TWI733208B - 超音波探頭及其之製造方法 - Google Patents

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Abstract

超音波探頭包括微機械超音波換能器基板、導電膠、電路板及聲波傳遞介質。微機械超音波換能器基板具有發射面。導電膠環繞發射面上的區域，且對應區域具有第一凹部。電路板具有開口，電路板配置在導電膠上且開口對應該區域，電路板具有第二凹部。聲波傳遞介質形成於第一凹部及第二凹部內。

Description

超音波探頭及其之製造方法
本發明是有關於一種超音波探頭及其之製造方法，且特別是有關於一種具有導電膠的超音波探頭及其之製造方法。
習知超音波探頭包含一電路板及一聲波產生陣列。目前，大多採用焊線(bonding wire)橫向地跨接電路板及聲波產生陣列，以電性連接聲波產生陣列與電路板。然而，採用焊線連接的方式需要特別考量打線工具頭的操作性(如是否有足夠操作空間)且焊線通常具有一長度，其構成阻抗的一部分。
因此，有需要提出一種能夠改善前述問題的超音波探頭及其製造方法。
本發明實施例提出一種超音波探頭及其之製造方法，可改善上述問題。
本發明一實施例提出一種超音波探頭。超音波探頭包括一微機械超音波換能器基板、一導電膠、一電路板及一聲波傳遞介質。微機械超音波換能器基板具有一發射面。導電膠環繞發射面上一 區域，且對應區域具有一第一凹部。電路板具有一開口，電路板配置在導電膠上且開口對應該區域，電路板具有一第二凹部。聲波傳遞介質形成於第一凹部及第二凹部內。
輸送系統包括本發明另一實施例提出一種超音波探頭之製造方法。製造方法包括以下步驟：形成一導電膠於一微機械超音波換能器基板之一發射面上環繞一區域，對應該區域形成一第一凹部；配置一電路板在導電膠上，電路板具有一開口，開口對應該區域於第一凹部上方形成一第二凹部；以及，形成於一聲波傳遞介質於第一凹部及第二凹部內。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10:控制器
100、200:超音波探頭
110、210:微機械超音波換能器基板
110e:外側面
110g:接地線
110s:訊號線
110u:發射面
111:聲波產生陣列
1111:聲波產生單元
1111s:訊號連接線
1111g:接地連接線
1111r:共振腔
1112:共振膜
120、220:導電膠
120r、220r:第一凹部
130:電路板
130a:開口
130g:接地墊
130s:訊號墊
130r:第二凹部
140:聲波傳遞介質
150:蓋板
160:封裝體
212:擋牆
221:導電膠墊
C1:控制訊號
E1:聲波發射方向
R1:區域
第1A圖繪示依照本發明一實施例之超音波探頭的俯視圖。
第1B圖繪示第1圖之超音波探頭沿方向1B-1B’的剖面圖。
第2A圖繪示依照本發明另一實施例之超音波探頭的俯視圖。
第2B圖繪示第2A圖之超音波探頭沿方向2B-2B’的剖面圖。
第2C圖繪示第2A圖之超音波探頭沿方向2C-2C’的剖面圖。
第3A~3F圖繪示第1A圖之超音波探頭的製造過程圖。
第4A~4C圖繪示第2A圖之超音波探頭的製造過程圖。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下。
請參照第1A及1B圖，第1A圖繪示依照本發明一實施例之超音波探頭100的俯視圖，而第1B圖繪示第1圖之超音波探頭100沿方向1B-1B’的剖面圖。
如第1A及1B圖所示，超音波探頭100包括微機械超音波換能器(Micromachined Ultrasonic Transducer,MUT)基板110(以粗線繪製第1A圖之微機械超音波換能器基板110)、導電膠120、電路板130、聲波傳遞介質140、蓋板150及封裝體160。微機械超音波換能器基板110具有發射面110u。導電膠120環繞發射面110u的區域R1，且對應區域R1具有第一凹部120r。電路板130具有開口130a，電路板130配置在導電膠120上且開口130a對應區域R1，電路板130具有第二凹部130r。如此，微機械超音波換能器基板110可透過導電膠120電性連接於電路板130。詳言之，微機械超音波換能器基板110不需要透過焊線，就能電性連接於電路板130。
微機械超音波換能器基板110更包括聲波產生陣列111及至少一導線，如至少一接地線110g及至少一訊號線110s。聲波產生陣列111、接地線110g及訊號線110s形成於發射面110u。聲波產生陣列111包括至少一聲波產生單元1111，其中一條接地線110g及一條訊號線110s連接對應的一個聲波產生單元1111並延伸至發射面110u的邊緣。此處的「邊緣」例如是聲波產生陣列111以外的區域，其範圍例如可延伸至微機械超音波換能器基板110的外側面110e， 然本發明實施例不受此限。
如第1B圖所示，各聲波產生單元1111包括至少一共振腔1111r及至少一共振膜1112，各共振膜1112形成於發射面110u且覆蓋共振腔1111r。以一個聲波產生單元1111的控制來說，一控制器10的控制訊號C1可透過電路板130傳送給訊號線110s，再通過與各共振膜1112連接之訊號連接線1111s及接地連接線1111g後，經由接地線110g及電路板130回到控制器10。控制訊號C1可控制各聲波產生單元1111的所有共振膜1112上下震盪，以發出超聲波。此外，依據聲波聚焦特性而定，不同聲波產生單元1111可由不同的控制訊號C1控制，例如由不同延遲時間的控制訊號C1控制，使所有聲波產生單元1111聚焦於同一區域，如同一點。
此外，共振腔1111r、共振膜1112、訊號連接線1111s、接地連接線1111g可採用半導體製程形成，其中半導體製程例如包含微影蝕刻技術、塗佈技術及/或其它任何可形成聲波產生陣列111的半導體技術
導電膠120沿聲波發射方向E1位於微機械超音波換能器基板110與電路板130之間，以電性連接於微機械超音波換能器基板110與電路板130。導電膠120允許一Z軸向(Z軸向例如是與聲波發射方向E1大致平行)的電性傳輸，但不允許X及Y軸向(例如是與Z軸向大致垂直)的電性傳輸，因此即使導電膠120為連續延伸的導電膠，相鄰二訊號線110s不會透過導電膠120電性短路且相鄰二接地線110g不會透過導電膠120電性短路。在本實施例中，導電 膠120為異方性導電膠(Anisotropic Conductive Film,ACF)，或其它僅允許Z軸向電性傳輸的導電材料。此外，圖示的X軸與Y軸之一者例如是超音波探頭100的長軸發射方向，而X軸與Y軸之另一者例如是超音波探頭100的短軸發射方向。
電路板130例如式軟性電路板(Flexible Print Circuit,FPC)，然本發明實施例不受此限。電路板130配置在導電膠120上。電路板130包括至少一接墊，如至少一接地墊130g及至少一訊號墊130s。前述導電膠120位於微機械超音波換能器基板110之接地線110g與電路板130之接地墊130g之間，且位於微機械超音波換能器基板110之訊號線110s與電路板130之訊號墊130s之間。在本實施例中，各接地墊130g與對應之接地線110g上下重疊且二者透過位於其間的導電膠120電性連接，而各訊號墊130s與對應之訊號線110s上下重疊且二者透過位於其間的導電膠120電性連接。如此，微機械超音波換能器基板110之接地線110g及訊號線110s不需要透過焊線，就能電性連接於電路板130之接地墊130g及訊號墊130s。
聲波傳遞介質140形成於第一凹部120r及第二凹部130r內。例如，聲波傳遞介質140填滿於第一凹部120r及第二凹部130r的至少一部分。聲波傳遞介質140例如是矽油、甘油或其它不導電且可傳遞聲波的介質。聲波傳遞介質140可幫助聲波產生陣列111所產生的超聲波傳遞出去。如第1A圖所示，導電膠120具有封閉環形，使第一凹部120r與導電膠120的外側面不連通，且電路板130具有封閉環形，使第二凹部130r與電路板130的外側面不連通。如此， 位於第一凹部130r及第二凹部140r內的聲波傳遞介質140不會從導電膠120及電路板130側向地外漏。
此外，如第1B圖所示，第二凹部130r與第一凹部120r大致上重疊，如至少部分重疊。在一實施例中，第二凹部130r的大小(如俯視面積)可小於或大致等於第一凹部120r的大小(如俯視面積)，然第二凹部130r的大小也大於第一凹部120r的大小。
蓋板150配置在電路板130上且遮蓋開口130a，以遮蓋第一凹部120r及第二凹部130r，可避免位於第一凹部120r及第二凹部130r內的聲波傳遞介質140從開口130a外漏。此外，雖然圖未繪示，超音波探頭100更包括一黏合層，其形成於蓋板150電路板130之間，以黏合蓋板150與電路板130。綜上，聲波傳遞介質140被導電膠120、電路板130與蓋板150封閉在第一凹部120r及第二凹部130r內。蓋板150允許聲波穿出，其具有例如是80%、85%、90%或95%以上的聲波穿透率。在一實施例中，蓋板150可以是透光或非透光蓋板。以材質來說，蓋板155的材料包含樹脂，如聚胺酯。
如第1B圖所示，封裝體160包覆微機械超音波換能器基板110、導電膠120、電路板130的一部分、聲波傳遞介質140及蓋板150。電路板130的另一部分突出於封裝體160，以電性連接於控制器10。封裝體160的材料包括酚醛基樹脂(Novolac-based resin)、環氧基樹脂(epoxy-based resin)、矽基樹脂(silicone-based resin)或其他適當之包覆劑。封裝體160亦可包括適當之填充劑，例如是粉狀之二氧化矽。此外，可利用數種封裝技術形成封裝體160， 例如是壓縮成型(compression molding)、液態封裝型(liquid encapsulation)、注射成型(injection molding)或轉注成型(transfer molding)。
請參照第2A~2C圖，第2A圖繪示依照本發明另一實施例之超音波探頭200的俯視圖，第2B圖繪示第2A圖之超音波探頭200沿方向2B-2B’的剖面圖，而第2C圖繪示第2A圖之超音波探頭200沿方向2C-2C’的剖面圖。
超音波探頭200包括微機械超音波換能器基板210(以粗線繪製第2A圖之微機械超音波換能器基板210)、導電膠220、電路板130、聲波傳遞介質140、蓋板150及封裝體160。微機械超音波換能器基板210具有發射面110u、聲波產生陣列111、至少一擋牆212及至少一導線，如至少一接地線110g及至少一訊號線110s。聲波產生陣列111、接地線110g、訊號線110s及擋牆212形成於發射面110u。聲波產生陣列111包括至少一聲波產生單元1111，其中一條接地線110g及一條訊號線110s連接對應的一個聲波產生單元1111並延伸至發射面110u的邊緣。
導電膠220包括數個分離的導電膠墊221。各導電膠墊221覆蓋對應之接地線110g或對應之訊號線110s。在本實施例中，導電膠220的電性傳輸無方向性，即允許沿Z軸向、X軸向及Y軸向的電性傳輸。由於數個導電膠墊221彼此分離，因此即使導電膠220的電性傳輸無方向性，也不會導致相鄰二導電膠墊221電性短路。在一實施例中，導電膠220例如是銀膠，然亦可為其它導電材料。
如第2A及2C圖所示，導電膠220之數個導電膠墊221分布在微機械超音波換能器基板210之發射面110u的相對二邊緣，而二擋牆212分別位於發射面110u的另相對二邊緣，其中數個導電膠墊221與二擋牆212圍繞出第一凹部220r，第一凹部220r露出聲波產生陣列111，如露出全部的聲波產生單元1111。電路板130具有第二凹部130r。聲波傳遞介質140位於第一凹部220r及第二凹部130r內。由於擋牆212的配置，可阻擋位於第一凹部220r及第二凹部130r內的聲波傳遞介質140外漏。此外，由於數個分離的導電膠墊221相鄰配置(但不接觸)，因此也對位於第一凹部220r及第二凹部130r內的聲波傳遞介質140產生一定的外漏阻力，此可減少外漏量或甚至無外漏。另，也可在分離的導電膠墊221之間填注非導電材質，此可避免相鄰二導電膠墊221短路，以及避免聲波傳遞介質140外漏。在一實施例中，擋牆212與微機械超音波換能器基板210的板體為一體成形結構。此外，擋牆212例如是絕緣擋牆。
如第2B圖所示，電路板130配置在導電膠220上。電路板130包括至少一接墊，如至少一接地墊130g及至少一訊號墊130s。在本實施例中，各導電膠墊221沿聲波發射方向E1位於相對應之微機械超音波換能器基板210之導線與電路板130之接墊之間且電性連接相對應之導線與接墊。例如，各導電膠墊221沿聲波發射方向E1位於相對應之訊號線110s與訊號墊130s之間且電性連接相對應之訊號線110s與訊號墊130s，且位於相對應之接地線110g與接地墊130g之間且電性連接相對應之接地線110g與接地墊130g。
請參照第3A~3F圖，其繪示第1A圖之超音波探頭100的製造過程圖。
如第3A圖所示，提供微機械超音波換能器基板110，其中微機械超音波換能器基板110包括發射面110u、聲波產生陣列111、至少一擋牆212及至少一導線，如至少一接地線110g及至少一訊號線110s。聲波產生陣列111包括至少一聲波產生單元1111，一條接地線110g及一條訊號線110s自對應的聲波產生單元1111延伸至發射面110u的邊緣。
如第3B1及3B2圖所示，可採用例如是塗佈技術，形成導電膠120於微機械超音波換能器基板110之發射面110u上且環繞區域R1。導電膠120對應區域R1形成第一凹部120r。第一凹部120r露出聲波產生陣列111。如圖所示，導電膠120覆蓋各接地線110g的一部分及各訊號線110s的一部分。
如第3C圖所示，配置電路板130在導電膠120上，電路板130具有開口130a，開口130a對應區域R1於第一凹部120r上方形成第二凹部130r。
如第3D圖所示，可採用例如是注射技術，形成於聲波傳遞介質140於第一凹部120r及第二凹部130r內。例如，聲波傳遞介質140填滿第一凹部120r及第二凹部130r的至少一部分。
如第3E圖所示，配置蓋板150遮蓋電路板130之開口130a，其中蓋板150遮蓋第一凹部120r及第二凹部130r上。雖然未繪示，然蓋板150與電路板130之間可形成有黏合層，以 固定蓋板150與電路板130之間的相對位置。
如第3F圖所示，可採用例如是壓縮成型、液態封裝型、注射成型或轉注成型，形成封裝體160包覆微機械超音波換能器基板110、導電膠120、電路板130的一部分及蓋板150，以形成超音波探頭100。電路板130的另一部分突出於封裝體160，以電性連接於控制器10(控制器10繪示於第1B圖)。
請參照第4A~4C圖，其繪示第2A圖之超音波探頭200的製造過程圖。
如第4A圖所示，提供微機械超音波換能器基板210，其中微機械超音波換能器基板110包括發射面110u、聲波產生陣列111、至少一擋牆212及至少一導線，如至少一接地線110g及至少一訊號線110s。聲波產生陣列111包括至少一聲波產生單元1111，一條接地線110g、一條訊號線110s自對應的聲波產生單元1111延伸至發射面110u的邊緣。如圖所示，二擋牆212分別形成於發射面110u的相對二邊緣。
如第4B圖所示，可採用例如是塗佈技術，形成導電膠120於微機械超音波換能器基板210之發射面110u上，例如是形成於發射面110u的另相對二邊緣。二擋牆212與導電膠120環繞區域R1，且對應區域R1形成第一凹部120r。第一凹部120r露出聲波產生陣列111。如圖所示，導電膠120覆蓋各接地線110g的一部分及各訊號線110s的一部分。
如第4C所示，可採用例如是切割技術，將導電 膠220切割成數個分離的導電膠墊221，其中各接地線110g被對應的導電膠墊221覆蓋且各訊號線110s被對應的導電膠墊221覆蓋。由於數個導電膠墊221彼此分離，因此即使導電膠220的電性傳輸無方向性，也不會導致相鄰二導電膠墊221電性短路。此外，前述切割步驟例如是可採用刀具或雷射完成。
超音波探頭200的其於製程步驟相似於同於超音波探頭100的對應製程步驟，於此不再贅述。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:控制器
100:超音波探頭
110:微機械超音波換能器基板
110g:接地線
110s:訊號線
110u:發射面
1111:聲波產生單元
1111s:訊號連接線
1111g:接地連接線
1111r:共振腔
1112:共振膜
120:導電膠
120r:第一凹部
130:電路板
130a:開口
130g:接地墊
130s:訊號墊
130r:第二凹部
140:聲波傳遞介質
150:蓋板
160:封裝體
C1:控制訊號
E1:聲波發射方向
R1:區域

Claims (3)

  1. 一種超音波探頭之製造方法，包括：形成一導電膠於一微機械超音波換能器基板之一發射面上且環繞一區域，其中該導電膠對應該區域形成一第一凹部；配置一電路板在該導電膠上，該電路板具有一開口，該開口對應該區域於該第一凹部上方形成一第二凹部；以及形成於一聲波傳遞介質於該第一凹部及該第二凹部內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，更包括：配置一蓋板遮蓋該電路板之該開口，其中該蓋板遮蓋該第一凹部及該第二凹部上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該微機械超音波換能器基板包括複數個聲波產生單元及複數條導線，各該導線連接於對應之該聲波產生單元，該電路板更包括複數個接墊，而該導電膠為異方性導電膠；在配置該電路板在該導電膠上之步驟中，該導電膠電性連接相對應之該導線與該接墊。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW552653B (en) * 2002-07-26 2003-09-11 Dang-Hau He Plastic wafer package of wireless communication device
TW200427966A (en) * 2002-11-13 2004-12-16 Touch Panel Systems Kk Acoustic wave touch detecting apparatus
TWM509023U (zh) * 2015-06-23 2015-09-21 Episonica Corp 超音波探頭之快速替換式波傳導介質結構
CN207254707U (zh) * 2017-04-14 2018-04-20 杭州士兰微电子股份有限公司 超声波换能器和超声波指纹传感器
TWI644117B (zh) * 2017-01-13 2018-12-11 大陸商業成科技（成都）有限公司 超音波感測器及使用該超音波感測器的電子裝置
CN109003950A (zh) * 2018-08-08 2018-12-14 苏州晶方半导体科技股份有限公司 一种超声波指纹芯片的封装结构以及封装方法
TWI652610B (zh) * 2018-01-23 2019-03-01 大陸商業成科技（成都）有限公司 音波式觸控裝置及應用其該音波式觸控裝置的電子裝置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW552653B (en) * 2002-07-26 2003-09-11 Dang-Hau He Plastic wafer package of wireless communication device
TW200427966A (en) * 2002-11-13 2004-12-16 Touch Panel Systems Kk Acoustic wave touch detecting apparatus
TWM509023U (zh) * 2015-06-23 2015-09-21 Episonica Corp 超音波探頭之快速替換式波傳導介質結構
TWI644117B (zh) * 2017-01-13 2018-12-11 大陸商業成科技（成都）有限公司 超音波感測器及使用該超音波感測器的電子裝置
CN207254707U (zh) * 2017-04-14 2018-04-20 杭州士兰微电子股份有限公司 超声波换能器和超声波指纹传感器
TWI652610B (zh) * 2018-01-23 2019-03-01 大陸商業成科技（成都）有限公司 音波式觸控裝置及應用其該音波式觸控裝置的電子裝置
CN109003950A (zh) * 2018-08-08 2018-12-14 苏州晶方半导体科技股份有限公司 一种超声波指纹芯片的封装结构以及封装方法

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