ES2939604T3 - Dispositivo de ultrasonidos compacto que tiene una matriz de ultrasonidos anular conectada eléctricamente de manera periférica a una placa de circuito impreso flexible - Google Patents

Dispositivo de ultrasonidos compacto que tiene una matriz de ultrasonidos anular conectada eléctricamente de manera periférica a una placa de circuito impreso flexible Download PDF

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Abstract

Se describen dispositivos ultrasónicos y métodos asociados de montaje de los mismos, en los que una matriz anular de electrodos de un transductor ultrasónico se conecta eléctricamente a una placa de circuito impreso flexible en una configuración compacta. La placa de circuito flexible incluye un segmento flexible alargado y un segmento de distribución distal, donde el segmento de distribución está unido a un anillo de soporte periférico que rodea al menos una parte del transductor de ultrasonido. El segmento de distribución incluye una pluralidad de almohadillas de contacto distribuidas espacialmente, y se proporcionan conexiones eléctricas entre las almohadillas de contacto y los electrodos anulares de la matriz anular. Se puede proporcionar un material de respaldo que haga contacto y se extienda desde la matriz de electrodos anulares, y una parte distal del segmento flexible alargado se puede encapsular en el material de respaldo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de ultrasonidos compacto que tiene una matriz de ultrasonidos anular conectada eléctricamente de manera periférica a una placa de circuito impreso flexible
Incorporación por referencia a cualquier solicitud de prioridad
Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud de patente provisional estadounidense n.° 62/280.038 presentada el 18 de enero de 2016.
Antecedentes
Varias realizaciones de la divulgación de la presente invención se refieren al ensamblaje y a la interconexión eléctrica de transductores de ultrasonidos que tienen matrices anulares. Brown JA et al: “Fabrication and performance of 40-60 MHz annular arrays” dan a conocer un dispositivo de ultrasonidos que comprende: un transductor de ultrasonidos que comprende una matriz de ultrasonidos anular, en el que dicha matriz de ultrasonidos anular está definida por una pluralidad de electrodos anulares concéntricos proporcionados en una primera superficie de una capa piezoeléctrica y en el que un electrodo se proporciona en una segunda superficie de dicha capa piezoeléctrica; rodeando un aro de soporte periférico al menos una porción de dicho transductor de ultrasonidos. Los documentos US 6100626 A, Us 44 I 7170 A y Ketterling J A et al: “Design and fabrication of a 40-MHz annular array transducer” dan a conocer una placa de circuito impreso flexible con segmentos flexibles alargados conectados a un transductor.
Sumario
La presente invención se refiere a un transductor de ultrasonidos según la reivindicación independiente 1. En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones ventajosas de la invención y pueden tomarse a partir de la descripción y las figuras y su descripción respectiva. Se dan a conocer realizaciones (por ejemplo, ejemplos) de dispositivos de ultrasonidos, y métodos asociados de ensamblaje de los mismos, mediante los cuales una matriz de electrodos anulares de un transductor de ultrasonidos está eléctricamente conectada (por ejemplo, unida por cables o con resina epoxídica conductora, etc.) a una placa de circuito impreso flexible en una configuración compacta. En realizaciones, la placa de circuito flexible incluye un segmento flexible alargado y un segmento distal de distribución, en el que el segmento de distribución está unido a un aro de soporte periférico que rodea al menos una porción del transductor de ultrasonidos. En realizaciones, el segmento de distribución incluye una pluralidad de almohadillas de contacto espacialmente distribuidas, y se proporcionan conectores eléctricos (por ejemplo, uniones por cable o resina epoxídica conductora) entre las almohadillas de contacto y los electrodos anulares de la matriz anular. En realizaciones, puede proporcionarse un material de refuerzo que entra en contacto con, y se extiende desde, los electrodos de matriz anular, y una porción distal del segmento flexible alargado puede estar be encapsulada en el material de refuerzo, de tal manera que la porción distal se extiende hacia dentro desde el aro de soporte periférico, sin entrar en contacto con los conectores eléctricos (por ejemplo, uniones por cable o resina epoxídica conductora) y sin entrar en contacto con la superficie de matriz.
Por consiguiente, en un aspecto implementado, cada electrodo anular está unido por cables o con resina epoxídica conductora a una almohadilla de contacto respectiva.
En una realización, cada electrodo anular está unido por cables y/o con resina epoxídica conductora a una almohadilla de contacto respectiva.
En una realización, el dispositivo también incluye un material de refuerzo en contacto con, y que se extiende desde, la primera superficie, en el que una porción distal del segmento flexible alargado está encapsulada en el material de refuerzo, de tal manera que la porción distal del segmento flexible alargado se extiende hacia dentro (por ejemplo, en paralelo con, y a lo largo de, la primera superficie) desde el aro de soporte periférico y se dobla hacia fuera (por ejemplo, perpendicularmente) alejándose de la primera superficie, dentro del material de refuerzo, sin entrar en contacto con las uniones por cable y sin entrar en contacto con la primera superficie. En una realización, la pluralidad de trayectos conductores se enruta de manera bidireccional dentro del segmento de distribución. En una realización, la porción distal del segmento flexible alargado comprende una pluralidad de segmentos distales ramificados que entran en contacto con el aro de soporte periférico en diferentes ubicaciones con huecos definidos entre las mismas. En una realización, uno o más de los segmentos distales ramificados incluyen únicamente dos trayectos conductores. En una realización, los dos trayectos conductores se enrutan de manera bidireccional hasta diferentes almohadillas de contacto. En una realización, una o más uniones por cable están formadas dentro de cada hueco. En una realización, la porción distal del segmento flexible alargado está doblada, dentro del material de refuerzo, a lo largo de un ángulo que oscila entre 90 grados y 180 grados con respecto a la primera superficie. En una realización, el segmento flexible alargado está encapsulado dentro del material de refuerzo y emerge desde una superficie distal del material de refuerzo sin extenderse más allá de una superficie lateral del material de refuerzo. En una realización, el segmento flexible alargado emerge desde el material de refuerzo formando un ángulo de aproximadamente 90 grados con respecto a la primera superficie. En una realización, el segmento flexible alargado emerge desde el material de refuerzo formando un ángulo de más de, o igual a, aproximadamente 90 grados con respecto a la primera superficie. En una realización, un radio de curvatura inicial de la porción distal del segmento flexible alargado es de menos de 8 mm. En una realización, una superficie de contacto del aro de soporte periférico que entra en contacto con el segmento de distribución está espacialmente desviada con respecto a la primera superficie. En una realización, el segmento flexible alargado se extiende hacia fuera desde el aro de soporte periférico. En una realización, el aro de soporte periférico tiene una anchura transversal de menos de 1 mm. En una realización, el aro de soporte periférico rodea completamente el transductor de ultrasonidos. En una realización, el transductor de ultrasonidos tiene forma de disco, y en el que el aro de soporte periférico es al menos una porción de un anillo. En una realización, un diámetro externo del anillo es de menos de 10 mm. En una realización, el aro de soporte periférico es eléctricamente conductor, y en el que el aro de soporte periférico está en comunicación eléctrica con el trayecto conductor de tierra y el electrodo de plano de tierra. En una realización, la pluralidad de electrodos anulares concéntricos se proporciona en una configuración dispersa, definiendo de ese modo una matriz de ultrasonidos anular dispersa.
Puede obtenerse una comprensión adicional de los aspectos funcionales y ventajosos de la divulgación haciendo referencia a la siguiente descripción detallada y dibujos.
Breve descripción de los dibujos
Ahora se describirán realizaciones, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los que:
La figura 1 muestra un ejemplo de un transductor de ultrasonidos que tiene una matriz de ultrasonidos anular.
Las figuras 2A y 2B muestran (A) un aro de soporte periférico que rodea a un transductor de ultrasonidos que tiene una matriz de ultrasonidos anular, y (B) una placa de circuito impreso flexible adecuada para montarse en el aro de soporte periférico y conectarse eléctricamente (por ejemplo, unir por cable o con resina epoxídica conductora) a los electrodos anulares de la matriz de ultrasonidos anular.
Las figuras 3A y 3B muestran vistas frontal y trasera, respectivamente, de un conjunto en el que un transductor de ultrasonidos está rodeado por un aro de soporte periférico que tiene una placa de circuito impreso flexible montada en el mismo, antes de conectarse eléctricamente (por ejemplo, unirse por cables o con resina epoxídica conductora). Las figuras 4A y 4B muestran vistas desde arriba y lateral, respectivamente, de un conjunto en el que un transductor de ultrasonidos está rodeado por un aro de soporte periférico que tiene una placa de circuito impreso flexible montada en el mismo, después de conectarse eléctricamente (por ejemplo, unirse por cables o con resina epoxídica conductora).
Las figuras 5A y 5B muestran vistas desde arriba y lateral, respectivamente, de un conjunto en el que un transductor de ultrasonidos está rodeado por un aro de soporte periférico que tiene una placa de circuito impreso flexible montada en el mismo, después de la incorporación de un material de refuerzo.
La figura 6 muestra la adición de un electrodo de plano de tierra y una capa de acoplamiento.
Las figuras 7A y 7B muestran un ejemplo de realización en el que la porción distal del segmento alargado de una placa de circuito impreso flexible se extiende hacia dentro desde el aro periférico para la encapsulación dentro de un material de refuerzo.
Las figuras 8A y 8B muestran vistas desde arriba y lateral de la realización mostrada en las figuras 7A y 7B.
La figura 9 muestra un ejemplo de realización de una placa de circuito impreso flexible que tiene segmentos distales ramificados, con dos trayectos de señales conductores por cada segmento distal ramificado.
La figura 10 muestra otro ejemplo de realización de una placa de circuito impreso flexible que tiene segmentos distales ramificados, con dieciséis trayectos de señales conductores, y cuatro trayectos de señales conductores por cada segmento distal ramificado.
La figura 11 muestra un ejemplo de herramienta de ensamblaje para montar el segmento de distribución de la placa de circuito impreso en el aro de soporte periférico.
Las figuras 12A-12E muestran fotografías de varias etapas de ensamblaje de un ejemplo método, que incluye etapas que implican la adición de un material de refuerzo.
Las figuras 13 y 14A-C muestran ilustraciones de varios ejemplos de etapas de ensamblaje que incluyen la adición de un material de refuerzo.
La figura 15 muestra ocho herramientas de ensamblaje tal como se representan individualmente en la figura 11, que contienen, cada una, un aro de soporte periférico que tiene una placa de circuito impreso flexible montada en el mismo con el fin de soldarse por reflujo.
Las figuras 16A y 16B ilustran un ejemplo de realización en el que cada matriz anular incluye características conductoras que codifican información.
Descripción detallada de la realización preferida
Se describirán diversas realizaciones y aspectos de la divulgación con referencia a los detalles comentados a continuación. La siguiente descripción y dibujos son ilustrativos de la divulgación y no deben interpretarse como limitativos de la divulgación. Se describen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión exhaustiva de diversas realizaciones de la presente divulgación. Sin embargo, en ciertos casos, no se describen detalles muy conocidos o convencionales con el fin de proporcionar una discusión concisa de realizaciones de la presente divulgación.
Tal como se usan en el presente documento, debe interpretarse que los términos “comprende” y “comprender” son inclusivos y abiertos, y no exclusivos. Específicamente, cuando se usan en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, los términos “comprende” y “comprender” y variaciones de los mismos significan que las características, etapas o componentes especificados están incluidos. No debe interpretarse que estos términos excluyan la presencia de otras características, etapas o componentes.
Tal como se usa en el presente documento, el término “a modo de ejemplo” significa “que sirve como ejemplo, caso o ilustración”, y no debe interpretarse como preferido o ventajoso con respecto a otras configuraciones dadas a conocer en el presente documento.
Tal como se usan en el presente documento, se pretende que los términos “alrededor de” y “aproximadamente” cubran variaciones que pueden existir en los límites superior e inferior de los intervalos de valores, tales como variaciones en cuanto a propiedades, parámetros y dimensiones. A menos que se especifique lo contrario, los términos “alrededor de” y “aproximadamente” significan más o menos el 10 por ciento o menos.
Debe entenderse que, a menos que se especifique lo contrario, cualquier intervalo o grupo especificado es una manera abreviada de hacer referencia a todos y cada uno de los elementos de un intervalo o grupo de manera individual, así como a todos y cada uno de los posibles subintervalos o subgrupos abarcados dentro de los mismos y de manera similar con respecto a cualquier subintervalo o subgrupo dentro de los mismos. A menos que se especifique lo contrario, la presente divulgación se refiere a, e incorpora explícitamente, todos y cada uno de los elementos específicos y combinaciones de subintervalos o subgrupos.
Tal como se usa en el presente documento, el término “del orden de”, cuando se usa junto con una cantidad o parámetro, se refiere a un intervalo que abarca aproximadamente de una décima parte a diez veces la cantidad o parámetro mencionado.
En diversos ejemplos de realizaciones de la presente divulgación, se describen dispositivos de ultrasonidos en los que electrodos de una matriz de ultrasonidos anular están eléctricamente conectados (por ejemplo, unidos por cables o con resina epoxídica conductora) a una placa de circuito impreso flexible. Se proporcionan diversas configuraciones y métodos de fabricación para formar conexiones eléctricas (por ejemplo, uniones por cable o resina epoxídica conductora) entre electrodos anulares de la matriz de ultrasonidos anular y almohadillas de contacto de la placa de circuito impreso flexible, en las que las almohadillas de contacto están soportadas por, y espacialmente distribuidas alrededor de, un aro de soporte periférico que rodea al menos una porción del transductor de ultrasonidos.
La figura 1 muestra un ejemplo de un transductor de ultrasonidos 100 que incluye una matriz de ultrasonidos anular. El ejemplo de transductor de ultrasonidos 100 incluye una capa piezoeléctrica 105 que tiene un primer lado 110 en el que se proporciona un conjunto de electrodos anulares concéntricos 115. La otra superficie (no mostrada) de la capa piezoeléctrica 105 tiene un electrodo proporcionado en la misma (por ejemplo, un electrodo de plano de tierra). Los electrodos anulares concéntricos 115 definen, al menos en parte, elementos de matriz anular de la matriz de ultrasonidos anular. La matriz puede ser una matriz con canales o puede ser una matriz sin canales. El transductor de ultrasonidos 100 puede incluir una o más capas adicionales, tales como capas de acoplamiento de impedancia, y un material de refuerzo (por ejemplo, un material de refuerzo acústico).
Tal como se muestra en las figuras 2A, 2B, 3A y 3B, la conexión eléctrica (por ejemplo, unión por cables o con resina epoxídica conductora) de los electrodos anulares 115 a las almohadillas de contacto de una placa de circuito impreso flexible puede facilitarse mediante el uso de un aro de soporte periférico. Tal como se muestra la figura 3A, se proporciona un aro de soporte periférico 130 de tal manera que rodea al menos una porción del transductor de ultrasonidos 100. El aro de soporte periférico 130 está conformado para soportar la región distal de una placa de circuito impreso flexible. El aro de soporte periférico 130 puede ser eléctricamente conductor a lo largo de su totalidad o a lo largo de una porción del mismo.
En la figura 2B se muestra un ejemplo de una placa de circuito impreso flexible 140 adecuada. El ejemplo de placa de circuito impreso flexible 140 tiene un segmento flexible alargado 145 y un segmento de distribución 150 (que también puede ser flexible). El segmento de distribución 150 tiene una matriz espacialmente distribuida de almohadillas de contacto 160 que están en comunicación eléctrica con los trayectos conductores de la placa de circuito impreso flexible. La región proximal del segmento flexible alargado 145 puede incluir una pluralidad de almohadillas de contacto proximales.
El segmento de distribución 150 está conformado de modo que puede montarse o fijarse de otro modo al aro de soporte periférico 130. Las figuras 3A y 3B muestran una configuración en la que el segmento de distribución 150 está montado en el aro de soporte periférico (el aro de soporte periférico se encuentra por debajo del segmento de distribución 150 en la figura 3A). Las almohadillas de contacto 160 del segmento de distribución 150 están espacialmente distribuidas alrededor del perímetro exterior del transductor de ultrasonidos 100, facilitando por tanto la conexión eléctrica (por ejemplo, unión por cables o con resina epoxídica conductora).
La figura 3B muestra la vista trasera correspondiente relativa a la figura 3A, en la que el electrodo de plano de tierra 120 es visible adyacente al aro de soporte periférico 130. Esta segunda superficie, mostrada en la figura 3B, es la superficie a través de la cual va a emitirse y/o recibirse el haz de ultrasonidos.
Tal como se describe a continuación, en algunas realizaciones, el aro de soporte periférico 130 puede ser eléctricamente conductor y ponerse en comunicación eléctrica con un trayecto conductor de tierra del circuito impreso flexible y con el electrodo de plano de tierra 120 del transductor de ultrasonidos. Por ejemplo, la superficie inferior del segmento de distribución 150 puede incluir una región conductora expuesta que puede unirse a un aro de soporte periférico conductor a través de unos medios de unión eléctricamente conductores (tal como soldadura), y la conexión eléctrica entre la superficie inferior del aro de soporte periférico conductor y el electrodo de plano de tierra 120 del transductor de ultrasonidos puede realizarse mediante deposición evaporativa de un metal (esta etapa de evaporación puede realizarse después de la infiltración con un material de refuerzo de resina epoxídica, tal como se describe en más detalle a continuación, de tal manera que se rellena un hueco entre el transductor de ultrasonidos y el aro de soporte periférico, al menos parcialmente, con material de refuerzo, tras lo cual puede depositarse el metal para formar la conexión eléctrica).
La distribución espacial de las almohadillas de contacto 160 alrededor de la región periférica del transductor de ultrasonidos facilita la conexión eléctrica (por ejemplo, unión por cables o con resina epoxídica conductora) de las almohadillas de contacto 160 a la matriz anular elementos 115. Esto se muestra en las figuras 4A y 4B, en las que se muestran conexiones eléctricas 170 (por ejemplo, uniones por cable 170 o resina epoxídica conductora 170) entre las almohadillas de contacto 160 y los electrodos anulares 115 del transductor de ultrasonidos. Se observa que la figura 4B es un perfil en sección transversal que omite el segmento alargado de la placa de circuito impreso flexible. Las figuras 5A y 5B muestran cómo puede añadirse un material de refuerzo 180 para entrar en contacto con la primera superficie del transductor de ultrasonidos y encapsular las conexiones eléctricas (por ejemplo, uniones por cable o resina epoxídica conductora). La figura 6 muestra la adición del electrodo de tierra 120 al segundo lado de la capa piezoeléctrica y la adición de una capa de acoplamiento 190.
En realizaciones en las que el aro de soporte anular es eléctricamente conductor, se mantiene un hueco espacial (no mostrado en la figura 2a ) entre la porción interna del aro de soporte periférico 130 y la porción externa del transductor de ultrasonidos 100. Además, aunque se muestra que la capa piezoeléctrica 105 tiene una forma de disco, se entenderá que pueden emplearse otras formas (por ejemplo, cuadrada o rectangular). Sin embargo, resultará beneficioso emplear una forma circular con el fin de reducir el tamaño en sección transversal (por ejemplo, el diámetro) del dispositivo global.
En el ejemplo de realización ilustrado en las figuras 2A a 7, el segmento flexible alargado 145 de la placa de circuito impreso flexible 140 está conectado al segmento de distribución 150 de tal manera que el segmento flexible alargado se extiende hacia fuera desde el aro de soporte periférico. Sin embargo, en otros ejemplos de realizaciones que se describen a continuación en el presente documento, el segmento flexible alargado 145 puede estar conectado al segmento de distribución 150 de tal manera que una porción distal del segmento flexible alargado 145 está encapsulada dentro del material de refuerzo, y de tal manera que la porción distal del segmento flexible alargado 145 se extiende hacia dentro (por ejemplo, en paralelo con, y a lo largo de, la superficie de transductor) desde el aro de soporte periférico 130 y se dobla hacia fuera (por ejemplo, en perpendicular a la superficie de transductor) alejándose de la primera superficie 110 del transductor de ultrasonidos, dentro del material de refuerzo. En una realización, el segmento flexible alargado 145 puede estar conectado al segmento de distribución 150 de tal manera que una porción distal del segmento flexible alargado 145 está encapsulada dentro del material de refuerzo, y de tal manera que la porción distal del segmento flexible alargado 145 se extiende en paralelo con, y a lo largo de, la superficie de transductor desde el aro de soporte periférico 130 y se dobla en perpendicular a la superficie de transductor alejándose de la primera superficie 110 del transductor de ultrasonidos, dentro del material de refuerzo.
Un ejemplo de una realización de este tipo se ilustra en las figuras 7A y 7B, en las que la figura 7A muestra el dispositivo incluyendo la longitud completa de la placa de circuito impreso flexible 140, mientras que la figura 7B muestra un detalle (A) que ilustra cómo la porción distal 148 del segmento flexible alargado 140 está conectada al segmento de distribución 150. Tal como se muestra en la figura 7B, la porción distal 148 del segmento flexible alargado 145 se extiende hacia dentro (por ejemplo, en paralelo con, y a lo largo de, la superficie de transductor) desde el aro de soporte periférico 130. Esta porción distal 148 puede doblarse hacia fuera (por ejemplo, en perpendicular a la superficie de transductor) alejándose de la primera superficie del transductor de ultrasonidos, de tal manera que la porción distal 148 del segmento flexible alargado evita el contacto con las conexiones eléctricas 170 (por ejemplo, uniones por cable 170 o resina epoxídica conductora 170) y no entra en contacto con la primera superficie 110 del transductor de ultrasonidos.
Haciendo ahora referencia a la figura 8A, se proporciona una vista desde arriba que muestra la configuración de la porción distal del segmento flexible alargado 148 con respecto al aro de soporte periférico 130. La figura también ilustra el enrutamiento de los diversos trayectos conductores de la placa de circuito impreso flexible a diferentes almohadillas de contacto 160 dentro del segmento de distribución 150 de la placa de circuito impreso flexible. La figura muestra las conexiones eléctricas (por ejemplo, uniones por cable o resina epoxídica conductora) que se extienden desde cada almohadilla de contacto (175A-H) hasta electrodos anulares respectivos (por ejemplo, véase 172). En el presente ejemplo de realización, el aro de soporte periférico 130 es eléctricamente conductor y se proporciona un hueco 125 entre el perímetro exterior del transductor de ultrasonidos y el borde interior del aro de soporte periférico 125 para aislar eléctricamente el aro de soporte periférico 130 con respecto a los electrodos anulares 115 (sin embargo, obsérvese que se realiza el contacto eléctrico entre el aro de soporte periférico 130 y el electrodo de plano de tierra que está formado en el segundo lado del transductor de ultrasonidos tras la infiltración con el material de refuerzo).
Tal como se muestra en la figura 8A, los trayectos conductores de la placa de circuito impreso flexible pueden enrutarse de manera bidireccional dentro del segmento de distribución 150, de tal manera que algunos de los trayectos conductores se enrutan dentro del segmento de distribución 150 en un sentido periférico, mientras que otros trayectos conductores se enrutan en el segmento de distribución 150 en un sentido periférico opuesto. Por ejemplo, puede enrutarse un número par de trayectos conductores en cada sentido. Tales realizaciones pueden resultar beneficiosas para reducir o minimizar la anchura transversal 151 del aro de soporte periférico 130 (medida en un sentido perpendicular al sentido periférico), dado que la anchura transversal mínima 151 es proporcional o está relacionada de otro modo al número de trayectos conductores que se enrutan en un sentido dado. Por ejemplo, el aro de soporte periférico puede tener una anchura transversal de menos de 2 mm, menos de 1 mm, menos de 750 micrómetros o menos de 500 micrómetros. En algunos ejemplos de implementaciones en los que el aro de soporte periférico es un anillo, el diámetro externo del anillo puede seleccionarse para ser de 20 mm, menos de 10 mm, menos de 7 mm o menos de 5 mm.
En algunas realizaciones, la porción distal 148 del segmento alargado del circuito impreso flexible puede ser un único segmento. Sin embargo, en otras realizaciones, tales como la realización mostrada en la figura 8A, la porción distal 148 puede dividirse para proporcionar una pluralidad de segmentos distales ramificados (por ejemplo, los segmentos distales ramificados 148A y 148B) que entran en contacto con el aro de soporte periférico en diferentes ubicaciones. El hueco que se forma entre los segmentos distales ramificados 148A y 148B puede emplearse para conectar eléctricamente (por ejemplo, unir por cables o con resina epoxídica conductora) al menos una porción de los electrodos anulares.
En un ejemplo de implementación, el número de segmentos distales ramificados puede seleccionarse de modo que al menos un segmento distal ramificado incluye sólo dos trayectos conductores (opcionalmente más un trayecto de tierra formado en una capa independiente), de tal manera que, cuando los dos trayectos conductores se enrutan de manera bidireccional dentro del segmento de distribución, sólo se enruta un trayecto conductor en cada sentido. Un ejemplo de realización de este tipo puede resultar beneficioso para permitir un aro de soporte periférico delgado. Un ejemplo de una realización de este tipo se muestra en la figura 9. La figura 10 ilustra otro ejemplo de implementación en el que se dividen dieciséis canales conductores entre cuatro segmentos distales ramificados.
La figura 8B muestra una vista en sección transversal de la realización mostrada en la figura 8A, en la que la sección transversal se toma a través de una de las conexiones eléctricas (por ejemplo, uniones por cable o resina epoxídica conductora). Tal como puede observarse en la figura, la porción distal 148 del segmento flexible alargado puede disponerse inicialmente en contacto con el aro de soporte periférico 130 en la región mostrada en 200. Sin embargo, durante el ensamblaje, la porción distal 148 se dobla alejándose (véase la flecha 205) de la superficie 110 del transductor de ultrasonidos, permitiendo de ese modo que el material de refuerzo se infiltre en la región por debajo de la porción distal 148, entrando en contacto con la superficie 110. En una realización, la orientación de la porción distal 148 permite que el radio de curvatura de la PCB flexible sea más grande que la totalidad del transductor 130 cuando sale en una dirección perpendicular a la superficie 110. En una realización, esto reduce la tensión sobre la PCB flexible, aumentando la fiabilidad y simplificando el procedimiento de fabricación. En una realización, esto permite dirigir la flexión hacia atrás en perpendicular a la superficie de transductor al tiempo que se mantiene un gran radio de curvatura de flexión. A continuación, se describen en detalle varios ejemplos de etapas de fabricación y de ensamblaje. Puede proporcionarse una desviación espacial 195 entre la superficie superior del aro de soporte periférico 130 y la primera superficie 110 del transductor de ultrasonidos (por ejemplo, para ayudar con la infiltración del material de refuerzo por debajo de la porción distal 148 cerca del segmento de distribución 150). Alternativamente, el grosor del aro de soporte periférico puede ser aproximadamente igual al del transductor de ultrasonidos.
Las figuras 11-15 ilustran diversas etapas en un ejemplo de procedimiento de proporcionar un material de refuerzo que encapsula la porción distal del segmento flexible alargado de la placa de circuito impreso flexible. Según el presente ejemplo de método, el segmento de distribución de la placa de circuito impreso flexible se une inicialmente al aro de soporte periférico. Por ejemplo, el segmento de distribución puede soldarse al aro de soporte periférico si el aro de soporte periférico está formado a partir de un metal (por ejemplo, cobre). Esta etapa puede lograrse, por ejemplo, usando una herramienta de montaje, tal como el ejemplo de herramienta de montaje mostrado en la figura 13.
Habiendo unido la placa de circuito impreso flexible al aro de soporte periférico, el aro de soporte periférico se posiciona para rodear (al menos en parte) el transductor de ultrasonidos. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 12A, el transductor de ultrasonidos puede colocarse sobre cinta de doble cara 220 y el aro de soporte periférico puede colocarse sobre la cinta de doble cara para rodear el transductor de ultrasonidos. Entonces puede realizarse la conexión eléctrica (por ejemplo, unión por cables o con resina epoxídica conductora).
Tal como se muestra en las figuras 12B, 12C y 13, entonces puede colocarse un molde extraíble 250, tal como un molde de silicona, sobre el conjunto. El molde 250 puede llenarse con un material de refuerzo (por ejemplo, un material de refuerzo acústico), tal como un refuerzo de resina epoxídica. Se entenderá que puede emplearse una amplia variedad de materiales de refuerzo. En algunas realizaciones, el material de refuerzo es un material de refuerzo acústico. Entonces puede retirarse el molde 250 para proporcionar un dispositivo ensamblado. Tal como se muestra en las figuras 14A-C, el material de refuerzo 180 se proporciona de tal manera que entra en contacto la primera superficie 110 del transductor de ultrasonidos, y el material de refuerzo 180 puede encapsular completamente las conexiones eléctricas 170 (por ejemplo, uniones por cable 170 o resina epoxídica conductora 170).
Se entenderá que el uso de un molde extraíble es simplemente ilustrativo de un ejemplo no limitativo de método de ensamblaje. En otro ejemplo de método, puede proporcionarse un alojamiento que forma una cubierta externa que rodea el material de refuerzo después de curarse el material de refuerzo.
Tal como se muestra en las figuras 12D y 12E, la porción distal 148 del segmento flexible alargado puede doblarse con el fin de llevar la porción distal lejos de la primera superficie del transductor de ultrasonidos y facilitar la infiltración del material de refuerzo. Por ejemplo, la porción distal del segmento flexible alargado puede doblarse de tal manera que el segmento flexible alargado emerge a través de una superficie distal del material de refuerzo formando un ángulo de aproximadamente 90 grados, menos de 90 grados, más de o igual a 90 grados, o entre 90 y 180 grados, con respecto a la primera superficie del transductor de ultrasonidos. La porción distal del segmento flexible alargado puede doblarse según un radio de curvatura inicial que es de menos de 8 mm, menos de 5 mm, menos de 3 mm o menos de 2 mm.
Tal como se muestra en las figuras 14A-C, la porción distal del segmento flexible alargado puede encapsularse dentro del material de refuerzo de tal manera que emerge desde a superficie distal del material de refuerzo sin extenderse más allá de una superficie lateral del material de refuerzo. La figura 14C muestra un ejemplo no limitativo de implementación en el que el segmento flexible alargado emerge desde el material de refuerzo formando un ángulo de aproximadamente 180 grados con respecto a la primera superficie del transductor de ultrasonidos.
La figura 15 muestra ocho herramientas de ensamblaje tal como se representan individualmente en la figura 11, que contienen, cada una, un aro de soporte periférico que tiene una placa de circuito impreso flexible montada en el mismo con el fin de soldarse por reflujo.
Aunque muchas de las realizaciones anteriores emplean una capa de refuerzo que encapsula una porción del segmento flexible alargado de la placa de circuito impreso flexible, otros ejemplos de realizaciones pueden realizarse usando una configuración reforzada por aire. Por ejemplo, un alojamiento, o una pieza de guiado, puede unirse al aro de soporte periférico, en el que el alojamiento o la pieza de guiado incluye una o más características para doblarse y soportar la región distal de la porción flexible alargada.
Tal como se muestra en las figuras 16A y 16B, una o más regiones anulares entre los electrodos anulares pueden codificarse con marcas conductoras tales como texto, códigos de barras y otros símbolos. Estas marcas conductoras pueden incluirse en la máscara que se emplea para formar los electrodos anulares, y las marcas pueden identificar de manera única cada matriz anular en una oblea dada. En el ejemplo de implementación mostrado en las figuras 16A y 16B, las marcas son una serie de puntos, en el que cada punto codifica un bit de un identificador de siete bits, en el que un “uno” se indica por la presencia de un punto conductor y un “cero” Se indica por la ausencia de un punto conductor.
Los ejemplos de realizaciones dados a conocer en el presente documento pueden emplearse para la conexión eléctrica y el envasado de transductores de ultrasonidos anulares en los que se reduce o minimiza el coste y el tamaño. En algunas implementaciones, la reducción de tamaño y/o coste puede lograrse mediante el uso de una matriz anular con canales y/o el uso de una matriz anular dispersa. Una matriz anular dispersa es una matriz anular en la que los electrodos anulares son delgados con huecos grandes relativos separándolos. Por ejemplo, una matriz anular dispersa se define como una matriz anular para la que los electrodos anulares cubren menos de la mitad de la superficie de transductor dentro de la región limitada por el aro anular externo. En una realización, esto tiene el efecto de reducir la varianza en el retardo a través de cada elemento para una profundidad dada, reduciendo de ese modo el nivel de lóbulos secundarios, que limitan el intervalo dinámico (contraste) en la imagen. En una realización, esto tiene el efecto de acortar el desplazamiento de fase a través de cada elemento para una profundidad dada, reduciendo de ese modo directamente el nivel de lóbulos secundarios, que limitan el intervalo dinámico (contraste) en la imagen.
Las realizaciones específicas descritas anteriormente se han mostrado a modo de ejemplo y debe entenderse que estas realizaciones pueden ser susceptibles de diversas modificaciones y formas alternativas.

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un dispositivo de ultrasonidos que comprende:
    un transductor de ultrasonidos (100) que comprende una matriz de ultrasonidos anular, en el que dicha matriz de ultrasonidos anular está definida al menos en parte por una pluralidad de electrodos anulares concéntricos (115) proporcionados en una primera superficie (110) de una capa piezoeléctrica (105), y en el que un electrodo de plano de tierra (120) se proporciona en una segunda superficie de dicha capa piezoeléctrica;
    un aro de soporte periférico (130) que rodea al menos una porción de dicho transductor de ultrasonidos; y una placa de circuito impreso flexible (140) que comprende:
    un segmento flexible alargado (145), y
    un segmento de distribución (150) que tiene almohadillas de contacto (160) y que está en contacto con al menos una porción de dicho aro de soporte periférico (130), de tal manera que una pluralidad de trayectos conductores (170) que se extienden a través de dicho segmento flexible alargado se enrutan a través de dicho segmento de distribución hasta las almohadillas de contacto respectivas (160) ubicadas en diferentes ubicaciones en dicho aro de soporte periférico (130),
    en el que cada electrodo anular (115) está eléctricamente conectado a una almohadilla de contacto respectiva (160), y
    en el que al menos un trayecto conductor de dicha placa de circuito impreso flexible (140) es un trayecto conductor de tierra que está en contacto eléctrico con dicho electrodo de plano de tierra (120).
  2. 2. El dispositivo de ultrasonidos según la reivindicación 1, que comprende además un material de refuerzo (180) en contacto con, y que se extiende desde, dicha primera superficie, en el que una porción distal (148) de dicho segmento flexible alargado (145) está encapsulada en dicho material de refuerzo (180), de tal manera que dicha porción distal (148) de dicho segmento flexible alargado (145) se extiende hacia dentro en paralelo con, y a lo largo de, la primera superficie desde dicho aro de soporte periférico y se dobla hacia fuera perpendicularmente alejándose de dicha primera superficie, dentro de dicho material de refuerzo, sin entrar en contacto con dichos uniones por cable y sin entrar en contacto con dicha primera superficie.
  3. 3. El dispositivo de ultrasonidos según la reivindicación 2, en el que dicha pluralidad de trayectos conductores se enruta de manera bidireccional dentro de dicho segmento de distribución.
  4. 4. El dispositivo de ultrasonidos según la reivindicación 2 o 3, en el que dicha porción distal de dicho segmento flexible alargado comprende una pluralidad de segmentos distales ramificados (148A, 148B) que entran en contacto con dicho aro de soporte periférico (130) en diferentes ubicaciones con huecos definidos entre las mismas.
  5. 5. El dispositivo de ultrasonidos según la reivindicación 4, en el que uno o más de dichos segmentos distales ramificados incluyen únicamente dos trayectos conductores, en el que opcionalmente dichos dos trayectos conductores se enrutan de manera bidireccional hasta diferentes almohadillas de contacto (175A-H).
  6. 6. El dispositivo de ultrasonidos según la reivindicación 4 o 5, en el que una o más uniones por cable están formadas dentro de cada hueco.
  7. 7. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en el que dicha porción distal de dicho segmento flexible alargado está doblada, dentro de dicho material de refuerzo, a lo largo de un ángulo que oscila entre 90 grados y 180 grados con respecto a dicha primera superficie.
  8. 8. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, en el que dicho segmento flexible alargado está encapsulado dentro de dicho material de refuerzo y emerge desde una superficie distal de dicho material de refuerzo sin extenderse más allá de una superficie lateral de dicho material de refuerzo.
  9. 9. El dispositivo de ultrasonidos según la reivindicación 8, en el que dicho segmento flexible alargado emerge desde dicho material de refuerzo formando un ángulo de aproximadamente 90 grados con respecto a dicha primera superficie, o en el que dicho segmento flexible alargado emerge desde dicho material de refuerzo formando un ángulo de más de, o igual a, aproximadamente 90 grados con respecto a dicha primera superficie.
  10. 10. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que un radio de curvatura inicial de dicha porción distal de dicho segmento flexible alargado es de menos de 8 mm.
  11. 11. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que una superficie de contacto de dicho aro de soporte periférico que entra en contacto con dicho segmento de distribución está espacialmente desviada con respecto a dicha primera superficie.
  12. 12. El dispositivo de ultrasonidos según la reivindicación 1, en el que dicho segmento flexible alargado se extiende hacia fuera desde dicho aro de soporte periférico.
  13. 13. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicho aro de soporte periférico tiene una anchura transversal de menos de 1 mm, en el que opcionalmente dicho aro de soporte periférico rodea completamente a dicho transductor de ultrasonidos.
  14. 14. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicho transductor de ultrasonidos tiene forma de disco, y en el que dicho aro de soporte periférico es al menos una porción de un anillo, en el que opcionalmente un diámetro externo de dicho anillo es de menos de 10 mm.
  15. 15. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que dicho aro de soporte periférico es eléctricamente conductor, y en el que dicho aro de soporte periférico está en comunicación eléctrica con dicho trayecto conductor de tierra y dicho electrodo de plano de tierra.
  16. 16. El dispositivo de ultrasonidos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que dicha pluralidad de electrodos anulares concéntricos se proporciona en una configuración dispersa, definiendo de ese modo una matriz de ultrasonidos anular dispersa que se define como matriz anular para la que los electrodos anulares cubren menos de la mitad de la superficie de transductor dentro de la región limitada por el aro anular externo.
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