一种用于在辐射应用中从人体获得三维图像的超声探针，包括弯曲360度并形成圆形的二维声阵列换能器；和圆柱形探针；所述圆柱形探针适于使所述360度的二维声阵列换能器安装并贴附其上；通过所述二维声阵列换能器，射束形成电路位于集成电路中；且声学元件被定位到集成电路线路；并与集成电路线路直接电气相连；所述二维声阵列换能器因此能够径向和轴向地操纵射束以提供探询区的精确三维(3D)数据采集。2.根据权利要求1所述的超声探针，其特征在于所述换能器由倒装芯片技术制成；且所述换能器被薄化；以将所述换能器弯曲并成形为360度圆形。3.根据权利要求2所述的超声探针，其特征在于所述换能器被薄化至20微米至80微米的范围之内。4.根据权利要求2所述的超声探针，其特征在于所述换能器通过环氧树脂被安装并贴附在所述圆柱形探针上。5.根据权利要求1所述的超声探针，其特征在于所述超声探针用于探询区为患者直肠壁的直肠内成像。6.根据权利要求1所述的超声探针，其特征在于所述超声探针用作心内换能器。

资深专利代理师，我针对目标专利 CN101291744B 及其权利要求，结合对比文件 D1（JPWO2005120360A1）与 D2（JPH03168133A）进行详细的对比与创造性/无效分析。

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### 一、 目标专利权利要求的技术解释（结合说明书）

为了准确确定保护范围，紧密结合目标专利说明书对权利要求 1~6 的核心技术特征进行如下解释：

1. **“弯曲360度并形成圆形的二维声阵列换能器”（特征A）**：

* **说明书解释**：指将原本为平面/片状的二维（2D）阵列，通过薄化（减薄）加工赋予其柔韧性后，绕轴线卷绕 360 度形成闭合的圆柱状/圆形阵列（说明书 [0015]、[0021]、[0025]）。

2. **“圆柱形探针”（特征B）与“安装并贴附其上”（特征C）**：

* **说明书解释**：圆柱形探针 $1a$ 作为机械支撑基体，卷绕后的 2D 换能器通过粘合剂（如环氧树脂）贴附并固定在其外周面上（说明书 [0015]、[0023]）。

3. **“射束形成电路位于集成电路中”（特征D）、“声学元件被定位到集成电路线路”（特征E）及“与集成电路线路直接电气相连”（特征F）**：

* **说明书解释**：明确指向**倒装芯片（Flip-Chip）技术**结构。即声学元件（换能器单元）直接通过倒装芯片焊接/互连方式与硅基 ASIC 集成电路（内含射束形成/控制电路）线路实现物理定位与直接电气连接（说明书 [0020]）。

4. **“能够径向和轴向地操纵射束以提供探询区的精确三维(3D)数据采集”（特征G）**：

* **说明书解释**：由于 2D 阵列在圆柱面上呈二维网格状分布（周向 $k$ 个，轴向 $m$ 个），通过电路控制相位差，可以在**周向（径向/周向）**与**轴向（纵向）**两个维度同时实现射束电子操纵与聚焦，无需手动旋转或平移探针即可完成一次性 3D 扫描（说明书 [0004]、[0026]）。

5. **从属权利要求（特征 H、I 及微米级范围/环氧树脂/应用场景）**：

* **权利要求 2-4**：限定倒装芯片技术、IC/芯片薄化至 20~80 微米使其具备柔韧性以弯曲成 360 度，以及采用环氧树脂粘结（说明书 [0021]~[0023]）。

* **权利要求 5-6**：限定直肠内成像（直肠壁）或心内换能器（ICE）等具体应用领域（说明书 [0001]、[0024]）。

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### 二、 对比文件原文公开情况分析

#### 1. 对比文件一：D1（JPWO2005120360A1 - 静电容量型超音波探针装置）

* **对比文件公开号**：JPWO2005120360A1

* **原文比对分析**：

* **特征 A/B/C**：D1 公开了一种在圆筒状外表面布置静电容量型超音波振動子（c-MUT）阵列的探针。D1 段落 [0019] 明确记载：“*将多组电极共通的静电容量型超音波振動子单元，沿着略圆筒形状的外侧面配置……将超音波振動子单元结合在略圆筒状形成的柔性回路基板（FPC）上*”。并在图 4、图 9F-9G 中公开了通过将 FPC 弯曲卷绕成圆筒状形成 360 度圆柱形阵列。这公开了在圆柱形探针上安装并贴附 360 度 2D 阵列（**公开了特征 A、B、C**）。

* **特征 D/E/F**：D1 段落 [0032] 及段落 [0169]（工程S1/S2）记载：“*在半导体（Si）工艺中于振動子附近构成发射器（Pulser）部、电荷放大器……在柔性印刷基板的一侧接合超音波振動子单元シリコン基板，在另一侧接合驱动控制回路シリコン基板*”。但 D1 采用的是 FPC 双面贴装/双面接合结构（即传感器在 FPC 外侧，控制 IC 在 FPC 内侧），**并未明确公开声学元件与 IC 线路通过倒装芯片（Flip-Chip）直接电气相连的技术特征**（**未公开/未实质公开特征 D、E、F 的倒装芯片特定结构**）。

* **特征 G**：D1 段落 [0055]、[0061]、[0123] 明确记载：“*在周向上顺次驱动进行径向扫描（Radial Scan）……在轴向上给予相位差驱动以实现焦点集束或扇形扫描（Sector Scan）……中心轴周围的径向扫描与插入轴方向的扇形扫描同时可能，结果得到体腔内三维超声图像*”（**公开了特征 G**）。

* **特征 H/I（权2）**：D1 段落 [0053]、[0080]、图 9B-9E 提到了通过切割（Dicing）将硬质硅基板分割成单元以实现弯曲，但**未明确公开“利用倒装芯片技术”以及“通过抛光/蚀刻将硅 IC 薄化”使其具备柔韧性来弯曲**。

#### 2. 对比文件二：D2（JPH03168133A - 前列腺超声医疗装置）

* **对比文件公开号**：JPH03168133A

* **原文比对分析**：

* **特征 A/B/C**：D2 第 4 页右下栏至第 5 页左上栏（段落 [0001] 网格阵列部分）及图 4 明确记载：“*网格阵列型换能器群（Mesh Array）42，由在圆筒状换能器保持体 40 的周围（圆周方向）配置多组换能器列 42a~42g 构成……保持体轴方向配设多组*”。这公开了在圆筒形保持体上设置二维矩阵换能器（**公开了特征 B、C，部分公开特征 A**）。但 D2 图 4 明确记载“*圆筒状换能器保持体 40 的周围约一半配设*”（约 180 度），**未公开“弯曲 360 度形成圆形”**。

* **特征 D/E/F**：D2 图 6 及说明书第 5 页左下栏公开了高频放大器、送接收单元与换能器连接，但属于传统的电缆/基板分体连接，**完全未公开 IC 集成及倒装芯片直接连接（未公开特征 D、E、F）**。

* **特征 G**：D2 第 5 页右上栏至右下栏记载：“*对各列进行电子径向扫描（Radial Scan），并顺次切换各换能器列……从接收信号中找出超声束到达患部的换能器片位置*”。D2 实现了二维电子选择与扫描（**实质公开了特征 G 的部分功能**），但其目的是为了筛选出对前列腺照射的特定晶片进行治疗，而非采集完整 3D 数据。

* **特征 5（权5）**：D2 文本 [0001] 及全文明确公开了“*经直肠探针（经直肠超声）用于前列腺/直肠壁区域的诊断与治疗*”（**完全公开了权利要求 5 的技术特征**）。

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### 三、 技术特征比对表格

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### 四、 最接近对比文件分析与选择

在评价目标专利权利要求 1 的创造性时，**对比文件 D1（JPWO2005120360A1）最适合作为最接近的对比文件（Primary Prior Art）**。

#### 分析过程：

1. **整体解决的技术问题与技术效果对比**：

* **目标专利**：旨在解决现有技术中需要操作者手动旋转和平移探针导致 3D 图像采集精度差、人为误差大的问题，通过提供一种无需机械运动、能直接进行径向和轴向电子束操纵的 360 度圆柱形 2D 阵列探针（说明书 [0002]~[0004]）。

* **D1 (JPWO2005120360A1)**：同样致力于解决体腔内探针难以进行高质量 3D 扫描及加工机械旋转结构复杂的问题。D1 提出的方案正是**将 2D 换能器阵列贴附在圆柱面上，通过周向（径向）与轴向（扇形）的电子相位差控制，实现无需机械旋转的体腔内 3D 超声成像**（D1 段落 [0018]、[0123]）。技术领域、解决的技术问题及达到的 3D 电子操纵成像效果与目标专利高度一致。

* **D2 (JPH03168133A)**：主要解决直肠内前立腺治疗时的盲目定位问题，其核心在于诊断与高功率治疗模式的切换，虽采用了网格状阵列，但仅包覆约 180 度，且未追求完整的 3D 超声成像采集，技术领域偏向治疗控制。

2. **结论**：

* **最接近对比文件为 D1（JPWO2005120360A1）**。

* **区别技术特征**：目标专利权利要求 1 相对于 D1 的区别特征在于**特征 D、E、F**，即：“*射束形成电路位于集成电路中，声学元件定位到集成电路线路并与其直接电气相连*”（即采用倒装芯片/Flip-Chip 集成封装技术）。

* **区别特征在其他对比文件中的公开情况**：D2 未公开该倒装芯片直接连接特征。

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### 五、 无效请求中最薄弱的技术特征及攻击突破口

若对目标专利发起专利无效宣告请求，分析如下：

#### 1. 最薄弱的技术特征（专利权的“防线”）

* **最薄弱特征**：**“换能器/IC被薄化（20~80微米）以弯曲成360度”及“倒装芯片（Flip-Chip）直接电气连接”（特征 D、E、F、H、I 及权 3）**。

* **原因分析**：

在权利要求 1 中，除了“倒装芯片直接连接”结构外，其余关于“360度圆柱形2D阵列”、“径向+轴向电子射束操纵采集3D数据”的技术特征均已被 D1 完整公开。专利权人为了维持有效性，势必将争辩焦点放在**“如何将硬质硅基 ASIC 与声学元件通过倒装芯片结合，并经减薄后弯曲成 360 度圆柱形”**这一具体工艺/结构特征上。

#### 2. 无效攻击策略与突破口

* **结合本领域公知常识（Common General Knowledge）进行公知常识组合攻击**：

* **结合对比文件（如目标专利说明书背景技术引用的 WO2005/053863A1）**：目标专利背景技术段落 [0003] 中自己承认：“*WO2005/053863A1公开了弯曲倒装芯片二维阵列*”。

* **技术动机（Motivation）**：D1 已经公开了在圆筒外表布置 2D 换能器，并在硅基板上集成发射器和放大器（段落 [0032]）。本领域技术人员为了降低高频信号传输损耗、缩小体腔探针体积，将声学元件与控制 IC 采用半导体领域极为通用的**倒装芯片（Flip-Chip）技术**进行直接键合，并利用已知的**硅片化学/机械薄化（Thinning/CMP）技术**将芯片减薄至几十微米以获得弯曲柔韧性，属于本领域的惯用技术手段结合。

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### 六、 进一步的对比文件检索策略（Search Strategy）

为了彻底攻破上述“最薄弱特征”（倒装芯片直连 + 硅片薄化弯曲），建议采取以下补充检索策略：

1. **针对“倒装芯片 + 薄化弯曲超声换能器”的专业检索式构建**：

* **核心分类号（IPC/CPC）组合**：

* `A61B8/12`（体腔内超声诊断）

* `B06B1/06`（电致伸缩/压电/静电换能器）

* `H01L21/56` 或 `H01L23/00`（半导体倒装芯片 Flip-chip 封装）

* `H01L21/304`（半导体晶圆薄化/减薄/研磨）

* **中英文关键词扩展**：

* 换能器/阵列：`ultrasound transducer`, `2D array`, `cMUT`, `pMUT`, `piezoelectric`

* 倒装芯片/直连：`flip chip`, `direct electrical connection`, `bump`, `ASIC integrated`

* 薄化/柔性/弯曲：`thinning`, `thinned`, `flexible`, `bendable`, `curved`, `360 degree`, `cylindrical`, `micro`, `wafer thinning`

2. **追溯专利族与申请人背景（Key Applicants/Inventors）**：

* **重点关注专利族**：检索目标专利背景技术提及的 **WO2005053863A1**（同申请人先前专利），核查其是否已公开“倒装芯片减薄弯曲”的具体参数（如 20~80 微米）。

* **重点申请人/团队**：检索 **Sensant Corp**、**GE Medical Systems**、**Philips Healthcare**、**Vermon** 以及 **Stanford University (Khuri-Yakub 团队，cMUT 领域权威)** 在 2000~2006 年间关于“Flexible cMUT Array”或“Flip-chip CMUT ASIC”的专利及学术论文（IEEE UFFC）。

3. **文献组合逻辑（D1 + 补强文献）**：

* **主对比文件（D1）**：`JPWO2005120360A1`（公开 360 度圆柱形 2D 阵列 + 径向/轴向 3D 电子扫描）。

* **补充对比文件（D3）**：寻找一篇在 2006 年之前公开的、披露“*将 2D 超声换能器通过倒装芯片（Flip-chip）与 ASIC 连接，并通过减薄 silicon 衬底使其具备柔性以进行弯曲贴附*”的专利或文献（例如 WO2005053863A1 或 IEEE 学术论文）。

* **结论逻辑**：以 D1 为最接近对比文件，结合 D3（或公知常识）解决“如何提高集成度并使硬质阵列具备弯曲贴附能力”的技术问题，即可导出权利要求 1~4 不具备创造性。

基于目标专利说明书（CN101291744B）的揭示及专利审查实践，现将权利要求1-6的技术特征在各对比文件中的公开情况、最接近对比文件的选择、创造性分析、无效请求的最薄弱特征以及进一步检索策略作如下专业分析：

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### 一、 权利要求解释（结合目标专利说明书 CN101291744B）

1. **“弯曲360度并形成圆形的二维声阵列换能器”（技术特征A）**：

* **说明书解释**：说明书[0001]、[0015]、[0019]-[0021]及[0025]指明，该换能器是将二维（2D）平面声阵列在轴向/周向上进行360度环绕卷绕，形成一个圆柱形/圆形的径向阵列（Radial Array）。

2. **“圆柱形探针”及“安装并贴附”（技术特征B、C）**：

* **说明书解释**：说明书[0015]、[0023]及图3A、图6指出，2D阵列换能器（5a）通过粘合剂（如环氧树脂）围绕圆柱形探针（1a）的对称轴卷绕贴附，使其成为一个整体。

3. **“射束形成电路位于集成电路中”、“声学元件被定位到集成电路线路”及“直接电气相连”（技术特征D、E、F）**：

* **说明书解释**：说明书[0020]明确指出，这采用了倒装芯片（Flip-Chip）集成技术。集成电路（IC）内置射束形成电路，声学元件直接定位并电气连接到IC的线路上。

4. **“能够径向和轴向地操纵射束以提供探询区的精确三维(3D)数据采集”（技术特征G）**：

* **说明书解释**：说明书[0004]、[0026]指出，借助360度圆柱形2D阵列的多个元件，无需操作者手动旋转和平移探针，即可通过电子操纵射束在径向和轴向（一次采集中）完成全景3D数据采集。

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### 二、 对比文件公开特征比对与出处

* **D1（US6679849B2）**：公开了一种经食管（TEE）超声探头，采用了位于平坦/微曲支撑面上的二维矩阵换能器，可通过电子控制实现相位阵列束操纵以进行3D成像，但其换能器**并非弯曲360度形成圆形**。

* **D2（US6779257B2）**：公开了一种用于心血管导管/导丝上的柔性环形电连接器制造方法，涉及在柔性基板上形成导电带并卷绕成圆柱状，**未涉及超声换能器阵列及倒装芯片3D超声成像**。

* **D3（WO2005053863A1）**：公开了一种将倒装芯片（Flip-Chip）2D超声换能器阵列薄化并弯曲安装在非线性/凸面支撑基板上的方法，但**明确未公开将换能器弯曲360度形成圆形**（目标专利说明书[0003]亦承认此点）。

#### 权利要求特征比对表格

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### 三、 最接近对比文件的选择与创造性分析

#### 1. 最接近对比文件的确定

**最接近对比文件：D3（WO2005053863A1）**（可单选或主选D3，D1作为辅助/备选最接近对比文件）。

* **选择理由**：

* **技术领域与架构高度重合**：D3与目标专利属于同一申请人/发明人团队，技术方案同属于采用**倒装芯片（Flip-Chip）技术将薄化柔性IC与2D声学元件阵列结合**以制造弯曲2D超声换能器的技术领域。

* **解决了关键的技术瓶颈**：D3已经解决了“如何通过薄化集成电路（5-50μm）使原本刚性的2D倒装芯片阵列具备柔性可弯曲性”的核心工艺问题。

* **技术特征覆盖度最高**：D3公开了权利要求1中的特征D、E、F、G以及权利要求2中的“倒装芯片技术”和特征H（薄化），权利要求3的数值范围（20-80μm）也与D3（5-50μm）高度重叠。

#### 2. 区别技术特征与实际解决的技术问题

以 **D3** 为最接近对比文件，权利要求1的区别技术特征在于：

* **区别特征1**：换能器为**弯曲360度并形成圆形**的二维声阵列换能器（特征A）；

* **区别特征2**：探针为**圆柱形探针**，360度的换能器安装并贴附于其上（特征B、C）。

* **实际解决的技术问题**：如何避免操作者手动旋转和平移探针，以在一次采集中直接实现全景（全周向及轴向）的精确3D数据采集（特别适用于直肠内或腔内径向成像）。

#### 3. 创造性分析（三步法评价）

1. **结合现有技术**：

* D3虽然公开了将2D阵列薄化并弯曲安装在凸面基板上（弧形弯曲），但其明确限定是为了匹配人体工学的凸面面阵（如腹部或经食管探针），未给出将其“进一步弯曲360度首尾相接包覆于圆柱形探针”的技术启示。

* D1公开了2D阵列能够进行方位角和俯仰角的电子束操纵，但其结构是平坦的，同样未给出360度圆柱形卷绕的启示。

* D2虽涉及将平面柔性电路板卷绕成圆柱形并套设于导丝/导管上，但其仅为简单的电极导线连接，完全不涉及超声声学元件、倒装芯片阵列以及射束操纵的特殊声学要求，属于不同的技术领域，本领域技术人员不会产生将D2的卷绕方式应用于D3中2D超声声学阵列的技术动机。

2. **技术效果与预料不到的效果**：

* 目标专利通过将薄化柔性2D倒装芯片阵列**弯曲360度**结合至圆柱形探针，实现了**无需机械旋转和轴向平移**，仅靠电子操纵即可在一次采集中获得完整的径向+轴向全景3D图像（解决了说明书[0002]提到的传统机械旋转导致的人为误差和操作困难问题）。因此，若无其他公开了“360度圆柱形2D超声阵列”的对比文件，权利要求1具备突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。

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### 四、 无效请求中最薄弱的技术特征分析

若对目标专利发起专利权无效宣告请求，以下技术特征是**最薄弱（最容易被攻破）**的：

1. **权利要求3（薄化范围 20微米至80微米）—— 最薄弱从属权利要求**：

* **原因**：D3公开了IC薄化厚度范围为 **5μm至50μm**（[p0011]）。目标专利的20-80μm与D3的5-50μm在 **20μm-50μm** 区间内存在**直接重叠**。在专利审查中，常规数值范围的重叠若未能证明该重叠区间产生了预料不到的技术效果，通常会被认定为本领域技术人员的常规选择，极易被判定不具备创造性。

2. **权利要求4（通过环氧树脂贴附）—— 薄弱从属权利要求**：

* **原因**：使用环氧树脂（Epoxy）作为超声探头封装中的通用粘合剂属于本领域公知常识（D3[p0015]亦公开了使用Epoxy贴附），不具备创造性。

3. **权利要求6（用作心内换能器 ICE）—— 薄弱从属权利要求**：

* **原因**：D3[p0015]已明确记载其弯曲换能器可用于心内（Cardiac/ICE）或经食管（TEE）应用，该用途已被D3直接公开。

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### 五、 进一步对比文件检索策略

由于目前提供的对比文件D1-D3均**未公开“将2D超声阵列弯曲360度形成圆柱形/环形阵列”**这一核心区别特征，若要成功无效权利要求1，需补充检索能够公开该特征的对比文件（作为D4）。

#### 策略1：构建针对核心区别特征的检索式（寻找D4）

* **核心概念组合**：`[2D超声/二维阵列]` + `[环形/圆柱形/360度/卷绕]` + `[腔内/直肠内/血管内/径向3D成像]`

* **建议关键词（中英文）**：

* **换能器/阵列**：`2D array`, `two-dimensional array`, `matrix array`, `flip-chip`, `thin IC`, `flexible array`, `二维阵列`, `矩阵阵列`, `倒装芯片`;

* **形状/结构**：`360 degree`, `cylindrical`, `ring`, `annular`, `radial`, `wrapped`, `around probe`, `圆柱`, `环形`, `360度`, `卷绕`, `径向`;

* **应用/探针**：`intraluminal`, `intrarectal`, `IVUS`, `endocavity`, `3D imaging`, `beam steering`, `直肠内`, `腔内`, `三维数据采集`.

* **建议分类号（IPC/CPC）**：

* `A61B8/12`（腔内超声探针，如直肠内、血管内）

* `B06B1/06`（压电换能器结构）

* `H01L41/08` / `H01L41/22`（压电器件制造与封装）

* `G01N29/24`（超声探头）

#### 策略2：重点追踪特定技术领域与文献族

1. **血管内超声（IVUS）与腔内超声（Endocavity Ultrasound）领域**：

* 360度径向扫描在1D单阵元机械旋转或1D环形阵列（Apposition Array）中较为常见。重点检索在2007年前（目标专利优先权日之前）是否有将**2D矩阵阵列（Matrix/2D Array）应用于360度圆柱形导管/探针**的专利或论文（如IEEE UFFC期刊）。

2. **追溯专利族及引证/被引文献**：

* 追踪目标专利CN101291744B及其同族（如US20080242986A1）在USPTO、EPO的审查历史（File History），查看审查员在拒稿通知书（Office Action）中对比文件的引用情况。

* 重点对D3（WO2005053863A1）的**被引文献（Forward Citations）**进行拓展检索，查找同一发明人/申请人（如Philips/Volcano/Goraran, et al.）后续是否有关于“360度卷绕”的续展申请。

作为一名经验丰富的专利代理师，我紧密结合目标专利说明书（CN101291744B）及对比文件原文对本案进行深入的无效/创造性与新颖性比对分析。

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### 一、 目标专利权利要求的说明书解释

根据目标专利说明书（CN101291744B）的记载，对权利要求中的关键技术术语和特征进行如下明确解释：

1. **“弯曲360度并形成圆形的二维声阵列换能器”（特征A、特征G）：**

* **说明书依据：** [0001]、[0015]、[0025]、[0026]及图3A、图6。

* **含义解释：** 传统的换能器多为一维阵列或平面的二维阵列。目标专利的“二维声阵列（2D array）”是指阵列元在轴向（Z轴）和周向（径向）均呈阵列分布（包含多个阵列元素 $7$）。当该2D阵列整体弯曲360度卷绕在圆柱形探针上时，其无需机械旋转或平移，仅通过电子控制即可在**径向（周向）和轴向同时操纵声束（Beam steering）**，从而在一次声学采集（单次采集）中直接获取包含X、Y、Z三维坐标的数据包。

2. **“通过所述二维声阵列换能器，射束形成电路位于集成电路中；且声学元件被定位到集成电路线路；并与集成电路线路直接电气相连”（特征D、E、F）：**

* **说明书依据：** [0020]、图4、图5及引用的背景技术文献WO2005/053863A1。

* **含义解释：** 此处限定了**倒装芯片（Flip-Chip）结构**。射束形成电路直接集成于硅基集成电路（ASIC）芯片中，声学元件（压电晶体元件 $7$）直接贴合定位并电气连接于ASIC芯片上，构成一体化的可弯曲倒装芯片换能器结构。

3. **“换能器被薄化；以将所述换能器弯曲并成形为360度圆形”（特征H、I、权3）：**

* **说明书依据：** [0021]、[0022]、图5。

* **含义解释：** 刚性的ASIC硅基板本身无法直接弯曲成半径极小的圆柱圈。通过抛光、化学腐蚀、等离子腐蚀等工艺将其**减薄至20微米至80微米**（IC硅材料减薄至7-50微米范围），使其获得机械柔韧性（Flexibility），从而能够无破损地弯曲成360度的圆环形。

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### 二、 对比文件公开内容的详细分析与原文出处

在以下分析中，对比文件分别指代如下：

* **D1：** GB2208138A（公开日：1989-03-01）

* **D2：** US6171248B2（公开日：2001-01-09）

* **D3：** US20020087083A1（公开日：2002-07-04）

#### 1. D1（GB2208138A）公开内容分析

* **特征A/B/C（部分公开）：**

* *原文出处：* Page 2, lines 10-25; Page 3, lines 15-25; Fig. 1, Fig. 4.

* *原文细节：* "a tubular probe including a tube at least a section of which carries round its circumference a transducer arrangement comprising a plurality of ultrasonic transducer segments..."

* *实质分析：* D1公开了在柔性管（圆柱形探针）周向环绕设置一圈换能器（由12个分割段T1-T12或压电环切割而成），但其仅为**一维环形阵列（1D annular/ring array）**，仅能在切片平面内发射和接收声波获得二维图像（Page 3, lines 5-10: "form a two-dimensional image of the cross-sectional area"），**未公开二维（2D）阵列**，也无法在轴向操纵射束。

* **特征D/E/F（未公开）：**

* *原文出处：* Page 3, lines 1-5; Fig. 1.

* *实质分析：* D1仅在探针内部配置了多路复用器（multiplexer/demultiplexer 4），并非将射束形成电路集成于ASIC中并与声学元件直接倒装相连。

#### 2. D2（US6171248B2）公开内容分析

* **特征A/B/C/G（实质公开）：**

* *原文出处：* Column 1, lines 55-65; Column 4, lines 40-55; Column 5, lines 10-30; Column 6, lines 1-15; Fig. 1, Fig. 8.

* *原文细节：* "The annular array may be formed by wrapping a flat transducer array that has been partially diced into a circle around a support." "radial phased array disposed 360° around the circumference of the body."

* *实质分析：* D2公开了一种用于直肠、阴道或心内的超声探针（包含圆柱形主体12），其上安装有围绕周向360度分布的径向相控阵换能器22，用于采集3D三维图像。但D2中的360度周向阵列主要为一维径向阵列（通过配合沿轴向排列的线阵20或机械移动来实现3D重建），未明确公开单个360度卷绕的二维（2D）矩阵换能器。

* **特征D/E/F（部分公开）：**

* *原文出处：* Column 7, lines 35-50; Fig. 4 (block 102, 104).

* *实质分析：* 公开了发射/接收射束形成器与多路复用开关，但未提供将声学元件与IC直接倒装电气连接的微电子封装结构。

#### 3. D3（US20020087083A1）公开内容分析

* **特征A/B/C/D/E/F（实质公开）：**

* *原文出处：* Paragraphs [0006], [0010], [0011], [0043], [0054], [0057], [0076], [0104]; Fig. 2, Fig. 4, Fig. 8, Fig. 15.

* *原文细节：*

* [0006]: "...forming into a cylinder, the substrate being radially outwardly of the transducer elements."

* [0011] & [0054]: "...multiplexing circuit includes an integrated circuit which is flip-chip bonded in position."

* [0057]: "...bonded in one piece to an area of the copper layer... bonded by a suitable adhesive which could comprise a low viscosity epoxy resin."

* [0104]-[0105]: "The annular gap 29... filled with an adhesive... which acts both as an adhesive and as an acoustic backing layer (epoxy resin)."

* *实质分析：* D3明确公开了在柔性衬底（基板）上将压电元件与集成电路（包含多路复用/控制电路）通过**倒装芯片技术（Flip-Chip bonded）**直接电气连接，并将该平板组件卷绕/弯曲成圆柱形（360度）安装于导管/探针远端。此外，D3还明确公开了使用**环氧树脂（Epoxy resin）**作为粘合剂和背衬层将其固定（完全公开了目标专利权4的特征）。

* **特征H/I/权3（未明确公开）：** D3虽提及在柔性聚酰亚胺（Upilex/Kapton）衬底上弯曲，但未明确指出将ASIC芯片或压电换能器本身减薄至20-80微米的具体数值。

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### 三、 权利要求技术特征比对表

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### 四、 最接近对比文件的选择分析（从技术问题与效果角度）

在评估创造性（遵循“三步法”）时，**D2（US6171248B2）** 和 **D3（US20020087083A1）** 均适合作为**最接近的对比文件（Primary Prior Art）**：

#### 方案一：以 D2（US6171248B2）作为最接近的对比文件

* **整体解决的技术问题：** 如何在无需医生手动旋转或平移探针的情况下，精确、快速地获取人体腔道（如直肠、心内）的三维（3D）超声图像，避免人为操作误差。

* **技术效果重合度：** D2与目标专利的技术领域完全一致（直肠内/心内3D超声探针），且D2的核心目的也是为了解决手动移动探针带来的3D重建误差问题（Column 2, lines 10-25）。

* **区别特征：**

1. D2使用的是独立的线阵与环阵结合，而目标专利使用的是**单一弯曲360度的二维（2D）阵列**；

2. D2未具体公开将声学元件与IC进行**倒装芯片（Flip-Chip）连接及芯片薄化（20-80微米）**的封装工艺。

#### 方案二：以 D3（US20020087083A1）作为最接近的对比文件

* **整体解决的技术问题：** 如何制造结构极小、可卷绕安装在圆柱形腔道探针/导管上的超声换能器阵列，并简化电子线路连接。

* **技术效果重合度：** D3解决了可弯曲卷绕换能器与电路集成的结构问题，明确采用了**平面制造后卷绕成360度圆柱形（In-the-flat then rolled）**的工艺，并采用了倒装芯片（Flip-Chip）与环氧树脂背衬固定。

* **区别特征：**

1. D3的阵列为一维阵列的卷绕，未明确公开可进行轴向和径向双向电子控制的二维（2D）阵列及3D单次采集；

2. D3未明确给出IC/换能器薄化至 **20微米-80微米** 的具体数值范围。

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### 五、 未被最接近对比文件公开特征的结合分析

根据上述区别特征，结合 D2 与 D3（以及本领域常识）进行结合性分析：

1. **针对“2D阵列弯曲360度实现轴向与径向射束操纵（特征A、G）”：**

* 如果以 **D3** 为最接近对比文件，结合 **D2**：D2已经明确教导了在腔道内进行3D超声成像时，需要同时进行径向（周向）和轴向（纵向）的声束操纵。将一维列阵扩展为二维矩阵（2D Array）是超声成像领域的公知技术手段（如目标专利说明书[0003]所承认的WO2005/053863A1已公开弯曲倒装芯片2D阵列）。本领域技术人员在D3的基础上，为了实现不移动探针即获取3D图像，有明确的动机引入2D阵列并将声学元件排列为2D矩阵。

2. **针对“倒装芯片技术与集成电路连接（特征D、E、F、H、权4）”：**

* 如果以 **D2** 为最接近对比文件，结合 **D3**：D3（Paragraph [0011]、[0054]、[0105]）已经明确教导了在圆柱形腔道探针中，利用倒装芯片（Flip-Chip）将声学元件与IC结合，并弯曲卷绕成360度圆柱形，且使用环氧树脂（Epoxy）贴附固定。将D3的倒装芯片卷绕结构应用到D2的圆柱形探针上属于本领域常规技术组合。

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### 六、 无效请求中最薄弱的技术特征分析

若对目标专利（CN101291744B）提出无效宣告请求，**最薄弱的技术特征（即专利权人最难防御的防线）**为：

#### 1. 权利要求1中的“倒装芯片与集成电路直接连接及弯曲安装”（特征D、E、F、C）

* **薄弱原因：** 该结构特征已被 **D3（US20020087083A1）** 几乎完全破坏（D3段落[0011]、[0054]直接公开了Flip-Chip和柔性卷绕安装）。目标专利在独立权利要求1中试图将“2D阵列360度弯曲”与“倒装芯片”相结合，但这两者的结合在微电子制造与超声探针领域属于非常显而易见的技术拼凑。

#### 2. 权利要求4中的“通过环氧树脂安装贴附”

* **薄弱原因：** **D3（段落[0104]-[0105]）** 已完全公开使用“Epoxy resin（环氧树脂）”作为粘合剂和背衬层将换能器固定在导管上。该从属权利要求毫无创造性可言。

#### 3. 权利要求5、6中的“直肠内成像 / 心内换能器”

* **薄弱原因：** **D1**（Page 3, Line 1, Colon）、**D2**（Column 4, Line 50, Endorectal/ICE）均已明确公开了完全相同的应用场景。

#### 4. 相对较强的防御特征（需要重点攻破）：权利要求3中的“薄化至20微米至80微米的范围之内”

* **抗辩点分析：** 现有对比文件（D1-D3）虽然公开了柔性基板和弯曲，但未直接出现“20-80微米”这一具体的硅片/换能器减薄数值。专利权人可能会以此数值范围作为防线抗辩“产生了意想不到的柔韧性技术效果”。

* **攻破思路：** 需证明该数值范围属于本领域技术人员通过有限次试验即可确定的常规选择（例如半导体减薄工艺中，硅片产生柔性弯曲的固有物理厚度极限通常在100微米以下，常规减薄工艺必然落入20-80微米区间）。

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### 七、 进一步的对比文件检索策略

为了彻底无效掉权利要求1-3（特别是针对“2D阵列弯曲360度”及“20-80微米薄化”特征），建议采取以下补充检索策略：

1. **针对“2D声阵列倒装芯片弯曲”的补充检索（攻破权1/权2）：**

* **重点文献追溯：** 目标专利说明书[0003]中提到的同源申请 **`WO2005053863A1`**（发明人为本案相同发明人/申请人）。需详细检索该文献的族成员（如US、EP系列），验证其是否已经公开了2D阵列减薄、倒装芯片及弯曲的技术细节。

* **IPC分类号组合检索：**

* `A61B8/12`（腔内超声诊断，如直肠、心内）

* `B06B1/06`（压电换能器结构/制造）

* `H01L21/60`（倒装芯片封装）或 `H01L21/304`（半导体片薄化/抛光）

2. **针对“换能器/IC芯片薄化至20-80微米”的常规技术手段检索（攻破权3）：**

* **检索方向：** 放弃超声医疗领域限制，拓展至**柔性电子（Flexible Electronics）、可穿戴硅基传感器或柔性ASIC减薄工艺**领域（2000年~2006年期间的文献）。

* **关键词组合：** `(Silicon OR ASIC OR Transducer) NEAR/3 (thinning OR thinned OR polish OR etch) AND (20..80 um OR micron) AND (flexible OR bendable OR curvature)`。

* **检索目标：** 寻找证明“将硅基板/ASIC芯片通过抛光或等离子体腐蚀减薄至20-80μm以使其具备弯曲柔韧性”属于半导体制造领域的公知常识（Prior Art/Standard Textbooks）的文献。

资深专利代理师，我针对目标专利 CN101291744B 及其权利要求，结合对比文件 D1（JPWO2005120360A1）与 D2（JPH03168133A）进行详细的对比与创造性/无效分析。

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### 一、 目标专利权利要求的技术解释（结合说明书）

为了准确确定保护范围，紧密结合目标专利说明书对权利要求 1~6 的核心技术特征进行如下解释：

1. **“弯曲360度并形成圆形的二维声阵列换能器”（特征A）**：

* **说明书解释**：指将原本为平面/片状的二维（2D）阵列，通过薄化（减薄）加工赋予其柔韧性后，绕轴线卷绕 360 度形成闭合的圆柱状/圆形阵列（说明书 [0015]、[0021]、[0025]）。

2. **“圆柱形探针”（特征B）与“安装并贴附其上”（特征C）**：

* **说明书解释**：圆柱形探针 $1a$ 作为机械支撑基体，卷绕后的 2D 换能器通过粘合剂（如环氧树脂）贴附并固定在其外周面上（说明书 [0015]、[0023]）。

3. **“射束形成电路位于集成电路中”（特征D）、“声学元件被定位到集成电路线路”（特征E）及“与集成电路线路直接电气相连”（特征F）**：

* **说明书解释**：明确指向**倒装芯片（Flip-Chip）技术**结构。即声学元件（换能器单元）直接通过倒装芯片焊接/互连方式与硅基 ASIC 集成电路（内含射束形成/控制电路）线路实现物理定位与直接电气连接（说明书 [0020]）。

4. **“能够径向和轴向地操纵射束以提供探询区的精确三维(3D)数据采集”（特征G）**：

* **说明书解释**：由于 2D 阵列在圆柱面上呈二维网格状分布（周向 $k$ 个，轴向 $m$ 个），通过电路控制相位差，可以在**周向（径向/周向）**与**轴向（纵向）**两个维度同时实现射束电子操纵与聚焦，无需手动旋转或平移探针即可完成一次性 3D 扫描（说明书 [0004]、[0026]）。

5. **从属权利要求（特征 H、I 及微米级范围/环氧树脂/应用场景）**：

* **权利要求 2-4**：限定倒装芯片技术、IC/芯片薄化至 20~80 微米使其具备柔韧性以弯曲成 360 度，以及采用环氧树脂粘结（说明书 [0021]~[0023]）。

* **权利要求 5-6**：限定直肠内成像（直肠壁）或心内换能器（ICE）等具体应用领域（说明书 [0001]、[0024]）。

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### 二、 对比文件原文公开情况分析

#### 1. 对比文件一：D1（JPWO2005120360A1 - 静电容量型超音波探针装置）

* **对比文件公开号**：JPWO2005120360A1

* **原文比对分析**：

* **特征 A/B/C**：D1 公开了一种在圆筒状外表面布置静电容量型超音波振動子（c-MUT）阵列的探针。D1 段落 [0019] 明确记载：“*将多组电极共通的静电容量型超音波振動子单元，沿着略圆筒形状的外侧面配置……将超音波振動子单元结合在略圆筒状形成的柔性回路基板（FPC）上*”。并在图 4、图 9F-9G 中公开了通过将 FPC 弯曲卷绕成圆筒状形成 360 度圆柱形阵列。这公开了在圆柱形探针上安装并贴附 360 度 2D 阵列（**公开了特征 A、B、C**）。

* **特征 D/E/F**：D1 段落 [0032] 及段落 [0169]（工程S1/S2）记载：“*在半导体（Si）工艺中于振動子附近构成发射器（Pulser）部、电荷放大器……在柔性印刷基板的一侧接合超音波振動子单元シリコン基板，在另一侧接合驱动控制回路シリコン基板*”。但 D1 采用的是 FPC 双面贴装/双面接合结构（即传感器在 FPC 外侧，控制 IC 在 FPC 内侧），**并未明确公开声学元件与 IC 线路通过倒装芯片（Flip-Chip）直接电气相连的技术特征**（**未公开/未实质公开特征 D、E、F 的倒装芯片特定结构**）。

* **特征 G**：D1 段落 [0055]、[0061]、[0123] 明确记载：“*在周向上顺次驱动进行径向扫描（Radial Scan）……在轴向上给予相位差驱动以实现焦点集束或扇形扫描（Sector Scan）……中心轴周围的径向扫描与插入轴方向的扇形扫描同时可能，结果得到体腔内三维超声图像*”（**公开了特征 G**）。

* **特征 H/I（权2）**：D1 段落 [0053]、[0080]、图 9B-9E 提到了通过切割（Dicing）将硬质硅基板分割成单元以实现弯曲，但**未明确公开“利用倒装芯片技术”以及“通过抛光/蚀刻将硅 IC 薄化”使其具备柔韧性来弯曲**。

#### 2. 对比文件二：D2（JPH03168133A - 前列腺超声医疗装置）

* **对比文件公开号**：JPH03168133A

* **原文比对分析**：

* **特征 A/B/C**：D2 第 4 页右下栏至第 5 页左上栏（段落 [0001] 网格阵列部分）及图 4 明确记载：“*网格阵列型换能器群（Mesh Array）42，由在圆筒状换能器保持体 40 的周围（圆周方向）配置多组换能器列 42a~42g 构成……保持体轴方向配设多组*”。这公开了在圆筒形保持体上设置二维矩阵换能器（**公开了特征 B、C，部分公开特征 A**）。但 D2 图 4 明确记载“*圆筒状换能器保持体 40 的周围约一半配设*”（约 180 度），**未公开“弯曲 360 度形成圆形”**。

* **特征 D/E/F**：D2 图 6 及说明书第 5 页左下栏公开了高频放大器、送接收单元与换能器连接，但属于传统的电缆/基板分体连接，**完全未公开 IC 集成及倒装芯片直接连接（未公开特征 D、E、F）**。

* **特征 G**：D2 第 5 页右上栏至右下栏记载：“*对各列进行电子径向扫描（Radial Scan），并顺次切换各换能器列……从接收信号中找出超声束到达患部的换能器片位置*”。D2 实现了二维电子选择与扫描（**实质公开了特征 G 的部分功能**），但其目的是为了筛选出对前列腺照射的特定晶片进行治疗，而非采集完整 3D 数据。

* **特征 5（权5）**：D2 文本 [0001] 及全文明确公开了“*经直肠探针（经直肠超声）用于前列腺/直肠壁区域的诊断与治疗*”（**完全公开了权利要求 5 的技术特征**）。

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### 三、 技术特征比对表格

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### 四、 最接近对比文件分析与选择

在评价目标专利权利要求 1 的创造性时，**对比文件 D1（JPWO2005120360A1）最适合作为最接近的对比文件（Primary Prior Art）**。

#### 分析过程：

1. **整体解决的技术问题与技术效果对比**：

* **目标专利**：旨在解决现有技术中需要操作者手动旋转和平移探针导致 3D 图像采集精度差、人为误差大的问题，通过提供一种无需机械运动、能直接进行径向和轴向电子束操纵的 360 度圆柱形 2D 阵列探针（说明书 [0002]~[0004]）。

* **D1 (JPWO2005120360A1)**：同样致力于解决体腔内探针难以进行高质量 3D 扫描及加工机械旋转结构复杂的问题。D1 提出的方案正是**将 2D 换能器阵列贴附在圆柱面上，通过周向（径向）与轴向（扇形）的电子相位差控制，实现无需机械旋转的体腔内 3D 超声成像**（D1 段落 [0018]、[0123]）。技术领域、解决的技术问题及达到的 3D 电子操纵成像效果与目标专利高度一致。

* **D2 (JPH03168133A)**：主要解决直肠内前立腺治疗时的盲目定位问题，其核心在于诊断与高功率治疗模式的切换，虽采用了网格状阵列，但仅包覆约 180 度，且未追求完整的 3D 超声成像采集，技术领域偏向治疗控制。

2. **结论**：

* **最接近对比文件为 D1（JPWO2005120360A1）**。

* **区别技术特征**：目标专利权利要求 1 相对于 D1 的区别特征在于**特征 D、E、F**，即：“*射束形成电路位于集成电路中，声学元件定位到集成电路线路并与其直接电气相连*”（即采用倒装芯片/Flip-Chip 集成封装技术）。

* **区别特征在其他对比文件中的公开情况**：D2 未公开该倒装芯片直接连接特征。

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### 五、 无效请求中最薄弱的技术特征及攻击突破口

若对目标专利发起专利无效宣告请求，分析如下：

#### 1. 最薄弱的技术特征（专利权的“防线”）

* **最薄弱特征**：**“换能器/IC被薄化（20~80微米）以弯曲成360度”及“倒装芯片（Flip-Chip）直接电气连接”（特征 D、E、F、H、I 及权 3）**。

* **原因分析**：

在权利要求 1 中，除了“倒装芯片直接连接”结构外，其余关于“360度圆柱形2D阵列”、“径向+轴向电子射束操纵采集3D数据”的技术特征均已被 D1 完整公开。专利权人为了维持有效性，势必将争辩焦点放在**“如何将硬质硅基 ASIC 与声学元件通过倒装芯片结合，并经减薄后弯曲成 360 度圆柱形”**这一具体工艺/结构特征上。

#### 2. 无效攻击策略与突破口

* **结合本领域公知常识（Common General Knowledge）进行公知常识组合攻击**：

* **结合对比文件（如目标专利说明书背景技术引用的 WO2005/053863A1）**：目标专利背景技术段落 [0003] 中自己承认：“*WO2005/053863A1公开了弯曲倒装芯片二维阵列*”。

* **技术动机（Motivation）**：D1 已经公开了在圆筒外表布置 2D 换能器，并在硅基板上集成发射器和放大器（段落 [0032]）。本领域技术人员为了降低高频信号传输损耗、缩小体腔探针体积，将声学元件与控制 IC 采用半导体领域极为通用的**倒装芯片（Flip-Chip）技术**进行直接键合，并利用已知的**硅片化学/机械薄化（Thinning/CMP）技术**将芯片减薄至几十微米以获得弯曲柔韧性，属于本领域的惯用技术手段结合。

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### 六、 进一步的对比文件检索策略（Search Strategy）

为了彻底攻破上述“最薄弱特征”（倒装芯片直连 + 硅片薄化弯曲），建议采取以下补充检索策略：

1. **针对“倒装芯片 + 薄化弯曲超声换能器”的专业检索式构建**：

* **核心分类号（IPC/CPC）组合**：

* `A61B8/12`（体腔内超声诊断）

* `B06B1/06`（电致伸缩/压电/静电换能器）

* `H01L21/56` 或 `H01L23/00`（半导体倒装芯片 Flip-chip 封装）

* `H01L21/304`（半导体晶圆薄化/减薄/研磨）

* **中英文关键词扩展**：

* 换能器/阵列：`ultrasound transducer`, `2D array`, `cMUT`, `pMUT`, `piezoelectric`

* 倒装芯片/直连：`flip chip`, `direct electrical connection`, `bump`, `ASIC integrated`

* 薄化/柔性/弯曲：`thinning`, `thinned`, `flexible`, `bendable`, `curved`, `360 degree`, `cylindrical`, `micro`, `wafer thinning`

2. **追溯专利族与申请人背景（Key Applicants/Inventors）**：

* **重点关注专利族**：检索目标专利背景技术提及的 **WO2005053863A1**（同申请人先前专利），核查其是否已公开“倒装芯片减薄弯曲”的具体参数（如 20~80 微米）。

* **重点申请人/团队**：检索 **Sensant Corp**、**GE Medical Systems**、**Philips Healthcare**、**Vermon** 以及 **Stanford University (Khuri-Yakub 团队，cMUT 领域权威)** 在 2000~2006 年间关于“Flexible cMUT Array”或“Flip-chip CMUT ASIC”的专利及学术论文（IEEE UFFC）。

3. **文献组合逻辑（D1 + 补强文献）**：

* **主对比文件（D1）**：`JPWO2005120360A1`（公开 360 度圆柱形 2D 阵列 + 径向/轴向 3D 电子扫描）。

* **补充对比文件（D3）**：寻找一篇在 2006 年之前公开的、披露“*将 2D 超声换能器通过倒装芯片（Flip-chip）与 ASIC 连接，并通过减薄 silicon 衬底使其具备柔性以进行弯曲贴附*”的专利或文献（例如 WO2005053863A1 或 IEEE 学术论文）。

* **结论逻辑**：以 D1 为最接近对比文件，结合 D3（或公知常识）解决“如何提高集成度并使硬质阵列具备弯曲贴附能力”的技术问题，即可导出权利要求 1~4 不具备创造性。

基于目标专利说明书（CN101291744B）的揭示及专利审查实践，现将权利要求1-6的技术特征在各对比文件中的公开情况、最接近对比文件的选择、创造性分析、无效请求的最薄弱特征以及进一步检索策略作如下专业分析：

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### 一、 权利要求解释（结合目标专利说明书 CN101291744B）

1. **“弯曲360度并形成圆形的二维声阵列换能器”（技术特征A）**：

* **说明书解释**：说明书[0001]、[0015]、[0019]-[0021]及[0025]指明，该换能器是将二维（2D）平面声阵列在轴向/周向上进行360度环绕卷绕，形成一个圆柱形/圆形的径向阵列（Radial Array）。

2. **“圆柱形探针”及“安装并贴附”（技术特征B、C）**：

* **说明书解释**：说明书[0015]、[0023]及图3A、图6指出，2D阵列换能器（5a）通过粘合剂（如环氧树脂）围绕圆柱形探针（1a）的对称轴卷绕贴附，使其成为一个整体。

3. **“射束形成电路位于集成电路中”、“声学元件被定位到集成电路线路”及“直接电气相连”（技术特征D、E、F）**：

* **说明书解释**：说明书[0020]明确指出，这采用了倒装芯片（Flip-Chip）集成技术。集成电路（IC）内置射束形成电路，声学元件直接定位并电气连接到IC的线路上。

4. **“能够径向和轴向地操纵射束以提供探询区的精确三维(3D)数据采集”（技术特征G）**：

* **说明书解释**：说明书[0004]、[0026]指出，借助360度圆柱形2D阵列的多个元件，无需操作者手动旋转和平移探针，即可通过电子操纵射束在径向和轴向（一次采集中）完成全景3D数据采集。

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### 二、 对比文件公开特征比对与出处

* **D1（US6679849B2）**：公开了一种经食管（TEE）超声探头，采用了位于平坦/微曲支撑面上的二维矩阵换能器，可通过电子控制实现相位阵列束操纵以进行3D成像，但其换能器**并非弯曲360度形成圆形**。

* **D2（US6779257B2）**：公开了一种用于心血管导管/导丝上的柔性环形电连接器制造方法，涉及在柔性基板上形成导电带并卷绕成圆柱状，**未涉及超声换能器阵列及倒装芯片3D超声成像**。

* **D3（WO2005053863A1）**：公开了一种将倒装芯片（Flip-Chip）2D超声换能器阵列薄化并弯曲安装在非线性/凸面支撑基板上的方法，但**明确未公开将换能器弯曲360度形成圆形**（目标专利说明书[0003]亦承认此点）。

#### 权利要求特征比对表格

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### 三、 最接近对比文件的选择与创造性分析

#### 1. 最接近对比文件的确定

**最接近对比文件：D3（WO2005053863A1）**（可单选或主选D3，D1作为辅助/备选最接近对比文件）。

* **选择理由**：

* **技术领域与架构高度重合**：D3与目标专利属于同一申请人/发明人团队，技术方案同属于采用**倒装芯片（Flip-Chip）技术将薄化柔性IC与2D声学元件阵列结合**以制造弯曲2D超声换能器的技术领域。

* **解决了关键的技术瓶颈**：D3已经解决了“如何通过薄化集成电路（5-50μm）使原本刚性的2D倒装芯片阵列具备柔性可弯曲性”的核心工艺问题。

* **技术特征覆盖度最高**：D3公开了权利要求1中的特征D、E、F、G以及权利要求2中的“倒装芯片技术”和特征H（薄化），权利要求3的数值范围（20-80μm）也与D3（5-50μm）高度重叠。

#### 2. 区别技术特征与实际解决的技术问题

以 **D3** 为最接近对比文件，权利要求1的区别技术特征在于：

* **区别特征1**：换能器为**弯曲360度并形成圆形**的二维声阵列换能器（特征A）；

* **区别特征2**：探针为**圆柱形探针**，360度的换能器安装并贴附于其上（特征B、C）。

* **实际解决的技术问题**：如何避免操作者手动旋转和平移探针，以在一次采集中直接实现全景（全周向及轴向）的精确3D数据采集（特别适用于直肠内或腔内径向成像）。

#### 3. 创造性分析（三步法评价）

1. **结合现有技术**：

* D3虽然公开了将2D阵列薄化并弯曲安装在凸面基板上（弧形弯曲），但其明确限定是为了匹配人体工学的凸面面阵（如腹部或经食管探针），未给出将其“进一步弯曲360度首尾相接包覆于圆柱形探针”的技术启示。

* D1公开了2D阵列能够进行方位角和俯仰角的电子束操纵，但其结构是平坦的，同样未给出360度圆柱形卷绕的启示。

* D2虽涉及将平面柔性电路板卷绕成圆柱形并套设于导丝/导管上，但其仅为简单的电极导线连接，完全不涉及超声声学元件、倒装芯片阵列以及射束操纵的特殊声学要求，属于不同的技术领域，本领域技术人员不会产生将D2的卷绕方式应用于D3中2D超声声学阵列的技术动机。

2. **技术效果与预料不到的效果**：

* 目标专利通过将薄化柔性2D倒装芯片阵列**弯曲360度**结合至圆柱形探针，实现了**无需机械旋转和轴向平移**，仅靠电子操纵即可在一次采集中获得完整的径向+轴向全景3D图像（解决了说明书[0002]提到的传统机械旋转导致的人为误差和操作困难问题）。因此，若无其他公开了“360度圆柱形2D超声阵列”的对比文件，权利要求1具备突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。

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### 四、 无效请求中最薄弱的技术特征分析

若对目标专利发起专利权无效宣告请求，以下技术特征是**最薄弱（最容易被攻破）**的：

1. **权利要求3（薄化范围 20微米至80微米）—— 最薄弱从属权利要求**：

* **原因**：D3公开了IC薄化厚度范围为 **5μm至50μm**（[p0011]）。目标专利的20-80μm与D3的5-50μm在 **20μm-50μm** 区间内存在**直接重叠**。在专利审查中，常规数值范围的重叠若未能证明该重叠区间产生了预料不到的技术效果，通常会被认定为本领域技术人员的常规选择，极易被判定不具备创造性。

2. **权利要求4（通过环氧树脂贴附）—— 薄弱从属权利要求**：

* **原因**：使用环氧树脂（Epoxy）作为超声探头封装中的通用粘合剂属于本领域公知常识（D3[p0015]亦公开了使用Epoxy贴附），不具备创造性。

3. **权利要求6（用作心内换能器 ICE）—— 薄弱从属权利要求**：

* **原因**：D3[p0015]已明确记载其弯曲换能器可用于心内（Cardiac/ICE）或经食管（TEE）应用，该用途已被D3直接公开。

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### 五、 进一步对比文件检索策略

由于目前提供的对比文件D1-D3均**未公开“将2D超声阵列弯曲360度形成圆柱形/环形阵列”**这一核心区别特征，若要成功无效权利要求1，需补充检索能够公开该特征的对比文件（作为D4）。

#### 策略1：构建针对核心区别特征的检索式（寻找D4）

* **核心概念组合**：`[2D超声/二维阵列]` + `[环形/圆柱形/360度/卷绕]` + `[腔内/直肠内/血管内/径向3D成像]`

* **建议关键词（中英文）**：

* **换能器/阵列**：`2D array`, `two-dimensional array`, `matrix array`, `flip-chip`, `thin IC`, `flexible array`, `二维阵列`, `矩阵阵列`, `倒装芯片`;

* **形状/结构**：`360 degree`, `cylindrical`, `ring`, `annular`, `radial`, `wrapped`, `around probe`, `圆柱`, `环形`, `360度`, `卷绕`, `径向`;

* **应用/探针**：`intraluminal`, `intrarectal`, `IVUS`, `endocavity`, `3D imaging`, `beam steering`, `直肠内`, `腔内`, `三维数据采集`.

* **建议分类号（IPC/CPC）**：

* `A61B8/12`（腔内超声探针，如直肠内、血管内）

* `B06B1/06`（压电换能器结构）

* `H01L41/08` / `H01L41/22`（压电器件制造与封装）

* `G01N29/24`（超声探头）

#### 策略2：重点追踪特定技术领域与文献族

1. **血管内超声（IVUS）与腔内超声（Endocavity Ultrasound）领域**：

* 360度径向扫描在1D单阵元机械旋转或1D环形阵列（Apposition Array）中较为常见。重点检索在2007年前（目标专利优先权日之前）是否有将**2D矩阵阵列（Matrix/2D Array）应用于360度圆柱形导管/探针**的专利或论文（如IEEE UFFC期刊）。

2. **追溯专利族及引证/被引文献**：

* 追踪目标专利CN101291744B及其同族（如US20080242986A1）在USPTO、EPO的审查历史（File History），查看审查员在拒稿通知书（Office Action）中对比文件的引用情况。

* 重点对D3（WO2005053863A1）的**被引文献（Forward Citations）**进行拓展检索，查找同一发明人/申请人（如Philips/Volcano/Goraran, et al.）后续是否有关于“360度卷绕”的续展申请。

作为一名经验丰富的专利代理师，我紧密结合目标专利说明书（CN101291744B）及对比文件原文对本案进行深入的无效/创造性与新颖性比对分析。

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### 一、 目标专利权利要求的说明书解释

根据目标专利说明书（CN101291744B）的记载，对权利要求中的关键技术术语和特征进行如下明确解释：

1. **“弯曲360度并形成圆形的二维声阵列换能器”（特征A、特征G）：**

* **说明书依据：** [0001]、[0015]、[0025]、[0026]及图3A、图6。

* **含义解释：** 传统的换能器多为一维阵列或平面的二维阵列。目标专利的“二维声阵列（2D array）”是指阵列元在轴向（Z轴）和周向（径向）均呈阵列分布（包含多个阵列元素 $7$）。当该2D阵列整体弯曲360度卷绕在圆柱形探针上时，其无需机械旋转或平移，仅通过电子控制即可在**径向（周向）和轴向同时操纵声束（Beam steering）**，从而在一次声学采集（单次采集）中直接获取包含X、Y、Z三维坐标的数据包。

2. **“通过所述二维声阵列换能器，射束形成电路位于集成电路中；且声学元件被定位到集成电路线路；并与集成电路线路直接电气相连”（特征D、E、F）：**

* **说明书依据：** [0020]、图4、图5及引用的背景技术文献WO2005/053863A1。

* **含义解释：** 此处限定了**倒装芯片（Flip-Chip）结构**。射束形成电路直接集成于硅基集成电路（ASIC）芯片中，声学元件（压电晶体元件 $7$）直接贴合定位并电气连接于ASIC芯片上，构成一体化的可弯曲倒装芯片换能器结构。

3. **“换能器被薄化；以将所述换能器弯曲并成形为360度圆形”（特征H、I、权3）：**

* **说明书依据：** [0021]、[0022]、图5。

* **含义解释：** 刚性的ASIC硅基板本身无法直接弯曲成半径极小的圆柱圈。通过抛光、化学腐蚀、等离子腐蚀等工艺将其**减薄至20微米至80微米**（IC硅材料减薄至7-50微米范围），使其获得机械柔韧性（Flexibility），从而能够无破损地弯曲成360度的圆环形。

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### 二、 对比文件公开内容的详细分析与原文出处

在以下分析中，对比文件分别指代如下：

* **D1：** GB2208138A（公开日：1989-03-01）

* **D2：** US6171248B2（公开日：2001-01-09）

* **D3：** US20020087083A1（公开日：2002-07-04）

#### 1. D1（GB2208138A）公开内容分析

* **特征A/B/C（部分公开）：**

* *原文出处：* Page 2, lines 10-25; Page 3, lines 15-25; Fig. 1, Fig. 4.

* *原文细节：* "a tubular probe including a tube at least a section of which carries round its circumference a transducer arrangement comprising a plurality of ultrasonic transducer segments..."

* *实质分析：* D1公开了在柔性管（圆柱形探针）周向环绕设置一圈换能器（由12个分割段T1-T12或压电环切割而成），但其仅为**一维环形阵列（1D annular/ring array）**，仅能在切片平面内发射和接收声波获得二维图像（Page 3, lines 5-10: "form a two-dimensional image of the cross-sectional area"），**未公开二维（2D）阵列**，也无法在轴向操纵射束。

* **特征D/E/F（未公开）：**

* *原文出处：* Page 3, lines 1-5; Fig. 1.

* *实质分析：* D1仅在探针内部配置了多路复用器（multiplexer/demultiplexer 4），并非将射束形成电路集成于ASIC中并与声学元件直接倒装相连。

#### 2. D2（US6171248B2）公开内容分析

* **特征A/B/C/G（实质公开）：**

* *原文出处：* Column 1, lines 55-65; Column 4, lines 40-55; Column 5, lines 10-30; Column 6, lines 1-15; Fig. 1, Fig. 8.

* *原文细节：* "The annular array may be formed by wrapping a flat transducer array that has been partially diced into a circle around a support." "radial phased array disposed 360° around the circumference of the body."

* *实质分析：* D2公开了一种用于直肠、阴道或心内的超声探针（包含圆柱形主体12），其上安装有围绕周向360度分布的径向相控阵换能器22，用于采集3D三维图像。但D2中的360度周向阵列主要为一维径向阵列（通过配合沿轴向排列的线阵20或机械移动来实现3D重建），未明确公开单个360度卷绕的二维（2D）矩阵换能器。

* **特征D/E/F（部分公开）：**

* *原文出处：* Column 7, lines 35-50; Fig. 4 (block 102, 104).

* *实质分析：* 公开了发射/接收射束形成器与多路复用开关，但未提供将声学元件与IC直接倒装电气连接的微电子封装结构。

#### 3. D3（US20020087083A1）公开内容分析

* **特征A/B/C/D/E/F（实质公开）：**

* *原文出处：* Paragraphs [0006], [0010], [0011], [0043], [0054], [0057], [0076], [0104]; Fig. 2, Fig. 4, Fig. 8, Fig. 15.

* *原文细节：*

* [0006]: "...forming into a cylinder, the substrate being radially outwardly of the transducer elements."

* [0011] & [0054]: "...multiplexing circuit includes an integrated circuit which is flip-chip bonded in position."

* [0057]: "...bonded in one piece to an area of the copper layer... bonded by a suitable adhesive which could comprise a low viscosity epoxy resin."

* [0104]-[0105]: "The annular gap 29... filled with an adhesive... which acts both as an adhesive and as an acoustic backing layer (epoxy resin)."

* *实质分析：* D3明确公开了在柔性衬底（基板）上将压电元件与集成电路（包含多路复用/控制电路）通过**倒装芯片技术（Flip-Chip bonded）**直接电气连接，并将该平板组件卷绕/弯曲成圆柱形（360度）安装于导管/探针远端。此外，D3还明确公开了使用**环氧树脂（Epoxy resin）**作为粘合剂和背衬层将其固定（完全公开了目标专利权4的特征）。

* **特征H/I/权3（未明确公开）：** D3虽提及在柔性聚酰亚胺（Upilex/Kapton）衬底上弯曲，但未明确指出将ASIC芯片或压电换能器本身减薄至20-80微米的具体数值。

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### 三、 权利要求技术特征比对表

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### 四、 最接近对比文件的选择分析（从技术问题与效果角度）

在评估创造性（遵循“三步法”）时，**D2（US6171248B2）** 和 **D3（US20020087083A1）** 均适合作为**最接近的对比文件（Primary Prior Art）**：

#### 方案一：以 D2（US6171248B2）作为最接近的对比文件

* **整体解决的技术问题：** 如何在无需医生手动旋转或平移探针的情况下，精确、快速地获取人体腔道（如直肠、心内）的三维（3D）超声图像，避免人为操作误差。

* **技术效果重合度：** D2与目标专利的技术领域完全一致（直肠内/心内3D超声探针），且D2的核心目的也是为了解决手动移动探针带来的3D重建误差问题（Column 2, lines 10-25）。

* **区别特征：**

1. D2使用的是独立的线阵与环阵结合，而目标专利使用的是**单一弯曲360度的二维（2D）阵列**；

2. D2未具体公开将声学元件与IC进行**倒装芯片（Flip-Chip）连接及芯片薄化（20-80微米）**的封装工艺。

#### 方案二：以 D3（US20020087083A1）作为最接近的对比文件

* **整体解决的技术问题：** 如何制造结构极小、可卷绕安装在圆柱形腔道探针/导管上的超声换能器阵列，并简化电子线路连接。

* **技术效果重合度：** D3解决了可弯曲卷绕换能器与电路集成的结构问题，明确采用了**平面制造后卷绕成360度圆柱形（In-the-flat then rolled）**的工艺，并采用了倒装芯片（Flip-Chip）与环氧树脂背衬固定。

* **区别特征：**

1. D3的阵列为一维阵列的卷绕，未明确公开可进行轴向和径向双向电子控制的二维（2D）阵列及3D单次采集；

2. D3未明确给出IC/换能器薄化至 **20微米-80微米** 的具体数值范围。

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### 五、 未被最接近对比文件公开特征的结合分析

根据上述区别特征，结合 D2 与 D3（以及本领域常识）进行结合性分析：

1. **针对“2D阵列弯曲360度实现轴向与径向射束操纵（特征A、G）”：**

* 如果以 **D3** 为最接近对比文件，结合 **D2**：D2已经明确教导了在腔道内进行3D超声成像时，需要同时进行径向（周向）和轴向（纵向）的声束操纵。将一维列阵扩展为二维矩阵（2D Array）是超声成像领域的公知技术手段（如目标专利说明书[0003]所承认的WO2005/053863A1已公开弯曲倒装芯片2D阵列）。本领域技术人员在D3的基础上，为了实现不移动探针即获取3D图像，有明确的动机引入2D阵列并将声学元件排列为2D矩阵。

2. **针对“倒装芯片技术与集成电路连接（特征D、E、F、H、权4）”：**

* 如果以 **D2** 为最接近对比文件，结合 **D3**：D3（Paragraph [0011]、[0054]、[0105]）已经明确教导了在圆柱形腔道探针中，利用倒装芯片（Flip-Chip）将声学元件与IC结合，并弯曲卷绕成360度圆柱形，且使用环氧树脂（Epoxy）贴附固定。将D3的倒装芯片卷绕结构应用到D2的圆柱形探针上属于本领域常规技术组合。

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### 六、 无效请求中最薄弱的技术特征分析

若对目标专利（CN101291744B）提出无效宣告请求，**最薄弱的技术特征（即专利权人最难防御的防线）**为：

#### 1. 权利要求1中的“倒装芯片与集成电路直接连接及弯曲安装”（特征D、E、F、C）

* **薄弱原因：** 该结构特征已被 **D3（US20020087083A1）** 几乎完全破坏（D3段落[0011]、[0054]直接公开了Flip-Chip和柔性卷绕安装）。目标专利在独立权利要求1中试图将“2D阵列360度弯曲”与“倒装芯片”相结合，但这两者的结合在微电子制造与超声探针领域属于非常显而易见的技术拼凑。

#### 2. 权利要求4中的“通过环氧树脂安装贴附”

* **薄弱原因：** **D3（段落[0104]-[0105]）** 已完全公开使用“Epoxy resin（环氧树脂）”作为粘合剂和背衬层将换能器固定在导管上。该从属权利要求毫无创造性可言。

#### 3. 权利要求5、6中的“直肠内成像 / 心内换能器”

* **薄弱原因：** **D1**（Page 3, Line 1, Colon）、**D2**（Column 4, Line 50, Endorectal/ICE）均已明确公开了完全相同的应用场景。

#### 4. 相对较强的防御特征（需要重点攻破）：权利要求3中的“薄化至20微米至80微米的范围之内”

* **抗辩点分析：** 现有对比文件（D1-D3）虽然公开了柔性基板和弯曲，但未直接出现“20-80微米”这一具体的硅片/换能器减薄数值。专利权人可能会以此数值范围作为防线抗辩“产生了意想不到的柔韧性技术效果”。

* **攻破思路：** 需证明该数值范围属于本领域技术人员通过有限次试验即可确定的常规选择（例如半导体减薄工艺中，硅片产生柔性弯曲的固有物理厚度极限通常在100微米以下，常规减薄工艺必然落入20-80微米区间）。

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### 七、 进一步的对比文件检索策略

为了彻底无效掉权利要求1-3（特别是针对“2D阵列弯曲360度”及“20-80微米薄化”特征），建议采取以下补充检索策略：

1. **针对“2D声阵列倒装芯片弯曲”的补充检索（攻破权1/权2）：**

* **重点文献追溯：** 目标专利说明书[0003]中提到的同源申请 **`WO2005053863A1`**（发明人为本案相同发明人/申请人）。需详细检索该文献的族成员（如US、EP系列），验证其是否已经公开了2D阵列减薄、倒装芯片及弯曲的技术细节。

* **IPC分类号组合检索：**

* `A61B8/12`（腔内超声诊断，如直肠、心内）

* `B06B1/06`（压电换能器结构/制造）

* `H01L21/60`（倒装芯片封装）或 `H01L21/304`（半导体片薄化/抛光）

2. **针对“换能器/IC芯片薄化至20-80微米”的常规技术手段检索（攻破权3）：**

* **检索方向：** 放弃超声医疗领域限制，拓展至**柔性电子（Flexible Electronics）、可穿戴硅基传感器或柔性ASIC减薄工艺**领域（2000年~2006年期间的文献）。

* **关键词组合：** `(Silicon OR ASIC OR Transducer) NEAR/3 (thinning OR thinned OR polish OR etch) AND (20..80 um OR micron) AND (flexible OR bendable OR curvature)`。

* **检索目标：** 寻找证明“将硅基板/ASIC芯片通过抛光或等离子体腐蚀减薄至20-80μm以使其具备弯曲柔韧性”属于半导体制造领域的公知常识（Prior Art/Standard Textbooks）的文献。