提高变换器可靠性的冗余引线接合

本发明一般涉及变换器。更具体地说，其涉及使用冗余引线接合 来提高变换器可靠性的方法和系统。

分离部件之间的连接通常使用单连接件。通常，该连接件是由铜、 金或铝形成的单根引线。

在受到热循环条件的系统中，例如在工作动力循环或存贮器中， 引线易于疲劳失效。在许多系统中，热循环条件所导致的应变使得部 件沿着该引线的轴线定向，这是由系统部件之间热膨胀系数(”CTE”) 的失配造成的或者是由遍及整个空间的空间温度梯度造成的。当系统 通电时，热应力开始施加到系统部件上。因此，本发明的目的是提供 一种通过降低超声系统的部件之间连接件的平均失效率来增强超声变 换器可靠性的系统。

下文中公开了一种具有增强的变换器可靠性的超声系统。特别 是，该系统包括超声探头，该超声探头具有至少一个超声变换器和至 少一个集成电路组件。每个集成电路组件都包括一集成电路，多根连 接线和一连接部。多个接合盘沿着连接部的至少一个表面设置，每个 接合盘都构造成能接纳至少两个线端部。该集成电路具有多个引线 盘，每个引线盘都构造成能接纳至少两个线端部。多根连接线中的每 一根都由导电材料形成，其第一和第二端部用于将每个引线盘连接至 对应的接合盘。该超声探头构造成且适合于接纳至少一个超声变换器 和至少一个集成电路组件。

此外，本文还公开了一种增强超声变换器可靠性的方法，其中提 供了集成电路组件和超声探头。该集成电路组件包括集成电路、连接 部和多根连接线。该集成电路具有多个引线盘，每个引线盘都构造成 且适合于接纳至少两个线端部。该连接部具有多个接合盘，每个接合 盘都构造成且适合于接纳至少两个线端部。该超声探头具有至少一个 超声变换器。该超声探头构造成且适合于接纳至少一个超声变换器和 至少一个集成电路组件。

通过参考在下文详细描述的优选实施例并结合附图，本发明的技 术人员很容易理解本发明的前述目的和优点，附图中：

图1是现有技术中集成电路和连接部之间的连接透视图；

图2是按照本发明集成电路组件的一个实施例的透视图；

图3是超声探头的侧视图，其示出了在超声探头中图2的集成电路 组件的位置。

所附的说明书结合附图由此而公开了本发明的若干实施例。现在 参考附图详细描述本发明的优选实施例，其中类似的参考标号对应类 似或同样的元件。如这里所用的，术语“远端”是指远离使用者的工 具部分或工具部件，而术语“近端”是指靠近使用者的工具部分或工 具部件。

如图1所示，在典型的现有技术系统中，集成电路10设在衬底15上 并且包括引线盘12，该引线盘12的尺寸适合于接纳单根线14。每根线 14具有第一和第二端部，其中第一端部连接至引线盘12，而第二端部 连接至接合盘16。印刷电路板18包括多个用于将部件连接到该印刷电 路板18的接合盘16。这些单线系统通常具有比较高的平均系统失效 率。

这种解决方案的起源需要使用“物理失效”来理解该成因机制， 并且需要引用可靠性工程原理。如上文所讨论的，在平行于该线的轴 线中，由正的温度膨胀系数(”TCE”)引起的移位通常是最大的。当 探头组件发热时，即该系统通电时，在集成电路的引线盘和印刷电路 板的接合盘之间延伸的线环被周期性地伸长，由此而施加了疲劳诱发 负荷，该疲劳诱发负荷在若干周期重复过程中积累并且使线或接头断 裂。

单线系统的可靠性指定为R1。按照可靠性工程学，双线冗余系统 的可靠性由公式1-(1-R1)2决定，并且通常比单线系统的可靠性大很多。 仅仅是示例的方式，如果单线系统的可靠性R＝0.5，那么类似构造的 双线系统的可靠性R＝0.75。

按照本发明的一个实施例，下文公开了一种增强超声变换器可靠 性并从而增强整个系统可靠性的超声系统。参见图2，其示出一部分集 成电路20设在基片32的对应部分上。尽管在图2中仅示出了一部分集成 电路，但是使用整个“裸”集成电路(即该集成电路没有设在例如双 列直插式封装的周围封装中，但是设在衬底材料上)也在本发明的范 围内。按照本发明的集成电路组件40包括衬底32、集成电路20、多根 连接线24、26以及连接部28。该集成电路20电联接至多个增大的引线 盘22，该引线盘22设在基片32上集成电路20的外周边附近。多根连接 线24、26形成信号路径，以便将每个引线盘22与连接部28上的对应接 合盘30相连接。连接线24、26的数量与引线盘22和接合盘30的数量一 致。

有益地，连接部28是适当构造的带有多个接合盘30的印刷电路 板，该多个接合盘30对应于集成电路20的引线盘22。可设想具有其它 结构的连接部28也可包括设在超声系统内成簇或成排列的接合盘。

每根线24、26都由适当的导电材料例如铜、金或铝形成，并且包 括第一端部24A、26A和第二端部24B、26B。通过增大引线盘22，第一 线端部24A、26A连接至每个引线盘22。每个接合盘30都对应相应的引 线盘22，其中每个接合盘30的尺寸都能接纳至少两个第二线端部24B、 26B。第二线端部24B、26B连接至相应的接合盘30，从而完成引线盘22 和接合盘30之间的信号路径。信号数据通过连接线24、26在集成电路 20和连接部28之间传递。通过诸如引线接合或焊接的传统方法将线端 部24A、26A、24B、26B连接到引线盘22和/或接合盘30。

现在参见图3，示出了超声系统的优选实施例。超声探头壳体60包 括腔50、至少一个超声变换器45以及至少一个集成电路组件40。该至 少一个超声变换器45设在超声探头壳体60的远端区域。该腔50沿着超 声探头壳体60的纵向轴线设置，该腔50邻近于该至少一个超声变换器 45并且设在其后方。该至少一个集成电路组件40构造成并且将其尺寸 做成能适配在腔50内。可以设想，该超声探头壳体60构造成并适合于 包括多个超声变换器45以及对应数量的集成电路组件40。该多个超声 变换器45可以以各种阵列结构方式构造，诸如一维或二维矩阵阵列。 此外，该超声探头壳体60还包括用于与集成电路组件40和/或超声变换 器45通信的线路。优选地，至少是超声变换器的关键信号包括按照本 发明的冗余引线接合。这些关键信号包括时钟信号、数据线、控制线 和电力供应。

在另一个实施例中公开了具有增强可靠性的超声系统，其中，至 少一个集成电路包括多个增大的引线盘。每个引线盘都被构造成且将 其尺寸做成能接纳至少两根连接线的第一端部。超声探头壳体包括对 应数量的接合盘，其中每个接合盘都被构造成且将其尺寸做成能接纳 至少两根连接线的第二端部。该接合盘设在超声探头壳体内。连接线 在超声探头壳体内，以便传递去往或来自于集成电路的信号。用引线 盘和对应接合盘之间成对的连接线来形成信号路径。而且，连接线的 数量与超声系统内的引线盘和接合盘的数量一致。

下文公开了一种增强超声变换器组件可靠性的方法。按照本发明的 一个实施例，提供了超声探头壳体，该壳体包括至少一个超声变换器。 该超声探头壳体被构造成且将其尺寸做成能接纳至少一个带有增大引线 盘的集成电路。还包括多根连接线，其中连接线的数量与集成电路的引 线盘数量以及该超声组件的接合盘的数量相一致。该连接线具有第一和 第二端部。集成电路的每个引线盘的尺寸都做成能接纳至少两根连接线 的第一端部。相应地，该超声组件的接合盘构造成能接纳至少两根连接 线的第二端部。用至少两根线形成引线盘和对应接合盘之间的信号路 径。该信号路径的第一端部连接至引线盘。该信号路径的第二端部连接 至接合盘。可以通过诸如引线接合或焊接的传统方法将该信号路径的端 部接合到相应的引线盘和/或接合盘。

本发明的所述实施例是说明性的而非限制性的，其并不意图提供 出本发明的每个实施例。在文字上以及在法律上所接受的等价物上都 不偏离下列权利要求所阐明的本发明精神和范围的情况下，都可以作 出各种变型和变化。

                        发明背景