[發明專利]一種電容式微機械超聲換能器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910818366.2
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110510573B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 劉嘉俊;彭本賢;于峰崎
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種超聲強度為3-10.8W/cm²，超聲頻率為98KHz的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述電容式微機械超聲換能器包括：第一組件以及第二組件，所述第二組件包括振動極板層和懸壁梁，所述第二組件中的振動極板層通過懸臂梁和第一組件相連，所述第二組件的振動極板層懸設在第一組件的內部；

所述電容式微機械超聲換能器通過以下制備方法制備得到：

將裸片通過刻蝕，得到所述電容式微機械超聲換能器；

所述裸片的結構包括非金屬氧化物層、分布在非金屬氧化物層內部的金屬層，以及位于非金屬氧化物層上表面的氮化硅層；

所述非金屬氧化物層為二氧化硅層；

所述金屬層的層數為5層，自下而上依次包括M1層、M2層、M3層、M4層以及M5層；

所述刻蝕包括對裸片依次進行第一次反應離子深刻蝕、濕法刻蝕以及第二次反應離子深刻蝕；

所述第一次反應離子深刻蝕為干法刻蝕；

所述第一次反應離子深刻蝕包括刻蝕除去裸片中M5層上表面的氮化硅層和二氧化硅層，以及垂直于M5設置，且未有M5層保護的二氧化硅層，得到預制品A；

所述濕法刻蝕包括酸刻蝕，所述酸刻蝕用酸液的制備方法包括：將磷酸、硝酸、冰醋酸以及去離子水按照體積比為1:1:2:16混合得到；

所述濕法刻蝕包括刻蝕除去預制品A中M2層以及部分M3層，得到預制品B；

所述預制品B中形成有立柱，用于支撐預制品B中的上薄膜層。

2.根據權利要求1所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述第一組件包括下極板層、沿下極板層上表面邊緣設置的支撐層，以及設置在下極板層下表面的第一絕緣層。

3.根據權利要求2所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述第一組件還包括設置在下極板層上表面的第二絕緣層，所述支撐層位于所述第二絕緣層的外周緣。

4.根據權利要求3所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述第二絕緣層的位置和第二組件的振動極板層的位置對應設置。

5.根據權利要求3所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述第二絕緣層和支撐層間隔設置。

6.根據權利要求3所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述支撐層包括自下而上連接在一起的第三絕緣層和第一保護層，所述第三絕緣層與下極板層相連。

7.根據權利要求2所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述下極板層的材質為鋁。

8.根據權利要求2所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述下極板層和第一絕緣層的形狀均為圓柱體。

9.根據權利要求8所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述下極板層的底面半徑為10-1054μm。

10.根據權利要求9所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述下極板層的底面半徑為50μm。

11.根據權利要求9所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述下極板層的側面高度為0.5-0.6μm。

12.根據權利要求11所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述下極板層的側面高度為0.55μm。

13.根據權利要求8所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述第一絕緣層的尺寸與下極板層相同。

14.根據權利要求6所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述第二絕緣層、第三絕緣層以及第一保護層的形狀均為空心圓柱體。

15.根據權利要求14所述的電容式微機械超聲換能器，其特征在于，所述第二絕緣層的底面外圓半徑為7-529μm。