KR20190075816A - 초음파 변환기 및 초음파 프로브 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
초음파 변환기 및 초음파 프로브를 제조하는 방법은 제1 표면과 제2 표면을 갖는 압전 층을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2 표면은 상기 제1 표면으로부터 상기 압전 층의 반대쪽에 있다. 상기 방법은 상기 압전 층의 제1 표면으로부터 제2 표면까지 연장하는 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층을 관통하여 복수의 트렌치를 커팅하는 단계와, 상기 복수의 트렌치를 도전성 물질로 각각 충진하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조한 후에 상기 압전 층을 커팅하여 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계와, 각각의 변환기 유닛을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 초음파 변환기(ultrasound transducer) 및 초음파 프로브 제조 방법에 관한 것이다.
초음파 영상화 시스템은 전형적으로 각종 초음파 주사를 수행하는 초음파 변환기를 포함한다. 일부 초음파 변환기는 단일 변환기 요소만을 포함하지만, 진단 의료 영상화를 위해 사용되는 대부분의 초음파 변환기는 복수의 개별 변환기 요소를 포함한다. 변환기 요소는 초음파 에너지를 송신하고 반사된 초음파 에너지에 기초하여 초음파 신호를 수신한다. 변환기 요소는 어레이로 배열될 수 있다. 변환기 요소에 의해 수신된 초음파 신호들은 환자 내의 하나 이상의 해부학적 구조의 영상을 생성하기 위해 사용된다.
초음파 변환기의 변환기 요소들은 전형적으로 압전(piezoelectric) 물질을 포함하는데, 이 압전 물질은 압전물질 양단에 걸친 전압 인가에 응답하여 형상을 변화시킨다. 압전 물질 양단에 인가되는 전위를 변화시키면 초음파 에너지가 발생한다. 각각의 변환기 요소 양단에 전위를 인가하기 위해, 각각의 변환기 요소마다 2개의 전기 접점을 가져야 하고, 상기 전기 접점들은 전기적으로 서로 격리된다. 전기 접점들은 전형적으로 각각의 변환기 요소마다 양의 접점과 접지 접점을 포함한다.
초음파 변환기는 가요성 회로에 장착된 복수의 상이한 음향 층을 포함할 수 있다. 음향 층은 압전 층을 포함하고, 부정합(dematching) 층 및/또는 하나 이상의 정합(matching) 층을 포함할 수 있다. 종래의 초음파 변환기는 전형적으로 압전 층의 표면들 중의 하나를 가요성 회로에 전기적으로 접속하는 도전성 물질을 포함한 "랩어라운드(wrap-around)" 접지를 이용한다. "랩어라운드" 접지의 이용은 각각의 개별 초음파 변환기마다 많은 초음파 변환기 제조 단계의 수행을 요구하고, 이것은 각각의 초음파 변환기에 대한 높은 생산 단위 비용을 야기한다. 대부분의 초음파 변환기 제조 단계를 각각의 개별 초음파 변환기에서 수행하는 것과 대조적으로, 더 많은 초음파 변환기 제조 단계를 웨이퍼 수준에서 수행하는 것이 더 비용 효율적일 것이다.
적어도 상기 이유 때문에, 초음파 변환기의 웨이퍼 수준 제조를 가능하게 하는 초음파 변환기 및 초음파 프로브에 대한 새로운 제조 기법의 필요성이 있다.
실시형태에서, 초음파 변환기를 제조하는 방법은 제1 표면과 제2 표면이 있는 압전 층을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2 표면은 상기 제1 표면으로부터 상기 압전 층의 반대쪽에 있다. 상기 방법은 상기 압전 층의 제1 표면으로부터 제2 표면까지 연장하는 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층에서 복수의 트렌치를 커팅하는 단계와, 상기 복수의 트렌치 각각을 도전성 물질로 충진하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조한 후에 상기 압전 층을 커팅하여 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계와, 각각의 변환기 유닛을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계를 포함한다.
실시형태에서, 복수의 초음파 프로브를 제조하는 방법은 제1 표면과 제2 표면이 있는 압전 층을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 제2 표면은 상기 제1 표면으로부터 상기 압전 층의 반대쪽에 있다. 상기 방법은 상기 압전 층의 제1 표면으로부터 제2 표면까지 연장하는 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층을 관통하여 복수의 트렌치를 커팅하는 단계와, 상기 복수의 트렌치 각각을 도전성 물질로 충진하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조한 후에 상기 압전 층을 커팅하여 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계와, 각각의 변환기 유닛을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계와, 상기 복수의 변환기 유닛 각각을 상이한 초음파 프로브 보디에 고착시키는 단계를 포함한다.
도 1a는 실시형태에 따른 음향 스택의 분해 사시도의 개략 표시도이다.
도 1b는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 1c는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 2는 실시형태에 따른 초음파 프로브의 단면도의 개략 표시도이다.
도 3a는 실시형태에 따른 음향 스택의 분해 사시도의 개략 표시도이다.
도 3b는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 3c는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 4a는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 4b는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 5a는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 5b는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 6a는 실시형태에 따른 음향 스택의 분해 사시도의 개략 표시도이다.
도 6b는 실시형태에 따른 변환기 유닛의 사시도의 개략 표시도이다.
도 6c는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 7a는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 7b는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 1b는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 1c는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 2는 실시형태에 따른 초음파 프로브의 단면도의 개략 표시도이다.
도 3a는 실시형태에 따른 음향 스택의 분해 사시도의 개략 표시도이다.
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도 3c는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 4a는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
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도 5a는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 5b는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 6a는 실시형태에 따른 음향 스택의 분해 사시도의 개략 표시도이다.
도 6b는 실시형태에 따른 변환기 유닛의 사시도의 개략 표시도이다.
도 6c는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
도 7a는 실시형태에 따른 음향 스택의 사시도의 개략 표시도이다.
도 7b는 실시형태에 따른 초음파 변환기의 사시도의 개략 표시도이다.
여기에서 사용하는 단수형으로 인용되는 요소 또는 단계는, 배제한다고 명시적으로 언급되지 않는 한, 복수의 요소 또는 단계를 배제하지 않는 것으로 이해하여야 한다. 또한, "일 실시형태"의 인용은 인용된 특징들을 또한 포함한 추가 실시형태의 존재를 배제하는 것으로 해석하는 것으로 의도되지 않는다. 더욱이, 명확히 반대로 설명하지 않는 한, 특수한 특성을 가진 요소 또는 복수의 요소를 "포함하는" 또는 "가진" 실시형태는 그 특성을 갖지 않은 추가의 요소들을 포함할 수 있다.
도 1a는 실시형태에 따른 음향 스택(100)의 분해 사시도의 개략 표시도이다. 음향 스택(100)은 압전 층(100), 정합 층(104) 및 부정합 층(106)을 포함한다. 압전 층(102)은 티탄산 지르콘산 납(PZT), 티탄산 납(PT), 니오움산 납(PbNb2O3), 또는 초음파 에너지를 방출하도록 구성될 수 있는 압전 특성을 가진 임의의 다른 물질과 같은 압전 물질을 포함한다.
전술한 바와 같이, 압전 층(102)은 압전 특성을 가진 물질로 제조된다. 이것은 압전 층(102)이 압전 층(102)의 양단에의 전위 인가에 응답하여 형상을 기계적으로 변환하는 구조를 가진 물질로 제조된다는 것을 의미한다. 특정 주파수에서 압전 층(102) 양단에 인가되는 전위를 변화시키면 압전 층(102)이 초음파 에너지를 방출한다. 각 요소마다 압전 층(102) 양단에 전위를 인가하기 위하여 서로 전기적으로 격리된 2개의 접점을 가져야 한다. 관례적으로, 하나의 접점은 일반적으로 양의 접점이라고 부르고 다른 하나의 접점은 접지 접점이라고 부른다. 그러나 접지 접점은 실제로 전기적 접지가 아닐 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 그 대신에, 접지 접점은 양의 접점보다 더 낮은 전위에 있을 필요가 있다. 게다가, 양의 접점과 접지 접점의 위치는, 초음파 에너지를 방출하는 목적에 있어서 압전 층(102) 양단에 인가되는 전위의 극성이 문제가 되지 않기 때문에, 스위칭될 수 있다.
정합 층(104)은 압전 층(102)에 사용하는 물질의 임피던스와 환자 조직 간의 음향 임피던스를 가진 물질이다. 정합 층(104)의 두께는 전형적으로 압전 층(102)에 의해 생성된 초음파 파장의 1/4이지만, 정합 층(104)은 각종 실시형태에 따라서 다른 두께를 가질 수 있다. 정합 층은 업계에 공지되어 있다. 비록 도 1a에 도시된 실시형태가 단일 정합 층(104)을 갖지만, 다른 실시형태는 정합 층(104) 대신에 2개 이상의 정합 층을 포함할 수 있다. 복수의 정합 층을 가진 실시형태는 압전 층(102)으로부터 제1 정합 층의 반대쪽에 부착된 제2 정합 층을 포함할 수 있고, 상기 제2 정합 층은 제2 음향 임피던스를 갖는다. 복수의 정합 층을 사용하면 영상화하는 동안 조직과 초음파 프로브 간의 음향 임피던스의 불일치에 기인하여 환자 조직으로부터 역반사되는 초음파 에너지의 양을 최소화하는데 도움이 될 수 있다.
부정합 층(106)은 압전 층(102)보다 더 높은 음향 임피던스를 가진 물질을 포함한다. 많은 실시형태에 따라서, 부정합 층(106)에 대해서는 압전 층(102)의 음향 임피던스의 적어도 2배인 음향 임피던스를 가진 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 압전 층(102)은 전형적으로 약 37 MRayl의 음향 임피던스를 갖고 인간의 조직은 전형적으로 약 1.5 MRayl의 음향 임피던스를 갖는다. 부정합 층(106)은 압전 층(102)의 음향 임피던스보다 훨씬 더 높은 음향 임피던스를 갖는다. 예를 들면, 부정합 층(106)은 40 MRayl보다 큰 음향 임피던스를 가질 수 있고, 많은 실시형태는 부정합 층(106)에 대하여 100 MRayl보다 큰 음향 임피던스를 가진 물질을 사용할 수 있다.
도 1b는 실시형태에 따른 음향 스택(100)의 사시도의 개략 표시도이고, 도 1c는 실시형태에 따라 제조될 수 있는 초음파 변환기(150)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 1a, 1b 및 1c에서 동일한 참조 번호는 동일한 컴포넌트를 표시하기 위해 사용된다.
도 1a, 1b 및 1c에 도시된 실시형태에 따라서, 제1 도전성 층(112)이 압전 층(102)의 제1 표면에 부착되고 제2 도전성 층(114)이 압전 층(102)의 제2 표면에 부착되며, 여기에서 상기 제2 표면은 상기 제1 표면으로부터 압전 층(102)의 반대쪽에 있다. 실시형태에 따라서, 음향 스택(100)용의 적당한 치수로 커팅한 후에 상기 제1 도전성 층(112)과 상기 제2 도전성 층(114)은 압전 층(102)을 압전 층(102)에 부착될 수 있다. 상기 제1 도전성 층(112)과 상기 제2 도전성 층(114)은, 압전 층(102)의 제1 표면과 제2 표면에 금 또는 구리와 같은 도전성 물질을 스퍼터링함으로써, 압전 층(102)에 증착될 수 있다. 다른 실시형태에 따라서, 상기 제1 도전성 층(112)과 상기 제2 도전성 층(114) 둘 다를 압전 층(102)에 추가하는 대신에, 상기 제1 도전성 층(112)을 부정합 층(106)에 추가할 수 있고 및/또는 상기 제2 도전성 층(114)을 정합 층(104)에 추가할 수 있다.
도 1a, 1b 및 1c와 관련하여 설명하는 제1 실시형태에 따라서, 복수의 도전성 관통 비아(108)가 압전 층(102) 내에서 제조된다. 도 1a, 1b 및 1c에 도시된 것처럼, 도전성 관통 비아(108)는 제1 도전성 층(112) 및 제2 도전성 층(114)을 완전히 관통하여 연장될 수 있다. 각각의 도전성 관통 비아(108)는 압전 층(102)의 제1 측면으로부터 압전 층(102)의 제2 측면까지 연장한다. 다시 말해서, 각각의 도전성 관통 비아(108)는 압전 층(102)을 완전히 관통하여 연장된다. 각각의 도전성 관통 비아(108)는, 압전 층(102), 제1 도전성 층(112) 및 제2 도전성 층(114)을 관통하여 복수의 트렌치를 커팅함으로써 제조되고, 상기 복수의 트렌치는 방위각 방향(110)에 각각 평행하다. 압전 층(102), 제1 도전성 층(112) 및 제2 도전성 층(114)을 관통하여 복수의 트렌치를 형성한 후에, 각각의 트렌치는 도전성 첨가제를 포함한 에폭시와 같은 도전성 물질로 충진된다. 다른 실시형태에 따라서, 도전성 관통 비아(108)는 제1 도전성 층(112) 및 제2 도전성 층(114)을 압전 층(102)에 부착하기 전에 압전 층(102) 내에 제조될 수 있다. 이러한 실시형태에서, 도전성 관통 비아는 제1 도전성 층(112) 및 제2 도전성 층(114)을 관통하여 연장하지 않을 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
실시형태에 따라서, 복수의 비도전성 비아(116)는, 도전성 관통 비아(108)의 제조 전에, 그 후에 또는 이와 병행해서, 상기 부정합 층(106)을 관통하여 상기 압전 층(102) 내까지 제2의 복수의 트렌치를 커팅함으로써 제조될 수 있다. 각각의 비도전성 비아(116)는, 부정합 층(106)을 관통하여 압전 층(102) 내까지 트렌치를 커팅하고 각각의 트렌치를 유전체 첨가제를 포함한 에폭시와 같은 유전체 물질로 충진함으로써 제조될 수 있다. 부정합 층(106)을 관통하여 커팅된 상기 제2의 복수의 트렌치는 상기 부정합 층(106)이 압전 층(102)에 부착된 때 압전 층(102) 내로 커팅된 트렌치와 각각 정렬될 수 있다. 도전성 관통 비아(108)와 마찬가지로, 비도전성 비아(116)의 제조시에 사용하는 상기 제2의 복수의 트렌치는 방위각 방향(110)을 따라 커팅된다.
도전성 관통 비아(108) 및 비도전성 비아(116)를 제조한 후에, 정합 층(104)이 제2 도전성 층(114)에 부착되고 부정합 층(106)이 제1 도전성 층(112)에 부착되어 도 1b에 도시된 음향 스택(100)을 형성한다. 이 설명의 목적상, 용어 "부착"은 직접 부착과 간접 부착 둘 다를 포함한다. 게다가, 용어 "부착"은 라미네이팅, 접착제를 통한 본딩, 기계적 접속에 의한 접속, 또는 제1 도전성 층(112) 또는 제2 도전성 층(114)과 같은 다른 층을 통한 간접 부착을 포함할 수 있다.
다음에, 복수의 변환기 유닛(150)이 형성되도록 음향 스택(100)이 커팅된다. 도 1b에 도시된 음향 스택(100)은 4개의 분리된 변환기 유닛(150)이 형성되도록 커팅될 것이다. 실시형태에 따라서, 음향 스택(100)은 각각의 도전성 관통 비아(108)를 따라 커팅된다. 예를 들면, 각각의 커팅은 도전성 관통 비아(108)의 중앙을 통해 이루어질 수 있다. 도 1b에 도시된 점선(151)은 음향 스택(100)을 복수의 변환기 유닛(150)으로 분리하기 위해 행하여지는 커팅의 위치를 표시한다.
다음에, 각각의 변환기 유닛(150)이 가요성 회로(160)와 같은 집적 회로에 장착되고, 압전 층(102)을 포함한 변환기 유닛(150)은 도 1c에 도시된 것처럼 복수의 개별 변환기 요소(162)가 형성되도록 커팅된다. 도 1c에 도시되지 않았지만, 변환기 유닛(150)은 인터포저에 의해 집적 회로(160)에 접속될 수 있고, 또는 변환기 유닛(150)은 인터포저 없이 집적 회로(160)에 장착될 수 있다. 도 1c에 도시된 실시형태는 6개의 개별 변환기 요소(162)를 가진 선형 어레이를 나타낸다. 도 1a, 1b 및 1c는 모두 개략 표시도이고 각각의 음향 스택은 5개 이상의 변환기 유닛을 포함하는 크기로 될 수 있으며, 각각의 변환기 유닛은 다른 수의 요소를 생성하도록 커팅될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 예를 들면, 선형 어레이는 일반적으로 6개보다 훨씬 더 많은 요소를 갖는다. 임의 수의 요소들을 가진 선형 어레이는 전술한 방법에 따라 제조될 수 있다. 도 1c는 초음파 변환기(152)가 음향 스택(100)으로부터 커팅되고, 가요성 회로(160)에 장착되며, 커팅되어 복수의 변환기 요소(162)를 형성한 후의 초음파 변환기(152)의 일 예를 보인 것이다.
도 1c에 도시된 실시형태에서, 변환기 유닛(150)을 커팅하여 복수의 변환기 요소(162)를 형성하는 것은 정합 층(104), 제2 도전성 층(114), 압전 층(102), 제1 도전성 층(112) 및 부정합 층(106)을 관통하여 커팅하는 것을 포함한다. 개별적인 변환기 요소를 형성하기 위해, 압전 층(102)을 적어도 거의 완전히 관통하여 커팅할 필요가 있다. 예를 들면, 변환기 요소(162)들을 구별시키기 위해 압전 층(102)을 적어도 75% 관통하여 커팅할 필요가 있다. 변환기 요소(162)들을 분리한 후에, 상기 커팅부는 에폭시 또는 첨가제를 포함한 에폭시와 같은 충진재로 충진될 수 있고, 또는 상기 커팅부는 충진되지 않은 채로 유지될 수 있다. 그러므로, 다른 실시형태에 따라서, 상기 변환기 요소(162)들의 커팅은 부정합 층(106)을 커팅하지 않고 정합 층(104)을 관통하여 압전 층(102)의 일부 또는 전부까지 커팅하는 것을 포함할 수 있다. 변환기 유닛(150)을 가요성 회로(160)에 장착하고 변환기 유닛(150)을 커팅하여 개별 변환기 요소(162)를 형성한 후에, 초음파 변환기(152)가 프로브 보디에 설치되어 초음파 프로브를 형성할 수 있다.
도 1c에서, 2개의 비도전성 비아(116)는 압전 층(102) 양단에 전위의 인가를 가능하게 한다. 예를 들면, 제1 부분(155)은 제1 전위에 있고, 빗금 표시된 제2 부분(157)은 상기 제1 전위와 다른 제2 전위에 있을 수 있다. 관례에 따라서, 상기 제1 영역(155)은 양전위에 있다고 간주되고, 상기 제2 영역(157)은 전기적 접지에 있다고 간주될 수 있다. 그러나 실제로는 전위들은 뒤바뀔 수 있다(즉, 제1 영역(155)은 전기적 접지에 있고 제2 영역(157)은 양전위에 있을 수 있다). 게다가, 제1 영역(155)과 제2 영역(157) 둘 다는 진정한 전기적 접지에 있지 않을 수 있다. 압전 층(102)을 진동시키기 위해, 압전 층(102) 양단에 전위차를 인가할 필요가 있다.
도전성 관통 비아(108)는 상기 제2 영역(157)과 접촉하는 압전 층(102)의 부분과 가요성 회로(160) 간의 전기 접속을 가능하게 한다. 비도전성 비아(116)는 압전 층(102) 양단에 전위를 인가하는데 필요한 전기적 분리를 제공한다. 비도전성 비아(116)와 결합하는 도전성 관통 비아(108)는 압전 층(102)이 웨이퍼 수준에서 제조된 때에도 가요성 회로(160)와 필요한 전기 접속을 갖게 한다. 이 설명의 목적상, 용어 "웨이퍼 수준"은 궁극적으로 2개 이상의 개별 초음파 변환기를 형성하도록 세분되는 음향 스택에서 수행되는 제조 방법 또는 프로세스를 포함하는 것으로 정의될 것이다. 도 1a, 1b 및 1c와 관련하여 설명한 실시형태는 선형 초음파 변환기의 웨이퍼 수준 제조를 가능하게 한다.
도 2는 실시형태에 따른 초음파 프로브(250)의 단면도의 개략 표시도이다. 초음파 프로브(250)는 초음파 변환기(252), 렌즈(254) 및 프로브 보디(256)를 포함한다. 프로브 보디(256)는 플라스틱 또는 복합 물질일 수 있다. 프로브 보디(256)는 초음파 변환기(252) 및 렌즈(254)를 보유하도록 적응된다. 렌즈(254)는 초음파 변환기(252)의 변환기 요소로부터 방출된 음향 빔을 집속시키도록 적응된다. 실시형태에 따라서, 프로브(250)는 변환기(252) 대신에 초음파 변환기(152)를 포함할 수 있다.
제2 실시형태는 비록 도 1a, 1b 및 1c에 의해 묘사된 프로세스가 제2 실시형태와 정확히 동일하지 않다 하더라도 도 1a, 1b 및 1c를 이용하여 설명할 것이다. 제2 실시형태에 따르면, 방법은 도전성 관통 비아(108) 또는 비도전성 비아(116)를 제조하기 전에 부정합 층(106)을 제1 도전성 층(112)(이것은 압전 층(102)에 부착된 것임)에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 부정합 층(106)이 제1 도전성 층(112)에 및 간접적으로 압전 층(102)에 부착된 때, 상기 방법은 제2 도전성 층(114), 압전 층(102) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하여 복수의 트렌치를 커팅하고 그 다음에 상기 트렌치를 도전성 물질로 각각 충진함으로써 도전성 관통 비아(108)를 제조하는 단계를 포함한다. 비도전성 비아(116)를 제조하는 단계는 부정합 층(106) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하여 압전 층(102) 내까지 제2의 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함할 수 있다. 부정합 층(106)이 상기 제2의 복수의 트렌치를 제조하기 전에 상기 제1 도전성 층(112)에 이미 라미네이트되었기 때문에, 트렌치당 단일 커팅으로 상기 부정합 층(106) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하여 압전 층(102) 내까지 커팅할 수 있다. 다음에, 상기 제2의 복수의 트렌치는 유전체 물질로 충진되어 복수의 비도전성 비아(116)를 형성한다.
도전성 관통 비아(108) 및 비도전성 비아(116)를 제조한 후에, 정합 층(104)과 같은 하나 이상의 정합 층이 제2 도전성 층(114)에 부착되어 음향 스택(100)을 완성할 수 있다. 다음에, 음향 스택(100)이 커팅되어 복수의 변환기 유닛(150)이 형성되고, 각각의 변환기 유닛(150)은 제1 실시형태와 관련하여 설명한 것과 동일 방식으로 개별 변환기 요소(162)를 생성하기 위해 추가로 가공되고 가요성 회로(160)와 같은 집적 회로에 부착된다.
도 3a는 실시형태에 따른 음향 스택(101)의 분해 사시도의 개략 표시도이다. 도 3b는 실시형태에 따른 음향 스택(101)의 사시도의 개략 표시도이고, 도 3c는 실시형태에 따른 초음파 변환기(166)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 3a, 3b 및 3c는 초음파 변환기를 제조하는 제3 실시형태를 설명하기 위해 사용될 것이다. 동일한 참조 번호는 앞에서 설명한 요소들을 표시하기 위해 사용될 것이다.
초음파 변환기를 제조하는 제3 실시형태에 따르면, 방법은 압전 층(102)을 관통하는 복수의 도전성 관통 비아(108)를 제조하는 단계를 포함한다. 제3 실시형태는 도 3a, 3b 및 3c와 관련하여 설명할 것이다. 제1 도전성 층(112)과 제2 도전성 층(114)은 도전성 관통 비아(108)를 제조하기 전에 압전 층(102)에 부착될 수 있다. 앞의 실시형태에서 설명한 것처럼, 도전성 관통 비아(108)를 제조하는 단계는 압전 층(102) 및 제1 도전성 층(112)과 제2 도전성 층(114) 둘 다를 관통하여 제1의 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 도전성 층이 압전 층(102)에 부착되지 않은 다른 실시형태에 따르면, 상기 제1의 복수의 트렌치를 커팅하는 단계는 압전 층(102)을 관통하여(및 어떠한 도전성 층도 관통하지 않고) 커팅하는 단계를 포함할 수 있다. 제1의 복수의 트렌치를 커팅한 후, 상기 제1의 복수의 트렌치는 하나 이상의 도전성 첨가제를 포함한 에폭시와 같은 도전성 물질로 충진된다.
다음에, 복수의 비도전성 비아(116)가 제조된다. 도 3a, 3b 및 3c에 도시된 것처럼, 비도전성 비아(116)는 압전 층(102) 내로 일부만 연장할 수 있다. 비도전성 비아(116)는 제1 도전성 층(112)을 전기적으로 분리한다. 비도전성 비아(116)를 제조하는 단계는 제1 도전성 층(112)을 관통하여 압전 층(102) 내까지 제2의 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함한다. 상기 제2의 복수의 트렌치는 방위각 방향(110)으로 연장한다.
다른 실시형태에 따르면, 상기 복수의 비도전성 비아(116)는 복수의 도전성 관통 비아(108) 전에 제조될 수 있고, 또는, 다른 실시형태에 따르면, 상기 복수의 비도전성 비아(116)는 복수의 도전성 관통 비아(108)와 동시에 제조될 수 있다.
다음에, 정합 층(104)이 음향 스택(101)을 형성하기 위해 제2 도전성 층(114)에 부착된다. 정합 층(104)을 제2 도전성 층(114)에 부착한 후에, 상기 음향 스택(101)은 커팅되어 복수의 개별 변환기 유닛(153)이 형성된다. 실시형태에 따르면, 음향 스택(101)은 각각의 도전성 관통 비아(108)를 따라 커팅함으로써 상기 개별 변환기 유닛(153)으로 분리될 수 있다. 도 3b의 점선(154)은 음향 스택(101)을 변환기 유닛(153)으로 분리하기 위해 사용할 수 있는 커팅의 위치를 표시한다.
초음파 유닛(153)들을 분리한 후에, 각각의 초음파 유닛(153)은 가요성 회로(160)와 같은 별도의 집적 회로에 부착되고, 그 다음에 각각의 초음파 유닛(153)은 도 3c에 도시된 것처럼 초음파 변환기(166)를 형성하기 위해 개별 초음파 요소(164)로 분리된다. 도 3c에 도시된 초음파 유닛(163)은 개별 변환기 요소(164)를 형성하도록 커팅되었다.
실시형태에 따르면, 변환기 유닛(153)을 커팅하여 복수의 변환기 요소(164)를 형성하는 단계는 정합 층(104), 제2 도전성 층(114), 압전 층(102) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하여 커팅하는 단계를 포함한다. 개별 변환기 요소(164)를 형성하기 위해, 압전 층(102)을 적어도 거의 완전히 관통하여 커팅할 필요가 있다. 예를 들면, 변환기 요소(164)들을 구별하기 위해 압전 층(102)을 적어도 75% 관통하여 커팅할 필요가 있다. 변환기 요소(164)들을 분리한 후에, 상기 커팅부는 에폭시 또는 첨가제를 포함한 에폭시와 같은 충진재로 충진될 수 있고, 또는 상기 커팅부는 충진되지 않은 채로 유지될 수 있다. 변환기 유닛(153)을 가요성 회로(160)에 장착하고 변환기 유닛(153)을 커팅하여 개별 변환기 요소(164)를 형성한 후에, 각각의 초음파 변환기(166)가 프로브 보디에 설치되어 초음파 프로브를 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시형태에 따르면, 초음파 변환기(166)는 초음파 변환기(252) 대신에 프로브 보디(256)와 같은 프로브 보디에 부착될 수 있다.
도 3c에서, 2개의 비도전성 비아(116)는 압전 층(102) 양단에 전위의 인가를 가능하게 한다. 예를 들면, 제1 영역(168)은 제1 전위에 있고, 빗금 표시된 제2 영역(169)은 상기 제1 전위와 다른 제2 전위에 있을 수 있다. 관례에 따라서, 상기 제1 영역(168)은 양전위에 있다고 간주되고, 상기 제2 영역(169)은 전기적 접지에 있다고 간주될 수 있다. 그러나 실제로는 전위들은 뒤바뀔 수 있다(즉, 제1 영역(168)은 전기적 접지에 있고 제2 영역(169)은 양전위에 있을 수 있다). 게다가, 제1 영역(168)과 제2 영역(169) 둘 다는 진정한 전기적 접지에 있지 않을 수 있다. 압전 층(102)을 진동시키기 위해, 압전 층(102) 양단에 전위차를 인가할 필요만 있다. 도전성 관통 비아(108)는 상기 제2 영역(169)과 접촉하는 압전 층(102)의 부분과 가요성 회로(160) 간의 전기 접속을 가능하게 한다.
도 4a는 실시형태에 따른 음향 스택(180)의 사시도의 개략 표시도이고, 도 4b는 실시형태에 따른 초음파 변환기(185)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 4a 및 4b는 제4 실시형태와 관련하여 설명될 것이다. 동일한 참조 번호는 앞에서 설명한 요소들을 표시하기 위해 사용될 것이다.
전술한 바와 같이, 제1 도전성 층(112)과 제2 도전성 층(114)이 라미네이션 또는 스퍼터링과 같은 공정을 통하여 압전 층(102)에 부착될 수 있다. 제4 실시형태에 따르면, 초음파 변환기를 제조하는 방법은 정합 층(104)을 제2 도전성 층(114)(이것은 압전 층(102)에 부착된 것임)에 먼저 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 정합 층(104)은 2개 이상의 정합 층으로 교체될 수 있고, 이때 각각의 정합 층은 압전 층(102)에 라미네이트된 상이한 음향 임피던스를 갖는다. 상기 정합 층(104)을 제2 도전성 층(114)에 부착(및 상기 정합 층(104)을 압전 층(102)에 간접적으로 부착)한 후에, 상기 방법은 복수의 도전성 관통 비아(108) 및 복수의 비도전성 비아(116)를 제조하는 단계를 포함한다.
제4 실시형태에 따르면, 도전성 관통 비아(108)를 제조하는 단계는 제1의 복수의 트렌치를 방위각 방향(110)으로 커팅하는 단계와, 그 다음에 상기 제1의 복수의 트렌치를 하나 이상의 도전성 첨가제를 포함한 에폭시와 같은 도전성 물질로 충진하는 단계를 포함할 수 있다. 도 4a에 도시된 것처럼, 도전성 관통 비아(108)는 정합 층(104), 제2 도전성 층(114), 압전 층(102) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하여 연장된다. 그러므로 제1의 복수의 트렌치를 커팅하는 단계는 정합 층(104), 제2 도전성 층(114), 압전 층(102) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하여 제1의 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함한다. 트렌치를 커팅하기 전에 정합 층(104)이 제2 도전성 층(114)에 부착되기 때문에, 정합 층(104), 제2 도전성 층(114), 압전 층(102) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하는 단일 커팅으로 각각의 트렌치를 제조할 수 있다.
복수의 비도전성 비아(116)는 제1 도전성 층(112)을 관통하여 압전 층(102) 내까지 제2의 복수의 트렌치를 커팅함으로써 제조된다. 상기 제2의 복수의 트렌치도 또한 방위각 방향(110)으로 커팅된다. 상기 제2의 복수의 트렌치는 그 다음에 복수의 비도전성 비아(116)를 형성하기 위해 유전체 물질로 충진된다. 각각의 비도전성 비아(116)는 제1 도전성 층(112)을 전부 관통하여 압전 층(102) 내까지 연장한다.
다음에, 음향 스택(180)을 도 4a에 도시된 점선(171)을 따라 커팅함으로써 복수의 개별 변환기 유닛(170)으로 분리된다. 실시형태에 따르면, 상기 커팅은 도전성 관통 비아(108)를 따라 이루어질 수 있다.
다음에, 각각의 변환기 유닛(170)이 가요성 회로(160)와 같은 집적 회로에 부착된다. 변환기 유닛(170)을 가요성 회로(160)에 부착한 후에, 변환기 유닛(170)은 복수의 개별 변환기 요소(172)를 형성하도록 커팅된다. 이 커팅부는 에폭시와 같은 충진재로 충진될 수 있고, 또는 이 커팅부는 충진되지 않은 채로 유지될 수 있다. 다른 실시형태에 따르면, 각각의 변환기 유닛(170)은 각각의 변환기 유닛(170)을 가요성 회로(160)에 부착하기 전에 개별 변환기 요소(172)를 형성하도록 커팅될 수 있다. 도 4b에 도시된 초음파 변환기(185)는 6개의 요소를 가진 선형 어레이이지만, 상기 방법은 다른 수의 요소를 가진 선형 어레이를 제조하기 위해 사용될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 실시형태에 따르면, 초음파 변환기(185)는 초음파 변환기(252) 대신에 프로브 보디(256)와 같은 프로브 보디에 부착될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 실시형태에 따라서, 가요성 회로(160)로부터의 양의 접점이 점(182)으로 표시된 제1 도전성 층(112) 부분에 접속할 수 있다. 점(184)으로 표시된 것과 같은 압전 층(102)의 반대쪽은 가요성 회로(160)의 접지 접점에 전기적으로 접속된다. 가요성 회로(160)의 접지 접점은 인터포저(도시 생략) 내의 전기 접속을 통하여 제2 도전성 층(114)에 접속될 수 있다. 마찬가지로, 인터포저는 점(188, 189)으로 표시된 제1 도전성 층(112) 부분에 접속하기 위해 사용될 수 있다. 점(188, 189, 184)들은 모두 각각의 변환기 유닛(170)에 부착된 도전성 관통 비아(108)의 부분들에 의해 전기적으로 접속된다. 도전성 관통 비아(108)를 따라 커팅함으로써 변환기 유닛(170)들을 분리하면 반대 극성을 가진 실시형태(도시 생략)에 따라 접지 접점(위에서 설명함) 또는 양의 접점용으로 사용되는 제1 도전성 층(112)과 제2 도전성 층(114) 사이에 전기적 접속을 제공한다. 비도전성 비아(116)는 점(182)과 같이 양전위인 제1 도전성 층의 부분을 점(188, 189)과 같이 접지인 제1 도전성 층(112)의 부분들로부터 전기적으로 격리시키는데 소용된다. 도 4b에서 176으로 표시된 빗금친 부분은 모두 동일 전위로 유지될 수 있다. 도 4b에 도시된 비도전성 비아(116)는 174에 접속된 압전 층(102)의 제1 측을 빗금 부분(176)에 접속된 압전 층(102)의 주변으로부터 전기적으로 격리시키는데 소용된다.
제5 실시형태에 따르면, 도전성 관통 비아(108) 또는 비도전성 비아(116)를 제조하기 전에 정합 층(104)이 제2 도전성 층(114)에 부착되고 부정합 층(106)이 제1 도전성 층(112)에 부착될 수 있다. 정합 층(104) 및 부정합 층(106)을 부착한 후에, 방법은 복수의 도전성 관통 비아(108)를 제조하는 단계와 복수의 비도전성 비아(116)를 제조하는 단계를 포함한다. 도 5a는 실시형태에 따른 음향 스택(190)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 5b는 실시형태에 따른 초음파 변환기(193)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 5a 및 5b는 제5 실시형태의 설명 중에 참조될 것이다.
복수의 도전성 관통 비아(108)를 제조하는 단계는 정합 층(104), 제2 도전성 층(114), 압전 층(102) 및 제1 도전성 층(112)을 관통하여 제1의 복수의 트렌치를 커팅하는 단계와; 상기 제1의 복수의 트렌치를 도전성 물질로 충진하는 단계를 포함한다. 복수의 비도전성 비아(116)를 제조하는 단계는 제2의 복수의 트렌치를 부정합 층(106) 및 제1 도전성 층(112) 둘 다를 관통하여 압전 층(102) 내까지 커팅하는 단계와; 그 다음에 상기 제2의 복수의 트렌치를 유전체 물질로 충진하는 단계를 포함한다. 다른 실시형태에서 따라서, 상기 방법은 복수의 도전성 관통 비아(108)를 제조하기 전에 복수의 비도전성 비아(116)를 제조하는 단계를 포함할 수 있고, 또는 각종 실시형태는 복수의 비도전성 비아(116)와 복수의 도전성 관통 비아(108)를 병행하여 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 음향 스택(190)은 음향 스택(190)을 복수의 변환기 유닛(192)으로 분할하기 위해 점선(191)을 따라 커팅될 수 있다.
앞의 5개의 실시형태는 선형 초음파 변환기 어레이의 제조에 적용할 수 있다. 각각의 변환기 요소는 제2 도전성 층(114)으로부터 가요성 회로(160)로의 접지 복귀 경로를 제공하기 위해(또는 반대 극성을 가진 실시형태의 경우 가요성 회로(160)와 제2 도전성 층(114) 사이에 양의 전기 접속을 제공하기 위해) 도전성 관통 비아(108)에 의해 제공되는 접속에 의존한다. 어레이가 선형 어레이에서 고도(elevation) 방향(111)으로 단지 하나의 요소만큼 넓기 때문에, 제1 도전성 층(112)은 변환기 유닛을 커팅(다이싱)하여 개별 변환기 요소를 형성한 후에도 각각의 변환기 요소의 제2 도전성 층(114)에 전기적으로 접속된다. 그러나 고도 방향으로 변환기 유닛을 커팅하여 개별 변환기 요소를 형성하면 도전성 관통 비아(108)에 의해 제공되는 제2 도전성 층(114)과 제1 도전성 층(112) 간의 전기 접속을 파괴하기 때문에, 이같은 구조는 고도 방향(111)으로 2개 이상의 요소를 가진 변환기 설계에서는 명확히 작용하지 않을 것이다. 다시 말해서, 도전성 관통 비아(108)는 외부 요소에 대하여 전기 접속을 제공할 수 있을 뿐이고; 2D 어레이에서 내부 요소(즉, 다른 변환기 요소에 의해 방위각 방향과 고도 방향 둘 다에서 둘러싸인 변환기 요소)인 요소들은 접지 복귀를 위한 필요한 전기 접속을 갖지 않을 것이다. 뒤에서 설명할 다음의 2개의 실시형태는 1.25D 어레이, 1.5D 어레이, 1.75D 어레이 및 2D 매트릭스 어레이와 같이 고도 방향으로 2개 이상 행의 요소들을 가진 어레이에 특히 잘 적합될 것이다. 실시형태에 따라서, 초음파 변환기(193)는 초음파 변환기(252) 대신에 프로브 보디(256)와 같은 프로브 보디에 부착될 수 있다.
도 6a는 실시형태에 따른 음향 스택(200)의 분해 사시도의 개략 표시도이다. 도 6b는 예시적 실시형태에 따른 음향 스택(200)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 6c는 예시적 실시형태에 따른 초음파 변환기(205)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 6a, 6b 및 6c는 제6 실시형태를 설명하기 위해 사용될 것이다. 동일한 참조 번호는 앞에서 설명한 요소들을 표시하기 위해 사용될 것이다.
제6 실시형태에 따르면, 압전 층(102)이 정합 층(104)에 부착될 수 있다. 복수의 도전성 관통 비아(108)는, 압전 층(102) 및 정합 층(104)을 관통하여 제1의 복수의 트렌치를 커팅하고, 그 다음에 상기 제1의 복수의 트렌치를 하나 이상의 도전성 첨가제를 포함한 에폭시와 같은 도전성 물질로 충진함으로써 제조될 수 있다. 상기 제1의 복수의 트렌치는 방위각 방향(110)에 평행하게 커팅된다.
다음에, 도 6b에 도시된 각각의 점선(202)을 따라 음향 스택(200)을 커팅함으로써 음향 스택(200)은 복수의 별개의 변환기 유닛(198)이 형성되도록 커팅된다. 점선(202)으로 표시한 바와 같이, 변환기 유닛(198)을 분리하는 커팅부는 도전성 관통 비아(108)를 따라 위치된다. 이 커팅 처리는 각각의 변환기 유닛(198)에 도전성 관통 비아(108)로부터의 일부 도전성 물질을 남긴다.
도 6c는 실시형태에 따른 초음파 변환기(205)의 사시도의 개략 표시도이다. 개별 변환기 유닛(198)들을 제조한 후에, 각각의 변환기 유닛(198)은 가요성 회로(160)와 같은 집적 회로에 부착되고, 개별 변환기 요소(167)를 형성하기 위해 정합 층(104)과 압전 층(102)을 관통하는 복수의 커팅이 이루어진다. 실시형태에 따라서, 각각의 변환기 유닛(198)은 고도 방향(111)으로 2개 이상 행의 변환기 요소를 가진 어레이를 생성하기 위해 방위각 방향(110) 및 고도 방향(111) 둘 다의 방향으로 커팅함으로써 분할될 수 있다. 커팅부는 격리 커팅부(207)를 형성하기 위해 비도전성 물질로 충진된다. 격리 커팅부(207)는 음향적으로 및 전기적으로 개별 변환기 요소(167)들을 분리한다. 비록 도 6c에 도시되지 않았지만, 도전성 층은 각각의 변환기 요소(167)들을 도전성 관통 비아(108)와 전기적으로 접속하기 위해 상부에(즉, 가요성 회로(160) 반대 측에) 배치될 수 있다. 이것은 예를 들면 각각의 변환기 요소(167)에 접지 복귀 접속을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 도전성 관통 비아(108)는 각각의 변환기 요소(167)와 가요성 회로(160) 사이에 전기적 복귀 경로를 제공한다. 실시형태에 따라서, 양의 전기 접점이 가요성 회로(160)와 각각의 변환기 요소(167) 사이에 제공될 수 있다. 상기 격리 커팅부(207)는 1.25D 어레이, 1.5D 어레이, 1.75D 어레이 또는 2D 매트릭스 어레이를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 실시형태에 따라서, 초음파 변환기(205)는 초음파 변환기(252) 대신에 프로브 보디(256)와 같은 프로브 보디에 부착될 수 있다.
도 7a는 실시형태에 따른 음향 스택(290)의 사시도의 개략 표시도이다. 도 7b는 실시형태에 따른 초음파 변환기(255)의 사시도의 개략 표시도이다. 동일한 요소는 동일한 참조 번호로 표시된다.
초음파 변환기를 제조하는 예시적 방법에 따라서, 정합 층(104)이 압전 층(102)에 부착되고 부정합 층(106)이 압전 층(102)에 부착된다. 정합 층(104)과 부정합 층(106)을 압전 층(102)에 부착한 후, 정합 층(104)과 압전 층(102)을 관통하여 복수의 트렌치를 커팅하고 상기 복수의 트렌치를 도전성 에폭시와 같은 도전성 물질로 충진함으로써 도전성 관통 비아(108)가 제조된다.
다음에, 도 7a에 도시된 점선(260)을 따라 커팅함으로써 음향 스택(290)이 복수의 변환기 유닛(262)로 분할된다. 변환기 유닛(262)을 분할한 후에, 각각의 변환기 유닛(262)이 가요성 회로(160)와 같은 집적 회로에 부착되고, 그 다음에 복수의 개별 변환기 요소(270)를 형성하도록 변환기 유닛(262)이 다이싱된다. 다이싱(커팅)은 복수의 변환기 요소(270)를 형성하도록 실시형태에 따라 정합 층(104), 압전 층(102) 및 부정합 층(106)을 관통하여 커팅하는 것을 포함할 수 있다. 이 기법은 1.25D 어레이, 1.5D 어레이, 1.75D 어레이 또는 2D 매트릭스 어레이와 같이 고도 방향으로 2개 이상 행의 요소들을 가진 임의 유형의 초음파 변환기에 적당할 수 있다. 도 6a, 6b 및 6c와 관련하여 설명한 것처럼, 고도 방향(111)으로 2개 이상 행의 변환기 요소를 가진 어레이를 생성하기 위해 각각의 변환기 요소(270)는 방위각 방향(110) 및 고도 방향(111) 둘 다의 방향으로의 커팅에 의해 분할될 수 있다. 커팅부는 격리 커팅부(211)를 형성하기 위해 비도전성 물질로 충진된다. 격리 커팅부(211)는 개별 변환기 요소(270)들을 음향적으로 및 전기적으로 분리한다. 비록 도 6c에 도시되지 않았지만, 도전성 층은 각각의 변환기 요소(270)들을 도전성 관통 비아(108)와 전기적으로 접속하기 위해 상부에(즉, 가요성 회로(160) 반대 측에) 배치될 수 있다. 이것은 예를 들면 각각의 변환기 요소(270)에 접지 복귀 접속을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 도전성 관통 비아(108)는 각각의 변환기 요소(270)와 가요성 회로(160) 사이에 전기적 복귀 경로를 제공한다. 실시형태에 따라서, 양의 전기 접점이 가요성 회로(160)와 각각의 변환기 요소(270) 사이에 제공될 수 있다. 이 방법은 1.25D 어레이, 1.5D 어레이, 1.75D 어레이 또는 2D 매트릭스 어레이를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 실시형태에 따라서, 변환기 요소(270)들을 분할하기 위해 사용되는 커팅부는 에폭시와 같은 물질로 충진될 수 있다. 실시형태에 따라서, 초음파 변환기(255)는 초음파 변환기(252) 대신에 프로브 보디(256)와 같은 프로브 보디에 부착될 수 있다.
본 명세서의 설명은 최상 모드를 포함한 각종 실시형태를 설명하기 위해, 및 임의의 소자 또는 시스템을 구성하고 이용하는 것 및 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함한 각종 실시형태를 임의의 당업자가 실시할 수 있게 하기 위해 실시예를 이용한다. 각종 실시형태의 특허 범위는 특허 청구범위에 의해 규정되고, 당업자라면 생각할 수 있는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 실시예들은 만일 그 실시예가 특허 청구범위의 문자 그대로의 언어와 차이가 없는 구조적 요소를 갖거나, 또는 그 실시예들이 특허 청구범위의 문자 그대로의 언어와 중요하지 않은 차이를 가진 등가적인 구조적 요소를 포함하고 있으면 특허 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 초음파 변환기(ultrasound transducer)를 제조하는 방법에 있어서,
제1 표면과 제2 표면을 갖는 압전(piezoelectric) 층 - 상기 제2 표면은 상기 제1 표면으로부터 상기 압전 층의 반대쪽에 있음 - 을 제공하는 단계;
상기 압전 층의 제1 표면으로부터 제2 표면까지 연장하는 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 - 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층을 관통하여 복수의 트렌치를 커팅하는 단계 및 상기 복수의 트렌치 각각을 도전성 물질로 충진하는 단계를 포함함 -;
상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조한 후에 상기 압전 층을 커팅하여 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계; 및
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계
를 포함하는 초음파 변환기 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 압전 층을 커팅하여 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계 전에, 상기 압전 층 내로, 그러나 상기 압전 층을 관통하지 않고서, 제2의 복수의 트렌치를 커팅하고 상기 제2의 복수의 트렌치를 유전체 물질로 충진함으로써, 상기 압전 층 내에 복수의 비도전성 비아를 제조하는 단계
를 더 포함하는 초음파 변환기 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 전에 상기 압전 층에 부정합 층을 부착하는 단계
를 더 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층과 상기 부정합 층 둘 다를 관통하여 상기 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 압전 층에 상기 부정합 층을 부착하는 단계 후에 상기 부정합 층을 관통하고 그리고 상기 압전 층 내로, 그러나 상기 압전 층을 관통하지 않고서, 제2의 복수의 트렌치를 커팅하고 상기 제2의 복수의 트렌치를 유전체 물질로 충진함으로써, 복수의 비도전성 비아를 제조하는 단계
를 더 포함하는 초음파 변환기 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 전에 상기 압전 층에 부정합 층과 정합 층 둘 다를 부착하는 단계
를 더 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 정합 층과 상기 압전 층 둘 다를 관통하여 상기 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 압전 층에 부정합 층과 정합 층을 부착하는 단계 후에 상기 부정합 층을 관통하여 그리고 상기 압전 층 내로, 그러나 상기 압전 층을 관통하지 않고서, 복수의 비도전성 비아를 제조하는 단계
를 더 포함하는 초음파 변환기 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계는 변환기 유닛 각각을 커팅하여 매트릭스 어레이를 형성하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 제2항에 있어서,
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계는 변환기 유닛 각각을 커팅하여 선형 어레이를 형성하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계는 변환기 유닛 각각을 커팅하여 매트릭스 어레이를 형성하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계는 변환기 유닛 각각을 커팅하여 선형 어레이를 형성하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계는 변환기 유닛 각각을 커팅하여 매트릭스 어레이를 형성하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 제6항에 있어서,
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계는 변환기 유닛 각각을 커팅하여 선형 어레이를 형성하는 단계를 포함한 것인 초음파 변환기 제조 방법. - 복수의 초음파 프로브를 제조하는 방법에 있어서,
제1 표면과 제2 표면을 갖는 압전 층 - 상기 제2 표면은 상기 제1 표면으로부터 상기 압전 층의 반대쪽에 있음 - 을 제공하는 단계;
상기 압전 층의 제1 표면으로부터 제2 표면까지 연장하는 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 - 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층을 관통하여 복수의 트렌치를 커팅하는 단계 및 상기 복수의 트렌치 각각을 도전성 물질로 충진하는 단계를 포함함 -;
상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 후에 상기 압전 층을 커팅하여 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계;
상기 변환기 유닛 각각을 커팅하여 복수의 변환기 요소를 형성하는 단계; 및
상기 복수의 변환기 유닛 각각을 상이한 초음파 프로브 보디에 고착시키는 단계
를 포함하는 초음파 프로브 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 압전 층을 커팅하여 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계는 상기 도전성 관통 비아 중의 적어도 하나의 도전성 관통 비아를 따라 커팅하는 단계를 포함한 것인 초음파 프로브 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 압전 층을 커팅하여 상기 복수의 변환기 유닛을 형성하는 단계 전에, 상기 압전 층 내로, 그러나 상기 압전 층을 관통하지 않고서, 제2의 복수의 트렌치를 커팅하고 상기 제2의 복수의 트렌치를 비도전성 물질로 충진함으로써 복수의 비도전성 비아를 제조하는 단계
를 더 포함하는 초음파 프로브 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 전에 상기 압전 층에 부정합 층을 부착하는 단계
를 더 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층과 상기 부정합 층 둘 다를 관통하여 상기 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함한 것인 초음파 프로브 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 전에 상기 압전 층에 정합 층을 부착하는 단계
를 더 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 압전 층과 상기 부정합 층 둘 다를 관통하여 상기 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함한 것인 초음파 프로브 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 압전 층을 상기 부정합 층에 부착한 후에 상기 부정합 층을 관통하여 그리고 상기 압전 층 내로, 그러나 상기 압전 층을 관통하지 않고서, 복수의 격리 커팅부를 커팅하고 상기 복수의 격리 커팅부를 유전성 물질로 충진함으로써 복수의 비도전성 비아를 제조하는 단계
를 더 포함하는 초음파 프로브 제조 방법. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계 전에 상기 압전 층에 부정합 층과 정합 층 둘 다를 부착하는 단계
를 더 포함하고, 상기 복수의 도전성 관통 비아를 제조하는 단계는 상기 정합 층과 상기 압전 층 둘 다를 관통하여 상기 복수의 트렌치를 커팅하는 단계를 포함한 것인 초음파 프로브 제조 방법. - 제19항에 있어서,
상기 압전 층에 부정합 층과 정합 층을 부착하는 단계 후에 상기 부정합 층을 관통하여 그리고 상기 압전 층 내로, 그러나 상기 압전 층을 관통하지 않고서, 복수의 비도전성 비아를 제조하는 단계
를 더 포함하는 초음파 프로브 제조 방법.
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