KR102285486B1 - 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 관한 것으로, 휘어지면서 동시에 초음파 발진소자(초음파 센서) 간의 간격을 좁게 제작할 수 있어, 측정 대상 물체의 굴곡에 영향을 받지 않으면서도 정밀한 해상도의 이미지를 구현할 수 있는 플렉서블 초음파 어레이 변환기를 제공할 수 있도록 한 것이다.
Description
본 발명은 플렉서블 초음파 어레이 변환기에 관련한 것으로, 특히 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 관한 것이다.
대한민국 공개특허 제10-1998-0081072호(1998.11.25) 등에서 초음파 어레이 변환기를 제안하고 있다. 초음파 어레이 변환기(Ultrasound Array Transducer)는 기본적으로 형상이 고정이 되어 있다. 특히 여러개의 초음파 발진소자(Element)들로 구성되는 배열 타입(array type)의 변환기는 내구성과 제작 방법의 어려움 때문에 더욱 그렇다.
초음파 어레이 변환기는 검사체의 내부를 이미지로 구현할 수 있게 하는 변환기로서 기존에 배관이나 선체 결함 탐지, 발전소 터어빈 검사, 원자력 발전소의 원자로 검사 등 비파괴검사를 필요로 하는 산업 시설 전반에서 안전 진단을 위해 필수적으로 사용되고 있다. 그런데, 여러 검사체 중에서 배관이나 곡면 형태의 구조물과 같은 경우 외표면이 곡면이므로, 기존의 고정 형상이 아니라 대상 물체의 굴곡에 따라 자유자재로 휘어질 수 있는 플렉서블 초음파 어레이 변환기(Flexible Ultrasound Array)가 대단히 용이하다.
기존의 플렉서블 초음파 어레이 변환기는 기구적인 설계에 의해 휠 수 있도록 제작한 것으로서, 휘어질 수는 있지만 가공의 정밀도와 구조적 이유 때문에 초음파 발진소자 간의 간격을 좁게 만드는 것에 한계를 가질 수 밖에 없었다. 초음파 발진소자 간의 간격을 좁힐 수 없으면, 이미지의 해상도가 낮아지게 되어 품질이 나빠지게 됨으로써 제품으로서는 기존의 고정형에 비해 가치가 떨어진다.
따라서, 본 발명자는 휘어지면서 동시에 초음파 발진소자(초음파 센서) 간의 간격을 좁게 제작할 수 있어, 측정 대상 물체의 굴곡에 영향을 받지 않으면서도 정밀한 해상도의 이미지를 구현할 수 있는 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 기술에 대한 연구를 하였다.
본 발명은 휘어지면서 동시에 초음파 발진소자(초음파 센서) 간의 간격을 좁게 제작할 수 있는 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법이 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층을 형성하는 흡음층 형성단계와; 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 위에 초음파 센서층을 형성하는 초음파 센서층 형성단계와; 초음파 센서층 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성함으로써 다수의 초음파 센서들이 특정 간격으로 배열되는 초음파 센서 배열을 형성하는 초음파 센서 배열 형성단계와; 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 부착하고, 신호선을 연결하는 신호선 연결단계와; 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 홈들에 에폭시 수지를 충진하고, 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 측면, 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서 배열 측면 및 신호선 연결단계에 의해 부착된 연성 회로 기판 저면을 감싸도록 에폭시 수지를 몰딩하는 에폭시 처리단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법이 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층을 형성하는 흡음층 형성단계와; 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 위에 초음파 센서층을 형성하는 초음파 센서층 형성단계와; 초음파 센서층 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서층 위에 초음파 신호의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 정합층을 형성하는 정합층 형성단계와; 정합층 형성단계에 의해 형성된 정합층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성함으로써 다수의 초음파 센서들이 특정 간격으로 배열되는 초음파 센서 배열을 형성하는 초음파 센서 배열 형성단계와; 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 부착하고, 신호선을 연결하는 신호선 연결단계와; 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 홈들에 에폭시 수지를 충진하고, 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 측면, 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서 배열 측면, 정합층 형성단계에 의해 형성된 정합층 측면 및 신호선 연결단계에 의해 부착된 연성 회로 기판 저면을 감싸도록 에폭시 수지를 몰딩하는 에폭시 처리단계를 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성되는 흡음층 홈들의 깊이가 흡음층 두께의 60% 내지 95%일 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성되는 초음파 센서들의 간격이 초음파 센서 넓이보다 작도록 구현될 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 에폭시 수지의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가 3.0×106 내지 8.0×106 psi일 수 있다.
본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 흡음층의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가 1.0×106 내지 3.0×106 psi일 수 있다.
본 발명은 휘어지면서 동시에 초음파 발진소자(초음파 센서) 간의 간격을 좁게 제작할 수 있어, 측정 대상 물체의 굴곡에 영향을 받지 않으면서도 정밀한 해상도의 이미지를 구현할 수 있는 플렉서블 초음파 어레이 변환기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법의 제1실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2 는 흡음층 위에 초음파 센서층이 형성된 것을 예시한 도면이다.
도 3 은 초음파 센서층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들을 형성한 것을 예시한 도면이다.
도 4 는 흡음층 아래에 부착하는 연성 회로 기판을 통해 신호선을 연결한 것을 예시한 도면이다.
도 5 는 초음파 모듈이 에폭시 수지에 의해 몰딩된 것을 예시한 도면이다.
도 6 은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법의 제2실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 8 은 흡음층 위에 초음파 센서층 및 정합층이 형성된 것을 예시한 도면이다.
도 9 는 정합층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들을 형성한 것을 예시한 도면이다.
도 10 은 흡음층 아래에 부착하는 연성 회로 기판을 통해 신호선을 연결한 것을 예시한 도면이다.
도 11 은 초음파 모듈이 에폭시 수지에 의해 몰딩된 것을 예시한 도면이다.
도 12 는 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2 는 흡음층 위에 초음파 센서층이 형성된 것을 예시한 도면이다.
도 3 은 초음파 센서층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들을 형성한 것을 예시한 도면이다.
도 4 는 흡음층 아래에 부착하는 연성 회로 기판을 통해 신호선을 연결한 것을 예시한 도면이다.
도 5 는 초음파 모듈이 에폭시 수지에 의해 몰딩된 것을 예시한 도면이다.
도 6 은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법의 제2실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 8 은 흡음층 위에 초음파 센서층 및 정합층이 형성된 것을 예시한 도면이다.
도 9 는 정합층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들을 형성한 것을 예시한 도면이다.
도 10 은 흡음층 아래에 부착하는 연성 회로 기판을 통해 신호선을 연결한 것을 예시한 도면이다.
도 11 은 초음파 모듈이 에폭시 수지에 의해 몰딩된 것을 예시한 도면이다.
도 12 는 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기의 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다. 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 다양한 실시예들을 특정한 형태로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법의 제1실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
먼저, 흡음층 형성단계(110)에서 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층(Backing Layer)을 형성한다. 흡음층은 감쇄 계수가 높고, 탄성도가 좋아야만 우수한 연성도(Flexibility)를 확보할 수 있다.
예컨대, 흡음층의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가 1.0×106 내지 3.0×106 psi일 수 있다. 한편, 흡음층의 인장 전단 강도(Tensile Shear Strength)가 3,000 내지 7,000 psi이고, 극한 굽힘 강도(Ultimate Flexural Strength)가 30,000 내지 80,000 psi일 수 있다.
그 다음, 초음파 센서층 형성단계(120)에서 흡음층 형성단계(110)에 의해 형성된 흡음층 위에 초음파 센서층(Ultrasound Sensor Layer)을 형성한다. 예컨대, 압전형 초음파 세라믹(Piezo Electric Ceramic)을 포함하는 초음파 발진소자(Ultrasound Oscillator)가 일체형으로 구현된 초음파 센서층을 흡음층 위에 적층한 후 접착할 수 있다.
도 2 는 흡음층 위에 초음파 센서층이 형성된 것을 예시한 도면이다. 도 2 를 참조해 보면, 흡음층(210) 위에 초음파 센서층(220)이 적층되어 있음을 볼 수 있다.
그 다음, 초음파 센서 배열 형성단계(130)에서 초음파 센서층 형성단계(120)에 의해 형성된 초음파 센서층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성함으로써 다수의 초음파 센서들이 특정 간격으로 배열되는 초음파 센서 배열을 형성한다.
예컨대, 초음파 센서 배열 형성단계(130)에 의해 형성되는 흡음층 홈들의 깊이가 흡음층 두께의 60% 내지 95%일 수 있다. 한편, 초음파 센서 배열 형성단계(130)에 의해 형성되는 초음파 센서들의 간격을 센서의 스펙(Spec.)에 맞도록 좁거나 넓게 자유롭게 구현할 수 있다.
초음파 센서 배열 형성단계(130)에서의 기술적 핵심은 흡음층 전부를 커팅하지 않고, 흡음층 일부만 커팅함으로써 연성을 유지하는 점과, 반도체 웨이퍼 절삭용 그라인드 커터 등을 사용해 최대한 좁은 간격으로 초음파 센서층을 커팅하여 초음파 센서들의 간격이 세밀하도록 함으로써 최종적으로 구현할 수 있는 이미지의 해상도를 높일 수 있도록 하는 것이다.
도 3 은 초음파 센서층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들을 형성한 것을 예시한 도면이다. 도 3 을 참조해 보면, 초음파 센서층(220)에서부터 흡음층(210) 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들이 형성되어 있음을 볼 수 있다.
그 다음, 신호선 연결단계(140)에서 흡음층 형성단계(110)에 의해 형성된 흡음층 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 부착하고, 신호선을 연결한다.
도 4 는 흡음층 아래에 부착하는 연성 회로 기판을 통해 신호선을 연결한 것을 예시한 도면이다. 도 4 를 참조해 보면, 흡음층(210) 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)(230)이 부착되고, 신호선(240)이 연결되어 있음을 볼 수 있다.
그 다음, 에폭시 처리단계(150)에서 초음파 센서 배열 형성단계(130)에 의해 형성된 홈들에 에폭시 수지를 충진하고, 흡음층 형성단계(110)에 의해 형성된 흡음층 측면, 초음파 센서 배열 형성단계(130)에 의해 형성된 초음파 센서 배열 측면 및 신호선 연결단계(140)에 의해 부착된 연성 회로 기판 저면을 감싸도록 에폭시 수지를 몰딩한다.
에폭시(Epoxy) 수지는 연성도(Flexibility)가 우수하고, 잘굽혀지고, 초음파 센서 배열과의 결합력도 우수하다. 예컨대, 에폭시 수지의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가 3.0×106 내지 8.0×106 psi일 수 있다. 한편, 에폭시 수지의 극한 굽힘 강도(Ultimate Flexural Strength)가 30,000 내지 80,000 psi일 수 있다.
도 5 는 초음파 모듈이 에폭시 수지에 의해 몰딩된 것을 예시한 도면이다. 도 5 를 참조해 보면, 초음파 모듈(흡음층, 초음파 센서 배열, 연성 회로 기판)이 에폭시 수지(250)에 의해 몰딩되어 보호되고 있음을 볼 수 있다.
도 6 은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기의 일 예를 도시한 도면이다. 도 6 을 참조해 보면, 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기(200)의 신호선이 케이스에 의해 보호되어 케이블화 되어 있음을 볼 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조시 연성도(Flexibility)가 우수한 흡음층, 연성 회로 기판(FPCB) 및 에폭시를 사용하되, 초음파 센서층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성 즉, 흡음층 전부를 커팅하지 않고, 흡음층 일부만 커팅함으로써 연성을 유지할 수 있다.
또한, 반도체 웨이퍼 절삭용 그라인드 커터 등을 사용해 최대한 좁은 간격으로 초음파 센서층을 커팅하여 초음파 센서들의 간격이 세밀하도록 제조함으로써 해상도를 높일 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 휘어지면서 동시에 초음파 발진소자(초음파 센서) 간의 간격을 좁게 제작할 수 있어 측정 대상 물체의 굴곡에 영향을 받지 않으면서도 정밀한 해상도의 이미지를 구현할 수 있는 플렉서블 초음파 어레이 변환기를 제공할 수 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법의 제2실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
먼저, 흡음층 형성단계(710)에서 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층(Backing Layer)을 형성한다. 흡음층은 감쇄 계수가 높고, 탄성도가 좋아야만 우수한 연성도(Flexibility)를 확보할 수 있다.
예컨대, 흡음층의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가 1.0×106 내지 3.0×106 psi일 수 있다. 한편, 흡음층의 인장 전단 강도(Tensile Shear Strength)가 3,000 내지 7,000 psi이고, 극한 굽힘 강도(Ultimate Flexural Strength)가 30,000 내지 80,000 psi일 수 있다.
그 다음, 초음파 센서층 형성단계(720)에서 흡음층 형성단계(710)에 의해 형성된 흡음층 위에 초음파 센서층(Ultrasound Sensor Layer)을 형성한다. 예컨대, 압전형 초음파 세라믹(Piezo Electric Ceramic)을 포함하는 초음파 발진소자(Ultrasound Oscillator)가 일체형으로 구현된 초음파 센서층을 흡음층 위에 적층한 후 접착할 수 있다.
그 다음, 정합층 형성단계(730)에서 초음파 센서층 형성단계(720)에 의해 형성된 초음파 센서층 위에 초음파 신호의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 정합층(Matching Layer)을 형성한다. 예컨대, 정합층은 연성도(Flexibility)가 우수한 에폭시(Epoxy) 계열 재질일 수 있으며, 측정 대상에 적합한 음향학적 특성을 가지도록 구현될 수 있다.
도 8 은 흡음층 위에 초음파 센서층 및 정합층이 형성된 것을 예시한 도면이다. 도 2 를 참조해 보면, 흡음층(810) 위에 초음파 센서층(820) 및 정합층(830)이 적층되어 있음을 볼 수 있다.
그 다음, 초음파 센서 배열 형성단계(740)에서 정합층 형성단계(730)에 의해 형성된 정합층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성함으로써 다수의 초음파 센서들이 특정 간격으로 배열되는 초음파 센서 배열을 형성한다.
예컨대, 초음파 센서 배열 형성단계(740)에 의해 형성되는 흡음층 홈들의 깊이가 흡음층 두께의 60% 내지 95%일 수 있다. 한편, 초음파 센서 배열 형성단계(740)에 의해 형성되는 초음파 센서들의 간격을 센서의 스펙(Spec.)에 맞도록 좁거나 넓게 자유롭게 구현할 수 있다.
초음파 센서 배열 형성단계(740)에서의 기술적 핵심은 흡음층 전부를 커팅하지 않고, 흡음층 일부만 커팅함으로써 연성을 유지하는 점과, 반도체 웨이퍼 절삭용 그라인드 커터 등을 사용해 최대한 좁은 간격으로 초음파 센서층을 커팅하여 초음파 센서들의 간격이 세밀하도록 함으로써 최종적으로 구현할 수 있는 이미지의 해상도를 높일 수 있도록 하는 것이다.
도 9 는 정합층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들을 형성한 것을 예시한 도면이다. 도 9 를 참조해 보면, 정합층(830)에서부터 흡음층(810) 일부까지 특정 간격으로 커팅하여 특정 깊이의 홈들이 형성되어 있음을 볼 수 있다.
그 다음, 신호선 연결단계(750)에서 흡음층 형성단계(710)에 의해 형성된 흡음층 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 부착하고, 신호선을 연결한다.
도 10 은 흡음층 아래에 부착하는 연성 회로 기판을 통해 신호선을 연결한 것을 예시한 도면이다. 도 10 을 참조해 보면, 흡음층(810) 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)(840)이 부착되고, 신호선(850)이 연결되어 있음을 볼 수 있다.
그 다음, 에폭시 처리단계(760)에서 초음파 센서 배열 형성단계(740)에 의해 형성된 홈들에 에폭시 수지를 충진하고, 흡음층 형성단계(710)에 의해 형성된 흡음층 측면, 초음파 센서 배열 형성단계(740)에 의해 형성된 초음파 센서 배열 측면, 정합층 형성단계(730)에 의해 형성된 정합층 측면 및 신호선 연결단계(750)에 의해 부착된 연성 회로 기판 저면을 감싸도록 에폭시 수지를 몰딩한다.
에폭시(Epoxy) 수지는 연성도(Flexibility)가 우수하고, 잘굽혀지고, 초음파 센서 배열과의 결합력도 우수하다. 예컨대, 에폭시 수지의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가 3.0×106 내지 8.0×106 psi일 수 있다. 한편, 에폭시 수지의 극한 굽힘 강도(Ultimate Flexural Strength)가 30,000 내지 80,000 psi일 수 있다.
도 11 은 초음파 모듈이 에폭시 수지에 의해 몰딩된 것을 예시한 도면이다. 도 11 을 참조해 보면, 초음파 모듈(흡음층, 초음파 센서 배열, 정합층, 연성 회로 기판)이 에폭시 수지(860)에 의해 몰딩되어 보호되고 있음을 볼 수 있다.
도 12 는 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기의 일 예를 도시한 도면이다. 도 12 를 참조해 보면, 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법에 의해 제조된 플렉서블 초음파 어레이 변환기(800)의 신호선이 케이스에 의해 보호되어 케이블화 되어 있음을 볼 수 있다.
이와 같이 구현함에 의해 본 발명은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조시 연성도(Flexibility)가 우수한 흡음층, 정합층, 연성 회로 기판(FPCB) 및 에폭시를 사용하되, 정합층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성 즉, 흡음층 전부를 커팅하지 않고, 흡음층 일부만 커팅함으로써 연성을 유지할 수 있다.
또한, 반도체 웨이퍼 절삭용 그라인드 커터 등을 사용해 최대한 좁은 간격으로 초음파 센서층을 커팅하여 초음파 센서들의 간격이 세밀하도록 제조함으로써 해상도를 높일 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 휘어지면서 동시에 초음파 발진소자(초음파 센서) 간의 간격을 좁게 제작할 수 있어 측정 대상 물체의 굴곡에 영향을 받지 않으면서도 정밀한 해상도의 이미지를 구현할 수 있는 플렉서블 초음파 어레이 변환기를 제공할 수 있다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 다양한 실시예들의 범위는 여기에서 설명된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.
200, 800 : 플렉서블 초음파 어레이 변환기
210, 810 : 흡음층
220, 820 : 초음파 센서층
230, 840 : 연성 회로 기판
240, 850 : 신호선
250, 860 : 에폭시 수지
830 : 정합층
210, 810 : 흡음층
220, 820 : 초음파 센서층
230, 840 : 연성 회로 기판
240, 850 : 신호선
250, 860 : 에폭시 수지
830 : 정합층
Claims (10)
- 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층을 형성하는 흡음층 형성단계와;
흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 위에 초음파 센서층을 형성하는 초음파 센서층 형성단계와;
초음파 센서층 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성함으로써 다수의 초음파 센서들이 특정 간격으로 연성을 유지한 상태로 배열되는 초음파 센서 배열을 형성하는 초음파 센서 배열 형성단계와;
흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 부착하고, 신호선을 연결하는 신호선 연결단계와;
초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 홈들에 에폭시 수지를 충진하고, 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 측면, 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서 배열 측면 및 신호선 연결단계에 의해 부착된 연성 회로 기판 저면을 감싸도록 에폭시 수지를 몰딩하는 에폭시 처리단계를;
포함하는 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성되는 흡음층 홈들의 깊이가:
흡음층 두께의 60% 내지 95%인 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성되는 초음파 센서들의 간격이:
초음파 센서 넓이보다 작은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
에폭시 수지의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가:
3.0×106 내지 8.0×106 psi인 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
흡음층의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가:
1.0×106 내지 3.0×106 psi인 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 초음파 감쇄 역할을 하는 동시에 다수의 초음파 센서들을 연성 회로 기판에 접합하는 역할을 하는 흡음층을 형성하는 흡음층 형성단계와;
흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 위에 초음파 센서층을 형성하는 초음파 센서층 형성단계와;
초음파 센서층 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서층 위에 초음파 신호의 임피던스 정합(Impedance Matching)을 위한 정합층을 형성하는 정합층 형성단계와;
정합층 형성단계에 의해 형성된 정합층에서부터 흡음층 일부까지 특정 간격으로 커팅(Cutting)하여 특정 깊이의 홈들을 형성함으로써 다수의 초음파 센서들이 특정 간격으로 연성을 유지한 상태로 배열되는 초음파 센서 배열을 형성하는 초음파 센서 배열 형성단계와;
흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 아래에 연성 회로 기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)을 부착하고, 신호선을 연결하는 신호선 연결단계와;
초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 홈들에 에폭시 수지를 충진하고, 흡음층 형성단계에 의해 형성된 흡음층 측면, 초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성된 초음파 센서 배열 측면, 정합층 형성단계에 의해 형성된 정합층 측면 및 신호선 연결단계에 의해 부착된 연성 회로 기판 저면을 감싸도록 에폭시 수지를 몰딩하는 에폭시 처리단계를;
포함하는 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성되는 흡음층 홈들의 깊이가:
흡음층 두께의 60% 내지 95%인 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
초음파 센서 배열 형성단계에 의해 형성되는 초음파 센서들의 간격이:
초음파 센서 넓이보다 작은 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
에폭시 수지의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가:
3.0×106 내지 8.0×106 psi인 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법. - 제 6 항에 있어서,
흡음층의 탄성 굽힘 계수(Flexural Modulus of Elasticity)가:
1.0×106 내지 3.0×106 psi인 플렉서블 초음파 어레이 변환기 제조 방법.
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