JP6795986B2 - 超音波探触子、超音波診断装置 - Google Patents
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Description
本発明は、超音波探触子、超音波診断装置、半導体センサに関する。
超音波センサとして、大面積を高精細にセンシングするニーズがある。例えば、人の手を模擬した触覚センサやタッチセンサ、大面積を一度に検出できる超音波探傷子、人や動物の医療診断に使う超音波診断装置用プローブなどである。
超音波センサなどの各種センシングデバイスでは、センシング面の形状は長方形のものが主流であるが、縦横比はいろいろな種類があり、その都度、素子のセンサ部の設計変更が必要となる。
また、センサ部を大きなチップとして形成すると、半導体製造技術では、ウエハプロセス中の異物や、フォトリソグラフィー不良により、チップの歩留まりが低下する。つまり、これらの異物や不良は、製造ライン特有のものであり、チップの面積が大きくなってウエハ当たりのチップ取得数が減るほど歩留まりは低下する。経済性を考慮してチップ取得における歩留まりを所定値以上にしようとすると、半導体センサの面積は制約される。
この設計変更や歩留まりの低下を回避する方法として、小型のチップを規格化し、センサ部の形状に合わせて並べる方法がある。すなわち、超音波センサのセンシング面に要求される形状を、センサチップの並べかえで対応すれば、センサチップそのものの設計変更は不要となる。
ただし、複数の小型のチップを配置した後に、各チップを電気的に接続することが必要である。
超音波センサなどの各種センシングデバイスでは、センシング面の形状は長方形のものが主流であるが、縦横比はいろいろな種類があり、その都度、素子のセンサ部の設計変更が必要となる。
また、センサ部を大きなチップとして形成すると、半導体製造技術では、ウエハプロセス中の異物や、フォトリソグラフィー不良により、チップの歩留まりが低下する。つまり、これらの異物や不良は、製造ライン特有のものであり、チップの面積が大きくなってウエハ当たりのチップ取得数が減るほど歩留まりは低下する。経済性を考慮してチップ取得における歩留まりを所定値以上にしようとすると、半導体センサの面積は制約される。
この設計変更や歩留まりの低下を回避する方法として、小型のチップを規格化し、センサ部の形状に合わせて並べる方法がある。すなわち、超音波センサのセンシング面に要求される形状を、センサチップの並べかえで対応すれば、センサチップそのものの設計変更は不要となる。
ただし、複数の小型のチップを配置した後に、各チップを電気的に接続することが必要である。
半導体素子を用いた超音波センサとしては、ピエゾ素子を用いたＰＭＵＴ（Piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducers）やＣＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）がある。
ＣＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）チップは、薄膜の積層により作製された超音波送受信デバイスである。ＣＭＵＴチップは、半導体製造技術とＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術とを適用して作製される。このＣＭＵＴチップは、半導体製造技術により素子をグリッド状に一括して形成できるため、グリッド状に配列した多数の素子を半導体ウエハから切り出して、一つのチップとしてパッケージングされる。
ＣＭＵＴチップを用いた超音波センサは、積層型ピエゾ素子を用いた超音波センサに比較して、周波数応答が高く、画像の解像度が高く鮮明であるという特徴がある。
この複数のＣＭＵＴチップを用いた超音波振動子（超音波センサ）として、特許文献１がある。
ＣＭＵＴ（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer）チップは、薄膜の積層により作製された超音波送受信デバイスである。ＣＭＵＴチップは、半導体製造技術とＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術とを適用して作製される。このＣＭＵＴチップは、半導体製造技術により素子をグリッド状に一括して形成できるため、グリッド状に配列した多数の素子を半導体ウエハから切り出して、一つのチップとしてパッケージングされる。
ＣＭＵＴチップを用いた超音波センサは、積層型ピエゾ素子を用いた超音波センサに比較して、周波数応答が高く、画像の解像度が高く鮮明であるという特徴がある。
この複数のＣＭＵＴチップを用いた超音波振動子（超音波センサ）として、特許文献１がある。
特許文献１の要約書には、「［課題］振動子エレメントの両端に溝部を設けた静電容量型超音波振動子において、全体に占めるセル領域の面積比率を低下させず、かつ発生させる超音波の出力低下のない静電容量型超音波振動子を提供する。［解決手段］シリコン基板と、該シリコン基板の上面に配設された第１の電極と、該第１の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設された第２の電極と、該第２の電極を支持するメンブレンとからなる振動子セルから構成され、駆動制御信号を入出力する最小単位である振動子エレメントと、前記シリコン基板の背面に電極パッドを介して接合したフレキシブルプリント基板とから構成される静電容量型超音波振動子において、隣接する前記振動子エレメント間に溝部が設けられ、該溝部に導電膜が形成されていることにより、上記課題の解決を図る。」と記載され、静電容量型超音波振動子に関する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示された技術には、次のような課題がある。
すなわち、特許文献１記載の静電容量型超音波振動子では、振動子エレメント間に溝部が設けられ、溝部に導電膜が形成されており、振動子セルの電極をシリコン基板背面の電極パッドに接続することは可能であるが、超音波振動子を並列に配置した場合の電気的な接続構造の記載はない。また、特許文献１に記載の構造は、半導体プロセスで形成するものであり、半導体センサチップを並列に配置する実装段階での方法および構造の記載はない。
つまり、半導体センサチップを並列に配置する実装段階での具体的な方法において、明確にされていない。例えば、多数のチップを並列、または積層して配置し、電気的に接続する方法としてワイヤボンディング方式がある。この方式ではワイヤの高さ分、センシング面から突出してしまい、ワイヤを保護するために樹脂等をコーティングして、さらに表面を平滑にするためにセンシング面の保護膜の厚みが、ワイヤ部の高さ分厚くなって、超音波探触子や触覚センサのように接触タイプのセンサでは感度が低下する。
すなわち、特許文献１では、センサの感度を確保しながら、如何に半導体センサチップを並列に配置する実装段階での方法および構造が課題として残っている。
すなわち、特許文献１記載の静電容量型超音波振動子では、振動子エレメント間に溝部が設けられ、溝部に導電膜が形成されており、振動子セルの電極をシリコン基板背面の電極パッドに接続することは可能であるが、超音波振動子を並列に配置した場合の電気的な接続構造の記載はない。また、特許文献１に記載の構造は、半導体プロセスで形成するものであり、半導体センサチップを並列に配置する実装段階での方法および構造の記載はない。
つまり、半導体センサチップを並列に配置する実装段階での具体的な方法において、明確にされていない。例えば、多数のチップを並列、または積層して配置し、電気的に接続する方法としてワイヤボンディング方式がある。この方式ではワイヤの高さ分、センシング面から突出してしまい、ワイヤを保護するために樹脂等をコーティングして、さらに表面を平滑にするためにセンシング面の保護膜の厚みが、ワイヤ部の高さ分厚くなって、超音波探触子や触覚センサのように接触タイプのセンサでは感度が低下する。
すなわち、特許文献１では、センサの感度を確保しながら、如何に半導体センサチップを並列に配置する実装段階での方法および構造が課題として残っている。
本発明の課題は、各種のセンサのセンシング面積のサイズや形状に応じて設計変更が容易で、センサの感度がよい超音波探触子、およびこの超音波探触子を備える超音波診断装置を提供することである。
前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
本発明の超音波探触子は、センサセルを有する複数の半導体センサチップと、前記複数の半導体センサチップが所定の隙間を有して配置される基材と、を備え、前記複数の半導体センサチップについて、隣接するチップを第１の半導体センサチップ及び第２の半導体センサチップとしたとき、前記第１の半導体センサチップの端部と、第２の半導体センサチップの端部と、前記隙間の底部と、前記第１の半導体センサチップのパッドと、前記第２の半導体センサチップのパッドと、が被覆されてなる導電性の膜配線を有する、ことを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
本発明の超音波探触子は、センサセルを有する複数の半導体センサチップと、前記複数の半導体センサチップが所定の隙間を有して配置される基材と、を備え、前記複数の半導体センサチップについて、隣接するチップを第１の半導体センサチップ及び第２の半導体センサチップとしたとき、前記第１の半導体センサチップの端部と、第２の半導体センサチップの端部と、前記隙間の底部と、前記第１の半導体センサチップのパッドと、前記第２の半導体センサチップのパッドと、が被覆されてなる導電性の膜配線を有する、ことを特徴とする。
また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。
本発明によれば、各種のセンサのセンシング面積のサイズや形状に応じて設計変更が容易で、センサの感度がよい超音波探触子、およびこの超音波探触子を備える超音波診断装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置８と超音波探触子１の構成例を示すブロック図である。なお、超音波探触子１を、超音波診断装置８を示す枠外に表記したが、超音波探触子１は、超音波診断装置８の一部を構成するものである。
図１において、超音波診断装置８は、コントロールパネル８１と、超音波送受信部８２と、超音波画像形成部８３と、制御部８４と、表示部８５と、を備えて構成される。超音波送受信部８２には、超音波探触子１が電気的に接続されている。
また、超音波送受信部８２は、超音波パルス発生部８２１と変換部８２２を備えている。
超音波診断装置８は、被検体９（図２）内に超音波を送信し受信して得られたエコー信号を用いて診断部位の２次元超音波画像、３次元超音波画像あるいは各種ドプラ画像を構成して表示するものである。
図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置８と超音波探触子１の構成例を示すブロック図である。なお、超音波探触子１を、超音波診断装置８を示す枠外に表記したが、超音波探触子１は、超音波診断装置８の一部を構成するものである。
図１において、超音波診断装置８は、コントロールパネル８１と、超音波送受信部８２と、超音波画像形成部８３と、制御部８４と、表示部８５と、を備えて構成される。超音波送受信部８２には、超音波探触子１が電気的に接続されている。
また、超音波送受信部８２は、超音波パルス発生部８２１と変換部８２２を備えている。
超音波診断装置８は、被検体９（図２）内に超音波を送信し受信して得られたエコー信号を用いて診断部位の２次元超音波画像、３次元超音波画像あるいは各種ドプラ画像を構成して表示するものである。
超音波探触子１は、被検体９に超音波を送信して反射したエコーを受信するものである。超音波探触子１には、ＣＭＵＴチップが搭載される。前記したように、ＣＭＵＴチップとは、半導体製造技術とＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術とを適用して、薄膜の積層により作製された超音波送受信デバイスである。
超音波送受信部８２は、被検体９に送信する超音波信号を発生するためのパルス状の電気信号を発生するものである。超音波送受信部８２は、発生させた電気信号を超音波探触子１に送信する超音波パルス発生部８２１と、超音波探触子１で受信したエコー信号を電気信号に変換する変換部８２２とを備える。超音波送受信部８２は、例えば市販されている任意の超音波送受信機などであってもよい。
超音波画像形成部８３は、受信信号から２次元超音波画像、３次元超音波画像あるいは各種ドプラ画像を形成するものである。超音波画像形成部８３は、具体的には例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)を有して構成される。
超音波送受信部８２は、被検体９に送信する超音波信号を発生するためのパルス状の電気信号を発生するものである。超音波送受信部８２は、発生させた電気信号を超音波探触子１に送信する超音波パルス発生部８２１と、超音波探触子１で受信したエコー信号を電気信号に変換する変換部８２２とを備える。超音波送受信部８２は、例えば市販されている任意の超音波送受信機などであってもよい。
超音波画像形成部８３は、受信信号から２次元超音波画像、３次元超音波画像あるいは各種ドプラ画像を形成するものである。超音波画像形成部８３は、具体的には例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)を有して構成される。
表示部８５は、超音波画像形成部８３で形成された超音波画像を表示するものである。また、表示部８５には、後記するコントロールパネル８１によって入力された情報や、その他診断に必要な情報等も併せて表示される。表示部８５は、具体的には例えばＬＣＤ(Liquid Crystal Display)やモニタ装置等を有して構成される。
制御部８４は、後記するコントロールパネル８１で入力される制御情報に基づいて、超音波診断装置８における各手段を制御するものである。制御部８４は、具体的には例えばＣＰＵ等を有して構成される。
コントロールパネル８１は、作業者が被検体９（図２参照）に対して所望の診断を行えるように、任意の情報が作業者によって入力されるものである。そして、この入力された情報に基づいて、制御部８４が各手段を制御する。コントロールパネル８１は、具体的には例えば押しボタン、タッチパネル等を有して構成される。
制御部８４は、後記するコントロールパネル８１で入力される制御情報に基づいて、超音波診断装置８における各手段を制御するものである。制御部８４は、具体的には例えばＣＰＵ等を有して構成される。
コントロールパネル８１は、作業者が被検体９（図２参照）に対して所望の診断を行えるように、任意の情報が作業者によって入力されるものである。そして、この入力された情報に基づいて、制御部８４が各手段を制御する。コントロールパネル８１は、具体的には例えば押しボタン、タッチパネル等を有して構成される。
図２は、本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置８と超音波探触子１の外観の一例を示す図である。
図２において、超音波診断装置８と超音波探触子１とを被検体９に具体的に適用した様子を示している。
オペレータ（不図示）は、コントロールパネル８１によって診断条件を入力し、超音波探触子１を用いて人体等である被検体９を走査する。
超音波探触子１は、ケーブル等を介して超音波診断装置８に電気的に接続されて、超音波信号を人体等である被検体９に送信し、この被検体９からエコーとして反射された超音波信号を受信する。
受信した超音波信号は、超音波診断装置８によって超音波画像に変換されて、表示部８５に表示される。これにより、被検体９の内部を可視化して診断することができる。
図２において、超音波診断装置８と超音波探触子１とを被検体９に具体的に適用した様子を示している。
オペレータ（不図示）は、コントロールパネル８１によって診断条件を入力し、超音波探触子１を用いて人体等である被検体９を走査する。
超音波探触子１は、ケーブル等を介して超音波診断装置８に電気的に接続されて、超音波信号を人体等である被検体９に送信し、この被検体９からエコーとして反射された超音波信号を受信する。
受信した超音波信号は、超音波診断装置８によって超音波画像に変換されて、表示部８５に表示される。これにより、被検体９の内部を可視化して診断することができる。
図３は、本発明の第１実施形態に係る超音波探触子１の概略の構成例を示す図である。
図３に示すように超音波探触子１は、基材であるバッキング３の先端に複数の半導体センサチップであるＣＭＵＴチップ２を備えている。ＣＭＵＴチップ２は、音響レンズ７５を介して被検体９（図２参照）に超音波を照射するとともに、被検体９から反射された超音波を受信するものである。この点についての詳細は後記する。
ＣＭＵＴチップ２は、コネクタ７２に接続される配線を有するフレキシブル基板４に対して、膜配線２０と配線７１で接続されている。コネクタ７２は、回路基板７３と接続されている。そして、回路基板７３上の接続端子７４は、超音波診断装置８（図１、図２参照）と接続されている。
超音波診断装置８（図２参照）は、ＣＭＵＴチップ２に電気信号を与えて振動させるとともに、被検体９からの受波による信号を画像化させるものである。
ＣＭＵＴチップ２の表面には、ＣＭＵＴチップ２から発生した超音波を被検体９方向にフォーカスするためのシリコーン樹脂の音響レンズ７５を備えている。ＣＭＵＴチップ２は、音響レンズ７５を経て、人体等の被検体９に超音波を送受信する。
図３に示すように超音波探触子１は、基材であるバッキング３の先端に複数の半導体センサチップであるＣＭＵＴチップ２を備えている。ＣＭＵＴチップ２は、音響レンズ７５を介して被検体９（図２参照）に超音波を照射するとともに、被検体９から反射された超音波を受信するものである。この点についての詳細は後記する。
ＣＭＵＴチップ２は、コネクタ７２に接続される配線を有するフレキシブル基板４に対して、膜配線２０と配線７１で接続されている。コネクタ７２は、回路基板７３と接続されている。そして、回路基板７３上の接続端子７４は、超音波診断装置８（図１、図２参照）と接続されている。
超音波診断装置８（図２参照）は、ＣＭＵＴチップ２に電気信号を与えて振動させるとともに、被検体９からの受波による信号を画像化させるものである。
ＣＭＵＴチップ２の表面には、ＣＭＵＴチップ２から発生した超音波を被検体９方向にフォーカスするためのシリコーン樹脂の音響レンズ７５を備えている。ＣＭＵＴチップ２は、音響レンズ７５を経て、人体等の被検体９に超音波を送受信する。
図４は、本発明の第１実施形態に係る超音波探触子１における配列したＣＭＵＴチップ（半導体センサチップ）の概略の構成例を示す図であり、（ａ）は、５列で配列したＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅ近傍の斜視図であり、（ｂ）は、ＣＭＵＴチップの上面図である。
なお、ＣＭＵＴチップ（２ａ〜２ｅ）は、半導体製造技術とＭＥＭＳ技術とによって、ウエハに一括して製作し、単位チップごとに切り出したものの幾つかである。また、ＣＭＵＴチップ（２ａ〜２ｅ）は、それぞれに複数のセンサセルを有している。
また、複数の半導体センサチップであるＣＭＵＴチップ（２ａ〜２ｅ）の互いの関係を表記するために、例えば、ＣＭＵＴチップ２ａを第１の半導体センサチップ、ＣＭＵＴチップ２ｂを第２の半導体センサチップのように、表記することもある。
なお、ＣＭＵＴチップ（２ａ〜２ｅ）は、半導体製造技術とＭＥＭＳ技術とによって、ウエハに一括して製作し、単位チップごとに切り出したものの幾つかである。また、ＣＭＵＴチップ（２ａ〜２ｅ）は、それぞれに複数のセンサセルを有している。
また、複数の半導体センサチップであるＣＭＵＴチップ（２ａ〜２ｅ）の互いの関係を表記するために、例えば、ＣＭＵＴチップ２ａを第１の半導体センサチップ、ＣＭＵＴチップ２ｂを第２の半導体センサチップのように、表記することもある。
図４（ａ）において、超音波探触子１の複数のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅの近傍の構成を詳細に説明する。なお、長軸方向のフレキシブル基板の記載は省略している。
５個のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅは、基材であるバッキング３の上に一列に配置され、かつ、バッキング３に接着されている。この接着には、例えばシート状接着剤などが使用される。
ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅは、内部に矩形のＣＭＵＴ素子部２１ａ〜２１ｅをそれぞれ含んでいる。これらＣＭＵＴ素子部２１ａ〜２１ｅは、それぞれ複数の配置されたセンサセルを駆動し、センシング信号を伝送する機能を有する電極がグリッド状に配置されている。
５個のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅは、基材であるバッキング３の上に一列に配置され、かつ、バッキング３に接着されている。この接着には、例えばシート状接着剤などが使用される。
ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅは、内部に矩形のＣＭＵＴ素子部２１ａ〜２１ｅをそれぞれ含んでいる。これらＣＭＵＴ素子部２１ａ〜２１ｅは、それぞれ複数の配置されたセンサセルを駆動し、センシング信号を伝送する機能を有する電極がグリッド状に配置されている。
図４（ｂ）は、ＣＭＵＴチップ２ａ（例えば第１の半導体センサチップ）とＣＭＵＴチップ２ｂ（例えば第２の半導体センサチップ）についてのＣＭＵＴチップの上面図である。他のＣＭＵＴチップの記載は省略している。
図４（ｂ）に示すように、ＣＭＵＴチップ２ａとＣＭＵＴチップ２ｂには、ＣＭＵＴ素子部２１ａ，２１ｂの外側に、ＣＭＵＴチップ２ａ，２ｂの外部との接続のために、例えばパッド７ａ，７ｂのような複数のパッドが備えられている。なお、複数のパッドや膜配線にすべて符号を表記することは省略している。パッドや膜配線において、同一の形態のものについては、パッド７ａ，７ｂや膜配線６として、同一符号で適宜、表記する。
ＣＭＵＴチップ２ａのパッド７ａは、列方向に隣接するＣＭＵＴチップ２ｂのパッド７ｂとの間が、膜状の配線である膜配線６で電気的に接続されている。
図４（ｂ）に示すように、ＣＭＵＴチップ２ａとＣＭＵＴチップ２ｂには、ＣＭＵＴ素子部２１ａ，２１ｂの外側に、ＣＭＵＴチップ２ａ，２ｂの外部との接続のために、例えばパッド７ａ，７ｂのような複数のパッドが備えられている。なお、複数のパッドや膜配線にすべて符号を表記することは省略している。パッドや膜配線において、同一の形態のものについては、パッド７ａ，７ｂや膜配線６として、同一符号で適宜、表記する。
ＣＭＵＴチップ２ａのパッド７ａは、列方向に隣接するＣＭＵＴチップ２ｂのパッド７ｂとの間が、膜状の配線である膜配線６で電気的に接続されている。
同様に、図示はしていないが、ＣＭＵＴチップ２ｂのパッドは、列方向に隣接するＣＭＵＴチップ２ｃのパッドとの間が、膜配線６で電気的に接続されている。同様に、図示はしていないが、ＣＭＵＴチップ２ｃのパッドは、列方向に隣接するＣＭＵＴチップ２ｄのパッドとの間が、膜配線６で電気的に接続されている。同様に、図示はしていないが、ＣＭＵＴチップ２ｄのパッドは、列方向に隣接するＣＭＵＴチップ２ｅのパッドとの間が、膜配線６で電気的に接続されている。
また、図４（ａ）に示すように、それぞれのＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅのパッドとフレキシブル基板４のパッドは、膜配線２０で電気的に接続されている。
また、図４（ａ）に示すように、それぞれのＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅのパッドとフレキシブル基板４のパッドは、膜配線２０で電気的に接続されている。
＜膜配線６，２０の形成の仕方について＞
膜配線６、および膜配線２０は、実装工程において形成される。この実装工程における膜配線６，２０の形成の仕方について説明する。
図４（ａ）に示すように、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅが基材であるバッキング３の上に一列に配置された状態（膜配線は未形成）の工程であるとする。
図４（ａ），（ｂ）における膜配線の配線パターンに対応する孔（穴）を有するメタルマスクを用意する。このメタルマスク（不図示）をバッキング３の上に配置されたＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅの膜配線６，２０が形成されるべき位置に位置合わせをし、近接して一時的に配置する。
膜配線６、および膜配線２０は、実装工程において形成される。この実装工程における膜配線６，２０の形成の仕方について説明する。
図４（ａ）に示すように、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅが基材であるバッキング３の上に一列に配置された状態（膜配線は未形成）の工程であるとする。
図４（ａ），（ｂ）における膜配線の配線パターンに対応する孔（穴）を有するメタルマスクを用意する。このメタルマスク（不図示）をバッキング３の上に配置されたＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅの膜配線６，２０が形成されるべき位置に位置合わせをし、近接して一時的に配置する。
膜配線６，２０の形成は、その材料となる金属を備えたスパッタ装置（不図示）が用いられる。
前記のメタルマスクとスパッタ装置のスパッタ放出部との間に電圧（電界）がかけられる。するとスパッタ装置からメタルマスクに向けて膜配線の材料となる金属が放射（スパッタ）される。
放射された金属は、メタルマスクに到達するが、メタルマスクの配線パターンの孔（穴）の部分に到達した金属は、通り抜けて、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅやバッキング３の表面に到達し、付着する。
このようにして、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅやバッキング３の表面に金属の膜配線が形成される。
なお、メタル配線（膜配線）の幅は、概ね１００μｍ程度は確保する。この程度の膜配線の幅を確保すれば、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅやバッキング３に段差や斜面の形状があって平坦ではないとしても、膜配線が配線として機能する膜厚や配線幅は充分に確保され、膜配線が実現できる。
前記のメタルマスクとスパッタ装置のスパッタ放出部との間に電圧（電界）がかけられる。するとスパッタ装置からメタルマスクに向けて膜配線の材料となる金属が放射（スパッタ）される。
放射された金属は、メタルマスクに到達するが、メタルマスクの配線パターンの孔（穴）の部分に到達した金属は、通り抜けて、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅやバッキング３の表面に到達し、付着する。
このようにして、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅやバッキング３の表面に金属の膜配線が形成される。
なお、メタル配線（膜配線）の幅は、概ね１００μｍ程度は確保する。この程度の膜配線の幅を確保すれば、ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅやバッキング３に段差や斜面の形状があって平坦ではないとしても、膜配線が配線として機能する膜厚や配線幅は充分に確保され、膜配線が実現できる。
《ＣＭＵＴチップについて》
図５は、本発明の第１実施形態に係るＣＭＵＴチップの構成例を示す図であり、（ａ）はＣＭＵＴチップの図４（ａ）におけるＶ−Ｖ断面を示し、（ｂ）はＣＭＵＴチップの近傍の上面を示している。
図５（ａ）に示すように、バッキング３の上にＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅが隣接して配置され、ＣＭＵＴチップ２ｅの隣には、フレキシブル基板４が配置されている。なお、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅは、シート状接着剤であるＤＡＦ（Die Attach Film）からなる接着剤１０でバッキング３の上に固定される。
隣接するＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間には、ＣＭＵＴチップを多数形成したシリコンウエハから、ＣＭＵＴチップを個片化するためにダイシング等で切断する際に発生するＣＭＵＴチップの端部３３ｄ，３３ｅ１，３３ｅ２と、バッキング３を被覆するように絶縁層３２が形成されている。ここで端部３３ｅ１は、ＣＭＵＴチップ２ｅの紙面左側の端部であり、端部３３ｅ２は、ＣＭＵＴチップ２ｅの紙面右側の端部である。
なお、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間隔Ｗｔの範囲については、後記する。
図５は、本発明の第１実施形態に係るＣＭＵＴチップの構成例を示す図であり、（ａ）はＣＭＵＴチップの図４（ａ）におけるＶ−Ｖ断面を示し、（ｂ）はＣＭＵＴチップの近傍の上面を示している。
図５（ａ）に示すように、バッキング３の上にＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅが隣接して配置され、ＣＭＵＴチップ２ｅの隣には、フレキシブル基板４が配置されている。なお、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅは、シート状接着剤であるＤＡＦ（Die Attach Film）からなる接着剤１０でバッキング３の上に固定される。
隣接するＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間には、ＣＭＵＴチップを多数形成したシリコンウエハから、ＣＭＵＴチップを個片化するためにダイシング等で切断する際に発生するＣＭＵＴチップの端部３３ｄ，３３ｅ１，３３ｅ２と、バッキング３を被覆するように絶縁層３２が形成されている。ここで端部３３ｅ１は、ＣＭＵＴチップ２ｅの紙面左側の端部であり、端部３３ｅ２は、ＣＭＵＴチップ２ｅの紙面右側の端部である。
なお、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間隔Ｗｔの範囲については、後記する。
絶縁層３２の上には、ＣＭＵＴチップ２ｄのパッド７ｄとＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ１とを電気的に接続するために膜配線６が形成されている。また、ＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ２とフレキシブル基板４のパッド３１とを電気的に接続するために、膜配線２０が設けられている。
絶縁層３２によって、ＣＭＵＴチップの端部３３ｄ，３３ｅ１，３３ｅ２のシリコン露出部と膜配線６，２０とを電気的に絶縁している。なお、膜配線６は、ＣＭＵＴチップ間を接続する膜配線であり、膜配線２０は、ＣＭＵＴチップ（２ｅ）とフレキシブル基板（４）との間を接続する膜配線である。ただし、膜配線の形成においては、膜配線６と膜配線２０は同じ工程で形成される。
絶縁層３２によって、ＣＭＵＴチップの端部３３ｄ，３３ｅ１，３３ｅ２のシリコン露出部と膜配線６，２０とを電気的に絶縁している。なお、膜配線６は、ＣＭＵＴチップ間を接続する膜配線であり、膜配線２０は、ＣＭＵＴチップ（２ｅ）とフレキシブル基板（４）との間を接続する膜配線である。ただし、膜配線の形成においては、膜配線６と膜配線２０は同じ工程で形成される。
図５(ｂ)において、ＣＭＵＴチップ同士を接続する膜配線６とＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅとフレキシブル基板４とを接続する膜配線２０が示されている。
なお、一部の膜配線を非表示として、パッド３１を示し、膜配線２０との位置関係を示した。
また、複数のパッドや膜配線にすべて符号を表記することは省略している。パッドや膜配線において、同一の形態のものについては、同一符号で適宜、表記するものとする。
なお、一部の膜配線を非表示として、パッド３１を示し、膜配線２０との位置関係を示した。
また、複数のパッドや膜配線にすべて符号を表記することは省略している。パッドや膜配線において、同一の形態のものについては、同一符号で適宜、表記するものとする。
図６は、本発明の第１実施形態に係るＣＭＵＴチップの構成例の詳細を示す図であり、（ａ）はＣＭＵＴチップ２ａ，２ｂの隣接部を拡大した断面を示し、（ｂ）は、パッド７ａ付近において、実施されるもう一つの形態を示す拡大した断面を示している。
なお、図５（ａ）は、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの隣接部を表記したのに対し、図６（ａ）は、ＣＭＵＴチップ２ａ，２ｂの隣接部を表記している。ただし、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの隣接部とＣＭＵＴチップ２ａ，２ｂの隣接部とにおいて、構造には実質的な差はない。
図６(ａ)において、膜配線６は、パッド７ａと接触する必要がある。そのため絶縁層３２がパッド７ａの上面まで形成されてパッド７ａの上面全体を覆うと、膜配線６とパッド７aとが電気的に接続されなくなる。
なお、図５（ａ）は、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの隣接部を表記したのに対し、図６（ａ）は、ＣＭＵＴチップ２ａ，２ｂの隣接部を表記している。ただし、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの隣接部とＣＭＵＴチップ２ａ，２ｂの隣接部とにおいて、構造には実質的な差はない。
図６(ａ)において、膜配線６は、パッド７ａと接触する必要がある。そのため絶縁層３２がパッド７ａの上面まで形成されてパッド７ａの上面全体を覆うと、膜配線６とパッド７aとが電気的に接続されなくなる。
膜配線６とパッド７ａが電気的に接続し、ＣＭＵＴチップ２ａの端部３３ａと膜配線６との絶縁を満たすためには、ＣＭＵＴチップ２ａの端部３３ａと絶縁層３２の先端部までの距離Ｗ１と、ＣＭＵＴチップ２aの端部３３aとパッド７aの端部までの最短距離Ｗ２と、ＣＭＵＴチップ２aの端部３３aと膜配線６の先端部までの距離Ｗ３との関係は、Ｗ３＞Ｗ１かつＷ３＞Ｗ２を満たすことが必要である。
ＣＭＵＴチップ２ｂの端部３３ｂ、パッド７ｂ、膜配線６の端部、絶縁層３２の端部にも同様の関係が必要である。
また、図６（ａ）において、ＣＭＵＴチップ（２a）のチップ厚みをＴｃ、膜配線（６）の厚みをＴｆとして示している。
ＣＭＵＴチップ２ｂの端部３３ｂ、パッド７ｂ、膜配線６の端部、絶縁層３２の端部にも同様の関係が必要である。
また、図６（ａ）において、ＣＭＵＴチップ（２a）のチップ厚みをＴｃ、膜配線（６）の厚みをＴｆとして示している。
図６(ｂ)は、前記したように、図６(ａ)のパッド７ａ付近において、実施されるもう一つの形態を示す拡大図であり、ＣＭＵＴチップ２ａの表面に絶縁膜３０２が形成されている場合の接続構造である。パッド７ａを露出するためにパッド開口３０３が設けられ、その上に膜配線６が形成されている。
ここで、本発明の第１実施形態の特徴を整理すると、相互に隙間を有し並列に配置された、半導体センサチップ（２ａ）と半導体センサチップ（２ｂ）を電気的に接続するために、膜配線（６）を形成する。
半導体センサチップに設けられたチップの外部との接続用パッド（７ａ，７ｂ）を膜配線（６，２０）で被覆することにより、半導体センサチップ内部の素子と電気的に接続する。
そして、膜配線（６）は、半導体センサ素子の駆動電極に直接、接続する。半導体センサチップ端部等のシリコン基板露出面は、絶縁層により絶縁する。
この方式により、アレイ状に配置された多数の半導体センサチップを電気的に接続できるようになる。
ここで、本発明の第１実施形態の特徴を整理すると、相互に隙間を有し並列に配置された、半導体センサチップ（２ａ）と半導体センサチップ（２ｂ）を電気的に接続するために、膜配線（６）を形成する。
半導体センサチップに設けられたチップの外部との接続用パッド（７ａ，７ｂ）を膜配線（６，２０）で被覆することにより、半導体センサチップ内部の素子と電気的に接続する。
そして、膜配線（６）は、半導体センサ素子の駆動電極に直接、接続する。半導体センサチップ端部等のシリコン基板露出面は、絶縁層により絶縁する。
この方式により、アレイ状に配置された多数の半導体センサチップを電気的に接続できるようになる。
図７は、本発明の第１実施形態に係る超音波探触子に、音響レンズ７５が搭載された状態を示すための隣接するＣＭＵＴチップ部の拡大図である。
図７において、ＣＭＵＴチップ（２ａ，２ｂ）をバッキング（基材３）に搭載した組み立て体に音響レンズ７５が接着されている。つまり、音響レンズ７５とＣＭＵＴチップの間には、音響レンズ７５を接着するための接着剤１６が設けられている。
なお、厚みＨａは、音響レンズ７５の厚みを示し、厚みＨｓは接着剤１６の厚みを示している。
図７において、ＣＭＵＴチップ（２ａ，２ｂ）をバッキング（基材３）に搭載した組み立て体に音響レンズ７５が接着されている。つまり、音響レンズ７５とＣＭＵＴチップの間には、音響レンズ７５を接着するための接着剤１６が設けられている。
なお、厚みＨａは、音響レンズ７５の厚みを示し、厚みＨｓは接着剤１６の厚みを示している。
図８は、比較例としてパッドをワイヤボンディングで接続した場合を示す図であり、（ａ）は音響レンズ１７５のＣＭＵＴチップ側面には凹部１３、凸部１４が設けられている比較例１を示し、（ｂ）はボンディングワイヤ１５と音響レンズ２７５が接触しないように接着剤１６の厚みＨｕを厚く設定した比較例２を示している。
《比較例１》
図８（ａ）において、ワイヤポンディングのためのボンディングワイヤ１５があるため、音響レンズ１７５のＣＭＵＴチップ側面には凹部１３、凸部１４が設けられている。なお、凹部１３と凸部１４の厚みの差をＨｗとして示している。また、厚みＨｂは音響レンズ１７５の凸部１４の厚みを示し、間隔Ｈｔは音響レンズ１７５の凸部１４とＣＭＵＴチップとの間隔を示している。
凹部１３は、ボンディングワイヤ１５が音響レンズ１７５に接触しないように、ボンディングワイヤ１５の高さよりも大きくへこませる必要がある。
パッドをワイヤボンドで接続する場合の比較例１の図８（ａ）と、パッドを膜配線６で接続する場合の本発明の第１実施形態の図７とを比較すると、音響レンズとＣＭＵＴチップ素子面の間の接着剤１６の厚みＨｓ（図７）と間隔Ｈｔ（図８）とが同じ場合には、図７で示した音響レンズ７５が、図８（ａ）で示した音響レンズ１７５の厚みよりも薄くなる。
図８（ａ）において、ワイヤポンディングのためのボンディングワイヤ１５があるため、音響レンズ１７５のＣＭＵＴチップ側面には凹部１３、凸部１４が設けられている。なお、凹部１３と凸部１４の厚みの差をＨｗとして示している。また、厚みＨｂは音響レンズ１７５の凸部１４の厚みを示し、間隔Ｈｔは音響レンズ１７５の凸部１４とＣＭＵＴチップとの間隔を示している。
凹部１３は、ボンディングワイヤ１５が音響レンズ１７５に接触しないように、ボンディングワイヤ１５の高さよりも大きくへこませる必要がある。
パッドをワイヤボンドで接続する場合の比較例１の図８（ａ）と、パッドを膜配線６で接続する場合の本発明の第１実施形態の図７とを比較すると、音響レンズとＣＭＵＴチップ素子面の間の接着剤１６の厚みＨｓ（図７）と間隔Ｈｔ（図８）とが同じ場合には、図７で示した音響レンズ７５が、図８（ａ）で示した音響レンズ１７５の厚みよりも薄くなる。
この図７で示した音響レンズ７５が、図８（ａ）で示した音響レンズ１７５よりも薄いことは、本発明の第１実施形態の超音波探触子１の方が比較例１の超音波探触子よりも音響特性がよいことになる。
つまり、ＣＭＵＴチップから超音波を送信し、検体から反射してきた超音波エコーを受信する際は、音響レンズを通過することになる。このとき、超音波は音響レンズによって減衰し、伝達損失が発生する。この伝達損失はできる限り少ない方が画像形成において有利となる。音響レンズを通過するときの超音波の損失は、音響レンズの厚みに依存しており、厚みの薄い方が損失は少ない。したがって、本発明の第１実施形態の膜配線によれば、音響レンズ７５（図７）の厚みＨａは、音響レンズ１７５（図８（ａ））の厚みＨｂよりも薄くなって、音響特性としては好適である。
つまり、ＣＭＵＴチップから超音波を送信し、検体から反射してきた超音波エコーを受信する際は、音響レンズを通過することになる。このとき、超音波は音響レンズによって減衰し、伝達損失が発生する。この伝達損失はできる限り少ない方が画像形成において有利となる。音響レンズを通過するときの超音波の損失は、音響レンズの厚みに依存しており、厚みの薄い方が損失は少ない。したがって、本発明の第１実施形態の膜配線によれば、音響レンズ７５（図７）の厚みＨａは、音響レンズ１７５（図８（ａ））の厚みＨｂよりも薄くなって、音響特性としては好適である。
《比較例２》
図８（ｂ）において、ワイヤポンディングのためのボンディングワイヤ１５があるため、ボンディングワイヤ１５と音響レンズ２７５が接触しないように接着剤の厚みＨｕを厚く設定している。なお、厚みＨｃは音響レンズ２７５の厚みである。
比較例２の図８（ｂ）と、本発明の第１実施形態の図７の超音波探触子とでは音響レンズ２７５と音響レンズ７５の厚みは同じ（Ｈｃ＝Ｈａ）であるが、前記したように、比較例２の図８（ｂ）では、接着剤の厚みＨｕを厚く設定している（Ｈｕ＞Ｈｓ）ので、音響レンズの厚みＨｃと接着剤の厚みＨｕを加算すると結局、厚みが増し（Ｈｃ＋Ｈｕ＞Ｈａ＋Ｈｓ）、超音波の減衰が大きくなる。また、接着剤が厚いと音響レンズ自体のノイズ的な振動の原因となり好ましくない。
すなわち、本発明の第１実施形態の超音波探触子１の方が比較例２の超音波探触子よりも音響特性がよいことになる。
図８（ｂ）において、ワイヤポンディングのためのボンディングワイヤ１５があるため、ボンディングワイヤ１５と音響レンズ２７５が接触しないように接着剤の厚みＨｕを厚く設定している。なお、厚みＨｃは音響レンズ２７５の厚みである。
比較例２の図８（ｂ）と、本発明の第１実施形態の図７の超音波探触子とでは音響レンズ２７５と音響レンズ７５の厚みは同じ（Ｈｃ＝Ｈａ）であるが、前記したように、比較例２の図８（ｂ）では、接着剤の厚みＨｕを厚く設定している（Ｈｕ＞Ｈｓ）ので、音響レンズの厚みＨｃと接着剤の厚みＨｕを加算すると結局、厚みが増し（Ｈｃ＋Ｈｕ＞Ｈａ＋Ｈｓ）、超音波の減衰が大きくなる。また、接着剤が厚いと音響レンズ自体のノイズ的な振動の原因となり好ましくない。
すなわち、本発明の第１実施形態の超音波探触子１の方が比較例２の超音波探触子よりも音響特性がよいことになる。
＜膜配線によるパッド間接続の接続抵抗の実験データ＞
次に、膜配線によるパッド間接続の接続抵抗の実験データについて説明する。
図９は、本発明の第１実施形態に係る超音波探触子の隣接するＣＭＵＴチップの端部同士の隙間とパッド間を膜配線で接続したときの接続抵抗の実験データ例を示す図である。
図９において、縦軸（ｙ）は接続抵抗を示し、横軸（ｘ）は「チップ隙間／チップ厚み」の比、すなわちＣＭＵＴチップ間の隙間ＷｔをＣＭＵＴチップの厚みＴｃで割った比率（Ｗｔ／Ｔｃ）を示している。また、特性線１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、「チップ隙間／チップ厚み」の比率（Ｗｔ／Ｔｃ）と接続抵抗Ωの関係を示している。
なお、特性線１７ａは、ｙ＝０．０９５７ｘ＋２．８３３７の式ａで表される。
また、特性線１７ｂは、ｙ＝０．０９０６ｘ＋０．８８８５の式ｂで表される。
また、特性線１７ｃは、ｙ＝０．０２ｘ＋０．５４２５の式ｃで表される。
次に、膜配線によるパッド間接続の接続抵抗の実験データについて説明する。
図９は、本発明の第１実施形態に係る超音波探触子の隣接するＣＭＵＴチップの端部同士の隙間とパッド間を膜配線で接続したときの接続抵抗の実験データ例を示す図である。
図９において、縦軸（ｙ）は接続抵抗を示し、横軸（ｘ）は「チップ隙間／チップ厚み」の比、すなわちＣＭＵＴチップ間の隙間ＷｔをＣＭＵＴチップの厚みＴｃで割った比率（Ｗｔ／Ｔｃ）を示している。また、特性線１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、「チップ隙間／チップ厚み」の比率（Ｗｔ／Ｔｃ）と接続抵抗Ωの関係を示している。
なお、特性線１７ａは、ｙ＝０．０９５７ｘ＋２．８３３７の式ａで表される。
また、特性線１７ｂは、ｙ＝０．０９０６ｘ＋０．８８８５の式ｂで表される。
また、特性線１７ｃは、ｙ＝０．０２ｘ＋０．５４２５の式ｃで表される。
また、図９において、特性線１７ａは、膜配線の厚みＴｆがおおよそ０．１μｍの場合であり、特性線１７ｂは、膜配線の厚みＴｆがおおよそ０．５μｍの場合であり、特性線１７ｃは、膜配線の厚みＴｆがおおよそ２．０μｍの場合である。
また、特性線１７ｄは、膜配線の厚みＴｆが０．１μｍ、０．５μｍ、２．０μｍから推定した膜配線の厚み（膜厚）が１．０μｍの場合の特性線である。特性線１７ｄは、推定した特性線であるので破線で示している。
この図９に示した結果から、膜配線の厚みＴｆがおおよそ２．０μｍで、接続抵抗が１Ω以下となる。接続抵抗は１Ω以下が接続に良好であるとすると、膜配線の厚みＴｆは２．０μｍ以上が好ましい。
このとき隣接するチップ隙間Ｗｔとチップ厚みＴｃの比率（Ｗｔ／Ｔｃ）は、０．８以上が良く、今回の実験した最大の範囲から、２２以下が好ましい。膜配線の厚みＴｆを１．０μｍ（特性線１７ｄ）とした場合は、チップ隙間Ｗｔとチップ厚みＴｃの比率（Ｗｔ／Ｔｃ）は、０．８〜１２．５が好ましい。
すなわち、比率（Ｗｔ／Ｔｃ）が０．８〜１２．５を確保されている場合には、膜配線の厚みＴｆが１．０μｍ以上であればよい。
また、特性線１７ｄは、膜配線の厚みＴｆが０．１μｍ、０．５μｍ、２．０μｍから推定した膜配線の厚み（膜厚）が１．０μｍの場合の特性線である。特性線１７ｄは、推定した特性線であるので破線で示している。
この図９に示した結果から、膜配線の厚みＴｆがおおよそ２．０μｍで、接続抵抗が１Ω以下となる。接続抵抗は１Ω以下が接続に良好であるとすると、膜配線の厚みＴｆは２．０μｍ以上が好ましい。
このとき隣接するチップ隙間Ｗｔとチップ厚みＴｃの比率（Ｗｔ／Ｔｃ）は、０．８以上が良く、今回の実験した最大の範囲から、２２以下が好ましい。膜配線の厚みＴｆを１．０μｍ（特性線１７ｄ）とした場合は、チップ隙間Ｗｔとチップ厚みＴｃの比率（Ｗｔ／Ｔｃ）は、０．８〜１２．５が好ましい。
すなわち、比率（Ｗｔ／Ｔｃ）が０．８〜１２．５を確保されている場合には、膜配線の厚みＴｆが１．０μｍ以上であればよい。
ここで、本発明の第１実施形態の膜配線の厚みについてさらに説明する。
図５に示すようにＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅは、バッキング３の上に接着剤１０を介して接着実装された構造である。
超音波探触子を使用する上での温度変化によって、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅよりも熱膨張率が大きい接着剤１０や、バッキング３との熱膨張差によって、ＣＭＵＴチップ２ｄ、２ｅと接着剤１０、接着剤１０とバッキング３との界面部でずれや変形が生じ、膜配線に引張や圧縮の力が働き、断線することがある。
この断線を防止するために、膜配線の厚みＴｆは、おおよそ１．０μｍ以上が必要であり、好ましくは２．０μｍ以上であれば、環境温度の低下、上昇、温度サイクルなどに対する耐久性が得られる。
また、ＣＭＵＴチップ間の隙間Ｗｔについては、図９を参照して、前記したように比率（Ｗｔ／Ｔｃ）が０．８以上が好ましいことを適用すれば、例えばＣＭＵＴチップの厚みＴｃが５０μｍの場合、チップ間の隙間Ｗｔが５０μｍ×０．８＝４０μｍにおいて電気的接続が可能であって、チップ配置のピッチを小さく設定できる。
図５に示すようにＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅは、バッキング３の上に接着剤１０を介して接着実装された構造である。
超音波探触子を使用する上での温度変化によって、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅよりも熱膨張率が大きい接着剤１０や、バッキング３との熱膨張差によって、ＣＭＵＴチップ２ｄ、２ｅと接着剤１０、接着剤１０とバッキング３との界面部でずれや変形が生じ、膜配線に引張や圧縮の力が働き、断線することがある。
この断線を防止するために、膜配線の厚みＴｆは、おおよそ１．０μｍ以上が必要であり、好ましくは２．０μｍ以上であれば、環境温度の低下、上昇、温度サイクルなどに対する耐久性が得られる。
また、ＣＭＵＴチップ間の隙間Ｗｔについては、図９を参照して、前記したように比率（Ｗｔ／Ｔｃ）が０．８以上が好ましいことを適用すれば、例えばＣＭＵＴチップの厚みＴｃが５０μｍの場合、チップ間の隙間Ｗｔが５０μｍ×０．８＝４０μｍにおいて電気的接続が可能であって、チップ配置のピッチを小さく設定できる。
なお、前記した比較例１，２のようなワイヤボンディングの場合は、チップの厚みにかかわらず、ワイヤボンディング距離は、最小で１５０μｍ程度が必要となるので、集積効率が低い。
すなわち、緻密にチップを配列するためには、本発明の第１実施形態に係る膜配線を適用する必要がある。
すなわち、緻密にチップを配列するためには、本発明の第１実施形態に係る膜配線を適用する必要がある。
≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態に係るＣＭＵＴチップは、チップの端部を垂直ではなく、斜面の形状とする。図１０は、本発明の第２実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１０において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅが隣接する部分の断面が示されている。ＣＭＵＴチップ２ｄの端部には斜面２１０が形成されており、ＣＭＵＴチップ２ｅの端部には斜面２１１，２１２が形成されている。
膜配線をスパッタ方式で形成した場合には、ＣＭＵＴチップの端部が垂直よりも斜面の方がスパッタ膜は被覆されやすく、斜面ではスパッタ膜の形成レートが垂直の場合よりも速くなり、斜面の方が短時間で膜配線を形成することができる。
また、隣接がＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であるＣＭＵＴチップ２ｅの端部の斜面２１２においても同様に、膜配線の形成には端部の形状が垂直より斜面の方が好ましい。
斜面の形成方法は、例えば、ＣＭＵＴチップをウエハから切り出すダイシング工程で使用するダイシングブレードの先端にテーパを形成したものを使用することで、ＣＭＵＴチップの端部に斜面を形成することが可能となる。
本発明の第２実施形態に係るＣＭＵＴチップは、チップの端部を垂直ではなく、斜面の形状とする。図１０は、本発明の第２実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１０において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅが隣接する部分の断面が示されている。ＣＭＵＴチップ２ｄの端部には斜面２１０が形成されており、ＣＭＵＴチップ２ｅの端部には斜面２１１，２１２が形成されている。
膜配線をスパッタ方式で形成した場合には、ＣＭＵＴチップの端部が垂直よりも斜面の方がスパッタ膜は被覆されやすく、斜面ではスパッタ膜の形成レートが垂直の場合よりも速くなり、斜面の方が短時間で膜配線を形成することができる。
また、隣接がＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であるＣＭＵＴチップ２ｅの端部の斜面２１２においても同様に、膜配線の形成には端部の形状が垂直より斜面の方が好ましい。
斜面の形成方法は、例えば、ＣＭＵＴチップをウエハから切り出すダイシング工程で使用するダイシングブレードの先端にテーパを形成したものを使用することで、ＣＭＵＴチップの端部に斜面を形成することが可能となる。
≪第３実施形態≫
本発明の第３実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間の隙間に絶縁材料を充填する構造とする。図１１は、本発明の第３実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１１において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとが隣接する部分の断面が示されている。
ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間の隙間に絶縁材料２３を充填し、その上に膜配線６を形成した構造である。
絶縁材料２３を充填したことによって、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの表面からのへこみがなくなるため、膜配線６のスパッタ膜の被覆性が向上し、スパッタ時間の短縮となる。また、膜配線６の密着性、信頼性も向上する。
本発明の第３実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間の隙間に絶縁材料を充填する構造とする。図１１は、本発明の第３実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１１において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとが隣接する部分の断面が示されている。
ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間の隙間に絶縁材料２３を充填し、その上に膜配線６を形成した構造である。
絶縁材料２３を充填したことによって、ＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの表面からのへこみがなくなるため、膜配線６のスパッタ膜の被覆性が向上し、スパッタ時間の短縮となる。また、膜配線６の密着性、信頼性も向上する。
≪第４実施形態≫
本発明の第４実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間の隙間に絶縁スペーサを配置する構造とする。図１２は、本発明の第４実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１２において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとが隣接する部分の断面が示されている。
ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間の隙間に絶縁スペーサ２４を配置し、その上に膜配線６を形成した構造である。
所定の幅で加工された絶縁スペーサ２４をＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間に配置することにより、隣接するＣＭＵＴチップの隙間が管理しやすくなる。
ＣＭＵＴチップを並列に配置するときの精度が向上し、一定間隔でＣＭＵＴチップはアレイ化しやすくなるので、超音波診断装置で、受信信号を画像に変換する際にも、位置ずれが小さいことで高精細な画質となる。
本発明の第４実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間の隙間に絶縁スペーサを配置する構造とする。図１２は、本発明の第４実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１２において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとが隣接する部分の断面が示されている。
ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間の隙間に絶縁スペーサ２４を配置し、その上に膜配線６を形成した構造である。
所定の幅で加工された絶縁スペーサ２４をＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとの間に配置することにより、隣接するＣＭＵＴチップの隙間が管理しやすくなる。
ＣＭＵＴチップを並列に配置するときの精度が向上し、一定間隔でＣＭＵＴチップはアレイ化しやすくなるので、超音波診断装置で、受信信号を画像に変換する際にも、位置ずれが小さいことで高精細な画質となる。
≪第５実施形態≫
本発明の第５実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間のパッドの接続に配線を形成した板を用いる。図１３は、本発明の第５実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１３において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとが隣接する部分の断面が示されている。
図１３に示す第５実施形態の特徴は、配線２６を形成する板材の板２５を有することである。
まず、板２５に配線２６をスパッタ法や印刷法などを用いて形成する。そして、この板２５の形成された配線２６をＣＭＵＴチップ２ｄのパッド７ｄとＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ１とに張り付けて電気的に接続する。
本発明の第５実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間のパッドの接続に配線を形成した板を用いる。図１３は、本発明の第５実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１３において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅとが隣接する部分の断面が示されている。
図１３に示す第５実施形態の特徴は、配線２６を形成する板材の板２５を有することである。
まず、板２５に配線２６をスパッタ法や印刷法などを用いて形成する。そして、この板２５の形成された配線２６をＣＭＵＴチップ２ｄのパッド７ｄとＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ１とに張り付けて電気的に接続する。
≪第６実施形態≫
本発明の第６実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間の配線の接続に音響レンズに形成されたレンズ配線を用いる。
図１４は、本発明の第６実施形態に係るＣＭＵＴチップの構成例の詳細を示す図であり、（ａ）はＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの隣接する部分の断面を示し、（ｂ）は音響レンズ７５をＣＭＵＴチップに貼り付ける面から見た上面を示している。
図１４（ａ）において、バッキング３の上にＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅが配置され組み立て体を構成している。そして、ＣＭＵＴチップ２ｄのパッド７ｄとＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ１，７ｅ２とは、音響レンズ７５に形成されたレンズ配線２７を張り付けて電気的に接続されている。
以上の本発明の第６実施形態では、音響レンズの貼り付けと同時にパッドの接続ができ、音響レンズを張り付ける配線接続工程を省略することができて、実装コストの低減となる。
図１４（ｂ）において、レンズ配線２７は、スパッタ法や印刷法などで、音響レンズ７５に形成されていることが示されている。
本発明の第６実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップ間の配線の接続に音響レンズに形成されたレンズ配線を用いる。
図１４は、本発明の第６実施形態に係るＣＭＵＴチップの構成例の詳細を示す図であり、（ａ）はＣＭＵＴチップ２ｄ，２ｅの隣接する部分の断面を示し、（ｂ）は音響レンズ７５をＣＭＵＴチップに貼り付ける面から見た上面を示している。
図１４（ａ）において、バッキング３の上にＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅが配置され組み立て体を構成している。そして、ＣＭＵＴチップ２ｄのパッド７ｄとＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ１，７ｅ２とは、音響レンズ７５に形成されたレンズ配線２７を張り付けて電気的に接続されている。
以上の本発明の第６実施形態では、音響レンズの貼り付けと同時にパッドの接続ができ、音響レンズを張り付ける配線接続工程を省略することができて、実装コストの低減となる。
図１４（ｂ）において、レンズ配線２７は、スパッタ法や印刷法などで、音響レンズ７５に形成されていることが示されている。
≪第７実施形態≫
本発明の第７実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップの端部にダム部を設ける。
図１５は、本発明の第７実施形態に係るＣＭＵＴチップの構成例の詳細を示す図であり、（ａ）はＣＭＵＴチップ２ｄ、２ｅの隣接する部分の断面を示し、（ｂ）はダム部２８が形成されたＣＭＵＴチップ単体の上面を示している。
図１５（ａ）において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅの端部に絶縁層が表面から突出したダム構造のダム部２８を設けて、図１１で示した第３実施形態の絶縁材料２３を塗布する際に、はみ出さないようにした構造である。膜配線６は、ダム部２８を覆うように形成されている。
図１５（ｂ）において、ＣＭＵＴチップの外周に沿ってダム部２８が形成されている。ダム部２８の形成方法は、絶縁材料の貼り付けや、ディスペンサーによる塗布等でよい。
以上のようにダム部２８を設けることによって、絶縁材料２３を塗布する際にパッド７ｄ，７ｅ１，７ｅ２の電気的接続部に、絶縁材料２３が付着するのが防止される。
本発明の第７実施形態に係るＣＭＵＴチップは、ＣＭＵＴチップの端部にダム部を設ける。
図１５は、本発明の第７実施形態に係るＣＭＵＴチップの構成例の詳細を示す図であり、（ａ）はＣＭＵＴチップ２ｄ、２ｅの隣接する部分の断面を示し、（ｂ）はダム部２８が形成されたＣＭＵＴチップ単体の上面を示している。
図１５（ａ）において、ＣＭＵＴチップ２ｄとＣＭＵＴチップ２ｅの端部に絶縁層が表面から突出したダム構造のダム部２８を設けて、図１１で示した第３実施形態の絶縁材料２３を塗布する際に、はみ出さないようにした構造である。膜配線６は、ダム部２８を覆うように形成されている。
図１５（ｂ）において、ＣＭＵＴチップの外周に沿ってダム部２８が形成されている。ダム部２８の形成方法は、絶縁材料の貼り付けや、ディスペンサーによる塗布等でよい。
以上のようにダム部２８を設けることによって、絶縁材料２３を塗布する際にパッド７ｄ，７ｅ１，７ｅ２の電気的接続部に、絶縁材料２３が付着するのが防止される。
≪第８実施形態≫
本発明の第８実施形態に係るＣＭＵＴチップは、膜配線の上に絶縁層を設ける。
図１６は、本発明の第８実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１６において、図５（ａ）に示した第１実施形態に係るＣＭＵＴチップとの違いは、膜配線６の上に絶縁層２９を設けたことである。
絶縁層２９により、外部から音響レンズ（不図示）を透過して超音波探触子の内部に侵入する微量の水分による漏電を防止することができる。絶縁層２９の形成方法は、ディスペンサーによる塗布、あるいは印刷でもよい。
本発明の第８実施形態に係るＣＭＵＴチップは、膜配線の上に絶縁層を設ける。
図１６は、本発明の第８実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１６において、図５（ａ）に示した第１実施形態に係るＣＭＵＴチップとの違いは、膜配線６の上に絶縁層２９を設けたことである。
絶縁層２９により、外部から音響レンズ（不図示）を透過して超音波探触子の内部に侵入する微量の水分による漏電を防止することができる。絶縁層２９の形成方法は、ディスペンサーによる塗布、あるいは印刷でもよい。
≪第９実施形態≫
本発明の第９実施形態に係るＣＭＵＴチップは、バッキングに接する部分の絶縁層の厚みが厚くなっている。図１７は、本発明の第９実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１７において、図１６に示した第８実施形態に係るＣＭＵＴチップとの違いは、絶縁層３０１の形状で、バッキング３に接する部分の厚みが厚くなっていることである。
加熱硬化後に絶縁層となる液を塗布した場合、液の粘性やチキソ性によって、液溜まりが発生し、絶縁層の厚みがＣＭＵＴチップ間の隙間の底面と上部では異なることになる。
絶縁層３０１形成後に形成する膜配線６、絶縁層３０も絶縁層３０１に沿って被覆するように設けられる。
本発明の第９実施形態に係るＣＭＵＴチップは、バッキングに接する部分の絶縁層の厚みが厚くなっている。図１７は、本発明の第９実施形態に係るＣＭＵＴチップの断面構成の一例を示す図である。
図１７において、図１６に示した第８実施形態に係るＣＭＵＴチップとの違いは、絶縁層３０１の形状で、バッキング３に接する部分の厚みが厚くなっていることである。
加熱硬化後に絶縁層となる液を塗布した場合、液の粘性やチキソ性によって、液溜まりが発生し、絶縁層の厚みがＣＭＵＴチップ間の隙間の底面と上部では異なることになる。
絶縁層３０１形成後に形成する膜配線６、絶縁層３０も絶縁層３０１に沿って被覆するように設けられる。
≪第１０実施形態≫
図１８は、本発明の第１０実施形態に係る超音波探触子における二列で格子状に配列したＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｊ近傍の斜視図である。
図１８において、２×５個のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｊは、チップ列２２ａとチップ列２２ｂとで二列に配置されている。チップ列２２ａを構成するＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅと、チップ列２２ｂを構成するＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊとは、膜配線６１により電気的に接続されている。
チップ列２２ａ内のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅのうち隣接するもの同士は、膜配線６で電気的に接続される。またチップ列２２ｂ内のＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊのうち隣接するもの同士も同様に、膜配線６で電気的に接続される。
つまり、各ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｊは、膜配線６１および膜配線６で電気的に接続されている。
図１８は、本発明の第１０実施形態に係る超音波探触子における二列で格子状に配列したＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｊ近傍の斜視図である。
図１８において、２×５個のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｊは、チップ列２２ａとチップ列２２ｂとで二列に配置されている。チップ列２２ａを構成するＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅと、チップ列２２ｂを構成するＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊとは、膜配線６１により電気的に接続されている。
チップ列２２ａ内のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅのうち隣接するもの同士は、膜配線６で電気的に接続される。またチップ列２２ｂ内のＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊのうち隣接するもの同士も同様に、膜配線６で電気的に接続される。
つまり、各ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｊは、膜配線６１および膜配線６で電気的に接続されている。
膜配線６１と膜配線６とで接続された一列のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅと、一列のＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊとは、連動してＣＭＵＴによる超音波センサを駆動することができる。
このように５個のチップ列２２ａ，２２ｂを二列でグリッド状にアレイ化することにより、図４に示した第１実施形態よりも広い面積の超音波送受信面を持つ超音波探触子１を提供できる。
超音波探触子１による診断範囲が広いため、高精細な超音波情報を一度で検出することができる。
このように５個のチップ列２２ａ，２２ｂを二列でグリッド状にアレイ化することにより、図４に示した第１実施形態よりも広い面積の超音波送受信面を持つ超音波探触子１を提供できる。
超音波探触子１による診断範囲が広いため、高精細な超音波情報を一度で検出することができる。
≪第１１実施形態≫
図１９は、本発明の第１１実施形態に係る超音波探触子における三列で格子状に配列したＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｏ近傍の斜視図である。
図１９において、３×５個のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｏは、チップ列２２ａ〜２２ｃの三列で格子状に配置されている。チップ列２２ａを構成するＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅと、チップ列２２ｂを構成するＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊと、チップ列２２ｃを構成するＣＭＵＴチップ２ｋ〜２ｏとは、膜配線６１により電気的に接続されている。
チップ列２２ａ内のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅのうち隣接するもの同士は、膜配線６で電気的に接続される。またチップ列２２ｂ内のＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊのうち隣接するもの同士も同様に、膜配線６で電気的に接続される。またチップ列２２ｃ内のＣＭＵＴチップ２ｋ〜２ｏのうち隣接するもの同士も同様に、膜配線６で電気的に接続される。
つまり、各ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｏは、膜配線６１および膜配線６で電気的に接続されている。
膜配線６１と膜配線６とで接続された一列のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅと、一列のＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊ、一列のＣＭＵＴチップ２ｋ〜２ｏとは、連動してＣＭＵＴによる超音波センサを駆動することができる。このように、チップ列２２ａ〜２２ｃを三列でグリッド状にアレイ化することにより、図１８に示した第１０の実施形態よりも、更に広い範囲を一度にセンシングすることができる。
図１９は、本発明の第１１実施形態に係る超音波探触子における三列で格子状に配列したＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｏ近傍の斜視図である。
図１９において、３×５個のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｏは、チップ列２２ａ〜２２ｃの三列で格子状に配置されている。チップ列２２ａを構成するＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅと、チップ列２２ｂを構成するＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊと、チップ列２２ｃを構成するＣＭＵＴチップ２ｋ〜２ｏとは、膜配線６１により電気的に接続されている。
チップ列２２ａ内のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅのうち隣接するもの同士は、膜配線６で電気的に接続される。またチップ列２２ｂ内のＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊのうち隣接するもの同士も同様に、膜配線６で電気的に接続される。またチップ列２２ｃ内のＣＭＵＴチップ２ｋ〜２ｏのうち隣接するもの同士も同様に、膜配線６で電気的に接続される。
つまり、各ＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｏは、膜配線６１および膜配線６で電気的に接続されている。
膜配線６１と膜配線６とで接続された一列のＣＭＵＴチップ２ａ〜２ｅと、一列のＣＭＵＴチップ２ｆ〜２ｊ、一列のＣＭＵＴチップ２ｋ〜２ｏとは、連動してＣＭＵＴによる超音波センサを駆動することができる。このように、チップ列２２ａ〜２２ｃを三列でグリッド状にアレイ化することにより、図１８に示した第１０の実施形態よりも、更に広い範囲を一度にセンシングすることができる。
≪その他の実施形態、変形例≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な実施形態や変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
各実施形態において、制御線や情報線は、説明上、必要と考えられるものを示しており、製品上において、必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な実施形態や変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
各実施形態において、制御線や情報線は、説明上、必要と考えられるものを示しており、製品上において、必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。
《ＣＭＵＴチップの配列》
本発明の実施形態に係る超音波探触子１の説明において、ＣＭＵＴチップの配列を図４では一列、図１８では二列、図１９では三列に配置した例を示したが、これらに限定されない。ＣＭＵＴチップの配列は、任意の列数に配置してもよい。
また、前記の図４、図１８、図１９において、ＣＭＵＴチップの一列あたりのチップの個数を５個で配置した例を示したが、これらに限定されない。ＣＭＵＴチップの一列あたりの個数は、任意の個数で配置してもよい。
本発明の実施形態に係る超音波探触子１の説明において、ＣＭＵＴチップの配列を図４では一列、図１８では二列、図１９では三列に配置した例を示したが、これらに限定されない。ＣＭＵＴチップの配列は、任意の列数に配置してもよい。
また、前記の図４、図１８、図１９において、ＣＭＵＴチップの一列あたりのチップの個数を５個で配置した例を示したが、これらに限定されない。ＣＭＵＴチップの一列あたりの個数は、任意の個数で配置してもよい。
《絶縁層・絶縁膜》
本発明の第１〜第１１実施形態では、ＣＭＵＴチップ同士の接続を半導体プロセスではなく、実装工程で実現するために、実装工程における絶縁層の成膜工程は、比較的低温の必要がある。
そのため、絶縁層としては、例えば半田工程の温度である２５０℃以下で形成できる材料が好ましい。絶縁材料としては、硬化後にＳｉＯ２に転化するポリシロキサンやポリシラザンが好ましく、ＳｉＯ２フィラーを配合して熱膨張率を低減させたエポキシ樹脂などでもよい。
本発明の第１〜第１１実施形態では、ＣＭＵＴチップ同士の接続を半導体プロセスではなく、実装工程で実現するために、実装工程における絶縁層の成膜工程は、比較的低温の必要がある。
そのため、絶縁層としては、例えば半田工程の温度である２５０℃以下で形成できる材料が好ましい。絶縁材料としては、硬化後にＳｉＯ２に転化するポリシロキサンやポリシラザンが好ましく、ＳｉＯ２フィラーを配合して熱膨張率を低減させたエポキシ樹脂などでもよい。
《絶縁層の塗布方法》
前記した第１実施形態において、図５に示した絶縁層の塗布方法としてはスクリーン印刷やペースト状のものを微小な刷毛で塗布してもよい。
前記した第１実施形態において、図５に示した絶縁層の塗布方法としてはスクリーン印刷やペースト状のものを微小な刷毛で塗布してもよい。
《配線の接続方法》
前記した第１実施形態において、図５に示したＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ２とフレキシブル基板４のパッド３１との接続は、膜配線に限定することはなく、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）接続でもよい。
前記した第１実施形態において、図５に示したＣＭＵＴチップ２ｅのパッド７ｅ２とフレキシブル基板４のパッド３１との接続は、膜配線に限定することはなく、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）接続でもよい。
《特性の異なるチップの組み合わせ》
ＣＭＵＴチップのウエハ面内ばらつきにより、各チップの特性が異なる場合がある。このような場合には、本発明の複数のチップを並べて接続する方法を使えば、特性の近いチップを選別して配置するとよい。この方法によって、ひとつのセンサとして安定した特性を提供できる。また、前記のばらつきは、ウエハ面内ばらつきに特定するものではなく、各ウエハのバッチごとや、ロットごとであっても適用できる。
さらに、この方法を超音波センサに適用することにより、駆動周波数特性のことなるＣＭＵＴチップを並列して配置し、同時に異なる周波数の超音波送受信が可能となり、２波長診断などに適用できる。
なお、このチップの特性を選別して配置する方法は、ＣＭＵＴチップに限定されない。例えばＰＭＵＴチップやＣＭＯＳセンサのチップにおいても有用な方法である。
ＣＭＵＴチップのウエハ面内ばらつきにより、各チップの特性が異なる場合がある。このような場合には、本発明の複数のチップを並べて接続する方法を使えば、特性の近いチップを選別して配置するとよい。この方法によって、ひとつのセンサとして安定した特性を提供できる。また、前記のばらつきは、ウエハ面内ばらつきに特定するものではなく、各ウエハのバッチごとや、ロットごとであっても適用できる。
さらに、この方法を超音波センサに適用することにより、駆動周波数特性のことなるＣＭＵＴチップを並列して配置し、同時に異なる周波数の超音波送受信が可能となり、２波長診断などに適用できる。
なお、このチップの特性を選別して配置する方法は、ＣＭＵＴチップに限定されない。例えばＰＭＵＴチップやＣＭＯＳセンサのチップにおいても有用な方法である。
《アレイセンサ》
本発明の第１実施形態から第５実施形態においては、ＣＭＵＴチップにおける膜配線について主として説明した。しかし、単に半導体センサや半導体素子から配線を引き出す手法ではなく、また、接続するだけではなく、例えば、１つのチップ単体で超音波送受信機能を有するＣＭＵＴチップを複数配列し、膜配線で接続することにより、１つのアレイセンサとして機能させることができる。
本発明の第１実施形態から第５実施形態においては、ＣＭＵＴチップにおける膜配線について主として説明した。しかし、単に半導体センサや半導体素子から配線を引き出す手法ではなく、また、接続するだけではなく、例えば、１つのチップ単体で超音波送受信機能を有するＣＭＵＴチップを複数配列し、膜配線で接続することにより、１つのアレイセンサとして機能させることができる。
《一般の半導体センサへの応用》
本発明の第１実施形態から第１１実施形態においては、ＣＭＵＴチップを用いた超音波センサ、超音波探触子として説明した。
しかし、第１実施形態において、複数のＣＭＵＴチップを配列し、それらの間の配線を実装工程において、配線パターンを有するメタルマスクを用いて、スパッタによって、一挙に膜配線を形成する手法は、ＣＭＵＴチップや超音波センサに限定されない。
例えば、図４において、センサのチップの配列である２１ａ〜２１ｅをＣＭＵＴチップとして説明したが、ＣＭＵＴチップに限定されない。
例えば、図４におけるセンサのチップの配列である２１ａ〜２１ｅをピエゾ素子としてみてもよい。すなわち、ピエゾ素子を用いたＰＭＵＴの超音波センサに、前記した配線パターンを有するメタルマスクを用いるスパッタによって、一挙に膜配線を形成する手法を用いてもよい。
本発明の第１実施形態から第１１実施形態においては、ＣＭＵＴチップを用いた超音波センサ、超音波探触子として説明した。
しかし、第１実施形態において、複数のＣＭＵＴチップを配列し、それらの間の配線を実装工程において、配線パターンを有するメタルマスクを用いて、スパッタによって、一挙に膜配線を形成する手法は、ＣＭＵＴチップや超音波センサに限定されない。
例えば、図４において、センサのチップの配列である２１ａ〜２１ｅをＣＭＵＴチップとして説明したが、ＣＭＵＴチップに限定されない。
例えば、図４におけるセンサのチップの配列である２１ａ〜２１ｅをピエゾ素子としてみてもよい。すなわち、ピエゾ素子を用いたＰＭＵＴの超音波センサに、前記した配線パターンを有するメタルマスクを用いるスパッタによって、一挙に膜配線を形成する手法を用いてもよい。
また、図４におけるセンサのチップの配列である２１ａ〜２１ｅをＣＭＯＳセンサとして見てもよい。すなわち、ＣＭＯＳセンサを配列した画像センサにおいても、小型のＣＭＯＳチップを複数、配列して、それらのチップ間の電気的な配線を、前記した配線パターンを有するメタルマスクを用いて、スパッタによって、一挙に膜配線を形成する手法を用いてもよい。
このように、複数の小型チップを配列して、実装工程において、前記したメタルマスクとスパッタを用いて、膜配線を形成する手法を、広く半導体センサに適用することが可能である。このような手法をとることにより、隣接する半導体センサチップ間のパッド同士を膜配線で接続する場合に、ワイヤボンディングでの接続に必要な、ワイヤのセンサチップ素子面からの突出を低減することができ、薄型のセンサチップ実装が可能となる。
このように、複数の小型チップを配列して、実装工程において、前記したメタルマスクとスパッタを用いて、膜配線を形成する手法を、広く半導体センサに適用することが可能である。このような手法をとることにより、隣接する半導体センサチップ間のパッド同士を膜配線で接続する場合に、ワイヤボンディングでの接続に必要な、ワイヤのセンサチップ素子面からの突出を低減することができ、薄型のセンサチップ実装が可能となる。
＜補足＞
本発明の第１実施形態から第１１実施形態においては、複数のＣＭＵＴチップを配列して超音波探触子１を構成する手法を用いている。この相対的に小型のチップを複数、配列して大きなセンサを構成する方法の長所、特徴を以下に補足して説明する。
本発明の第１実施形態から第１１実施形態においては、複数のＣＭＵＴチップを配列して超音波探触子１を構成する手法を用いている。この相対的に小型のチップを複数、配列して大きなセンサを構成する方法の長所、特徴を以下に補足して説明する。
半導体センサチップやＣＭＵＴチップは、半導体製造プロセスを使用して製造するが、半導体製造プロセスにおいて、ウエハの任意の箇所に不良が発生することがある。
複数の不良がウエハ面内に点在している場合、チップの面積が大きく、１枚のウエハからのチップ取れ数の総量が少ないと、不良率も増大する。つまり、チップの大きさは、歩留まりに影響する。
例えば、８インチ（８×２．５４ｃｍ）のウエハから１００チップとれる場合に、不良が５箇所点在した場合、残りの９５チップが良品で、良品率は、９５％となる。一方、８インチウエハから５００チップ取れる場合、不良が５箇所であれば、４９５チップが良品となり、良品率は９９％となる。したがって、チップサイズの小さい方が、歩留まりは向上する。
また、本発明の例えば第１実施形態で説明した方法によると、小さいチップを並べることにより、大きいチップの代替えができるため、半導体センサチップやＣＭＵＴチップを用いた計測器や超音波探触子の歩留まりを向上することができる。
複数の不良がウエハ面内に点在している場合、チップの面積が大きく、１枚のウエハからのチップ取れ数の総量が少ないと、不良率も増大する。つまり、チップの大きさは、歩留まりに影響する。
例えば、８インチ（８×２．５４ｃｍ）のウエハから１００チップとれる場合に、不良が５箇所点在した場合、残りの９５チップが良品で、良品率は、９５％となる。一方、８インチウエハから５００チップ取れる場合、不良が５箇所であれば、４９５チップが良品となり、良品率は９９％となる。したがって、チップサイズの小さい方が、歩留まりは向上する。
また、本発明の例えば第１実施形態で説明した方法によると、小さいチップを並べることにより、大きいチップの代替えができるため、半導体センサチップやＣＭＵＴチップを用いた計測器や超音波探触子の歩留まりを向上することができる。
また、歩留まりの向上以外にも次のような効果がある。
半導体プロセスで製造したウエハは、成膜した膜の特性や膜厚により面内において分布が発生する。例えば、ＣＭＯＳセンサでは、検出感度がウエハ面内からの切り出し位置によって異なることがある。
また、ＣＭＵＴチップでは、上下２つの電極に挟まれた空洞の高さにおいて、ウエハ面内のばらつきがある。
ＣＭＵＴの場合、上下の電極は、駆動電極と固定電極に対応し、直流電圧を印加して、駆動電極側のメンブレンを撓ませる。この状態で交流電圧を印加して、駆動電極側のメンブレンを振動させて超音波を発生させる。そのため空洞の高さは、ＣＭＵＴ素子の特性に重要である。
したがって、空洞の高さは、上下の電極の静電容量で測定できる。空洞の高さは更に、電圧をスイープ印加したときの静電容量の最大値でも評価することができる。そのため静電容量を測定して、各ＣＭＵＴチップのばらつきを測定し、静電容量特性の近いＣＭＵＴチップを選定して配列することにより、更に均一な特性を有するＣＭＵＴチップアレイを提供できる。
半導体プロセスで製造したウエハは、成膜した膜の特性や膜厚により面内において分布が発生する。例えば、ＣＭＯＳセンサでは、検出感度がウエハ面内からの切り出し位置によって異なることがある。
また、ＣＭＵＴチップでは、上下２つの電極に挟まれた空洞の高さにおいて、ウエハ面内のばらつきがある。
ＣＭＵＴの場合、上下の電極は、駆動電極と固定電極に対応し、直流電圧を印加して、駆動電極側のメンブレンを撓ませる。この状態で交流電圧を印加して、駆動電極側のメンブレンを振動させて超音波を発生させる。そのため空洞の高さは、ＣＭＵＴ素子の特性に重要である。
したがって、空洞の高さは、上下の電極の静電容量で測定できる。空洞の高さは更に、電圧をスイープ印加したときの静電容量の最大値でも評価することができる。そのため静電容量を測定して、各ＣＭＵＴチップのばらつきを測定し、静電容量特性の近いＣＭＵＴチップを選定して配列することにより、更に均一な特性を有するＣＭＵＴチップアレイを提供できる。
１ 超音波探触子
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎ，２ｏ ＣＭＵＴチップ、半導体センサチップ
３ 基材、バッキング
４ フレキシブル基板
５，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ ＣＭＵＴ素子部
６，２０，６１ 膜配線
７，７ａ、７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ１，７ｅ２，３１ パッド
８ 超音波診断装置
１０，１６ 接着剤
２３ 絶縁材料
２４ 絶縁スペーサ
２５ 板、板材
２８ ダム部
２９，３０，３２，３０１ 絶縁層
７５ 音響レンズ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ，２ｋ，２ｌ，２ｍ，２ｎ，２ｏ ＣＭＵＴチップ、半導体センサチップ
３ 基材、バッキング
４ フレキシブル基板
５，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ ＣＭＵＴ素子部
６，２０，６１ 膜配線
７，７ａ、７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ１，７ｅ２，３１ パッド
８ 超音波診断装置
１０，１６ 接着剤
２３ 絶縁材料
２４ 絶縁スペーサ
２５ 板、板材
２８ ダム部
２９，３０，３２，３０１ 絶縁層
７５ 音響レンズ
Claims (13)
- センサセルを有する複数の半導体センサチップと、
前記複数の半導体センサチップが所定の隙間を有して配置される基材と、を備え、
前記複数の半導体センサチップについて、隣接するチップを第１の半導体センサチップ及び第２の半導体センサチップとしたとき、
前記第１の半導体センサチップの端部と、第２の半導体センサチップの端部と、前記隙間の底部と、前記第１の半導体センサチップのパッドと、前記第２の半導体センサチップのパッドと、が被覆されてなる導電性の膜配線を有する、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項１において、
前記膜配線の下側に絶縁層を有する、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項２において、
前記絶縁層が前記パッドの少なくとも一部を露出して、前記パッドが前記膜配線に接続している、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項２において、
前記第１の半導体センサチップの前記端部から前記パッドまでの最短距離をＷ２とし、
前記第１の半導体センサチップの前記端部から前記絶縁層の先端部までの距離をＷ１とし、
前記第１の半導体センサチップの前記端部から前記膜配線の先端部までの距離をＷ３とし、
Ｗ３＞Ｗ１かつＷ３＞Ｗ２を満たす、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記第１の半導体センサチップと前記第２の半導体センサチップの前記隙間の距離と、前記第１の半導体センサチップの厚みとの比が０．８以上である、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記膜配線の厚みが1μｍ以上である、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項１において、
前記第１の半導体センサチップの前記端部にテーパが設けられている、
ことを特徴とする超音波探触子。 - センサセルを有する複数の半導体センサチップと、
前記複数の半導体センサチップが所定の隙間を有して配置される基材と、
前記隙間に設置される絶縁部材と、備え、
前記複数の半導体センサチップについて、隣接するチップを第１の半導体センサチップ及び第２の半導体センサチップとしたとき、
前記第１の半導体センサチップのパッドと、前記第２の半導体センサチップのパッドと、前記絶縁部材とが被覆されてなる導電性の膜配線を有する、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項８において、
前記膜配線が、板材の上に形成されている、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項８において、
前記第１の半導体センサチップと前記第２の半導体センサチップのそれぞれの外周に、半導体センサチップの表面から絶縁層が突出したダム構造のダム部が形成されている、
ことを特徴とする超音波探触子 - 請求項１または請求項８において、
前記第１の半導体センサチップと前記第２の半導体センサチップを前記基材に搭載した組み立て体に接着された音響レンズを備え、
前記第１の半導体センサチップの前記パッドと前記第２の半導体センサチップの前記パッドとが被覆されてなる前記膜配線は、前記音響レンズが前記第１の半導体センサチップと前記第２の半導体センサチップに接着された面側に位置する、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項１または請求項８において、
前記第１の半導体センサチップと前記第２の半導体センサチップを含める複数個の半導体センサチップが縦横に配列されている、
ことを特徴とする超音波探触子。 - 請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の超音波探触子を備える、
ことを特徴とする超音波診断装置。
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