KR20150042050A - Flexible array of ultrasonic probe and manufacturing method thereof - Google Patents

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    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a manufacturing method for a flexible array of an ultrasonic probe comprises: a piezo-electric material attaching step which attaches a piezo-electric material with an electrode to one side of silicon; a photo resist step which cuts the central part of the piezo-electric material and then forms a photo resist material in the upper part of the cut piezo-electric material; a flexibility providing step which fills a flexible material into a gap between the piezo-electric materials engraved by the photo resist and into a concave part on the silicon; and a metal connecting step which removes part of the photo resist material in the upper part of the piezo-electric material, and connects the cut and separated piezo-electric materials using bridge metal. Therefore, a flexible array of an ultrasonic probe manufactured thereby can provide flexibility by including a flexible material between piezo-electric materials, can provide excellent focusing of sound waves by being easily coupled to even a case with a curved surface, and can facilitate the flow of electric power between the piezo-electric materials by electrically connecting the piezo-electric materials using bridge metal.

Description

초음파 프로브의 유연성 어레이 및 그의 제조 방법{Flexible array of ultrasonic probe and manufacturing method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a flexible array of ultrasonic probes and a manufacturing method thereof,

초음파 프로브의 유연성 어레이 및 그의 제조 방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 압전 물질 사이에 유연성 물질이 개재됨으로써 유연성을 구비할 수 있으며, 브릿지 메탈이 압전 물질 사이를 전기적으로 연결하기 때문에 압전 물질 사이에 전기 흐름이 원활하게 이루어질 수 있는 초음파 프로브의 유연성 어레이 및 그의 제조 방법이 개시된다.
A flexible array of ultrasonic probes and a method of manufacturing the same are disclosed. More particularly, the present invention relates to a flexible array of ultrasonic probes in which a flexible material is interposed between piezoelectric materials to provide flexibility, and an electric current can flow smoothly between piezoelectric materials because the bridge metal electrically connects the piezoelectric materials. And a method for producing the same.

일반적으로, 초음파 진단 장치는 사람이 들을 수 없는 주파수의 음파, 즉 초음파 신호를 피검사체에 쏘아 반사된 초음파 신호로 피검사체의 내부 조직을 영상화하는 장치이다. 초음파는 서로 다른 두 물질의 경계에서 반사율이 다르기 때문에 이러한 영상화가 가능할 수 있다.2. Description of the Related Art Generally, an ultrasonic diagnostic apparatus is a device for imaging an internal tissue of a subject by emitting a sound wave of a frequency that can not be heard by a person, that is, an ultrasonic signal to a subject and reflected by the ultrasonic signal. This imaging may be possible because ultrasonic waves have different reflectivities at the boundaries of two different materials.

초음파 진단 장치는, 피검사체의 내부로 초음파 프로브가 초음파 신호를 보낸 후, 피검사체 내의 각 조직에서 반사되어 되돌아오는 응답 신호를 다시 프로브가 수신하고, 초음파 프로브가 수신한 응답 신호를 재구성하여 초음파 신호가 조사된 검사 부위의 단면상을 만들 수 있다. 이러한 단면상은 초음파 진단 장치의 모니터로 출력되고, 모니터의 단면상을 검토하면 피검사체의 내부 조직을 육안으로 확인할 수 있다. 따라서, 의료 분야에서는 초음파 진단 장치를 이용하여 환자의 질병 상태를 판단할 수 있다. In the ultrasonic diagnostic apparatus, an ultrasonic probe sends an ultrasonic signal to the inside of the object to be inspected. Then, the probe receives the response signal reflected back from each tissue in the object, reconstructs the response signal received by the ultrasonic probe, Can be made in the cross-section of the irradiated test site. This cross-sectional image is output to the monitor of the ultrasonic diagnostic apparatus, and the internal structure of the subject can be visually confirmed by examining the cross section of the monitor. Accordingly, in the medical field, it is possible to determine the disease state of the patient by using the ultrasonic diagnostic apparatus.

이러한 초음파 진단 장치의 구성에 대해 설명하면, 일반적인 초음파 진단 장치는, 장치본체와, 실질적으로 피검사체에 접촉되어 초음파 진단을 실행하는 초음파 프로브(초음파 탐촉자)와, 장치본체와 초음파 프로브를 전기적으로 연결하는 케이블을 구비한다.A general ultrasonic diagnostic apparatus includes an apparatus main body, an ultrasonic probe (ultrasonic probe) which is brought into contact with an object to be inspected and performs ultrasonic diagnosis, and an ultrasonic probe which is electrically connected to the apparatus main body and the ultrasonic probe .

초음파 프로브에 대해 부연 설명하면, 초음파 프로브는 전기에너지를 이용하여 초음파를 발생시킬 수 있으며, 그와 반대로 초음파를 감지하여 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 특히 2D 초음파 프로브의 어레이는 전기적으로 초점의 상하좌우 그리고 깊이를 조절할 수 있으며, 초음파 프로브의 어레이의 개수가 많아질수록 전기적 방향 조절이 세밀해지며 초점 거리를 늘릴 수 있다.The ultrasonic probe can generate ultrasonic waves by using electric energy, and conversely, it can generate electric energy by detecting ultrasonic waves. In particular, the array of 2D ultrasonic probes can electrically adjust the depth, the depth, and the depth of the focus. As the number of the array of the ultrasonic probes increases, the electric direction adjustment becomes finer and the focal distance can be increased.

초음파 프로브는 다음의 2가지로 분류할 수 있다. 먼저, 탐촉자 간의 전기적/기계적 분리를 기계적으로 자르는 방식이 적용된 초음파 프로브로서 이러한 프로브의 경우 초정밀의 초음파 영상 기술을 구현하기에는 한계가 있다.Ultrasonic probes can be classified into the following two types. First, there is a limit to implement ultra-precise ultrasound imaging in the case of such an ultrasonic probe in which the mechanical / electrical separation between the probes is mechanically cut.

한편, 다른 하나는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 정밀 압전 탐촉자 어레이가 적용된 초음파 프로브로서, 이러한 프로브는 미세 가공 기술을 이용해 어레이를 제작하기 때문에 소형화를 이룰 수 있지만, 정전 효과를 이용하기 위해서 많은 바이어스 전압을 필요로 하며 이로 인해 전기에너지 소모가 많으며, 아울러 정전 방식의 특성상 고음압을 발생시키기 힘든 한계가 있다. 아울러, 일반적인 초음파 프로브의 어레이는 유연성을 구비하지 않아 곡면을 가진 표면에 부착하기 힘들기 때문에 기계적으로 음파를 포커싱(focusing)하기 어려운 문제도 있다.
On the other hand, the other is an ultrasonic probe to which a precision piezoelectric probe array using a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology is applied. Such an probe can be miniaturized because an array is manufactured using a microfabrication technique. However, A large amount of bias voltage is required, which consumes a large amount of electric energy. Moreover, due to the characteristics of the electrostatic method, it is difficult to generate high sound pressure. In addition, since an array of general ultrasonic probes is not flexible and is difficult to attach to a curved surface, there is a problem that it is difficult to mechanically focus a sound wave.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 압전 물질 사이에 유연성 물질이 개재됨으로써 유연성을 구비할 수 있으며, 이를 통해 예를 들면 곡면을 갖는 케이스의 부분에도 용이하게 결합될 수 있어 음파의 포커싱을 우수하게 할 수 있고 아울러 브릿지 메탈이 압전 물질 사이를 전기적으로 연결하기 때문에 압전 물질 사이에 전기 흐름이 원활하게 이루어질 수 있는 초음파 프로브의 유연성 어레이 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of an embodiment of the present invention is to provide a piezoelectric resonator having flexibility by interposing a flexible material between piezoelectric materials so that it can be easily coupled to, for example, a portion of a case having a curved surface, The present invention also provides a flexible array of ultrasonic probes in which electric current flows smoothly between piezoelectric materials because bridge metals are electrically connected between piezoelectric materials, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 압전 원리와 반도체 미세 공정인 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 통해 제조되는 것이기 때문에 초정밀 초음파 영상 기술을 구현할 수 있는 초음파 프로브의 유연성 어레이 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a flexible array of ultrasonic probes capable of realizing ultra-precise ultrasonic imaging technology because it is manufactured through a piezoelectric principle and MEMS (Micro Electro Mechanical System) Method.

본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법은, 실리콘의 일측에 전극이 부착된 압전 물질을 부착하는, 압전 물질 부착 단계; 상기 압전 물질의 중앙 부분을 절취한 후 절취된 상기 압전 물질의 상부에 포토레지스트 물질을 형성하는, 포토레지스트 단계; 포토레지스트에 의해 음각으로 형성된 상기 압전 물질의 사이 부분 및 상기 실리콘에 형성된 함몰 부분에 유연성 물질을 충진하는, 유연성 부여 단계; 및 상기 압전 물질의 상부에 있는 상기 포토레지스트 물질의 일부를 제거하고, 절취되어 이격된 상기 압전 물질 간을 브릿지 메탈(bridge metal)로 연결하는, 메탈 연결 단계;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 압전 물질 사이에 유연성 물질이 개재됨으로써 유연성을 구비할 수 있으며, 이를 통해 예를 들면 곡면을 갖는 케이스의 부분에도 용이하게 결합될 수 있어 음파의 포커싱을 우수하게 할 수 있고 아울러 브릿지 메탈이 압전 물질 사이를 전기적으로 연결하기 때문에 압전 물질 사이에 전기 흐름이 원활하게 이루어질 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a flexible array of ultrasonic probes, the method comprising: attaching a piezoelectric material having electrodes on one side of a silicon; Removing a central portion of the piezoelectric material and forming a photoresist material on top of the cut piezoelectric material; Applying a flexible material to the intervening portions of the piezoelectric material and the depressed portions formed in the silicon, which are formed intentionally by the photoresist; And a metal connection step of removing a part of the photoresist material on the piezoelectric material and connecting the cut and separated piezoelectric material with a bridge metal. By providing a flexible material between the piezoelectric materials, flexibility can be provided. For example, it can be easily coupled to a portion of a case having a curved surface, so that focusing of a sound wave can be made excellent, Since electrical connection is made between the materials, the electric current can be smoothly flowed between the piezoelectric materials.

일측에 따르면, 상기 압전 물질의 하단면의 적어도 일부분이 노출되도록 상기 실리콘을 제거하는, 실리콘 제거 단계를 더 포함할 수 있다.According to one aspect, the method may further include removing the silicon so that at least a portion of the bottom surface of the piezoelectric material is exposed.

일측에 따르면, 상기 유연성 부여 단계에 사용되는 상기 유연성 물질은 폴리다이메틸실록세인(PDMS, Polydimethylsiloxane)일 수 있다.According to one aspect, the flexible material used in the flexibility imparting step may be polydimethylsiloxane (PDMS).

일측에 따르면, 상기 메탈 연결 단계 시, 상기 유연성 물질을 덮는 상기 포토레지스트 물질의 일부를 남기고 상기 압전 물질을 덮는 상기 포토레지스트 물질의 일부를 제거하며, 상기 브릿지 메탈은 상기 유연성 물질을 덮는 상기 포토레지스트 물질을 감싸도록 하부로 개방된 디귿(ㄷ)자 형상을 가지며 상기 브릿지 메탈의 양측의 하단이 이격된 상기 압전 물질의 외측 상면에 연결되도록 할 수 있다.According to one aspect of the present invention, in the metal connection step, a part of the photoresist material covering the piezoelectric material is removed while leaving a part of the photoresist material covering the flexible material, And a bottom end of the bridge metal may be connected to the outer upper surface of the piezoelectric material spaced apart from the lower end of the bridge metal.

일측에 따르면, 상기 유연성 부여 단계 시, 상기 유연성 물질의 하면과 상기 실리콘의 하단면이 동일한 면을 갖도록 상기 실리콘의 하단 부분을 제거할 수 있다.According to one aspect, in the flexibility imparting step, the lower portion of the silicon can be removed so that the lower surface of the flexible material and the lower surface of the silicon have the same surface.

일측에 따르면, 상기 실리콘 제거 단계 시, 상기 유연성 물질이 존재하는 상기 실리콘의 저면 및 외측 부분에 메탈 마스크를 부착한 후, 상기 메탈 마스크가 부착된 부분을 제외한 상기 실리콘의 일부분을 제거함으로써 상기 압전 물질의 하단면이 노출되도록 할 수 있다. According to one aspect of the present invention, in the silicon removal step, a metal mask is attached to the bottom and outer portions of the silicon in which the flexible material exists, and then a portion of the silicon except for the portion to which the metal mask is attached is removed, So that the lower end surface of the lower surface of the base plate can be exposed.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 프로브의 유연성 어레이는, 상호 이격되도록 배치되는 적어도 2개의 압전 물질; 상기 적어도 2개의 압전 물질의 사이에서 상기 적어도 2개의 압전 물질의 사이를 연결하며 유연성을 갖는 유연성 물질; 및 상기 적어도 2개의 압전 물질을 전기적으로 연결하는 브릿지 메탈;을 포함할 수 있으며, 이를 통해, 압전 물질 사이에 유연성 물질이 개재됨으로써 유연성을 구비할 수 있으며, 이를 통해 예를 들면 곡면을 갖는 케이스의 부분에도 용이하게 결합될 수 있어 음파의 포커싱을 우수하게 할 수 있고 아울러 브릿지 메탈이 압전 물질 사이를 전기적으로 연결하기 때문에 압전 물질 사이에 전기 흐름이 원활하게 이루어질 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a flexible array of ultrasonic probes comprising: at least two piezoelectric materials arranged to be spaced apart from each other; A flexible material connecting the at least two piezoelectric materials between the at least two piezoelectric materials and having flexibility; And a bridge metal for electrically connecting the at least two piezoelectric materials. Through the provision of the flexible material between the piezoelectric materials, flexibility can be provided. In this case, for example, a case having a curved surface So that the focus of the sound wave can be improved. Further, since the bridge metal electrically connects the piezoelectric materials, the electric current can smoothly flow between the piezoelectric materials.

일측에 따르면, 상기 유연성 물질은 폴리다이메틸실록세인(Polydimethylsiloxane)일 수 있다.According to one aspect, the flexible material may be polydimethylsiloxane.

일측에 따르면, 상기 유연성 어레이는 압전 원리 및 반도체 미세 공정인 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술로 제조될 수 있다.
According to one aspect, the flexible array can be fabricated by a piezoelectric principle and MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, which is a semiconductor microprocessing.

본 발명의 실시예에 따르면, 압전 물질 사이에 유연성 물질이 개재됨으로써 유연성을 구비할 수 있으며, 이를 통해 예를 들면 곡면을 갖는 케이스의 부분에도 용이하게 결합될 수 있어 음파의 포커싱을 우수하게 할 수 있고 아울러 브릿지 메탈이 압전 물질 사이를 전기적으로 연결하기 때문에 압전 물질 사이에 전기 흐름이 원활하게 이루어질 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the flexible material is interposed between the piezoelectric materials, flexibility can be provided, and it is possible to easily attach the flexible material to a portion of a case having a curved surface, In addition, since the bridge metal electrically connects the piezoelectric materials, the electric current can smoothly flow between the piezoelectric materials.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 압전 원리와 반도체 미세 공정인 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 통해 제조되는 것이기 때문에 초정밀 초음파 영상 기술을 구현할 수 있다.
In addition, according to the embodiment of the present invention, ultra-precise ultrasound imaging technology can be realized because it is manufactured through a piezoelectric principle and a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology which is a semiconductor fine process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 유연성 어레이의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법의 순서도이다.
도 3은 도 2에 도시된 압전 물질 부착 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 포토레지스트 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 유연성 부여 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 메탈 연결 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 실리콘 제거 단계를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a cross-sectional view of a flexible array of ultrasonic probes according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a method of fabricating a flexible array of ultrasonic probes according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the step of adhering the piezoelectric material shown in FIG.
FIG. 4 is a view for explaining the photoresist step shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a view for explaining the flexibility imparting step shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 6 is a view for explaining the metal connection step shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 7 is a view for explaining the silicon removing step shown in FIG. 2. FIG.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 유연성 어레이의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a flexible array of ultrasonic probes according to an embodiment of the present invention.

이에 도시된 것처럼, 본 실시예의 초음파 프로브의 유연성 어레이(100)는, 실리콘(110) 상에서 상호 이격되도록 배치되는 적어도 2개의 압전 물질(121), 즉 본 실시예의 2개의 압전 물질(121)과, 압전 물질(121)의 사이 및 실리콘(110)에 적어도 일부분이 인입되도록 구비되는 유연성 물질(140)과, 2개의 압전 물질(121)을 전기적으로 연결하는 브릿지 메탈(150)을 포함할 수 있다.As shown therein, the flexible array 100 of the ultrasonic probe of the present embodiment includes at least two piezoelectric materials 121, that is, two piezoelectric materials 121 of the present embodiment, which are arranged to be spaced apart from each other on the silicon 110, And a bridge metal 150 electrically connecting the two piezoelectric materials 121 between the piezoelectric material 121 and the flexible material 140 at least a portion of which is inserted into the silicon 110. [

이러한 구성의 유연성 어레이(100)는, 압전 원리와 반도체 미세 공정인 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 통해 제조되는 것이기 때문에 초정밀 초음파 영상 기술을 구현할 수 있다.Since the flexible array 100 having such a structure is manufactured through a piezoelectric principle and MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, which is a semiconductor fine process, ultra precise ultrasound imaging technology can be realized.

다만, 전술한 것처럼, 종래의 초음파 프로브의 어레이의 경우 유연성을 구비하지 못하기 때문에 초음파 프로브의 케이스의 곡면 부분에 부착하기 힘들며 이를 통해 음파를 포커싱하기 어려운 한계가 있었다.However, as described above, since the conventional array of ultrasonic probes can not have flexibility, it is difficult to attach to the curved portion of the case of the ultrasonic probe, and it is difficult to focus the ultrasonic probe through the array.

그러나, 본 실시예의 경우, 압전 물질(121) 사이에 유연성 물질(140)이 개재됨으로써 유연성을 구비할 수 있다. 즉, 유연성 물질(140)을 기준으로 압전 물질(121)의 휨이 이루어질 수 있어 예를 들면 곡면을 갖는 케이스의 부분에도 용이하게 결합될 수 있으며 이를 통해 음파의 포커싱을 우수하게 할 수 있다.However, in the case of this embodiment, flexibility can be provided by interposing the flexible material 140 between the piezoelectric materials 121. That is, the piezoelectric material 121 can be flexed on the basis of the flexible material 140, and can be easily coupled to, for example, a portion of a case having a curved surface.

아울러, 브릿지 메탈(150)이 압전 물질(121) 사이를 전기적으로 연결하기 때문에 압전 물질(121) 사이에 전기 흐름이 원활하게 이루어질 수 있다.In addition, since the bridge metal 150 electrically connects the piezoelectric materials 121, the electric current can smoothly flow between the piezoelectric materials 121.

한편 이하에서는, 이러한 구성을 갖는 초음파 프로브의 유연성 어레이(100)의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명하기로 한다.In the following, a method of manufacturing the flexible array 100 of the ultrasonic probe having such a configuration will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법의 순서도이고, 도 3은 도 2에 도시된 압전 물질 부착 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 포토레지스트 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 2에 도시된 유연성 부여 단계를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 2에 도시된 메탈 연결 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 2에 도시된 실리콘 제거 단계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a flow chart of a method of manufacturing a flexible array of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view for explaining a step of attaching the piezoelectric material shown in FIG. 2, FIG. 5 is a view for explaining the step of giving flexibility shown in FIG. 2, FIG. 6 is a view for explaining the metal connection step shown in FIG. 2, and FIG. 7 is a cross- FIG. 5A is a view for explaining the silicon removal step shown in FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 유연성 어레이(100)의 제조 방법은, 실리콘(110)의 일면(도 3 기준으로는 상면)에 압전 물질(121)을 부착하는 압전 물질 부착 단계(S100)와, 압전 물질(121)의 중앙 부분을 절취한 후 절취된 압전 물질(121)의 상부에 포토레지스트를 형성하는 포토레지스트 단계(S200)와, 포토레지스트에 의해 음각으로 형성된 압전 물질(121)의 사이 부분 및 실리콘(110)에 형성된 함몰 부분에 유연성 물질(140)을 충진하는 유연성 부여 단계(S300)와, 압전 물질(121)의 상부에 있는 포토레지스트 물질의 일부를 제거하고 절취된 압전 물질(121) 사이를 브릿지 메탈(150, bridge metal)로 연결하는 메탈 연결 단계(S400)와, 압전 물질(121)의 하단면의 적어도 일부분이 노출되도록 실리콘(110)을 제거하는 실리콘 제거 단계(S500)를 포함할 수 있다.2, a method of manufacturing a flexible array 100 of an ultrasonic probe according to an embodiment of the present invention includes the steps of attaching a piezoelectric material 121 to one surface (upper surface in FIG. 3) of a silicon 110 A photoresist step (S200) for forming a photoresist on the piezoelectric material (121) after cutting off a central portion of the piezoelectric material (121), and a photoresist step A softening step S300 of filling a soft material 140 in a portion between the formed piezoelectric material 121 and a depression formed in the silicon 110 and a step S300 of applying a part of the photoresist material in the upper portion of the piezoelectric material 121 A metal connection step S400 for connecting the cut piezoelectric material 121 with a bridge metal 150 and removing the silicon 110 so that at least a portion of the lower surface of the piezoelectric material 121 is exposed. (S500) of removing silicon have.

각 단계에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 압전 물질 부착 단계(S100)는, 도 3에 도시된 것처럼, 실리카(SiO2)로 외면이 감싸인 실리콘(110)의 상면에 압전 물질(121)을 부착하는 단계인데, 여기서 압전 물질(121)의 상면에는 상부 전극(123)이 부착되고 하면에는 하부 전극(125)이 부착된다. As shown in FIG. 3, the piezoelectric material adhering step S100 of the present embodiment attaches the piezoelectric material 121 to the upper surface of the silicon 110 covered with the outer surface of silica (SiO2) Here, the upper electrode 123 is attached to the upper surface of the piezoelectric material 121, and the lower electrode 125 is attached to the lower surface of the piezoelectric material 121.

본 실시예의 포토레지스트 단계(S00)는, 도 4에 도시된 것처럼, 중앙 부분이 절취된 압전 물질(121)의 상부에 포토레지스트함으로써 압전 물질(121)을 포토레지스트 물질(130)로 덮을 수 있다. 본 단계 시, 압전 물질(121)의 사이의 실리콘(110)은 상면으로부터 일부분 내측으로 함몰 형성되어 공간(110S)이 될 수 있다.The photoresist step S00 of this embodiment can cover the piezoelectric material 121 with the photoresist material 130 by photolithography on the top of the cut out piezoelectric material 121 as shown in Fig. . In this step, the silicon 110 between the piezoelectric materials 121 may be recessed from the upper surface to a portion inside to become the space 110S.

여기서, 절취됨으로써 나누어지는 압전 물질(121)에 대해 부연하면, 하부 전극(125)은 압전 물질(121)의 면적에 동일한 면적을 갖되 상부 전극(123)은 작은 면적을 가짐으로써 압전 물질(121)의 중앙 부분에 배치되는 구조를 갖는다. 이러한 절취 구조로 인해, 후술할 브릿지 메탈(150)이 압전 물질(121) 간을 전기적으로 연결시킬 수 있다.The lower electrode 125 has an area equal to the area of the piezoelectric material 121 and the upper electrode 123 has a small area so that the piezoelectric material 121 is separated from the piezoelectric material 121 divided by cutting. As shown in FIG. Due to this cutout structure, the bridge metal 150, which will be described later, can electrically connect the piezoelectric materials 121.

한편, 본 실시예의 유연성 부여 단계(S300)는, 도 5에 도시된 것처럼, 전술한 포토레지스트 단계(S200)에 의해서 압전 물질(121)들 사이에 형성된 공간(110S)에 유연성 물질(140)을 충진하는 단계(S00)이다. 여기서, 유연성 물질(140)로 폴리다이메틸실록세인(PDMS, Polydimethylsiloxane)이 사용될 수 있다. 폴리다이메틸실록세인은 독성이 없고 투명하면서도 무엇보다 유연하기 때문에 본 실시예의 유연성 어레이(100)에 우수한 유연성을 부여할 수 있다.5, the flexibility imparting step S300 of the present embodiment includes the step of forming the flexible material 140 in the space 110S formed between the piezoelectric materials 121 by the photoresist step S200 described above (Step S00). Here, as the flexible material 140, polydimethylsiloxane (PDMS) may be used. Because polydimethylsiloxane is non-toxic and transparent and flexible, it can provide flexibility to the flexible array 100 of this embodiment.

따라서, 본 실시예의 유연성 어레이(100)를 초음파 프로브의 케이스 중 곡면으로 형성된 부분에도 장착할 수 있으며, 유연한 구조를 통해 음파의 집중 역시 원활하게 수행할 수 있다.Therefore, the flexible array 100 of the present embodiment can be mounted on the curved surface of the case of the ultrasonic probe, and the concentration of sound waves can be smoothly performed through the flexible structure.

다만, 본 실시예에서는 유연성 물질(140)로 폴리다이메틸실록세인이 적용되는 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유연성을 구비하는 다른 재질의 유연성 물질(140)이 적용될 수 있음은 당연하다.In this embodiment, polydimethylsiloxane is applied to the flexible material 140. However, the present invention is not limited thereto, and it is possible to apply the flexible material 140 having other flexibility. Do.

아울러, 유연성 부여 단계(S300) 시, 유연성 물질(140)을 기준으로 양측이 유연하게 움직일 수 있도록 실리콘(110)의 하단부가 제거된다. 즉, 도 5의 가장 하부 도면에 도시된 것처럼, 유연성 물질(140)의 하면과 실리콘(110)의 하단면이 동일한 면을 갖도록 실리콘(110)의 하단 부분을 제거할 수 있으며, 이를 통해 유연성 물질(140)만 그 사이에 존재하기 때문에 유연성 물질(140)을 기준으로 양측이 유연하게 움직일 수 있다.In addition, in the softening step S300, the lower end of the silicon 110 is removed so that both sides of the flexible material 140 can be flexibly moved. 5, the lower portion of the silicon 110 may be removed so that the lower surface of the flexible material 140 and the lower surface of the silicon 110 have the same surface, Only the flexible material 140 is present therebetween, so that both sides of the flexible material 140 can be flexibly moved.

한편, 본 실시예의 메탈 연결 단계(S400)는, 도 6에 도시된 것처럼, 압전 물질(121)의 상부에 있는 포토레지스트 물질(130)의 일부를 제거하고 절취된 압전 물질(121) 사이를 브릿지 메탈(150, bridge metal)로 연결하는 단계로서, 이를 통해 이격된 압전 물질(121) 사이에 전기적인 연결이 이루어질 수 있다.6, a part of the photoresist material 130 on the upper portion of the piezoelectric material 121 is removed, and the bridge between the cut piezoelectric material 121 and the bridge material A bridge metal 150 may be used to electrically connect the spaced apart piezoelectric materials 121 to each other.

부연하면, 전술한 유연성 부여 단계(S300) 이후, 압전 물질(121)의 상부에 있는 포토레지스트 물질(130)을 제거하는데, 이 때 압전 물질(121)의 외측 영역 및 유연성 물질(140)에 있는 포토레지스트 물질(130a)은 제거하지 않는다.In addition, after the above-described flexibility imparting step S300, the photoresist material 130 on the upper portion of the piezoelectric material 121 is removed. At this time, in the outer region of the piezoelectric material 121 and in the outer region of the flexible material 140 The photoresist material 130a is not removed.

브릿지 메탈(150)은 유연성 물질(140)을 덮는 포토레지스트 물질(130a)을 감싸도록 하부로 개방된 디귿(ㄷ)자 형상을 가지며, 양측의 하단이 이격된 압전 물질(121)의 외측 상면에 연결될 수 있다. The bridge metal 150 has a diagonal shape opened downward to enclose the photoresist material 130a covering the flexible material 140 and is formed on the outer upper surface of the piezoelectric material 121, Can be connected.

이러한 브릿지 메탈(150)은 전도성을 갖는 금속으로서, 브릿지 메탈(150)이 압전 물질(121)을 연결시킴으로써 압전 물질(121) 사이의 전기적인 연결이 이루어질 수 있다. 즉 전술한 단계들에 의해 압전 물질(121)은 이격되지만 브릿지 메탈(150)로 연결함으로써 전기적인 연결을 유지할 수 있고, 아울러 이격된 압전 물질(121) 사이에 유연성 물질(140)이 배치됨으로써 압전 물질(121)은 유연성 물질(140)을 기준으로 유연성을 얻을 수 있는 것이다.The bridge metal 150 is a conductive metal, and the bridge metal 150 connects the piezoelectric material 121 to make electrical connection between the piezoelectric materials. That is, by the above-described steps, the piezoelectric material 121 is separated but can be electrically connected by connecting with the bridge metal 150, and the flexible material 140 is disposed between the separated piezoelectric materials 121, The material 121 is capable of obtaining flexibility based on the flexible material 140.

이어서, 본 실시예의 실리콘 제거 단계(S500)는, 도 7에 도시된 것처럼, 압전 물질(121)의 하단면의 적어도 일부분이 노출되도록 실리콘(110)을 제거하는 단계로서, 이를 통해 유연성 어레이(100)의 제조가 완료될 수 있다.7, the silicon removing step S500 of this embodiment is a step of removing the silicon 110 such that at least a portion of the lower end surface of the piezoelectric material 121 is exposed, whereby the flexible array 100 ) Can be completed.

실리콘 제거 단계(S500) 시, 먼저 유연성 물질(140) 및 그에 인접한 실리콘(110)의 일부 하단부에 메탈 마스크(160)를 부착할 수 있다. 그리고 이어서 메탈 마스크(160)가 커버하는 영역이 아닌 실리콘(110)을 제거할 수 있는데, 이 때 압전 물질(121)의 하단면이 노출되기까지 실리콘(110)을 제거할 수 있다.In the silicon removing step S500, the metal mask 160 may be first attached to the lower end of the flexible material 140 and a part of the silicon 110 adjacent thereto. Subsequently, the silicon 110 may be removed, not the area covered by the metal mask 160. At this time, the silicon 110 may be removed until the bottom surface of the piezoelectric material 121 is exposed.

이를 통해, 도 1에 도시된 바와 같은 유연성을 구비하면서도 전기 흐름 역시 원활하게 그리고 효율적으로 이루어질 수 있는 유연성 어레이(100)가 제조될 수 있는 것이다.Accordingly, a flexible array 100 having flexibility as shown in FIG. 1 and capable of smoothly and efficiently performing an electric current flow can be manufactured.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전 물질(121) 사이에 유연성 물질(140)이 개재됨으로써 유연성을 구비할 수 있으며, 이를 통해 예를 들면 곡면을 갖는 케이스의 부분에도 용이하게 결합될 수 있어 음파의 포커싱을 우수하게 할 수 있고 아울러 브릿지 메탈(150)이 압전 물질(121) 사이를 전기적으로 연결하기 때문에 압전 물질(121) 사이에 전기 흐름이 원활하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, since the flexible material 140 is interposed between the piezoelectric materials 121, it is possible to provide flexibility, for example, Since the bridge metal 150 electrically connects between the piezoelectric materials 121, it is possible to smoothly flow the electric current between the piezoelectric materials 121.

또한, 압전 원리와 반도체 미세 공정인 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 통해 제조되는 것이기 때문에 초정밀 초음파 영상 기술을 구현할 수 있는 장점도 있다.In addition, since it is manufactured through a piezoelectric principle and a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, which is a semiconductor fine process, there is also an advantage that ultra precise ultrasonic imaging technology can be realized.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100 : 초음파 프로브의 유연성 어레이
110 : 실리콘
121 : 압전 물질
130 : 포토레지스트 물질
140 : 유연성 물질
150 : 브릿지 메탈
160 : 메탈 마스크100: Flexible array of ultrasonic probes
110: Silicon
121: Piezoelectric material
130: Photoresist material
140: Flexible material
150: Bridge metal
160: Metal mask

Claims (9)

실리콘의 일측에 전극이 부착된 압전 물질을 부착하는, 압전 물질 부착 단계;
상기 압전 물질의 중앙 부분을 절취한 후 절취된 상기 압전 물질의 상부에 포토레지스트 물질을 형성하는, 포토레지스트 단계;
포토레지스트에 의해 음각으로 형성된 상기 압전 물질의 사이 부분 및 상기 실리콘에 형성된 함몰 부분에 유연성 물질을 충진하는, 유연성 부여 단계; 및
상기 압전 물질의 상부에 있는 상기 포토레지스트 물질의 일부를 제거하고, 절취되어 이격된 상기 압전 물질 간을 브릿지 메탈(bridge metal)로 연결하는, 메탈 연결 단계;
를 포함하는 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법.
Attaching a piezoelectric material with an electrode attached to one side of the silicon;
Removing a central portion of the piezoelectric material and forming a photoresist material on top of the cut piezoelectric material;
Applying a flexible material to the intervening portions of the piezoelectric material and the depressed portions formed in the silicon, which are formed intentionally by the photoresist; And
A metal connection step of removing a part of the photoresist material above the piezoelectric material and connecting the cut and spaced apart piezoelectric materials with a bridge metal;
Wherein the flexible array of ultrasonic probes comprises a plurality of ultrasonic probes.
제1항에 있어서,
상기 압전 물질의 하단면의 적어도 일부분이 노출되도록 상기 실리콘을 제거하는, 실리콘 제거 단계를 더 포함하는 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법.
The method according to claim 1,
And removing the silicon to expose at least a portion of the bottom surface of the piezoelectric material.
제1항에 있어서,
상기 유연성 부여 단계에 사용되는 상기 유연성 물질은 폴리다이메틸실록세인(PDMS, Polydimethylsiloxane)인 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the flexible material used in the flexibility imparting step is polydimethylsiloxane (PDMS).
제1항에 있어서,
상기 메탈 연결 단계 시, 상기 유연성 물질을 덮는 상기 포토레지스트 물질의 일부를 남기고 상기 압전 물질을 덮는 상기 포토레지스트 물질의 일부를 제거하며, 상기 브릿지 메탈은 상기 유연성 물질을 덮는 상기 포토레지스트 물질을 감싸도록 하부로 개방된 디귿(ㄷ)자 형상을 가지며 상기 브릿지 메탈의 양측의 하단이 이격된 상기 압전 물질의 외측 상면에 연결되도록 하는 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법.
The method according to claim 1,
Removing a portion of the photoresist material covering the piezoelectric material while leaving a portion of the photoresist material covering the flexible material during the metal connection step, the bridge metal covering the photoresist material covering the flexible material And the lower ends of the bridge metal are connected to the outer upper surfaces of the piezoelectric material spaced apart from each other.
제2항에 있어서,
상기 유연성 부여 단계 시, 상기 유연성 물질의 하면과 상기 실리콘의 하단면이 동일한 면을 갖도록 상기 실리콘의 하단 부분을 제거하는 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the lower end portion of the silicon is removed so that the lower surface of the flexible material and the lower surface of the silicon have the same surface at the flexibility imparting step.
제5항에 있어서,
상기 실리콘 제거 단계 시, 상기 유연성 물질이 존재하는 상기 실리콘의 저면 및 외측 부분에 메탈 마스크를 부착한 후, 상기 메탈 마스크가 부착된 부분을 제외한 상기 실리콘의 일부분을 제거함으로써 상기 압전 물질의 하단면이 노출되도록 하는 초음파 프로브의 유연성 어레이 제조 방법.
6. The method of claim 5,
A metal mask is attached to the bottom and outer portions of the silicon where the flexible material is present, and then a portion of the silicon except for the portion to which the metal mask is attached is removed, Wherein said method comprises the steps of:
상호 이격되도록 배치되는 적어도 2개의 압전 물질;
상기 적어도 2개의 압전 물질의 사이에서 상기 적어도 2개의 압전 물질의 사이를 연결하며 유연성을 갖는 유연성 물질; 및
상기 적어도 2개의 압전 물질을 전기적으로 연결하는 브릿지 메탈;
을 포함하는 초음파 프로브의 유연성 어레이.
At least two piezoelectric materials arranged to be spaced apart from each other;
A flexible material connecting the at least two piezoelectric materials between the at least two piezoelectric materials and having flexibility; And
A bridge metal electrically connecting the at least two piezoelectric materials;
And a flexible array of ultrasonic probes.
제7항에 있어서,
상기 유연성 물질은 폴리다이메틸실록세인(Polydimethylsiloxane)인 초음파 프로브의 유연성 어레이.
8. The method of claim 7,
Wherein the flexible material is a polydimethylsiloxane.
제7항에 있어서,
상기 유연성 어레이는 압전 원리 및 반도체 미세 공정인 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술로 제조되는 초음파 프로브의 유연성 어레이.8. The method of claim 7,
The flexible array is a flexible array of ultrasonic probes fabricated by piezoelectric principle and MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology which is a semiconductor microprocessing.
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