柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法技术

本发明专利技术公开了柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，包括：根据二维换能器的结构绘制电路布线版图；提供至少一涂覆有临时键合胶的第一载板，形成介质层及线路，线路包括多个多层的电路区，每一电路区对应一超声换能器阵列；在焊盘上制作焊球；通过临时键合胶包裹焊球，并将第二载板键合在线路远离第一载板的一面；去除第一载板；通过低温键合技术将多个超声换能器阵列与对应的电路区键合在一起；将匹配层材料旋涂在超声换能器阵列和线路的表面，并将匹配层材料固化；去除超声换能器阵列和线路的临时键合胶和第二载板；进行切割和分选，得到多个封装好的换能器阵列。本发明专利技术提供的工艺路线，可以制作出具有良好的可弯折性和柔性的电路。的电路。的电路。

【技术实现步骤摘要】
柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法


[0001]本专利技术属于超声器件
，尤其涉及柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法。

技术介绍

[0002]在超声检测和超声诊断中，超声图像的分辨率和超声波的频率成正比，与超声换能器阵列的尺寸成反比，频率越高，图像分辨率越高，超声换能器阵列的尺寸越小，阵列中单个阵元之间的周期就越小，为超声换能器阵列探头的制作和封装的带来了巨大挑战。
[0003]在内窥式超声诊断和一些工业探测的应用场景中，人们往往希望能将超声换能器阵列环绕在一个圆柱形或表面具有一定曲率的器械外侧，以便获得被观察体的侧壁图像，例如血管壁、石油管道侧壁等。在工业和商业中，最常用的超声换能器是由硬质的压电陶瓷结合热塑性的高分子材料制作而成的。制作柔性阵列时，将换能器加热贴附在圆柱形的器械外侧，再将器件冷却就可以形成具有一定曲率的超声换能器阵列。
[0004]目前商用的高频柔性超声换能器阵列均为一维阵列，其封装和互联都是通过技术人员在显微镜下将单颗换能器阵列与电路板上的焊盘对位，然后利用夹具将电路板和换能器之间的多余的胶水挤出形成的粘结，生产效率低、成本高、对技术人员的手法依赖性很强、产品稳定性不高；当换能器阵列工作频率升高，器件尺寸缩小至百微米级别时，阵元就无法通过电路板引出，其原因在于：第一，电路板的制作工艺决定了电路板表面的焊盘间距无法缩小到高频阵列的阵元间距的大小；其二，当二维阵列的阵元数目增多时，就需要多层的电路板才能引出所有的阵元信号，然而随着电路板层数的增多，柔性电路板的可弯折性会急剧降低，无法满足柔性换能器的需求。
[0005]声学匹配层是超声换能器探头不可缺少的一个重要部件，它补偿了换能器和声学负载之间声学阻抗不匹配的问题，用于提高换能器的工作带宽和中心频率。在传统的制作方法中，声学匹配层是通过滴胶、减薄和抛光制作而成的，每颗换能器均需要单独制作声学匹配层，并且需要进行减薄和抛光调控匹配层的厚度。这种做法不仅效率低下，而且即使是同一批换能器，也会由于磨抛误差导致一定程度的性能波动。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对现有技术多层电路板可弯折性会急剧降低，无法满足柔性换能器的需求的技术问题，提供柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法。
[0007]本专利技术提供一种柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，包括：
[0008]根据二维换能器的结构绘制电路布线版图；
[0009]提供至少一涂覆有临时键合胶的第一载板，根据所述电路布线版图，在第一载板的临时键合胶表面形成介质层及线路，所述介质层通过旋涂工艺形成，所述线路包括多个多层的电路区，每一所述电路区对应一超声换能器阵列；
[0010]在所述电路区所包括的焊盘上制作焊球；
[0011]通过临时键合胶包裹焊球，并通过临时键合胶将第二载板键合在所述线路远离所述第一载板的一面；
[0012]去除第一载板；
[0013]通过低温键合技术将多个超声换能器阵列在所述线路远离所述第二载板的一面与对应的电路区键合在一起，所述低温键合技术为键合温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下的键合技术；
[0014]通过旋涂技术将匹配层材料旋涂在超声换能器阵列和所述线路的表面，并在固化温度下将匹配层材料固化；
[0015]去除超声换能器阵列和线路的临时键合胶和第二载板；
[0016]将去除临时键合胶和第二载板的超声换能器阵列和线路进行切割和分选，得到多个封装好的换能器阵列。
[0017]进一步地，还包括：
[0018]在预设温度下，将封装好的换能器阵列贴附在超声换能器探头部件上，并通过低温焊接工艺将所述焊球与超声换能器探头部件的相应部件焊接相连，所述预设温度与所述匹配层材料的玻璃化转化温度的差值在预设阈值范围内，所述预设温度大于等于所述匹配层材料的玻璃化转化温度，且小于匹配层材料进入粘弹性区温度。
[0019]更进一步地，所述低温焊接工艺为焊接温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下的焊接技术。
[0020]更进一步地，所述匹配层材料的玻璃化转化温度低于超声换能器阵列居里温度一的半以下。
[0021]进一步地，所述固化温度低于所述超声换能器阵列居里温度的一半以下。
[0022]进一步地，所述超声换能器阵列为包括压电材料和聚合物材料的复合材料超声换能器，聚合物材料的玻璃化转化温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下。
[0023]本专利技术提供一种柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，包括：
[0024]根据二维换能器的结构绘制电路布线版图；
[0025]提供至少一涂覆有临时键合胶的第一载板，根据所述电路布线版图，在第一载板的临时键合胶表面形成介质层及线路，所述介质层通过旋涂工艺形成，所述线路包括多个多层的电路区，每一所述电路区对应一超声换能器阵列；
[0026]通过低温键合技术将多个超声换能器阵列在所述线路远离所述第一载板的一面与对应的电路区键合在一起，所述低温键合技术为键合温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下的键合技术；
[0027]通过旋涂技术将匹配层材料旋涂在超声换能器阵列和所述线路的表面，并在固化温度下将匹配层材料固化；
[0028]去除超声换能器阵列和线路的临时键合胶和第一载板；
[0029]将去除临时键合胶和第一载板的超声换能器阵列和线路进行切割和分选，得到多个封装好的换能器阵列。
[0030]进一步地，还包括：
[0031]在预设温度下，将封装好的换能器阵列贴附在超声换能器探头部件上，并通过低温焊接工艺将带有电路的超声换能器阵列与超声换能器探头部件的相应部件形成键合连
接，所述预设温度与所述匹配层材料的玻璃化转化温度的差值在预设阈值范围内，所述预设温度大于等于所述匹配层材料的玻璃化转化温度，且小于匹配层材料进入粘弹性区温度。
[0032]更进一步地，所述低温焊接工艺为焊接温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下的焊接技术。
[0033]更进一步地，所述匹配层材料的玻璃化转化温度低于超声换能器阵列居里温度一的半以下。
[0034]进一步地，所述固化温度低于所述超声换能器阵列居里温度的一半以下。
[0035]进一步地，所述超声换能器阵列为包括压电材料和聚合物材料的复合材料超声换能器，聚合物材料的玻璃化转化温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下。
[0036]本专利技术提供一种柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，包括：
[0037]根据二维换能器的结构绘制电路布线版图；
[0038]提供至少一涂覆有临时键合胶的第一载板，根据所述电路布线版图，在第一载板的临时键合胶表面通过旋涂工艺形成介质层以及线路，所述线路包括多个多层的电路区，每一所述电路区对应一超声换能器阵列；
[0039]在所述电路区的表面的焊盘上制作焊球；
[0040]通过厚度超过焊球的胶膜包裹焊球；
[0041]去除第一载板；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，其特征在于，包括：根据二维换能器的结构绘制电路布线版图；提供至少一涂覆有临时键合胶的第一载板，根据所述电路布线版图，在第一载板的临时键合胶表面形成介质层及线路，所述介质层通过旋涂工艺形成，所述线路包括多个多层的电路区，每一所述电路区对应一超声换能器阵列；在所述电路区所包括的焊盘上制作焊球；通过临时键合胶包裹焊球，并通过临时键合胶将第二载板键合在所述线路远离所述第一载板的一面；去除第一载板；通过低温键合技术将多个超声换能器阵列在所述线路远离所述第二载板的一面与对应的电路区键合在一起，所述低温键合技术为键合温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下的键合技术；通过旋涂技术将匹配层材料旋涂在超声换能器阵列和所述线路的表面，并在固化温度下将匹配层材料固化；去除超声换能器阵列和线路的临时键合胶和第二载板；将去除临时键合胶和第二载板的超声换能器阵列和线路进行切割和分选，得到多个封装好的换能器阵列。2.根据权利要求1所述的柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，其特征在于，还包括：在预设温度下，将封装好的换能器阵列贴附在超声换能器探头部件上，并通过低温焊接工艺将所述焊球与超声换能器探头部件的相应部件焊接相连，所述预设温度与所述匹配层材料的玻璃化转化温度的差值在预设阈值范围内，所述预设温度大于等于所述匹配层材料的玻璃化转化温度，且小于匹配层材料进入粘弹性区温度。3.根据权利要求2所述的柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，其特征在于，所述低温焊接工艺为焊接温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下的焊接技术。4.根据权利要求2所述的柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，其特征在于，所述匹配层材料的玻璃化转化温度低于超声换能器阵列居里温度一的半以下。5.根据权利要求1所述的柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，其特征在于，所述固化温度低于所述超声换能器阵列居里温度的一半以下。6.根据权利要求1所述的柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，其特征在于，所述超声换能器阵列为包括压电材料和聚合物材料的复合材料超声换能器，聚合物材料的玻璃化转化温度低于超声换能器阵列居里温度一半以下。7.一种柔性二维超声换能器阵列的封装制造方法，其特征在于，包括：根据二维换能器的结构绘制电路布线版图；提供至少一涂覆有临时键合胶的第一载板，根据所述电路布线版图，在第一载板的临时键合胶表面形成介质层及线路，所述介质层通过旋涂工艺形成，所述线路包括多个多层的电路区，每一所述电路区对应一超声换能器阵列；通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁瑶，万里兮，于大全，
申请(专利权)人：厦门云天半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：