JP2014011751A - Probe - Google Patents

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薫央 堀田
Kuniyuki Hidaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a probe such that adhesive agent is adapted not to wrap around the edge of a device substrate such as a semiconductor substrate but to flow into a groove provided on a support substrate.SOLUTION: In a probe, a device substrate 1 on which a plurality of capacitance type cells are arranged and an edge part provided with lead terminals 5 of an external wiring board 4 that is electrically connected to outside are mounted on the same support substrate 2. Electrode pads 7 connected to the cells of the device substrate 1 and the lead terminals 5 of the external wiring board 4 are electrically connected. At least one groove 3 is provided on the surface of the support substrate 2. The device substrate 1 is bonded on the support substrate 2 by adhesive agent. The edge part having the electrode pads 7 of the device substrate 1 is located on the groove 3.

Description

本発明は、超音波診断装置等に用いられる超音波探触子などの探触子に関する。より詳しくは、複数の静電容量型セルを備える探触子に関する。 The present invention relates to a probe such as an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus or the like. More specifically, the present invention relates to a probe including a plurality of capacitance type cells.

超音波診断装置等に用いられる超音波探触子中の静電容量型トランスデューサは、複数の振動子ないしセルを備えて形成され、超音波周波数の電気信号(駆動信号)により振動子を駆動して該信号を超音波に変換して超音波を被検体に送波する。また、被検体内で反射される超音波の反射エコーを振動子により受波して、超音波を電気信号に変換する。 A capacitive transducer in an ultrasonic probe used in an ultrasonic diagnostic apparatus or the like is formed with a plurality of transducers or cells, and drives the transducer with an electrical signal (drive signal) of an ultrasonic frequency. The signal is converted into an ultrasonic wave, and the ultrasonic wave is transmitted to the subject. Further, a reflected echo of the ultrasonic wave reflected in the subject is received by the vibrator, and the ultrasonic wave is converted into an electric signal.

静電容量型トランスデューサを構成する振動子としては、CMUT(Capacitive
Micromachined Ultrasound Transducer)と称される振動素子が提案されている(特許文献1参照)。CMUTは、静電容量型振動子であり、絶縁材からなる膜体に一方の電極を形成し、空間を挟んで他方の電極を対向させて配置し、その一対の電極間に駆動信号を印加することで膜体を振動させて超音波を発生させる。または、超音波が膜体を振動させることにより、前記一対の電極間の静電容量の変化が発生し、超音波が電気信号として検出される。
CMUT (Capacitive) is used as the vibrator constituting the capacitive transducer.
A vibration element called “Micromachined Ultrasound Transducer” has been proposed (see Patent Document 1). The CMUT is a capacitive vibrator, in which one electrode is formed on a film body made of an insulating material, the other electrode is arranged opposite to each other across a space, and a drive signal is applied between the pair of electrodes. As a result, the film body is vibrated to generate ultrasonic waves. Alternatively, when the ultrasonic wave vibrates the film body, a change in the capacitance between the pair of electrodes occurs, and the ultrasonic wave is detected as an electric signal.

このようなCMUTを用いて超音波探触子を形成する場合、通常は、複数のCMUTにより1つのエレメントを形成し、そのエレメントが同一の半導体基板上に1次元又は2次元に複数配列されて形成される。各CMUTの超音波送受信面側に配置される振動膜側の電極は、半導体基板の端部に設けられたエレメントの電極パッドに個別に接続される。各電極パッドは、フレキシブル配線基板などの外部配線基板に形成されたリード端子にワイヤボンディングにより接続され、リード端子を介して外部からエレメントに駆動信号が印加されるように構成される(非特許文献1参照)。 When an ultrasonic probe is formed using such a CMUT, usually, one element is formed by a plurality of CMUTs, and a plurality of the elements are arranged in one or two dimensions on the same semiconductor substrate. It is formed. The electrodes on the vibrating membrane side arranged on the ultrasonic wave transmitting / receiving surface side of each CMUT are individually connected to the electrode pads of the elements provided at the end of the semiconductor substrate. Each electrode pad is connected to a lead terminal formed on an external wiring board such as a flexible wiring board by wire bonding, and is configured such that a drive signal is applied to the element from the outside via the lead terminal (Non-Patent Document) 1).

米国特許公開2005/0203409A1US Patent Publication 2005 / 0203409A1

Omer Oralkan,et.a1.”VolumetricUltrasound Imaging Using 2-D CMUT Arrays,”IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS,FERROELECTRICS,AND CONTROL,VOL.50,N0.11,PP.1581-1594,NOVEMBER 2003Omer Oralkan, et. a1. “Volumetric Ultrasound Imaging Using 2-D CMUT Arrays,” IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS, AND CONTROL, VOL. 50, N011, PP. 1581-1594, NOVEMBER 2003

上記のようにエレメントを設けた半導体基板の端部に設けられた電極端子とフレキシブル配線基板のリード線を接続するために、半導体基板と配線基板のリード端子は、ワイヤボンディングできるように隣接して配置される。そして、半導体基板と配線基板は同一の支持基板に接着される。この接着においては、半導体基板と支持基板との間に、可能な限り均一に接着剤が塗布されていることが好ましい。それは、接着面に空気等の異物が混入したり、部分的に接着剤が塗布されていない領域があったりすると、その部分での音響特性が変化し、振動子の送受信の特性に影響を与えてしまうからである。そのため、接着剤を塗布し、支持基板と半導体基板の両者に押圧をかける手法、あるいは十分な量の接着剤を塗布する手法などにより、接着剤中に空気が混入しない、あるいは塗布されていない領域が生じないように、接着が行われている。しかし、このような接着手法では、半導体基板の端部から接着剤がはみ出すことがある。特に2次元にエレメントが複数配列された超音波探触子においては、その接着面が広くなるために顕著となる。半導体基板の端部にはみ出た接着剤は、その表面張力により半導体基板の端部上面に拡がり、ワイボンディングする電極面を汚染することがあり、このような汚染は、ワイヤボンディングの接続不良を発生させる。フレキシブル配線基板のリード端子に関しても同様の現象が発生する傾向があり、ワイヤボンディングの接続不良を発生させることがある。 As described above, in order to connect the electrode terminal provided at the end of the semiconductor substrate provided with the element and the lead wire of the flexible wiring board, the semiconductor substrate and the lead terminal of the wiring board are adjacent to each other so that wire bonding can be performed. Be placed. The semiconductor substrate and the wiring substrate are bonded to the same support substrate. In this bonding, it is preferable that the adhesive is applied as uniformly as possible between the semiconductor substrate and the support substrate. That is, if foreign substances such as air are mixed into the adhesive surface or there is a region where the adhesive is not applied partially, the acoustic characteristics at that part will change, affecting the transmission / reception characteristics of the transducer. Because it will end up. Therefore, the area where air is not mixed in or is not applied by applying an adhesive and applying pressure to both the support substrate and the semiconductor substrate, or applying a sufficient amount of adhesive. Adhesion is performed so as not to occur. However, with such a bonding technique, the adhesive sometimes protrudes from the end of the semiconductor substrate. In particular, in an ultrasonic probe in which a plurality of elements are arranged two-dimensionally, the adhesive surface becomes wide, and this becomes remarkable. The adhesive that protrudes to the edge of the semiconductor substrate spreads to the upper surface of the edge of the semiconductor substrate due to its surface tension, and may contaminate the electrode surface to be bonded, and such contamination will cause poor wire bonding connection. Let The same phenomenon tends to occur with respect to the lead terminals of the flexible wiring board, which may cause connection failure in wire bonding.

本発明は、このような接着剤の半導体基板あるいは配線基板などからのはみ出しを抑制し、ワイヤボンディングの接続不良等が発生しにくい構成とした探触子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a probe having a configuration in which such an adhesive is prevented from protruding from a semiconductor substrate, a wiring substrate, or the like, and connection failure or the like of wire bonding is unlikely to occur.

本発明の探触子は、複数の静電容量型セルを配置したデバイス基板と、外部と電気的に接続される配線基板のリード端子がある端部とが、同一の支持基板上に搭載され、前記デバイス基板のセルに接続されている電極パッドと前記配線基板のリード端子とが電気的に接続されている。そして、前記支持基板の表面に少なくとも1つの溝が設けられており、前記デバイス基板が接着剤により前記支持基板上に接着され、前記デバイス基板の電極パッドがある端部が前記溝上に位置していることを特徴とする。 In the probe of the present invention, a device substrate on which a plurality of capacitance-type cells are arranged and an end portion having a lead terminal of a wiring substrate that is electrically connected to the outside are mounted on the same support substrate. The electrode pads connected to the cells of the device substrate and the lead terminals of the wiring substrate are electrically connected. At least one groove is provided on the surface of the support substrate, the device substrate is bonded onto the support substrate with an adhesive, and an end portion of the device substrate with the electrode pad is located on the groove. It is characterized by being.

本発明によれば、接着剤は半導体基板などのデバイス基板の端部にまわり込まず、支持基板に設けられた溝に流れ込む。また、同様に、配線基板のリード端子がある端部にも接着剤がまわり込まないようにすることもできる。そのため、接着剤が、デバイス基板の電極パッド面や、配線基板のリード端子面を汚染することが抑制され、良好なワイヤボンディング等が可能となる。 According to the present invention, the adhesive does not flow into the end portion of a device substrate such as a semiconductor substrate, but flows into a groove provided in the support substrate. Similarly, it is possible to prevent the adhesive from entering the end portion of the wiring board where the lead terminal is located. Therefore, it is possible to suppress the contamination of the electrode pad surface of the device substrate and the lead terminal surface of the wiring substrate with the adhesive, thereby enabling good wire bonding and the like.

本発明による探触子の実施形態の断面図。Sectional drawing of embodiment of the probe by this invention. 図1の上面図。The top view of FIG. 探触子の別の実施形態の断面図。Sectional drawing of another embodiment of a probe. 探触子の実施例の断面図。Sectional drawing of the Example of a probe. 探触子の別の実施例の断面図。Sectional drawing of another Example of a probe. DA材の塗布条件とDA材描画パターンを説明する図。The figure explaining the application | coating conditions of DA material, and DA material drawing pattern. DA材の塗布条件による過不足状態時の課題を説明する図。The figure explaining the subject at the time of the excess and deficiency state by the application | coating conditions of DA material. 支持基板の溝加工状態を示す図。The figure which shows the groove processing state of a support substrate. 本発明の探触子を含む被検体情報取得装置を示す図。The figure which shows the subject information acquisition apparatus containing the probe of this invention.

本発明の探触子では、接着剤が半導体基板などのデバイス基板の端部にまわり込まない様にするために、支持基板の表面に少なくとも1つの溝が設けられ、デバイス基板の電極パッドがある端部が溝上に位置している。 In the probe of the present invention, at least one groove is provided on the surface of the support substrate to prevent the adhesive from entering the end of the device substrate such as a semiconductor substrate, and there is an electrode pad of the device substrate. The end is located on the groove.

以下、本発明の探触子及びその製造方法の実施形態と実施例を説明する。
(実施形態1)
図1は、実施形態1による、CMUTないし静電容量型セルを形成したデバイス基板である半導体基板1と外部配線基板であるフレキシブル配線基板(FPC)4とが同一の支持基板上に搭載された探触子の断面を示す。図2は、複数のCMUTからなるエレメント(超音波センサ部)8からの電極配線が、半導体基板1の端部に電極パッド7として接続のために配置されている例を示す。半導体基板1は、Si結晶基板が用いられており、マイクロマシニングで用いられる微細加工技術により、CMUTが形成されている。
Hereinafter, embodiments and examples of the probe of the present invention and the manufacturing method thereof will be described.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a semiconductor substrate 1 which is a device substrate on which CMUTs or capacitive cells are formed and a flexible wiring substrate (FPC) 4 which is an external wiring substrate are mounted on the same supporting substrate according to the first embodiment. The cross section of a probe is shown. FIG. 2 shows an example in which electrode wiring from an element (ultrasonic sensor unit) 8 made of a plurality of CMUTs is arranged for connection as an electrode pad 7 at an end of the semiconductor substrate 1. As the semiconductor substrate 1, a Si crystal substrate is used, and a CMUT is formed by a fine processing technique used in micromachining.

このような半導体基板1は、フレキシブル配線基板4と接続するために支持基板2に接着されている。支持基板2としては、通常のFR4などのPCB基板や、ガラス基板、またはSi基板などを用いることができるが、これに限定されない。また、支持基板2には、少なくも1つ以上の溝3が設けられている。溝3は、ワイヤボンディング(Auワイヤ6で示す)する位置に1つ設ける場合や、図3に示す様に、半導体基板1の端部とフレキシブル配線基板4のリード端子5の端部の下に来る個所の各々に設けることもできる。溝3の大きさは、ワイヤボンディングのループにより、適宜定めることができるが、通常は数100μmから数ミリ幅の範囲にある。溝3の断面形状は、矩形が一般的であるが、これに限定されわけではない。その加工方法によって、溝3の側壁部がテーパ形状になったり曲面状になったりしても、なんら問題はない。 Such a semiconductor substrate 1 is bonded to a support substrate 2 in order to connect to the flexible wiring substrate 4. As the support substrate 2, a normal PCB substrate such as FR4, a glass substrate, or a Si substrate can be used, but is not limited thereto. The support substrate 2 is provided with at least one groove 3. When one groove 3 is provided at a position for wire bonding (indicated by Au wire 6), or as shown in FIG. 3, the end of the semiconductor substrate 1 and the end of the lead terminal 5 of the flexible wiring board 4 are provided. It can also be provided at each incoming location. The size of the groove 3 can be appropriately determined by a wire bonding loop, but is usually in the range of several hundred μm to several millimeters. The cross-sectional shape of the groove 3 is generally rectangular, but is not limited thereto. Even if the side wall portion of the groove 3 is tapered or curved depending on the processing method, there is no problem.

溝加工は、基板の材質により手法は適宜選択される。例えば、FR4などのPCB基板では、ルーターやダイシングにより溝加工をすることができる。また、ガラス基板の場合は、ダイサーによるハーフカットやエッチング及びサンドブラスト等で溝形成することができる。図8は、溝加工された状態の支持基板2の一例を示す。溝加工された支持基板2には、接着剤が塗布される。接着剤は、ダイアタッチ(DA)材と呼ばれる接着剤を用いることが多いが、これに限定されるものではない。エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂等の無溶剤系の接着剤を用いることもできるが、中でもエポキシ樹脂系のような、ボンディングパッドを汚染しないような接着剤が好ましい。 The method of grooving is appropriately selected depending on the material of the substrate. For example, a PCB substrate such as FR4 can be grooved by router or dicing. In the case of a glass substrate, the groove can be formed by half-cutting with a dicer, etching, sandblasting, or the like. FIG. 8 shows an example of the support substrate 2 in a grooved state. An adhesive is applied to the grooved support substrate 2. As the adhesive, an adhesive called a die attach (DA) material is often used, but the adhesive is not limited thereto. Solventless adhesives such as epoxy resins, acrylic resins, and silicon resins can also be used. Among them, adhesives that do not contaminate the bonding pads, such as epoxy resin systems, are preferable.

接着剤は、塗布前に真空撹拌脱泡機などにより、脱泡をしたうえで塗布される。これにより、空気などの気泡の接着剤への混入を抑制することができる。接着剤の塗布は、支持基板に半導体基板やフレキシブル配線基板を設置するときに、支持基板の接地面全体に接着剤が展開され、濡れない部分が出ないように塗布量ないし吐出量と塗布パターンが設定される。塗布量の管理は次の様に行われる。塗布状態は、図7に示すように(a‐1)、(b‐1)、(c‐1)のケースがある。(a‐1)は塗布量が少なすぎた場合で、(a‐2)に示す様にデバイス基板の下に空隙(DA材不足に依る空隙部)11ができてしまう。空隙11がセンサ部8にかかると音響的に不整合を起こし、超音波が反射されやすくなるため、センサ信号を劣化させる。そればかりではなく、電極接続部のボンディングパッド7下に空隙ができた場合は、ワイヤボンディング時の超音波エネルギーが緩和されボンディング不能に陥ることがある。吐出圧力と吐出量の関係により吐出量条件を示す図6(a)の(A)領域がこれに該当する。 The adhesive is applied after defoaming by a vacuum stirring defoaming machine or the like before application. Thereby, mixing of bubbles, such as air, into the adhesive can be suppressed. When installing a semiconductor substrate or flexible wiring board on the support substrate, the adhesive is applied to the entire grounding surface of the support substrate, and the application amount or discharge amount and application pattern so that no wetted parts are left. Is set. The application amount is managed as follows. As shown in FIG. 7, there are cases (a-1), (b-1), and (c-1) as the application state. (A-1) is a case where the coating amount is too small, and as shown in (a-2), a gap (gap part due to lack of DA material) 11 is formed under the device substrate. When the air gap 11 is applied to the sensor unit 8, acoustic mismatch occurs, and ultrasonic waves are easily reflected, so that the sensor signal is deteriorated. In addition, when a gap is formed under the bonding pad 7 in the electrode connection portion, ultrasonic energy during wire bonding may be relaxed and bonding may be impossible. This corresponds to the region (A) in FIG. 6A, which shows the discharge amount condition based on the relationship between the discharge pressure and the discharge amount.

次に、図7の(c‐1)の場合は、(a‐1)とは対照的に塗布量が多すぎた場合を示す。この場合は、もともとFPC4がボンディングされる領域LfpcにまでDA材12の浸み出しが及び、FPCのボンディングが不能になる((c‐2)の(2)参照)。また、それだけではなく、DA材の硬化過程でDA材の粘度が低下したときに、表面張力でデバイス基板の表面即ちボンディングパッド上にまでDA材13が這い上がり、電極を汚染してワイヤボンディングが不可能となってしまうことがある。図6(a)の(C)領域がこれに該当する。 Next, in the case of (c-1) in FIG. 7, in contrast to (a-1), a case where the coating amount is too large is shown. In this case, the DA material 12 oozes out to the region Lfpc where the FPC 4 is originally bonded, and the FPC bonding becomes impossible (see (2) of (c-2)). In addition, when the DA material viscosity decreases during the DA material curing process, the DA material 13 crawls up to the surface of the device substrate, that is, the bonding pad, by surface tension, contaminates the electrode, and wire bonding is performed. It may become impossible. This corresponds to the area (C) in FIG.

DA材の適切なパターンの適量塗布を実現して図7の(b‐1)のようにするわけであるが、こうしても、工程のバラツキを考慮するとFPC4のボンディング領域LfpcへのDA材の浸み出しは予想される((b‐2)の(1)参照)。また、浸み出し量が少ないとはいえ、デバイス基板表面への接着剤の這い上がりは完全には排除できない。そこで、この浸み出し分を吸収するために本発明の特徴である溝3の形成を行うこととなる。図7の(b‐1)の状態を実現するためには、ディスペンサの吐出量管理が必須であり、図6(a)の(B)領域に示すような特性データを採る必要がある。 Although an appropriate amount of DA material is applied in an appropriate pattern as shown in Fig. 7 (b-1), in consideration of process variations, DA material is immersed in the bonding area Lfpc of FPC4. Projection is expected (see (1) in (b-2)). Further, although the amount of oozing is small, the creeping of the adhesive onto the device substrate surface cannot be completely eliminated. Therefore, the groove 3 which is a feature of the present invention is formed in order to absorb the leaching portion. In order to realize the state of (b-1) in FIG. 7, it is necessary to manage the discharge amount of the dispenser, and it is necessary to take characteristic data as shown in the region (B) of FIG. 6 (a).

このデータは、ディスペンサの吐出圧力と、環境温度、及びDA材の粘度で確定する。前者の2つは管理できるが、DA材の粘度は、シェルフライフ内であっても、時間と共に微妙に上昇を続けるので、その都度、特性直線を補正する必要がある。図6(a)で示す直線は少しずつその傾きを小さくしていくことを前提にして、吐出量の調整を行うことが必要である。 This data is determined by the dispenser discharge pressure, the ambient temperature, and the DA material viscosity. Although the former two can be controlled, the viscosity of the DA material continues to increase slightly with time even within the shelf life, so it is necessary to correct the characteristic line each time. It is necessary to adjust the discharge amount on the assumption that the slope of the straight line shown in FIG.

以上のように接着剤が塗布された支持基板2に対して、半導体基板1はその電極パッド7側の端部が支持基板の溝3の領域上に位置するようにアライメントされて、接地される。接地後に押圧をかける場合が多いが、必ずしも圧力を印加する必要はない。接地後に熱硬化させることにより接着剤の粘度が一時的に低下し、表面張力で自動的に半導体基板全域に充填され、半導体基板1は接着される。このようにして接着された半導体基板1においては、その端部にある余分な接着剤が溝3側に流れ込むために、表面張力により端部から半導体基板の表面側に接着剤が伸びていき電極パッド7を汚染するということが抑制される。そのため、この後に行われるワイヤボンディングの際にワイヤ6が溶着せず、接続不良を起こすことが抑制される。図7の(d‐1)と(d‐2)はこの様子を示し、浸み出したDA材14が溝3内に吸収されることが判る。 As described above, the semiconductor substrate 1 is aligned and grounded so that the end of the electrode pad 7 side is located on the region of the groove 3 of the support substrate with respect to the support substrate 2 to which the adhesive is applied. . In many cases, pressing is performed after grounding, but it is not always necessary to apply pressure. By thermally curing after grounding, the viscosity of the adhesive temporarily decreases, and the entire semiconductor substrate is automatically filled with surface tension, and the semiconductor substrate 1 is bonded. In the semiconductor substrate 1 bonded in this way, since the excess adhesive at the end flows into the groove 3 side, the adhesive extends from the end to the surface side of the semiconductor substrate due to surface tension, and the electrode Contamination of the pad 7 is suppressed. Therefore, the wire 6 is not welded at the time of wire bonding performed thereafter, and it is possible to suppress a connection failure. (D-1) and (d-2) in FIG. 7 show this state, and it can be seen that the leached DA material 14 is absorbed into the groove 3.

フレキシブル配線基板4を接着する際にも同様である。フレキシブル配線基板の場合、その接地位置が支持基板2の端部になるため、接着剤を塗布することが難しい。よって、接着剤としてB-Stage型のエポキシ接着シートなどが用いられる。接着シートは、接着面の領域に合わせてカッティングされて、圧力を印加して接着領域に仮接着される。次にフレキシブル配線基板4を仮接着された接着シート上に接地して、圧力を印加し、温度を上げることで、接着シートの接着剤が溶融、熱硬化して、フレキシブル配線基板4と支持基板2が接着される。このような工程でも、接着剤が溶融した場合に、フレキシブル配線基板4の端部にある接着剤は溝3に流れ込み、配線基板端部を接着剤が這い上がっていくことが抑制される。こうして、この後に行われるワイヤボンディングの際にワイヤ6が溶着せずに、接続不良になることが抑制される。 The same applies when the flexible wiring board 4 is bonded. In the case of a flexible wiring board, since the grounding position is an end of the support substrate 2, it is difficult to apply an adhesive. Therefore, a B-Stage type epoxy adhesive sheet or the like is used as an adhesive. The adhesive sheet is cut in accordance with the region of the adhesive surface, and is temporarily attached to the adhesive region by applying pressure. Next, the flexible wiring board 4 is grounded on the temporarily bonded adhesive sheet, pressure is applied, and the temperature is raised, whereby the adhesive of the adhesive sheet is melted and thermally cured, so that the flexible wiring board 4 and the supporting substrate are obtained. 2 are bonded. Even in such a process, when the adhesive is melted, the adhesive at the end of the flexible wiring board 4 flows into the groove 3, and the adhesive is prevented from creeping up at the end of the wiring board. In this way, the wire 6 is not welded at the time of wire bonding performed thereafter, and connection failure is suppressed.

(実施形態2)
図4は、支持基板が吸音機能を持つ実施形態2を示す。探触子の支持基板に伝搬してきた音波は、その支持基板の背後の界面で反射されて戻ることにより、音波画像の品質を低下させることがある。そのため、探触子の支持基板の背面に音響バッキング材が配置され、音波を吸収または散乱させることが行われる。音響バッキング材としては、ゴムやプラスチックのような音波減衰性軟質材料に金属粒子(例えばタングステン)を分散させた複合材などが知られている。本実施形態では、このバッキング材の機能を併せ持つ支持基板9を用い、そこに溝3を形成することにより、支持基板の背面に設けられるバッキング材を省くことが可能となる。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a second embodiment in which the support substrate has a sound absorbing function. The sound wave that has propagated to the support substrate of the probe may be reflected at the interface behind the support substrate and returned, thereby reducing the quality of the sound image. For this reason, an acoustic backing material is disposed on the back surface of the support substrate of the probe to absorb or scatter sound waves. As an acoustic backing material, a composite material in which metal particles (for example, tungsten) are dispersed in a sound attenuating soft material such as rubber or plastic is known. In the present embodiment, by using the support substrate 9 having the function of the backing material and forming the groove 3 there, the backing material provided on the back surface of the support substrate can be omitted.

このような支持基板9は、例えばエポキシ樹脂に金属粒子(タングステンや酸化鉄等の粒子)を分散させたうえで、金型に流し込み、硬化させることにより、形成することができる。エポキシ樹脂は硬化すると十分な剛性をもち、また、樹脂の中に金属粒子を分散させることにより、その音響特性を変化させることができる。適用される金属粉としては、タングステンのような密度の高い材料を適用することで幅広い音響インピーダンスの制御が可能となる。溝3は金型で形成されるのが容易であるが、これに限定されない。 Such a support substrate 9 can be formed by, for example, dispersing metal particles (particles such as tungsten and iron oxide) in an epoxy resin, pouring them into a mold, and curing them. The epoxy resin has sufficient rigidity when cured, and its acoustic characteristics can be changed by dispersing metal particles in the resin. As a metal powder to be applied, it is possible to control a wide range of acoustic impedance by applying a material having a high density such as tungsten. The groove 3 can be easily formed by a mold, but is not limited thereto.

以下、より具体的な実施例を説明する。
(実施例1)
図1は本発明の超音波探触子の実施例1の図である。半導体基板1は300μm厚のSi単結晶基板で、この表面に静電容量型トランスデューサが形成され、600チャンネル分の信号出力線が長辺方向の2辺において300チャンネルずつワイヤボンディングパッド7に接続されている。パッド7は半導体基板1の長辺方向縁部から0.2mmのところに形成されていて、端部からの接着剤などの這い上がりの影響を受けやすい配置となっている。支持基板2はガラスエポキシFR-4で、1.6mm厚のものを適用している。この支持基板2上に、半導体基板1のデバイス基板をダイアタッチ材で接着し、事前に形成された幅500ミクロン、深さ500ミクロンの溝3上に半導体基板1の端部が0.3mm程のせり出し量でせり出して固定されている。
Hereinafter, more specific examples will be described.
Example 1
FIG. 1 is a diagram of an ultrasonic probe according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor substrate 1 is a 300 μm thick Si single crystal substrate, on which a capacitive transducer is formed, and signal output lines for 600 channels are connected to the wire bonding pad 7 by 300 channels on two sides in the long side direction. ing. The pad 7 is formed at a position 0.2 mm from the edge in the long side direction of the semiconductor substrate 1 and is arranged to be easily affected by scooping up of an adhesive or the like from the end. The support substrate 2 is made of glass epoxy FR-4 and has a thickness of 1.6 mm. The device substrate of the semiconductor substrate 1 is adhered to the support substrate 2 with a die attach material, and the end of the semiconductor substrate 1 is about 0.3 mm on the groove 3 having a width of 500 microns and a depth of 500 microns formed in advance. It sticks out with the protruding amount.

接着剤は、ディスペンサや転写印刷などの塗布方法により、支持基板2に塗布される。接着剤の粘度は接着剤の塗布方法に応じて適宜調整されるが、あまり粘度が高いと空気などが脱泡しにくくなるため、可能な範囲で低いほうが好ましい。望ましくは1Pa・s〜50Pa・sが適していると考えられる。本実施例では、40Pa・sのKIDDのSI-03LLF-Lの接着剤を適用した。 The adhesive is applied to the support substrate 2 by an application method such as dispenser or transfer printing. The viscosity of the adhesive is appropriately adjusted according to the application method of the adhesive. However, if the viscosity is too high, air and the like are difficult to degas. Therefore, it is preferably as low as possible. Desirably, 1 Pa · s to 50 Pa · s is considered suitable. In this example, 40 Pa · s KIDD SI-03LLF-L adhesive was applied.

本実施例では、武蔵エンジニアリング製ディスペンサSHOTMASTER300を用い、図6(b)に示すような一般的な描画パターン(DA材描画部)10で接着剤を塗布した。本実施例では、図6(b)に示すようなサイズ(a、b)の支持基板2を適用した。このときに、図6(a)の(B)領域に示す如く接着剤の吐出量を50mg〜90mgに管理することで図7の(b‐1)の状態を実現でき、かつその時の浸み出し量を前記の500μm角の溝3で完全に吸収できることが判った。これにより、FPCボンディング領域Lfpcへの浸み出しや、デバイス基板表面への這い上がりによるボンディングパッド汚染を完全に回避することが可能となった(図7の(d‐1)と(d‐2)参照)。 In this example, a dispenser SHOTMASTER300 manufactured by Musashi Engineering was used, and an adhesive was applied with a general drawing pattern (DA material drawing portion) 10 as shown in FIG. In this example, a support substrate 2 having a size (a, b) as shown in FIG. At this time, as shown in the area (B) of FIG. 6 (a), the state of (b-1) of FIG. 7 can be realized by controlling the discharge amount of the adhesive to 50 mg to 90 mg, and the immersion at that time It was found that the amount of extraction could be completely absorbed by the 500 μm square groove 3. As a result, it was possible to completely avoid bonding pad contamination due to seepage into the FPC bonding region Lfpc and creeping up onto the device substrate surface ((d-1) and (d-2 in FIG. 7). )reference).

図5は変形例を示し、この様なACF(anisotropic conductive film:異方性導電フィルム)で接続をした場合でも上記と全く同様のことが言える。図5(b)は図5(a)の一部の拡大図である。ACFエッジタッチ相当部分を示す図5(b)に示す様に、FPC4のボンディングパッド5はACF16によりデバイスチップ上のボンディングパッド7に電気的に接続されている。図5(a)において、17は、ACF適用時のエッジタッチ対策用のカバーレイ端部の絶縁フィルムを示す。ここでは、FPC4の端部は支持基板9の表面から半導体基板1の厚さ分だけ浮いているが、こうした構造でも、FPC4の端部は溝3の付近の領域上に位置決めするのが良い。 FIG. 5 shows a modified example, and the same thing can be said even when the connection is made with such an ACF (anisotropic conductive film). FIG. 5B is an enlarged view of a part of FIG. As shown in FIG. 5B showing the portion corresponding to the ACF edge touch, the bonding pad 5 of the FPC 4 is electrically connected to the bonding pad 7 on the device chip by the ACF 16. In FIG. 5A, reference numeral 17 denotes an insulating film at the edge of the cover lay for edge touch countermeasures when ACF is applied. Here, the end of the FPC 4 floats from the surface of the support substrate 9 by the thickness of the semiconductor substrate 1. However, even in such a structure, the end of the FPC 4 may be positioned on a region near the groove 3.

(実施例2)
実施例2では、支持基板を形成する材料は、ITWパフォーマンスポリマーズ&フルイズジャパン株式会社のデブコンBを適用した。これは2液のエポキシ樹脂で形成され、それに鉄粉添加がなされている。さらに、株式会社アライドマテリアルのタングステン粉C-30を適用し、粒子粒径2.3μmのものを重量比で70phr添加した。これらの材料を十分に撹拌し、最後に遠心脱泡処理をして型に流し込む。硬化は、常温硬化で約12時間室温放置する。このときの金型は、実施例1と同様のサイズの溝3を形成可能なように構成されている。
(Example 2)
In Example 2, Devcon B of ITW Performance Polymers & Fluids Japan Co., Ltd. was applied as the material for forming the support substrate. This is formed of a two-part epoxy resin, to which iron powder is added. Furthermore, tungsten powder C-30 from Allied Material Co., Ltd. was applied, and 70 phr by weight with a particle size of 2.3 μm was added. These materials are sufficiently stirred and finally subjected to centrifugal defoaming treatment and poured into a mold. Curing is carried out at room temperature for about 12 hours. The mold at this time is configured such that the groove 3 having the same size as that of the first embodiment can be formed.

このように、エポキシ樹脂を金型の中に流し込み、室温硬化させることにより、支持基板とバッキング材としての機能を併せ持つ支持基板9を形成することができる。こうして得られた支持基板9を用いて、実施例1と同様に半導体基板1とフレキシブル配線基板4を接着し、ワイヤボンディングにより電極パッド7とフレキシブル配線基板のリード端子5を良好に接続することができた。また、支持基板9が、吸音効果のあるバッキング材で形成されているため、新たにバッキング材を支持基板に接着する作製工程が不必要となり、簡便に探触子を形成することができる。 Thus, the support substrate 9 having both functions as a support substrate and a backing material can be formed by pouring the epoxy resin into the mold and curing at room temperature. Using the support substrate 9 thus obtained, the semiconductor substrate 1 and the flexible wiring substrate 4 can be bonded in the same manner as in Example 1, and the electrode pad 7 and the lead terminal 5 of the flexible wiring substrate can be satisfactorily connected by wire bonding. did it. Further, since the support substrate 9 is formed of a backing material having a sound absorbing effect, a manufacturing process for newly bonding the backing material to the support substrate is not required, and a probe can be easily formed.

(実施例3)
上記実施形態や実施例で説明した静電容量型トランスデューサを備える探触子は、音響波を用いた被検体情報取得装置に適用することができる。被検体からの音響波を静電容量型トランスデューサで受信し、出力される電気信号を用い、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報を取得することができる。
(Example 3)
The probe including the capacitive transducer described in the above embodiments and examples can be applied to a subject information acquisition apparatus using acoustic waves. The acoustic wave from the subject is received by the capacitive transducer, and the outputted electrical signal can be used to obtain subject information reflecting the subject's optical characteristic values such as a light absorption coefficient.

図9は、光音響効果を利用した本実施例の被検体情報取得装置を示したものである。パルス状に光を発生する光源151から発生したパルス光152は、レンズ、ミラー、光ファイバー等の光学部材154を介して、被検体153に照射される。被検体153の内部にある光吸収体155は、パルス光のエネルギーを吸収し、音響波である光音響波156を発生する。本発明の探触子157は、光音響波156を受信して電気信号に変換し、信号処理部159に出力する。信号処理部159は、入力された電気信号に対して、A/D変換や増幅等の信号処理を行い、データ処理部150へ出力する。データ処理部150は、入力された信号を用いて被検体情報(光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報)を画像データとして取得する。表示部158は、データ処理部150から入力された画像データに基づいて、画像を表示する。なお、探触子は、機械的に走査するものであっても、医師や技師等のユーザが被検体に対して移動させるもの(ハンドヘルド型)であってもよい。勿論、本発明の探触子は、超音波などの音響波があてられた被検体からの音響波を検出する被検体診断装置で用いることもできる。ここでも、被検体からの音響波を探触子で検出し、変換された信号を信号処理部で処理することで被検体内部の情報を取得する。ここでは、被検体に向けて送信する音響波を本発明の探触子から発信することもできる。 FIG. 9 shows an object information acquiring apparatus according to the present embodiment using the photoacoustic effect. The pulsed light 152 generated from the light source 151 that generates light in a pulsed form is irradiated onto the subject 153 via an optical member 154 such as a lens, a mirror, or an optical fiber. The light absorber 155 inside the subject 153 absorbs the energy of the pulsed light and generates a photoacoustic wave 156 that is an acoustic wave. The probe 157 of the present invention receives the photoacoustic wave 156, converts it into an electrical signal, and outputs it to the signal processing unit 159. The signal processing unit 159 performs signal processing such as A / D conversion and amplification on the input electric signal and outputs the signal to the data processing unit 150. The data processing unit 150 acquires subject information (subject information reflecting an optical characteristic value of the subject such as a light absorption coefficient) as image data using the input signal. The display unit 158 displays an image based on the image data input from the data processing unit 150. Note that the probe may be mechanically scanned or may be a handheld type that a user such as a doctor or engineer moves with respect to the subject. Of course, the probe of the present invention can also be used in a subject diagnostic apparatus that detects acoustic waves from a subject to which acoustic waves such as ultrasonic waves are applied. In this case as well, an acoustic wave from the subject is detected by the probe, and the converted signal is processed by the signal processing unit to acquire information inside the subject. Here, an acoustic wave to be transmitted toward the subject can be transmitted from the probe of the present invention.

本発明の探触子は、生体などの測定対象内の情報を得る光イメージング装置や、従来の超音波診断装置などに適用することができる。更に、超音波探傷機など、他の用途に用いることもできる。 The probe of the present invention can be applied to an optical imaging apparatus that obtains information in a measurement target such as a living body, a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, and the like. Furthermore, it can also be used for other applications such as an ultrasonic flaw detector.

1・・半導体基板(デバイス基板)、2・・支持基板(FR-4、樹脂成型基板など)、3・・溝、4・・FPC(外部配線基板)、5・・リード端子、6・・Auワイヤ(ボンディングワイヤ)、7・・デバイス基板上の電極パッド、8・・超音波センサ部、9・・吸音機能を持つ支持基板 1 .... Semiconductor substrate (device substrate) 2 .... Support substrate (FR-4, resin molding substrate, etc.) 3 .... Groove 4 .... FPC (external wiring board) 5 .... Lead terminal 6 .... Au wire (bonding wire), 7 ... Electrode pad on device substrate, 8 ... Ultrasonic sensor, 9 ... Support substrate with sound absorption function

Claims (6)

複数の静電容量型セルを配置したデバイス基板と、外部と電気的に接続される外部配線基板のリード端子がある端部とが、同一の支持基板上に搭載され、前記デバイス基板のセルに接続されている電極パッドと前記配線基板のリード端子とが電気的に接続されている探触子であって、
前記支持基板の表面に少なくとも1つの溝が設けられており、
前記デバイス基板が接着剤により前記支持基板上に接着され、
前記デバイス基板の電極パッドがある端部が前記溝上に位置していることを特徴とする探触子。
A device substrate on which a plurality of capacitance-type cells are arranged and an end portion of the external wiring substrate that is electrically connected to the outside are provided on the same support substrate. A probe in which connected electrode pads and lead terminals of the wiring board are electrically connected,
At least one groove is provided on the surface of the support substrate;
The device substrate is bonded onto the support substrate with an adhesive;
An end of the device substrate having an electrode pad is located on the groove.
前記デバイス基板が半導体基板であり、前記外部配線基板がフレキシブル配線基板であることを特徴とする請求項1に記載の探触子。 The probe according to claim 1, wherein the device substrate is a semiconductor substrate, and the external wiring substrate is a flexible wiring substrate. 前記配線基板のリード端子がある端部が接着剤により前記支持基板上に接着され、前記配線基板のリード端子がある端部が何れかの前記溝上に位置していることを特徴とする請求項1または2に記載の探触子。 The end portion of the wiring board with the lead terminal is bonded onto the support substrate with an adhesive, and the end portion of the wiring board with the lead terminal is located on any of the grooves. The probe according to 1 or 2. 前記電極パッドと前記リード端子とがワイヤボンディング又は異方性導電フィルム(ACF)により電気的に接続され、前記配線基板のリード端子がある端部或いはACFエッジタッチ相当部分が、前記溝の付近の領域上に位置していることを特徴とする請求項1または2に記載の探触子。 The electrode pad and the lead terminal are electrically connected by wire bonding or anisotropic conductive film (ACF), and the end portion of the wiring board having the lead terminal or the portion corresponding to the ACF edge touch is in the vicinity of the groove. The probe according to claim 1, wherein the probe is located on a region. 前記支持基板が、支持の機能とともに吸音の機能を持つことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の探触子。 The probe according to claim 1, wherein the support substrate has a sound absorption function as well as a support function. 請求項1から5の何れか1項に記載の探触子と、
光を発生する光源と、
前記探触子から出力される信号を処理する信号処理部と、
を有し、
該光源から発せられて被検体にあてられた前記光によって生じる光音響波を前記探触子で受信し、電気信号に変換された信号を前記信号処理部で処理することで被検体の情報を取得することを特徴とする被検体情報取得装置。
The probe according to any one of claims 1 to 5,
A light source that generates light;
A signal processing unit for processing a signal output from the probe;
Have
A photoacoustic wave generated by the light emitted from the light source and applied to the subject is received by the probe, and the signal processing unit processes the signal converted into an electrical signal to obtain information on the subject. A subject information acquisition apparatus characterized by acquiring.
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