[發(fā)明專利]具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器

有效

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• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108311361B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 謝金;劉鑫鑫;陳旭穎;陳冬陽
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：包括基底(4)、底電極(3)、壓電層(2)和上電極(1)，基底(4)背面中間部分開設槽形空腔，使基底(4)正面形成彈性結構層(41)，槽形空腔周邊的基底(4)作為彈性結構層(41)的固定端；所述的槽形空腔由4個相同的圓柱形空腔單元(01)相切形成，且四個圓柱形空腔單元(01)之間夾持的柱形的基底(4)也同時掏空；每個空腔單元(01)上方的彈性結構層(41)的正面依次堆疊底電極(3)、壓電層(2)和上電極(1)，與彈性結構層(41)共同構成四個振動薄膜單元(00)；其中底電極(3)連續(xù)覆蓋基底(4)的正面，壓電層(2)和上電極(1)均呈圓形且圓心與所述的空腔單元(01)同軸；所述壓電層(2)面積大于上電極(1)面積。

2.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的振動薄膜單元(00)的厚度為5～20μm，空腔單元(01)半徑為25μm～1mm。

3.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的基底(4)的厚度為100μm～1mm。

4.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的上電極(1)半徑為0.55R～0.7R，R為空腔單元(01)的半徑。

5.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的振動薄膜單元(00)與圓柱形空腔單元(01)同心。

6.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的基底(4)和彈性結構層(41)為半導體材料硅，包括單晶硅或多晶硅。

7.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的槽形空腔通過在基底(4)背面選擇性刻蝕形成。

8.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的壓電層(2)中的壓電材料為氮化鋁、氧化鋅或鋯鈦酸鉛壓電陶瓷。

9.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的底電極(3)為硼摻雜的硅，或金屬材料金、鉑、鋁或錫。

10.根據(jù)權利要求1所述的具有特定模態(tài)振型的微機電壓電超聲波換能器，其特征在于：所述的上電極(1)為金屬材料金、鉑、鋁或錫。