(57)【要約】  超音波デバイス、および、その組立に関する方法が開示される。これによって、コンパクトな構成で、超音波トランスデューサの環状電極アレイがフレキシブルなプリント回路基板に電気的接続される。フレキシブルな回路基板は細長いフレキシブルなセグメントおよび末端配線セグメントを含む。この配線セグメントは、超音波トランスデューサの少なくとも一部を囲む周囲支持リングに取り付けられる。配線セグメントは、空間的に分布した複数のコンタクト・パッドを含み、これらのコンタクト・パッドと環状アレイの環状電極との間に電気的接続が提供される。環状アレイ電極に接触し、そこから拡がるバッキング材料が備えつけられ得る。そして、その末端部分が、電気的接続に接触することなく、アレイの表面に接触することなく、周囲支持リングから内側に向かって延びるように、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分はバッキング材料内に包み込まれ得る。【選択図】図８Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状超音波アレイを有する超音波トランスデューサであって、前記環状超音波アレイは、少なくとも部分的には、圧電層の第１の表面上に備えつけられた複数の同心の環状電極によって定められ、前記圧電層の第２の表面上に接地面電極が備えつけられた超音波トランスデューサ、
前記超音波トランスデューサの少なくとも一部を囲む周囲支持リング、および
フレキシブルなプリント回路基板であって、
細長いフレキシブルなセグメントと、
配線セグメントであって、前記細長いフレキシブルなセグメントを通って延びる複数の導電路が前記配線セグメントを通って、前記周囲支持リング上の異なる位置にあるそれぞれのコンタクト・パッドまで経路設定されるように、前記周囲支持リングの少なくとも一部に接触している配線セグメントと、を有する、フレキシブルなプリント回路基板、
を備えてなる超音波デバイスであって、
各環状電極は、それぞれのコンタクト・パッドに電気的接続されており、
前記フレキシブルなプリント回路基板の少なくとも１つの導電路は、前記接地面電極と電気的接触している接地導電路である、
超音波デバイス。
【請求項２】
前記第１の表面に接触し該第１の表面から拡がるバッキング材料を更に備えてなり、前記細長いフレキシブルなセグメントの末端部分が前記バッキング材料の範囲内で、前記ワイヤ接合に接触することなく、前記第１の表面に接触することなく、前記周囲支持リングから内側に向かって前記第１の表面に沿って平行に延び、該第１の表面から離れて外側に垂直に曲がるように、前記細長いフレキシブルなセグメントの前記末端部分が前記バッキング材料内に包み込まれる、請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項３】
前記複数の導電路が前記配線セグメント内に双方向に経路設定される、請求項２に記載の超音波デバイス。
【請求項４】
前記細長いフレキシブルなセグメントの前記末端部分は、それらの間に隙間が定められている異なる位置で前記周囲支持リングと接触する複数の分岐した末端セグメントを有する、請求項２または３に記載の超音波デバイス。
【請求項５】
前記の分岐した末端セグメントのうちの１つまたは複数が２つだけの導電路を含む、請求項４に記載の超音波デバイス。
【請求項６】
前記２つの導電路が異なるコンタクト・パッドまで双方向に経路設定される、請求項５に記載の超音波デバイス。
【請求項７】
１つまたは複数のワイヤ接合が各隙間内に形成される、請求項４または５に記載の超音波デバイス。
【請求項８】
前記第１の表面に対して９０度から１８０度の間の角度に亘って、前記バッキング材料の範囲内で、前記細長いフレキシブルなセグメントの前記末端部分が曲げられる、請求項２〜７のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項９】
前記細長いフレキシブルなセグメントが前記バッキング材料内に包み込まれて、前記バッキング材料の側面を越えて延びることなく前記バッキング材料の末端表面から現れる、請求項２〜８のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項１０】
前記細長いフレキシブルなセグメントが前記第１の表面に対して約９０度の角度で前記バッキング材料から現れる、請求項９に記載の超音波デバイス。
【請求項１１】
前記細長いフレキシブルなセグメントが前記第１の表面に対して約９０度以上の角度で前記バッキング材料から現れる、請求項９に記載の超音波デバイス。
【請求項１２】
前記細長いフレキシブルなセグメントの前記末端部分の最初の曲率半径が８ｍｍ未満である、請求項２〜１１のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項１３】
前記配線セグメントに接触する前記周囲支持リングの接触面が前記第１の表面から空間的にオフセットされる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項１４】
前記細長いフレキシブルなセグメントが前記周囲支持リングから外向きに延びる、請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項１５】
前記周囲支持リングが１ｍｍ未満の横幅を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項１６】
前記周囲支持リングが前記超音波トランスデューサを完全に囲む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項１７】
前記超音波トランスデューサが円板形であり、前記周囲支持リングが１つの環の少なくとも一部である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項１８】
前記環の外径が１０ｍｍ未満である請求項１７に記載の超音波デバイス。
【請求項１９】
前記周囲支持リングが導電性であり、前記周囲支持リングが前記接地導電路および前記接地面電極と電気的に導通している、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【請求項２０】
前記複数の同心の環状電極が、間隔を置いて配置された構成で備えつけられ、それによって、散在配置型の環状超音波アレイを定める、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の超音波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
優先権出願の参照による組み入れ
本願は、２０１６年１月１８日付で出願された米国特許仮出願第６２／２８０，０３８号に対する優先権を主張するものであり、この米国特許仮出願の内容は、その全体が、参照によって本願に含まれる。
【０００２】
本発明の開示の幾つかの実施形態は、環状アレイを有する超音波トランスデューサの組立ておよび電気的相互接続に関するものである。
【発明の概要】
【０００３】
超音波デバイス、および、関連するその組立方法の実施形態（例えば、実施例）が開示される。これにより、超音波トランスデューサの環状電極アレイがフレキシブルなプリント回路基板にコンパクトな構成で電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性エポキシ接着他）される。このフレキシブルな回路基板は、細長いフレキシブルなセグメントと末端配線セグメントとを含む。ここで、末端配線セグメントは、超音波トランスデューサの少なくとも一部を囲む周囲支持リングに取り付けられる。配線セグメントは、複数の空間的に分布したコンタクト・パッドを含む。そして、複数の電気的コネクタ（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）が、これら複数のコンタクト・パッドと環状アレイの複数の環状電極との間に提供される。複数の環状アレイ電極に接触しこれら複数の環状アレイ電極から拡がるバッキング材料が備えつけられ得る。そして、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分が、複数の電気的コネクタ（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）に接触することなく、そして、アレイの表面に接触することなく、周囲支持リングから内側に向かって延びるようにして、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分が、このバッキング材料内に包み込まれ得る。
【０００４】
こうして、１つの具体化された態様においては、環状超音波アレイを有する超音波トランスデューサであって、前述の環状超音波アレイは、圧電層の第１の表面上に備えつけられた複数の同心の環状電極によって少なくとも部分的には定められ、前述の圧電層の第２の表面上に接地面電極が備えつけられた超音波トランスデューサと、前述の音波トランスデューサの少なくとも一部を囲む周囲支持リングと、以下の構成要素を有するフレキシブルなプリント回路基板とを有する超音波デバイスが提供される。フレキシブルなプリント回路基板は、細長いフレキシブルなセグメントおよび配線セグメントを有する。フレキシブルなセグメントを介して延びる複数の導電路が、配線セグメントを介して、前述の周囲支持リング上の複数の異なる位置にあるそれぞれのコンタクト・パッドへ経路設定されるように、前述の配線セグメントは前述の周囲支持リングの少なくとも一部と接触しており、ここで、各環状電極は、それぞれのコンタクト・パッドに電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）され、そして、前述のフレキシブルなプリント回路基板の少なくとも１つの導電路は、前述の接地面電極と電気的接触している接地導電路である。
【０００５】
様々の実施形態においては、超音波デバイスは環状超音波アレイを有する超音波トランスデューサおよびフレキシブルなプリント回路基板を含む。この環状超音波アレイは、圧電層の第１の表面上に備えつけられた複数の同心の環状電極によって、少なくとも部分的には、定められ、圧電層の第２の表面上に接地面電極が備えつけられ、周囲支持リングが超音波トランスデューサの少なくとも一部を囲んでいる。１つの実施形態においては、フレキシブルなプリント回路基板は、細長いフレキシブルなセグメントおよび配線セグメントを含む。細長いフレキシブルなセグメントを介して延びる複数の導電路が、配線セグメントを介して、周囲支持リング上の複数の異なる位置にあるそれぞれのコンタクト・パッドへ経路設定されるように、配線セグメントは周囲支持リングの少なくとも一部と接触する。１つの実施形態においては、各環状電極は、それぞれのコンタクト・パッドに電気的接続（例えば、ワイヤ接合および／または導電性のエポキシ接着）されている。１つの実施形態においては、フレキシブルなプリント回路基板の少なくとも１つの導電路は、接地面電極と電気的接触している接地導電路である。
【０００６】
１つの実施形態においては、デバイスは、第１の表面に接触し第１の表面から拡がるバッキング材料を更に含む。ここで、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分が、バッキング材料の範囲内で、ワイヤ接合に接触することなく、第１の表面に接触することなく、周囲支持リングから内側に向かって（例えば、第１の表面に沿って平行に）延び、該第１の表面から離れて外側に（例えば、垂直に）曲がるようにして、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分はバッキング材料内に包み込まれている。１つの実施形態においては、複数の導電路は、配線セグメント内で双方向に経路が定められる。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分は、それらの間に隙間が定められている複数の異なる位置において周囲支持リングに接触する複数の分岐した末端セグメントを有する。１つの実施形態においては、分岐した末端セグメントのうちの１または複数は２つの導電路だけを含む。１つの実施形態においては、これら２つの導電路は異なるコンタクト・パッドへ双方向に経路設定される。１つの実施形態においては、１または複数のワイヤ接合は各隙間内に形成される。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分は、バッキング材料内で第１の表面に対して９０度と１８０度の間の角度に亘って曲げられる。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメントはバッキング材料内に包み込まれて、バッキング材料の側面を越えて延びることなく、バッキング材料の末端表面から現れる。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメントは、第１の表面に対して約９０度の角度でバッキング材料から現れる。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメントは、第１の表面に対して約９０度以上の角度でバッキング材料から現れる。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分の最初の曲率半径は８ｍｍ未満である。１つの実施形態においては、配線セグメントと接触する周囲支持リングの接触面は第１の表面から空間的にずれている。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメントは周囲支持リングから外向きに延びる。１つの実施形態においては、周囲支持リングは１ｍｍ未満の横幅を有する。１つの実施形態においては、周囲支持リングは超音波トランスデューサを完全に囲む。１つの実施形態においては、超音波トランスデューサは円板形である。ここで、周囲支持リングは１つの環の少なくとも一部である。１つの実施形態においては、環の外径は１０ｍｍ未満である。１つの実施形態においては、周囲支持リングは導電性であり、接地導電路および接地面電極と導通している。１つの実施形態においては、複数の同心の環状電極は間隔を置いて配置された（ｓｐａｒｓｅ）構成で備えつけられ、それによって、散在配置型の（ｓｐａｒｓｅ）環状超音波アレイを定める。
【０００７】
本開示の機能的および有利な面については、以下の詳細な説明および図面を参照することによって一層理解され得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
単に例示としてのみではあるが、複数の実施形態が図面を参照してここに記述される。
【０００９】
【図１】図１は、環状超音波アレイを有する超音波トランスデューサの一例を示す図である。
【図２】図２Ａは、環状超音波アレイを有する超音波トランスデューサを囲む周囲支持リングを示す図である。図２Ｂは、周囲支持リングに取り付けて、環状超音波アレイの複数の環状電極に電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性エポキシ接着）するに適したフレキシブルなプリント回路基板を示す図である。
【図３】図３Ａは、そこに取り付けられたフレキシブルなプリント回路基板を有する周囲支持リングによって超音波トランスデューサが囲まれる組立体の、電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性エポキシ接着）する前の正面図である。図３Ｂは、そこに取り付けられたフレキシブルなプリント回路基板を有する周囲支持リングによって超音波トランスデューサが囲まれる組立体の、電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性エポキシ接着）する前の背面図である。
【図４】図４Ａは、そこに取り付けられたフレキシブルなプリント回路基板を有する周囲支持リングによって超音波トランスデューサが囲まれる組立体の、電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性エポキシ接着）した後の上面図である。図４Ｂは、そこに取り付けられたフレキシブルなプリント回路基板を有する周囲支持リングによって超音波トランスデューサが囲まれる組立体の、電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性エポキシ接着）した後の側面図である。
【図５】図５Ａは、そこに取り付けられたフレキシブルなプリント回路基板を有する周囲支持リングによって超音波トランスデューサが囲まれる組立体の、バッキング材料の取り込みの後の上面図である。図５Ｂは、そこに取り付けられたフレキシブルなプリント基板を有する周囲支持リングによって超音波トランスデューサが囲まれる組立体の、バッキング材料の取り込みの後の側面図である。
【図６】図６は、接地面電極および整合層の付加を示す図である。
【図７】図７Ａは、フレキシブルなプリント回路基板の細長いセグメントの末端部分がバッキング材料の範囲内での包み込みのために周囲リングから内向きに延びる実施形態の一例を示す図である。図７Ｂは、フレキシブルなプリント回路基板の細長いセグメントの末端部分がバッキング材料の範囲内での包み込みのために周囲リングから内向きに延びる実施形態の一例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７Ａおよび図７Ｂに示される実施形態の上面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図７Ａおよび図７Ｂに示される実施形態の側面図である。
【図９】図９は、分岐した末端セグメント１つにつき２本の導電性信号経路を有し複数の分岐した末端セグメントを有するフレキシブルなプリント回路基板の実施形態の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、１６本の導電性の信号経路と分岐した末端セグメント１つにつき４本の導電性の信号経路を有し複数の分岐した末端セグメントを有するフレキシブルなプリント回路基板の実施形態の他の１つの例を示す図である。
【図１１】図１１は、周囲支持リングにプリント回路基板の配線セグメントを取り付けるための組立ジグの一例を示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、バッキング材料の付加を伴うステップを含む、方法の一例の幾つかの組立ステップの画像を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、バッキング材料の付加を伴うステップを含む、方法の一例の幾つかの組立ステップの画像を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、バッキング材料の付加を伴うステップを含む、方法の一例の幾つかの組立ステップの画像を示す図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、バッキング材料の付加を伴うステップを含む、方法の一例の幾つかの組立ステップの画像を示す図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｅは、バッキング材料の付加を伴うステップを含む、方法の一例の幾つかの組立ステップの画像を示す図である。
【図１３】図１３は、バッキング材料の付加を含む、組立ステップの幾つかの例を示す図である。
【図１４】図１４Ａは、バッキング材料の付加を含む、組立ステップの幾つかの例を示す図である。図１４Ｂは、バッキング材料の付加を含む、組立ステップの幾つかの例を示す図である。図１４Ｃは、バッキング材料の付加を含む、組立ステップの幾つかの例を示す図である。
【図１５】図１５は、図１１に１つが示されたような、各々がリフロー半田付けのためにそれに取り付けられたフレキシブルなプリント回路基板を有する周囲支持リングを含む、８つの組立ジグを示す図である。
【図１６】図１６Ａは、各環状アレイが情報をコード化する電導機能を含む実施形態の一例を示す図である。図１６Ｂは、各環状アレイが情報をコード化する電導機能を含む実施形態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の様々の実施形態および態様は、以下に議論される詳細事項を参照して記述されるであろう。以下の説明および図面は、本開示の実例となるものであって、本開示を制限するものとして解釈されるべきではない。本開示の様々の実施形態の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細事項が記述される。しかし、特定の例において、周知または公用の事項の詳細は、本開示の実施形態に関する簡潔な議論を提供するためには記述されない。
【００１１】
ここに使われるように、「有する」および「含む」という表現は、包含的で制限されないこととして解釈されるべきであって、排他的であることとして解釈されるべきではない。具体的には、明細書および特許請求の範囲で使われるとき、「有する」および「含む」という表現、および、それらの変形は、特定の特徴、ステップ、または、構成要素が含まれるということを意味する。これらの表現は、他の特徴、ステップ、または、構成要素の存在を排除するものとして解釈されるべきではない。
【００１２】
ここに使われるような、「例としての」という表現は「例、実例、または、説明として提供する」ことを意味しており、ここに開示される以外の他の構成と比較して好ましい、または、有利であるものとして解釈されるべきではない。
【００１３】
ここに使われるような、「およそ」および「約」という表現は、性質、パラメータ、および、寸法のような値域の上限および下限に存在し得る変化を含むことを意味する。別途明記しない限り、「およそ」および「約」という表現は、プラスまたはマイナス１０パーセント以下を意味する。
【００１４】
別途明記しない限り、如何なるレンジまたはグループが特定されても、レンジまたはグループの各々の、または、あらゆるメンバーのことを指す、或いは、レンジまたはグループに含まれる各々の、または、あらゆる可能なサブレンジまたはサブグループを指す、簡略化された方法として理解されるべきである。また、その中のサブレンジまたはサブグループについても同様である。別途明記しない限り、本開示は、サブレンジまたはサブグループの、各々の、または、あらゆるメンバー、そして、組合せに関し、且つ、これらを明確に含める。
【００１５】
ここに使われるような、「〜のオーダー（位）の（ｏｎ  ｔｈｅ  ｏｒｄｅｒ  ｏｆ）という用語は、ある量やパラメータに関連して使われるとき、明言された量やパラメータの約１０分の１〜１０倍に亘る範囲のことを指す。
【００１６】
本開示の様々の実施形態の例においては、環状超音波アレイの電極がフレキシブルなプリント回路基板に電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）されている、超音波デバイスが記述される。環状超音波アレイの環状電極と前記フレキシブルなプリント回路基板のコンタクト・パッドとの間で電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）を形成するために様々の構成および製造方法が提供される。ここで、これらのコンタクト・パッドは、超音波トランスデューサの少なくとも一部を囲む周囲支持リングによって支持され、且つ、この周囲支持リングに沿って空間的に分散される。
【００１７】
図１は、環状超音波アレイを含む超音波トランスデューサ１００の一例を示す図である。この例の超音波トランスデューサ１００は、一組の同心の環状電極１１５がその上に備えつけられる第１の面１１０を有する圧電層１０５を含む。圧電層１０５の他の面（図示せず）は、その上に備えつけられた電極（例えば、接地面電極）を有する。同心の環状電極１１５は、少なくとも部分的には、環状超音波アレイの複数の環状アレイ・エレメントを定める。このアレイは、カーフ有りの（ｋｅｒｆｅｄ）アレイ、或いは、カーフ無しの（ｋｅｒｆｌｅｓｓ）アレイであり得る。超音波トランスデューサ１００は、（例えば、インピーダンス整合層のような）１または複数の付加的な層と、（例えば、音響的バッキング材料のような）バッキング材料とを含んでもよい。
【００１８】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、および、図３Ｂに示すように、前記複数の環状電極１１５をフレキシブルなプリント回路基板の複数のコンタクト・パッドに電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）することは、周囲支持リングを用いることにより容易になり得る。図３Ａに示されるように、周囲支持リング１３０は、それが超音波トランスデューサ１００の少なくとも一部を囲むように備えつけられる。周囲支持リング１３０は、フレキシブルなプリント回路基板の末端領域を支持するように形作られる。周囲支持リング１３０は、その全体に亘って、または、その一部分に亘って導電性であってよい。
【００１９】
適当なフレキシブルなプリント回路基板１４０の一例が図２Ｂに示される。この例のフレキシブルなプリント回路基板１４０は、細長いフレキシブルなセグメント１４５と配線セグメント１５０とを有する。（配線セグメント１５０もまたフレキシブルであってよい。）配線セグメント１５０は、このフレキシブルなプリント回路基板の導電路と電気的に導通する、複数のコンタクト・パッド１６０の空間的に分散されたアレイを有する。細長いフレキシブルなセグメント１４５の近位部分は、複数の近位のコンタクト・パッドを含んでもよい。
【００２０】
配線セグメント１５０は、それが周囲支持リング１３０上に据えつけられるか、または、貼り付けられ得るように形作られる。図３Ａおよび図３Ｂは、配線セグメント１５０が周囲支持リング１３０上に据えつけられた（図３Ａにおいて周囲支持リングが配線セグメント１５０の下にある）構成を示す。配線セグメント１５０のコンタクト・パッド１６０は、超音波トランスデューサ１００の外周に沿って空間的に分布され、こうして、電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）を容易にする。
【００２１】
図３Ｂは、図３Ａに対応する背面図を示す。ここでは、接地面電極１２０は周囲支持リング１３０に隣接して見える。図３Ｂに示される、この第２の面は、ここを通して超音波ビームが放出され、そして／または、受け取られることになっている表面である。
【００２２】
以下に記述されるように、幾つかの実施形態においては、周囲支持リング１３０は導電性であり得、前記フレキシブルなプリント回路の接地導電路および前記超音波トランスデューサの接地面電極１２０と電気的に導通するようにされ得る。例えば、配線セグメント１５０の底面は、（例えば、半田付けのような）電導性接合手段によって導電性の周囲支持リングに接続される露出された導電性の領域を含み得る。そして、この導電性の周囲支持リングの底面と超音波トランスデューサの接地面電極１２０との間の電気的接続は、金属の蒸着によって為される。（この蒸着の工程は、以下に更に詳細に記述されるように、超音波トランスデューサと周囲支持リングとの間の隙間が少なくとも部分的にはバッキング材料によって埋められるように、エポキシのバッキング材料の浸入の後に実行され得る。それから、電気的接続を形成するために、金属が蒸着される。）
【００２３】
超音波トランスデューサの周辺領域に沿ったコンタクト・パッド１６０の空間的分散は、コンタクト・パッド１６０の環状アレイ・エレメント１１５への電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）を容易にする。これは図４Ａおよび図４Ｂに示される。ここでは、電気的接続１７０（例えば、ワイヤ接合１７０または導電性のエポキシ接着１７０）がコンタクト・パッド１６０と超音波トランスデューサの環状電極１１５との間に示される。図４Ｂがフレキシブルなプリント回路基板の細長いセグメントを省略した断面図である点に注意する。図５Ａおよび図５Ｂは、超音波トランスデューサの第１の表面に接触して、複数の電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）を包み込むために、バッキング材料１８０がどのように付加され得るかについて示す。図６は、圧電層の第２の面への接地電極１２０の付加および整合層１９０の付加を示す。
【００２４】
環状支持リングが導電性である実施形態においては、（図２Ａに示されない）周囲支持リング１３０の内側部分と超音波トランスデューサ１００の外側部分との間で空間的隙間が維持される。更にまた、圧電層１０５が円板形状を有するものが示されているが、他の形状（例えば、正方形や長方形が使用され得る）ことは理解されるであろう。しかし、デバイス全体の断面寸法（例えば、直径）を小さくするために円形を使用することが有益である。
【００２５】
図２Ａ〜図７に図示される実施形態の例においては、フレキシブルなプリント回路基板１４０の細長いフレキシブルなセグメント１４５は、この細長いフレキシブルなセグメントが周囲支持リングから外向きに延びるように、配線セグメント１５０に接続されている。しかし、以下に記述される他の例実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメント１４５の末端部分がバッキング材料内に包み込まれるように、そして、細長いフレキシブルなセグメント１４５のこの末端部分が、バッキング材料の範囲内で、周囲支持リング１３０から内向きに（例えば、トランスデューサ表面に沿って平行に）延びて、且つ、超音波トランスデューサの第１の表面１１０から離れて外向きに（例えば、トランスデューサ表面と直角に）曲がるようにして、細長いフレキシブルなセグメント１４５が配線セグメント１５０に接続され得る。１つの実施形態においては、細長いフレキシブルなセグメント１４５の末端部分がバッキング材料内に包み込まれるように、そして、細長いフレキシブルなセグメント１４５のこの末端部分が、バッキング材料の範囲内で、トランスデューサ表面に沿って平行に周囲支持リング１３０から延びて、且つ、超音波トランスデューサの第１の表面１１０から離れてトランスデューサ表面に対して直角に曲がるようにして、細長いフレキシブルなセグメント１４５は配線セグメント１５０に接続され得る。
【００２６】
そのような実施形態の一例が図７Ａおよび図７Ｂに示されている。ここでは、図７Ａは、フレキシブルなプリント回路基板１４０の全長を含めてデバイスを示し、図７Ｂは、細長いフレキシブルなセグメント１４０の末端部分１４８がどのように配線セグメント１５０に接続されているかについて示す詳細（Ａ）を示している。図７Ｂに示すように、細長いフレキシブルなセグメント１４５の末端部分１４８は、周囲支持リング１３０から内向きに（例えば、トランスデューサ表面に沿って平行に）延びる。細長いフレキシブルなセグメントの末端部分１４８が、電気的接続１７０（例えば、ワイヤ接合１７０または導電性のエポキシ接着１７０）との接触を避けて、超音波トランスデューサの第１の表面１１０に接触しないように、末端部分１４８は、超音波トランスデューサの第１の表面から離れて外向きに（例えば、トランスデューサ表面と直角に）曲げられ得る。
【００２７】
次に図８Ａを参照して、周囲支持リング１３０に関係する、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分１４８の構成を示す俯瞰図が提供されている。この図は、また、フレキシブルなプリント回路基板の様々の導電路の、配線セグメント１５０の範囲内の異なるコンタクト・パッド１６０への経路設定を例示する。この図は、各コンタクト・パッド（１７５Ａ〜１７５Ｈ）からそれぞれの環状電極（例えば、１７２）に及ぶ電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）を示す。本実施形態の例においては、周囲支持リング１３０は導電性であり、環状電極１１５から周囲支持リング１３０を電気的に絶縁するために、超音波トランスデューサの外周部と周囲支持リング１２５の内縁との間に隙間１２５が設けられる。（しかし、周囲支持リング１３０と接地面電極との間では電気接触が形成される点に注意する。この接地面電極は、バッキング材料の浸入の後、超音波トランスデューサの第２の面上に形成される。）
【００２８】
図８Ａに示すように、フレキシブルなプリント回路基板の導電路のうちの、幾つかの導電路に対しては配線セグメント１５０の範囲内で１つの周囲方向に経路設定され、他の導電路に対しては配線セグメント１５０の範囲内で逆の周囲方向に経路設定されるようにして、フレキシブルなプリント回路基板の導電路に対して配線セグメント１５０の範囲内で双方向に経路設定され得る。例えば、各方向に偶数本の導電路の経路が設定され得る。周囲支持リング１３０の最小の横幅１５１（周囲方向に対して垂直な方向で測定された）は、特定の方向に経路設定される導電路の数に比例するか、或いは、関連があるので、上記のような実施形態は、周囲支持リング１３０の横幅１５１を減らすか、最小にする際に有益であり得る。例えば、周囲支持リングは、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、７５０ミクロン未満、または、５００ミクロン未満の横幅を有してもよい。周囲支持リングが環状である幾つかの実装例においては、環の外径は、２０ｍｍ、１０ｍｍ未満、７ｍｍ未満、または、５ｍｍ未満であるように選ばれ得る。
【００２９】
幾つかの実施形態においては、フレキシブルなプリント回路の細長いセグメントの末端部分１４８が単一のセグメントである場合がある。しかし、例えば、図８Ａに示される実施形態のような他の実施形態においては、複数の異なる位置で周囲支持リングに接触する複数の分岐した末端セグメント（例えば、分岐した末端セグメント１４８Ａおよび１４８Ｂ）を提供するために、末端部分１４８は分けられ得る。分岐した末端セグメント１４８Ａと１４８Ｂとの間に形成される隙間は、環状電極の少なくとも一部を電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）するために使用され得る。
【００３０】
１つの実装例においては、少なくとも１つの分岐した末端セグメントが（オプションとして別の層上で作られた接地経路をも加えてよいが）１本だけの導電路を含むように、その結果、これら２つの導電路が配線セグメントの範囲内で双方向に経路設定されるときには各方向には１本だけの導電路が経路設定されるように、分岐した末端セグメントの数は選ばれ得る。そのような実施形態の例は、細い周囲支持リングを可能にする際に有益であり得る。そのような実施形態の例は図９に示される。図１０は、１６本の導電チャネルが４つの分岐した末端セグメントに分けられる他の１つの実装例を例示する。
【００３１】
図８Ｂは図８Ａに示される実施形態の断面図を示す。ここで、断面は電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）の１つを通るように取られたものである。この図で分かるように、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分１４８は、２００で示される領域において、初期状態で周囲支持リング１３０と接触していてもよい。しかし、組立ての間に、末端部分１４８は超音波トランスデューサの第１の表面１１０から離れるように曲げられる（矢印２０５を参照）。これによって、バッキング材料が末端部分１４８の下の領域に浸入して第１の表面１１０と接触することを許容する。１つの実施形態においては、末端部分１４８の方向は、末端部分１４８が表面１１０に垂直な方向に出るときのフレックスなＰＣＢの曲げ半径をトランスデューサ１３０の全体より大きくすることを許容する。１つの実施形態においては、このことは、フレックスなＰＣＢに課せられる応力を減じて、信頼性を増し、製造プロセスを簡素化する。１つの実施形態においては、このことは、大きいフレックス曲げ半径を維持しつつ、トランスデューサ表面に垂直に後方に向けられることを許容する。以下では、製造と組立工程の幾つかの例が、より詳細に記述される。（例えば、配線セグメント１５０の近くの末端部分１４８の下でバッキング材料の浸入を助けるために）周囲支持リング１３０の上表面と超音波トランスデューサの第１の表面１１０との間に空間的オフセット１９５が与えられ得る。或いは、周囲支持リングの厚さは超音波トランスデューサの厚さと略等しくてもよい。
【００３２】
図１１〜図１５は、フレキシブルなプリント回路基板の細長いフレキシブルなセグメントの末端部分を包み込むバッキング材料を供給するプロセスの一例における様々の工程を例示する。本例の方法によれば、フレキシブルなプリント回路基板の配線セグメントは最初に周囲支持リングに取り付けられる。例えば、周囲支持リングが金属（例えば、銅）から作られるならば、配線セグメントは周囲支持リングに半田付けされ得る。この工程は、例えば、図１３に示される取り付けジグの例のような取り付けジグを用いて達成され得る。
【００３３】
フレキシブルなプリント回路基板が周囲支持リングに取り付けられた後、周囲支持リングは超音波トランスデューサを（少なくとも部分的に）囲むように置かれる。例えば、図１２Ａに示すように、超音波トランスデューサは両面テープ２２０上に置かれ得る。そして、周囲支持リングが超音波トランスデューサを囲むように両面テープ上に置かれ得る。それから、電気的接続（例えば、ワイヤ接合または導電性のエポキシ接着）が実行され得る。
【００３４】
図１２Ｂ、図１２Ｃ、および、図１３に示すように、それから、例えば、シリコーンの型のような取り外し可能な型２５０が上記の組立体を覆うように置かれ得る。型２５０は、例えば、エポキシバッキングのようなバッキング材料（例えば、音響的バッキング材料）で充填され得る。多種多様なバッキング材料が使用され得ることが理解されるであろう。幾つかの実施形態においては、バッキング材料は音響的バッキング材料である。それから、型２５０は、組立てられたデバイスを得るために取り外され得る。図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、バッキング材料１８０は、それが超音波トランスデューサの第１の表面１１０に接触するように備えつけられる。そして、バッキング材料１８０は電気的接続１７０（例えば、ワイヤ接合１７０または導電性のエポキシ接着１７０）を完全に包み込むことができる。
【００３５】
取り外し可能な型の使用が単に１つの非限定的な例としての組立方法を示すだけであることは理解されるであろう。他の１つの例の方法では、バッキング材料が硬化された後、バッキング材料を囲む外側のシェルを形成するハウジングが備えつけられ得る。
【００３６】
図１２Dおよび図１２Eに示すように、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分１４８は、該末端部分を超音波トランスデューサの第１の表面から引き離して、バッキング材料の浸入を容易にするために曲げられ得る。例えば、細長いフレキシブルなセグメントが、超音波トランスデューサの第１の表面に対して約９０度、９０度未満、９０度以上、または、９０〜１８０度の角度でバッキング材料の末端の表面を通して出てくるように、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分は曲げられ得る。細長いフレキシブルなセグメントの末端部分は、８ｍｍ未満、５ｍｍ未満、３ｍｍ未満、または、２ｍｍ未満である最初の曲率半径に従って曲げられ得る。
【００３７】
図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、細長いフレキシブルなセグメントの末端部分は、それがバッキング材料の側面を越えて延びることなくバッキング材料の末端表面から現れるように、バッキング材料内に包み込まれ得る。図１４Ｃは、細長いフレキシブルなセグメントが超音波トランスデューサの第１の表面に対して約１８０度の角度でバッキング材料から現れる非限定的な実装例を示す。
【００３８】
図１５は、図１１に１つが示されたような、８つの組立ジグを示す。ここで、各組立ジグは、リフロー半田付けのためにそれに取り付けられたフレキシブルなプリント回路基板を有する周囲支持リングを含む。
【００３９】
ここまでの実施形態の多くが、フレキシブルなプリント回路基板の細長いフレキシブルなセグメントの一部を包み込むバッキング層を用いるが、他の実施形態の例は空気バッキングされた（ａｉｒ−ｂａｃｋｅｄ）構成を用いて実現され得る。例えば、周囲支持リングにハウジングまたはガイド・ピースが取付られてもよい。ここで、ハウジングまたはガイド・ピースは、細長いフレキシブルな部分の末端領域を曲げ、且つ、支持するために、１または複数の特徴を有する。
【００４０】
図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、環状電極の間の１または複数の環状領域は、（例えば、テキスト、バーコード、および、他のシンボルのような）導電性のマーキングでコード化され得る。これらの導電性のマーキングは環状電極を作るために使用されるマスクに含まれ得、特定のウェーハの上で各環状アレイを一義的にに識別することができる。図１６Ａおよび１６Ｂに示される実装例では、マーキングは一続きのドットであり、各ドットは７ビットの識別子のうち１ビットをコード化する。ここで、「１」は導電性のドットの存在によって示され、「ゼロ」は導電性のドットの非存在によって示される。
【００４１】
ここに開示される実施形態の例は、コストおよびサイズが減らされるか、または、最小にされた環状超音波トランスデューサの電気的接続およびパッケージングのために使用され得る。幾つかの実装例において、サイズやコスト低減は、カーフ無しの（ｋｅｒｆｌｅｓｓ）環状アレイや散在配置型の（ｓｐａｒｓｅ）環状アレイの使用により達成され得る。散在配置型の環状アレイは、環状電極が細く、相対的に大きな隙間がそれらを分離している環状アレイである。例えば、散在配置型の環状アレイは、環状電極が、外側の環状リングによって制限される領域内のトランスデューサ表面の半分より少ない面積を覆う環状アレイとして定義され得る。１つの実施形態においては、このことは、特定の深さに対して各素子を横断する遅延の変動を減らすという影響を有する。それによって，副ローブのレベルを下げ、その結果、画像におけるダイナミック・レンジ（コントラスト）を制限する。１つの実施形態においては、このことは、特定の深さに対して各素子を横断する位相シフトを短くするという影響を有する。それによって、直接に副ローブのレベルを下げ、その結果、画像におけるダイナミック・レンジ（コントラスト）を制限する。
【００４２】
上述の特定の実施形態は例によって示された。そして、これらの実施形態が様々の修正と代替えの形態を許容する余地があることを理解すべきである。更に、特許請求の範囲は開示された特定の形態に限定されることを意図されるものではなく、むしろ、本開示の精神および範囲に入る全ての変形、等価物、および、代替えを包含することを意図されるものであることを理解すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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