KR100695504B1 - 초음파 직선 또는 곡선 변환기 및 그 접속 방법 - Google Patents

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Abstract

가요 2측면 연결자는 압전 초음파 변환기 배열과 상호접속을 제공하기 위해 사용되고 있다. 초음파 변환기를 구성하는 압전 결정은 제 1 및 제 2 압전전극으로 덮혀 있으며 압전전극들 사이에는 격리갭이 형성된다. 그리고 상기 가요 2측면 연결자의 일측은 제 1 압전 전극과 접촉되어 있고 상기 가요 2측면 연결자의 타측은 제 2 압전 전극과 접촉된다. 상기 초음파 변환기는 바람직하게 물의 음향속도보다 더 큰 음향속도를 가지는 오목렌즈를 포함하고 있다.
초음파 변환기, 압전 결정, 가요 2측면 연결자

Description

초음파 직선 또는 곡선 변환기 및 그 접속 방법{Ultrasonic linear or curvilinear transducer and connection technique therefore}
본 출원은 직선 또는 곡선 초음파 변환기 분야 일반에 관한 것으로, 특히 의료 영상화에 사용되는 초음파 변환기에 관한 것이다.
초음파 영상화는 의료분야에서 오랫동안 이용되고 있다. 직선 및 곡선 초음파 변환기는 환자의 신체내부에 있는 특징의 시각 영상화를 만들기 위해 사용되고 있다. 이와 같은 초음파 영상화 변환기는 또한 다른 분야에도 쓰이고 있다. 그러나 의료 영상화는 이와 같은 변환기에 대해 공지되어 있다.
전형적으로, 환자 신체내부에 있는 특징의 시각 영상화용 초음파 변환기는 필요된 여기에 의해 구동될 수 있는 초음파 소자의 배열을 포함하고 및/또는 다양한 중요 특징으로부터 얻어진 초음파 반사를 수용한다.
기술이 진보함에 따라, 높아진 해상도를 가진 초음파 영상을 생산하기 위한 필요성이 증가되고 있다. 물론, 양질의 해상도를 만들 뿐만 아니라 더 큰 신뢰성 및 제조의 용이함을 보이는 초음파 변환기 생산에 대한 요구이다.
전형적인 초음파 변환기 배열에서, 압전 결정(piezoelectric crystal)은 제 1 및 제 2 압전 전극을 가로질러 인가된 전압에 의해 구동되어 진다. 이와 같은 초음파 변환기는 대개 압전 결정 조립체를 형성하기 위해 제 1 및 제 2 압전 전극으로 제공되는 압전 결정으로 이루어져 있다. 그리고나서 이 압전 결정 조립체는 배킹(backing)에 의해 고정되고, 상기 압전 결정은 관련된 압전 전극과 함께 길이방향을 따라 연장된 각각의 초음파 변환기 소자에 대해 횡으로 절단되어 진다.
이와 같은 압전 초음파 변환기 제조에서 한계 요인중 하나는 초음파 변환기 소자 크기가 감소함에 따라, 상기 변환기에 접점 배선(contnact wiring)을 부착하는데 어려움이 증가한다는 것이다. 이와 같은 접점 배선은 음향 변환기와 이와 연관된 드라이브 또는 감지 회로를 접속하는 것이 필요되고 있다.
본 출원의 기술에 따르면, 가요 2측면 회선(a double sided flexible circuit), 즉 가요 회선(flex circuit) 또는 연결자(connector)는 압전 결정내부에 진동을 감지하거나 또는 구동하기 위해 사용된 두 전극과 접속하기 위해 사용되고 있다. 본 출원의 기술에 따르면, 제 1 및 제 2 압전 전극은 상기 가요 2측면 연결자를 상기 압전 전극에 납땜함으로써 또는 다른 방안으로 이방성(anisotropic) 도전 접착제의 사용을 통해 상기 가요 2측면 회선 또는 연결자와 접속되어 있다. 상기 가요 2측면 연결자는 상기 압전 전극과 접착되어 질 때, 접착재료내 필릿(fillet)은 접속을 강화하기 위해 사용되고 있다. 납땜방법의 경우, 이 필릿은 물론 납땜이 된다. 그러나, 이 필릿은 부가적으로 스크린 프린팅 또는 다른 공정에 의해 도전 에폭시(conductive epoxy)로 형성될 수 있다. 이방성 도전 접착제는 또한 상기 가요 2측면 연결자를 상기 변환기에 접속하기 위해 사용될 수도 있다.
바람직한 일 실시예서, 제 1 및 제 2 연결자 도체중 하나는 상기 제 1 및 제 2 압전 전극중 하나와 모두 공통으로 접속된 공통도체이다. 그러나 이 경우, 상기 제 2 연결자 도체는 개별 초음파 변환기 소자와 각각 접속된 복수의 개별 연결자 도체로 구성되어 있다. 다른 방안의 실시예에서, 개별 접지는 상기 초음파 변환기 소자 각각으로부터 개별적으로 구동하거나 또는 감지하기 위해 접속되어 사용되고 있다. 따라서, 가요 2측면 연결자의 양측은 각각의 상기 초음파 변환기 소자와 접속하기 위한 개별 전극을 포함하고 있다.
또 다른 실시예에서, 초음파 변환기 소자 밀도는 2개의 측면에서 상기 압전 결정의 압전 전극과 접속한 2개의 가요 2측면 연결자를 이용함으로써 증가될 수 있다. 이는 상기 가요 2측면 연결자의 연결자 도체를 모든 다른 초음파 변환기 소자에만 접속할 수 있도록 함으로써, 각각의 가요 2측면 연결자에 상기 개별 연결자 도체의 피치(pitch)가 감소될 수 있도록 상기 가요 2측면 연결자상에 제공된 연결자 도체의 피치 또는 이격(spacing)을 증가시키고 있다. 따라서, 초음파 변환기 소자와 비교할 때 각각의 가요 2측면 연결자의 상대적인 이격은 증가된다. 이는 2가지 방식으로 행해질 수 있다. 겹침(registration)은 단일의 초음파 변환기 소자의 제 1 및 제 2의 두 접점이 단일 가요 2측면 연결자로부터 어드레스되어 있도록 상기 제 1 및 제 2 접점 사이에서 유지될 수 있다. 다른 방안으로, 단일의 가요 2측면 연결자에서 상기 가요 2측면 연결자의 양측을 서로로부터 오프셋트 하는 것이 바람직할 수도 있으므로, 각 초음파 변환기 소자는 제 1 가요 2측면 연결자를 이용하여 접속하고 상기 제 2 단자는 제 2 가요 2측면 연결자를 이용하여 접속되게 할 수도 있다.
본 출원의 기술에 따른 개별 접지의 방법을 통해, 다른 초음파 변환기 소자가 상기 압전 결정의 대향면상에 바람직하게 접지될 수 있다. 이로부터 예를 들면, 사용되는 구동 시스템으로부터의 소음을 줄일 수 있다.
개선된 변환기를 초래하는 본 출원의 몇가지 다른 특징이 있다. 물보다 더 큰 전송 속도를 가지는 오목렌즈는 특히 횡방향으로 상기 변환기를 포커스하기 위해 사용될 수 있다. 이 렌즈는 바람직한 실시예에서 1700m/sec보다 더 큰 전송 속도를 가지는 에폭시로 구성되어 있다. 대조적으로, 물은 약 1500m/sec의 전송 속도를 가지고 있다. 실딩층(shielding layer)은 상기 압전 결정과, 관련된 매칭 층 (matching layer)및 음향렌즈(acaustic lens)의 외부에 바람직하게 배치되어 있다. 이 실딩 층은 전자기 간섭 뿐만 아니라 상기 센서로부터 환자를 전기적으로 실딩하는 것을 감소시킨다. 상기 실딩층의 두께를 적절한 크기로 만듬으로써, 상기 실드는 초음파 신호 민감도를 거의 감쇠시키지 않고도 전자기 복사 간섭을 감쇠시킬 수 있다. 바람직하게, 이 실드층은 상기 변환기의 상층 표면 및 측벽의 100% 적용범위를 제공하도록 증착된 기화물(vapor)이다. 본 출원의 변환기는 음향소자의 확대부와, 상기 압전 결정의 측벽으로 연장된 실딩층 및 보호층과 그 사이에 홈을 보호하기 위한 매칭 층을 포함하고, 상기 배킹 및 매칭 층에 상기 압전 결정을 결합시키는 접착제를 더 포함하고 있다.
바람직한 실시예로부터 본 발명 분야에 대한 위의 잇점 및 특징은 본 발명의 실시예를 예시한 하기의 명세서와 첨부 도면으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 이하에 나타나 있음이 자명하다.
도 1은 본 발명의 기술에 따라 생산된 변환기 예의 횡단면이다.
도 1A는 이와 같은 장치에 사용되는 용어를 설명하기 위해 사용된 직선 초음파 변환기의 개략도이다.
도 1B는 도 1의 실시예에서 그 밖에 사용가능한 압전 결정(12) 및 압전 전극(18,20)의 다른 구성이다.
도 2는 본 출원의 기술에 따라 가요 2측면 연결자와 압전 결정의 접속을 더 잘 예시한 도 1 예시의 부분 확대이다.
도 3은 가요 2측면 연결자 접속의 일 예를 예시한 압전 결정(12) 및 압전 전극(18,20)의 부분적인 평면 저면도이다.
도 4는 가요 2측면 연결자와 압전 결정 및 이와 관련된 압전 결정소자 접속의 또 다른 예를 도시한 대안적인 실시예이다.
도 5는 가요 2측면 연결자(22)와 압전 전극 및 이와 관련된 소자 접속의 또 다른 실시예이다. 이 실시예에서, 2개의 가요 2측면 연결자는 인접한 가요 2측면 연결자의 배선사이에 피치(pitch) 또는 이격이 증가될 수 있도록 이용되고 있다.
도 6은 제 1 연결자 도체의 복수 개의 선과 접속된 복수 개의 초음파 변환기 소자의 개략도이며, 각 초음파 변환기 소자의 제 1 및 제 2 압전 전극에 공급된 복수 전압을 더 예시하고 있다.
도 1A는 복수 개의 초음파 변환기 소자(10a-k)를 포함한 직선 초음파 변환기 의 개략도이다. 이 도면은 본 출원의 명세서를 통해 사용된 바와 같이 길이방향 및 횡방향 용어를 정의하기 위해 본 출원의 명세서에 처음으로 나타나 있다. 상기 용어 길이방향은 직선 또는 곡선 초음파 변환기(10)의 길이를 따르는 방향인 반면에 상기 횡방향은 길이방향에 수직함을 기술하기 위해 사용되고 있다. 도 1A는 직선 초음파 변환기를 예시하고 있지만, 본 출원의 의도내 상기 변환기는 곡선 배열을 만들기 위해 횡방향이거나 또는 길이방향으로 휘어질 수도 있다.
본 출원의 도 1을 참조하면, 압전 결정(12)은 도전성 피복(14)을 만들기 위해 구리와 같은 적합한 도체로 피복되어 있다. 이 도전성 피복(14)은 제 1 및 제 2 압전 전극(18,20)에 의해 샌드위치(sandwitch)된 상기 압전 결정(12)을 만들도록 제 1 및 제 2 압전 전극(18,20)으로 형성되어 있다. 제1 및 제 2 격리갭(16,17)은 상기 도전성 코팅을 상기 제 1 및 제 2 압전 전극(18,20)으로 양분하기 위해 제공되어 있다. 상기 제1 및 제 2 격리갭(16,17)은 다이싱(dicing) 또는 엣칭을 포함한 소정의 적합한 공정에 의해 형성될 수도 있다.
도 1의 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 압전 전극(18,20)은 길이방향으로 단부에서만 분리되고 소정의 대체 공정에 의해 제 1 및 제 2 격리갭(16,17)에 의해 양분되어 있는 도전성 재료를 가지는 압전 결정(12)의 4면을 완전히 피복하도록 형성된다. 도 1B를 참조한 대안으로서, 단일의 격리갭(16)만이 사용될 수도 있으며, 상기 제 1 및 제 2 전극(18,20)은 격리갭(16)을 만들기 위해 일면(19)에서 도전성 피복을 생략함으로써 다른 방식으로 분리되어 진다.
본 출원의 기술에 따르면, 가요 2측면 연결자(22)는 초음파 변환기 소자(10a-k)를 적합한 드라이브 또는 감지회선과 접속하도록 사용되며 이는 해당기술분야의 일반 기술중 하나이다. 도 3-5에서 더 잘 도시된 바와 같이, 상기 압전 결정(12) 및 도전성 피복(14)은 상기 변환기(10)의 길이방향 축을 따라 연장한 복수 개의 초음파 변환기 소자(10a-k)를 차례로 생산하는 전형적인 다이싱 갭을 형성하기 위해 다이스되어 있다. 이 기술은 일반적으로 해당기술분야에 공지되어 있으며, 도전 피복된 압전 결정(12)은 적합한 접착제(31)에 의해 배킹(30)에 접착되거나 또는 매칭 층(32,33) 다음에 접착된 뒤에 일반적으로 수행되어 진다.
본 출원의 기술에 따르면, 상기 배킹(30)에 도전 피복된 압전 결정(12)을 접착시키기 전에, 가요 2측면 연결자(22)가 하기에 기술된 바와 같이 상기 압전 결정(12) 및 관련된 전극(18,20)이 접착된다. 이 접착단계가 끝난 후, 적합한 접착제(31)는 상기 도전 피복된 압전 결정(12)을 상기 배킹(30)에 접착시키는데 사용된다.
본 발명의 변환기(10) 구조는 내부 매칭층(32) 및 외부 매칭층(33)을 더 포함한다. 음향 렌즈(34)가 더 제공되며, 상기 음향 렌즈(34)는 내부 및 외부 매칭층(32,33)의 외주변 주위로 연장한 적층 보호부(34P)와, 도전 피복된 압전 결정(12)과, 그리고 상기 배킹층(30)의 일부 또는 전부를 포함하고 있다. 이러한 방법으로, 상기 음향 렌즈(34)의 상기 적층 보호부(34P)는 층 분리를 방지하기 위한 상기 변환기 구조에 물리적 보호 및 습기 보호를 제공하고 있다.
본 출원의 상기 음향 렌즈(34)는 물에서의 음향 속도보다 더 큰 음향속도를 가지는 오목렌즈이다. 바람직한 실시에에서, 상기 음향 렌즈(34)는 1700m/sec 보다 크고, 바람직하게는 2000m/sec 보다 큰 전송 속도를 가지는 에폭시 또는 우레탄으로 형성된 오목렌즈이다. 이는 물에 대해 전형적인 1500m/sec의 음향속도와 비교된다. 상기 오목렌즈의 상기 음향 전송속도는 물의 전송속도보다 크므로, 상기 오목렌즈는 오목렌즈 곡률에 의해 정의된 촛점에 상기 음향에너지를 포커싱하는 효과를 가진다.
본 출원의 기술에 따르면, 실딩 층(36)은 변환기 배열의 상부 표면 측벽과 하단 벽상에 적합한 금속 전자기 실드의 증기증착에 의해 제공되어 있다. 이 실딩 층(36)은 전자기 간섭에 대한 상기 변환기 민감도를 감소시킴으로써 감지 정확도를 개선하고 또한 환자를 상기 변환기 배열로부터 격리시킨다. 상기 실딩 층(36)은 또한 상기 변환기 층 구조에 대한 손상과 관련된 층간 박리(delamination) 또는 다른 습기를 방지하도록 효과적인 습기 장벽을 제공하고 있다.
보호커버(38)는 상기 실딩 층(36)위로 더 적층되어 있다. 상기 보호커버(38)는 또한 상기 변환기의 적층구조(layering)를 덮고 있으며, 습기와 물리적 보호를 더 제공하고 있다.
본 출원의 기술에 따라 사용된 상기 가요 2측면 연결자의 구체적인 세부사항은 도 1의 구조의 확대 부분도인 도 2에 더 잘 예시되어 있다. 상기 가요 2측면 연결자(22)는 바람직한 실시예에서 E.I. Dupont Co.,사의 상표 캡톤(Kapton) 또는 동일한 박막(film)으로 거래되는 폴리아미드 박막(polyimide film)인 가요 유전체기판(24)에 바람직하게 형성되어 있다. 적합한 제 1 및 제 2 연결자 도체(26,28)는 상기 가요 유전체기판(24)의 대향 양측상에 제공되어 있다. 바람직한 실시예에서, 본 명세서 이하에 더 상세히 기술된 바와 같이, 적합한 배선 패턴은 이 가요 2측면 연결자(22)의 제 1측 또는 제 2측상에 제공되어 있다.
상기 가요 2측면 연결자(22)를 도전 피복된 압전 결정(12)에 고정시키기 전에, 상기 가요 2측면 연결자(22)의 단부는 각각의 상기 제 1 연결자 도체(26)와, 가요 유전체기판(24) 및 제 2 연결자 도체(28)를 스테핑(stepping)을 통해 고정시켜 이들의 각 부분이 상기 가요 2측면 연결자(22)의 단일 측상에 위치되도록 한다. 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 제 2 연결자 도체(28)의 일부분은 상기 제 1 연결자 도체(26) 및 상기 가요 유전체기판(24) 둘 다를 지나 연장되어 노출된 제 2 접점(28E)을 형성하고 있다. 유사한 형태로, 상기 제 2 연결자 도체(28)를 따른 상기 가요 유전체기판(24)은 상기 제 1 연결자 도체(26)를 지나 연장되어 노출된 갭 유전체부(24I)(exposed gap insulation portion)를 형성하고 있다. 자연히, 상기 제 1 연결자 도체(26)의 일부분은 노출된 상태이고 노출된 제 1 접점(26E)을 형성하고 있다.
그리고나서 상기 가요 2측면 연결자(22)는 소정의 적합한 도전성 접착재료에 의해 제 1 및 제 2 압전 전극(18,20)에 도전적으로 접착되어 있다. 이는 상기 노출된 갭 유전체부(24I)를 상기 격리갭(16)중 하나와 배열함으로써 수행되어 진다. 그리고나서 상기 노출된 제 1 접점(26E)은 제 1 접점끈(40)(a first cnductive contact bond)과 함께 상기 제 1 압전 전극(18)에 부착되어 지는 반면에, 상기 노출된 제 2 접점(28E)은 제 2 접점끈(41)과 함께 상기 제 2 압전 전극(20)에 부착되어 진다.
본 출원의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 접점 끈(40,41)은 금속납땜을 사용함으로써 수행되어 진다. 그러나, 본 출원의 다른 방안의 실시예에 따르면, 이방성 도전 접착제(anisotropic conductive adhesive)는 상기 제 1 및 제 2 접점끈(40,41)을 생산하기위해 사용되어 질수 있다. 상기 제 1 접점끈(40)은 바람직하게 납땜 구성에서 상기 도전 피복된 압전 결정(12)의 측벽까지 연장된 접속강화 필릿(connection strengthening fillet)(42)을 포함하고 있다. 이 필릿(42)은 상기 가요 2측면 연결자(22) 및 상기 도전 피복(14)사이에 접속을 강화하고 있다.
상기 가요 2측면 연결자(22)는 상기 장치의 나머지 조립 이전에 상기 도전 피복된 압전 결정(12)에 일반적으로 고정되어 있다. 그리고나서 상기 압전 결정(12)은 적합한 접착제(31)에 의해 상기 배킹(30)에 부착되고 상기 변환기의 나머지 부분은 해당기술분야의 일반 기술중 한 기술로 행해지는 바와 같이 형성되어 진다. 물론, 상기 직선 초음파 변환기(10)의 형성은 도 1에서 도시된 바와 같이 복수 개의 초음파 변환기 소자(10a-k)의 구성을 필요로 한다. 전형적으로 이는 상기 배킹(30)에 장착후 상기 압전 결정(12)을 다이싱 함으로써 생산된다. 따라서, 제 1 또는 제 2 연결자 도체(26,28)의 부분으로서 형성된 개별 전극은 고유의 초음파 변환기 소자(10a-k)에 접속하기 위해 정렬되어 진다. 다이싱은 일반적으로 상기 가요 2측면 연결자(22)가 부착된 후 수행되어 진다. 따라서, 상기 가요 2측면 연결자(22)의 단부는 일반적으로 다이스되어 진다.
가요 2측면 연결자(22)의 사용으로 인해 직선 초음파 변환기(10)와의 접속이 이루어지는 방식에 매우 유연성을 가지도록 한다. 도 3은 가요 2측면 연결자(22)의 사용을 통한 개별 초음파 변환기 소자(10a-k)에 대한 접속의 제 1 예를 예시하고 있다. 도 3 내지 도 5는 상기 도전 피복된 압전 결정(12)의 저면과 함께, 상기 가요 2측면 연결자(22) 및 개별 연결자 도체(26a-e,28a-e)가 부착되어 있는 방식을 예시하고 있다.
도 3의 실시예에서, 상기 제 1 연결자 도체는 차례로 각각의 상기 제1 압전 전극(18a-d)과 접속된 제 1 공통 또는 접지 도체(26C)로서 모든 상기 초음파 변환기 소자들(10a-d)과 공통적으로 접속되어 있다. 따라서, 도 3의 실시예에서, 상기 제1 압전 전극들(18a-d)은 공통으로 접속되어 있다. 그리고나서 상기 제 2 연결자 도체(28)는 상기 제 2 변환기 압전 전극들(20a-d)과 접속하도록 각각의 제 2 개별 연결자 도체들(28a-d)을 사용한다. 상기 제 1 격리 갭(16)은 상기 가요 유전체기판(24)의 노출된 갭 유전체부(24I)에 의해 가교되어 있다. 이러한 방식으로, 개별 제 2 압전 전극들(20a-d)은 개별적으로 접속된 반면에, 상기 제1 압전 전극(18a-d)은 공통으로 접속되어 있다. 물론, 이 배열은 본 발명의 기술에 따라 가역될 수 있다. 즉, 상기 개별 제 2 연결자 도체들(28a-d)은 상기 제1 압전 전극들(18a-d)과 접속하기 위해 사용될 수 있는 반면 공통 접지 도체(26C)는 상기 제 2 압전 전극(20a-d)과 공통으로 접속하기 위해 사용될 수 있다.
도 3의 실시예는 상기 가요 2측면 연결자(22)가 접속강화 필릿(42)을 생성하는 엣지로부터 상기 초음파 변환기와 접속을 고려한 것이다. 그러나, 상기 가요 2측면 연결자(22)는 상기 변환기 배열의 중심방향으로부터 상기 제 1 격리갭(16)으로 접근하는 것도 가능하다.
도 4는 상기 제 1 및 제 2 개별 연결자 도체(26a-d 및 28a-d) 둘 다 각각이 제 1 및 제 2 개별 압전 전극(18a-d 및 20a-d)과 각각 접속된 것을 도시하고 있다.
도 5는 본 출원의 변환기 접속의 다른 방안 실시예를 예시하고 있다. 도 5에서, 제 1 및 제 2 가요 2측면 연결자(22a,22b)는 개별 제 2 압전전극들(20a-e)과 공통으로 접속하기 위해 사용되고 있다. 상기 개별 제 2 압전전극들(20a-e)의 크기가 감소됨에 따라 상기 개별 제 1 및 제 2 연결자 도체(26a-e 및 28a-e)의 크기는 상기 연결자 리소그라피의 축소 때문에 뿐만 아니라 겹침 때문에 더욱 심각한 문제를 발생시킨다. 이 문제들은 단일의 제 1 및 제 2 가요 2측면 연결자(22a,22b)를 사용한 모든 다른 초음파 변환기 소자(10a-e)들과의 접속에 의해서만 크게 줄일 수 있다. 따라서, 도 5의 실시예에서, 상기 제 1 가요 2측면 연결자(22a)의 상기 제 1 연결자 도체는 홀수의 제 1 개별 연결자 도체(26a,26c,26e)만 접속하는 반면에, 상기 제 1 가요 2측면 연결자(22a)의 상기 제 2 연결자 도체(28)는 짝수의 제 1 개별 연결자 도체(26b,26d)만 접속하고 있다. 유사하게, 상기 제 2 가요 2측면 연결자(22b)의 상기 제 1 연결자 도체(26)는 짝수의 제 1 개별 연결자 도체(26b,26d)만 접속하는 반면에, 상기 제 2 가요 2측면 연결자(22b)의 상기 제 2 연결자 도체(28)는 홀수의 제 1 개별 연결자 도체(26a,26c,26e)만 접속하고 있다.
상기 두 가요 2측면 연결자(22a,22b)의 실시예에서, 두 개의 주된 교번이 있다. 도 5에서 도시된 실시예에서, 상기 제 2 연결자 도체(28)는 초음파 변환기 소자(10a-e) 접속된다. 따라서, 상기 제 1 가요 2측면 연결자(22a)의 상기 제 1 연결자 도체(26)는 홀수의 초음파 변환기 소자(10a,10c,10e)과 접속하는 반면에, 상기 제 2 가요 2측면 연결자(22b)는 짝수의 초음파 변환기 소자(10b,10d)와 접속하고 있다. 이때, 상기 제 2 연결자 도체(28)는 홀수의 제 2 개별 연결자 도체들(28a,28c,28e)과 접속한 상기 제 2 가요 2측면 연결자(22b)와 동일하다. 물론, 상기 제 1 및 제 2 연결자 도체(26,28)사이의 관계는 상기 제 1 가요 2측면 연결자(22a)가 홀수의 초음파 변환기 소자(10a,10c,10e)에 둘 다 접속되는 제 1 및 제 2 연결자 도체(26,28)를 가지는 반면에 상기 제 2 가요 2측면 연결자(22b)에 상응하는 제 1 및 제 2 연결자 도체(26,28)는 짝수의 초음파 변환기 소자(10b,10d)와 접속하도록 본 발명의 기술에 따라 가역될 수도 있다. 이 해결방안중 하나는 변환기 소자 밀도 증가에 상당한 잇점을 제공함으로써, 해상도 증가를 가능하게 한다.
도 6은 제 1 연결자 도체(26a,26b,26c) 및 제 2 연결자 도체(28a,28b,28c)가 가역되는 극성을 가지는 교번하는 초음파 변환기 소자를 구동하고, 단일의 극성을 갖는 제 1 압전 전극을 구동하는 반면에, 가역되는 극성을 가지는 상기 제 1 압전 전극을 구동하는 본 출원의 다른 실시예를 도시하고 있다. 이에 따라 전체적인 장비에서 소음이 감소될 수 있다.
비록 단순히 하기 위해, 본 출원에서 예시된 실시예는 직선, 일차원 배열이지만, 본 출원의 원리는 또한 다른 경우 곡선 변환기에도 적용될 수도 있다. 이와 같은 곡선 변환기는 해당 기술분야의 일반 기술중 하나로 행해지는 바와 같이 다양한 포커싱 목적을 수행하기 위해 길이방향 또는 횡방향으로 휘어질 수도 있다. 그러나, 본 출원의 원리는 이와 같은 곡선 변환기 배열에 동일하게 적용될 수 있다.
상술한 명세서로부터 출원인은 개선된 변환기 배열을 발명했음이 자명하며, 해당기술분야의 한 또는 보통 기술의 사고내에 만들어질 수 있는 다양한 변형도 가능하다. 본 출원의 범위는 이와 같은 변형을 포함하며 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
본 명세서의 상세한 내용에 포함됨.

Claims (13)

  1. 제 1 차원 길이를 따라 연장된 복수의 초음파 변환기 소자로 나누어지는 압전 결정;
    상기 압전 결정을 샌드위치하고 초음파를 변환하는 상기 복수 개의 초음파 변환기 소자 각각과 상호작용하며, 상기 압전 결정의 단일 표면상에 형성된 접점을 각각 가지는 제 1 및 제 2 압전 전극;
    상기 제 1 및 제 2 압전 전극의 접점 사이의 상기 압전 결정의 단일 표면상에 제공된 격리 갭; 그리고
    가요 유전체기판의 대향 양측상에 제공된 제 1 및 제 2 연결자 도체를 가지고, 접속 단부가 각각 상기 제 1 및 제 2 압전 전극의 접점에 접속되는 가요 2측면 연결자를 구비한 초음파 변환기에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 연결자 도체의 접속 단부에서, 상기 가요 유전체기판은 상기 제 1 연결자 도체를 지나 연장되어 있는 반면에 상기 제 2 연결자 도체는 상기 접속 단부가 상기 제 1 연결자 도체를 가지고 상기 가요 유전체기판을 지나 연장되어 있고, 상기 가요 유전체기판 및 제2 연결자 도체는 상기 가요 유전체기판의 단일의 제 1 측상에 노출되어 있는 상기 연결자 도체들의 양쪽으로 계단형 단부 구조가 공통적으로 형성되어 있으며,
    상기 가요 유전체기판의 상기 계단형 단부 구조는 상기 제 1 압전 전극의 제1 접점에 접속된 상기 제 1 연결자 도체를 갖는 상기 제 1 및 제 2 압전 전극과 접속되고 상기 제 2 연결자 도체가 상기 격리 갭 상에 중첩된 가요 유전체기판 및 상기 제 2 접점과 접속된 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결자 도체 및 제 2 연결자 도체들 모두는 상기 복수 개의 소자 각각에 대해 접속되는 개별 연결자 도체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연결자 도체는 상기 복수의 소자 각각에 대한 접속되는 개별 연결자 도체들을 포함하고, 상기 제 2 연결자 도체는 상기 복수 개의 소자 모두에 대해 공통으로 접속되는 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 격리 갭은 제 2 압전 전극 상에 2개가 설치되고, 상기 가요 2측면 연결자는 제 1 및 제 2 2측면 가요 연결자를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 가요 2측면 연결자들은 각각 상기 2개의 격리 갭 중 하나와 가로질러 접속되어 있으며, 상기 2측면 가요 연결자들 모두의 상기 제 1 연결자 도체 및 제 2 연결자 도체는 상기 복수의 초음파 변환기 소자중 하나와 교대로 접속됨으로써 상기 복수의 초음파 변환기 소자 모두가 상기 가요 2측면 연결자 중 하나와 접속된 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환기는 직선 또는 곡선인 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  6. 제 1 차원 길이를 따라 연장된 복수의 초음파 변환기 소자로 나누어진 압전 결정;
    상기 압전 결정을 샌드위치하고 초음파를 변환하는 상기 복수 개의 초음파 변환기 소자와 각각 상호작용하는 제 1 압전전극 및 제 2 압전전극;
    상기 제 1 차원 길이에 수직한 횡방향으로 오목형태를 가지고, 물의 음향속도보다 더 큰 음향속도를 가지며, 오목렌즈 곡률에 의해 정의되는 촛점에서 상기 압전 결정으로부터 방출되는 에너지를 포커싱하는 오목 음향 렌즈를 구비한 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 오목 음향렌즈는 에폭시 또는 우레탄 재료로 만들어진 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    적어도 하나의 매칭층이 상기 압전 결정 및 상기 오목 음향렌즈사이에 제공된 초음파 변환기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 변환기는 직선 또는 곡선인 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  11. 배킹;
    제 1 차원길이를 따라 연장된 복수의 초음파 변환기 소자로 나누어진 압전 결정과, 상기 압전 결정을 샌드위치하고 초음파를 변환하는 상기 복수의 초음파 변환기 소자 각각과 상호작용하는 제 1 압전전극 및 제 2 압전 전극과, 음향 렌즈를 포함하는 상기 배킹상에 형성된 층 구조; 그리고
    상기 층구조의 모두를 덮으면서 상기 배킹상으로 연장되어 상기 층구조를 전기 및 습기로부터 보호해주는 실딩 층을 구비한 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 음향렌즈는 상기 실딩층 내부에서 층 구조의 모든 부분을 덮고 있으며 상기 층구조의 모든 부분에 대해 물리적 보호 및 습기 보호를 제공하도록 상기 배킹상으로 연장된 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 변환기는 직선 또는 곡선인 것을 특징으로 하는 초음파 변환기.
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