大面積センサアレイ向けの相互接続構造を備えた監視／撮像システム
【課題】大面積センサアレイ向けの相互接続構造を提供する。
【解決手段】トランスジューサセル（１０３）のアレイ（１０２）は第１の方向で第１のピッチ（ａ１１）を有し、アレイ状の回路セル（２２７）第１のピッチ（ａ１１）より小さい第２のピッチ（ａ１２）を有する。トランスジューサセルの第１のセル（１０３ａ）は、面のうちの１つに対して直交する方向で、回路セルの第１のセル（２２７ａ）と垂直方向に整列して、これとの接続を有する。トランスジューサセルの第２のセル（１０３ｄ）は、第２の回路セル（２２７ｄ）と重ならないように第２の回路セルの位置に対して垂直方向整列からオフセットされている。接続サブシステム（１０５）は、第１のトランスジューサセル（１０３ａ）の第１の回路セル（２２７ａ）に対する接続並びに第２のトランスジューサセル（１０３ｄ）の第２の回路セル（２２７ｄ）との接続を形成する。
【解決手段】トランスジューサセル（１０３）のアレイ（１０２）は第１の方向で第１のピッチ（ａ１１）を有し、アレイ状の回路セル（２２７）第１のピッチ（ａ１１）より小さい第２のピッチ（ａ１２）を有する。トランスジューサセルの第１のセル（１０３ａ）は、面のうちの１つに対して直交する方向で、回路セルの第１のセル（２２７ａ）と垂直方向に整列して、これとの接続を有する。トランスジューサセルの第２のセル（１０３ｄ）は、第２の回路セル（２２７ｄ）と重ならないように第２の回路セルの位置に対して垂直方向整列からオフセットされている。接続サブシステム（１０５）は、第１のトランスジューサセル（１０３ａ）の第１の回路セル（２２７ａ）に対する接続並びに第２のトランスジューサセル（１０３ｄ）の第２の回路セル（２２７ｄ）との接続を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（連邦政府支援による研究開発）
本発明は、国立衛生研究所が与えた契約番号第１ ＲＯ１ ＥＢ００２４８５−０１号に基づく連邦政府支援を得てなされたものである。連邦政府は本発明に関して明確な権利を有する。
【０００２】
本発明は、全般的には超音波やＸ線解析で使用されるタイプの大面積アレイ監視／撮像システムに関し、さらに詳細には、高密度トランスジューサアレイを処理回路と組み合わせるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
超音波監視／撮像システムは、音響インピーダンスの変化を生じる箇所である表面界面による反射を受ける短い高周波数音響パルスを生成させるためにトランスジューサアレイを用いている。トランスジューサは反射されたエネルギーを、検査対象を表した２次元または３次元の画像情報を作成するように処理を受ける電気信号に変換する。
【０００４】
音響トランスジューサセルは典型的には、探触子アセンブリ内で電子回路によって構成された圧電式やマイクロマシン加工のトランスジューサからなる多重層構造をしている。この電気信号は検査対象構造の画像を作成し表示するために、典型的には探触子アセンブリの外部にあるビーム形成回路によってさらに処理される。
【０００５】
超音波探触子はトランスジューサアレイと一体化したビーム形成回路の一部分を包含することが望ましく、これによってトランスジューサ探触子と信号処理機能や制御機能を提供する外部のシステムとの間にケーブルを接続することに由来する複雑性や悪影響のおそれを低減することが可能である。例えば数メートル程度の距離にわたって延びるケーブルを接続すると、大きなキャパシタンス効果が生じる可能性がある。さらに、トランスジューサアセンブリから受け取った信号は微弱で、ＲＦ干渉を受けることがあり、また望ましくない低Ｓ／Ｎ比を示すことがある。こうした影響を緩和するためには、例えば増幅、パルス生成、送信／受信切替を提供するフロントエンド回路セルを、トランスジューサアレイと一体化させることができる。
【０００６】
超音波探触子アセンブリ内のトランスジューサアレイは典型的には、約２０ｃｍ２の面積に及んでいる。内部にある出血や腫瘍のスクリーニングなどの新たな医学的用途では、３００ｃｍ２程度といったかなり大きなアレイが必要である。非医学的用途では、さらに大きなアレイが望ましいことがある。
【特許文献１】米国特許第５，５２７，７４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした大型のアレイは、多数のトランスジューサモジュールを横列及び縦列の形でタイル配置させることによって形成されることがある。各トランスジューサモジュールは、トランスジューサセルのサブアレイと、該サブアレイと結合させた集積回路と、を備える。大きなトランスジューサ面積の動作性能はモジュール同士の間隔に大きなバラツキがあるとかなり劣化する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態では、超音波監視システムは横列及び縦列の形で配列させると共に第１の面に沿って第１の方向に第１のピッチで形成させたアレイ状のトランスジューサセルを有する探触子ユニットを伴うように形成されている。第１の面と平行な第２の面に沿って、アレイ状の回路セルを含む集積回路が形成されている。これらの回路セルは第１の方向に沿って第１のピッチより小さい第２のピッチだけ離間させている。トランスジューサセルの第１のセルはこれらの面のうちの１つに対して直交する方向で回路セルの第１のセルと垂直方向に整列させると共にこれに対する接続を有しており、またトランスジューサセルの第２のセルは第２の回路セルと重なり合わないように第２の回路セルの位置を基準とした垂直方向整列からオフセットさせている。トランスジューサセルのアレイと回路セルのアレイの間には、第１のトランスジューサセルの第１の回路セルに対する接続並びに第２のトランスジューサセルの第２の回路セルとの接続を形成するように構成された接続サブシステムが位置決めされている。集積回路１０６と処理回路の間に電気的接続を提供するように相互接続構造が位置決めされている。
【０００９】
トランスジューサ回路を有する超音波撮像システムを形成する方法は、第１の面に沿って第１の方向に第１のピッチを有するアレイ状のトランスジューサセルを設ける工程と、アレイ状の回路セルを備えかつそのエッジに沿って形成させた複数のＩ／Ｏパッドを備えた集積回路デバイスを設ける工程と、を含む。回路セルは第１の方向に沿って第１のピッチより小さい第２のピッチで形成させており、該セルの第１のセルはこれに対する接続のために第１の面に対して直交する方向で第１の回路セルと重なっており、かつ第２のトランスジューサセルは第２の回路セルと重ならないように第１のトランスジューサセル及び第１の回路セルの位置を基準としてオフセットさせている。第２のセルと第２の回路セルの間の接続をルート設定するように再分布システムが構成されている。アレイ状のコネクタを備えるような相互接続構造が設けられている。これらのコネクタは、複数のトランスジューサモジュール内の集積回路構造のＩ／Ｏパッドと超音波撮像システムの電子構成要素の間に接続を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、単に一例として添付の図面を参照しながら一実施形態について例証している以下の説明からより明瞭に理解できよう。
【００１１】
図面全体を通じて同じ特徴を示すために同じ参照番号を使用している。図面内の個々のフィーチャは縮尺どおりでないことがある。
【００１２】
図１は例示的な超音波監視システム１００を表しており、この例は比較的軽量でハンドへルド用途に適した探触子ユニットを有する医学的撮像向けのタイプのうちの１つである。より一般には、本発明の実施形態は一般にトランスジューサの大型のアレイを組み込んだ音響式監視／撮像システム（ただし、これらに限らない）を含む。
【００１３】
システム１００は、多重チャンネルケーブル１３０によってシステムコンソール１２０に接続された探触子ユニット１１０と、コンソール１２０に接続されたディスプレイ１４０と、を含む。探触子ユニット１１０は、トランスジューサセル１０３のアレイ１０２、コネクタ１０５、複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０６、及び相互接続構造１０７を有するトランスジューサアセンブリ１０１を備える。コンソール１２０は、システム制御器１２２、主ビーム形成器１２４、画像プロセッサ１２６、及び走査変換装置１２７を含む。トランスジューサセルアレイ１０２は、その各々が横列と縦列の形に配列させた同じ数のトランスジューサセル１０３を包含した複数のトランスジューササブアレイ１０４を含む。図２の平面図に例示的なトランスジューササブアレイ１０４を図示している。各サブアレイ１０４はコネクタ１０５を介して対応する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０６と結合させている。本明細書で使用する場合に処理回路という語は、システム１００を含む撮像及び監視システムに共通の信号処理機能を実行する様々なタイプのアナログ回路やディジタル回路を意味している。例えば、探触子ユニット内やシステムコンソール内に配置させた回路（例えば、画像プロセッサ）は増幅、フィルタ処理、ビーム形成、画像処理などの機能を支援する処理回路を含むものと理解すべきである。図示した実施形態はこうした回路に関する配置を指定しているが、これは限定を意味するものではない。システムコンソール内に配置させる回路は部分的にあるいはその全体を探触子ユニット内部に組み入れることがあり、また探触子ユニット内の回路がコンソール内に位置決めされることがある。さらに、本発明を組み込んだ幾つかの実施形態は必ずしもコンソールを必要としないことがある。
【００１４】
相互接続構造１０７は、その各々がトランスジューササブアレイ１０４のうちの１つを関連付けされたＡＳＩＣ１０６とシステムコンソール１２０内の回路（例えば、処理回路）との間で信号を送信及び受信するように結合させている。図３〜７の実施形態におけるアセンブリ１０１は、その各々が多数のトランスジューサセル１０３を有する対応するサブアレイ１０４に接続された多数のＡＳＩＣ１０６を含む。探触子ユニット１１０とシステムコンソール１２０の間において、探触子ユニット１１０内の探触子ユニット線コネクタ１１９とシステムコンソール１２０内のコンソール線コネクタ１２９の間に結合させたケーブル１３０を介して情報が転送される。
【００１５】
システムコンソール１２０内において、システム制御器１２２はシステム１００の動作のために必要なタイミング信号を提供するために、主ビーム形成器１２４、画像プロセッサ１２６、及び探触子ユニット１１０内のＡＳＩＣ１０６と結合させている。各ＡＳＩＣ１０６は、トランスジューササブアレイ１０４に電子的送信信号を提供して本図において超音波線１４２で表した超音波圧力波を発生させており、この圧力波は検査対象１４１内の探求部位１４６からの反射１４４としてアレイに戻されることがある。主ビーム形成器１２４はディスプレイ１４０のための画像を形成するために走査変換装置１２７と結合させている。
【００１６】
図２の平面図は、アセンブリ１０１の横列ｘｉ及び縦列ｙｊに沿ってアレイ１１内に形成した多数のトランスジューサモジュール１０を備える超音波撮像システム１００のトランスジューサアセンブリ１０１を表している。トランスジューサアセンブリ１０１は、図４〜７に図示したトランスジューサアセンブリ３０１、４０１、５０１及び６０１のうちの任意の１つと機能的に交換可能であり、またモジュール１０は、図４〜７のモジュール２０、３０、４０及び５０のうちの任意の１つと機能的に交換可能である。トランスジューサセル１０３は別の実施形態で示したトランスジューサセルと機能的に交換可能であり、またサブアレイ１０４は別の実施形態に示したサブアレイと機能的に交換可能である。各モジュール１０は、横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で配列させたセル１０３を有するトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４を備えており、これによってサブアレイ１０４は一体となってトランスジューサセル１０３のすべてが横列ｘｒ及び縦列ｙｃに沿って配列された大型のアレイ１０２を形成している。横列ｘｒ及び縦列ｙｃ並びにモジュール１０は面Ｐ１１（図３参照）に沿って延びており、また幾つかの実施形態では、セル１０３のすべてが同じ面内に位置決めされている。別の実施形態では、そのセルは面Ｐ１１に対して曲率を有するアレイを形成することがある。トランスジューササブアレイ１０４及び対応するＡＳＩＣ１０６を備えた各モジュール１０は、トランスジューサアセンブリ１０１を形成するように相互接続構造１０７と結合させている。
【００１７】
図２の線Ａ−Ａ’に沿って切った図３の部分断面図を見ると、トランスジューサアセンブリ１０１内の例示的なトランスジューサモジュール１０の１つを表している。各モジュール１０は、横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で配列させたセル１０３を有するトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４を備えており、このサブアレイ１０４は一体となって、トランスジューサセル１０３のすべてが横列ｘｒ及び縦列ｙｃに沿って配列されている大きなアレイ１０２を形成している。横列ｘｒ及び縦列ｙｃ並びにモジュール２０は面Ｐ１１に沿って延びており、また幾つかの実施形態ではそのセル１０３のすべてが同じ面内に位置決めされている。トランスジューササブアレイ１０４及び対応する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０６を備えた各モジュール１０は、相互接続構造１０７と結合されて図１に示すようにトランスジューサアセンブリ１０１を形成している。
【００１８】
各モジュール１０は、トランスジューササブアレイ１０４と、複数のトランスジューサ回路セル２２７（例えば、２２７ａ〜２２７ｅ）を有するＡＳＩＣ１０６と、サブアレイ１０４内の個々のトランスジューサセル１０３とＡＳＩＣ１０６内の対応する回路セル２２７の間の回路接続界面の役割をするコネクタ１０５と、を含む。コネクタ１０５は図示したように、上側表面２４１に沿って形成させた複数の上側フレックス接触パッド２４３（例えば、２４３ａ〜２４３ｅ）と、下側表面２４２に沿って形成させた複数の下側フレックス接触パッド２４４（例えば、２４４ａ〜２４４ｅ）と、パッド２４３及び２４４からなる対を接続する複数の導電性経路２４５（例えば、２４５ａ〜２４５ｅ）と、を有する可撓性回路アセンブリ２４０とすることがあり；またさらには本図面においてフレックステール２４９−１で表した可撓性コネクタ部分を含むことがある。コネクタ１０５はさらに、図示したＡＳＩＣ１０６に隣接する１つまたは複数の別のＡＳＩＣ向けの電気的接続を提供することがある。
【００１９】
各サブアレイ１０４内のトランスジューサセル１０３は、コネクタ１０５を介してモジュール１０内のＡＳＩＣ１０６に配線されている。アレイ状のトランスジューサモジュール１０は、剛性のサブストレート２８０から形成した相互接続構造１０７（例えば、プリント回路基板）に対して接続させることがある。すなわち、複数のフレックステール２４９−１〜２４９−ｎによってモジュール１０のうちの１つと相互接続構造１０７のサブストレート２８０の間の接続界面を提供することがある。フレックステールは相互接続構造１０７に対する取り付けを有効にするために、標準的な回路基板コネクタ、フレックス圧力コネクタ、異方性導電薄膜（ＡＣＦ）、あるいは別の任意の接続機構を組み込むことがある。システムコンソール１２０（図１参照）に信号を送出しこれから信号を受け取るために、構造１０７はアセンブリコネクタ部分２９０と結合させている。
【００２０】
各トランスジューサセル１０３内においてトランスジューサ構成要素２１１は、下側または後側電極２１３を覆うように形成させたジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料を備えており、これを後側電極２１３の下側表面２１７に沿って形成させた対応するトランスジューサ接触パッド２１２（例えば、２１２ａ〜２１２ｅのうちの１つ）と接続させている。前側電極２１４は、トランスジューササブアレイ１０４全体の上側表面２１５を覆うように被着させた薄肉の導体材料であり、これによりモジュール１０内のトランスジューサセル１０３のすべてに対する共通の接地電極を提供することができる。圧電材料以外に各トランスジューサ構成要素２１１はさらに、検査対象に音響信号を送出し該対象から音響信号を受け取るのに適した音響特性を提供する１つまたは複数の整合層（図示せず）を備えることがある。整合層の間には、圧電材料の最上部に（例えば、前側電極によって）位置決めするのではなく、あるいはこうした位置決めに加えて共通の接地を形成させることがある。各後側電極２１３及びトランスジューサ構成要素２１１は、トランスジューサ構成要素２１１及び後側電極２１３に対する平行鋸引きによって作成し得る一連の空間または切溝２１６によって別の電極や構成要素から電気的に隔絶させている。トランスジューサセル１０３を分離させる前または後に、整合層を付着してトランスジューサセル１０３の前側電極２１４を再接続し、これによりこれらに１つの共有電極を有させている。トランスジューサセル１０３は例えば、ジルコン酸チタン酸鉛トランスジューサセル（ＰＺＴ）、マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）や亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛（ＰＺＮ−ＰＴ）などの単一結晶材料、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサセル（ｃＭＵＴ）、圧電マイクロマシン加工超音波トランスジューサセル（ｐＭＵＴ）、あるいはポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）トランスジューサセルとすることがある。
【００２１】
ＡＳＩＣ１０６は、サブストレート２２０と、上側表面２２１と、下側表面２２２と、回路領域２２３と、ＡＳＩＣ１０６のエッジ２３２に沿って形成させたＡＳＩＣサブストレート２２０内まで延びる入力／出力（Ｉ／Ｏ）領域２２４と、を含む。Ｉ／Ｏ領域２２４はＩ／Ｏ回路や保護回路を含むことがある。ＡＳＩＣ１０６の回路領域２２３は、その各々がＡＳＩＣ１０６の上側表面２２１に沿うと共に回路セル結合パッド２２９を介して対応する下側フレックス接触パッド２４４に接続された回路セル接点２２８（参照番号２２８ａ〜２２８ｅで示す）を有する同種のトランスジューサ回路セル（例えば、２２７ａ〜２２７ｅ）からなるアレイから形成されている。各回路セル２２７は、ある１つのトランスジューサセル１０３に電気信号を送り、この同じトランスジューサセル１０３から信号を受け取る。ＡＳＩＣ１０６のＩ／Ｏ領域２２４は、その各々がＡＳＩＣ１０６の上側表面２２１に沿っており、隣接するＩ／Ｏ結合パッド２３３を介して下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド２４６に接続されており、かつ図１に示したシステムコンソール１２０に信号を送りこれから信号を受け取るためのコネクタ１０５内部の導電性トレースに沿ったＩ／Ｏ素子接点２３１を有する複数のＩ／Ｏ素子２３０から形成されている。個々のトレースは、コネクタ部分２４９−１を貫通して延びると共にＩ／Ｏ接触パッド２４６を相互接続構造１０７に接続しているが、図３では図示していない。
【００２２】
ＡＳＩＣ１０６は、可撓性モジュールを提供するように２５〜１００マイクロメートルの全体厚まで薄肉とすることがある。可撓性モジュールにより形成した湾曲したアレイによって平坦な面内に形成するアレイと比べてより良好な撮像品質を提供することが可能となる。湾曲したアレイは、湾曲した表面に沿って比較的小さいモジュールをタイル配置させることによって形成することができる。すなわち湾曲したアレイは、面に対する角度を可変として該面に沿って形成させた一連の平坦モジュールからなる。トランスジューササブアレイ１０４は、可撓性回路アセンブリ２４０の上側フレックス接触パッド２４３（２４３ａ〜２４３ｅ）とトランスジューサ接触パッド２１２の間の電気的接続を容易にするような異方性導電性接着剤の第１の層２７１によって可撓性回路アセンブリ２４０の上側表面２４１に取り付けられる。別法として、上側フレックス接触パッド２４３とトランスジューサ接触パッド２１２の間の電気的接続は、はんだボールや「チップオンフレックス（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｌｅｘ）」あるいは非導電性接着剤を付着させこれに次いで熱及び圧力をかけ、これにより接着剤を電気的表面が互いに接触状態になるように延ばすことによって形成させることがある。ＡＳＩＣとの接続も、標準的な高密度フレックスベースの処理を用いて実現させることがあり、この際にＡＳＩＣの接続は、フレックス材料内の導電性ビア（すなわち、ＡＳＩＣ上のパッドとの電気的接触を提供するビア）によって一体に形成させることがある。例えば、参照により本明細書に組み込むものとする米国特許第５，５２７，７４１号を参照されたい。
【００２３】
ＡＳＩＣ１０６は、下側フレックス接触パッド２４４と回路結合パッド２２９の間の電気的接続を容易にするような異方性導電性接着剤の第２の層２７２によって回路アセンブリ２４０の下側表面２４２に取り付けられる。別法として、下側フレックス接触パッド２４４と回路結合パッド２２９の間の電気的接続はまた、はんだボールや「チップオンフレックス」あるいは圧縮変位結合などよく知られた別の方法によって形成されることもある。第２の接着剤層２７２はさらに、下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド２４６とＩ／Ｏ結合パッド２３３の間の電気的接触を有効にしている。別の実施形態では、高い音響インピーダンス（例えば、＞６０ＭＲａｙｌ）を有する導電性または非導電性の脱整合層を、可撓性回路アセンブリ２４０とトランスジューササブアレイ１０４の間に配置させることがある。非導電性媒体では、トランスジューサセル１０３と回路アセンブリ２４０の間に接続を提供するように層を貫通するようなビアを形成させることがある。トランスジューサセル１０３とアセンブリ２４０の間に低い音響インピーダンス（例えば、＜８ＭＲａｙｌ）を有する裏当てスタックが位置決めされることもあることが企図される。
【００２４】
回路アセンブリ２４０のフレックステール２４９−１は、モジュール１０のＩ／Ｏ結合パッド２３３からアセンブリコネクタ部分２９０と結合させた相互接続構造１０７まで信号をルート設定している。相互接続構造１０７は個々のモジュール１０からＩ／Ｏ信号を受け取る。別のモジュール１０からのフレックステール２４９（例えば、２４９−ｎ）も、システムコンソール１１０（図１参照）に対する接続のために相互接続構造１０７までルート設定されている。Ｉ／Ｏ結合パッド２３３は、各ＡＳＩＣ１０６の複数のエッジに沿って形成させることがあり、またモジュール１０の異なる側のエッジに沿って形成できる複数のフレックステール２４９を介して撮像システムの別の回路と接続している。別の実施形態では、各フレックステール２４９は複数のモジュール１０からの信号をルート設定することがある。
【００２５】
トランスジューササブアレイ１０４は均一の第１のピッチ間隔ａ１１でＩ／Ｏ領域２２４とフレックステール２４９−１の両者を覆うように第１の面Ｐ１１に沿って延びている。ＡＳＩＣ１０６内の回路セル２２７は、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１２に沿ってａ１２＜ａ１１とした第２のピッチ間隔ａ１２で形成されている。ＡＳＩＣ回路セル２２７のピッチ間隔ａ１２がトランスジューサセル１０３のピッチ間隔ａ１１より小さいと、図示したように各トランスジューササブアレイ１０４は、ＡＳＩＣ１０６とフレックステール２４９−１の両者と重なることができる。これによって、アセンブリ１０１全体にわたって均等間隔の横列ｘｒと均等間隔の縦列ｙｃをもつ大面積アレイ・トランスジューサアセンブリ１０１を形成するようなトランスジューサモジュール１０のタイル配置が可能となり、これによってアセンブリ１０１全体に及ぶ横列及び縦列全体にわたってモジュール同士の間隔に大きなバラツキが存在せず、また隣接するサブアレイのセル１０３同士の間に大きなギャップが存在しなくなる。
【００２６】
「垂直な」及び「垂直方向に整列した」とは面Ｐ１１とＰ１２に直交する向きを意味することを理解すれば、図３からセル１０３ａなどトランスジューサセル１０３のうちの幾つかは、ＡＳＩＣ１０６内の対応する結合パッド２２９ａと垂直方向に整列する、すなわちこれと重なることが理解できよう。すなわち、本明細書で使用する場合の「と垂直方向に整列した」及び「重なった」とは、セル１０３ａなどのトランスジューサセルが面Ｐ１１及びＰ１２と直交する方向で結合パッド２２９ａと整列していることを意味している。これに対して、水平オフセットとは、水平方向に変位しこのためフィーチャが垂直方向に整列していないことを意味している。一般に垂直方向整列とは、第１のフィーチャ（例えば、セル１０３）の一部または全体が、第２のフィーチャ（例えば、パッド２２９）の一部または全体と垂直方向に整列していることを意味する。セル１０３ｄ及び１０３ｅなどの別のセルは対応する結合パッドと垂直方向に整列しておらず、むしろ水平方向にオフセットされており、動作を有効にするためにこれらが接続されねばならない結合パッド２２９ｄ及び２２９ｅと重なっていない状態となっている。第１のフィーチャが第２のフィーチャと重なっていない関係に対する言及は、あるフィーチャのいかなる部分も第２のフィーチャの任意の一部と垂直方向に整列していないことを意味している。
【００２７】
モジュール１０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）はこれらを接続させる相手方の回路セル２２７（例えば、セル２２７ａ）と垂直方向に整列している一方、トランスジューサセル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）と対応する回路セル２２７（例えば、セル２２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル２２７の間の接続は、可撓性回路アセンブリ２４０内に形成させた複数の導電性経路２４５を備えた再分布システム２５０によって実現される。各導電性経路２４５は、ＡＳＩＣ回路接触パッド２２９と対応するトランスジューサ接触パッド２１２の間に電気的接続を提供する。
【００２８】
一例として、トランスジューサセル１０３ａが回路セル２２７ａと直に重なっている場合、トランスジューサセル１０３ａと回路セル２２７ａの間の電気的接続は上側フレックス接触パッド２４３ａと対応する下側フレックス接触パッド２４４ａの間の直線的導電性経路２４５ａを介して提供される。トランスジューサセル１０３ｄが回路セル２２７ｄと直に重なっていない場合、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル２２７ｄの間の電気的接続は、可撓性回路アセンブリ２４０内の導電性経路２４５ｄを介して提供される。導電性経路２４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル２２７ｄの間の整列不良に対応するための水平セクション２４５−Ｈを含む。例示的な経路２４５ｄは、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル２２７のピッチａ１２と異なるときに再分布システム２５０により提供される再分布機能を表している。可撓性回路アセンブリ２４０はさらに、Ｉ／Ｏ接点２３１と相互接続構造１０７の間に導電性経路（図示せず）を提供する。
【００２９】
図３の例示的なレイアウトでは、隣接する下側フレックス接触パッド２４４同士のピッチ間隔は図のように、均一でありかつ隣接する２つの回路セル２２７同士のピッチａ１２と同等とすることがあり、また隣接する上側フレックス接触パッド２４３同士のピッチ間隔は均一でありかつ隣接する２つのトランスジューサ回路セル１０３同士のピッチａ１１と同等とすることがある。さらに一般的には、隣接する上側フレックス接触パッド２４３同士のピッチ間隔は必ずしも均一とする必要はなく、また隣接する下側接触パッド同士のピッチ間隔は必ずしも均一とする必要はない。例えば、ａ１２より大きい可変のピッチだけ離間させている隣接する導電性経路２４５ｃ、２４５ｄ及び２４５ｅとその各々が関連付けされた隣接するパッド２４３ｃ、２４３ｄ及び２４３ｅ間には、可変の間隔を存在させることがある。隣接するトランスジューサ接触パッド２１２の間のピッチはトランスジューサセル１０３のピッチであるａ１１と同じでないことがある。上述した配列によって各トランスジューサ接触パッド２１２の対応する結合パッド２２９に対する接続が実現される一方、ピッチ間隔ａ１１とａ１２の差を許容して複数対のトランスジューサセル１０３と回路セル２２７の間の水平オフセットに対応している。
【００３０】
別の実施形態による図４は、トランスジューサアセンブリ３０１をトランスジューサモジュール２０の部分断面図で表している。アセンブリ３０１及びモジュール２０はそれぞれ、図３の実施形態のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。モジュール２０の図はさらに図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ図３を参照しながら記載した隣接するモジュール２０全体にわたって同じ面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル１０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。モジュール２０は、図３に関連して記載したようなトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４及び相互接続構造１０７、並びにコネクタ３０５及びＡＳＩＣ３０６を備える。上側表面３６１及び下側表面３６２を有する可撓性回路基板３６０から形成したコネクタ３０５は、図３のコネクタ１０５と機能的に同様である。コネクタ３０５は、可撓性回路基板３６０の上側表面３６１に沿って形成させた複数の上側フレックス接触パッド３６３（例えば、３６３ａ〜３６３ｅ）と、回路基板３６０の下側表面３６２に沿って形成させた複数の下側フレックス接触パッド３６４（例えば、３６４ａ〜３６４ｅ）と、パッド３６３及び３６４の対を接続する複数の導電性フレックス貫通ビア３６６と、を含む。コネクタ３０５はさらに、ＡＳＩＣ３０６を相互接続構造１０７と電気的に接続するための複数の下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド３６５と、モジュール２０からシステムコンソール１２０（図１参照）への相互接続構造１０７を介した外部接続を提供するためのフレックステール３６９−１と、を含む。別のモジュール２０からのフレックステール（例えば、３６９−ｎ）はさらに、相互接続構造１０７までルート設定されている。ＡＳＩＣ３０６は、ＡＳＩＣ３０６のエッジ３３２に沿って形成させたサブストレート３２０、上側表面３２１、下側表面３２２、回路領域３２３及びＩ／Ｏ領域３２４を有しており、図３のＡＳＩＣ１０６と機能的に同様であるが、金属化構造３４０内に再分布システム３５０として機能するように形成した複数の導電性経路３４５を含んでいる。
【００３１】
ＡＳＩＣ３０６は、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１３に沿って形成させた複数の同じ回路セル３２７ａ〜３２７ｅを含む。ＡＳＩＣサブストレート３２０とＡＳＩＣ金属化構造３４０の間の界面３２５に沿った回路セル接点３２８（参照番号３２８ａ〜３２８ｅ）を有する各回路セル３２７は、ＡＳＩＣ３０６のサブストレート３２０に重なり合った金属化構造３４０内に形成した幾つかの導電性経路３４５（例えば、３４５ａ〜３４５ｅ）のうちの１つを介して、対応する１つのトランスジューサセル１０３に電気信号を送りこれから電気信号を受け取っている。Ｉ／Ｏ領域３２４内において、ＡＳＩＣ３０６はさらに、その各々がＡＳＩＣサブストレート３２０と金属化構造３４０の間の界面３２５に沿って同じく形成させたＩ／Ｏ接点３３１を有する複数のＩ／Ｏ回路セル３３０を含む。図４の例示的な実施形態ではＩ／Ｏ結合パッド３３３は、ＡＳＩＣ３０６の上側表面３２１に沿って回路セル結合パッド３２９同士の間に形成させている。金属化構造３４０内に形成したＩ／Ｏ接続向けの複数の導電性経路３４６はその一部を、線Ａ−Ａ’が貫通する面と異なる面内の位置決めを示すための破線によって図示している。各Ｉ／Ｏ回路接点３３１は、Ｉ／Ｏ接続向けの導電性経路３４６のうちの１つを介して対応するＩ／Ｏ結合パッド３３３に（また、破線で示したような異なる面内で）接続されている。可撓性回路アセンブリ３６０は、Ｉ／Ｏ結合パッド３３３と相互接続構造１０７の間に、システムコンソール１２０（図１参照）に電気信号を送りかつこれから電気信号を受け取るための導電性経路（図示せず）を提供する。アレイ状のＩ／Ｏパッド３３３は、ＡＳＩＣ３０６の回路領域３２３の上側で金属化構造３４０を覆うように形成されることがある。
【００３２】
図４の実施形態では、各トランスジューサ接触パッド２１２はフレックス貫通ビア３６６によって接続を受ける対応する結合パッド３２９と重なっている。各ビア３６６は、トランスジューサセル１０３を再分布システム３５０内の導電性経路３４５に接続する導電性リードである。異方性導電性接着剤の第１の層３７１は、上側フレックス接触パッド３６３とトランスジューサ接触パッド２１２の対間の電気的接続を容易にしている。異方性導電性接着剤の第２の層３７２は、回路セル接続のための個々の下側フレックス接触パッド３６４と対応する回路結合パッド３２９の間の電気的接続を容易にすると共に、下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド３６５とＩ／Ｏ結合パッド３３３の間の電気的接続を容易にしている。
【００３３】
サブアレイ１０４内のトランスジューサセル１０３は、均一の第１のピッチ間隔ａ１１でＡＳＩＣ３０６及びフレックステール３６９−１全体にわたり面Ｐ１１に沿って延びる横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で形成されている。ＡＳＩＣ３０６内の回路セル３２７は、この実施形態ではａ１３＜ａ１１とするようなａ１３で表した第２のピッチ間隔で第２の面Ｐ１３に沿って形成されている。ＡＳＩＣ回路セル３２７のピッチ間隔ａ１３がトランスジューサセル１０３ピッチ間隔ａ１１より小さいと、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４はＡＳＩＣ３０６及びフレックステール３６９−１に重なる。各モジュールサブアレイ１０４内の横列ｘｒ及び縦列ｙｃに沿いかつ隣接するモジュール２０全体にわたる横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で位置決めされたトランスジューサセル１０３は、実質的に同じピッチ間隔を有しており隣接するモジュール２０同士、あるいは横列ｘｒ同士や縦列ｙｃ同士の間に大きなギャップが生じない。
【００３４】
モジュール２０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）は回路セル３２７（例えば、セル３２７ａ）に対して垂直方向に整列している一方、セル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）とこれを接続させる対応する回路セル３２７（例えば、セル３２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル３２７の間の接続は、複数の導電性経路３４５を有するＡＳＩＣ金属化構造３４０内に形成した再分布システム３５０によって実現される。各導電性経路３４５は、ＡＳＩＣ回路セル接点３２８と対応する回路セル結合パッド３２９の間に電気的接続を提供する。回路セル３２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル３２７ａの間の電気的接続は、回路セル接点３２８ａと対応する結合パッド３２９ａの間の直線的導電性経路３４５ａ、下側フレックス接触パッド３６４ａ、上側フレックス接触パッド３６３ａと対応する下側フレックス接触パッド３６４ａを接続するフレックス貫通ビア３６６、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ａを介して提供される。これに対して回路セル３２７ｄと直に重なっていないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル３２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接点３２８ｄと対応する結合パッド３２９ｄの間の導電性経路３４５ｄ、下側フレックス接触パッド３６４ｄ、上側フレックス接触パッド３６３ｄと対応する下側フレックス接触パッド３６４ｄを接続するフレックス貫通ビア３６６、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ｄを介して提供される。導電性経路３４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル３２７ｄの間の整列不良に対応するため水平の（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション３４５−Ｈを含む。
【００３５】
例示的な経路３４５ｄは、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル３２７のピッチａ１３と異なるときに金属化構造３４０内の再分布システム３５０（例えば、経路３４５ｃ、３４５ｄ及び３４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわちトランスジューサ接触パッド２１２が隣接するＡＳＩＣ３０６上の対応する回路の結合パッドと垂直方向に重なることができない場合に、モジュール２０内のトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実現することが可能である。
【００３６】
図４の例示的な実施形態では、隣接する回路セル接点３２８の間のピッチは均一としかつ隣接する２つの回路セル３２７同士のピッチａ１３と同等とすることがある。しかし、パッド３２９ａ、３２９ｂ、３２９ｃ、３２９ｄ及び３２９ｅによって立証されるように、回路セル結合パッド３２９同士のピッチ間隔はａ１２より大きい。隣接するトランスジューサ接触パッド２１２の間のピッチは、トランスジューサセル１０３に関して不均一となることがあるが、この実施形態では、セル１０３と対応する結合パッド３２９の対間の垂直方向整列を実現するように隣接する回路セル結合パッド３２９の間のピッチに十分に近づけるように表している。これによって、各トランスジューサ接触パッド２１２が対応する結合パッド３２９と直に重なることが可能となる一方、再分布システム３５０によって各トランスジューサセル１０３とこれが接続される回路セル３２７の間のピッチ間隔の任意のオフセットに対処している。別の実施形態では、複数の層または構造はそれぞれ、再分布機能の一部または全部を実行する。例えばフレックス基板３６０は、図３のアセンブリ２４０に関して図示したのと同様の水平のオフセットを有する導電性経路を含むように構成されることがあるが、再分布システム３５０によっても水平のオフセットが提供される。
【００３７】
図５の実施形態では、システム１００内部に位置決め可能なトランスジューサアセンブリ４０１についてトランスジューサモジュール３０の部分断面図で図示している。アセンブリ４０１及びモジュール３０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。さらにモジュール３０の図はさらに図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール２０全体にわたって同じ面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル１０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。図５の実施形態ではトランスジューサモジュール３０は、図３に関連して記載したようなトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４と、コネクタ４０５と、回路領域４２３及びＩ／Ｏ領域４２４を有するＡＳＩＣ４０６と、アセンブリコネクタ部分４９０と結合させた相互接続構造４０７と、を備える。
【００３８】
コネクタ４０５は上側表面４４１及び下側表面４４２を有する後処理金属化構造またはコネクタ金属化構造４４０から形成されると共に、図３のコネクタ１０５と機能的に同様である（ただし、フレックステールは組み込んでいない）。トランスジューササブアレイ１０４は異方性導電性接着剤の第１の層４７１によって構造４４０の上側表面４４１に取り付けられている。コネクタ４０５は、回路領域４２３を覆うように形成されており、かつＡＳＩＣ４０６のエッジ４３２に沿って形成させたＩ／Ｏ領域４２４を覆うように延びている。コネクタ４０５は、コネクタ金属化構造４４０の上側表面４４１に沿って形成させた複数の上側コネクタ接触パッド４４３（例えば、４４３ａ〜４４３ｅ）を含むと共に、トランスジューササブアレイ１０４とＡＳＩＣ４０６の間に電気的接続を提供するための複数の導電性経路４４５（例えば、４４５ａ〜４４５ｅ）による再分布システム４４４として機能する。導電性経路４４５は、ＡＳＩＣ４０６の上側表面４２１上に被着させたポリイミドやベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などの誘電性材料内にある導体材料（例えば、銅やアルミニウム）の多重層によって形成されることがある。トランスジューサセル１０３は、異方性導電性接着剤層４７１によってコネクタ金属化構造４４０の上側表面４４１に取り付けられる。
【００３９】
サブストレート４２０、上側表面４２５及び下側表面４２２を有するＡＳＩＣ４０６は、図３のＡＳＩＣ１０６と機能的に同様であるが、ＡＳＩＣ金属化構造４５０内に形成した一連の導電性経路４５２を含む。相互接続構造４０７は、図３の相互接続構造１０７と機能的に同様であるが、バンプ結合によってＡＳＩＣ４０６に接続されている。モジュール３０は、トランスジューサアセンブリ４０１を形成するように相互接続構造４０７と結合させている。
【００４０】
ＡＳＩＣ４０６はさらに、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１４に沿って形成させた複数の同じ回路セル４２７ａ〜４２７ｅを含む。ＡＳＩＣサブストレート４２０とＡＳＩＣ金属化構造４５０の間の界面４２５に沿った回路セル接点４２８（４２８ａ〜４２８ｅ）を有する各回路セル４２７は、ＡＳＩＣ４０６のサブストレート４２０に重なり合ったコネクタ金属化構造４４０内に形成した幾つかの導電性経路４４５（例えば、４４５ａ〜４４５ｅ）のうちの１つを介して、対応する１つのトランスジューサセル１０３に電気信号を送りこれから電気信号を受け取っている。Ｉ／Ｏ領域４２４においてＡＳＩＣ４０６は、その各々が同じくサブストレート表面４２５に沿って形成させたＩ／Ｏセル接点４３１を有する複数のＩ／Ｏセル４３０を含む。ＡＳＩＣ金属化構造４５０は、ＡＳＩＣ上側表面４２１に沿って形成させた複数の回路セル接触パッド４２９を含む。ＡＳＩＣ金属化構造４５０内の各垂直導電性経路４５２は、各回路セル接点４２８と対応するセル接触パッド４２９の間に電気的接続を提供する。別の実施形態では、回路セル接点４２８と対応する回路セル接触パッド４２９の対間の導電性経路４５２は水平のオフセットによって形成させることがある。
【００４１】
ＡＳＩＣ４０６のＩ／Ｏ領域４２４には複数のダイ貫通ビア４３６が形成されている。各ダイ貫通ビア４３６は銅などの導体材料によって満たされるかメッキされており、またバンプ下金属パッド４３３は各ビアの位置でＡＳＩＣ４０６の下側表面４２２に沿って形成されている。ダイ貫通ビア４３６は線Ａ−Ａ’を通過する面と異なる面内に来ることがあるため破線で示している。はんだバンプ４３４はバンプ下金属パッド４３３を覆うように形成されている。相互接続構造４０７は上側表面４８２及び下側表面４８３を有する大面積可撓性回路基板４８１である。これは、上側表面４８２上に形成された複数のフレックス接触パッド４８４を含む。Ｉ／Ｏ接触パッド４３３とフレックス接触パッド４８４の間の電気的接触は、結合パッド４８５を形成するバンプ結合によって実施されている。結合パッド４８５の周りには誘電性接着剤層４８６が設けられている。コネクタ部分４９０と結合させた基板４８１は、個々のモジュール３０と図１に示したシステムコンソール１２０の間の電気的接続を提供する。別の実施形態では、相互接続構造４０７はアモルファスシリコン層でコーティングしたガラスサブストレート、ポリイミドサブストレート、セラミックサブストレート、プリント回路基板などの回路基板構造を含むことがある。
【００４２】
モジュール３０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）は回路セル４２７（例えば、セル４２７ａ）に対して垂直方向に整列されている一方、セル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）と対応する回路セル４２７（例えば、セル４２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル４２７の間の接続は、複数の導電性経路４４５を有する後処理金属化構造４４０内に形成した再分布システム４４４によって実現される。
【００４３】
各導電性経路４４５は、コネクタ接触パッド４４３と対応する回路セル結合パッド４２９の間に電気的接続を提供する。回路セル４２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル４２７ａの間の電気的接続は、回路セル接点４２８ａ、ＡＳＩＣ金属化構造４５０内の導電性経路４５２、回路セル結合パッド４２９ａ、コネクタ接触パッド４４３ａと回路セル結合パッド４２９ａの間の直線的導電性経路４４５ａ、コネクタ接触パッド４４３ａ並びにトランスジューサ接触パッド２１２ａを介して提供される。回路セル４２７ｄと直に重なっていないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接点４２８ｄ、ＡＳＩＣ金属化構造４５０内の導電性経路４５２、回路セル結合パッド４２９ｄ、コネクタ接触パッド４４３ｄと回路セル結合パッド４２９ｄの間の導電性経路４４５ｄ、コネクタ接触パッド４４３ｄ並びにトランスジューサ接触パッド２１２ｄを介して提供される。
【００４４】
導電性経路４４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション４４５−Ｈを含む。例示的な経路４４５ｄは、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル４２７のピッチａ１４と異なるときに後処理金属化構造４４０内の再分布システム４４４（例えば、経路４４５ｃ、４４５ｄ及び４４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわち、トランスジューサ接触パッド２１２が隣接するＡＳＩＣ４０６上の対応する回路の結合パッドと重なることができない場合に、モジュール３０内のトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実現することが可能である。
【００４５】
各サブアレイ１０４内のトランスジューサセル１０３は、均一の第１のピッチ間隔ａ１１で回路領域４２３を覆いかつＩ／Ｏ領域４２４を覆うように面Ｐ１１に沿って延びる横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で形成されている。ＡＳＩＣ４０６内の回路セル４２７は、ａ１４＜ａ１１であるような第２のピッチ間隔ａ１４で面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１４に沿って形成されている。しなしながらＡＳＩＣ回路セル４２７のピッチ間隔ａ１４がトランスジューサセル１０３のピッチ間隔ａ１１より小さい場合でも、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４はなお回路領域４２３とＩ／Ｏ領域４２４の両者と重なることができる。各サブアレイ１０４内で横列及び縦列に沿いかつ隣接するモジュール３０全体にわたって延びる横列及び縦列の形で位置決めされたトランスジューサセル１０３は、実質的に同じピッチ間隔を有しており、隣接するモジュール同士の間に大きなギャップが生じない。
【００４６】
再分布システム４４４は、後処理金属化構造４４０内に形成した複数の導電性経路４４５を備える。各導電性経路４４５は、ＡＳＩＣ回路セル接触パッド４２９と対応するコネクタ接触パッド４４３の間に電気的接続を提供する。一例として、回路セル４２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル４２７ａの間の電気的接続は、回路セル接触パッド４２９ａと対応する導体接触パッド４４３ａの間の垂直な導電性経路４４５ａを介して提供される。回路セル４２７ｄと直に重ならないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接触パッド４２９ｄと対応する導体接触パッド４４３ｄの間の導電性経路４４５ｄを介して提供される。導電性経路４４３ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション４４５−Ｈを含む。
【００４７】
図６には、システム１００内におけるトランスジューサアセンブリ５０１の別の例示的な実施形態についてモジュール４０の部分断面図で図示している。アセンブリ５０１及びモジュール４０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。さらにモジュール４０の図は、図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール４０全体にわたって面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル１０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。トランスジューサモジュール４０は、図３に関連して記載したようなトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４と、図５に関連して記載したような相互接続構造４０７と、コネクタ５０５と、回路領域５２３及びＩ／Ｏ領域５２４を有するＡＳＩＣ５０６と、を備える。上側表面５４１及び下側表面５４２を有する介在体５４０から形成したコネクタ５０５は、図３のコネクタ１０５と機能的に同様である（ただし、フレックステールは組み込んでいない）。
【００４８】
トランスジューササブアレイ１０４は異方性導電性接着剤の第１の層５７１によって介在体５４０の上側表面５４１に取り付けられている。コネクタ５０５は、介在体５４０の上側表面５４１に沿って形成させた複数の上側介在体接触パッド５４３（例えば、５４３ａ〜５４３ｅ）と、介在体５４０の下側表面５４２に沿って形成させた複数の下側介在体接触パッド５４４（例えば、５４４ａ〜５４４ｅ）と、パッド５４３及び５４４の対を接続するための複数の導電性経路５４５（例えば、５４５ａ〜５４５ｅ）と、を含む。介在体５４０は、ＡＳＩＣ５０６と対応するトランスジューササブアレイ１０４の間に電気的接続を提供する複数の導電性経路５４５による再分布システム５４６の役割をする。サブストレート５２０、上側表面５２１及び下側表面５２２を有するＡＳＩＣ５０６は、図３のＡＳＩＣ１０６と機能的に同様であるが、ＡＳＩＣ５０６の下側表面５２２に沿って形成した回路領域５２３及びＩ／Ｏ領域５２４を含む。モジュール４０は、トランスジューサアセンブリ５０１を形成するように相互接続構造４０７と結合させている。コネクタ５０５及び再分布システム５４６は、１つまたは複数の可撓性回路を備えた可撓性回路アセンブリから形成されることがあり、さらにまた隣接するＡＳＩＣ５０６同士の間に電気的接続を提供することがある。
【００４９】
トランスジューサセル１０３は、異方性導電性接着剤の第１の層５７１によって介在体５４０の上側表面５４１に取り付けられており、かつＡＳＩＣ５０６の上側表面５２１は異方性導電性接着剤の第２の層５７２によって介在体５４０の下側表面５４２に取り付けられている。ＡＳＩＣ５０６は、回路領域５２３内に複数の回路セル５２７を有しまたＡＳＩＣ５０６のエッジ５３２に沿って形成されたＩ／Ｏ領域５２４内に複数のＩ／Ｏ回路セル５３０を有しており、さらに銅などの導体材料で満たされたまたはメッキされた一連のダイ貫通ビア５３６を含む。導電性ダイ貫通ビア５３６は、線Ａ−Ａ’を通る面と異なる面内にあるため破線で示している。
【００５０】
各回路セル５２７内においてＡＳＩＣ５０６の下側表面５２２に沿って形成させた回路セル接点５２８は、ＡＳＩＣ５０６の上側表面５２２に沿って形成させた対応する背面側接触パッド５２９とビア５３６を介して結合している。Ｉ／Ｏ領域５２４内において複数のＩ／Ｏ接点５３１はＡＳＩＣ５０６の下側表面５２２に沿って形成されている。
【００５１】
相互接続構造４０７は、図５を参照しながら記載したようなその上側表面４８２上に形成した複数のフレックス接触パッド４８４を有する大面積可撓性回路基板４８１から形成されている。個々のＩ／Ｏ接点５３１と対応するフレックス接触パッド４８４の間の電気的接触はバンプ結合によって実施されている。各Ｉ／Ｏ接点５３１上にはバンプ下金属パッド５４８が形成されており、また各バンプ下金属パッド５４８上には、はんだバンプ５４９が形成されている。はんだバンプ５４９とフレックス接触パッド４８４の間の結合は熱及び圧縮によって実現し、結合パッド５８５を形成している。結合パッド５８５の周りには誘電性接着剤５８６が提供される。結合パッド５８５は一般に、多重レベル金属結合パッドスタックである。介在体５４０とＡＳＩＣ５０６の間の接続もまたバンプ結合によって実施することができる。すなわち、はんだバンプ５４９をその上に形成したバンプ下金属パッドとして接点５２９が形成されることがある。接点５２９上に形成したはんだバンプと介在体接触パッド５４４の間の結合は熱及び圧縮によって実施し、多重レベル金属結合パッドスタックを形成している。
【００５２】
別の実施形態において図示したように、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４は、回路領域５２３を覆いかつＩ／Ｏ領域５２４を覆うように均一の第１のピッチ間隔ａ１１で第１の面Ｐ１１に沿って延びる横列及び縦列の形に形成されている。ＡＳＩＣ５０６内の回路セル５２７は、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１５に沿ってａ１５＜ａ１１であるような第２のピッチ間隔（この実施形態ではａ１５で示す）で形成されている。ＡＳＩＣ回路セル５２７のピッチ間隔ａ１５がトランスジューサセル１０３のピッチ間隔ａ１１より小さいと、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４は回路領域５２３及びＩ／Ｏ領域５２４と重なり、これによって大きなギャップを伴わないタイル配置が可能となる。
【００５３】
モジュール４０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）は回路セル５２７（例えば、セル５２７ａ）に対して垂直方向に整列させる一方、セル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）と対応する回路セル５２７（例えば、セル５２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル５２７の間の接続は介在体５４０内に形成されかつ複数の導電性経路５４５を有する再分布システム５４６によって実現される。各導電性経路５４５は、上側介在体接触パッド５４３と下側介在体接触パッド５４４の間に電気的接続を提供する。回路セル５２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル５２７ａの間の電気的接続は、回路セル接点５２８ａ、ＡＳＩＣ５０６内の導電性ダイ貫通ビア５３６、背面側結合パッド５２９ａ、下側介在体接触パッド５４４ａ、上側介在体接触パッド５４３ａと下側介在体接触パッド５４４ａの間の直線的導電性経路５４５ａ、上側介在体接触パッド５４４ａ、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ａを介して提供される。
【００５４】
回路セル５２７ｄと直に重なっていないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル５２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接点５２８ｄ、ＡＳＩＣ５０６内の導電性ダイ貫通ビア５３６、背面側結合パッド５２９ｄ、下側介在体接触パッド５４４ｄ、上側介在体接触パッド５４３ｄと下側介在体接触パッド５４４ｄの間の導電性経路５４５ｄ、上側介在体接触パッド５４４ｄ、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ｄを介して提供される。導電性経路５４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル５２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション５４５−Ｈを含む。例示的な経路５４５ｄによって、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル５２７のピッチａ１５と異なるときに、介在体５４０内の再分布システム５４６（例えば、経路５４５ｃ、５４５ｄ及び５４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわち、トランスジューサ接触パッド２１２が隣接するＡＳＩＣ５０６上の対応する回路の結合パッドと重なることができない場合に、モジュール４０内のトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実施することが可能である。
【００５５】
図６のレイアウト例では、隣接する下側介在体接触パッド５４４同士のピッチ間隔は均一でありかつ隣接する２つの回路セル５２７同士のピッチａ１５と同等である。隣接する上側介在体接触パッド５４３同士のピッチ間隔は均一でありかつ隣接する２つのトランスジューサセル１２３同士のピッチａ１１と同等である。別の実施形態では、設計の柔軟性を高めるために上側介在体接触パッド５４３同士のピッチ間隔を不均一とすることができる。上述の配列によって、対応する結合パッド５２９に対する各トランスジューサ接触パッド２１２の垂直方向整列、並びに複数対のトランスジューサセル１０３と回路セル５２７の間の水平オフセットに対応するためのピッチ間隔の適当な変更が実現される。
【００５６】
図７の部分断面図では、別の例示的な実施形態に従ったトランスジューサアセンブリ６０１のモジュール５０を図示している。アセンブリ６０１及びモジュール５０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。図７の実施形態では、モジュール５０は、相互接続構造４０７、図６に関連して記載したＡＳＩＣ５０６及びコネクタ５０５、並びにトランスジューサセル６０３のサブアレイ６０４を備える。モジュール５０の図は、図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール５０全体にわたって面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル６０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。モジュール５４０によって形成されたコネクタ５０５は、異方性導電性接着剤層５７２内の介在体パッド５４４と背面側結合パッド５２９の対の係合によって電気的に接触させるように表している。図６を参照しながら記載したような別法では、介在体５４０とＡＳＩＣ５０６の間の接続はさらに、その接点５２９がその上に形成したはんだバンプ５４９によってバンプ下金属パッドとして形成されているようなバンプ結合を用いて実現することができる。
【００５７】
トランスジューサセル６０３のサブアレイ６０４は、図３のトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４と機能的に同様であるが、図７のトランスジューサセル６０３はｃＭＵＴトランスジューサ素子となっている。こうしたｃＭＵＴトランスジューサセル６０３からなるアレイは典型的には、例えばヘビードープのシリコンウェハから形成されることがあるような下側表面６４７を有するトランスジューササブストレート６４０上に作成される。各ｃＭＵＴトランスジューサセル６０３では、薄肉の膜やダイアフラム６４１（例えば、窒化ケイ素やケイ素の層）をサブストレート６４０の上に吊着させている。膜６４１は、酸化ケイ素や窒化ケイ素から製作し得るような絶縁支持体６４２によって支持されている。膜６４１とサブストレート６４０の間のキャビティ６４３は空気や気体を充填させることや、完全にまたは部分的に真空状態にすることがある。アルミニウム合金やその他適当な導体材料などの導体材料からなる薄膜または層は膜６４１上に前側電極６４４を形成させると共に、サブストレート６４０上にトランスジューサ底側電極６４５を形成させるように導体材料から製作された別の薄膜または層がパターン形成されている。別法として底側電極は半導体サブストレート６４０の適当なドーピングによって形成させることが可能である。図７に示すように単一のｃＭＵＴセルによってトランスジューサセルを形成することが可能であるが、別に単一のトランスジューサセル６０３に割り当てた空間内部に複数の周辺支持体６４２を伴った複数のｃＭＵＴセルを構成することも可能である。別に単一のトランスジューサセル６０３に割り当てた空間内部に複数のｃＭＵＴセルを構成するケースでは、単一のトランスジューサセル６０３の領域内部のｃＭＵＴセルのすべてを単一の貫通ビア６４８によって供給することも可能である。
【００５８】
トランスジューササブストレート６４０内部には複数の貫通ビア６４８が形成され、これがアルミニウムや銅などの導体材料で満たされている。複数のトランスジューサ接触パッド６５３はトランスジューササブストレート６４０の下側表面６４７に沿って形成されている。トランスジューササブストレート６４０内に形成した貫通ビア６４８の各々は、ｃＭＵＴトランスジューサ底側電極６４５と対応するトランスジューサ接触パッド６５３の間に電気的接続を提供する。
【００５９】
図８の部分断面図では、別の例示的な実施形態によるトランスジューサアセンブリ７０１内のモジュール６０を図示している。アセンブリ７０１及びモジュール６０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。図８の実施形態では、モジュール６０は、相互接続構造４０７、ＡＳＩＣ５０６及び図７に関連して記載したようなｃＭＵＴトランスジューサセル６０３を備える。トランスジューサセル６０３のサブアレイ６０４に沿ってコネクタ６０５が形成されている。モジュール６０の図もまた、図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール６０全体にわたって面Ｐ１１に沿って延びるｃＭＵＴトランスジューサセル６０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。この例ではコネクタ６０５は半導体サブストレート６４０上でｃＭＵＴトランスジューサセルと一体化させている。
【００６０】
アルミニウム合金その他適当な導体材料などの導体材料からなる薄膜または層は膜６４１上に前側電極６４４を形成させると共に、サブストレート６４０上にトランスジューサ底側電極６４５を形成させるように導体材料から製作された別の薄膜または層がパターン形成されている。別法として、底側電極は半導体サブストレート６４０の適当なドーピングによって形成させることが可能である。図８に示すように、単一のｃＭＵＴセルによってトランスジューサセルを形成することが可能であるが、図７に関連して検討したように別に単一のトランスジューサセル６０３に割り当てた空間内部に複数の周辺支持体６４２を伴った複数のｃＭＵＴセルを構成することも可能である。
【００６１】
トランスジューササブストレート６４０内には複数の貫通ビア６４８が形成され、これがアルミニウムや銅などの導体材料で満たされている。複数のキャプチャパッド６７３はトランスジューササブストレート６４０の下側表面６４７に沿って形成されることがある。トランスジューササブストレート６４０内に形成した貫通ビア６４８の各々は、ｃＭＵＴトランスジューサ底側電極６４５と対応するトランスジューサキャプチャパッド６７３の間に電気的接続を提供する。
【００６２】
コネクタ６０５は、図７のコネクタ５０５と機能的に同様であるが、トランスジューササブストレート６４０の下側表面６４７を覆うような相互接続構造（例えば、多重レベル金属化）として形成させている。コネクタ６０５は、各キャプチャパッド６７３とコネクタ結合パッド５４４の間を電気的に接触させるように表している。結合パッド５４４と背面側ＡＳＩＣ結合パッド５２９の対は異方性導電性接着剤層６７２の内部で結合させている。図６を参照しながら記載したような別法では、コネクタ６０５とＡＳＩＣ５０６の間の接続はさらに、はんだバンプ５４９がその上に形成されたバンプ下金属パッドとしてその接点５２９が形成されるようなバンプ結合を用いて実現させることが可能である。
【００６３】
モジュール６０では、トランスジューサセル６０３のうちの幾つか（例えば、セル６０３ａ）は回路セル５２７（例えば、セル５２７ａ）に対して垂直方向に整列する一方、セル６０３の別のセル（例えば、セル６０３ｄ）と対応する回路セル５２７（例えば、セル５２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル６０３と回路セル５２７の間の接続は複数の導電性経路７４５を有する再分布システム６０５によって実現される。各導電性経路７４５はキャプチャパッド６７３と接触パッド５４４の間に電気的接続を提供する。トランスジューサセル６０３ａは電気的に接続される相手方となる回路セル５２７ａと直に重なっている。トランスジューサセル６０３ｄは接続される相手となる回路セル５２７ｄと直に重なっていない。導電性経路７４５ｄは、トランスジューサセル６０３ｄと回路セル５２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション７４５−Ｈを含む。例示的な経路７４５ｄは、トランスジューサセル６０３のピッチａ３１が回路セル５２７のピッチａ２２と異なるときに相互接続構造コネクタ６０５（例えば、経路７４５ｃ、７４５ｄ及び７４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわち、トランスジューサ接触パッドが隣接するＡＳＩＣ５０６上で対応する回路の結合パッドと重なることができない場合に、モジュール６０内におけるトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実現することができる。
【００６４】
上述の配列によって、対応する結合パッド５２９に対する各トランスジューサ接触パッド２１２の垂直方向整列が実現され、また複数対のトランスジューサセル１０３と回路セル５２７の間の水平オフセットに対応するためのピッチ間隔の適当な変更が実現される。
【００６５】
大面積アレイ・トランスジューサアセンブリの製造はモジュール式設計によって簡略化することができる。多数のモジュール１０によって、電力線とディジタルプログラミングバス線、並びに多数のアナログ信号チャンネルを共有することが可能である。これらの電力線及び信号線は、図５、６及び７の実施形態において図示したような可撓性回路基板などの適当な大面積サブストレート４８１から形成した相互接続構造４０７に対するバンプ結合によってバス接続（ｂｕｓｓｅｄ ｏｕｔ）されている。電力線及び信号線はさらにアモルファスシリコンパネルや標準的なプリント回路基板上でバス接続されることもある。ＡＳＩＣ１０６は、可撓性モジュールを提供するように２５マイクロメートル〜１００マイクロメートル以上の全体厚まで薄くさせることがある。薄肉のＡＳＩＣ１０６を含んだ複数の可撓性モジュール１０を備える大面積トランスジューサモジュールアセンブリ１０１は一般撮像向けの湾曲アレイに適している。
【００６６】
本発明に関する多くの実施形態を図示し説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者によって本特許請求の範囲の記載に従って本発明の精神及び趣旨を逸脱することなく多くの修正形態、変形形態、置換形態及び等価形態が実施されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】超音波撮像システムのブロック図である。
【図２】大面積アレイ・トランスジューサアセンブリの部分平面図である。
【図３】図２の大面積アレイ・トランスジューサアセンブリの断面図である。
【図４】トランスジューサモジュールの別の例の部分断面図である。
【図５】トランスジューサモジュールの別の例の部分断面図である。
【図６】トランスジューサモジュールの別の例の部分断面図である。
【図７】本発明によるトランスジューサモジュールのさらに別の例の部分断面図である。
【図８】本発明によるトランスジューサモジュールのまた別の例の部分断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、２０、３０、４０、５０、６０ モジュール
１１ アレイ
１００ システム
１０１ アセンブリ
１０２ アレイ
１０３ トランスジューサセル
１０３ａ〜１０３ｄ セル
１０４ サブアレイ
１０５ コネクタ
１０６ 特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）
１０７ 構造
１１０ 探触子ユニット
１１９ コネクタ
１２０ コンソール
１２２ 制御器
１２３ トランスジューサセル
１２４ ビーム形成器
１２６ プロセッサ
１２７ 走査変換装置
１２９ コネクタ
１３０ ケーブル
１４０ ディスプレイ
１４１ 検査対象
１４２ 超音波線
１４４ 反射
１４６ 探求部位
２１１ トランスジューサ構成要素
２１２ 接触パッド
２１２ａ〜２１２ｅ 接触パッド
２１３、２１４ 電極
２１５ 上側表面
２１６ 切溝
２１７ 下側表面
２２０ サブストレート
２２１ 上側表面
２２２ 下側表面
２２３、２２４ 領域
２２７ 回路セル
２２８ 接点
２２９、２３３ 結合パッド
２３０ 素子
２３１ 接点
２３２ エッジ
２４０ アセンブリ
２４１ 上側表面
２４２ 下側表面
２４３、２４４ パッド
２４３ａ〜２４３ｅ パッド
２４４ａ〜２４４ｅ パッド
２４５ 経路
２４５ａ〜２４５ｅ 経路
２４５−Ｈ 水平セクション
２４６ 接触パッド
２４９ テール
２４９−１ フレックステール
２４９ａ〜２４９−ｎ フレックステール
２５０ 再分布システム
２７１、２７２ 層
２８０ サブストレート
２９０ コネクタ部分
３０１ トランスジューサアセンブリ
３０５ コネクタ
３０６ ＡＳＩＣ
３２０ サブストレート
３２１ 上側表面
３２２ 下側表面
３２３ 回路領域
３２４ 領域
３２５ 界面
３２７ 回路セル
３２７ａ〜３２７ｅ 回路セル
３２８ 接点
３２９ パッド
３２９ａ〜３２９ｄ パッド
３３０ セル
３３１ 接点
３３２ エッジ
３３３ パッド
３４０ 構造
３４５、３４６ 経路
３５０ 再分布システム
３６０ 基板
３６１ 上側表面
３６２ 下側表面
３６３、３６４ パッド
３６３ａ〜３６３ｅ パッド
３６４ａ〜３６４ｅ パッド
３６５ 接触パッド
３６６ フレックスビア
３６９−１．１ フレックステール
３６９−ｎ フレックステール
３７１、３７２ 層
４０１ アセンブリ
４０５ コネクタ
４０６ ＡＳＩＣ
４０７ 相互接続構造
４２０ サブストレート
４２１ 上側表面
４２２ 下側表面
４２３、４２４ 領域
４２５ 界面、 表面
４２７、４３０ セル
４２７ａ〜４２７ｅ 回路セル
４２８ セル接点
４２８ａ〜４２８ｅ セル接点
４２９ パッド
４３１ セル接点
４３２ エッジ
４３３ パッド
４３４ バンプ
４３６ ビア
４４０ 構造
４４１ 上側表面
４４２ 下側表面
４４３ パッド
４４３ａ〜４４３ｅ 経路
４４４ 再分布システム
４４５、４５２ 経路
４４５ａ〜４４５ｅ 経路
４４５Ｈ 水平セクション
４５０ 構造
４７１ 層
４８１ 基板
４８２ 上側表面
４８３ 下側表面
４８４、４８５ パッド
４８６ 層
４９０ コネクタ部分
５０１ アセンブリ
５０５ コネクタ
５０６ ＡＳＩＣ
５２０ サブストレート
５２１ 上側表面
５２２ 下側表面
５２３、５２４ 領域
５２７ 回路セル
５２７ａ〜５２７ｄ 回路セル
５２８ セル接点
５２９ 結合パッド
５３０ セル
５３１ 接点
５３２ エッジ
５３６ ビア
５４０ 介在体
５４１ 上側表面
５４２ 下側表面
５４３、５４４ パッド
５４５ 経路
５４５ａ〜５４５ｅ 経路
５４６ 再分布システム
５４８ パッド
５４９ バンプ
５７１、５７２ 層
５８５ パッド
５８６ 接着剤
６０１ トランスジューサアセンブリ
６０３ トランスジューサセル
６０３ａ セル
６０３ｄ セル
６０４ サブアレイ
６０５ コネクタ
６４０ サブストレート
６４１ 膜、ダイアフラム
６４２ 支持体
６４３ キャビティ
６４４、６４５ 電極
６４７ 下側表面
６４８ ビア
６５３ 接触パッド
６７２ 層
６７３ キャプチャパッド
７０１ トランスジューサアセンブリ
７４５ 経路
７４５ａ〜７４５ｅ 経路
７４５−Ｈ 水平セクション
Ｐ１１ 面
Ｐ１２ 面
Ｐ１４ 面
ｘ 横列
ｙ 縦列
【技術分野】
【０００１】
（連邦政府支援による研究開発）
本発明は、国立衛生研究所が与えた契約番号第１ ＲＯ１ ＥＢ００２４８５−０１号に基づく連邦政府支援を得てなされたものである。連邦政府は本発明に関して明確な権利を有する。
【０００２】
本発明は、全般的には超音波やＸ線解析で使用されるタイプの大面積アレイ監視／撮像システムに関し、さらに詳細には、高密度トランスジューサアレイを処理回路と組み合わせるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
超音波監視／撮像システムは、音響インピーダンスの変化を生じる箇所である表面界面による反射を受ける短い高周波数音響パルスを生成させるためにトランスジューサアレイを用いている。トランスジューサは反射されたエネルギーを、検査対象を表した２次元または３次元の画像情報を作成するように処理を受ける電気信号に変換する。
【０００４】
音響トランスジューサセルは典型的には、探触子アセンブリ内で電子回路によって構成された圧電式やマイクロマシン加工のトランスジューサからなる多重層構造をしている。この電気信号は検査対象構造の画像を作成し表示するために、典型的には探触子アセンブリの外部にあるビーム形成回路によってさらに処理される。
【０００５】
超音波探触子はトランスジューサアレイと一体化したビーム形成回路の一部分を包含することが望ましく、これによってトランスジューサ探触子と信号処理機能や制御機能を提供する外部のシステムとの間にケーブルを接続することに由来する複雑性や悪影響のおそれを低減することが可能である。例えば数メートル程度の距離にわたって延びるケーブルを接続すると、大きなキャパシタンス効果が生じる可能性がある。さらに、トランスジューサアセンブリから受け取った信号は微弱で、ＲＦ干渉を受けることがあり、また望ましくない低Ｓ／Ｎ比を示すことがある。こうした影響を緩和するためには、例えば増幅、パルス生成、送信／受信切替を提供するフロントエンド回路セルを、トランスジューサアレイと一体化させることができる。
【０００６】
超音波探触子アセンブリ内のトランスジューサアレイは典型的には、約２０ｃｍ２の面積に及んでいる。内部にある出血や腫瘍のスクリーニングなどの新たな医学的用途では、３００ｃｍ２程度といったかなり大きなアレイが必要である。非医学的用途では、さらに大きなアレイが望ましいことがある。
【特許文献１】米国特許第５，５２７，７４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした大型のアレイは、多数のトランスジューサモジュールを横列及び縦列の形でタイル配置させることによって形成されることがある。各トランスジューサモジュールは、トランスジューサセルのサブアレイと、該サブアレイと結合させた集積回路と、を備える。大きなトランスジューサ面積の動作性能はモジュール同士の間隔に大きなバラツキがあるとかなり劣化する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態では、超音波監視システムは横列及び縦列の形で配列させると共に第１の面に沿って第１の方向に第１のピッチで形成させたアレイ状のトランスジューサセルを有する探触子ユニットを伴うように形成されている。第１の面と平行な第２の面に沿って、アレイ状の回路セルを含む集積回路が形成されている。これらの回路セルは第１の方向に沿って第１のピッチより小さい第２のピッチだけ離間させている。トランスジューサセルの第１のセルはこれらの面のうちの１つに対して直交する方向で回路セルの第１のセルと垂直方向に整列させると共にこれに対する接続を有しており、またトランスジューサセルの第２のセルは第２の回路セルと重なり合わないように第２の回路セルの位置を基準とした垂直方向整列からオフセットさせている。トランスジューサセルのアレイと回路セルのアレイの間には、第１のトランスジューサセルの第１の回路セルに対する接続並びに第２のトランスジューサセルの第２の回路セルとの接続を形成するように構成された接続サブシステムが位置決めされている。集積回路１０６と処理回路の間に電気的接続を提供するように相互接続構造が位置決めされている。
【０００９】
トランスジューサ回路を有する超音波撮像システムを形成する方法は、第１の面に沿って第１の方向に第１のピッチを有するアレイ状のトランスジューサセルを設ける工程と、アレイ状の回路セルを備えかつそのエッジに沿って形成させた複数のＩ／Ｏパッドを備えた集積回路デバイスを設ける工程と、を含む。回路セルは第１の方向に沿って第１のピッチより小さい第２のピッチで形成させており、該セルの第１のセルはこれに対する接続のために第１の面に対して直交する方向で第１の回路セルと重なっており、かつ第２のトランスジューサセルは第２の回路セルと重ならないように第１のトランスジューサセル及び第１の回路セルの位置を基準としてオフセットさせている。第２のセルと第２の回路セルの間の接続をルート設定するように再分布システムが構成されている。アレイ状のコネクタを備えるような相互接続構造が設けられている。これらのコネクタは、複数のトランスジューサモジュール内の集積回路構造のＩ／Ｏパッドと超音波撮像システムの電子構成要素の間に接続を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、単に一例として添付の図面を参照しながら一実施形態について例証している以下の説明からより明瞭に理解できよう。
【００１１】
図面全体を通じて同じ特徴を示すために同じ参照番号を使用している。図面内の個々のフィーチャは縮尺どおりでないことがある。
【００１２】
図１は例示的な超音波監視システム１００を表しており、この例は比較的軽量でハンドへルド用途に適した探触子ユニットを有する医学的撮像向けのタイプのうちの１つである。より一般には、本発明の実施形態は一般にトランスジューサの大型のアレイを組み込んだ音響式監視／撮像システム（ただし、これらに限らない）を含む。
【００１３】
システム１００は、多重チャンネルケーブル１３０によってシステムコンソール１２０に接続された探触子ユニット１１０と、コンソール１２０に接続されたディスプレイ１４０と、を含む。探触子ユニット１１０は、トランスジューサセル１０３のアレイ１０２、コネクタ１０５、複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０６、及び相互接続構造１０７を有するトランスジューサアセンブリ１０１を備える。コンソール１２０は、システム制御器１２２、主ビーム形成器１２４、画像プロセッサ１２６、及び走査変換装置１２７を含む。トランスジューサセルアレイ１０２は、その各々が横列と縦列の形に配列させた同じ数のトランスジューサセル１０３を包含した複数のトランスジューササブアレイ１０４を含む。図２の平面図に例示的なトランスジューササブアレイ１０４を図示している。各サブアレイ１０４はコネクタ１０５を介して対応する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０６と結合させている。本明細書で使用する場合に処理回路という語は、システム１００を含む撮像及び監視システムに共通の信号処理機能を実行する様々なタイプのアナログ回路やディジタル回路を意味している。例えば、探触子ユニット内やシステムコンソール内に配置させた回路（例えば、画像プロセッサ）は増幅、フィルタ処理、ビーム形成、画像処理などの機能を支援する処理回路を含むものと理解すべきである。図示した実施形態はこうした回路に関する配置を指定しているが、これは限定を意味するものではない。システムコンソール内に配置させる回路は部分的にあるいはその全体を探触子ユニット内部に組み入れることがあり、また探触子ユニット内の回路がコンソール内に位置決めされることがある。さらに、本発明を組み込んだ幾つかの実施形態は必ずしもコンソールを必要としないことがある。
【００１４】
相互接続構造１０７は、その各々がトランスジューササブアレイ１０４のうちの１つを関連付けされたＡＳＩＣ１０６とシステムコンソール１２０内の回路（例えば、処理回路）との間で信号を送信及び受信するように結合させている。図３〜７の実施形態におけるアセンブリ１０１は、その各々が多数のトランスジューサセル１０３を有する対応するサブアレイ１０４に接続された多数のＡＳＩＣ１０６を含む。探触子ユニット１１０とシステムコンソール１２０の間において、探触子ユニット１１０内の探触子ユニット線コネクタ１１９とシステムコンソール１２０内のコンソール線コネクタ１２９の間に結合させたケーブル１３０を介して情報が転送される。
【００１５】
システムコンソール１２０内において、システム制御器１２２はシステム１００の動作のために必要なタイミング信号を提供するために、主ビーム形成器１２４、画像プロセッサ１２６、及び探触子ユニット１１０内のＡＳＩＣ１０６と結合させている。各ＡＳＩＣ１０６は、トランスジューササブアレイ１０４に電子的送信信号を提供して本図において超音波線１４２で表した超音波圧力波を発生させており、この圧力波は検査対象１４１内の探求部位１４６からの反射１４４としてアレイに戻されることがある。主ビーム形成器１２４はディスプレイ１４０のための画像を形成するために走査変換装置１２７と結合させている。
【００１６】
図２の平面図は、アセンブリ１０１の横列ｘｉ及び縦列ｙｊに沿ってアレイ１１内に形成した多数のトランスジューサモジュール１０を備える超音波撮像システム１００のトランスジューサアセンブリ１０１を表している。トランスジューサアセンブリ１０１は、図４〜７に図示したトランスジューサアセンブリ３０１、４０１、５０１及び６０１のうちの任意の１つと機能的に交換可能であり、またモジュール１０は、図４〜７のモジュール２０、３０、４０及び５０のうちの任意の１つと機能的に交換可能である。トランスジューサセル１０３は別の実施形態で示したトランスジューサセルと機能的に交換可能であり、またサブアレイ１０４は別の実施形態に示したサブアレイと機能的に交換可能である。各モジュール１０は、横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で配列させたセル１０３を有するトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４を備えており、これによってサブアレイ１０４は一体となってトランスジューサセル１０３のすべてが横列ｘｒ及び縦列ｙｃに沿って配列された大型のアレイ１０２を形成している。横列ｘｒ及び縦列ｙｃ並びにモジュール１０は面Ｐ１１（図３参照）に沿って延びており、また幾つかの実施形態では、セル１０３のすべてが同じ面内に位置決めされている。別の実施形態では、そのセルは面Ｐ１１に対して曲率を有するアレイを形成することがある。トランスジューササブアレイ１０４及び対応するＡＳＩＣ１０６を備えた各モジュール１０は、トランスジューサアセンブリ１０１を形成するように相互接続構造１０７と結合させている。
【００１７】
図２の線Ａ−Ａ’に沿って切った図３の部分断面図を見ると、トランスジューサアセンブリ１０１内の例示的なトランスジューサモジュール１０の１つを表している。各モジュール１０は、横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で配列させたセル１０３を有するトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４を備えており、このサブアレイ１０４は一体となって、トランスジューサセル１０３のすべてが横列ｘｒ及び縦列ｙｃに沿って配列されている大きなアレイ１０２を形成している。横列ｘｒ及び縦列ｙｃ並びにモジュール２０は面Ｐ１１に沿って延びており、また幾つかの実施形態ではそのセル１０３のすべてが同じ面内に位置決めされている。トランスジューササブアレイ１０４及び対応する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）１０６を備えた各モジュール１０は、相互接続構造１０７と結合されて図１に示すようにトランスジューサアセンブリ１０１を形成している。
【００１８】
各モジュール１０は、トランスジューササブアレイ１０４と、複数のトランスジューサ回路セル２２７（例えば、２２７ａ〜２２７ｅ）を有するＡＳＩＣ１０６と、サブアレイ１０４内の個々のトランスジューサセル１０３とＡＳＩＣ１０６内の対応する回路セル２２７の間の回路接続界面の役割をするコネクタ１０５と、を含む。コネクタ１０５は図示したように、上側表面２４１に沿って形成させた複数の上側フレックス接触パッド２４３（例えば、２４３ａ〜２４３ｅ）と、下側表面２４２に沿って形成させた複数の下側フレックス接触パッド２４４（例えば、２４４ａ〜２４４ｅ）と、パッド２４３及び２４４からなる対を接続する複数の導電性経路２４５（例えば、２４５ａ〜２４５ｅ）と、を有する可撓性回路アセンブリ２４０とすることがあり；またさらには本図面においてフレックステール２４９−１で表した可撓性コネクタ部分を含むことがある。コネクタ１０５はさらに、図示したＡＳＩＣ１０６に隣接する１つまたは複数の別のＡＳＩＣ向けの電気的接続を提供することがある。
【００１９】
各サブアレイ１０４内のトランスジューサセル１０３は、コネクタ１０５を介してモジュール１０内のＡＳＩＣ１０６に配線されている。アレイ状のトランスジューサモジュール１０は、剛性のサブストレート２８０から形成した相互接続構造１０７（例えば、プリント回路基板）に対して接続させることがある。すなわち、複数のフレックステール２４９−１〜２４９−ｎによってモジュール１０のうちの１つと相互接続構造１０７のサブストレート２８０の間の接続界面を提供することがある。フレックステールは相互接続構造１０７に対する取り付けを有効にするために、標準的な回路基板コネクタ、フレックス圧力コネクタ、異方性導電薄膜（ＡＣＦ）、あるいは別の任意の接続機構を組み込むことがある。システムコンソール１２０（図１参照）に信号を送出しこれから信号を受け取るために、構造１０７はアセンブリコネクタ部分２９０と結合させている。
【００２０】
各トランスジューサセル１０３内においてトランスジューサ構成要素２１１は、下側または後側電極２１３を覆うように形成させたジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料を備えており、これを後側電極２１３の下側表面２１７に沿って形成させた対応するトランスジューサ接触パッド２１２（例えば、２１２ａ〜２１２ｅのうちの１つ）と接続させている。前側電極２１４は、トランスジューササブアレイ１０４全体の上側表面２１５を覆うように被着させた薄肉の導体材料であり、これによりモジュール１０内のトランスジューサセル１０３のすべてに対する共通の接地電極を提供することができる。圧電材料以外に各トランスジューサ構成要素２１１はさらに、検査対象に音響信号を送出し該対象から音響信号を受け取るのに適した音響特性を提供する１つまたは複数の整合層（図示せず）を備えることがある。整合層の間には、圧電材料の最上部に（例えば、前側電極によって）位置決めするのではなく、あるいはこうした位置決めに加えて共通の接地を形成させることがある。各後側電極２１３及びトランスジューサ構成要素２１１は、トランスジューサ構成要素２１１及び後側電極２１３に対する平行鋸引きによって作成し得る一連の空間または切溝２１６によって別の電極や構成要素から電気的に隔絶させている。トランスジューサセル１０３を分離させる前または後に、整合層を付着してトランスジューサセル１０３の前側電極２１４を再接続し、これによりこれらに１つの共有電極を有させている。トランスジューサセル１０３は例えば、ジルコン酸チタン酸鉛トランスジューサセル（ＰＺＴ）、マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ）や亜鉛ニオブ酸鉛−チタン酸鉛（ＰＺＮ−ＰＴ）などの単一結晶材料、容量性マイクロマシン加工超音波トランスジューサセル（ｃＭＵＴ）、圧電マイクロマシン加工超音波トランスジューサセル（ｐＭＵＴ）、あるいはポリふっ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）トランスジューサセルとすることがある。
【００２１】
ＡＳＩＣ１０６は、サブストレート２２０と、上側表面２２１と、下側表面２２２と、回路領域２２３と、ＡＳＩＣ１０６のエッジ２３２に沿って形成させたＡＳＩＣサブストレート２２０内まで延びる入力／出力（Ｉ／Ｏ）領域２２４と、を含む。Ｉ／Ｏ領域２２４はＩ／Ｏ回路や保護回路を含むことがある。ＡＳＩＣ１０６の回路領域２２３は、その各々がＡＳＩＣ１０６の上側表面２２１に沿うと共に回路セル結合パッド２２９を介して対応する下側フレックス接触パッド２４４に接続された回路セル接点２２８（参照番号２２８ａ〜２２８ｅで示す）を有する同種のトランスジューサ回路セル（例えば、２２７ａ〜２２７ｅ）からなるアレイから形成されている。各回路セル２２７は、ある１つのトランスジューサセル１０３に電気信号を送り、この同じトランスジューサセル１０３から信号を受け取る。ＡＳＩＣ１０６のＩ／Ｏ領域２２４は、その各々がＡＳＩＣ１０６の上側表面２２１に沿っており、隣接するＩ／Ｏ結合パッド２３３を介して下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド２４６に接続されており、かつ図１に示したシステムコンソール１２０に信号を送りこれから信号を受け取るためのコネクタ１０５内部の導電性トレースに沿ったＩ／Ｏ素子接点２３１を有する複数のＩ／Ｏ素子２３０から形成されている。個々のトレースは、コネクタ部分２４９−１を貫通して延びると共にＩ／Ｏ接触パッド２４６を相互接続構造１０７に接続しているが、図３では図示していない。
【００２２】
ＡＳＩＣ１０６は、可撓性モジュールを提供するように２５〜１００マイクロメートルの全体厚まで薄肉とすることがある。可撓性モジュールにより形成した湾曲したアレイによって平坦な面内に形成するアレイと比べてより良好な撮像品質を提供することが可能となる。湾曲したアレイは、湾曲した表面に沿って比較的小さいモジュールをタイル配置させることによって形成することができる。すなわち湾曲したアレイは、面に対する角度を可変として該面に沿って形成させた一連の平坦モジュールからなる。トランスジューササブアレイ１０４は、可撓性回路アセンブリ２４０の上側フレックス接触パッド２４３（２４３ａ〜２４３ｅ）とトランスジューサ接触パッド２１２の間の電気的接続を容易にするような異方性導電性接着剤の第１の層２７１によって可撓性回路アセンブリ２４０の上側表面２４１に取り付けられる。別法として、上側フレックス接触パッド２４３とトランスジューサ接触パッド２１２の間の電気的接続は、はんだボールや「チップオンフレックス（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｌｅｘ）」あるいは非導電性接着剤を付着させこれに次いで熱及び圧力をかけ、これにより接着剤を電気的表面が互いに接触状態になるように延ばすことによって形成させることがある。ＡＳＩＣとの接続も、標準的な高密度フレックスベースの処理を用いて実現させることがあり、この際にＡＳＩＣの接続は、フレックス材料内の導電性ビア（すなわち、ＡＳＩＣ上のパッドとの電気的接触を提供するビア）によって一体に形成させることがある。例えば、参照により本明細書に組み込むものとする米国特許第５，５２７，７４１号を参照されたい。
【００２３】
ＡＳＩＣ１０６は、下側フレックス接触パッド２４４と回路結合パッド２２９の間の電気的接続を容易にするような異方性導電性接着剤の第２の層２７２によって回路アセンブリ２４０の下側表面２４２に取り付けられる。別法として、下側フレックス接触パッド２４４と回路結合パッド２２９の間の電気的接続はまた、はんだボールや「チップオンフレックス」あるいは圧縮変位結合などよく知られた別の方法によって形成されることもある。第２の接着剤層２７２はさらに、下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド２４６とＩ／Ｏ結合パッド２３３の間の電気的接触を有効にしている。別の実施形態では、高い音響インピーダンス（例えば、＞６０ＭＲａｙｌ）を有する導電性または非導電性の脱整合層を、可撓性回路アセンブリ２４０とトランスジューササブアレイ１０４の間に配置させることがある。非導電性媒体では、トランスジューサセル１０３と回路アセンブリ２４０の間に接続を提供するように層を貫通するようなビアを形成させることがある。トランスジューサセル１０３とアセンブリ２４０の間に低い音響インピーダンス（例えば、＜８ＭＲａｙｌ）を有する裏当てスタックが位置決めされることもあることが企図される。
【００２４】
回路アセンブリ２４０のフレックステール２４９−１は、モジュール１０のＩ／Ｏ結合パッド２３３からアセンブリコネクタ部分２９０と結合させた相互接続構造１０７まで信号をルート設定している。相互接続構造１０７は個々のモジュール１０からＩ／Ｏ信号を受け取る。別のモジュール１０からのフレックステール２４９（例えば、２４９−ｎ）も、システムコンソール１１０（図１参照）に対する接続のために相互接続構造１０７までルート設定されている。Ｉ／Ｏ結合パッド２３３は、各ＡＳＩＣ１０６の複数のエッジに沿って形成させることがあり、またモジュール１０の異なる側のエッジに沿って形成できる複数のフレックステール２４９を介して撮像システムの別の回路と接続している。別の実施形態では、各フレックステール２４９は複数のモジュール１０からの信号をルート設定することがある。
【００２５】
トランスジューササブアレイ１０４は均一の第１のピッチ間隔ａ１１でＩ／Ｏ領域２２４とフレックステール２４９−１の両者を覆うように第１の面Ｐ１１に沿って延びている。ＡＳＩＣ１０６内の回路セル２２７は、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１２に沿ってａ１２＜ａ１１とした第２のピッチ間隔ａ１２で形成されている。ＡＳＩＣ回路セル２２７のピッチ間隔ａ１２がトランスジューサセル１０３のピッチ間隔ａ１１より小さいと、図示したように各トランスジューササブアレイ１０４は、ＡＳＩＣ１０６とフレックステール２４９−１の両者と重なることができる。これによって、アセンブリ１０１全体にわたって均等間隔の横列ｘｒと均等間隔の縦列ｙｃをもつ大面積アレイ・トランスジューサアセンブリ１０１を形成するようなトランスジューサモジュール１０のタイル配置が可能となり、これによってアセンブリ１０１全体に及ぶ横列及び縦列全体にわたってモジュール同士の間隔に大きなバラツキが存在せず、また隣接するサブアレイのセル１０３同士の間に大きなギャップが存在しなくなる。
【００２６】
「垂直な」及び「垂直方向に整列した」とは面Ｐ１１とＰ１２に直交する向きを意味することを理解すれば、図３からセル１０３ａなどトランスジューサセル１０３のうちの幾つかは、ＡＳＩＣ１０６内の対応する結合パッド２２９ａと垂直方向に整列する、すなわちこれと重なることが理解できよう。すなわち、本明細書で使用する場合の「と垂直方向に整列した」及び「重なった」とは、セル１０３ａなどのトランスジューサセルが面Ｐ１１及びＰ１２と直交する方向で結合パッド２２９ａと整列していることを意味している。これに対して、水平オフセットとは、水平方向に変位しこのためフィーチャが垂直方向に整列していないことを意味している。一般に垂直方向整列とは、第１のフィーチャ（例えば、セル１０３）の一部または全体が、第２のフィーチャ（例えば、パッド２２９）の一部または全体と垂直方向に整列していることを意味する。セル１０３ｄ及び１０３ｅなどの別のセルは対応する結合パッドと垂直方向に整列しておらず、むしろ水平方向にオフセットされており、動作を有効にするためにこれらが接続されねばならない結合パッド２２９ｄ及び２２９ｅと重なっていない状態となっている。第１のフィーチャが第２のフィーチャと重なっていない関係に対する言及は、あるフィーチャのいかなる部分も第２のフィーチャの任意の一部と垂直方向に整列していないことを意味している。
【００２７】
モジュール１０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）はこれらを接続させる相手方の回路セル２２７（例えば、セル２２７ａ）と垂直方向に整列している一方、トランスジューサセル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）と対応する回路セル２２７（例えば、セル２２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル２２７の間の接続は、可撓性回路アセンブリ２４０内に形成させた複数の導電性経路２４５を備えた再分布システム２５０によって実現される。各導電性経路２４５は、ＡＳＩＣ回路接触パッド２２９と対応するトランスジューサ接触パッド２１２の間に電気的接続を提供する。
【００２８】
一例として、トランスジューサセル１０３ａが回路セル２２７ａと直に重なっている場合、トランスジューサセル１０３ａと回路セル２２７ａの間の電気的接続は上側フレックス接触パッド２４３ａと対応する下側フレックス接触パッド２４４ａの間の直線的導電性経路２４５ａを介して提供される。トランスジューサセル１０３ｄが回路セル２２７ｄと直に重なっていない場合、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル２２７ｄの間の電気的接続は、可撓性回路アセンブリ２４０内の導電性経路２４５ｄを介して提供される。導電性経路２４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル２２７ｄの間の整列不良に対応するための水平セクション２４５−Ｈを含む。例示的な経路２４５ｄは、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル２２７のピッチａ１２と異なるときに再分布システム２５０により提供される再分布機能を表している。可撓性回路アセンブリ２４０はさらに、Ｉ／Ｏ接点２３１と相互接続構造１０７の間に導電性経路（図示せず）を提供する。
【００２９】
図３の例示的なレイアウトでは、隣接する下側フレックス接触パッド２４４同士のピッチ間隔は図のように、均一でありかつ隣接する２つの回路セル２２７同士のピッチａ１２と同等とすることがあり、また隣接する上側フレックス接触パッド２４３同士のピッチ間隔は均一でありかつ隣接する２つのトランスジューサ回路セル１０３同士のピッチａ１１と同等とすることがある。さらに一般的には、隣接する上側フレックス接触パッド２４３同士のピッチ間隔は必ずしも均一とする必要はなく、また隣接する下側接触パッド同士のピッチ間隔は必ずしも均一とする必要はない。例えば、ａ１２より大きい可変のピッチだけ離間させている隣接する導電性経路２４５ｃ、２４５ｄ及び２４５ｅとその各々が関連付けされた隣接するパッド２４３ｃ、２４３ｄ及び２４３ｅ間には、可変の間隔を存在させることがある。隣接するトランスジューサ接触パッド２１２の間のピッチはトランスジューサセル１０３のピッチであるａ１１と同じでないことがある。上述した配列によって各トランスジューサ接触パッド２１２の対応する結合パッド２２９に対する接続が実現される一方、ピッチ間隔ａ１１とａ１２の差を許容して複数対のトランスジューサセル１０３と回路セル２２７の間の水平オフセットに対応している。
【００３０】
別の実施形態による図４は、トランスジューサアセンブリ３０１をトランスジューサモジュール２０の部分断面図で表している。アセンブリ３０１及びモジュール２０はそれぞれ、図３の実施形態のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。モジュール２０の図はさらに図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ図３を参照しながら記載した隣接するモジュール２０全体にわたって同じ面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル１０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。モジュール２０は、図３に関連して記載したようなトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４及び相互接続構造１０７、並びにコネクタ３０５及びＡＳＩＣ３０６を備える。上側表面３６１及び下側表面３６２を有する可撓性回路基板３６０から形成したコネクタ３０５は、図３のコネクタ１０５と機能的に同様である。コネクタ３０５は、可撓性回路基板３６０の上側表面３６１に沿って形成させた複数の上側フレックス接触パッド３６３（例えば、３６３ａ〜３６３ｅ）と、回路基板３６０の下側表面３６２に沿って形成させた複数の下側フレックス接触パッド３６４（例えば、３６４ａ〜３６４ｅ）と、パッド３６３及び３６４の対を接続する複数の導電性フレックス貫通ビア３６６と、を含む。コネクタ３０５はさらに、ＡＳＩＣ３０６を相互接続構造１０７と電気的に接続するための複数の下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド３６５と、モジュール２０からシステムコンソール１２０（図１参照）への相互接続構造１０７を介した外部接続を提供するためのフレックステール３６９−１と、を含む。別のモジュール２０からのフレックステール（例えば、３６９−ｎ）はさらに、相互接続構造１０７までルート設定されている。ＡＳＩＣ３０６は、ＡＳＩＣ３０６のエッジ３３２に沿って形成させたサブストレート３２０、上側表面３２１、下側表面３２２、回路領域３２３及びＩ／Ｏ領域３２４を有しており、図３のＡＳＩＣ１０６と機能的に同様であるが、金属化構造３４０内に再分布システム３５０として機能するように形成した複数の導電性経路３４５を含んでいる。
【００３１】
ＡＳＩＣ３０６は、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１３に沿って形成させた複数の同じ回路セル３２７ａ〜３２７ｅを含む。ＡＳＩＣサブストレート３２０とＡＳＩＣ金属化構造３４０の間の界面３２５に沿った回路セル接点３２８（参照番号３２８ａ〜３２８ｅ）を有する各回路セル３２７は、ＡＳＩＣ３０６のサブストレート３２０に重なり合った金属化構造３４０内に形成した幾つかの導電性経路３４５（例えば、３４５ａ〜３４５ｅ）のうちの１つを介して、対応する１つのトランスジューサセル１０３に電気信号を送りこれから電気信号を受け取っている。Ｉ／Ｏ領域３２４内において、ＡＳＩＣ３０６はさらに、その各々がＡＳＩＣサブストレート３２０と金属化構造３４０の間の界面３２５に沿って同じく形成させたＩ／Ｏ接点３３１を有する複数のＩ／Ｏ回路セル３３０を含む。図４の例示的な実施形態ではＩ／Ｏ結合パッド３３３は、ＡＳＩＣ３０６の上側表面３２１に沿って回路セル結合パッド３２９同士の間に形成させている。金属化構造３４０内に形成したＩ／Ｏ接続向けの複数の導電性経路３４６はその一部を、線Ａ−Ａ’が貫通する面と異なる面内の位置決めを示すための破線によって図示している。各Ｉ／Ｏ回路接点３３１は、Ｉ／Ｏ接続向けの導電性経路３４６のうちの１つを介して対応するＩ／Ｏ結合パッド３３３に（また、破線で示したような異なる面内で）接続されている。可撓性回路アセンブリ３６０は、Ｉ／Ｏ結合パッド３３３と相互接続構造１０７の間に、システムコンソール１２０（図１参照）に電気信号を送りかつこれから電気信号を受け取るための導電性経路（図示せず）を提供する。アレイ状のＩ／Ｏパッド３３３は、ＡＳＩＣ３０６の回路領域３２３の上側で金属化構造３４０を覆うように形成されることがある。
【００３２】
図４の実施形態では、各トランスジューサ接触パッド２１２はフレックス貫通ビア３６６によって接続を受ける対応する結合パッド３２９と重なっている。各ビア３６６は、トランスジューサセル１０３を再分布システム３５０内の導電性経路３４５に接続する導電性リードである。異方性導電性接着剤の第１の層３７１は、上側フレックス接触パッド３６３とトランスジューサ接触パッド２１２の対間の電気的接続を容易にしている。異方性導電性接着剤の第２の層３７２は、回路セル接続のための個々の下側フレックス接触パッド３６４と対応する回路結合パッド３２９の間の電気的接続を容易にすると共に、下側フレックスＩ／Ｏ接触パッド３６５とＩ／Ｏ結合パッド３３３の間の電気的接続を容易にしている。
【００３３】
サブアレイ１０４内のトランスジューサセル１０３は、均一の第１のピッチ間隔ａ１１でＡＳＩＣ３０６及びフレックステール３６９−１全体にわたり面Ｐ１１に沿って延びる横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で形成されている。ＡＳＩＣ３０６内の回路セル３２７は、この実施形態ではａ１３＜ａ１１とするようなａ１３で表した第２のピッチ間隔で第２の面Ｐ１３に沿って形成されている。ＡＳＩＣ回路セル３２７のピッチ間隔ａ１３がトランスジューサセル１０３ピッチ間隔ａ１１より小さいと、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４はＡＳＩＣ３０６及びフレックステール３６９−１に重なる。各モジュールサブアレイ１０４内の横列ｘｒ及び縦列ｙｃに沿いかつ隣接するモジュール２０全体にわたる横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で位置決めされたトランスジューサセル１０３は、実質的に同じピッチ間隔を有しており隣接するモジュール２０同士、あるいは横列ｘｒ同士や縦列ｙｃ同士の間に大きなギャップが生じない。
【００３４】
モジュール２０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）は回路セル３２７（例えば、セル３２７ａ）に対して垂直方向に整列している一方、セル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）とこれを接続させる対応する回路セル３２７（例えば、セル３２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル３２７の間の接続は、複数の導電性経路３４５を有するＡＳＩＣ金属化構造３４０内に形成した再分布システム３５０によって実現される。各導電性経路３４５は、ＡＳＩＣ回路セル接点３２８と対応する回路セル結合パッド３２９の間に電気的接続を提供する。回路セル３２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル３２７ａの間の電気的接続は、回路セル接点３２８ａと対応する結合パッド３２９ａの間の直線的導電性経路３４５ａ、下側フレックス接触パッド３６４ａ、上側フレックス接触パッド３６３ａと対応する下側フレックス接触パッド３６４ａを接続するフレックス貫通ビア３６６、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ａを介して提供される。これに対して回路セル３２７ｄと直に重なっていないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル３２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接点３２８ｄと対応する結合パッド３２９ｄの間の導電性経路３４５ｄ、下側フレックス接触パッド３６４ｄ、上側フレックス接触パッド３６３ｄと対応する下側フレックス接触パッド３６４ｄを接続するフレックス貫通ビア３６６、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ｄを介して提供される。導電性経路３４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル３２７ｄの間の整列不良に対応するため水平の（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション３４５−Ｈを含む。
【００３５】
例示的な経路３４５ｄは、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル３２７のピッチａ１３と異なるときに金属化構造３４０内の再分布システム３５０（例えば、経路３４５ｃ、３４５ｄ及び３４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわちトランスジューサ接触パッド２１２が隣接するＡＳＩＣ３０６上の対応する回路の結合パッドと垂直方向に重なることができない場合に、モジュール２０内のトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実現することが可能である。
【００３６】
図４の例示的な実施形態では、隣接する回路セル接点３２８の間のピッチは均一としかつ隣接する２つの回路セル３２７同士のピッチａ１３と同等とすることがある。しかし、パッド３２９ａ、３２９ｂ、３２９ｃ、３２９ｄ及び３２９ｅによって立証されるように、回路セル結合パッド３２９同士のピッチ間隔はａ１２より大きい。隣接するトランスジューサ接触パッド２１２の間のピッチは、トランスジューサセル１０３に関して不均一となることがあるが、この実施形態では、セル１０３と対応する結合パッド３２９の対間の垂直方向整列を実現するように隣接する回路セル結合パッド３２９の間のピッチに十分に近づけるように表している。これによって、各トランスジューサ接触パッド２１２が対応する結合パッド３２９と直に重なることが可能となる一方、再分布システム３５０によって各トランスジューサセル１０３とこれが接続される回路セル３２７の間のピッチ間隔の任意のオフセットに対処している。別の実施形態では、複数の層または構造はそれぞれ、再分布機能の一部または全部を実行する。例えばフレックス基板３６０は、図３のアセンブリ２４０に関して図示したのと同様の水平のオフセットを有する導電性経路を含むように構成されることがあるが、再分布システム３５０によっても水平のオフセットが提供される。
【００３７】
図５の実施形態では、システム１００内部に位置決め可能なトランスジューサアセンブリ４０１についてトランスジューサモジュール３０の部分断面図で図示している。アセンブリ４０１及びモジュール３０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。さらにモジュール３０の図はさらに図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール２０全体にわたって同じ面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル１０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。図５の実施形態ではトランスジューサモジュール３０は、図３に関連して記載したようなトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４と、コネクタ４０５と、回路領域４２３及びＩ／Ｏ領域４２４を有するＡＳＩＣ４０６と、アセンブリコネクタ部分４９０と結合させた相互接続構造４０７と、を備える。
【００３８】
コネクタ４０５は上側表面４４１及び下側表面４４２を有する後処理金属化構造またはコネクタ金属化構造４４０から形成されると共に、図３のコネクタ１０５と機能的に同様である（ただし、フレックステールは組み込んでいない）。トランスジューササブアレイ１０４は異方性導電性接着剤の第１の層４７１によって構造４４０の上側表面４４１に取り付けられている。コネクタ４０５は、回路領域４２３を覆うように形成されており、かつＡＳＩＣ４０６のエッジ４３２に沿って形成させたＩ／Ｏ領域４２４を覆うように延びている。コネクタ４０５は、コネクタ金属化構造４４０の上側表面４４１に沿って形成させた複数の上側コネクタ接触パッド４４３（例えば、４４３ａ〜４４３ｅ）を含むと共に、トランスジューササブアレイ１０４とＡＳＩＣ４０６の間に電気的接続を提供するための複数の導電性経路４４５（例えば、４４５ａ〜４４５ｅ）による再分布システム４４４として機能する。導電性経路４４５は、ＡＳＩＣ４０６の上側表面４２１上に被着させたポリイミドやベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）などの誘電性材料内にある導体材料（例えば、銅やアルミニウム）の多重層によって形成されることがある。トランスジューサセル１０３は、異方性導電性接着剤層４７１によってコネクタ金属化構造４４０の上側表面４４１に取り付けられる。
【００３９】
サブストレート４２０、上側表面４２５及び下側表面４２２を有するＡＳＩＣ４０６は、図３のＡＳＩＣ１０６と機能的に同様であるが、ＡＳＩＣ金属化構造４５０内に形成した一連の導電性経路４５２を含む。相互接続構造４０７は、図３の相互接続構造１０７と機能的に同様であるが、バンプ結合によってＡＳＩＣ４０６に接続されている。モジュール３０は、トランスジューサアセンブリ４０１を形成するように相互接続構造４０７と結合させている。
【００４０】
ＡＳＩＣ４０６はさらに、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１４に沿って形成させた複数の同じ回路セル４２７ａ〜４２７ｅを含む。ＡＳＩＣサブストレート４２０とＡＳＩＣ金属化構造４５０の間の界面４２５に沿った回路セル接点４２８（４２８ａ〜４２８ｅ）を有する各回路セル４２７は、ＡＳＩＣ４０６のサブストレート４２０に重なり合ったコネクタ金属化構造４４０内に形成した幾つかの導電性経路４４５（例えば、４４５ａ〜４４５ｅ）のうちの１つを介して、対応する１つのトランスジューサセル１０３に電気信号を送りこれから電気信号を受け取っている。Ｉ／Ｏ領域４２４においてＡＳＩＣ４０６は、その各々が同じくサブストレート表面４２５に沿って形成させたＩ／Ｏセル接点４３１を有する複数のＩ／Ｏセル４３０を含む。ＡＳＩＣ金属化構造４５０は、ＡＳＩＣ上側表面４２１に沿って形成させた複数の回路セル接触パッド４２９を含む。ＡＳＩＣ金属化構造４５０内の各垂直導電性経路４５２は、各回路セル接点４２８と対応するセル接触パッド４２９の間に電気的接続を提供する。別の実施形態では、回路セル接点４２８と対応する回路セル接触パッド４２９の対間の導電性経路４５２は水平のオフセットによって形成させることがある。
【００４１】
ＡＳＩＣ４０６のＩ／Ｏ領域４２４には複数のダイ貫通ビア４３６が形成されている。各ダイ貫通ビア４３６は銅などの導体材料によって満たされるかメッキされており、またバンプ下金属パッド４３３は各ビアの位置でＡＳＩＣ４０６の下側表面４２２に沿って形成されている。ダイ貫通ビア４３６は線Ａ−Ａ’を通過する面と異なる面内に来ることがあるため破線で示している。はんだバンプ４３４はバンプ下金属パッド４３３を覆うように形成されている。相互接続構造４０７は上側表面４８２及び下側表面４８３を有する大面積可撓性回路基板４８１である。これは、上側表面４８２上に形成された複数のフレックス接触パッド４８４を含む。Ｉ／Ｏ接触パッド４３３とフレックス接触パッド４８４の間の電気的接触は、結合パッド４８５を形成するバンプ結合によって実施されている。結合パッド４８５の周りには誘電性接着剤層４８６が設けられている。コネクタ部分４９０と結合させた基板４８１は、個々のモジュール３０と図１に示したシステムコンソール１２０の間の電気的接続を提供する。別の実施形態では、相互接続構造４０７はアモルファスシリコン層でコーティングしたガラスサブストレート、ポリイミドサブストレート、セラミックサブストレート、プリント回路基板などの回路基板構造を含むことがある。
【００４２】
モジュール３０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）は回路セル４２７（例えば、セル４２７ａ）に対して垂直方向に整列されている一方、セル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）と対応する回路セル４２７（例えば、セル４２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル４２７の間の接続は、複数の導電性経路４４５を有する後処理金属化構造４４０内に形成した再分布システム４４４によって実現される。
【００４３】
各導電性経路４４５は、コネクタ接触パッド４４３と対応する回路セル結合パッド４２９の間に電気的接続を提供する。回路セル４２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル４２７ａの間の電気的接続は、回路セル接点４２８ａ、ＡＳＩＣ金属化構造４５０内の導電性経路４５２、回路セル結合パッド４２９ａ、コネクタ接触パッド４４３ａと回路セル結合パッド４２９ａの間の直線的導電性経路４４５ａ、コネクタ接触パッド４４３ａ並びにトランスジューサ接触パッド２１２ａを介して提供される。回路セル４２７ｄと直に重なっていないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接点４２８ｄ、ＡＳＩＣ金属化構造４５０内の導電性経路４５２、回路セル結合パッド４２９ｄ、コネクタ接触パッド４４３ｄと回路セル結合パッド４２９ｄの間の導電性経路４４５ｄ、コネクタ接触パッド４４３ｄ並びにトランスジューサ接触パッド２１２ｄを介して提供される。
【００４４】
導電性経路４４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション４４５−Ｈを含む。例示的な経路４４５ｄは、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル４２７のピッチａ１４と異なるときに後処理金属化構造４４０内の再分布システム４４４（例えば、経路４４５ｃ、４４５ｄ及び４４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわち、トランスジューサ接触パッド２１２が隣接するＡＳＩＣ４０６上の対応する回路の結合パッドと重なることができない場合に、モジュール３０内のトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実現することが可能である。
【００４５】
各サブアレイ１０４内のトランスジューサセル１０３は、均一の第１のピッチ間隔ａ１１で回路領域４２３を覆いかつＩ／Ｏ領域４２４を覆うように面Ｐ１１に沿って延びる横列ｘｒ及び縦列ｙｃの形で形成されている。ＡＳＩＣ４０６内の回路セル４２７は、ａ１４＜ａ１１であるような第２のピッチ間隔ａ１４で面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１４に沿って形成されている。しなしながらＡＳＩＣ回路セル４２７のピッチ間隔ａ１４がトランスジューサセル１０３のピッチ間隔ａ１１より小さい場合でも、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４はなお回路領域４２３とＩ／Ｏ領域４２４の両者と重なることができる。各サブアレイ１０４内で横列及び縦列に沿いかつ隣接するモジュール３０全体にわたって延びる横列及び縦列の形で位置決めされたトランスジューサセル１０３は、実質的に同じピッチ間隔を有しており、隣接するモジュール同士の間に大きなギャップが生じない。
【００４６】
再分布システム４４４は、後処理金属化構造４４０内に形成した複数の導電性経路４４５を備える。各導電性経路４４５は、ＡＳＩＣ回路セル接触パッド４２９と対応するコネクタ接触パッド４４３の間に電気的接続を提供する。一例として、回路セル４２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル４２７ａの間の電気的接続は、回路セル接触パッド４２９ａと対応する導体接触パッド４４３ａの間の垂直な導電性経路４４５ａを介して提供される。回路セル４２７ｄと直に重ならないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接触パッド４２９ｄと対応する導体接触パッド４４３ｄの間の導電性経路４４５ｄを介して提供される。導電性経路４４３ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル４２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション４４５−Ｈを含む。
【００４７】
図６には、システム１００内におけるトランスジューサアセンブリ５０１の別の例示的な実施形態についてモジュール４０の部分断面図で図示している。アセンブリ５０１及びモジュール４０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。さらにモジュール４０の図は、図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール４０全体にわたって面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル１０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。トランスジューサモジュール４０は、図３に関連して記載したようなトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４と、図５に関連して記載したような相互接続構造４０７と、コネクタ５０５と、回路領域５２３及びＩ／Ｏ領域５２４を有するＡＳＩＣ５０６と、を備える。上側表面５４１及び下側表面５４２を有する介在体５４０から形成したコネクタ５０５は、図３のコネクタ１０５と機能的に同様である（ただし、フレックステールは組み込んでいない）。
【００４８】
トランスジューササブアレイ１０４は異方性導電性接着剤の第１の層５７１によって介在体５４０の上側表面５４１に取り付けられている。コネクタ５０５は、介在体５４０の上側表面５４１に沿って形成させた複数の上側介在体接触パッド５４３（例えば、５４３ａ〜５４３ｅ）と、介在体５４０の下側表面５４２に沿って形成させた複数の下側介在体接触パッド５４４（例えば、５４４ａ〜５４４ｅ）と、パッド５４３及び５４４の対を接続するための複数の導電性経路５４５（例えば、５４５ａ〜５４５ｅ）と、を含む。介在体５４０は、ＡＳＩＣ５０６と対応するトランスジューササブアレイ１０４の間に電気的接続を提供する複数の導電性経路５４５による再分布システム５４６の役割をする。サブストレート５２０、上側表面５２１及び下側表面５２２を有するＡＳＩＣ５０６は、図３のＡＳＩＣ１０６と機能的に同様であるが、ＡＳＩＣ５０６の下側表面５２２に沿って形成した回路領域５２３及びＩ／Ｏ領域５２４を含む。モジュール４０は、トランスジューサアセンブリ５０１を形成するように相互接続構造４０７と結合させている。コネクタ５０５及び再分布システム５４６は、１つまたは複数の可撓性回路を備えた可撓性回路アセンブリから形成されることがあり、さらにまた隣接するＡＳＩＣ５０６同士の間に電気的接続を提供することがある。
【００４９】
トランスジューサセル１０３は、異方性導電性接着剤の第１の層５７１によって介在体５４０の上側表面５４１に取り付けられており、かつＡＳＩＣ５０６の上側表面５２１は異方性導電性接着剤の第２の層５７２によって介在体５４０の下側表面５４２に取り付けられている。ＡＳＩＣ５０６は、回路領域５２３内に複数の回路セル５２７を有しまたＡＳＩＣ５０６のエッジ５３２に沿って形成されたＩ／Ｏ領域５２４内に複数のＩ／Ｏ回路セル５３０を有しており、さらに銅などの導体材料で満たされたまたはメッキされた一連のダイ貫通ビア５３６を含む。導電性ダイ貫通ビア５３６は、線Ａ−Ａ’を通る面と異なる面内にあるため破線で示している。
【００５０】
各回路セル５２７内においてＡＳＩＣ５０６の下側表面５２２に沿って形成させた回路セル接点５２８は、ＡＳＩＣ５０６の上側表面５２２に沿って形成させた対応する背面側接触パッド５２９とビア５３６を介して結合している。Ｉ／Ｏ領域５２４内において複数のＩ／Ｏ接点５３１はＡＳＩＣ５０６の下側表面５２２に沿って形成されている。
【００５１】
相互接続構造４０７は、図５を参照しながら記載したようなその上側表面４８２上に形成した複数のフレックス接触パッド４８４を有する大面積可撓性回路基板４８１から形成されている。個々のＩ／Ｏ接点５３１と対応するフレックス接触パッド４８４の間の電気的接触はバンプ結合によって実施されている。各Ｉ／Ｏ接点５３１上にはバンプ下金属パッド５４８が形成されており、また各バンプ下金属パッド５４８上には、はんだバンプ５４９が形成されている。はんだバンプ５４９とフレックス接触パッド４８４の間の結合は熱及び圧縮によって実現し、結合パッド５８５を形成している。結合パッド５８５の周りには誘電性接着剤５８６が提供される。結合パッド５８５は一般に、多重レベル金属結合パッドスタックである。介在体５４０とＡＳＩＣ５０６の間の接続もまたバンプ結合によって実施することができる。すなわち、はんだバンプ５４９をその上に形成したバンプ下金属パッドとして接点５２９が形成されることがある。接点５２９上に形成したはんだバンプと介在体接触パッド５４４の間の結合は熱及び圧縮によって実施し、多重レベル金属結合パッドスタックを形成している。
【００５２】
別の実施形態において図示したように、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４は、回路領域５２３を覆いかつＩ／Ｏ領域５２４を覆うように均一の第１のピッチ間隔ａ１１で第１の面Ｐ１１に沿って延びる横列及び縦列の形に形成されている。ＡＳＩＣ５０６内の回路セル５２７は、面Ｐ１１と平行な第２の面Ｐ１５に沿ってａ１５＜ａ１１であるような第２のピッチ間隔（この実施形態ではａ１５で示す）で形成されている。ＡＳＩＣ回路セル５２７のピッチ間隔ａ１５がトランスジューサセル１０３のピッチ間隔ａ１１より小さいと、トランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４は回路領域５２３及びＩ／Ｏ領域５２４と重なり、これによって大きなギャップを伴わないタイル配置が可能となる。
【００５３】
モジュール４０では、トランスジューサセル１０３のうちの幾つか（例えば、セル１０３ａ）は回路セル５２７（例えば、セル５２７ａ）に対して垂直方向に整列させる一方、セル１０３の別のセル（例えば、セル１０３ｄ）と対応する回路セル５２７（例えば、セル５２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル１０３と回路セル５２７の間の接続は介在体５４０内に形成されかつ複数の導電性経路５４５を有する再分布システム５４６によって実現される。各導電性経路５４５は、上側介在体接触パッド５４３と下側介在体接触パッド５４４の間に電気的接続を提供する。回路セル５２７ａと直に重なったトランスジューサセル１０３ａでは、トランスジューサセル１０３ａと回路セル５２７ａの間の電気的接続は、回路セル接点５２８ａ、ＡＳＩＣ５０６内の導電性ダイ貫通ビア５３６、背面側結合パッド５２９ａ、下側介在体接触パッド５４４ａ、上側介在体接触パッド５４３ａと下側介在体接触パッド５４４ａの間の直線的導電性経路５４５ａ、上側介在体接触パッド５４４ａ、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ａを介して提供される。
【００５４】
回路セル５２７ｄと直に重なっていないトランスジューサセル１０３ｄでは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル５２７ｄの間の電気的接続は、回路セル接点５２８ｄ、ＡＳＩＣ５０６内の導電性ダイ貫通ビア５３６、背面側結合パッド５２９ｄ、下側介在体接触パッド５４４ｄ、上側介在体接触パッド５４３ｄと下側介在体接触パッド５４４ｄの間の導電性経路５４５ｄ、上側介在体接触パッド５４４ｄ、並びにトランスジューサ接触パッド２１２ｄを介して提供される。導電性経路５４５ｄは、トランスジューサセル１０３ｄと回路セル５２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション５４５−Ｈを含む。例示的な経路５４５ｄによって、トランスジューサセル１０３のピッチａ１１が回路セル５２７のピッチａ１５と異なるときに、介在体５４０内の再分布システム５４６（例えば、経路５４５ｃ、５４５ｄ及び５４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわち、トランスジューサ接触パッド２１２が隣接するＡＳＩＣ５０６上の対応する回路の結合パッドと重なることができない場合に、モジュール４０内のトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実施することが可能である。
【００５５】
図６のレイアウト例では、隣接する下側介在体接触パッド５４４同士のピッチ間隔は均一でありかつ隣接する２つの回路セル５２７同士のピッチａ１５と同等である。隣接する上側介在体接触パッド５４３同士のピッチ間隔は均一でありかつ隣接する２つのトランスジューサセル１２３同士のピッチａ１１と同等である。別の実施形態では、設計の柔軟性を高めるために上側介在体接触パッド５４３同士のピッチ間隔を不均一とすることができる。上述の配列によって、対応する結合パッド５２９に対する各トランスジューサ接触パッド２１２の垂直方向整列、並びに複数対のトランスジューサセル１０３と回路セル５２７の間の水平オフセットに対応するためのピッチ間隔の適当な変更が実現される。
【００５６】
図７の部分断面図では、別の例示的な実施形態に従ったトランスジューサアセンブリ６０１のモジュール５０を図示している。アセンブリ６０１及びモジュール５０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。図７の実施形態では、モジュール５０は、相互接続構造４０７、図６に関連して記載したＡＳＩＣ５０６及びコネクタ５０５、並びにトランスジューサセル６０３のサブアレイ６０４を備える。モジュール５０の図は、図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール５０全体にわたって面Ｐ１１に沿って延びるトランスジューサセル６０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。モジュール５４０によって形成されたコネクタ５０５は、異方性導電性接着剤層５７２内の介在体パッド５４４と背面側結合パッド５２９の対の係合によって電気的に接触させるように表している。図６を参照しながら記載したような別法では、介在体５４０とＡＳＩＣ５０６の間の接続はさらに、その接点５２９がその上に形成したはんだバンプ５４９によってバンプ下金属パッドとして形成されているようなバンプ結合を用いて実現することができる。
【００５７】
トランスジューサセル６０３のサブアレイ６０４は、図３のトランスジューサセル１０３のサブアレイ１０４と機能的に同様であるが、図７のトランスジューサセル６０３はｃＭＵＴトランスジューサ素子となっている。こうしたｃＭＵＴトランスジューサセル６０３からなるアレイは典型的には、例えばヘビードープのシリコンウェハから形成されることがあるような下側表面６４７を有するトランスジューササブストレート６４０上に作成される。各ｃＭＵＴトランスジューサセル６０３では、薄肉の膜やダイアフラム６４１（例えば、窒化ケイ素やケイ素の層）をサブストレート６４０の上に吊着させている。膜６４１は、酸化ケイ素や窒化ケイ素から製作し得るような絶縁支持体６４２によって支持されている。膜６４１とサブストレート６４０の間のキャビティ６４３は空気や気体を充填させることや、完全にまたは部分的に真空状態にすることがある。アルミニウム合金やその他適当な導体材料などの導体材料からなる薄膜または層は膜６４１上に前側電極６４４を形成させると共に、サブストレート６４０上にトランスジューサ底側電極６４５を形成させるように導体材料から製作された別の薄膜または層がパターン形成されている。別法として底側電極は半導体サブストレート６４０の適当なドーピングによって形成させることが可能である。図７に示すように単一のｃＭＵＴセルによってトランスジューサセルを形成することが可能であるが、別に単一のトランスジューサセル６０３に割り当てた空間内部に複数の周辺支持体６４２を伴った複数のｃＭＵＴセルを構成することも可能である。別に単一のトランスジューサセル６０３に割り当てた空間内部に複数のｃＭＵＴセルを構成するケースでは、単一のトランスジューサセル６０３の領域内部のｃＭＵＴセルのすべてを単一の貫通ビア６４８によって供給することも可能である。
【００５８】
トランスジューササブストレート６４０内部には複数の貫通ビア６４８が形成され、これがアルミニウムや銅などの導体材料で満たされている。複数のトランスジューサ接触パッド６５３はトランスジューササブストレート６４０の下側表面６４７に沿って形成されている。トランスジューササブストレート６４０内に形成した貫通ビア６４８の各々は、ｃＭＵＴトランスジューサ底側電極６４５と対応するトランスジューサ接触パッド６５３の間に電気的接続を提供する。
【００５９】
図８の部分断面図では、別の例示的な実施形態によるトランスジューサアセンブリ７０１内のモジュール６０を図示している。アセンブリ７０１及びモジュール６０はそれぞれ、図３のアセンブリ１０１及びトランスジューサモジュール１０と置き換えることができる。図８の実施形態では、モジュール６０は、相互接続構造４０７、ＡＳＩＣ５０６及び図７に関連して記載したようなｃＭＵＴトランスジューサセル６０３を備える。トランスジューサセル６０３のサブアレイ６０４に沿ってコネクタ６０５が形成されている。モジュール６０の図もまた、図２の線Ａ−Ａ’に沿いかつ隣接するモジュール６０全体にわたって面Ｐ１１に沿って延びるｃＭＵＴトランスジューサセル６０３の横列ｘｒを通過して切って見ている。この例ではコネクタ６０５は半導体サブストレート６４０上でｃＭＵＴトランスジューサセルと一体化させている。
【００６０】
アルミニウム合金その他適当な導体材料などの導体材料からなる薄膜または層は膜６４１上に前側電極６４４を形成させると共に、サブストレート６４０上にトランスジューサ底側電極６４５を形成させるように導体材料から製作された別の薄膜または層がパターン形成されている。別法として、底側電極は半導体サブストレート６４０の適当なドーピングによって形成させることが可能である。図８に示すように、単一のｃＭＵＴセルによってトランスジューサセルを形成することが可能であるが、図７に関連して検討したように別に単一のトランスジューサセル６０３に割り当てた空間内部に複数の周辺支持体６４２を伴った複数のｃＭＵＴセルを構成することも可能である。
【００６１】
トランスジューササブストレート６４０内には複数の貫通ビア６４８が形成され、これがアルミニウムや銅などの導体材料で満たされている。複数のキャプチャパッド６７３はトランスジューササブストレート６４０の下側表面６４７に沿って形成されることがある。トランスジューササブストレート６４０内に形成した貫通ビア６４８の各々は、ｃＭＵＴトランスジューサ底側電極６４５と対応するトランスジューサキャプチャパッド６７３の間に電気的接続を提供する。
【００６２】
コネクタ６０５は、図７のコネクタ５０５と機能的に同様であるが、トランスジューササブストレート６４０の下側表面６４７を覆うような相互接続構造（例えば、多重レベル金属化）として形成させている。コネクタ６０５は、各キャプチャパッド６７３とコネクタ結合パッド５４４の間を電気的に接触させるように表している。結合パッド５４４と背面側ＡＳＩＣ結合パッド５２９の対は異方性導電性接着剤層６７２の内部で結合させている。図６を参照しながら記載したような別法では、コネクタ６０５とＡＳＩＣ５０６の間の接続はさらに、はんだバンプ５４９がその上に形成されたバンプ下金属パッドとしてその接点５２９が形成されるようなバンプ結合を用いて実現させることが可能である。
【００６３】
モジュール６０では、トランスジューサセル６０３のうちの幾つか（例えば、セル６０３ａ）は回路セル５２７（例えば、セル５２７ａ）に対して垂直方向に整列する一方、セル６０３の別のセル（例えば、セル６０３ｄ）と対応する回路セル５２７（例えば、セル５２７ｄ）の間には水平方向のオフセットが存在する。互いに垂直方向に整列していないトランスジューサセル６０３と回路セル５２７の間の接続は複数の導電性経路７４５を有する再分布システム６０５によって実現される。各導電性経路７４５はキャプチャパッド６７３と接触パッド５４４の間に電気的接続を提供する。トランスジューサセル６０３ａは電気的に接続される相手方となる回路セル５２７ａと直に重なっている。トランスジューサセル６０３ｄは接続される相手となる回路セル５２７ｄと直に重なっていない。導電性経路７４５ｄは、トランスジューサセル６０３ｄと回路セル５２７ｄの間の整列不良に対応するための水平な（すなわち、面Ｐ１１と平行な）セクション７４５−Ｈを含む。例示的な経路７４５ｄは、トランスジューサセル６０３のピッチａ３１が回路セル５２７のピッチａ２２と異なるときに相互接続構造コネクタ６０５（例えば、経路７４５ｃ、７４５ｄ及び７４５ｅを含む）によって提供される再分布機能を表している。すなわち、トランスジューサ接触パッドが隣接するＡＳＩＣ５０６上で対応する回路の結合パッドと重なることができない場合に、モジュール６０内におけるトランスジューサセル１０３の均一分布を修正することなく接続を実現することができる。
【００６４】
上述の配列によって、対応する結合パッド５２９に対する各トランスジューサ接触パッド２１２の垂直方向整列が実現され、また複数対のトランスジューサセル１０３と回路セル５２７の間の水平オフセットに対応するためのピッチ間隔の適当な変更が実現される。
【００６５】
大面積アレイ・トランスジューサアセンブリの製造はモジュール式設計によって簡略化することができる。多数のモジュール１０によって、電力線とディジタルプログラミングバス線、並びに多数のアナログ信号チャンネルを共有することが可能である。これらの電力線及び信号線は、図５、６及び７の実施形態において図示したような可撓性回路基板などの適当な大面積サブストレート４８１から形成した相互接続構造４０７に対するバンプ結合によってバス接続（ｂｕｓｓｅｄ ｏｕｔ）されている。電力線及び信号線はさらにアモルファスシリコンパネルや標準的なプリント回路基板上でバス接続されることもある。ＡＳＩＣ１０６は、可撓性モジュールを提供するように２５マイクロメートル〜１００マイクロメートル以上の全体厚まで薄くさせることがある。薄肉のＡＳＩＣ１０６を含んだ複数の可撓性モジュール１０を備える大面積トランスジューサモジュールアセンブリ１０１は一般撮像向けの湾曲アレイに適している。
【００６６】
本発明に関する多くの実施形態を図示し説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者によって本特許請求の範囲の記載に従って本発明の精神及び趣旨を逸脱することなく多くの修正形態、変形形態、置換形態及び等価形態が実施されることになろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】超音波撮像システムのブロック図である。
【図２】大面積アレイ・トランスジューサアセンブリの部分平面図である。
【図３】図２の大面積アレイ・トランスジューサアセンブリの断面図である。
【図４】トランスジューサモジュールの別の例の部分断面図である。
【図５】トランスジューサモジュールの別の例の部分断面図である。
【図６】トランスジューサモジュールの別の例の部分断面図である。
【図７】本発明によるトランスジューサモジュールのさらに別の例の部分断面図である。
【図８】本発明によるトランスジューサモジュールのまた別の例の部分断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、２０、３０、４０、５０、６０ モジュール
１１ アレイ
１００ システム
１０１ アセンブリ
１０２ アレイ
１０３ トランスジューサセル
１０３ａ〜１０３ｄ セル
１０４ サブアレイ
１０５ コネクタ
１０６ 特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）
１０７ 構造
１１０ 探触子ユニット
１１９ コネクタ
１２０ コンソール
１２２ 制御器
１２３ トランスジューサセル
１２４ ビーム形成器
１２６ プロセッサ
１２７ 走査変換装置
１２９ コネクタ
１３０ ケーブル
１４０ ディスプレイ
１４１ 検査対象
１４２ 超音波線
１４４ 反射
１４６ 探求部位
２１１ トランスジューサ構成要素
２１２ 接触パッド
２１２ａ〜２１２ｅ 接触パッド
２１３、２１４ 電極
２１５ 上側表面
２１６ 切溝
２１７ 下側表面
２２０ サブストレート
２２１ 上側表面
２２２ 下側表面
２２３、２２４ 領域
２２７ 回路セル
２２８ 接点
２２９、２３３ 結合パッド
２３０ 素子
２３１ 接点
２３２ エッジ
２４０ アセンブリ
２４１ 上側表面
２４２ 下側表面
２４３、２４４ パッド
２４３ａ〜２４３ｅ パッド
２４４ａ〜２４４ｅ パッド
２４５ 経路
２４５ａ〜２４５ｅ 経路
２４５−Ｈ 水平セクション
２４６ 接触パッド
２４９ テール
２４９−１ フレックステール
２４９ａ〜２４９−ｎ フレックステール
２５０ 再分布システム
２７１、２７２ 層
２８０ サブストレート
２９０ コネクタ部分
３０１ トランスジューサアセンブリ
３０５ コネクタ
３０６ ＡＳＩＣ
３２０ サブストレート
３２１ 上側表面
３２２ 下側表面
３２３ 回路領域
３２４ 領域
３２５ 界面
３２７ 回路セル
３２７ａ〜３２７ｅ 回路セル
３２８ 接点
３２９ パッド
３２９ａ〜３２９ｄ パッド
３３０ セル
３３１ 接点
３３２ エッジ
３３３ パッド
３４０ 構造
３４５、３４６ 経路
３５０ 再分布システム
３６０ 基板
３６１ 上側表面
３６２ 下側表面
３６３、３６４ パッド
３６３ａ〜３６３ｅ パッド
３６４ａ〜３６４ｅ パッド
３６５ 接触パッド
３６６ フレックスビア
３６９−１．１ フレックステール
３６９−ｎ フレックステール
３７１、３７２ 層
４０１ アセンブリ
４０５ コネクタ
４０６ ＡＳＩＣ
４０７ 相互接続構造
４２０ サブストレート
４２１ 上側表面
４２２ 下側表面
４２３、４２４ 領域
４２５ 界面、 表面
４２７、４３０ セル
４２７ａ〜４２７ｅ 回路セル
４２８ セル接点
４２８ａ〜４２８ｅ セル接点
４２９ パッド
４３１ セル接点
４３２ エッジ
４３３ パッド
４３４ バンプ
４３６ ビア
４４０ 構造
４４１ 上側表面
４４２ 下側表面
４４３ パッド
４４３ａ〜４４３ｅ 経路
４４４ 再分布システム
４４５、４５２ 経路
４４５ａ〜４４５ｅ 経路
４４５Ｈ 水平セクション
４５０ 構造
４７１ 層
４８１ 基板
４８２ 上側表面
４８３ 下側表面
４８４、４８５ パッド
４８６ 層
４９０ コネクタ部分
５０１ アセンブリ
５０５ コネクタ
５０６ ＡＳＩＣ
５２０ サブストレート
５２１ 上側表面
５２２ 下側表面
５２３、５２４ 領域
５２７ 回路セル
５２７ａ〜５２７ｄ 回路セル
５２８ セル接点
５２９ 結合パッド
５３０ セル
５３１ 接点
５３２ エッジ
５３６ ビア
５４０ 介在体
５４１ 上側表面
５４２ 下側表面
５４３、５４４ パッド
５４５ 経路
５４５ａ〜５４５ｅ 経路
５４６ 再分布システム
５４８ パッド
５４９ バンプ
５７１、５７２ 層
５８５ パッド
５８６ 接着剤
６０１ トランスジューサアセンブリ
６０３ トランスジューサセル
６０３ａ セル
６０３ｄ セル
６０４ サブアレイ
６０５ コネクタ
６４０ サブストレート
６４１ 膜、ダイアフラム
６４２ 支持体
６４３ キャビティ
６４４、６４５ 電極
６４７ 下側表面
６４８ ビア
６５３ 接触パッド
６７２ 層
６７３ キャプチャパッド
７０１ トランスジューサアセンブリ
７４５ 経路
７４５ａ〜７４５ｅ 経路
７４５−Ｈ 水平セクション
Ｐ１１ 面
Ｐ１２ 面
Ｐ１４ 面
ｘ 横列
ｙ 縦列
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探触子ユニット（１１０）を備えた超音波監視システム（１００）であって、
横列（ｘｆ）及び縦列（ｙｃ）の形で配列させると共に第１の面（Ｐ１１）に沿い第１の方向で第１のピッチ（ａ１１）として形成させたトランスジューサセル（１０３）のアレイ（１０２）と、
第１の面（Ｐ１２）と平行な第２の面に沿って形成されており、第１の方向に沿って第１のピッチ（ａ１１）より小さい第２のピッチ（ａ１２）だけ離間させた回路セル（２２７、３２７）のアレイを含んだ集積回路（１０６）であって、トランスジューサセル（１０３ａ）の第１のセルはこれらの面のうちの１つに対して直交する方向で回路セル（２２７ａ、３２７ａ）の第１のセルと垂直方向に整列すると共にこれに対する接続（２４５ａ、３４５ａ）を有しており、かつトランスジューサセル（１０３ｄ）の第２のセルは第２の回路セル（２２７ｄ、３２７ｄ）と重なり合わないように第２の回路セルの位置を基準とした垂直方向整列からオフセットさせている集積回路（１０６）と、
トランスジューサセル（１０３）のアレイと回路セル（２２７、３２７）のアレイとの間に位置決めされている、第１のトランスジューサセル（１０３ａ）の第１の回路セル（２２７ａ、３２７ａ）への接続（２４５ａ）と第２のトランスジューサセル（１０３ｄ）の第２の回路セル（２２７ｄ、３２７ｄ）との接続とを形成するように構成させた接続サブシステム（１０５、３０５）と、
集積回路（１０６）と処理回路（１２４、１２６、１２７）の間に電気的接続を提供するように位置決めされた相互接続構造（１０７）と、
を備える超音波監視システム（１００）。
【請求項２】
前記コネクタサブシステム（１０５）及び回路セル（２２７、３２７）の一部分が同じ集積回路構造の一部として形成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
集積回路（１０６）に対して相互接続構造（１０７）を介して接続させた処理回路（１２６）をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
探触子ユニット（１１０）に対して相互接続構造（１０７）を介して接続させたシステムコンソール（１２０）をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
コンソール（１２０）内に位置決めされた処理回路（１２６）をさらに含むと共に、探触子ユニット内の探触子ユニット線コネクタ（１１９）とシステムコンソール（１２０）内のコンソール線コネクタ（１２９）の間に結合させたケーブル（１３０）を介して探触子ユニット（１１０）とシステムコンソール（１２０）の間で情報が転送可能である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記接続サブシステム（３０５）は、複数のコネクタ導電性リード（３６６）を含んだコネクタ（３６０）と第２の複数の再分布システム導電性リード（３４５）を含んだ再分布システム（３５０）とを備えており、
コネクタ導電性リード（３６６）の第１のリードは第１のトランスジューサセル（１０３ａ）と再分布システム導電性リードの第１のリード（３４５ａ）を接続しかつ第２のリード（３６６）は第２のトランスジューサセル（１０３ｄ）と再分布システム導電性リードの第２のリード（３４５ｄ）を接続しており、
再分布システム導電性リードの第１のリード（３４５ａ）は第１の回路セル（３２７ａ）と電気的に接続されかつ再分布システム導電性リードの第２のリード（３４５ｄ）は第２の回路セル（３２７ｄ）と電気的に接続されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記探触子ユニット（１１０）は、トランスジューサセル（１０３）のサブアレイ（１０４）及び回路セル（２２７）のサブアレイをその各々が備えるトランスジューサモジュール（１０）のアレイによって構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
集積回路（１０６）のエッジ（２３２）に沿って形成させたＩ／Ｏパッド（２３３、２４６）のアレイをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
その少なくとも１つが回路セル（３２７ｅ）のうちの１つと重なっているＩ／Ｏパッド（３３３）のアレイをさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
集積回路（１０６）のエッジ（３３２）に沿って形成させた複数のＩ／Ｏパッド（３３３）と、その各々が回路セル（３２８ｅ）のうちの１つと重なるまたはその直ぐ上側に形成されている１つまたは複数の追加的Ｉ／Ｏパッド（３３３）をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１】
探触子ユニット（１１０）を備えた超音波監視システム（１００）であって、
横列（ｘｆ）及び縦列（ｙｃ）の形で配列させると共に第１の面（Ｐ１１）に沿い第１の方向で第１のピッチ（ａ１１）として形成させたトランスジューサセル（１０３）のアレイ（１０２）と、
第１の面（Ｐ１２）と平行な第２の面に沿って形成されており、第１の方向に沿って第１のピッチ（ａ１１）より小さい第２のピッチ（ａ１２）だけ離間させた回路セル（２２７、３２７）のアレイを含んだ集積回路（１０６）であって、トランスジューサセル（１０３ａ）の第１のセルはこれらの面のうちの１つに対して直交する方向で回路セル（２２７ａ、３２７ａ）の第１のセルと垂直方向に整列すると共にこれに対する接続（２４５ａ、３４５ａ）を有しており、かつトランスジューサセル（１０３ｄ）の第２のセルは第２の回路セル（２２７ｄ、３２７ｄ）と重なり合わないように第２の回路セルの位置を基準とした垂直方向整列からオフセットさせている集積回路（１０６）と、
トランスジューサセル（１０３）のアレイと回路セル（２２７、３２７）のアレイとの間に位置決めされている、第１のトランスジューサセル（１０３ａ）の第１の回路セル（２２７ａ、３２７ａ）への接続（２４５ａ）と第２のトランスジューサセル（１０３ｄ）の第２の回路セル（２２７ｄ、３２７ｄ）との接続とを形成するように構成させた接続サブシステム（１０５、３０５）と、
集積回路（１０６）と処理回路（１２４、１２６、１２７）の間に電気的接続を提供するように位置決めされた相互接続構造（１０７）と、
を備える超音波監視システム（１００）。
【請求項２】
前記コネクタサブシステム（１０５）及び回路セル（２２７、３２７）の一部分が同じ集積回路構造の一部として形成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
集積回路（１０６）に対して相互接続構造（１０７）を介して接続させた処理回路（１２６）をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
探触子ユニット（１１０）に対して相互接続構造（１０７）を介して接続させたシステムコンソール（１２０）をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
コンソール（１２０）内に位置決めされた処理回路（１２６）をさらに含むと共に、探触子ユニット内の探触子ユニット線コネクタ（１１９）とシステムコンソール（１２０）内のコンソール線コネクタ（１２９）の間に結合させたケーブル（１３０）を介して探触子ユニット（１１０）とシステムコンソール（１２０）の間で情報が転送可能である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記接続サブシステム（３０５）は、複数のコネクタ導電性リード（３６６）を含んだコネクタ（３６０）と第２の複数の再分布システム導電性リード（３４５）を含んだ再分布システム（３５０）とを備えており、
コネクタ導電性リード（３６６）の第１のリードは第１のトランスジューサセル（１０３ａ）と再分布システム導電性リードの第１のリード（３４５ａ）を接続しかつ第２のリード（３６６）は第２のトランスジューサセル（１０３ｄ）と再分布システム導電性リードの第２のリード（３４５ｄ）を接続しており、
再分布システム導電性リードの第１のリード（３４５ａ）は第１の回路セル（３２７ａ）と電気的に接続されかつ再分布システム導電性リードの第２のリード（３４５ｄ）は第２の回路セル（３２７ｄ）と電気的に接続されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記探触子ユニット（１１０）は、トランスジューサセル（１０３）のサブアレイ（１０４）及び回路セル（２２７）のサブアレイをその各々が備えるトランスジューサモジュール（１０）のアレイによって構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
集積回路（１０６）のエッジ（２３２）に沿って形成させたＩ／Ｏパッド（２３３、２４６）のアレイをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
その少なくとも１つが回路セル（３２７ｅ）のうちの１つと重なっているＩ／Ｏパッド（３３３）のアレイをさらに含む請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
集積回路（１０６）のエッジ（３３２）に沿って形成させた複数のＩ／Ｏパッド（３３３）と、その各々が回路セル（３２８ｅ）のうちの１つと重なるまたはその直ぐ上側に形成されている１つまたは複数の追加的Ｉ／Ｏパッド（３３３）をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２７３５（Ｐ２００９−２２７３５Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−１１７９５９（Ｐ２００８−１１７９５９）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１７９５９（Ｐ２００８−１１７９５９）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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