KR20220104752A

KR20220104752A - 음향 흡수기 구조를 갖는 초음파 트랜스듀서

Info

Publication number: KR20220104752A
Application number: KR1020227020210A
Authority: KR
Inventors: 다니엘라 마리사 프레드릭; 찰스 바움가트너; 브라이언 리 버쿰쇼; 조셉 마이클 아담
Original assignee: 엑소 이미징, 인크.
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2022-07-26
Also published as: CN115023607A; US20210153844A1; EP4062168A4; WO2021102127A1; EP4062168A1; JP2023502334A; IL293087A; TW202138803A

Abstract

무기, 다공성 발포체 및 발포체의 기공의 적어도 일부 내의 흡수 재료를 포함하는 높은 음향 감쇠 및 높은 열 전도성을 갖는 음향 흡수 재료, 초음파 트랜스듀서 및 이들을 포함하는 디바이스, 뿐만 아니라 재료의 제조 방법이 설명된다.

Description

음향 흡수기 구조를 갖는 초음파 트랜스듀서

본 출원은 2019년 11월 22일자로 출원된 미국 가출원 번호 제62/939,262호의 우선권 및 이익을 주장하는데, 그 전체 내용은 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합된다.

초음파 음향 어레이는 전기 에너지를 음향 에너지로 변환하고 음향 에너지를 스캐닝되고 있는 환자를 향해 송신하여 환자의 해부학적 구조에서 반사되는 음향 에너지로부터 이미징 데이터를 획득한다.

하나의 양태에서, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기(thermally conductive acoustic absorber)가 본원에서 개시되는데, 음향 흡수기는 다음의 것을 포함한다: 복수의 기공(pore)을 갖는 다공성 발포체(porous foam); 및 다공성 발포체의 복수의 기공의 적어도 하나 또는 적어도 일부 내에 배치되는 음향 흡수 재료(acoustic absorbing material). 몇몇 실시형태에서, 기공은 연속 네트워크를 형성한다. 다른 실시형태에서, 기공은 반연속 네트워크(semi-continuous network)를 형성한다. 몇몇 실시형태에서, 기공은 부분적으로 폐쇄된다. 몇몇 실시형태에서, 기공은 확률론적이다(stochastic). 다른 실시형태에서, 기공은 규칙적이다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 약 2 기공/cm 내지 약 50 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 약 60 % 내지 약 98 %의 공극률(porosity)을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 다공질 재료(cellular material), 스펀지 재료, 또는 둘 모두를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 다공성 발포체 구조를 갖는 무기 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 반도체, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 적어도 부분적으로 결정질(crystalline)이다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 금속 또는 금속 합금은 코발트, 금, 철, 철 크롬, 니켈, 납, 니켈 크롬, 니켈 철 크롬, 은, 탄탈룸, 텅스텐, 지르코늄, 알루미늄, 구리 알루미늄, 몰리브덴, 니켈 구리, 니켈 철, 레늄, 스테인리스 스틸, 주석, 텅스텐 니켈, 지르코늄, 카드뮴, 코발트 크롬, 구리, 철 크롬 알루미늄, 란탄화된(lanthanated) 몰리브덴, 니켈 마그네슘 갈륨, 티타늄, 탄탈룸 지르코늄 몰리브덴, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 세라믹을 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 산화물(oxide), 탄화물(carbide), 질화물(nitride), 실리케이트(silicate), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 산화물을 포함하고, 산화물은 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 아연 안티몬 비스무트 산화물(zinc antimony bismuth oxide), 또는 이들의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 탄화물을 포함하고, 탄화물은 붕소 탄화물(boron carbide), 지르코늄 탄화물(zirconium carbide), 하프늄 탄화물(hafnium carbide), 탄탈룸 탄화물(tantalum carbide), 아연 탄화물(zinc carbide), 텅스텐 탄화물(tungsten carbide), 또는 이들의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 질화물을 포함하고, 질화물은 붕소 질화물(boron nitride)을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 탄소를 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 이트리아 안정화 지르코니아(yttria stabilized zirconia)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 반도체를 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 반도체는 규소(silicon), 규소 질화물(silicon nitride), 카드뮴 황화물 니켈(cadmium sulfide nickel), 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 복합재를 포함하고, 복합재는 금속, 금속 합금, 반도체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 복합재는 탄소, 실리카(silica), 규소, 규소 질화물 탄화물(silicon nitride carbide), 규소 산탄화물(silicon oxy carbide), 규소 탄화물(silicon carbide), 카드뮴 황화물 니켈(cadmium sulfide nickel), 알루미나 보로실리케이트(alumina borosilicate), 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 복합재는 더 높은 열 전도성 또는 기계적 강도를 부여하는 섬유, 입자, 또는 섬유 및 입자 둘 모두를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 적어도 부분적으로 비정질(amorphous)이다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 금속 또는 금속 합금은 벌크 금속 유리(bulk metallic glass)를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 벌크 금속 유리는 티타늄, 지르코늄, 또는 이들의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 벌크 금속 유리는 ZrCuAlNiTi 벌크 금속 유리를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 세라믹을 포함하고, 세라믹은 탄소, 규소 산탄화물, 아연 도핑 보로실리케이트, 유리, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 세라믹을 포함하고, 세라믹은 유리를 포함하고, 유리는 규소 산화물(silicon oxide), 칼슘 탄소 산화물(calcium carbon oxide), 나트륨 탄소 산소(sodium carbon oxygen), 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 반도체를 포함하고, 반도체는 규소, 규소 질화물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합, 및 하나 이상의 도핑제(doping agent)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 다공성 발포체의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 다공성 발포체의 것보다 더 낮은(또는 상당히 더 낮은) 음향 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 무기 재료를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 실리콘(silicone)을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 실리콘은 실리콘 함유 고무를 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 실리콘은 폴리디메틸실록산, 폴리비닐메틸실록산, 폴리플루오로메틸실록산, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 유기 재료를 포함한다. 또 다른 다양한 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 에폭시, 폴리우레탄, 폴리부타디엔 고무, 또는 이들의 조합을 포함한다. 또 다른 다양한 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 폴리에틸렌, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리비닐클로라이드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 베이스 재료 및 무기 충전재(inorganic filler)를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 무기 충전재는 입자, 소판(platelet), 바늘, 또는 이들의 조합의 형태이다. 몇몇 실시형태에서, 무기 충전재는 베이스 재료의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 무기 충전재는 베이스 재료의 것보다 더 큰(또는 상당히 더 큰) 음향 임피던스를 갖는다. 다양한 실시형태에서, 무기 충전재는 텅스텐, 텅스텐 탄화물(tungsten carbide), 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 알루미늄 질화물(aluminum nitride), 하프늄 산화물(hafnium oxide), 바륨 산화물(barium oxide), 탄탈룸, 탄탈룸 산화물(tantalum oxide), 몰리브덴, 몰리브덴 산화물(molybdenum oxide), 크롬, 크롬 산화물(chromium oxide), 티타늄 이산화물(titanium dioxide), 철, 철 산화물(iron oxide), 코발트, 코발트 산화물(cobalt oxide), 니켈, 니켈 산화물(nickel oxide), 구리, 구리 산화물(copper oxide), 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 열 전도성 음향 흡수기는 약 1.5:1 내지 약 49:1의 음향 흡수 재료 대 다공성 발포체의 볼륨 기준 비율을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 열 전도성 음향 흡수기는 적어도 1 W/mK의 열 전도성을 갖는다.

다른 양태에서, 다음의 것을 포함하는 초음파 프로브가 본원에서 개시된다: 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB); 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC); 초음파 트랜스듀서; 및 다음의 것을 포함하는 열 전도성 음향 흡수기: 복수의 기공을 갖는 다공성 발포체; 및 다공성 발포체의 복수의 기공의 적어도 하나 또는 적어도 일부 내에 배치되는 음향 흡수 재료. 몇몇 실시형태에서, 기공은 연속 네트워크를 형성한다. 다른 실시형태에서, 기공은 반연속 네트워크를 형성한다. 몇몇 실시형태에서, 기공은 부분적으로 폐쇄된다. 다른 실시형태에서, 기공은 폐쇄된다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 약 2 기공/cm 내지 약 50 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 약 60 % 내지 약 98 %의 공극률을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 다공질 재료, 스펀지 재료, 또는 둘 모두를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체는 다공성 발포체 구조를 갖는 무기 재료를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 반도체, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 적어도 부분적으로 결정질이다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 금속 또는 금속 합금은 코발트, 금, 철, 철 크롬, 니켈, 납, 니켈 크롬, 니켈 철 크롬, 은, 탄탈룸, 텅스텐, 지르코늄, 알루미늄, 구리 알루미늄, 몰리브덴, 니켈 구리, 니켈 철, 레늄, 스테인리스 스틸, 주석, 텅스텐 니켈, 지르코늄, 카드뮴, 코발트 크롬, 구리, 철 크롬 알루미늄, 란탄화된 몰리브덴, 니켈 마그네슘 갈륨, 티타늄, 탄탈룸 지르코늄 몰리브덴, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 세라믹을 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 산화물, 탄화물, 질화물, 실리케이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 산화물을 포함하고, 산화물은 알루미늄 산화물, 아연 안티몬 비스무트 산화물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 탄화물을 포함하고, 탄화물은 붕소 탄화물, 지르코늄 탄화물, 하프늄 탄화물, 탄탈룸 탄화물, 아연 탄화물, 텅스텐 탄화물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 질화물을 포함하고, 질화물은 붕소 질화물을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 탄소를 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 세라믹은 이트리아 안정화 지르코니아를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 반도체를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 반도체는 규소, 규소 질화물, 카드뮴 황화물 니켈, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 복합재를 포함하고, 복합재는 금속, 금속 합금, 반도체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 복합재는 탄소, 실리카, 규소, 규소 질화물 탄화물, 규소 산탄화물, 규소 탄화물, 카드뮴 황화물 니켈, 알루미나 보로실리케이트, 또는 이들의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 복합재는 더 높은 열 전도성 또는 기계적 강도를 부여하는 섬유, 입자, 또는 섬유 및 입자 둘 모두를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 적어도 부분적으로 비정질이다. 또 다른 실시형태에서, 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 금속 또는 금속 합금은 벌크 금속 유리를 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 벌크 금속 유리는 티타늄, 지르코늄, 또는 이들의 조합을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 벌크 금속 유리는 ZrCuAlNiTi 벌크 금속 유리를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 세라믹을 포함하고, 세라믹은 탄소, 규소 산탄화물, 아연 도핑 보로실리케이트, 유리, 또는 이들의 조합을 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 무기 재료는 세라믹을 포함하고, 세라믹은 유리를 포함하고, 유리는 규소 산화물, 칼슘 탄소 산화물, 나트륨 탄소 산소, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 반도체를 포함하고, 반도체는 규소, 규소 질화물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합, 및 하나 이상의 도핑제를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 다공성 발포체의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 다공성 발포체의 것보다 더 낮은(또는 상당히 더 낮은) 음향 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 무기 재료를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 실리콘을 포함한다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 실리콘은 실리콘 함유 고무를 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 실리콘은 폴리디메틸실록산, 폴리비닐메틸실록산, 폴리플루오로메틸실록산, 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 유기 재료를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 에폭시, 폴리우레탄, 폴리부타디엔 고무, 또는 이들의 조합을 포함한다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 폴리에틸렌, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리비닐클로라이드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료는 베이스 재료 및 무기 충전재를 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 무기 충전재는 입자, 소판, 바늘, 또는 이들의 조합의 형태이다. 몇몇 실시형태에서, 무기 충전재는 베이스 재료의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 무기 충전재는 베이스 재료의 것보다 더 큰(또는 상당히 더 큰) 음향 임피던스를 갖는다. 다양한 또 다른 실시형태에서, 무기 충전재는 텅스텐, 텅스텐 탄화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 하프늄 산화물, 바륨 산화물, 탄탈룸, 탄탈룸 산화물, 몰리브덴, 몰리브덴 산화물, 크롬, 크롬 산화물, 티타늄 이산화물, 철, 철 산화물, 코발트, 코발트 산화물, 니켈, 니켈 산화물, 구리, 구리 산화물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료 대 다공성 발포체의 볼륨 기준 비율은 약 1.5:1 내지 약 49:1이다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기는 적어도 1 W/mK의 열 전도성을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기는 PCB와 ASIC 사이에서 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 초음파 프로브는 PCB에 커플링되는 PCB 히트싱크를 더 포함하되, 음향 흡수기는 PCB와 PCB 히트싱크 사이에서 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 초음파 프로브는 두 개 이상의 음향 흡수기를 포함하는데, 여기서 두 개 이상의 음향 흡수기 중 적어도 하나는 PCB와 ASIC 사이에서 장착되고, 두 개 이상의 음향 흡수기 중 적어도 하나는 PCB와 PCB 히트싱크 사이에서 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 초음파 트랜스듀서는 압전 미세 가공 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 초음파 트랜스듀서는 용량성 미세 가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)를 포함한다.

여전히 다른 양태에서, 초음파 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기를 형성하는 방법이 본원에서 개시되는데, 그 방법은 다음의 것을 포함한다: 복수의 기공을 갖는 다공성 발포체를 수용하는 것; 및 다공성 발포체의 복수의 기공의 적어도 일부를 음향 흡수 재료로 적어도 부분적으로 포화시키는 것. 다양한 실시형태에서, 음향 흡수 재료로 다공성 발포체의 기공의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 포화시키는 것은 다음의 것을 포함한다: 진공 하에서 음향 흡수 재료를 다공성 발포체의 복수의 기공 안으로 흡인하는 것; 압력 하에서 음향 흡수 재료를 다공성 발포체의 복수의 기공 안으로 가압하는 것; 또는 진공 하에서 음향 흡수 재료를 다공성 발포체의 복수의 기공 안으로 흡인하고 압력 하에서 음향 흡수 재료를 다공성 발포체의 복수의 기공 안으로 가압하는 것 둘 모두를 하는 것.

본 개시의 신규 피쳐는 첨부된 청구범위에서 구체적으로 기술된다. 본 개시의 피쳐 및 이점의 더 나은 이해는, 본 개시의 원리가 활용되는 예시적인 실시형태를 기술하는 다음의 상세한 설명, 및 다음의 첨부의 도면을 참조하여 획득될 것이다:
도 1은, 본원의 실시형태에 따른, 예시적인 음향 흡수 재료의 예시를 도시한다;
도 2는, 본원의 실시형태에 따른, 예시적인 다공성 발포체의 이미지를 도시한다;
도 3은, 본원의 실시형태에 따른, 실리콘 음향 흡수 재료로 충전되는 90 % 다공성 구리 발포체의 감쇠 그래프를 도시한다;
도 4는, 본원의 실시형태에 따른, 실리콘 음향 흡수 재료의 감쇠 그래프를 도시한다;
도 5는, 본원의 실시형태에 따른, 제1 예시적인 초음파 프로브의 예시를 도시한다; 그리고
도 6은, 본원의 실시형태에 따른, 제2 예시적인 초음파 프로브의 예시를 도시한다.

초음파 이미저는 주문형 집적 회로(ASIC 또는 음향 타일)에 장착되는 음향 트랜스듀서 또는 미세 가공 초음파 트랜스듀서(Micromachined Ultrasound Transducer; MUT)를 포함하는데, 여기서 MUT는 전기 에너지를 음향 에너지로 변환하고 음향 에너지를 스캐닝되고 있는 환자에게 송신한다. 에너지의 일부는 환자의 해부학적 구조를 반영하여 초음파 이미지를 생성한다.

그러한 ASIC이 동작 동안 상당한 열을 발생시키기 때문에, FDA는 환자 부상을 방지하기 위해 의료용 초음파 트랜스듀서의 표면에 대해 온도 제한을 두었다. 현재, ASIC으로부터의 열은 ASIC에 장착되며 인쇄 회로 보드(PCB)와 접촉하는 금속 히트싱크에 의해 흡수된다. 그러나, 음향 트랜스듀서 후방으로부터 금속 히트싱크에서 나오는 음향 에너지의 반사는 이미징 데이터를 저하시킬 수 있다. 그러한 열화를 감소시키기 위해 몇몇 의료용 초음파 이미징 트랜스듀서가 금속 히트싱크에 장착되는 고무 또는 에폭시 기반의 음향 흡수 재료를 구현하지만, 그러한 음향 흡수 재료는 ASIC으로부터 열을 제거하는 히트싱크의 효능을 감소시키고, 그 결과, FDA 온도 제한이 초과된다.

음향 흡수기로서 작용하며 그 열 전도성이 히트싱크로서 작용하기에 충분한 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기가 본원에서 제공된다. 게다가, 현재 이용 가능한 고무 또는 에폭시 기반의 음향 흡수 재료와는 달리, 본원에서 설명되는 음향 흡수기는, 다른 전기 컴포넌트에 대한 직접 연결 및 접합을 허용하기에 충분한 강도 및 강성을 갖는다. 본원에서 설명되는 열 전도성 음향 흡수기는, 압전 미세 가공 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer; PMUT) 및 용량성 미세 가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer; CMUT)를 비롯한, 미세 가공 초음파 트랜스듀서(MUT)와 같은 다양한 타입의 음향 트랜스듀서에 대해 적합하다.

열 전도성 음향 흡수기 재료

본원에서 제공되는 하나의 양태는, 도 1 및 도 2에 따르면, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기(100)이다. 몇몇 실시형태에서, 열 전도성 음향 흡수기(100)는 높은 레벨의 음향 에너지 흡수 및 높은 열 전도성 둘 모두를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기(100)는 다공성 발포체(101) 및 음향 흡수 재료(102)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는 복수의 기공(101A)을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 다공성 발포체(101)의 복수의 기공(101A) 내에서 대체된다(displaced). 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 다공성 발포체(101)의 복수의 기공(101A)의 적어도 일부 내에서 대체된다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 다공성 발포체(101)의 기공(101A)의 대부분 내에서 대체된다. 몇몇 실시형태에서, 본원의 다공성 발포체(101)의 특정한 재료 및 구조은 음향 흡수기(100)의 높은 열 전도성을 가능하게 하고, 반면, 음향 흡수 재료(102)는 높은 음향 감쇠를 제공한다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 열 전도성은 음향 흡수 재료(102)의 열 전도성보다 더 크다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 열 전도성은 음향 흡수 재료(102)의 열 전도성보다, 약 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 배, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 만큼 더 크다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 열 전도성은 음향 흡수 재료(102)의 열 전도성보다 적어도 약 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 배만큼 더 크다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)의 음향 임피던스는 다공성 발포체(101)의 음향 임피던스보다 약 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50 배, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 만큼 더 작다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)의 음향 임피던스는 다공성 발포체(101)의 음향 임피던스보다 적어도 약 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50 배, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 만큼 더 작다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102) 및 다공성 발포체(101)의 음향 임피던스 사이의 큰 차이는, 음향 트랜스듀서 후방에 위치되는 구조에서 반사되는 음향 에너지의 효과적인 감쇠 및 높은 레벨의 음향 에너지 흡수를 초래한다. 그러한 음향 에너지 흡수 및 감쇠는 아티팩트(artifact)를 감소시키고 명확하고 정확한 이미징 데이터 수집을 가능하게 한다.

몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102) 대 다공성 발포체(101)의 볼륨 기준 비율은 약 1.5:1 내지 약 49:1이다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102) 대 다공성 발포체(101)의 볼륨 기준 비율은, 약 1.5:1 내지 약 3:1, 약 1.5:1 내지 약 5:1, 약 1.5:1 내지 약 10:1, 약 1.5:1 내지 약 15:1, 약 1.5:1 내지 약 20:1, 약 1.5:1 내지 약 25:1, 약 1.5:1 내지 약 30:1, 약 1.5:1 내지 약 35:1, 약 1.5:1 내지 약 40:1, 약 1.5:1 내지 약 45:1, 약 1.5:1 내지 약 49:1, 약 3:1 내지 약 5:1, 약 3:1 내지 약 10:1, 약 3:1 내지 약 15:1, 약 3:1 내지 약 20:1, 약 3:1 내지 약 25:1, 약 3:1 내지 약 30:1, 약 3:1 내지 약 35:1, 약 3:1 내지 약 40:1, 약 3:1 내지 약 45:1, 약 3:1 내지 약 49:1, 약 5:1 내지 약 10:1, 약 5:1 내지 약 15:1, 약 5:1 내지 약 20:1, 약 5:1 내지 약 25:1, 약 5:1 내지 약 30:1, 약 5:1 내지 약 35:1, 약 5:1 내지 약 40:1, 약 5:1 내지 약 45:1, 약 5:1 내지 약 49:1, 약 10:1 내지 약 15:1, 약 10:1 내지 약 20:1, 약 10:1 내지 약 25:1, 약 10:1 내지 약 30:1, 약 10:1 내지 약 35:1, 약 10:1 내지 약 40:1, 약 10:1 내지 약 45:1, 약 10:1 내지 약 49:1, 약 15:1 내지 약 20:1, 약 15:1 내지 약 25:1, 약 15:1 내지 약 30:1, 약 15:1 내지 약 35:1, 약 15:1 내지 약 40:1, 약 15:1 내지 약 45:1, 약 15:1 내지 약 49:1, 약 20:1 내지 약 25:1, 약 20:1 내지 약 30:1, 약 20:1 내지 약 35:1, 약 20:1 내지 약 40:1, 약 20:1 내지 약 45:1, 약 20:1 내지 약 49:1, 약 25:1 내지 약 30:1, 약 25:1 내지 약 35:1, 약 25:1 내지 약 40:1, 약 25:1 내지 약 45:1, 약 25:1 내지 약 49:1, 약 30:1 내지 약 35:1, 약 30:1 내지 약 40:1, 약 30:1 내지 약 45:1, 약 30:1 내지 약 49:1, 약 35:1 내지 약 40:1, 약 35:1 내지 약 45:1, 약 35:1 내지 약 49:1, 약 40:1 내지 약 45:1, 약 40:1 내지 약 49:1, 또는 약 45:1 내지 약 49:1이다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102) 대 다공성 발포체(101)의 볼륨 기준 비율은 약 1.5:1, 약 3:1, 약 5:1, 약 10:1, 약 15:1, 약 20:1, 약 25:1, 약 30:1, 약 35:1, 약 40:1, 약 45:1, 또는 약 49:1 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 이다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102) 대 다공성 발포체(101)의 볼륨 기준 비율은 적어도 약 1.5:1, 약 3:1, 약 5:1, 약 10:1, 약 15:1, 약 20:1, 약 25:1, 약 30:1, 약 35:1, 약 40:1, 또는 약 45:1 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 이다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102) 대 다공성 발포체(101)의 볼륨 기준 비율은 최대 약 3:1, 약 5:1, 약 10:1, 약 15:1, 약 20:1, 약 25:1, 약 30:1, 약 35:1, 약 40:1, 약 45:1, 또는 약 49:1 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 이다.

다양한 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102) 대 다공성 발포체(101)의 볼륨 기준 비율은 평균 비율, 최소 비율, 또는 최대 비율로서 측정된다.

다공성 발포체

본원의 다공성 발포체(101)의 특정한 구조 및 재료는 향상된 열 전도성 및 음향 흡수 재료(102)를 포함하기 위한 복수의 기공(101A)을 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 기공(101A)은 연속 네트워크를 형성한다. 또 다른 실시형태에서, 연속 네트워크에서, 기공(101A)의 적어도 일부는 상호 연결된다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 연속 네트워크에서, 기공(101A)의 적어도 대부분은 상호 연결된다. 몇몇 실시형태에서, 연속 네트워크에서, 복수의 기공(101A)이 다공성 발포체(101)를 통한 연속 채널을 형성한다. 다른 실시형태에서, 기공(101A)은 폐쇄 네트워크(closed network)를 형성한다. 또 다른 실시형태에서, 폐쇄 네트워크에서, 기공(101A)의 적어도 일부는 격리되고 폐쇄된다. 여전히 또 다른 실시형태에서, 연속 네트워크에서, 기공(101A)의 적어도 대부분은 격리되고 폐쇄된다. 몇몇 실시형태에서, 연속 네트워크에서, 복수의 기공(101A)은 다공성 발포체(101)를 통한 연속 채널을 형성하지 않는다. 몇몇 실시형태에서, 기공(101A)은 반연속 네트워크를 형성한다. 몇몇 실시형태에서, 반연속 네트워크에서, 기껏해야 기공(101A)의 대부분이 상호 연결된다. 몇몇 실시형태에서, 반연속 네트워크에서, 기공(101A)의 적어도 일부는 폐쇄되고 격리된다. 몇몇 실시형태에서, 기공(101A)은 부분적으로 폐쇄된다. 다른 실시형태에서, 기공(101A)은 개방되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 기공(101A)은 확률론적이다. 다른 실시형태에서, 기공(101A)은 규칙적이다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는 무기 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 반도체, 도핑제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 중 적어도 하나는 결정질이다. 몇몇 실시형태에서, 금속, 금속 합금, 세라믹, 및 반도체 중 적어도 하나는 비정질이다. 몇몇 실시형태에서, 비정질 금속 및 비정질 금속 합금 중 적어도 하나는 벌크 금속 유리이다. 하나의 예에서, 다공성 발포체(101)는 다공성 발포체(101)의 재료를 골격 구조 상에 코팅하는 것 및 골격 구조를 제거하는 것에 의해 생성된다. 몇몇 실시형태에서, 골격 구조는 열 분해에 의해 제거된다. 몇몇 실시형태에서, 골격 구조의 형상은 기공(101A)의 구조를 형성한다. 몇몇 실시형태에서, 골격 구조는 폴리우레탄을 포함한다. 대안적으로, 다공성 발포체(101)는 기공의 연속 네트워크, 반연속 네트워크, 또는 폐쇄 네트워크를 형성할 수 있는 임의의 다른 방법에 의해 생성된다.

다공성 발포체(101)의 기공 밀도는 기공(101A)의 평균 사이즈와 상관된다. 그러한 만큼, 다공성 발포체(101)의 기공 밀도는 음향 흡수기(100) 내의 음향 흡수 재료(102) 포켓의 사이즈에 상관된다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 기공 밀도를 증가시키는 것은 음향 흡수기(100)에 의해 제공되는 열 전도성의 균일성을 증가시킨다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 기공 밀도를 증가시키는 것은 음향 흡수기(100)에 의해 제공되는 음향 감쇠의 균일성을 증가시킨다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 기공 밀도를 감소시키는 것은 음향 흡수기(100)에 의해 제공되는 열 전도성의 균일성을 감소시킨다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 기공 밀도를 감소시키는 것은 음향 흡수기(100)에 의해 제공되는 음향 감쇠의 균일성을 감소시킨다.

다공성 발포체(101)의 공극률은 음향 흡수 재료(102)의 첨가 이전에 공기인 다공성 발포체(101)의 백분율을 나타낸다. 다공성 발포체(101)의 공극률은 음향 흡수 재료(102)에 의해 충전되는 다공성 발포체(101)의 백분율을 결정한다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 공극률을 증가시키는 것은 음향 흡수기(100)의 음향 감쇠를 증가시킨다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 공극률을 증가시키는 것은 음향 흡수기(100)의 열 전도성을 감소시킨다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 공극률을 감소시키는 것은 음향 흡수기(100)의 음향 감쇠를 감소시킨다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 공극률을 감소시키는 것은 음향 흡수기(100)의 열 전도성을 증가시킨다. 그러한 만큼, 본원의 특정한 공극률은 조직 손상을 방지하기에 충분한 열 전도성 및 선명한 초음파 이미지를 생성하기에 충분한 음향 감쇠를 제공하도록 튜닝되는 음향 흡수기(100)를 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 공극률은 평균 공극률, 최소 공극률, 또는 최대 공극률로서 측정된다. 다양한 특정한 실시형태에서, 적절한 발포체는 일련의 얇은 연속적이고 상호 연결된 스트랜드 및 고도의 개방 기공을 갖는 발포체를 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 2 기공/cm 내지 약 5 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 10 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 15 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 20 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 25 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 30 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 35 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 2 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 2 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 5 기공/cm 내지 약 10 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 15 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 20 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 25 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 30 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 35 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 5 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 5 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 5 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 10 기공/cm 내지 약 15 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 20 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 25 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 30 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 35 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 10 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 10 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 10 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 15 기공/cm 내지 약 20 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 25 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 30 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 35 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 15 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 15 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 15 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 15 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 20 기공/cm 내지 약 25 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 30 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 35 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 20 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 20 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 25 기공/cm 내지 약 30 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 35 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 25 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 25 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 30 기공/cm 내지 약 35 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 30 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 30 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 35 기공/cm 내지 약 40 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 35 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 35 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 35 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 35 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 35 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 40 기공/cm 내지 약 45 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 약 40 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 약 40 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 45 기공/cm 내지 약 50 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 55 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 60 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 65 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 70 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 75 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 80 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 85 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 90 기공/cm, 45 기공/cm 내지 약 95 기공/cm, 또는 45 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 2 기공/cm, 약 5 기공/cm, 약 10 기공/cm, 약 15 기공/cm, 약 20 기공/cm, 약 25 기공/cm, 약 30 기공/cm, 약 35 기공/cm, 약 40 기공/cm, 약 45 기공/cm, 약 50 기공/cm, 약 55 기공/cm, 약 60 기공/cm, 약 65 기공/cm, 약 70 기공/cm, 약 75 기공/cm, 약 80 기공/cm, 약 85 기공/cm, 약 90 기공/cm, 약 95 기공/cm, 또는 약 100 기공/cm - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 기공 밀도를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 적어도 약 2 기공/cm, 약 5 기공/cm, 약 10 기공/cm, 약 15 기공/cm, 약 20 기공/cm, 약 25 기공/cm, 약 30 기공/cm, 약 35 기공/cm, 약 40 기공/cm, 약 45 기공/cm, 약 50 기공/cm, 약 55 기공/cm, 약 60 기공/cm, 약 65 기공/cm, 약 70 기공/cm, 약 75 기공/cm, 약 80 기공/cm, 약 85 기공/cm, 약 90 기공/cm, 또는 약 95 기공/cm - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 기공 밀도를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 최대 약 5 기공/cm, 약 10 기공/cm, 약 15 기공/cm, 약 20 기공/cm, 약 25 기공/cm, 약 30 기공/cm, 약 35 기공/cm, 약 40 기공/cm, 약 45 기공/cm, 약 50 기공/cm, 약 55 기공/cm, 약 60 기공/cm, 약 65 기공/cm, 약 70 기공/cm, 약 75 기공/cm, 약 80 기공/cm, 약 85 기공/cm, 약 90 기공/cm, 약 95 기공/cm, 또는 약 100 기공/cm - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 기공 밀도를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)의 기공 밀도는 평균 밀도, 최소 밀도, 또는 최대 밀도로서 측정된다.

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 60% 내지 약 62%, 약 60% 내지 약 64%, 약 60% 내지 약 68%, 약 60% 내지 약 70%, 약 60% 내지 약 74%, 약 60% 내지 약 78%, 약 60% 내지 약 82%, 약 60% 내지 약 86%, 약 60% 내지 약 90%, 약 60% 내지 약 98%, 약 62% 내지 약 64%, 약 62% 내지 약 68%, 약 62% 내지 약 70%, 약 62% 내지 약 74%, 약 62% 내지 약 78%, 약 62% 내지 약 82%, 약 62% 내지 약 86%, 약 62% 내지 약 90%, 약 62% 내지 약 98%, 약 64% 내지 약 68%, 약 64% 내지 약 70%, 약 64% 내지 약 74%, 약 64% 내지 약 78%, 약 64% 내지 약 82%, 약 64% 내지 약 86%, 약 64% 내지 약 90%, 약 64% 내지 약 98%, 약 68% 내지 약 70%, 약 68% 내지 약 74%, 약 68% 내지 약 78%, 약 68% 내지 약 82%, 약 68% 내지 약 86%, 약 68% 내지 약 90%, 약 68% 내지 약 98%, 약 70% 내지 약 74%, 약 70% 내지 약 78%, 약 70% 내지 약 82%, 약 70% 내지 약 86%, 약 70% 내지 약 90%, 약 70% 내지 약 98%, 약 74% 내지 약 78%, 약 74% 내지 약 82%, 약 74% 내지 약 86%, 약 74% 내지 약 90%, 약 74% 내지 약 98%, 약 78% 내지 약 82%, 약 78% 내지 약 86%, 약 78% 내지 약 90%, 약 78% 내지 약 98%, 약 82% 내지 약 86%, 약 82% 내지 약 90%, 약 82% 내지 약 98%, 약 86% 내지 약 90%, 약 86% 내지 약 98%, 또는 약 90% 내지 약 98%의 공극률을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 약 60%, 약 62%, 약 64%, 약 68%, 약 70%, 약 74%, 약 78%, 약 82%, 약 86%, 약 90%, 또는 약 98% - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 공극률을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 적어도 약 60%, 약 62%, 약 64%, 약 68%, 약 70%, 약 74%, 약 78%, 약 82%, 약 86%, 또는 약 90% - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 공극률을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는, 최대 약 62%, 약 64%, 약 68%, 약 70%, 약 74%, 약 78%, 약 82%, 약 86%, 약 90%, 또는 약 98% - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 공극률을 갖는다.

도핑된 다공성 발포체

몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는 도핑된다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체(101)는 전도성 첨가제로 도핑된다. 몇몇 실시형태에서, 전도성 첨가제는 다공성 발포체(101)의 열 전도성을 증가시킨다. 몇몇 실시형태에서, 전도성 첨가제는 다공성 발포체(101)의 열 전도성보다 더 높은 열 전도성을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 질량 기준으로 다공성 발포체(101)의 적어도 약 1 %, 2 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 또는 25 % - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 가 전도성 첨가제이다. 몇몇 실시형태에서, 질량 기준으로 다공성 발포체(101)의 최대 약 1 %, 2 %, 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 또는 25 % - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 가 전도성 첨가제이다.

몇몇 실시형태에서, 전도성 첨가제는 무기 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 반도체, 도핑제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 금속, 금속 합금, 및 세라믹 중 적어도 하나는 결정질이다. 몇몇 실시형태에서, 금속, 금속 합금, 세라믹, 및 반도체 중 적어도 하나는 비정질이다. 몇몇 실시형태에서, 비정질 금속 및 비정질 금속 합금 중 적어도 하나는 벌크 금속 유리이다.

음향 흡수 재료

몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 무기 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 유기 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 무기 재료 및 유기 재료를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 실리콘을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 충전재 및 베이스를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 충전재는 무기 충전재를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 충전재는 입자, 소판, 막대, 또는 이들의 임의의 조합이다.

몇몇 실시형태에서, 충전재의 음향 임피던스는 베이스의 음향 임피던스와는 상이하다. 몇몇 실시형태에서, 충전재의 음향 임피던스는 베이스의 음향 임피던스보다 더 크다. 몇몇 실시형태에서, 충전재의 음향 임피던스는 베이스의 음향 임피던스보다 약 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50 배, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 만큼 더 크다. 몇몇 실시형태에서, 충전재의 음향 임피던스는 베이스의 음향 임피던스보다 적어도 약 1.25, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50 배, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 만큼 더 크다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 약 0.8 MRayls 내지 약 4.0 MRayls의 음향 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 약 0.8 MRayls 내지 약 1.5 MRayls의 음향 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 약 1.5 MRayls 내지 2.5 MRayls의 음향 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료(102)는 적어도 약 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32, 36, 또는 40 MRayl - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 음향 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 충전재는 적어도 약 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 음향 임피던스를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 베이스 재료는 적어도 약 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 28, 32, 36, 또는 40 MRayl - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 음향 임피던스를 갖는다.

열 전도성 음향 흡수기를 형성하는 방법

본원에서 제공되는 다른 양태는 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기를 형성하는 방법인데, 그, 흡수기는 다음의 것을 포함한다: 복수의 기공을 갖는 다공성 발포체를 수용하는 것; 및 다공성 발포체의 복수의 기공의 적어도 일부를 음향 흡수 재료로 포화시키는 것. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수 재료로 다공성 발포체의 기공을 포화시키는 것은 다음의 것을 포함한다: 진공 하에서 음향 흡수 재료를 다공성 발포체의 복수의 기공 안으로 흡인하는 것; 압력 하에서 음향 흡수 재료를 다공성 발포체의 복수의 기공 안으로 가압하는 것; 흡수 재료를 가열하는 것; 다공성 발포체를 가열하는 것; 또는 이들의 임의의 조합.

몇몇 실시형태에서, 특정한 음향 흡수 재료뿐만 아니라 다공성 발포체의 공극률은 음향 재료가 다공성 발포체의 기공의 대부분을 포화시키는 것을 가능하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 볼륨 기준으로 다공성 발포체의 적어도 약 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 99 %, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 은 음향 흡수 재료에 의해 포화된다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체의 증가된 포화는 더 큰 음향 감쇠를 갖는 음향 흡수기를 생성한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 재료, 다공성 발포체, 또는 둘 모두의 특정한 조성은 음향 흡수기의 높은 포화 백분율을 가능하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 다공성 발포체의 공극률, 기공 밀도 또는 둘 모두는 음향 흡수기의 높은 포화 백분율을 가능하게 한다. 특정한 실시형태에서, 다공성 발포체는 음향 흡수 재료에 의해 실질적으로 포화되거나 또는 포화된다.

음향 흡수기 성능

몇몇 실시형태에서, 열 전도성 음향 흡수기는 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 또는 20 W/mK - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 열 전도성을 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기의 열 전도성은 평균 전도성, 최소 전도성, 또는 최대 전도성으로서 측정된다.

몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기는 트랜스듀서, 주문형 집적 회로(ASIC), PCB, 또는 이들의 임의의 조합에 커플링된다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기의 특정한 재료 및 구조에 의해 부여되는 음향 흡수기의 강도는 음향 흡수기가 트랜스듀서, 주문형 집적 회로(ASIC), PCB, 또는 이들의 임의의 조합에 직접적으로 결합되는 것을 가능하게 한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기는 강성이고, 전단력(shear force) 및/또는 수직력(normal force) 하에서 크게 편향되지 않는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기는 반강성이며 전단력 및/또는 수직력에 의해 편향된다.

도 3은 실리콘 음향 흡수 재료로 충전되는 90 % 다공성 구리 발포체의 감쇠 그래프를 도시하고, 도 4는 실리콘 음향 흡수 재료의 감쇠 그래프를 도시한다. 몇몇 실시형태에서, 도 3에 따른 음향 흡수기에 의해 달성되는 음향 감쇠는 도 4에 따른 충전재 단독의 음향 감쇠보다 더 크다. 도 3에 따라 도시되는 바와 같이, 음향 흡수기는 약 -2 dB/mm의 압력에서 약 1.2 MHz의 주파수를 갖는 신호를 감쇠시키고 약 -11 dB/mm의 압력에서 약 3 MHz의 주파수를 갖는 신호를 감쇠시킨다. 도 4에 따른 실리콘 음향 재료는 약 -0.6 dB/mm의 압력에서 약 1.2 MHz의 주파수를 갖는 신호를 감쇠시키고 약 -2.25 dB/mm의 압력에서 약 3 MHz의 주파수를 갖는 신호를 감쇠시킨다.

몇몇 실시형태에서, 도 3의 음향 흡수기는 약 -1.5 dB/mm, -2 dB/mm, -2.5 dB/mm, -3 dB/mm, -3.5 dB/mm, -4 dB/mm, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 감쇠율에서 1.2 MHz의 주파수를 갖는 신호를 감쇠시킨다. 몇몇 실시형태에서, 도 3의 음향 흡수기는 약 -5 dB/mm, -6 dB/mm, -7 dB/mm, -8 dB/mm, -9 dB/mm, -10 dB/mm, -11 dB/mm, -12 dB/mm, -14 dB/mm, -16 dB/mm, -18 dB/mm, -20 dB/mm, 또는 그 이상 - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 의 감쇠율에서 3 MHz의 주파수를 갖는 신호를 감쇠시킨다.

초음파 프로브

인쇄 회로 보드(PCB)(501), 주문형 집적 회로(ASIC)(502), 초음파 트랜스듀서(503)(예를 들면, PMUT, CMUT, 등등), 및 열 전도성 음향 흡수기(100)를 포함하는 초음파 프로브(500)가 도 5에 따라 본원에서 제공된다. 도 5에서 도시되는 바와 같이, 음향 흡수기(100)는 PCB(501)와 ASIC(502) 사이에서 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 초음파 프로브(500)는 복수의 PCB(501)를 포함하는데, 열 전도성 음향 흡수기(100)는 ASIC(502)와 복수의 PCB(501) 중 하나 이상 사이에서 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 열 전도성 음향 흡수기(100)의 높은 음향 에너지 흡수는, 트랜스듀서가 고품질의 의료 초음파 이미지를 생성하도록, 향상된 음향 감쇠를 제공한다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기(100)의 높은 열 전도성은, 트랜스듀서가 프로브에 대한 FDA 열 제한을 초과하는 것을 방지하기 위해 트랜스듀서로부터 흡인한다. 몇몇 실시형태에서, 임의의 나머지 음향 에너지가 음향 흡수기(100)에 도달하기 이전에, 음향 에너지의 적어도 일부를 초음파 트랜스듀서(503)를 향해 다시 반사시키기 위해, ASIC(502)와 음향 흡수기(100) 사이에서 옵션 사항의 음향 반사기(높은 음향 임피던스 반사기)가 장착된다.

인쇄 회로 보드(PCB)(501), 주문형 집적 회로(ASIC)(502), 초음파 트랜스듀서(503), 및 PCB(501)에 커플링되는 PCB 히트싱크(605)를 포함하는 초음파 프로브(600)가 도 6에 따른 대안적인 실시형태로서 본원에서 제공되는데, 여기서 음향 흡수기(100)는 PCB(501)와 PCB 히트싱크(605) 사이에서 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 초음파 프로브(600)는 두 개 이상의 음향 흡수기(100)를 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 두 개 이상의 음향 흡수기(100) 중 적어도 하나는 PCB(501)와 ASIC(502) 사이에서 장착되고, 두 개 이상의 음향 흡수기(100) 중 적어도 하나는 PCB(501)와 PCB 히트싱크(605) 사이에서 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 임의의 나머지 음향 에너지가 음향 흡수기(100)에 도달하기 이전에, 음향 에너지의 적어도 일부를 초음파 트랜스듀서(503)를 향해 다시 반사시키기 위해, PCB(501)와 음향 흡수기(100) 사이에서 옵션 사항의 음향 반사기(높은 음향 임피던스 반사기)가 장착된다.

몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기(100)는, 예를 들면, ASIC(502) 및 PCB(501)에 접착되는 것에 의해, 연결을 허용하기에 충분한 강도를 갖는다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기(100)는 ASIC(502), PCB(501), 또는 둘 모두에 연결된다. 몇몇 실시형태에서, 음향 흡수기(100)는 접착제에 의해 ASIC(502), PCB(501), 또는 둘 모두에 연결된다.

용어 및 정의

달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 용어는 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

본원에서 사용될 때, 단수 형태 "a(한)", "an(한)" 및 "the(그)"는, 문맥 상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 참조를 포함한다. 본원에서 "또는(or)"에 대한 임의의 언급은, 달리 언급되지 않는 한, "및/또는"을 포함하도록 의도된다.

본원에서 사용될 때, 용어 "약"은, 10 %, 5 % 또는 1 % - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 만큼 언급된 양에 가까운 양을 지칭한다.

본원에서 사용될 때, 용어 "약"은, 백분율과 관련하여, 언급된 백분율보다 10 %, 5 % 또는 1 % - 그 이내에서의 증분을 포함함 - 만큼 더 큰 또는 더 적은 양을 지칭한다.

본원에서 사용될 때, 어구 "적어도 하나", "하나 이상" 및 "및/또는"은 동작에서 접속적인(conjunctive) 뿐만 아니라 이접적인(disjunctive) 확장 가능한 표현이다. 예를 들면, 표현 "A, B 및 C 중 적어도 하나", "A, B, 또는 C 중 적어도 하나", "A, B, 및 C 중 하나 이상", "A, B, 또는 C 중 하나 이상", 및 "A, B, 및/또는 C" 각각은, A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께 또는 A, B 및 C를 함께 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기공의 연속 네트워크"는, 기공 구조 내의 기공의 기껏해야 일부가 폐쇄되는 기공 구조를 지칭한다. 폐쇄된 기공은 기체, 액체, 또는 고체의 유입 또는 유출을 방지하는 자신의 구조에 의해 둘러싸여 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기공의 반연속 네트워크"는, 기공 구조 내의 기공의 일부가 폐쇄되는 기공 구조를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기공의 부분적으로 개방된 네트워크"는, 기공 구조 내의 기공의 적어도 일부가 폐쇄되는 기공 구조를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "확률론적"은, 공극률 분포가 랜덤하거나 또는 무질서한 발포체 구조를 지칭한다.

본원에서 사용될 때, 용어 "규칙적인"은 공극률 분포가 균일한 또는 질서정연한 발포체 구조를 지칭한다.

본원에서 사용될 때, 용어 "공극률"는 빈 공간으로 형성되는 발포체의 백분율의 척도를 지칭한다.

본원에서 사용될 때, 용어 "열 전도성"은 열을 전도하는 재료의 능력의 측정치이다. 몇몇 실시형태에서, 열 전도성은 재료의 최소 임피던스, 평균 임피던스, 또는 최대 임피던스이다. 몇몇 실시형태에서, 재료의 열 전도성은 임의의 공지된 방법에 의해 측정된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "결정질"은 화합물의 적어도 일부가 결정의 구조를 갖는 화합물을 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "비정질"은 화합물의 적어도 일부가 불규칙한 내부 구조를 갖는 화합물을 지칭한다.

본원에서 사용될 때, 용어 "음향 임피던스"는, 시스템에 적용되는 음압으로부터 유래하는 음향 흐름에 대해 재료 또는 재료의 조합이 나타내는 방해(opposition)의 척도이다. 몇몇 실시형태에서, 임피던스는 MRayls 단위로 측정된다. 다양한 실시형태에서, 임피던스는 재료의 최소 임피던스, 평균 임피던스, 또는 최대 임피던스이다. 몇몇 실시형태에서, 재료의 임피던스는 임의의 공지된 방법에 의해 측정된다.

본 발명의 바람직한 실시형태가 본원에서 도시되고 설명되었지만, 그러한 실시형태는 단지 예로서 제공된다는 것이 기술 분야의 숙련된 자에게는 명백할 것이다. 이제, 기술 분야의 숙련된 자는, 본 발명으로부터 벗어나지 않으면서, 수많은 변형예, 변경예, 및 대체예를 떠올릴 것이다. 본원에서 설명되는 본 발명의 실시형태에 대한 다양한 대안예가 본 발명을 실시함에 있어서 활용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기(thermally conductive acoustic absorber)로서,
(a) 복수의 기공(pore)을 갖는 다공성 발포체(porous foam); 및
(b) 상기 다공성 발포체의 상기 복수의 기공의 적어도 일부 내의 음향 흡수 재료(acoustic absorbing material)를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항에 있어서,
상기 기공은 연속 네트워크를 형성하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기공은 반연속 네트워크(semi-continuous network)를 형성하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기공은 부분적으로 폐쇄되는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기공은 확률론적인(stochastic), 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기공은 규칙적인, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 약 2 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 약 60 % 내지 약 98 %의 공극률을 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 다공질 재료(cellular material), 스펀지 재료, 또는 둘 모두를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 다공성 발포체 구조를 갖는 무기 재료를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제10항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 반도체, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제11항에 있어서,
상기 무기 재료는 적어도 부분적으로 결정질(crystalline)인, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제11항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제13항에 있어서,
상기 금속 또는 상기 금속 합금은 코발트, 금, 철, 철 크롬, 니켈, 납, 니켈 크롬, 니켈 철 크롬, 은, 탄탈룸, 텅스텐, 지르코늄, 알루미늄, 구리 알루미늄, 몰리브덴, 니켈 구리, 니켈 철, 레늄, 스테인리스 스틸, 주석, 텅스텐 니켈, 지르코늄, 카드뮴, 코발트 크롬, 구리, 철 크롬 알루미늄, 란탄화된(lanthanated) 몰리브덴, 니켈 마그네슘 갈륨, 티타늄, 탄탈룸 지르코늄 몰리브덴, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제11항에 있어서,
상기 무기 재료는 세라믹을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제15항에 있어서,
상기 세라믹은 산화물(oxide), 탄화물(carbide), 질화물(nitride), 실리케이트(silicate), 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제16항에 있어서,
상기 세라믹은 산화물을 포함하고, 상기 산화물은 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 아연 안티몬 비스무트 산화물(zinc antimony bismuth oxide), 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제16항에 있어서,
상기 세라믹은 탄화물을 포함하고, 상기 탄화물은 붕소 탄화물(boron carbide), 지르코늄 탄화물(zirconium carbide), 하프늄 탄화물(hafnium carbide), 탄탈룸 탄화물(tantalum carbide), 아연 탄화물(zinc carbide), 텅스텐 탄화물(tungsten carbide), 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제16항에 있어서,
상기 세라믹은 질화물을 포함하고, 상기 질화물은 붕소 질화물(boron nitride)을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제15항에 있어서,
상기 세라믹은 탄소를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제15항에 있어서,
상기 세라믹은 이트리아 안정화 지르코니아(yttria stabilized zirconia)를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제11항에 있어서,
상기 무기 재료는 반도체를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제22항에 있어서,
상기 반도체는 규소(silicon), 규소 질화물(silicon nitride), 카드뮴 황화물 니켈(cadmium sulfide nickel), 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제11항에 있어서,
상기 무기 재료는 복합재를 포함하고, 상기 복합재는 금속, 금속 합금, 반도체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제24항에 있어서,
상기 복합재는 탄소, 실리카(silica), 규소, 규소 질화물 탄화물(silicon nitride carbide), 규소 산탄화물(silicon oxy carbide), 규소 탄화물(silicon carbide), 카드뮴 황화물 니켈(cadmium sulfide nickel), 알루미나 보로실리케이트(alumina borosilicate), 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제24항에 있어서,
상기 복합재는 더 높은 열 전도성 또는 기계적 강도를 부여하는 섬유, 입자, 또는 섬유 및 입자 둘 모두를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제11항에 있어서,
상기 무기 재료는 적어도 부분적으로 비정질(amorphous)인, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제27항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 상기 금속 또는 상기 금속 합금은 벌크 금속 유리(bulk metallic glass)를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제28항에 있어서,
상기 벌크 금속 유리는 티타늄, 지르코늄, 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제29항에 있어서,
상기 벌크 금속 유리는 ZrCuAlNiTi 벌크 금속 유리를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제27항에 있어서,
상기 무기 재료는 세라믹을 포함하고, 상기 세라믹은 탄소, 규소 산탄화물, 아연 도핑 보로실리케이트, 유리, 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제31항에 있어서,
상기 세라믹은 유리를 포함하고, 상기 유리는 규소 산화물(silicon oxide), 칼슘 탄소 산화물(calcium carbon oxide), 나트륨 탄소 산소(sodium carbon oxygen), 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제27항에 있어서,
상기 무기 재료는 반도체를 포함하고, 상기 반도체는 규소, 규소 질화물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제11항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합, 및 하나 이상의 도핑제(doping agent)를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 상기 다공성 발포체의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제35항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 상기 다공성 발포체의 것보다 더 작은 음향 임피던스를 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 무기 재료를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제37항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 실리콘(silicone)을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제38항에 있어서,
상기 실리콘은 실리콘 함유 고무를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제39항에 있어서,
상기 실리콘은 폴리디메틸실록산, 폴리비닐메틸실록산, 폴리플루오로메틸실록산, 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 유기 재료를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제41항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 에폭시, 폴리우레탄, 폴리부타디엔 고무, 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제41항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 폴리에틸렌, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리비닐클로라이드, 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 베이스 재료 및 무기 충전재(inorganic filler)를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제44항에 있어서,
상기 무기 충전재는 입자, 소판(platelet), 바늘, 또는 이들의 조합의 형태인, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제44항에 있어서,
상기 무기 충전재는 상기 베이스 재료의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제46항에 있어서,
상기 무기 충전재는 상기 베이스 재료의 것보다 더 큰 음향 임피던스를 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제44항에 있어서,
상기 무기 충전재는 텅스텐, 텅스텐 탄화물(tungsten carbide), 알루미늄 산화물(aluminum oxide), 알루미늄 질화물(aluminum nitride), 하프늄 산화물(hafnium oxide), 바륨 산화물(barium oxide), 탄탈룸, 탄탈룸 산화물(tantalum oxide), 몰리브덴, 몰리브덴 산화물(molybdenum oxide), 크롬, 크롬 산화물(chromium oxide), 티타늄 이산화물(titanium dioxide), 철, 철 산화물(iron oxide), 코발트, 코발트 산화물(cobalt oxide), 니켈, 니켈 산화물(nickel oxide), 구리, 구리 산화물(copper oxide), 또는 이들의 조합을 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
약 1.5:1 내지 약 49:1의 상기 음향 흡수 재료 대 상기 다공성 발포체의 볼륨 기준 비율을 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
제1항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 1 W/mK의 열 전도성을 갖는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기.
초음파 프로브로서,
(a) 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB);
(b) 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC);
(c) 초음파 트랜스듀서; 및
(d) 열 전도성 음향 흡수기를 포함하되, 상기 열 전도성 음향 흡수기는:
(i) 복수의 기공을 갖는 다공성 발포체; 및
(ii) 상기 다공성 발포체의 상기 복수의 기공의 적어도 일부 내의 음향 흡수 재료를 포함하는, 초음파 프로브.
제51항에 있어서,
상기 기공은 연속 네트워크를 형성하는, 초음파 프로브.
제51항에 있어서,
상기 기공은 반연속 네트워크를 형성하는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기공은 부분적으로 폐쇄되는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기공은 폐쇄되는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 약 2 기공/cm 내지 약 100 기공/cm의 기공 밀도를 갖는, 초음파 프로브.
제51항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 약 60 % 내지 약 98 %의 공극률을 갖는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 다공질 재료, 스펀지 재료, 또는 둘 모두를 포함하는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 발포체는 다공성 발포체 구조를 갖는 무기 재료를 포함하는, 초음파 프로브.
제59항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 반도체, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제60항에 있어서,
상기 무기 재료는 적어도 부분적으로 결정질인, 초음파 프로브.
제60항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하는, 초음파 프로브.
제61항에 있어서,
상기 금속 또는 상기 금속 합금은 코발트, 금, 철, 철 크롬, 니켈, 납, 니켈 크롬, 니켈 철 크롬, 은, 탄탈룸, 텅스텐, 지르코늄, 알루미늄, 구리 알루미늄, 몰리브덴, 니켈 구리, 니켈 철, 레늄, 스테인리스 스틸, 주석, 텅스텐 니켈, 지르코늄, 카드뮴, 코발트 크롬, 구리, 철 크롬 알루미늄, 란탄화된 몰리브덴, 니켈 마그네슘 갈륨, 티타늄, 탄탈룸 지르코늄 몰리브덴, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제60항에 있어서,
상기 무기 재료는 세라믹을 포함하는, 초음파 프로브.
제64항에 있어서,
상기 세라믹은 산화물, 탄화물, 질화물, 실리케이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제65항에 있어서,
상기 세라믹은 산화물을 포함하고, 상기 산화물은 알루미늄 산화물, 아연 안티몬 비스무트 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제65항에 있어서,
상기 세라믹은 탄화물을 포함하고, 상기 탄화물은 붕소 탄화물, 지르코늄 탄화물, 하프늄 탄화물, 탄탈룸 탄화물, 아연 탄화물, 텅스텐 탄화물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제65항에 있어서,
상기 세라믹은 질화물을 포함하고, 상기 질화물은 붕소 질화물을 포함하는, 초음파 프로브.
제64항에 있어서,
상기 세라믹은 탄소를 포함하는, 초음파 프로브.
제64항에 있어서,
상기 세라믹은 이트리아 안정화 지르코니아를 포함하는, 초음파 프로브.
제60항에 있어서,
상기 무기 재료는 반도체를 포함하는, 초음파 프로브.
제71항에 있어서,
상기 반도체는 규소, 규소 질화물, 카드뮴 황화물 니켈, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제60항에 있어서,
상기 무기 재료는 복합재를 포함하고, 상기 복합재는 금속, 금속 합금, 반도체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제73항에 있어서,
상기 복합재는 탄소, 실리카, 규소, 규소 질화물 탄화물, 규소 산탄화물, 규소 탄화물, 카드뮴 황화물 니켈, 알루미나 보로실리케이트, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제74항에 있어서,
상기 복합재는 더 높은 열 전도성 또는 기계적 강도를 부여하는 섬유, 입자, 또는 섬유 및 입자 둘 모두를 포함하는, 초음파 프로브.
제60항에 있어서,
상기 무기 재료는 적어도 부분적으로 비정질인, 초음파 프로브.
제76항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속 또는 금속 합금을 포함하고, 상기 금속 또는 상기 금속 합금은 벌크 금속 유리를 포함하는, 초음파 프로브.
제77항에 있어서,
상기 벌크 금속 유리는 티타늄, 지르코늄, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제78항에 있어서,
상기 벌크 금속 유리는 ZrCuAlNiTi 벌크 금속 유리를 포함하는, 초음파 프로브.
제76항에 있어서,
상기 무기 재료는 세라믹을 포함하고, 상기 세라믹은 탄소, 규소 산탄화물, 아연 도핑 보로실리케이트, 유리, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제80항에 있어서,
상기 세라믹은 유리를 포함하고, 상기 유리는 규소 산화물, 칼슘 탄소 산화물, 나트륨 탄소 산소, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제76항에 있어서,
상기 무기 재료는 반도체를 포함하고, 상기 반도체는 규소, 규소 질화물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제60항에 있어서,
상기 무기 재료는 금속, 금속 합금, 세라믹, 복합재, 또는 이들의 임의의 조합, 및 하나 이상의 도핑제를 포함하는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제83항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 상기 다공성 발포체의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는, 초음파 프로브.
제84항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 상기 다공성 발포체의 것보다 더 작은 음향 임피던스를 갖는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 무기 재료를 포함하는, 초음파 프로브.
제86항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 실리콘을 포함하는, 초음파 프로브.
제87항에 있어서,
상기 실리콘은 실리콘 함유 고무를 포함하는, 초음파 프로브.
제88항에 있어서,
상기 실리콘은 폴리디메틸실록산, 폴리비닐메틸실록산, 폴리플루오로메틸실록산, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 유기 재료를 포함하는, 초음파 프로브.
제90항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 에폭시, 폴리우레탄, 폴리부타디엔 고무, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제90항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 폴리에틸렌, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리비닐클로라이드, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료는 베이스 재료 및 무기 충전재를 포함하는, 초음파 프로브.
제93항에 있어서,
상기 무기 충전재는 입자, 소판, 바늘, 또는 이들의 조합의 형태인, 초음파 프로브.
제93항에 있어서,
상기 무기 충전재는 상기 베이스 재료의 것과는 상이한 음향 임피던스를 갖는, 초음파 프로브.
제95항에 있어서,
상기 무기 충전재는 상기 베이스 재료의 것보다 더 큰 음향 임피던스를 갖는, 초음파 프로브.
제93항에 있어서,
상기 무기 충전재는 텅스텐, 텅스텐 탄화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 하프늄 산화물, 바륨 산화물, 탄탈룸, 탄탈룸 산화물, 몰리브덴, 몰리브덴 산화물, 크롬, 크롬 산화물, 티타늄 이산화물, 철, 철 산화물, 코발트, 코발트 산화물, 니켈, 니켈 산화물, 구리, 구리 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제97항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수 재료 대 상기 다공성 발포체의 볼륨 기준 비율이 약 1.5:1 내지 약 49:1인, 초음파 프로브.
제51항 내지 제98항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수기는 적어도 1 W/mK의 열 전도성을 갖는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제99항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향 흡수기는 상기 PCB와 상기 ASIC 사이에서 장착되는, 초음파 프로브.
제51항 내지 제100항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 PCB에 커플링되는 PCB 히트싱크를 더 포함하되, 상기 음향 흡수기는 상기 PCB와 상기 PCB 히트싱크 사이에 장착되는, 초음파 프로브.
제100항 또는 제101항에 있어서,
두 개 이상의 음향 흡수기를 포함하되, 상기 두 개 이상의 음향 흡수기 중 적어도 하나는 상기 PCB와 상기 ASIC 사이에서 장착되고, 상기 두 개 이상의 음향 흡수기 중 적어도 하나는 상기 PCB와 상기 PCB 히트싱크 사이에서 장착되는, 초음파 프로브.
트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기를 형성하는 방법으로서,
(a) 복수의 기공을 갖는 다공성 발포체를 수용하는 단계; 및
(b) 상기 다공성 발포체의 상기 복수의 기공 중 적어도 일부를 음향 흡수 재료로 포화시키는 단계를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기를 형성하는 방법.
제103항에 있어서,
상기 다공성 발포체의 상기 기공을 음향 흡수 재료로 포화시키는 단계는:
(a) 진공 하에서 상기 음향 흡수 재료를 상기 다공성 발포체의 상기 복수의 기공 안으로 흡인하는 단계;
(b) 압력 하에서 상기 음향 흡수 재료를 상기 다공성 발포체의 상기 복수의 기공 안으로 가압하는 단계; 또는
(c) 진공 하에서 상기 음향 흡수 재료를 상기 다공성 발포체의 상기 복수의 기공 안으로 흡인하는 것 및 압력 하에서 상기 음향 흡수 재료를 상기 다공성 발포체의 상기 복수의 기공 안으로 가압하는 것 둘 모두를 행하는 단계를 포함하는, 트랜스듀서용 열 전도성 음향 흡수기를 형성하는 방법.