トランスジューサアセンブリ用の相互接続構造
【課題】相互接続の複雑さ及び製作コストを低減させたトランスジューサアセンブリを提供する。
【解決手段】相互接続アセンブリを提示する。本アセンブリは、間隔をとった関係で配置した、その各々が複数の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備える複数の相互接続層（６０）を含んだ相互接続構造（７０）を含む。さらに本アセンブリは、相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）を含んでおり、この再分布層（７６）はトランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成させている。
【解決手段】相互接続アセンブリを提示する。本アセンブリは、間隔をとった関係で配置した、その各々が複数の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備える複数の相互接続層（６０）を含んだ相互接続構造（７０）を含む。さらに本アセンブリは、相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）を含んでおり、この再分布層（７６）はトランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成させている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的にはトランスジューサに関し、より具体的にはトランスジューサアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響トランスジューサなどのトランスジューサは、医用イメージングでの用途が知られており、この際に音響探触子が患者に当てるように保持され該探触子によって超音波を送信及び受信しており、これにより患者内部の組織の撮像を容易にすることができる。例えば、患者の心臓を撮像するためにトランスジューサを利用することができる。
【０００３】
トランスジューサアセンブリは一般に、間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を有する２次元トランスジューサアレイなどのトランスジューサアレイを含む。さらに、それぞれのトランスジューサ素子の直ぐ下側に接続用素子が配置される。接続用素子同士の間隔はそれぞれのトランスジューサ素子同士の間隔によって決定される。
【０００４】
トランスジューサアセンブリはさらに、ケーブルアセンブリや読み出し用電子回路などの外部デバイスに対する接続用素子の電気的結合を容易にするように構成した複数の相互接続層を有する相互接続構造を含むことがある。典型的には、この相互接続構造は複数の相互接続層を積み重ねることによって形成されており、この複数の相互接続層の各々はその上にパターン形成した複数の導電性トレースを含んでいる。導電性トレースは、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子のそれぞれに関連付けされた接続用素子の、付属の電子回路に対する結合を容易にするように構成されている。さらに、第１の方向における複数のトレース同士の間隔は接続用素子同士の間隔と一致するように構成されている。同様に、複数の相互接続層同士の間隔は第２の方向におけるトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成されている。このため、相互接続層の所望の数は第２の方向における接続用素子の数に依存し、このためかなり多くの相互接続層が使用されることになる。典型的なトランスジューサは、約４０〜約１００の範囲の数の相互接続層の使用を必要とすることがある。相互接続層数のこうした増加によって相互接続の複雑さが増大し費用対効果が悪くなることになる。
【０００５】
これまで企画された解決法は、読み出し用電子回路やケーブルアセンブリなどの外部デバイスに対する複数のトランスジューサ素子の結合を容易にするように一体化した多層式可撓性相互接続回路を有している。しかし、これらの多層式可撓性回路は、複数の可撓層の上でトランスジューサ素子の面と平行に導体を引き回している。しかしながら、これらの相互接続回路は高価であり、かつカテーテル内部の空間を効率よく利用することができない。さらに、こうした方法で製作したトランスジューサの音響性能は、トランスジューサ素子の直ぐ下側に音響的に不都合な相互接続回路が存在することによって悪化する。
【特許文献１】米国特許第６５４１８９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリ対する要求が存在する。具体的にはトランスジューサアセンブリ内の相互接続層の数を有利に減少させたトランスジューサアセンブリの設計に対する大きな要求が存在する。さらに、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリを製作する簡単で費用対効果のよい方法を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
簡単に述べると本技法の態様では、相互接続アセンブリを提示する。本アセンブリは、間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層を含んだ相互接続構造であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備える相互接続構造を含む。さらに本アセンブリは、相互接続構造の近傍に配置させた再分布層であって、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造の結合を容易にするように構成された再分布層を含む。
【０００８】
本技法の別の態様では、トランスジューサアセンブリを提示する。本アセンブリは、間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を含んだトランスジューサアレイを含む。さらに本アセンブリは、間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層を含んだ相互接続構造であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備えており、かつ複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している相互接続構造を含む。
【０００９】
本技法のさらに別の態様によるトランスジューサアセンブリが含まれる。本アセンブリは、「Ｎ×Ｍ」格子状（ここで、Ｎ及びＭは整数）に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイを含む。さらに本アセンブリは、このトランスジューサアレイの近傍に配置させると共に間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層を備える相互接続構造を含んでおり、この「Ｋ」個の相互接続層の各々は「Ｌ」個の導電性トレースをその上に配置させて備えており、「Ｋ」は「Ｍ」より小かつ「Ｌ」は「Ｎ」より大であり、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」は整数である。さらに本アセンブリは、相互接続構造の近傍に配置させた再分布層であって、トランスジューサアレイ内の１つまたは複数の素子に対する相互接続構造の結合を容易にするように構成された再分布層を含む。
【００１０】
本技法のまた別の態様では、トランスジューサアセンブリを形成するための方法を提示する。本方法は、間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を有するトランスジューサアレイを提供する工程を含む。さらに本方法は、複数の相互接続層を間隔をとった関係で配置させることによって相互接続構造を形成する工程であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備えており、かつ複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している形成工程を含む。本方法はさらに、相互接続構造に対するトランスジューサアレイの結合を容易にするために相互接続構造とトランスジューサアレイの間に再分布層を配置させる工程を含む。さらに本方法は、再分布層を介して相互接続構造をトランスジューサアレイに結合させる工程を含む。
【００１１】
本技法のさらに別の態様によるシステムを提示する。本システムは、少なくとも１つのトランスジューサアセンブリを含んだ関心領域を撮像するように構成させた探触子を含む画像データを収集するように構成させた収集サブシステムを含んでおり、該少なくとも１つのトランスジューサアセンブリは、「Ｎ×Ｍ」格子状（ここで、Ｎ及びＭは整数）に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、このトランスジューサアレイの近傍に配置させると共に間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層を備える相互接続構造（「Ｋ」個の相互接続層の各々は「Ｌ」個の導電性トレースをその上に配置させて備えており、「Ｋ」は「Ｍ」より小かつ「Ｌ」は「Ｎ」より大であり、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」は整数である）と、相互接続構造の近傍に配置させた再分布層であってトランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造の結合を容易にするように構成された再分布層と、を含んでいる。さらに本システムは、収集サブシステムと動作連係させ該収集サブシステムを介して収集した画像データを処理するように構成させた処理サブシステムを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。
【００１３】
これ以降で詳細に記載するように、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリ、並びにこうしたトランスジューサアセンブリを製作する方法を提示する。トランスジューサアセンブリの相互接続構造内にある相互接続層の数を有利に減少させたトランスジューサアセンブリを開発することが望ましい。さらに、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリを製作する簡単で費用対効果がよい方法を開発することが望ましい。本明細書で検討する技法によってこれらの問題点の幾つかまたはすべてに対処することができる。
【００１４】
図１は、超音波システム１０の一実施形態のブロック図である。図面は例示を目的として描かれたものであり縮尺通りでないことに留意されたい。さらに、図示した実施形態は超音波撮像システムのコンテキストで記載しているが、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、Ｘ線撮像システム、核医学撮像システム、陽電子放出断層（ＰＥＴ）システム、あるいはこれらを組み合わせたものなど別のタイプの撮像システムを本技法と連係させることも企図される。
【００１５】
超音波システム１０は収集サブシステム１２及び処理サブシステム１４を含む。収集サブシステム１２は、トランスジューサアセンブリ１８、送信／受信切り替え回路２０、送信器２２、受信器２４及びビーム形成器２６を含む。ある種の実施形態では、トランスジューサアセンブリ１８は、例えば２次元トランスジューサアレイなどのトランスジューサアレイを形成するために間隔をとった関係で配列させ複数のトランスジューサ素子（図示せず）を含むことがある。さらにトランスジューサアセンブリ１８は、ケーブルアセンブリや付属の電子回路（ただし、これらに限らない）などの外部デバイス（図示せず）に対するトランスジューサアレイの結合を容易にするように構成させた相互接続構造（図示せず）を含むことがある。図示した実施形態では、その相互接続構造はトランスジューサアレイをＴ／Ｒ切り替え回路２０に結合するように構成させることがある。
【００１６】
処理サブシステム１４は、制御プロセッサ２８、復調器３０、撮像モードプロセッサ３２、走査変換器３４及び表示プロセッサ３６を含む。表示プロセッサ３６はさらに、画像を表示させるために表示モニタ３８に結合されている。ユーザインタフェース４０は制御プロセッサ２８及び表示モニタ３８と対話する。制御プロセッサ２８はさらに、ウェッブサーバ４４及びリモート接続インタフェース４６を含むリモート接続サブシステム４２と結合させることがある。処理サブシステム１４はさらに、超音波画像データを受け取るように構成させたデータリポジトリ４８と結合させることがある。データリポジトリ４８は撮像ワークステーション５０と対話する。
【００１７】
上述の構成要素はディジタル信号プロセッサを有する回路基板などの専用のハードウェア素子とすることがあり、あるいは商用で市販のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）など汎用のコンピュータやプロセッサ上で動作するソフトウェアとすることがある。様々な構成要素は本発明の様々な実施形態に従って組み合わせることや分離させることができる。したがって当業者であれば、本超音波システム１０が一例として提供されたものであり、本技法はいかなる意味においてもこの特定のシステム構成による限定を受けるものではないことを理解されよう。
【００１８】
収集サブシステム１２において、トランスジューサアレイ１８は患者または対象物１６と接触状態にある。このトランスジューサアレイは、送信／受信（Ｔ／Ｒ）切り替え回路２０に結合させている。さらに、Ｔ／Ｒ切り替え回路２０は、送信器２２の出力及び受信器２４の入力と動作連係する。受信器２４の出力はビーム形成器２６に対する入力である。さらに、ビーム形成器２６はさらに送信器２２の入力及び復調器３０の入力に結合させている。ビーム形成器２６はさらに、図１に示すように制御プロセッサ２８と動作可能に結合させている。
【００１９】
処理サブシステム１４において、復調器３０の出力は撮像モードプロセッサ３２の入力と動作連係する。さらに、制御プロセッサ２８は、撮像モードプロセッサ３２、走査変換器３４及び表示プロセッサ３６とインタフェース接続している。撮像モードプロセッサ３２の出力は走査変換器３４の入力と結合させている。さらに、走査変換器３４の出力は表示プロセッサ３６の入力と動作可能に結合させている。表示プロセッサ３６の出力はモニタ３８と結合させている。
【００２０】
超音波システム１０は対象物１６内に超音波エネルギーを送信し、対象物１６から後方散乱された超音波信号を受信し処理して画像の作成及び表示を行う。超音波エネルギーの送信ビームを作成させるために、制御プロセッサ２８はビーム形成器２６に対して、トランスジューサアレイ１８の表面位置のある点から所望のステアリング角度で所望形状のビームを生成させる送信パラメータを発生させるコマンドデータを送っている。この送信パラメータはビーム形成器２６から送信器２２に送られる。送信器２２はこの送信パラメータを用い、Ｔ／Ｒ切り替え回路２０を介してトランスジューサアレイ１８に送ろうとする送信信号を適正にエンコードする。この送信信号は互いに対してあるレベル及び位相に設定されて、トランスジューサアレイ１８の個々のトランスジューサ素子に提供される。この送信信号は、位相及びレベルの関係が同じ超音波を放出させるようにトランスジューサ素子を励起させる。その結果、例えば超音波ジェルを用いてトランスジューサアレイ１８を対象物１６と音響結合させたときに、走査線に沿った対象物１６内に超音波エネルギーの送信ビームが形成される。この処理のことを電子走査と呼んでいる。
【００２１】
一実施形態では、そのトランスジューサアレイ１８を双方向トランスジューサとすることがある。対象物１６内に超音波を送信すると、この超音波は対象物１６内部の組織や血液試料によって後方散乱される。トランスジューサアレイ１８は、その音波を戻した組織までの距離並びにその音波が戻された位置のトランスジューサアレイ１８の表面に対する角度に応じて、この後方散乱波を様々な時点で受信する。このトランスジューサ素子は後方散乱波からの超音波エネルギーを電気信号に変換する。
【００２２】
次いでこの電気信号は、Ｔ／Ｒ切り替え回路２０を経由して受信器２４に至る。受信器２４は、この受信信号を増幅しかつディジタル化すると共に、利得補償などの別の機能を提供する。各トランスジューサ素子が様々な時点で受信した後方散乱音波に対応するディジタル化された受信信号は、後方散乱音波の振幅及び位相情報を保持している。
【００２３】
このディジタル化信号はビーム形成器２６に送られる。制御プロセッサ２８はコマンドデータをビーム形成器２６に送っている。ビーム形成器２６は、トランスジューサアレイ１８の表面上のある点に典型的に対応するステアリング角度並びに走査線に沿って送信された直前の超音波ビームのステアリング角度でこの点から発せられる受信ビームを形成させるためにこのコマンドデータを使用する。ビーム形成器２６は、制御プロセッサ２８からのコマンドデータの命令に従って時間遅延及び集束を実行し、対象内部１６の走査線に沿ったサンプルボリュームに対応する受信ビーム信号を生成することによって、適当な受信信号に対する操作を行っている。様々なトランスジューサ素子からの受信信号の位相、振幅及びタイミング情報を使用して受信ビーム信号が生成される。
【００２４】
この受信ビーム信号は処理サブシステム１４に送られる。復調器３０はこの受信ビーム信号に対して復調を実行し、走査線に沿ったサンプルボリュームに対応するＩ及びＱの復調データ値の対が生成される。復調は受信ビーム信号の位相及び振幅を基準周波数と比較することによって実施される。Ｉ及びＱの復調データ値は、受信信号の位相及び振幅情報を保持している。
【００２５】
復調されたデータは撮像モードプロセッサ３２に転送される。撮像モードプロセッサ３２はパラメータ評価技法を用いて復調データから走査シーケンス形式で撮像パラメータ値を作成する。この撮像パラメータは、例えばＢモード、カラー速度モード、スペクトルドプラモード、組織速度撮像モードなど可能な様々な撮像モードに対応するパラメータを含むことがある。撮像パラメータ値は走査変換器３４に送られる。走査変換器３４は、走査シーケンス形式から表示形式に変換することによってパラメータデータを処理する。この変換には、パラメータデータに対して補間演算を実行し表示画素データを表示形式で作成することを含む。
【００２６】
走査変換された画素データは表示プロセッサ３６に送られ、走査変換画素データに対する最終的な任意の空間または時間フィルタ処理の実行、走査変換画素データに対するグレイスケールまたは色相の付与、並びにモニタ３８上に表示するためのディジタル画素データのアナログデータへの変換が行われる。ユーザインタフェース４０はモニタ３８上に表示されたデータに基づいてユーザが超音波システム１０とインタフェースを取れるようにするために制御プロセッサ２８と結合させている。
【００２７】
ある種の実施形態では、そのトランスジューサアセンブリ１８を探触子内に配置させることがあることに留意されたい。この探触子は、例えば撮像カテーテルを含むことがある。
【００２８】
ここで図２を見ると、図１に表したシステム１０で使用するためのトランスジューサアセンブリ５２の側面斜視図を表している。典型的には、例えば図２に示すような音響トランスジューサアセンブリなどのトランスジューサアセンブリ５２は、１つまたは複数のトランスジューサ素子（図示せず）、１つまたは複数の整合層（図示せず）、並びにレンズ（図示せず）を含むことがある。これらのトランスジューサ素子は、その各々がトランスジューサ前面５４及びトランスジューサ背面（図示せず）を含むことがあるようなトランスジューサ素子からなる１つの層上に配置させたアレイ（ただし、これに限らない）など間隔をとった関係で配列させることがある。これらのトランスジューサ素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）または複合（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）ＰＺＴ（ただし、これらに限らない）などの材料を利用して製作できることは当業者であれば理解されよう。トランスジューサアセンブリ５２はさらに、トランスジューサ素子アレイの前面５４に隣接するように配置させたその各々が整合層前面と整合層背面を含むことがある１つまたは複数の整合層を含むことがある。この整合層は、高インピーダンスのトランスジューサ素子と低インピーダンスの対象物１６（図１参照）の間に存在することがあるインピーダンス差の整合を容易にする。整合層前面に隣接させてレンズを配置させて対象物１６と整合層の間に界面を提供させることがある。
【００２９】
さらに、トランスジューサアセンブリ５２は前面及び背面を有する裏当て構造５６を含むことがあり、これらは高い音響損失を有する適当な音響減衰材料を用いて製作されることがある。この裏当て構造５６は、トランスジューサ素子アレイの背面と音響結合させることがあり、この際に裏当て構造５６はトランスジューサ素子アレイの背面から放出されることがある音響エネルギーの減衰を容易にする。さらに裏当て構造５６は複数の相互接続層を含み得る例示的な相互接続構造５８を有するように図示している。ここで考案した構成では、相互接続構造５８はＹ方向６６に積み重ねた複数の相互接続層６０を含むことがある。さらに、この複数の相互接続層６０のそれぞれの上に複数の導電性トレース６２を配置させることがある。参照番号６４及び６８はそれぞれＸ方向とＺ方向を表している。相互接続構造と相互接続アセンブリという用語は交換可能に使用できることに留意されたい。
【００３０】
上で検討したように、相互接続層６０の数を減少させる一方でトランスジューサアセンブリ５２の撮像性能を向上させることが望ましい。さらに詳細には、その内部にある相互接続層の数を有利に減少させたトランスジューサアセンブリを開発することが望ましい。したがって、本考案による構成では、トランスジューサアセンブリは、相互接続層の数を減少させた例示的な相互接続構造と、例示的な再分布層と、を含むことがある。相互接続構造及び再分布層を有する例示的なトランスジューサアセンブリについてこれ以降においてより詳細に記載することにする。
【００３１】
さらにトランスジューサアセンブリ５２は、トランスジューサ素子の外部環境からの隔絶を容易にするための電気的遮蔽（図示せず）を含むこともある。この電気的遮蔽は金属箔を含むことがあり、ここでこの金属箔は、銅、アルミニウム、真鍮または金（ただし、これらに限らない）などの金属を利用して製作されることがある。
【００３２】
ここで図３を参照すると、図２の相互接続構造５８の断面図７０を表している。本技法の態様によれば、トランスジューサアセンブリ内の相互接続層の数を有利に減少させた例示的な相互接続アセンブリ７０が提供される。
【００３３】
上で指摘したように、複数のトランスジューサ素子はトランスジューサアレイを形成するように間隔をとった関係で配列させることがある。例えば、複数のトランスジューサ素子は、２次元トランスジューサアレイを形成するように横列を成して縦列に沿って配列させることがある。この複数のトランスジューサ素子は、所定の形状を有するトランスジューサアレイを形成するように間隔をとった関係で配列させることがあることに留意されたい。ある種の実施形態では、トランスジューサアレイの所定の形状は、正方形、長方形、円形、菱形、三角形、六角形、八角形、あるいはこれらの組み合わせた形状を含むことがある。
【００３４】
さらに複数のトランスジューサ素子の各々は、それぞれのトランスジューサ素子の直ぐ下に配置させたそれぞれの接続用素子を有することが理解されよう。この接続用素子は相互接続構造に対するトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。さらに、第１の方向での接続用素子同士の間隔は、トランスジューサアレイ内の１つの横列に沿って配置された複数のトランスジューサ素子同士の間隔によって決定され、一方第２の方向での接続用素子同士の間隔は、トランスジューサアレイ内の１つの縦列に沿って配置された複数のトランスジューサ素子同士の間隔によって決定されることに留意されたい。ある種の実施形態では、第１の方向をＸ方向６４とすることがあり、また第２の方向をＹ方向６６とすることがある。
【００３５】
さらに、トランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子は、トランスジューサアセンブリを形成するように相互接続構造に結合させることがある。上で指摘したように、相互接続構造７０を形成するために複数の相互接続層が間隔をとった関係で配置されることがある。一実施形態では、相互接続構造７０を形成するように、複数の相互接続層６０がＹ方向６６に積み重ねられることがある。複数の相互接続層６０の各々はその上にパターン形成した複数の導電性トレース６２を含むことがあり、この際にこの導電性トレース６２は、トランスジューサ素子と関連付けされた接続用素子の、例えばケーブルアセンブリや読み出し用電子回路などの外部デバイスに対する結合を容易にするように構成されることがある。
【００３６】
さらに相互接続構造７０では、相互接続層６０上の複数の導電性トレース６２同士の間隔を、第１の方向において横列の形で配置させたトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成させることがあることに留意されたい。同様に、相互接続構造７０内の複数の相互接続層６０の各々同士の間隔は、第２の方向において縦列の形で配置させたトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成させることがある。このため、相互接続層６０の所望の数が第２の方向に配置させるトランスジューサ素子の数に依存するために、かなり多くの数の相互接続層６０が使用されることになり、これにより相互接続の複雑さが増大すると共に費用対効果が悪くなる。
【００３７】
これまで企画された解決法は、例えばケーブルアセンブリなどの外部デバイスに対する複数のトランスジューサ素子の結合を容易にするために複数の可撓層の上でトランスジューサ素子の面と平行に導体を引き回すような一体化した多層式可撓性相互接続回路を有している。しかしながら、こうした相互接続回路は高価であり、かつ例えば探触子の空間を効率よく利用することができない。さらに、こうした方法で製作したトランスジューサの音響性能は、トランスジューサ素子の直ぐ下側に音響的に不都合な相互接続回路が存在することによって悪化する。
【００３８】
本技法の態様では、これまで企画された解決法の欠点を有利に回避した例示的な相互接続アセンブリ７０を提示する。相互接続構造７０内の相互接続層６０の数、またしたがって複数の相互接続層６０のそれぞれの上に配置させる導電性トレース６２の数が、トランスジューサアレイ内のトランスジューサ素子の数によって決定されることに留意されたい。具体的には、複数の相互接続層６０の各々の上にある導電性トレース６２の数は第１の方向でトランスジューサアレイの横列に沿って配置させるトランスジューサ素子の数に依存することがある。同様に、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数は、第２の方向でトランスジューサアレイの縦列に沿って配置させるトランスジューサ素子の数に依存することがある。
【００３９】
このため、複数の相互接続層６０のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレース６２の数は、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数に反比例する。本技法の例示的な態様では、複数の相互接続層６０のそれぞれの上に配置させる導電性トレース６２の数をかなり増加させ、これにより第１の方向における導電性トレース６２の密度を増大させることがあるが、一方例えばケーブルアセンブリに対する複数のトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にさせる相互接続層６０の数はこれに応じて減少することがある。本明細書の上で記載したように相互接続構造７０を実現することによって、使用する相互接続層６０の数を減少させ、これにより相互接続の複雑さ及びコストを低減させて、トランスジューサアレイと相互接続構造７０の間に所望の結合を有利に実現することができる。
【００４０】
以下の記載によって例示的な相互接続構造７０についてさらに理解が深まるであろう。一例として、２次元トランスジューサアレイは、Ｎ×Ｍのマトリックス格子の形に配列させた複数のトランスジューサ素子を含むことがある。Ｎは整数であり、トランスジューサアレイ内で第１の方向に配置させるトランスジューサ素子の数を表すことに留意されたい。同様に、Ｍは整数であり、トランスジューサアレイ内で第２の方向に配置させるトランスジューサ素子の数を表す。このため、Ｎ×Ｍのトランスジューサ素子が２次元アレイの形で存在する。一実施形態では、第１の方向をＸ方向６４とすることがあり、また第２の方向をＹ方向６６とすることがある。トランスジューサアレイはさらに、上で記載したように円形の形状、三角形の形状、六角形の形状、八角形の形状、あるいはこれらを組み合わせた形状を有することもあることに留意されたい。
【００４１】
したがって、相互接続構造内の相互接続層の数を有利に減少させる一方でトランスジューサアレイ内でのＮ×Ｍトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にすることが可能な相互接続構造に対する要求が存在する。換言すると、トランスジューサアレイ上のＮ×Ｍトランスジューサ素子の例えばケーブルアセンブリに対する結合を容易にするためのＮ×Ｍ導電性トレースを有する相互接続構造を開発することが望ましい。図３の参照を続けると、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の数は、上で記載したように第１の方向に配置させたトランスジューサ素子の数Ｎによって決定される。さらに、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数は、第２の方向に配置させたトランスジューサ素子の数Ｍに依存する。しかし、相互接続の複雑さ及びコストの低減を容易にするように相互接続構造７０内の相互接続層６０の数を減少させることが望ましい。
【００４２】
本技法の態様では、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数を減少させる一方で、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレースの数は増加させ、この際に相互接続層６０を例えばケーブルアセンブリや読み出し用電子回路などの外部デバイスに対するトランスジューサ素子の結合を容易にするように構成させている。ある種の実施形態では、その相互接続構造７０は、間隔をとった関係で配列させたＫ個の相互接続層６０を含むことがある。さらに、Ｋ個の相互接続層６０の各々は、その上に配置させてＬ個の導電性トレース６２を含むことがある。Ｋ及びＬは整数であることに留意されたい。上で指摘したように、Ｎ及びＭはトランスジューサアレイ内において第１の方向及び第２の方向のそれぞれに沿って配列させたトランスジューサ素子の数を表している。本技法の例示的な態様では、ＫをＭよりかなり小さくするように構成させることがあり、またＬをＮよりかなり大きくするように構成させることがある。
【００４３】
したがってある種の実施形態では、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の密度がＦ倍増加することがある。換言すると、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の数のこの増加によって複数の相互接続層６０の各々の上にＮ×Ｆの導電性トレースが得られる。Ｆは典型的には整数であることに留意されたい。複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の密度のこの増大の結果、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数がこれに応じてＦ分の１に減少し、これによって相互接続構造７０内にはＭ／Ｆ個の相互接続層が得られることになる。したがって、相互接続構造７０内の導電性トレース６２の総数は次式で表すように不変に保たれる。
【００４４】
（Ｎ×Ｆ）×（Ｍ／Ｆ）＝Ｎ×Ｍ （１）
このため、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２同士の第１の方向における間隔「Ａ」７２はＦ分の１に低下する一方、導電性トレース６２同士の第２の方向における間隔「Ｂ」７４はＦ倍に増加する。しかし、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の密度がＦ倍に増加しかつ相互接続構造７０内の相互接続層６０の数がＦ分の１に低下するため、相互接続構造７０の接続パターンは変更されている。本明細書で使用する場合、「接続パターン」という語は相互接続構造７０内における複数の導電性トレース６２の配列（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を示すために使用している。換言すると、例示的な相互接続構造７０の接続パターンはトランスジューサアレイの接続パターンともはや一致しない。したがって、相互接続層の数６２を低下させた相互接続構造７０の変更接続パターンとトランスジューサアレイの接続パターンとの動作可能な結合を容易にするような介在デバイスを利用することが望ましい。
【００４５】
図４は、再分布層の例示的な一実施形態７６を表している。本技法の態様では、例示的な再分布層を提示する。再分布層７６は、相互接続層の数を低下させた相互接続構造７０（図３参照）などの相互接続構造の変更接続パターンとトランスジューサアレイの接続パターンとの動作可能な結合を容易にするように構成されることがある。さらに再分布層７６は上側と底側を有することがある。
【００４６】
図４は、再分布層の底側の上面像を表している。一実施形態では、再分布層７６はサブストレート層７８を含むことがある。サブストレート層７８はポリエステルまたはポリイミドを含むことがある。ある種の実施形態では、ポリエステルはＭｙｌａｒを含むことがあり、またポリイミドは例えばＫａｐｔｏｎを含むことがある。さらに、複数の接続パッド８２は、サブストレート層７８の上側に配置させることがある。サブストレート層７８の上側に配置させたこの複数の接続パッド８２は、接続パッド８２のパターンがトランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子の接続パターンと一致するようにした所望のパターンで配列させることがある。換言すると、複数の接続パッド８２同士の間隔８８は、トランスジューサアレイ上の複数のトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成させることがある。さらに、図４に示すように、再分布層７６は、サブストレート層７８の底側上に配置させた複数の結合用素子８０を含むことがある。結合用素子８０は複数の結合用素子８０の各々が対応する接続パッド８２をその上に配置させて備えるようにして配列させることがある。さらに、複数の結合用素子８０の各々は、それぞれのトランスジューサ素子に対するそれぞれの接続パッド８２の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。
【００４７】
再分布層７６は、サブストレート層７８の底側上にパターン形成された複数の結合用素子８０を含むことがある。これらの結合用素子８０は結合用素子８０のパターンが相互接続構造の接続パターンと一致するようにした所望のパターンで配列させることがある。換言すると、サブストレート層７８の底側上に配置させる結合用素子８０同士の間隔は、相互接続構造内の相互接続層上の導電性トレース同士の間隔と一致するように構成させることがある。さらに、結合用素子のそれぞれはその上に配置させたそれぞれの接続パッド（図示せず）を備えることがある。さらに、バイヤ穴を参照番号８４で表している。バイヤ穴８４は再分布層の上側と底側７６の電気的結合を容易にするように構成させることがある。図５は、図４の再分布層７６を切断線５−５に沿って切った側面断面像９２を表している。
【００４８】
本明細書の上で記載したような再分布層を実現させることによって、トランスジューサアレイ内のトランスジューサ素子の結合を容易にするために必要となる相互接続構造内の相互接続層の所望の数が有利に減少することがある。例えば図４に表したように、結合用素子８０はその配列が、単一の相互接続層に対してそれぞれ３個のトランスジューサ素子を有するトランスジューサアレイの２つの隣接する横列の結合を容易にするようにしてサブストレート層７８の底側上にパターン形成されることがある。
【００４９】
ここで図６を参照すると、再分布層を有するトランスジューサアセンブリの一部の例示的な一実施形態９４を表している。本考案による構成では、トランスジューサアセンブリ９４が、１つの相互接続層９６と、複数のトランスジューサ素子及び該トランスジューサ素子に関連付けされた接続構造と、を含むように表している。相互接続層９６は、その上に配置させた密度を高めた導電性トレース９８を含むことに留意されたい。トランスジューサアセンブリ９４はさらに、第１の組の結合用素子１０４と第２の組の結合用素子１０６とをその底側上に配置させて有する例示的な再分布層を含むこともある。上で指摘したように、結合用素子１０４、１０６はトランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子に対する導電性トレース９８の結合を容易にするように構成させることがある。
【００５０】
図示した実施形態では、相互接続層９６は、第１の側及び第２の側を有する可撓性相互接続層を含むことがある。さらに相互接続層９６は、第１の側上に配置させた複数の導電性トレース９８を含むことがある。上で指摘したように、片面相互接続層９６は比較的高い密度の導電性トレース９８をその上に配置させて含んでおり、このため相互接続アセンブリ内の相互接続層の所望の数の減少が容易になるので有利である。さらに、参照番号１００は、２次元トランスジューサアレイのある横列（例えば、第１の横列）に配置させた複数のトランスジューサ素子を表している。さらに参照番号１０２は、トランスジューサアレイの第２の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子を表しており、ここで第２の横列は例えば第１の横列と隣接させることがある。さらにある種の実施形態では、その相互接続層９６は、図６に示すようなトランスジューサ素子１００、１０２の第１の横列と第２の横列の間に配置させることがある。
【００５１】
図６に表したように、第１の組の結合用素子１０４は、片面相互接続層９６上に配置させた複数の導電性トレース９８をトランスジューサアレイの第１の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子１００に対して動作可能に結合するように構成させることがある。同じ方式によって、第２の組の結合用素子１０６は、片面相互接続層９６上に配置させた複数の導電性トレース９８をトランスジューサアレイの第２の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子１０２に対して動作可能に結合するように構成させることがある。さらに参照番号１０８は、再分布層の上側と底側の電気的結合を容易にするように構成されたバイヤ穴を意味している。再分布層上の結合用素子１０４、１０６は、複数のトランスジューサ素子１００、１０２のそれぞれを相互接続層９６上のそれぞれの導電性トレース９８と動作可能に結合するように構成させることがある。
【００５２】
このため、再分布層上に配置させる結合用素子１０４、１０６は、密度を高めた導電性トレース９８を有する相互接続層９６をトランスジューサアセンブリの隣接する横列に配置させた複数のトランスジューサ素子に対して動作可能に結合するように有利に構成させ、これにより相互接続アセンブリ内に使用する相互接続層の数を減少させることがある。図示した実施形態では、その例示的な再分布層は、トランスジューサアレイ上で２つの横列に配置させたトランスジューサ素子に対する単一の相互接続層９６の結合を容易にするように構成させることがある。本明細書の上で記載したような再分布層を実現することによって、その各々が密度を高めた導電性トレース９８をその上に配置させて有するようにして相互接続層の数９６を減少させてトランスジューサアセンブリ９４内の相互接続を実現することができる。換言すると、トランスジューサアセンブリ９４の図示した例示的実施形態では、相互接続層９６上のそれぞれの導電性トレース９８に対するトランスジューサ素子１００、１０２の結合を容易にするための相互接続層９６の所望の数を２分の１に減少させることができる。さらに、信号のクロスオーバーがない再分布層上での信号ルート設定を実現することもできる。
【００５３】
図７は、再分布層を有するトランスジューサアセンブリの一部に関する別の例示的な実施形態１１０を表している。図６を参照しながら説明したのと同様に、トランスジューサアセンブリ１１０の図示した実施形態は、その底側上に複数の導電性トレース１１４を配置させて有する相互接続層１１２を含むように表している。さらに、トランスジューサアセンブリ１１０は、複数のトランスジューサ素子と、該トランスジューサ素子と関連付けされた接続構造と、を含む。トランスジューサアセンブリ１１２はさらに、再分布層の上側上に配置させた第１の組の結合用素子１２０と再分布層の底側上に配置させた第２の組の結合用素子１２２とを有する例示的な再分布層を含むことがある。
【００５４】
さらに図６を参照しながら説明したのと同様に、参照番号１１６は、２次元トランスジューサアレイの第１の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子を表している。さらに参照番号１１８は、２次元トランスジューサアレイの第２の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子を表しており、この第２の横列は例えば第１の横列と隣接して配置させることがある。一実施形態では、その相互接続層１１２は図７に示すようにトランスジューサ素子１１６、１１８の第１の横列と第２の横列の間に配置させることがある。
【００５５】
さらに図７に表したように、再分布層の上側上に配置させる第１の組の結合用素子１２０は、単一の相互接続層１１２上に配置させた複数の導電性トレース１１４をトランスジューサアレイの第１の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子１１６に対して動作可能に結合するように構成させることがある。同じ方式によって、再分布層の底側上に配置させる第２の組の結合用素子１２２は、単一の相互接続層１１２上に配置させる導電性トレース１１４をトランスジューサアレイの第２の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子１１８に対して動作可能に結合するように構成させることがある。さらに参照番号１２４は、再分布層の上側と底側の電気的結合を容易にするように構成されたバイヤ穴を意味している。再分布層上の結合用素子１２０、１２２は、複数のトランスジューサ素子１１６、１１８の各々を相互接続層１１２上のそれぞれの導電性トレース１１４と動作可能に結合するように構成させることがある。さらに参照番号１２６は、再分布層の底側上に配置させた可撓性の接続パッドを意味している。可撓性の接続パッド１２６は、結合用素子１０４（図６参照）及びトランスジューサ素子１００（図６参照）を相互接続層１１２上のそれぞれのトレース１１４に対して結合するように構成させることがある。図６を参照しながら指摘したように、トランスジューサアセンブリ１１０の図示した例示的実施形態では、相互接続層上のそれぞれの導電性トレースに対するトランスジューサ素子の結合を容易にするような相互接続層の所望の数を２分の１に有利に減少させることができる。
【００５６】
ここで図８を見ると、トランスジューサアレイ上の３つの横列に配置させたトランスジューサ素子に対する単一の相互接続層１３０の結合を容易にするように再分布層を構成させているようなトランスジューサアセンブリの例示的な一実施形態１２８を表している。上で指摘したように、相互接続層１３０は、底側上に配置させて密度を高めた導電性トレース１３２を含むことがある。参照番号１３４は、トランスジューサアレイの第１の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子を意味しており、一方トランスジューサアレイの第２の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子は参照番号１３６で表している。同様に参照番号１３８は、トランスジューサアレイの第３の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子を意味している。例示的な一実施形態では、トランスジューサ素子の第１の横列、第２の横列及び第３の横列は互いに隣接させて配置させることがある。
【００５７】
さらに再分布層は、結合用素子の第１の組１４０、第２の組１４２及び第３の組１４４をその上に配置させて含むように構成させることがある。本考案による構成では、結合用素子１４０の第１の組１４０、第２の組１４２及び第３の組１４４は、再分布層の底側上に配置させることがある。さらに図示した実施形態では、第１の組の結合用素子１４０は、相互接続層１３０上のそれぞれの導電性トレース１３２に対するトランスジューサアレイの第１の横列に配置させたトランスジューサ素子１３４の各々の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。同様に、トランスジューサアレイの第２の横列に配置させたトランスジューサ素子１３６の各々は、第２の組の結合用素子１４２を介してそれぞれの導電性トレース１３２と動作可能に結合させることがある。同じ方式によって、第３の組の結合用素子１４４は、それぞれの導電性トレース１３２に対する第３の横列に配置させたトランスジューサ素子１３８の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。再分布層上の結合用素子１４０、１４２、１４４は、複数のトランスジューサ素子１３４、１３６、１３８の各々を相互接続層１３０上のそれぞれの導電性トレース１３２に対して動作可能に結合するように構成させることがある。参照番号１４６は、再分布層の上側と底側の動作可能な結合を容易にするように構成させ得るバイヤ穴を意味している。図８を参照して示したようなトランスジューサアセンブリを実現することによって、単一の相互接続層１３０を利用して、トランスジューサアレイ上の隣接する３つの横列に配置させた複数のトランスジューサ素子の結合を容易にさせることができる。このため図示した例示的実施形態では、相互接続構造内の相互接続層の所望の数を３分の１に有利に減少させることができる。
【００５８】
本明細書の上で記載したように再分布層を実現すると、相互接続構造の再構成が可能となるので有利である。換言すると、再分布層を使用すると、複数の相互接続層の各々の上の導電性トレース密度の増大を可能にすることによって相互接続構造内の相互接続層の数の減少が容易となり、これにより例えばケーブルアセンブリに対するトランスジューサ素子の結合を容易にするのに必要な相互接続層の数を減少させることが可能となる。
【００５９】
本明細書の上で記載したように、再分布層の上側及び底側上に配置させる複数の結合用素子は、隣接する横列に配置させたトランスジューサ素子を単一の相互接続層上のそれぞれの導電性トレースに対して動作可能に結合するように構成させることがある。しかし、再分布層内の結合用素子に関するこの配列によって再分布層の厚さが不均一となることがある。再分布層の厚さがこのように不均一となると、トランスジューサアセンブリの最終的な組み上げの間に密接な付着が低下することがある。本技法の態様では、再分布層内に１つまたは複数のダミー結合用素子を導入することによって密接な付着を改善させることがある。これらのダミー結合用素子は、均一の厚さを有する再分布層の生成を容易にするので有利である。これらのダミー結合用素子はトランスジューサ素子と相互接続構造の間に電気的接続を生成しないことに留意されたい。
【００６０】
図６〜８に図示した再分布層を有するトランスジューサアセンブリの実施形態はその相互接続層の数を２分の１と３分の１に減少させるようなトランスジューサアセンブリの実施形態を表しているが、本技法の態様に従って相互接続層の数の減少の割合を別の値に考案することもできることを理解されたい。
【００６１】
本技法の態様では、トランスジューサアセンブリのある種の実施形態において、その再分布層を相互接続構造上に直接パターン形成させることがある。別法としてある種の別の実施形態では、その再分布層をトランスジューサアレイ上に直接パターン形成させることがある。
【００６２】
図９は、再分布層を有するトランスジューサアセンブリを形成するための例示的なロジックの流れ図１４８である。本技法の例示的な態様では、再分布層を有するトランスジューサアセンブリを形成するための方法を提示する。本方法は、トランスジューサアレイを形成するように複数のトランスジューサ素子を間隔をとった関係で配列させる工程１５０で開始させる。例えば、２次元アレイを形成するように複数のトランスジューサ素子を横列を成して縦列に沿って配列させることがある。
【００６３】
工程１５２では、ケーブルアセンブリなどの外部デバイスに対するトランスジューサアレイの複数のトランスジューサ素子の結合を容易にするように構成した例示的な相互接続構造を形成させることがある。この相互接続構造は、複数の相互接続層を間隔をとった関係で配置させることによって形成させることがある。一実施形態では、その複数の相互接続層は相互接続構造を形成するように積み重ねられることがある。上で指摘したように、複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している。換言すると、複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる導電性トレースの密度はかなり増大することがある。このため、例えばケーブルアセンブリに対する複数のトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にさせる相互接続層の数がこれに応じて減少することがある。
【００６４】
上で記載したように、複数の相互接続層の各々の上の導電性トレースの密度が高くかつ相互接続構造内の相互接続層の数が減少しているため、相互接続構造の接続パターンはもはやトランスジューサアレイの接続パターンと一致しない。したがって、工程１５４では、相互接続層の数を減少させた相互接続構造の接続パターンとトランスジューサアレイの接続パターンとの動作可能な結合を容易にするように構成させた例示的な再分布層を相互接続構造の近傍に配置させることがある。一実施形態ではその再分布層は、上側及び底側を有するサブストレート層を含むことがある。サブストレート層は、ポリエステルまたはポリイミドを含むことがある。ある種の実施形態では、ポリエステルはＭｙｌａｒを含むことがあり、またポリイミドは例えばＫａｐｔｏｎを含むことがある。さらに、再分布層の上側及び底側の上に複数の結合用素子を配置させることがある。再分布層の底側上に配置させる複数の結合用素子は、結合用素子のパターンが相互接続構造の接続パターンと一致するようにしてサブストレート層上で所望のパターンで配列させることがある。同じ方式によって、サブストレートの上側上に配置させる結合用素子のパターンは、トランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子の接続パターンと一致するように構成させることがある。
【００６５】
これに続いて、工程１５６において再分布層上の結合用素子を介して相互接続構造内の相互接続層の各々の上の導電性トレースに対して複数のトランスジューサ素子を動作可能に結合させ、例示的なトランスジューサアセンブリを形成させることがある。
【００６６】
相互接続層の数を減少させた相互接続構造と再分布層を有するトランスジューサアセンブリの様々な実施形態、並びにこうしたトランスジューサアセンブリの様々な実施形態を製造する方法によって、トランスジューサアセンブリ内にある相互接続層の数の減少が容易になり、これによって相互接続の複雑さの低減が容易となるので有利である。相互接続層の数のこの減少によって製造コストが低下するので有利である。さらに、相互接続構造に対するトランスジューサアレイの結合を容易にするために再分布層を利用することによって相互接続層の数の減少が可能となり、これによりトランスジューサアセンブリの組み上げに関連する複雑さが劇的に低下する。さらに、本明細書の上で記載したトランスジューサアセンブリの形成技法を利用することによって、撮像システムで使用するための費用対効果のよいトランスジューサの構築が容易となる。
【００６７】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本技法の態様による撮像システムのブロック図である。
【図２】本技法の態様による、図１に示したシステムで使用するためのトランスジューサアセンブリの斜視図である。
【図３】図２の相互接続構造を切断線３−３に沿って切った断面図である。
【図４】本技法の態様による再分布層の例示的な一実施形態の上面図である。
【図５】図４の再分布層を切断線５−５に沿って切った断面図である。
【図６】本技法の態様による再分布層を有するトランスジューサアセンブリの例示的な一実施形態の図である。
【図７】本技法の態様による再分布層を有するトランスジューサアセンブリの別の例示的な実施形態の図である。
【図８】本技法の態様による再分布層を有するトランスジューサアセンブリのさらに別の例示的な実施形態の図である。
【図９】本技法の態様による再分布層を介してトランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子を相互接続構造と相互接続するための工程を表した流れ図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 超音波システム
１２ 収集サブシステム
１４ 処理サブシステム
１６ 対象物
１８ トランスジューサアセンブリ
２０ Ｔ／Ｒ切り替えアレイ
２２ 送信器
２４ 受信器
２６ ビーム形成器
２８ 制御プロセッサ
３０ 復調器
３２ 画像モードプロセッサ
３４ 走査変換器
３６ 表示プロセッサ
３８ モニタ
４０ ユーザインタフェース
４２ リモート接続サブシステム
４４ ウェッブサーバ
４６ インタフェース
４８ データリポジトリ
５０ 撮像ワークステーション
５２ トランスジューサアセンブリ
５４ トランスジューサアセンブリの前面
５６ 裏当て構造
５８ 相互接続構造
６０ 複数の相互接続層
６２ 導電性トレース
６４ Ｘ方向
６６ Ｙ方向
６８ Ｚ方向
７０ 相互接続構造の断面図
７２ 導電性トレース同士のＸ方向の間隔
７４ 導電性トレース同士のＹ方向の間隔
７６ 再分布層の実施形態
７８ サブストレート
８０ サブストレートの底側上に配置させた結合用素子
８２ 接続パッド
８４ バイヤ穴
８８ 接続パッド同士の間隔
９２ 再分布層の側面断面像
９４ トランスジューサアセンブリの例示的な実施形態
９６ 相互接続層
９８ 導電性トレース
１００ トランスジューサアレイの第１の横列上のトランスジューサ素子
１０２ トランスジューサアレイの第２の横列上のトランスジューサ素子
１０４ 第１の組の結合用素子
１０６ 第２の組の結合用素子
１０８ バイヤ穴
１１０ トランスジューサアセンブリの例示的な実施形態
１１２ 相互接続層
１１４ 導電性トレース
１１６ トランスジューサアレイの第１の横列上のトランスジューサ素子
１１８ トランスジューサアレイの第２の横列上のトランスジューサ素子
１２０ 第１の組の結合用素子
１２２ 第２の組の結合用素子
１２４ バイヤ穴
１２６ 可撓性の接続パッド
１２８ トランスジューサアセンブリの例示的な実施形態
１３０ 相互接続層
１３２ 導電性トレース
１３４ トランスジューサアレイの第１の横列上のトランスジューサ素子
１３６ トランスジューサアレイの第２の横列上のトランスジューサ素子
１３８ トランスジューサアレイの第３の横列上のトランスジューサ素子
１４０ 第１の組の結合用素子
１４２ 第２の組の結合用素子
１４４ 第３の組の結合用素子
１４６ バイヤ穴
１４８ 相互接続アセンブリを形成する例示的な一方法を表した流れ図
１５０ 流れ図１４８内に含まれる工程
１５２ 流れ図１４８内に含まれる工程
１５４ 流れ図１４８内に含まれる工程
１５６ 流れ図１４８内に含まれる工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的にはトランスジューサに関し、より具体的にはトランスジューサアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
音響トランスジューサなどのトランスジューサは、医用イメージングでの用途が知られており、この際に音響探触子が患者に当てるように保持され該探触子によって超音波を送信及び受信しており、これにより患者内部の組織の撮像を容易にすることができる。例えば、患者の心臓を撮像するためにトランスジューサを利用することができる。
【０００３】
トランスジューサアセンブリは一般に、間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を有する２次元トランスジューサアレイなどのトランスジューサアレイを含む。さらに、それぞれのトランスジューサ素子の直ぐ下側に接続用素子が配置される。接続用素子同士の間隔はそれぞれのトランスジューサ素子同士の間隔によって決定される。
【０００４】
トランスジューサアセンブリはさらに、ケーブルアセンブリや読み出し用電子回路などの外部デバイスに対する接続用素子の電気的結合を容易にするように構成した複数の相互接続層を有する相互接続構造を含むことがある。典型的には、この相互接続構造は複数の相互接続層を積み重ねることによって形成されており、この複数の相互接続層の各々はその上にパターン形成した複数の導電性トレースを含んでいる。導電性トレースは、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子のそれぞれに関連付けされた接続用素子の、付属の電子回路に対する結合を容易にするように構成されている。さらに、第１の方向における複数のトレース同士の間隔は接続用素子同士の間隔と一致するように構成されている。同様に、複数の相互接続層同士の間隔は第２の方向におけるトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成されている。このため、相互接続層の所望の数は第２の方向における接続用素子の数に依存し、このためかなり多くの相互接続層が使用されることになる。典型的なトランスジューサは、約４０〜約１００の範囲の数の相互接続層の使用を必要とすることがある。相互接続層数のこうした増加によって相互接続の複雑さが増大し費用対効果が悪くなることになる。
【０００５】
これまで企画された解決法は、読み出し用電子回路やケーブルアセンブリなどの外部デバイスに対する複数のトランスジューサ素子の結合を容易にするように一体化した多層式可撓性相互接続回路を有している。しかし、これらの多層式可撓性回路は、複数の可撓層の上でトランスジューサ素子の面と平行に導体を引き回している。しかしながら、これらの相互接続回路は高価であり、かつカテーテル内部の空間を効率よく利用することができない。さらに、こうした方法で製作したトランスジューサの音響性能は、トランスジューサ素子の直ぐ下側に音響的に不都合な相互接続回路が存在することによって悪化する。
【特許文献１】米国特許第６５４１８９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリ対する要求が存在する。具体的にはトランスジューサアセンブリ内の相互接続層の数を有利に減少させたトランスジューサアセンブリの設計に対する大きな要求が存在する。さらに、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリを製作する簡単で費用対効果のよい方法を開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
簡単に述べると本技法の態様では、相互接続アセンブリを提示する。本アセンブリは、間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層を含んだ相互接続構造であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備える相互接続構造を含む。さらに本アセンブリは、相互接続構造の近傍に配置させた再分布層であって、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造の結合を容易にするように構成された再分布層を含む。
【０００８】
本技法の別の態様では、トランスジューサアセンブリを提示する。本アセンブリは、間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を含んだトランスジューサアレイを含む。さらに本アセンブリは、間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層を含んだ相互接続構造であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備えており、かつ複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している相互接続構造を含む。
【０００９】
本技法のさらに別の態様によるトランスジューサアセンブリが含まれる。本アセンブリは、「Ｎ×Ｍ」格子状（ここで、Ｎ及びＭは整数）に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイを含む。さらに本アセンブリは、このトランスジューサアレイの近傍に配置させると共に間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層を備える相互接続構造を含んでおり、この「Ｋ」個の相互接続層の各々は「Ｌ」個の導電性トレースをその上に配置させて備えており、「Ｋ」は「Ｍ」より小かつ「Ｌ」は「Ｎ」より大であり、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」は整数である。さらに本アセンブリは、相互接続構造の近傍に配置させた再分布層であって、トランスジューサアレイ内の１つまたは複数の素子に対する相互接続構造の結合を容易にするように構成された再分布層を含む。
【００１０】
本技法のまた別の態様では、トランスジューサアセンブリを形成するための方法を提示する。本方法は、間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を有するトランスジューサアレイを提供する工程を含む。さらに本方法は、複数の相互接続層を間隔をとった関係で配置させることによって相互接続構造を形成する工程であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備えており、かつ複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している形成工程を含む。本方法はさらに、相互接続構造に対するトランスジューサアレイの結合を容易にするために相互接続構造とトランスジューサアレイの間に再分布層を配置させる工程を含む。さらに本方法は、再分布層を介して相互接続構造をトランスジューサアレイに結合させる工程を含む。
【００１１】
本技法のさらに別の態様によるシステムを提示する。本システムは、少なくとも１つのトランスジューサアセンブリを含んだ関心領域を撮像するように構成させた探触子を含む画像データを収集するように構成させた収集サブシステムを含んでおり、該少なくとも１つのトランスジューサアセンブリは、「Ｎ×Ｍ」格子状（ここで、Ｎ及びＭは整数）に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、このトランスジューサアレイの近傍に配置させると共に間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層を備える相互接続構造（「Ｋ」個の相互接続層の各々は「Ｌ」個の導電性トレースをその上に配置させて備えており、「Ｋ」は「Ｍ」より小かつ「Ｌ」は「Ｎ」より大であり、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」は整数である）と、相互接続構造の近傍に配置させた再分布層であってトランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造の結合を容易にするように構成された再分布層と、を含んでいる。さらに本システムは、収集サブシステムと動作連係させ該収集サブシステムを介して収集した画像データを処理するように構成させた処理サブシステムを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。
【００１３】
これ以降で詳細に記載するように、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリ、並びにこうしたトランスジューサアセンブリを製作する方法を提示する。トランスジューサアセンブリの相互接続構造内にある相互接続層の数を有利に減少させたトランスジューサアセンブリを開発することが望ましい。さらに、相互接続の複雑さを低減させたトランスジューサアセンブリを製作する簡単で費用対効果がよい方法を開発することが望ましい。本明細書で検討する技法によってこれらの問題点の幾つかまたはすべてに対処することができる。
【００１４】
図１は、超音波システム１０の一実施形態のブロック図である。図面は例示を目的として描かれたものであり縮尺通りでないことに留意されたい。さらに、図示した実施形態は超音波撮像システムのコンテキストで記載しているが、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム、Ｘ線撮像システム、核医学撮像システム、陽電子放出断層（ＰＥＴ）システム、あるいはこれらを組み合わせたものなど別のタイプの撮像システムを本技法と連係させることも企図される。
【００１５】
超音波システム１０は収集サブシステム１２及び処理サブシステム１４を含む。収集サブシステム１２は、トランスジューサアセンブリ１８、送信／受信切り替え回路２０、送信器２２、受信器２４及びビーム形成器２６を含む。ある種の実施形態では、トランスジューサアセンブリ１８は、例えば２次元トランスジューサアレイなどのトランスジューサアレイを形成するために間隔をとった関係で配列させ複数のトランスジューサ素子（図示せず）を含むことがある。さらにトランスジューサアセンブリ１８は、ケーブルアセンブリや付属の電子回路（ただし、これらに限らない）などの外部デバイス（図示せず）に対するトランスジューサアレイの結合を容易にするように構成させた相互接続構造（図示せず）を含むことがある。図示した実施形態では、その相互接続構造はトランスジューサアレイをＴ／Ｒ切り替え回路２０に結合するように構成させることがある。
【００１６】
処理サブシステム１４は、制御プロセッサ２８、復調器３０、撮像モードプロセッサ３２、走査変換器３４及び表示プロセッサ３６を含む。表示プロセッサ３６はさらに、画像を表示させるために表示モニタ３８に結合されている。ユーザインタフェース４０は制御プロセッサ２８及び表示モニタ３８と対話する。制御プロセッサ２８はさらに、ウェッブサーバ４４及びリモート接続インタフェース４６を含むリモート接続サブシステム４２と結合させることがある。処理サブシステム１４はさらに、超音波画像データを受け取るように構成させたデータリポジトリ４８と結合させることがある。データリポジトリ４８は撮像ワークステーション５０と対話する。
【００１７】
上述の構成要素はディジタル信号プロセッサを有する回路基板などの専用のハードウェア素子とすることがあり、あるいは商用で市販のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）など汎用のコンピュータやプロセッサ上で動作するソフトウェアとすることがある。様々な構成要素は本発明の様々な実施形態に従って組み合わせることや分離させることができる。したがって当業者であれば、本超音波システム１０が一例として提供されたものであり、本技法はいかなる意味においてもこの特定のシステム構成による限定を受けるものではないことを理解されよう。
【００１８】
収集サブシステム１２において、トランスジューサアレイ１８は患者または対象物１６と接触状態にある。このトランスジューサアレイは、送信／受信（Ｔ／Ｒ）切り替え回路２０に結合させている。さらに、Ｔ／Ｒ切り替え回路２０は、送信器２２の出力及び受信器２４の入力と動作連係する。受信器２４の出力はビーム形成器２６に対する入力である。さらに、ビーム形成器２６はさらに送信器２２の入力及び復調器３０の入力に結合させている。ビーム形成器２６はさらに、図１に示すように制御プロセッサ２８と動作可能に結合させている。
【００１９】
処理サブシステム１４において、復調器３０の出力は撮像モードプロセッサ３２の入力と動作連係する。さらに、制御プロセッサ２８は、撮像モードプロセッサ３２、走査変換器３４及び表示プロセッサ３６とインタフェース接続している。撮像モードプロセッサ３２の出力は走査変換器３４の入力と結合させている。さらに、走査変換器３４の出力は表示プロセッサ３６の入力と動作可能に結合させている。表示プロセッサ３６の出力はモニタ３８と結合させている。
【００２０】
超音波システム１０は対象物１６内に超音波エネルギーを送信し、対象物１６から後方散乱された超音波信号を受信し処理して画像の作成及び表示を行う。超音波エネルギーの送信ビームを作成させるために、制御プロセッサ２８はビーム形成器２６に対して、トランスジューサアレイ１８の表面位置のある点から所望のステアリング角度で所望形状のビームを生成させる送信パラメータを発生させるコマンドデータを送っている。この送信パラメータはビーム形成器２６から送信器２２に送られる。送信器２２はこの送信パラメータを用い、Ｔ／Ｒ切り替え回路２０を介してトランスジューサアレイ１８に送ろうとする送信信号を適正にエンコードする。この送信信号は互いに対してあるレベル及び位相に設定されて、トランスジューサアレイ１８の個々のトランスジューサ素子に提供される。この送信信号は、位相及びレベルの関係が同じ超音波を放出させるようにトランスジューサ素子を励起させる。その結果、例えば超音波ジェルを用いてトランスジューサアレイ１８を対象物１６と音響結合させたときに、走査線に沿った対象物１６内に超音波エネルギーの送信ビームが形成される。この処理のことを電子走査と呼んでいる。
【００２１】
一実施形態では、そのトランスジューサアレイ１８を双方向トランスジューサとすることがある。対象物１６内に超音波を送信すると、この超音波は対象物１６内部の組織や血液試料によって後方散乱される。トランスジューサアレイ１８は、その音波を戻した組織までの距離並びにその音波が戻された位置のトランスジューサアレイ１８の表面に対する角度に応じて、この後方散乱波を様々な時点で受信する。このトランスジューサ素子は後方散乱波からの超音波エネルギーを電気信号に変換する。
【００２２】
次いでこの電気信号は、Ｔ／Ｒ切り替え回路２０を経由して受信器２４に至る。受信器２４は、この受信信号を増幅しかつディジタル化すると共に、利得補償などの別の機能を提供する。各トランスジューサ素子が様々な時点で受信した後方散乱音波に対応するディジタル化された受信信号は、後方散乱音波の振幅及び位相情報を保持している。
【００２３】
このディジタル化信号はビーム形成器２６に送られる。制御プロセッサ２８はコマンドデータをビーム形成器２６に送っている。ビーム形成器２６は、トランスジューサアレイ１８の表面上のある点に典型的に対応するステアリング角度並びに走査線に沿って送信された直前の超音波ビームのステアリング角度でこの点から発せられる受信ビームを形成させるためにこのコマンドデータを使用する。ビーム形成器２６は、制御プロセッサ２８からのコマンドデータの命令に従って時間遅延及び集束を実行し、対象内部１６の走査線に沿ったサンプルボリュームに対応する受信ビーム信号を生成することによって、適当な受信信号に対する操作を行っている。様々なトランスジューサ素子からの受信信号の位相、振幅及びタイミング情報を使用して受信ビーム信号が生成される。
【００２４】
この受信ビーム信号は処理サブシステム１４に送られる。復調器３０はこの受信ビーム信号に対して復調を実行し、走査線に沿ったサンプルボリュームに対応するＩ及びＱの復調データ値の対が生成される。復調は受信ビーム信号の位相及び振幅を基準周波数と比較することによって実施される。Ｉ及びＱの復調データ値は、受信信号の位相及び振幅情報を保持している。
【００２５】
復調されたデータは撮像モードプロセッサ３２に転送される。撮像モードプロセッサ３２はパラメータ評価技法を用いて復調データから走査シーケンス形式で撮像パラメータ値を作成する。この撮像パラメータは、例えばＢモード、カラー速度モード、スペクトルドプラモード、組織速度撮像モードなど可能な様々な撮像モードに対応するパラメータを含むことがある。撮像パラメータ値は走査変換器３４に送られる。走査変換器３４は、走査シーケンス形式から表示形式に変換することによってパラメータデータを処理する。この変換には、パラメータデータに対して補間演算を実行し表示画素データを表示形式で作成することを含む。
【００２６】
走査変換された画素データは表示プロセッサ３６に送られ、走査変換画素データに対する最終的な任意の空間または時間フィルタ処理の実行、走査変換画素データに対するグレイスケールまたは色相の付与、並びにモニタ３８上に表示するためのディジタル画素データのアナログデータへの変換が行われる。ユーザインタフェース４０はモニタ３８上に表示されたデータに基づいてユーザが超音波システム１０とインタフェースを取れるようにするために制御プロセッサ２８と結合させている。
【００２７】
ある種の実施形態では、そのトランスジューサアセンブリ１８を探触子内に配置させることがあることに留意されたい。この探触子は、例えば撮像カテーテルを含むことがある。
【００２８】
ここで図２を見ると、図１に表したシステム１０で使用するためのトランスジューサアセンブリ５２の側面斜視図を表している。典型的には、例えば図２に示すような音響トランスジューサアセンブリなどのトランスジューサアセンブリ５２は、１つまたは複数のトランスジューサ素子（図示せず）、１つまたは複数の整合層（図示せず）、並びにレンズ（図示せず）を含むことがある。これらのトランスジューサ素子は、その各々がトランスジューサ前面５４及びトランスジューサ背面（図示せず）を含むことがあるようなトランスジューサ素子からなる１つの層上に配置させたアレイ（ただし、これに限らない）など間隔をとった関係で配列させることがある。これらのトランスジューサ素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ポリビニリデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）または複合（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）ＰＺＴ（ただし、これらに限らない）などの材料を利用して製作できることは当業者であれば理解されよう。トランスジューサアセンブリ５２はさらに、トランスジューサ素子アレイの前面５４に隣接するように配置させたその各々が整合層前面と整合層背面を含むことがある１つまたは複数の整合層を含むことがある。この整合層は、高インピーダンスのトランスジューサ素子と低インピーダンスの対象物１６（図１参照）の間に存在することがあるインピーダンス差の整合を容易にする。整合層前面に隣接させてレンズを配置させて対象物１６と整合層の間に界面を提供させることがある。
【００２９】
さらに、トランスジューサアセンブリ５２は前面及び背面を有する裏当て構造５６を含むことがあり、これらは高い音響損失を有する適当な音響減衰材料を用いて製作されることがある。この裏当て構造５６は、トランスジューサ素子アレイの背面と音響結合させることがあり、この際に裏当て構造５６はトランスジューサ素子アレイの背面から放出されることがある音響エネルギーの減衰を容易にする。さらに裏当て構造５６は複数の相互接続層を含み得る例示的な相互接続構造５８を有するように図示している。ここで考案した構成では、相互接続構造５８はＹ方向６６に積み重ねた複数の相互接続層６０を含むことがある。さらに、この複数の相互接続層６０のそれぞれの上に複数の導電性トレース６２を配置させることがある。参照番号６４及び６８はそれぞれＸ方向とＺ方向を表している。相互接続構造と相互接続アセンブリという用語は交換可能に使用できることに留意されたい。
【００３０】
上で検討したように、相互接続層６０の数を減少させる一方でトランスジューサアセンブリ５２の撮像性能を向上させることが望ましい。さらに詳細には、その内部にある相互接続層の数を有利に減少させたトランスジューサアセンブリを開発することが望ましい。したがって、本考案による構成では、トランスジューサアセンブリは、相互接続層の数を減少させた例示的な相互接続構造と、例示的な再分布層と、を含むことがある。相互接続構造及び再分布層を有する例示的なトランスジューサアセンブリについてこれ以降においてより詳細に記載することにする。
【００３１】
さらにトランスジューサアセンブリ５２は、トランスジューサ素子の外部環境からの隔絶を容易にするための電気的遮蔽（図示せず）を含むこともある。この電気的遮蔽は金属箔を含むことがあり、ここでこの金属箔は、銅、アルミニウム、真鍮または金（ただし、これらに限らない）などの金属を利用して製作されることがある。
【００３２】
ここで図３を参照すると、図２の相互接続構造５８の断面図７０を表している。本技法の態様によれば、トランスジューサアセンブリ内の相互接続層の数を有利に減少させた例示的な相互接続アセンブリ７０が提供される。
【００３３】
上で指摘したように、複数のトランスジューサ素子はトランスジューサアレイを形成するように間隔をとった関係で配列させることがある。例えば、複数のトランスジューサ素子は、２次元トランスジューサアレイを形成するように横列を成して縦列に沿って配列させることがある。この複数のトランスジューサ素子は、所定の形状を有するトランスジューサアレイを形成するように間隔をとった関係で配列させることがあることに留意されたい。ある種の実施形態では、トランスジューサアレイの所定の形状は、正方形、長方形、円形、菱形、三角形、六角形、八角形、あるいはこれらの組み合わせた形状を含むことがある。
【００３４】
さらに複数のトランスジューサ素子の各々は、それぞれのトランスジューサ素子の直ぐ下に配置させたそれぞれの接続用素子を有することが理解されよう。この接続用素子は相互接続構造に対するトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。さらに、第１の方向での接続用素子同士の間隔は、トランスジューサアレイ内の１つの横列に沿って配置された複数のトランスジューサ素子同士の間隔によって決定され、一方第２の方向での接続用素子同士の間隔は、トランスジューサアレイ内の１つの縦列に沿って配置された複数のトランスジューサ素子同士の間隔によって決定されることに留意されたい。ある種の実施形態では、第１の方向をＸ方向６４とすることがあり、また第２の方向をＹ方向６６とすることがある。
【００３５】
さらに、トランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子は、トランスジューサアセンブリを形成するように相互接続構造に結合させることがある。上で指摘したように、相互接続構造７０を形成するために複数の相互接続層が間隔をとった関係で配置されることがある。一実施形態では、相互接続構造７０を形成するように、複数の相互接続層６０がＹ方向６６に積み重ねられることがある。複数の相互接続層６０の各々はその上にパターン形成した複数の導電性トレース６２を含むことがあり、この際にこの導電性トレース６２は、トランスジューサ素子と関連付けされた接続用素子の、例えばケーブルアセンブリや読み出し用電子回路などの外部デバイスに対する結合を容易にするように構成されることがある。
【００３６】
さらに相互接続構造７０では、相互接続層６０上の複数の導電性トレース６２同士の間隔を、第１の方向において横列の形で配置させたトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成させることがあることに留意されたい。同様に、相互接続構造７０内の複数の相互接続層６０の各々同士の間隔は、第２の方向において縦列の形で配置させたトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成させることがある。このため、相互接続層６０の所望の数が第２の方向に配置させるトランスジューサ素子の数に依存するために、かなり多くの数の相互接続層６０が使用されることになり、これにより相互接続の複雑さが増大すると共に費用対効果が悪くなる。
【００３７】
これまで企画された解決法は、例えばケーブルアセンブリなどの外部デバイスに対する複数のトランスジューサ素子の結合を容易にするために複数の可撓層の上でトランスジューサ素子の面と平行に導体を引き回すような一体化した多層式可撓性相互接続回路を有している。しかしながら、こうした相互接続回路は高価であり、かつ例えば探触子の空間を効率よく利用することができない。さらに、こうした方法で製作したトランスジューサの音響性能は、トランスジューサ素子の直ぐ下側に音響的に不都合な相互接続回路が存在することによって悪化する。
【００３８】
本技法の態様では、これまで企画された解決法の欠点を有利に回避した例示的な相互接続アセンブリ７０を提示する。相互接続構造７０内の相互接続層６０の数、またしたがって複数の相互接続層６０のそれぞれの上に配置させる導電性トレース６２の数が、トランスジューサアレイ内のトランスジューサ素子の数によって決定されることに留意されたい。具体的には、複数の相互接続層６０の各々の上にある導電性トレース６２の数は第１の方向でトランスジューサアレイの横列に沿って配置させるトランスジューサ素子の数に依存することがある。同様に、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数は、第２の方向でトランスジューサアレイの縦列に沿って配置させるトランスジューサ素子の数に依存することがある。
【００３９】
このため、複数の相互接続層６０のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレース６２の数は、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数に反比例する。本技法の例示的な態様では、複数の相互接続層６０のそれぞれの上に配置させる導電性トレース６２の数をかなり増加させ、これにより第１の方向における導電性トレース６２の密度を増大させることがあるが、一方例えばケーブルアセンブリに対する複数のトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にさせる相互接続層６０の数はこれに応じて減少することがある。本明細書の上で記載したように相互接続構造７０を実現することによって、使用する相互接続層６０の数を減少させ、これにより相互接続の複雑さ及びコストを低減させて、トランスジューサアレイと相互接続構造７０の間に所望の結合を有利に実現することができる。
【００４０】
以下の記載によって例示的な相互接続構造７０についてさらに理解が深まるであろう。一例として、２次元トランスジューサアレイは、Ｎ×Ｍのマトリックス格子の形に配列させた複数のトランスジューサ素子を含むことがある。Ｎは整数であり、トランスジューサアレイ内で第１の方向に配置させるトランスジューサ素子の数を表すことに留意されたい。同様に、Ｍは整数であり、トランスジューサアレイ内で第２の方向に配置させるトランスジューサ素子の数を表す。このため、Ｎ×Ｍのトランスジューサ素子が２次元アレイの形で存在する。一実施形態では、第１の方向をＸ方向６４とすることがあり、また第２の方向をＹ方向６６とすることがある。トランスジューサアレイはさらに、上で記載したように円形の形状、三角形の形状、六角形の形状、八角形の形状、あるいはこれらを組み合わせた形状を有することもあることに留意されたい。
【００４１】
したがって、相互接続構造内の相互接続層の数を有利に減少させる一方でトランスジューサアレイ内でのＮ×Ｍトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にすることが可能な相互接続構造に対する要求が存在する。換言すると、トランスジューサアレイ上のＮ×Ｍトランスジューサ素子の例えばケーブルアセンブリに対する結合を容易にするためのＮ×Ｍ導電性トレースを有する相互接続構造を開発することが望ましい。図３の参照を続けると、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の数は、上で記載したように第１の方向に配置させたトランスジューサ素子の数Ｎによって決定される。さらに、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数は、第２の方向に配置させたトランスジューサ素子の数Ｍに依存する。しかし、相互接続の複雑さ及びコストの低減を容易にするように相互接続構造７０内の相互接続層６０の数を減少させることが望ましい。
【００４２】
本技法の態様では、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数を減少させる一方で、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレースの数は増加させ、この際に相互接続層６０を例えばケーブルアセンブリや読み出し用電子回路などの外部デバイスに対するトランスジューサ素子の結合を容易にするように構成させている。ある種の実施形態では、その相互接続構造７０は、間隔をとった関係で配列させたＫ個の相互接続層６０を含むことがある。さらに、Ｋ個の相互接続層６０の各々は、その上に配置させてＬ個の導電性トレース６２を含むことがある。Ｋ及びＬは整数であることに留意されたい。上で指摘したように、Ｎ及びＭはトランスジューサアレイ内において第１の方向及び第２の方向のそれぞれに沿って配列させたトランスジューサ素子の数を表している。本技法の例示的な態様では、ＫをＭよりかなり小さくするように構成させることがあり、またＬをＮよりかなり大きくするように構成させることがある。
【００４３】
したがってある種の実施形態では、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の密度がＦ倍増加することがある。換言すると、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の数のこの増加によって複数の相互接続層６０の各々の上にＮ×Ｆの導電性トレースが得られる。Ｆは典型的には整数であることに留意されたい。複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の密度のこの増大の結果、相互接続構造７０内の相互接続層６０の数がこれに応じてＦ分の１に減少し、これによって相互接続構造７０内にはＭ／Ｆ個の相互接続層が得られることになる。したがって、相互接続構造７０内の導電性トレース６２の総数は次式で表すように不変に保たれる。
【００４４】
（Ｎ×Ｆ）×（Ｍ／Ｆ）＝Ｎ×Ｍ （１）
このため、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２同士の第１の方向における間隔「Ａ」７２はＦ分の１に低下する一方、導電性トレース６２同士の第２の方向における間隔「Ｂ」７４はＦ倍に増加する。しかし、複数の相互接続層６０の各々の上の導電性トレース６２の密度がＦ倍に増加しかつ相互接続構造７０内の相互接続層６０の数がＦ分の１に低下するため、相互接続構造７０の接続パターンは変更されている。本明細書で使用する場合、「接続パターン」という語は相互接続構造７０内における複数の導電性トレース６２の配列（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を示すために使用している。換言すると、例示的な相互接続構造７０の接続パターンはトランスジューサアレイの接続パターンともはや一致しない。したがって、相互接続層の数６２を低下させた相互接続構造７０の変更接続パターンとトランスジューサアレイの接続パターンとの動作可能な結合を容易にするような介在デバイスを利用することが望ましい。
【００４５】
図４は、再分布層の例示的な一実施形態７６を表している。本技法の態様では、例示的な再分布層を提示する。再分布層７６は、相互接続層の数を低下させた相互接続構造７０（図３参照）などの相互接続構造の変更接続パターンとトランスジューサアレイの接続パターンとの動作可能な結合を容易にするように構成されることがある。さらに再分布層７６は上側と底側を有することがある。
【００４６】
図４は、再分布層の底側の上面像を表している。一実施形態では、再分布層７６はサブストレート層７８を含むことがある。サブストレート層７８はポリエステルまたはポリイミドを含むことがある。ある種の実施形態では、ポリエステルはＭｙｌａｒを含むことがあり、またポリイミドは例えばＫａｐｔｏｎを含むことがある。さらに、複数の接続パッド８２は、サブストレート層７８の上側に配置させることがある。サブストレート層７８の上側に配置させたこの複数の接続パッド８２は、接続パッド８２のパターンがトランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子の接続パターンと一致するようにした所望のパターンで配列させることがある。換言すると、複数の接続パッド８２同士の間隔８８は、トランスジューサアレイ上の複数のトランスジューサ素子同士の間隔と一致するように構成させることがある。さらに、図４に示すように、再分布層７６は、サブストレート層７８の底側上に配置させた複数の結合用素子８０を含むことがある。結合用素子８０は複数の結合用素子８０の各々が対応する接続パッド８２をその上に配置させて備えるようにして配列させることがある。さらに、複数の結合用素子８０の各々は、それぞれのトランスジューサ素子に対するそれぞれの接続パッド８２の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。
【００４７】
再分布層７６は、サブストレート層７８の底側上にパターン形成された複数の結合用素子８０を含むことがある。これらの結合用素子８０は結合用素子８０のパターンが相互接続構造の接続パターンと一致するようにした所望のパターンで配列させることがある。換言すると、サブストレート層７８の底側上に配置させる結合用素子８０同士の間隔は、相互接続構造内の相互接続層上の導電性トレース同士の間隔と一致するように構成させることがある。さらに、結合用素子のそれぞれはその上に配置させたそれぞれの接続パッド（図示せず）を備えることがある。さらに、バイヤ穴を参照番号８４で表している。バイヤ穴８４は再分布層の上側と底側７６の電気的結合を容易にするように構成させることがある。図５は、図４の再分布層７６を切断線５−５に沿って切った側面断面像９２を表している。
【００４８】
本明細書の上で記載したような再分布層を実現させることによって、トランスジューサアレイ内のトランスジューサ素子の結合を容易にするために必要となる相互接続構造内の相互接続層の所望の数が有利に減少することがある。例えば図４に表したように、結合用素子８０はその配列が、単一の相互接続層に対してそれぞれ３個のトランスジューサ素子を有するトランスジューサアレイの２つの隣接する横列の結合を容易にするようにしてサブストレート層７８の底側上にパターン形成されることがある。
【００４９】
ここで図６を参照すると、再分布層を有するトランスジューサアセンブリの一部の例示的な一実施形態９４を表している。本考案による構成では、トランスジューサアセンブリ９４が、１つの相互接続層９６と、複数のトランスジューサ素子及び該トランスジューサ素子に関連付けされた接続構造と、を含むように表している。相互接続層９６は、その上に配置させた密度を高めた導電性トレース９８を含むことに留意されたい。トランスジューサアセンブリ９４はさらに、第１の組の結合用素子１０４と第２の組の結合用素子１０６とをその底側上に配置させて有する例示的な再分布層を含むこともある。上で指摘したように、結合用素子１０４、１０６はトランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子に対する導電性トレース９８の結合を容易にするように構成させることがある。
【００５０】
図示した実施形態では、相互接続層９６は、第１の側及び第２の側を有する可撓性相互接続層を含むことがある。さらに相互接続層９６は、第１の側上に配置させた複数の導電性トレース９８を含むことがある。上で指摘したように、片面相互接続層９６は比較的高い密度の導電性トレース９８をその上に配置させて含んでおり、このため相互接続アセンブリ内の相互接続層の所望の数の減少が容易になるので有利である。さらに、参照番号１００は、２次元トランスジューサアレイのある横列（例えば、第１の横列）に配置させた複数のトランスジューサ素子を表している。さらに参照番号１０２は、トランスジューサアレイの第２の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子を表しており、ここで第２の横列は例えば第１の横列と隣接させることがある。さらにある種の実施形態では、その相互接続層９６は、図６に示すようなトランスジューサ素子１００、１０２の第１の横列と第２の横列の間に配置させることがある。
【００５１】
図６に表したように、第１の組の結合用素子１０４は、片面相互接続層９６上に配置させた複数の導電性トレース９８をトランスジューサアレイの第１の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子１００に対して動作可能に結合するように構成させることがある。同じ方式によって、第２の組の結合用素子１０６は、片面相互接続層９６上に配置させた複数の導電性トレース９８をトランスジューサアレイの第２の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子１０２に対して動作可能に結合するように構成させることがある。さらに参照番号１０８は、再分布層の上側と底側の電気的結合を容易にするように構成されたバイヤ穴を意味している。再分布層上の結合用素子１０４、１０６は、複数のトランスジューサ素子１００、１０２のそれぞれを相互接続層９６上のそれぞれの導電性トレース９８と動作可能に結合するように構成させることがある。
【００５２】
このため、再分布層上に配置させる結合用素子１０４、１０６は、密度を高めた導電性トレース９８を有する相互接続層９６をトランスジューサアセンブリの隣接する横列に配置させた複数のトランスジューサ素子に対して動作可能に結合するように有利に構成させ、これにより相互接続アセンブリ内に使用する相互接続層の数を減少させることがある。図示した実施形態では、その例示的な再分布層は、トランスジューサアレイ上で２つの横列に配置させたトランスジューサ素子に対する単一の相互接続層９６の結合を容易にするように構成させることがある。本明細書の上で記載したような再分布層を実現することによって、その各々が密度を高めた導電性トレース９８をその上に配置させて有するようにして相互接続層の数９６を減少させてトランスジューサアセンブリ９４内の相互接続を実現することができる。換言すると、トランスジューサアセンブリ９４の図示した例示的実施形態では、相互接続層９６上のそれぞれの導電性トレース９８に対するトランスジューサ素子１００、１０２の結合を容易にするための相互接続層９６の所望の数を２分の１に減少させることができる。さらに、信号のクロスオーバーがない再分布層上での信号ルート設定を実現することもできる。
【００５３】
図７は、再分布層を有するトランスジューサアセンブリの一部に関する別の例示的な実施形態１１０を表している。図６を参照しながら説明したのと同様に、トランスジューサアセンブリ１１０の図示した実施形態は、その底側上に複数の導電性トレース１１４を配置させて有する相互接続層１１２を含むように表している。さらに、トランスジューサアセンブリ１１０は、複数のトランスジューサ素子と、該トランスジューサ素子と関連付けされた接続構造と、を含む。トランスジューサアセンブリ１１２はさらに、再分布層の上側上に配置させた第１の組の結合用素子１２０と再分布層の底側上に配置させた第２の組の結合用素子１２２とを有する例示的な再分布層を含むことがある。
【００５４】
さらに図６を参照しながら説明したのと同様に、参照番号１１６は、２次元トランスジューサアレイの第１の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子を表している。さらに参照番号１１８は、２次元トランスジューサアレイの第２の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子を表しており、この第２の横列は例えば第１の横列と隣接して配置させることがある。一実施形態では、その相互接続層１１２は図７に示すようにトランスジューサ素子１１６、１１８の第１の横列と第２の横列の間に配置させることがある。
【００５５】
さらに図７に表したように、再分布層の上側上に配置させる第１の組の結合用素子１２０は、単一の相互接続層１１２上に配置させた複数の導電性トレース１１４をトランスジューサアレイの第１の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子１１６に対して動作可能に結合するように構成させることがある。同じ方式によって、再分布層の底側上に配置させる第２の組の結合用素子１２２は、単一の相互接続層１１２上に配置させる導電性トレース１１４をトランスジューサアレイの第２の横列に配置させた複数のトランスジューサ素子１１８に対して動作可能に結合するように構成させることがある。さらに参照番号１２４は、再分布層の上側と底側の電気的結合を容易にするように構成されたバイヤ穴を意味している。再分布層上の結合用素子１２０、１２２は、複数のトランスジューサ素子１１６、１１８の各々を相互接続層１１２上のそれぞれの導電性トレース１１４と動作可能に結合するように構成させることがある。さらに参照番号１２６は、再分布層の底側上に配置させた可撓性の接続パッドを意味している。可撓性の接続パッド１２６は、結合用素子１０４（図６参照）及びトランスジューサ素子１００（図６参照）を相互接続層１１２上のそれぞれのトレース１１４に対して結合するように構成させることがある。図６を参照しながら指摘したように、トランスジューサアセンブリ１１０の図示した例示的実施形態では、相互接続層上のそれぞれの導電性トレースに対するトランスジューサ素子の結合を容易にするような相互接続層の所望の数を２分の１に有利に減少させることができる。
【００５６】
ここで図８を見ると、トランスジューサアレイ上の３つの横列に配置させたトランスジューサ素子に対する単一の相互接続層１３０の結合を容易にするように再分布層を構成させているようなトランスジューサアセンブリの例示的な一実施形態１２８を表している。上で指摘したように、相互接続層１３０は、底側上に配置させて密度を高めた導電性トレース１３２を含むことがある。参照番号１３４は、トランスジューサアレイの第１の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子を意味しており、一方トランスジューサアレイの第２の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子は参照番号１３６で表している。同様に参照番号１３８は、トランスジューサアレイの第３の横列に沿って配置させた複数のトランスジューサ素子を意味している。例示的な一実施形態では、トランスジューサ素子の第１の横列、第２の横列及び第３の横列は互いに隣接させて配置させることがある。
【００５７】
さらに再分布層は、結合用素子の第１の組１４０、第２の組１４２及び第３の組１４４をその上に配置させて含むように構成させることがある。本考案による構成では、結合用素子１４０の第１の組１４０、第２の組１４２及び第３の組１４４は、再分布層の底側上に配置させることがある。さらに図示した実施形態では、第１の組の結合用素子１４０は、相互接続層１３０上のそれぞれの導電性トレース１３２に対するトランスジューサアレイの第１の横列に配置させたトランスジューサ素子１３４の各々の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。同様に、トランスジューサアレイの第２の横列に配置させたトランスジューサ素子１３６の各々は、第２の組の結合用素子１４２を介してそれぞれの導電性トレース１３２と動作可能に結合させることがある。同じ方式によって、第３の組の結合用素子１４４は、それぞれの導電性トレース１３２に対する第３の横列に配置させたトランスジューサ素子１３８の動作可能な結合を容易にするように構成させることがある。再分布層上の結合用素子１４０、１４２、１４４は、複数のトランスジューサ素子１３４、１３６、１３８の各々を相互接続層１３０上のそれぞれの導電性トレース１３２に対して動作可能に結合するように構成させることがある。参照番号１４６は、再分布層の上側と底側の動作可能な結合を容易にするように構成させ得るバイヤ穴を意味している。図８を参照して示したようなトランスジューサアセンブリを実現することによって、単一の相互接続層１３０を利用して、トランスジューサアレイ上の隣接する３つの横列に配置させた複数のトランスジューサ素子の結合を容易にさせることができる。このため図示した例示的実施形態では、相互接続構造内の相互接続層の所望の数を３分の１に有利に減少させることができる。
【００５８】
本明細書の上で記載したように再分布層を実現すると、相互接続構造の再構成が可能となるので有利である。換言すると、再分布層を使用すると、複数の相互接続層の各々の上の導電性トレース密度の増大を可能にすることによって相互接続構造内の相互接続層の数の減少が容易となり、これにより例えばケーブルアセンブリに対するトランスジューサ素子の結合を容易にするのに必要な相互接続層の数を減少させることが可能となる。
【００５９】
本明細書の上で記載したように、再分布層の上側及び底側上に配置させる複数の結合用素子は、隣接する横列に配置させたトランスジューサ素子を単一の相互接続層上のそれぞれの導電性トレースに対して動作可能に結合するように構成させることがある。しかし、再分布層内の結合用素子に関するこの配列によって再分布層の厚さが不均一となることがある。再分布層の厚さがこのように不均一となると、トランスジューサアセンブリの最終的な組み上げの間に密接な付着が低下することがある。本技法の態様では、再分布層内に１つまたは複数のダミー結合用素子を導入することによって密接な付着を改善させることがある。これらのダミー結合用素子は、均一の厚さを有する再分布層の生成を容易にするので有利である。これらのダミー結合用素子はトランスジューサ素子と相互接続構造の間に電気的接続を生成しないことに留意されたい。
【００６０】
図６〜８に図示した再分布層を有するトランスジューサアセンブリの実施形態はその相互接続層の数を２分の１と３分の１に減少させるようなトランスジューサアセンブリの実施形態を表しているが、本技法の態様に従って相互接続層の数の減少の割合を別の値に考案することもできることを理解されたい。
【００６１】
本技法の態様では、トランスジューサアセンブリのある種の実施形態において、その再分布層を相互接続構造上に直接パターン形成させることがある。別法としてある種の別の実施形態では、その再分布層をトランスジューサアレイ上に直接パターン形成させることがある。
【００６２】
図９は、再分布層を有するトランスジューサアセンブリを形成するための例示的なロジックの流れ図１４８である。本技法の例示的な態様では、再分布層を有するトランスジューサアセンブリを形成するための方法を提示する。本方法は、トランスジューサアレイを形成するように複数のトランスジューサ素子を間隔をとった関係で配列させる工程１５０で開始させる。例えば、２次元アレイを形成するように複数のトランスジューサ素子を横列を成して縦列に沿って配列させることがある。
【００６３】
工程１５２では、ケーブルアセンブリなどの外部デバイスに対するトランスジューサアレイの複数のトランスジューサ素子の結合を容易にするように構成した例示的な相互接続構造を形成させることがある。この相互接続構造は、複数の相互接続層を間隔をとった関係で配置させることによって形成させることがある。一実施形態では、その複数の相互接続層は相互接続構造を形成するように積み重ねられることがある。上で指摘したように、複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している。換言すると、複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる導電性トレースの密度はかなり増大することがある。このため、例えばケーブルアセンブリに対する複数のトランスジューサ素子の動作可能な結合を容易にさせる相互接続層の数がこれに応じて減少することがある。
【００６４】
上で記載したように、複数の相互接続層の各々の上の導電性トレースの密度が高くかつ相互接続構造内の相互接続層の数が減少しているため、相互接続構造の接続パターンはもはやトランスジューサアレイの接続パターンと一致しない。したがって、工程１５４では、相互接続層の数を減少させた相互接続構造の接続パターンとトランスジューサアレイの接続パターンとの動作可能な結合を容易にするように構成させた例示的な再分布層を相互接続構造の近傍に配置させることがある。一実施形態ではその再分布層は、上側及び底側を有するサブストレート層を含むことがある。サブストレート層は、ポリエステルまたはポリイミドを含むことがある。ある種の実施形態では、ポリエステルはＭｙｌａｒを含むことがあり、またポリイミドは例えばＫａｐｔｏｎを含むことがある。さらに、再分布層の上側及び底側の上に複数の結合用素子を配置させることがある。再分布層の底側上に配置させる複数の結合用素子は、結合用素子のパターンが相互接続構造の接続パターンと一致するようにしてサブストレート層上で所望のパターンで配列させることがある。同じ方式によって、サブストレートの上側上に配置させる結合用素子のパターンは、トランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子の接続パターンと一致するように構成させることがある。
【００６５】
これに続いて、工程１５６において再分布層上の結合用素子を介して相互接続構造内の相互接続層の各々の上の導電性トレースに対して複数のトランスジューサ素子を動作可能に結合させ、例示的なトランスジューサアセンブリを形成させることがある。
【００６６】
相互接続層の数を減少させた相互接続構造と再分布層を有するトランスジューサアセンブリの様々な実施形態、並びにこうしたトランスジューサアセンブリの様々な実施形態を製造する方法によって、トランスジューサアセンブリ内にある相互接続層の数の減少が容易になり、これによって相互接続の複雑さの低減が容易となるので有利である。相互接続層の数のこの減少によって製造コストが低下するので有利である。さらに、相互接続構造に対するトランスジューサアレイの結合を容易にするために再分布層を利用することによって相互接続層の数の減少が可能となり、これによりトランスジューサアセンブリの組み上げに関連する複雑さが劇的に低下する。さらに、本明細書の上で記載したトランスジューサアセンブリの形成技法を利用することによって、撮像システムで使用するための費用対効果のよいトランスジューサの構築が容易となる。
【００６７】
本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本技法の態様による撮像システムのブロック図である。
【図２】本技法の態様による、図１に示したシステムで使用するためのトランスジューサアセンブリの斜視図である。
【図３】図２の相互接続構造を切断線３−３に沿って切った断面図である。
【図４】本技法の態様による再分布層の例示的な一実施形態の上面図である。
【図５】図４の再分布層を切断線５−５に沿って切った断面図である。
【図６】本技法の態様による再分布層を有するトランスジューサアセンブリの例示的な一実施形態の図である。
【図７】本技法の態様による再分布層を有するトランスジューサアセンブリの別の例示的な実施形態の図である。
【図８】本技法の態様による再分布層を有するトランスジューサアセンブリのさらに別の例示的な実施形態の図である。
【図９】本技法の態様による再分布層を介してトランスジューサアレイ上のトランスジューサ素子を相互接続構造と相互接続するための工程を表した流れ図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 超音波システム
１２ 収集サブシステム
１４ 処理サブシステム
１６ 対象物
１８ トランスジューサアセンブリ
２０ Ｔ／Ｒ切り替えアレイ
２２ 送信器
２４ 受信器
２６ ビーム形成器
２８ 制御プロセッサ
３０ 復調器
３２ 画像モードプロセッサ
３４ 走査変換器
３６ 表示プロセッサ
３８ モニタ
４０ ユーザインタフェース
４２ リモート接続サブシステム
４４ ウェッブサーバ
４６ インタフェース
４８ データリポジトリ
５０ 撮像ワークステーション
５２ トランスジューサアセンブリ
５４ トランスジューサアセンブリの前面
５６ 裏当て構造
５８ 相互接続構造
６０ 複数の相互接続層
６２ 導電性トレース
６４ Ｘ方向
６６ Ｙ方向
６８ Ｚ方向
７０ 相互接続構造の断面図
７２ 導電性トレース同士のＸ方向の間隔
７４ 導電性トレース同士のＹ方向の間隔
７６ 再分布層の実施形態
７８ サブストレート
８０ サブストレートの底側上に配置させた結合用素子
８２ 接続パッド
８４ バイヤ穴
８８ 接続パッド同士の間隔
９２ 再分布層の側面断面像
９４ トランスジューサアセンブリの例示的な実施形態
９６ 相互接続層
９８ 導電性トレース
１００ トランスジューサアレイの第１の横列上のトランスジューサ素子
１０２ トランスジューサアレイの第２の横列上のトランスジューサ素子
１０４ 第１の組の結合用素子
１０６ 第２の組の結合用素子
１０８ バイヤ穴
１１０ トランスジューサアセンブリの例示的な実施形態
１１２ 相互接続層
１１４ 導電性トレース
１１６ トランスジューサアレイの第１の横列上のトランスジューサ素子
１１８ トランスジューサアレイの第２の横列上のトランスジューサ素子
１２０ 第１の組の結合用素子
１２２ 第２の組の結合用素子
１２４ バイヤ穴
１２６ 可撓性の接続パッド
１２８ トランスジューサアセンブリの例示的な実施形態
１３０ 相互接続層
１３２ 導電性トレース
１３４ トランスジューサアレイの第１の横列上のトランスジューサ素子
１３６ トランスジューサアレイの第２の横列上のトランスジューサ素子
１３８ トランスジューサアレイの第３の横列上のトランスジューサ素子
１４０ 第１の組の結合用素子
１４２ 第２の組の結合用素子
１４４ 第３の組の結合用素子
１４６ バイヤ穴
１４８ 相互接続アセンブリを形成する例示的な一方法を表した流れ図
１５０ 流れ図１４８内に含まれる工程
１５２ 流れ図１４８内に含まれる工程
１５４ 流れ図１４８内に含まれる工程
１５６ 流れ図１４８内に含まれる工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層（６０）を備える相互接続構造（７０）であって、該複数の相互接続層（６０）の各々は複数の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えている、相互接続構造（７０）と、
前記相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）であって、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成されている再分布層（７６）と、
を備える相互接続アセンブリ。
【請求項２】
前記複数の相互接続層（６０）のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレース（６２）の数は相互接続構造（７０）内の相互接続層（６０）の数に反比例する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記再分布層（７６）は、該再分布層（７６）の上側及び底側上に配置させた複数の結合用素子を備えている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記再分布層（７６）の上側上に配置させる結合用素子（１０４）のピッチはトランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する再分布層（７６）の結合を容易にするように構成されており、かつ該再分布層（７６）の底側上に配置させる結合用素子（１０６）のピッチは前記相互接続構造（７０）内の複数の相互接続層（６０）上の複数の導電性トレース（６２）に対する該再分布層（７６）の結合を容易にするように構成されている、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、
間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層（６０）を備える相互接続構造（７０）であって、該複数の相互接続層（６０）の各々は複数の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えており、かつ複数の相互接続層（６０）のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレース（６２）の数は相互接続構造（７０）内の相互接続層（６０）の数に反比例している、相互接続構造（７０）と、
を備えるトランスジューサアセンブリ。
【請求項６】
Ｎ及びＭが整数であるとして「Ｎ×Ｍ」格子状に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、
間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層（６０）を備えた、前記トランスジューサアレイの近傍に配置させた相互接続構造（７０）であって、該「Ｋ」個の相互接続層（６０）の各々は「Ｌ」個の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えており、「Ｋ」が「Ｍ」より小さくかつ「Ｌ」が「Ｎ」より大きく、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」が整数である相互接続構造（７０）と、
前記相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）であって、トランスジューサアレイ内の１つまたは複数の素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成されている再分布層（７６）と、
を備えるトランスジューサアセンブリ。
【請求項７】
トランスジューサアセンブリを形成するための方法であって、
間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を有するトランスジューサアレイを提供する工程と、
複数の相互接続層を間隔をとった関係で配置させることによって相互接続構造を形成する工程であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備えており、かつ該複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は該相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している形成工程と、
前記相互接続構造に対する前記トランスジューサアレイの結合を容易にするために相互接続構造とトランスジューサアレイの間に再分布層を配置させる工程と、
前記再分布層を介して前記相互接続構造を前記トランスジューサアレイに結合させる工程と、
を含む方法。
【請求項８】
再分布層を配置させる前記工程は、再分布層の上側及び底側上に複数の結合用素子をパターン形成する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の結合用素子をパターン形成する前記工程は、
前記再分布層の上側上に配置させる結合用素子のピッチが前記トランスジューサアレイ内の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する該再分布層の結合を容易にするように構成されるようにして該上側上に複数の結合用素子を配列させる工程と、
前記再分布層の底側上に配置させる結合用素子のピッチが該相互接続構造内の複数の相互接続層に対する該再分布層の結合を容易にするように構成されるようにして該底側上に複数の結合用素子を配列させる工程と、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
関心領域を撮像するように構成させた探触子を備えている、画像データを収集するように構成させた収集サブシステム（１２）であって、該探触子は少なくとも１つのトランスジューサアセンブリを備えており、かつ該少なくとも１つのトランスジューサアセンブリは、
Ｎ及びＭが整数であるとして「Ｎ×Ｍ」格子状に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、
間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層（６０）を備えた、前記トランスジューサアレイの近傍に配置させた相互接続構造（７０）であって、該「Ｋ」個の相互接続層（６０）の各々は「Ｌ」個の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えており、「Ｋ」が「Ｍ」より小さくかつ「Ｌ」が「Ｎ」より大きく、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」が整数である相互接続構造（７０）と、
前記相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）であって、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成されている再分布層（７６）と、
を備えている、収集サブシステム（１２）と、
前記収集サブシステム（１２）と動作連係させた、該収集サブシステム（１２）を介して収集した画像データを処理するように構成させた処理サブシステム（１４）と、
を備えるシステム（１０）。
【請求項１】
間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層（６０）を備える相互接続構造（７０）であって、該複数の相互接続層（６０）の各々は複数の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えている、相互接続構造（７０）と、
前記相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）であって、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成されている再分布層（７６）と、
を備える相互接続アセンブリ。
【請求項２】
前記複数の相互接続層（６０）のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレース（６２）の数は相互接続構造（７０）内の相互接続層（６０）の数に反比例する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記再分布層（７６）は、該再分布層（７６）の上側及び底側上に配置させた複数の結合用素子を備えている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記再分布層（７６）の上側上に配置させる結合用素子（１０４）のピッチはトランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する再分布層（７６）の結合を容易にするように構成されており、かつ該再分布層（７６）の底側上に配置させる結合用素子（１０６）のピッチは前記相互接続構造（７０）内の複数の相互接続層（６０）上の複数の導電性トレース（６２）に対する該再分布層（７６）の結合を容易にするように構成されている、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、
間隔をとった関係で配置した複数の相互接続層（６０）を備える相互接続構造（７０）であって、該複数の相互接続層（６０）の各々は複数の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えており、かつ複数の相互接続層（６０）のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレース（６２）の数は相互接続構造（７０）内の相互接続層（６０）の数に反比例している、相互接続構造（７０）と、
を備えるトランスジューサアセンブリ。
【請求項６】
Ｎ及びＭが整数であるとして「Ｎ×Ｍ」格子状に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、
間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層（６０）を備えた、前記トランスジューサアレイの近傍に配置させた相互接続構造（７０）であって、該「Ｋ」個の相互接続層（６０）の各々は「Ｌ」個の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えており、「Ｋ」が「Ｍ」より小さくかつ「Ｌ」が「Ｎ」より大きく、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」が整数である相互接続構造（７０）と、
前記相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）であって、トランスジューサアレイ内の１つまたは複数の素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成されている再分布層（７６）と、
を備えるトランスジューサアセンブリ。
【請求項７】
トランスジューサアセンブリを形成するための方法であって、
間隔をとった関係で配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を有するトランスジューサアレイを提供する工程と、
複数の相互接続層を間隔をとった関係で配置させることによって相互接続構造を形成する工程であって、該複数の相互接続層の各々は複数の導電性トレースをその上に配置させて備えており、かつ該複数の相互接続層のそれぞれの上に配置させる複数の導電性トレースの数は該相互接続構造内の相互接続層の数に反比例している形成工程と、
前記相互接続構造に対する前記トランスジューサアレイの結合を容易にするために相互接続構造とトランスジューサアレイの間に再分布層を配置させる工程と、
前記再分布層を介して前記相互接続構造を前記トランスジューサアレイに結合させる工程と、
を含む方法。
【請求項８】
再分布層を配置させる前記工程は、再分布層の上側及び底側上に複数の結合用素子をパターン形成する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複数の結合用素子をパターン形成する前記工程は、
前記再分布層の上側上に配置させる結合用素子のピッチが前記トランスジューサアレイ内の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する該再分布層の結合を容易にするように構成されるようにして該上側上に複数の結合用素子を配列させる工程と、
前記再分布層の底側上に配置させる結合用素子のピッチが該相互接続構造内の複数の相互接続層に対する該再分布層の結合を容易にするように構成されるようにして該底側上に複数の結合用素子を配列させる工程と、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
関心領域を撮像するように構成させた探触子を備えている、画像データを収集するように構成させた収集サブシステム（１２）であって、該探触子は少なくとも１つのトランスジューサアセンブリを備えており、かつ該少なくとも１つのトランスジューサアセンブリは、
Ｎ及びＭが整数であるとして「Ｎ×Ｍ」格子状に配列させた１つまたは複数のトランスジューサ素子を備えたトランスジューサアレイと、
間隔をとった関係で配置させた「Ｋ」個の相互接続層（６０）を備えた、前記トランスジューサアレイの近傍に配置させた相互接続構造（７０）であって、該「Ｋ」個の相互接続層（６０）の各々は「Ｌ」個の導電性トレース（６２）をその上に配置させて備えており、「Ｋ」が「Ｍ」より小さくかつ「Ｌ」が「Ｎ」より大きく、かつ「Ｋ」及び「Ｌ」が整数である相互接続構造（７０）と、
前記相互接続構造（７０）の近傍に配置させた再分布層（７６）であって、トランスジューサアレイ上の１つまたは複数のトランスジューサ素子に対する相互接続構造（７０）の結合を容易にするように構成されている再分布層（７６）と、
を備えている、収集サブシステム（１２）と、
前記収集サブシステム（１２）と動作連係させた、該収集サブシステム（１２）を介して収集した画像データを処理するように構成させた処理サブシステム（１４）と、
を備えるシステム（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１９５１６４（Ｐ２００７−１９５１６４Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−３４５６７１（Ｐ２００６−３４５６７１）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４５６７１（Ｐ２００６−３４５６７１）
【出願日】平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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