RU2449418C2 - Межсоединение по методу перевернутого кристалла через сквозные отверстия в микросхеме - Google Patents

Межсоединение по методу перевернутого кристалла через сквозные отверстия в микросхеме Download PDF

Info

Publication number
RU2449418C2
RU2449418C2 RU2009115685/28A RU2009115685A RU2449418C2 RU 2449418 C2 RU2449418 C2 RU 2449418C2 RU 2009115685/28 A RU2009115685/28 A RU 2009115685/28A RU 2009115685 A RU2009115685 A RU 2009115685A RU 2449418 C2 RU2449418 C2 RU 2449418C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic
integrated circuit
asic
substrate
circuit package
Prior art date
Application number
RU2009115685/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009115685A (ru
Inventor
Эндрю Л. РОБИНСОН (US)
Эндрю Л. РОБИНСОН
Ричард Е. ДЭВИДСЕН (NL)
Ричард Е. ДЭВИДСЕН
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Publication of RU2009115685A publication Critical patent/RU2009115685A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2449418C2 publication Critical patent/RU2449418C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/8925—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being a two-dimensional transducer configuration, i.e. matrix or orthogonal linear arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0556—Disposition
    • H01L2224/0557—Disposition the external layer being disposed on a via connection of the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/481—Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

Изобретение относится к межсоединениям по методу перевернутого кристалла. Сущность изобретения: акустический блок содержит пакет интегральной схемы, содержащий двумерную сетку электропроводящих сквозных отверстий, выполненных так, чтобы идти от активной части схемы, расположенной только на верхней стороне подложки пакета интегральной схемы через нижнюю часть пакета интегральной схемы, причем нижняя часть является нижней стороной подложки пакета интегральной схемы, и двумерную решетку акустических элементов, расположенную на нижней стороне подложки, и электрически соединенную с электропроводящими сквозными отверстиями, причем сквозные отверстия устроены так, чтобы электрически соединять активную часть пакета интегральной схемы с двумерной решеткой акустических элементов, и при этом акустические элементы нарезаны посредством двумерной нарезающей сетки. Техническим результатом изобретения является улучшение тепловых и акустических характеристик акустического блока, улучшение и упрощение соединений. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Настоящая система относится к способу и устройству межсоединений, в которых используется электрическое межсоединение по типу перевернутых кристаллов и через сквозные отверстия в микросхеме.
Современные интегральные схемы (ИС) постоянно уменьшаются в размере и усложняются. По мере повышения плотности компонентов система электрически соединенных компонентов становится критичной, так как физические соединения занимают значительную часть доступной площади поверхности, что уменьшает возможность поместить в этой области электрическую схему.
Известна технология электрических межсоединений, согласно которой одна часть межсоединения образована контактным выводом или столбиком, а другая часть межсоединения образована контактной площадкой или поверхностью. В процессе изготовления столбик и площадка приводятся в контакт друг с другом с образованием электрического межсоединения. Патент US 6015652, введенный настоящей ссылкой во всей полноте, описывает один тип такой системы межсоединений, называемый "крепление методом перевернутого кристалла" для ИС, собранных на подложке. Эта типичная система межсоединений снижает некоторые проблемы, имеющиеся у других систем электрического соединения, но все же занимает много доступной площади поверхности, которая могла бы в ином случае использоваться для электронных компонентов. Эта проблема еще больше обостряется, когда электрическое межсоединение делается непосредственно с интегральной схемой, такой как специализированная интегральная схема (Application-Specific Integrated Circuit, ASIC).
Патентная заявка PCT WO 2004/052209, введенная настоящей ссылкой во всей полноте, раскрывает систему электрического соединения ASIC с совокупностью акустических элементов в целях создания миниатюрной решетки преобразователей. В показанной системе столбик соединен по току с одним из акустического элемента или ASIC, а площадка электрически соединена с другим из акустического элемента или ASIC. Эта система представляет собой маленький электрический пакет, который может быть образован, например, чтобы создать ультразвуковой преобразователь, который может применяться для чрезпищеводного, лапароскопического и внутрисердечного исследования.
Разрабатываемые в настоящее время преобразователи с микроформирователем луча (µMF) обычно пользуются методом перевернутого кристалла для объединения акустического элемента, такого как акустический датчик, с ASIC, имеющей микроформирователь луча. Такой способ очень удачен в решении сложной задачи соединения тысяч элементов с ASIC с микроформирователем луча. Однако получающиеся в результате устройства имеют несколько проблем. Например, способ перевернутых кристаллов помещает ASIC непосредственно за акустическим элементом, настолько близко к поверхности акустического элемента, насколько это дается типом осуществленного соединения (например, контактные столбики). Вдобавок, тепло от ASIC может влиять на рабочие характеристики акустических элементов. Соответственно, типичное межсоединение по методу перевернутого кристалла с точки зрения управления температурой поверхности акустического элемента помещает акустический элемент почти в наихудшее положение, а именно вблизи источника тепла (например, ASIC) и вдали от потенциальных рассеивающих тепло поверхностей.
Кроме того, тесная связь акустического элемента с активными частями ASIC может иметь отрицательным результатом образования дефектов мутности, вызванных внесением акустической энергии в ASIC, где она может распространяться и приводить к акустическим перекрестным помехам. Крепление способом перевернутых кристаллов между ASIC и акустическим элементом также является сложным, поскольку ASIC нельзя напрямую соединить с акустическим элементом. Между ASIC и акустическим элементом требуется физическое удаление, чтобы предусмотреть допуски на резку, вводимые изменениями толщины акустического элемента и изменениями диаметра диска для резки пластин от начала к концу процесса резки. Этот промежуток типично вводится при использовании высокого аспектного отношения у коротких контактных столбиков или выводов, полученных электролитическим осаждением, что усложняет процесс сборки.
Межсоединения системы ввод/вывод (I/O) у современных ASIC с микроформирователем луча ограничены системой I/O на двух азимутальных краях наверху активной части ASIC. Это требует отведения некоторого места, чтобы обеспечить межсоединения от контактных площадок на верхней поверхности ASIC к следующему уровню межсоединений, такому как гибкая схема. Для целей межсоединений можно использовать проволочные соединения или гибкий провод со связкой, использующий анизотропную проводящую пленку, однако в любом случае физические ограничения объема преобразователя в целом (например, ASIC, акустический датчик, гибкий провод) снижают величину контактной поверхности, доступной для акустической апертуры преобразователя. Кроме того, гибкие схемы обычно являются относительно простыми с небольшим числом слоев межсоединений из-за пространственных ограничений, что может ограничивать электрические характеристики и/или повышать затраты.
Целью настоящей системы является устранить недостатки и/или достичь улучшения предшествующего уровня техники.
Настоящая система включает акустический блок и способ формирования блока. Акустический блок включает пакет интегральной схемы, имеющей электропроводящее сквозное отверстие, выполненное так, чтобы идти от активной части пакета интегральной схемы через нижнюю часть пакета интегральной схемы. Нижняя часть является нижней стороной подложки пакета интегральной схемы. Акустический элемент помещается на нижней стороне подложки, и сквозное отверстие устроено так, чтобы электрически соединять активную часть пакета интегральной схемы с акустическим элементом. В одном варианте осуществления акустический элемент является акустическим стеком. В другом варианте осуществления акустический элемент является микромеханическим ультразвуковым преобразователем (MUT) на основе кремния.
При образовании акустического блока его режут через акустический стек и в подложку. Акустический элемент может быть соединен со сквозным отверстием соединением по методу перевернутого кристалла, токопроводящим адгезивом и/или другими подходящими соединительными системами, вне зависимости от размера соединения между акустическим элементом и пакетом интегральной схемы. Предпочтительно устройство соединения может быть расположено на верхней стороне пакета интегральной схемы вблизи активной части и электрически соединяться с соединениями системы ввод-вывод (I/O) пакета интегральной схемы. Устройство соединения может быть соединено с соединениями системы I/O по методу перевернутого кристалла и/или другими подходящими соединительными системами без необходимости проволочных соединений и других систем для удлинения системы I/O до краев пакета интегральной схемы. В одном варианте осуществления устройством межсоединения может быть гибкая схема, содержащая печатную плату (PCB). Пакет интегральной схемы может быть микроформирователем луча ASIC для использования в преобразователе, таком как ультразвуковой измерительный преобразователь, который может применяться для чрезпищеводного, лапароскопического и внутрисердечного исследования.
Изобретение поясняется более подробно на примере, с обращением к приложенным чертежам, на которых:
фиг. 1 показывает иллюстративный вид сбоку в перспективе части размещенной на целой пластине интегральной схемы, полученной в соответствии с вариантом осуществления настоящей системы;
фиг. 2 показывает иллюстративный вид в перспективе ASIC в соответствии с вариантом осуществления настоящей системы;
фиг. 3 показывает иллюстративный элемент, такой как пластина или стек акустических элементов, соединенный с электрическим компонентом в соответствии с вариантом осуществления настоящей системы;
фиг. 4 показывает стек акустических элементов, соединенный с электрическим компонентом с последующим нарезанием стека в соответствии с настоящей системой; и
фиг. 5 показывает детали системы межсоединений в соответствии с вариантом осуществления настоящей системы.
Далее идет описание иллюстративных вариантов осуществления, которые, взятые в сочетании с чертежами, продемонстрируют указанные выше, а также дополнительные отличительные признаки и преимущества. В последующем описании, в целях разъяснения, а не ограничения, для иллюстрации излагаются частные детали, такие как архитектура, границы раздела, методы и т.д. Однако специалистам среднего уровня в данной области должно быть ясно, что варианты осуществления, которые отклоняются от этих деталей, все же должны рассматриваться как подпадающие в объем приложенной формулы изобретения. Кроме того, детальное описание хорошо известных приборов, схем и способов опускается для ясности, чтобы не затемнять описание настоящей системы. Кроме того, следует ясно понимать, что чертежи включены в целях иллюстрации и не означают объем настоящей системы. В сопроводительных чертежах и описании одинаковые позиции используются для обозначения сходных элементов.
Фиг. 1 показывает иллюстративный вид сбоку в перспективе части размещенной на целой пластине интегральной схемы, такой как ASIC 100, полученной в соответствии с вариантом осуществления настоящей системы. ASIC 100 сформирована на кремниевой подложке 110 и включает микроканальный активный объем, который представляет собой активную часть 130 ASIC 100, в которой происходит обработка акустических сигналов от акустического элемента. Типично микроканальный активный объем может быть образован как квадратный участок со сторонами в диапазоне 100-400 мкм, например 250 мкм, и может быть образован с глубиной в диапазоне 5-20 мкм, например 10 мкм. Кроме того, ASIC 100 включает контактную площадку 120, использующуюся обычно для соединения участков активной части ASIC 100 с акустическим элементом. ASIC 100 может быть образована типичными технологическими действиями, такими как фотолитографические процессы, в том числе фотоосаждение желаемых слоев, травление, нанесение маски и т.п.
При обработке ASIC 100 в масштабе целой пластины, в зоне контактной площадки 120 могут быть образованы сквозные отверстия через ASIC. Сквозные отверстия через ASIC дают токопроводящую дорожку от датчика вход/выход (I/O), находящегося в активной части 130 ASIC, через нижнюю поверхность ASIC, тем самым проходя через подложку 110. Сквозные отверстия и токопроводящие дорожки могут быть образованы с применением подходящих фотолитографических и электролитических процессов, таких как травление и гальванопокрытие.
Фиг.2 показывает иллюстративный вид в перспективе ASIC 200 в соответствии с вариантом осуществления настоящей системы. Как показано, ASIC 200 включает сквозные отверстия 240 через ASIC, которые дают токопроводящую дорожку от I/O активной части 202 ASIC 200, через подложку 210 к нижней поверхности 204 ASIC 200. Таким образом, в соответствии с настоящей системой устройство I/O ASIC, которое типично соединено с акустическими элементами, такими как акустический стек, трассируется через нижнюю часть 204 ASIC 200. После формирования сквозных отверстий 240 ASIC 200 может быть разъединена путем отделения ASIC 200 от пластины для приготовления ASIC 200 к электрическому соединению с акустическим элементом.
Фиг.3 показывает иллюстративный элемент, такой как пластина или стек 350 акустических элементов 355, соединенный с электрическим компонентом, таким как ASIC 300. В соответствии с настоящей системой, поскольку акустические элементы 355 соединены с ASIC 300 вдоль нижней части 304 ASIC 300 на удалении от активной части 330, акустические элементы 355 можно электрически соединить с ASIC, применяя любой подходящий способ соединения независимо от соотношения высот соединения. Например, может использоваться токопроводящий адгезив или свинцовые столбики, независимо от высоты самого межсоединения. Действительно, в одном варианте осуществления акустический элемент может быть соединен с ASIC обратным способом перевернутых кристаллов. Термин "обратный способ перевернутых кристаллов" (инвертированный метод) означает, что настоящая система дает в результате соединение акустического элемента с нижней стороной ASIC, в отличие от прежних методов межсоединения по типу перевернутых кристаллов, в которых акустический элемент соединялся с верхней (активной) стороной ASIC в непосредственной близости к вводу-выводу (I/O) ASIC. В отличие от прежних систем не требуется относительно большая высота соединения, чтобы обеспечить необходимые допуски в процессе резки, поскольку активная часть 330 ASIC отделена от акустических элементов 355 подложкой 310 ASIC 300. Соответственно, для электрического соединения акустических элементов 355 с ASIC 300 годятся также другие системы независимо от высоты соединения.
Следует отметить, что активная часть 330 ASIC 300 обычно находится там, где образуется тепло. В соответствии с настоящей системой активная часть 330 находится дальше от акустических элементов 355 и поверхности преобразователя, образованной из акустических элементов 355, ASIC 300 и т.д. Таким образом, в отличие от прежних систем проблемы управления температурой поверхности преобразователя существенно упрощаются. Кроме того, активная часть 330 может также быть помещена ближе к теплоотводу, чем было возможно раньше. Таким образом, в соответствии с настоящей системой повышается тепловое сопротивление к акустическим элементам, тогда как тепловое сопротивление к теплоотводу уменьшается.
После электрического соединения акустических элементов 355 с ASIC 300 можно нанести материал Underfill, чтобы стабилизировать пластину в отношении ASIC 300. Underfill помогает защитить электрическое соединение между акустическими элементами 355 и ASIC 300 от условий окружающей среды, придает дополнительную механическую прочность сборке, действует как теплоотвод, помогая рассеять тепло подальше от акустических элементов 355, и может помочь компенсировать любую разницу коэффициентов теплового расширения тепла между акустическими компонентами 355 стека и ASIC 300.
Для облегчения резки акустического стека он может быть снабжен двумя двумерными координатными сетками 360 для резки, применяя способ осаждения, фотолитографический способ и/или другие подобные способы. Как показано на фиг. 4, стек 350 может быть разрезан (смотри, например, разрез 470), например, пилой для резки пластин (например, алмазной пилой), чтобы разделить стек 350 на индивидуальные акустические элементы 455. Как легко понять, акустические элементы 455 могут быть любого типа и конфигурации, в том числе конфигурации, которая облегчает трехмерное (3D) отображение, например, какое может применяться для приложений с 3D-ультразвуковой акустоскопией и/или в структуре матричных преобразователей.
Сложность электрического соединения ASIC 400 с акустическими элементами 455 типично связана с требованием допусков на резку, как обсуждалось выше. Разрезы 470, разделяющие отдельные акустические элементы 455, должны быть достаточно глубокими, чтобы разделить стек 350 на отдельные акустические элементы 455. Имеется несколько факторов, которые требуют повышенных допусков на глубину резки. Например, имеются изменения в толщине стека 350. Типично стек является многослойным материалом из трех или более материалов, а именно рассогласовывающего слоя 452 (например, карбид вольфрама), пьезоэлектрического кристаллического слоя 454, являющегося транспондером, и одного или более согласующих слоев 456 (например, графит). Эти три многослойных материала, например, каждый с разными физическими свойствами, могут дать в результате акустические стеки, не являющиеся идеально плоскими.
Кроме того, осуществление такого большого числа разрезов (например, тысяч) приводит к износу полотна пилы для резки пластин. Соответственно, даже при заданной глубине разреза последние разрезы имеют меньшую глубину, чем начальные разрезы из-за износа пилы. Чтобы компенсировать это изменение в глубине разрезов, глубину разреза обычно выбирают с учетом более мелких последних разрезов. Кроме того, структура, которая состоит из многих частей, предварительно соединенных (например, послойно) вместе в нескольких отдельных процессах, имеет проблему с накапливанием допусков. Например, допуск на толщину слоев плюс допуск на плоскостность слоев плюс допуск на толщину соединения и т.д. могут привести к большому суммарному изменению от одного участка структуры к другому участку структуры. Это потенциально большое изменение должно также учитываться введением соответствующего большого допуска на глубину резки.
Все перечисленные выше допуски на элементы схемы обычно складываются в необходимость относительно большого (например, 70-100 мкм) зазора между стеком 350 и ASIC 400. Это требование большого зазора в прежних системах переносилось на соответствующую большую высоту столбика. Однако в соответствии с настоящей системой стек 350 электрически соединен с ASIC 400, используя электропроводящие сквозные отверстия 440 через ASIC. Соответственно, стек 350 помещается на нижней части 404 рядом с подложковым слоем 410 ASIC 400 на расстоянии от верхней части 402 ASIC 400, где находится активная часть 430 и ввод/вывод ASIC 400. Так как подложка 410 не является активной частью ASIC 400, стек 350 может быть разрезан, не особенно беспокоясь о возможном повреждении ASIC 400, но все же учитывая допуски на резку при резке через стек 350 и через часть подложки 410. Например, для подложкового слоя ASIC толщиной в диапазоне от 50 мкм до 400 мкм распиленные разрезы 470 могут легко проходить через часть подложки, не влияя ни на структурную, ни на электрическую целостность ASIC, как показано на фиг. 4.
Нарезание части подложки имеет дополнительную пользу в том, что дефекты мутности, возникающие из-за внесения акустической энергии в ASIC, можно уменьшить развязыванием (разделением) частей подложки 410. Кроме того, так как акустические элементы 455 находятся дальше от активной части 430, вероятность внесения акустической энергии в ASIC 400 еще больше уменьшается.
В соответствии с настоящей системой, поскольку акустические элементы находятся на нижней части ASIC вдали от I/O ASIC, получается больше возможностей для электрического соединения с другими I/O, такими как I/O сенсора ASIC. Фиг. 5 показывает детали системы межсоединений в соответствии с вариантом осуществления настоящей системы. Система включает электрический компонент, такой как ASIC 500, в котором акустические элементы 555 стека 550 электрически соединены с задней стороной 504 ASIC 500, оставляя верхнюю часть 502 доступной для широкого выбора опций электрического соединения. ASIC 500 включает подложку 510 и сквозные отверстия 540. Гибкое межсоединение, доступное в соответствии с настоящей системой, является значительным улучшением по сравнению с прежними системами, так как ASIC 500 может быть скреплена с соединительной подложкой, такой как гибкая схема 580, PCB 585 и т.д. напрямую, без необходимости в прокладывании проволочных соединений, в анизотропных проводящих пленках и т.д. Это дает возможность улучшить электрические характеристики, позволяя проложить более сложные межсоединения и схемы (развязывающие конденсаторы и т.д.) ближе к ASIC.
Используя настоящую систему, можно поместить больше устройств межсоединения в непосредственной близости к ASIC, чем это возможно с относительно простыми гибкими схемами, которые вынуждены использовать прежние системы. Возможность размещения межсоединений непосредственно рядом с I/O ASIC также помогает упростить процесс межсоединения, устраняя необходимость в проволочных соединениях, анизотропных проводящих пленках и т.д. на верхней поверхности ASIC, что требуется в прежних системах для адаптации к типичной близости акустических элементов с I/O ASIC. Наконец, способ межсоединений в соответствии с настоящей системой может потенциально устранить необходимость в промежуточных электрических интерфейсах для матриц со сформированной диаграммой направленности, которые требуют разбиения на ячейки более двух рядов ASIC, так как система I/O настоящей системы не должна наматываться вокруг верхних краев ASIC, чтобы избежать акустических элементов.
В показанном иллюстративном варианте осуществления предусматривается жестко-гибкое межсоединение 580. Межсоединение 580, показанное для иллюстрации на фиг. 5, соединено с ASIC 500 с использованием шариковых контактов 590, какие известны в данной области. Кроме того, межсоединение 580 может быть смонтировано на ASIC 500 способом соединения по методу перевернутых кристаллов.
Предпочтительно система межсоединений в соответствии с настоящей системой обеспечивает одного или более из: улучшение тепловых характеристик, улучшение акустических характеристик, упрощение процесса, улучшение соединений и упрощение соединения.
Конечно, следует понимать, что любой из описанных выше вариантов осуществления или способов может комбинироваться с одним или более других вариантов осуществления или способов, чтобы обеспечить еще большее улучшение в соответствии с настоящей системой.
Наконец, обсуждение выше должно рассматриваться просто как иллюстрация настоящей системы и не должно считаться ограничивающим приложенную формулу каким-либо частным вариантом осуществления или группой вариантов осуществления. Таким образом, хотя настоящая система была описана подробно в отношении частных примерных вариантов ее осуществления (например, ASIC, акустические элементы и т.д.), следует понимать, что специалисты среднего уровня могут разработать многочисленные модификации и альтернативные варианты осуществления, не выходя за более широкие предполагаемые сущность и объем настоящей системы, какие формулированы ниже в формуле изобретения. Соответственно, описание и чертежи следует рассматривать как иллюстративные, а не как ограничивающие объем приложенной формулы.
При интерпретации приложенной формулы следует понимать, что:
a) слово "содержащий" не исключает наличие других элементов или действий, чем те, которые перечислены в данном пункте;
b) использование какого-либо элемента в единственном числе не исключает присутствия множества таких элементов;
c) любые знаки ссылок в формуле не ограничивают ее объем;
d) несколько "средств" могут быть представлены одним и тем же предметом, или структурой или функцией, обеспеченными программно или аппаратурно;
e) любой из описанных элементов может состоять из аппаратурных частей (например, в том числе дискретные и интегральные электрические цепи), программных частей (например, компьютерное программирование) и любой их комбинации;
f) аппаратурные части могут состоять из аналоговых или цифровых частей или того и другого;
g) любые из описанных устройств или их частей могут комбинироваться вместе или разделяться на дальнейшие части, если иное не утверждается особо; и
h) подразумевается, что не требуется никакой особой последовательности действий или этапов, если это специально не указано.

Claims (16)

1. Акустический блок, содержащий:
пакет интегральной схемы, содержащий двумерную сетку электропроводящих сквозных отверстий (440), выполненных так, чтобы идти от активной части (430) схемы, образующей тепло, расположенной только на верхней стороне подложки пакета интегральной схемы через нижнюю часть пакета интегральной схемы, причем нижняя часть является нижней стороной подложки пакета интегральной схемы; и
двумерную решетку акустических элементов (455), расположенную на нижней стороне подложки и электрически соединенную с электропроводящими сквозными отверстиями,
причем сквозные отверстия устроены так, чтобы электрически соединять активную часть пакета интегральной схемы с двумерной решеткой акустических элементов, и
при этом акустические элементы нарезаны посредством двумерной нарезающей сетки (360).
2. Акустический блок по п.1, причем акустические элементы являются частью акустического стека (350), и причем акустический блок нарезают через акустический стек и в подложку.
3. Акустический блок по п.1, причем акустические элементы соединены со сквозными отверстиями межсоединением по инвертированному методу перевернутого кристалла.
4. Акустический блок по п.1, причем акустические элементы соединены со сквозными отверстиями токопроводящим адгезивом.
5. Акустический блок по п.1, содержащий устройство межсоединения, расположенное на верхней стороне пакета интегральной схемы вблизи
активной части и электрически соединенное с соединениями ввода/вывода (I/O) системы пакета интегральной схемы.
6. Акустический блок по п.5, причем устройство межсоединения соединено с соединениями I/O системы посредством соединения по методу перевернутого кристалла.
7. Акустический блок по п.5, причем устройство межсоединения является гибкой схемой, содержащей печатную плату (РСВ).
8. Акустический блок по п.1, причем пакет интегральной схемы является ASIC микроформирователя луча.
9. Способ получения акустического блока, причем способ включает действия:
получение пакета (300) интегральной схемы микроформирователя луча;
образование двумерной сетки электропроводящих сквозных отверстий (240) в пакете интегральной схемы, идущих от активной части (330), расположенной только на верхней стороне подложки пакета интегральной схемы насквозь к нижней части пакета интегральной схемы, причем нижняя часть является нижней стороной подложки пакета интегральной схемы;
помещение акустического стека (350) на нижней стороне подложки; и электрическое соединение акустического стека с активной частью пакета интегральной схемы через сквозные отверстия; и
нарезание акустического стека в двумерную решетку акустических элементов (355) двумерной нарезающей сеткой (360).
10. Способ по п.9, способ включает этап нарезания через акустический стек и через часть подложки.
11. Способ по п.9, причем соединение включает этап проведения процесса соединения инвертированным методом перевернутого кристалла.
12. Способ по п.9, включающий действия:
травление верхней стороны пакета интегральной схемы вблизи активной части, открывая соединение ввода/вывода (I/O) системы; и
осаждение контактной площадки, электрически соединенной с соединением I/O системы.
13. Способ по п.12, включающий действия:
помещение устройства межсоединения на верхнюю сторону; и электрическое соединение устройства межсоединения с соединениями I/O системы.
14. Способ по п.13, причем этап электрического соединения устройства межсоединения с соединениями I/O системы включает этап проведения процесса соединения по методу перевернутого кристалла.
15. Способ по п.13, причем устройство межсоединения является гибкой схемой, содержащей печатную плату (РСВ).
16. Способ по п.15, причем пакет интегральной схемы является ASIC микроформирователя луча.
RU2009115685/28A 2006-09-25 2007-09-18 Межсоединение по методу перевернутого кристалла через сквозные отверстия в микросхеме RU2449418C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US82681506P 2006-09-25 2006-09-25
US60/826,815 2006-09-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009115685A RU2009115685A (ru) 2010-11-10
RU2449418C2 true RU2449418C2 (ru) 2012-04-27

Family

ID=39060260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009115685/28A RU2449418C2 (ru) 2006-09-25 2007-09-18 Межсоединение по методу перевернутого кристалла через сквозные отверстия в микросхеме

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8242665B2 (ru)
EP (1) EP2070114B1 (ru)
JP (1) JP5175853B2 (ru)
CN (1) CN101517737B (ru)
AT (1) ATE454713T1 (ru)
DE (1) DE602007004242D1 (ru)
RU (1) RU2449418C2 (ru)
TW (1) TW200826209A (ru)
WO (1) WO2008038183A1 (ru)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10080544B2 (en) * 2008-09-15 2018-09-25 Teratech Corporation Ultrasound 3D imaging system
US20120179044A1 (en) 2009-09-30 2012-07-12 Alice Chiang Ultrasound 3d imaging system
US12102479B2 (en) 2008-09-15 2024-10-01 Teratech Corporation Ultrasound 3D imaging system
US8207652B2 (en) * 2009-06-16 2012-06-26 General Electric Company Ultrasound transducer with improved acoustic performance
US8659148B2 (en) 2010-11-30 2014-02-25 General Electric Company Tileable sensor array
US8575558B2 (en) 2010-11-30 2013-11-05 General Electric Company Detector array with a through-via interposer
CN106269451B (zh) 2011-02-15 2020-02-21 富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司 使用微圆顶阵列的压电式换能器
CN103501922B (zh) * 2011-03-22 2016-08-17 皇家飞利浦有限公司 具有至衬底的受抑声耦合的超声波cmut
US9230908B2 (en) 2011-10-17 2016-01-05 Koninklijke Philips N.V. Through-wafer via device and method of manufacturing the same
US8659212B2 (en) * 2012-02-16 2014-02-25 General Electric Company Ultrasound transducer and method for manufacturing an ultrasound transducer
US8742646B2 (en) * 2012-03-29 2014-06-03 General Electric Company Ultrasound acoustic assemblies and methods of manufacture
KR102414070B1 (ko) 2013-03-15 2022-06-29 버터플라이 네트워크, 인크. 모놀리식 초음파 이미징 디바이스, 시스템 및 방법
US9667889B2 (en) 2013-04-03 2017-05-30 Butterfly Network, Inc. Portable electronic devices with integrated imaging capabilities
AU2014293274B2 (en) 2013-07-23 2018-11-01 Butterfly Network, Inc. Interconnectable ultrasound transducer probes and related methods and apparatus
WO2015161157A1 (en) 2014-04-18 2015-10-22 Butterfly Network, Inc. Architecture of single substrate ultrasonic imaging devices, related apparatuses, and methods
CN106456115B (zh) 2014-04-18 2020-03-20 蝴蝶网络有限公司 超声成像压缩方法及设备
EP3028772B1 (en) * 2014-12-02 2022-12-28 Samsung Medison Co., Ltd. Ultrasonic probe and method of manufacturing the same
KR102373132B1 (ko) * 2014-12-26 2022-03-11 삼성메디슨 주식회사 초음파 프로브 장치 및 초음파 촬영 장치
JP5923205B1 (ja) * 2015-07-07 2016-05-24 日立アロカメディカル株式会社 超音波探触子
CN105097747B (zh) * 2015-09-01 2018-07-06 上海伊诺尔信息技术有限公司 智能卡芯片封装结构及封装方法
US11471911B2 (en) * 2016-05-16 2022-10-18 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Phased array ultrasonic transducer and method of manufacture
JP6681784B2 (ja) * 2016-05-20 2020-04-15 新光電気工業株式会社 バッキング部材及びその製造方法と超音波探触子
KR102227329B1 (ko) * 2016-07-26 2021-03-12 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크. 초음파 트랜스듀서 및 그 제조 방법
JP6825290B2 (ja) * 2016-09-29 2021-02-03 Tdk株式会社 圧電素子
CN106558649B (zh) * 2016-11-08 2019-11-26 广东奥迪威传感科技股份有限公司 超声波传感器及其制造方法
US11498096B2 (en) * 2018-11-06 2022-11-15 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Chip-on-array with interposer for a multidimensional transducer array
US10499509B1 (en) * 2018-12-31 2019-12-03 General Electric Company Methods and systems for a flexible circuit
CN114126772B (zh) * 2019-07-24 2023-08-04 维蒙股份公司 板式换能器规模封装及其制造方法
CN111359861A (zh) * 2020-01-15 2020-07-03 中国科学院微电子研究所 一种超声换能器阵列
US11656355B2 (en) * 2020-07-15 2023-05-23 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Direct chip-on-array for a multidimensional transducer array

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744898A (en) * 1992-05-14 1998-04-28 Duke University Ultrasound transducer array with transmitter/receiver integrated circuitry
GB2368123A (en) * 2000-10-14 2002-04-24 Jomed Imaging Ltd Electrostrictive ultrasonic transducer array suitable for catheter
RU2248644C1 (ru) * 2003-11-28 2005-03-20 Закрытое акционерное общество "Матричные технологии" Способ изготовления индиевых микросфер для сборки интегральных схем
EP1675171A2 (en) * 2004-12-21 2006-06-28 Seiko Epson Corporation Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, circuit board, and electronic instrument

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3288815B2 (ja) * 1993-06-30 2002-06-04 株式会社東芝 ２次元アレイ超音波プローブ
US5655538A (en) * 1995-06-19 1997-08-12 General Electric Company Ultrasonic phased array transducer with an ultralow impedance backfill and a method for making
US6015652A (en) * 1998-02-27 2000-01-18 Lucent Technologies Inc. Manufacture of flip-chip device
US6605043B1 (en) 1998-11-19 2003-08-12 Acuson Corp. Diagnostic medical ultrasound systems and transducers utilizing micro-mechanical components
US6491634B1 (en) * 2000-10-13 2002-12-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sub-beamforming apparatus and method for a portable ultrasound imaging system
US6669644B2 (en) * 2001-07-31 2003-12-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Micro-machined ultrasonic transducer (MUT) substrate that limits the lateral propagation of acoustic energy
US6784600B2 (en) * 2002-05-01 2004-08-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic membrane transducer for an ultrasonic diagnostic probe
US6859984B2 (en) * 2002-09-05 2005-03-01 Vermon Method for providing a matrix array ultrasonic transducer with an integrated interconnection means
US7053530B2 (en) * 2002-11-22 2006-05-30 General Electric Company Method for making electrical connection to ultrasonic transducer through acoustic backing material
CN100435741C (zh) * 2002-12-11 2008-11-26 皇家飞利浦电子股份有限公司 小型化超声换能器
WO2005053863A1 (en) * 2003-12-04 2005-06-16 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Ultrasound transducer and method for implementing flip-chip two dimensional array technology to curved arrays
WO2006018805A1 (en) 2004-08-18 2006-02-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Two-dimensional ultrasound transducer arrays
WO2006054260A1 (en) * 2004-11-22 2006-05-26 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Hybrid ic for ultrasound beamformer probe
US7518251B2 (en) * 2004-12-03 2009-04-14 General Electric Company Stacked electronics for sensors
EP1838462B1 (en) * 2005-01-11 2018-08-08 Koninklijke Philips N.V. Redistribution interconnect for microbeamformer(s) and a medical ultrasound system
US7449821B2 (en) * 2005-03-02 2008-11-11 Research Triangle Institute Piezoelectric micromachined ultrasonic transducer with air-backed cavities
WO2007017780A2 (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Curved two-dimensional array transducer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5744898A (en) * 1992-05-14 1998-04-28 Duke University Ultrasound transducer array with transmitter/receiver integrated circuitry
GB2368123A (en) * 2000-10-14 2002-04-24 Jomed Imaging Ltd Electrostrictive ultrasonic transducer array suitable for catheter
RU2248644C1 (ru) * 2003-11-28 2005-03-20 Закрытое акционерное общество "Матричные технологии" Способ изготовления индиевых микросфер для сборки интегральных схем
EP1675171A2 (en) * 2004-12-21 2006-06-28 Seiko Epson Corporation Semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, circuit board, and electronic instrument

Also Published As

Publication number Publication date
US20100025785A1 (en) 2010-02-04
EP2070114A1 (en) 2009-06-17
ATE454713T1 (de) 2010-01-15
DE602007004242D1 (de) 2010-02-25
WO2008038183A1 (en) 2008-04-03
JP2010504639A (ja) 2010-02-12
US8242665B2 (en) 2012-08-14
EP2070114B1 (en) 2010-01-06
CN101517737A (zh) 2009-08-26
CN101517737B (zh) 2012-10-31
TW200826209A (en) 2008-06-16
RU2009115685A (ru) 2010-11-10
JP5175853B2 (ja) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2449418C2 (ru) Межсоединение по методу перевернутого кристалла через сквозные отверстия в микросхеме
US7557489B2 (en) Embedded circuits on an ultrasound transducer and method of manufacture
US8754574B2 (en) Modular array and circuits for ultrasound transducers
JP5675242B2 (ja) 大面積のモジュール式センサアレイ組立体および同組立体を作製する方法
JP2009044718A (ja) 貫通ビア相互接続構造を有する超音波システム
US7304415B2 (en) Interconnection from multidimensional transducer arrays to electronics
US20230066356A1 (en) Chip-on-array with interposer for a multidimensional transducer array
US20210138506A1 (en) Interposer for an Ultrasound Transducer Array
US10335830B2 (en) Ultrasonic probe
US20080189933A1 (en) Photoetched Ultrasound Transducer Components
CN108882517B (zh) 电气模块组件与多维换能器阵列的接触焊盘
JP5454890B2 (ja) 超音波プローブ及び超音波プローブの製造方法
GB2614239A (en) Ultrasound interconnect stack and method of manufacturing same
US20240245389A1 (en) Methods and systems for modular transducer probe with reduced footprint
JP5349141B2 (ja) 超音波プローブ
US20240215951A1 (en) Connection for a multi-dimensional matrix transducer
JP2006140557A (ja) 超音波プローブ
JP2011066921A (ja) 超音波プローブ