KR20180078228A - 모듈형 디바이스 및 케이블 조립체를 포함하는 프로브 조립체 및 시스템 - Google Patents

모듈형 디바이스 및 케이블 조립체를 포함하는 프로브 조립체 및 시스템 Download PDF

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KR20180078228A
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크레가나 언리미티드 캄파니
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Abstract

프로브 조립체(650)는 외부 신호를 검출하거나 에너지를 방출하도록 구성된 모듈형 디바이스(670)를 포함한다. 모듈형 디바이스(670)는 전기 접점 또는 광파이버 단부 중 적어도 하나를 포함하는 디바이스 어레이(676)를 갖는다. 프로브 조립체(650)는 컴퓨팅 시스템(554)에 모듈형 디바이스(670)를 통신적으로 결합하고 그를 통해 데이터 신호를 전송하도록 구성된 케이블 조립체(652)를 또한 포함한다. 케이블 조립체(652)는 정합 측면(662)을 포함하는 커넥터 본체(660) 및 정합 측면(662)과 커넥터 본체(660)를 통해 연장하는 채널(246)을 갖는 어레이 커넥터(654)를 포함한다. 케이블 조립체(652)는 커넥터 본체(660)의 대응 채널(246) 내에 배치된 복수의 통신 라인(656)을 포함한다. 통신 라인(656)은 단자 어레이(114)를 형성하도록 정합 측면(662)에 근접하여 위치된 각각의 단부면(415)을 갖는다. 단자 어레이(114)는 모듈형 디바이스(670)의 디바이스 어레이(676)와 정렬되고 그에 결합된다.

Description

모듈형 디바이스 및 케이블 조립체를 포함하는 프로브 조립체 및 시스템
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는, 본 출원과 동일자로 출원되었고 발명의 명칭이 "어레이 커넥터 및 그 제조 방법(Array Connector and Method of Manufacturing the Same)"인 미국 특허 출원 제14/837,895호에 설명된 주제와 유사한 주제를 포함한다.
성능을 향상시키거나 적어도 유지하면서 데이터 처리량을 증가시키기 위한 전기 및/또는 광학 기술 산업에서의 일반적인 시장 요구가 존재한다. 그러나, 대항하는 시장 요구는 전기 및/또는 광학 기술을 사용하는 디바이스 또는 시스템이 크기가 축소되어야 하는 것이다. 이들 시장 요구는 상이한 구성요소가 서로 전기적으로 또는 광학적으로 통신하는 소비자 전자 기기 산업 및 의료용 디바이스 전체에 걸쳐 이루어졌다. 의료용 디바이스에 관한 일 예로서, 실시간 3차원(3D) 영상 시스템을 카테터 기반 2차원(2D) 심장내 초음파(intracardiac echo: ICE) 영상 시스템으로 대체하는 요구가 존재한다. 이들 영상 시스템의 모두는 카테터의 원위 단부에 결합된 프로브를 갖는 카테터를 이용할 수도 있다. 카테터는 환자의 신체(예를 들어, 인간 또는 동물) 내로의 삽입을 위해 구성될 수도 있다. 카테터는 케이블 조립체를 통해 사용자 디바이스에 통신적으로 결합된다. 케이블 조립체는 프로브로부터 사용자 디바이스로 데이터 신호를 통신하도록 구성된다.
더 고품질 영상 및/또는 3D 영상을 성취하기 위해, 의료용 디바이스 제조업자들은 용량성 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(CMUT) 프로브 또는 압전 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(PMUT) 프로브로 종래의 압전 트랜스듀서 프로브를 대체하려고 추구하고 있다. CMUT 및 PMUT 프로브는 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 제조 기술을 사용하여 제조될 수도 있다.
CMUT 및 PMUT 프로브는 실현가능한 것으로서 증명되었지만, CMUT 및 PMUT 프로브는 상업적으로 비실용적일 수도 있다. CMUT 및 PMUT는 통상적으로 감지 요소의 치밀한 트랜스듀서 어레이를 포함한다. 예를 들어, 트랜스듀서 어레이는 약 1000개의 감지 요소/cm2을 가질 수도 있다. 이 트랜스듀서 어레이에 의해 검출된 외부 신호에 기초하는 통신 데이터 신호는 과제가 될 수 있다. 예를 들어, 카테터 및 대응 케이블 조립체는 환자의 신체 내로 삽입되는 것이 가능한 단면 크기를 가져야 하는 것이 종종 바람직하거나 필요하다. 종래, 축소된 단면 크기를 유지하면서 트랜스듀서 어레이와 케이블 조립체를 상호접속하기 위한 상업적으로 적당한 방법이 결여되어 있다. 유사한 문제점이 케이블 조립체에 결합되는 소형 모듈형 디바이스를 이용하는 다른 산업 또는 기술에서 또한 존재할 수도 있다.
실시예에서, 외부 신호를 검출하거나 에너지를 방출하도록 구성된 모듈형 디바이스를 포함하는 프로브 조립체가 제공된다. 모듈형 디바이스는 전기 접점 및 광파이버 단부 중 적어도 하나를 포함하는 디바이스 어레이를 갖는다. 프로브 조립체는 컴퓨팅 시스템에 모듈형 디바이스를 통신적으로 결합하고 그를 통해 데이터 신호를 전송하도록 구성된 케이블 조립체를 또한 포함한다. 케이블 조립체는 정합 측면을 포함하는 커넥터 본체 및 정합 측면과 커넥터 본체를 통해 연장하는 채널을 갖는 어레이 커넥터를 포함한다. 케이블 조립체는 커넥터 본체의 대응 채널 내에 배치된 복수의 통신 라인을 포함한다. 통신 라인은 와이어 도전체 또는 광파이버 중 적어도 하나를 포함한다. 통신 라인은 단자 어레이를 형성하도록 정합 측면에 근접하여 위치된 각각의 단부면을 갖는다. 단자 어레이는 모듈형 디바이스의 디바이스 어레이와 정렬되고 그에 결합된다.
선택적으로, 프로브 조립체는 모듈형 디바이스를 둘러싸고 인간 신체 또는 동물 신체와 같은 개인 내로 삽입되도록 구성된 프로브 본체를 포함한다. 예를 들어, 모듈형 디바이스는 프로브 본체에 의해 둘러싸인 용량성 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(CMUT) 또는 압전 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(PMUT) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 커넥터 본체는 나란히 적층되고 정합 측면을 형성하는 각각의 정합 에지를 갖는 복수의 기판층을 포함한다. 기판층은 각각의 계면이 인접한 기판층 사이에 형성되어 있는 복수의 계면을 형성할 수도 있고, 여기서 인접한 기판층은 그 사이에 채널을 형성한다. 선택적으로, 통신 라인은 와이어 도전체 및 와이어 도전체의 대응 단부면에 직접 결합되는 도전성 범프를 포함한다. 도전성 범프는 대응 정합 단자를 형성하고, 단자 어레이를 형성하도록 정합 측면을 따라 제시된다. 도전성 범프는 디바이스 어레이의 대응 전기 접점에 전기적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 디바이스 어레이는 열 압축 접합, 무땜납 접합, 또는 이방성 도전성 필름 또는 겔 중 하나를 통해 단자 어레이에 결합된다.
실시예에서, 외부 신호를 검출하거나 에너지를 방출하도록 구성된 모듈형 디바이스를 포함하는 시스템이 제공된다. 모듈형 디바이스는 전기 접점 및 광파이버 단부 중 적어도 하나를 갖는 디바이스 어레이를 포함한다. 시스템은 외부 신호에 기초하는 데이터 신호를 수신하거나 에너지를 방출하기 위해 데이터 신호를 모듈형 디바이스에 전송하도록 구성된 제어 디바이스를 또한 포함한다. 시스템은 제어 디바이스에 모듈형 디바이스를 통신적으로 결합하고 그를 통해 데이터 신호를 전송하도록 구성된 케이블 조립체를 또한 포함한다. 케이블 조립체는 정합 측면을 갖는 커넥터 본체 및 정합 측면과 커넥터 본체를 통해 연장하는 채널을 포함한다. 케이블 조립체는 커넥터 본체의 대응 채널 내에 배치된 복수의 통신 라인을 포함한다. 통신 라인은 와이어 도전체 또는 광파이버 중 적어도 하나이다. 통신 라인은 단자 어레이를 형성하도록 정합 측면에 근접하여 위치된 각각의 단부면을 갖는다. 단자 어레이는 모듈형 디바이스의 디바이스 어레이와 정렬되고 그에 결합된다.
도 1은 실시예에 따라 형성된 어레이 커넥터의 사시도이다.
도 2는 도 1의 어레이 커넥터의 측면도이다.
도 3은 실시예에 따른 어레이 커넥터를 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 3의 방법의 상이한 단계를 더 상세히 도시하고 있다.
도 5는 실시예에 따라 형성된 작업층의 단면의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 6은 도 5의 작업층의 다른 SEM 이미지이다.
도 7은 실시예에 따라 형성된 작업층의 정면 단부도이다.
도 8은 도 7의 작업층의 평면도이다.
도 9는 실시예에 따라 형성된 작업층의 평면도이다.
도 10a는 실시예에 따른 어레이 커넥터의 기판층이 적층될 때의 어레이 커넥터의 사시도이다.
도 10b는 실시예에 따른 통신 라인이 결합층에 고정되어 있는 기판층의 평면도이다.
도 10c는 통신 라인의 반부가 제1 결합층에 고정되고 통신 라인의 반부가 제1 결합층 아래에 위치된 제2 결합층에 고정되어 있는 기판층의 평면도이다.
도 11은 실시예에 따라 형성된 어레이 커넥터의 측단면도이다.
도 12는 어레이 커넥터의 정합 측면이 변형된 후의 도 11의 어레이 커넥터의 측단면도이다.
도 13은 도전성 범프가 정합 측면을 따라 증착되거나 성장된 후의 도 11의 어레이 커넥터의 측단면도이다.
도 14는 실시예에 따라 형성된 케이블 조립체의 단부의 이미지이다.
도 15는 케이블 조립체의 정합 측면의 확대도이다.
도 16은 모듈형 디바이스에 결합되는 실시예에 따라 형성된 어레이 커넥터의 측단면도이다.
도 17은 모듈형 디바이스에 결합되는 실시예에 따라 형성된 어레이 커넥터의 측단면도이다.
도 18은 어레이 커넥터를 이용하는 실시예에 따라 형성된 시스템을 도시하고 있다.
도 19는 어레이 커넥터를 이용하는 실시예에 따라 형성된 프로브 조립체의 원위 단부의 사시도이다.
도 20은 케이블 조립체가 모듈형 디바이스에 결합되도록 자세를 취하고 있는 실시예에 따른 프로브 조립체의 부분 분해도이다.
도 21은 프로브 본체가 제거되어 있는 도 20의 프로브 조립체의 사시도이다.
도 22는 실시예에 따른 어레이 커넥터의 정합 측면을 도시하고 있다.
도 23은 실시예에 따른 어레이 커넥터의 정합 측면을 도시하고 있다.
도 24는 다양한 실시예와 함께 사용될 수도 있는 예시적인 전극의 측단면도이다.
도 25는 다양한 실시예와 함께 사용될 수도 있는 예시적인 압전 초음파 요소의 측단면도이다.
도 26은 다양한 실시예와 함께 사용될 수도 있는 예시적인 CMUT 요소의 측단면도이다.
도 27은 다양한 실시예와 함께 사용될 수도 있는 예시적인 PMUT 요소의 측단면도이다.
본 명세서에 설명된 실시예는 어레이 커넥터, 어레이 커넥터를 이용하는 장치 또는 디바이스(예를 들어, 검출기 조립체 및 시스템), 및 그 제조 또는 제작 방법을 포함한다. 어레이 커넥터는 다른 구성요소에 결합된 단자의 어레이에 장치(예를 들어, 디바이스 또는 시스템)를 전기적으로 그리고/또는 광학적으로 상호접속하도록 구성된다. 단자는 접촉 패드와 같은 전기 단자일 수도 있고, 또는 단자는 광파이버의 단부일 수도 있다. 어레이 커넥터는 복수의 통신 라인을 유지하는 커넥터 본체를 포함한다. 통신 라인은 전력 또는 데이터 신호의 형태의 전류를 전송하는 것이 가능한 와이어 도전체를 포함할 수도 있다. 통신 라인은 광 또는 광학 신호를 전송하는 것이 가능한 광파이버를 또한 포함할 수도 있다. 커넥터 본체는 통상적으로 서로에 관하여 고정 위치에 통신 라인의 부분 또는 세그먼트를 유지하는 강성 구조체를 제공한다. 통신 라인은 커넥터 본체의 하나 이상의 측면을 따라 정합 단자의 어레이를 형성할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 어레이 커넥터는 모듈형 디바이스 및 제어 디바이스와 같은 2개의 구성요소를 상호접속하는 케이블 조립체의 부분일 수도 있다. 특정 실시예에서, 모듈형 디바이스는 외부 신호를 검출하거나 에너지를 방출하도록 구성된 요소의 어레이를 포함한다. 예를 들어, 모듈형 디바이스는 전극을 갖는 고상 디바이스일 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 어레이 커넥터는 적어도 부분적으로 커넥터 본체를 형성하도록 나란히 적층된 복수의 기판층을 포함한다. 통신 라인은 인접한 기판층 사이의 계면을 따라 연장할 수도 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "기판층"은 달리 언급되지 않으면 재료의 단일의 연속체에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각각의 기판층은 동일한 또는 상이한 재료의 다수의 서브층으로부터 형성될 수도 있다. 더욱이, 각각의 기판층은 그 내에 위치되거나 그를 통해 연장하는 상이한 재료의 하나 이상의 특징부를 포함할 수도 있다. 상이한 기판층은 포토리소그래피, 에칭, 스퍼터링, 증착, 캐스팅(예를 들어, 스핀 코팅), 화학 기상 증착, 전착, 에피택시, 열 산화, 물리적 기상 증착 등과 같은 공지의 성막 프로세스를 사용하여 형성될 수도 있다. 하나 이상의 층은 마이크로몰딩 또는 나노임프린트 리소그래피(NIL)와 같은 성형 프로세스를 사용하여 또한 형성될 수도 있다.
본 명세서에 설명될 때, 정합 단자는 다른 구성요소의 대응 어레이에 결합하도록 구성되는 단자 어레이를 형성할 수도 있다. 각각의 정합 단자는 단자 어레이 내의 다른 정합 단자에 관하여 고정 장소 또는 어드레스를 갖는다. 단자 어레이는 1차원 또는 적어도 2차원일 수도 있다. 더 구체적으로, 정합 단자는 적어도 2개의 차원을 따라 지정된 방식으로 위치될 수도 있다. 예를 들어, 정합 단자는 통신 라인에 수직으로 또는 직교하여 연장하는 평면과 일치할 수도 있다. 대안적으로, 정합 단자의 하나 이상은 다른 정합 단자에 관하여 상이한 깊이 또는 Z-위치를 가질 수도 있다. 이에 따라, 단자 어레이는 3차원일 수도 있다.
적어도 몇몇 실시예의 기술적 효과는 요소의 치밀한 어레이로 그리고/또는 어레이로부터 신호를 통신하는 능력을 포함할 수도 있다. 실시예는 와이어 도전체(또는 도전성 범프)의 단면 단부면을 유사한 단자에 직접 접속할 수도 있다. 마찬가지로, 실시예는 광파이버의 단부를 다른 광학 구성요소와 직접 정렬할 수도 있다. 어레이 커넥터의 정합 측면은 지정된 특성을 갖도록 변형되는 프라우드면(proud surface)을 포함할 수도 있다. 실시예는 요소의 임의의 원하는 조합의 2D 또는 3D 구조를 구성하도록 층간 조립될 수도 있다. 적어도 몇몇 실시예는 증가된 단자 밀도 및 제품 확장성을 가능하게 하고, 조립 비용 및 제품 가변성을 감소시킬 수도 있다.
본 명세서에 사용될 때, "복수의 [요소]" 및 "[요소]의 어레이" 등과 같은 구문은 상세한 설명 및 청구범위에서 사용될 때, 반드시 구성요소가 가질 수도 있는 각각의 모든 요소를 포함하는 것은 아니다. 구성요소는 복수의 요소에 유사한 다른 요소를 가질 수도 있다. 예를 들어, 구문 "[언급된 특징부인/특징부를 갖는] 복수의 기판층"은 반드시 구성요소의 각각의 모든 기판층이 언급된 특징부를 갖는 것을 의미하는 것은 아니다. 다른 기판층은 언급된 특징부를 포함하지 않을 수도 있다. 이에 따라, 명시적으로 달리 언급되지 않으면(예를 들어, [언급된 특징부인/특징부를 갖는] 각각의 모든 기판층"), 실시예는 언급된 특징부를 갖지 않는 유사한 요소를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "예시적인"은 형용사로서 사용될 때, 예로서 역할을 하는 것을 의미한다. 이 용어는 이것이 수식하는 대상이 바람직하다는 것을 지시하는 것은 아니다.
본 명세서에 사용될 때, 용어 "통신 라인"은 하나 이상의 전기 도전체 또는 하나 이상의 광파이버를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 통신 라인은 단일의 절연된 와이어 도전체를 포함할 수도 있고 또는 트윈축(또는 트윈액스) 케이블과 같은 2개 이상의 절연된 와이어 도전체를 포함할 수도 있다. 통신 라인은 동축 케이블을 또한 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 통신 라인은 단지 전기 도전체(예를 들어, 와이어 도전체 플러스 절연 또는 비절연된 와이어 도전체) 또는 광파이버를 포함한다. 이러한 실시예에서, 대응 도전체/파이버의 단부면은 어레이를 형성하는데 사용되는 통신 라인의 정합 단자를 구성하거나 그 부분일 수도 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 통신 라인은 도전체/파이버의 단부면에 대해 위치설정된 이상 정합 단자를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 정합 단자는 전기 도전체의 단부면에 접착되는 도전성 범프 또는 도금 또는 광파이버에 인접하여 위치설정된 렌즈일 수도 있다. 이에 따라, 용어 "정합 단자"는 전기 도전체의 단부면에 접착되는 도전성 범프 또는 각각의 광파이버 단부로 그리고/또는 광파이버 단부로부터 광학 신호를 전송하도록 위치설정된 렌즈와 같은, 단부면에 동작가능하게 결합된 도전체/파이버 또는 이산 요소의 단부면일 수도 있다.
도 1은 일 실시예에 따라 형성된 어레이 커넥터(100)의 사시도이고, 도 2는 어레이 커넥터(100)의 측면도이다. 어레이 커넥터(100)는 정합축(191), 횡축(192), 및 고도축(elevation axis)(193)을 포함하는 서로 수직인 축에 관하여 배향된다. 어레이 커넥터(100)는 복수의 본체 측면(104 내지 109)을 포함하는 커넥터 본체(102)를 갖는다. 본체 측면(107, 108)은 도 2에는 도시되어 있지 않다. 예시된 실시예에서, 각각의 본체 측면(104 내지 109)은 평면형 측면이고, 축(191 내지 193)의 2개에 의해 형성된 평면에 평행하게 연장한다. 그러나, 다른 실시예에서, 본체 측면(104 내지 109)의 하나 이상은 평면형이 아니고 그리고/또는 축(191 내지 193)의 2개에 의해 형성된 평면에 평행하게 연장하지 않는다. 본체 측면(104)은 어레이 커넥터(100)와 다른 구성요소를 통신적으로 결합하기 위해 다른 구성요소와 인터페이스하도록 구성된다. 이와 같이, 본체 측면(104)은 이하에 정합 측면(104)이라 칭한다.
어레이 커넥터(100)는 커넥터 본체(102)를 통해 연장하는 복수의 통신 라인(110)을 갖는다. 통신 라인(110)은 하나 이상의 와이어 도전체 및/또는 하나 이상의 광파이버를 포함할 수도 있다. 특정 실시예에서, 통신 라인(110)은 와이어 도전체이다. 도시된 바와 같이, 통신 라인(110)은 정합 측면(104)을 따라 노출되어 있는 정합 단자(112)를 포함한다. 정합 단자(112)는 대응 와이어 도전체 또는 광파이버의 단부면을 포함하거나 단부면일 수도 있고 또는 대응 와이어 도전체 또는 광파이버의 단부면에 대해 위치설정된 이산 요소일 수도 있다. 통신 라인(110)은 정합 측면(104)으로부터 커넥터 본체(102)를 통해 연장하여 통신 라인(110)이 커넥터 본체(102)를 비켜가게 되거나 다른 본체 측면(105 내지 108) 중 하나를 따라 노출되어 있는 대응 정합 단자(도시 생략)를 갖게 된다. 특정 실시예에서, 통신 라인(110)은 커넥터 본체(102)를 통해 완전히 연장하고 커넥터 본체(102)를 비켜가게 되어 통신 라인(110)이 커넥터 본체(102)로부터 이격하여 돌출하게 된다. 몇몇 실시예에서, 통신 라인(110)은 하나 이상의 케이블 또는 케이블 하네스(도시 생략)를 형성하도록 함께 그룹화되거나 다발화될 수도 있다.
예시된 실시예에서, 커넥터 본체(102)는 각각의 본체 측면이 다른 본체 측면에 대향하는 실질적으로 직사각형 또는 블록형이다. 그러나, 다른 실시예에서, 커넥터 본체(102)는 다양한 형상 중 임의의 하나를 가질 수도 있다. 예를 들어, 커넥터 본체(102)는 정합 측면(104)이 대향 측면(108)보다 더 작은 면적을 갖는 사다리꼴 형상을 가질 수도 있다. 이러한 실시예에서, 통신 라인(110)은 통신 라인(110)이 정합 측면(104)으로부터 본체 측면(108)으로 연장함에 따라 서로로부터 이격하여 확개될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 정합 단자(112)는 커넥터 본체(102)를 통해 연장하는 통신 라인(110)의 세그먼트의 단부이다. 예를 들어, 정합 단자(112)는 정합 측면(104)에 근접하여 위치되어 있는 광파이버의 단부일 수도 있다. 이러한 실시예에서, 정합 단자(112)는 도 2에 도시된 바와 같이, 정합 측면(104)으로부터 돌출할 수도 있다. 대안적으로, 정합 단자(112)는 정합 측면(104)과 동일 높이에 있는 단부면일 수도 있고 또는 커넥터 본체(102) 내에 작은 깊이로 위치될 수도 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 정합 단자(112)는 와이어 도전체의 단부면에 증착되거나 성장되는 재료로부터 형성된다. 예를 들어, 정합 단자(112)는 땜납 분배, 땜납 스크린 인쇄, 전해도금, 무전해도금, 물리적 기상 증착(PVD) 등을 통해 형성된 금속 범프 또는 도금을 구성할 수도 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 정합 단자(112)는 정합 측면(104)으로부터 이격하여 범프 거리(115)로 돌출할 수도 있다. 대안적으로, 도전성 범프는 정합 측면(104)과 동일 높이일 수도 있다.
정합 단자(112)는 각각의 정합 단자(112)가 다른 정합 단자(112)에 대해 지정된 장소 또는 어드레스를 갖는 단자 어레이(114)를 형성한다. 예시된 실시예에서, 단자 어레이(114)는 정합 단자(112)의 복수의 열 및 행을 포함한다. 그러나, 단자 어레이(114) 내의 정합 단자(112)의 장소는 어레이 커넥터(100)의 적용에 기초하여 상이한 방식으로 배열될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
특정 실시예에서, 정합 단자(112)의 단자 어레이(114)는 고밀도 어레이를 형성한다. 본 명세서에 사용될 때, "고밀도 어레이"는 100 mm2당 적어도 50개의 정합 단자 또는 100 mm2당 적어도 75개의 정합 단자를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 고밀도 어레이는 100 mm2 당 적어도 100개의 정합 단자, 100 mm2 당 적어도 200개의 정합 단자, 100 mm2 당 적어도 300개의 정합 단자, 또는 100 mm2 당 적어도 400개의 정합 단자를 가질 수도 있다. 특정 실시예에서, 고밀도 어레이는 100 mm2당 적어도 500개의 정합 단자 또는 100 mm2당 적어도 750개의 정합 단자를 가질 수도 있다. 더 특정 실시예에서, 고밀도 어레이는 100 mm2당 적어도 1000개의 정합 단자를 가질 수도 있다.
특정 실시예에서, 단자 어레이(114)는 정합 단자(112)와 공통 평면과 일치하도록 2차원 어레이이다. 달리 말하면, 정합 단자(112)는 동일 평면 상에 있을 수도 있다. 예를 들어, 단자 어레이(114)는 고도축(193) 및 횡축(192)에 평행하게 연장하는 평면과 일치한다. 그러나, 다른 실시예에서, 단자 어레이(114)는 공통 평면과 일치하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 정합 단자(112)의 각각의 행은 정합축(191)을 따른 교대 위치를 가질 수도 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 커넥터 본체(102)는 나란히 적층된 복수의 기판층(120)을 포함할 수도 있다. 각각의 기판층(120)은 복수의 층 에지(122 내지 125)를 가질 수도 있다. 상이한 층 에지를 구별하기 위해, 층 에지(122)는 선단 에지 또는 정합 에지라 칭할 수도 있다. 층 에지(124)(도 1)는 후단 에지 또는 로딩 에지라 칭할 수도 있고, 층 에지(123, 125)는 측면 에지라 칭할 수도 있다. 예시된 실시예에서, 통신 라인(110)은 측면 에지(123, 125)에 평행하게 그리고 선단 및 후단 에지(122, 124)에 수직으로 연장한다.
정합 에지(122)는 기판층(120)이 고도축(193)을 따라 나란히 적층될 때 정합 측면(104)을 집합적으로 형성한다. 예시된 실시예에서, 정합 에지(122)는 서로 균일하거나 동일 높이여서, 정합 측면(104)이 본질적으로 평면형인 정합면(126)을 갖게 된다. 정합 단자(112)는 정합면(126)으로부터 이격하여 돌출한다. 또한 다른 실시예에서, 기판층(120)의 정합 에지(122)는 서로 균일하거나 동일 높이가 아닐 수도 있다. 예를 들어, 정합 에지(122)는 각각의 정합 에지(122)가 정합축(191)을 따라 상이한 장소를 갖는 계단형 구조체를 형성할 수도 있다.
이에 따라, 어레이 커넥터(100)는 다른 구성요소의 대응 어레이와 상호접속되는 것이 가능한 정합 측면(104)을 제시한다. 각각의 기판층(120)은 인접한 기판층(120)이 인접한 기판층(120) 사이로 연장하는 채널(도시 생략)을 형성하도록 성형될 수도 있다. 적층된 기판층(120)은 서로에 관하여 고정된 위치에 통신 라인(110)의 세그먼트를 유지하는 실질적으로 모노리식 본체를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 커넥터 본체(120)는 본질적으로 통신 라인(110), 기판층(120), 및 정합 단자(112)가 통신 라인(110)과는 상이한 재료를 포함하면 정합 단자(112)로 이루어질 수도 있다.
도 3은 실시예에 따른 어레이 커넥터를 제조하는 방법(200)의 흐름도이다. 어레이 커넥터는 예를 들어, 도 1에 도시된 어레이 커넥터(100)와 유사하거나 동일할 수도 있다. 방법(200)은 본 명세서에 설명된 다양한 실시예의 구조 또는 양태를 채용할 수도 있다. 다양한 실시예에서, 특정 단계가 생략되거나 추가될 수도 있고, 특정 단계는 조합될 수도 있고, 특정 단계는 동시에 수행될 수도 있고, 특정 단계는 일시에 수행될 수도 있고, 특정 단계는 다수의 단계로 분할될 수도 있고, 특정 단계는 상이한 순서로 수행될 수도 있고, 또는 특정 단계 또는 일련의 단계는 반복 방식으로 재수행될 수도 있다.
방법(200)은 작업층(또는 그 부분)이 작업 기판으로부터 각각 적층되거나 절삭되는 복수의 적층(additive) 또는 절삭(subtractive) 단계를 포함할 수도 있다. 용어 "작업층" 및 "작업 기판"은 어레이 커넥터(100)와 같은 어레이 커넥터를 형성하는데 사용되는 중간 물체를 설명하는데 사용된다. 더 구체적으로, 용어 "작업층"은 기판층을 형성하는데 사용될 수도 있는 재료의 하나 이상의 층을 포함한다. 예를 들어, 이 용어는 단일의 기부층 및 그 위에 증착된 포토레지스트를 갖는 기부층을 포함한다. 용어 "작업 기판"은 기판층 중 적어도 하나가 어레이 커넥터를 형성하는데 사용되는 복수의 적층된 기판층을 포함한다. 예를 들어, 몇몇 경우에, 이 용어는 정합 측면이 변형되기 전에 어레이 커넥터를 포함할 수도 있다.
이하에는 어레이 커넥터를 제조하는 단지 하나의 방법만이 설명된다. 방법은 수정될 수도 있고 또는 다른 방법이 어레이 커넥터를 제조하는데 사용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 기판층 중 적어도 하나는 예를 들어, 집적 회로, 반도체, 및/또는 마이크로전기기계 시스템(MEMS)을 제조하는데 사용된 프로세스와 유사한 하나 이상의 프로세스를 사용하여 형성될 수도 있다. 예를 들어, 리소그래피(예를 들어, 포토리소그래피)가 본 명세서에 설명된 어레이 커넥터를 제조하는데 사용될 수도 있는 기술 또는 프로세스의 일 부류이다. 예시적인 리소그래픽 기술 또는 프로세스는 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 [Marc J. Madou, Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology: Manufacturing Techniques for Microfabrication and Nanotechnology, Vol. II, 3rd Edition, Part I (pp. 2-145)]에 더 상세히 설명되어 있다.
기판층 및/또는 어레이 커넥터를 제조하기 위한 하나 이상의 프로세스는 작업 기판으로부터 재료가 제거되는 절삭 기술을 포함할 수도 있다. 리소그래피에 추가하여, 이러한 프로세스는 (1) 건식 화학 에칭, 반응성 이온 에칭(RIE), 기상 에칭, 화학 가공(CM), 이방성 습식 화학 에칭, 습식 포토에칭과 같은 화학 기술; (2) 전기화학 에칭(ECM), 전기화학 연삭(ECG), 광전화학 에칭과 같은 전기화학 기술; (3) 레이저 가공, 전자빔 가공, 전기 방전 가공(EDM)과 같은 열 기술; 및 (4) 물리적 건식 에칭, 스퍼터 에칭, 이온 밀링, 워터제트 가공(WJM), 연마 워터제트 가공(AWJM), 연마 제트 가공(AJM), 연마 연삭, 전기분해 인프로세스 드레싱(ELID) 연삭, 초음파 드릴링, 집속 이온빔(FIB) 밀링 등과 같은 기계적 기술을 포함한다. 상기 리스트는 한정이 되도록 의도된 것은 아니고, 다른 절삭 기술 또는 프로세스가 사용될 수도 있다. 예시적인 절삭 기술 또는 프로세스는 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 [Marc J. Madou, Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology: Manufacturing Techniques for Microfabrication and Nanotechnology, Vol. II, 3rd Edition, Part II (pp. 148-384)]에 더 상세히 설명되어 있다.
기판층 및/또는 어레이 커넥터를 제조하기 위한 하나 이상의 프로세스는 재료가 작업 기판에 첨가되는 적층 기술을 또한 포함할 수도 있다. 이러한 프로세스는 PVD, 증착(예를 들어, 열 증착), 스퍼터링, 이온 도금, 이온 클러스터 빔 증착, 펄스화 레이저 증착, 레이저 절제 증착, 분자빔 에피택시, 화학 기상 증착(CVD)[예를 들어, 분위기 압력 CVD(APCVD), 저압 CVD(LPCVD), 초저압 CVD(VLPCVD), 초고 진공 CVD(UHVCVD), 유기 금속 CVD(MOCVD), 레이저 지원 화학 기상 증착(LACVD), 플라즈마 향상 CVD(PECVD)], 원자층 증착(ALD), 에피택시(예를 들어, 액상 에피택시, 고상 에피택시), 양극화, 열 스프레이 증착, 전해도금, 무전해도금, 용융물 내 혼입, 열 산화, 레이저 스퍼터 증착, 반응 주입 성형(RIM), 스핀 코팅, 폴리머 분사, 폴리머 건식 필름 적층, 캐스팅, 플라즈마 중합화, 실크 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 기계적 마이크로스포팅, 마이크로콘택트 인쇄, 스테레오리소그래피 또는 마이크로열성형, 나노임프린트 리소그래피, 전기화학적 성형 프로세스, 전착, 스프레이 열분해, 전자빔 증착, 플라즈마 스프레이 증착, 마이크로성형, LIGA(x-레이 리소그래피, 전착, 및 성형에 대한 독일어 두문자어), 압축 성형 등을 포함한다. 상기 리스트는 한정이 되도록 의도된 것은 아니고, 다른 적층 기술 또는 프로세스가 사용될 수도 있다. 예시적인 적층 기술 또는 프로세스는 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 [Marc J. Madou, Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology: Manufacturing Techniques for Microfabrication and Nanotechnology, Vol. II, 3rd Edition, Part III (pp. 384-642)]에 더 상세히 설명되어 있다.
몇몇 경우에, 하나 이상의 프로세스는 식별가능한 물리적 특성을 갖는 어레이 커넥터를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 어레이 커넥터 내에 형성된 채널이 어레이 커넥터의 검사에 기초하여 에칭된 채널 또는 성형된 채널로서 식별될 수도 있다. 더 구체적으로, 주사 전자 현미경(SEM) 또는 다른 영상 시스템이 어레이 커넥터의 슬라이스된 부분과 같은, 어레이 커넥터의 이미지를 캡처할 수도 있다. 채널은 에칭되거나 성형되는 표면을 지시하는 품질 또는 특성을 가질 수도 있다.
방법(200)은 본 출원의 다른 도면을 참조하여 설명된다. 방법(200)은 202에서, 작업층(220)(도 4에 도시됨)을 제공하는 단계를 포함한다. 작업층(220)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 어레이 커넥터를 제조하기 위한 임의의 적합한 재료일 수도 있다. 예를 들어, 작업층(220)은 기부층(222) 및 기부층(222)에 결합된 채널층(224)을 포함한다. 채널층(224)은 채널층(224)의 선택된 부분이 제거되게 하기 위해 적합하다. 예를 들어, 채널층(224)은 에칭가능한 재료(예를 들어, 유기 재료)를 포함할 수도 있다.
몇몇 경우에, 기부층(222)은 기부층(222)으로의 채널층(224)의 접착을 향상시키기 위해 표면 개질을 경험할 수도 있다. 예를 들어, 기부층(222)의 상부면(223)은 실란화를 받게 될 수도 있다. 예시된 실시예에서, 기부층(222)은 유리(예를 들어, 실리콘 웨이퍼)를 포함하고, 채널층(224)은 네거티브 포토레지스트와 같은 포토레지스트를 포함한다. 특정 실시예에서, 포토레지스트는 SU-8이다. SU-8은 유기 용제[제형에 따라, 감마-부티로락톤(GBL) 또는 사이클로펜타논] 내에 용해되는 비스페놀 에이 노볼락 에폭시 및 최대 10 wt%의 혼합된 트리아릴설포늄/헥사플루오로안티모네이트염을 광산 발생제로서 포함한다. 조사시에, 광산 발생제는 분해하여 올리고머 상에 에폭시를 프로톤 추가(protonate)하는 헥사플루오로안티몬산을 형성한다. 프로톤 추가된 옥소늄 이온은 열의 인가 후에 일련의 가교 결합 반응에서 중성 에폭사이드와 반응하도록 이용가능하다. 각각의 모노머 분자는 8개의 반응성 에폭시 사이트를 포함하고, 따라서 네거티브 톤을 제공하는 광열 활성화 후에 고도의 가교 결합이 얻어질 수 있다. 이는 처리 후에 리소그래픽 구조체의 높은 기계적 및 열적 안정성을 야기한다. 그러나, 다른 포토레지스트와 같은 SU-8 이외의 재료가 대안 실시예에서 사용될 수도 있는 것이 고려된다.
204에서, 방법(200)은 채널층(224) 내에 트렌치(230)를 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 마스크(226)가 채널층(224)에 도포될 수도 있고, 최종 작업층(228)은 지정된 시간 동안 자외선(UV) 노광을 받게 될 수도 있다. UV 노광은 채널층(224) 내에 트렌치(230)를 형성할 수도 있다. 대안 실시예에서, 트렌치는 적층 기술을 통해 형성될 수도 있다. SU-8과의 작업 및 패터닝의 방법은 [del Campo, Aranzazu, and Christian Greiner. "SU-8: a photoresist for high-aspect-ratio and 3D submicron lithography." Journal of Micromechanics and Microengineering 17.6(2007): R81; Abgrall, Patrick, et al. "SU-8 as structural material for labs-on-chips and microelectromechanical systems." Electrophoresis 28.24 (2007): 4539-4551; Lee, Jeong Bong, Kyung-Hak Choi, and Koangki Yoo. "Innovative SU-8 Lithography Techniques and Their Applications." Micromachines 6.1 (2014): 1-18]에 또한 설명되어 있고, 이들 문헌의 각각은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
206에서, 방법(200)은 대응 트렌치(230) 내에 통신 라인(232)을 배치하는 단계를 포함할 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 통신 라인(232)은 채널층(224)의 외부면(234)을 비켜가는 높이를 갖는다. 다른 실시예에서, 통신 라인(232)은 외부면(234)과 동일 높이인 높이를 갖거나 통신 라인(232)이 트렌치(230) 내에 소정 깊이로 위치되도록 외부면(234)을 비켜가지 않는다.
선택적으로, 접착제(236)가 작업층(238)에 도포될 수도 있다. 접착제(236)는 예를 들어, 에폭시일 수도 있다. 접착제(236)는 외부면(234)을 따라 그리고/또는 트렌치(230) 내에 침착될 수도 있다. 접착제(236)는 통신 라인(232)과 트렌치(230)를 형성하는 대응 표면 사이에 형성된 공동을 적어도 부분적으로 충전할 수도 있다. 접착제(236)는 작업층(238)의 다른 요소에 관하여 본질적으로 고정된 위치에 통신 라인(232)을 고정하는 것을 용이하게 할 수도 있다. 특정 실시예에서, 접착제(236)는 SU-8에 유리 또는 실리콘 웨이퍼를 결합하는 실란 접착 촉진제이다. 예를 들어, 접착제(236)는 겔레스트법(Gelest method)을 사용하여 도포될 수도 있다. 특정 실시예에서, 접착제(236)는 1,3-비스(3-글리시드옥시프로필) 테트라메틸디실록산이다.
Figure pct00001
208에서, 작업층은 서로의 위에 적층되어 커넥터 본체를 형성할 수도 있다. 도 4는 작업층이 적층되어 대응 커넥터 본체를 형성하고 있는 2개의 상이한 실시예를 설명하고 있다. 더 구체적으로, 커넥터 본체(240) 및 커넥터 본체(250)가 도 4에 도시되어 있다. 커넥터 본체(240)는 제1 작업층(238) 상에 제2 작업층(242)을 적층함으로써 형성될 수도 있다. 제2 작업층(242)은 제1 작업층(238)에 대면하는 일 측면을 따라 트렌치(244)를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 작업층(242)은 제2 작업층(242)의 양 측면에 트렌치를 갖는다. 제2 측면[또는 제1 작업층(238)으로부터 이격하여 향하는 측면]은 트렌치 내에 배치된 통신 라인을 가질 수도 있다. 이러한 작업층의 예가 도 7에 도시되어 있다.
제2 작업층(242)이 제1 작업층(238) 상으로 하강됨에 따라, 트렌치(244)를 형성하는 표면은 제1 작업층(238)의 트렌치(230) 내에 배치된 통신 라인(232)에 결합할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 통신 라인(232)은 제2 작업층(242)이 제1 작업층(238)과 정렬하게 하여 커넥터 본체(240)를 통해 연장하는 복수의 채널(246)을 형성할 수도 있다. 이에 따라, 각각의 채널(246)은 트렌치(230) 중 하나 및 트렌치(244) 중 하나에 의해 형성된다.
유사하게, 커넥터 본체(250)는 제1 작업층(238) 상에 제2 작업층(252)을 적층함으로써 형성될 수도 있다. 그러나, 제2 작업층(252)은 제1 작업층(238)에 대면하는 제2 작업층(252)의 측면(254)을 따른 트렌치가 없을 수도 있다. 선택적으로, 제2 작업층(252)은 측면(254)에 대향하는 측면(255)을 따른 트렌치를 포함할 수도 있다. 통신 라인(232)은 외부면(234)과 동일 높이일 수도 있고 또는 트렌치(230) 내에 소정 깊이로 위치될 수도 있다. 제2 작업층(252)이 제1 작업층(238) 상에 하강될 때, 제2 층(252)의 측면(254)은 제1 층(238)의 외부면(234)에 결합하고 트렌치(230)를 덮어 복수의 채널(256)을 형성한다.
양 커넥터 본체(240, 250)에서, 제1 및 제2 작업층은 그 사이에 계면(249, 259)을 각각 형성하는 인접한 기판층이다. 각각의 예에서, 각각의 계면(249, 259)의 인접한 기판층은 채널(246, 256)을 각각 형성하도록 성형된다. 각각의 예에서, 통신 라인(232)은 커넥터 본체의 대응 채널(246, 256) 내에 배치되어 통신 라인(232)이 대응 계면을 따라 연장하게 된다.
도 4는 단지 서로 나란히 적층되어 있는 2개의 작업층만을 도시하고 있지만, 방법(200)은 수많은 층을 나란히 반복적으로 적층하는 단계를 포함할 수도 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 작업층은 작업층의 하나 또는 양 측면을 따라 형성된 트렌치를 가질 수도 있다. 통신 라인은 기판층의 대응 정합 에지에 근접한 단부를 가질 수도 있다. 단부는 단자 어레이를 형성할 수도 있고, 또는 단자 어레이(114)와 같은, 단자 어레이를 형성하도록 이후에 변형될 수도 있다.
이하에는 기판층이 대응 트렌치를 형성하는 대향하는 측면 표면 사이에서 측정된 75±5 ㎛의 최대 트렌치 폭 및 기판층의 외부면으로부터 대응 트렌치의 저부까지 측정된 37.5±5 ㎛의 최대 트렌치 깊이를 갖는 육십사개(64개)의 트렌치를 포함하는 방법(200)(도 3)과 같은 기판층을 제조하는 방법의 일 특정 예를 설명하고 있다. 트렌치는 240 ㎛ 피치의 중심간 간격(또는 피치)을 가질 수도 있다. 기판층은 일 외부면으로부터 대향하는 외부면까지 측정된 480 ㎛의 총 두께를 가질 수도 있다.
트렌치는 SU-8 기반 포토레지스트의 포토리소그래픽 코팅 및 에칭을 사용하여 형성될 수도 있다. SU-8은 그 기계적 강도, 화학 저항 및 열 안정성에 기인하여 구조 재료로서 직접 사용되고 있는 네거티브 포토레지스트이다. SU-8은 UV 노광시에 가교 결합될 수 있다.
기판층(또는 작업층)의 하나 또는 양 측면은 트렌치를 포함하도록 처리될 수도 있다. 프로세스는 트렌치를 형성하기 위한 작업 기판을 준비하는 것을 포함한다. 작업 기판을 준비하는 것은 실리콘 웨이퍼의 표면을 세척하고 활성화하기 위해 실리콘 웨이퍼에 산소 플라즈마 처리를 실시하는 것을 포함한다(APE 110 플라즈마 챔버, 150 와트 RF 전력, <0.30 Torr 진공, 2분 체류 시간, 2 사이클, 125 sccm 가스 유동). 이 활성화된 표면은 이어서 표면 개질 프로세스를 받게 되었다. 더 구체적으로, 표면이 산소 플라즈마 처리에 의해 활성화된 후에 표면 실란화 프로세스가 행해질 수도 있다. 실란화는 실리콘 웨이퍼로의 SU-8의 접착을 향상한다. 실란화 프로세스는 95% 에탄올-5% DI H2O 혼합물의 pH를 희산으로 ~5로 조정하는 것; 수성 알코올의 100 ml 혼합물 내에 2 ml 실란을 첨가하여 교반하는 것; 가수분해 및 실란 형성을 위해 5분 방치하는 것; 2분 동안 물에 침지하는 것; 에탄올로 헹굼하고 공기 건조하는 것; 핫플레이트 상에서 110℃에서 10분 동안 웨이퍼를 경화하는 것을 포함하였다. 접착은 실란 및 SU-8의 모두 내의 에폭시 링의 존재에서 결합된 실리콘 웨이퍼와 실란기의 결합에 기인하여 향상되었다. 몇몇 실시예에서, 실란 접착 촉진제가 다른 작업층의 실리콘 웨이퍼에 하나의 작업층의 SU-8을 결합하는데 사용될 수도 있다.
프로세스는 4 g 마이크로켐(Microchem) SU-8-305를 함유하는 주사기로 고속 주입을 거친 동적 분배에 이어서 2000 rpm-ramp 300초 스핀코팅을 포함하는 필름 증착을 또한 포함하였다. 타겟 두께(75±1㎛)는 주위가 ~21.7℃일 때 얻어졌다. 스핀-속도 프로그램은 실온, 장비, 및 연구실 조건에 따라 다양하다.
프로세스는 소프트 베이크(soft bake)라 또한 칭하는 작업 기판을 베이킹하는 것을 또한 포함하였다. 예를 들어, 20분 동안 실온으로부터 95℃로 구배를 갖는 점진적 가열이 고유 응력을 감소시키는데 유리할 수도 있다.
베이킹 후에, 작업 기판은 365 nm의 파장을 갖는 UV 광에 노광되었다. 처방된 노광 선량은 ~75 ㎛ 두께를 얻기 위해 150 내지 250 mJ/cm2의 범위일 수도 있다. 200 mJ/cm2의 타겟 에너지 레벨이 선량계를 사용하여 결정될 수도 있다. 작업 기판을 노광한 후에, 작업 기판은 1분 동안 65℃에서 그리고 이어서 5분 동안 95℃에서 베이킹되었다. 작업 기판은 이어서 각각 최소 4분간 적절한 교반으로 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 더블 퍼들 내에 침지되고, 이어서 신선한 PGMEA로 헹굼되었다. 작업 기판은 이어서 영구 구조적 완전성을 위해 30분 동안 150℃에서 베이킹되었다(즉, 하드 베이킹됨). 작업 기판은 이어서 그 위에 형성된 트렌치를 갖는 다수의 작업 기판을 발생하도록 다이싱되었다.
도 5 및 도 6은 전술된 프로세스에 유사한 프로세스를 사용하여 제조되었던 트렌치(284)를 갖는 예시적인 작업 기판(275)의 SEM 이미지(280, 282)를 각각 포함한다. 도 5 및 도 6에서, 트렌치(284)는 트렌치 폭(286) 및 트렌치 깊이 또는 높이(288)를 갖는다. 트렌치 폭(286)은 약 77.5 ㎛이고, 트렌치 깊이(288)는 약 105.0 ㎛이다. 작업 기판의 단지 단일의 측면만이 그를 따른 트렌치를 갖지만, 트렌치는 작업 기판의 양 측면을 따라 형성될 수도 있다. 대안적으로, 하나의 측면 상에 트렌치를 각각 갖는 2개의 개별 작업 기판이 나란히 결합되어 양 측면 상에 트렌치를 갖는 복합 작업 기판을 형성할 수도 있다.
다른 예로서, 작업 기판(또는 층)은 광구조가능한 유리 세라믹(PSGC)을 사용하여 형성될 수도 있다. PSGC는 임의의 통상의 드릴링 또는 가공 프로세스의 사용 없이, 그 내에 트렌치와 같은 마이크로구조를 형성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 웨이퍼가 마스크를 사용하여 미리결정된 시간 기간 동안 지정된 UV 광에 노광될 수도 있다. 노광된 구역은 미리결정된 시간 동안 지정된 온도에서 베이킹에 의해 세라믹 재료로 변환될 수도 있다. 더 구체적으로, PSGC는 결정질 상 리튬 메타실리케이트로 변환될 수도 있다. 변환된 재료는 비정질 유리보다 불화수소산(HF)과의 반응을 위해 더 활성일 수도 있다. 이 방식으로, 트렌치는 작업층 내에 형성될 수도 있다.
도 7 및 도 8은 통신 라인이 트렌치(302) 및 트렌치(304)(도 7) 내에 배치되기 전에, 트렌치(302, 304)를 갖는 작업층(300)의 부분의 정면 단부도 및 상하 평면도를 각각 도시하고 있다. 작업층(300)은 제1 및 제2 층 측면(306, 308)(도 7)을 갖는다. 트렌치(302)는 제1 층 측면(306)을 따라 위치되고, 트렌치(304)는 제2 층 측면(308)을 따라 위치된다. 몇몇 실시예에서, 작업층(300)은 양 층 측면이 트렌치 형성 프로세스(예를 들어, 에칭)를 받게 되는 단일의 작업층으로부터 제조될 수도 있다. 대안적으로, 작업층(300)은 각각의 작업 서브층이 하나의 평면형 측면 및 그를 따른 트렌치를 갖는 대향 측면을 갖는 2개의 개별 작업 서브층으로부터 형성될 수도 있다. 2개의 평면형 측면은 도 7 및 도 8에 도시된 작업층(300)을 형성하도록 서로 결합될 수도 있다.
트렌치(302, 304)는 작업층(300)의 전체 축방향 치수(310)(도 8)를 연장하는 측면 개방형 채널 또는 홈이다. 작업층(300)은 축방향 치수(310)가 그 사이에 형성되어 있는 정합 에지(312) 및 후단 에지(314)(도 8)를 포함한다. 트렌치(302, 304)는 전체 축방향 치수(310)로 연장하여 트렌치(302, 304)가 선단 및 후단 에지(312, 314)를 통해 연장하게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 트렌치(302, 304)는 트렌치 폭(320) 및 트렌치 깊이(322)를 갖는다. 트렌치(302, 304)는 횡방향 중심간 간격(또는 피치)(324) 및 고도 중심간 간격(또는 피치)(326)을 갖는다. 트렌치 폭(320), 트렌치 깊이(322), 중심간 간격(324) 및 고도 간격(326)은 소정 범위의 값을 가질 수도 있다. 예를 들어, 트렌치 폭(320) 및 트렌치 깊이(322)는 단지 단일의 통신 라인(예를 들어, 단일의 와이어 도전체 또는 단일의 광파이버)을 유지하도록 구성될 수도 있다. 다른 실시예에서, 트렌치 폭(320) 및 트렌치 깊이(322)는 다수의 통신 라인을 유지하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 트렌치 폭(320) 및 트렌치 깊이(322)는 상이한 쌍의 와이어 도전체를 유지하도록 구성될 수도 있다. 통신 라인은 예를 들어, 아메리칸 와이어 게이지(AWG) 30 AWG 내지 50 AWG를 가질 수도 있다. 통신 라인의 직경은 약 0.30 mm 내지 약 0.01 mm일 수도 있다.
단지 예로서, 트렌치 폭(320)은 250 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 125 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하일 수도 있다. 특정 실시예에서, 트렌치 폭(320)은 90 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이하일 수도 있다. 더 특정 실시예에서, 트렌치 폭(320)은 60 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 또는 40 ㎛ 이하일 수도 있다. 단지 예로서, 트렌치 깊이(322)는 200 ㎛ 이하, 175 ㎛ 이하, 또는 150 ㎛ 이하일 수도 있다. 특정 실시예에서, 트렌치 깊이(322)는 130 ㎛ 이하, 110 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하일 수도 있다. 더 특정 실시예에서, 트렌치 깊이(322)는 80 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 또는 40 ㎛ 이하일 수도 있다.
횡방향 중심간 간격(324)은 1000 ㎛ 이하, 800 ㎛ 이하, 또는 600 ㎛ 이하일 수도 있다. 특정 실시예에서, 횡방향 중심간 간격(324)은 500 ㎛ 이하, 400 ㎛ 이하, 또는 300 ㎛ 이하일 수도 있다. 고도 중심간 간격(326)은 1000 ㎛ 이하, 800 ㎛ 이하, 또는 600 ㎛ 이하일 수도 있다. 특정 실시예에서, 고도 중심간 간격(326)은 500 ㎛ 이하, 400 ㎛ 이하, 또는 300 ㎛ 이하일 수도 있다. 더 특정 실시예에서, 고도 중심간 간격(326)은 250 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 또는 150 ㎛ 이하일 수도 있다. 도 7 및 도 8의 예시된 실시예에서, 횡방향 중심간 간격(324)은 약 240 ㎛이고, 고도 중심간 간격(326)은 약 480 ㎛이다.
예시된 실시예에서, 트렌치(302, 304)는 서로에 관하여 동일한 치수[예를 들어, 트렌치 깊이(322) 및 트렌치 폭(320)] 및 간격을 갖는다. 치수 및 간격은 동일하도록 요구되지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 몇몇 트렌치(302)는 32 AWG 통신 라인을 수용하도록 구성될 수도 있고, 다른 트렌치(302)는 50 AWG 통신 라인을 수용하도록 구성될 수도 있다. 마찬가지로, 횡방향 중심간 간격(324) 및 고도 중심간 간격(326)은 동일하도록 요구되지 않는다.
도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서, 트렌치(302, 304)는 정합축(191)(도 1)과 같은 정합축(도시 생략)에 평행하게 연장하고 서로 평행하게 연장하는 선형 경로를 갖는다. 그러나, 다른 실시예는 비선형인 경로 및/또는 서로 평행하게 연장하지 않는 경로를 포함할 수도 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 도 9는 복수의 트렌치(332)를 포함하는 작업층(330)의 상하 평면도를 도시하고 있다. 작업층(330)은 정합축(338)을 따라 대향 방향으로 대면하는 정합 에지(334) 및 로딩 에지(336)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 트렌치(332)는 서로 평행하게 연장하지 않고 정합축(338)에 평행하지 않다. 트렌치(332)가 정합 측면(334)으로부터 로딩 에지(336)로 연장함에 따라, 트렌치(332)는 서로로부터 연장하거나 확개할 수도 있다. 이러한 실시예는 커넥터 본체의 일 측면 상의 어레이의 밀도를 효과적으로 변화하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 정합 에지(334)는 다른 정합 에지와 함께, 제1 단자 어레이(도시 생략)를 갖는 정합 측면(도시 생략)을 형성할 수도 있다. 로딩 에지(336)는 다른 로딩 에지와 함께, 제2 단자 어레이(도시 생략)를 갖는 본체 측면(도시 생략)을 집합적으로 형성할 수도 있다. 제1 단자는 제2 단자 어레이보다 더 큰 밀도의 정합 단자를 가질 수도 있다.
도 10a는 어레이 커넥터(350)의 기판층(352)이 서로의 위에 나란히 적층될 때 부분 형성된 어레이 커넥터(350)의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 각각의 기판층(352)은 층 본체(354) 및 복수의 통신 라인(356)을 포함한다. 층 본체(354)는 전술된 바와 같이, 함께 적층되고 처리되어 기판층(352)을 형성하는 하나 이상의 서브층을 포함할 수도 있다. 층 본체(354)는 트렌치(358) 및 정렬 구멍(360)을 포함한다. 트렌치(358)는 통신 라인(356)의 세그먼트를 수용한다. 정렬 구멍(360)은 조립 스테이지(도시 생략)의 고정구(362)를 수용하도록 구성된다. 정렬 구멍(360) 및 고정구(362)는 서로에 관하여 기판층(352)을 정렬하는데 있어서 협동할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 층 본체(354)의 하나 이상은 기판층(352)이 서로의 위에 적층될 때 기판층(352)을 서로 고정하는 것을 용이하게 하도록 접착제로 코팅될 수도 있다. 최종 기판층(364)이 트렌치(358)를 갖는 최종 기판층의 상부 위에 적층될 수도 있다.
도 10b는 본 명세서에 설명된 기판층과 유사하거나 동일한 특징부를 가질 수도 있는 기판층(370)의 평면도이다. 기판층(370)은 정합 에지(372), 로딩 에지(374), 및 그 사이로 연장하는 복수의 트렌치 또는 채널(376)을 포함한다. 복수의 통신 라인(378)이 대응 트렌치(376) 내에 배치된다. 도시된 바와 같이, 통신 라인(378)은 통신 라인(378)이 대응 트렌치(376)를 통해 연장할 때 중심간 간격(380)을 갖는다. 중심간 간격(380)은 기판층(370) 전체에 걸쳐 균일하다.
통신 라인(378)은 로딩 에지(374)를 비켜간다. 기판층(370)의 외부에서, 통신 라인(378)은 결합층(382)에 고정된다. 예시된 실시예에서, 결합층(382)은 접착성 외부면(384)을 갖는 테이프의 스트립이다. 통신 라인(378)은 접착성 외부면(384) 상에 위치되고 접착성 외부면(384) 내로 가압되어, 이에 의해 통신 라인(378)을 결합층(382)에 고정한다. 통신 라인(378)은 임의의 지정된 배열을 가질 수도 있다. 예를 들어, 통신 라인(378)은 동일 평면 상에 있고, 결합층(382) 전체에 걸쳐 도 10b의 동일한 중심간 간격(380)을 갖는다. 다른 실시예에서, 결합층(382)은 상이한 중심간 간격(380)에서 통신 라인(378)을 유지할 수도 있다. 또한 다른 실시예에서, 통신 라인(378)은 서로 교차하도록 위치될 수도 있어, 통신 라인(378)이 결합층(382)을 따른 것과는 상이한 기판층(370)을 따른 상대 위치를 갖게 된다.
결합층(382)은 몇몇 실시예에서 테이프의 스트립일 수도 있지만, 결합층(382)은 또한 다른 실시예에서 오버몰드일 수도 있다. 예를 들어, 통신 라인(378)은 성형 캐비티 내에 서로에 관하여 지정된 위치에 유지될 수도 있다. 성형가능한 재료(예를 들어, 열가소성 재료)가 성형 캐비티 내로 사출되고 경화되어 오버몰드를 형성할 수도 있다. 또한 다른 실시예에서, 결합층(382)은 다수의 서브층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 서브층은 폴리이미드와 같은 기부층을 포함할 수도 있다. 통신 라인(378)이 기부층 상에 위치된 후에, 접착 재료가 기부층 상에 도포되고(예를 들어, 분사됨) 경화될 수도 있어 이에 의해 제2 서브층을 형성하고 통신 라인(378)을 결합층(378)에 고정한다.
예시된 실시예에서, 결합층(382)은 통신 라인(378)의 길이의 단지 일부만을 따라 연장하는 길이(또는 서브 길이)(385)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 다른 결합층(들)(도시 생략)은 길이의 상이한 부분(들)을 따라 통신 라인(378)을 고정할 수도 있다. 도 10b는 단지 하나의 단일의 기판층(370) 및 대응 결합층(382)을 도시하고 있지만, 부가의 기판층(370)이 본 명세서에 설명된 바와 같이 서로의 위에 적층될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 대응 결합층(382)은 또한 서로의 위에 적층될 수도 있다.
도 10c는 복수의 통신 라인(388)을 갖는 기판층(386)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 통신 라인(388)의 제1 부분(390)이 기판층(386)을 통해 제1 중심간 간격(391)을 갖는다. 통신 라인(388)의 제1 부분(390)은 로딩 에지(392)를 비켜가고 제1 결합층(394)에 부착한다. 제1 결합층(394)은 결합층(382)에 유사할 수도 있다. 통신 라인(388)의 제2 부분(396)이 기판층(386)을 통해 제2 중심간 간격(397)을 갖는다. 예시된 실시예에서, 제1 및 제2 중심간 간격(391, 397)은 동일하지만, 다른 실시예에서 상이할 수도 있다. 통신 라인(388)의 제2 부분(396)은 로딩 에지(392)를 비켜가고 제1 결합층(394) 아래에 위치된 제2 결합층(도시 생략)에 부착한다. 서로의 위에 적층될 때, 제1 및 제2 결합층 및 대응 통신 라인(388)은 기판층(386)의 두께 또는 높이 이상인 두께 또는 높이를 가질 수도 있다. 도시된 바와 같이, 통신 라인(388)은 제1 중심간 간격(391) 미만이고 제2 중심간 간격(397) 미만인 결합층(394)을 통한 제3 중심간 간격(398)을 갖는다. 그러나, 통신 라인(388)은 그 상대 위치를 유지한다. 이러한 실시예에서, 통신 라인(388)은 통신 라인(388)이 케이블의 길이로 연장할 때 축소된 단면적을 점유할 수도 있다. 도 10c는 통신 라인(388)이 2개의 단부점 사이로 연장할 때 단면적을 축소하는 일 방법을 도시하고 있지만, 다른 방법이 구현될 수도 있다.
도 11 내지 도 13은 상이한 제조 스테이지에서 어레이 커넥터(400)의 측단면도를 도시하고 있다. 방법(200)(도 3)은 210에서, 예를 들어 다른 구성요소의 어레이로의 결합을 위해 정합 측면을 준비하도록 커넥터 본체의 정합 측면을 변형하는 단계를 또한 포함할 수도 있다. 도 11 내지 도 13은 정합 측면을 변형하는 일 예를 도시하고 있다. 어레이 커넥터(400)는 본 명세서에 설명된 바와 같이 복수의 적층된 기판층(401)으로부터 형성된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 어레이 커넥터(400)는 커넥터 본체(402) 및 복수의 통신 라인(404)을 포함한다. 어레이 커넥터(400)는 대응 기판층(401)의 에지면(408)으로부터 형성된 정합 측면(406)을 또한 포함한다. 어레이 커넥터(400)는 대응 에지면(408)으로부터 이격하여 연장하는 통신 라인(404)의 복수의 세그먼트 돌출부(410)를 갖는다. 세그먼트 돌출부(410)는 대응 기판층(401)의 에지면(408)을 지나 비켜가거나 돌출하는 통신 라인(404)의 부분을 표현한다. 세그먼트 돌출부(410)는 예를 들어, 배치 프로세스 후에 그리고/또는 통신 라인(404)이 절단된 후에 존재할 수도 있다.
각각의 세그먼트 돌출부(410)는 대응 세그먼트 돌출부(410)의 단부면(415)과 대응 에지면(408) 사이에서 측정된 길이(414)를 갖는다. 세그먼트 돌출부(410)의 길이(414)는 어레이 커넥터(400)를 제조하는 방법의 공차에 기인하여 상이할 수도 있다. 몇몇 용례에서, 정합 단자에 관하여 제한된 평면성 요구를 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 더 구체적으로, 통신 라인(404)의 단부면(415)이 공통 길이(414)를 갖는 것이 바람직할 수도 있다.
이에 따라, 210에서 정합 측면을 변형하는 단계는 통신 라인(404)의 세그먼트 돌출부(410)를 제거하도록 정합 측면(406)을 연마하는 단계를 포함할 수도 있다. 연마 작업 후의 어레이 커넥터(400)는 도 12에 도시되어 있다. 연마 작업은 거친면이 정합 측면(406) 위에 반복적으로 구동되는 기계적 연마를 포함할 수도 있다. 기계적 연마에 대안적으로 또는 추가하여, 연마 작업은 화학적 개질과 같은 다른 형태의 표면 개질을 포함할 수도 있다.
연마 작업은 세그먼트 돌출부(410)(도 11)를 제거할 수도 있을 뿐만 아니라, 또한 정합 측면(406)의 측면 표면(416)이 평면형이 되도록 에지면(408)의 작은 부분을 제거할 수도 있다. 단부면(415)은 측면 표면(416)과 동일 평면 상에 있다. 몇몇 실시예에서, 도 12에 도시된 어레이 커넥터(400)는 다른 구성요소에 결합되기 전에 임의의 다른 변형을 경험하지 않는다. 이러한 실시예에서, 단부면(415)은 어레이 커넥터(400)의 대응 정합 단자를 형성할 수도 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 어레이 커넥터(400)는 예를 들어, 통신 라인에 도전성 범프를 제공하도록 적어도 하나의 다른 변형 작업을 경험한다.
도 13은 도전성 범프(420)가 통신 라인(404)에 추가된 후에 어레이 커넥터(400)를 도시하고 있다. 도전성 범프(420)는 어레이 커넥터(400)의 정합 단자를 구성할 수도 있다. 특정 실시예에서, 도전성 범프(420)는 통신 라인(404)의 단부면(415) 상에 증착되거나 성장되는 재료로부터 형성된다. 예를 들어, 도전성 범프(420)는 땜납 분배, 땜납 스크린 인쇄, 전해도금, 무전해도금, 물리적 기상 증착(PVD) 등을 통해 형성될 수도 있다. 도전성 범프(420)는 예를 들어, 니켈(Ni), 주석(Sn), 금(Au), 또는 다른 귀금속 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 도전성 범프(420)는 측면 표면(416)에 대해 지정된 높이 또는 길이(422)를 성취하도록 제어된 방식으로 형성될 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 높이(422)는 100 ㎛ 이하이고, ±10 ㎛의 공차 한계를 갖는다. 그러나, 높이(422)는 상이한 공차 한계를 갖는 다른 값을 가질 수도 있다. 예를 들어, 높이(422)는 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 또는 125 ㎛ 이하일 수도 있다. 특정 실시예에서, 높이(422)는 110 ㎛ 이하, 100 ㎛ 이하, 또는 90 ㎛ 이하일 수도 있다. 더 특정 실시예에서, 높이(422)는 80 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 또는 50 ㎛ 이하일 수도 있다. 공차 한계는 높이의 ±15% 이내, 높이의 ±12% 이내, 높이의 ±10% 이내, 또는 높이의 ±8% 이내일 수도 있다.
도 14는 예시적인 실시예에 따라 형성된 케이블 조립체(450)의 사시도이고, 도 15는 케이블 조립체(450)의 정합 측면(460)의 확대도이다. 케이블 조립체(450)는 어레이 커넥터(452) 및 어레이 커넥터(452)에 통신적으로 결합되는 케이블 하네스(454)(도 14)를 포함한다. 어레이 커넥터(452)는 정합 단자(462)의 2×64 어레이를 포함하는 정합 측면(460)을 갖는다. 도 15에 도시된 바와 같이, 정합 단자(462)는 도전성 범프(464)로부터 형성된다.
케이블 하네스(454)는 복수의 통신 라인(466)(도 14)을 함께 그룹화하거나 다발화하도록 구성된다. 예를 들어, 케이블 하네스(454)는 각각의 통신 라인(466)을 둘러싸는 자켓(456)을 포함한다. 통신 라인(466)은 어레이 커넥터(452)의 본체 측면(도시 생략)을 통해 돌출한다. 자켓(456)은 압출 프로세스, 성형 프로세스, 또는 랩핑 프로세스를 통해 통신 라인(466) 위에 형성될 수도 있다. 랩핑 프로세스 중에, 테이프는 통신 라인(466)의 다발 둘레에 나선형으로 랩핑될 수도 있다. 선택적으로, 자켓(466)은 통신 라인(466)을 둘러싸는 차폐층을 포함할 수도 있다. 대안 실시예에서, 케이블 하네스(454)는 다수의 자켓(456)을 포함할 수도 있다.
방법(200)은 212에서(도 3), 다른 구성요소에 정합 측면을 결합하는 단계를 또한 포함할 수도 있다. 더 구체적으로, 단자 어레이의 정합 단자는 다른 어레이의 대응 단자와 정렬될 수도 있고, 몇몇 실시예에서, 정합 단자 및 대응 단자는 직접 결합될 수도 있다. 도 16 및 도 17은 모듈형 디바이스의 디바이스 어레이에 어레이 커넥터의 단자 어레이를 결합하기 위한 2개의 상이한 방법을 도시하고 있다. 도 16은 정합 측면(504)을 갖는 어레이 커넥터(502)를 포함하는 케이블 조립체(500)를 갖는 시스템의 부분을 개략적으로 도시하고 있다. 단자 어레이(506)가 정합 측면(504)을 따라 위치되고, 정합 단자(510)의 고밀도 어레이를 포함할 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 정합 단자(510)는 도전성 범프이다. 시스템은 정합 단자(518)의 디바이스 어레이(516)를 포함하는 장착 측면(514)을 갖는 모듈형 디바이스(512)를 또한 포함한다. 예시된 실시예에서, 정합 단자는 장착 측면(514)을 따라 형성된 전기 접점(예를 들어, 접촉 패드)(518)이다. 전기 접점(518)은 트레이스 및 비아를 통해 모듈형 디바이스(512)의 다른 요소에 전기적으로 결합될 수도 있다.
예시된 실시예에서, 디바이스 어레이(516) 및 단자 어레이(506)는 열압축 플립칩 접합 또는 열초음파 플립칩 접합(또한 무땜납 접합이라 칭함)을 통해 통신적으로 결합된다. 열압축 플립칩 접합에서, 어레이 커넥터(502)의 정합 단자(510)는 열에너지 및 인가된 힘에 의해 모듈형 디바이스(512)의 정합 단자(518)에 접합된다. 접합 온도는 접합 재료를 연화하고 확산 접합 프로세스를 증가시키기 위해 예를 들어, 300℃와 같이 비교적 높을 수도 있다. 열초음파(또는 무땜납) 플립칩 접합에서, 초음파 에너지는 어레이 커넥터(502)를 통해 접합 조인트로 전달된다. 초음파 에너지는 접합 재료를 연화하고 이를 소성 변형에 취약하게 할 수도 있다. 접합 방법은 검사를 통해 식별될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 디바이스의 SEM 이미지는, 디바이스 어레이 및 단자 어레이가 열압축 접합되거나 열초음파 접합되는 것을 드러낼 수도 있다.
도 17은 어레이 커넥터(520)가 모듈형 디바이스(522)에 통신적으로 결합된 후의 시스템의 측면 개략도이다. 결합 작업 전에, 도전성 재료(524)가 어레이 커넥터(520)의 정합 측면(526) 및/또는 모듈형 디바이스(522)의 장착 측면(528)에 도포될 수도 있다. 도전성 재료(524)는 그 내에 현수되고 그리고/또는 분포되어 있는 도전성 입자(532)를 갖는 접착 재료(530)를 포함하는 이방성 도전성 필름 또는 겔일 수도 있다. 결합 작업 중에, 어레이 커넥터(520)의 정합 단자(536)는 모듈형 디바이스(522)의 대응 정합 단자(540)와 인터페이스할 수도 있다. 더 구체적으로, 정합 단자(536)는 도전성 재료(524)를 통해 대응 정합 단자(540)에 전기적으로 결합될 수도 있다. 도 17에 도시된 바와 같이, 도전성 브리지(538)는 도전성 재료(524)의 도전성 입자(532)를 통해 선택적으로 형성된다.
파이버 단부의 단자 어레이는 또한 파이버 단부의 디바이스 어레이에 통신적으로 결합될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 2개의 광학 페룰의 정합 측면은 광파이버 단부의 각각의 어레이 또는 광파이버 단부에 결합된 렌즈를 가질 수도 있다. 하나의 광학 페룰은 본 명세서에 설명된 바와 같은 어레이 커넥터일 수도 있다. 다른 광학 페룰은 멀티 파이버(MT) 페룰에 유사할 수도 있다. 선택적으로, 정합 측면은 2개의 페룰을 정렬하도록 서로 결합하는 물리적 정렬 특징부를 포함할 수도 있다. 정합 측면은 동작 전체에 걸쳐 정렬을 유지하도록 서로 동작가능하게 결합될 수도 있다. 예를 들어, 2개의 페룰은 체결구 또는 접착제를 사용하여 서로 고정될 수도 있다.
도 18은 서로 통신적으로 결합된 프로브 조립체(552) 및 제어 디바이스(554)를 포함하는 실시예에 따라 형성된 시스템(550)을 도시하고 있다. 예시된 실시예에서, 제어 디바이스(554)는 디스플레이(556)를 갖는 휴대형 사용자 디바이스이다. 예를 들어, 제어 디바이스(554)는 스마트폰 또는 유사한 핸드헬드 통신 디바이스일 수도 있다. 다른 실시예에서, 제어 디바이스(554)는 태블릿 컴퓨터 또는 랩탑 컴퓨터일 수도 있다. 또한 다른 실시예에서, 제어 디바이스(554)는 워크스테이션과 같은 더 대형 컴퓨팅 시스템일 수도 있다. 제어 디바이스(554)(또는 컴퓨팅 시스템)는 프로그램 명령을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서(또는 프로세싱 유닛)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어 디바이스(554)는 프로브 조립체(552)에 의해 검출된 외부 신호에 기초하는 데이터 신호를 수신하고, 데이터 신호를 프로세싱하고, 사용자를 위한 유용한 정보를 발생할 수도 있다. 제어 디바이스(554)는 디스플레이(556) 상에 표시된 이미지로 데이터 신호를 변환할 수도 있다. 디스플레이(556)는 사용자가 터치스크린을 통해 시스템(550)의 동작을 제어할 수도 있도록 사용자 입력을 수신하도록 구성된 터치스크린을 포함할 수도 있다. 터치스크린에 대안적으로 또는 추가하여, 제어 디바이스(554)는 사용자 입력을 수신하기 위한 키보드 또는 터치패드와 같은 입력 디바이스를 포함할 수도 있다. 제어 디바이스(554)는 또한 마우스 또는 외부 키보드와 같은 외부 입력 디바이스에 통신적으로 결합하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제어 디바이스(554)는 프로브 조립체(552)의 모듈형 디바이스(560)로부터 에너지를 방출하도록 신호를 전송할 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 프로브 조립체(552)는 신체(예를 들어, 인간 또는 동물) 내로 삽입되도록 구성된 카테터이다. 예를 들어, 프로브 조립체(552)는 실시간 3차원(3D) 초음파 영상을 위해 구성될 수도 있다. 초음파는 압전 효과, 자기왜곡, 및 광음향 효과를 포함하여, 다수의 상이한 방법에 의해 여기될 수 있다. 프로브 조립체(552)는 조직 절제와 같은, 치료를 전달하기 위해 에너지를 방출하도록 또한 구성될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 프로브 조립체(552)는 케이블 조립체(558)를 포함한다. 케이블 조립체(558)는 본 명세서에 설명된 어레이 커넥터와 같은 어레이 커넥터(도시 생략), 및 어레이 커넥터에 통신적으로 결합된 복수의 통신 라인(도시 생략)을 포함할 수도 있다.
프로브 조립체(552)는 케이블 조립체(558)를 통해 제어 디바이스(554)에 통신적으로 결합된 모듈형 디바이스(560)를 또한 포함할 수도 있다. 특정 실시예에서, 모듈형 디바이스(554)는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS), 전하 결합 소자(CCD) 등과 같은 고상 디바이스를 포함한다. 모듈형 디바이스(560)는 예를 들어 환자의 신체 내로의 삽입을 위해 치수설정될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 모듈형 디바이스(560)는 외부 신호를 검출하거나 관찰하도록 구성된다. 예시된 실시예에서, 모듈형 디바이스는 초음파 디바이스 또는 트랜스듀서(560)이다. 예를 들어, 초음파 디바이스(560)는 압전 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(PMUT) 또는 용량성 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(CMUT)일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 모듈형 디바이스(560)는 촬상 센서(예를 들어, CMOS)를 포함하거나 또는 이를 구성할 수도 있다. 모듈형 디바이스(560)는 또한 압력 또는 온도와 같은 지정된 공간 내의 조건을 측정하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 모듈형 디바이스(560)는 조직 절제와 같은 치료를 제공하기 위해 구성될 수도 있다. 절제는 지정된 구역을 적어도 실질적으로 손상하거나 파괴하려는 시도시에 기관 또는 조직의 지정된 구역에 화학 또는 열 치료의 직접적인 적용을 칭할 수도 있다. 예를 들어, 모듈형 디바이스(560)는 고강도 집속 초음파(HIFU), 무선 주파수(RF), 마이크로파, 레이저, 또는 열 제어(예를 들어, 열 절제 또는 냉동절제)를 통해 조직을 절제하도록 구성될 수도 있다. 모듈형 디바이스(560)는 또한 전기 펄스를 전달함으로써 자극을 위해 구성될 수도 있다. 모듈형 디바이스(560)는 또한 몇몇 실시예에서 검출 및 치료의 모두를 위해 구성될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
몇몇 실시예에서, 전체 시스템(500)은 환자의 신체 내로 삽입을 위해 구성될 수도 있다. 예를 들어, 프로브 조립체(552)는 자극 디바이스(예를 들어, 신경자극기 또는 박동조율기)를 포함할 수도 있고, 제어 디바이스(554)는 치료를 전달하기 위해 프로브 조립체(552)에 지정된 시퀀스의 전기 펄스를 제공하도록 구성되는 펄스 발생기일 수도 있다. 모듈형 디바이스(560)는 예를 들어, 경피 도선 또는 패들 도선일 수도 있다. 제어 디바이스(554) 및 프로브 조립체(552)는 환자의 신체 내로 이식될 수도 있다.
그러나, 프로브 조립체(552)는 의료 용례 이외의 목적으로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 모듈형 디바이스(560)는 외부 신호를 검출하고 외부 신호를 제어 디바이스(554)에 직접 또는 간접 통신하는 촬상 센서(예를 들어, CMOS) 또는 다른 유형의 검출기/트랜스듀서를 포함할 수도 있다.
도 19는 실시예에 따른 프로브 조립체(600)의 원위 단부의 사시도이다. 프로브 조립체(600)는 프로브 조립체(552)(도 18)와 유사하거나 동일할 수도 있다. 프로브 조립체(600)는 케이블(604)에 결합되는 프로브 본체(602)를 포함한다. 프로브 본체(602)는 내부 구성요소가 조망될 수도 있도록 점선으로 지시되어 있다. 프로브 본체(602)는 프로브 본체(602)의 내부 내에 배치된 모듈형 디바이스(606)를 둘러싸거나 캡슐화할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 모듈형 디바이스는 요소(610)의 어레이(608)를 포함하는 PMUT 또는 CMUT와 같은 초음파 디바이스(606)이다. 어레이(608)는 종래의 초음파 디바이스에 의해 합체된 압전 요소의 어레이에 유사할 수도 있다. 어레이(608)는 요소(610)의 치밀한 어레이일 수도 있다. 예를 들어, 어레이(608)는 약 1000개 요소/cm2을 가질 수도 있다. 요소(610)는 디바이스 어레이(516)(도 16)와 같은, 전기 접점의 디바이스 어레이(도시 생략)에 통신적으로 결합된다.
요소(610)의 어레이(608)는 환자의 신체 내의 구역과 같은 관심 구역(ROI) 내로부터 외부 신호 또는 더 구체적으로는 초음파 신호를 검출하도록 구성된다. 특정 실시예에서, ROI는 혈관 또는 더 구체적으로는 심혈관 내에 있다. 모듈형 디바이스(606)는 초음파 신호에 기초하는 데이터 신호를 컴퓨팅 시스템에 통신하도록 구성된다. 데이터 신호는 검출된 초음파 신호에 동일할 수도 있고 또는 모듈형 디바이스(606)에 의해 미리결정된 방식으로 프로세싱될 수도 있다. 이를 위해, 모듈형 디바이스(606)는 본 명세서에 설명된 케이블 조립체와 유사하거나 동일할 수도 있는 케이블 조립체(612)에 통신적으로 결합된다. 예를 들어, 케이블 조립체(612)는 어레이 커넥터(도시 생략) 및 어레이 커넥터에 결합된 와이어 도전체(도시 생략)를 포함할 수도 있다. 어레이 커넥터는 모듈형 디바이스(606)에 통신적으로 결합된다. 대안 실시예에서, 요소(610)는 다른 외부 신호를 검출하도록 구성된 그리고/또는 에너지를 방출하도록 구성된 요소로 대체될 수도 있다. 예를 들어, 요소(610)는 지정된 조직에 무선주파수(RF) 에너지를 전달하기 위한 전극을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 요소(610)는 지정된 조직에 전기 펄스를 인가하도록 구성된 전극일 수도 있다. 다른 실시예에서, 요소(610)는 HIFU를 지정된 조직에 전달하도록 구성된다.
디바이스 어레이(도시 생략) 및 어레이(608)에 추가하여, 모듈형 디바이스(606)는 다른 구성요소를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 모듈형 디바이스(606)는 어레이(608)로부터 수신된 데이터 신호를 프로세싱하도록 구성된 회로 및/또는 제어 디바이스로부터 수신된 데이터 신호를 프로세싱하도록 구성된 회로를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 모듈형 디바이스(606)는 하나의 신호 형태(예를 들어, 광학)와 다른 신호 형태(예를 들어, 전기) 사이에서 신호를 변화하는 신호 변환기(또는 광학 엔진)를 포함할 수도 있다. 신호 변환기는 예를 들어, TE Connectivity에 의해 개발되어 상표명 Coolbit 하에서 시판되는 엔진과 유사할 수도 있다. 이에 따라, 모듈형 디바이스(606)는 (a) 케이블 조립체로부터 광학 신호 및/또는 전기 신호를 수신하도록 또는 (b) 케이블 조립체에 광학 신호 및/또는 전기 신호를 제공하도록 구성될 수도 있다.
도 20 및 도 21은 상이한 조립 스테이지 중에 프로브 조립체(650)를 도시하고 있다. 도 20은 어레이 커넥터(654) 및 어레이 커넥터(654)에 결합된 통신 라인(656)의 다발을 갖는 케이블 조립체(652)의 사시도이다. 통신 라인(656)은 원형 단면을 갖는 자켓(658)에 의해 둘러싸이고 함께 그룹화된다. 다른 실시예에서, 자켓(658)은 상이한 단면 치수를 가질 수도 있다. 예를 들어, 자켓(658)은 리본 형상을 가질 수도 있다.
어레이 커넥터(654)는 본 명세서에 설명된 어레이 커넥터와 유사하거나 동일할 수도 있다. 예를 들어, 어레이 커넥터(654)는 정합 측면(662) 및 로딩 측면(664)을 갖는 커넥터 본체(660)를 포함한다. 통신 라인(656)은 로딩 측면(664)을 통해 그리고 정합 측면(662)을 향해 연장한다. 통신 라인(656)은 커넥터 본체(660)를 통해 형성된 채널을 따라 연장할 수도 있다. 통신 라인(656)은 와이어 도전체 또는 광파이버(도시 생략)의 단부면이 정합 측면(662)을 따라 노출되도록 또는 도전성 범프 또는 렌즈(도시 생략)가 정합 측면(662)을 따라 단부면과 정렬되도록 정합 측면(662)을 따른 어레이를 형성할 수도 있다.
예시된 실시예에서, 로딩 측면(664) 및 정합 측면(662)은 대향 방향으로 대면한다. 그러나, 다른 실시예에서, 로딩 측면(664) 및 정합 측면(662)은 예를 들어, 서로 직교하는 상이한 방향으로 대면할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 커넥터 본체(660)는 비선형인 채널을 포함할 수도 있다. 광파이버를 갖는 실시예에서, 광파이버의 굽힘은 광학 신호를 통신하기 위한 굽힘 반경을 만족할 수도 있다.
어레이 커넥터(654)는 모듈형 디바이스(670)에 통신적으로 결합되도록 구성된다. 모듈형 디바이스(670)는 장착 측면(672) 및 능동 측면(674)을 포함한다. 모듈형 디바이스(670)는 예를 들어, 반도체 또는 집적 회로 제조 기술 또는 마이크로전기기계 시스템(MEMS) 제조 기술을 사용하여 제조될 수도 있다. 모듈형 디바이스(670)는 예를 들어, 전술된 절삭 또는 적층 프로세스를 사용하여 제조될 수도 있다. 능동 측면(674)은 외부 신호를 검출하고 그리고/또는 그로부터 에너지를 방출하도록 구성된 요소의 어레이(도시 생략)를 포함한다. 요소의 어레이는 장착 측면(672)을 따라 위치된 디바이스 어레이(676)에 통신적으로 결합된다(예를 들어, 관통 비아, 도전성 트레이스, 광파이버 등). 디바이스 어레이(676)는 단자(678)의 어레이를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 어레이 단자는 전기 접점(678)을 포함한다. 전기 접점(678)은 예를 들어, 장착 측면(672)과 실질적으로 동일 높이에 위치된 접촉 패드 또는 장착 측면(672)으로부터 이격하여 돌출하는 가요성 접촉보(contact beam)일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 어레이 단자는 대응 광파이버 단부와 정렬하기 위해 장착 측면(672)을 따라 노출된 광파이버 단부(678)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 디바이스 어레이(676)는 전기 접점 및 광파이버 단부의 모두를 포함한다. 디바이스 어레이(676)는 어레이 커넥터(670)의 정합 측면(662)을 따라 어레이(도시 생략)를 정합하도록 구성된다.
도 21은 모듈형 디바이스(670)에 장착된 어레이 커넥터(654)를 도시하고 있다. 어레이 커넥터(654) 및 모듈형 디바이스(670)는 예를 들어, 본 명세서에 설명된 접합 프로세스를 사용하여 서로 기계적으로 그리고 통신적으로 결합될 수도 있다. 다른 실시예에서, 어레이 커넥터(654) 및 모듈형 디바이스(670)는 정합 측면(662)과 장착 측면(672) 사이에 재료를 배치하지 않고 서로 고정된다. 예를 들어, 체결구는 서로에 관하여 고정 위치에 어레이 커넥터(654)와 모듈형 디바이스(670)를 유지하는데 사용될 수도 있다. 또한 도 21에 도시된 바와 같이, 자켓(658)은 외장(sheath)(682)에 의해 형성된 통로(680)를 통해 연장할 수도 있다. 환자의 신체 내로 삽입되는 실시예에서, 외장(682)은 원하는 용례를 위해 승인된 임의의 적합한 재료를 포함할 수도 있다. 도시되지는 않았지만, 프로브 조립체(650)는 외장(682)에 결합되는 프로브 본체를 또한 포함할 수도 있다. 프로브 본체는 모듈형 디바이스(670) 및 어레이 커넥터(654)를 둘러싸고 보호할 수도 있다. 프로브 본체는 예를 들어, 외장(682)의 단부에 결합된 캡에 유사할 수도 있다.
도 22는 실시예에 따라 형성된 어레이 커넥터(700)의 정합 측면(702)의 평면도이다. 어레이 커넥터(700)는 어레이 커넥터(100)(도 1) 또는 본 명세서에 설명된 다른 어레이 커넥터와 유사할 수도 있다. 예를 들어, 어레이 커넥터(700)는 나란히 적층된 복수의 기판층(704)을 포함하는 커넥터 본체(701)를 갖는다. 기판층(704)은 각각의 계면(706)이 인접한 기판층(704) 사이에 형성되어 있는 복수의 계면(706)을 형성한다. 인접한 기판층(704)은 대응 통신 라인(708)을 수용하는 채널을 그 사이에 형성하도록 성형된다. 통신 라인(708)은 정합 측면(702)을 따른 어레이를 형성할 수도 있는 단부면을 갖는다. 대안적으로, 단부면은 통신 라인의 도전성 범프 또는 렌즈에 결합될 수도 있다.
또한 도시된 바와 같이, 커넥터 본체(701)는 그를 통한 작업 통로 또는 채널(710)을 가질 수도 있다. 작업 통로(710)는 예를 들어, 모듈형 디바이스(도시 생략)의 대응 통로와 정렬될 수도 있다. 작업 통로(710) 및 모듈형 디바이스의 선택적 통로는 기구 또는 도구를 수용하도록 치수설정되고 성형될 수도 있다. 예를 들어, 작업 통로(710) 및 디바이스 통로는 튜브(712)를 수용하도록 치수설정되고 성형될 수도 있다. 유체가 예를 들어 부스러기를 제거하기 위해 튜브(712)를 통해 유도될 수도 있다. 다른 실시예에서, 모듈형 디바이스는 가요성 용기 또는 블래더 내에 배치될 수도 있다. 튜브(712)는 모듈형 디바이스의 어레이를 따라 유체를 제공할 수도 있다.
도 23은 실시예에 따라 형성된 어레이 커넥터(720)의 정합 측면(722)의 평면도이다. 어레이 커넥터(720)는 어레이 커넥터(100)(도 1) 또는 본 명세서에 설명된 다른 어레이 커넥터와 유사할 수도 있다. 예를 들어, 어레이 커넥터(720)는 나란히 적층된 복수의 기판층(724 내지 730)을 포함하는 커넥터 본체(721)를 갖는다. 기판층(724 내지 730)은 각각의 계면(732)이 인접한 기판층(724 내지 730) 사이에 형성되어 있는 복수의 계면(732)을 형성한다. 인접한 기판층(724 내지 730)은 대응 통신 라인(734)을 수용하는 채널을 그 사이에 형성하도록 성형된다. 통신 라인(734)은 정합 측면(722)을 따른 어레이(736)를 형성할 수도 있는 단부면을 갖는다. 대안적으로, 단부면은 어레이(730)를 형성하는 통신 라인의 도전성 범프 또는 렌즈에 결합될 수도 있다. 또한 도시된 바와 같이, 어레이 커넥터(720)는 그를 통한 작업 통로(740)를 포함한다. 작업 통로(740)는 기구 또는 도구를 수용하도록 구성될 수도 있다. 대안적으로, 작업 통로(740)는 어레이 커넥터(720)를 다른 구성요소에 접속하는 것을 용이하게 하도록 성형될 수도 있다.
도 23은 다양한 어레이(736)가 형성될 수도 있는 것을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 어레이 커넥터(720)의 기판층(724 내지 730)은 다양한 두께를 갖는다. 예를 들어, 기판층(725, 726)은 실질적으로 평면형이고, 작업 통로(740)를 형성하는 부분을 제외하고는, 실질적으로 동일한 두께를 갖는다. 기판층(727)은 다른 기판층의 두께보다 작은 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 기판층(728)은 2개의 상이한 두께를 갖는 비평면형 본체를 갖는다. 이러한 실시예에서, 계면(732)은 비평면형 윤곽을 가질 수도 있다. 예를 들어, 인접한 기판층(728, 729) 사이의 계면(732)은 수직 섹션에 의해 연결된 2개의 수평 섹션을 포함한다. 다수의 통신 라인(734)은 수평 섹션을 따라 배치되고, 하나의 통신 라인(734)은 수직 섹션을 따라 배치된다. 도 23은 수평 및 수직 섹션을 갖는 계면(732)을 도시하고 있지만, 비직교 섹션이 또한 형성될 수도 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 경사 섹션이 기판층(728, 729) 사이의 계면(732)의 2개의 수평 섹션 사이로 연장할 수도 있다.
예시된 실시예에서, 각각의 통신 라인은 단지 단일의 통신 경로를 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서, 통신 라인은 다수의 통신 경로를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 채널은 하나 초과의 통신 라인을 수용하도록 치수설정되고 성형될 수도 있다. 예를 들어, 통신 라인은 2개의 와이어 도전체가 공통 자켓을 통해 서로 평행하게 연장하는 트윈축 통신 라인을 포함할 수도 있다. 다른 예로서, 통신 라인은 동축 라인을 포함할 수도 있다.
도 24 내지 도 27은 모듈형 디바이스를 따른 어레이를 형성할 수도 있는 예시적인 요소를 제공한다. 예를 들어, 도 24는 예를 들어, 인쇄 회로(754)를 통해 통신 경로(752)에 전기적으로 결합된 전극(750)을 도시하고 있다. 도 25는 압전 초음파 요소(760)를 도시하고 있다. 요소(760)는 예를 들어, 금 또는 플래티늄을 포함할 수도 있는 고도전성 전극층(764, 766) 사이에 개재된 압전 재료(762)를 포함한다. 전극층(766)은 백킹층(768)에 의해 지지된다. 전극층(764, 766)은 도전체(770, 772)에 각각 전기적으로 결합된다.
도 26은 캐비티(778) 위에 배치된 금속화된 현수된 멤브레인(776)[예를 들어, 실리콘 질화물(SixNy)]을 포함하는 CMUT 요소(774)를 도시하고 있다. CMUT 요소(774)는 강성 기판(780)을 또한 포함한다. DC 전압이 2개의 전극(782, 784) 사이에 인가될 때, 멤브레인(776)은 편향되어, 정전력에 의해 기판을 향해 끌어당겨진다. 멤브레인(776)의 강성에 의해 발생된 기계적 복원력은 끌어당김에 저항한다. 따라서, 초음파는 AC 전압 입력에 의해 멤브레인(776)의 발진으로부터 발생될 수 있다.
도 27은 전극층(788, 790) 사이에 개재하는 멤브레인(786)을 포함하는 PMUT 요소(784)를 도시하고 있다. PMUT 요소(784) 내의 멤브레인(786)의 편향은 멤브레인(786)의 압전 효과로부터 발생된 횡방향 스트레인에 의해 발생된다. 멤브레인(786)은 적어도 하나의 압전층(792) 및 수동 탄성층(794)을 포함한다. 동작시에, PMUT의 공진 주파수는 압전층(792)의 두께에 직접 의존하지 않는다. 대신에, 굴곡 모드 공진 주파수는 멤브레인의 형상, 치수, 경계 조건, 고유 응력 및 기계적 강성에 밀접하게 관련된다. 도 25 내지 도 27의 요소는 도 25 내지 도 27의 요소를 이해하기 위해 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 [Qiu et al., "Piezoelectric Micromachined Ultrasound Transducer(PMUT) Arrays for Integrated Sensing, Actuation and Imaging" Sensors (2015)]에 설명되어 있다.
실시예에서, 정합 측면을 갖는 커넥터 본체를 포함하는 어레이 커넥터가 제공된다. 커넥터 본체는 나란히 적층되고 정합 측면을 형성하는 각각의 정합 에지를 갖는 복수의 기판층을 포함한다. 기판층은 각각의 계면이 인접한 기판층 사이에 형성되어 있는 복수의 계면을 형성한다. 각각의 계면의 인접한 기판층은 복수의 채널을 형성하도록 성형된다. 어레이 커넥터는 커넥터 본체의 대응 채널 내에 배치되어 통신 라인이 계면을 따라 연장하게 되는 통신 라인을 또한 포함한다. 통신 라인은 와이어 도전체 또는 광파이버 중 적어도 하나이다. 통신 라인은 정합 측면에 근접하여 위치되고 적어도 2차원 단자 어레이를 형성하는 각각의 정합 단자를 갖는다.
실시예에서, 어레이 커넥터의 제조 방법이 제공된다. 방법은 (a) 작업층을 따라 트렌치를 형성하는 단계를 포함한다. 작업층은 정합 에지, 로딩 에지, 및 이들 사이로 연장하는 층 측면을 포함한다. 트렌치는 층 측면으로 개방하고 정합 에지 및 로딩 에지를 통해 연장한다. 방법은 (b) 트렌치 내에 통신 라인을 배치하여 이에 의해 기판층을 형성하는 단계를 또한 포함한다. 통신 라인은 정합 에지에 근접하여 위치되고 로딩 에지에 적어도 근접하여 연장하는 각각의 정합 단자를 갖는다. 방법은 단계 (a) 및 (b)를 반복하여 적어도 하나의 추가의 기판층을 형성하는 단계 및 (d) 기판층을 나란히 적층하는 단계를 또한 포함한다. 기판층의 정합 에지는 정합 측면을 협동적으로 형성하고, 정합 단자는 적어도 2차원 단자 어레이를 형성한다.
실시예에서, (a) 작업층을 따라 트렌치를 형성하는 단계를 포함하는 어레이 커넥터의 제조 방법이 제공된다. 작업층은 정합 에지, 로딩 에지, 및 이들 사이로 연장하는 대향하는 제1 및 제2 층 측면을 포함한다. 트렌치는 제1 및 제2 층 측면으로 개방하고 정합 에지 및 로딩 에지를 통해 연장한다. 방법은 (b) 트렌치 내에 통신 라인을 배치하여 이에 의해 기판층을 형성하는 단계를 또한 포함한다. 통신 라인은 정합 에지에 근접하여 위치되고 로딩 에지에 적어도 근접하여 연장하는 각각의 정합 단자를 갖는다. 정합 단자는 적어도 2차원 단자 어레이를 형성한다. 방법은 (c) 기판층의 제1 층 측면 상에 다른 작업층을 적층하는 단계를 또한 포함한다. 제1 층 측면의 트렌치는 채널이 되고, 다른 작업층은 트렌치를 갖는 커버층 또는 다른 기판층이다.
상기 설명은 한정이 아니라 예시적인 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 전술된 실시예(및/또는 그 양태)는 서로 조합하여 사용될 수도 있다. 게다가, 다수의 수정이 그 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 실시예의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적응하도록 이루어질 수도 있다. 다양한 구성요소의 치수, 재료의 유형, 배향, 및 본 명세서에 설명된 다양한 구성요소의 수 및 위치는 특정 실시예의 파라미터를 규정하도록 의도된 것이고, 결코 한정이 아니며, 단지 예시적인 실시예이다. 청구범위의 사상 및 범주 내의 다수의 다른 실시예 및 수정은 상기 설명의 재고시에 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 특허가능 범주는 이러한 청구범위가 자격부여하는 등가물의 전체 범주와 함께, 첨부된 청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.
설명에 사용될 때, 구문 "예시적인 실시예에서" 등은 설명된 실시예가 단지 일 예라는 것을 의미한다. 이 구문은 발명의 주제를 그 실시예에 한정하도록 의도된 것은 아니다. 발명의 주제의 다른 실시예는 언급된 특징부 또는 구조체를 포함하지 않을 수도 있다. 첨부된 청구범위에서, 용어 "구비하는" 및 "여기에서"는 각각의 용어 "포함하는" 및 "여기서"의 평문 영어 등가물로서 사용된다. 더욱이, 이하의 청구범위에서, 용어 "제1", "제2" 및 "제3" 등은 단지 라벨로서만 사용되고, 이들의 대상물에 수치적 요구를 부여하도록 의도된 것은 아니다. 또한, 이하의 청구범위의 한정은 기능적 포맷(means-plus-function format)으로 기입되지 않고, 이러한 청구항 한정이 다른 구조체가 없는 기능의 진술로 이어지는 구문 "~를 위한 수단"을 명시적으로 사용하지 않거나 사용할 때까지, 35 U.S.C. § 112(f)에 기초하여 해석되도록 의도되지 않는다.

Claims (12)

  1. 프로브 조립체(650)이며,
    외부 신호를 검출하거나 에너지를 방출하도록 구성된 모듈형 디바이스(670)로서, 상기 모듈형 디바이스(670)는 전기 접점 또는 광파이버 단부 중 적어도 하나를 갖는 디바이스 어레이(676)를 포함하는, 모듈형 디바이스(670); 및
    상기 모듈형 디바이스(670)를 컴퓨팅 시스템(554)에 통신적으로 결합하고 그를 통해 데이터 신호를 전송하도록 구성된 케이블 조립체(652)로서, 상기 케이블 조립체(652)는 정합 측면(662)을 포함하는 커넥터 본체(660) 및 상기 정합 측면(662)과 상기 커넥터 본체(660)를 통해 연장하는 채널(246)을 갖는 어레이 커넥터(654)를 포함하고, 상기 케이블 조립체(652)는 상기 커넥터 본체(660)의 대응 채널(246) 내에 배치된 복수의 통신 라인(656)을 포함하고, 상기 통신 라인(656)은 와이어 도전체 또는 광파이버 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 통신 라인(656)은 상기 정합 측면(662)에 근접하여 위치되어 단자 어레이(114)를 형성하는 각각의 단부면(415)을 갖고, 상기 단자 어레이(114)는 상기 모듈형 디바이스(670)의 디바이스 어레이(676)와 정렬되고 그에 결합되는, 케이블 조립체(652)를 포함하는, 프로브 조립체(650).
  2. 제1항에 있어서, 상기 모듈형 디바이스(670)를 둘러싸고 신체에 삽입되도록 구성되는 프로브 본체(602)를 더 포함하고, 바람직하게는 상기 모듈형 디바이스(670)는 용량성 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(CMUT) 또는 압전 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(PMUT) 중 적어도 하나를 포함하는 초음파 디바이스를 포함하는, 프로브 조립체(650).
  3. 제1항에 있어서, 상기 커넥터 본체(660)는 나란히 적층되고 정합 측면(662)을 형성하는 각각의 정합 에지(122)를 갖는 복수의 기판층(120)을 포함하고, 상기 기판층(120)은 각각의 계면이 인접한 기판층(120) 사이에 형성되는 복수의 계면(249)을 형성하고, 상기 인접한 기판층(120)은 그 사이에 채널(246)을 형성하는, 프로브 조립체(650).
  4. 제3항에 있어서, 상기 통신 라인(656)은 와이어 도전체 및 상기 와이어 도전체의 대응 단부면(415)에 직접 결합된 도전성 범프(420)를 포함하고, 상기 도전성 범프(420)는 대응 정합 단자(112)를 형성하고 정합 측면(662)을 따라 제시되어 단자 어레이(114)를 형성하고, 상기 도전성 범프(420)는 상기 디바이스 어레이(676)의 대응 전기 접점(678)에 전기적으로 결합되고, 바람직하게는 상기 도전성 범프(420)는 100 ㎛ 이하의 높이 및 ±10 ㎛ 이내인 공차 한계를 갖는, 프로브 조립체(650).
  5. 제3항에 있어서, 상기 채널(246)은 에칭된 채널(246) 또는 성형된 채널(246) 중 적어도 하나인, 프로브 조립체(650).
  6. 제1항에 있어서, 상기 단자 어레이(114)는 100 mm2당 적어도 50개의 정합 단자(112)를 포함하는, 프로브 조립체(650).
  7. 제1항에 있어서, 상기 디바이스 어레이(676)는 열압축 접합, 무땜납 접합, 또는 이방성 도전성 필름 또는 겔 중 하나를 통해 단자 어레이(114)에 결합되는, 프로브 조립체(650).
  8. 시스템(550)이며,
    외부 신호를 검출하거나 에너지를 방출하도록 구성된 모듈형 디바이스(670)로서, 상기 모듈형 디바이스(670)는 전기 접점 또는 광파이버 단부 중 적어도 하나를 갖는 디바이스 어레이(676)를 포함하는, 모듈형 디바이스(670);
    외부 신호에 기초하는 데이터 신호를 수신하거나 에너지를 방출하기 위해 데이터 신호를 상기 모듈형 디바이스(670)에 전송하도록 구성된 제어 디바이스(554); 및
    상기 모듈형 디바이스(670)를 상기 제어 디바이스(554)에 통신적으로 결합하고 그를 통해 데이터 신호를 전송하도록 구성된 케이블 조립체(652)로서, 상기 케이블 조립체(652)는 정합 측면(662)을 갖는 커넥터 본체(660) 및 상기 정합 측면(662)과 상기 커넥터 본체(660)를 통해 연장하는 채널(246)을 포함하고, 상기 케이블 조립체(652)는 상기 커넥터 본체(660)의 대응 채널(246) 내에 배치된 복수의 통신 라인(656)을 포함하고, 상기 통신 라인(656)은 와이어 도전체 또는 광파이버 중 적어도 하나이고, 상기 통신 라인(656)은 상기 정합 측면(662)에 근접하여 위치되어 단자 어레이(114)를 형성하는 각각의 단부면(415)을 갖고, 상기 단자 어레이(114)는 상기 모듈형 디바이스(670)의 디바이스 어레이(676)와 정렬되고 그에 결합되는, 케이블 조립체(652)를 포함하는, 시스템(550).
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 디바이스(554)는 데이터 신호에 기초하는 정보를 표시하도록 구성되는 디스플레이(556)를 포함하는, 시스템(550).
  10. 제8항에 있어서, 상기 모듈형 디바이스(670)를 둘러싸고 신체 내로 삽입되도록 구성된 프로브 본체(602)를 더 포함하는, 시스템(550).
  11. 제10항에 있어서, 상기 모듈형 디바이스(670)는 초음파 디바이스(606)를 포함하고, 바람직하게는 상기 초음파 디바이스(606)는 용량성 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(CMUT) 또는 압전 마이크로가공된 초음파 트랜스듀서(PMUT)를 포함하는, 시스템(550).
  12. 제8항에 있어서, 상기 통신 라인(656)은 와이어 도전체 및 상기 와이어 도전체의 대응 단부면(415)에 직접 결합된 도전성 범프(420)를 포함하고, 상기 도전성 범프(420)는 대응 정합 단자(112)를 형성하고 정합 측면(662)을 따라 제시되어 단자 어레이(114)를 형성하고, 상기 도전성 범프(420)는 상기 디바이스 어레이(676)의 대응 전기 접점에 전기적으로 결합되는, 시스템(550).
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