(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波トランスデューサスタックを提供する。【解決手段】超音波トランスデューサスタック１０は、バッキング層１２と、バッキング層の上に横たわる活性層１４と、活性層の上に横たわる整合層１６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。【選択図】図３
2020043579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサスタックであって、
バッキング層と、
活性層であって、前記バッキング層に面する第１表面と、前記活性層において前記第１表面と反対側の第２表面とを有し、前記第２表面が、前記第２表面から前記第１表面に向かって部分的にのみ延在する複数のテクスチャを含む、活性層と、
前記活性層の前記第２表面に面する整合層であって、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厚さ領域は前記複数のテクスチャの中に延在し且つ前記活性層の前記第２表面に接触し、前記第２厚さ領域は前記複数のテクスチャの中に延在せず且つ前記活性層の前記第２表面に接触する、整合層と、
を含む超音波トランスデューサスタック。
【請求項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。
【請求項３】
前記第１周波数が６０ＭＨｚである、請求項２に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項４】
前記第２周波数が４０ＭＨｚである、請求項３に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１５】
前記整合層が、第１整合層と、第１部分及び第２部分を有する第２整合層と、を含み、前記第１整合層は前記複数のテクスチャの中に延在し、前記第２整合層の前記第１部分は前記第１整合層に接触し、前記第２整合層の前記第２部分は前記活性層の前記第２表面に接触する、請求項１に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項１６】
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活性層に接触し且つ前記複数のテクスチャを埋める、延在部を含み、前記第２厚さ領域が前記複数のテクスチャの中に延在せず且つ前記活性層に接触する、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。
【請求項１７】
超音波トランスデューサスタックであって、
バッキング層と、
活性層であって、前記バッキング層に面する第１表面と、前記活性層において前記第１表面と反対側の第２表面とを有し、前記第２表面が、複数のテクスチャを含む、活性層と、
前記活性層の前記第２表面に面する整合層であって、当該整合層が、第１整合層と、第１部分及び第２部分を有する第２整合層と、を含み、前記第１整合層が、前記複数のテクスチャの中に延在し、前記第２整合層の前記第１部分が、前記第１整合層と接触し、前記第２整合層の前記第２部分が、前記活性層の前記第２表面と接触する、整合層と、
を含む超音波トランスデューサスタック。
【請求項１８】
前記第１整合層が、第１材料を含み、前記第２整合層が、前記第１材料と異なる第２材料を含む、請求項１７に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項１９】
前記第１整合層及び前記第２整合層が、同じ材料を含む、請求項１７に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項２０】
前記第１整合層が、第１濃度にある材料を含み、前記第２整合層が、前記第１濃度と異なる第２濃度にある材料を含む、請求項１９に記載の超音波トランスデューサスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】特定実施形態によるウェハの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【図１】
2020043579.tif 000003
【図２】
2020043579.tif 000004
【図３】
2020043579.tif 000005
【図４】
2020043579.tif 000006
【図５】
2020043579.tif 000007
【図６】
2020043579.tif 000008
【図７】
2020043579.tif 000009
【図８】
2020043579.tif 000010
【図９】
2020043579.tif 000011
【図１０】
2020043579.tif 000012
【図１１】
2020043579.tif 000013
【図１２】
2020043579.tif 000014
【図１３】
2020043579.tif 000015
【図１４】
2020043579.tif 000016
【図１５】
2020043579.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月9日(2019.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランスデューサスタックであって、
バッキング層と、
活性層であって、前記バッキング層に面する第１表面と、前記活性層において前記第１表面と反対側の第２表面とを有し、前記第２表面が、前記第２表面から前記第１表面に向かって部分的にのみ延在する複数のテクスチャを含む、活性層と、
前記活性層の前記第２表面に面する整合層であって、第１厚さ領域および第２厚さ領域を有し、前記第１厚さ領域と前記第２厚さ領域とが材料の異なる濃度を有しており、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厚さ領域は前記複数のテクスチャの中に延在し且つ前記活性層の前記第２表面に接触し、前記第２厚さ領域は前記複数のテクスチャの中に延在せず且つ前記活性層の前記第２表面に接触する、整合層と、
を含む超音波トランスデューサスタック。
【請求項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。
【請求項３】
前記第１周波数が６０ＭＨｚである、請求項２に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項４】
前記第２周波数が４０ＭＨｚである、請求項３に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１５】
前記整合層が、第１整合層と、第１部分及び第２部分を有する第２整合層と、を含み、前記第１整合層は前記複数のテクスチャの中に延在し、前記第２整合層の前記第１部分は前記第１整合層に接触し、前記第２整合層の前記第２部分は前記活性層の前記第２表面に接触する、請求項１に記載の超音波トランスデューサスタック。
【請求項１６】
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厚さ領域と前記第２厚さ領域とが材料の異なる濃度を有しており、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活性層に接触し且つ前記複数のテクスチャを埋める、延在部を含み、前記第２厚さ領域が前記複数のテクスチャの中に延在せず且つ前記活性層に接触する、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。
【請求項１７】
超音波トランスデューサスタックであって、
バッキング層と、
活性層であって、前記バッキング層に面する第１表面と、前記活性層において前記第１表面と反対側の第２表面とを有し、前記第２表面が、複数のテクスチャを含む、活性層と、
前記活性層の前記第２表面に面する整合層であって、当該整合層が、第１整合層と、第１部分及び第２部分を有する第２整合層と、を含み、前記第１整合層と前記第２整合層とが異なる材料を含んでおり、前記第１整合層が、前記複数のテクスチャの中に延在し、前記第２整合層の前記第１部分が、前記第１整合層と接触し、前記第２整合層の前記第２部分が、前記活性層の前記第２表面と接触する、整合層と、
を含む超音波トランスデューサスタック。
【請求項１８】
前記第１整合層が、第１濃度にある材料を含み、前記第２整合層が、前記第１濃度と異なる第２濃度にある前記材料を含む、請求項１７に記載の超音波トランスデューサスタック。