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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Messwertgeber und insbesondere
auf einen Messwertgeberaufbau.
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Messwertgeber,
wie z.B. akustische Messwertgeber, werden bei medizinischen Abbildungsverfahren angewendet,
bei denen eine akustische Sonde an einen Patienten angelegt wird,
und diese Sonde Ultraschall-Wellen aussendet und empfängt, welche
wiederum dazu geeignet sind interne Gewebsstrukturen des Patienten
abzubilden. Zum Beispiel können
Messwertgeber dazu verwendet werden, das Herz des Patienten abzubilden.
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Messwertgeberaufbauten
enthalten üblicherweise
eine Messwertgeberanordnung, wie z.B. eine zweidimensionale Messwertgeberanordnung,
die ein oder mehrere räumlich
zueinander angeordnete Messwertgeberelemente enthält. Zusätzlich sind
Verbindungselemente direkt unter dem jeweiligen Messwertgeberelement angeordnet.
Die Abstände
zwischen allen Verbindungselementen werden durch die Abstände zwischen
den jeweiligen Messwertgeberelementen bestimmt.
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Der
Messwertgeberaufbau kann auch eine Verbindungsstruktur enthalten,
die mehrere Verbindungsschichten enthält, welche dazu ausgelegt sind,
die elektronische Kopplung der Verbindungselemente an eine externe
Vorrichtung, wie z.B. einen Kabelbaum oder Auslese-Elektronik zu
ermöglichen. Üblicherweise
wird die Verbindungsstruktur durch Anordnen einer Mehrzahl von Verbindungsschichten übereinander
gebildet, wobei jede der mehreren Verbindungsschichten mehrere regelmäßig darauf
angeordneten Leiterbahnen enthält. Die
Leiterbahnen können
dazu ausgelegt sein, die Kopplung der Verbindungselemente, welche
jedem der einzelnen oder mehreren Messwertgeberelemente in der Messwertgeberanordnung
zugeordnet sind, mit der zugeordneten Elektronik zu verbinden. Weiterhin
ist der Abstand zwischen jeder der mehreren Leiterbahnen in einer
ersten Richtung so ausgelegt, dass er dem Abstand zwischen den Verbindungselementen
entspricht. In ähnlicher
Weise ist der Abstand zwischen jeder der mehreren Verbindungsschichten
so ausgelegt, dass er einem Abstand zwischen den Messwertgeberelementen
in einer zweiten Richtung entspricht. Folglich hängt die gewünschte Anzahl von Verbindungsschichten
von der Anzahl von Verbindungselementen in der zweiten Richtung
ab, was die Verwendung einer recht hohen Anzahl von Verbindungsschichten
bedingt. Ein typischer Messwertgeber kann die Verwendung einer Anzahl
von Verbindungsschichten in der Größenordnung von 40 bis 100 bedingen.
Diese Steigerung der Anzahl von Verbindungsschichten verursacht
eine gesteigerte Komplexität
der Verbindungen und ist nicht wirtschaftlich.
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Vorher
entwickelte Lösungen
haben flexible Vielschichtverbindungsschaltungen verwendet, um die Kopplung
der mehreren Messwertgeberelementen an eine externe Vorrichtung,
wie z.B. Auslese-Elektronik, oder einen Kabelbaum zu ermöglichen.
Jedoch ordnen diese flexiblen Vielschichtverbindungsschaltungen
Leiterbahnen auf verschiedenen flexiblen Schichten parallel zu der
Ebene der Messwertgeberelemente an. Leider sind diese Verbindungsschaltungen
teuer und nutzen den Raum innerhalb eines Katheders nicht wirkungsvoll. Zudem
hat die akustische Leistung von Messwergebern, die mit solchen Verfahren
hergestellt sind, wegen der Anwesenheit einer akustisch ungünsti gen
Verbindungsschaltung unmittelbar unter den Geberelementen gelitten.
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Daher
besteht einen Bedarf für
einen Messwertgeberaufbau mit einer geringeren Verbindungskomplexität. Insbesondere
gibt es einen erheblichen Bedarf für eine Auslegung eines Messwertgeberaufbaus,
die in vorteilhafter Weise die Anzahl von Verbindungsschichten in
dem Messwertgeberaufbau verringert. Es ist auch wünschenswert,
ein einfaches und kostenwirksames Verfahren zur Herstellung eines
Messwertgeberaufbaus mit einer verringerten Komplexität der Verbindungen
zu entwickeln.
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Kurze Beschreibung
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Gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik wird ein Verbindungsaufbau kurz dargestellt. Der
Aufbau enthält
eine Verbindungsstruktur, welche mehrere Verbindungsschichten enthält, die
räumlich
zueinander angeordnet sind, wobei jede der mehreren Verbindungsschichten
mehrere darauf angeordnete Leiterbahnen umfasst. Weiterhin enthält der Aufbau
eine Umverteilungsschicht, welche nahe der Verbindungsstruktur angeordnet
ist, wobei die Umverteilungsschicht dazu ausgelegt ist, die Kopplung
der Verbindungsstruktur an ein oder mehrere Verbindungselemente
in der Messwertgeberanordnung zu ermöglichen.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Technik wird ein Messwertgeberaufbau
dargestellt. Der Aufbau enthält
eine Messwertgeberanordnung, welche ein oder mehrere Messwertgeberelemente in
einer räumlichen
Anordnung enthält.
Weiterhin enthält
der Aufbau eine Verbindungsstruktur, welche mehrere Verbindungsschichten
enthält,
die räumlich
zueinander angeordnet sind, wobei jede der Verbindungsschichten
mehrere darauf angeordneten Leiterbahnen umfasst, und wobei eine
Anzahl der Leiterbahnen, die auf jeder der Verbindungsschichten
angeordnet ist, indirekt proportional zu der Anzahl von Verbindungsschichten
in der Verbindungsstruktur ist.
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Weitere
Gesichtspunkte der vorliegenden Technik umfassen einen Messwertgeberaufbau.
Der Aufbau enthält
eine Messwertgeberanordnung, welche ein oder mehrere Messwertgeberelemente
enthält,
die in einem „NxM" Raster angeordnet
sind, wobei N und M ganze Zahlen sind. Weiterhin enthält der Aufbau
eine Verbindungsstruktur, welche nahe der Messwertgeberanordnung
angeordnet ist, und „K" Verbindungsschichten umfasst,
welche räumlich
zueinander angeordnet sind, wobei jede der „K" Verbindungsschichten „L" darauf angeordnete
Leiterbahnen umfasst, wobei „K" kleiner ist als „M", und „L" größer ist
als „N", und wobei „K" und „L" ganze Zahlen sind.
Weiterhin enthält
der Aufbau eine Umverteilungsschicht, die nahe der Verbindungsstruktur angeordnet
ist, wobei die Umverteilungsschicht dazu ausgelegt ist, die Kopplung
der Verbindungsstruktur an das eine oder die mehreren Elemente in
der Messwertgeberanordnung zu ermöglichen.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Technik wird ein Verfahren
zum Bilden eines Geberaufbaus dargestellt. Das Verfahren enthält das zur
Verfügung
Stellen einer Messwertgeberanordnung, welche ein oder mehrere Geberelemente
aufweist, die räumlich
zueinander angeordnet sind. Weiterhin enthält das Verfahren das Bilden
einer Verbindungsstruktur durch räumliches Anordnen mehrerer
Verbindungsschichten, wobei jede der Verbindungsschichten mehrere
darauf angeordneten Leiterbahnen umfasst, und wobei eine Anzahl
der Leiterbahnen, die auf jeder der Verbindungsschichten angeordnet
ist, indirekt proportional zu der Anzahl von Verbindungsschichten
in der Verbindungsstruktur ist. Das Verfahren enthält auch
das Anordnen einer Umverteilungsschicht zwischen der Verbindungsstruktur
und der Messwertgeberanordnung um das Koppeln der Messwertgeberanordnung
an die Verbindungsstruktur zu ermöglichen. Zusätzlich enthält das Verfahren
das Koppeln der Verbindungsstruktur an die Messwertgeberanordnung über die
Umverteilungsschicht.
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Gemäß weiteren
Gesichtspunkten der vorliegenden Technik wird ein System dargestellt.
Das System enthält
ein Aufnahme-Subsystem,
welches zur Aufnahme von Bilddaten ausgelegt ist, wobei das Aufnahme-Subsystem
eine Sonde enthält,
die dazu ausgelegt ist, den interessanten Bereich abzubilden, wobei
die Sonde zumindest einen Geberaufbau enthält, und wobei zumindest ein
Geberaufbau eine Geberanordnung enthält, welche ein oder mehrere
Geberelemente umfasst, die in einem „NxM" Muster angeordnet sind, wobei N und
M ganz Zahlen sind, eine Verbindungsstruktur, welche nahe der Geberanordnung
angeordnet ist, und „K" Verbindungsschichten
enthält,
die räumlich
zueinander angeordnet sind, wobei jede der „K" Verbindungsschichten „L" darauf angeordnete
Leiterbahnen enthält,
wobei „K" kleiner ist als „M", und „L" größer ist
als „N", und wobei „K" und „L" ganze Zahlen sind,
und eine Umverteilungsschicht nahe der Verbindungsstruktur angeordnet
ist, wobei die Umverteilungsschicht dazu ausgelegt ist, die Kopplung
der Verbindungsstruktur an eines oder mehrere Geberelemente in der
Geberanordnung zu ermöglichen.
Zusätzlich
enthält
das System ein Subsystem zur Verarbeitung, welches dem Aufnahme-Subsystem operativ
zugeordnet ist, und dazu ausgelegt ist, die Bilddaten, die durch
das Aufnahme-Subsystem aufgenommen wurden, zu verarbeiten.
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Zeichnungen
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Diese
und andere Merkmale, Gesichtspunkte, und Vorzüge der vorliegenden Erfindung
werden besser verständlich,
wenn die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
gelesen wird, in welchen die gleichen Bezugszeichen in sämtlichen
Zeichnungen die gleichen Bauteile bezeichnen:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Abbildungssystems gemäß Gesichtspunkten der vorliegenden Technik;
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2 ist
eine perspektivische Darstellung eines Messgeberaufbaus zur Verwendung
in einem System, welches in 1 dargestellt
ist, gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik;
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3 ist
eine Querschnittsansicht der Verbindungsstruktur von 2 entlang
der Schnittlinie 3-3;
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4 ist
eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels
einer Verteilungsschicht, gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik;
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5 ist
eine Querschnittsansicht der Umverteilungsschicht von 4 entlang
der Schnittlinie 5-5;
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6 ist
eine Skizze einer beispielhaften Ausführungsform eines Messgeberaufbaus,
der gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik eine Umverteilungsschicht aufweist;
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7 ist
eine Skizze einer alternativen beispielhaften Ausführungsform
eines Messgeberaufbaus, welcher eine Umvertei lungsschicht gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik aufweist;
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8 ist
eine Skizze einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Messgeberaufbaus,
welcher eine Umverteilungsschicht gemäß den Gesichtspunkten der vorliegenden
Technik aufweist; und
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9 ist
ein Flussdiagramm, welches Schritte zur Verbindung von Messgeberelementen
auf einer Messgeberanordnung mit einer Verbindungsstruktur über eine
Umverteilungsschicht gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik abbildet.
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Ausführliche
Beschreibung
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Wie
im Folgenden ausführlich
beschrieben wird, werden ein Messgeberaufbau mit reduzierter Komplexität der Verbindungen
und Verfahren zur Herstellung des Messgeberaufbaus beschrieben.
Es ist wünschenswert,
einen Messwertgeberaufbau zu entwickeln, der die Anzahl von Verbindungsschichten
in einer Verbindungsstruktur in einem Messgeberaufbau vorteilhaft
reduziert. Ebenso ist es wünschenswert,
ein einfaches und kostenwirksames Verfahren zur Herstellung eines
Messwertgeberaufbaus mit verringerter Komplexität der Verbindungen zu entwickeln.
Die hier erörterten
Techniken behandeln einige oder sämtliche dieser Probleme.
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Ausführungsform
eines Ultraschallsystems 10. Es ist festzuhalten, dass
die Zeichnungen zur Erläuterung
dargestellt sind, und nicht maßstäblich gezeichnet
sind. Es kann auch festgestellt werden, dass, obwohl die dargestellten
Ausführungsformen
in Zusammenhang mit einem Ultraschallabbildungssystem beschrieben
werden, andere Arten von Abbildungssystemen, sowie magnetische Resonanzabbildungssysteme
(MRI), ein Röntgenabbildungssystem,
ein nukleonisches Abbildungssystem, ein Positronemissionstomographiesystem
(PET), oder Kombinationen hiervon auch in Zusammenhang mit der vorliegenden
Technik betrachtet werden.
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Das
Ultraschallsystem 10 enthält ein Aufnahme-Subsystem 12 und
ein Verarbeitungs-Subsystem 14. Das Aufnahme-Subsystem 12 enthält einen
Messgeberaufbau 18, Sende/Empfangsschaltungen 20,
einen Sender 22, einen Empfänger 24, und einen
Strahlformer 26. In bestimmten Ausführungsformen kann der Messwertgeberaufbau 18 mehrere
(nicht dargestellte) Messwertgeberelemente enthalten, die räumlich zueinander
angeordnet sind, um eine Messwertgeberanordnung zu bilden, wie z.B.
eine zweidimensionale Messwertgeberanordnung. Zusätzlich kann
der Messwertgeberaufbau 18 eine (nicht dargestellte) Verbindungsstruktur
enthalten, welche dazu ausgelegt ist, die operative Kopplung der
Messwertgeberanordnung an eine (nicht dargestellte) externe Vorrichtung
zu ermöglichen,
so wie, ohne darauf beschränkt
zu sein, einen Kabelbaum oder zugeordnete Elektronik. In der dargestellten
Ausführungsform
kann die Verbindungsstruktur dazu ausgelegt sein, die Geberanordnung
an die Sende/Empfangsschaltung 20 zu koppeln.
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Das
Verarbeitungs-Subsystem 14 enthält einen Steuerungsprozessor 28,
einen Demodulator 30, einen Abbildungsmodusprozessor 32,
einen Abtastkonverter 34, und einen Anzeigeprozessor 36.
Der Anzeigeprozessor 36 wird weiterhin mit einem Anzeigemonitor 38 zur
Anzeige von Bildern gekoppelt. Die Benutzerschnittstelle 40 interagiert
mit dem Steuerungsprozessor 28 und dem Anzeigebildschirm 38.
Der Steuerungsprozessor 28 kann auch mit einem Fernverbindungs-Subsystem 42 gekoppelt
werden, welches einen Webserver 44 und eine Fernverbindungs schnittstelle 46 enthält. Das
Verarbeitungs-Subsystem 14 kann weiterhin mit einer Datenablage 48 gekoppelt
sein, die dafür
ausgelegt ist, Ultraschallbilddaten zu erhalten. Die Datenablage 48 interagiert
mit einer Abbildungs-Workstation 50.
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Die
oben genannten Komponenten können
spezielle Hardware Komponenten, wie z.B. Schaltungsplatinen mit
digitalen Signalprozessoren sein, oder können Software sein, die auf
einem Vielzweckcomputer oder Prozessor, wie einem handelsüblichen
PC laufen. Die verschiedenen Komponenten können gemäß verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung kombiniert oder aufgeteilt werden. Daher werden Fachleute
erkennen, dass das vorliegende Ultraschallsystem 10 als
Beispiel angeführt
wird, und die vorliegenden Techniken keineswegs durch die spezifische
Systemkonfiguration beschränkt
sind.
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In
dem Aufnahme-Subsystem 12 ist die Geberanordnung 18 in
Kontakt mit einem Patienten oder einer Testperson 16. Die
Geberanordnung ist mit der Sende/Empfangsschaltung (S/E) 20 verbunden.
Ebenso steht die S/E Wechselschaltung 20 in operativer
Verbindung mit einem Ausgang des Senders 22 und einem Eingang des
Empfängers 24.
Der Ausgang des Empfängers 24 ist
ein Eingang in den Strahlformer 26. Weiterhin ist der Strahlformer 26 mit
dem Eingang des Senders 22 und dem Eingang des Demodulators 30 verbunden.
Der Strahlformer 26 ist auch operativ mit dem Steuerungsprozessor 28 verbunden,
wie in 1 gezeigt.
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In
dem Verarbeitungs-Subsystem 14 ist der Ausgang des Demodulators 30 in
operativer Verbindung mit einem Eingang des Abbildungsmodusprozessors 32.
Zudem hat der Steuerungsprozessor 28 eine Schnittstelle
mit dem Abbildungsmodusprozessor 32, dem Abtastkonverter 34,
und dem Anzeigeprozessor 36. Ein Ausgang des Abbildungsmodusprozessors 32 ist
mit einem Eingang des Abtastkonverters 34 verbunden. Ebenso
ist ein Ausgang des Abtastkonverters 34 operativ mit einem
Eingang des Anzeigeprozessors 36 verbunden. Der Ausgang
des Anzeigeprozessors 36 ist mit dem Bildschirm 38 verbunden.
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Das
Ultraschallsystem 10 sendet Ultraschallenergie in die Testperson 16 und
empfängt
und verarbeitet Hintergrundecho Ultraschallsignale von der Testperson 16,
um ein Bild zu erzeugen und anzuzeigen. Um einen gesendeten Strahl
mit Ultraschallenergie zu erzeugen schickt der Steuerungsprozessor 28 Befehlsdaten
an den Strahlformer 26 um Sendeparameter zu erzeugen, um
einen Strahl mit der gewünschten
Form zu erzeugen, der an einem bestimmten Punkt der Oberfläche der
Messwertgeberanordnung 18 mit einem gewünschten Steuerwinkel entsteht.
Die Sendeparameter werden von dem Strahlformer 26 an den
Sender 22 geschickt. Der Sender 22 verwendet die
Sendeparameter um die Sendesignale, welche an die Messwertgeberanordnung 18 durch
die Sende/Empfangswechselschaltung 20 geschickt werden
sollen, richtig zu kodieren. Die Sendesignale werden relativ zueinander
auf eine bestimmte Stärke
eingestellt und auf bestimmte Phasen eingestellt, und werden an
die individuellen Messgeberelemente der Messgeberanordnung 18 zur
Verfügung
gestellt. Die Sendesignale regen die Geberelemente an, Ultraschallwellen
mit den gleichen Phasen- und Stärkenverhältnissen
auszusenden. Als Ergebnis wird ein gesendeter Strahl mit Ultraschallenergie
in einer Testperson 16 entlang einer Abtastlinie gebildet,
wenn die Messwertgeberanordnung 18 akustisch mit der Testperson 16,
z.B. unter Verwendung von Ultraschall Gel, gekoppelt wird. Das Verfahren
wird als elektronische Abtastung bezeichnet.
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In
einer Ausführungsform
kann die Geberanordnung 18 ein Zweiweggeber sein. Wenn
Ultraschallwellen in eine Testperson 16 gesendet werden,
dann werden die Ultraschallwellen von Gewebe und Blut in der Testperson 16 zurückgeworfen.
Die Geberanordnung 18 empfängt die zurückgeworfenen Wellen zu verschiedenen
Zeiten in Abhängigkeit
von der Entfernung in das Gewebe, von dem sie zurückkehren,
und von dem Winkel mit Bezug auf die Oberfläche der Messwertgeberanordnung 18,
mit dem sie zurückkehren.
Die Geberelemente wandeln die Ultraschallenergie der zurückgeworfenen
Wellen in elektrische Signale um.
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Die
elektrischen Signale werden dann durch die Sendeempfangswechselschaltung 20 an
den Empfänger 24 weitergeleitet.
Der Empfänger 24 verstärkt und
digitalisiert die empfangenen Signale und stellt andere Funktionen
so wie z.B. Verstärkungsausgleich
zur Verfügung.
Die digitalisierten empfangenen Signale entsprechen den zurückgeworfenen
Wellen, die von jedem Geberelement zu verschiedenen Zeiten empfangen
werden, bewahren die Amplituden- und Phaseninformation der zurückgeworfenen
Wellen.
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Die
digitalisierten Signale werden an den Strahlformer 26 geschickt.
Der Steuerungsprozessor 28 schickt Befehlsdaten an den
Strahlformer 26. Der Strahlformer 26 nutzt die
Befehlsdaten um einen Empfangsstrahl zu bilden, der von einem Punkt
auf der Oberfläche
der Messwertgeberanordnung 18 mit einem Steuerwinkel ausgeht,
der üblicherweise
dem Punkt und Steuerwinkel des vorherigen Ultraschallstrahls entspricht, der
entlang der Abtastlinie ausgesendet wurde. Der Strahlformer 26 arbeitet
mit den entsprechenden empfangenen Signalen durch Ausführung von
Zeitverzögerung
und Fokussierung, gemäß den Anweisungen
der Steuerdaten von dem Steuerprozessor 28, um Empfangssignalstrahlen
zu erzeugen, die Mustervolumina ent lang einer Abtastlinie innerhalb
der Testperson 16 entsprechen. Die Phasen, Amplituden,
und Zeitinformation der empfangenen Signale von den verschiedenen
Messgeberelementen werden verwendet um die Empfangsstrahlsignale
zu erzeugen.
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Die
empfangenen Strahlsignale werden an das Verarbeitungs-Subsystem 14 geschickt.
Der Demodulator 30 demoduliert die empfangenen Strahlsignale
um Paare von I und Q demodulieren Datenwerten zu erzeugen, die Mustervolumina
entlang der Abtastlinie entsprechen. Die Demodulation wird durch
Vergleich der Phase und Amplitude des empfangenen Strahlsignals
mit einer Referenzfrequenz erreicht. Die I und Q demodulieren Datenwerte
bewahren die Phasen- und Amplitudeninformation des empfangenen Signals.
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Die
demodulieren Daten werden an den Abbildungsmodusprozessor 32 übertragen.
Der Abbildungsmodusprozessor 32 verwendet Parameterabschätzungstechniken
um Abbildungsparameterwerte aus den demodulieren Daten im Abtastfolgeformat
zu erzeugen. Die Abbildungsparameter können Parameter enthalten die
verschiedenen möglichen
Abbildungsmodi, wie z.B. dem B-Modus, dem Farbgeschwindigkeitsmodus,
dem spektralen Dopplermodus, und dem Gewebsgeschwindigkeitsabbildungsmodus
entsprechen. Die Abbildungsparameterwerte werden an den Abtastkonverter 34 weitergegeben.
Der Abtastkonverter 34 verarbeitet die Parameterdaten durch
Ausführen
einer Übersetzung
von dem Abtastsequenzformat in das Anzeigeformat. Die Übersetzung
enthält
das Ausführen
von Interpolationsoperationen mit den Parameterdaten um Anzeigepixeldaten
in dem Anzeigeformat zu erzeugen.
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Die
durch die Abtastung konvertierten Pixeldaten werden an den Anzeigeprozessor 36 geschickt
um jedwede abschließende, räumliche,
und zeitliche Filterung der durch die Abtastung konvertierten Pixeldaten auszuführen, um
Grautöne
oder Farbe auf die durch die Abtastung konvertierten Pixeldaten
zu legen und um die digitalen Pixeldaten zu Analogdaten für die Anzeige
auf dem Bildschirm 38 zu konvertieren. Die Benutzerschnittstelle 40 ist
mit dem Steuerungsprozessor 28 gekoppelt um eine Benutzerschnittstelle
mit dem Ultraschallsystem 10 auf der Grundlage der auf
dem Bildschirm 38 angezeigten Daten zu ermöglichen.
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Es
kann festgestellt werden dass in bestimmten Ausführungsformen der Messwertgeberaufbau 18 in einer
Sonde angeordnet ist. Die Sonde kann z.B. einen Abbildungskatheder
enthalten.
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In 2 wird
nun eine perspektivische Seitenansicht einer Messwertgeberanordnung 52 zur
Verwendung in dem System 10, welches in 1 abgebildet
ist, dargestellt. Üblicherweise
kann z.B. der Messwertgeberaufbau 52, ein akustischer Messwertgeberaufbau,
wie in 2 dargestellt, ein oder mehrere Messwertgeberelemente
(nicht gezeigt), eine oder mehrere übereinstimmenden Schichten
(nicht gezeigt) und eine Linse (nicht gezeigt) enthalten. Die Messwertgeberelemente
können
in einer räumlichen
Beziehung angeordnet sein, wie z.B., aber nicht beschränkt auf
eine Anordnung von Messwertgeberelementen, die auf einer Schicht
angeordnet sind, wobei jedes der Messwertgeberelemente eine Messwertgebervorderseite 54 und
eine Messwertgeberrückseite
(nicht gezeigt) enthalten kann. Ein Fachmann erkennt, dass Geberelemente
unter Verwendung von Materialen wie z.B., aber nicht beschränkt auf
Bleizirkonant Titanat (PZT), Polyvinyliden Difluoride (PVDF), oder
Verbund-PZT hergestellt
werden können.
Die Geberanordnung 52 kann auch eine oder mehrere übereinstimmende
Schichten enthalten, welche gegenüber der Vorderseite der Anordnung
von Geberele menten angeordnet sind, wobei jede der übereinstimmenden
Schichten eine Vorderseite aus einer übereinstimmenden Schicht und
eine Rückseite
aus einer übereinstimmenden
Schicht enthalten kann. Die übereinstimmenden Schichten
ermöglichen
das Abgleichen des Impedanzunterschieds, der zwischen Geberelementen
hoher Impedanz und Testpersonen 16 mit niedriger Impedanz
bestehen kann (siehe 1). Die Linse kann neben der Vorderseite
aus der übereinstimmenden
Schicht angeordnet sein, und stellt eine Schnittstelle zwischen
der Testperson 16 und der übereinstimmenden Schicht zur
Verfügung.
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Weiterhin
kann der Messwertgeberaufbau 52 eine Stützstruktur 56 enthalten,
welche eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, die unter
Verwendung von geeignetem akustischen Dämpfungsmaterial aufgebaut werden
kann, welches hohe akustische Verluste aufweist. Die Stützstruktur 56 kann
akustisch mit der Rückseite
der Anordnung von Messwertgeberelementen gekoppelt sein, wobei die
Stützstruktur 56 die
Dämpfung
von akustischer Energie ermöglicht,
die von der Rückseite
der Geberelemente ausgehen kann. Weiterhin wird die Stützstruktur 56 so
gezeigt, dass sie eine beispielhafte Verbindungsstruktur 58 hat,
wobei die Verbindungsstruktur 58 eine Mehrzahl von Verbindungsschichten
enthalten kann. In einer derzeit betrachteten Konfiguration kann
die Verbindungsstruktur 58 mehrere Verbindungsschichten 60 enthalten,
die in einer Y-Richtung 66 übereinander
geschichtet sind. Weiterhin auf jeder der Verbindungsschichten 60 mehrere
Leitungsbahnen 62 angeordnet sein. Die Bezugszahlen 64 und 68 repräsentieren
jeweils eine X-Richtung und eine Z-Richtung. Es kann festgestellt
werden, dass die Verbindungsstruktur und der Verbindungsaufbau austauschbar
verwendet werden können.
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Wie
bereits erörtert,
kann es wünschenswert
sein, die Abbildungsleistung der Messwertgeberanordnung 52 zu
verbessern, während
die Anzahl der Verbindungsschichten 60 reduziert wird.
Genauer gesagt kann es wünschenswert
sein, einen Messwertgeberaufbau zu entwickeln, der in vorteilhafter
Weise die Anzahl der Verbindungsschichten in dem Messwertgeberaufbau
reduziert. Demgemäß kann in
einer derzeit betrachteten Konfiguration der Messwertgeberaufbau
eine beispielhafte Verbindungsstruktur mit einer reduzierten Anzahl von
Verbindungsschichten und eine beispielhafte Umverteilungsschicht
enthalten. Der beispielhafte Messwertgeberaufbau, welcher die Verbindungsstruktur
und die Umverteilungsschicht aufweist, wird im Folgenden näher beschrieben.
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Weiterhin
kann der Messwertgeberaufbau 52 auch eine elektrische Abschirmung
(nicht gezeigt) enthalten, die die Isolation der Messwertgeberelemente
gegen die externe Umgebung ermöglicht.
Die elektrische Abschirmung kann Metallfolien enthalten, wobei die
Metallfolien unter Verwendung von Metallen wie z.B. Kupfer, Aluminium,
Messing, oder Gold hergestellt werden können, wobei diese Aufzählung nicht
abschließend
ist.
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Mit
Bezug auf 3 wird nun eine Schnittansicht 70 der
Verbindungsstruktur 58 von 2 dargestellt. Gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik wird eine beispielhafte Verbindungsstruktur 70,
die in vorteilhafter Weise die Anzahl der Verbindungsschichten reduziert,
dargestellt.
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Wie
vorher dargestellt, können
mehrere Messwertgeberelemente in räumlicher Zuordnung angeordnet
werden, um eine Messwertgeberanordnung zu bilden. Zum Beispiel können mehrere
Messwertgeberelemente in Reihen entlang Spalten angeordnet werden,
um eine zweidimensionale Messwertgeberanordnung zu bil den. Es kann
festgestellt werden, dass die Messwertgeberelemente in einer räumlichen
Zuordnung angeordnet wird, um eine Messwertgeberanordnung zu bilden,
die eine vorgebende Form aufweist. In bestimmten Ausführungsformen
kann die vorbestimmte Form der Messwertgeberanordnung ein Quadrat,
ein Rechteck, ein Kreis, ein Rombus, ein Dreieck, ein Sechseck,
ein Achteck, oder Kombinationen hieraus sein.
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Wie
weiterhin festzustellen ist, hat jedes der Messwertgeberelemente
ein entsprechendes Verbindungselement, welches direkt unter dem
entsprechenden Messwertgeberelement angeordnet ist. Das Verbindungselement
kann konfiguriert sein, um die operative Kopplung des Messwertgeberelements
an die Verbindungsstruktur zu ermöglichen. Es kann auch festgestellt
werden, dass der Abstand zwischen den Verbindungselementen in einer
ersten Richtung durch den Abstand zwischen jedem der Messwertgeberelemente
bestimmt ist, die entlang einer Reihe in der Messwertgeberanordnung
angeordnet sind, während
der Abstand zwischen den Verbindungselementen in der zweiten Richtung
durch den Abstand zwischen den Messwertgeberelementen bestimmt ist,
die entlang der Spalte in der Geberanordnung angeordnet sind. In
bestimmten Ausführungsformen
kann die erste Richtung die X-Richtung 64 sein, und die
zweite Richtung kann die Y-Richtung 66 sein.
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Weiterhin
können
die Messwertgeberelemente in der Geberanordnung mit einer Verbindungsstruktur gekoppelt
sein, um einen Messwertgeberaufbau zu bilden. Wie vorher festgestellt
können
mehrere Verbindungsschichten räumlich
zueinander angeordnet sein, um die Verbindungsstruktur 70 zu
bilden. In einer Ausführungsform
können
mehrere Verbindungsschichten 60 in Y-Richtung 66 aufeinander
geschichtet sein, um die Verbindungsstruktur 70 zu bilden.
Jede der Verbindungsschichten 60 kann mehrere darauf angebrachten
Leiterbahnen 62 enthalten, wobei die Leiterbahnen 62 regelmäßig so angeordnet
werden können,
dass sie die Koppelung der Verbindungselemente, die den Messwertgeberelementen
zugeordnet sind, an eine externe Vorrichtung wie z.B. einen Kabelbaum,
oder Auswerte-Elektronik
ermöglichen.
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Weiterhin
kann in der Verbindungsstruktur 70 festgestellt werden,
dass eine Beabstandung zwischen jeder der Mehrzahl von Leiterbahnen 62 auf
einer Verbindungsstruktur 60 konfiguriert sein kann, so
dass sie einem Abstand zwischen jedem der Messwertgeberelemente,
welche in Reihen in der ersten Richtung angeordnet sind, entsprechen.
In ähnlicher
Weise kann eine Beabstandung zwischen jeder der Verbindungsschichten 60 in
der Verbindungsstruktur 70 ausgelegt werden, um eine Beabstandung
zwischen den Messwertgeberelementen wiederzugeben, die entlang von
Spalten in der zweiten Richtung angeordnet sind. Folglich hängt die
gewünschte
Anzahl von Verbindungsschichten 60 von der Anzahl von Geberelementen
ab, die in der zweiten Richtung angeordnet sind, was die Verwendung
einer recht hohen Anzahl von Verbindungsschichten 60 bedingt,
was eine gesteigerte Komplexität
der Verbindungen verursacht und wirtschaftlich ungünstig ist.
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Vorher
entwickelte Lösungen
haben vielschichtige flexible Verbindungsschaltungen genutzt, welche Leiter
auf mehrfachen flexiblen Schichten parallel zu der Ebene der Messwertgeberelemente
anordnen, um die Koppelung der Messwertgeberelemente an eine externe
Vorrichtung, wie z.B. einen Kabelbaum zu ermöglichen. Leider sind diese
Verbindungsschaltungen teuer und nutzen z.B. den Raum innerhalb
einer Sonde nicht wirksam. Zudem hat die akustische Leistung der
Messwertgeber, die mit solchen Verfahren hergestellt wurden, wegen
der Gegenwart ei ner akustisch ungünstigen Verbindungsschaltung
unmittelbar unter den Messwertgeberelementen gelitten.
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Gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik wird eine beispielhafte Verbindungsanordnung 70 vorgestellt,
die die Nachteile der vorher entwickelten Lösungen vorteilhaft umgeht.
Es kann festgestellt werden, dass eine Anzahl von Verbindungsschichten 60 in
der Verbindungsstruktur 70 und folglich eine Anzahl von
Leiterbahnen 62, welche auf jeder der Verbindungsschichten 60 angeordnet
ist, von der Anzahl von Messwertgeberelementen in der Messwertgeberanordnung
bestimmt wird. Insbesondere kann die Anzahl von Leiterbahnen 62 auf
jeder der Verbindungsschichten 60 von der Anzahl von Messwertgeberelementen
abhängen, die
in der ersten Richtung entlang einer Reihe der Messwertgeberanordnung
angebracht sind. In ähnlicher Weise
kann die Anzahl von Verbindungsschichten 60 in der Verbindungsstruktur 70 von
der Anzahl von Messwertgeberelementen abhängen, die in der zweiten Richtung
entlang einer Spalte der Geberanordnung angeordnet sind.
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Folglich
ist die Anzahl der Leiterbahnen 62, die auf jeder der Verbindungsschichten 60 angeordnet sind,
indirekt zu der Anzahl von Verbindungsschichten 60 in der
Verbindungsstruktur 70 proportional. Gemäß beispielhaften
Gesichtspunkten der vorliegenden Technik kann die Anzahl von Leiterbahnen 62,
die auf jeder der Verbindungsschichten 60 angeordnet ist,
erheblich gesteigert werden, was die Dichte der Leiterbahnen 62 in
der ersten Richtung erhöht,
während
die Anzahl von Verbindungsschichten 60, die die operative
Kopplung der Mehrzahl von Messwertgeberelementen an einen Kabelbaum
ermöglichen,
z.B. dementsprechend verringert werden kann. Durch Ausführen der
Verbindungsstruktur 70 wie oben beschrieben, kann eine
gewünschte Kopplung
zwischen der Messwertgeberanordnung und der Verbindungsstruktur 70 vorteilhaft
durch die Verwendung einer reduzierten Anzahl von Verbindungsschichten 60 erreicht
werden, womit eine verringerte Komplexität der Verbindbarkeit, und verringerte
Kosten erreicht werden.
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Die
beispielhafte Verbindungsstruktur 70 ist wie im Folgenden
beschrieben besser zu verstehen. Zum Beispiel kann eine zweidimensionale
Messwertgeberanordnung eine Mehrzahl von Messwertgeberelementen enthalten,
die in einer NxM Matrix angeordnet sind. Es kann festgestellt werden,
dass N eine ganze Zahl ist, und stellvertretend ist für eine Zahl
von Messwertgeberelementen in der Messwertgeberanordnung, die in
einer ersten Richtung angeordnet ist. In ähnlicher Weise ist M eine ganze
Zahl und stellvertretend für
eine Anzahl von Messwertgeberelementen in der Messwertgeberanordnung,
die in einer zweiten Richtung angeordnet ist. Folglich gibt es in
der zweidimensionalen Anordnung NxM Messwertgeberelemente. In einer
Ausführungsform kann
die erste Richtung die X-Richtung 64 sein, und die zweite
Richtung kann die Y-Richtung 66 sein. Festzuhalten ist,
dass die Geberanordnung auch eine runde Form haben kann, eine dreieckige
Form, eine sechseckige Form, eine achteckige Form, oder eine Kombinationen
daraus, wie bereits beschrieben.
-
Demgemäß gibt es
einen Bedarf für
eine Verbindungsstruktur, die in der Lage ist, die operative Kopplung
der NxM Messwertgeberelemente in der Messwertgeberanordnung zu ermöglichen,
während
die Anzahl der Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur vorteilhaft
reduziert wird. Mit anderen Worten kann es wünschenswert sein, eine Verbindungsstruktur
zu entwickeln, die NxM Leiterbahnen aufweist, um das Koppeln der
NxM Messwertgeberelemente in der Messwertgeberanordnung z.B. an
einen Kabelbaum zu ermöglichen. Mit
fortlaufendem Bezug auf 3 wird die Anzahl von Leiterbahnen 62 auf
jeder der Mehrzahl von Verbindungsschichten 60 durch die
Anzahl von Messwertgeberelementen N bestimmt, die in der ersten
Richtung wie vorher beschrieben angeordnet sind. Zudem hängt die
Anzahl von Verbindungsschichten 60 in der Verbindungsstruktur 70 von
der Anzahl von Verbindungselementen M ab, die in der zweiten Richtung
angeordnet sind. Jedoch ist es wünschenswert,
die Anzahl von Verbindungsschichten 60 in der Verbindungsstruktur 70 zu reduzieren,
um eine Verringerung der Komplexität und der Kosten der Verbindung
zu ermöglichen.
-
Gemäß Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik kann die Anzahl der Leiterbahnen auf jeder
der Verbindungsschichten 60 erhöht werden, während die
Anzahl der Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur 70 verringert
wird, wobei die Verbindungsschichten 60 dazu ausgelegt
sind, die Kopplung der Geberelemente an eine externe Vorrichtung
wie z.B. einen Kabelbaum oder Auslese-Elektronik zu ermöglichen.
In bestimmten Ausführungsformen
kann die Verbindungsstruktur 70 K Verbindungsschichten 60 enthalten,
die räumlich
zueinander angeordnet sind. Weiterhin kann jede der K Verbindungsschichten 60 L
darauf angeordnete Leiterbahnen 62 enthalten. Festzuhalten
ist, dass K und L ganze Zahlen sind. Wie vorher festgestellt repräsentieren
N und M eine Anzahl von Geberelementen in der Geberanordnung, die
jeweils entlang der ersten Richtung und der zweiten Richtung angeordnet
sind. Gemäß beispielhaften
Gesichtspunkten der vorliegend Technik kann K konfiguriert sein,
so dass es vergleichsweise kleiner ist als M und L kann konfiguriert
sein so dass es vergleichsweise größer ist als N.
-
Demgemäß kann bei
bestimmten Ausführungsformen
die Dichte der Leiterbahnen
62 auf jeder der Mehrzahl von
Verbindungsschich ten
60 um den Faktor F erhöht werden.
Mit anderen Worten, das Erhöhen
der Anzahl von Leiterbahnen
62 auf jeder der Mehrzahl von
Verbindungsschichten
60 erzeugt NxF Leiterbahnen auf jeder
der Mehrzahl von Verbindungsschichten
60. Es kann festgestellt
werden, dass F typischerweise eine ganze Zahl ist. Entsprechend
zu dieser Erhöhung
der Dichte der Leiterbahnen
62 auf jeder der Mehrzahl der Verbindungsschichten
60 kann
die Anzahl der Verbindungsschichten
60 in der Verbindungsstruktur
70 dann entsprechend
um einen Faktor F verringert werden, was damit M/F Verbindungsschichten
in der Verbindungsstruktur
70 erzeugt. Demgemäß bleibt
die Gesamtzahl der Leiterbahnen
62 in der Verbindungsstruktur
70 unverändert, wie
aus der folgenden Gleichung ersichtlich ist:
-
Folglich
wird der Abstand „A" 72 zwischen
jeder der Leiterbahnen 62 auf jeder der Mehrzahl von Verbindungsschichten 60 in
der ersten Richtung um einen Faktor F reduziert, während der
Abstand „B" 74 zwischen
jeder der Leiterbahnen 62 in der zweiten Richtung um einen
Faktor F erhöht
wird. Jedoch wenn die Dichte der Leiterbahnen 62 auf jeder
der Verbindungsschichten 60 um den Faktor F erhöht wird
und die Anzahl von Verbindungsschichten 60 in der Verbindungsstruktur 70 um
einen Faktor F reduziert wird, dann wurde ein Verbindungsmuster
der Verbindungsstruktur 70 verändert. Wie hier verwendet,
wird der Ausdruck „Verbindungsmuster" verwendet, um eine
Anordnung der Leiterbahnen in der Verbindungsstruktur 70 darzustellen.
Mit anderen Worten, das Verbindungsmuster der beispielhaften Verbindungsstruktur 70 stimmt
nicht länger
mit einem Verbindungsmuster der Messgeberanordnung überein.
Es kann daher wünschenswert
sein, eine Zwischenvorrichtung zu verwenden, die das operative Koppeln
des modifizierten Verbindungsmusters der Verbindungsstruktur 70 mit
der reduzierten Anzahl von Verbindungsschichten 62 und
ein Verbindungsmuster der Messgeberanordnung ermöglicht.
-
4 stellt
eine beispielhafte Ausführungsform 76 einer
Umverteilungsschicht dar. Gemäß Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik wird eine beispielhafte Umverteilungsschicht
vorgestellt. Die Umverteilungsschicht 76 kann dazu ausgelegt
werden, um das operative Koppeln des modifizierten Verbindungsmusters
der Verbindungsstruktur, wie der Verbindungsstruktur 70 (siehe 3)
mit einer verringerten Anzahl von Verbindungsschichten und dem Verbindungsmuster
der Messgeberanordnung zu ermöglichen.
Weiterhin kann die Umverteilungsschicht 76 eine Oberseite
und eine Unterseite haben.
-
In 4 wird
eine Draufsicht der Unterseite der Umverteilungsschicht dargestellt.
In einer Ausführungsform
kann die Umverteilungsschicht 76 eine Substratschicht 78 enthalten.
Die Substratschicht 78 kann Polyester oder Polyimid enthalten.
In bestimmten Ausführungsformen
kann das z.B. das Polyester Mylar enthalten, und das Polyimid kann
Kapton enthalten. Weiterhin können
mehrere Verbindungsplatten 82 auf der Oberseite der Substratschicht 78 angebracht
sein. Die Verbindungsplatten 82, die auf der Oberseite
der Substratschicht 78 angeordnet sind, können in
einem gewünschten
Muster angeordnet sein, so dass das Muster der Verbindungsplatten 82 mit
dem Verbindungsmuster der Messgeberelemente in der Messgeberanordnung übereinstimmt.
Mit anderen Worten, ein Abstand 88 zwischen den Verbindungsplatten 82 kann
dazu ausgelegt sein, einen Abstand zwischen den Messgeberelementen
in der Messgeberanordnung wiederzugeben. Ebenso kann, wie in 4 dargestellt,
die Umverteilungsschicht 76 mehrere Kopplungs elemente 80 enthalten,
die auf der Unterseite der Substratschicht 78 angeordnet
sind. Die Kopplungselemente 80 können so angeordnet sein, dass
jedes der Kopplungselemente 80 eine entsprechende Verbindungsplatte 82 aufweist.
Weiterhin kann jedes der Kopplungselementen 80 dazu ausgelegt
sein, eine entsprechende Verbindungsplatte 82 operativ
an ein entsprechendes Messgeberelement zu koppeln.
-
Die
Umverteilungsschicht 76 kann mehrere Kopplungselementen 80 enthalten,
die in einem Muster auf der Unterseite der Substratschicht 78 angeordnet
sind. Diese Kopplungselemente 80 können in einem gewünschten
Muster angeordnet werden, so dass das Muster der Kopplungselemente 80 dem
Verbindungsmuster der Verbindungsstruktur entspricht. Mit anderen
Worten kann ein Abstand zwischen jedem der Kopplungselemente 80,
welches auf der Unterseite der Substratschicht 78 angeordnet
ist, so ausgelegt werden, dass es einem Abstand zwischen jeder der
Leiterbahnen auf einer Verbindungsschicht in der Verbindungsstruktur
entspricht. Weiterhin kann jedes der Verbindungselemente eine entsprechende
Verbindungsplatte (nicht gezeigt) darauf angeordnet haben. Weiterhin
wird eine Durchgangsbohrung mit der Bezugszahl 84 bezeichnet.
Die Durchgangsbohrung 84 kann so ausgelegt werden, dass
sie die elektronische Kopplung der Oberseite und der Unterseite
der Umverteilungsschicht 76 ermöglicht. 5 stellt
eine geschnittene Seitenansicht 92 der Umverteilungsschicht 76 von 4 entlang
einer Schnittlinie 5-5 dar.
-
Durch
Ausführen
der Umverteilungsschicht wie oben beschrieben, kann die gewünschte Zahl
von Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur, die zur Kopplung
der Messgeberelemente in der Messgeberanordnung erforderlich sind,
in vorteilhafter Weise verringert werden. Zum Beispiel können, wie
in 4 dargestellt, die Kopplungselemente 80 auf
der Unterseite der Substratschicht 78 in so in einem Muster
angeordnet werden, dass die Anordnung die Kopplung von zwei benachbarten
Zeilen der Messwertgeberanordnung ermöglicht, welche jeweils drei
Messwertgeberelemente in einer einzelnen Verbindungsschicht aufweisen.
-
Mit
Bezug auf 6 wird nun eine beispielhafte
Ausführungsform 94 eines
Anteils einer Geberanordnung, welche eine Umverteilungsschicht aufweist,
dargestellt. In einer derzeit betrachteten Konfiguration wird die
Messwertgeberanordnung 84 gezeigt, als ob sie eine Verbindungsschicht 96 enthält, und
eine Mehrzahl von Messwertgeberelementen, und eine Verbindungsstruktur,
die den Messwertgeberelementen zugeordnet ist. Es ist festzustellen,
dass die Verbindungsschicht 96 eine erhöhte Dichte von darauf angeordneten
Leiterbahnen 98 aufweist. Der Messwertgeberaufbau 94 kann
auch eine beispielhafte Umverteilungsschicht enthalten, welche eine
erste Gruppe von Kopplungselementen 104 und eine zweite
Gruppe von Kopplungselementen 106 aufweist, die auf der
Unterseite der Umverteilungsschicht angeordnet sind. Wie vorher
festgestellt können
die Kopplungselemente 104, 106 dazu ausgelegt
werden, um die Kopplung der Leiterbahnen 98 an die Messwertgeberelemente
in der Messwertgeberanordnung zu ermöglichen.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
kann die Verbindungsschicht 96 eine flexible Verbindungsschicht
enthalten, welche eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist.
Weiterhin kann die Verbindungsschicht 96 eine Mehrzahl
von Leiterbahnen 98 enthalten, die auf der ersten Seite
angeordnet sind. Wie vorher festgestellt, weist die einseitige Verbindungsschicht 96 eine
relativ hohe Dichte von darauf angeordneten Leiterbahnen 98 auf,
was in vorteilhafter Weise die Reduzierung der gewünschten
Anzahl von verbundenen Schichten in dem Verbindungsaufbau ermöglicht.
Ebenso ist die Bezugszahl 100 bezeichnend für eine Mehrzahl
von Messwertgeberelementen, die in einer Reihe einer zweidimensionalen
Messwertgeberanordnung, wie z.B. als eine erste Reihe, angeordnet
sind. Weiterhin ist die Bezugszahl 102 für eine Mehrzahl
von Messwertgeberelementen kennzeichnend, die in einer zweiten Reihe
der Messwertgeberanordnung angeordnet sind, wobei die zweite Reihe
z.B. nahe der ersten Reihe liegt. Weiterhin kann die Verbindungsschicht 96 in bestimmten
Ausführungsformen
zwischen den ersten und zweiten Reihen der Geberelemente 100, 102,
wie in 6 dargestellt, angeordnet werden.
-
Wie
in 6 dargestellt kann der erste Satz Kopplungselemente 104 so
ausgelegt werden, dass er die Mehrzahl von Leiterbahnen 98 operativ
koppelt, die auf der einseitigen Verbindungsschicht 96 zu
der Mehrzahl von Messgeberelementen 100 in der ersten Reihe
der Messwertgeberanordnung angeordnet sind. In ähnlicher Weise kann die zweite
Gruppe von Kopplungselementen 106 ausgelegt werden, um
die Mehrzahl der Leiterbahnen 98 operativ zu koppeln, die
auf der einseitigen Verbindungsschicht 96 zu der Mehrzahl
von Messwertgeberelementen in der zweiten Reihe der Messwertgeberanordnung
angeordnet ist. Weiterhin bezeichnet die Bezugszahl 108 ein
Durchgangsloch, welches ausgelegt ist, um die elektrische Kopplung
der Oberseite und der Unterseite der Umverteilungsschicht zu ermöglichen.
Die Kopplungselemente 104, 106 auf der Umverteilungsschicht
können
ausgelegt werden, um jedes der Mehrzahl der Messwertgeberelemente 100, 102 operativ
an eine entsprechende Leiterbahn 98 in der Verbindungsschicht 96 zu
koppeln.
-
Folglich
können
die Kopplungselemente 104, 106, die auf der Umverteilungsschicht
angeordnet sind, vorteilhaft dazu ausgelegt werden, um die Verbindungsschicht 96 operativ
zu koppeln, welche eine erhöhte Dichte
von Leiterbahnen zur einer Mehrzahl von Messwertgeberelementen aufweist,
die in benachbarten Reihen eines Geberaufbaus angeordnet sind, was
die Verwendung einer reduzierten Anzahl von Verbindungsschichten
in dem Verbindungsaufbau bedingt. In der dargestellten Ausführungsform
kann die beispielhafte Umverteilungsschicht dazu ausgelegt werden,
die Kopplung einer einzelnen Verbindungsschicht an Messwertgeberelemente
zu ermöglichen,
die in zwei Reihen auf der Messwertgeberanordnung angeordnet sind.
Durch Ausführen
der Umverteilungsschicht wie oben beschrieben, können Verbindungen in der Messwertgeberanordnung 94 über eine
reduzierte Anzahl von Verbindungsschichten 96 erreicht
werden, wobei jede der Verbindungsschichten 96 eine reduzierte
Dichte von darauf angeordneten Leiterbahnen 98 aufweist.
Mit anderen Worten kann in der dargestellten beispielhaften Ausführungsform
des Messwertgeberaufbaus 94 die gewünschte Anzahl von Verbindungsschichten
zur Ermöglichung
der Kopplung der Messwertgeberelemente 100, 102 an
die entsprechenden Leiterbahnen 98 auf den Verbindungsschichten 96 um
einen Faktor zwei reduziert werden. Weiterhin kann die Signalleitung
in der Umverteilungsschicht ohne jegliche Signalkreuzungen ausgeführt werden.
-
7 zeigt
eine alternative beispielhafte Ausführungsform 110 eines
Teils eines Messwertgeberaufbaus, welcher eine Umverteilungsschicht
aufweist. Wie mit Bezug auf 6 beschrieben,
wird die dargestellte Ausführungsform
der Messwertgeberanordnung 110 so gezeigt, als ob sie eine
Verbindungsschicht 112 enthält, welche eine Mehrzahl von
auf der Unterseite der Verbindungsschicht angeordneten Leiterbahnen 114 aufweist.
Weiterhin enthält
die Geberanordnung 110 eine Mehrzahl von Messwertgeberementen
und eine Verbindungsstruktur, die den Messwertgeberelementen zugeordnet
ist. Der Messwertgeberaufbau 112 kann auch eine beispielhafte
Umverteilungsschicht enthalten, welche eine erste Gruppe von Kopplungselementen 120 aufweist,
die auf der Oberseite der Umverteilungsschicht angeordnet sind,
und eine zweite Gruppe von Kopplungselementen 122, die
auf der Unterseite der Umverteilungsschicht angeordnet sind.
-
Wie
auch mit Bezug auf 6 beschrieben, bezeichnet die
Bezugszahl 116 eine Mehrzahl von Messwertgeberelementen,
die in einer ersten Reihe einer zwei-dimensionalen Messwertgeberanordnung
angeordnet sind. Weiterhin bezeichnet die Bezugszahl 118 eine
Mehrzahl von Messwertgeberelementen, die in einer zweiten Reihe
der zweidimensionalen Messwertgeberanordnung angeordnet sind, wobei
die zweite Reihe z.B. neben der ersten Reihe angeordnet sein kann.
In einer Ausführungsform
kann die Verbindungsschicht 112 zwischen den ersten und
zweiten Reihen von Geberelementen 116, 118 angeordnet
sein, wie in 7 dargestellt.
-
Weiterhin
kann, wie in 7 dargestellt, die erste Gruppe
von Kopplungselementen 120, die auf der Oberseite der Umverteilungsschicht
angeordnet ist, konfiguriert sein um die Leiterbahnen 114 operativ
zu koppeln, die auf der einzelnen Verbindungsschicht 112 zu
den Messgeberelementen 116, die in der ersten Reihe der
Messwertgeberanordnung angeordnet sind, angeordnet ist. In ähnlicher
Weise kann die zweite Gruppe von Kopplungselementen 122,
die auf der Unterseite der Umverteilungsschicht angeordnet sind,
ausgelegt sein, um die Leiterbahnen 114 operativ zu koppeln,
die auf der einzelnen Verbindungsschicht 112 zu den Messwertgeberelemente 118,
die in der zweiten Reihe der Geberanordnung angeordnet sind, angeordnet
ist. Weiterhin bezeichnet die Bezugszahl 124 eine Durchgangsbohrung,
die ausgelegt ist, um die elektrische Kopplung der Oberseite und
der Unterseite der Umverteilungsschicht zu ermöglichen. Die Kopplungselemente 120, 122 auf der
Umverteilungsschicht können
dazu ausgelegt sein, jedes der Mehrzahl von Messwertgeberelementen 116, 118 an
eine entsprechende Leiterbahn 114 auf der Verbindungsschicht 112 zu
koppeln. Weiterhin bezeichnet die Bezugszahl 126 eine flexible
Verbindungsplatte, welche sich auf der Unterseite der Umverteilungsschicht befindet.
Die flexible Verbindungsplatte 126 kann dazu ausgelegt
werden, das Kopplungselement 104 (siehe 6)
und das Messwertgeberelement 100 (siehe 6)
an eine entsprechende Leiterbahn 114 in der Verbindungsschicht 112 zu
koppeln. Wie mit Bezug auf 6 in der
dargestellten beispielhaften Ausführungsform der Geberanordnung 110 festgestellt,
kann die gewünschte
Anzahl von Verbindungsschichten um die Kopplung der Messwertgeberelemente
an entsprechende Leiterbahnen auf den Verbindungsschichten zu ermöglichen,
vorteilhaft um einen Faktor zwei reduziert werden.
-
In 8 wird
nun eine beispielhafte Ausführungsform 128 einer
Messwertgeberanordnung dargestellt, in der eine Umverteilungsschicht
konfiguriert werden kann, um die Kopplung einer einzelnen Verbindungsschicht 130 zu
Messwertgeberelementen zu ermöglichen,
die in drei Reihen auf der Messwertgeberanordnung angeordnet sind.
Wie vorher festgestellt, kann die Verbindungsschicht 130 eine
erhöhte
Dichte von Leiterbahnen 132 enthalten, die auf der Unterseite
angeordnet sind. Die Bezugszahl 134 bezeichnet Messwertgeberelemente,
die in einer ersten Reihe der Messwertgeberanordnung angeordnet
sind, während
Messwertgeberelemente, die in der zweiten Reihe der Messwertgeberanordnung
angeordnet sind, mit der Bezugszahl 136 bezeichnet ist.
In ähnlicher
Weise bezeichnet die Bezugszahl 138 Messwertgeberelemente,
die in der dritten Reihe der Messwertgeberanordnung angeordnet sind.
In einer beispielhaften Ausführungsform
können
die erste Reihe, die zweite Reihe, und die dritte Reihe von Messwertgeberelementen
nebeneinander angeordnet werden.
-
Ebenso
kann die Umverteilungsschicht so ausgelegt werden, dass sie einen
ersten Satz 140, einen zweiten Satz 142, und einen
dritten Satz 144 von darauf angeordneten Kopplungselementen
enthält.
In einer derzeit betrachteten Konfiguration können der erste Satz 140,
der zweite Satz 142, und der dritte Satz 144 von Kopplungselementen 140 auf
der Unterseite der Umverteilungsschicht angeordnet werden. Weiterhin
kann in der dargestellten Ausführungsform
der erste Satz von Kopplungselementen 140 konfiguriert
werden, um die operative Kopplung jedes der Messwertgeberelemente 134,
die in der ersten Reihe der Messwertgeberanordnung zu einer entsprechenden
Leiterbahn 132 auf der Verbindungsschicht 130 angeordnet
sind, zu ermöglichen.
In ähnlicher
Weise kann jedes der Messwertgeberelemente 136, welches
in der zweiten Reihe der Messwerteberanordnung angeordnet ist, an
eine entsprechende Leiterbahn 132 über den zweiten Satz von Kopplungselementen 142 operativ
gekoppelt sein. In gleicher Weise kann der dritte Satz Kopplungselemente 144 dazu
ausgelegt sein, um die operative Kopplung der Geberelemente 138,
die in der dritten Reihe angeordnet sind, an eine entsprechende
Leiterbahn 132 zu ermöglichen.
Die Kopplungselemente 140, 142, 144 auf
der Umverteilungsschicht können
konfiguriert werden, um jedes der Geberelemente 134, 136, 138 an
eine entsprechende Leiterbahn 132 auf der Verbindungsschicht 130 zu
koppeln. Die Bezugszahl 146 bezeichnet eine Durchgangsbohrung,
die dazu ausgelegt sein kann, um die operative Kopplung der Oberseite
und der Unterseite der Umverteilungsschicht zu ermöglichen.
Durch Ausführen
des Messwertgeberaufbaus wie mit Bezug auf 8 beschrieben,
kann eine einzelne Verbindungsschicht 130 verwendet werden,
um die Kopplung der Mehrzahl von Messwertgeberelementen zu ermöglichen,
die in drei benachbarten Reihen in der Messwertgeberanordnung angeordnet
sind. Folglich wird in der dargestellten beispielhaften Ausführungsform
die gewünschte
Anzahl von Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur vorteilhaft
um den Faktor drei reduziert.
-
Das
Ausführen
der Umverteilungsschicht, wie hier bereits beschrieben, erlaubt
in vorteilhafter Weise die Rekonfiguration der Verbindungsstruktur.
Mit anderen Worten ermöglicht
die Verwendung der Umverteilungsschicht eine Reduzierung der Anzahl
der Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur durch Zulassen
einer Steigerung der Dichte der Leiterbahnen auf jeder der Mehrzahl
von Verbindungsschichten, womit eine Reduzierung in der Anzahl der
Verbindungsschichten ermöglicht
wird, die erforderlich sind um die Messwertgeberelemente z.B. an
einen Kabelbaum zu koppeln.
-
Wie
hier bereits beschrieben, können
die Kopplungselemente, die auf der Oberseite und der Unterseite
der Umverteilungsschicht angeordnet sind ausgelegt sein, um die
Messwertgeberelemente operativ zu koppeln, die in benachbarten Reihen
neben den entsprechenden Leiterbahnen auf einer einzelnen Verbindungsschicht
angeordnet sind. Jedoch kann diese Anordnung der Kopplungselemente
in der Umverteilungsschicht eine ungleiche Dicke der Umverteilungsschicht
bedingen. Diese ungleiche Dicke der Umverteilungsschicht kann die
Kontaktadhäsion
während
der Endmontage der Messwertgeberanordnung verringern. Gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik kann die Kontaktadhäsion durch Einführung eines
oder mehrerer Blindkopplungselemente in der Umverteilungsschicht
verbessert werden. Diese Blindkopplungselemente ermöglichen
vorteilhaft das Erzeugen einer Umverteilungsschicht mit gleicher
Dicke. Es ist festzuhalten, dass diese Blindkopplungselemente keine
elektrischen Verbindungen zwischen Geberelementen und der Verbindungsstruktur
erzeugen.
-
Es
kann auch festgestellt werden, dass obwohl die Ausführungsformen
des Messwertgeberaufbaus, welche die Umverteilungsschicht aufweisen
die in den 6 bis 8 dargestellt
ist, Ausführungsformen
des Geberaufbaus abbilden, in denen die Anzahl von Verbindungsschichten
um einen Faktor zwei oder drei reduziert werden kann, anzuerkennen
ist, dass eine Verringerung der Anzahl der Verbindungsschichten
auch gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik ins Auge gefasst werden kann.
-
Gemäß den Gesichtspunkten
der vorliegenden Technik kann in bestimmten Ausführungsformen der Messwertgeberanordnung
die Umverteilungsschicht direkt auf der Verbindungsstruktur als
Muster aufgebracht werden. Alternativ kann in bestimmten anderen
Ausführungsformen
die Umverteilungsschicht direkt auf den Messwertgeberaufbau als
Muster aufgebracht werden.
-
9 ist
ein Flussdiagramm einer beispielhaften Logik 148 zum Bilden
eines Messwertgeberaufbaus, welcher eine Umverteilungsschicht aufweist.
Gemäß beispielhaften
Gesichtspunkten der vorliegenden Technik wird ein Verfahren zum
Bilden eines Geberaufbaus, welcher eine Umverteilungsschicht aufweist,
präsentiert. Das
Verfahren beginnt mit Schritt 150, wo eine Mehrzahl von
Messwertgeberelementen räumlich
zueinander angeordnet werden kann, um eine Messwertgeberanordnung
zu bilden. Zum Beispiel können
die Messwertgeberelemente in Reihen und Spalten angeordnet werden,
um eine zweidimensionale Anordnung zu bilden.
-
In
Schritt 152 kann eine beispielhafte Verbindungsstruktur
gebildet werden, die dazu ausgelegt ist, die Kopplung der Messwertgeberelemente
der Messwertgeberanordnung an eine externe Vorrichtung, wie z.B.
einen Kabelbaum, zu ermöglichen.
Die Verbindungsstruktur kann durch Anordnen mehrerer Verbindungsschichten
in räumlicher
Beziehung zueinander gebildet werden. In einer Ausführungsform
können
die Verbindungsschichten übereinander
geschichtet werden um die Verbindungsstruktur zu bilden. Wie vorher
festgestellt, ist die Anzahl der Leiterbahnen auf jeder der Verbindungsschichten
indirekt zu der Anzahl von Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur
proportional. Mit anderen Worten, die Dichte der Leiterbahnen, die
auf jeder der Verbindungsschichten angeordnet ist, kann erheblich
erhöht
werden. Folglich kann die Anzahl von Verbindungsschichten, die z.B.
die operative Kopplung der Messwertgeberelemente an einen Kabelbaum
ermöglicht,
entsprechend reduziert werden.
-
Wie
vorher beschrieben, stimmt wegen der Steigerung der Dichte der Leiterbahnen
auf jeder der Verbindungsschichten und einer Verringerung der Anzahl
der Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur ein Verbindungsmuster
der Verbindungsstruktur nicht mehr mit dem Verbindungsmuster der
Messwertgeberanordnung überein.
Demgemäß kann bei
Schritt 154 eine exemplarische Umverteilungsschicht die
ausgelegt ist, um die operative Kopplung des Verbindungsmusters
der Verbindungsstruktur mit einer reduzierten Anzahl von Verbindungsschichten
zu ermöglichen
und ein Verbindungsmuster der Messwertgeberanordnung nahe der Verbindungsstruktur
angeordnet werden. In einer Ausführungsform
kann die Umverteilungsschicht eine Substratschicht enthalten, welche
eine Oberseite und eine Unterseite aufweist. Die Substratschicht
kann Polyester oder Polyimid enthalten. In bestimmten Ausführungsformen
kann das Polyester z.B. Mylar enthalten, und das Polyimid kann Kapton
enthalten. Weiterhin können
Kopplungselemente auf der Oberseite und der Unterseite der Umverteilungsschicht
angeordnet werden. Die Kopplungselemente, die auf der Unterseite
der Umverteilungsschicht angeordnet sind, können in einem gewünschten
Muster auf der Substratschicht angeordnet werden, so dass das Muster
der Kopplungselemente mit dem Verbindungsmuster der Verbindungsstruktur übereinstimmt.
Auf ähnliche
Weise kann ein Muster von Kopplungselementen, die auf der Oberseite
des Substrats angeordnet sind, konfiguriert sein, um mit dem Verbindungsmuster
der Messwertgeberelemente in der Geberanordnung übereinzustimmen.
-
Danach
kann die Mehrzahl von Geberelementen operativ mit den Leiterbahnen
auf jeder der Verbindungsschichten in der Verbindungsstruktur über die
Kopplungselemente auf der Umverteilungsschicht bei Schritt 156 gekoppelt
werden, um einen beispielhaften Messwertgeberaufbau zu bilden.
-
Die
verschiedenen Ausführungsformen
des Messwertgeberaufbaus mit der Verbindungsstruktur mit einer verringerten
Anzahl von Verbindungsschichten und die Umverteilungsschicht und
das Verfahren zur Herstellung der verschiedenen Ausführungsformen
des Messwertgeberaufbaus ermöglichen
in vorteilhafter Weise die Verringerung der Zahl der Verbindungsschichten
in der Geberanordnung und ermöglichen
damit die Verringerung der Verbindungskomplexität. Diese Reduzierung der Anzahl
von Verbindungsschichten bedingt eine günstige Reduzierung der Produktionskosten.
Weiterhin erlaubt die Verwendung der Umverteilungsschicht zum Ermöglichen
der Kopplung der Messwertge beranordnung an die Verbindungsstruktur
eine Verringerung der Anzahl von Verbindungsschichten und reduziert
damit erheblich die Komplexität
beim Zusammenbau des Messwertgeberaufbaus.
-
Weiterhin
ermöglicht
die Anwendung der Techniken zum Bilden des Messwertgeberaufbaus,
die hier bereits beschrieben wurden, das Herstellen von preisgünstigen
Messwertgebern zur Verwendung in Abbildungssystemen.
-
Während lediglich
bestimmte Merkmale der Erfindung hier dargestellt und beschrieben
sind, können Fachleute
zahlreiche Modifikationen und Änderungen
entwickeln. Daher ist festzuhalten, dass die beigefügten Ansprüche alle
solchen Modifikationen und Änderungen
umfassen, die innerhalb des tatsächlichen
Geists der Erfindung liegen.
-
- 10
- Ultraschallsystem
- 12
- Aufnahmesubsystem
- 14
- Verarbeitungssubsystem
- 16
- Testperson
- 18
- Messwertgeberaufbau
- 20
- S/E
Wechselschaltungsanordnung
- 22
- Sender
- 24
- Empfänger
- 26
- Strahlformer
- 28
- Steuerungsprozessor
- 30
- Demodulator
- 32
- Bildmodusprozessor
- 34
- Abtastkonverter
- 36
- Anzeigeprozessor
- 38
- Bildschirm
- 40
- Anwenderschnittstelle
- 42
- Fernverbindungssubsystem
- 44
- Webserver
- 46
- Schnittstelle
- 48
- Datenablage
- 50
- Abbildungs-Workstation
- 52
- Messwertgeberaufbau
- 54
- Vorderseite
Messwertgeberaufbau
- 56
- Stützstruktur
- 58
- Verbindungsstruktur
- 60
- Mehrzahl
von Verbindungsschichten
- 62
- Leiterbahnen
- 64
- X-Richtung
- 66
- Y-Richtung
- 68
- Z-Richtung
- 70
- Querschnittsansicht
einer Verbindungsstruktur
- 72
- Abstand
zwischen Leiterbahnen in X-Richtung
- 74
- Abstand
zwischen Leiterbahnen in Y-Richtung
- 76
- Ausführungsform
der Umverteilungsschicht
- 78
- Substrat
- 80
- Kopplungselemente
auf Unterseite des Substrats
- 82
- Verbindungsplatte
- 84
- Durchgangsbohrung
- 88
- Abstand
zwischen Verbindungsplatten
- 92
- Querschnittsseitenansicht
der Umverteilungsschicht
- 94
- Beispielhafte
Ausführungsform
der Messwertgeberanordnung
- 96
- Verbindungsschicht
- 98
- Leiterbahnen
- 100
- Geberelemente
in erster Reihe der Geberanordnung
- 102
- Geberelemente
in zweiter Reihe der Geberanordnung
- 104
- Erster
Satz von Kopplungselementen
- 106
- Zweiter
Satz von Kopplungselementen
- 108
- Durchgangsbohrung
- 110
- Beispielhafte
Ausführungsform
Messwertgeberaufbau
- 112
- Verbindungsstruktur
- 114
- Leiterbahnen
- 116
- Messwertgeberelemente
in erster Reihe der Messwertgeberanordnung
- 118
- Messwertgeberelemente
in zweiter Reihe der Messwertgeberanordnung
- 120
- Erster
Satz Kopplungselemente
- 122
- Zweiter
Satz Kopplungselemente
- 124
- Durchgangsbohrung
- 126
- Flexible
Verbindungsplatte
- 128
- Beispielhafte
Ausführungsform
Messwertgeberaufbau
- 130
- Verbindungsschicht
- 132
- Leiterbahnen
- 134
- Messwertgeberelemente
in erster Reihe der Messwertgeberanordnung
- 136
- Messwertgeberelemente
in zweiter Reihe der Messwertgeberanordnung
- 138
- Messwertgeberelemente
in dritter Reihe der Messwertgeberanordnung
- 140
- Erster
Satz Kopplungselemente
- 142
- Zweiter
Satz Kopplungselemente
- 144
- Dritter
Satz Kopplungselemente
- 146
- Durchgangsbohrung
- 148
- Flussdiagramm,
welches ein beispielhaftes Verfahren zur Bildung eines Verbindungsaufbaus
darstellt
- 150–156
- Im
Flussdiagramm 148 enthaltene Schritte