JP2001509901A - 音響プローブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、多要素音響プローブの製造用の処理工程に関する。この処理工程は、少なくともその側面の一方に導電トラックを有するフレキシブル回路を用いる工程と、（メタライゼーションを有する）圧電材料のプレートにこの回路を結合する工程と、前記メタライゼーションをアドレスするために、フレキシブル回路を介してヴィアホールを作る工程と、ヴィアホール内で電気的接触部を作る工程とを含む。用途：音響測定プローブ

Description

【発明の詳細な説明】 音響プローブの製造方法 本発明は、大きいサイズのトランスデューサブロックから切り出すことによっ て得られる送信及び／又は受信要素の群を含む音響プローブ(acoustic probe)の 製造方法に関する。このようなプローブは、現在、音響測定(echography)のよう な用途に特に用いられている。 本発明は、特に、トランスデューサ要素と、それらに接続される電子デバイス との間に電気的接続部を作ることを可能にする手段に関する。特に、二次元配列 で配置された多数の要素を有するトランスデューサを容易に製造することができ る。 中でも、二次元音響測定プローブ用の公知の接続技術は、仏国特許出願第2,70 2,309号公報に記載された処理工程である。これは、メタライズされた圧電セラ ミックに積層された薄いポリマフィルムの使用を提案する。 この従来技術によれば、ヴィアホール(vias)は、相互接続すべき独立したトラ ンスデューサの位置で、フィルム内で一括して機械加工される。そのとき、この 接続部は、フィルム上及びヴィアホール内にデポジットされた金属層にエッチさ れたラインによって作られる。 これらラインは、セラミック内に且つその周囲に作られる。それゆえ、平らな 接続手段は、セラミックの表面に用いられ、占有する空間を最小にするために、 セラミックのエッジを越えて曲げること ができるフレキシブル接続手段によって伸長される。 このように、処理工程は、時に複雑となる幾何学に従うことができる音響的に 独立した接続手段（曲げられ且つ小さいサイズのプローブ）を作ることができる 。それにも関わらず、微細空間を有する微細トラックを作る工程は、製造工程の 終わりで実行される。それゆえ、一方は高付加値を有し、フレキシブル部分（曲 げ）と硬直部分（セラミック）との間の移行で、クリティカルなトラックエッチ ング領域を有する。 これらの欠点を解決するために、本発明は、プローブのアクティブ要素上に組 み立てる前に、相互接続ラインが作られた誘電フィルム型の回路を用いる接続技 術を提案する。以下の説明により、この回路は、両側面に相互接続ラインを有利 に含むことができる。 詳細に、本発明の対象は、圧電材料のプレートの中に作られた相互接続回路及 び独立したトランスデューサを含む音響プローブの製造方法において、 誘電フィルム（１１、２１、３１）の少なくとも一方の側面に導電トラック(c onducting tracks)を作る工程と、 誘電接着層（１２、２２、３２）を用いて、メタライゼーションを含む圧電材 料層（１３、２３、３３）に、導電トラックを有する誘電フィルムを接着する工 程と、 一方で導電トラック上に、他方で係合したメタライゼーション上に現れるヴィ アホールを同時に作るように、適した局部処理工程を用いて誘電フィルム（１１ 、２１、３１）と誘電接着層（１２、２２、３２）とを介してヴィアホールを作 る工程と、 導電トラック（ＰＩ、ＰＩ₁、ＰＩ₂）と、係合した圧電材料（ｍｉ）のメタラ イゼーションとの間に電気的接触部を作る工程と を含む音響プローブの製造方法である。 本発明の第１の実施形態によれば、適する局部処理工程は、アブレーションレ ーザのフォーカシング工程であるのが好ましい。 本発明の第２の実施形態によれば、適する局部処理は、マスクを使用する工程 を含むのが好ましい。 本発明の一実施形態によれば、導電トラックは誘電フィルムの下側面に作られ ており、接着層はこの下側面及び圧電材料層を接触させる。この実施形態によれ ば、金属は、ヴィアホールをエッチングする次の工程のために、誘電フィルムの 表面に有利に作られるのが好ましい。 また、機械加工で独立したマスクを使用することも可能となる。 通常、導電トラックと係合する圧電材料のメタライゼーションとの間の電気的 接触部は、導電材料の局部デポジションによって得られ、マスクすることによっ てエッチされた金属層又は導電樹脂である。 一実施形態によれば、導電トラックと係合する圧電材料のメタライゼーション との間の電気的接触部は、メタライゼーション層及びマスキング樹脂層の連続す るデポジションによって得られ、次に、ヴィアホール内でのみメタライゼーショ ン層を除去するために、エッチングすることによって得られることが好ましい。 本発明の他の実施形態によれば、誘電フィルムの上側面は、金属トラックを含 む。この場合、樹脂を有する導電トラックを含む上側面をカバーした後で、エッ チングが機械的なマスクを介して有利に実行される。 ヴィアホールがエッチされた後で、導電トラックと、係合する圧電材料のメタ ライゼーションとの間の電気的接触部を作る工程は、 金属層をデポジットし、次に、以下で説明するように、ヴィアホールの底部だけ 導電層を取り除くためにエッチすることによって、実行されるのが好ましい。 通常、電気的接触部は、メタライゼーション層をデポジットすることによって 、及びこの層をエッチすることによってよりもむしろ、導電樹脂を有するヴィア ホール内を充填することによって結合することが好ましい。 添付図面を用いて、限定しない以下の説明を読むことによって、本発明が明確 に理解され、更なる効果が明らかとなる。 図１は、本発明による音響プローブに用いられ、下側面に導電トラックを含む フレキシブル回路の第１の例を説明する。 図２ａ〜図２ｆは、図１に説明されたフレキシブル回路を用いて、本発明によ る製造工程の一例の種々の工程を説明する。 図３ａ及び図３ｂは、本発明による処理工程で用いられる、ヴィアホールの電 気的接触部を結合する第１の例を説明する。 図４ａ〜図４ｄは、本発明による処理工程で用いられる、ヴィアホールの電気 的接触部を結合する第２の例を説明する。 図５は、圧電要素の７つのストリップが４つの経路で相互接続される構造を説 明する。 図６は、本発明による音響プローブに用いられる、上側面に導電トラックを含 むフレキシブル回路の第２の例を説明する。 図７ａ〜図７ｄは、図６で説明されたフレキシブル回路を用いて、本発明によ る製造処理工程の一例の種々の工程を説明する。 図８ａ〜図８ｄは、圧電要素の５つのストリップが３つの経路で相互接続され る構造を説明する。 通常、本発明による処理工程は、最初に、相互接続回路を形成す ることになる誘電フィルム上に導電トラックを作る工程を含む。有利な点として 、これは、ポリイミドフィルム型のポリマからなるフレキシブルフィルムであっ てもよい。 処理工程の第１の例によれば、フレキシブル回路１１は、一方で図１の層１に 対応する相互接続トラックＰＩ（例えば金めっきされた銅からなる）であるいわ ゆる上側面と、一方で装置がその中に作られる（例えば銅からなる）金属面１４ であるいわゆる下側面とを含んでいる。その後、これら装置は、誘電フィルムを 選択的に機械加工され、図１の層２に対応する。図１の層１及び層２の重ね合わ せは、意図して、同一導電トラックＰＩ上に重ねられた幾つかの装置ＯＩが規定 されることを表している。これは、電気的接触部の結合に高信頼性を与える。ま た、フレキシブル回路が構成されたその誘電フィルム内に作られるであろう多数 のヴィアホールに依存して、音響インピーダンスを調整することができる。 導電トラックＰＩを有するフレキシブル回路１１は、圧電材料１３のメタライ ズされた層に積層される。一般的に、これは、メタライズされたＰＺＴ圧電プレ ートであり、その中に、鋸切込(saw cuts)ＴＩが予め作られており、鋸切込はメ タライゼーションＭｉを絶縁することができ、続いて圧電要素を分離することが できる。図２ａは、このために、圧電プレートの上部に配置されたフレキシブル 回路を表している。明確にする目的で、金属面は、導電トラックＰＩを明らかに するために図２ａに表されていない。 次に、接続すべき各圧電要素の上部で、ヴィアホールは誘電フィルム内で機械 加工される。機械加工は、フレキシブル回路に提供されたマスクを介して、レー ザアブレーション又はリアクティブイオンエッチングによって実行される。従っ て、導電トラックの部分と 、接続すべきトランスデューサのメタライゼーションの部分とは、図２ｂに描か れたように、各ヴィアホールの底部で露光される。 金属マスキング面に対する置き換えとして、組立体上に位置決められた機械加 工マスクを用いることも可能となることに注目すべきである。 ヴィアホールが作られた際に、ヴィアホールの電気的接触部を結合する工程が 、そのとき実行される。 この工程は、幾つかの方法で、特に以下に説明される２つのバージョンに従っ て実行できる。 第１及び第２のバージョンに従って、接触部は、熱硬化性(thermosetting)導 電樹脂を用いることによって直接結合される。誘電フィルム１１と圧電要素のメ タライゼーションとは、接続すべき位置の上部にタンク(reservoir)を形成する 。それゆえ、導電樹脂１７のデポジットは、プローブの表面をスクラップするこ とによって簡単に自動的な位置決めをすることができる（図３ａ参照、図１の方 向ＡＡにおける断面図に対応する）。 次に、層１４の金属を選択的にエッチすることは、接続パッドを絶縁すること ができ、表面上の熱硬化性導電樹脂のいずれかのトレースを除去する（図３ｂ） 。 第２のバージョンによれば、接続部は、金属層１５を用いる一括(collective) メタライゼーションによって結合される（図４ａ）。ヴィアホールの底部でデポ ジットされた金属は、導電トラックと、ヴィアホールの底部で提供されたメタラ イゼーションとの間に電気的接続部を作る。そのとき、マスキング樹脂１６がデ ポジットされ、フォトリソグラフィの処理工程によって、金属層１５を選択的に エッチするために樹脂マスクを規定し、従って各ヴィアホールを絶縁 することが可能となる（図４ｂ）。 そして、更に、各ヴィアホールの底部で保護層に残る表面を除去するために、 フォトリソグラフィを用いることが可能となる。 金属層１５は、導電トラックと、係合した圧電要素のメタライゼーションとの 間に電気的接触部を得るように、図４ｄに描かれたようにエッチされることもで きる。 図２ｃは、電気的接触部が導電樹脂１７のパッドによってその中に提供される 形態を説明する。 トランスデューサ要素を分離するために、鋸切込Ｔｉは、図１に表された方向 ＡＡと平行な方向に、有利に作ることができる（図２ｄ）。 そのとき、２つの音響整合プレートＬｉ₁及びＬｉ₂は、切り込まれた圧電プレ ート１３に結合される。上側プレートＬｉ₁は、連続するアース面を再形成する ように、メタライズされた表面Ｐｌｉを有する（図２ｅ）。 最後に、鋸切込Ｔｊは、切込Ｔｉに垂直な方向に作られる（図２ｆ）。 従って、圧電要素の行列が得られ、これら圧電要素は、いわゆるホットスポッ ト出力（トラックＰＩ）と、面Ｐ出力とを用いてアドレス可能となる。例を用い て、図５は、７つ対称なストリップが、４つの経路上で相互接続される構成を説 明する。一般的に、圧電要素は、破ラインによって描写される。この形態は、約 ４８０μｍの幅ｅ_tと、約５０μｍのトラック幅ｅ_pとを有する圧電要素を規定す ることができる。 処理工程の第２の例によれば、フレキシブル回路は、上側面（層２）に導電ト ラックと、その反対側面、いわゆる下側面（層１）に アース面Ｐとを含む。 この形態において、図６に描かれたように、誘電フィルム２１は、その上側面 に導電トラックＰＩを含み、その下側面にアース面Ｐと、トランスデューサ要素 の位置に提供された装置とを共に含む。 第２に、誘電フィルム２１は、誘電接着層２２を用いて切込Ｔ_Iを有する圧電 材料層２３に積層される（図７ａ）。次に、樹脂層は、誘電フィルム２１とその 導電トラックＰＩとの上部で積層される。そのとき、ヴィアホールは、機械加工 マスク２４を介してレーザアブレーションによって機械加工される（図７ｂ）。 前述した処理工程の第１の例として、接触部は、図７ｃに描かれたように、導 電樹脂の一括メタライゼーション又は導電樹脂の使用によって結合される。 一括メタライゼーションの場合、金属層は、樹脂２６のエッチ層上と、ヴィア ホール上とにデポジットされる。従って、ヴィアホールの底部にデポジットされ た金属は、ライン(line)と、係合した圧電要素のメタライゼーションとの間に電 気的接続部を作る。樹脂マスクを介して表面上に提供された金属の選択的エッチ ングは、各ビアホールを絶縁するようにできる。 他のバージョンによれば、接触部は、熱硬化性導電樹脂２７を用いるヴィアホ ール内を充填することによって結合できる。従って、導電樹脂のデポジットは、 プローブの表面をスクラップすることによって簡単に自動的に位置決められる。 導電トラック及びヴィアホールの導電樹脂の「またぐ(straddling)」パッドの スクリーン印刷によって接触部を結合することも可能である。前述した例として 、音響整合プレートＬｉ₁及びＬｉ₂が結合され、そのとき要素が鋸切込Ｔｉ及び ＴＪによって切り込まれる （図７ｄ）。従って、トランスデューサ要素は、いわゆるホットスポット出力（ トラックＰＩ）とアース面Ｐ出力とを用いてアドレスされる。 処理工程の第３の例によれば、フレキシブル回路は、誘電フィルムの上側面及 び下側面に、それぞれ対応する層１及び層２に導電トラックを提供する。効果的 には、層２もまた、アース面Ｐ２を含む。ヴィアホールを作る処理工程と、接触 部を結合する処理工程とは、第２の例の処理工程で記載された処理工程と同じで ある。フレキシブル回路のこの形態の効果は、接続手段の第２の層を用いるトラ ンスデューサ上の相互接続の密度の増加に帰する。例を用いて、図８ａから図８ ｄは、５つの対称ストリップが３つの経路で接続される構成を説明する。上側層 １の導電トラックはＰＩ₁で印され、下側層の導電トラックはＰＩ₂で印される。 一般に、この形態は、約２５０μｍの幅ｅ_Tと、約１３０μｍのヴィアホール幅 ｅ_vと、約５０μｍのトラック幅ｅ_pとを有する圧電要素を規定することができる 。 図８ｂ、図８ｃ及び図８ｄは、それぞれ面ＢＢ、ＣＣ及びＤＤ上の図６ａの断 面図を表している。この形態において、誘電フィルム３１は、上側金属トラック ＰＩ₁及び下側金属トラックＰＩ₂を含む。ヴィアホールは、導電樹脂３７と共に 充填される。誘電フィルム３１は、接着層３２を用いて圧電材料層３３に積層さ れる。処理段階に必要とされる樹脂３６が維持されている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルナール フランソワ フランス国，94117 アルクイユ セデク ス，アヴェニュ デュ プレジダン サル ヴァドル アレンド 13番地，トムソン― セーエスエフ プロプリエテ アンテレク テュエル，デパルトマン プロテクスィオ ン エ コンセイユ内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧電材料のプレートの中に作られた相互接続回路及び独立したトランスデュ ーサを含む音響プローブの製造方法において、 誘電フィルム（１１、２１、３１）の少なくとも一方の側面に導電トラックを 作る工程と、 誘電接着層（１２、２２、３２）を用いて、メタライゼーションを含む圧電材 料層（１３、２３、３３）に、導電トラックを有する前記誘電フィルムを接着す る工程と、 一方で導電トラック上に、他方で係合したメタライゼーション上に現れるヴィ アホールを同時に作るように、適した局部処理工程を用いて前記誘電フィルム（ １１、２１、３１）と前記誘電接着層（１２、２２、３２）とを介してヴィアホ ールを作る工程と、 導電トラック（ＰＩ、ＰＩ₁、ＰＩ₂）と、係合した圧電材料（ｍｉ）のメタラ イゼーションとの間に電気的接触部を作る工程と を含むことを特徴とする音響プローブの製造方法。 ２．前記誘電フィルム（１１、２１、３１）のいわゆる下側面に導電トラックを 作る工程を含んでおり、前記接着層（１２、２２、３２）は、このいわゆる下側 面と、前記圧電材料層（１３、２３、３３）とを接触させることを特徴とする請 求項１に記載の音響プローブの製造方法。 ３．前記誘電フィルム（１１、２１、３１）の上側面に導電トラックを作る工程 を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響 プローブの製造方法。 ４．前記誘電フィルムの下側面にアース面（Ｐ）を作る工程を含むことを特徴と する請求項３に記載の音響プローブの製造方法。 ５．適した局部処理工程は、アブレーションレーザのフォーカシング工程である ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の音響プローブの製造方 法。 ６．マスクを使用する工程を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１ 項に記載の音響プローブの製造方法。 ７．前記誘電フィルム（１１、２１、３１）の上側面に金属マスクを作る工程を 含むことを特徴とする請求項６に記載の音響プローブの製造方法。 ８．機械加工で独立したマスクを介して、前記誘電フィルム（１１、２１、３１ ）と、前記誘電接着層（１２、２２、３２）とのエッチング工程を含むことを特 徴とする請求項６に記載の音響プローブび製造方法。 ９．導電トラック（ＰＩ、ＰＩ₁、ＰＩ₂）と、メタライゼーション（ｍｉ）との 間の電気的接触部は、金属層（１５、２５）をデポジットし、これに続いて該金 属層（１５、２５）の局部エッチングをすることによって作られることを特徴と する請求項１から８のいずれか１項に記載の音響プローブの製造方法。 １０．導電トラック（ＰＩ、ＰＩ₁、ＰＩ₂）と、メタライゼーション（ｍｉ）と の間の電気的接触部は、前記ヴィアホール内に導電樹脂をデポジットすることに よって作られることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の音響プ ローブの製造方法。