KR102462697B1 - 초음파 트랜스듀서의 압전층, 초음파 트랜스듀서, 및 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법 - Google Patents

초음파 트랜스듀서의 압전층, 초음파 트랜스듀서, 및 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

초음파 트랜스듀서의 압전층, 초음파 트랜스듀서 및 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 압전층은, 압전 소자; 압전 소자의 양 측면에 형성된 폴리머 브릿지; 및 압전 소자 및 폴리머 브릿지 상에 형성된 도금막을 포함하고, 도금막이 형성된 폴리머 브짓지의 일부에 도금막을 신호선 및 접지선으로 분리하기 위한 분극이 형성된다.

Description

초음파 트랜스듀서의 압전층, 초음파 트랜스듀서, 및 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법{PIEZOELECTRIC LAYER OF ULTRASOUND TRANSDUCER, ULTRASOUND TRANSDUCER, AND METHOD OF MANUFACTURING PIEZOELECTRIC LAYER OF ULTRASOUND TRANSDUCER}
본 개시는 초음파 시스템에서 사용되는 초음파 트랜스듀서의 압전층, 초음파 트랜스듀서, 및 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법에 관한 것이다.
초음파 시스템은 무침습 및 비파괴 특성을 가지고 있으므로, 의료 분야에서 대상체 내부의 정보를 얻기 위한 목적으로 사용되어 왔다. 구체적으로, 초음파 시스템은 대상체에 대한 외과 수술 없이, 대상체 내부의 고해상도 영상을 실시간으로 오퍼레이터에게 제공할 수 있다. 이러한 특성으로 인해, 초음파 시스템은 의료 분야에서 다양한 질병을 효과적으로 진단하기 위한 중요한 도구 중 하나로서 널리 사용되고 있다.
초음파 시스템은 초음파 신호를 생성하여 대상체를 향해 송신하고, 대상체로부터 반사되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)를 수신하는 초음파 트랜스듀서를 포함한다. 이러한 초음파 트랜스듀서는 전기적 신호 및 초음파 신호를 상호 변환하기 위한 압전 소자를 포함하는 압전층(piezoelectric layer), 압전층의 전면에 설치되고 압전층과 대상체 간의 음향 임피던스를 정합하기 위한 정합층(matching layer) 및 압전층의 후면에 설치되고 압전층의 여기 직후 압전층의 진동을 억제하여 압전층의 후면으로 전송되는 초음파 신호를 흡수하기 위한 후면층(backing layer)을 포함한다.
후면층은 압전층의 음향 임피던스와 유사한 임피던스를 가지며 높은 감쇠 계수(damping coefficient)를 갖는 재료로 형성된다. 후면층은 전기적 신호가 압전층에 인가될 때 압전층의 진동을 빠르게 억제하여 압전층이 짧은 펄스의 초음파 신호를 생성할 수 있도록 한다. 또한, 후면층은 압전층에서 발생하는 열을 감소시키고, 압전층의 후면측(즉, 후면층의 방향)으로 발생하는 초음파 신호를 흡수하는 역할을 수행한다.
정합층은 압전층과 대상체 간의 음향 임피던스 차이에 의해 대상체의 표면으로부터 반사되는 초음파 신호에 의한 에너지 손실을 줄이기 위해 압전층 상에 적층된다. 정합층은 압전층과 대상체의 음향 임피던스 사이의 값에 해당하는 음향 임피던스 값을 갖는 재료로 형성된다.
일반적으로, 압전층을 구동하기 위해서는 연성 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)을 이용한 신호층(signal layer)과 접지층(ground layer)이 필요한다. 신호층 및 접지층은 음향 에너지(즉, 초음파 신호)가 송신되고 반사되는 면에 위치하기 때문에 정합층을 통과하기 전에 에너지 반사(즉, 초음파 신호의 반사)가 발생하여 음향 에너지의 손실을 야기시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 선과 납을 이용하여 각각의 채널을 구성하는 압전 소자에 납땜을 하는 방법(wire soldering), 후면층에 전도체를 심어 전기적 연결을 하는 방법(flex in backer)이 개발되었다.
그러나, 납땜식 방법은 제작 과정에서 과도한 인건비나 재료비 및 유지비를 유발시키고, 선의 끊김 현상으로 인한 불량률이 높으며, 열에 의한 압전 소자의 열화를 유발하여 배열형 소자간의 균일성을 저하시킬 수 있다. 또한, 납땜식 방법은 초음파 트랜스듀서의 설계 과정에서 납땜을 위한 면적을 압전재료에 대해 별도로 고려해야 하므로, 원하는 초음파 트랜스듀서의 음향 설계에 맞지 않는 문제점이 있다.
한편, 전도체를 후면층에 심어 전기적 연결을 하는 방법은 1.25D, 1.5D, 1.175D와 같은 다중 배열로 이루어진 압전층을 제작하는데 어려움이 있으며, 압전층이 다중 압전체(multi-layered PZT)로 이루어진 경우 반드시 FPCB가 필요하다는 문제점이 있다.
본 개시는 압전 소자의 양 측면에 폴리머 브릿지를 형성하고 압전 소자 및 폴리머 브릿지에 형성된 도금막을 이용하여 신호선 및 접지선을 형성하는 초음파 트랜스듀서의 압전층, 초음파 트랜스듀서 및 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 초음파 트랜스듀서의 압전층이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 압전층은 압전 소자; 상기 압전 소자의 양 측면에 형성된 폴리머 브릿지; 및 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 형성된 도금막을 포함하고, 상기 도금막이 형성된 상기 폴리머 브릿지의 일부에 상기 도금막을 신호선 및 접지선으로 분리하기 위한 분극이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리머 브릿지는 폴리머로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리머는 비 압전성을 갖는 비 전도성 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리머는 에폭시를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리머 브릿지는 상기 압전 소자와 동일한 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도금막은 금 또는 은 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도금막은 티타늄, 니켈 또는 크롬 중 적어도 하나로 형성되는 제1 도금막 및 금 또는 은 중 적어도 하나로 형성되는 제2 도금막을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도금막은 0.1㎛ 내지 0.7㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 초음파 시스템에서의 초음파 트랜스듀서가 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서는 후면층; 일 실시예에 따른 압전층; 및 상기 압전층 상에 적층되는 정합층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 후면층은 상기 신호선에 연결되는 신호도선; 접지도선; 상기 신호도선 및 상기 접지도선의 사이에 위치하여 상기 신호도선 및 상기 접지도선을 절연시키는 절연체; 및 상기 접지도선 및 상기 접지선에 연결되는 도전체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압전층은 상기 후면층 상에 적층되는 적어도 하나의 제1 압전층; 및 상기 적어도 하나의 제1 압전층 상에 적층되는 제2 압전층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 압전층은 상기 제1 압전층의 개수에 대응하는 도전체 열 및 분극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 압전층의 개수가 1개인 경우, 상기 제1 압전층은 1개의 도전체 열 및 2개의 분극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 압전층의 개수가 n개(n은 2 이상의 정수)인 경우, n-1개의 제1 압전층 중, 최하위의 제1 압전층은 n개의 도전체 열 및 n+1개의 분극을 포함하고, 상기 최하위의 제1 압전층 상에 적층되는 제1 압전층은 n-1개의 도전체 열 및 n개의 분극을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 후면층은 상기 신호선에 연결되는 2개의 신호도선; 1개의 접지도선; 및 상기 2개의 신호도선 및 상기 1개의 접지도선의 사이에 위치하여 2개의 신호도선 및 상기 접지도선을 절연시키는 절연체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 후면층은 상기 신호선에 연결되는 적어도 2개의 신호도선; 적어도 2개의 접지도선; 및 상기 적어도 2개의 신호도선 각각과 상기 적어도 2개의 접지도선 각각의 사이에 위치하여 상기 적어도 2개의 신호도선 및 상기 적어도 2개의 접지도선을 절연시키는 적어도 4개의 절연체를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법이 개시될 수 있다. 일 실시예에 따른 방법은, 압전재료를 다이싱하여 사전 설정된 크기의 압전 소자를 형성하는 단계; 상기 압전 소자의 양 측면에 폴리머 브릿지를 형성하는 단계; 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지에 도금 처리를 수행하여 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 도금막을 형성하는 단계; 및 상기 도금막이 형성된 상기 폴리머 브릿지의 일부를 다이싱 처리하여, 상기 도금막을 신호선 및 접지선으로 분리하기 위한 분극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리머 브릿지를 형성하는 단계는, 상기 압전 소자의 상면 및 양 측면에 폴리머를 도포하는 단계; 및 상기 폴리머가 도포된 압전 소자의 상면을 연마하여 상기 압전 소자의 상면에 도포된 상기 폴리머를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도금막을 형성하는 단계는, 금 또는 은 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 상기 도금막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도금막을 형성하는 단계는, 티타늄, 니켈 또는 크롬 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 제1 도금막을 형성하는 단계; 및 금 또는 은 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 제1 도금막 상에 제2 도금막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 신호선 및 상기 접지선을, 상기 압전층의 후면에 적층되는 후면층의 신호도선 및 접지도선에 연결시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 압전 소자의 양 측면에 폴리머 브릿지를 형성하고 압전소자 및 폴리머 브릿지 상에 도금막을 형성하여 신호선 및 접지선을 형성함으로써, 연성 인쇄 회로 기판을 이용한 신호층 및 접지층을 제거할 수 있다. 따라서, 연성 인쇄 회로 기판을 이용한 신호층 및 접지층에 의해 발생하는 음향 에너지의 손실을 감소시킬 수 있으며, 이에 의해 초음파 영상의 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 압전 소자의 양 측면에 폴리머 브릿지를 형성하고 압전소자 및 폴리머 브릿지 상에 도금막을 형성하여 신호선 및 접지선을 형성함으로써, 연성 인쇄 회로 기판을 이용한 신호층(signal layer)과 접지층에 의해 발생하는 반사파가 제거될 수 있으며, 사용 가능한 대여폭(bandwidth)이 증가될 수 있다.
또한, 선과 납을 이용하여 각각의 채널을 구성하는 압전소자에 납땜할 필요가 없어, 선의 끊김 현상으로 인한 불량률을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 열에 의한 압전 소자의 열화를 제거할 수 있다.
더욱이, 후면층에 전도체를 심어 전기적으로 연결할 필요가 없으므로, 1.25D, 1.5D, 1.175D와 같은 다중 배열로 이루어진 압전층을 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 다중 압전 소자로 이루어진 압전층에도 적용 가능하다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 압전층의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서를 구동시키기 위한 후면층 및 압전층의 조건을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 초음파 트랜스듀서의 압전층을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9a 내지 도 9g는 본 개시의 일 실시예에 따른 압전층을 형성하는 공정을 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따라 초음파 트랜스듀서의 압전층을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 개시에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서의 "대상체"는 초음파 시스템을 이용하여 초음파 영상을 얻고자 하는 목적물 또는 대상물로서, 생물 또는 무생물일 수 있다. 또한, 대상체가 생물인 경우, 인체의 일부를 의미할 수 있고, 대상체에는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부, 혈관(또는 혈류) 등의 장기나, 태아 등이 포함될 수 있으며, 인체의 어느 한 단면이 포함될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서(100)는 후면층(110), 압전층(120) 및 정합층(130)을 포함할 수 있다. 또한, 초음파 트랜스듀서(100)는 음향 렌즈(140)를 더 포함할 수 있다.
후면층(110)은 압전층(120)의 음향 임피던스와 유사한 임피던스를 가지며 높은 감쇠 계수(damping coefficient)를 갖는 재료로 형성될 수 있다. 후면층(110)은 전기적 신호가 압전층에 인가될 때 압전층의 진동을 빠르게 억제하여 압전층이 짧은 펄스의 초음파 신호를 생성할 수 있도록 한다. 또한, 후면층(110)은 압전층에서 발생하는 열을 감소시키고, 압전층(120)의 후면측(즉, 후면층의 방향)으로 발생하는 초음파 신호를 흡수하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 후면층(110)은 압전층(120)의 후면에 배치될 수 있다. 예를 들면, 압전층(120)의 후면은 도 1에 도시된 바와 같이, 압전층(120)을 기준으로 초음파 신호가 대상체로 송신되는 방향(+y 방향)과 반대되는 방향(-y 방향)에 해당하는 면을 의미한다.
일 실시예에 있어서, 후면층(110)은 적어도 하나의 신호도선, 적어도 하나의 접지도선, 적어도 하나의 절연체, 도전체 등을 포함할 수 있다. 신호도선, 접지도선, 절연체 및 도전체에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하기로 한다.
압전층(120)은 후면층(110) 상에 적층된다. 압전층(120)은 전기적 신호와 초음파 신호를 상호 변환하기 위한 압전 소자(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 압전층(120)은 전기적 신호(전압)가 인가되면, 전기적 신호에 해당하는 전기 에너지를 진동 에너지로 변환함으로써, 초음파 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 압전층(120)은 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)가 인가되면, 초음파 에코신호에 해당하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기적 신호(전압)를 생성하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 압전층(120)은 단층 구조 또는 다층의 적층 구조를 가질 수 있다. 압전층(120)이 다층의 적층 구조를 갖는 경우, 임피던스와 전압을 보다 용이하게 조절할 수 있어, 감도, 에너지 변환 효율 등을 높일 수 있다.
정합층(130)은 압전층(120) 상에 적층될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 정합층(130)은 압전층(120)과 대상체 사이의 음향 임피던스 차이에 의해 압전층(120)에서 생성되어 대상체로 송신되는 초음파 신호의 반사로 인한 에너지 손실을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 정합층(130)은 적어도 하나의 층으로 형성될 수 있으며, 압전층(120)의 음향 임피던스(예를 들어, PZT의 경우 33 MRayls)와 대상체(예를 들어, 인체의 경우 1.5 MRayls)의 음향 임피던스 사이의 음향 임피던스를 갖는 재료(예를 들어, 유리 또는 수지)로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정합층(130)은 복수의 층으로 형성되는 경우, 정합층(130) 각각은 서로 다른 음향 임피던스를 갖는 서로 다른 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 정합층(130)은 압전층(120)에 인접하는 정합층으로부터 초음파 신호의 송신 방향(+y 방향)으로 점진적으로 작아지는 음향 임피던스를 갖는 재료를 이용하여 구성될 수 있다. 따라서, 초음파 신호의 에너지 손실이 최소화될 수 있다.
음향 렌즈(140)는 정합층(130) 상에 배치되며, 초음파 신호를 집속시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, 음향 렌즈(140)는 높은 마찰 저항을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 압전층의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 압전층(120)은 압전 소자(210), 폴리머 브릿지(220), 신호선(230), 접지선(240) 및 분극(250)을 포함할 수 있다.
압전 소자(210)는 압전 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 압전 재료는 PZT(lead zirconate titanate)를 포함할 수 있다. 그러나, 압전 재료는 PZT에만 한정되지 않고, PVDF(polyvinylidene fluoride), PMN(lead magnesium niobate) 등을 포함할 수도 있다. 압전 소자(210)는 인가되는 전기적 신호(전압)에 해당하는 전기 에너지를 진동 에너지 변환하여 초음파 신호를 생성할 수 있다. 또한, 압전 소자(210)는 인가되는 초음파 신호(즉, 초음파 에코신호)에 해당하는 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기적 신호(전압)를 생성할 수 있다.
폴리머 브릿지(220)는 압전층(120)의 양 측면에 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리머 브릿지(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 압전 소자(210)의 길이방향(x 방향)에 해당하는 양 측면에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 폴리머 브릿지(220)는 폴리머를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리머 브릿지(220)는 압전재료를 다이싱하여 사전 설정된 크기의 압전 소자(210)를 형성하고, 압전 소자(210)의 상면 및 양 측면에 폴리머를 도포하고, 폴리머가 도포된 압전 소자(210)의 상면을 연마하여 압전 소자(210)의 상면에 도포된 폴리머를 제거함으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 폴리머 브릿지(220)는 비 압전성 및 비 전도성의 특성을 갖는 폴리머를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리머는 에폭시를 포함할 수 있다. 그러나, 폴리머는 에폭시에만 한정되지 않고, 비 압전성 및 비 전도성의 특성을 갖는 재료를 이용하여 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 폴리머 브릿지(220)의 두께는 압전 소자(210)의 두께에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 폴리머 브릿지(220)의 두께는 압전 소자(210)의 두께와 동일할 수 있다. 즉, 고주파의 초음파 신호를 생성하기 위해서는 압전 소자(210)가 얇게 형성되므로, 폴리머 브릿지(220)는 얇게 형성될 수 있다. 또한, 저주파의 초음파 신호를 생성하기 위해서는 압전 소자(210)가 두껍게 형성되므로, 폴리머 브릿지(220)는 두껍게 형성될 수 있다.
신호선(230)은 압전층(120)으로 전기적 신호를 송신하거나 압전층(120)로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호선(230)은 압전층(120)의 복수의 면(surface) 중 어느 하나의 면 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 신호선(230)은 도 2에 도시된 바와 같이, 후면층(110)과 접합되는 압전 소자(210)의 면 및 폴리머 브릿지(220)의 일부 면(이하, "제1 면"이라 함) 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 신호선(230)은 압전 소자(210) 및 폴리머 브릿지(220)에 도금 처리를 수행하여 압전 소자(210) 및 폴리머 브릿지(220) 상에 도금막을 형성함으로써 형성될 수 있다.
접지선(240)은 압전 소자(210) 및 폴리머 브릿지(220)에서 신호선(230)이 형성되지 않은 면(즉, 신호선(230)이 형성된 면을 제외한 면) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 접지선(240)은 도 2에 도시된 바와 같이, 정합층(130)과 접합되는 압전 소자(210)의 면 및 폴리머 브릿지(220)의 제1 면을 제외한 면 상에 형성될 수 있다.
분극(250)은 신호선(230) 및 접지선(240)을 분리시키기 위해 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 분극(250)은 폴리머 브릿지(220)의 양 측면 각각에 형성될 수 있다. 예를 들면, 분극(250)은 폴리머 브릿지(220)의 하면(즉, 후면층(110)과 접합되는 면)의 일부분을 소정 크기로 다이싱함으로써 형성될 수 있다. 즉, 도금막이 형성된 폴리머 브릿지(220)의 하면의 일부분을 소정 크기로 다이싱함으로써 분극(250)이 형성되고, 이에 의해 도금막은 신호선(230) 및 접지선(240)으로 분리될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 후면층(110)은 신호도선(310), 제1 절연체(320), 제2 절연체(330), 접지도선(340) 및 도전체(350)를 포함할 수 있다.
신호도선(310)은 압전층(120)의 신호선(230)에 연결될 수 있다. 신호도선(310)은 전기적 신호를 신호선(230)에 전달하고, 신호선(230)으로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 신호도선(310)은 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등의 재료로 구성된 평판(slab)을 에폭시 접착제(epoxy adhesive)를 이용하여 제1 절연체(320)에 부착함으로써 형성될 수 있다.
제1 절연체(320)는 후면층(110) 및 신호도선(310)의 일 측면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 절연체(320)는 후면층(110) 및 신호도선(310)의 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 절연체(320)는 운모, 유리, 고무, 에폭시 등으로 형성될 수 있다. 일 실시예 일 실시예에 있어서, 제1 절연체(320)는 에폭시 접착제(epoxy adhesive)를 이용하여 후면층(110)의 일 측면에 부착될 수 있다.
제2 절연체(330)는 신호도선(310)의 타 측면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 열전체(330)는 신호도선(310)에 대해 제1 절연체(320)가 부착된 일 측면과 대향하는 타 측면에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제2 절연체(330)는 운모, 유리, 고무, 에폭시 등으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 절연체(330)는 에폭시 접착제(epoxy adhesive)를 이용하여 신호도선(310)의 타 측면에 에 부착될 수 있다.
접지도선(340)은 제2 절연체(330)의 일 측면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 접지도선(340)은 제2 절연체(330)에 대해 신호도선(310)이 부착된 측면과 대향하는 측면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 접지도선(340)은 구리, 금, 은, 백금 등의 재료로 구성된 평판(slab)을 에폭시 접착제(epoxy adhesive)를 이용하여 제2 절연체(330)의 일 측면에 부착함으로써 형성될 수 있다.
도전체(350)는 압전층(120)의 접지선(240) 및 접지도선(340)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도전체(350)는 구리, 금, 은, 백금 등의 재료로 구성된 평판(slab)을 에폭시 접착제(epoxy adhesive)를 이용하여 접지도선(340)의 일 측면에 부착함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 도전체(350)는 접지도선(340)에 대해 제2 절연체(330)가 부착된 측면과 대향하는 측면에 배치될 수 있다.
전술한 실시예에서는 후면층(110)이 신호도선(310), 제1 절연체(320), 제2 절연체(330), 접지도선(340) 및 도전체(350)를 포함하는 것으로 설명하였지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 후면층(110)은 신호도선(310), 제1 절연체(320), 제2 절연체(330) 및 접지도선(340)을 포함(즉, 도전체(350)를 포함하지 않음)할 수도 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서를 구동시키기 위한 후면층 및 압전층의 조건을 나타낸 예시도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 후면층(110) 및 압전층(120)은 다음의 조건을 만족해야 한다.
1) 압전 소자(210)의 폭(WP)은 후면층(110)의 폭(WB)보다 작아야 한다.
2) 분극(250)의 폭(WI)은 제2 절연체(330)의 폭(Wn2)과 동일 선상에 있어야 한다.
3) 신호도선(310)의 폭(WS), 제1 절연체(320)의 폭(Wn1) 및 후면층(110)의 폭(WB)은 신호선(230)의 폭(WSW)의 범위 내에 존재해야 한다.
4) 접지도선(340)의 폭(WG)은 신호선(230)의 폭(WSW)과 연결되어서는 안 된다.
5) 도전체(350)의 폭(WC)과 접지도선(340)의 폭(WG)은 접촉되어 통전되어야 한다.
도 5는 본 개시의 다른 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다. 도 5를 참조하면, 후면층(110)의 신호도선(310) 및 제1 절연체(320)는 소정의 위치에서 사전 설정된 각도(θ)로 기울어진 상태로 형성될 수 있다. 이와 같이, 신호도선(310)을 소정의 위치에서 사전 설정된 각도(θ)로 기울어진 상태로 형성함으로써, 압전층(120)의 신호선(230)과 접촉되는 신호도선(310)의 면적이 증가될 수 있다.
제2 절연체(330)는 신호도선(310)에 대해 제1 절연체(320)가 부착된 일 측면과 대향하는 타 측면에 배치될 수 있으며, 제1 절연체(320)보다 작게 형성될 수 있다.
접지도선(340)은 제2 절연체(330)에 대해 신호도선(310)이 부착된 측면과 대향하는 측면에 배치될 수 있으며, 제2 절연체(330)보다 작게 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 접지도선(340)은 옴 본딩(ohmic bonding)을 통해 도전체(350)에 부착될 수 있다.
에폭시(510)는 후면층(110)의 신호도선(310) 및 제1 절연체(320)는 소정의 위치에서 사전 설정된 각도(θ)로 기울어진 상태로 형성됨에 따라 발생하는 공간과, 제2 절연체(330) 및 접지도선(340)이 작게 형성됨에 따라 발생하는 공간을 채우는데 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다. 도 6을 참조하면, 압전층(120)은 다중 배열의 압전 소자(611a, 611b), 제1 폴리머 브릿지(612a), 제2 폴리머 브릿지(612b), 신호선(613), 접지선(614), 제1 분극(615a) 및 제2 분극(615b)을 포함할 수 있다.
압전 소자(611a)는 압전층(120)의 길이 방향(x 방향)으로 최외각에 위치하는 압전 소자(611b) 사이에 배치될 수 있다.
제1 폴리머 브릿지(612a)는 다중 배열의 압전 소자(611a, 611b) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 폴리머 브릿지(612a)는 압전 소자(611a) 및 압전 소자(611b) 사이에 배치될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제1 폴리머 브릿지(612a)는 압전 소자(611a) 사이에 배치될 수 있다.
제2 폴리머 브릿지(612b)는 최외각에 위치하는 압전 소자(611b)의 측면에 형성될 수 있다.
신호선(613)은 다중 배열의 압전 소자(611a, 611b)의 하면과, 제1 폴리머 브리지(612a) 및 제2 폴리머 브릿지(612b) 각각의 하면의 일부에 형성될 수 있다. 신호선(613)은 전술한 실시예와 같이 도금막을 이용하여 형성될 수 있다.
접지선(614)은 다중 배열의 압전 소자(611a, 611b), 제1 폴리머 브리지(612a) 및 제2 폴리머 브릿지(612b)의 상면과, 제2 폴리머 브릿지(612b)의 측면과, 제2 폴리머 브릿지(612b)의 하면의 일부에 형성될 수 있다. 접지선(614)은 전술한 실시예와 같이 도금막을 이용하여 형성될 수 있다.
후면층(110)은 제1 후면층(621a), 제2 후면층(621b), 제1 신호도선(622a), 제2 신호도선(622b), 절연체(623) 및 접지 도전체(624)를 포함할 수 있다. 제1 후면층(621a)은 압전 소자(611a)의 하면에 적층되고, 제2 후면층(621b)은 압전 소자(611b)의 하면에 적층될 수 있다.
제1 신호도선(622a)은 제1 후면층(621a)의 양 측면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 신호도선(622a)은 압전층(120)의 신호선(613)에 연결될 수 있다.
제2 신호도선(622b)은 제2 후면층(621b)의 일 측면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 신호도선(622b)은 제2 후면층(621b)에 대해 접지 도전체(624)가 부착되는 측면과 대향하는 측면에 배치될 수 있다.
절연체(623)는 제1 신호도선(622a)과 제2 신호도선(622b) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 절연체(623)는 제1 신호도선(622a)과 제1 후면층(621a)의 사이에 배치될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 절연체(623)는 제2 신호도선(622b)과 제2 후면층(621b)의 사이에 배치될 수도 있다.
접지 도전체(624)는 제2 후면층(621b)의 타 측면에 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 접지 도전체(624)는 제2 후면층(621b)에 대해 제2 신호도선(622b)이 부착되는 측면과 대향하는 측면에 배치될 수 있다. 접지 도선체(624)는 압전층(120)의 접지선(614)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 접지 도전체(624)는 도 3에 도시된 접지도선(340) 및 도전체(350)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 접지 도전체(624)와 제2 후면층(621b)의 사이에 절연체(623)가 배치될 수도 있다.
도 7은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 후면층 및 압전층을 나타낸 예시도이다. 도 7을 참조하면, 압전층(120)은 적어도 하나의 제1 압전층(710) 및 제2 압전층(720)을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 제1 압전층(710)은 압전 소자(711), 폴리머 브릿지(712), 신호선(713), 접지선(714), 도전체 열(715) 및 분극(716a, 716b)을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제1 압전층(710)은 추가 분극(717)을 더 포함할 수 있다. 도 7에서는 설명의 편의를 위해, 압전 소자(711), 폴리머 브릿지(712), 신호선(713), 접지선(714), 도전체 열(715) 및 분극(716a, 716b)이 압전 소자(711)의 일 측면에 형성된 것으로 설명된다. 그러나, 압전 소자(711), 폴리머 브릿지(712), 신호선(713), 접지선(714), 도전체 열(715) 및 분극(716a, 716b)이 압전 소자(711)의 타 측면에도 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 적어도 하나의 제1 압전층(710)은 도 2에 도시된 폴리머 브릿지(220)에 도전체 열(715), 분극(716a) 및 추가 분극(717)을 추가함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 분극(716a)은 폴리머 브릿지(712)와 도전체 열(715)의 경계면에 형성될 수 있다. 또한, 추가 분극(717)은 폴리머 브릿지(712)에서 제2 압전층(720)의 분극(725)과 접하는 면에 형성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 제1 압전층(710)은 제1 압전층(710)의 개수에 대응하는 도전체 열(715) 및 분극(716a, 716b)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 압전층(710)의 개수가 1개인 경우, 제1 압전층(710)은 1개의 도전체 열(715) 및 2개의 분극(716a, 716b)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 압전층(710)은 1개의 추가 분극(717)을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 압전층(710)의 개수가 n개(n은 2 이상의 정수)인 경우, n개의 제1 압전층(710) 중, 최하위의 제1 압전층(710)은 n개의 도전체 열(715) 및 n+1개의 분극(716a, 716b)을 포함하고, 최하위의 제1 압전층(710) 상에 적층되는 제1 압전층(710)은 n-1개의 도전체 열(715) 및 n개의 분극(716a, 716b)을 포함할 수 있다. 여기서, 최하위의 제1 압전층(710)은 후면층(110) 상에 적층되는 제1 압전층이다. 예를 들면, 제1 압전층(710)의 개수가 2개인 경우, 최하위의 제1 압전층(710)은 2개의 도전체 열(715) 및 3개의 분극(716a, 716b)(즉, 2개의 분극(716a) 및 1개의 분극(716b))을 포함할 수 있다. 이때, 최하위의 제1 압전층(710)은 2개의 추가 분극(717)을 포함할 수 있다. 또한, 최하위의 제1 압전층(710) 상에 적층되는 제1 압전층(710)은 도 7에 도시된 바와 같이 1개의 도전체 열(715) 및 2개의 분극(716a, 716b)을 포함할 수 있다. 이때, 최하위의 제1 압전층(710) 상에 적층되는 제1 압전층(710)은 1개의 추가 분극(717)을 포함할 수 있다.
후면층(110)은 신호도선(731a, 731b), 접지도선(732) 및 절연체(733a, 733b, 733c, 733d)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 후면층(110)은 제1 압전층(710)의 개수에 대응하여 신호도선(731a, 731b), 접지도선(732) 및 절연체(733a, 733b, 733c, 733d)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 압전층(710)의 개수가 1개인 경우, 후면층(110)은 2개의 신호도선, 1개의 접지도선 및 적어도 3개의 절연체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 후면층(110)은 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 압전층(710)의 신호선(713)과 연결되는 1개의 신호도선(731a), 제1 압전층(710)의 신호선(713)의 일부 선 및 제2 압전층(720)의 신호선(723)과 연결되는 1개의 신호도선(731b), 제1 압전층(710)의 접지선(714) 및 제2 압전층(720)의 접지선(724)에 연결되는 1개의 접지도선(732), 신호도선(731a)과 후면층(110)의 사이에 배치되는 절연체(733a), 신호도선(731a)과 접지도선(732)의 사이에 배치되는 절연체(733b) 및 접지도선(732)과 신호도선(731b) 사이에 배치되는 절연체(733c)를 포함할 수 있다. 또한, 후면층(110)은 도 7에 도시된 바와 같이, 신호도선(731b)의 측면에 배치되는 절연체(733d)를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 압전층(710)의 개수가 n(n은 2 이상의 정수)인 경우, 후면층(110)은 적어도 2개의 신호도선, 및 적어도 2개의 신호도선 각각과 적어도 2개의 접지도선 각각의 사이에 위치하여 적어도 2개의 신호도선 및 적어도 2개의 접지도선을 절연시키는 적어도 4개의 절연체를 포함할 수 있다
본 개시의 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동하도록 구성될 수 있다.　 다시 말하면, 본 개시의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 개시에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 개시의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라 초음파 트랜스듀서의 압전층을 형성하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 단계 S802에서, 적어도 하나의 압전 소자(210)가 사전 설정된 크기로 되도록 압전 재료가 다이싱될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 압전 재료는 PZT, PVDF, PMN 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 압전 재료(도 9a 참조)에 대해, 도 9b에 도시된 바와 같이 다이싱함으로써, 사전 설정된 크기를 갖는 압전 소자(210)가 형성될 수 있다.
단계 S804에서, 폴리머 브릿지(220)가 압전 소자(210)의 양 측면에 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 폴리머 브릿지(220)는 압전 소자(210)의 상면 및 양 측면에 폴리머를 도포하고, 폴리머가 도포된 압전 소자(210)의 상면을 연마하여 압전 소자(210)의 상면에 도포된 폴리머를 제거함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 폴리머가 도포된 압전 소자(210)의 상면은 폴리머 브릿지(220)의 두께가 압전 소자(210)의 두께와 동일하도록 연마될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 폴리머 브릿지(220)는 도 9c에 도시된 바와 같이, 압전 소자(210)의 상면 및 양 측면에 폴리머(930)를 도포하고, 도 9d에 도시된 바와 같이 폴리머(930)가 도포된 압전 소자(210)의 상면 및 압전 소자(210)의 하면을 연마하며, 도 9e에 도시된 바와 같이 압전 소자(210)의 양 측면의 폴리머에 대해 소정 크기로 제단(size out)함으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 폴리머(930)는 비 압전성 및 비 전도성의 특성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 폴리머(930)는 에폭시를 포함하지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 비 압전성 및 비 전도성의 특성을 갖는 재료라면 어떠한 재료라도 무방하다.
단계 S806에서, 압전 소자(210) 및 폴리머 브릿지(220) 상에 도금 처리를 수행하여 압전 소자(210) 및 폴리머 브릿지(220) 상에 도금막이 형성될 수 있다. 즉, 도금막은 도 9f에 도시된 바와 같이 압전 소자(210)의 상면 및 하면과, 폴리머 브릿지(220)의 상면, 하면 및 측면 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도금막은 금 또는 은 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도금막은 금 또는 은 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 압전 소자(210) 및 폴리머 브릿지(220) 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도금막은 티타늄, 니켈 또는 크롬 중 적어도 하나로 형성되는 제1 도금막 및 금 또는 은 중 적어도 하나로 형성되는 제2 도금막을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도금막은 티타늄, 니켈 또는 크롬 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 압전 소자(210) 및 폴리머 브릿지(220) 상에 형성될 수 있는 제1 도금막과, 금 또는 은 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 제1 도금막 상에 형성될 수 있는 제2 도금막을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도금막은 0.1㎛ 내지 0.7㎛의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 도금막은 0.1㎛ 내지 0.3㎛의 두께를 갖는 제1 도금막 및 0.3㎛ 내지 0.6㎛의 두께를 갖는 제2 도금막을 포함할 수 있다.
단계 S808에서, 도금막을 신호선(230) 및 접지선(240)으로 분리하기 위한 분극(250)이 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 분극(250)은 도금막이 형성된 폴리머 브릿지(220)의 일 부분을 다이싱함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 분극(250)은 도 9g에 도시된 바와 같이 도금막이 형성된 폴리머 브릿지(220)의 하면의 일 부분을 소정 크기로 다이싱하므로써 형성될 수 있다.
단계 S810에서, 압전층(120)의 신호선(230) 및 접지선(240)이 후면층(110)의 신호도선(310) 및 접지도선(340)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 압전층(120)의 신호선(230)은 후면층(110)의 신호도선(310)에 연결되고, 압전층(120)의 접지선(240)은 후면층(110)의 접지도선(340)을 통해 도전체(350)에 연결될 수 있다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따라 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 10을 참조하면, 단계 S1002에서, 도 8의 단계 S802 내지 S806를 수행하여 도 7에 도시된 바와 같은 적어도 하나의 제1 압전층(710)이 생성될 수 있다.
단계 S1004에서, 제1 압전층(710)의 개수에 대응하는 도전체 열(715) 및 분극(716a, 716b)이 제1 압전층(710)의 폴리머 브릿지(712)에 형성될 수 있다. 일 예로서, 제1 압전층(710)의 개수가 1개인 경우, 1개의 도전체 열(715) 및 2개의 분극(716a, 716b)이 제1 압전층(710)의 폴리머 브릿지(712)에 형성될 수 있다. 이때, 1개의 추가 분극(717)이 폴리머 브릿지(712)에 추가로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 제1 압전층(710)의 개수가 n개(n은 2 이상의 정수)인 경우, n개의 도전체 열(715) 및 n+1개의 분극(716a, 716b)이 n개의 제1 압전층(710) 중, 최하위의 제1 압전층(710)의 폴리머 브릿지(712)에 형성될 수 있다. 또한, n-1개의 도전체 열(715) 및 n개의 분극(716a, 716b)이 최하위의 제1 압전층(710) 상에 적층되는 제1 압전층(710)의 폴리머 브릿지(712)에 형성될 수 있다.
단계 S1006에서, 도 8의 단계 S802 내지 S808을 수행하여 도 7에 도시된 바와 같은 제2 압전층(720)이 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 압전층(720)의 폴리머 브릿지(722)에는 1개의 분극이 형성될 수 있다.
단계 S1008에서, 적어도 하나의 제1 압전층(710) 상에 제2 압전층(720)이 적층될 수 있다. 즉, 적어도 하나의 제1 압전층(710) 상에 제2 압전층(720)을 적층함으로써 압전층(120)이 형성될 수 있다.
단계 S1010에서, 압전층(120)의 신호선(713, 723) 및 접지선(714, 724)이 후면층(110)의 신호도선(731a, 731b) 및 접지도선(732)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 압전층(710)의 신호선(713)은 후면층(110)의 신호도선(731a)에 연결되고, 제1 압전층(710)의 신호선(713)의 일부 선 및 제2 압전층(720)의 신호선(723)은 후면층(110)의 신호도선(731b)에 연결될 수 있다. 또한, 제1 압전층(710)의 접지선(714) 및 제2 압전층(720)의 접지선(724)은 후면층(110)의 접지도선(732)에 연결될 수 있다. 즉, 제2 압전층(720)의 접지선(724)은 제1 압전층(710)의 폴리머 브릿지(712)에 형성된 도전체 열(715)을 통해 후면층(110)의 접지도선(732)에 연결될 수 있다.
위 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 위 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 개시가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 초음파 트랜스듀서 110: 후면층
120: 압전층 130: 정합층
140: 음향 렌즈 210: 압전 소자
220: 폴리머 브릿지 230: 신호선
240: 접지선 250: 분극
310: 신호도선 320: 제1 절연체
330: 제2 절연체 340: 접지도선
350: 도전체

Claims (21)

  1. 초음파 트랜스듀서의 압전층으로서,
    압전 소자;
    상기 압전 소자의 양 측면에 형성된 폴리머 브릿지; 및
    상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 형성된 도금막
    을 포함하고,
    상기 도금막이 형성된 상기 폴리머 브릿지의 일부에 상기 도금막을 신호선 및 접지선으로 분리하기 위한 분극이 형성되고,
    상기 폴리머 브릿지는 상기 압전 소자와 동일한 두께를 갖는, 압전층.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 브릿지는 폴리머로 형성되는, 압전층.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리머는 비 압전성을 갖는 비 전도성 재료를 포함하는 압전층.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폴리머는 에폭시를 포함하는 압전층.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도금막은 금 또는 은 중 적어도 하나로 형성되는, 압전층.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도금막은 티타늄, 니켈 또는 크롬 중 적어도 하나로 형성되는 제1 도금막 및 금 또는 은 중 적어도 하나로 형성되는 제2 도금막을 포함하는, 압전층.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도금막은 0.1㎛ 내지 0.7㎛의 두께를 갖는 압전층.
  9. 초음파 시스템에서의 초음파 트랜스듀서로서,
    후면층;
    제1항 내지 제4항, 및 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 압전층; 및
    상기 압전층 상에 적층되는 정합층
    을 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 후면층은,
    상기 신호선에 연결되는 신호도선;
    접지도선;
    상기 신호도선 및 상기 접지도선의 사이에 위치하여 상기 신호도선 및 상기 접지도선을 절연시키는 절연체; 및
    상기 접지도선 및 상기 접지선에 연결되는 도전체
    를 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 압전층은,
    상기 후면층 상에 적층되는 적어도 하나의 제1 압전층; 및
    상기 적어도 하나의 제1 압전층 상에 적층되는 제2 압전층
    을 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 압전층은 상기 제1 압전층의 개수에 대응하는 도전체 열 및 분극을 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 압전층의 개수가 1개인 경우, 상기 제1 압전층은 1개의 도전체 열 및 2개의 분극을 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 압전층의 개수가 n개(n은 2 이상의 정수)인 경우,
    n개의 제1 압전층 중, 최하위의 제1 압전층은 n개의 도전체 열 및 n+1개의 분극을 포함하고,
    상기 최하위의 제1 압전층 상에 적층되는 제1 압전층은 n-1개의 도전체 열 및 n개의 분극을 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 후면층은,
    상기 신호선에 연결되는 2개의 신호도선;
    1개의 접지도선; 및
    상기 2개의 신호도선 및 상기 1개의 접지도선의 사이에 위치하여 2개의 신호도선 및 상기 접지도선을 절연시키는 절연체
    를 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 후면층은,
    상기 신호선에 연결되는 적어도 2개의 신호도선;
    적어도 2개의 접지도선; 및
    상기 적어도 2개의 신호도선 각각과 상기 적어도 2개의 접지도선 각각의 사이에 위치하여 상기 적어도 2개의 신호도선 및 상기 적어도 2개의 접지도선을 절연시키는 적어도 4개의 절연체
    를 포함하는 초음파 트랜스듀서.
  17. 초음파 트랜스듀서의 압전층을 제조하는 방법으로서,
    압전재료를 다이싱하여 사전 설정된 크기의 압전 소자를 형성하는 단계;
    상기 압전 소자의 양 측면에 폴리머 브릿지를 형성하는 단계;
    상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지에 도금 처리를 수행하여 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 도금막을 형성하는 단계; 및
    상기 도금막이 형성된 상기 폴리머 브릿지의 일부를 다이싱 처리하여, 상기 도금막을 신호선 및 접지선으로 분리하기 위한 분극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 폴리머 브릿지는 상기 압전 소자와 동일한 두께를 갖는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 폴리머 브릿지를 형성하는 단계는,
    상기 압전 소자의 상면 및 양 측면에 폴리머를 도포하는 단계; 및
    상기 폴리머가 도포된 압전 소자의 상면을 연마하여 상기 압전 소자의 상면에 도포된 상기 폴리머를 제거하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 도금막을 형성하는 단계는,
    금 또는 은 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 상기 도금막을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 도금막을 형성하는 단계는,
    티타늄, 니켈 또는 크롬 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 압전 소자 및 상기 폴리머 브릿지 상에 제1 도금막을 형성하는 단계; 및
    금 또는 은 중 적어도 하나를 스퍼터링하여 상기 제1 도금막 상에 제2 도금막을 형성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  21. 삭제
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