DE102021118300A1 - Direkt-Chip-auf-Array für mehrdimensionales Wandlerarray - Google Patents

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Abstract

Für einen Direkt-Chip-auf-Array für ein mehrdimensionales Wandlerarray (10) erstreckt sich die allgemein starre und leitfähige Dematching-Schicht (12) jenseits einer Grundfläche des Wandlerarrays (10). Der ASIC (26) ist direkt mit der Dematching-Schicht (12) auf einer Seite verbunden, während die andere Seite eine elektrische Verbindung zu den Elementen (20) des Arrays (10) und E/A-Pads für Verbindungen (z. B. Flex-zu-Dematching-Schicht (12)) zu dem Ultraschallbildgebungssystem vorsieht. Durch das Verwenden der Starrheit der Dematching-Schicht (12) kann der ASIC (26) während einer Bildung des akustischen Stapels geschützt werden. Durch das Verwenden der Leitfähigkeit der Dematching-Schicht (12) wird jegliche Fehlausrichtung durch das Routing durch die Dematching-Schicht (12) kompensiert und/oder wird ein großes flaches Gebiet für E/A bereitgestellt, wobei gute Niedertemperaturunebenheitskontaktverbindungen mit einem größeren Bereich als Flip-Chip-Lötbondhügel ermöglicht werden. Durch das Bereitstellen des E/A für die Systemverbindungen auf einer anderen Seite der Dematching-Schicht (12) als der ASIC (26) kann ein großer Freihalteabstand aufgrund einer Unterfüllung vermieden werden.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegenden Ausführungsformen betreffen eine Zwischenverbindung mehrdimensionaler Wandlerarrays mit elektronischen Elementen. Das Erreichen der Zwischenverbindung zwischen einem akustischen Array und assoziierter elektronischer Sende- und/oder Empfangselemente ist eine technologische Herausforderung für mehrdimensionale (Matrix-) Wandler. Hunderte oder tausende (z. B. bis zu 10000) verschiedener Elemente, die in zwei Dimensionen (Azimut und Elevation) verteilt sind, erfordern eine Zwischenverbindung entlang der z-Achse (Tiefe oder Entfernung) für wenigstens die Elemente, die durch andere Elemente umgeben sind. Da die Elemente klein (z. B. 100-500 µm) sind, gibt es einen beschränkten Platz für eine separate elektrische Verbindung zu jedem Element.
  • Ein typisches Ultraschallbildgebungssystem weist eine begrenzte Anzahl an Kanälen von 64 bis zu 256 auf, bestimmt durch die Anzahl an Kabeln, durch die das System mit einem Ultraschallwandler kommuniziert. Die begrenzte Anzahl an Kabeln kann Spannungen von dem System nicht zu sämtlichen akustischen Elementen in einem Matrixwandler übertragen und dann Signale zurück von den Elementen empfangen. Um die Anzahl an Signalen zu reduzieren, wird ein Strahlformungs-ASIC (Application Specific Integrated Circuit - anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis) zum Strahlformen in der Wandlersonde verwendet. Der ASIC wird so nahe wie möglich an den akustischen Elementen platziert. In einem Chip-auf-Array(COA: Chip-On-Array)-Ansatz ist das akustische Array direkt auf einem Eingang/Ausgang (E/As) eines ASIC-Chips aufgebaut, wie etwa unter Verwendung von Flip-Chip-Verbindungen. Der COA-Ansatz enthält zwei kritische Zwischenverbindungen:
    1. (1) ASIC-zu-akustischem-Element-E/As in dem mittleren Bereich des ASIC und
    2. (2) Flex-zu-ASIC-Zwischenverbindungen in dem Peripheriebereich von ASICs. 1:1-Direktzwischenverbindungen für ASIC-zu-Akustik-E/As sind typischerweise durch Flip-Chip-Technologien gefertigt. Die Flex-zu-ASIC-Zwischenverbindungen dienen dem Senden/Empfangen von Leistung/Masse, einer strahlgeformten Ausgabe und von Steuersignalen hin und her zwischen Wandler und Ultraschallsystem.
  • Wenn der akustische Stapel nur in einem Teil des ASIC gebaut ist, während der Bereich um den Umfang von ASIC-Chips herum für Flex-zu-ASIC-Verbindungen reserviert ist, kann ein Druck, der beim Laminieren einiger akustischer Schichten aneinander, ausgeübt wird, die aktive Transistorschaltungsanordnung des ASIC beschädigen, wie etwa einen Riss in dem Chip an einer Grenzlinie bilden, wo der akustische Stapel endet und periphere Flex-zu-ASIC-Bondzonen beginnen. Die Vorderseite des ASIC, die eine kritische aktive Schaltungsanordnung enthält, ist der mechanischen Belastung, verschiedenen Chemikalien (Epoxid, Unterfüllung, Lötflussmittel usw.) und elektrostatischer Entladung (ESD: Electrostatic Discharge) durch den Wandlerbildungsprozess hinweg direkt ausgesetzt. Aufgrund der Fähigkeit einer Die-Befestigungsmaschine und Fließfähigkeit von Die-Befestigungsmaterialien kann eine Chipverschiebung oder ein Chipversatz während eines Chipkachelungs(oder Die-Befestigungs)-Prozesses nicht vermieden werden, was zu inkonsistenten elektrischen Rastermaßen über die gekachelten Chips für Flex-zu-ASIC-Verbindungen führen kann.
  • Die Flex-zu-ASIC-Verbindungen werden nach dem Abschließend des Akustikkonstruktionsprozesses gefertigt, so dass das zum Bilden des Arrays verwendete Epoxid und die Curie-Temperatur des Piezoelektrikums den Verbindungsprozess auf 100 °C oder weniger begrenzen, aber dennoch weist der ASIC eine unebene Oberfläche, die am besten unter Verwendung von Prozessen bei höherer Temperatur elektrisch verbunden wird. Die Flex-zu-ASIC-Verbindungen erfordern einen großen Freihalteabstand, um eine Kontamination durch eine Unterfüllung zu vermeiden, die bei der Flip-Chip-Verbindung für die ASIC-zu-akustischem-Element-E/As verwendet wird. Flex-zu-ASIC-Verbindungsstellen können aufgrund einer Abmessungsinstabilität von Flexschaltkreisen im Vergleich zu ASIC-zu-Akustik-E/A-Verbindungen, bei denen sowohl ein akustischer Stapel als auch ASICs starr und abmessungsstabil sind, größere Pads erfordern, um zuverlässige elektrische Verbindungen zu erhalten. Wenn die Lötstellen für sowohl einen ASIC-zu-akustischem-Stapel als auch Flex-zu-ASIC-Verbindungen betrachtet werden, ist es nicht einfach, verschiedene Größen von Lötbondhügeln auf einem Wafer aufzuwachsen, da verschiedene Padgrößen Bondhügelherstellungsplattierungsprozessbedingungen ändern.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Als Einführung beinhalten die unten beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen Verfahren, Systeme, Wandlersonden und Komponenten für ein Direkt-COA für ein mehrdimensionales Wandlerarray. Die allgemein starre und leitfähige Dematching(Anpassungsaufhebung)-Schicht erstreckt sich jenseits einer Grundfläche des Wandlerarrays. Der ASIC ist direkt mit der Dematching-Schicht auf einer Seite verbunden, während die andere Seite eine elektrische Verbindung zu den Elementen des Arrays und E/A-Pads für Verbindungen (z. B. Flex-zu-Dematching-Schicht) zu dem Ultraschallbildgebungssystem vorsieht. Durch das Verwenden der Dematching-Schicht-Starrheit kann der ASIC während einer Bildung des akustischen Stapels geschützt werden. Durch das Verwenden der Dematching-Schicht-Leitfähigkeit wird eine beliebige Fehlausrichtung durch das Routing durch die Dematching-Schicht kompensiert. Durch das Verwenden der Dematching-Schicht-Leitfähigkeit wird ein großes flaches Gebiet für E/A bereitgestellt, wobei gute Niedertemperaturunebenheitskontaktverbindungen mit einem größeren Bereich als Flip-Chip-Lötbondhügel ermöglicht werden. Durch das Bereitstellen des E/A für die Systemverbindungen auf einer anderen Seite der Dematching-Schicht als der ASIC kann ein großer Freihalteabstand aufgrund einer Unterfüllung vermieden werden.
  • Bei einem ersten Aspekt wird ein mehrdimensionales Wandlerarraysystem bereitgestellt. Ein akustisches Array weist Wandlerelemente auf, die in einem Gitter über eine erste und zweite Dimension verteilt sind. Das akustische Array weist ein erstes Ausmaß der Wandlerelemente entlang der ersten Dimension auf. Eine Dematching-Schicht ist mit dem akustischen Array in einem akustischen Stapel verbunden. Die Dematching-Schicht unterstützt die Wandlerelemente auf einer ersten Seite und erstreckt sich für ein zweites Ausmaß entlang der ersten Richtung. Das zweite Ausmaß ist größer als das erste Ausmaß. Ein Chip eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises ist direkt an eine zweite Seite der Dematching-Schicht gebondet. Die zweite Seite liegt der ersten Seite gegenüber. Ein flexibler Schaltkreis ist mit der Dematching-Schicht auf der ersten Seite verbunden.
  • Bei einem zweiten Aspekt wird eine Ultraschallwandlersonde bereitgestellt. Eine Chip-auf-Array-Anordnung eines Halbleiterchips, der elektrisch mit einem mehrdimensionalen Wandlerarray verbunden ist, wird bereitgestellt. Das mehrdimensionale Wandlerarray ist ein Viertelwellenlängenwandler mit einer Dematching-Schicht. Der Halbleiterchip ist durch die Dematching-Schicht elektrisch mit dem mehrdimensionalen Wandlerarray verbunden. Kontaktpads befinden sich auf der Dematching-Schicht für Masse und Signalisierung von dem Halbleiterchip zu einem Ultraschallbildgebungssystem. Die Dematching-Schicht stellt ein Signalrouting von den Kontaktpads zu dem Halbleiterchip und von dem Halbleiterchip zu dem mehrdimensionalen Wandlerarray bereit.
  • Bei einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Verbinden elektronischer Elemente mit einem Array akustischer Elemente bereitgestellt. Ein integrierter Schaltkreis ist direkt mit einer ersten Oberfläche einer Dematching-Schicht der akustischen Elemente verbunden. Leiter sind mit einer zweiten Oberfläche der Dematching-Schicht verbunden. Die zweite Oberfläche liegt der ersten Oberfläche gegenüber. Die Leiter sind mit Pads auf der zweiten Oberfläche außerhalb einer Grundfläche auf der Dematching-Schicht der akustischen Elemente verbunden.
  • Die vorliegende Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche definiert und nichts in diesem Abschnitt sollte als eine Beschränkung bezüglich dieser Ansprüche aufgefasst werden. Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind unten in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen besprochen und können später unabhängig oder in Kombination beansprucht werden. Verschiedene Ausführungsformen können verschiedene Ziele oder Vorteile erzielen oder nicht erzielen.
  • Figurenliste
  • Die Komponenten und die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, stattdessen wird ein Schwerpunkt auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt. Zudem bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugsziffern entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten hinweg.
    • 1A und 1B sind eine Querschnittsansicht bzw. eine Ansicht eines oberen Bereichs eines Teils einer Ausführungsform einer Chip-auf-Array-Zwischenverbindung eines akustischen Arrays mit einem integrierten Schaltkreis;
    • 2A und 2B sind eine Ansicht eines oberen Gebiets bzw. eine Querschnittsansicht der Ausführungsform der Chip-auf-Array-Zwischenverbindung aus 1B und 1A;
    • 3A und 3B sind eine Ansicht eines oberen Gebiets bzw. eine Querschnittsansicht eines Ultraschallwandlersystems, das eine Dematching-Schicht zur Verbindung mit mehreren ASICs verwendet;
    • 4 zeigt ein Beispiel für eine Chipverschiebung, die aufgrund des Verwendens einer dazwischenliegenden Dematching-Schicht erlaubt ist;
    • 5 veranschaulicht ein Beispiel für einen Unebenheitskontakt, der auf einer Oberfläche einer Dematching-Schicht bereitgestellt ist;
    • 6 veranschaulicht beispielhafte Masseverbindungspfade, die aufgrund der Verwendung der Dematching-Schicht zum Signalrouting bereitgestellt sind;
    • 7 veranschaulicht einen anderen beispielhaften Masseverbindungspfad; und
    • 8 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Verbinden elektronischer Elemente mit einem Array akustischer Elemente.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN UND VORLIEGEND BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Dematching-Schicht des akustischen Stapels ermöglicht eine Viertelwellenlängenakustikgestaltung. Die Dematching-Schicht erstreckt sich derart, dass sie mehr als die Wandlerelemente bedeckt, wie etwa sich derart erstreckt, dass sie den gesamten Bereich des ASIC oder der ASICs bedeckt. Die Dematching-Schicht ist ein starres Substrat, das als eine mechanische Stütze zum Befestigen an dem ASIC und dem Rest des akustischen Stapels dient, wobei eine Verwendung dünnerer ASICs ermöglicht wird. Die Dematching-Schicht wirkt auch als eine elektrische Routingschicht zum Senden und/oder Empfangen von Signalen und Massen, wie etwa zum Bereitstellen direkter Verbindungen von dem ASIC zu den vereinzelten Elementen sowie zum Routen von Signalen und Masse von dem flexiblen Schaltkreis zu dem ASIC in dem Gebiet der Dematching-Schicht, das sich jenseits des Rests des akustischen Stapels erstreckt. Da der ASIC an eine Unterseite der Dematching-Schicht gebondet ist und der flexible Schaltkreis mit einer Oberseite der Dematching-Schicht verbunden ist, ist die Flex-zu-ASIC-Bondung unabhängiger von dem Flip-Chip-Prozess und von größeren Pads, die durch die Dematching-Schicht gebildet werden. Durch Verbinden des flexiblen Schaltkreises mit der erweiterten Dematching-Schicht kann eine Niedertemperaturunebenheitsbondung für die elektrischen Flex-zu-ASIC-Verbindungen verwendet werden. Aufgrund der Härte der Dematching-Schicht kann der ASIC und/oder akustische Stapel mit einem geringeren Risiko davon, dass die Sonden die Kontaktpads beschädigen, getestet werden.
  • 1A und 1B zeigen eine Ausführungsform des schematischen Konzepts von COA-Zwischenverbindungen. Die Dematching-Schicht 12, die die unterste Schicht eines akustischen Stapels (z. B. der Dematching-Schicht 12, eines Piezoelektrikums 14, einer oder mehrerer Anpassungsschichten 16, 18 und Elektroden 24) ist, erstreckt sich derart, dass sie den gesamten Bereich des ASIC 26 bedeckt. Alle ASIC-E/As für sowohl akustische Elemente als auch Peripherieverbindungen sind direkt mit der Unterseite der Dematching-Schicht 12 verbunden, so dass eine gesamte aktive Schaltungsanordnung des ASIC 26 gut gesichert ist, indem sie mit dem Substrat der Dematching-Schicht 12 gestützt und/oder geschützt wird. Während einer Vereinzelung oder Zerteilung des akustischen Stapels werden sämtliche ASIC-E/As (z. B. Flip-Chip-Verbindungsstellen 34) elektrisch durch die Schnittbereiche in der Dematching-Schicht separiert. Die separierten E/As in dem Peripheriebereich der Dematching-Schicht 12 (d. h. der Bereich 38, der sich jenseits einer Grundfläche oder Zone 40 des akustischen Stapels erstreckt) sind mit dem flexiblen Schaltkreis 30 verbunden. Der flexible Schaltkreis 30 ist elektrisch zum Senden und/oder Empfangen verschiedener Signale hin und her zwischen dem Wandler und Ultraschallsystem verbunden. Beispielhafte Signale, die durch die Dematching-Schicht geroutet werden, beinhalten Leistung, Masse, strahlgeformte Ausgabesignale, digitale Eingabe und/oder Ausgabe, digitaler Takt und/oder Temperatursensorsignale.
  • Die Dematching-Schicht 12 ermöglicht nicht nur eine Viertelwellenlängenakustikgestaltung, sondern wirkt auch als eine mechanische Stütze für den ASIC 26 und den akustischen Stapel. Die Dematching-Schicht 12 wirkt sogar als eine elektrische Routingschicht zum Senden und/oder Empfangen von Signalen und Massen zu dem flexiblen Schaltkreis 30 hin. Der Vereinigungsprozess für die Verbindung von dem flexiblen Schaltkreis 30 zu den E/A-Pads oder Elemente der Dematching-Schicht 12 werden weniger durch Flip-Chip-Verbindungsstellen auf der gegenüberliegenden Seite der Dematching-Schicht 12 beeinflusst. Epoxidunebenheitsbonden, das ein Niedertemperaturbondprozess (-60 °C) ist, kann verwendet werden, da die Dematching-Schicht 12 im Gegensatz zu Flip-Chip- oder Drahtbondpads mit einer Topographie um Pads auf ASICs herum, die durch eine Passivierungsschicht geschützt werden, eine sehr flache Oberfläche bereitstellt. Typische Flip-Chip-Optionen, wie etwa Lot, Cu- und Au-Säule, ACF-, NCF-, NCP- und Ag-Paste, können in Abhängigkeit von den Wandlern verwendet werden.
  • 1A ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines mehrdimensionalen Wandlerarraysystems. Das System wird für eine Ultraschallwandlersonde, wie etwa in einer in der Hand gehaltenen Sonde zum Scannen von außerhalb eines Patienten oder einer intrakavitären (z. B. transthorakalen oder transösophagealen Wandlersonde) oder katheterbasierten Sonde zum Scannen von innerhalb eines Patienten, verwendet. Das System ist eine Chip-auf-Array-Anordnung, bei der ein Halbleiterchip (z. B. ASIC 26) elektrisch direkt mit der Dematching-Schicht 12 eines mehrdimensionalen Wandlerarrays 10 verbunden ist. Aufgrund des geringen parasitären Effekts können kurze elektrische Verbindungen, verbessertes Scannen und verbesserte Bildgebung mit Ultraschall für medizinische Diagnostik bereitgestellt werden. Die Dematching-Schicht 12 erstreckt sich derart, dass sie eine elektrische Verbindung zu dem flexiblen Schaltkreis 30 bereitstellt als auch den Halbleiterchip schützt.
  • Das Arraysystem und eine entsprechende Sonde werden unter Verwendung des Verfahrens aus 8 oder eines anderen Verfahrens gebildet. Das Arraysystem beinhaltet das Array 10, das durch einen akustischen Stapel, den ASIC 26 und den flexiblen Schaltkreis 30 gebildet ist. Zusätzliche, andere oder weniger Komponenten können bereitgestellt werden. Zum Beispiel wird der akustische Träger 28 zum Absorbieren akustischer Energie zu der Rückseite des ASIC 26 hinzugefügt. Als ein anderes Beispiel wird der flexible Schaltkreis 30 nicht bereitgestellt, wie etwa wenn eine Drahtbondung oder andere elektrische Verbindung zwischen dem ASIC 26 und dem Ultraschallbildgebungssystem oder Scanner bereitgestellt ist.
  • Das akustische Array 10 weist Wandlerelemente 20 auf, die in einem Gitter über zwei Dimensionen verteilt sind. Das mehrdimensionale Wandlerarray 10 ist ein Array aus piezoelektrischen oder mikroelektromechanischen (kapazitive Membran) Elementen 20. Hier werden piezoelektrische Beispiele verwendet. Das Array 10 ist flach, konkav oder konvex. Die Elemente 20 sind entlang Azimut- und Elevationsdimension verteilt. Die Elemente 20 sind mit einem beliebigen verschiedener Rastermaße, wie etwa alle 100, 150, 200, 250, 400 oder 500 Mikrometer, in einer vollständig gesampelten Beabstandung entlang der zwei Dimensionen verteilt. In 1A und 1B ist das Rastermaß der Wandlerelemente 20 als ein gleiches Rastermaß (z. B. Zentrum-zu-Zentrum-Rastermaß) wie für die Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 gezeigt. Andere Rastermaße oder ein Rastermaß, das als eine Funktion des Ortes variiert, können verwendet werden. Das Rastermaß kann in verschiedenen Richtungen oder Dimensionen das gleiche oder unterschiedlich sein, wie etwa 300 Mikrometer entlang Elevation und 600 Mikrometer in Azimut. Es wird ein vollständiges oder spärliches Sampling der Platzierung der Elemente 20 bereitgestellt.
  • Das Array 10 und entsprechende Wandlerelemente 20 beinhalten eine oder mehrere Impedanzanpassungsschichten 16, 18, eine piezoelektrische Schicht 14 und die Dematching-Schicht 12. Jedes der Elemente 20 des Arrays 10 beinhaltet wenigstens zwei Elektroden. Die Elemente 20 wandeln zwischen elektrischen und akustischen Energien. Zusätzliche, andere oder weniger Schichten können bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein Trägerblock 28 auf einer Seite des Arrays 10 zum Begrenzen akustischer Reflexion von in einer unerwünschten Richtung transmittierter Energie positioniert sein. Eine Linse, ein Fenster oder andere derzeit bekannte oder später entwickelte mehrdimensionale Wandlerarraykomponenten können enthalten sein.
  • Die Anpassungsschicht 16, 18 ist eine Schicht aus einem Material mit einer ¼-Wellenlänge-Dicke. Das Material weist eine akustische Impedanz zwischen der Impedanz der piezoelektrischen Schicht 14 und des Patienten auf. Mehrere Schichten zur graduellen Änderung der akustischen Impedanz können verwendet werden, wie etwa mit den Hoch- und Niederanpassungsschichten 16, 18 gezeigt. Möglicherweise wird nur eine Anpassungsschicht 16, 18 verwendet.
  • Die piezoelektrische Schicht 14 ist eine Scheibe oder Platte aus einem piezoelektrischen Material. Ein festes Piezoelektrikum (z. B. Einkristall-PZT) kann verwendet werden. Ein ein- oder polykristallines piezoelektrisches Material kann verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen wird ein Komposit aus einem Piezoelektrikum und Epoxid oder einem anderen Polymer verwendet.
  • Eine Masseebene kann eine Elektrode bilden. Die Masseebene kann durch eine leitfähige Anpassungsschicht 16, 18 bereitgestellt werden. Eine oder beide der Anpassungsschichten 16, 18 kann/können leitfähig sein, wie etwa sowohl eine Masseebene als auch eine Impedanzanpassung bereitstellend. Alternativ dazu oder zusätzlich wird eine separate metallisierte Schicht oder Folienschicht als die Masseebene für das Array 10 bereitgestellt. Eine Lage aus einem Leiter wird auf, innerhalb oder unterhalb einer der Anpassungsschichten 16, 18 platziert oder abgeschieden, wie etwa die Masserückleitungsschicht 32 zwischen den Anpassungsschichten 16, 18, wie in 1A gezeigt.
  • Eine andere Lage aus einem Leiter stellt Leiter zum Bilden der Signalelektroden bereit. Ein Leiter kann verwendet werden, der auf der Dematching-Schicht 12 oder der piezoelektrischen Schicht 14 abgeschieden ist. Alternativ dazu wird ein Leiter verwendet, der zwischen der Dematching-Schicht 12 und der piezoelektrischen Schicht 14 platziert oder gebildet ist. Bei noch anderen Ausführungsformen wird der Leiter durch leitfähiges Material der Dematching-Schicht 12 gebildet. Nach einer Zerteilung oder Separation stellt die Lage aus dem Leiter separate Signalelektroden für die Wandlerelemente 20 bereit. Eine elektrisch separate Signalelektrode ist für jedes Wandlerelement 20 bereitgestellt.
  • Der akustische Stapel bildet einen Viertelwellenlängenwandler. Die Elemente 20 des Arrays 10 beinhalten die Dematching-Schicht 12, was eine Dicke der piezoelektrischen Schicht 14 basierend auf einer Viertelwellenlängengestaltung erlaubt. Ein akustischer Träger 28 kann hinter dem ASIC 26 hinzugefügt werden.
  • Die Wandlerelemente 20 beinhalten die Dematching-Schicht 12. Die Schnittbereiche 22 (Zerteilungsschnitte), die die Elemente 20 separieren, erstrecken sich durch die Dematching-Schicht 12. In dem akustischen Stapel weisen die Wandlerelemente 20 des Arrays 10 die piezoelektrische Schicht 14 auf, die mit einer Seite der Dematching-Schicht 12 verbunden oder auf diese gestapelt ist. Die Dematching-Schicht 12 unterstützt die Wandlerelemente 20. Eine obere oder eine einem Wandler zugewandte Oberfläche der Dematching-Schicht 12 kontaktiert die Signalelektrode und/oder die piezoelektrische Schicht 14, während eine untere oder nach hinten zeigende Oberfläche der Dematching-Schicht 12 den ASIC 26 kontaktiert.
  • Die Dematching-Schicht 12 ist eine Schicht aus einem Material mit einer ¼-Wellenlänge-Dicke. Ein beliebiges Material kann verwendet werden, wie etwa Wolframcarbid, wobei das Material eine größere akustische Impedanz als das Piezoelektrikum 14 der Elemente 20 bereitstellt. Die Dematching-Schicht 12 stellt eine eingespannte Grenzbedingung bereit, was zu einer besseren Empfindlichkeit und breiteren Bandbreite in dem Ultraschallwandler führt.
  • Unter Bezugnahme auf 1B, 2A und 2B bedecken die Elemente 20 des akustischen Stapels 52 eine Arrayzone 40. Die Elemente 20 sind entlang der Azimut- und Elevationsdimension über der Arrayzone 40 verteilt, wobei eine Grundfläche des Arrays 10 gebildet wird. Die Dematching-Schicht 12 weist ein größeres Ausmaß entlang wenigstens einer der Dimensionen auf. Zum Beispiel zeigt 1B die Dematching-Schicht 12, die sowohl die Akustikstapelzone 40 als auch eine Nur-Dematching-Schicht-Zone 38 bedeckt. Anstatt eine gleiche Grundfläche wie der akustische Stapel zu haben, weist die Dematching-Schicht 12 eine größere Fläche auf und erstreckt sich derart, dass sie eine größere Länge entlang der Elevations- oder Azimutdimension aufweist. Als ein anderes Beispiel zeigen 2A und 2B die Dematching-Schicht 12 mit einem geringfügig größerem Ausmaß als der akustische Stapel 52 entlang einer Dimension (z. B. Elevation) und einem erheblich (z. B. wenigstens 10 %) größerem Ausmaß als der akustische Stapel 52 entlang einer anderen Abmessung (z. B. Elevation). Das Array 10 weist ein geringeres Ausmaß in Azimut und/oder Elevation als die Dematching-Schicht 12 auf.
  • Bei einer Ausführungsform weist die Dematching-Schicht 12 eine gleiche Fläche oder Größe und Form wie der ASIC 26 auf. Der ASIC 26 weist eine größere Grundfläche als der akustische Stapel 52 auf, so dass er sich entlang einer oder zwei Dimensionen zu einem größerem Ausmaß als das Array 10 erstreckt. Die Dematching-Schicht 12 kann eine geringere oder größere Fläche als der ASIC auf den zusammengefügten oder kontaktierenden Oberflächen aufweisen. 2A und 2B zeigen den ASIC 26 als eine größere Fläche (z. B. Länge und Breite) als der akustische Stapel 52 aufweisend und zeigen die Dematching-Schicht 12 als eine größere Fläche (Länge und Breite) als der ASIC 26 aufweisend.
  • Die Dematching-Schicht 12 ist starr, wie etwa mit einem Steifigkeits- oder Elastizitätsmodul größer als 400 GPa (z. B. > 530 GPa in dem Elastizitätsmodul). Die Dematching-Schicht 12 ist elektrisch leitfähig und/oder ist plattiert oder weist darin gebildete Vias zur elektrischen Leitung auf. Die Dematching-Schicht 12 wirkt als ein starres und abmessungsstabiles Substrat, nicht nur durch Flip-Chip-Prozesse zum Verbinden des ASIC 26 mit den akustischen Elementen 20 (d. h. Verbinden des ASIC 26 mit dem akustischen Stapel 52) hinweg, sondern auch während des Arraylaminierungsprozesses. Der ASIC 26 wird durch eine verschiedener Flip-Chip-Optionen, einschließlich Lot, Cu- und Au-Säule, Epoxidunebenheitsbonden, ACF-, NCF-, NCP- und Ag-Paste, an der unteren Oberfläche der Dematching-Schicht 12 befestigt. Während des Flip-Chip-Prozesses wird der gesamte ASIC 26 gut durch dieses starre Substrat (d. h. die Dematching-Schicht 12) gestützt. Obwohl akustische Schichten (z. B. Piezoelektrikum 14, Masserückleitung, Abschirmungsschicht und Anpassungsschichten 16, 18) zusammen auf der oberen Oberfläche der Dematching-Schicht 12 laminiert sind, wird der Laminierungsdruck durch diese erweiterte starre Dematching-Schicht 12 über den ASIC 26 ohne Belastungskonzentrationspunkte verteilt. Das durch die Dematching-Schicht 12 bereitgestellte starre Substrat stützt den gesamten Chipbereich des ASIC 26, wobei ein dünnerer ASIC 26 ermöglicht wird, um jegliche unerwünschte Ultraschallwellenreflexion von dem Chip zu vermeiden.
  • Der ASIC 26 ist ein Halbleiterchip. Der Halbleiterchip beinhaltet einen integrierten Schaltkreis zur Signalverarbeitung. Transistorbasierte oder schalterbasierte Vorrichtungen sind innerhalb des Chips bereitgestellt. Der integrierte Schaltkreis kann der ASIC 26 sein. Bei anderen Ausführungsformen beinhaltet der Chip oder integrierte Schaltkreis einen analogen Schaltkreis, einen digitalen Schaltkreis, einen Schalter, einen Multiplexer, eine Steuerung, einen Prozessor, einen Digitalsignalprozessor, ein feldprogrammierbares Gatterarray oder eine andere derzeit bekannte oder später entwickelte aktive elektrische Komponente. Der integrierte oder andere Schaltkreis kann in einer Halbleiterchipform als der Schaltkreis vorliegen.
  • Die Halbleiter oder aktiven elektronischen Elemente beinhalten Sende- und/oder Empfangsschaltkreise zum Ultraschallscannen mit dem akustischen Array 10. Zum Beispiel sind mehrere Sendeschaltkreise, mehrere Empfangsschaltkreise und/oder eine Steuerung als ein Halbleiterchip bereitgestellt. Die Sendekomponenten sind von den Empfangskomponenten separiert oder können mit diesen integriert sein. Sendekomponenten beinhalten Hochspannungsimpulserzeuger, Filter, Speicher, Verzögerungselemente, Phasenrotatoren, Multiplizierer, Kombinationen daraus oder eine andere derzeit bekannte oder später entwickelte Sendestrahlformerkomponente. Die Empfangskomponenten beinhalten Filter, Verstärker, Verzögerungselemente, Summierer, Kombinationen daraus oder eine andere derzeit bekannte oder später entwickelte Empfangsstrahlformerkomponente. Da Empfangsstrahlformerkomponenten mit niedrigeren Spannungen als die Sendekomponenten arbeiten können, befinden sich die Empfangs- und Sendekomponenten auf separaten Vorrichtungen oder Chips, aber eine Kombinationsvorrichtung für den Sende- und Empfangsoperation kann bereitgestellt werden. Der integrierte Schaltkreis beinhaltet alle oder einen Teil von einem Sendestrahlformer, Impulserzeugern, einem Empfangsstrahlformer, Verstärkern, Phasenrotatoren, Verzögerungselementen, Summierern oder anderer aktiver elektronischer Elemente, die zum Ultraschallscannen verwendet werden. Zum Beispiel ist der ASIC 26 ein partieller Strahlformer zum Kombinieren von Signalen von verschiedenen Gruppen von Elementen und Ausgeben einer Anzahl an partiellen strahlgeformten Signalen für verschiedene Empfangsaperturen an die entsprechende Anzahl an Leiterbahnen auf dem flexiblen Schaltkreis 30 und Kabeln, die die Sonde mit dem Ultraschallsystem und dem Strahlformer darin verbinden.
  • Bei einer Ausführungsform ist eine einzige aktive elektrische Komponente, wie etwa ein einziger Chip oder ASIC 26, bereitgestellt, wie in 2A und 2B gezeigt ist. Eine größere Anzahl an akustischen Elementen 20 und eine entsprechende Apertur führen zu einem ASIC-Chip mit größerer Größe, um die akustischen Signale zu verarbeiten. Ein größerer ASIC-Chip ist teurer, da der größere Chip höhere Chancen hat, während einer Halbleiterverarbeitung Defekte zu entwickeln. Um die Größe des integrierten Schaltkreises zu reduzieren, können zwei oder mehr integrierte Schaltkreise gekachelt werden. 3A und 3B zeigen ein Beispiel, bei dem vier Halbleiterchips oder integrierte Schaltkreise gekachelt sind. Zwei oder mehr Halbleiterchips können gekachelt oder aneinander angrenzend platziert werden. Jeder Halbleiter oder integrierte Schaltkreis ist angrenzend an die Dematching-Schicht 12 positioniert. Zwei oder mehr Chips mit kleinerer Größe sind auf der Dematching-Schicht 12 anstelle eines einzigen größeren ASIC-Chips montiert. Jeder integrierte Schaltkreis ist elektrisch mit verschiedenen Teilmengen der Wandlerelemente 20 verbunden. Zum Beispiel sind vier ASICs 26 elektrisch mit vier Gruppen von Elementen 20 verbunden, wobei sich jedes Element 20 in einer Gruppe befindet. Unabhängig von einer Kachelung oder keiner Kachelung wirkt die Dematching-Schicht 12 als eine mechanische Stütze zum Anbringen der ASICs 26 und des akustischen Stapels sowie einer elektrischen Routingschicht zum Senden/Empfangen von Signalen und Massen zu dem Flexschaltkreis 30.
  • Da mehr ASICs 26 unterhalb des akustischen Stapels mit zunehmender akustischer Apertur montiert sind, wird die Stetigkeit des Rastermaßes aufgrund einer Chipverschiebung über die gekachelten Chips hinweg mit größerer Wahrscheinlichkeit unterbrochen. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem die Umrisse von zwei ASICs 26 mit gestrichelten Linien gezeigt sind. Diese ASICs 26 sind, wenn sie gekachelt sind, relativ zueinander und der Dematching-Schicht 12 verschoben. Da die Dematching-Schicht 12, wenn sie Schneidebereiche aufweist, größere Oberflächenbereichpads oder Signalpfade bildet, kann eine gewisse Verschiebung bereitgestellt werden, während die Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 immer noch mit den korrekten Elementen 20 und Pads verbunden werden, die durch die Dematching-Schicht 12 für eine Verbindung mit dem flexiblen Schaltkreis 30 gebildet sind. Die Dematching-Schicht 12 stellt trotz der Verschiebungen der ASICs 26 konsistente Rastermaße bereit, die den Flexschaltkreispads und akustischen Elementen 20 entsprechen. Die Rastermaße für die Flex-zu-ASIC-Eingänge/Ausgänge und für die Element-zu-ASIC-Eingänge/Ausgänge können rückgesetzt und durch die Dematching-Schicht 12 als Eingang/Ausgang-Elemente trotz einer Die-Befestigung-Verschiebung während der Kachelung von ASICs kontinuierlich sein.
  • Unter Bezugnahme auf 1A und 1B beinhaltet der Halbleiterchip (z. B. ASIC 26) Eingang/Ausgang-Pads. Der Halbleiterchip beinhaltet Eingang/Ausgang-Leiter, die auf einer größten Oberfläche oder Oberfläche, die gegen die Dematching-Schicht 12 zu platzieren ist, freigelegt sind. Bei alternativen Ausführungsformen verlassen die Pads den Chip entlang Rändern und sind durch eine Drahtbondung oder Umverteilungsschichten, die sequentiell abgeschiedene Metallbahnen und ein Dielektrikum umfassen, zu einer Verteilung auf der größten Oberfläche geroutet. Zur Verbindung mit der Dematching-Schicht 12 sind Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 auf den Eingang/Ausgang-Pads gebildet. Die Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 sind Lötkugeln, eine Cu-Säule, ein Au-Bondhügel oder ein anisotroper leitfähiger Film (ACF).
  • Der Halbleiterchip (z. B. ASIC 26) ist direkt an die Dematching-Schicht 12 Flip-Chip-gebondet. Der Chip ist gegen die Dematching-Schicht 12 platziert, so dass die Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 die Dematching-Schicht 12 ohne dazwischenliegende Schichten kontaktieren. Die direkte Verbindung kann eine Unterfüllung 36 zum Stützen der Flip-Chip-Bondung beinhalten. Wärme wird angewandt, wobei eine direkte physische und elektrische Verbindung von dem Chip (z. B. von dem Eingang/Ausgang-Pads des ASIC 26) zu der Dematching-Schicht 12 gebildet werden. Der Halbleiterchip ist direkt an eine Unterseite oder Seite gegenüber der piezoelektrischen Schicht 14 der Dematching-Schicht 12 gebondet. Dieses Bonden kann vor dem Stapeln des Rests der akustischen Stapelungsschichten durchgeführt werden.
  • Wie in 2A und 2B gezeigt, weist der Halbleiterchip (z. B. ASIC 26) einen größeren Oberflächenbereich als die Grundfläche des Arrays 10 auf. Der akustische Stapel 52, der die Elemente 20 des Arrays 10 bildet, weist eine gegebene Größe der Oberfläche auf, die mit der Dematching-Schicht 12 verbunden ist. Der Halbleiterchip weist eine größere Größe der Oberfläche auf, die mit der Dematching-Schicht 12 verbunden ist. Der Chip ist entlang wenigstens einer Richtung größer, wie etwa entlang Azimut oder Elevation. Der Chip kann entlang sowohl Azimut als auch Elevation größer sein. Der Chip weist eine gleiche Größe (z. B. einen gleichen Oberflächenbereich) und eine gleiche Form wie die Dematching-Schicht 12 auf. Alternativ dazu, und wie in 2A und 2B gezeigt, ist die Kontaktoberfläche des Chips kleiner als die Kontaktoberfläche der Dematching-Schicht 12.
  • Bei einer Ausführungsform weisen die Dematching-Schicht 12, das akustische Array 10 (z. B. der akustische Stapel 52 ohne die Dematching-Schicht 12) und der Chip (z. B. der ASIC 26) Ausmaße entlang der Elevationsdimension innerhalb von 5 % voneinander auf (d. h. der/die/das kürzeste liegt entlang der Elevation innerhalb von 5 % der/des längsten). Es können andere relative Größen verwendet werden, wie etwa gleich, innerhalb von 2 % oder innerhalb von 10 %. Die Dematching-Schicht 12 und der Chip sind wenigstens 10 % größer als die Länge des akustischen Stapels 52 entlang der Azimutdimension. Es können andere relative Größen verwendet werden, wie etwa 5 %, 15%, oder 20 %. Die Dematching-Schicht 12 kann sich anstelle von oder zusätzlich zu Azimut in der Elevation erstrecken. Die Dematching-Schicht 12 und der Chip weisen Ausmaße entlang der Azimut- und/oder Elevationsdimension innerhalb 5 % voneinander und wenigstens 10 % größer als das Ausmaß des akustischen Stapels 52 entlang einer oder beider Dimensionen auf. Es können andere relative Größen verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1A und 1B sind die Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 zum Verbinden der Eingang/Ausgang-Pads des ASIC 26 mit den Elementen 20 positioniert. Separate Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 sind mit separaten Elementen 20 in der Akustikstapelzone 40 verbunden. In der Nur-Dematching-Schicht-Zone 38 (d. h. keine piezoelektrische Schicht 14 oder außerhalb der Grundfläche des Arrays 10) sind andere Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 zum Verbinden für Kommunikationen oder Signale mit dem Ultraschallscanner positioniert. Zum Beispiel verbinden separate Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 Leistung, Masse, strahlgeformte Ausgabe und Taktsignale durch die Dematching-Schicht 12 elektrisch mit dem flexiblen Schaltkreis 30. Manche der Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 können für das gleiche Signal verbunden sein, wie etwa zwei oder mehr Flip-Chip-Verbindungsstellen 34, die sich auf einem gleichen Eingang/Ausgang-Pad des ASIC 26 oder verschiedenen Eingang/Ausgang-Pads des ASIC für ein gemeinsames Signal befinden. Wie in 1B gezeigt, können manche Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 mit Masse für die Randelemente 20 des akustischen Stapels verbunden sein und können manche Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 mit Masse für den flexiblen Schaltkreis 30 verbunden sein.
  • Da die Dematching-Schicht 12 leitfähig ist, wirkt die Dematching-Schicht 12 als eine elektrische Routingschicht zum Senden und Empfangen von Signalen und Masse von den Elementen 20 und dem flexiblen Schaltkreis 30. Die Dematching-Schicht 12 kann plattiert sein, um eine elektrische Verbindung zu unterstützen. Die Dematching-Schicht 12 stellt ein Signalrouting von den Kontaktpads des flexiblen Schaltkreises 30 zu dem Halbleiterchip (z. B. ASIC 26) und von dem Halbleiterchip zu dem mehrdimensionalen Wandlerarray 10 bereit. Die Dematching-Schicht 12 stellt eine Padumverteilung bereit, die als eine Umverteilungsschicht wirkt. Der Halbleiterchip (z. B. ASIC 26) ist durch die Dematching-Schicht 12 elektrisch mit dem mehrdimensionalen Wandlerarray 10 (d. h. ist elektrisch mit den Elementen 20 verbunden) und dem flexiblen Schaltkreis 30 verbunden.
  • Schnittbereiche 22 (z. B. Vereinzelungs- oder Zerteilungsschnitte) sind in der Dematching-Schicht 12 gebildet. Die Schichten des akustischen Stapels werden zu der Dematching-Schicht 12 hinzugefügt. Sobald sie hinzugefügt wurden, wird der Stapel einschließlich der Dematching-Schicht 12 zerteilt. Eine oder mehrere Anpassungsschichten 16, 18 und/oder eine Masserückleitungsschicht 32 werden möglicherweise nicht zerteilt. Für den akustischen Stapel separieren das Zerteilen und resultierende Schnittbereiche 22 die akustischen Elemente 20 des Arrays 10. Die Schnittbereiche 22 erstrecken sich durch die Dematching-Schicht 12 hindurch, so dass separate elektrische Verbindungen von dem ASIC 26 und den Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 für die Elemente 20 bereitgestellt sind. Das Signal durchläuft die separierte leitfähige Dematching-Schicht 12. Die Wandlerelemente 20, die durch die Zerteilungsschnittbereiche 22 gebildet werden, weisen ein erstes Rastermaß entlang einer oder beider Abmessungen auf. Das Rastermaß ist entlang Azimut und Elevation gleich, aber es können verschiedene Rastermaße bereitgestellt werden.
  • Die Zerteilung bildet auch Schnittbereiche 22 in der Dematching-Schicht-Zone 38, wo es keine piezoelektrische Schicht 14 gibt (d. h. außerhalb der Grundfläche des Arrays 10). Diese Schnittbereiche 22 durch die Dematching-Schicht 12 in dem Gebiet, das sich jenseits der Wandlerelemente 12 erstreckt, bilden Kontaktpads für den flexiblen Schaltkreis 30. Das Rastermaß entlang einer oder mehrerer Dimensionen für die Schnittbereiche 22 und die resultierenden Kontaktpads ist gleich dem Rastermaß der Elemente 20 oder verschieden von diesem. Zum Beispiel ist das Rastermaß entlang der Azimutdimension für wenigstens manche der von der Dematching-Schicht 12 gebildeten Pads doppelt.
  • Bei einer Ausführungsform bildet die Separation der Dematching-Schicht 12 durch die Schnittbereiche 22 ein oder mehrere Massepads 42, Leistungspads, Steuersignalpads, Partialstrahlformerausgabepads und/oder Sendesignalpads. Die Schnittbereiche 22 bilden Kontaktpads für den flexiblen Schaltkreis 30. Obwohl die akustischen Elemente 20 durch Vereinzeln/Zerteilen laminierter akustischer Schichten gemäß dem ASIC-Rastermaß erzeugt werden, wird der Peripheriebereich der Nur-Dematching-Schicht-Zone 38 ebenfalls zerteilt, was wiederum Kontaktpads oder Eingang/Ausgang-Elemente erzeugen wird. Die ASIC-Peripherie-Eingänge/Ausgänge sind durch diese Dematching-Schichtbasierten Eingänge/Ausgänge mit Pads auf dem flexiblen Schaltkreis 30 verbunden. Die Vereinzelung/Zerteilung ist tief genug, um durch die Dematching-Schicht 12 zu schneiden, aber erreicht die obere ASIC-Oberfläche nicht.
  • Die durch Zerteilen der Dematching-Schicht 12 gebildeten Kontaktpads sind größer als die Flip-Chip-Verbindungsstellen 34. Die separierten Teile der Dematching-Schicht 12 sind ihrerseits die Kontaktpads für den flexiblen Schaltkreis 30 und die Elemente 20. Eine Metallisierung auf der Dematching-Schicht 12 kann verwendet werden, um bessere leitfähige Bondungen zu bilden. Die Kontaktpads (z. B. 42, 44, 45, 46) zum Verbinden mit dem flexiblen Schaltkreis 30 sind auf einer gleichen Oberfläche der Dematching-Schicht 12 wie der akustische Stapel, gegenüber der Oberfläche der Dematching-Schicht 12 für die Flip-Chip-Bondung.
  • Die Schnittbereiche 22 separieren die Dematching-Schicht 12, um Pads für Masse und Signalisierung zwischen dem Halbleiterchip und dem Ultraschallbildgebungssystem bereitzustellen. Verschiedene Anordnungen können zum Bilden eines Pads verwendet werden. 1B zeigt manche Beispiele, wie etwa die Massepads 42, die zum Verbinden mit den Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 gebildet sind, die mit Masse des ASIC 26 verbunden sind. Bei einem anderen Beispiel sind eine oder mehrere der Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 ein Dummy-Eingang/Ausgang. Die Padgröße (z. B. Pads 44) kann durch Zusammenführen der gleichen ASIC-Eingänge/Ausgänge oder Einbinden mancher Dummy-Eingänge/Ausgänge auf dem ASIC 26 erhöht werden. Das resultierende Pad der Dematching-Schicht 12 ist mit einem oder mehreren Dummy-Eingängen/Ausgängen des ASIC 26 und einem oder mehreren Signal-Eingängen/Ausgängen verbunden. Die durch die Schnittbereiche 22 in der Dematching-Schicht 12 gebildeten Pads können eine beliebige verschiedener Größen aufweisen, wie etwa die ursprüngliche Padgröße 46, die einem Rastermaß der Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 oder Elemente 20 entspricht, oder wie die doppelte Padgröße des vergrößerten Padbereichs 45. Bei dem Beispiel aus 1B sind die äußersten Pads 45 weiter jenseits der ASIC-Eingänge/Ausgänge ausgedehnt, indem eine geringfügig größere Größe der Dematching-Schicht als das Rastermaß der Eingang/Ausgang-Pads des ASIC 26 verwendet wird. Ein Pad mit größerer Größe kann eine, zwei oder mehr Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 verbinden. Obwohl die Größe und das Rastermaß der Kontaktpads, die aus der Dematching-Schicht 12 gebildet sind, den Eingang/Ausgang-Pads des ASIC 26 entsprechen können, können die Größe und/oder das Rastermaß unterschiedlich sein und/oder variieren. Eine Semi-Umverteilungsschicht kann in der Dematching-Schicht 12 in Abhängigkeit von dem Ort der Zerteilungsschnitte und resultierenden Schnittbereiche 22 definiert werden. Die Umverteilung stellt eine Flexibilität für das Rastermaß und die Padgröße in dem ASIC-Zusammenfügeprozess mit flexiblen Schaltkreisen 30 bereit.
  • Der flexible Schaltkreis 30 ist mit der Dematching-Schicht 12 auf derselben Seite wie die piezoelektrische Schicht 14 und der gegenüberliegenden Seite von dem ASIC 26 verbunden. Der flexible Schaltkreis 30 ist ein elektrisch isolierendes oder dielektrisches Material. Bei einer Ausführungsform ist der flexible Schaltkreis 30 eine flexible Platte aus Polyimid. Leiterbahnen oder andere Leiter können auf und/oder in dem flexiblen Schaltkreis 30 enthalten sein, wie etwa abgeschiedene und/oder geätzte Kupferleiterbahnen. Passive und/oder aktive elektronische Elemente können angebracht sein oder nicht. Die Leiterbahnen routen Signale zwischen dem ASIC 26 und dem Ultraschallscanner oder Bildgebungssystem. Zum Beispiel ist der flexible Schaltkreis 30 mit Kabeln der Wandlersonde verbunden, die Kabel mit dem Ultraschallscanner verbinden.
  • Unter Bezugnahme auf 5 weist der flexible Schaltkreis 30 Leiterbahnen oder Kontaktpads auf, die mit den Kontaktpads verbunden sind, die auf der oder durch die Dematching-Schicht 12 gebildet sind. 5 zeigt eine Verwendung von Vias durch den flexiblen Schaltkreis 30 zum Signalrouting von manchen der Kontaktpads der Dematching-Schicht 12.
  • Der flexible Schaltkreis 30 ist an die Dematching-Schicht 12 gebondet. Ein beliebiges Material zum Bonden kann verwendet werden. Bei einer Ausführungsform ist das Material ein bei niedriger Temperatur aushärtbares Polymer, wie etwa Epoxid, Polyurethan, Polyester, Ag-Paste oder ein anderes polymerbasiertes Material. Eine niedrige Temperatur ist relativ zu den Wandlerelementen 20. Die Curie-Temperatur der piezoelektrischen Schicht 14 kann zwischen 80-120 °C betragen. Zum Beispiel weist ein binärer Piezoeinkristall eine Curie-Temperatur von 80 °C auf und weist ein ternärer Piezoeinkristall eine Curie-Temperatur von 120 °C auf. Es können andere Curie-Temperaturen bereitgestellt werden. Andere Temperaturen bezüglich einer Änderung der Operation oder eines Zerfalls beliebiger der Schichten in dem akustischen Stapel können verwendet werden. Das Erreichen oder Überschreiten der Temperatur ist beim Bilden des COA-Wandlersystems unerwünscht. Das Material zum Bonden oder eine andere Zwischenverbindung ermöglicht eine Verbindung ohne Überschreiten der niedrigen Temperatur.
  • Bei einer Ausführungsform werden ein(e) Unebenheitskontakt und -bondung bereitgestellt. Der flexible Schaltkreis 30 wird mit der Dematching-Schicht 12 gestapelt oder gegen diese gelegt, nachdem die Schnittbereiche 22 gebildet wurden. Das Material zum Bonden wird zu der Stapelung oder während dieser hinzugefügt. Das Material kann bei Raumtemperatur oder einer erhöhten Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur oder einer anderen Zerfallstemperatur aushärten. zum Beispiel befinden sich zwei Metallpads in engem Kontakt miteinander und werden dann durch ein ausgehärtetes Epoxid an oder auf den zwei Pads aneinander gebondet. Es wird ein Niedertemperaturbondprozess bei etwa -60 °C verwendet. Der flexible Schaltkreis 30 ist durch einen Unebenheitskontakt mit den Kontaktpads verbunden, wobei ein enger Kontakt zwischen Elektroden zur elektrischen Leitfähigkeit gebildet wird. Alternativ dazu können Flip-Chip-Optionen, wie etwa Lot, Cu- und Au-Säule, ACF-, NCF-, NCP- und Ag-Paste, verwendet werden, um den flexiblen Schaltkreis 30 mit der Anpassungsschicht 12 zu verbinden.
  • Eine Hochtemperatur(z. B. >120 °C)-Zwischenverbindung kann für die Flip-Chip-Verbindung verwendet werden, indem diese Verbindung vor dem Verbinden des akustischen Stapels oder des flexiblen Schaltkreises 30 durchgeführt wird. Zuverlässige elektrische Hochtemperaturverbindungen (>120 °C) beinhalten bleihaltiges und bleifreies Lot (>180 °C), eine Cu-Säule mit Lötkappe (>250 °C) und einen anisotropen leitfähigen Hochtemperaturfilm (ACF: Anistropic Conductive Film) (>120 °C).
  • Da die Verbindungen des flexiblen Schaltkreises 30 zu der Dematching-Schicht 12 auf der Rückseite davon sind, wo die Flip-Chip-Verbindungsstellen 34 gefertigt sind, wird dieser Zusammenfügungsprozess des flexiblen Schaltkreises nicht allzu sehr durch den vorderen ASIC-Flip-Chip-Prozess beeinflusst. Die Rückseitenpads haben eine geringere Chance, durch einen Fluss der Unterfüllung 36 kontaminiert zu werden, die während des Flip-Chip-Prozesses auf der Vorderseite abgegeben wird, und ihre Padmetallurgie oder ihr Finish-Prozess müssen nicht mit der Vorderseite kompatibel sein. Außerdem ist keine Freihaltezone zum Verhindern einer Kontamination von Peripheriepads von einem Fluss der Unterfüllung 36 erforderlich. Aufgrund einer Unabhängigkeit von ASIC-Flip-Chip-Verbindungsstellen 36 können ferner verschiedene Zusammenfügungsoptionen, die speziell für die Flexibler-Schaltkreis-zu-Dematching-Schicht-Verbindungen geeignet sind, verwendet werden, wie etwa das Epoxid-Unebenheitsbonden (Asperity Bonding). Da die Dematching-Schicht 12 eine flache Oberfläche im Vergleich zu Kontaktpads auf dem ASIC 26 bereitstellt, wo die Passivierungsschicht stören kann, reicht der Unebenheitskontakt mit größerer Wahrscheinlichkeit aus.
  • Wie in 1A, 2B, 3B, 6 und 7 gezeigt, kann der flexible Schaltkreis 30 mit der Dematching-Schicht 12 angrenzend an den akustischen Stapel verbunden sein. Da sich die Unterfüllung 36 auf einer gegenüberliegenden Seite der Dematching-Schicht 12 befindet, ist keine Zone notwendig, um einen Fluss der Unterfüllung 36 zu erlauben. Der flexible Schaltkreis 30 und ein oder mehrere Kontaktpads des flexiblen Schaltkreises 30 können mit der Dematching-Schicht 12 innerhalb einer Elementbreite des akustischen Stapels verbunden sein. Eine größere oder geringere Separation von dem flexiblen Schaltkreis 30 und der piezoelektrischen Schicht 14 kann bereitgestellt werden, wie etwa indem sie aneinander anstoßen oder einander kontaktieren.
  • Aufgrund der Leitfähigkeit der Dematching-Schicht 12 können ein oder mehrere Masseverbindungspfade von dem flexiblen Schaltkreis 30 zu der Masserückleitungsschicht 32 des akustischen Stapels gebildet werden. Ein Massepfad geht möglicherweise nicht durch den Halbleiterchip (ASIC 26) hindurch. 1B zeigt das Bilden von Massepads 42 von der Dematching-Schicht 12. Die Masseleiterbahn des flexiblen Schaltkreises 30 ist mit dem Massepad 42 verbunden. Eine Masseverbindung des Arrays 10 ist auch mit dem Massepad 42 verbunden, wie etwa durch eine Metallelektrode 24, die auf einer Seite der Randelemente 20 gebildet ist. 6 zeigt zwei Massepfade mit einer gestrichelten Linie. Ein Massepfad geht von der Masserückleitungsschicht 32 durch die leitfähige Anpassungsschicht 18, entlang der Elektrode 24 auf der Seite der Randelemente 20, durch die Dematching-Schicht 12 und zu dem flexiblen Schaltkreis 30. Ein anderer Pfad geht durch eine oder mehrere Flip-Chip-Verbindungsstellen 34, durch den ASIC 26, zurück durch die eine oder die mehreren Flip-Chip-Verbindungsstellen 34, durch die Dematching-Schicht 12 und zu dem flexiblen Schaltkreis 30.
  • In dem akustischen Stapel werden piezoelektrische Elemente, eine Sandwichstruktur aus zwei Metallelektroden und einem Piezoelektrikum zwischen den Elektroden, betrieben, indem Leistung auf der unteren Elektrode bereitgestellt wird und ein Massepfad auf der oberen Elektrode zurückgeleitet wird. Die Leistung wird von dem ASIC 26 durch die Dematching-Schicht 12 bereitgestellt. Viele Massepfade sind durch den flexiblen Schaltkreis 30 und dann Koaxialkabel direkt mit dem Ultraschallsystem verknüpft.
  • 7 zeigt einen alternativen oder zusätzlichen Massepfad. Da der flexible Schaltkreis 30 nahe dem akustischen Stapel positioniert sein kann, kann eine Brücke von der oder durch die Masserückleitungsschicht 32 zu dem flexiblen Schaltkreis 30 gebildet werden. Dieser Massepfad geht nicht durch die Dematching-Schicht 12 oder den ASIC 26 hindurch. Die Masserückleitungsschicht ist direkt mit dem flexiblen Schaltkreis 30 verbunden. Masse-Eingänge/Ausgänge des ASIC 26 können durch die Dematching-Schicht 12 zu dem flexiblen Schaltkreis 30 geroutet werden.
  • 8 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Verbinden elektronischer Elemente mit einem Array akustischer Elemente. Die Dematching-Schicht wird, da sie sich jenseits der piezoelektrischen Schicht und/oder der verbleibenden Teile des akustischen Stapels erstreckt, zur direkten Verbindung mit dem integrierten Schaltkreis als auch zum Bilden von Kontaktpads zum Verbinden mit dem flexiblen Schaltkreis oder anderen Leitern zur elektrischen Kommunikation mit dem Scanner verwendet.
  • Das Verfahren wird als eine Herstellung des Arraysystems und/oder einer Sonde implementiert. Ein Facharbeiter oder Roboter stapelt und richtet aus, wie etwa unter Verwendung von Führungspfosten oder eines Rahmens. Ein Ofen, ein Lötkolben, ein Induktionslötgerät oder ein Wellenbad wird zum Bonden oder Zwischenverbinden verwendet. Ein Rahmen, ein Gehäuse oder eine Halterung werden zum Formen und Positionieren in einem Sondengehäuse verwendet. Eine Presse kann verwendet werden, um Druck zum Bonden oder Laminieren hinzuzufügen.
  • Zusätzliche, andere oder weniger Handlungen können verwendet werden. Zum Beispiel wird Handlung 84 zum Zerteilen nicht durchgeführt, wenn der Wandlerstapel zuvor mit Schnittbereichen versehen wurde. Als ein weiteres Beispiel wird Handlung 86 nicht durchgeführt, wenn eine Unterbaugruppe erzeugt wird.
  • Die Handlungen werden in der gezeigten Reihenfolge (d. h. numerisch oder von oben nach unten) oder in anderen Reihenfolgen durchgeführt. Zum Beispiel wird Handlung 80 nach Handlung 84 oder Handlung 86 durchgeführt.
  • Bei Handlung 80 wird ein integrierter Schaltkreis direkt mit einer Oberfläche einer Dematching-Schicht der akustischen Elemente verbunden. Die Verbindung erfolgt mit einer Flip-Chip-Bondung, aber andere Verbindungen können verwendet werden, wie etwa ein Unebenheitskontakt. Die Verbindung erfolgt ohne eine dazwischenliegende Schicht. Der integrierte Schaltkreis wird mit Flip-Chip-Verbindungsstellen physisch als ein Chip mit der Dematching-Schicht verbunden. Zum Beispiel werden Cu-Säulen auf dem integrierten Schaltkreis bereitgestellt. Die Cu-Säulen sind zum Verbinden des Chips mit der Dematching-Schicht, wie etwa mit einer abgeschiedenen Elektrodenlage der Dematching-Schicht, zu verwenden.
  • Wärme kann angewandt werden, um die physischen und elektrischen Verbindungen zu bilden. Für Lot wird Wärme durch einen Lötkolben, ein Induktionslötgerät, einen Ofen oder ein Wellenbad erzeugt. Für VCF oder ein Polymer kann ein Ofen oder ein Heizeisen verwendet werden. Die Wärme bildet die Zwischenverbindung. Höhere Temperaturen als durch das akustische Modul erlaubt können verwendet werden, wie etwa Bilden einer zuverlässigen elektrischen Bondung bei mehr als 120 °C. Temperaturen von mehr als einer Curie-Temperatur oder einer Zerfallstemperatur irgendeiner Komponente des akustischen Moduls können verwendet werden. Die Zwischenverbindung wird bei der höheren Temperatur gebildet. Niedrigere Temperaturen können verwendet werden.
  • Bei Handlung 82 werden andere akustische Schichten auf die Dematching-Schicht gestapelt. Die piezoelektrische Schicht, eine oder mehrere Anpassungsschichten und/oder Massefolien werden gestapelt. Unter Verwendung von Pfosten und/oder einem Rahmen werden die Schichten des akustischen Moduls ausgerichtet und gegeneinander positioniert. Die Schichten des Wandlers sind gestapelt, aber noch nicht aneinander gebondet.
  • Die Schichten des Wandlers sind auf einer Seite der Dematching-Schicht gegenüber dem integrierten Schaltkreis gestapelt. Die Dematching-Schicht kann den integrierten Schaltkreis während einer Bildung des akustischen Stapels schützen.
  • Ein Polymer, eine Paste oder ein anderes Material zum Bonden wird zu dem Stapel hinzugefügt, wie etwa zwischen Schichten des Stapels und/oder um diese herum. Zum Beispiel wird die untere Schicht des Wandlers (z. B. die Dematching-Schicht) mit Epoxid beschichtet. Bei niedriger Temperatur (z. B. unterhalb einer Curie- oder Zersetzungstemperatur des Teils des akustischen Moduls) können aushärtbare Polymere verwendet werden.
  • Der Stapel wird durch eine Schraubzwinge zusammengepresst, um einen Unebenheitskontakt für elektrische Verbindungen zu bilden. Der komprimierte Stapel wird erwärmt, wie etwa indem er in einem Ofen platziert wird. Die Temperatur des Ofens liegt unterhalb einer niedrigeren der Curie-Temperatur oder der Zerfallstemperatur einer beliebigen Komponente des Stapels. Die Wärme erhöht die Rate und/oder Festigkeit der Bondung. Die Wärme kann das Bonden aktivieren.
  • Bei einer Ausführungsform werden die Massefolie und/oder eine oder mehrere Anpassungsschichten nach dem Zerteilen bei Handlung 84 gestapelt. Die Massefolie und/oder eine oder mehrere Anpassungsschichten werden nach dem Zerteilen gestapelt und dann an den Rest des bereits gebondeten und zerteilten Stapels gebondet.
  • Bei Handlung 84 wird der Wandlerstapel zerteilt. Eine Säge oder ein Laser wird verwendet, um Schnittbereiche in dem Stapel zu bilden, wobei der Stapel in Wandlerelemente separiert wird. Das Zerteilen bildet das Array akustischer Elemente aus der piezoelektrischen Platte.
  • Das Zerteilen erstreckt sich durch die Dematching-Schicht. Das Zerteilen bildet die separaten Elemente des Arrays. Die Dematching-Schicht wird ebenfalls entlang eines Teils der Dematching-Schicht zerteilt, die sich jenseits der Grundfläche der akustischen Elemente oder des Arrays erstreckt. Dieser Teil der Dematching-Schicht wird zur Verbindung mit dem Ultraschallscanner verwendet. Das Zerteilen separiert die Dematching-Schicht, um Kontaktpads zur Verbindung zu bilden. Der integrierte Schaltkreis wird mit der Dematching-Schicht in der Grundfläche des Arrays zum Übertragen und Empfangen von Signalen von den Elementen verbunden. Der integrierte Schaltkreis wird mit der Dematching-Schicht außerhalb der Grundfläche des Arrays zum Kommunizieren mit dem Ultraschallscanner durch die Kontaktpads verbunden, die durch die zerteilte Dematching-Schicht gebildet sind.
  • In Handlung 86 werden Leiter zur Kommunikation mit dem Ultraschallscanner mit der Dematching-Schicht verbunden. Zum Beispiel werden Leiterbahnen des flexiblen Schaltkreises mit der Dematching-Schicht verbunden.
  • Die Verbindung ist auf dem Teil der Dematching-Schicht außerhalb der Grundfläche des Arrays. Die Verbindung ist auf einer gleichen Seite der Dematching-Schicht wie das Piezoelektrikum, einer Seite gegenüber der Seite, mit der der integrierte Schaltkreis verbunden ist. Der Teil der Dematching-Schicht, der sich außerhalb der Grundfläche der akustischen Elemente erstreckt, die Seite gegenüber des integrierten Schaltkreises, wird zur Verbindung mit den Leitern verwendet.
  • Die Verbindung erfolgt durch Unebenheitskontakt. Zum Beispiel wird ein Epoxid angewandt. Die Leiter (z. B. flexible Schaltkreise mit Leiterbahnen) werden auf die Dematching-Schicht gepresst und das Epoxid wird ausgehärtet. Wärme kann angewandt werden. Die Verbindung kann gebildet werden, wenn auch der akustische Stapel gebildet wird (d. h. zur gleichen Zeit gebondet werden). Alternativ dazu wird die Verbindung später unter Verwendung keiner Wärme oder einer Wärme niedriger als die Schmelztemperatur des Epoxids, das für den akustischen Stapel verwendet wird, gebildet.
  • Für diesen Ultraschallwandler vom COA-Typ kann Testen auf eine solche Weise vorgesehen sein, die einen Ersatz mancher teurer Teile vermeidet. Das Testen wird vor der Verbindung von Handlung 86 durchgeführt (d. h. vor dem Integrieren des akustischen Stapels und des integrierten Schaltkreises mit teuren Komponenten, wie etwa flexiblen Schaltkreise, die FPGA(Field Programmable Gate Array - feldprogrammierbares Gatterarray)-, MUX(Multiplexer)- und SMT(Surface Mounted Technology - Oberflächenmontagetechnologie)-Komponenten und sogar Koaxialkabeln). (Ein) Al-Pad oder -Lote sind sehr weich, so dass sie während einer Testsondierung leicht beschädigt werden können. Durch Testen unter Verwendung der härteren und steiferen Pads, die durch die Dematching-Schicht gebildet sind (z. B. ist Wolframcarbid (WC) x24 und x260 mal härter als Aluminium bzw. Lot bezüglich der Vickers-Härte), werden Sondierungsspuren, die eine Verbindungsstellenbildung beeinflussen könnten, während des Testens mit geringerer Wahrscheinlichkeit erzeugt.
  • Obwohl die Erfindung oben durch Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, können viele Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorhergehende ausführliche Beschreibung als veranschaulichend und nicht als beschränkend betrachtet wird und dass es sich versteht, dass die folgenden Ansprüche, einschließlich sämtlicher Äquivalente, das Wesen und den Schutzumfang dieser Erfindung definieren sollen.

Claims (10)

  1. Mehrdimensionales-Wandlerarray(10)-System, wobei das System Folgendes umfasst: ein akustisches Array (10) mit Wandlerelementen (20), die in einem Gitter über eine erste und zweite Dimension verteilt sind, wobei das akustische Array (10) ein erstes Ausmaß der Wandlerelemente (20) entlang der ersten Dimension aufweist; eine Dematching-Schicht (12), die mit dem akustischen Array (10) in einem akustischen Stapel verbunden ist, wobei die Dematching-Schicht (12) die Wandlerelemente (20) auf einer ersten Seite stützt und sich um ein zweites Ausmaß entlang der ersten Richtung erstreckt, wobei das zweite Ausmaß größer als das erste Ausmaß ist; einen Chip (26) eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises, der direkt an eine zweite Seite der Dematching-Schicht (12) gebondet ist, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt; und einen flexiblen Schaltkreis (30), der mit der Dematching-Schicht (12) auf der ersten Seite verbunden ist.
  2. Mehrdimensionales-Wandlerarray(10)-System nach Anspruch 1, wobei der akustische Stapel wenigstens eine Anpassungsschicht (16, 18), die Wandlerelemente (20) und die Dematching-Schicht (12) umfasst, und wobei Schnittbereiche (22), die das Wandlerelement (20) separieren, auch die Dematching-Schicht (12) separieren, wobei der Chip (26) ein drittes Ausmaß entlang der ersten Dimension aufweist, wobei das dritte Ausmaß gleich dem oder länger als das zweite Ausmaß ist, wobei der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis einen Strahlformungsschaltkreis umfasst, wobei der Chip (26) direkt mit Flip-Chip-Verbindungsstellen gebondet ist, wobei separate Flip-Chip-Verbindungsstellen elektrisch mit separaten der Wandlerelemente (20) verbunden sind, und wobei weitere separate Flip-Chip-Verbindungsstellen Leistung, Masse, strahlgeformte Ausgabe und Taktsignale durch die Dematching-Schicht (12) elektrisch mit dem flexiblen Schaltkreis (30) verbinden.
  3. Mehrdimensionales-Wandlerarray(10)-System nach Anspruch 1, wobei der flexible Schaltkreis (30) mit einer Unebenheitsbondung mit der Dematching-Schicht (12) verbunden ist, wobei die Unebenheitsbondung den flexiblen Schaltkreis (30) elektrisch mit der Dematching-Schicht (12) verbindet, wobei die Dematching-Schicht (12) elektrisch mit dem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis verbunden ist.
  4. Mehrdimensionales-Wandlerarray(10)-System nach Anspruch 1, wobei sich erste Zerteilungsschnittbereiche (22), die die Wandlerelemente (20) separieren, durch die Dematching-Schicht (12) erstrecken, wobei die durch die Zerteilungsschnittbereiche (22) gebildeten Wandlerelemente (20) ein erstes Rastermaß entlang der ersten Dimension aufweisen, und wobei zweite Zerteilungsschnittbereiche (22) durch die Dematching-Schicht (12) in einem Gebiet, das sich jenseits der Wandlerelemente (20) entlang der ersten Abmessung erstreckt, Kontaktpads für den flexiblen Schaltkreis (30) bilden, wobei die Kontaktpads ein zweites Rastermaß aufweisen, das größer als das erste Rastermaß ist.
  5. Mehrdimensionales-Wandlerarray(10)-System nach Anspruch 1, wobei der flexible Schaltkreis (30) elektrisch mit der Dematching-Schicht (12) innerhalb einer Breite eines Elements (20) innerhalb der ersten Dimension des akustischen Arrays (10) verbindet.
  6. Mehrdimensionales-Wandlerarray(10)-System nach Anspruch 1, wobei ein erster Massepfad von dem akustischen Array (10) zu dem flexiblen Schaltkreis (30) durch die Dematching-Schicht (12) verbunden ist, ohne durch den Chip (26) hindurch zu verlaufen.
  7. Ultraschallwandlersonde, die Folgendes umfasst: eine Chip(26)-auf-Array(10)-Anordnung eines Halbleiterchips (26), der elektrisch mit einem mehrdimensionalen Wandlerarray (10) verbunden ist, wobei das mehrdimensionale Wandlerarray (10) einen Viertelwellenlängenwandler mit einer Dematching-Schicht (12) umfasst, wobei der Halbleiterchip (26) durch die Dematching-Schicht (12) elektrisch mit dem mehrdimensionalen Wandlerarray (10) verbunden ist; und Kontaktpads, die auf der Dematching-Schicht (12) gebildet sind, für Masse und Signalisierung von dem Halbleiterchip (26) zu einem Ultraschallbildgebungssystem, wobei die Dematching-Schicht (12) ein Signalrouting von den Kontaktpads zu dem Halbleiterchip (26) und von dem Halbleiterchip (26) zu dem mehrdimensionalen Wandlerarray (10) bereitstellt.
  8. Ultraschallwandlersonde nach Anspruch 7, wobei Wandlerelemente (20) des mehrdimensionalen Wandlerarrays (10) mit einer ersten Oberfläche der Dematching-Schicht (12) verbunden sind, wobei die Kontaktpads auf der ersten Oberfläche der Dematching-Schicht (12) gebildet sind, wobei der Halbleiterchip (26) an der Dematching-Schicht (12) auf einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche Flip-Chip-montiert ist, wobei erste Schnittbereiche (22) Elemente (20) des mehrdimensionalen Wandlerarrays (10) separieren und sich durch die Dematching-Schicht (12) erstrecken, und wobei zweite Schnittbereiche (22) die Kontaktpads bilden und sich durch die Dematching-Schicht (12) erstrecken, wobei die ersten und zweiten Schnittbereiche (22) Teile der Dematching-Schicht (12) für das Signalrouting separieren, und ferner umfassend ein Material eines flexiblen Schaltkreises (30), das durch einen Unebenheitskontakt mit den Kontaktpads verbunden ist.
  9. Verfahren zum Verbinden elektronischer Elemente mit einem Array (10) akustischer Elemente (20), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Verbinden (80) eines integrierten Schaltkreises (26) direkt mit einer ersten Oberfläche einer Dematching-Schicht (12) der akustischen Elemente (20); und Verbinden (86) von Leitern mit einer zweiten Oberfläche der Dematching-Schicht (12), wobei die zweite Oberfläche der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Leiter mit Pads auf der zweiten Oberfläche außerhalb einer Grundfläche auf der Dematching-Schicht (12) der akustischen Elemente (20) verbunden sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei sich ein Teil der Dematching-Schicht (12) außerhalb der Grundfläche der akustischen Elemente (20) erstreckt, wobei sich der integrierte Schaltkreis entlang der ersten Oberfläche außerhalb der Grundfläche erstreckt, wobei das Verbinden (86) der Leiter Verbinden (86) von Leiterbahnen auf einem flexiblen Schaltkreis (30) mit dem Teil der Dematching-Schicht (12) umfasst, der sich außerhalb der Grundfläche erstreckt, und wobei das Verbinden (80) des integrierten Schaltkreises Verbinden (80) mit einer Flip-Chip-Bondung und ohne eine dazwischenliegende Schicht umfasst.
DE102021118300.6A 2020-07-15 2021-07-15 Direkt-Chip-auf-Array für mehrdimensionales Wandlerarray Pending DE102021118300A1 (de)

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US16/947,018 2020-07-15
US16/947,018 US11656355B2 (en) 2020-07-15 2020-07-15 Direct chip-on-array for a multidimensional transducer array

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