KR102660312B1

KR102660312B1 - 임피던스 정합 패턴을 내장한 다층 유연성 인쇄회로 기판 및 초음파 소자 모듈

Info

Publication number: KR102660312B1
Application number: KR1020210141672A
Authority: KR
Inventors: 정준택; 박종철; 양충모
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2024-04-24
Also published as: KR20230057660A; WO2023068506A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판은, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에 배치된 접지 전극 패턴 및 상기 접지 전극 패턴의 하부에 매몰되고 도전성 물질로 형성된 음향 임피던스 패턴을 포함하는 접지 전극 영역; 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 상지 접지 전극 영역과 이격되고 초음파 소자들에 전압을 인가하는 신호 전극 패턴을 포함하는 신호 전극 영역; 및 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 사이를 연결하고 상기 접지 전극 패턴에 연결된 접지 배선을 포함하고 구부러지는 벤딩 영역; 을 포함한다.

Description

임피던스 정합 패턴을 내장한 다층 유연성 인쇄회로 기판 및 초음파 소자 모듈{The Multi-layer Flexible Printed Circuit Board Embedding The Impedance Matching Pattern And The Ultrasonic Device Module}

본 발명은 음향 임피던스 정합 패턴이 내장된 초음파 변환자에 관한 것으로, 더 구체적으로 다층 유연성 인쇄회로 기판을 이용하여 음향 임피던스 정합 패턴을 초음파 소자용 접지 전극의 하부에 형성한 초음파 변환자에 관한 것이다.

초음파 소자 모듈은 압전 소자, 전극층, 음향 임피던스 정합층, 및 렌즈 등으로 이루어진다. 음향 임피던스 정합층은 압전소자와 매질 사이의 음향 임피던스 차이를 보상해준다. 이에 따라, 음향 임피던스 정합층은, 초음파 소자가 생성한 초음파를 상기 매질(예를 들어, 인체) 내부로 높은 에너지 효율로 전달한다. 초음파 소자는 압전 방식 소자 또는 정전 방식 소자일 수 있다.

초음파 소자 모듈은 특정 주파수의 음파를 송수신한다. 초음파 소자 모듈은 음파를 발생하고 수신하는 초음파 변환자와 음파의 송수신을 원활하게 하기 위한 임피던스 정합층, 초음파 변화자를 동작시키기 위한 배선을 포함한다. 복수의 초음파 변환자는 1차원, 2차원 배열 구조를 통하여 초음파 영상 이미지를 획득할 수 있다.

종래의 초음파 소자 모듈은 별도의 음향 임피던스 정합층이 필요하다. 상기 음향 임피던스 정합층은 에폭시에 텅스텐 또는 알루미늄 파우더 등을 첨가하여 음향 임피던스를 조절한다. 상기 음향 임피던스 정합층은 별도로 제작되어, 추가적인 공정 및 비용이 요구된다.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 신호 전극, 접지 전극, 음향 임피던스 정합층 및 음향 렌즈를 일체형으로 구현한 다층 유연성 인쇄회로 기판을 포함하는 초음파 소자 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은, 하부 유연성 절연 필름; 상기 하부 유연성 절연 필름 상에 배치된 중간 유연성 절연 필름; 및 상기 중간 유선성 절연 필름 상에 배치된 상부 유연성 절연 필름을 포함한다. 상기 접지 전극 영역은, 상기 하부 유연성 절연 필름의 하부면에 매트릭스 형태로 배열된 개구부들을 포함하는 접지 전극 패턴; 상기 중간 유선성 절연 필름의 하부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제1 음향 임피던스 패턴; 상기 중간 유선성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제2 음향 임피던스 패턴; 및 상기 상부 유연성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제3 음향 임피던스 패턴을 포함한다. 상기 접지 전극 패턴의 개구부들은 상기 제1 음향 임피던스 패턴과 정렬될 수 있다. 상기 제1 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴은 제1 방향 및 제2 방향으로 일정한 주기를 가지고 2차원적으로 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들 중에서 이웃한 패턴들은 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 주기는 100 um이하이고, 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 선폭은 상기 주기의 반일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은, 상기 신호 전극 영역에 연결되어 상기 신호 전극 패턴에 전기적으로 연결된 신호 배선을 포함하는 배선 영역; 및 상기 배선 영역에 연결되고 상기 신호 배선에 전기적으로 연결된 전극 패드를 노출하는 전극 패드 영역을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제1 보조 유연성 절연 필름과 상기제1 보조 유연성 절연 필름의 하부면에 배치된 제1 보조 임피던스 패턴; 및 상기 상부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제2 보조 유연성 절연 필름과 상기 제2 보조 유연성 절연 필름의 상부면에 배치된 제2 보조 임피던스 패턴을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 유연성 절연 필름 상에 배치된 커버레이 필름을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 상기 접지 전극 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비는 0.85: 0.15 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 타면으로 진행함에 따라 접지 전극 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비가 감소할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 음향 임피던스 패턴은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비는 상기 제1 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비와 다를 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈은, 초음파 소자들; 상기 초음파 소자들의 일면 및 타면에 각각 접촉하도록 구부러진 다층 유연성 인쇄회로 기판; 상기 초음파 소자들의 일면과 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 패턴 사이에 배치된 제1 이방성 전도층; 및 상기 초음파 소자들의 타면과 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 신호 전극 패턴 사이에 배치된 제2 이방성 전도층;을 포함한다. 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은, 상기 접지 전극 패턴을 포함하는 접지 전극 영역: 상기 신호 전극 패턴을 포함하는 신호 전극 영역, 및 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 연결하는 벤딩 영역을 포함한다. 상기 접지 전극 영역은 상기 접지 전극 패턴의 하부에 매몰된 음향 임피던스 패턴을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은, 하부 유연성 절연 필름; 상기 하부 유연성 절연 필름 상에 배치된 중간 유연성 절연 필름; 및 상기 중간 유선성 절연 필름 상에 배치된 상부 유연성 절연 필름을 포함한다. 상기 접지 전극 영역은, 상기 하부 유연성 절연 필름의 하부면에 매트릭스 형태로 배열된 개구부들을 포함하는 접지 전극 패턴; 상기 중간 유선성 절연 필름의 하부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제1 음향 임피던스 패턴; 상기 중간 유선성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제2 음향 임피던스 패턴; 및 상기 상부 유연성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제3 음향 임피던스 패턴을 포함한다. 상기 접지 전극 패턴의 개구부들은 상기 제1 음향 임피던스 패턴과 정렬되고, 상기 제1 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴은 제1 방향 및 제2 방향으로 일정한 주기를 가지고 2차원적으로 배열될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은, 상기 신호 전극 영역에 연결되어 상기 신호 전극에 연결된 신호 배선을 포함하는 배선 영역; 및 상기 배선 영역에 연결되고 상기 신호 배선에 연결된 전극 패드를 노출하는 패드 영역을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 하부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제1 유연성 절연 필름과 상기 제1 유연성 절연 필름의 하부면에 배치된 제1 보조 임피던스 패턴; 및 상기 상부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제2 유연성 절연 필름과 상기 제2 유연성 절연 필름의 상부면에 배치된 제2 보조 임피던스 패턴을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈의 제조 방법은, 접지 전극 영역, 신호 전극 영역, 및 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 연결하는 벤딩 영역을 포함하는 다층 유연성 인쇄회로 기판을 준비하는 단계; 상기 신호 전극 영역 상에 이방성 도전층을 도포하고 상기 신호 전극 패턴 상에 초음파 소자들을 정렬하여 접합하는 단계; 및 상기 접지 전극 영역 상에 이방성 도전층을 도포하고 상기 벤딩 영역을 구부려 접지 전극 패턴과 상기 초음파 소자들을 서로 접합하는 단계;를 포함한다. 상기 접지 전극 영역은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에 배치된 상기 접지 전극 패턴 및 상기 접지 전극 패턴의 하부에 매몰되고 도전성 물질로 형성된 음향 임피던스 패턴을 포함한다. 상기 신호 전극 영역은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 상지 접지 전극 영역과 이격되고 초음파 소자들에 전압을 인가하는 신호 전극 패턴을 포함한다. 상기 벤딩 영역은 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 사이를 연결하고 상기 접지 전극 패턴에 연결된 접지 배선을 포함하고 구부러진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈은 접지 전극과 음향 임피던스 정합층을 일체화하여 공정을 간소화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈은 접지 전극, 음향 임피던스 정합층, 및 음향 렌즈를 일체화하여 공정을 간소화할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈은 신호 전극, 접지 전극, 및 음향 임피던스 정합층을 일체화하여 공정을 간소화할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈을 설명하는 개념도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈의 다른 방향에서 바라본 개념도이다.
도 2는 도 1b의 초음파 소자 모듈을 나타내는 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 초음파 소자 모듈을 구성하는 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전개된 평면도이다.
도 4는 도 3의 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역 및 음향 임피던스 패턴을 나타내는 분해된 평면도이다.
도 5는 도 4의 음향 임피던스 패턴을 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 유연성 인쇄회로 기판의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 절연 필름과 도전층의 부피비에 따른 음향 임피던스를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판에서 주파수에 따른 음속 및 음향 임피던스를 나타내는 측정 결과이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 개념도와 위치에 폴리이미드 부피 비를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈을 제공 방법을 설명하는 단면도들이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판은 배열된 초음파 소자들의 일면에 연결되는 신호 전극 패턴 및 상기 초음파 소자들의 타면에 연결되는 접지 전극 패턴을 포함한다. 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은 접지 전극 패턴이 배치되는 접지 전극 영역, 신호 전극 패턴이 배치되는 신호 전극 영역, 및 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역 사이에 배치되고 구부러지는 벤딩 영역을 포함한다. 상기 신호 전극 영역은 상기 초음파 소자들을 사이에 두고 상기 접지 전극 영역을 마주보도록 배치된다. 상기 접지 전극 영역은 상기 초음파 소자들에 의하여 생성된 초음파를 매질로 방사하고, 상기 매질과 상기 초음파 소자들 사이에 음향 임피던스 패턴을 포함한다. 상기 접지 전극 영역은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 내부에 매설된 음향 임피던스 패턴을 포함한다. 이에 따라, 상기 접지 전극 영역은 상기 초음파 소자와 상기 매질의 음향 임피던스를 정합시킬 수 있다. 또한 상기 음향 임피던스 패턴은 음향 임피던스의 공간 분포를 이용하여 음향 렌즈의 기능을 수행할 수 있다. 상기 신호 전극 영역은 초음파를 흡수하는 흡음층 상에 배치되어, 초음파를 상기 흡음층에 효율적으로 전달할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판은 다층 구조를 사용하여 접지 전극 패턴과 음향 임피던스 정합층 및/또는 음향 렌즈를 한 번에 구현할 수 있다. 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은 복수의 구리층들을 패터닝하여 음향 임피던스 패턴을 생성하여 음향 임피던스를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판은 음향 임피던스를 조절하여 음향 임피던스 정합층의 역할로 국한되지 않고, 다층 유연성 인쇄회로 기판의 구리층의 패턴 밀도를 공간적 밀도를 조절함으로써 음향렌즈로 사용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈을 설명하는 개념도이다.

도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈의 다른 방향에서 바라본 개념도이다.

도 2는 도 1b의 초음파 소자 모듈을 나타내는 부분 확대도이다.

도 3은 도 1의 초음파 소자 모듈을 구성하는 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전개된 평면도이다.

도 4는 도 3의 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역 및 음향 임피던스 패턴을 나타내는 분해된 평면도이다.

도 5는 도 4의 음향 임피던스 패턴을 나타내는 확대도이다.

도 6은 본 발명의 유연성 인쇄회로 기판의 단면도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈(100)은, 초음파 소자들(30); 상기 초음파 소자들(30)의 일면 및 타면에 각각 접촉하도록 구부러진 다층 유연성 인쇄회로 기판(50); 상기 초음파 소자들(30)의 일면과 상기 유연성 인쇄회로 기판(50)의 접지 전극 패턴(51) 사이에 배치된 제1 이방성 전도층(32); 및 상기 초음파 소자들(30)의 타면과 상기 유연성 인쇄회로 기판(50)의 신호 전극 패턴(52) 사이에 배치된 제2 이방성 전도층(34);을 포함한다.

상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)은, 상기 접지 전극 패턴(51)을 포함하는 접지 전극 영역(50a): 상기 신호 전극 패턴(52)을 포함하는 신호 전극 영역(50c), 및 상기 접지 전극 영역(50a)과 상기 신호 전극 영역(50c)을 연결하는 벤딩 영역(50c)을 포함한다. 상기 접지 전극 영역(50a)은 상기 접지 전극 패턴(51)의 하부에 매몰된 음향 임피던스 패턴(101)을 포함한다.

초음파 소자들(30)은 압전 소자 또는 정전 초음파 소자일 수 있다. 상기 초음파 소자들(30)은 제1 방향(x축 방향)으로 배열된 1차원 배열일 수 있다. 또는 초음파 소자들(30)은 2차원 배열일 수 있다. 초음파 소자들(30) 각각은 양단에 전극을 각각 구비하고, 상기 초음파 소자들(30)의 양단의 전극에 인가되는 전압에 의하여 음파를 발생시킬 수 있다. 초음파 소자들(30) 사이의 공간은 절연 물질(33)로 채워질 수 있다. 상기 절연 물질은 에폭시 수지일 수 있다.

상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)은 상기 초음파 소자들(30)의 일면 및 타면에 각각 접촉하도록 구부러진 구조일 수 있다. 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)은 적어도 3층의 유연성 절연 필름(10, 14, 18)을 포함할 수 있다. 상기 유연성 절연 필름들(10, 14, 18) 각각은 적어도 일면에 패터닝된 도전층을 포함할 수 있다.

상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)은, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 일면에 배치된 접지 전극 패턴(51) 및 상기 접지 전극 패턴(51)의 하부에 매몰되고 도전성 물질로 형성된 음향 임피던스 패턴(101)을 포함하는 접지 전극 영역(50a); 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 일면에서 상지 접지 전극 영역(50a)과 이격되고 초음파 소자들(30)에 전압을 인가하는 신호 전극 패턴(52)을 포함하는 신호 전극 영역(50c); 및 상기 접지 전극 영역(50a)과 상기 신호 전극 영역(50c)을 사이를 연결하고 상기 접지 전극 패턴(51)에 연결된 접지 배선(51a)을 포함하고 구부러지는 벤딩 영역(50b); 을 포함한다.

상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)은, 상기 신호 전극 영역(50c)에 연결되어 상기 신호 전극 패턴(52)에 전기적으로 연결된 신호 배선(52b)을 포함하는 배선 영역(50d); 및 상기 배선 영역(50d)에 연결되고 상기 신호 배선(52b)에 전기적으로 연결된 전극 패드(53)를 노출하는 전극 패드 영역(50e)을 더 포함할 수 있다.

상기 접지 전극 영역(50a)은 사각형 판 형상일 수 있다. 상기 접지 전극 패턴(51)은 상기 접지 전극 영역(50a) 내에 사각형 영역이고, 초음파 소자들(30)과 전기적 연결을 위하여 외부로 노출될 수 있다. 상기 접지 전극 영역(50a)의 음향 임피던스는 약 6 MRayl 수준일 수 있다.

상기 접지 전극 패턴(51)은 구리 도전층에 형성된 복수의 개구부(51‘)를 가질 수 있다. 상기 개구부(51‘)는 2차원적으로 배열될 수 있다. 상기 개구부(51‘)는 사각형 형상이고, 상기 개구부(51‘)의 폭은 50 um 수준일 수 있다. 이에 따라, 상기 초음파 소자는 상기 접지 전극 패턴(51)으로 초음파를 안정적으로 매질에 전달할 수 있다. 상기 접지 전극 패턴(51)은 전기적으로 접지될 수 있다.

상기 신호 전극 영역(50c)은 사각형 영역이고, 상기 신호 전극 패턴(52)을 통하여 초음파 소자들(30)과 전기적 연결되고 상기 접지 전극 영역(50a)을 마주볼 수 있다. 상기 신호 전극 영역(50c)의 음향 임피던스는 약 2 MRayl 수준일 수 있다.

상기 신호 전극 패턴(52)은 초음파 소자들을 사이에 두고 상기 접지 전극 패턴(51)을 마주볼 수 있다. 상기 신호 전극 패턴(52)은 제1 방향(x축 방향)으로 일차원적으로 배열될 수 있다. 상기 신호 전극 패턴(52)은 제1 방향(x축) 방향으로 일정한 간격을 가지고 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향(y축)으로 연장될 수 있다. 상기 신호 전극 패턴(52)은 외부로부터 초음파 소자들을 구동하는 구동 신호를 제공받을 수 있다.

벤딩 영역(50b)은 상기 신호 전극 영역(50c)과 상기 접지 전극 영역(50a)에 배치되고, 복수의 다리(50b’)를 통하여 상기 신호 전극 영역(50c)과 상기 접지 전극 영역(50a)을 서로 연결할 수 있다. 복수의 다리(50b’) 각각은 접지 배선(51a)을 포함할 수 있다. 상기 접지 배선(51a)은 상기 접지 전극 패턴(51)과 동일 평면에서 제2 방향(y축)으로 연장될 수 있다.

보조 접지 배선(51b)은 상기 신호 전극 영역(50c)에서 상기 신호 전극 패턴(52)의 측면을 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 보조 접지 배선(51b)은 상기 접지 배선(51a)과 전기적으로 연결될 수 있다.

배선 영역(50d)은 신호 배선(52b)을 포함할 수 있다. 상기 신호 배선은 상기 신호 전극 패턴(52)과 신호 배선 비아(52a)를 통하여 연결될 수 있다. 상기 신호 배선 비아(52a)는 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 층간을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 신호 배선(52b)은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 내부에 매몰되어 상기 제2 방향으로 연장될 수 있다.

보조 접지 배선(51b)은 상기 배선 영역(50d)에서 연장될 수 있다. 보조 접지 배선(51b)은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 외부로 노출되면서 상기 신호 배선(52b)의 양 측면으로 연장될 수 있다.

전극 패드 영역(50e)은 상기 전극 패드들(53)을 포함할 수 있다. 상기 전극 패드들(53)은 전기 연결 단자에 의하여 별도의 인쇄회로 기판(42)에 연결되거나 외부 회로에 연결될 수 있다. 상기 전극 패드들(53)은 전극 패드 비아(53a)를 통하여 상기 신호 배선(52b)에 연결될 수 있다.

보조 접지 배선(51b)은 상기 전극 패드 영역(50e)에서 상기 전극 패드들(53)을 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 전극 패드들(53)은 제1 방향 및/또는 제2 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 상기 전극 패드들(53)은 외부 회로와 연결하기 위하여 다른 인쇄회로 기판(42)에 연결되거나 전기 커넥터(미도시)를 통하여 외부 회로에 연결될 수 있다.

제1 이방성 전도층(32) 및 제2 이방성 전도층(34)은 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 도전성 입자를 포함할 수 있다. 상기 도전성 입자는 폴리머 입자를 전기가 통하는 금속재료인 Au, Ni, Pd 등을 코팅하는 방식으로 생성될 수 있다. 상기 제1 이방성 전도층(32)은 압착 방향으로는 전기가 흐르게 하는 전도성, 압착의 수직 방향으로는 전기가 흐르지 않도록 하는 절연성을 가지고 있다. 상기 제1 이방성 전도층(32)은 상기 접지 전극 패턴(51)과 상기 초음파 소자들(30)의 일면 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 상기 제2 이방성 전도층(34)은 신호 전극 패턴(52)과 상기 초음파 소자들(30)의 타면 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다.

흡음층(44)은 후면층(backing layer)으로 상기 신호 전극 영역(50c)의 후방에 배치되어 상기 초음파 소자들(30)이 생성한 음파를 흡수할 수 있다. 상기 흡음층(44)은 음향 임피던스가 초음파 소자들과 정합되도록 구성된다. 상기 흡음층(44)은 우수한 흡음 특성인, 음향 감쇄 특성을 가지도록 구성될 수 있다. 우수한 흡음 특성을 가진 흡음층(44)은 전면에 형성되는 초음파 소자들의 자유 진동을 억제하여 초음파의 진동을 억제할 수 있다. 상기 흡음층(44)은 초음파 소자들에서 발생하여 후면으로 초음파가 불필요하게 전파되는 것을 차단함으로써 영상 왜곡이 생기는 것을 효과적으로 방지한다. 상기 흡음층(44)은 흡음 특성이 우수한 재질의 물질을 사용하여 하나 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 상기 흡음층(44)은 고분자 수지 내에 금속 입자를 포함하고, 상기 흡음층의 음향 임피선스는 8 Mrayl 수준이고, 음향 손실은 40dB/cm 이상일 수 있다.

상기 인쇄회로 기판(42)은 전극 패드들(53)에 전기 신호를 인가하고 보조 접지 배선(51b)에 연결된 접지 패드를 접지에 연결할 수 있다.

상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)은, 하부 유연성 절연 필름(10); 상기 하부 유연성 절연 필름(10) 상에 배치된 중간 유연성 절연 필름(14); 및 상기 중간 유선성 절연 필름(14) 상에 배치된 상부 유연성 절연 필름(18)을 포함할 수 있다. 상기 접지 전극 영역(50a)은, 상기 하부 유연성 절연 필름(10)의 하부면에 매트릭스 형태로 배열된 개구부들(51‘)을 포함하는 접지 전극 패턴(51); 상기 중간 유선성 절연 필름(14)의 하부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제1 음향 임피던스 패턴(14a’); 상기 중간 유선성 절연 필름(14)의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제2 음향 임피던스 패턴(14a); 및 상기 상부 유연성 절연 필름(18)의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제3 음향 임피던스 패턴(18a)을 포함할 수 있다. 상기 접지 전극 패턴(51)의 개구부들(51’)은 상기 제1 음향 임피던스 패턴(14a‘)과 정렬될 수 있다. 상기 제1 음향 임피던스 패턴(14a’), 상기 제2 음향 임피던스 패턴(14a), 및 상기 제3 음향 임피던스 패턴(18a)은 제1 방향 및 제2 방향으로 일정한 주기를 가지고 2차원적으로 배열될 수 있다.

상기 하부 유연성 절연 필름(10)은 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, PI(POLYIMIDE) 필름, 액정 폴리머 (Liquid Crystal Polymer; LCP) 필름일 수 있다. 상기 하부 유연성 절연 필름(10)의 하부면에는 매트릭스 형태로 배열된 개구부들(51‘)을 포함하는 접지 전극 패턴(51)이 형성될 수 있다. 상기 하부 유연성 절연 필름(10)과 상기 접지 전극 패턴(51)은 2층 플렉시블 동장적층판(Flexible Cupper Clad Laminate; FCCL)일 수 있다.

상기 중간 유선성 절연 필름(14)은 PET 필름, PI(POLYIMIDE) 필름, LCP 필름일 수 있다. 상기 중간 유선성 절연 필름(14)의 하부면에는 상기 제1 음향 임피던스 패턴(14a’)이 형성되고, 상기 중간 유선성 절연 필름(14)의 상부면에는 상기 제2 음향 임피던스 패턴(14a)이 형성될 수 있다. 상기 제1 음향 임피던스 패턴(14a‘), 상기 중간 유선성 절연 필름(14), 및 제2 음향 임피던스 패턴(14a)은 3층 플렉시블 동장적층판(Flexible Cupper Clad Laminate; FCCL)일 수 있다. 상기 접지 전극 패턴(51)의 개구부(51‘)와 제1 음향 임피던스 패턴(14a’)의 도전성 섬은 서로 정렬될 수 있다.

상부 유연성 절연 필름(18)은 PET 필름, PI(POLYIMIDE) 필름, LCP 필름일 수 있다. 상기 상부 유연성 절연 필름(18)의 상부면에는 상기 제3 음향 임피던스 패턴(18a)이 형성될 수 있다. 상기 상부 유연성 절연 필름(18)과 상기 제3 음향 임피던스 패턴(18a)은 2층 플렉시블 동장적층판(Flexible Cupper Clad Laminate; FCCL)일 수 있다.

상기 제1 음향 임피던스 패턴(14a‘), 상기 제2 음향 임피던스 패턴(14a), 상기 제3 음향 임피던스 패턴(18a)은 구리 패턴일 수 있다. 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들 중에서 이웃한 패턴들은 서로 중첩되지 않도록 사선 방향으로 오프셋되어 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 주기는 100 um이하이고, 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 선폭은 상기 주기의 반일 수 있다. 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들은 사각형의 섬 형태일 수 있다. 상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 주기는 10 um 내지 200um일 수 있다.

상기 중간 유연성 절연 필름(14)의 두께는 상기 상부 유연성 절연 필름(18) 및 상기 하부 유연성 절연 필름(10)보다 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 상기 중간 유연성 절연 필름(14)의 두께는 25 um일 수 있다. 상기 상부 유연성 절연 필름 및 상기 하부 유연성 절연 필름의 두께는 20um일 수 있다.

상기 제1 음향 임피던스 패턴(14a‘), 상기 제2 음향 임피던스 패턴(14a), 상기 제3 음향 임피던스 패턴(18a)의 두께는 12 um이고, 유연성 절연 필름보다 얇을 수 있다.

상기 하부 유연성 절연 필름(10), 상기 중간 유연성 절연 필름(14), 및 상기 하부 유연성 절연 필름(18) 중에서 이웃한 서로 층은 서로 접착층에 의하여 본딩될 수 있다. 상기 접착층의 두께는 35um 수준일 수 있다.

제1 보조 유연성 절연 필름(12)은 상기 하부 유연성 절연 필름(10)과 상기 중간 유연성 절연 필름(14) 사이에 배치될 수 있다. 제1 보조 임피던스 패턴(12a)은 상기 제1 보조 유연성 절연 필름(12)의 하부면에 배치될 수 있다. 제1 보조 유연성 절연 필름(12)과 제1 보조 임피던스 패턴(12a)은 2층 플렉시블 동장적층판(Flexible Cupper Clad Laminate; FCCL)일 수 있다. 제1 보조 유연성 절연 필름(12)과 상기 하부 유연성 절연 필름(10) 사이에 접착층(11)이 배치될 수 있다.

제2 보조 유연성 절연 필름(16)은 상기 상부 유연성 절연 필름(18)과 상기 중간 유연성 절연 필름(14) 사이에 배치될 수 있다. 제2 보조 임피던스 패턴(16a)은 상기 제2 보조 유연성 절연 필름(16)의 상부면에 배치될 수 있다. 제2 보조 유연성 절연 필름(16)과 제2 보조 임피던스 패턴(16a)은 2층 플렉시블 동장적층판(Flexible Cupper Clad Laminate; FCCL)일 수 있다. 제2 보조 유연성 절연 필름(16)과 상기 상부 유연성 절연 필름(18) 사이에 접착층(17)이 배치될 수 있다.

이에 따라, 제1 보조 임피던스 패턴(12a), 제1 임피던스 패턴(14a’), 제2 임피던스 패턴(14a), 제2 보조 임피던스 패턴(16a), 제3 임피던스 패턴(18a)이 차례로 적층될 수 있다. 제1 보조 임피던스 패턴, 제1 임피던스 패턴, 제2 임피던스 패턴, 제2 보조 임피던스 패턴, 제3 임피던스 패턴 중에서 서로 이웃한 패턴은 중첩되어 정렬되지 않도록 서로 어긋나도록 배치될 수 있다.

상기 하부 유연성 절연 필름(10), 상기 제1 보조 유연성 절연 필름(12), 상기 중간 유연성 절연 필름(14), 상기 제2 보조 유연성 절연 필름(16), 및 상기 상부 유연성 절연필름(18) 사이에는 접착층(11,13,15,17)이 각각 배치될 수 있다.

커버레이 필름(20)은 상기 상부 유연성 절연 필름(18)의 제3 임피던스 패턴(18a) 상에 배치될 수 있다. 상기 커버레이 필름(20)은 상기 유연성 절연 필름과 동일한 재질일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 절연 필름과 도전층의 부피비에 따른 음향 임피던스를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판에서 주파수에 따른 음속 및 음향 임피던스를 나타내는 측정 결과이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)에서 유연성 절연 필름과 도전층의 부피비는 0.85: 0.15일 수 있다. 상기 도전층은 접지 전극 패턴(51) 및 임피던스 패턴(101)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 임피던스 패턴(101)의 피치는 100um 이고, 임피던스 패턴(101)의 선폭은 50um이고, 도전층인 구리층의 두께는 12 um, 접착층의 두께는 35um, 2층 FCCL의 절연 필름의 두께는 20um, 3층 FCCL의 절연 필름의 두께는 25 um이다. 절연 필름은 폴리이미드일 수 있다. 이 경우, 음향 임피던스는 수 MHz의 초음파 주파수 대역에서 약 6 Mrayl일 수 있다.

다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 접지 전극 영역(50a)은 초음파 소자(30)와 전기적으로 연결하는 접지 전극 패턴을 제공하고, 6 MRayl의 음향 임피던스를 가지고 음향 임피던스 매칭(acoustic impedance matching)을 수행할 수 있다. 임피던스 매칭 패턴(101)을 구비한 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)은 물(1.5 MRayls)을 기준으로 압전 세라믹 (~30MRayls) 사이에 효과적으로 음파를 전달할 수 있다.

다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 두께는 파장/4으로 설정될 수 있다. 이에 따라, 매질과 반사파를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 1MHz에서 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 두께는 수백 um일 수 있다. 바람직하게는 약 380 um일 수 있다.

다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 신호 전극 영역(50c)은 초음파 소자(30)와 신호 전극 패턴을 통하여 전기적 접촉을 제공하고, 2 MRayl의 음향 임피던스를 가질 수 있다. 이에 따라, 신호 전극 영역(50c) 방향으로 방사된 초음파는 상기 신호 전극 영역(50c)을 투과하고 흡음층에 의하여 흡수될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 단면도이다.

도 9를 참조하면, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 타면으로 진행함에 따라 접지 전극 영역(150a)에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비가 감소할 수 있다. 이에 따라, 음향 임피던스는 층별로 순차적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 임피던스 패턴의 피치가 일면에서 타면으로 진행함에 따라 감소할 수 있다. 제3 임피던스 패턴(18a)의 피치(P’)와 제2 보조 임피던스 패턴(16a)의 피치는 제1 보조 임피던스 패턴(12a) 및 제1 및 제2 임피던스 패턴(14a’,14a)의 피치(P)보다 클 수 있다. 한편, 제3 임피던스 패턴(18a)의 선폭(W’)와 제2 보조 임피던스 패턴(16a)의 피치는 제1 내지 제3 임피던스 패턴(12a,14a’,14a)의 선폭(W)와 동일할 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 단면도이다.

도 10을 참조하면, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 타면으로 진행함에 따라 접지 전극 영역(250a)에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비가 감소할 수 있다. 이에 따라, 음향 임피던스는 층별로 순차적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 임피던스 패턴의 피치는 동일하나. 상기 임피던스 패턴의 선폭은 일면에서 타면으로 진행함에 따라 감소할 수 있다.

도 11은 본 발명의 변형된 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 평면도이다.

도 11을 참조하면, 접지 전극 영역(350a)에서 상기 음향 임피던스 패턴은 제1 영역(350a’) 및 제2 영역(350a’‘)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(350a’) 에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비는 상기 제2 영역(350a’‘)에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비와 다를 수 있다. 상기 접지 전극 영역(350a)은 공간적으로 서로 다른 부피 비에 기인하여 음향 렌즈로 동작할 수 있다. 예시적으로, 음향 임피던스 패턴의 피치는 동일하나, 도전성 섬의 크기가 위치에 따라 다를 수 있다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 영역의 개념도와 위치에 폴리이미드 부피 비를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 상기 접지 전극 영역(50a)은 위치에 따라 폴리이미드 부피 비가 중심에 가장 낮고 가장 자리에서 클 수 있다. 이에 따라, 볼록 렌즈와 같은 기능을 수행하여, 음파는 중심으로 모일 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 소자 모듈을 제공 방법을 설명하는 단면도들이다.

도 13을 참조하면, 접지 전극 영역(50a), 신호 전극 영역(50c), 및 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 연결하는 벤딩 영역(50c)을 포함하는 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)을 준비하는 단계(S110); 상기 신호 전극 영역(50c) 상에 이방성 도전층(34)을 도포하고 상기 신호 전극 패턴(52) 상에 초음파 소자들(30)을 정렬하여 접합하는 단계(S120); 및 상기 접지 전극 영역(50a) 상에 이방성 도전층(32)을 도포하고 상기 벤딩 영역(50b)을 구부려 접지 전극 패턴(51)과 상기 초음파 소자들(30)을 서로 접합하는 단계(S130);를 포함한다.

상기 접지 전극 영역(50a)은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판(50)의 일면에 배치된 접지 전극 패턴(51) 및 상기 접지 전극 패턴(51)의 하부에 매몰되고 도전성 물질로 형성된 음향 임피던스 패턴(101)을 포함한다.

상기 신호 전극 영역(50c)은, 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 상지 접지 전극 영역과 이격되고 초음파 소자들(30)에 전압을 인가하는 신호 전극 패턴(52)을 포함한다.

상기 벤딩 영역(50b)은 상기 접지 전극 영역(50a)과 상기 신호 전극 영역(50c)을 사이를 연결하고 상기 접지 전극 패턴에 연결된 접지 배선(51a)을 포함하고 구부러진다.

하부 유연성 절연 필름(10)과 상기 하부 유연성 절연 필름의 하부면에 접지 전극 패턴(51)을 형성한다. 중간 유연성 절연 필름(14)과 하부면에 제1 임피던스 패턴(14a’)을 형성하고, 중간 유연성 절연 필름(14)과 상부면에 제2 임피던스 패턴(14a)을 형성한다. 상부 유연성 절연 필름(18)과 그 상부면에 제3 임피던스 패턴(18a)을 형성한다.

S110에서, 상기 하부 유연성 절연 필름(10), 상기 중간 유연성 절연 필름(14), 및 상기 상부 유연성 절연 필름(18)을 접착층을 사용하여 적층하여 다층 유연성 인쇄회로 기판을 제작한다.

S120에서, UV 필름(39) 상에 초음파 소자들(30)을 배열한다. 상기 신호 전극 영역(50c) 상에 이방성 도전층(34)을 도포하고 상기 신호 전극 패턴(52) 상에 초음파 소자들(30)을 정렬하여 접합한다. 이어서, UV 필름(39)에 자외선을 인가하여 초음파 소자들(30)과 상기 UV 필름(39) 사이의 접착력을 제거한다. 이어서, 상기 UV 필름(39)를 제거한다.

S122에서, 노출된 초음파 소자들(30) 사이에 절연 물질(33)을 코팅한다.

S130에서, 상기 접지 전극 영역(50a) 상에 이방성 도전층(32)을 도포하고 상기 벤딩 영역(50b)을 구부려 접지 전극 패턴(51)과 상기 초음파 소자들(30)을 서로 접합한다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

50a: 접지 전극 영역
50b: 벤딩 영역
50c: 신호 전극 영역
51: 접지 전극 패턴
52: 신호 전극 패턴
101: 임피던스 패턴

Claims

다층 유연성 인쇄회로 기판에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에 배치된 접지 전극 패턴 및 상기 접지 전극 패턴의 하부에 매몰되고 도전성 물질로 형성된 음향 임피던스 패턴을 포함하는 접지 전극 영역;
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 상지 접지 전극 영역과 이격되고 초음파 소자들에 전압을 인가하는 신호 전극 패턴을 포함하는 신호 전극 영역; 및
상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 사이를 연결하고 상기 접지 전극 패턴에 연결된 접지 배선을 포함하고 구부러지는 벤딩 영역; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제1 항에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은:
하부 유연성 절연 필름;
상기 하부 유연성 절연 필름 상에 배치된 중간 유연성 절연 필름; 및
상기 중간 유선성 절연 필름 상에 배치된 상부 유연성 절연 필름을 포함하고,
상기 접지 전극 영역은:
상기 하부 유연성 절연 필름의 하부면에 매트릭스 형태로 배열된 개구부들을 포함하는 접지 전극 패턴;
상기 중간 유선성 절연 필름의 하부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제1 음향 임피던스 패턴;
상기 중간 유선성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제2 음향 임피던스 패턴; 및
상기 상부 유연성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제3 음향 임피던스 패턴을 포함하고,
상기 접지 전극 패턴의 개구부들은 상기 제1 음향 임피던스 패턴과 정렬되고,
상기 제1 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴은 제1 방향 및 제2 방향으로 일정한 주기를 가지고 2차원적으로 배열된 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제2 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들 중에서 이웃한 패턴들은 서로 중첩되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제2 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 주기는 100 um이하이고,
상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 선폭은 상기 주기의 반인 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제1 항에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은:
상기 신호 전극 영역에 연결되어 상기 신호 전극 패턴에 전기적으로 연결된 신호 배선을 포함하는 배선 영역; 및
상기 배선 영역에 연결되고 상기 신호 배선에 전기적으로 연결된 전극 패드를 노출하는 전극 패드 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제2 항에 있어서,
상기 하부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제1 보조 유연성 절연 필름과 상기제1 보조 유연성 절연 필름의 하부면에 배치된 제1 보조 임피던스 패턴; 및
상기 상부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제2 보조 유연성 절연 필름과 상기 제2 보조 유연성 절연 필름의 상부면에 배치된 제2 보조 임피던스 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제2 항에 있어서,
상기 상부 유연성 절연 필름 상에 배치된 커버레이 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제1 항에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 상기 접지 전극 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비는 0.85: 0.15 인 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제1 항에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 타면으로 진행함에 따라 접지 전극 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비가 감소하는 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
제1 항에 있어서,
상기 음향 임피던스 패턴은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비는 상기 제1 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비와 다른 것을 특징으로 하는 다층 유연성 인쇄회로 기판.
초음파 소자들;
상기 초음파 소자들의 일면 및 타면에 각각 접촉하도록 구부러진 다층 유연성 인쇄회로 기판;
상기 초음파 소자들의 일면과 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 접지 전극 패턴 사이에 배치된 제1 이방성 전도층; 및
상기 초음파 소자들의 타면과 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 신호 전극 패턴 사이에 배치된 제2 이방성 전도층;을 포함하고,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은:
상기 접지 전극 패턴을 포함하는 접지 전극 영역:
상기 신호 전극 패턴을 포함하는 신호 전극 영역, 및
상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 연결하는 벤딩 영역을 포함하고,
상기 접지 전극 영역은 상기 접지 전극 패턴의 하부에 매몰된 음향 임피던스 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제11 항에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은:
하부 유연성 절연 필름;
상기 하부 유연성 절연 필름 상에 배치된 중간 유연성 절연 필름; 및
상기 중간 유선성 절연 필름 상에 배치된 상부 유연성 절연 필름을 포함하고,
상기 접지 전극 영역은:
상기 하부 유연성 절연 필름의 하부면에 매트릭스 형태로 배열된 개구부들을 포함하는 접지 전극 패턴;
상기 중간 유선성 절연 필름의 하부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제1 음향 임피던스 패턴;
상기 중간 유선성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제2 음향 임피던스 패턴; 및
상기 상부 유연성 절연 필름의 상부면에 형성된 매트릭스 형태로 배열된 섬 형상의 제3 음향 임피던스 패턴을 포함하고,
상기 접지 전극 패턴의 개구부들은 상기 제1 음향 임피던스 패턴과 정렬되고,
상기 제1 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴, 상기 제2 음향 임피던스 패턴은 제1 방향 및 제2 방향으로 일정한 주기를 가지고 2차원적으로 배열된 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제12 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들 중에서 이웃한 패턴들은 서로 중첩되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제11 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 주기는 100 um이하이고,
상기 제1 내지 제3 음향 임피던스 패턴들의 선폭은 상기 주기의 반인 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제11 항에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판은:
상기 신호 전극 영역에 연결되어 상기 신호 전극에 연결된 신호 배선을 포함하는 배선 영역; 및
상기 배선 영역에 연결되고 상기 신호 배선에 연결된 전극 패드를 노출하는 패드 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제12 항에 있어서,
상기 하부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제1 유연성 절연 필름과 상기 제1 유연성 절연 필름의 하부면에 배치된 제1 보조 임피던스 패턴; 및
상기 상부 유연성 절연 필름과 상기 중간 유연성 절연 필름 사이에 배치된 제2 유연성 절연 필름과 상기 제2 유연성 절연 필름의 상부면에 배치된 제2 보조 임피던스 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제12 항에 있어서,
상기 상부 유연성 절연 필름 상에 배치된 커버레이 필름을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제11 항에 있어서,
상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 타면으로 진행함에 따라 접지 전극 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비가 감소하는 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
제11 항에 있어서,
상기 음향 임피던스 패턴은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비는 상기 제1 영역에서 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 전체 부피 대비 상기 음향 임피던스 패턴이 차지하는 부피 비와 다른 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈.
초음파 소자 모듈의 제조 방법에 있어서,
접지 전극 영역, 신호 전극 영역, 및 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 연결하는 벤딩 영역을 포함하는 다층 유연성 인쇄회로 기판을 준비하는 단계;
상기 신호 전극 영역 상에 이방성 도전층을 도포하고 상기 신호 전극 패턴 상에 초음파 소자들을 정렬하여 접합하는 단계; 및
상기 접지 전극 영역 상에 이방성 도전층을 도포하고 상기 벤딩 영역을 구부려 접지 전극 패턴과 상기 초음파 소자들을 서로 접합하는 단계;를 포함하고,
상기 접지 전극 영역은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에 배치된 상기 접지 전극 패턴 및 상기 접지 전극 패턴의 하부에 매몰되고 도전성 물질로 형성된 음향 임피던스 패턴을 포함하고,
상기 신호 전극 영역은 상기 다층 유연성 인쇄회로 기판의 일면에서 상지 접지 전극 영역과 이격되고 초음파 소자들에 전압을 인가하는 신호 전극 패턴을 포함하고,
상기 벤딩 영역은 상기 접지 전극 영역과 상기 신호 전극 영역을 사이를 연결하고 상기 접지 전극 패턴에 연결된 접지 배선을 포함하고 구부러지는 것을 특징으로 하는 초음파 소자 모듈의 제조 방법.