CN113490555A

CN113490555A - 将高密度超声矩阵阵列换能器与集成电路接口连接的柔性印刷电路板设备

Info

Publication number: CN113490555A
Application number: CN202080016254.6A
Authority: CN
Inventors: 纪尧姆·费林; 菲利普·文斯
Original assignee: Vermon SA
Current assignee: Vermon SA
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2040-02-21
Also published as: JP2022521306A; EP3927473A1; CN113490555B; US20220125408A1; WO2020170210A1

Abstract

一种柔性印刷电路板包括中央部分以及从中央部分延伸的一个或多个凸片。一个或多个凸片相对于中央部分可折叠。多个焊盘位于中央部分内，并且多个焊盘被配置为电连接到换能器。焊垫位于一个或多个凸片中的一个内，并且电迹线连接多个焊盘和焊垫。一种制造电子组件的方法包括提供具有多个中央部分的柔性印刷电路板，并折叠衬底使得相邻的中央部分垂直堆叠并且相邻的中央部分的焊盘电连接。在折叠衬底之前，可以将换能器固定到多个焊盘，并且可以将一个或多个电子部件固定到焊垫。

Description

将高密度超声矩阵阵列换能器与集成电路接口连接的柔性印刷电路板设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月22日提交的、申请号为62/809,193的美国临时申请的权益，该美国临时申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

当前公开的主题涉及一种医学成像和治疗以及超声无损检测(NDT)领域中用于减少布线数量、简化系统的具有嵌入式集成电路(IC)的超声矩阵阵列换能器和数字系统。

背景技术

当前的超声矩阵阵列展示了数千个非常小的单独元件以实现容积成像(volumetric imaging)。这些元件中的每一个都需要由电子设备(例如，模拟前端(“AFE”))分别模拟驱动。然而，用于这种超声矩阵阵列的成像系统太昂贵，并且系统复杂度太高。此外，这种系统的布线需要数千根电线，因此对于实际使用来说太大且太重。

因此成像系统制造商已经开发了多种策略来减少独立电子通道的数量。这些策略中的一些包括：微波束形成、时域多路复用和多路复用。这些策略所展现的缩减因子介于1：9和1：64之间，甚至更多。所有这些技术都依赖于靠近有源超声矩阵阵列(例如，在容纳超声矩阵阵列的探头中)的集成IC。超声矩阵阵列可以是体压电元件，也可以是电容式或压电式硅基微机械换能器(CMUT或PMUT)。需要一个或多个IC来显著减少连接和独立通道的数量。

一种现有的解决方案是基于通过垂直架构将IC直接附接到矩阵换能器，在这种垂直架构中，一个或多个专用集成电路(ASIC)彼此附接并利用引线键合技术连接，最后声学模块倒装到最上面的IC上。由于IC不需要表现出与声学模块相同的占地面积和元件布置，因此互连模块提供了几个优点。因此，一个或多个IC可以用于各个探头拓扑结构，而无需为每个拓扑结构开发ASIC。然而，存在一些限制，这是由于除非添加多层导体轨道，否则当前技术不允许以精细间距(低于200μm)和大型阵列(超过60x60)互连，从而显著降低了这种印刷电路的灵活性。关于第一种策略，值得注意的是，每个换能器(即，声学模块)配置(即，元件的布置以及间距)需要不同的特定IC。IC的开发成本非常高，而且绝对不可重新配置。另一种现有的解决方案使用互连模块，其中该模块可以是可折叠的柔性印刷电路或固体中介层，其将声学模块的每个元件接口连接到脱离的IC。值得注意的是，第二种策略仍然是垂直整合。关于第二种策略的中介层，一些人试图通过插入适应间距甚至脱离互连的中介层材料来解决可配置性问题，但是以互连模块的复杂性为代价。

最后，一些团队提出了模块化方法，其中多个声学模块对准并组装在一起以克服挠曲限制。整个系统是机械对准的，但在平移和旋转时，元件位置可能存在不确定性，这对于波束形成是不可接受的。这是一种水平整合，但可寻址的元件数量较少，并且适用于正常间距。

发明内容

在本发明的一些实施例中，柔性印刷电路板包括中央部分以及从中央部分延伸的一个或多个凸片。一个或多个凸片可相对于中央部分折叠。根据一些实施例，一个或多个凸片从中央部分的外围延伸。多个焊盘位于中央部分内，并且多个焊盘被配置为电连接到换能器。焊垫位于一个或多个凸片中的至少一个内，并且电迹线连接多个焊盘和焊垫。

在一些实施例中，柔性印刷电路板进一步包括固定到焊垫的连接器。连接器被配置为与成像设备进行电子通信，该成像设备包括例如具有成像设备、显示器、用户控制等的外部系统。

在一些实施例中，柔性印刷电路板进一步包括固定到焊垫的集成电路。集成电路被配置为控制换能器的一个或多个元件。因此将集成电路包括进来提供了到外部系统的连接数量的显著减少。

在一些实施例中，柔性印刷电路板进一步包括位于中央部分内与多个焊盘相对的一侧上的多个第二表面焊盘，其中多个第二表面焊盘被配置为电连接到另一柔性印刷电路板。通孔延伸穿过中央部分，其中每个通孔将多个焊盘中的一个电连接到多个第二表面焊盘中的一个。也就是说，通孔将第一侧上的焊盘(即，第一表面焊盘)连接到第二侧上的焊盘(即，第二表面焊盘)。

在柔性印刷电路的一些实施例中，一个或多个凸片限定延伸穿过凸片的对准孔。

在一些实施例中，柔性印刷电路板包括多个中央部分以及在相邻的中央部分之间延伸的铰链部分。根据实施例，每个铰链部分是可折叠的，使得在铰链部分处折叠柔性印刷电路板时，相邻的中央部分可以垂直堆叠。在包括铰链部分的柔性印刷电路的一些实施例中，铰链部分限定延伸穿过铰链部分的对准孔。铰链部分内限定的对准孔用于确保中央部分的正确对准。

在一些实施例中，柔性印刷电路板包括多个中央部分以及在相邻的中央部分之间延伸的一个或多个凸片。根据实施例，一个或多个凸片中的每一个都是可折叠的，使得在凸片处折叠柔性印刷电路板时，相邻的中央部分可以在同一平面内彼此紧邻地定位。相邻的中央部分的焊盘然后共同连接到高密度超声矩阵阵列换能器。

在柔性印刷电路的一些实施例中，多个焊盘的间距在约20μm至约500μm之间。

在柔性印刷电路的一些实施例中，至少1024个焊盘位于中央部分内。

在本发明的一些其它实施例中，超声探头包括高密度超声矩阵阵列换能器和多个堆叠的电路板。每个电路板包括具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面的衬底。衬底包括中央部分以及从中央部分延伸的一个或多个凸片，其中一个或多个凸片相对于中央部分可折叠。多个第一表面焊盘位于衬底的第一表面上，其中每个第一表面焊盘位于衬底的中央部分内。多个第二表面焊盘位于衬底的第二表面上，其中每个第二表面焊盘位于衬底的中央部分内。通孔延伸穿过衬底，其中每个通孔将多个第一表面焊盘中的一个电连接到多个第二表面焊盘中的一个。焊垫位于衬底的第一表面上，其中每个焊垫位于衬底的一个或多个凸片中的一个内。电迹线将焊垫电连接到多个第一表面焊盘中的一个或多个、多个第二表面焊盘中的一个多个，或者多个第一表面焊盘中的一个或多个和多个第二表面焊盘中的一个或多个两者。一个或多个集成电路也被固定到多个堆叠电路板中的至少一个的焊垫。上电路板的多个第一表面焊盘各自电连接到高密度超声矩阵阵列换能器的换能器中的一个，并且多个堆叠电路板通过多个第一表面焊盘与多个第二表面焊盘电连接，使得高密度超声矩阵阵列换能器的换能器中的每一个电连接到一个或多个集成电路中的至少一个。

本发明还涉及一种制造电子组件的方法。在方法的一些示例性实施方案中，首先将柔性折叠衬底设置为具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面的柔性折叠衬底。衬底包括多个中央部分、在相邻的中央部分之间延伸的铰链部分、以及从中央部分中的每一个延伸的一个或多个凸片。多个焊盘位于衬底的第一表面和衬底的第二表面上，其中每个焊盘位于衬底的多个中央部分中的一个内。通孔延伸穿过衬底，并且将衬底的第一表面上的多个焊盘中的一个电连接到衬底的第二表面上的多个焊盘中的一个。焊垫位于衬底的第一表面上，其中每个焊垫位于衬底的一个或多个凸片中的一个内。电迹线连接多个焊盘和焊垫。根据方法的一些示例性实施方案，然后在每个铰链部分处折叠衬底，使得相邻的中央部分垂直堆叠并且相邻的中央部分的焊盘电连接。凸片中的每一个也相对于中央部分折叠。

根据方法的一些示例性实施方案，换能器也被固定到位于衬底第一表面上的多个焊盘，使得在衬底在每个铰链部分处折叠之后，换能器被固定到最上面的中央部分。根据一些示例性实施方案，在折叠衬底之前将换能器固定到多个焊盘。在一些特定的实施方案中，固定换能器的步骤包括将高密度超声矩阵阵列换能器的每个元件电连接到位于最上面的中央部分内的衬底第一表面上的多个焊盘中的相应一个。

根据方法的一些示例性实施方案，一个或多个集成电路也被固定到焊垫。根据一些示例性实施方案，在折叠衬底之前将一个或多个集成电路固定到焊垫。

根据方法的一些示例性实施方案，铰链部分限定延伸穿过衬底的对准孔，并且在每个铰链部分处折叠衬底的步骤包括对准对准孔中的每一个。

根据方法的一些示例性实施方案，一个或多个凸片限定延伸穿过衬底的对准孔，并且折叠凸片中的每一个的步骤包括将对准孔中的每一个对准。

根据方法的一些示例性实施方案，在折叠衬底之前将导电连接材料应用于焊盘。根据一些示例性实施方案，导电连接材料是焊料，并且该方法进一步包括对柔性折叠衬底进行加热以使焊料回流的步骤。在一些其它示例性实施方案中，导电连接材料是各向异性导电膜，并且该方法进一步包括向垂直堆叠的中央部分施加压力的步骤。

根据方法的一些示例性实施方案，在相邻的中央部分的焊盘电连接之后从中央部分切掉铰链部分。

附图说明

下文将结合所提供的附图和说明来描述本文的实施例，这些附图和说明是用于说明权利要求的范围而非限制权利要求的范围：

图1是根据本发明的第一实施例制成的柔性衬底的平面图；

图2是图1的柔性衬底的两个单元的详细视图；

图2B是图1和图2的柔性衬底的第一单元的中央部分中形成的焊盘的详细视图；

图3是图1的柔性衬底的透视图，其示出了固定到衬底的换能器和附加电子部件；

图4示出了如何首先折叠图3的柔性衬底使得衬底的中央部分垂直堆叠；

图5是根据本发明的第一实施例制成的电子组件的剖视图；

图6是图5的垂直堆叠电路板的详细视图；

图7是图5的电子组件的透视图的局部剖视图；

图8根据本发明的第二实施例制成的柔性衬底的平面图；

图9是图8所示的柔性衬底的四个单元的详细视图；

图10示出了在换能器和附加电子部件固定到衬底之后如何折叠图9的柔性衬底的四个单元；以及

图11是根据本发明的第二实施例制成的电子组件的透视图的局部剖视图。

具体实施方式

本发明涉及一种允许将高密度超声矩阵阵列与集成电路(IC)接口连接的柔性印刷电路板。

首先参照图5-图7，根据本发明制成并且配置为被封装在超声探头的壳体内的多层电子组件102包括多层堆叠的电路板110a-110e，该多层堆叠的电路板110a-110e可操作地将高密度超声矩阵阵列换能器(换能器200)连接到成像设备。堆叠的电路板110a-110e由柔性电路板形成，该柔性电路板被配置为折叠，使得电路板110a-110e中的每一个的中央部分120垂直堆叠并且外围凸片130、132相对于相应的中央部分120折叠。如图6最佳示出并在下面进一步讨论的，换能器200电连接到最上部的电路板110a的中央部分120，但是所有的中央部分120通过焊盘152、154，通孔156和焊球158的组合来彼此电连接。如图5最佳示出并在下面进一步讨论的，电迹线182从后续的电路板110b-110e的每个中央部分120沿着相应的凸片130、132延伸，其中附加电子部件300、400通过焊垫136固定到电路板110b-110e。因此，电子组件102的架构为待连接的集成电路或其它电子组件提供多个位置，同时与换能器200的尺寸相比保持电子组件102整体较小的占用面积。现在将讨论本系统的更多细节和优点。

现在参照图1，在本发明的一个示例性实施例中，柔性印刷电路板(衬底100)包括连接在一起的多个单元110a-110e。这些单元110a-110e中的每一个后续形成图5-图7所示的堆叠的电路板110a-110e中的一个。具体地，如下面详细讨论的，根据本发明的方法的示例性实施方案，首先将各种电子部件附接到该柔性衬底100，然后将衬底100折叠以到达图5所示的电子组件102。

在图1所示的示例性衬底100中，存在五个单元110a-110e，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以考虑其它数量的单元。然而，不管单元的数量如何，每个单元都包括中央部分120，其中中央部分120中的每一个通过铰链部分140、142连接，如下面进一步讨论的。此外，次级单元110b-110e(即，除了第一单元110a之外的所有单元)各自包括从中央部分120的外围沿相反的方向远离中央部分120延伸的凸片130、132，但是可以存在其它配置。例如，在一些替代实施例中，第一单元可以包括一个或多个凸片，并且次级单元中的每一个可以包括零个、一个或两个凸片。基于所得的多层电子组件的所需配置来选择凸片的具体数量和布置。

现在参照图2和图2B，第一单元110a的中央部分120包括多个焊盘152，多个焊盘152以阵列的方式布置并被配置为连接到高密度超声矩阵阵列换能器。根据一些实施例，多个焊盘152以30x30的正方形阵列布置(即，总共存在1024个焊盘)，但是焊盘阵列的具体尺寸和形状由相关的换能器阵列的尺寸和形状确定。例如，在一些实施例中，最小尺寸中至少存在五十个焊盘。同样地，焊盘的直线布置、圆形布置和随机布置也被考虑在内。

现在具体参照图2B，焊盘152本身也是正方形，其宽度w和长度l约为150μm，但是焊盘152的具体尺寸和形状也不受限制。例如，图7所示的焊盘152被示为大致圆形。

仍然参照图2B，焊盘152的间隔或间距也可以变化，但是在一些实施例中，焊盘152的间距在每个方向上在约20μm至约500μm之间。也就是说，图2B所示的距离d₁和距离d₂各自在约20μm至约500μm之间。在一些优选实施例中，图2B所示的距离d₁和距离d₂各自在约100μm至约400μm之间、约200μm至约300μm之间或约200μm至约250μm之间。在一个特定的示例性实施例中，图2B所示的距离d₁和距离d₂各自约为240μm。当然，图2B所示的距离d₁和距离d₂不必是相同的距离，并且出于变迹(apodization)目的，间距可以变化。

再次特别参照图2，参考代表次级单元110b-110e中的每一个的第二单元110b，类似于第一单元110a，第二单元110b的中央部分120也包括多个焊盘152。尽管图1和图2仅仅示出了衬底100的第一侧，但是如下面进一步讨论并且如图5-图7所示的，衬底100的与第一侧相对的第二侧包括位于单元110a-110e中的每一个的中央部分120上的相应焊盘154，其中通孔156将第一侧上的焊盘152(即，第一表面焊盘152)连接到第二侧上的焊盘154(即，第二表面焊盘154)。

仍然参照图2，在第二单元110b的凸片130、132中的每一个上，存在多个焊垫136，多个焊垫36是用于固定图5所示的附加电子部件300、400的安装区域，并且如下面进一步讨论的，图5中示出但未在图2中示出的电迹线182将特定焊盘152、154电连接到焊垫136。凸片130、132中的每一个进一步限定了对准孔134，同样地，铰链部分140、142中的每一个限定了两个对准孔144，其目的将稍后描述。

现在参照图3，换能器200被固定到第一单元110a的中央部分120上的焊盘152，并且附加电子部件被固定到后续单元110b-110e的凸片130、132中的每一个上的焊垫136。更具体地，连接器300和集成电路400被固定到后续单元110b-110e的凸片130、132中的每一个，其目的和操作将在下面进一步讨论。如图所示，优选地，在折叠衬底100之前，将每个电子部件(例如，换能器200、连接器300和集成电路400)固定到衬底100。为此，在固定换能器200之前，使用焊膏、焊球、各向异性导电膜(ACF)、各向异性导电粘合剂(ACA)或本领域已知的其它此类导电连接材料覆盖第一单元110a的中央部分120上的焊盘152中的每一个。同样地，通过本领域已知的方式将连接器300和集成电路400中的每一个固定到相关的焊垫136。此外，同样地，利用导电连接材料将后续单元110b-110e中的每一个的中央部分120上的至少一些焊盘152覆盖，如下面进一步讨论的。

将电子部件放置和固定到衬底100的具体方式不受限制，但是在一些优选实施例中，为了高速和精确度而利用取放机(pick-and-place machine)。尽管在示例性实施例中，电子部件中的每一个被固定到衬底100的同一侧，但是可以考虑放置在衬底的两侧上。在这种实施例中，在衬底的一侧上执行第一次取放步骤之后，将衬底上下翻转以允许在衬底的第二侧上进行第二次取放步骤。为了补偿那些已经放置在衬底第一侧上的电子组件，设置了卡盘，该卡盘包括容纳那些已经附接的电子部件并确保衬底在第二次取放步骤时保持平坦的腔。在这样的第二次取放步骤期间，所附接的电子部件优选地不放置在面向第一次拾取放步骤期间所附接的电子组件的位置。

现在参照图4，已经由此固定了换能器200、连接器300和集成电路400中的每一个，并且将适当的导电连接材料施加于后续单元110b-110e中的每一个的中央部分120上的焊盘152，从而首先在相邻的铰链部分140、142之间折叠衬底100，使得所有单元110a-110e的中央部分120垂直堆叠。

由于图4所示的来回折叠，衬底100被折叠为使得存在彼此面对的相同表面的交替对。也就是说，现在具体参照图6，第一单元110a的第一表面成为最上或第一电路板110a的上表面112a，并且第一单元110a的第二表面成为第一电路板110a的下表面114a；第二单元110b的第二表面成为第二电路板110b的上表面112b，并且第二单元110b的第一表面成为第二电路板110b的下表面114b；第三单元110c的第一表面成为第三电路板110c的上表面112c，并且第三单元110c的第二表面成为第三电路板110c的下表面114c；第四单元110d的第二表面成为第四电路板110d的上表面112d，并且第四单元110d的第一表面成为第四电路板110d的下表面114d；第五单元110e的第一表面成为第五电路板110e的上表面112e，并且第五单元110e的第二表面成为第五电路板110e的下表面114e。

因此，第一单元110a的第二表面焊盘154位于第二单元110b的第二表面焊盘154的上方，并利用焊球158直接连接到第二单元110b的第二表面焊盘154；第二单元110b的第一表面焊盘152位于第三单元110c的第一表面焊盘152的上方，并利用焊球158直接连接到第三单元110c的第一表面焊盘152；第三单元110c的第二表面焊盘154位于第四单元110d的第二表面焊盘154的上方，并利用焊球158直接连接到第四单元110d的第二表面焊盘154；并且第四单元110d的第一表面焊盘152位于第五单元110e的第一表面焊盘152的上方，并利用焊球158直接连接到第五单元110e的第一表面焊盘152。当然，除了焊球，还可以使用其它导电连接材料(例如，焊膏ACF或ACA)来连接相关焊盘。此外，在一些实施例中，利用在焊盘周围施加非导电胶将焊盘与焊盘直接接触。在这些实施例中，可以考虑将胶施加到柔性件的整个表面上，并且在胶固化期间通过在叠层上施加压力将胶从焊盘表面冲掉。

在该折叠过程期间，在铰链部分140、142内限定的对准孔144用于确保中央部分120的正确对准。一旦折叠，根据所使用的互连介质(即，回流焊、ACF或ACA的热压工艺)，所有单元110a-100e的中央部分120互连为多层堆叠的电路板。

接下来，凸片130、132中的每一个相对于中央部分120折叠，从而获得图5所示的电子组件102。在该折叠过程期间，在凸片130、132内限定的对准孔134用于确保凸片130、132的正确对准。如图5所示，当如此折叠衬底100时，相邻凸片130、132的连接器300面向彼此。因此，在一些优选实施例中，衬底包括奇数个单元，其中第一单元不包括任何凸片并且每个后续单元包括凸片。以这种方式，在折叠衬底时，每对彼此面对的单元的连接器可以容易地固定到印刷电路板(PCB)(未示出)的两个表面以用于与其它设备进行电子通信，如下面进一步讨论的。

为了减小电子组件102的横向尺寸，优选地，凸片130、132以约90°的角度折叠。为此，可以考虑，在一些优选实施例中，单元110a-110e中的每一个的中央部分120形成为使得当凸片130、132被折叠时，凸片130、132之间存在足够的空间以容纳如图5所示的位于折叠凸片130、132之间的相关电子部件(例如，连接器300和/或集成电路400)。

现在参照图5-图7，电迹线182将位于每个单元110b-110e的中央部分120中的多个焊盘152、154连接到位于单元110b-110e的相应凸片130、132中的每一个中的焊垫136。以这种方式，增加了路由灵活性，从而允许换能器200的更多数量的元件与连接器300和集成电路400电通信。当然，然后需要形成为通过凸片130、132的附加通孔184(图5所示)以最终将所有迹线路由到焊垫136。值得注意的是，出于可靠性原因，认为最优的是，通孔156、184中没有一个放置在任何折叠区域的紧邻附近。

现在参照图5-图6，如前所述，堆叠的中央部分120中的每一个中央部分120的焊盘152、154互连。然而，对于这些单元中的每一个单元，仅仅某些第一表面焊盘152通过通孔156连接到第二表面焊盘154。此外，迹线182仅仅从单元110b-110e中的每一个的某些第一表面焊盘152和/或第二表面焊盘154延伸，并延伸到相应的焊垫136。例如，现在参照图7，在第二单元110b上，仅仅最外两排焊盘152具有延伸远离焊盘152的迹线182。在第三单元110c上，下两排焊盘152具有延伸远离焊盘152的迹线182。中间两排焊盘152在第二单元110b或第三单元110c上没有迹线，而是包括延伸穿过第一单元110a和第二单元110b中的每一个的通孔156。如前所述，并且如图5和图6最佳示出的，仅当需要将特定换能器元件的信号路由到下部堆叠层和附接迹线时才使用通孔156。以这种方式，换能器的元件中的每一个连接到特定的集成电路400，并且因此集成电路400中的每一个与换能器200的特定组的元件电子通信。因此，每个连接器300与特定的集成电路400通信以允许电信号通过电线等(未示出)在集成电路400和外部系统之间传递。

仍然参照图7，在一些情况下，在从衬底的一侧到另一侧没有电连接的焊盘的位置使用间隔件160。间隔件160被配置为匹配位于中央部分120上其它地方的焊盘152、154的高度。在没有这种高度补偿的情况下，堆叠高度将在中央部分120处变化，如果在连接过程期间使用压力(例如，在胶水固化期间在堆叠上施加压力)，这可能会由于在堆叠的整个中央部分120处的压力不同而导致问题。

一旦堆叠形成并互连，铰链部分140、142可以沿着图7所示的切割线L从中央部分120切掉。

现在具体转向固定到衬底100的电子组件，尽管图3-图7所示的换能器200被示为单个单元，但根据本发明的一些实施例，在放置换能器200之后，执行切割步骤以在换能器材料的整个高度处或在部分深度处分离换能器元件。然而，与CMUT或PMUT换能器相比，该步骤是可选的，并且仅被认为是压电换能器所必需的。然而，如果执行切割步骤，则可以考虑优选在放置和固定其它电子部件(例如，连接器300和集成电路400)中的任何一个之前执行该步骤。因此，如果切割步骤失败，则附加的电子部件不会添加到非功能性换能器。

关于连接器300，在如上所述的形成电子组件102时，电子组件102通过连接器300固定到PCB(具有额外的电子部件)或固定到电线。值得注意的是，电线不一定直接插入到固定到凸片130、132的连接器300中，而是安装在小型PCB上的第二连接器与固定到凸片130、132的连接器300匹配，以将信号重新路由到PCB上的、焊接了电线的焊盘。因此电子组件102被集成到超声探头中，并且这些电线提供与包括例如成像设备、显示器、用户控制等的外部系统的通信。

关于集成电路400，不是依赖于外部系统和换能器200的每个元件之间的经由连接器300的直接通信，而是每个集成电路400允许对换能器200的元件组进行本地控制。然后外部系统和集成电路400中的每一个之间的通信由连接器300提供。因此将集成电路400包括进来提供了到外部系统的连接数量的显著减少。

尽管在上述实施例中，连接器300和集成电路400都固定到凸片130、132中的每一个，但是在一些实施例中，连接器单独用于在换能器的每个元件与外部系统之间直接传递电信号。当然，连接器和集成电路可以进行任何组合。此外，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明的电子组件也可以包括其它电子组件。

如上所述，在用于形成电子封装102的示例性衬底100中，多个单元110a-110e的中央部分120线性对准，使得铰链部分142、144沿着单个方向折叠。然而，在本发明的其它实施例中，现在参照图8-图11，可以考虑多方向折叠。

现在具体参照图8，设置了柔性衬底1100，该柔性衬底1100包括以网格布置连接在一起的多个单元。更具体地，如图9所示，其示出了代表柔性衬底1100中的所有单元的四个这样的单元1110a-1110d，每个单元1110a-1110d包括具有四个凸片1130、1131、1132、1133的中央部分1120，这四个凸片1130、1131、1132、1133延伸远离中央部分1120并且被配置为相对于中央部分1120折叠，如图10所示。可以考虑第二实施例的中央部分1120大致类似于第一实施例的中央部分120，并且凸片1130、1131、1132、1133大致类似于第一实施例的凸片130、132，除非另有说明。也就是说，尽管没有针对图8-图11进行明确讨论，但本领域普通技术人员将容易理解如何在柔性衬底1100上形成焊盘、通孔、迹线和焊垫，以与第一实施例相似的方式操作，以将换能器电连接到附加电子部件，如下面讨论的。同样地，可以包括对准孔以便于折叠过程。

与第一实施例类似，如图10所示，在折叠柔性衬底1100之前，将换能器1200固定到中央部分1120，并且将附加电子部件(例如，连接器1300)固定到凸片1130、1131、1132、1133中的一个或多个。尽管在第二实施例中仅仅示出了连接器1300，但是也可以包括如上面关于第一实施例所讨论的集成电路或任何其它电子部件。

现在参照图11，与第一实施例不同，没有铰链部分，因此在凸片1130、1131、1132、1133中的每一个和中央部分1120之间发生折叠。以这种方式，第二实施例的凸片1130、1131、1132、1133的作用类似于第一实施例的铰链部分142、144。

一旦完成折叠，四个换能器1200就位于彼此紧邻的位置。可以考虑这些相邻的换能器1200可以共同作为多声学部件进行操作。

仍然参照图11，中央部分1120不是垂直堆叠的，而是位于同一平面内彼此相邻的位置。因此，无法将特定换能器元件的信号路由到低堆叠层。然而，在第二实施例中包括围绕每个中央部分1120的四个凸片1130、1131、1132、1133提供了可以包括电子设备(例如，连接器1300)的附加位置。因此，电子组件的整体紧凑性仍有改进。

在图8-图11所示的第二实施例中，利用了正方形结构，但是可以考虑可以进行具有相应折叠图案的其它布置，包括但不限于三角形或螺旋折叠。

此外，尽管在图9-图11中仅仅示出了四个中央部分折叠在一起，但是可以考虑柔性衬底1100可以折叠使得任意数量的中央部分位于彼此相邻的位置。因此，折叠之后形成的所得多声学组件的整体尺寸和形状不限于四个换能器的2x2正方形。根据所得结构所需的特定尺寸和形状，在折叠之前从衬底1100上切割出必要的单元。

本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的教导的情况下，可以存在附加的实施例。给出详细描述，特别是示例性实施例中公开的具体细节主要是为了清楚理解，并且不应从中理解不必要的限制，因为对于本领域技术人员而言，在阅读本公开的情况下，修改将是显而易见的并且可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下进行修改。

Claims

1.一种柔性印刷电路板，包括：

中央部分；

一个或多个凸片，从所述中央部分延伸，所述一个或多个凸片相对于所述中央部分可折叠；

多个焊盘，位于所述中央部分内，所述多个焊盘被配置为电连接到换能器；

焊垫，位于所述一个或多个凸片的一个中；以及

电迹线，连接所述多个焊盘和所述焊垫。

2.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，进一步包括固定到所述焊垫的连接器，所述连接器被配置为与成像设备进行电子通信。

3.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，进一步包括固定到所述焊垫的集成电路，所述集成电路被配置为控制所述换能器的一个或多个元件。

4.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，其中所述一个或多个凸片从所述中央部分的外围延伸。

5.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，进一步包括：

多个第二表面焊盘，位于所述中央部分内与所述多个焊盘相对的一侧上，所述多个第二表面焊盘被配置为电连接到另一柔性印刷电路板；以及

通孔，延伸穿过所述中央部分，每个通孔将所述多个焊盘中的一个电连接到所述多个第二表面焊盘中的一个。

6.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，其中所述一个或多个凸片限定延伸穿过凸片的对准孔。

7.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，其中所述柔性印刷电路板包括多个中央部分以及在相邻的中央部分之间延伸的铰链部分，每个铰链部分可折叠，使得在所述铰链部分处折叠所述柔性印刷电路板时，相邻的中央部分垂直堆叠。

8.根据权利要求5所述的柔性印刷电路板，其中所述铰链部分限定延伸穿过所述铰链部分的对准孔。

9.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，其中所述柔性印刷电路板包括多个中央部分以及在相邻的中央部分之间延伸的一个或多个凸片，所述一个或多个凸片中的每一个可折叠，使得在所述凸片处折叠所述柔性印刷电路板时，相邻的中央部分可以在同一平面内彼此紧邻地定位；

其中相邻的中央部分的焊盘共同连接到高密度超声矩阵阵列换能器。

10.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，其中所述多个焊盘的间距在约20μm至约500μm之间。

11.根据权利要求1所述的柔性印刷电路板，其中至少1024个焊盘位于所述中央部分内。

12.一种制造电子组件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面的柔性折叠衬底，所述衬底包括：

多个中央部分，

在相邻的中央部分之间延伸的铰链部分，以及

从所述中央部分中的每一个延伸的一个或多个凸片，

位于所述衬底的第一表面和所述衬底的第二表面上的多个焊盘，每个焊盘位于所述衬底的多个中央部分中的一个内，

延伸穿过所述衬底并且将所述衬底的第一表面上的多个焊盘中的一个电连接到所述衬底的第二表面上的多个焊盘中的一个的通孔，

位于所述衬底的第一表面上的焊垫，每个焊垫位于所述衬底的一个或多个凸片中的一个内，以及

连接所述多个焊盘和所述焊垫的电迹线；

在每个铰链部分处折叠所述衬底，使得相邻的中央部分垂直堆叠并且相邻的中央部分的焊盘电连接；以及

将凸片中的每一个相对于所述中央部分折叠。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括将换能器固定到位于所述衬底的第一表面上的多个焊盘上的步骤，使得在所述衬底在每个铰链部分处折叠之后，所述换能器固定到最上面的中央部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在折叠所述衬底之前将所述换能器固定到所述多个焊盘。

15.根据权利要求13所述的方法，其中固定所述换能器的步骤包括将高密度超声矩阵阵列换能器的每个元件电连接到位于最上面的中央部分内的所述衬底的第一表面上的多个焊盘中的相应一个。

16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括将一个或多个集成电路固定到所述焊垫的步骤。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在折叠所述衬底之前将所述一个或多个集成电路固定到所述焊垫。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述铰链部分限定延伸穿过所述衬底的对准孔；并且

其中在每个铰链部分处折叠所述衬底的步骤包括对准所述对准孔中的每一个。

19.根据权利要求12所述的方法，其中所述一个或多个凸片限定延伸穿过所述衬底的对准孔；并且

其中折叠凸片的每一个的步骤包括对准所述对准孔中的每一个。

20.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在折叠所述衬底之前将导电连接材料施加于所述焊盘的步骤。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述导电连接材料是焊料，并且所述方法进一步包括对所述柔性折叠衬底进行加热以使所述焊料回流的步骤。

22.根据权利要求20所述的方法，其中所述导电连接材料是各向异性导电膜，并且所述方法进一步包括向垂直堆叠的中央部分施加压力的步骤。

23.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在相邻的中央部分的焊盘电连接之后从所述中央部分切掉所述铰链部分的步骤。

24.一种超声波探头，包括：

高密度超声矩阵阵列换能器；

多个堆叠的电路板，每个电路板包括：

具有第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面的衬底，所述衬底包括中央部分以及从所述中央部分延伸的一个或多个凸片，所述一个或多个凸片相对于所述中央部分可折叠，

位于所述衬底的第一表面上的多个第一表面焊盘，每个第一表面焊盘位于所述衬底的中央部分内，

位于所述衬底的第二表面上的多个第二表面焊盘，每个第二表面焊盘位于所述衬底的中央部分内，

延伸穿过所述衬底的通孔，每个通孔将所述多个第一表面焊盘中的一个电连接到所述多个第二表面焊盘中的一个，

将所述焊垫电连接到所述多个第一表面焊盘中的一个或多个、所述多个第二表面焊盘中的一个或多个、或者所述多个第一表面焊盘中的一个或多个和所述多个第二表面焊盘中的一个或多个两者的电迹线；

一个或多个集成电路，固定到多个堆叠的电路板中的至少一个的焊垫；

其中，上电路板的多个第一表面焊盘各自电连接到所述高密度超声矩阵阵列换能器的换能器中的一个；

其中多个堆叠的电路板通过所述多个第一表面焊盘与所述多个第二表面焊盘电连接，使得所述高密度超声矩阵阵列换能器的换能器中的每一个电连接到所述一个或多个集成电路中的至少一个。