralité de perforations (178).
7. 7. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 2, dans lequel la couche intercalaire (154) comporte : une première région de connexion (152) conçue pour connecter électriquement le circuit intégré (156) à la matrice d'éléments acoustiques (146), la pluralité de trous d'interconnexion (166) étant formés dans la première région de connexion (252) ; une deuxième région de connexion (254) conçue pour connecter électriquement le circuit intégré (156) à des connexions système dont une connexion d'entrée/sortie de signaux et/ou une connexion d'alimentation électrique et de commande et/ou une connexion de terre et d'alimentation électrique en double.
8. 8. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 7, dans lequel la deuxième région de connexion (254) comporte des connexions par plages et/ou des connexions par pistes et/ou des trous d'interconnexion monocouche remplis de résine époxy et/ou des trous d'interconnexion traversants remplis de résine époxy.
9. 9. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 2, dans lequel un écartement des trous d'interconnexion (158) concorde avec un écartement de la matrice d'éléments acoustiques (146).
10. 10. Transducteur ultrasonore (106) selon la revendication 1, comprenant en outre une couche support (163) à fortes pertes combinée avec un verso du circuit intégré (156) opposé à la couche intercalaire (154).