[发明专利]晶片级换能器涂覆和方法

说明书

技术领域

本公开总体涉及血管内超声(IVUS)成像，并且具体涉及到要在IVUS导管中用于IVUS成像的多个超声换能器的保护层的晶片水平的涂层。

背景技术

血管内超声(IVUS)成像被广泛使用在介入性心脏病学中作为用于评估人体内的血管(例如动脉)的诊断工具，以确定治疗的需要、引导介入、和/或评估其有效性。IVUS成像系统使用超声回波来形成感兴趣的血管的横截面图像。典型地，IVUS成像使用IVUS导管上的换能器，所述换能器既发射超声信号(波)又接收反射的超声信号。所发射的超声信号(常常被称为超声脉冲)容易地经过大多数组织和血液，但是所发射的超声信号在由组织结构(例如血管壁的各个层)、血红细胞和其他感兴趣的特征引起的阻抗不连续处被部分地反射。借助于患者接口模块而被连接到IVUS导管的IVUS成像系统处理接收到的超声信号(常常被称为超声回波)以产生IVUS导管被定位在其中的血管的横截面图像。

用于IVUS成像的一个优选类型的超声换能器是压电微机械超声换能器(PMUT)，所述压电微机械超声换能器是微机电系统(MEMS)设备，典型地在硅晶片基底上大被批量地制造。MEMS制造技术被用于在单个硅晶片基底上生产数千个PMUT。典型地，可以通过将压电聚合物沉积到微机械硅基底上来形成PMUT。硅基底也可以包括电子电路，所述电子电路被用于将电接口提供到换能器。备选地，与PMUT相关联的电子电路可以被包含在单独的专用集成电路(ASIC)中，所述专用集成电路紧密接近PMUT设备被定位并且通过电引线连接。具有其相关联的电子电路(被包括在同一基底上或被定位在单独的相邻ASIC上)、具有附接长度的电缆的PMUT MEMS设备基于其包括被耦合到长尾状电缆的某球形换能器组件的配置而被称为蝌蚪组件。当前，PMUT蝌蚪组件被涂有聚对二甲苯以隔绝前电极和其他电连接与流体(例如盐水和血液)的接触。这是不方便的，因为将大量蝌蚪组件引入到聚对二甲苯隔室中并保护附接电缆不被涂覆是复杂的。

因此，尽管在蝌蚪阶段将保护层涂覆在换能器组件上的常规晶片制造技术和方法总体上适合于其预期目的，但它们并不在每个方面中都完全令人满意。

发明内容

血管内超声(IVUS)成像被用于帮助评估人体里面的医学状况。IVUS导管可以包括压电微机械超声换能器PMUT。作为其操作的部分，超声换能器具有电极，所述电极被用于将电信号施加到所述换能器。为了保护所述换能器免于流体并且使所述电信号与周围介质(例如血液或盐水)隔绝，在晶片制造过程期间，而不是在稍后的蝌蚪组件阶段时，可以在换能器的前侧上形成保护涂层。该保护涂层可以包括聚对二甲苯材料，所述聚对二甲苯材料是使用化学气相沉积过程而被沉积的。

本公开提供了在血管内超声(IVUS)成像中使用的超声换能器的各种实施例。示范性超声换能器是在晶片基底(典型地是硅晶片)上制造的压电微机械超声换能器。该示范性换能器包括基底，所述基底具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧。换能器膜被设置在所述基底的所述第一侧上。所述换能器膜含有压电层。保护层被共形地设置在所述换能器膜上，但不在所述基底的所述第二侧上。井被设置在所述基底的所述第二侧中、基本延伸通过所述基底、与所述换能器膜对齐、并且在所述换能器膜的背侧处终止。

示范性超声换能器包括具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧的基底。井被设置在所述基底中。所述井被填充有背衬材料。换能器膜被设置在所述基底的所述第一侧上。所述换能器膜含有压电层。第一导电层被设置在所述换能器膜上。第二导电层被设置在所述换能器膜以下。第一接合盘被设置在所述第一导电层上。第二接合盘被设置在所述第二导电层上。保护层被设置在所述换能器膜上并且在所述第一导电层和所述第二导电层上。所述保护层含有凹槽，所述凹槽暴露出所述第一结合盘和所述第二接合盘。井被设置在所述基底的所述第二侧中，基本延伸通过所述基底、与所述换能器膜对齐、并且在所述换能器膜的背侧处终止。