(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超音波トランスデューサ素子及び前記超音波トランスデューサ素子に接続するための複数の第１のコンタクトを含む主面を有する超音波トランスデューサチップと、
信号処理アセンブリと接触するための複数の第２のコンタクトを含む更なる主面を有するコンタクトチップと、
超音波吸収体及び／又は超音波散乱体を含むバッキング部材であって、前記トランスデューサチップが位置付けられる第１の面及び前記コンタクトチップが位置付けられる第２の面を含む前記バッキング部材と、
前記主面から前記更なる主面へと前記バッキング部材に亘って延在する可撓性相互接続部であって、前記可撓性相互接続部は、複数の導電性トラックを含み、各導電性トラックは、前記第１のコンタクトの１つを第２のコンタクトに接続する、可撓性相互接続部と、
を含む、超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項２】
前記バッキング部材は、前記超音波吸収体及び／又は前記超音波散乱体が分散された分散された樹脂を含む、請求項１に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項３】
前記超音波散乱体は、中空ガラスビーズであり、及び／又は前記超音波吸収体は、酸化タングステン粒子等のタングステンを含む粒子である、請求項１又は２に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項４】
前記可撓性相互接続部は、第１の電気絶縁ポリマー層及び第２の電気絶縁ポリマー層を含み、前記導電性トラックは、前記第１及び第２の電気絶縁ポリマー層の間に配置される、請求項１乃至３の何れか一項に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項５】
前記第１の面は、前記第２の面の反対側である、請求項１乃至４の何れか一項に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項６】
前記第１の面は、前記第２の面に隣接する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項７】
前記第２のコンタクトは、半田バンプを含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項８】
前記第２のコンタクトは、ボールグリッドアレイを規定する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項９】
前記可撓性相互接続部は、前記第１のコンタクト及び前記第２のコンタクトを包み込む、請求項１乃至８の何れか一項に記載の超音波トランスデューサアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の前記超音波トランスデューサアセンブリと、
主キャリア面上に前記トランスデューサ素子からの信号を処理するための少なくとも１つの信号処理回路を保持するキャリアを含む信号処理アセンブリであって、前記キャリアは、前記主キャリア面に隣接する更なるキャリア面を含み、前記更なるキャリア面は、前記少なくとも１つの信号処理回路に対する複数のキャリアコンタクトを含み、前記キャリアコンタクトは、前記第２のコンタクトに導電性結合される、信号処理アセンブリと、
を含む、超音波プローブ。
【請求項１１】
前記更なるキャリア面は、前記キャリアのエッジ面である、請求項１０に記載の超音波プローブ。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の前記超音波プローブを含む、超音波イメージングシステム。
【請求項１３】
各々が複数の超音波トランスデューサ素子及び前記超音波トランスデューサ素子に接続するための複数の第１のコンタクトを含む主面を有する超音波トランスデューサチップの第１のアレイ、
各々が信号処理アセンブリと接触するための複数の第２のコンタクトを含む更なる主面を有するコンタクトチップの第２のアレイ、並びに
前記第１のアレイを前記第２のアレイから分離する犠牲領域、
を含むウエハを準備するステップと、
前記第１のコンタクトから前記第２のコンタクトへと前記犠牲領域に亘って延在する可撓性相互接続部を形成するステップであって、前記可撓性相互接続部は、複数の導電性トラックを含み、各導電性トラックは、前記第１のコンタクトの１つを第２のコンタクトに接続する、ステップと、
前記第１のアレイ及び前記第２のアレイを切り離すために前記犠牲領域を除去するステップと、
超音波吸収体及び／又は超音波散乱体を含むバッキング材料を設けるステップと、
前記バッキング材料の第１の面上に前記第１のアレイを設けるステップと、
前記可撓性相互接続部が前記バッキング材料に亘って前記第１のアレイから前記第２のアレイへと延在するように、前記第２のアレイを前記バッキング材料の第２の面上に設けるステップと、
を含む、超音波トランスデューサアセンブリの製造方法。
【請求項１４】
前記可撓性相互接続部を形成する前記ステップは、
前記第１のコンタクトから前記第２のコンタクトへと前記犠牲領域に亘って延在する第１の可撓性及び電気絶縁材料の層を形成するステップであって、前記層は、前記第１のコンタクトを露出させる第１の複数の開口部及び前記第２のコンタクトを露出させる第２の複数の開口部を含む、ステップと、
前記パターニングされた層上に複数の導電性トラックを形成するステップであって、前記導電性トラックの各々は、前記第１のコンタクトの１つ及び前記第２のコンタクトの１つに導電性結合される、ステップと、
前記第１の層及び前記複数の導電性トラックを覆う第２の可撓性及び電気絶縁材料の更なる層を形成するステップと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の方法に従って製造された超音波トランスデューサアセンブリを準備するステップと、
複数のキャリアを含む信号処理アセンブリを準備するステップであって、各キャリアは、
前記トランスデューサ素子からの信号を処理するための少なくとも１つの信号処理回路を保持する主キャリア面、及び
前記主キャリア面に隣接する更なるキャリア面であって、前記少なくとも１つの信号処理回路に接続するための複数のキャリアコンタクトを含む前記更なるキャリア面、
を含む、ステップと、
前記第２のコンタクトの各々をそれぞれのキャリアコンタクトに結合させることによって超音波プローブのアセンブリを形成するステップと、
前記超音波プローブを単一化するステップと、
を含む、超音波プローブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波トランスデューサチップ及び超音波トランスデューサチップに対する相互接続部を含む超音波トランスデューサアセンブリに関する。
【０００２】
本発明は、更に、上記超音波トランスデューサアセンブリを含む超音波プローブに関する。
【０００３】
本発明は、更にまた、上記超音波プローブを含む超音波イメージングシステムに関する。
【０００４】
本発明は、更にまた、上記超音波トランスデューサアセンブリの製造方法に関する。
【０００５】
本発明は、更にまた、上記超音波プローブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００６】
超音波検出機能を含むＩＣダイ、例えば超音波トランスデューサチップは、超音波カテーテル等の超音波プローブの検出チップとして益々使用されている。例えば、超音波検出機能は、例えば、前面又は側面超音波プローブを提供するために、超音波トランスデューサチップの主面における複数のトランスデューサ素子によって提供することができる。トランスデューサ素子を実現するための一般的な技術は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の材料から形成された圧電トランスデューサ素子、及び容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ：capacitive micro-machined ultrasonic transducer）素子を含む。このようなＣＭＵＴ素子に基づいた超音波トランスデューサチップは、ＣＭＵＴデバイスと呼ばれることもある。
【０００７】
ＣＭＵＴデバイスは、優れた帯域幅及び音響インピーダンス特性を提供することができ、このことが、それらを例えば圧電トランスデューサよりも好ましくするので、ＣＭＵＴデバイスは、益々普及している。ＣＭＵＴ膜の振動は、圧力を加えることによって（例えば超音波を用いて）もたらすことができる、又は電気的に誘発することができる。多くの場合、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の集積回路（ＩＣ）を用いたＣＭＵＴデバイスへの電気接続は、デバイスの送信及び受信モードの両方を簡単にする。受信モードでは、膜の位置変化が、電子的に記録することができる電気容量の変化をもたらす。送信モードでは、電気信号の印加が、膜の振動を生じさせる。
【０００８】
圧力は、容量の変化として電子的に検出される膜のたわみを生じさせる。その後、圧力の測定値を導出することができる。
【０００９】
例えば、超音波プローブがバッキングブロックに埋め込まれた硬質プリント回路基板（ＰＣＢ）を更に含む米国特許出願公開第２０１１／００８８２４８Ａ１号に開示されるように、超音波トランスデューサチップは、吸音重材料を含むエポキシバッキングブロックに実装されてもよい。しかしながら、このような超音波プローブの製造は、各プローブが個々に製造される必要があるので、かなり面倒である。更に、バッキングブロックがＰＣＢを封入するので、超音波プローブの全径が増加され、これは、超音波プローブが小さな隔室のイメージングを行うために使用される場合、例えば心臓イメージング用途で使用される場合に不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、簡単なやり方で製造することができる小型超音波トランスデューサアセンブリの提供を目指す。
【００１１】
本発明は、更に、上記超音波トランスデューサアセンブリを含む超音波プローブの提供を目指す。
【００１２】
本発明は、更にまた、上記超音波プローブを含む超音波イメージングシステムの提供を目指す。
【００１３】
本発明は、更にまた、上記超音波トランスデューサアセンブリの製造方法の提供を目指す。
【００１４】
本発明は、更にまた、上記超音波プローブの製造方法の提供を目指す。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ある局面によれば、複数の超音波トランスデューサ素子及び前記超音波トランスデューサ素子に接続するための複数の第１のコンタクトを含む主面を有する超音波トランスデューサチップと、信号処理アセンブリと接触するための複数の第２のコンタクトを含む更なる主面を有するコンタクトチップと、超音波吸収体及び／又は散乱体を含むバッキング部材であって、トランスデューサチップが位置付けられる第１の面及びコンタクトチップが位置付けられる第２の面を含む前記バッキング部材と、主面から更なる主面へと前記バッキング部材に亘って延在する可撓性相互接続部であって、可撓性相互接続部は、複数の導電性トラックを含み、各導電性トラックは、前記第１のコンタクトの１つを第２のコンタクトに接続する、可撓性相互接続部と、を含む超音波トランスデューサアセンブリが提供される。
【００１６】
このようなアセンブリは、超音波トランスデューサチップの後ろの超音波散乱バッキング部材及び／又は吸収バッキング部材の存在により、超音波トランスデューサチップの読み取りを妨げる反射超音波を抑制することにより、高解像度超音波モニタリングを簡単にする。更に、この超音波トランスデューサアセンブリは、超音波プローブ（チップ）を形成するために、キャリア等の信号処理アセンブリの面、例えば、コンタクトチップの更なる主面とは反対側のプリント回路基板面に接続されてもよい。これらの接続は、キャリア面と更なる主面との間に位置付けられるので、このような接続は、超音波プローブの外径に影響を与えず、即ち超音波プローブの外径を増加させず、それによって、超音波プローブが診断環境で使用される場合に、小さな空間の検査、例えば血管又は心臓検査に使用することができる小型プローブを提供する。更に、コンタクトチップと、キャリアのエッジとの間にコンタクトを設けることは、以下により詳細に説明されるように、超音波プローブの特に簡単なアセンブリプロセスを簡単にする。
【００１７】
バッキング部材は、超音波散乱体及び／又は吸収体が分散された樹脂を含んでもよい。例えば、超音波散乱体は、中空ガラスビーズ又は超音波散乱に使用することができる他の適切な物体でもよい。超音波吸収体は、１つ又は複数の重元素から作られる物体でもよい。例えば、超音波吸収体は、酸化タングステン粒子等のタングステンを含む粒子でもよい。
【００１８】
ある実施形態では、可撓性相互接続部は、第１の電気絶縁ポリマー層及び第２の絶縁ポリマー層を含み、導電性トラックは、前記第１及び第２の電気絶縁ポリマー層の間に配置される。
【００１９】
可撓性相互接続部は、例えば可撓性相互接続部を超音波トランスデューサチップ及びコンタクトチップのそれぞれの面上に固定するために、第１のコンタクト及び第２のコンタクトを包み込んでもよい。
【００２０】
ある実施形態では、第１の面は、第２の面の反対側でもよい。このような超音波トランスデューサアセンブリは、例えば、前面超音波プローブを提供するために使用することができる。
【００２１】
代替的に、第１の面は、第２の面に隣接してもよい。このような超音波トランスデューサアセンブリは、例えば、側面超音波プローブを提供するために使用することができる。
【００２２】
第２のコンタクトは、半田バンプでもよいし、及び／又はボールグリッドアレイを規定してもよい。これは、信号処理アセンブリに対するコンタクトチップの接続を簡単にする。
【００２３】
別の局面によれば、上述の実施形態の１つ又は複数による超音波トランスデューサアセンブリと、主キャリア面上に前記トランスデューサ素子からの信号を処理するための少なくとも１つの信号処理回路を保持するキャリアを含む信号処理アセンブリであって、前記キャリアは、主キャリア面に隣接する更なるキャリア面を含み、更なるキャリア面は、前記少なくとも１つの信号処理回路に対する複数のキャリアコンタクトを含み、キャリアコンタクトは、第２のコンタクトに導電性結合される、信号処理アセンブリとを含む、超音波プローブが提供される。
【００２４】
このような超音波プローブは、バッキング部材による反射又は散乱超音波の抑制による、超音波トランスデューサチップによる高解像度超音波イメージング、及び超音波トランスデューサアセンブリと信号処理アセンブリとの間の接続が、これらのそれぞれのアセンブリの対向面間に隠されるという事実によるスモールフォームファクタから恩恵を受ける。更に、超音波トランスデューサアセンブリは、コンパクトなやり方で製造することができるので、比較的可撓性のあるチップを有する超音波プローブを提供することができる。
【００２５】
超音波プローブは、超音波診断システム内に含まれてもよい。
【００２６】
更なる局面によれば、各々が複数の超音波トランスデューサ素子及び前記超音波トランスデューサ素子に接続するための複数の第１のコンタクトを含む主面を有する超音波トランスデューサチップの第１のアレイ、各々が信号処理アセンブリと接触するための複数の第２のコンタクトを含む更なる主面を有するコンタクトチップの第２のアレイ、並びに第１のアレイを第２のアレイから分離する犠牲領域を含むウエハを準備するステップと、第１のコンタクトから第２のコンタクトへと前記犠牲領域に亘って延在する可撓性相互接続部を形成するステップであって、可撓性相互接続部は、複数の導電性トラックを含み、各導電性トラックは、前記第１のコンタクトの１つを第２のコンタクトに接続する、ステップと、第１のアレイ及び第２のアレイを切り離すために犠牲領域を除去するステップと、超音波吸収体及び／又は散乱体を含むバッキング材料を設けるステップと、前記バッキング材料の第１の面上に第１のアレイを設けるステップと、可撓性相互接続部が前記バッキング材料に亘って第１のアレイから第２のアレイへと延在するように、第２のアレイを前記バッキング材料の第２の面上に設けるステップとを含む、超音波トランスデューサアセンブリの製造方法が提供される。
【００２７】
このような超音波トランスデューサアセンブリのアレイを提供することは、プローブの完成後までプローブの単一化を延期することができるので、高い歩留まり及び費用効率の高いやり方で、効率的な超音波プローブの製造を簡単にする。
【００２８】
可撓性相互接続部の形成ステップは、第１のコンタクトから第２のコンタクトへと前記犠牲領域に亘って延在する第１の可撓性及び電気絶縁材料の層を形成するステップであって、前記層は、第１のコンタクトを露出させる第１の複数の開口部及び第２のコンタクトを露出させる第２の複数の開口部を含む、ステップと、前記パターニングされた層上に複数の導電性トラックを形成するステップであって、前記導電性トラックの各々は、前記第１のコンタクトの１つ及び前記第２のコンタクトの１つに導電性結合されるステップと、任意選択的に第１の層及び複数の導電性トラックを覆う第２の可撓性及び電気絶縁材料の更なる層を形成するステップと、を含んでもよい。
【００２９】
このような可撓性相互接続部は、超音波トランスデューサチップ及びコンタクトチップを結合させながら、第１のコンタクト及び第２のコンタクトを電気的に絶縁することができる。これは更に、超音波トランスデューサアセンブリの製造を単純化する。
【００３０】
超音波プローブの製造方法において、このように製造された超音波トランスデューサアセンブリが準備されてもよく、この方法は更に、複数のキャリアを含む信号処理アセンブリを準備するステップであって、各キャリアは、前記トランスデューサ素子からの信号を処理するための少なくとも１つの信号処理回路を保持する主キャリア面、及び主キャリア面に隣接する更なるキャリア面であって、前記少なくとも１つの信号処理回路に接続するための複数のキャリアコンタクトを含む更なるキャリア面を含む、ステップと、第２のコンタクトの各々をそれぞれのキャリアコンタクトに結合させることによって超音波プローブのアセンブリを形成するステップと、超音波プローブを単一化するステップと、を含む。
【００３１】
これは、信号処理アセンブリが超音波トランスデューサアセンブリに接続される後までプローブの単一化を延期することができるので、このような超音波プローブの費用効率の高い及び高い歩留まりの製造プロセスを簡単にする。具体的には、これらの接続の形成は、それぞれのアセンブリのアレイの一部を依然として形成しながらも、互いに接続されたそのようなアセンブリによって提供される安定性の向上により、面倒さが減少する。
【００３２】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して、より詳細に、及び非限定例として記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態による超音波トランスデューサアセンブリを概略的に示す。
【図２】本発明の別の実施形態による超音波トランスデューサアセンブリを概略的に示す。
【図３】本発明の更に別の実施形態による超音波トランスデューサアセンブリを概略的に示す。
【図４】図２の超音波トランスデューサアセンブリのアレイの製造方法を概略的に示す。
【図５】図４に示される方法によって製造された超音波トランスデューサアセンブリのアレイを用いた超音波プローブアセンブリの製造方法を概略的に示す。
【図６】本発明の一実施形態による、超音波プローブアセンブリからの個々の超音波プローブの形成を概略的に示す。
【図７】本発明の別の実施形態による、超音波プローブアセンブリからの個々の超音波プローブの形成を概略的に示す。
【図８】本発明の一実施形態による超音波イメージングシステムを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図面は、単なる略図であり、及び一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。同じ参照番号が、同じ又は類似の部分を示すために、複数の図面全体を通して使用されることをも理解されたい。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態による超音波トランスデューサアセンブリを概略的に示す。アセンブリは、一般的にＣＭＵＴ又はＰＺＴ素子等の複数のトランスデューサ素子１１２を含む、超音波トランスデューサエリア１１０を含む主面を備えた超音波トランスデューサチップ１００を含む。ある好適な実施形態では、主面は、複数のＣＭＵＴ素子１１２によって形成された超音波トランスデューサエリア１１０を含む。主面は、それ自体がよく知られているように、任意の適切なやり方でトランスデューサ素子１１２への接点を提供することができる複数のコンタクト１２０を更に含む。このようなトランスデューサチップ１００の任意の適切な実施形態を選ぶことができ、本発明の実施形態は、そのようなトランスデューサチップの特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。例えば、トランスデューサチップ１００は、例えばシリコン、シリコン・オン・インシュレータ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ等の任意の適切な半導体基板材料を用いて、例えばＣＭＯＳ、ＢｉＣＭＯＳ、バイポーラ技術等の任意の適切な半導体技術で実現することができる。
【００３６】
超音波トランスデューサチップ１００は、一般的に、バッキング部材３００の第１の面３０２上に実装される（例えば接着される）。バッキング部材３００は、一般的に、超音波散乱体及び／又は吸収体３１０が含まれるエポキシ樹脂等の樹脂を含む。例えば、超音波散乱体３１０及び／又は超音波吸収体３１０は、樹脂中に分散されてもよい。このような物体３１０は、散乱された及び／又は反射された超音波が超音波トランスデューサチップ１００の超音波トランスデューサ素子１１２に到達することを抑制又は防止する。主に又は唯一意図された方向に生成及び反射された超音波（例えば、超音波トランスデューサチップ１００を含む前面超音波プローブの場合における前方に生成及び反射された超音波）だけが、超音波トランスデューサチップ１００の超音波トランスデューサ素子１１２によって検出されるので、これは、超音波トランスデューサチップ１００によって生成される超音波画像の解像度を向上させることができる。つまり、バッキング部材３００による他の方向からの超音波が超音波トランスデューサチップ１００に到達することの抑制又は防止は、対象となっている方向からの超音波に対する、このような逸脱した超音波の干渉を減少させる又は回避する。
【００３７】
バッキング部材３００中に超音波散乱体３１０を形成するために、任意の適切な超音波散乱材料を使用することができる。例えば、このような超音波散乱体３１０の非限定例は、中空ガラス球である（但し、他の適切な超音波散乱体が、当業者には即座に明らかとなるであろう）。同様に、超音波吸収体３１０を形成するために、任意の適切な固形材料が使用されてもよい。重材料、例えば重金属に基づいた材料が、このような目的に理想的に適していることが、それ自体よく知られている。このような材料の非限定例は、タングステンである。例えば、超音波吸収体は、酸化タングステンの形態等のタングステンを含んでもよい。繰り返して、多くの適切なタングステンの代替品が容易に入手可能であり、そのような適切な代替品がバッキング部材３００において使用されることが同等に可能であることが、当業者には即座に明らかとなるであろう。
【００３８】
超音波トランスデューサアセンブリは、バッキング部材３００の更なる面３０６上に実装される（例えば接着される）コンタクトチップ４００を更に含む。コンタクトチップ４００は、一般的に、以下により詳細に説明されるように、信号処理アセンブリとの接続を確立するための複数の第２のコンタクト４２０を含む。このようなコンタクトチップ４００の任意の適切な実施形態を選ぶことができ、本発明の実施形態は、そのようなコンタクトチップの特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。例えば、コンタクトチップ４００は、例えばシリコン、シリコン・オン・インシュレータ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ等の任意の適切な半導体基板材料を用いて、例えばＣＭＯＳ、ＢｉＣＭＯＳ、バイポーラ技術等の任意の適切な半導体技術で実現することができる。
【００３９】
第２のコンタクト４２０は、例えば任意の適切な金属又は金属合金といった、そのようなコンタクトの形成によく使用される任意の材料等の任意の適切な導電性材料で実現することができる。ある実施形態では、第２のコンタクト４２０は、信号処理アセンブリとの電気接続を確立するための半田バンプ４２２を保持する。
【００４０】
超音波トランスデューサアセンブリは、超音波トランスデューサチップ１００の第１のコンタクト１２０と、コンタクトチップ４００の第２のコンタクト４２０との間の導電性接続を確立するための複数の導電性トラック２１０を含む可撓性相互接続部２００を更に含む。図１において、可撓性相互接続部は、バッキング部材３００の更なる面３０４に亘って延在する。このような可撓性相互接続部２００は、例えば、ポリイミド等の電気絶縁可撓性ポリマーから形成されてもよく、導電性トラック２１０は、銅層等の金属層を電気絶縁可撓性ポリマー上に堆積させ、導電性トラック２１０を形成するために金属層をパターニングすることによって形成されてもよい。ある実施形態では、可撓性相互接続部２００は、Flexフォイル又はDu Pont社によって販売されるPyralux（登録商標）フォイル等の銅被覆ポリイミドでもよい。
【００４１】
図１に示される実施形態では、各導電性トラック２１０は、第１のボンドワイヤ２１２によって第１のコンタクト１２０に接続され、第２のボンドワイヤ２１４によって第２のコンタクト４２０に接続される。これらの接続は、単なる非限定例としてのものであり、並びに導電性トラック２１０は、任意の適切なやり方で第１のコンタクト１２０及び第２のコンタクト４２０に接続されてもよいことが強調される。
【００４２】
図１に示される実施形態では、超音波トランスデューサチップ１００及びコンタクトチップ４００は、個々に製造されたチップ、例えば、異なる技術を用いて異なる製造プロセスで製造されたチップでもよく、これらのチップは、単一化後に可撓性相互接続部２００によって互いに相互接続部される。これは、超音波トランスデューサチップ１００及びコンタクトチップ４００の設計における柔軟性の増大という利点を有するが、可撓性相互接続部をそれぞれのチップに接続することが面倒となり得るので、超音波トランスデューサアセンブリのより複雑なアセンブリプロセスという犠牲を伴う。
【００４３】
図２は、図４を用いて以下により詳細に説明されるように、超音波トランスデューサチップ１００、コンタクトチップ４００及び可撓性相互接続部２００が単一の生産プロセスで生産される、超音波トランスデューサアセンブリの代替実施形態を概略的に示す。
【００４４】
この実施形態では、可撓性相互接続部２００は、超音波トランスデューサチップ１００の主面及びコンタクトチップ４００の主面に取り付けられ、及び／又は固定される。ある実施形態では、可撓性相互接続部２００は、第１のコンタクト１２０及び／又は第２のコンタクト４２０を包み込んでもよい。可撓性相互接続部２００は、第１のコンタクト１２０を露出させる第１の開口部及び／又は第２のコンタクト４２０を露出させる第２の開口部を含んでもよい。ある実施形態では、第１のコンタクト１２０は、第１のコンタクト１２０を電気絶縁するために可撓性相互接続部２００によって覆われてもよいのに対し、第２のコンタクト４２０は、可撓性相互接続部２００の開口部によって露出されてもよい。
【００４５】
図２に示されるように、可撓性相互接続部２００は、導電性トラック２１０が露出されるように、導電性トラック２１０によって覆われた第１の電気絶縁可撓性ポリマー層を含んでもよい。図４を用いてより詳細に記載される代替実施形態では、可撓性相互接続部２００は、導電性トラック２１０が第１及び第２の電気絶縁可撓性ポリマー層の間に挟まれるように、第１の電気絶縁可撓性ポリマー層及び導電性トラック２１０を覆う第２の電気絶縁可撓性ポリマー層を含んでもよい。これは、超音波トランスデューサアセンブリが、患者の体内の侵襲的診断検査用の超音波プローブチップの一部として使用される際に、体液（例えば血液）等の超音波トランスデューサアセンブリの周囲から導電性トラックが電気絶縁されるという利点を有する。
【００４６】
図３は、超音波トランスデューサチップ１００がバッキング部材３００の第１の面上に実装され、及び可撓性相互接続部２００によってバッキング部材３００の第２の面上のコンタクトチップ４００に相互接続部される、超音波トランスデューサアセンブリの更に別の実施形態例を概略的に示す。この実施形態では、可撓性相互接続部２００のエッジ部２０２も相互接続部２１０によって覆われ、このエッジ部２０２は、半田２２０を用いて、超音波トランスデューサチップ１００の外周を越えて延在する第１のコンタクト１２０に導電性結合される。これは、例えば超音波トランスデューサチップ１００が円形チップであり、並びに可撓性相互接続部２００が超音波トランスデューサチップ１００の円筒ホルダを規定する、即ち超音波トランスデューサチップ１００が、可撓性相互接続部２００及びバッキング部材３００によって範囲を定められた空洞内に埋め込まれる場合に有利である。導電性トラック２１０は、めっき技術を用いて可撓性相互接続部２００のエッジ部２０２上に形成されてもよい。同様に、第１のコンタクト１２０は、チップをそのウエハから切り離す前に、チップコンタクト上に導電性材料をめっきすることによって、超音波トランスデューサチップ１００の外周を越えて延在するように作られてもよく、めっきした材料は、チップの境界線を越えて延在する。これは、超音波トランスデューサチップ１００が第１のコンタクト１２０によって空洞内に懸架されることを可能にする。この実施形態は、ある特定のコンパクトな外径を有する超音波トランスデューサアセンブリを得ることができるという利点を持つ。
【００４７】
図３では、単なる非限定例として、導電性トラック２１０は、ワイヤボンド２１４を用いて、コンタクトチップ４００の第２のコンタクト４２０に接続される。例えば可撓性相互接続部２００が、第２のコンタクト４２０を包み込み、それを通して第２のコンタクト４２０が露出される開口部を含む、図２に示されるような種類のコンタクトを提供するために、可撓性相互接続部２００が、コンタクトチップ４００の主面の一部に亘って延在することが同等に可能であることを理解されたい。
【００４８】
ここで、図１〜図３は、超音波トランスデューサアセンブリの実施形態例を示し、一方では超音波トランスデューサチップ１００とコンタクトチップ４００との間の適切な接続の例、及び他方では可撓性相互接続部２００にスポットを当てていることに留意されたい。繰り返して述べるが、本発明は、これらの特定の例に限定されず、並びに以下により詳細に説明されるように、信号処理アセンブリの一部を形成するプリント回路基板（ＰＣＢ）等のキャリアのエッジ面への超音波トランスデューサアセンブリの接続を簡単にするバッキング部材３００にコンタクトチップ４００が設けられる限り、上記チップ間の任意の適切な接続及び可撓性相互接続部２００を企図することができる。
【００４９】
本発明との関連では、超音波トランスデューサチップ１００は、トランスデューサエリア１１０内のトランスデューサ素子１１２及び第１のコンタクト１２０に加えて、受動及び能動構成要素を更に含んでもよく、並びに任意の適切な機能性を備えてもよい（例えばセンサデバイス、信号処理回路等）。同様に、勿論これは必須ではないが、コンタクトチップ４００は、キャリアエッジ上のキャリアコンタクトと接触する第２のコンタクト４２０に加えて、受動及び能動構成要素を更に含んでもよく、並びに任意の適切な機能性を備えてもよい（例えばセンサデバイス、信号処理回路等）。
【００５０】
図１〜図３に示される実施形態では、非限定例として、超音波トランスデューサチップ１００及びコンタクトチップ４００は、バッキング部材３００の両面上に実装されることに更に留意されたい。例えばこの構成は、前面超音波プローブのチップとしての使用に適している。但し、コンタクトチップ４００が実装される第２の面３０６に隣接するバッキング部材３００の面上に超音波トランスデューサチップ１００を実装することが同等に可能である。例えばこのような構成は、側面超音波プローブのチップとしての使用に適している。
【００５１】
超音波トランスデューサアセンブリは、超音波プローブのチップとして使用された際に、超音波トランスデューサアセンブリのイメージング機能の指向性を向上させるために、追加の超音波トランスデューサチップ１００を更に含んでもよい。例えば、第１の超音波トランスデューサチップ１００は、バッキング部材３００の第１の面３０２上に実装されてもよく、並びに少なくとも１つの追加の超音波トランスデューサチップ１００が、超音波プローブの前及び側面プローブチップとして使用することができる超音波トランスデューサアセンブリを提供するためにバッキング部材３００の第１の面３０２から第２の面３０６へと延在するバッキング部材３００の面の１つ又は複数上に実装されてもよい。代替的に、超音波トランスデューサアセンブリは、超音波プローブの多方向側面プローブチップとして使用することができる超音波トランスデューサアセンブリを提供するために、コンタクトチップ４００が実装される面３０６に隣接するバッキング部材３００の各面上に実装された複数の超音波トランスデューサチップを含んでもよい。他の変形形態が当業者には即座に明らかとなるであろう。
【００５２】
特に有利な一実施形態では、超音波トランスデューサアセンブリは、上記アセンブリのアレイとして形成され、これは、複数の超音波プローブを高効率の及び費用効率の高いやり方で形成することができるように（個々のプローブを個別にアセンブルする必要がなく、これがそのようなプローブの製造プロセスを単純化するので）、単一化に先立って、信号処理アセンブリのアレイと接続されてもよい。
【００５３】
図４では、本発明の一実施形態による、上記アセンブリアレイが形成される方法の非限定例が、概略的に示される。図４（ａ）に示される第１のステップでは、複数の超音波トランスデューサチップ１００が、１つ又は複数のアレイ５２０に形成され、及び第２のコンタクト４２０を含むコンタクトチップ４００が、１つ又は複数のアレイ５３０に形成される（２つのアレイ５２０、５３０は、非限定例として示される）ウエハ５００が準備される。超音波トランスデューサチップ１００のアレイ５２０は、ウエハ５００の犠牲領域５１０によって、隣接するコンタクトチップ４００のアレイ５３０から分離される。アレイ５２０、５３０の各々の中の個々のチップは、更なる犠牲ウエハ領域５１２、例えば以下により詳細に説明されるスクライブライン等によって分離される。
【００５４】
前述の通り、ウエハ５００は、シリコンウエハ、シリコン・オン・インシュレータウエハ又は他の適切な半導体材料のウエハ等の任意の適切なウエハでもよい。ある実施形態では、ウエハ１０は、酸化物層等のエッチング停止層１２を含んでもよい。その目的は、以下により詳細に説明される。各超音波トランスデューサチップ１００の第１のコンタクト１２０は、犠牲領域５１０に亘って延在する可撓性相互接続部２００によって、対向するコンタクトチップ４００の第２のコンタクト４２０に接続される。このような可撓性コンタクトエクステンションは、フラットケーブルの微視的バージョンと捉えることができ、この使用は、プリント回路基板（ＰＣＢ）レベルでよく知られている。
【００５５】
本方法は、図４（ｂ）に示されるように、ウエハ５００の表面上に可撓性及び電気絶縁材料の層２００が設けられ、これは、次に、層２００の下の第１及び第２のコンタクト１２０、４２０を露出させるためにフォトリソグラフィによってパターニングされて進む。任意の適切な材料を、層２００に使用することができる。可撓性及び電気絶縁材料は、パリレン、ポリイミド、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート、フッ化炭素、ポリスルホン、エポキシド、フェノール、メラミン、ポリエステル、及びシリコーン樹脂又はそれらの共重合体から成る群から選択されてもよい。ＩＣが侵襲的医療デバイスに組み込まれる場合に、ポリイミド及びパリレンは、これらの材料が侵襲的医療デバイスでの使用の許可を得ているので、特に適している。
【００５６】
可撓性及び電気絶縁材料の層２００の厚みは、その結果得られる層が十分な可撓性を有することを確実にするために、好ましくは１〜２０μｍの範囲で、及びより好ましくは１〜１０μｍの範囲で選択される。層２００が厚くなり過ぎると、その可撓性は低下する。しかしながら、層２００が薄くなり過ぎると、それは、あまりにも簡単に損傷する可能性がある。
【００５７】
図４（ｃ）に示される後続のステップでは、導電性材料が、可撓性及び電気絶縁材料の層２００上に堆積され、並びに次に、層２００の下の露出された第１及び第２のコンタクト１２０、４２０と導電性接触する各導電性トラック２１０を設けるためにパターニングされる。Ａｌ、Ｃｕ又は他の適切な金属及び金属合金等の任意の適切な導電性材料を使用することができる。
【００５８】
図４（ｄ）に示される任意選択的ステップでは、導電性トラック２１０は、次に、これは必須ではないが、好ましくは層２００に使用されたものと同じ材料である可撓性及び電気絶縁材料の第２の層２００’で覆われる。つまり、層２００及び２００’に使用される材料はそれぞれ、上記の適切な化合物の群から個々に選択されてもよい。
【００５９】
ある好適な実施形態では、層２００及び２００’は、例えばポリイミド又はパリレンといった同じ材料から作られ、及び例えば約５μｍの同じ厚さを有する。層２００及び２００’の両方に同じ厚さを用いることによって、１つ又は複数の導電性トラック２１０は、コンタクト１４の可撓性コンタクトエクステンションの応力の所謂中性線に位置する。
【００６０】
存在する場合は、可撓性及び電気絶縁材料の第２の層２００’は、後続のウエハ処理ステップに由来する薄い保護層（不図示）で覆われてもよい。金属（例えばＡｌ）等の任意の適切な材料を使用することができる。後続の処理ステップ中に層２００’を、並びに可撓性及び電気絶縁材料の第２の層２００’の後続のパターニングのためのハードエッチングマスクの両方を保護するように機能することができる材料の使用は、それがウエハ処理の複雑さを低減することから好ましい。このため、Ａｌ等の金属が好ましい。
【００６１】
図４（ｅ）に示されるように、本方法は、ウエハ５００の裏面上にレジスト層５０２を塗布及びパターニングすることによって進む。代替的に、レジスト層５０２は、パターニングされたハードマスクに置き換えられてもよい。第２の層２００’上の上記の薄い保護層に使用されたものと類似した又は同じ材料を含む任意の適切な材料でもよいパターニングされたレジスト層５０２は、ウエハ５００におけるアレイ５２０、５３０のエリアを保護する（覆う）。
【００６２】
図４（ｆ）に示される次のステップでは、ウエハ５００の裏面の露出部分、即ち、パターニングされたレジスト５０２によって覆われていない部分が、エッチングレシピ、好ましくは、ボッシュプロセス等の異方性エッチングレシピに曝露され、例えばウエハ５００がシリコンウエハである場合、露出部分は、ウエハ５００から形成されるチップ１００、４００の意図された最終厚さに相当する深さにまでエッチングされて、各アレイ５２０が可撓性相互接続部２００によってアレイ５３０に接続された状態で、アレイ５２０、５３０を切り離す（単一化する）。一般的に連続したエッチング及びパッシベーションステップを含むボッシュプロセスは、それ自体がよく知られており、並びに従って簡潔さのために更に詳細に説明されないことに留意されたい。勿論、他の適切なエッチングレシピが企図されてもよい。パターニングされたレジスト５０２は、次に、ウエハ５００の裏面から剥離される。
【００６３】
最後に、ステップ（ｇ）に示されるように、超音波トランスデューサアセンブリは、バッキング部材３００の帯板上に第１のアレイ５２０、可撓性相互接続部２００及び第２のアレイ５３０を巻き付けることによって完成され、第１のアレイは、第１の接着剤５２２によって帯板の第１の面に接着されてもよく、第２のアレイは、第２の接着剤５３２によって帯板の第２の面に接着されてもよい。第１の接着剤５２２及び第２の接着剤５３２は、同じでもよいし、又は異なる接着剤でもよい。限定されることはないが、適切な接着剤は、米国マサチューセッツ州BillericaのEpoxy Technology, Inc.によって販売されるEpotek 301（登録商標）又は他の適切な二液型エポキシ系接着剤を含む。
【００６４】
ここで、半田バンプ４２２は、上述の製造プロセスの任意の適切な時点（例えば、アレイ５２０、５３０の単一化の前又は後）で、第２のコンタクト４２０の上に形成されてもよいことに留意されたい。半田バンプ４２２は、任意の適切なやり方で、例えば、ドイツNauenのPacTech Companyから入手可能なレーザプロセスを用いることによって、コンタクト４２０の上に形成されてもよい。
【００６５】
ここで、バッキング部材３００が、任意の適切なやり方で、第１のアレイ５２０と第２のアレイ５３０との間に形成されてもよいことにも留意されたい。例えば、ステップ（ｇ）に対する代替方法として、超音波トランスデューサアセンブリアレイを形成するために、内部に投入された超音波散乱体及び／又は吸収体３１０を含むバッキング部材３００が、液体又は流体状で、第１のアレイ５２０と第２のアレイ５３０との間に分散されてもよく、その後、バッキング部材３００は、例えば冷却又は硬化によって固化される。このために、第１のアレイ５２０及び第２のアレイ５３０は、ホルダ内に配置され、それによって、バッキング部材３００によって占有される空間を形成してもよい。この空間は、後に、流体又は液体状のバッキング材料３００で充填される。ホルダは、一般的に、バッキング材料３００が固化すれば、除去される。この実施形態では、第１のアレイ５２０及び第２のアレイ５３０をバッキング部材３００のそれぞれの面上に実装するために接着剤が使用される必要がない。
【００６６】
その結果得られる超音波トランスデューサアセンブリのアレイが、超音波トランスデューサチップ１００によって生成される信号を処理するための１つ又は複数の信号処理素子６１０（例えば、以下により詳細に説明される１つ又は複数の信号処理回路）が実装される第１の面６０２を有するキャリア６００（例えばＰＣＢ）のアレイを含む信号処理アセンブリのアレイと共に、図５に示される。キャリア６００は、第１の面６０２に隣接する第２の面６０４を更に含み、この第２の面６０４は、キャリア６００の前縁面等のエッジ面でもよい。ある実施形態では、キャリア６００は、１つ又は複数の信号処理素子６１０を保持する領域では第１の厚さ、及び第２の面６０４を含む領域では第２の厚さを有してもよく、第２の厚さは、第１の厚さよりも大きい。例えば、キャリア６００は、第２の面６０４の面積を増加させるため、第２の面６０４上で必要とされるピッチで必要とされる数のキャリアコンタクト６２０を設けることを簡単にするために、コンタクトチップ４００の近位に膨隆部分を含んでもよい。
【００６７】
各第２の面６０４は、一般的に、各コンタクトチップ４００上の第２のコンタクト４２０のパターン及びピッチに一致したパターン及びピッチで配置された複数のキャリアコンタクト６２０を保持する。その結果、超音波プローブアセンブリは、コンタクトチップ４００上の第２のコンタクト４２０を、キャリア６００の各第２の面６０４上の対応するキャリアコンタクト６２０と結合させることによって製造することができる。例えば、第２のコンタクト４２０は、既に説明したように、半田ボール４２２を含んでもよく、この半田ボールは、第２のコンタクト４２０とキャリアコンタクト６２０との間の接続を確立するために融解させてもよい。それぞれのコンタクト間のこのような接続を確立する他の適切な態様は、当業者には即座に明らかとなり、及び簡潔さのために更に詳細に説明されない。既に説明した通り、超音波トランスデューサアセンブリと信号処理アセンブリとの間の導電性接続が、一方ではコンタクトチップ４００及び他方ではキャリア６００のエッジ面６０４の対向面間に形成されるので、特に小型の相互接続部構造が達成され、これは、アセンブルされた超音波トランスデューサアセンブリ及び信号処理アセンブリによって形成される超音波プローブの小型化、即ち外径の縮小を助ける。
【００６８】
更に、超音波トランスデューサアセンブリ及び信号処理アセンブリは、それぞれのアセンブリ間の相互接続部を形成するより前に個別化されないので、超音波トランスデューサアセンブリ及び信号処理アセンブリのアレイは、個々のアセンブリよりも簡単に取り扱うことができることから、より簡単な超音波プローブアセンブリプロセスが得られる。超音波プローブの個別化は、上述のアセンブリアレイを組み合わせた後に達成されてもよく、個々の超音波トランスデューサアセンブリは、破線５１２によって示されるように互いに区切られ、及び個々の信号処理アセンブリは、破線６０５によって示されるように互いに区切られる。破線５１２、６０５は、例えば、当該分野でそれ自体がよく知られているように、スクライブライン又は個別化される構成要素の他の適切な線引きを示し得る。
【００６９】
これは、超音波プローブ１０が、例えば（レーザ）切断、鋸ひき、又はダイシング等によって、破線５１２、６０５に沿ってプローブ１０を個別化することによって形成される図６により詳細に示され、構成要素を個別化する、例えばウエハ上のチップを個別化するための技術は、それ自体がよく知られているので、これらの技術は、簡潔さのために更に詳細に説明されない。その結果、既に説明したように、各々が、トランスデューサエリア１１０を含む超音波トランスデューサチップ１００を含み、この超音波トランスデューサチップ１００が、超音波散乱材料及び／又は吸収材料を含むバッキング部材３００上に実装される、個別化された超音波プローブを得ることができる。バッキング部材３００は、１つ又は複数の信号処理素子６１０（例えば、１つ又は複数の信号処理回路）を保持するＰＣＢ等のキャリア６００を含む信号処理アセンブリに接続されたコンタクトチップ４００を更に保持する。コンタクトチップ４００とキャリア６００との間の相互接続部は、コンタクトチップ４００に面するキャリア６００のエッジ面と、このエッジ面に面するコンタクトチップ４００の主面との間に位置付けられる。
【００７０】
具体的に示されないが、超音波プローブ１０は、図６に示されるアセンブリを実装することができる管状体を更に含んでもよい。このような管状体は、超音波プローブ１０の信号処理アセンブリを診断制御ユニットに接続するための１つ又は複数のワイヤ又はケーブルを収容することができる任意の適切な管状体でもよい。これは、完全に従来型のものであり、及び従って簡潔さのために更に詳細に説明されない。
【００７１】
これまでに記載した実施形態では、超音波トランスデューサチップ１００及びコンタクトチップ４００は、矩形のチップとして描かれている。これらの各チップは、任意の適切な形状を有し得るので、これは単なる非限定例であることを理解されたい。特に、超音波トランスデューサチップ１００は、円形を有してもよく、この形状は、例えば、それ自体よく知られているように上述のボッシュプロセスによって容易に得ることができる。図７は、バッキング部材３００に亘って延在する可撓性相互接続部２００によってコンタクトチップ４００に接続された上記円形超音波トランスデューサチップ１００を有する超音波プローブ１０が、既に説明されたように、上記超音波トランスデューサアセンブリのアレイがコンタクトチップ４００に接続された１つ又は複数の信号処理素子６１０を保持するキャリア６００を含む信号処理アセンブリのアレイ上にアセンブルされた後に形成される単一化プロセスを概略的に示す。この実施形態では、バッキング部材３００の形状は、超音波トランスデューサチップ１００の形状に応じて調整されてもよいことが理解されるだろう。コンタクトチップ４００も円形を有してもよいが、キャリアコンタクト６２０を保持するキャリア６００のエッジ面の形状により簡単に一致させるために、コンタクトチップ４００が、矩形、例えば、長方形又は正方形の形状を有することが有利となり得る。
【００７２】
繰り返して述べるが、上記実施形態において、超音波プローブ１０は、単なる非限定例として、前面超音波プローブである。側面超音波プローブ１０を提供するために、バッキング部材３００の側面上、即ち、コンタクトチップ４００が実装される面に隣接する面上に、１つ又は複数の超音波トランスデューサチップ１００を設けることが同等に可能である。このような側面超音波トランスデューサチップ１００は、上述の実施形態において明確に示された前面超音波トランスデューサチップ１００に加えて又はその代わりに含まれてもよい。
【００７３】
更にここで、図５は、第１のアレイ５２０及び第２のアレイ５３０の単一化より前に可撓性相互接続部２００が形成される製造方法を概略的に示すが、勿論、例えば図１及び図３に示されるような超音波トランスデューサアセンブリを形成するために、アレイが単一化された後に可撓性相互接続部２００を形成することが同等に可能であることに留意されたい。そのようなチップへの可撓性相互接続部の接続は、それ自体よく知られているので、これは、簡潔さのために更に詳細に説明されない。
【００７４】
図８を参照して、本発明の一実施形態によるアレイトランスデューサプローブを備えた超音波診断イメージングシステムの一実施形態例が、ブロック図の形で示される。図８では、超音波トランスデューサチップ１００（図１０では不図示）上のＣＭＵＴトランスデューサアレイ１１０は、超音波を送信し、及びエコー情報を受信するために超音波プローブ１０内に設けられる。トランスデューサアレイ１１０は、代替的に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の材料から形成された圧電トランスデューサ素子を含んでもよい。トランスデューサアレイ１１０は、２Ｄ平面で又は３Ｄイメージングのための３次元でのスキャニングが可能なトランスデューサ素子の１又は２次元アレイでもよい。
【００７５】
トランスデューサアレイ１１０は、ＣＭＵＴアレイセル又は圧電素子による信号の送信及び受信を制御するプローブ１０内のマイクロビーム形成器１２に結合される。マイクロビーム形成器は、例えば、米国特許第５，９９７，４７９号（Savordら）、米国特許第６，０１３，０３２号（Savord）、及び米国特許第６，６２３，４３２号（Powersら）に記載されるように、トランスデューサ素子のグループ又は「区画」によって受信された信号の少なくとも部分的なビーム形成が可能である。
【００７６】
マイクロビーム形成器１２は、プローブケーブル、例えば同軸ケーブル４１０によって、送信と受信とを切り換える、並びにマイクロビーム形成器が存在しない又は使用されない場合及びトランスデューサアレイ１１０が主システムビーム形成器２０によって直接動作させられる場合に高エネルギー送信信号から主ビーム形成器２０を保護する送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１６に結合される。マイクロビーム形成器１２の制御下におけるトランスデューサアレイ１１０からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ１６によってマイクロビーム形成器に結合されたトランスデューサコントローラ１８及びユーザインタフェース又は制御パネル３８のユーザ操作による入力を受信する主システムビーム形成器２０によって指示される。トランスデューサコントローラ１８によって制御される機能の１つは、ビームが向けられる及び焦点を合わせられる方向である。ビームは、トランスデューサアレイ１１０から（に対して直角に）真っ直ぐ前に、又はより広い視野のために異なる角度で向けられてもよい。トランスデューサコントローラ１８は、ＣＭＵＴアレイ用のＤＣバイアス制御装置４５を制御するために結合されてもよい。例えば、ＤＣバイアス制御装置４５は、ＣＭＵＴアレイ１１０のＣＭＵＴセル１５０に印加される１つ又は複数のＤＣバイアス電圧を設定する。
【００７７】
マイクロビーム形成器１２によって生成された部分的ビーム形成信号は、トランスデューサ素子の個々の区画からの部分的ビーム形成信号が完全ビーム形成信号へと組み合わせられる主ビーム形成器２０に転送される。例えば、主ビーム形成器２０は、１２８のチャネルを有してもよく、各々のチャネルが、数十又は数百のＣＭＵＴトランスデューサ素子１１２（図１〜図３を参照）又は圧電素子の区画からの部分的ビーム形成信号を受信する。このようにして、トランスデューサアレイ１１０の数千のトランスデューサ素子によって受信された信号が、効率的に単一のビーム形成信号に寄与することができる。
【００７８】
ビーム形成信号は、信号プロセッサ２２に結合される。信号プロセッサ２２は、バンドパスフィルタリング、デシメーション、Ｉ及びＱ成分分離、並びに組織及び微小気泡から返された非線形（基本周波数のより高い調波）エコー信号の識別を可能にするために線形及び非線形信号を分離するように機能する高調波信号分離等の様々な態様で受信されたエコー信号を処理することができる。
【００７９】
信号プロセッサ２２は、任意選択的に、スペックル低減、信号合成、及びノイズ除去等の追加の信号向上を行ってもよい。信号プロセッサ２２におけるバンドパスフィルタは、エコー信号が増加する深さから受信されるので、その通過帯域が高周波数帯域から低周波数帯域へと移動した追跡フィルタでもよく、それによって、周波数が解剖学的情報を欠いているより深い深さからのより高い周波数のノイズを阻止する。
【００８０】
処理された信号は、Ｂモードプロセッサ２６及び任意選択的にドップラープロセッサ２８に結合される。Ｂモードプロセッサ２６は、体内の臓器及び血管の組織等の体内の構造のイメージングのために、受信された超音波信号の振幅の検出を用いる。身体の構造のＢモード画像は、例えば米国特許第６，２８３，９１９号（Roundhillら）及び米国特許第６，４５８，０８３号（Jagoら）に記載されるように、高調波画像モード、基本画像モード、又は両方の組み合わせで形成されてもよい。
【００８１】
存在する場合、ドップラープロセッサ２８は、画像フィールド内の血液細胞の流れ等の物質の運動の検出のために、組織の動き及び血流から時間的に異なる信号を処理する。ドップラープロセッサは、一般的に、体内の選択された種類の物質から返されたエコーを通過させる及び／又は阻止するように設定することができるパラメータを有するウォールフィルタを含む。例えば、ウォールフィルタは、高速度物質からの比較的低振幅の信号を通過させる一方で、低又はゼロ速度物質からの比較的強い信号を阻止する通過帯域特性を有するように設定することができる。
【００８２】
この通過帯域特性は、流れている血液からの信号は通過させるが、近くの静止した又は心壁等のゆっくりと動く物体からの信号は阻止する。逆の特性は、組織ドップラーイメージングと呼ばれる、組織の運動の検出及び描写のために、心臓の動いている組織からの信号は通過させるが、血流信号は阻止する。ドップラープロセッサは、画像フィールド内の異なる点からの一連の時間的に離散したエコー信号を受信及び処理し、ある特定の点からの一連のエコーは、アンサンブルと呼ばれる。比較的短い期間に亘って立て続けに受信されたエコーのアンサンブルは、流れる血液のドップラーシフト周波数を推定するために使用することができ、ドップラー周波数は、血流速度を表す速度に対応する。より長い期間に亘って受信されたエコーのアンサンブルは、よりゆっくりと流れる血液又はゆっくりと動く組織の速度を推定するために使用される。
【００８３】
Ｂモード（及びドップラー）プロセッサによって生成された構造的及び運動信号は、スキャンコンバータ３２及び多平面再フォーマッタ４４に結合される。スキャンコンバータ３２は、エコー信号が所望の画像フォーマットで受信された空間的関係にエコー信号を配置する。例えば、スキャンコンバータは、エコー信号を２次元（２Ｄ）セクター形状フォーマット又はピラミッド形の３次元（３Ｄ）画像にエコー信号を配置してもよい。
【００８４】
スキャンコンバータは、画像フィールド内の組織の運動及び血流を表すカラードップラー画像を生成するために、Ｂモード構造画像に、ドップラー推定速度と共に画像フィールド内の点における運動に対応した色を重ね合わせることができる。多平面再フォーマッタ４４は、例えば米国特許第６，４４３，８９６号（Detmer）に記載されるように、身体の体積領域内の共通平面における点から受信されたエコーを、その平面の超音波画像へと変換する。ボリュームレンダラー４２は、米国特許第６，５３０，８８５号（Entrekinら）に記載されるように、３Ｄデータセットのエコー信号を、所定の参照点から見た投影３Ｄ画像に変換する。
【００８５】
２Ｄ又は３Ｄ画像は、スキャンコンバータ３２、多平面再フォーマッタ４４、及びボリュームレンダラー４２から、更なる向上、バッファリング、及び画像ディスプレイ４０上での表示のための一時記憶のために画像プロセッサ３０に結合される。イメージングに使用されることに加えて、ドップラープロセッサ２８によって生成された血流値及びＢモードプロセッサ２６によって生成された組織構造情報は、定量化プロセッサ３４に結合される。定量化プロセッサは、血液の体積流量等の様々なフロー状態の測定並びに臓器のサイズ及び在胎期間等の構造的測定を生成する。定量化プロセッサは、測定が行われる画像の生体構造中の点等の、ユーザ制御パネル３８からの入力を受信することができる。
【００８６】
定量化プロセッサからの出力データは、ディスプレイ４０上の画像を用いた測定グラフィックス及び値の再現のためにグラフィックスプロセッサ３６に結合される。グラフィックスプロセッサ３６は、超音波画像を用いた表示のために、グラフィックオーバーレイを生成することもできる。これらのグラフィックオーバーレイは、患者の氏名、画像の日付及び時刻、イメージングパラメータ等の一般的な識別情報を含んでもよい。これらの目的のために、グラフィックスプロセッサは、患者の氏名等のユーザインタフェース３８からの入力を受信する。
【００８７】
ユーザインタフェースは、トランスデューサアレイ１１０からの超音波信号の生成、並びに従ってトランスデューサアレイ及び超音波システムによって生成される画像を制御する送信コントローラ１８にも結合される。ユーザインタフェースは、ＭＰＲ画像の画像フィールドにおいて定量化測定を行うために使用することができる複数の多平面再フォーマット（ＭＰＲ：multiplanar reformatted）画像の平面の選択及び制御のために多平面再フォーマッタ４４にも結合される。
【００８８】
当業者には理解されるように、超音波診断イメージングシステムの上記の実施形態は、このような超音波診断イメージングシステムの非限定例を提供することを意図されたものである。当業者は、本発明の教示から逸脱することなく、超音波診断イメージングシステムの構造における幾つかの変形形態が可能であることを即座に認識するであろう。例えば、上記の実施形態においても示されたように、マイクロビーム形成器１２及び／又はドップラープロセッサ２８は、省略されてもよく、超音波プローブ１０は、３Ｄイメージング機能を有していなくてもよい等である。他の変形形態が、当業者には明らかとなるであろう。
【００８９】
上述の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示し、及び当業者は、添付のクレームの範囲から逸脱することなく多くの代替実施形態を設計することができることに留意されたい。クレームにおいて、丸括弧内に配置される何れの参照符号も、クレームを限定するものと解釈されるものではない。「含む」（comprising）という語は、クレームに記載されたもの以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に先行する語「a」又は「an」は、複数のそのような要素の存在を排除しない。本発明は、幾つかの異なる要素を含むハードウェアを用いて実施されてもよい。幾つかの手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、同一のハードウェアアイテムによって具体化されてもよい。特定の手段が互いに異なる従属クレームに記載されているという事実だけでは、これらの手段の組み合わせを有利に使用できない事を意味しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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