JP2017502592A - 超音波トランスデューサスタック - Google Patents

超音波トランスデューサスタック Download PDF

Info

Publication number
JP2017502592A
JP2017502592A JP2016542188A JP2016542188A JP2017502592A JP 2017502592 A JP2017502592 A JP 2017502592A JP 2016542188 A JP2016542188 A JP 2016542188A JP 2016542188 A JP2016542188 A JP 2016542188A JP 2017502592 A JP2017502592 A JP 2017502592A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic transducer
transducer stack
thickness region
thickness
matching layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016542188A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017502592A5 (ja
Inventor
バウティスタ リック
バウティスタ リック
アール.ウォーターズ ケンドール
アール.ウォーターズ ケンドール
Original Assignee
アシスト・メディカル・システムズ,インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アシスト・メディカル・システムズ,インコーポレイテッド filed Critical アシスト・メディカル・システムズ,インコーポレイテッド
Publication of JP2017502592A publication Critical patent/JP2017502592A/ja
Publication of JP2017502592A5 publication Critical patent/JP2017502592A5/ja
Priority to JP2019203976A priority Critical patent/JP6962989B2/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/067Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface which is used as, or combined with, an impedance matching layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70Specific application
    • B06B2201/76Medical, dental

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

特定の実施形態が、超音波トランスデューサスタックを提供する。超音波トランスデューサスタックは、バッキング層と、バッキング層の上に横たわる活性層と、活性層の上に横たわる整合層とを含む。活性層は複数のテクスチャを含む表面を有する。整合層は第1厚さ領域および第2厚さ領域を有し、第1厚さ領域は第2厚さ領域の厚さより大きな厚さを有し、第1厚さ領域は複数のテクスチャの中に延在し、第2厚さ領域は複数のテクスチャの中に延在しない。

Description

本出願は概して、超音波トランスデューサ用のトランスデューサスタックに関する。本出願はさらに、医用画像形成に使用されるトランスデューサ用の超音波トランスデューサに関する。
医用超音波画像形成において、トランスデューサの性能は、超音波画像の質において重要な役割を果たす。超音波画像形成システムの1つの共通の型は、血管内超音波(IVUS:intravascular ultrasound)システムである。このシステムでは、IVUSトランスデューサはカテーテルの先端に提供され、カテーテルは血管に挿入される。IVUSシステムの共通の画像形成対象物は、冠状動脈壁である。従って、トランスデューサおよびカテーテルは、冠状動脈内に収まる小さな寸法を有さなければならない。IVUSトランスデューサは典型的に単一要素トランスデューサであり、これは冠状動脈内に収まるのに十分小さい。しかしながら、単一要素超音波トランスデューサは、トランスデューサ感度および帯域の両方の性能において固有の限界を有する。IVUSトランスデューサはまた、もっぱら使い捨て用として設計される。いったんIVUS手法が完了すると、IVUSトランスデューサは捨てられる。従って、IVUSトランスデューサを作製するために使用できる材料およびプロセスの種類を制限するコスト上の制約がある。
より広い帯域および高められた感度を有する改良された単一要素超音波トランスデューサを有することは有利であろう。費用効率良く製造できる改良された使い捨てトランスデューサを有することも有利であろう。
特定の実施形態が、超音波トランスデューサスタックを提供する。超音波トランスデューサスタックは、いずれかの種類の超音波トランスデューサ、例えばIVUSトランスデューサの一部である。スタックは、バッキング層と、バッキング層の上に横たわる活性層と、活性層の上に横たわる整合層とを含む。活性層は複数のテクスチャを含む表面を有する。
特定の実施形態が同じく、超音波トランスデューサスタックを作製する方法を提供する。方法は、(a)ウェハを形成するステップと、(b)ウェハをセグメントに分割するステップであって各セグメントが超音波トランスデューサスタックを形成するステップとを含むことができる。ウェハを形成するステップは、(i)バッキング層を提供するステップと、(ii)バッキング層の上に横たわる活性層を提供するステップと、(iii)活性層の表面に複数のテクスチャを形成するステップと、(iv)活性層の表面の上に整合層を提供するステップとを含むことができる。
整合層は第1厚さ領域および第2厚さ領域を有し、ここで第1厚さ領域は第2厚さ領域の厚さより大きな厚さを有する。第1厚さ領域は複数のテクスチャの中に延在し、第2厚さ領域は複数のテクスチャの中に延在しない。いくつかの場合、第1厚さ領域は第1周波数と整合し、第2厚さ領域は第2周波数と整合し、ここで第1周波数は第2周波数より高い。一例において第1周波数は60MHzであり、第2周波数は40MHzである。他の場合、第1厚さ領域は3/4λの厚さを有し、第2厚さ領域は1/4λの厚さを有し、ここでλは所望の波長である。整合層はまた、第1厚さ領域/第2領域の比を有することができる。いくつかの場合、その比は1:1を超え、他の場合、その比は1:1未満である。
活性層表面の複数のテクスチャは、任意の所望の表面形状、深さ形状またはパターンを有することができる。いくつかの実施形態において、複数のテクスチャはそれぞれ、円形状の表面形状を有することができる。同じく、いくつかの場合、円形状の表面形状は、円の列のパターンとして提供することができる。さらに、いくつかの場合、複数のテクスチャはそれぞれ、街路状の表面形状を有することができる。街路状の表面形状はまた、交差する街路のパターンとして、または交差しない街路のパターンとして提供することができる。他の場合、複数のテクスチャは、正方形の深さ形状または凹面の深さ形状を有することができる。
いくつかの実施形態において、整合層はまた、単一整合層を、または第1整合層および第2整合層を含むことができる。いくつかの場合、整合層は第1整合層および第2整合層を含み、ここで第1整合層は複数のテクスチャの中に延在する延在部を画定し、第2整合層は複数のテクスチャの中に延在しない。同じく、第1整合層および第2整合層は同じ材料または異なる材料を含むことができる。
以下の図面は、本発明の幾つかの特定の例を説明し、従って本発明の範囲を限定するものではない。図面は(そのように記載される場合を除き)一定の縮尺ではなく、以下の詳細な記述の説明と併せた使用が意図される。以下、本発明の例を付随の図面と併せて記載する。図面中、同じ番号は同じ要素を示す。以下、幾つかの実施形態を付随の図面と併せて記載する。図面中、同じ番号は同じ要素を示す。
特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の側断面図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の側断面図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の側断面図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視断面図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の側断面図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の側断面図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の側断面図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視図である。 特定実施形態によるトランスデューサスタックの一部の斜視図である。 特定実施形態によるウェハの斜視図である。
以下の詳細な記述は、本質的に例示のためのものであり、本発明の範囲、利用可能性、および構成を如何様にも限定するつもりはない。正確に言えば、以下の記述は、本発明の幾つかの例を実行するための幾つかの実例を提供する。構造、材料、寸法及び製造プロセスの例が、選択された要素に対して提供され、他の全ての要素は、当業者に知られているものを採用する。当業者は、記載される例の多くが様々な適切な代替案を有することを認識する。
本出願は超音波トランスデューサで使用するためのトランスデューサスタックの実施形態を提供する。いくつかの場合、トランスデューサスタックは、血管内超音波(IVUS)トランスデューサ、心臓内心エコー検査トランスデューサ、および経食道的画像作成トランスデューサでの使用のために設計されたスタックである。さらなる場合、トランスデューサスタックは、単一要素トランスデューサでの使用のために設計されたスタックである。さらに他の場合、トランスデューサスタックは、使い捨てトランスデューサでの使用のために設計されたスタックである。同様にいくつかの場合、トランスデューサスタックは、厚モードで動作するトランスデューサでの使用のために設計されたスタックである。当然のことながら当業者は本出願が上で言及したトランスデューサに限定されないことを理解するであろう。
図を広く参照すると、本出願は超音波トランスデューサスタック10の実施形態を提供する。トランスデューサスタック10は長方形の形状を有して示されている。しかしながら、当業者は、トランスデューサスタック10が代わりに、正方形、円形および楕円形の形状を含む他の形状を有することができることを認識するであろう。
超音波トランスデューサスタック10は、バッキング層12、活性層14および整合層16を含む。バッキング層12は典型的に基部としての役割を果たし、活性層14はバッキング層12の上に提供される。整合層16が次に活性層14の上に提供される。本明細書で使用されるとき、用語「層」は、単層または複数の副層を意味することができる。例えば、整合層16は単層であることができる、または、それぞれが整合層を構成する複数の副層を含むことができる。
活性層14は音波を生成するために電圧および振動を受ける。バッキング層12は活性層14から振動を吸収しそれを減衰する。整合層16は、超音波振動を周囲媒体に伝搬するために、および超音波振動を周囲媒体から受け取るために、トランスデューサスタック10の効率を改善する。例えば、整合層16は、活性層14と、トランスデューサスタックが配置される媒体(例えば生理食塩水)との間により優れた音響インピーダンス整合を提供する。
バッキング層12は少なくとも1つのバッキング層を含む。いくつかの場合、バッキング層12は単一バッキング層を含む。他の場合、バッキング層12は複数のバッキング副層を含む。特定の場合、バッキング層12は、タングステン担持エポキシなどの電気伝導性エポキシを含む。
活性層14は少なくとも1つの活性層を含む。いくつかの場合、活性層14は単一活性層を含む。他の場合、活性層14は複数の活性層を含む。活性層14は単一材料または複合材料を含むこともできる。いくつかの場合、活性層14は、一般にPZTとして知られるチタン酸ジルコン酸鉛などの単一セラミック圧電材料を含む。特定の場合、活性層14は、50オーム未満、40オーム未満、または27オームなど、ことによると30オーム未満の電気インピーダンスを有する材料を含む。他の場合、活性層14は、一般にPMN−PTおよびポリマーとして知られるニオブ酸鉛マグネシウム−チタン酸鉛単結晶などの複合材料を含む。
整合層16は少なくとも1つの整合層を含む。いくつかの場合、整合層16は単一整合層を含む。他の場合、整合層16は複数の整合層を含む。いくつかの場合、整合層16は銀担持エポキシなどの電気伝導性エポキシを含む。
トランスデューサスタック10はまた、金、クロムおよび/またはチタンなどの金属から形成可能な少なくとも1つの電極層(不図示)を含むことができる。一例において、トランスデューサスタック10は、バッキング層12と活性層14の間、および/または活性層14と整合層16の間に配置された薄い電極層を含むことができる。例えば、いくつかの場合、その厚さは金属に依存して0.005マイクロメートル〜0.3マイクロメートルの間であることができる。電極層は概して活性層14の電気的励起を促す。トランスデューサスタック10はまた、トランスデューサスタック10を電気的に励起するために、信号発生器(不図示)に電気的に接続することができる。トランスデューサスタック10はまた、トランスデューサスタック10によって電気信号に変換される圧力フィールドを検出するために受信器(不図示)に電気的に接続することができる。
図1および7を参照すると、活性層14は第1表面20および第2表面22を含む。第1表面20はバッキング層12に面し(および時に直接的に接触し)、第2表面22は整合層16に面する。第2表面22は複数のテクスチャ18を含む。テクスチャ18は、窪み、ノッチ、凹みまたはキャビティとして、第2表面22から下方へ第1表面20に向かって延在する。
特定の実施形態において、テクスチャ18は第2表面22から第1表面20に向かって下方へ部分的にのみ延在する。いくつかの場合、活性層はある厚さまたは深さを有し、およびテクスチャ18は活性層14の深さの約1/2未満の深さを下方に延在する。他の場合、テクスチャ18は活性層14の深さの約1/3未満の深さを下方に延在する。例として、活性層14は約50μm厚さを有することができ、テクスチャ18は約34μmの厚さが各テクスチャ18の下に残るように約16μmの厚さで下方に延在することができる。テクスチャ18の深さは、トランスデューサスタック10の所望の性能特性に依存して選択することができる。
テクスチャ18はまた、所望の表面形状を有する。表面形状は、図2、8、13および14に示されるものなど、活性層の上から見たときのテクスチャの形状である。例えば、テクスチャ18は、円形、楕円形、正方形、長方形または街路状の表面形状を有することができる。テクスチャ18の所望の表面形状はまた、トランスデューサスタック10の所望の性能特性に依存して選択される。
テクスチャ18はまた、所望の深さ形状を有する。深さ形状は、第2表面22から第1表面20に向かって下方に延在するときのテクスチャの形状である。例えば、テクスチャ18は球形、放物線状、凹面、正方形、または長方形の深さ形状を有することができる。例えば、図1に示される実施形態において、テクスチャ18は凹面深さ形状を有し、第2表面22に陥凹部を形成する。図7に示される実施形態においてテクスチャ18は長方形の深さ形状を有する。テクスチャ18の深さ形状は、トランスデューサスタック10の所望の性能特性に依存して選択される。
テクスチャ18はまた、活性層14の第2表面22にパターンとして提供することができる。テクスチャ18は第2表面22全体に均一または不均一に分配することができる。いくつかの場合、テクスチャ18は、127/1000mm(5/1000インチ)〜254/1000mm(10/1000インチ)の間の距離など、所望の距離だけ間隔を空けて離される。他の場合、テクスチャ18は、76.2/1000mm(3/1000インチ)〜254/1000mm(10/1000インチ)の間の表面直径または幅を有する。第2表面22上のテクスチャ18の適切な寸法、数および位置はまた、トランスデューサスタック10の特定の使用に依存して変わることができる。
いくつかの場合、図2に最もよく示されるように、テクスチャ18は、円の列38のパターンとして提供することができる。円の列38は、任意の所望の数の列と、各列内の任意の所望の数の円とを含むことができる。また、円の各列は、任意の所望の間隔寸法を使用して、別の円の列から間隔を空けて離すことができる。最後に、各列内の各円は、任意の所望の間隔寸法を使用して、別の円から間隔を空けて離すことができる。所望の列の数、円の数、列の間の間隔、および円の間の間隔は、トランスデューサスタック10の所望の性能特性に依存して選択することができる。
他の場合、テクスチャ18は、図8および14に最もよく示されるように、互いに交差する交差街路40のパターンとして提供される。交差街路は、垂直式または対角線または十字式など、いずれかの所望の様式で互いに交差することができる。他の場合、図13に示されるように、テクスチャ18は、全てが単一の方向に走る非交差状街路42のパターンとして提供される。これらのパターンにおいて任意の所望の数の街路を提供することができる。
また、街路は任意の所望の幅を有することができる。例えば、図8の街路は図14の街路よりも狭い幅を有する。いくつかの場合、街路は約127/1000mm(約5/1000インチ)〜約254/1000mm(約10/1000インチ)の幅を有する。同様に、街路は任意の所望の深さを有することができる。特定の場合において、街路は約10マイクロメートル〜20マイクロメートルの間の深さを有する。深さはトランスデューサの動作周波数に依存し得る。さらに、街路の深さは、正方形深さ形状、長方形深さ形状または凹面深さ形状など、任意の所望の深さ形状を有することができる。所望の街路数、街路幅、深さ形状および街路深さを、トランスデューサスタック10の所望の性能特性に依存して選択することができる。
テクスチャ18は、当該技術分野で知られるいずれかのテクスチャ形成技術を使用して第2表面22に形成することができる。いくつかの場合、テクスチャ形成技術は、減法的な技術である。適切なテクスチャ形成技術は、アブレーション、摩耗、ブラスチング、機械加工、ダイシング、研削およびエッチング技術を含む。いくつかの場合、レーザアブレーション技術を使用して第2表面22にテクスチャ18を形成することができる。例えば、CO2マーキング型レーザ、湿疹(eczema)レーザまたはYAG型レーザを使用して第2表面22にテクスチャ18を形成することができる。
整合層16は活性層14の第2表面22の上に提供される。整合層は、バッキング層12および活性層14から離れる方を向く外側表面34を有する。整合層16は第1厚さ領域26および第2厚さ領域28を有する。第1厚さ領域26および第2厚さ領域28のそれぞれは、外側表面から下方へ活性層14の第2表面22まで延在する。
第1厚さ領域26は第2厚さ領域28の厚さよりも大きな厚さを有する。第1厚さ領域26はまた、活性層14の第2表面22に形成されたテクスチャ18の中に延在する延在部24を有する。換言すると、延在部24はテクスチャ18を「埋める」。他方で、第2厚さ領域28は、テクスチャ18の中に延在せず、代わりに活性層14の第2表面22の上に横たわる。
第1厚さ領域26および第2厚さ領域28を有する整合層により整合層16が1つより多い超音波周波数で整合することが可能になる。第1厚さ領域26は第1周波数で整合し、第2厚さ領域28は第2周波数で整合する。第1周波数は第2周波数より高い。いくつかの実施形態において第1周波数は60MHzであり、第2周波数は40MHzである。他の実施形態において第1周波数は15〜100MHzの範囲内の周波数であり、第2周波数は1〜15MHzの範囲内の周波数である。
いくつかの実施形態において、第1厚さ領域26は3/4λの厚さを有し、第2厚さ領域28は1/4λの厚さを有し、ここでλは活性層によって提供される超音波振動の所望の波長である。そのような厚さ領域26、28の使用により、周囲媒体に送られる音響出力の帯域が広げられ、および跳ね返って戻る波から受け取る音響帯域が広げられる。厚さ領域26、28はまた、戻る波に対する感度を増大する。
整合層16に所望の第1厚さ領域/第2厚さ領域比を与えることもできる。第1厚さ領域/第2厚さ領域比は、トランスデューサスタック10の所望の性能特性に依存して選択される。例えば、所望の性能特性が、高い方の周波数および低い方の周波数において等しい圧力を生成するトランスデューサスタック10である場合、第1厚さ領域/第2厚さ領域比は1:1であることができる。所望の性能特性が、高い方の周波数においてより大きな圧力を生成するトランスデューサスタック10である場合、第1厚さ領域/第2厚さ領域比は1:1から2:1、3:1.4:1などまで増大されることができる。所望の性能特性が、低い方の周波数においてより大きな圧力を生成するトランスデューサスタック10である場合、第1厚さ領域/第2厚さ領域比は1:1から1:2、1:3、1:4などまで低減されることができる。
いくつかの実施形態において、図3〜4および9〜10に示されるように、整合層16は単一整合層である。そのような単一整合層16は単一整合材料を含む。整合層は均質層またはことによると段階的な層であることができる。特定の場合、単一整合層16は、銀担持エポキシなどの電気伝導性エポキシを含む均質層である。
他の実施形態において、図5〜6および11〜12に示されるように、整合層16は第1整合層16aおよび第2整合層16bを含む。ここで、第1整合層16aは第2表面22のテクスチャ18の中に延在する延在部24を画定し、第2整合層16bは延在部24および第2表面22の上に横たわる層を画定する。第2整合層16bの特定部分は延在部24と直接接触し、他の部分は活性層14の第2表面22と直接接触する。
いくつかの実施形態において、第1整合層16aおよび第2整合層16bは、同じ材料から形成される。この同じ材料は、各整合層16a、16bに対して単一の濃度で、または異なる濃度で提供されることができる。例えば、いくつかの場合、第1整合層16aは第1濃度で材料「X」を含み、第2整合層16bは異なる濃度で材料「X」を含む。いくつかの場合、第1整合層16aおよび第2整合層16bのそれぞれは、同じ濃度を有する銀担持エポキシを含む。他の場合、第1整合層16aは銀の第1体積濃度を有する銀担持エポキシを含み、第2整合層16bは銀の第2体積濃度を有する銀担持エポキシを含む。
他の場合、第1整合層16aは第1材料を含み、第2整合層16bは第2材料を含み、ここで第1材料は第2材料と異なる。例えば、いくつかの場合、第1整合層16aは銀担持エポキシを含み、第2整合層16bは、ポキシ(すなわち無担持エポキシ)、パリレン、およびフッ化ビニリデン三フッ化エチレン共重合体(すなわちP(VDF−TrFE)などの異なる材料を含む。他の場合、第1整合層16aは異なる材料を含み、第2整合層16bは銀担持エポキシを含む。
ここで図7を参照して例示的な実施形態を記載する。この実施形態において、活性層14は約50μmの厚さでバッキング層12の上に提供される。次にテクスチャ18が約17μmの深さで活性層の表面22に形成される。図9を参照すると、続いて整合層16が、テクスチャ18の中に延在する第1厚さ領域26と、活性層14の中に延在しない第2厚さ領域28とを有するように活性層14の上に提供される。第1厚さ領域26は約27μmの厚さを有し(ここで第1厚さ領域26の直接下にある活性層14は約34μmの厚さを有する)および第2厚さ領域28は約11μmの厚さを有する(ここで第2厚さ領域の直接下にある活性層14は約50μmの厚さを有する)。第1厚さ領域26は60MHz高周波数3/4λ位置で整合し、第2厚さ領域28は40MHz低周波数1/4λ位置で整合する。
いくつかの実施形態はトランスデューサスタックを製造する方法を提供する。方法は、ウェハ100を形成することを最初に含み、これはバッキング層12を形成するステップと、バッキング層12の上に活性層14を形成するステップと、活性層14に複数のテクスチャ18を作製するステップと、複数のテクスチャ18の上に整合層16を形成するステップとを含む。例示的なウェハ100が図15に示されている。方法はまた、ウェハ100を複数のセグメントに切断することを含み、各セグメントが超音波トランスデューサのトランスデューサスタックとして使用される。切断技術は機械加工、ダイシングおよびエッチングを含む。
本発明の様々な例を記載してきた。本発明を特定の開示された実施形態を参照してかなり詳しく記載してきたが、これらの実施形態は説明のために提示され、限定ではない。本発明を組み込む他の実施形態が可能である。当業者であれば、本発明の趣旨および付随の請求項の範囲から逸脱することなく様々な変更、適応および修正が施されてもよいことを認識するであろう。

Claims (20)

  1. バッキング層と、
    前記バッキング層の上に横たわる活性層であって、複数のテクスチャを含む表面を有する活性層と、
    前記活性層の上に横たわる整合層であって、第1厚さ領域および第2厚さ領域を有し、前記第1厚さ領域は前記第2厚さ領域の厚さより大きな厚さを有し、前記第1厚さ領域が前記複数のテクスチャの中に延在し、前記第2厚さ領域が前記複数のテクスチャの中に延在しない整合層と
    を含む超音波トランスデューサスタック。
  2. 前記第1厚さ領域が第1周波数と整合し、前記第2厚さ領域が第2周波数と整合し、前記第1周波数は前記第2周波数より高い、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  3. 前記第1周波数が60MHzである、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  4. 前記第2周波数が40MHzである、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  5. 前記第1厚さ領域が3/4λの厚さを有し、前記第2厚さ領域が1/4λの厚さを有し、ここでλは所望の波長である、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  6. 前記整合層が、1:1を超える第1厚さ領域/第2厚さ領域の比を有する、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  7. 前記整合層が、1:1未満の第1厚さ領域/第2厚さ領域の比を有する、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  8. 前記複数のテクスチャがそれぞれ円形状の表面テクスチャを有する、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  9. 前記複数のテクスチャが円の列のパターンとして提供される、請求項8に記載の超音波トランスデューサスタック。
  10. 前記複数のテクスチャがそれぞれ街路状の表面テクスチャを有する、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  11. 前記複数のテクスチャが、交差する街路のパターンとして提供される、請求項10に記載の超音波トランスデューサスタック。
  12. 前記複数のテクスチャが、交差しない街路のパターンとして提供される、請求項10に記載の超音波トランスデューサスタック。
  13. 前記複数のテクスチャがそれぞれ正方形の深さ形状を有する、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  14. 前記複数のテクスチャがそれぞれ凹面の深さ形状を有する、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  15. 前記整合層が第1整合層および第2整合層を含む、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  16. 前記第1整合層が、前記複数のテクスチャの中に延在する延在部を画定し、前記第2整合層が前記複数のテクスチャの中に延在しない、請求項15に記載の超音波トランスデューサスタック。
  17. 前記第1整合層および前記第2整合層が同じ材料を含む、請求項15に記載の超音波トランスデューサスタック。
  18. 前記第1整合層および前記第2整合層が異なる材料を含む、請求項15に記載の超音波トランスデューサスタック。
  19. 前記超音波トランスデューサスタックがIVUSトランスデューサの一部である、請求項1に記載の超音波トランスデューサスタック。
  20. 超音波トランスデューサスタックを作製する方法であって、
    (a)ウェハを形成するステップであって、
    (i)バッキング層を提供するステップ、
    (ii)前記バッキング層の上に横たわる活性層を提供するステップ、
    (iii)前記活性層の表面に複数のテクスチャを形成するステップ、
    (iv)前記活性層の前記表面の上に整合層を提供するステップであって、前記整合層が第1厚さ領域および第2厚さ領域を有し、前記第1厚さ領域が前記第2厚さ領域の厚さより大きな厚さを有し、前記第1厚さ領域が前記複数のテクスチャの中に延在し、前記第2厚さ領域が前記複数のテクスチャの中に延在しない、ステップ
    を含むステップと、
    (b)前記ウェハをセグメントに分割するステップであって、各セグメントが超音波トランスデューサスタックを形成するステップと
    を含む方法。
JP2016542188A 2013-12-31 2014-12-29 超音波トランスデューサスタック Pending JP2017502592A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019203976A JP6962989B2 (ja) 2013-12-31 2019-11-11 超音波トランスデューサスタック

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/144,799 US9536511B2 (en) 2013-12-31 2013-12-31 Ultrasound transducer stack
US14/144,799 2013-12-31
PCT/US2014/072514 WO2015116340A2 (en) 2013-12-31 2014-12-29 Ultrasound transducer stack

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019203976A Division JP6962989B2 (ja) 2013-12-31 2019-11-11 超音波トランスデューサスタック

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017502592A true JP2017502592A (ja) 2017-01-19
JP2017502592A5 JP2017502592A5 (ja) 2017-11-30

Family

ID=53181332

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016542188A Pending JP2017502592A (ja) 2013-12-31 2014-12-29 超音波トランスデューサスタック
JP2019203976A Active JP6962989B2 (ja) 2013-12-31 2019-11-11 超音波トランスデューサスタック

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019203976A Active JP6962989B2 (ja) 2013-12-31 2019-11-11 超音波トランスデューサスタック

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9536511B2 (ja)
EP (1) EP3089828B1 (ja)
JP (2) JP2017502592A (ja)
CN (1) CN105848791A (ja)
WO (1) WO2015116340A2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106824733A (zh) * 2017-01-11 2017-06-13 上海爱声生物医疗科技有限公司 一种匹配层优化的超声换能器及其制作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0181100U (ja) * 1987-11-20 1989-05-31
JPH0730998A (ja) * 1993-06-15 1995-01-31 Hewlett Packard Co <Hp> 超音波プローブ

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2833999A (en) * 1953-09-28 1958-05-06 Douglas H Howry Transducer
DE3437862A1 (de) * 1983-10-17 1985-05-23 Hitachi Medical Corp., Tokio/Tokyo Ultraschallwandler und verfahren zu seiner herstellung
US5065068A (en) * 1989-06-07 1991-11-12 Oakley Clyde G Ferroelectric ceramic transducer
US5410208A (en) 1993-04-12 1995-04-25 Acuson Corporation Ultrasound transducers with reduced sidelobes and method for manufacture thereof
JP2927144B2 (ja) 1993-06-23 1999-07-28 松下電器産業株式会社 超音波トランスデューサ
US5438998A (en) 1993-09-07 1995-08-08 Acuson Corporation Broadband phased array transducer design with frequency controlled two dimension capability and methods for manufacture thereof
US5415175A (en) 1993-09-07 1995-05-16 Acuson Corporation Broadband phased array transducer design with frequency controlled two dimension capability and methods for manufacture thereof
US5678554A (en) 1996-07-02 1997-10-21 Acuson Corporation Ultrasound transducer for multiple focusing and method for manufacture thereof
DE69714909T2 (de) * 1996-05-27 2003-04-30 Ngk Insulators Ltd Piezoelektrisches Element des Dünnschichttyps
FR2756447B1 (fr) * 1996-11-26 1999-02-05 Thomson Csf Sonde acoustique multielements comprenant une electrode de masse commune
US5984871A (en) 1997-08-12 1999-11-16 Boston Scientific Technologies, Inc. Ultrasound transducer with extended focus
JP3964508B2 (ja) 1997-09-19 2007-08-22 株式会社日立メディコ 超音波探触子及び超音波診断装置
JP3926448B2 (ja) 1997-12-01 2007-06-06 株式会社日立メディコ 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置
US5971925A (en) 1998-06-08 1999-10-26 Acuson Corporation Broadband phased array transducer with frequency controlled two dimensional aperture capability for harmonic imaging
JP2000050391A (ja) 1998-07-31 2000-02-18 Olympus Optical Co Ltd 超音波トランスデューサーおよびその製造方法
US6036648A (en) 1998-10-23 2000-03-14 Scimed Life Systems, Inc. Machine tilt transducer and methods of making
US6310426B1 (en) 1999-07-14 2001-10-30 Halliburton Energy Services, Inc. High resolution focused ultrasonic transducer, for LWD method of making and using same
US6371915B1 (en) 1999-11-02 2002-04-16 Scimed Life Systems, Inc. One-twelfth wavelength impedence matching transformer
JP2001299747A (ja) * 2000-04-20 2001-10-30 Nippon Koden Corp 超音波3次元走査プローブ
US6759791B2 (en) 2000-12-21 2004-07-06 Ram Hatangadi Multidimensional array and fabrication thereof
US6666825B2 (en) * 2001-07-05 2003-12-23 General Electric Company Ultrasound transducer for improving resolution in imaging system
US6758094B2 (en) * 2001-07-31 2004-07-06 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Ultrasonic transducer wafer having variable acoustic impedance
US7061163B2 (en) 2002-01-28 2006-06-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Ultrasonic transducer and ultrasonic flowmeter
US6969943B2 (en) 2002-01-28 2005-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Acoustic matching layer and ultrasonic transducer
US20040190377A1 (en) 2003-03-06 2004-09-30 Lewandowski Robert Stephen Method and means for isolating elements of a sensor array
JP4261374B2 (ja) 2004-01-09 2009-04-30 富士フイルム株式会社 積層構造体及びその製造方法、並びに、超音波トランスデューサ
US20050225211A1 (en) 2004-04-01 2005-10-13 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Matching layer systems and methods for ultrasound transducers
JP4805254B2 (ja) 2004-04-20 2011-11-02 ビジュアルソニックス インコーポレイテッド 配列された超音波トランスデューサ
WO2006030793A1 (ja) 2004-09-16 2006-03-23 Olympus Medical Systems Corp. 超音波プローブ
US20070182290A1 (en) * 2005-07-22 2007-08-09 University Of Southern California Fabrication of Broadband Graded Transducer Using Piezoelectric Partial Composites
CN101431941B (zh) 2006-04-28 2011-05-18 松下电器产业株式会社 超声波探头
US7791248B2 (en) * 2006-06-30 2010-09-07 The Penn State Research Foundation Piezoelectric composite based on flexoelectric charge separation
WO2009018130A2 (en) * 2007-07-27 2009-02-05 The Penn State Research Foundation Piezoelectric materials based on flexoelectric charge separation and their fabrication
EP2405671A4 (en) 2009-03-04 2014-04-02 Panasonic Corp ULTRASONIC TRANSMITTER, ULTRASONIC SOUND AND ULTRASONIC DIAGNOSTICS
US20110062824A1 (en) 2009-09-15 2011-03-17 Fujifilm Corporation Ultrasonic transducer, ultrasonic probe and producing method
CN101712027B (zh) * 2009-11-05 2012-02-01 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 由平面圆片元件组成的中心对称相控聚焦阵换能器
JP5550363B2 (ja) * 2010-01-26 2014-07-16 キヤノン株式会社 静電容量型電気機械変換装置
WO2011151994A1 (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 信越ポリマー株式会社 超音波診断装置用レンズ及び超音波診断装置用プローブ
WO2012144117A1 (ja) 2011-04-21 2012-10-26 パナソニック株式会社 超音波プローブ、及び、超音波診断装置
US9530955B2 (en) * 2011-11-18 2016-12-27 Acist Medical Systems, Inc. Ultrasound transducer and processing methods thereof
KR101354603B1 (ko) 2012-01-02 2014-01-23 삼성메디슨 주식회사 초음파 프로브 및 그 제조방법
KR101354605B1 (ko) * 2012-02-03 2014-01-23 삼성메디슨 주식회사 초음파 프로브 및 그 제조방법
WO2014077836A1 (en) 2012-11-16 2014-05-22 Acist Medical Systems, Inc. Ultrasound transducer and processing methods thereof
CN103240220B (zh) * 2013-05-09 2015-06-17 电子科技大学 一种压电式阵列超声换能器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0181100U (ja) * 1987-11-20 1989-05-31
JPH0730998A (ja) * 1993-06-15 1995-01-31 Hewlett Packard Co <Hp> 超音波プローブ

Also Published As

Publication number Publication date
CN105848791A (zh) 2016-08-10
WO2015116340A9 (en) 2015-10-08
US9536511B2 (en) 2017-01-03
WO2015116340A2 (en) 2015-08-06
WO2015116340A3 (en) 2015-12-03
EP3089828A2 (en) 2016-11-09
JP2020043579A (ja) 2020-03-19
US20150182998A1 (en) 2015-07-02
JP6962989B2 (ja) 2021-11-05
EP3089828B1 (en) 2017-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10553776B2 (en) Ultrasound transducer and processing methods thereof
US9901956B2 (en) Impedance matching for ultrasound phased array elements
US9263663B2 (en) Method of making thick film transducer arrays
JP4310586B2 (ja) 超音波探触子及び超音波診断装置
EP0142215A2 (en) Ultrasound transducer with improved vibrational modes
JP7376008B2 (ja) 高周波超音波トランスデューサ
JP5738671B2 (ja) 超音波トランスデューサ、超音波プローブおよび超音波トランスデューサの製造方法
CN107534815B (zh) 包括具有复合结构的匹配层的超声换能器及其制造方法
US11197655B2 (en) Ultrasound probe and method of manufacturing ultrasound probe
CN109231150B (zh) 一种组合式薄膜pMUTs及其制备方法
JP6162815B2 (ja) 超音波振動子およびその処理方法
JP2006288977A (ja) 超音波プローブ及びその製造方法
JP6962989B2 (ja) 超音波トランスデューサスタック
US9566612B2 (en) Ultrasonic probe
JP4769127B2 (ja) 超音波プローブ及び超音波プローブ製造方法
JP2009152785A (ja) 超音波探触子及びその製造方法
JP2017192143A (ja) 超音波振動子およびその処理方法
JP2005110116A (ja) 超音波トランスデューサアレイ及びその製造方法
JP2005064623A (ja) 配列型の超音波探触子およびその製造方法
CN115968272A (zh) 用于减少mut阵列中的串扰的沟槽

Legal Events

Date Code Title Description
A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529

Effective date: 20160622

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171016

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181030

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190424

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190709