ITMI20092328A1 - Sonda ad ultrasuoni con struttura a semiconduttore multistrato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione fa riferimento ad una sonda ad ultrasuoni con struttura a semiconduttore multistrato.

Più specificatamente Tinvenzione si riferisce ad una sonda ad ultrasuoni con struttura a semiconduttore multistrato comprendente un primo strato ASIC avente una pluralità di primi circuiti integrati del tipo ad alta tensione, e comprendente uno strato di trasduttori, realizzato superiormente al primo strato ASIC con uno strato separatore interposto, e comprendente inoltre almeno uno strato di copertura realizzato superiormente allo strato di trasduttori.

Una rete conduttiva essendo interposta tra il primo strato ASIC e lo strato di trasduttori a realizzare una connessione elettrica tra gli stessi, la rete conduttiva comprendendo una pluralità di prime vias conduttive passanti realizzate in detto strato separatore.

Arte nota

Come è ben noto, sono state sviluppate e proposte negli ultimi anni svariate soluzioni atte a fornire e migliorare le sonde ad ultrasuoni impiegate nelle macchine ecografiche atte a migliorare i sistemi di indagine diagnostica medica per immagini, note anche con il termine ultrasound imaging diagnostics.

Nel settore radiologico e chirurgico, per il monitoraggio si preferiscono tecniche che si basano sulla trasmissione di onde di pressione ultrasonore, rispetto alle tecniche basate su radiazioni ioniche.

Le macchine ecografiche utilizzano delle sonde ad ultrasuoni che impiegando degli elementi, realizzati ad esempio mediante dispostivi MEMS (Micro -Elee trio Mechanical System), o strati piezoelettrici opportunamente eccitati da segnali elettrici trasmessi da una circuiteria di comando, compresa in una unità di elaborazione centrale esterna, e connessa attraverso cavi di collegamento. L’unità di elaborazione centrale esterna consente altresì di processare ed elaborare le informazioni ricevute dalle sonde ad ultrasuoni per fornire immagini, a due o tre dimensioni, su un monitor opportunamente collegato.

Nel seguito della descrizione e nelle rivendicazioni si utilizzerà strato per indicare uno spazio racchiuso tra due piani sostanzialmente paralleli tra loro, in cui le dimensioni di ciascun piano sono predominanti rispetto alla loro distanza.

Lo strato piezoelettrico comprende sostanzialmente una pluralità di celle di trasduttori piezoelettrici disposte in array o a matrice, opportunamente separate tra loro. Le celle di trasduttori piezoelettriche sono realizzate mediante l’impiego di cristalli piezoelettrici collegati ad opportuni trasduttori elettro-acustici. Le celle di trasduttori piezolettriche consentono di generare le onde di trasmissione nonché di trasformare le onde in ricezione in corrispondenti segnali elettrici da inviare, mediante l’ausilio di cavi di collegamento, alla circuiteria esterna dell’unità di elaborazione centrale.

L’unità di elaborazione centrale esterna comprende un circuito di trasmissione adatto a comandare le celle di trasduttori piezoelettriche ed un circuito di ricezione adatto ad elaborare i segnali ricevuti dalle celle di trasduttori piezoelettriche.

Il circuito di trasmissione notoriamente è un circuito del tipo ad alta tensione (High Voltage) ed in particolare comprende un generatore di impulsi atto a generare segnali che presentano tensioni di circa 200V.

Il circuito di ricezione è notoriamente un circuito del tipo a bassa tensione (Low voltage) con alimentazione, ad esempio, di 3.3V il quale elabora i segnali provenienti dalle celle di trasduttori, che presentano tensioni di circa qualche centinaio di millivolt.

Le sonde ad ultrasuoni comprendono, infine, superiormente allo strato piezoelettrico uno o più strati di copertura per arrivare alla superficie esterna della sonda atta a consentire l’appoggio alla parte da monitorare.

Esiste l’esigenza di rendere tali sonde ad ultrasuoni sempre più affidabili al fine di un loro più largo utilizzo.

Una soluzione nota prevede di aumentare il numero delle celle di trasduttori. Tuttavia tale soluzione, seppur soddisfacente, comporta una complessità circuitale ed un aumento del peso della sonda ad ultrasuoni da rendere la sonda stessa poco flessibile e quindi difficile da maneggiare per un operatore.

Una ulteriore soluzione prevede di ridurre i segnali di disturbo e allo scopo propone di fornire la sonda ad ultrasuoni di uno strato di tipo ASIC (acronimo di Application-Specific Integrated Circuits) adatto a realizzare una porzione del circuito di trasmissione, dotando così la sonda dei circuiti di comando dello strato piezoelettrico.

Una sonda secondo tale soluzione è illustrato in figura 1. La sonda ad ultrasuoni 1 comprende, associato allo strato piezoelettrico 4, uno strato ASIC 2 nel quale è integrato il circuito di trasmissione.

Uno strato intermedio o backing material 3 è preferibilmente interposto tra lo strato ASIC 2 e lo strato piezoelettrico 4,

La sonda ad ultrasuoni 1 è quindi completata da uno strato 6 che definisce un elettrodo di massa e che è realizzato superiormente allo strato di trasduttori 4, lo strato 6 è sovrastato da due strati 7a, 7b di materiale di accoppiamento o matching material per arrivare alla superficie esterna 8 della sonda che viene appoggiata alla parte da monitorare.

Ciascuna cella trasduttore piezoelettrico 4a, deirarray o della matrice contenuta nello strato piezoelettrico 4, è connessa elettricamente allo strato ASIC 2 attraverso corrispondenti vias conduttive 9, realizzate internamente allo strato intermedio 3. Opportunamente, ciascuna vias conduttiva 9 è connessa allo strato ASIC 2 mediante un pad di connessione 10 ed i segnali di comando, generati dal circuito di trasmissione integrato nello strato ASIC 2, sono trasmessi alle celle trasduttori piezoelettriche 4a.

Una soluzione nota di un sistema di monitoraggio ad ultrasuoni del tipo sopra descritto, è illustrata nel brevetto statunitense No, US2008/03 15331 di Wodnicki et al., pubblicato il 25 dicembre 2008. Tale documento descrive soluzioni vantaggiose sotto vari aspetti.

Tuttavia, tali soluzioni presentano alcuni limiti se impiegate per integrare nel medesimo strato di tipo ASIC non solo il circuito di trasmissione delle celle trasduttore ma anche il circuito di ricezione dei segnali riflessi, che notoriamente presentano segnali a bassa tensione..

Dovendo infatti integrare componenti a bassa tensione, del circuito di ricezione, nello strato AS1C ottimizzato per una tecnologia di integrazione con componenti ad alta tensione ci si scontra con una complessità strutturale che comporta alcuni inconvenienti, tra i quali:

- difficoltà a realizzare componenti Low Voltage a basso rumore con buone prestazioni;

- Timpossibilità di realizzare transistori bipolari al siliciogermanio utilizzati in alcune applicazioni di sonde ad ultrasuoni;

- la necessità di riprogettare interamente lo spazio dello strato ASIC in modo tale da ricavare un’area idonea ad integrare il circuito di ricezione, questo naturalmente a discapito dell’area attualmente occupata dai componenti del circuito di trasmissione ed in particolare dal transistore di potenza atto a generare impulsi ad alta tensione.

Quindi, Tintegrazione nello strato ASIC del circuito di trasmissione e del circuito di ricezione risulta poco attrattiva e di difficile realizzazione.

Il problema tecnico che sta alla base della presente invenzione è quello di escogitare una sonda ad ultrasuoni compatta ed economica, che consenta di realizzare il circuito di trasmissione ed il circuito di ricezione con appropriate tecnologie ed avente caratteristiche strutturali e funzionali tali da consentire di superare le limitazioni che tuttora affliggono i dispositivi realizzati secondo l'arte nota.

Sommario dell'invenzione

L'idea di soluzione che sta alla base della presente invenzione è quella di realizzare il circuito di ricezione in uno strato ASIC separato e di realizzare nello strato ASIC in cui è realizzato il circuito di trasmissione un elemento di interconnessione elettrica.

Sulla base di tale idea di soluzione il problema tecnico è risolto da una sonda ad ultrasuoni con struttura a semiconduttore multistrato comprendente un primo strato ASIC, avente una pluralità di primi circuiti integrati del tipo ad alta tensione, uno strato di trasduttori, realizzato superiormente a detto primo strato ASIC con uno strato separatore interposto, e comprendente inoltre almeno uno strato di copertura realizzato superiormente a detto strato di trasduttori, una rete conduttiva essendo interposta tra detto primo strato ASIC e detto strato di trasduttori a realizzare una connessione elettrica tra gli stessi, detta rete conduttiva comprendendo una pluralità di prime vias conduttive passanti realizzate in detto strato separatore, caratterizzata dal fatto di comprendere un secondo strato ASIC giustapposto a detto primo strato ASIC, detto secondo strato ASIC avente una pluralità di secondi circuiti integrati del tipo a bassa tensione, detta rete conduttiva comprendendo inoltre una pluralità di circuiti di protezione realizzata in detto primo strato ASIC e connessa ad una pluralità di seconde vias conduttive passanti realizzata in detto primo strato ASIC a fornire una connessione elettrica tra detto strato di trasduttori e detto secondo strato ASIC.

Opportunamente, il secondo strato ASIC è giustapposto in corrispondenza delle superficie del primo strato ASIC opposta alla superficie affacciata a detto strato separatore.

Preferibilmente, i primi circuiti del tipo ad alta tensione integrati in detto primo strato ASIC sono realizzati sulla superficie affacciata a detto strato separatore e definiscono un circuito di trasmissione.

Vantaggiosamente, ciascun circuito di protezione comprende uno switch ed inoltre ciascun circuito di protezione è interposto tra una prima vias conduttiva ed una seconda vias conduttive passante.

Opportunamente, detta pluralità di seconde vias conduttive passanti è del tipo a bassa tensione.

Vantaggiosamente, la pluralità di secondi circuiti del tipo a bassa tensione integrati in detto secondo strato ASIC sono atti a definire un circuito di ricezione.

Preferibilmente, lo strato di trasduttori comprende una matrice o un array di celle trasduttori e che ciascuna cella trasduttore è connessa ad una di dette pluralità di prime vias conduttive passanti.

Opportunamente, una pluralità di primi pad conduttivi sono interposti tra detto strato separatore e detto primo strato ASIC ed una pluralità di secondi pad conduttivi sono interposti tra detto primo strato ASIC e detto secondo strato ASIC.

Le caratteristiche ed i vantaggi della sonda ad ultrasuoni secondo l'invenzione risulteranno dalla descrizione, fatta qui di seguito, di un suo esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione dei disegni

In tali disegni:

- la figura 1 illustra schematicamente in sezione una sonda ad ultrasuoni a strati, realizzata secondo l’arte nota;

- la figure 2 illustra in una vista schematica in sezione di una sonda ad ultrasuoni realizzata secondo la presente invenzione;

- la figura 3 illustra, uno schema a blocchi una macchina ecografica comprendente una sonda realizzata secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata

Con riferimento a tali figure, ed in particolare alla figura 2, con 100 è complessivamente e schematicamente indicata una sonda ad ultrasuoni con struttura a semiconduttore multistrato, secondo la presente invenzione

E’ opportuno notare che la figura che rappresenta schematicamente una porzione della sonda non è disegnata in scala, ma è invece disegnata in modo da enfatizzare le caratteristiche importanti dell’invenzione.

Inoltre, il termine “strato” è utilizzato per indicare uno spazio racchiuso tra due piani sostanzialmente paralleli tra loro, in cui le dimensioni dei piani sono predominanti rispetto alla loro distanza.

La sonda ad ultrasuoni 100 è del tipo utilizzata per l’appoggio ad una parte da monitorare ed è quindi leggera ed adatta ad essere maneggiata facilmente.

La sonda ad ultrasuoni 100, secondo la presente invenzione, comprende un primo strato ASIC 40, a sua volta comprendente una pluralità di primi circuiti 44 integrati, del tipo ad alta tensione ed indicati in figura in modo schematico.

La sonda ad ultrasuoni 100 comprende inoltre uno strato di trasduttori 50 piezoelettrici realizzato superiormente al primo strato ASIC 40 con l’interposizione di uno strato separatore 45. Opportunamente, una pluralità di primi pad 47 di connessione sono interposti tra il primo strato ASIC 40 e lo strato separatore 45.

La sonda ad ultrasuoni 100 comprendente inoltre almeno uno strato di copertura 55 sovrastante lo strato di trasduttori 50 piezoelettrici. Nella presente forma di realizzazione illustrata, lo strato di copertura 55 comprende uno stack di tre strati sovrapposti, in particolare comprende un primo strato 51 sovrapposto allo strato di trasduttori 50 piezoelettrici ed opportunamente collegato ad una tensione di riferimento di massa. Il primo strato 51 è quindi sovrapposto in sequenza da un secondo strato 52 e da un terzo strato 53, il quale definisce una copertura esterna 54 della sonda ad ultrasuoni 100. Tale terzo strato 53 è adatto ad essere appoggiato alla parte da monitorare, mentre lo stack di strati è adatta ad inviare e ricevere le onde per il monitoraggio acustico.

Opportunamente, lo strato di trasduttori 50 piezoelettrici comprende una pluralità di celle 53 di trasduttori piezoelettrici, disposte in array oppure a matrice. Ciascuna cella 53 comprendente un cristallo piezoelettrico, , che consente di generare onde di pressione ad ultrasuoni corrispondenti ad opportuni segnali elettrici di comando, nonché di trasformare le onde di ricezione in corrispondenti segnali elettrici, che elaborati, consentono di realizzare le immagini a due o tre dimensioni.

Alternativamente, ciascuna cella 53 può comprendere un dispositivo MEMS atto a realizzare un trasduttore commutando una pressione acustica in un segnale elettrico.

Vantaggiosamente, secondo un aspetto della presente invenzione, la sonda ultrasuoni 100 comprende una rete conduttiva che è interposta tra il primo strato ASIC 40 e lo strato di trasduttori 50 piezoelettrici e destinata a fornire una connessione elettrica allo strato di trasduttori 50 piezoelettrici.

La rete conduttiva comprende una pluralità di prime vias conduttive 46 passanti realizzate nello strato separatore 45, le quali sono disposte sostanzialmente parallele tra loro occupando l’intero spessore dello strato separatore 45.

Le prime vias conduttive 46 passanti possono comprendere internamente uno o più materiali di riempimento del tipo conduttivo essendo realizzate nello strato separatore 45 che notoriamente non è realizzato in silicio.

Vantaggiosamente, secondo un aspetto della presente invenzione, la sonda ultrasuoni 100 comprende un secondo strato ASIC 60 giustapposto al primo strato ASIC 40 ed opportunamente connesso dalla parte opposta rispetto allo strato separatore 45 .

In tal modo, il primo strato ASIC 40 è interposto in una struttura a sandwich tra il secondo strato ASIC 60 da un lato e lo strato separatore 45 e lo strato di trasduttori 50 piezoelettrici dall’altro.

Opportunamente, secondo un aspetto della presente invenzione, il secondo strato ASIC 60 comprende una pluralità di secondi circuiti 64 integrati i quali sono del tipo a bassa tensione.

Preferibilmente, una pluralità di secondi pad 67 di connessione sono interposti tra il primo strato ASIC 40 ed il secondo strato ASIC 60.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, la rete conduttiva comprende un circuito di protezione 61 opportunamente realizzato nel primo strato ASIC 40, in corrispondenza di ciascuna prima vias conduttiva 46 passante, secondo una forma di realizzazione, il circuito di protezione 61 è realizzato da uno switch di protezione che preferibilmente è del tipo TR. Inoltre, la rete conduttiva comprende almeno una pluralità di seconde vias conduttive 63 passanti o through Silicon vias, la quale è realizzata nel primo strato ASIC 40 e sostanzialmente realizzata perpendicolarmente alle superfici del primo strato ASIC 40 ad occupare l’intero spessore dello stesso. Ciascuna seconda vias conduttiva 63 è connessa ad un rispettivo switch di protezione 61 a definire, tramite la pluralità di primi pad 47 e di secondi pad 67, una connessione elettrica tra lo strato di trasduttori 50 piezoelettrici ed il secondo strato ASIC 60 ,

Opportunamente, ad ogni secondo pad 67 è collegato un preamplificatore a basso rumore ed a bassa tensione, non evidenziato nelle figure, che in una forma di realizzazione è realizzato in corrispondenza della superficie affacciata del secondo strato ASIC 60.

Inoltre, ciascun secondo pad 67 è connesso elettricamente alla corrispondente vias conduttiva 63 ma è opportunamente isolato dalla superficie affacciata del primo strato ASIC 40.

La pluralità di seconde vias conduttive 63 è del tipo a bassa tensione e ciascuna di esse può comprendere internamente uno o più materiale di riempimento del tipo conduttivo.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, i primi circuiti 44 integrati nel primo strato ASIC 40, sono realizzati in corrispondenza della superficie del primo strato ASIC 40 affacciata allo strato intermedio 45.

Opportunamente, secondo un aspetto della presente invenzione, la pluralità di primi circuiti 44 integrati nel primo strato ASIC 40, della sonda ad ultrasuoni 100, definiscono un circuito di trasmissione 110, realizzato mediante tecnologia ad alta tensione, .

Come illustrato in particolare in figura 3, il circuito di trasmissione 110, comprende sostanzialmente un dispositivo del tipo transmit beamformer 112 il quale è comandato da una unità di elaborazione centrale 130 attraverso segnali di comando ed è collegato in uscita ad un generatore di impulsi 113 ad alta tensione. Il generatore di impulsi 113 è collegato ad un trasmettitore 114 ad alta tensione che genera un segnale di trasmissione inviato, attraverso le pluralità di prime vias conduttive 46 della rete conduttiva, allo strato di trasduttori 50 per generare onde ultrasuoni corrispondenti ai segnali di comando inviati dall’unità di elaborazione centrale 130.

Vantaggiosamente, il primo strato ASIC 40 e la rete conduttiva ed in particolare le prime vias conduttive 46 consentono di trasferire i segnali di comando che sono ad alta tensione, dell'ordine dei 200V, allo strato di trasduttori 50 senza essere soggetti a segnali di disturbo dovuti al rumore o alle capacità parassite contenute negli eventuali cavi di collegamento.

Inoltre, secondo la presente invenzione, la pluralità di secondi circuiti 64, integrati nel secondo strato ASIC 60, definiscono un circuito di ricezione 120 realizzato mediante tecnologia a bassa tensione. Vantaggiosamente, in tal modo il circuito di ricezione 120 risulta compreso direttamente nella sonda ad ultrasuoni 100 opportunamente realizzato in uno strato separato ma giustapposto al primo strato ASIC 40 e connesso elettricamente mediante una rete di connessione integrata direttamente nel primo strato ASIC 40.

Il circuito di ricezione 120, secondo una forma di realizzazione, comprende sostanzialmente un amplificatore 121, a guadagno variabile, collegato in uscita ad un circuito di retroazione tramite un sommatore 123. Il circuito di retroazione comprende il sommatore 123 collegato ad un convertitore analogico /digitale 124, a sua volta collegato ad un dispositivo del tipo receive beamformer 125, il quale è collegato in retroazione al sommatore 123 definendo l’anello di retroazione. Il dispostivo receive beamformer 125 presenta un terminale di uscita collegato all’unità di elaborazione centrale 130 per fornire opportuni segnali elettrici corrispondenti alle onde di pressione ultrasuoni ricevute ed opportunamente elaborate dallo strato di trasduttori 50 piezoelettrici.

In particolare, le onde sonore ricevute dalle celle 53 di trasduttori piezoelettrici sono trasformate in segnali di ricezione ed inviate attraverso le prime vias conduttive 46 al primo strato ASIC 40. Tali segnali di ricezione sono ricevuti dal circuito di ricezione 120 realizzato nel secondo strato ASIC 60 attraverso la porzione della rete conduttiva realizzata a bassa tensione e definita dalla pluralità di switch di protezione 61, dalla pluralità di seconde vias conduttive 63. La pluralità di secondi circuiti 64 del circuito di ricezione 120 consente di elaborare tali segnali di ricezioni a bassa tensione nonché di trasmettere gli stessi all’unità di elaborazione centrale 130.

Vantaggiosamente, il secondo strato ASIC 60 giustapposto al primo strato ASIC 40 e la rete conduttiva, ed in particolare la porzione realizzata a bassa tensione nonché i primi pad 47 ed i secondi pad 67 di connessione, consente di trasferire i segnali elettrici, dell’ordine dei centinaia di millivolt, generati dallo strato di trasduttori 50 piezoelettrici al primo strato ASIC 60 in una modalità sostanzialmente protetta da disturbi o rumore.

La porzione realizzata a bassa tensione della rete conduttiva è opportunamente definita dalla pluralità di circuiti di protezione 61 e dalla pluralità di seconde vias conduttive 63 che consente di evitare ai segnali elettrici a bassa tensione di essere soggetti ad interferenza o a segnali di disturbo generati in particolare quando si impiegano cavi di collegamento elettrico.

Naturalmente, secondo esigenze di progetto, il circuito di trasmissione 110 ed il circuito di ricezione 120 possono comprendere ulteriori e diversi componenti.

La presente invenzione si riferisce altresì ad una macchina ecografìca utilizzata per indagini diagnostiche mediche ad immagini la quale impiega una sonda ad ultrasuoni del tipo precedentemente descritto, per il quale particolari e parti cooperanti aventi la medesima struttura e funzione saranno indicati con i medesimi numeri e sigle di riferimento.

La macchina ecografica 120 è illustrata schematicamente in figura 3 comprende una unità di elaborazione centrale o CPU 130 interposta tra una sonda ad ultrasuoni 100 ed un monitor 140, il quale consente la visualizzazione delle immagini elaborate tramite i segnali elettrici ricevuti dalla sonda ad ultrasuoni 100, in risposta ad opportuni segnali elettrici trasmessi dall’unità di elaborazione centrale 130 alla sonda stessa..

Vantaggiosamente, secondo la presente invenzione, la sonda ad ultrasuoni 100 è una struttura a semiconduttore multistrato comprendente uno strato di trasduttori 50 piezoelettrici associato, in una struttura a stack, con un primo strato ASIC 40, tramite l’interposizione di uno strato separatore 45, ed un secondo strato ASIC 60 giustapposto al primo strato AS1C 40, in corrispondenza della superficie opposta alla superficie affacciata allo strato di trasduttori 50 piezoelettrici.

Opportunamente, secondo la presente invenzione, sul primo strato ASIC 40 è realizzato un circuito di trasmissione 1 10 utilizzando componenti ad alta tensione, mentre sul secondo strato ASIC 60 è realizzato un circuito di ricezione 120 utilizzando componenti a bassa tensione.

Inoltre, la sonda ad ultrasuoni comprende una rete conduttiva destinata a fornire una connessione elettrica tra lo strato di trasduttori 50 piezoelettrici, il primo strato ASIC ed il secondo strato ASIC 60 giustapposto. In particolare, la rete conduttiva comprende una pluralità di prime vias conduttive 46 passanti realizzate nello strato separatore 45, una corrispondente pluralità di circuiti di protezione 61, realizzati nel primo strato ASIC 40, ed una pluralità di seconde vias conduttive 63 passanti, del tipo a bassa tensione, realizzate nel primo strato ASIC 40 per la connessione al secondo strato ASIC 60 sottostante.

Grazie alla sonda ad ultrasuoni secondo la presente invenzione, il circuito di trasmissione ed altresì di circuito di ricezione sono realizzati su strati ASIC separati, rispettivamente il primo strato ASIC 40 ed il secondo strato ASIC 60, ma giustapposti ed in collegamento elettrico tramite una porzione di rete conduttiva a bassa tensione appositamente realizzata nel primo strato ASIC 40. Opportunamente, la realizzazione del circuito di trasmissione e del circuito di ricezione in prossimità dello strato di trasduttori piezoelettrici consentendo di migliorare in modo sostanziale l’efficienza dei segnali trasmessi e ricevuti riducendo sostanzialmente gli errori e le interferenze dovuti alle capacità parassite nel caso di collegamento a cavi elettrici o altri rumori. Questo consente di migliorare in modo sostanziale le immagini che derivano dalla elaborazione dei segnali trasmessi all’unità di elaborazione centrale.

II principale vantaggio della sonda ad ultrasuoni secondo la presente invenzione risiede nella sua migliorata efficienza nonché nella sua compattezza. Infatti, si hanno due strati indipendenti, giustapposti tra loro, ognuno realizzato con tecnologie più idonee a seconda della potenza dei segnali ricevuti o trasmessi e con accorgimenti tali da minimizzare le interferenze ed il rumore. E’ da notare inoltre che il secondo strato ASIC giustapposto al primo strato ASIC e la rete conduttiva, secondo l’invenzione, consentono un trasferimento ottimale dei segnali elettrici, sia ad alta tensione provenienti dal circuito di trasmissione, sia a bassa tensione, ricevuti dal circuito di ricezione, mantenendo nel contempo un ingombro ridotto e senza l’impiego di cavi di collegamento .

Un ulteriore vantaggio della sonda ad ultrasuoni secondo la presente invenzione è la schermatura ottenuta per i segnali di ricezione a bassa tensione. Infatti, la pluralità di seconde vias conduttive, realizzata a valle dei circuiti di protezione e realizzati con tecnologia a bassa tensione definiscono una schermatura che consente di migliorare sostanzialmente la ricezione dei segnali trasmessi dallo strato di trasduttori piezoelettrici.

Un altro notevole vantaggio, della sonda ad ultrasuoni secondo la presente invenzione, è il conseguimento inusitatamente favorevole dal punto di vista progettuale. Infatti, come primo strato ASIC possono essere utilizzati gli strati attualmente impiegati senza essere soggetti ad una nuova riprogettazione, ma semplicemente integrando in essi gli switch di protezione e la pluralità di seconde vias conduttive a bassa tensione. Questo, naturalmente rende la sonda ad ultrasuoni secondo la presente invenzione, vantaggiosa anche dal punto di vista economico.

Altro notevole vantaggio della sonda ad ultrasuoni è dato dal fatto di poter mantenere il secondo strato ASIC completamente a disposizione per l’integrazione del circuito di ricezione a bassa tensione opportunamente separato ed isolato attraverso i secondi pad di connessione dal primo strato ASIC, il quale è realizzato per integrare componenti ad alta tensione.

Altro vantaggio della sonda ad ultrasuoni secondo la presente invenzione è data dalla possibilità di poter sostituire il secondo strato ASIC con uno strato alternativo, ad esempio realizzato con nuove tecnologie piu performanti per la realizzazione di un circuito di ricezione, senza dover riprogettare l’intera sonda ad ultrasuoni ed in particolare senza alcuna modifica al circuito di trasmissione realizzato sul primo strato ASIC.

Ovviamente alla sonda ad ultrasuoni e alla macchina ecografica sopra descritte un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte comprese nell’ambito di protezione dell’invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Sonda ad ultrasuoni con struttura a semiconduttore multistrato comprendente un primo strato ASIC (40), avente una pluralità di primi circuiti (44) integrati del tipo ad alta tensione, e comprendente uno strato di trasduttori (50), realizzato superiormente a detto primo strato ASIC (40) con uno strato separatore (45) interposto, e comprendente inoltre almeno uno strato di copertura (55) realizzato superiormente a detto strato di trasduttori (50), una rete conduttiva essendo interposta tra detto primo strato ASIC (40) e detto strato di trasduttori (50) a realizzare una connessione elettrica tra gli stessi, detta rete conduttiva comprendendo una pluralità di prime vias conduttive (46) passanti realizzate in detto strato separatore (45), caratterizzata dal fatto di comprendere un secondo strato ASIC (60) giustapposto a detto primo strato ASIC (40), detto secondo strato ASIC (60) avente una pluralità di secondi circuiti (64) integrati del tipo a bassa tensione, detta rete conduttiva comprendendo inoltre una pluralità di circuiti di protezione (61) realizzata in detto primo strato ASIC (40) e connessa ad una pluralità di seconde vias conduttive (63) passanti realizzata in detto primo strato ASIC (40) a fornire una connessione elettrica tra detto strato di trasduttori (50) e detto secondo strato ASIC (60).
2. 2. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto secondo strato ASIC (60) è giustapposto in corrispondenza delle superficie del primo strato ASIC (40) opposta alla superficie affacciata a detto strato separatore (45).
3. 3. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detti primi circuiti (44) del tipo ad alta tensione integrati in detto primo strato ASIC (40) sono realizzati sulla superficie affacciata a detto strato separatore (45), detti primi circuiti (44) atti a definire un circuito di trasmissione (110).
4. 4. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che ciascun circuito di protezione (61) è interposto tra una prima vias conduttiva (46) passante ed una corrispondente seconda vias conduttiva (63) passante.
5. 5. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che ciascun circuito di protezione (61) comprende uno switch.
6. 6. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detta pluralità di seconde vias conduttive (63) passanti sono del tipo a bassa tensione.
7. 7. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detta pluralità di secondi circuiti (64) del tipo a bassa tensione integrati in detto secondo strato ASIC (60) sono atti a definire un circuito di ricezione (120).
8. 8. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che detto strato di trasduttori (50) comprende una matrice di celle trasduttori (53) e che ciascuna cella trasduttore (53) è connessa ad una di dette pluralità di prime vias conduttive (46) passanti.
9. 9. Sonda ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto di comprendere una pluralità di primi pad (47) conduttivi interposti tra detto strato separatore (45) e detto primo strato ASIC (40) e di comprendere una pluralità di secondi pad (67) conduttivi interposti tra detto primo strato ASIC (40) e detto secondo strato ASIC (60), 10- Macchina ecografica comprendente una unità di elaborazione centrale (130) connessa ad un monitor (140) e ad una sonda ad ultrasuoni (100) con struttura a semiconduttore multistrato caratterizzata dal fatto che detta sonda ad ultrasuoni è realizzata secondo una o più delle rivendicazioni precedenti da 1 a 9.