KR100263403B1

KR100263403B1 - 초음파 탐촉자(ultrasonic wave probe)

Info

Publication number: KR100263403B1
Application number: KR1019940700939A
Authority: KR
Inventors: 요시카쓰 노다; 노리히토 소마; 마사오 모리시타; 마사키 사토
Original assignee: 지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시끼가이샤
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 2000-08-01
Also published as: EP0607443B1; DE69228820D1; JP3040554B2; EP0607443A4; DE69228820T2; WO1993007728A1; US5435313A; JPH05103397A; EP0607443A1

Abstract

본 발명의 목적은, 초음파 탐촉자에 있어서의 압전진동자와 신호송수신회로의 사이의 배선에 얽히는 번거로움이 없는 초음파 탐촉자를 실현하는 것에 있다.

본 발명의 초음파 탐촉자는, 진동자 어레이와, 이 진동자 어레이용의 송수신 회로가 집적회로로 형성된 반도체 웨이퍼를 도전접착제로 맞붙여서 구성된다. 반도체 웨이퍼상에는, 초음파 탐촉자의 압전진동자의 신호전극의 배열에 맞춰서, 개개의 압전진동자마다의 신호송수신회로를 집적회로로 만들어넣고, 또한 송수신회로는, 반도체 웨이퍼의 진동자 어레이 붙임면쪽에, 송신회로의 출력단 및 수신회로의 입력단에 연계되는 도전성의 메움층을 노출시키고 있다.

Description

[발명의 명칭]

초음파 탐촉자

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 1실시예의 초음파 탐촉자의 개관도이다.

제2도는 제1도의 초음파 탐촉자의 상세한 구성을 나타낸 개념도이다.

제3도는 제1도의 초음파 탐촉자의 전기적 구성의 1예이다.

제4도는 제1도의 초음파 탐촉자에 있어서의 반도체웨이퍼상의 집적회로의 작성법의 1예를 나타낸 도면이다.

제5도는 종래의 초음파 탐촉자의 1예를 나타낸 도면이다.

제6도는 종래의 초음파 탐촉자의 다른 예를 나타낸 도면이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 초음파 진단 장치(ultrasonic diagnostic apparatus)용의 탐촉자(probe)에 관한 것이다. 더 상세하게는, 개개의 압전진동자(piezoelectric vibrator)와 그것에 접속되는 신호 송수신회로와의 사이의 전기접속용 배선을 없앤 초음파 탐촉자에 관한 것이다.

[배경기술]

초음파 탐촉자에 개개의 압전진동자에는, 신호송수신회로가 접속되고, 압전진동자에 대한 구동신호의 공급과, 압전진동자가 검출한 신호의 수신이 행하여진다. 신호 송수신 회로로서 집적회로에서 구성된 부품을 사용하고, 이것을 탐촉자에 내장시킨 탐촉자가 있으나, 종래, 집적회로를 내장한 탐촉자는, 탐촉자의 압전진동자와 집적회로를 도선을 사용하여 전기적으로 접속하고 있었다. 제5도에 종래의 탐촉자의 1예의 개관도를 나타낸다. 도면에 있어서, 참조번호(1)는 탐촉자의 주체가 되는 압전진동자, 참조번호(2)는 압전진동자(1)에 접속되는 전자회로로서, 양자는 전선이나 플렉시블기판등에 의한 접속도체(3)로 접속되어 있다. 제6도는 다른 종래예로서, 역시 프린트배선 등의 접속도체를 사용하는 것이다. 제6도에 있어서, 제5도와 동등한 부분에는 동일한 부호를 붙여 있다. 참조번호(4)는 압전진동자(1)의 공통전극, 참조번호(5)는 압전진동자(1)의 신호전극이다.

이들 종래예에서 나타낸 바와 같이 탐촉자의 압전진동자와 집적회로와의 접속은 도선으로 행하여지고 있었기 때문에, 2차원 진동자 어레이와 같은 압전진동자의 수가 많은 경우는 전기배선의 수가 많아지고, 접속의 곤란성이 증대한다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은, 초음파 탐촉자에 있어서의 압전진동자와 신호송수신 회로의 사이의 배선에 얽히는 번거로움이 없는 초음파 탐촉자를 실현하는 것에 있다.

본 발명의 초음파 탐촉자는, 압전진동자 및 반도체 웨이퍼상에 집적회로로서 형성된 신호 송수신 회로를 포함한다. 상기 회로가, 출력단자를 갖는 송신 수단, 입력단자를 갖는 수신 수단, 및 상기 입력 단자 및 상기 출력 단자에 접속되어 상기 반도체 웨이퍼의 한 표면상에 노출된 도전층을 포함한다.

상기 도전층이 상기 압전진동자와 접촉하고, 상기 초음파 탐촉자가 상기 압전진동자, 및 상기 송수신 회로를 포함하나, 이들 사이에 부수적인 배선을 갖지 않고, 부착된 단일 구조로 형성되도록 상기 반도체 웨이퍼와 사익 압전진동자가 도전접착제로서로 부착되는것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 초음파 탐촉자는, 압전진동자 및 반도체 웨이퍼 상에 집적회로로서 형성된 신호 송수신 수단을 포함한다. 상기 수단이, 단지 1개만이 동시에 동작가능한 복수의 송수신 회로를 포함하고, 상기 송신 회로가 출력 단자를 갖고, 상기 수신회로가 입력 단자, 및 상기 입력 단자 및 상기 출력 단자에 접속되어 상기 반도체 웨이퍼의 한 표면상에 노출된 도전층을 가진다.

상기 도전층이 상기 압전진동자와 접촉하고, 상기 초음파 탐촉자가 상기 압전진동자, 및 상기 송수신 회로를 포함하나, 이들 사이에 부수적인 배선을 갖지 않고, 부착된 단일 구조로 형성되도록 상기 반도체 웨이퍼와 상기 압전진동자가 도전접착제로 서로 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 초음파 탐촉자는, 어레이로 배치된 복수의 압전진동자, 및 상기 복수의 진동자에 대응하는 복수의 신호 송수신 수단을 포함하고, 상기 송수신 수단이 반도체 웨이퍼 상에 집적회로로서 형성된다.

상기 복수의 신호 송수신 수단 각각이, 출력단자를 갖는 송신 회로, 입력단자를 갖는 수신 회로, 및 상기 입력 단자 및 상기 출력 단자에 접속되어 상기 반도체 웨이퍼의 한 표면상에 노출된 도전층을 포함한다.

상기 반도체 웨이퍼 및 상기 복수의 압전진동자는, 상기 도전층이 상기 압전진동자와 접촉하고, 상기 초음파 탐촉자가, 상기 압전진동자와 각각의 상기 송수신 수단을 포함하나, 이들 사이에 부수적인 배선을 갖지 않고, 부착되는 단일 구조로 형성되도록 상기 반도체 웨이퍼 및 상기 압전진동자가 도전접착제로 서로 부착되는 것을 특징으로 한다.

[실시예]

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는, 본 발명 실시예의 초음파 탐촉자의 개관도이다. 도면에 있어서, 참조번호(1)는 압전진동자로서, 다수의 압전진동자(1)가 2차원 매트릭스 형상으로 배열되어서, 초음파 탐촉자의 2차원 진동자 어레이를 형성하고 있다. 참조번호(11)는 반도체 웨이퍼, 참조번호(41)는 웨이퍼(11) 상에 각 압전진동자에 대응하여 만들어 넣어진 개개의 집적회로(소자용 IC)이다. 참조번호(42)는 소자용 IC(41)에 접속되어 있는 주변 회로로서, 제어회로나 가산회로 등을 포함하는 것이다. 웨이퍼(11)는 압전진동자의 2차원 어레이와 도전접착제 등으로 맞붙여져 있다.

참조번호(43)는 압전진동자(1)의 공통전극으로서, 그것에 접하여서 음향 정합층(44)이 설치되어 있다. 초음파의 송수신은, 이 음향정합층을 통하여, 도면에서는 아래편에 위치하는 피검체를 향해서 행하여진다. 참조번호(45)는 웨이퍼(11)상의 집적회로와 초음파 진단장치 본체를 접속하는 신호선이다. 집적회로가 만들어 넣어진 반도체 웨이퍼의 표면은 적당한 보호층으로 덮힌다. 또한 그 위에 필요에 따라서 박킹재가 설치된다.

제2도는, 하나의 압전진동자와 그에 대응하는 소자용 IC와의 결합상태의 1예의 상세도이다. 제2도(a)는 개념적인 단면도, 제2도(b)는 대응하는 전기적 등가회로도이다. 여기서는, 집적회로로서 압전진동자의 구동회로의 최종출력단을 예시한다. 제2도(a)에 있어서, 참조번호(1)는 압전진동자이고, 참조번호(4)는 그 공통전극, 참조번호(5)는 신호전극이다. 참조번호(11)는 반도체 웨이퍼이고, 압전진동자(1)의 신호전극(5)과 도전접착제(12)로 접착되어 있다. 반도체 웨이퍼(11)에는 압전진동자에 접속되어야 할 저항(15)과 트랜지스터(23)가 만들어 넣어져 있다. 즉, 저항(15)은 절연(아이솔레이션)층(인용 참증)과 (14)의 사이에 인 주입에 의한 n형층으로서, 형성되고, 트랜지스터(23)는 절연층(14)과 (22)의 사이에, 콜렉터(19), 베이스(20) 및 에미터(21)를 가지는 NPN형 트랜지스터로서 형성된다. 저항(15)의 한 끝단과 트랜지스터(23)의 콜렉터(19)는, 산화막(18)의 위에 설치된 알루미배선(17)에 의하여 접속된다. 저항(15)의 다른 끝단은 전원공급선에 유도된다. 트랜지스터(23)의 베이스(20)는 구동신호원에 유도되고, 에미터(21)는 알루미배선(24)을 통하여 접지전위점(그라운드)에 유도된다. 웨이퍼(11)의 압전진동자쪽의 면에는 n⁺의 메움층(16)이 설치되고, 그것에 웨이퍼(11)의 이면에 노출하고 있다. 이 메움층(16)은, 웨이퍼(11)의 내부에서는, 트랜지스터(23)의 콜렉터(19)에 접속되어 있다. 메움층(16)의 노출부가, 도전접착제(12)에 의하여 압전진동자의 신호전극(5)에 전기적으로 접속된다. 이에 의하여, 구동용 트랜지스터(23)와 압전진동자(1)과의 전기적 접속이 리드선을 사용하는 일 없이 할 수 있다. 이 메움층(16) 또는 같은 모양으로 만들어진 다른 메움층을 이용하여, 압전진동자(1)의 검출신호를 수신하는 수신회로의 입력단이 압전진동자(1)의 신호전극에 접속된다. 이와 같이 하여서, 2차원 어레이 탐촉자와 같이 매우 다수의 압전진동자가 있는 경우라도, 개개의 압전진동자와 신호 송수신회로와의 접속을 매우 용이하게 할 수 있다. 또한, 절단처(26)는 인접하는 압전진동자의 사이를 분리하는 것이다. 이 절단처(26)는 웨이퍼(11)는 분리하지 않는다.

제3도는 제1도의 초음파탐촉자의 웨이퍼(11)상의 집적회로의 전기적 구성의 1예를 나타내는 도면이다. 송신증폭기(51), 수신증폭기(52) 및 송수신 전환스위치(53)가, 개개의 압전진동자마다의 소자용 IC에 포함되는 전기회로이다. 송신제어회로(50), AD변환기(54), 지연회로(55), 스위치 제어회로(56) 및 가산회로(57)가 주변회로(42)에 포함되는 전기회로이다. 이들 전기회로의 구성은, 초음파 진단장치의 송수신부의 통상의 구성과 공통이다.

제4도는 초음파 탐촉자에 있어서의 반도체 웨이퍼상의 집적회로의 작성법의 1예를 나타내는 도면이다. 반도체 웨이퍼의 원판상에, 압전진동자(1)의 배열피치(100~500μm)에 맞춰서 배열된 상기와 같은 소자용 IC와, 그 주변회로를 각각 만들고, 진동자 어레이의 매트릭스사이즈에 대응한 IC칩 블록(61)을 잘라낸다. 여기서, 소자용 IC를 만들어 넣을 경우, (b)도와 같이, 각 소자용 IC는, 동일한 전자회로(62)를 예컨대 4개씩 만들어넣고, 평가시험후에, 정상적인 1개를 남기고 다른 전자회로의 접속을 레이저 트리밍기술 등으로 절단 분리하도록 한다. 이에 의하여, 송수신회로가 만들어 넣어진 반도체 웨이퍼의 생산수율을 향상시킬 수 있다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 따른 초음파 탐촉자는 개개의 압전진동자와 그것에 접속되는 신호송수신회로와의 사이의 전기접속용 배선을 갖지 않고 일체형으로 구성되므로써, 단가가 감소되고, 신뢰성을 향상시킨다.

Claims

압전진동자 및 반도체 웨이퍼 상에 집적회로로서 형성된 신호 송수신 회로를 포함하는 초음파 탐촉자에 있어서, 상기 회로가, 출력단자를 갖는 송신 수단, 입력 단자를 갖는 수신 수단, 및 상기 입력 단자 및 상기 출력 단자에 접속되어 상기 반도체 웨이퍼의 한 표면상에 노출된 도전층을 포함하고, 상기 도전층이 상기 압전진동자와 접촉하고, 상기 초음파 탐촉자가 상기 압전진동자, 및 상기 송수신 회로를 포함하나, 이들 사이에 부수적인 배선을 갖지 않고, 부착된 단일 구조로 형성되도록 상기 반도체 웨이퍼와 상기 압전진동자가 도전접착제로 서로 부착된 것을 특징으로 하는 초음차 탐촉자.
제1항에 있어서, 상기 압전진동자는, 상기 반도체 웨이퍼의 도전층이 부착된 전극을 갖는 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
압전진동자 및 반도체 웨이퍼 상에 집적회로로서 형성된 신호 송수신 수단을 포함하는 초음파 탐촉자에 있어서, 상기 수단이, 단지 1개만이 동시에 동작가능한 복수의 송수신 회로를 포함하고, 상기 송신 회로가 출력단자를 갖고, 상기 수신회로가 입력 단자, 및 상기 입력 단자 및 상기 출력단자에 접속되어 상기 반도체 웨이퍼의 한 표면상에 노출된 도전층을 가지며, 상기 도전층이 상기 압전진동자와 접촉하고, 상기 초음파 탐촉자 가 상기 압전진동자, 및 상기 송수신 회로를 포함하나, 이들 사이에 부수적인 배선을 갖지 않고, 부착된 단일 구조로 형성되도록 상기 반도체 웨이퍼와 상기 압전진동자가 도전접착제로 서로 부착된 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
제3항에 있어서, 상기 압전진동자는, 상기 반도체 웨이퍼의 도전층이 부착된 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
어레이로 배치된 복수의 압전진동자, 및 상기 복수의 진동자에 대응하는 복수의 신호 송수신 수단을 포함하고, 상기 송수신 수단이 반도체 웨이퍼 상에 집적회로로서 형성된 초음파 탐촉자에 있어서, 상기 복수의 신호 송수신 수단 각각이, 출력 단자를 갖는 송신 회로, 입력단자를 갖는 수신 회로, 및 상기 입력단자 및 상기 출력 단자에 접속되어 상기 반도체 웨이퍼의 한 표면상에 노출된 도전층을 포함하고, 상기 반도체 웨이퍼 및 상기 복수의 압전진동자는, 상기 도전층이 상기 압전진동자와 접촉하고, 상기 초음파 탐촉자가, 상기 압전진동자와 각각의 상기 송수신 수단을 포함하나, 이들 사이에 부수적인 배선을 갖지 않고, 부착되는 단일 구조로 형성되도록 상기 반도체 웨이퍼 및 상기 압전진동자가 도전접착제로 서로 부착된 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
제5항에 있어서, 단지 1개의 신호 송수신 회로가 각각 대응하는 압전진동자에 대해 전기적으로 동작가능한 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
제5항에 있어서, 상기 압전진동자는, 상기 반도체 웨이퍼의 도전층이 부착된 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.