KR102717595B1

KR102717595B1 - 초음파 프로브

Info

Publication number: KR102717595B1
Application number: KR1020170022835A
Authority: KR
Inventors: 구진호; 권성도; 김성진; 박중현
Original assignee: 삼성메디슨 주식회사
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2024-10-16
Anticipated expiration: 2037-02-21
Also published as: EP3363549B1; EP3363549A1; KR20180096298A; CN108459085B; US20180235575A1; CN108459085A; US10932755B2

Abstract

제조과정에서의 불량률을 줄일 수 있는 멀티-로우(Multi-row) 초음파 프로브를 제공한다. 초음파 프로브는 초음파를 발생시키는 압전층과, 상기 압전층의 후면에 마련되는 음향 레이어와, 상기 음향 레이어의 후면에 마련되는 연성인쇄회로기판 및 상기 압전층에서 발생하여 후방으로 진행하는 상기 초음파를 흡수하고, 상기 연성인쇄회로기판의 후면에 마련되는 흡음층을 포함하고, 상기 압전층은, 상기 압전층을 엘리베이션(elevation) 방향으로 분할하는 커프(kerf)를 포함하고, 상기 음향 레이어는 상기 음향 레이어를 분할하도록 상기 음향 레이어의 전후 방향으로 연장되는 펀넬(funnel)을 포함할 수 있다.

Description

초음파 프로브{ULTRASONIC PROBE}

본 발명은 초음파를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하기 위한 초음파 프로브 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Multi-row 초음파 프로브에 관한 것이다.

초음파 영상장치는 대상체의 체표로부터 체내의 타겟 부위를 향하여 초음파 신호를 조사하고, 반사된 초음파 신호(초음파 에코신호)의 정보를 이용하여 연부조직의 단층이나 혈류에 관한 이미지를 무침습으로 얻는 장치이다.

초음파 영상장치는 X선 진단장치, X선 CT스캐너(Computerized Tomography Scanner), MRI(Magnetic Resonance Image), 핵의학 진단장치 등의 다른 영상진단장치와 비교할 때, 소형이고, 저렴하며, 실시간으로 표시 가능하고, 방사선 등의 피폭이 없어 안전성이 높은 장점이 있으므로, 심장, 복부, 비뇨기 및 산부인과 진단을 위해 널리 이용되고 있다.

초음파 영상장치는 대상체의 초음파 영상을 얻기 위해 초음파 신호를 대상체로 송신하고, 대상체로부터 반사되어 온 초음파 에코신호를 수신하기 위한 초음파 프로브와 초음파 프로브에서 수신한 초음파 에코신호를 이용하여 대상체 내부의 영상을 생성하는 본체를 포함한다.

종래의 싱글-로우(Single-row, 1D) 프로브는 렌즈의 곡률에 의해 물리적으로 초점이 고정되어 있어 초점 범위(focal range)에 제약이 있었다.

이를 개선하기 위한 멀티-로우(Multi-row, 1.25D - 1.75D) 프로브는 물리적 또는 전기적으로 초점 영역을 조절할 수 있어 보다 넓은 영역에서 고해상도 이미지 구현이 가능하다. 따라서, 최근에는 1.25D(3 Row) 이상의 멀티-로우(Multi-row) 프로브가 1D(1 Row) 프로브를 대체하는 추세이다.

멀티-로우 프로브를 제조하기 위해서는 다이싱을 통해 트랜스듀서를 분할해야 하는데, 트랜스듀서의 여유 두께가 매우 작아 다이싱 난이도가 높다. 이로 인해, 다이싱 작업 시간이 증가하고, 불량률이 높으며, 실패 비용 또한 높다.

본 발명의 일 측면은, 간단한 가공을 통해 제조과정에서의 불량률을 줄일 수 있는 멀티-로우(Multi-row) 초음파 프로브를 제공한다.

본 발명의 사상에 따르면, 초음파 프로브는 초음파를 발생시키는 압전층과, 상기 압전층의 후면에 마련되는 음향 레이어와, 상기 음향 레이어의 후면에 마련되는 연성인쇄회로기판 및 상기 압전층에서 발생하여 후방으로 진행하는 상기 초음파를 흡수하고, 상기 연성인쇄회로기판의 후면에 마련되는 흡음층을 포함하고, 상기 압전층은, 상기 압전층을 엘리베이션(elevation) 방향으로 분할하는 커프(kerf)를 포함하고, 상기 음향 레이어는 상기 음향 레이어를 분할하도록 상기 음향 레이어의 전후 방향으로 연장되는 펀넬(funnel)을 포함할 수 있다.

상기 펀넬은 상기 압전층과 연결되는 제1구간과, 상기 연성인쇄회로기판과 연결되는 제2구간을 포함하고, 상기 제1구간과 상기 제2구간은 서로 다른 폭을 가질 수 있다.

상기 제1구간은 상기 커프와 연결되도록 상기 커프와 대응되는 위치에 마련될 수 있다.

상기 커프의 폭과 상기 제1구간의 폭은 동일하게 마련될 수 있다.

상기 제1구간의 폭은 상기 제2구간의 폭보다 작게 마련될 수 있다.

상기 제1구간의 폭은 일정하게 마련되고, 상기 제2구간의 폭은 상기 음향 레이어의 전후 방향을 따라 변하도록 마련될 수 있다.

상기 제1구간의 폭과 상기 제2구간의 폭은 상기 음향 레이어의 전후 방향을 따라 일정하게 마련될 수 있다.

상기 제1구간의 폭은 상기 음향 레이어의 전후 방향을 따라 변하도록 마련되고, 상기 제2구간의 폭은 일정하게 마련되며, 상기 제1구간의 폭은 상기 제2구간의 폭보다 크게 마련될 수 있다.

상기 음향 레이어는 상기 압전층보다 높은 음향 임피던스를 가질 수 있다.

상기 음향 레이어는 전기 전도성을 가질 수 있다.

상기 음향 레이어는 텅스텐 카바이드, 그라파이트 복합물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 음향 레이어의 두께는 상기 압전층 파장의 1/2λ, 1/4 λ, 1/8 λ, 1/16 λ 중 어느 하나일 수 있다.

상기 커프와 상기 펀넬은 각각 2개 이상으로 마련될 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면, 초음파 프로브는 초음파를 발생시키는 압전층과, 상기 압전층의 후면에 마련되는 연성인쇄회로기판 및 상기 압전층에서 발생하여 후방으로 진행하는 상기 초음파를 흡수하고, 상기 연성인쇄회로기판의 후면에 마련되는 흡음층을 포함하고, 상기 압전층은, 상기 압전층을 분할하고, 상기 압전층의 전후 방향을 따라 폭(width)이 변하는 구간을 포함하는 펀넬(funnel)을 포함할 수 있다.

상기 펀넬은 상기 압전층의 전면과 연결되는 제1구간과, 상기 연성인쇄회로기판과 연결되는 제2구간을 포함하고, 상기 제1구간과 상기 제2구간은 서로 다른 폭을 가질 수 있다.

상기 펀넬은 2개 이상으로 마련될 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면, 간단한 가공을 통해 제조과정에서의 불량률을 줄일 수 있는 멀티-로우(Multi-row) 초음파 프로브를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 초음파 프로브를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 프로브는 트랜스듀서층(100)과, 트랜스듀서층(100)의 전면에 마련되는 정합층(150)과, 트랜스듀서층(100)의 후면에 설치되는 흡음층(140)과, 트랜스듀서층(100)과 흡음층(140) 사이에 마련되는 신호전극(132)을 포함한다.

트랜스듀서의 일 실시예로는 자성체의 자왜효과를 이용하는 자왜 초음파 트랜스듀서(Magnetostrictive Ultrasonic Transducer)나, 미세 가공된 수백 또는 수천 개의 박막의 진동을 이용하여 초음파를 송수신하는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)나, 압전물질의 압전효과를 이용한 압전 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Ultrasonic Transducer)가 사용될 수 있다. 이하부터는 압전 초음파 트랜스듀서를 트랜스듀서의 일 실시예로 하여 설명한다.

소정의 물질에 기계적인 압력이 가해지면 전압이 발생하고, 전압이 인가되면 기계적인 변형이 일어나는 효과를 압전효과 및 역압전효과라 하고, 이런 효과를 가지는 물질을 압전물질이라고 한다.

즉, 압전물질은 전기 에너지를 기계적인 진동 에너지로, 기계적인 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 물질이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스듀서층(100)은 전기적 신호가 인가되면 이를 기계적인 진동으로 변환하여 초음파를 발생시키는 압전물질로 이루어진 압전층(110)과 압전층(110)의 후면에 마련되는 음향 레이어(120)를 포함한다.

압전층(110)을 구성하는 압전물질은 지르콘산티탄산연(PZT)의 세라믹, 마그네슘니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZMT단결정 또는 아연니오브산연 및 티탄산연의 고용체로 만들어지는 PZNT단결정 등을 포함할 수 있다.

음향 레이어(120)는 압전층(110)보다 높은 음향 임피던스를 가지도록 마련될 수 있다. 음향 레이어(120)는 전기 전도성을 갖는 물질로 마련될 수 있다. 또한, 음향 레이어(120)의 두께는 압전층(110)을 구성하는 압전물질 파장의 1/2, 1/4, 1/8 또는 1/16로 마련될 수 있다. 즉, 압전층(110)을 구성하는 압전물질의 파장이 λ라 할 때, 음향 레이어(120)의 두께는 1/2λ, 1/4λ, 1/8λ 또는 1/16λ로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 음향 레이어(120)는 음향 반사판일 수 있다. 음향 반사판은 흡음층(140)의 전방에 배치될 수 있다. 음향 반사판은 흡음층(140)으로 진행하는 초음파를 전반사 시킬 수 있다. 이를 통해, 초음파 프로브의 대역폭이 커지고 감도가 올라갈 수 있다.

음향 반사판은 초음파를 전반사 시킬 수 있도록 매우 높은 음향 임피던스를 갖는 재질로 마련될 수 있다. 예를 들면,

음향 레이어(120)는 매우 높은 음향 임피던스를 갖는 재질로 마련될 수 있다. 예를 들면, 음향 레이어(120)는 텅스텐 카바이드와 그라파이트 복합물질 중 적어도 하나의 재질로 마련될 수 있다.

트랜스듀서층(100)의 전, 후면에는 전기적 신호가 인가될 수 있는 전극이 형성될 수 있다. 트랜스듀서층(100)의 전면에는 접지전극(131)이 형성될 수 있다. 트랜스듀서층(100)의 후면에는 신호전극(132)이 형성될 수 있다. 접지전극(131)과 신호전극(132)은 각각 연성인쇄회로기판(Flexible Printed Circuit Board)으로 마련될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 압전층(110)의 전, 후면에는 전극이 형성될 수 있다. 예를 들면, 압전층(110)의 전면에는 접지전극(131)과 연결되는 제1전극(111)이 마련될 수 있고, 압전층(110)의 후면에는 신호전극(132)과 전기적으로 연결되는 제2전극(112)이 마련될 수 있다. 이와 달리, 압전층(110)의 전면에 형성되는 제1전극(111)이 신호전극(132)과 연결되고, 압전층(110)의 후면에 형성되는 제2전극(112)이 접지전극(131)과 연결될 수도 있다.
음향 레이어(120)는 제3전극(121)과 제4전극(122)을 포함할 수 있다. 제3전극(121)은 음향 레이어(120)의 전면에 형성되고, 제4전극(122)은 음향 레이어(120)의 후면에 형성될 수 있다. 제3전극(121)과 제4전극(122)은 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제3전극(121)과 제4전극(122)은 쇼트(short)될 수 있다. 도 2에는 제3전극(121)과 제4전극(122)이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 도면에 도시된 것과 달리, 음향 레이어(120)는 전, 후면에 형성되는 전극을 포함하지 않을 수 있다. 이 때, 음향 레이어(120)는 전도성 재질로 마련될 수 있다. 음향 레이어(120)가 전도성으로 마련되는 경우, 제3전극(121)과 제4전극(122) 없이도 음향 레이어(120)가 제2전극(112) 및 신호전극(132)과 전기적으로 연결될 수 있기 때문이다.

정합층(150)은 트랜스듀서층(100)의 전면에 설치된다. 정합층(150)은 트랜스듀서층(100)과 대상체의 음향 임피던스 차이를 감소시켜 트랜스듀서층(100)과 대상체의 음향 임피던스를 정합시킴으로써 트랜스듀서층(100)에서 발생된 초음파가 대상체로 효율적으로 전달되도록 한다.

이를 위해, 정합층(150)은 트랜스듀서층(100)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스의 중간값을 가지도록 구비될 수 있다. 구체적으로, 정합층(150)은 압전층(110)의 음향 임피던스와 대상체의 음향 임피던스의 중간값을 가질 수 있다.

또한, 음향 임피던스가 트랜스듀서층(100)으로부터 대상체를 향해 단계적으로 변화할 수 있도록 정합층(150)은 복수의 정합층을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 정합층(150)은 제1정합층(151)과 제2정합층(152)을 포함할 수 있다. 복수의 정합층(150)은 서로 다른 재질로 마련될 수 있다. 한편, 정합층(150)은 유리 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 정합층(150)의 전면에는 렌즈가 설치될 수 있다. 렌즈는 압전층(110)에서 발생된 초음파를 집속시킬 수 있다. 렌즈는 대상체의 음향 임피던스와 유사한 음향 임피던스 값을 가진 실리콘, 고무 등과 같은 물질로 구비될 수 있다. 렌즈는 중앙부가 볼록한 곡면을 갖도록 형성되는 컨벡스(Convex type)으로 구비되거나, 평평한 면을 갖는 리니어 타입(Linear type)으로 구비될 수 있다.

흡음층(140)은 트랜스듀서층(100)의 후면에 설치될 수 있다. 흡음층(140)은 압전층(110)의 자유 진동을 억제하여 초음파의 펄스 폭을 감소시키고, 초음파가 불필요하게 압전층(110)의 후방으로 전파되는 것을 차단하여 초음파 영상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 흡음층(140)은 에폭시 수지 및 텅스텐 파우더 등이 추가된 고무를 포함하는 재질로 구비될 수 있다.

본 발명의 사상에 따르면, 초음파 프로브는 멀티-로우(multi-row) 프로브로 마련될 수 있다.

싱글-로우(single-row, 1D) 프로브는 트랜스듀서층(100)이 아지무스(azimuth) 방향으로 분할되어 복수개의 엘리먼트를 가진다. 다만, 트랜스듀서층(100)이 엘리베이션(elevation) 방향으로 분할되지 않는다. 이러한 싱글-로우 프로브는 렌즈의 곡률에 의해 물리적인 초점 영역을 가져 초점 영역이 고정되어 있다. 따라서, 초점 영역에 제한이 따른다는 단점이 있다.

멀티-로우(multi-row, 1.25D - 1.75D) 프로브는 트랜스듀서층(100)이 아지무스(azimuth) 방향뿐만 아니라 엘리베이션(elevation) 방향으로도 분할된다. 구체적으로, 1.25D 프로브는 엘리베이션 방향으로 엘리먼트가 3개로 분할되고, 1.5D 프로브는 엘리베이션 방향으로 엘리먼트가 4개로 분할되며, 1.75D 프로브는 엘리베이션 방향으로 엘리먼트가 5개로 분할된다. 즉, 멀티-로우 프로브는 엘리먼트가 엘리베이션 방향으로 3 내지 5 개의 로우(row)를 가진다.

이러한 멀티-로우 프로브는 물리적, 전기적으로 포커싱 영역을 조절할 수 있어 보다 넓은 영역에서 고해상도 이미지 구현이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 도 1은 종래의 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다.

멀티-로우 프로브를 제작하기 위해서는 트랜스듀서층(100)을 다이싱(dicing)을 통해 엘리베이션(elevation) 방향으로 분할하는 과정이 필요하다. 본 실시예에 따르면, 트랜스듀서층(100)은 압전층(110)과 음향 레이어(120)를 포함하므로 다이싱(dicing)을 통해 압전층(110)과 음향 레이어(120)를 엘리베이션 방향으로 분할해야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 음향 레이어(120)의 후면에 마련되는 신호전극(132)은 제5전극(132-1)과, 폴리이미드 필름(polyimide film, 132-2)과, 제6전극(132-3)을 포함할 수 있다.
종래에는 멀티-로우 프로브를 제작하기 위해서, 다이싱을 통해 제5전극(132-1)과 폴리이미드 필름(132-2)의 일부를 분할해야 했다. 이 때, 다이싱의 여유 두께는 폴리이미드 필름(132-2)의 두께일 수 있다. 제5전극(132-1)을 분할해야 멀티-로우를 형성할 수 있고, 제6전극(132-3)을 분할하면 신호전극(132)의 배선패턴이 단선되기 때문이다.
폴리이미드 필름(132-2)의 두께는 대략 12μm로 마련될 수 있다. 이 때, 트랜스듀서층(100)을 엘리베이션 방향으로 분할할 때의 여유 두께는 폴리이미드 필름(132-2)의 두께에 해당하는 12μm일 수 있다. 즉, 트랜스듀서층(100)과 신호전극(132) 사이의 여유 두께가 매우 작다. 이에 따라, 다이싱의 컷팅 깊이(cuttingdepth)가 너무 얕으면 음향 레이어(120)가 분할되지 않고, 컷팅 깊이가 너무 깊으면 신호전극(132)의 배선패턴이 단선되어 불량이 발생하였다. 종래에는 상기한 바와 같이 다이싱의 컷팅 여유 두께가 너무 작기 때문에 멀티-로우 프로브의 제조 과정에서 불량률이 컸다. 또한, 중간공정검사를 진행할 수 없어 실패비용 또한 컸다.

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본 발명의 사상에 따르면, 트랜스듀서층(100)의 간단한 가공을 통해 멀티-로우 프로브의 공정 불량률을 줄일 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 압전층(110)은 커프(kerf, 113)를 포함할 수 있다. 또한, 음향 레이어(120)는 펀넬(funnel, 125)을 포함할 수 있다.

압전층(110)은 압전층(110)을 엘리베이션(elevation) 방향으로 분할하는 커프(kerf, 113)를 포함할 수 있다. 커프(113)는 다이싱(dicing) 공정에 의해 형성될 수 있다. 도면에는 1개의 커프(113)만을 도시하였으나, 커프(113)는 2개 이상 엘리베이션 방향을 따라 이격되게 형성될 수 있다. 1.25D 프로브를 제작하고자 하는 경우, 커프(113)는 2개가 형성될 수 있다. 1.5D 프로브를 제작하고자 하는 경우에는 커프(113)가 3개 형성될 수 있다. 또한, 1.75D 프로브를 제작하고자 하는 경우에는 커프(113)가 4개 형성될 수 있다.

음향 레이어(120)는 펀넬(funnel, 125)을 포함할 수 있다. 펀넬(125)은 압전층(110)에 형성되는 커프(113)와 연결되도록 마련될 수 있다. 펀넬(125)은 음향 레이어(120)를 엘리베이션 방향으로 분할하도록 마련될 수 있다.

펀넬(125)은 커프(113)와 연결되는 제1구간(123)과, 신호전극(132)과 연결되는 제2구간(124)을 포함할 수 있다. 제1구간(123)은 커프(113)와 연결되도록 커프(113)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 또한, 제1구간(123)의 폭과 커프(113)의 폭은 동일하게 마련될 수 있다. 이는, 다이싱(dicing) 공정에 의해 제1구간(123)과 커프(113)가 함께 형성되기 때문이다.

제2구간(124)은 음향 레이어(120)의 내측으로 오목하게 함몰되어 형성될 수 있다. 제2구간(124)은 제1구간(123)이 형성되기 이전에 미리 음향 레이어(120)에 형성될 수 있다. 즉, 제2구간(124)은 선(先) 가공에 의해 음향 레이어(120)에 형성될 수 있다. 제2구간(124)은 음향 레이어(120)에만 형성된다. 제2구간(124)은 연성 인쇄회로기판(132)에 형성되지 않는다. 커프(113)와 마찬가지로, 1.25D 프로브의 경우 2개의 제2구간(124)이 형성될 수 있다. 1.5D 프로브는 3개의, 1.75D 프로브는 4개의 제2구간(124)이 미리 마련될 수 있다.

펀넬(125)은 선(先) 가공된 제2구간(124)에 다이싱(dicing) 공정을 통해 제1구간(123)을 형성함으로써 마련될 수 있다. 후술할 바와 같이, 제2구간(124)은 엘리먼트 분할 시 컷팅 마진(margin)을 확보하기 위한 것이다. 따라서, 제2구간(124)은 음향 레이어(120)에만 형성되고, 연성 인쇄회로기판(132)에는 형성되지 않는다.

제1구간(123)과 커프(113)는 다이싱(dicing) 공정에 의해 함께 형성될 수 있다.

제2구간(124)은 멀티-로우 프로브의 제작에 있어 불량률을 줄일 수 있다. 구체적으로, 제2구간(124)은 엘리먼트 분할 시 여유 두께를 늘릴 수 있다. 제2구간(124)을 통해, 엘리먼트 분할 시 컷팅 마진(margin)을 확보할 수 있다. 상기한 바와 같이, 컷팅 깊이가 너무 얕으면 엘리먼트 분할이 이루어지지 않고, 컷팅 깊이가 너무 깊으면 신호전극(132)을 컷팅하여 불량이 발생하게 된다. 음향 레이어(120)에 미리 제2구간(124)을 형성하면, 제2구간(124)의 깊이(d1)만큼 여유 마진(margin)이 생기게 된다. 여유 두께가 커짐으로써 컷팅 불량률은 낮아질 수 있다. 또한, 불량률이 낮아짐으로써 실패비용을 줄일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1구간의 폭(w1)은 제2구간의 폭(w2)보다 작게 마련될 수 있다. 제1구간의 폭(w1)은 다이싱(dicing) 두께와 같다. 제2구간의 폭(w2)이 다이싱 두께(w1)보다 크게 마련됨으로써, 다이싱 공정 시 아지무스(azimuth) 방향으로의 여유 마진을 가질 수 있다.

또한, 제2구간의 깊이(d1)는 음향 레이어의 두께(d2)보다 작게 마련될 수 있다. 커프(113)는 압전층(110)의 전후 방향을 따라 일정한 폭을 갖도록 마련될 수 있다. 마찬가지로, 제1구간(123)은 음향 레이어(120)의 전후 방향을 따라 일정한 폭을 갖도록 마련될 수 있다.

제2구간(124)의 폭은 음향 레이어(120)의 전후 방향을 따라 변하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 제2구간(124)의 폭은 신호전극(132)과 가까워질수록 커지도록 마련될 수 있다. 제2구간(124)은 그 단면이 반원형으로 마련될 수 있다. 또한, 제2구간(124)과 제1구간(123)이 만나는 지점에서의 깊이(d1)가 제2구간(124)의 최대 깊이가 되도록 마련될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 신호전극(132)의 제5전극(132-1)은 선(先) 가공에 의해 분할될 수 있다. 이 때, 선가공이란 다양한 방법을 포함할 수 있다. 예를 들면, 연성인쇄회로기판을 형성할 때, 펀넬(125)과 대응되는 영역에는 제1전극(132-1)을 제외하고 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 사상에 따르면, 멀티-로우 프로브를 제작함에 있어, 제5전극(132-1)을 다이싱을 통해 분할하는 과정을 생략할 수 있다. 상기한 바와 같이, 제6전극(132-3)을 분할하지 않으면서 제5전극(132-1)만을 분할하고자 하는 경우, 불량률이 크고 실패비용 또한 크다. 본 발명의 사상에 따르면, 상기 과정을 생략함으로써 멀티-로우 프로브의 제조 과정에서의 불량률을 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 3에 도시된 초음파 프로브와 관련하여 상기한 내용과 중첩되는 내용은 생략한다.

도 3에 도시된 실시예에 따르면, 펀넬(125)의 구조가 도 2에 도시된 실시예와는 상이하게 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2구간의 폭(w2)이 음향 레이어(120)의 전후 방향을 따라 일정하도록 마련될 수 있다. 제2구간(124)은 그 단면이 직사각형으로 마련될 수 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 4에 도시된 초음파 프로브와 관련하여 상기한 내용과 중첩되는 내용은 생략한다.

도 4에 도시된 실시예에 따르면, 펀넬(125)의 구조가 도 2 및 도 3에 도시된 실시예와는 상이하게 마련될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제2구간(124)과 제1구간(123)이 만나는 지점에서의 깊이(d)와 제2구간(124)의 최대 깊이(dm)가 다를 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 5에 도시된 초음파 프로브와 관련하여 상기한 내용과 중첩되는 내용은 생략한다.

도 5에 도시된 실시예에 따르면, 펀넬(125)의 구조가 도 2 내지 도 4에 도시된 실시예와는 상이하게 마련될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제2구간의 폭(w2)이 제1구간의 폭(w1)보다 작게 마련될 수 있다. 또한, 제2구간의 폭(w2)은 음향 레이어(120)의 전후 방향을 따라 일정하게 마련될 수 있다. 제1구간(123)의 폭은 음향 레이어(120)의 전후 방향을 따라 변할 수 있다.

한편, 도 2 내지 도 5 에는 펀넬(125)이 좌우 대칭으로 도시되었으나, 이에 한하는 것은 아니다. 펀넬(125)은 제조 과정에서의 오차에 따라 대칭이 아니게 마련될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 6에 도시된 실시예에 따르면, 초음파 프로브의 트랜스듀서층(100)은 압전층(110)으로 구성될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 실시예에서, 트랜스듀서층(100)은 음향 레이어를 포함하지 않는다.

도 6에 도시된 실시예에 따르면, 펀넬(funnel, 115)은 압전층(110)에 형성될 수 있다. 펀넬(115)은 도 2 내지 도 5에 도시된 실시예와 마찬가지로 제1구간(113)과 제2구간(114)을 포함할 수 있다.

제1구간(113)의 폭(w1)은 제2구간(114)의 폭(w2) 보다 작게 마련될 수 있다. 제1구간(113)의 폭(w1)은 압전층(110)의 전후 방향을 따라 일정하게 마련될 수 있다. 제2구간(114)의 폭(w2)은 압전층(110)의 전후 방향을 따라 변하도록 마련될 수 있다.

제2구간(114)의 최대 깊이(d1)는 제1구간(113)과 제2구간(114)이 만나는 지점에서 형성될 수 있다. 제2구간(114)의 깊이는 펀넬(115)의 외측으로 갈수록 얕아지도록 마련될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 7에 도시된 실시예는 도 6에 도시된 실시예와 마찬가지로 음향 레이어를 포함하지 않는다. 또한, 펀넬(115)은 압전층(110)에 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 실시예에 따르면, 제1구간(113)의 폭(w1)은 제2구간(114)의 폭(w2) 보다 작게 마련될 수 있다. 제1구간(113)의 폭(w1)과 제2구간(114)의 폭(w2)은 각각 압전층(110)의 전후 방향을 따라 일정하게 마련될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제2구간(114)의 깊이(d1)는 일정하게 마련될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 8에 도시된 실시예는 도 6 및 도 7에 도시된 실시예와 마찬가지로 음향 레이어를 포함하지 않는다. 펀넬(115)은 압전층(110)에 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 실시예에 따르면, 제1구간(113)의 폭(w1)은 제2구간(114)의 폭(w2) 보다 작게 마련될 수 있다.

제1구간(113)의 폭(w1)은 압전층(110)의 전후 방향을 따라 일정하게 마련될 수 있다. 이와 달리, 제2구간(114)의 폭(w2)은 압전층(110)의 전후 방향을 따라 변하도록 마련될 수 있다.

제2구간(114)의 최대 깊이(dm)는 제1구간(113)과 제2구간(114)이 만나는 지점에서 형성되지 않을 수 있다. 제1구간(113)과 제2구간(114)에서 만나는 지점에서의 깊이(d1)와 제2구간(114)의 최대 깊이(dm)는 다를 수 있다. 제2구간(114)의 깊이는 일정하지 않을 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초음파 프로브의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 9에 도시된 실시예는 도 6 내지 도 8에 도시된 실시예와 마찬가지로 음향 레이어를 포함하지 않는다. 펀넬(115)은 압전층(110)에 형성될 수 있다.

펀넬(115)은 제1구간(113)과 제2구간(114)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제2구간의 폭(w2)이 제1구간의 폭(w1)보다 작게 마련될 수 있다. 제1구간(113)의 폭은 압전층(110)의 전후 방향을 따라 변할 수 있다. 제1구간(113)의 폭은 압전층(110)의 전면으로부터 후면으로 갈수록 점차 작아지도록 마련될 수 있다. 제2구간(114)의 폭(w2)은 압전층(110)의 전후 방향을 따라 일정하게 마련될 수 있다.

한편, 도 6 내지 도 9에는 펀넬(115)이 좌우 대칭으로 도시되었으나, 이에 한하는 것은 아니다. 펀넬(115)은 제조 과정에서의 오차에 따라 대칭이 아니게 마련될 수 있다.

균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 트랜스듀서층 110 : 압전층
113 : 커프(kerf) 120 : 음향 레이어
123 : 제1구간 124 : 제2구간
125 : 펀넬(funnel) 131 : 접지전극
132 : 신호전극 140 : 흡음층
150 : 정합층

Claims

초음파를 발생시키는 압전층;
상기 압전층의 후면에 마련되는 음향 레이어;
상기 음향 레이어의 후면에 마련되는 연성인쇄회로기판; 및
상기 압전층에서 발생하여 후방으로 진행하는 상기 초음파를 흡수하고, 상기 연성인쇄회로기판의 후면에 마련되는 흡음층; 을 포함하고,
상기 압전층은, 상기 압전층을 엘리베이션(elevation) 방향으로 분할하는 커프(kerf)를 포함하고,
상기 음향 레이어는 상기 음향 레이어를 분할하도록 상기 음향 레이어의 전후 방향으로 연장되는 펀넬(funnel)을 포함하고,
상기 펀넬은 상기 압전층과 연결되는 제1구간과, 상기 연성인쇄회로기판과 연결되는 제2구간을 포함하고,
상기 제1구간과 상기 제2구간은 서로 다른 폭을 가지며,
상기 연성인쇄회로기판은, 상기 펀넬의 제2구간에 의하여 분할된 제1전극과, 상기 제1전극과 이격된 위치에 배치되는 제2전극과, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 마련되는 폴리이미드 필름을 포함하는 초음파 프로브.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1구간은 상기 커프와 연결되도록 상기 커프와 대응되는 위치에 마련되는 초음파 프로브.
제3항에 있어서,
상기 커프의 폭과 상기 제1구간의 폭은 동일하게 마련되는 초음파 프로브.
제1항에 있어서,
상기 제1구간의 폭은 상기 제2구간의 폭보다 작게 마련되는 초음파 프로브.
제5항에 있어서,
상기 제1구간의 폭은 일정하게 마련되고, 상기 제2구간의 폭은 상기 음향 레이어의 전후 방향을 따라 변하도록 마련되는 초음파 프로브.
제5항에 있어서,
상기 제1구간의 폭과 상기 제2구간의 폭은 상기 음향 레이어의 전후 방향을 따라 일정하게 마련되는 초음파 프로브.
제1항에 있어서,
상기 제1구간의 폭은 상기 음향 레이어의 전후 방향을 따라 변하도록 마련되고, 상기 제2구간의 폭은 일정하게 마련되며, 상기 제1구간의 폭은 상기 제2구간의 폭보다 크게 마련되는 초음파 프로브.
제1항에 있어서,
상기 음향 레이어는 상기 압전층보다 높은 음향 임피던스를 가지는 초음파 프로브.
제1항에 있어서,
상기 음향 레이어는 전기 전도성을 가지는 초음파 프로브.
제1항에 있어서,
상기 음향 레이어는 텅스텐 카바이드, 그라파이트 복합물질 중 적어도 하나를 포함하는 초음파 프로브.
제1항에 있어서,
상기 음향 레이어의 두께는 상기 압전층 파장의 1/2λ, 1/4 λ, 1/8 λ, 1/16 λ 중 어느 하나인 초음파 프로브.
제1항에 있어서,
상기 커프와 상기 펀넬은 각각 2개 이상으로 마련되는 초음파 프로브.
초음파를 발생시키는 압전층;
상기 압전층의 후면에 마련되는 연성인쇄회로기판; 및
상기 압전층에서 발생하여 후방으로 진행하는 상기 초음파를 흡수하고, 상기 연성인쇄회로기판의 후면에 마련되는 흡음층; 을 포함하고,
상기 압전층은, 상기 압전층을 엘리베이션(elevation) 방향으로 분할하고, 상기 압전층의 전후 방향을 따라 폭(width)이 변하는 구간을 포함하는 펀넬(funnel)을 포함하고,
상기 펀넬은 상기 압전층의 전면과 연결되는 제1구간과, 상기 연성인쇄회로기판과 연결되는 제2구간을 포함하고,
상기 제1구간과 상기 제2구간은 서로 다른 폭을 가지며,
상기 연성인쇄회로기판은, 상기 펀넬의 제2구간에 의하여 분할된 제1전극과, 상기 제1전극과 이격된 위치에 배치되는 제2전극과, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 마련되는 폴리이미드 필름을 포함하는 초음파 프로브.
삭제
제14항에 있어서,
상기 제1구간의 폭은 상기 제2구간의 폭보다 작게 마련되는 초음파 프로브.
제14항에 있어서,
상기 제1구간의 폭은 일정하게 마련되고, 상기 제2구간의 폭은 상기 압전층의 전후 방향을 따라 변하도록 마련되는 초음파 프로브.
제14항에 있어서,
상기 제1구간의 폭과 상기 제2구간의 폭은 상기 압전층의 전후 방향을 따라 일정하게 마련되는 초음파 프로브.
제14항에 있어서,
상기 펀넬은 2개 이상으로 마련되는 초음파 프로브.