[發(fā)明專(zhuān)利]模塊化傳感器組件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710180198.6
• 申請(qǐng)日: 2007-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101199434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·G·沃伊奇克;R·A·費(fèi)希爾;D·M·米爾斯;S·科甘;D·R·艾斯勒;R·G·沃尼基;J·S·艾爾鮑姆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類(lèi)號(hào): A61B19/00
• 分類(lèi)號(hào): A61B19/00;A61B8/00;A61B5/00;H01L49/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張雪梅;王小衡

關(guān)于聯(lián)邦資助的研發(fā)的聲明

本發(fā)明是在美國(guó)國(guó)家健康學(xué)會(huì)授予的合同號(hào)2168780002下由政府支持開(kāi)發(fā)的。政府對(duì)于本發(fā)明擁有特定權(quán)利。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及傳感器組件，更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及模塊化傳感器組件以及制造模塊化傳感器組件的方法。

背景技術(shù)

傳感器組件通常用在包括無(wú)損評(píng)估(NDE)和醫(yī)療診斷成像的領(lǐng)域中，比如超聲應(yīng)用和計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)。所述傳感器組件通常包括耦合到電子裝置陣列的傳感器陣列。所述傳感器陣列通常包括數(shù)百個(gè)或數(shù)千個(gè)單獨(dú)的傳感器。類(lèi)似地，所述電子裝置陣列包括數(shù)百個(gè)或數(shù)千個(gè)集成接口電路(或“單元”)，所述集成接口電路被電耦合在一起以便提供對(duì)所述傳感器的電控制，以用于波束成形、信號(hào)放大、控制功能、信號(hào)處理等等。

被廣泛使用的一種特定類(lèi)型的傳感器是超聲換能器。兩種公知類(lèi)型的超聲換能器是電容性微加工超聲換能器(cMUT)和壓電換能器(PZT)。PZT傳感器通常包括壓電陶瓷，其能夠在受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生電。cMUT換能器通常是通過(guò)形成布置在一個(gè)空腔上的柔性隔膜而制造的，該空腔被形成在硅襯底中。通過(guò)對(duì)該隔膜施加電極、對(duì)該硅襯底中的該空腔的底部施加電極以及在所述電極兩端施加適當(dāng)?shù)碾妷海梢詾樵揷MUT通電以產(chǎn)生超聲波。類(lèi)似地，當(dāng)被適當(dāng)偏置時(shí)，該cMUT的所述隔膜可以被用來(lái)接收超聲信號(hào)，這是通過(guò)捕獲反射超聲能量并且把所述能量轉(zhuǎn)換成所述被電偏置的隔膜的移動(dòng)以便生成一個(gè)信號(hào)。

在制造所述傳感器陣列和所述電子裝置陣列以及把這兩個(gè)陣列耦合在一起時(shí)提出了許多設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。基于半導(dǎo)體的傳感器通常是以晶片的形式制造的并且被切割，從而提供多個(gè)傳感器芯片。PZT傳感器通常是通過(guò)切割陶瓷塊材料來(lái)制造的。PZT傳感器常常是由多層陶瓷、匹配材料和阻尼材料形成的。每個(gè)傳感器子陣列通常包括許多傳感器。所述傳感器陣列中的每個(gè)傳感器子陣列或芯片通常被耦合到一個(gè)集成電路芯片，以便提供對(duì)每個(gè)傳感器的單獨(dú)的控制。在數(shù)百個(gè)或數(shù)千個(gè)分別具有不計(jì)其數(shù)的電連接的傳感器和芯片的情況下，這種傳感器組件的制造和組裝可以是非常具有挑戰(zhàn)性的。當(dāng)特定應(yīng)用要求減小所述傳感器組件的尺寸時(shí)，這種挑戰(zhàn)變得更為嚴(yán)峻。對(duì)于被設(shè)計(jì)成使用在人體內(nèi)部或者使用在人體外部的小表面上的傳感器組件來(lái)說(shuō)，通常希望減小所述傳感器組件的整體尺寸。

減小所述傳感器組件的尺寸的一種方式是把所述傳感器陣列放置在所述電子裝置陣列的上面，以便提供更高的封裝效率。然而，把所述傳感器陣列層疊在所述電子裝置陣列的上面引入了多種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。此外，當(dāng)考慮到所述傳感器陣列的可制造性、所述傳感器組件的形成以及提供一種用來(lái)把信號(hào)流利地傳送到所述傳感器組件中并且從中傳送出去的機(jī)制時(shí)，也會(huì)帶來(lái)設(shè)計(jì)、制造和可靠性方面的問(wèn)題。

本發(fā)明的各實(shí)施例可以是針對(duì)上面描述的一種或多種挑戰(zhàn)。

附圖說(shuō)明

當(dāng)參照附圖閱讀下面的詳細(xì)描述時(shí)，將能夠更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，其中相同的附圖標(biāo)記在所有的圖中表示相同的部件，在附圖中：

圖1是可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的傳感器組件的方框圖；

圖2是可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的模塊化傳感器組件的平面圖；

圖3是在圖2中示出的模塊化傳感器組件的分解圖；

圖4是可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的電子裝置陣列的一部分的頂部平面圖；

圖5是可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造的傳感器陣列的一部分的頂部平面圖；

圖6是可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例被切割形成傳感器模塊或電子裝置模塊的各單獨(dú)的傳感器陣列或各單獨(dú)的集成電路(IC)電子裝置的晶片的頂部平面圖；

圖7-12是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的傳感器陣列與電子裝置陣列之間的互連以及傳感器組件與系統(tǒng)之間的互連的各替換實(shí)施例的橫截面視圖；以及

圖13是描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造傳感器組件的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式