WO2010093083A1 - 초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents

초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그의 제조 방법 Download PDF

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WO2010093083A1
WO2010093083A1 PCT/KR2009/001613 KR2009001613W WO2010093083A1 WO 2010093083 A1 WO2010093083 A1 WO 2010093083A1 KR 2009001613 W KR2009001613 W KR 2009001613W WO 2010093083 A1 WO2010093083 A1 WO 2010093083A1
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groove
rear block
acoustic matching
matching layer
circuit board
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PCT/KR2009/001613
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임성민
정호
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주식회사 휴먼스캔
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    • G01N29/24—Probes
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic transducer, an ultrasonic imaging apparatus, and a method of manufacturing the same, and more particularly, an ultrasonic transducer, an ultrasonic imaging apparatus, and a manufacturing method of improving a vibration characteristic and improving focusing of an ultrasonic image to obtain a clearer image. It is about a method.
  • Ultrasound is an examination of tissue abnormalities by using ultrasonic waves. Ultrasound is used to detect anomalies of tissue by an image generated by a signal reflected from an ultrasound target. It is mainly used for the diagnosis of lesion tissues such as tumors or the fetus.
  • Ultrasound is defined as sound with frequencies above the frequency range a human can hear, usually from 20,000 Hz to 30 MHz.
  • diagnostic ultrasound which is a sound used for diagnosing a human body, is usually about 1 MHz to 20 MHz.
  • the ultrasound imaging apparatus is an apparatus for performing an ultrasound test, and may be classified into subdivisions of an ultrasonic transducer, a signal processor, and a display unit.
  • the ultrasonic transducer converts electric and ultrasonic signals
  • the signal processor processes the received signal and the transmitted signal
  • the display unit uses the signals obtained from the ultrasonic transducer and the signal processor to make an image.
  • ultrasonic transducers are an important part of the quality of ultrasound images.
  • the ultrasonic transducer includes a piezoelectric wafer, an electrode, an acoustic matching layer, a printed circuit board, and an acoustic lens, and the ultrasonic transducer is getting smaller. Accordingly, there is a need for a method for arranging a wiring pattern for processing ultrasonic signals and electric signals in a miniaturized ultrasonic probe, and a technique capable of improving vibration characteristics and focusing to sharpen an ultrasound image and increase a signal bandwidth.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides an ultrasonic probe, an ultrasonic imaging apparatus, and a method of manufacturing the same, which can obtain a clear image by improving vibration characteristics of the ultrasonic imaging apparatus and improving focusing.
  • the purpose is.
  • the ultrasonic probe according to the present invention is a rear block having a predetermined thickness
  • the flexible printed circuit board is laminated in the form surrounding the top and side surfaces of the rear block, the wiring pattern is formed, and the flexible printing A piezoelectric wafer stacked on an upper surface of a circuit board, each having upper and lower electrodes on both sides, and having a plurality of second grooves, and laminated on an upper surface of the piezoelectric wafer to be bonded to the upper electrode
  • the flexible printed circuit A grounding electrode plate connected to the ground layer of the substrate, an acoustic matching layer stacked on an upper surface of the grounding electrode plate, and an acoustic lens adapted to an upper surface of the acoustic matching layer, wherein
  • the upper end of the rear block is characterized in that a plurality of slots orthogonal to the second groove is formed.
  • the flexible printed circuit board according to the present invention includes a base film of an insulating material having a lower surface bonded to an upper surface of the rear block, an upper surface opposite to the lower surface, and the wiring formed on both sides of the base film.
  • a pattern, wherein the wiring pattern has a center pad formed on an upper surface of the base film and formed between the second grooves, and is connected to the center pad through vias, and through a lower surface of the base film.
  • the ultrasonic imaging apparatus may include a main body having the ultrasonic probe and a connector connected to the ultrasonic probe.
  • the method of manufacturing an ultrasonic probe according to the present invention includes a first laminating step of sequentially stacking a piezoelectric wafer, a grounding electrode plate, and an acoustic matching layer, and a second groove forming step of forming a plurality of second grooves in the piezoelectric wafer; A second stacking step of stacking the rear block and the flexible printed circuit board in order; a third stacking step of stacking the piezoelectric wafer on the upper surface of the flexible printed circuit board; And a slot forming step of forming a plurality of slots orthogonal to the two grooves, and a bonding step of bonding the acoustic lens to the upper portion of the acoustic matching layer.
  • a groove is formed in at least one of a rear block, a piezoelectric wafer, or an acoustic matching layer, and a plurality of slots are formed on the top of the rear block from the acoustic matching layer through one dicing process to form a matrix array.
  • a wiring pattern is formed, a vivid image can be obtained by increasing vibration characteristics and improving focusing.
  • the interference phenomenon of the ultrasonic signal is reduced, and there is an effect of providing a wide bandwidth and excellent sensitivity.
  • the wiring pattern is wired in the form of a matrix array to adjust the depth of the focusing or expand the ultrasonic inspection area by adjusting the ultrasonic signal or power used for the ultrasonic inspection, thereby obtaining a clear image.
  • the connector connecting the ultrasonic probe and the main body is located at the top of the main body, there is an effect that can facilitate the user's convenience.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an ultrasound imaging apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are a cross-sectional view and a perspective view showing an ultrasonic transducer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing a flexible printed circuit board of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a method of forming a slot of the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic transducer according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 and 14 are a cross-sectional view and a perspective view showing an ultrasonic transducer according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to a fourth embodiment of the present invention.
  • an ultrasound imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention is as follows.
  • 1 is a diagram illustrating an ultrasound imaging apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • the ultrasound imaging apparatus 10 includes a main body 11, an ultrasonic probe 100, a display unit 13, and an input unit 14.
  • the main body 11 includes a signal processor for transmitting and receiving electric and ultrasonic signals, and a storage unit for storing applications and data necessary for an ultrasound test.
  • the outside of the main body 11 is provided with a connector 15 for connecting the main body 11 and the ultrasonic probe 100.
  • the connector 15 is installed on the upper end of the main body 11 so that the user can easily connect the ultrasonic probe 100 to the main body 11.
  • the ultrasonic probe 100 includes an acoustic lens 80 which is a part touching the affected part of the patient and a case 90 surrounding the remaining components constituting the ultrasonic probe 100.
  • the acoustic lens 80 is a lens used for focusing the ultrasound image and is disposed to cover the entire acoustic matching layer 70 positioned at the bottom thereof. Silicon or the like may be used as a material of the acoustic lens 80.
  • the remaining components inside the case 90 will be described in detail later.
  • the display unit 13 displays the application program executed for the ultrasound test and the ultrasound image to be obtained through the test.
  • the input unit 14 is a device for executing an application program or inputting data for inspection and the like, and a plurality of keys are arranged.
  • the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention is as follows with reference to FIGS. 2 and 3.
  • 2 and 3 are a cross-sectional view and a perspective view showing an ultrasonic transducer according to a first embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic probe 100 has a rear block 10, a flexible printed circuit board 20, a piezoelectric wafer 50, a grounding electrode plate 60 and an acoustic matching layer 70 It has a structure laminated sequentially.
  • the ultrasonic transducer 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention is further stacked with an acoustic lens (80 of FIG. 1) on top of the acoustic matching layer 70, but is not shown in FIGS. 2 and 3. .
  • the rear block 10 is located at the lowermost end of the ultrasonic probe 100 and absorbs unnecessary ultrasonic signals traveling from the piezoelectric wafer 50 toward the rear block 10.
  • the flexible printed circuit board 20 is stacked on the upper surface of the rear block 10 and a wiring pattern is formed on both surfaces.
  • the flexible printed circuit board 20 will be described in more detail later.
  • the piezoelectric wafer 50 is stacked on the upper surface of the flexible printed circuit board 20, and has upper and lower electrodes 55 and 57 on both surfaces thereof, and a plurality of second grooves 53 are formed.
  • two second grooves 53 are formed, but the number is not limited thereto.
  • PZT, PMN-PT, or the like may be used as the material of the piezoelectric wafer 50.
  • the upper and lower electrodes 55 and 57 are formed by a method such as sputtering, electron-beam, thermal evaporation or electroplating. At this time, the upper electrode 55 is connected to the ground electrode plate 60, the lower electrode 57 is connected to the flexible printed circuit board 20.
  • the grounding electrode plate 60 is formed to have a metal layer formed on an upper surface thereof, and an insulating layer formed on a lower surface thereof so as to surround the upper and side surfaces of the piezoelectric wafer 50.
  • the flexible printed circuit board 20 includes a ground layer, and the lower end of the ground electrode plate 60 is connected to the ground layer of the flexible printed circuit board 20.
  • the acoustic matching layer 70 is made of metal powder, ceramic powder, or the like, and is laminated on the upper surface of the electrode plate 60 for grounding.
  • a plurality of slots 83 are formed in a direction perpendicular to the second grooves 53 at the upper ends of the acoustic matching layers 70 stacked as described above.
  • the number of slots 83 is not limited thereto.
  • the acoustic lens (not shown) is a lens used for focusing the ultrasound image, and is stacked on the upper surface of the acoustic matching layer 70.
  • FIGS. 2 to 6 are as follows with reference to FIGS. 2 to 6.
  • 4 is a perspective view schematically showing a flexible printed circuit board of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 4
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line B-B of FIG.
  • the flexible printed circuit board 20 illustrated in FIG. 4 shows a state before the slot 83 is formed, and the position where the slot 83 is formed is indicated by a dotted line.
  • the flexible printed circuit board 20 includes a base film 31 and a wiring pattern.
  • the base film 31 is an insulating material and has a lower surface bonded to the upper surface of the rear block 10 and an upper surface opposite to the lower surface.
  • the wiring pattern is divided into a central wiring pattern 33, a first wiring pattern 35, and a second wiring pattern 37, and is formed on both surfaces of the base film 31.
  • the center wiring pattern 33 is formed on the top surface of the base film 31 and has a center pad 43 formed between the regions of the second grooves 53, and the center pad 43 is formed through the vias 39. Connected to the outside of the rear block 10 through the bottom surface of the base film 31.
  • the center wiring pattern 33 is alternately wired to one side and the other side based on the center pad 43. Therefore, while the center wiring pattern 33 shown in FIG. 5 is wired to the right, the center wiring pattern 33 shown in FIG. 6 is wired to the left.
  • the first wiring pattern 35 includes a first pad 45 formed on one side of the center pad 43, is connected to the first pad 45, and is wired to one side of an upper surface of the base film 31.
  • the second wiring pattern 37 includes a second pad 47 formed on the other side of the center pad 43, and is connected to the second pad 47 to be wired to the other side of the upper surface of the base film 31.
  • the protective layer 41 is formed on the lower surface of the central wiring pattern 33 and the upper surfaces of the first and second wiring patterns 35 and 37 to protect the wiring pattern. In this case, the center pad 43, the first and second pads 45 and 47 are exposed without being protected by the protective layer 41 for connection with the lower electrode 57 formed on the piezoelectric wafer 50.
  • a ground layer 49 is formed on the upper surface of the protective layer 41 formed on the upper surfaces of the first and second wiring patterns 35 and 37 to be connected to the ground electrode plate 60.
  • the center pad 43 and the first and second pads 45 and 47 form a 3 ⁇ 6 matrix array
  • 3 ⁇ 64 to 3 A matrix array of 192 may be formed, but is not limited thereto.
  • three wiring patterns which are divided into a central wiring pattern 33 and first and second wiring patterns 35 and 37, are formed. More than that pattern may be formed.
  • the central wiring pattern to be wired in the middle is alternately wired to one side or the other side to the lower surface of the base film, and each of the two wiring patterns provided at one side or the other side of the central wiring pattern is at both ends. Is wired.
  • the circuit connection is made at the contact area between the piezoelectric wafer 50 and the flexible printed circuit board 20.
  • the circuit is multi-layered in order to connect columns at both ends. Configure.
  • the flexible printed circuit board 20 of the present invention bonds the ends of the flexible printed circuit board 20 as shown in FIG. 3 without connecting the circuits at both ends at the portion in contact with the piezoelectric wafer 50. Therefore, the thickness of the flexible printed circuit board 20 in contact with the piezoelectric wafer 50 is reduced, so that the acoustic characteristics are improved.
  • a method of manufacturing the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention is as follows with reference to FIGS. 2 to 8.
  • 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • 8 is a view showing a method of forming a slot of the ultrasonic probe according to the first embodiment of the present invention.
  • step S711 the piezoelectric wafer 50, the ground electrode plate 60, and the acoustic matching layer 70 are stacked in this order.
  • the plurality of second grooves 53 are formed in the piezoelectric wafer 50.
  • step S715 the rear block 10 and the flexible printed circuit board 20 are sequentially stacked.
  • step S721 the piezoelectric wafer 50 stacked in step S711 is stacked on the upper surface of the flexible printed circuit board 20 stacked in step S715.
  • step S723 when the rear block 10, the flexible printed circuit board 20, the piezoelectric wafer 50, the grounding electrode plate 60, and the acoustic matching layer 70 are stacked in order from the bottom through S721, A plurality of slots 83 are formed in the direction orthogonal to the second grooves 53 on the top of the rear block 10 from the acoustic matching layer 70.
  • an acoustic lens (not shown) is bonded to cover the entire acoustic matching layer 70 on the acoustic matching layer 70 in which the slot 83 is formed.
  • the acoustic lens is made of a material such as silicon and bonded using a silicon primer.
  • the grounding electrode plate 60 is connected to the ground layer 59 of the flexible printed circuit board 20, and both ends of the flexible printed circuit board 20 are bonded to each other to form the first and second wiring patterns. (45, 55) is connected to form a circuit.
  • the method of forming the slot 83 in step S723 is as follows.
  • a dicing machine may be formed on the rear block 10, the flexible printed circuit board 20, the piezoelectric wafer 50, the grounding electrode plate 60, and the acoustic matching layer 70 stacked in S723. 500 is used to form the slot 83. 8 shows that four slots 83 are formed among the five slots 83.
  • the dicing machine 500 used at the process S723 can be used.
  • the ultrasonic probe according to the present invention is bonded using a general epoxy, because it can be electrically bonded by applying a thin general epoxy to 1 to 2 ⁇ m. Therefore, general epoxy is mainly used as a substitute for a conductive epoxy having a weak adhesive strength, but is not limited thereto.
  • the ultrasonic probe according to the second embodiment of the present invention is as follows.
  • 9 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.
  • 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to a second embodiment of the present invention.
  • first and second grooves 113 and 153 are formed in the rear block 110 and the piezoelectric wafer 150.
  • the number of the first and second grooves 113 and 153 is the same, and the size is also substantially the same.
  • Ultrasonic transducer 200 according to the second embodiment of the present invention can reduce the interference phenomenon of the ultrasonic wave by the first groove 113 formed in the rear block 110, it is possible to improve the vibration characteristics.
  • step S611 the piezoelectric wafer 150, the grounding electrode plate 160, and the acoustic matching layer 170 are sequentially stacked.
  • step S613 a plurality of second grooves 153 are formed in the piezoelectric wafer 150, and in operation S617, first grooves 113 corresponding to the second grooves 153 are formed in the rear block 110. .
  • step S619 the rear block 110 and the flexible printed circuit board 120 having the first grooves 113 formed thereon are sequentially stacked. In this case, it is more preferable to form the first groove 113 in the rear block 110 and to stack the flexible printed circuit board 120.
  • step S621 the piezoelectric wafer 150 stacked in step S611 is laminated on the upper surface of the flexible printed circuit board 120 stacked in step S619.
  • a plurality of slots (not shown) orthogonal to the second grooves 153 may be formed on the top of the rear block 110 from the acoustic matching layer 170.
  • an acoustic lens (not shown) is bonded to cover the entire acoustic matching layer 170 on the slot formed acoustic matching layer 170.
  • the grounding electrode plate 160 is connected to a ground layer (not shown) of the flexible printed circuit board 120, and both ends of the flexible printed circuit board 120 are bonded to each other to form first and second wirings.
  • a pattern (not shown) is connected to form a circuit.
  • the ultrasonic probe according to the third embodiment of the present invention is as follows with reference to FIGS. 11 and 12.
  • 11 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic transducer according to a third embodiment of the present invention.
  • 12 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to a third embodiment of the present invention.
  • a plurality of second and third grooves 253 and 273 are formed in the piezoelectric wafer 250 and the acoustic matching layer 270.
  • the number of the second and third grooves 253 and 273 are the same, and the size is substantially the same.
  • the ultrasonic transducer 300 according to the third exemplary embodiment of the present invention improves vibration characteristics because the ultrasonic trunk is reduced by the third groove 273 formed in the acoustic matching layer 270.
  • step S511 the piezoelectric wafer 250, the grounding electrode plate 260, and the acoustic matching layer 270 are sequentially stacked, and in step S513, a plurality of piezoelectric wafers 250 are stacked on the piezoelectric wafer 250.
  • the second groove 253 is formed.
  • a third groove 273 corresponding to the second groove 253 is formed in the acoustic matching layer 270.
  • step S519 the rear block 210 and the flexible printed circuit board 220 are sequentially stacked.
  • step S521 the piezoelectric wafer 250 stacked in step S511 is stacked on the upper surface of the flexible printed circuit board 220 stacked in step S519.
  • a plurality of slots orthogonal to the second grooves 253 are formed at the upper ends of the acoustic matching layer 270 and the rear block 210.
  • an acoustic lens (not shown) may be bonded to cover the entire acoustic matching layer 270 on the slot formed acoustic matching layer 270.
  • the grounding electrode plate 260 is connected to a ground layer (not shown) of the flexible printed circuit board 220, and both ends of the flexible printed circuit board 220 are bonded to each other to form first and second wirings.
  • a pattern (not shown) is connected to form a circuit.
  • the ultrasonic probe according to the fourth embodiment of the present invention is as follows with reference to FIGS. 11 and 15. 13 and 14 are a cross-sectional view and a perspective view showing an ultrasonic transducer according to a fourth embodiment of the present invention. 15 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultrasonic probe according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic probe 400 according to the fourth embodiment of the present invention has a plurality of first to third grooves 313, 353, and 373 in the rear block 310, the piezoelectric wafer 350, and the acoustic matching layer 370. Is formed. In this case, the number of the first to third grooves 313, 353, and 373 is the same, and the size is substantially the same.
  • the ultrasonic probe 400 according to the fourth embodiment of the present invention forms first to third grooves 313, 353, and 373 in the rear block 310, the piezoelectric wafer 350, and the acoustic matching layer 370. Interference can be minimized between each row, and acoustic characteristics are improved.
  • step S411 the piezoelectric wafer 350, the grounding electrode plate 360, and the acoustic matching layer 370 are sequentially stacked, and in step S413, a plurality of piezoelectric wafers 350 are stacked on the piezoelectric wafer 350.
  • the second groove 353 is formed.
  • a third groove 373 corresponding to the second groove 353 may be formed in the acoustic matching layer 370.
  • the second and third grooves may be formed on the upper surface of the rear block 310. First grooves 313 corresponding to 353 and 373 are formed.
  • step S421 the piezoelectric wafer 350 stacked in step S411 is stacked on the upper surface of the flexible printed circuit board 320 stacked in step S419.
  • step S423 when the rear block 310, the flexible printed circuit board 320, the piezoelectric wafer 350, the grounding electrode plate 360, and the acoustic matching layer 370 are stacked in the order from the bottom through S421, A plurality of slots 383 are formed in the direction orthogonal to the second grooves 353 from the acoustic matching layer 370 to the top of the rear block 310.
  • an acoustic lens (not shown) is bonded to cover the entire acoustic matching layer 370 on the acoustic matching layer 370 on which the slots 383 are formed.
  • the ground electrode plate 360 is connected to the ground layer 359 of the flexible printed circuit board 320, and both ends of the flexible printed circuit board 320 are bonded to each other to form the first and second wiring patterns. (Not shown) is connected to form a circuit.

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Abstract

본 발명은 초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 초음파 탐촉자는 소정 두께를 갖는 후면 블록과, 후면 블록의 윗면 및 옆면을 둘러싼 형태로 적층되고, 배선 패턴이 형성되는 유연성 인쇄회로기판과, 유연성 인쇄회로기판의 상부면에 적층되고, 양면에 각각 상부 및 하부 전극을 갖고, 복수개의 제2 홈이 형성된 압전 웨이퍼와, 압전 웨이퍼의 상부면에 적층되어 상부 전극과 접합되고, 유연성 인쇄회로기판의 접지층과 연결되는 접지용 전극판과, 접지용 전극판의 상부면에 적층되는 음향 정합층, 음향 정합층의 상부면에 적합되는 음향 렌즈를 포함하되, 음향 정합층부터 후면 블록의 상단은 제2 홈과 직교하는 복수개의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 후면 블록, 압전 웨이퍼 또는 음향 정합층 중에 적어도 어느 하나에 홈이 형성되고, 매트릭스 어레이 형태로 배선 패턴이 형성되기 때문에 진동 특성을 높이고, 포커싱을 향상시켜 선명한 영상을 얻을 수 있다.

Description

초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그의 제조 방법
본 발명은 초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동 특성을 향상시키고, 초음파 영상의 포커싱을 좋게 하여 보다 선명한 영상을 얻을 수 있는 초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
초음파 검사는 초음파를 사용하여 조직의 이상을 검사하는 것으로, 초음파를 환부에 쏘아 반사되는 신호에 의해 만들어진 영상으로 이상 조직의 존재를 파악한다. 주로 종양 따위의 병변 조직이나 태아의 진단에 사용한다.
초음파는 사람이 들을 수 있는 주파수 범위 이상의 진동수를 갖는 소리로 정의되는데, 보통 20,000Hz 내지 30MHz까지를 초음파라 한다. 이 중 인체의 진단에 이용되는 소리인 진단용 초음파는 보통 1MHz 내지 20MHz 정도이다.
초음파 영상장치는 초음파 검사를 하는 장치로서, 크게 초음파 탐촉자, 신호처리부, 표시부의 세부분으로 구분할 수 있다. 초음파 탐촉자는 전기 및 초음파 신호를 변환하고, 신호처리부는 받아들인 신호와 보내는 신호를 처리하며, 표시부는 초음파 탐촉자와 신호처리부에서 얻은 신호를 이용하여 영상을 만든다. 특히, 초음파 탐촉자는 초음파 영상의 질을 좌우하는 중요한 부분이다.
일반적으로 초음파 탐촉자는 압전 웨이퍼, 전극, 음향 정합층, 인쇄회로기판, 음향 렌즈를 포함하여 구성되는데, 이러한 초음파 탐촉자는 점점 소형화되어가고 있다. 따라서, 소형화된 초음파 탐촉자 내에서 초음파 및 전기 신호를 처리하는 배선 패턴을 배열하기 위한 방법과 진동 특성 및 포커싱을 좋게 하여 초음파 영상을 선명하게 하고, 신호대역폭을 늘릴 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 초음파 영상 장치의 진동 특성을 향상시키고, 포커싱을 좋게 하여 선명한 영상을 얻을 수 있는 초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초음파 탐촉자는 소정 두께를 갖는 후면 블록과, 상기 후면 블록의 윗면 및 옆면을 둘러싼 형태로 적층되고, 배선 패턴이 형성되는 유연성 인쇄회로기판과, 상기 유연성 인쇄회로기판의 상부면에 적층되고, 양면에 각각 상부 및 하부 전극을 갖고, 복수개의 제2 홈이 형성된 압전 웨이퍼와, 상기 압전 웨이퍼의 상부면에 적층되어 상기 상부 전극과 접합되고, 상기 유연성 인쇄회로기판의 접지층과 연결되는 접지용 전극판과, 상기 접지용 전극판의 상부면에 적층되는 음향 정합층, 상기 음향 정합층의 상부면에 적합되는 음향 렌즈를 포함하되, 상기 음향 정합층부터 상기 후면 블록의 상단은 상기 제2 홈과 직교하는 복수개의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 유연성 인쇄회로기판은, 상기 후면 블록의 상부면에 접합되는 하부면과, 상기 하부면에 반대되는 상부면을 갖는 절연 소재의 베이스 필름과, 상기 베이스 필름의 양면에 형성된 상기 배선 패턴을 포함하며, 상기 배선 패턴은, 상기 베이스 필름의 상부면에 형성되며 상기 제2 홈의 사이에 형성된 중앙 패드를 구비하고, 비아를 통해 상기 중앙 패드와 연결되어 상기 베이스 필름의 하부면을 통하여 상기 후면 블록 밖으로 배선된 중앙 배선 패턴과, 상기 중앙 패드의 일측에 형성된 제1 패드를 구비하고, 상기 제1 패드와 연결되어 상기 베이스 필름의 상부면의 일측으로 배선된 제1 배선 패턴과, 상기 중앙 패드의 타측에 형성된 제2 패드를 구비하고, 상기 제2 패드와 연결되어 상기 베이스 필름의 상부면의 타측으로 배선된 제2 배선 패턴과, 상기 중앙 배선 패턴, 제1 및 제2 배선 패턴을 보호하기 위해 상기 중앙 배선 패턴의 하부면과 상기 제1 및 제2 배선 패턴의 상부면에 형성된 보호층과, 상기 제1 및 제2 배선 패턴의 상부면에 형성된 보호층의 상부면에 형성되어 상기 접지용 전극판과 연결되는 접지층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초음파 영상 장치는 상기 초음파 탐촉자와, 상기 초음파 탐촉자와 연결되는 커넥터를 갖는 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 초음파 탐촉자의 제조 방법은 압전 웨이퍼, 접지용 전극판 및 음향 정합층을 순서대로 적층하는 제1 적층 단계와, 상기 압전 웨이퍼에 복수개의 제2 홈을 형성하는 제2 홈 형성 단계와, 후면 블록 및 유연성 인쇄회로기판을 순서대로 적층하는 제2 적층 단계와, 상기 압전 웨이퍼를 상기 유연성 인쇄회로기판의 상부면에 적층하는 제3 적층 단계와, 상기 음향 정합층부터 후면 블록 상단에 제2 홈에 직교하는 복수개의 슬롯을 형성하는 슬롯 형성 단계와, 상기 음향 정합층의 상부에 음향 렌즈를 접합하는 접합 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 후면 블록, 압전 웨이퍼 또는 음향 정합층 중에 적어도 어느 하나에 홈을 형성하고, 음향 정합층부터 후면 블록의 상단에 한번의 다이싱 과정을 통해 복수개의 슬롯을 형성하여, 매트릭스 어레이 형태로 배선 패턴이 형성되기 때문에 진동 특성을 높이고, 포커싱을 향상시켜 선명한 영상을 얻을 수 있다.
또한, 초음파 신호의 간섭 현상이 감소하고, 넓은 대역폭과 우수한 감도를 제공하는 효과가 있다.
또한, 배선 패턴이 매트릭스 어레이 형태로 배선되어 초음파 검사에 사용되는 초음파 신호 또는 파워를 조절함으로써 포커싱의 깊이를 조절하거나, 초음파 검사 영역을 확장할 수 있고, 선명한 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 초음파 탐촉자와 본체를 연결하는 커넥터가 본체의 상단에 위치하므로 사용자의 편의를 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 영상 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
도 4는 본 발명의 유연성 인쇄회로기판을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자의 슬롯을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 첨부 도면을 통틀어 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 영상 장치는 도 1을 참조하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 영상 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 영상 장치(10)는 본체(11), 초음파 탐촉자(100), 표시부(13), 입력부(14)를 포함하여 구성된다.
본체(11)는 전기 및 초음파 신호를 송, 수신하는 신호 처리부 및 초음파 검사를 위해 필요한 응용 프로그램 및 데이터들을 저장하는 저장부를 포함하여 구성된다. 또한, 본체(11)의 외부에는 본체(11)와 초음파 탐촉자(100)를 연결하는 커넥터(15)가 구비된다. 사용자가 초음파 탐촉자(100)를 본체(11)에 쉽게 연결할 수 있도록, 커넥터(15)는 본체(11)의 상단에 설치된다.
초음파 탐촉자(100)는 환자의 환부에 닿는 부분인 음향 렌즈(80)와 초음파 탐촉자(100)를 이루는 나머지 구성요소를 감싸고 있는 케이스(90)를 포함하여 구성된다. 음향 렌즈(80)는 초음파 영상의 포커싱을 위해 사용하는 렌즈로서 그 하단에 위치한 음향 정합층(70) 전체를 덮을 수 있도록 배치된다. 음향 렌즈(80)의 소재로는 실리콘 등이 사용될 수 있다. 한편, 케이스(90) 내부의 나머지 구성요소에 대해서는 뒤에서 자세히 설명할 것이다.
표시부(13)는 초음파 검사를 위해 실행시킨 응용 프로그램을 화면 및 검사를 통해 얻을 초음파 영상을 화면에 보여준다.
입력부(14)는 응용 프로그램을 실행하거나, 검사에 필요한 데이터 등을 입력하는 장치로 다수의 키가 배열되어 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자는 도 2 및 도 3을 참조하면 다음과 같다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도 및 사시도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자(100)는 후면 블록(10), 유연성 인쇄회로기판(20), 압전 웨이퍼(50), 접지용 전극판(60) 및 음향 정합층(70)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자(100)는 음향 정합층(70) 상단에 음향 렌즈(도 1의 80)가 더 적층되어 있으나, 도 2 및 도 3에서는 이를 제외하고 도시하였다.
후면 블록(10)은 초음파 탐촉자(100)의 최하단에 위치하며, 압전 웨이퍼(50)로부터 후면 블록(10)을 향해 진행하는 불필요한 초음파 신호를 흡음한다.
유연성 인쇄회로기판(20)은 후면 블록(10)의 상부면에 적층되고, 양면에 배선 패턴이 형성된다. 유연성 인쇄회로기판(20)에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명할 것이다.
압전 웨이퍼(50)는 유연성 인쇄회로기판(20)의 상부면에 적층되고, 양면에 각각 상부 및 하부 전극(55, 57)을 갖고, 복수개의 제2 홈(53)이 형성된다.
본 발명의 제1 실시예에서는 2개의 제2 홈(53)이 형성되었으나, 그 수는 이에 한정되지 않는다. 압전 웨이퍼(50)의 소재로는 PZT, PMN-PT등이 사용될 수 있다. 상부 및 하부 전극(55, 57)은 스퍼터링(sputtering), 전자-빔(electronic-beam), 열 증발(thermal evaporation) 또는 전해도금(electro plating) 등의 방법을 통해 형성된다. 이때, 상부 전극(55)은 접지용 전극판(60)과 연결되고, 하부 전극(57)은 유연성 인쇄회로기판(20)과 연결된다.
접지용 전극판(60)은 상부면에는 금속층이 형성되고, 하부면에는 절연층이 형성되어 압전 웨이퍼(50)의 상부면 및 옆면을 둘러싸는 형태로 적층된다. 유연성 인쇄회로기판(20)은 접지층을 포함하는데, 접지용 전극판(60)의 하단부는 유연성 인쇄회로기판(20)의 접지층과 연결된다.
음향 정합층(70)은 메탈 파우더, 세라믹 파우더 등으로 이루어지고, 접지용 전극판(60)의 상부면에 적층된다.
상기와 같이 적층된 음향 정합층(70)부터 후면 블록(10)의 상단은 제2 홈(53)과 직교하는 방향으로 복수개의 슬롯(83)이 형성된다. 이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자(100)에는 5개의 슬롯(83)이 형성되었으나, 슬롯(83)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
이때, 음향 렌즈(미도시)는 초음파 영상의 포커싱을 위해 사용되는 렌즈로, 음향 정합층(70)의 상부면에 적층된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유연성 인쇄회로기판 및 배선 패턴은 도 2 내지 도 6을 참조하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 유연성 인쇄회로기판을 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B선 단면도이다.
이때, 도 4에 도시된 유연성 인쇄회로기판(20)은 슬롯(83)이 형성되기 전의 모습을 도시한 것으로, 슬롯(83)이 형성되는 위치는 점선으로 표시하였다.
유연성 인쇄회로기판(20)은 베이스 필름(31)과 배선 패턴을 포함하여 구성된다. 베이스 필름(31)은 절연 소재로서, 후면 블록(10)의 상부면에 접합되는 하부면과 하부면에 반대되는 상부면을 갖는다. 배선 패턴은 중앙 배선 패턴(33), 제1 배선 패턴(35) 및 제2 배선 패턴(37)으로 나누어지고, 베이스 필름(31)의 양면에 형성된다.
중앙 배선 패턴(33)은 베이스 필름(31)의 상부면에 형성되며 제2 홈(53)의 영역 사이에 형성된 중앙 패드(43)를 구비하고, 비아(39)를 통해 중앙 패드(43)와 연결되어 베이스 필름(31)의 하부면을 통하여 후면 블록(10) 밖으로 배선된다. 여기에서, 중앙 배선 패턴(33)은 중앙 패드(43)를 기준으로 일측과 타측으로 교대로 배선된다. 따라서, 도 5에 도시된 중앙 배선 패턴(33)은 오른쪽으로 배선되어 있으나, 도 6에 도시된 중앙 배선 패턴(33)은 왼쪽으로 배선된다.
제1 배선 패턴(35)은 중앙 패드(43)의 일측에 형성된 제1 패드(45)를 구비하고, 제1 패드(45)와 연결되어 베이스 필름(31)의 상부면의 일측으로 배선되고, 제2 배선 패턴(37)은 중앙 패드(43)의 타측에 형성된 제2 패드(47)를 구비하고, 제2 패드(47)와 연결되어 베이스 필름(31)의 상부면의 타측으로 배선된다.
보호층(41)은 배선 패턴을 보호하기 위해 중앙 배선 패턴(33)의 하부면과 제1 및 제2 배선 패턴(35, 37)의 상부면에 형성된다. 이때, 중앙 패드(43), 제1 및 제2 패드(45, 47)는 압전 웨이퍼(50)에 형성된 하부 전극(57)과의 연결을 위해 보호층(41)에 의해 보호되지 않고 노출된다.
또한, 제1 및 제2 배선 패턴(35, 37)의 상부면에 형성된 보호층(41)의 상부면에는 접지층(49)이 형성되어 접지용 전극판(60)과 연결된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 유연성 인쇄회로기판(20)은 중앙 패드(43), 제1 및 제2 패드(45, 47)가 3×6의 매트릭스 어레이를 형성하였으나, 3×64 내지 3×192의 매트릭스 어레이를 형성할 수도 있으며, 이에 한정되는 것을 아니다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유연성 인쇄회로기판(20)은 중앙 배선 패턴(33), 제1 및 제2 배선 패턴(35, 37)으로 구분되는 3개의 배선 패턴이 형성되나, 배선 패턴은 그 이상이 형성될 수도 있다. 5개의 배선 패턴이 형성되는 경우는 가운데 배선되는 중앙 배선 패턴은 베이스 필름의 하부면으로 일측 또는 타측으로 교대로 배선되고, 중앙 배선 패턴의 일측 또는 타측에 구비된 각각 2개의 배선 패턴은 각각 양쪽 끝으로 배선된다.
일반적으로, 압전 웨이퍼(50)와 유연성 인쇄회로기판(20)이 접촉하는 부위에서 회로 연결이 이루어지는데, 1.5D(Dimension) 초음파 탐촉자(프로브)의 경우 양 끝 열을 연결하기 위해 회로를 다층으로 구성한다. 그러나, 초음파 탐촉자(100)에 있어서, 후면 블록(10), 압전 웨이퍼(50), 음향 정합층(70)의 접착 두께와 유연성 인쇄회로기판(20), 접지용 전극판(60)은 얇으면 얇을수록 진동 및 음향 특성이 향상된다. 따라서, 본 발명의 유연성 인쇄회로기판(20)은 압전 웨이퍼(50)와 접촉하는 부분에서 양 끝 열의 회로 연결을 하지 않고 도 3에 도시된 바와 같이 유연성 인쇄회로기판(20)의 끝부분을 접합하므로 압전 웨이퍼(50)와 접촉하는 유연성 인쇄회로기판(20)의 두께가 얇아지게 되어 음향 특성이 향상된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법은 도 2 내지 도 8을 참조하면 다음과 같다. 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 탐촉자의 슬롯을 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, S711 과정에서, 압전 웨이퍼(50), 접지용 전극판(60) 및 음향 정합층(70)을 순서대로 적층한다.
S713 과정에서, 압전 웨이퍼(50)에 복수개의 제2 홈(53)을 형성한다.
S715 과정에서, 후면 블록(10) 및 유연성 인쇄회로기판(20)을 순서대로 적층한다.
S721 과정에서, S711 과정에서 적층한 압전 웨이퍼(50)를 S715 과정에서 적층한 유연성 인쇄회로기판(20)의 상부면에 적층한다.
S723 과정에서, S721 과정을 통해 아래로부터 순서대로 후면 블록(10), 유연성 인쇄회로기판(20), 압전 웨이퍼(50), 접지용 전극판(60) 및 음향 정합층(70)이 적층되면, 음향 정합층(70)부터 후면 블록(10) 상단에 제2 홈(53)에 직교하는 방향으로 복수개의 슬롯(83)을 형성한다.
S725 과정에서, 슬롯(83)이 형성된 음향 정합층(70)의 상부에 음향 정합층(70) 전체를 덮을 수 있도록 음향 렌즈(미도시)를 접합한다. 음향 렌즈는 실리콘 등의 재질로 이루어지며 실리콘 프라이머 등을 사용하여 접합한다.
S727 과정에서, 접지용 전극판(60)을 유연성 인쇄회로기판(20)의 접지층(59)에 연결하고, 유연성 인쇄회로기판(20)의 양 끝단을 서로 접합하여 제1 및 제2 배선 패턴(45, 55)을 연결하여 회로를 구성한다.
이때, S723 과정에서 슬롯(83)을 형성하는 방법은 도 8을 참조하면 다음과 같다.
도 8을 참조하면, S723 과정에서 적층된 후면 블록(10), 유연성 인쇄회로기판(20), 압전 웨이퍼(50), 접지용 전극판(60) 및 음향 정합층(70)에 다이싱 기계(500)를 사용하여 슬롯(83)을 형성한다. 도 8은 5개의 슬롯(83) 중에 4개의 슬롯(83)이 형성된 것을 나타낸다.
또한, 압전 웨이퍼(50)에 제2 홈(53)을 형성할 때에도, S723 과정에서 사용한 다이싱 기계(500)를 사용할 수 있다.
한편, 상기 적층 및 접합 과정에서 본 발명에 따른 초음파 탐촉자는 일반 에폭시를 사용하여 접합하는데, 이는 일반 에폭시를 1 내지 2㎛로 얇게 도포하면 전기적으로 접합이 가능하기 때문이다. 따라서, 접착력이 다소 약한 전도성 에폭시 대용으로 일반 에폭시를 주로 사용하나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 탐촉자는 도 9 및 도 10을 참조하면 다음과 같다. 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도이다. 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 탐촉자(200)는 후면 블록(110) 및 압전 웨이퍼(150)에 제1 및 제2 홈(113, 153)이 형성된다. 이때, 제1 및 제2 홈(113, 153)은 개수가 동일하며, 크기 역시 실질적으로 동일하다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 탐촉자(200)는 후면 블록(110)에 형성된 제1 홈(113)에 의해 초음파의 간섭 현상을 줄일 수 있고, 진동 특성을 향상시킬 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, S611 과정에서, 압전 웨이퍼(150), 접지용 전극판(160) 및 음향 정합층(170)을 순서대로 적층한다. S613 과정에서, 압전 웨이퍼(150)에 복수개의 제2 홈(153)을 형성하고, S617 과정에서, 후면 블록(110)에 제2 홈(153)에 대응되는 제1 홈(113)을 형성한다.
S619 과정에서, 제1 홈(113)이 형성된 후면 블록(110) 및 유연성 인쇄회로기판(120)을 순서대로 적층한다. 이때, 후면 블록(110)에 제1 홈(113)을 미리 형성하고 유연성 인쇄회로기판(120)을 적층하는 것이 보다 바람직하다.
S621 과정에서, S611 과정에서 적층한 압전 웨이퍼(150)를 S619 과정에서 적층한 유연성 인쇄회로기판(120)의 상부면에 적층한다.
S623 과정에서, 음향 정합층(170)부터 후면 블록(110)의 상단에 제2 홈(153)에 직교하는 복수개의 슬롯(미도시)을 형성한다.
S625 과정에서, 슬롯이 형성된 음향 정합층(170)의 상부에 음향 정합층(170) 전체를 덮을 수 있도록 음향 렌즈(미도시)를 접합한다.
S627 과정에서, 접지용 전극판(160)을 유연성 인쇄회로기판(120)의 접지층(미도시)에 연결하고, 유연성 인쇄회로기판(120)의 양 끝단을 서로 접합하여 제1 및 제2 배선 패턴(미도시)을 연결하여 회로를 구성한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 탐촉자는 도 11 및 도 12를 참조하면 다음과 같다. 도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도이다. 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 탐촉자(300)는 압전 웨이퍼(250) 및 음향 정합층(270)에 복수개의 제2 및 제3 홈(253, 273)이 형성된다. 이때, 제2 및 제3 홈(253, 273)은 개수가 동일하며, 크기 역시 실질적으로 동일하다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 탐촉자(300)는 음향 정합층(270)에 형성된 제3 홈(273)에 의해 초음파 간선 현상이 줄어들기 때문에 진동 특성이 향상된다.
도 12에 도시된 바와 같이, S511 과정에서, 압전 웨이퍼(250), 접지용 전극판(260) 및 음향 정합층(270)을 순서대로 적층하고, S513 과정에서, 압전 웨이퍼(250)에 복수개의 제2 홈(253)을 형성한다. S515 과정에서, 음향 정합층(270)에 제2 홈(253)에 대응되는 제3 홈(273)을 형성한다.
S519 과정에서, 후면 블록(210) 및 유연성 인쇄회로기판(220)을 순서대로 적층한다.
S521 과정에서, S511 과정에서 적층한 압전 웨이퍼(250)를 S519 과정에서 적층한 유연성 인쇄회로기판(220)의 상부면에 적층한다.
S523 과정에서, 음향 정합층(270)부터 후면 블록(210)의 상단에 제2 홈(253)에 직교하는 복수개의 슬롯(미도시)을 형성한다.
S525 과정에서, 슬롯이 형성된 음향 정합층(270)의 상부에 음향 정합층(270) 전체를 덮을 수 있도록 음향 렌즈(미도시)를 접합한다.
S527 과정에서, 접지용 전극판(260)을 유연성 인쇄회로기판(220)의 접지층(미도시)에 연결하고, 유연성 인쇄회로기판(220)의 양 끝단을 서로 접합하여 제1 및 제2 배선 패턴(미도시)을 연결하여 회로를 구성한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 탐촉자는 도 11 및 도 15를 참조하면 다음과 같다. 도 13 및 도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 나타내는 단면도 및 사시도이다. 도 15는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 탐촉자를 제조하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 탐촉자(400)는 후면 블록(310), 압전 웨이퍼(350) 및 음향 정합층(370)에 복수개의 제1 내지 제3 홈(313, 353, 373)이 형성된다. 이때, 제1 내지 제3 홈(313, 353, 373)은 개수가 동일하며, 크기 역시 실질적으로 동일하다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 탐촉자(400)는 후면 블록(310), 압전 웨이퍼(350) 및 음향 정합층(370)에 제1 내지 제3 홈(313, 353, 373)을 형성하여 각 열끼리 간섭을 최소화할 수 있으며, 음향 특성이 향상된다.
도 15에 도시된 바와 같이, S411 과정에서, 압전 웨이퍼(350), 접지용 전극판(360) 및 음향 정합층(370)을 순서대로 적층하고, S413 과정에서, 압전 웨이퍼(350)에 복수개의 제2 홈(353)을 형성한다. S415 과정에서, 음향 정합층(370)에 제2 홈(353)에 대응되는 제3 홈(373)을 형성하고, S417 과정에서, 후면 블록(310)의 상부면에 제2 및 제3 홈(353, 373)에 대응되는 제1 홈(313)을 형성한다.
S419 과정에서, 제1 홈(313)이 형성된 후면 블록(310) 및 유연성 인쇄회로기판(320)을 순서대로 적층한다.
S421 과정에서, S411 과정에서 적층한 압전 웨이퍼(350)를 S419 과정에서 적층한 유연성 인쇄회로기판(320)의 상부면에 적층한다.
S423 과정에서, S421 과정을 통해 아래로부터 순서대로 후면 블록(310), 유연성 인쇄회로기판(320), 압전 웨이퍼(350), 접지용 전극판(360) 및 음향 정합층(370)이 적층되면, 음향 정합층(370)부터 후면 블록(310) 상단에 제2 홈(353)에 직교하는 방향으로 복수개의 슬롯(383)을 형성한다.
S425 과정에서, 슬롯(383)이 형성된 음향 정합층(370)의 상부에 음향 정합층(370) 전체를 덮을 수 있도록 음향 렌즈(미도시)를 접합한다.
S427 과정에서, 접지용 전극판(360)을 유연성 인쇄회로기판(320)의 접지층(359)에 연결하고, 유연성 인쇄회로기판(320)의 양 끝단을 서로 접합하여 제1 및 제2 배선 패턴(미도시)을 연결하여 회로를 구성한다.
지금까지 실시예를 통하여 본 발명에 따른 초음파 탐촉자, 초음파 영상 장치 및 그의 제조 방법에 대하여 설명하였다. 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식의 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (18)

  1. 소정 두께를 갖는 후면 블록과;
    상기 후면 블록의 윗면 및 옆면을 둘러싼 형태로 적층되고, 배선 패턴이 형성되는 유연성 인쇄회로기판과;
    상기 유연성 인쇄회로기판의 상부면에 적층되고, 양면에 각각 상부 및 하부 전극을 갖고, 복수개의 제2 홈이 형성된 압전 웨이퍼와;
    상기 압전 웨이퍼의 상부면에 적층되어 상기 상부 전극과 접합되고, 상기 유연성 인쇄회로기판의 접지층과 연결되는 접지용 전극판과;
    상기 접지용 전극판의 상부면에 적층되는 음향 정합층;
    상기 음향 정합층의 상부면에 적합되는 음향 렌즈;
    를 포함하되, 상기 음향 정합층부터 상기 후면 블록의 상단은 상기 제2 홈과 직교하는 복수개의 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후면 블록은 상기 제2 홈에 대응되는 제1 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음향 정합층은 상기 제2 홈에 대응되는 제3 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 후면 블록은 상기 제2 홈에 대응되는 제1 홈이 형성되고,
    상기 음향 정합층은 상기 제2 홈에 대응되는 제3 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  5. 제1항 내지 제4항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 홈 내지 제3 홈의 크기는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  6. 제5항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 홈 내지 제3 홈은 2개 또는 4개인 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유연성 인쇄회로기판은,
    상기 후면 블록의 상부면에 접합되는 하부면과, 상기 하부면에 반대되는 상부면을 갖는 절연 소재의 베이스 필름과;
    상기 베이스 필름의 양면에 형성된 상기 배선 패턴;
    을 포함하며, 상기 배선 패턴은,
    상기 베이스 필름의 상부면에 형성되며 상기 제2 홈의 사이에 형성된 중앙 패드를 구비하고, 비아를 통해 상기 중앙 패드와 연결되어 상기 베이스 필름의 하부면을 통하여 상기 후면 블록 밖으로 배선된 중앙 배선 패턴과;
    상기 중앙 패드의 일측에 형성된 제1 패드를 구비하고, 상기 제1 패드와 연결되어 상기 베이스 필름의 상부면의 일측으로 배선된 제1 배선 패턴과;
    상기 중앙 패드의 타측에 형성된 제2 패드를 구비하고, 상기 제2 패드와 연결되어 상기 베이스 필름의 상부면의 타측으로 배선된 제2 배선 패턴과;
    상기 중앙 배선 패턴, 제1 및 제2 배선 패턴을 보호하기 위해 상기 중앙 배선 패턴의 하부면과 상기 제1 및 제2 배선 패턴의 상부면에 형성된 보호층과;
    상기 제1 및 제2 배선 패턴의 상부면에 형성된 보호층의 상부면에 형성되어 상기 접지용 전극판과 연결되는 접지층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 중앙 배선 패턴은 상기 베이스 필름의 일측과 타측으로 교대로 배선되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유연성 인쇄회로기판은 양 끝단이 접합되어 상기 제1 및 제2 배선패턴이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중앙 패드, 제1 및 제2 패드는 3×96의 매트릭스 어레이로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 슬롯은 95개인 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자.
  12. 제1항 내지 제11항 중에 어느 한 항에 따른 초음파 탐촉자와;
    상기 초음파 탐촉자와 연결되는 커넥터를 갖는 본체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 본체의 상단에 배치하는 것을 특징으로 하는 초음파 영상 장치.
  14. 압전 웨이퍼, 접지용 전극판 및 음향 정합층을 순서대로 적층하는 제1 적층 단계와;
    상기 압전 웨이퍼에 복수개의 제2 홈을 형성하는 제2 홈 형성 단계와;
    후면 블록 및 유연성 인쇄회로기판을 순서대로 적층하는 제2 적층 단계와;
    상기 압전 웨이퍼를 상기 유연성 인쇄회로기판의 상부면에 적층하는 제3 적층 단계와;
    상기 음향 정합층부터 후면 블록 상단에 제2 홈에 직교하는 복수개의 슬롯을 형성하는 슬롯 형성 단계와;
    상기 음향 정합층의 상부에 음향 렌즈를 접합하는 접합 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 적층 단계 이전에,
    상기 후면 블록에 상기 제2 홈에 대응되는 제1 홈을 형성하는 제1 홈 형성 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 초음파 탐촉자의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제2 적층 단계 이전에,
    상기 음향 정합층에 상기 제2 홈에 대응되는 제3 홈을 형성하는 제3 홈 형성 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제2 적층 단계 이전에,
    상기 음향 정합층에 상기 제2 홈에 대응되는 제3 홈을 형성하는 제3 홈 형성 단계와;
    상기 후면 블록에 상기 제2 홈에 대응되는 제1 홈을 형성하는 제1 홈 형성 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자의 제조 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 제1 홈 내지 제3 홈의 크기는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 탐촉자의 제조 방법.
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