[發明專利]電容式微機械超聲換能單元及其制作方法和電容式微機械超聲換能器

有效

• 申請號: 201911312109.8
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN112974198B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 陶永春;張宜馳
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: B06B1/02
• 分類號: B06B1/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 尹璐

本發明提供了電容式微機械超聲換能單元及其制作方法和電容式微機械超聲換能器，該電容式微機械超聲換能單元包括：襯底，設置在所述襯底上的底電極，設置在所述底電極遠離所述襯底一側的頂電極，所述頂電極與所述底電極之間設置有空腔，所述頂電極中設置有釋放孔，所述釋放孔中設置有有機填充部。該電容式微機械超聲換能單元中，通過以頂電極作為振膜支撐層，并通過設置有機填充部進行空腔密封和振膜形成，可通過低溫工藝實現，不需要在振膜外圍設置釋放孔，進而含有該電容式微機械超聲換能單元的電容式微機械超聲換能器(CMUT)的占空比較高，發射強度和接收靈敏度更好。

技術領域

本發明涉及超聲換能器技術領域，具體的，涉及電容式微機械超聲換能單元及其制作方法和電容式微機械超聲換能器。

背景技術

超聲換能器在醫學成像、治療，工業流量計，汽車雷達，室內定位等多方面有應用。特別是在醫學成像方面與X-ray，核磁成像并稱為三大醫學成像技術。但目前的超聲換能器的發射強度和接收靈敏度仍有待提高。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種可通過低溫工藝實現、發射強度和接收靈敏度較高的電容式微機械超聲換能單元及其制作方法和電容式微機械超聲換能器。

在本發明的一個方面，本發明提供了一種電容式微機械超聲換能單元。根據本發明的實施例，該電容式微機械超聲換能單元包括：襯底，設置在所述襯底上的底電極，設置在所述底電極遠離所述襯底一側的頂電極，所述頂電極與所述底電極之間設置有空腔，所述頂電極中設置有釋放孔，所述釋放孔中設置有有機填充部。該電容式微機械超聲換能單元中，通過以頂電極作為振膜支撐層，并通過設置有機填充部進行空腔密封和振膜形成，可通過低溫工藝實現，不需要在振膜外圍設置釋放孔，進而含有該電容式微機械超聲換能單元的電容式微機械超聲換能器(CMUT)的占空比較高，發射強度和接收靈敏度更好。

根據本發明的實施例，該電容式微機械超聲換能單元還包括設置在所述空腔和所述底電極之間的絕緣層，所述絕緣層和所述頂電極共同限定出所述空腔，所述頂電極和所述空腔直接接觸。

根據本發明的實施例，所述空腔在所述襯底上的正投影覆蓋所述釋放孔在所述襯底上的正投影。

根據本發明的實施例，所述釋放孔滿足以下條件的至少之一：所述釋放孔的最小徑向尺寸為2～3微米；所述釋放孔包括多個間隔設置的子孔，每個所述子孔的形狀包括圓形、多邊形和不規則形狀中的至少一種；所述釋放孔包括一連續的長孔，所述長孔的形狀呈螺旋形。

根據本發明的實施例，該電容式微機械超聲換能單元還包括設置在所述頂電極遠離所述空腔一側的有機層，所述有機層和所述有機填充部為一體結構。

根據本發明的實施例，所述有機填充部的材料包括聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯和光刻膠中的至少之一。

在本發明的另一方面，本發明提供了一種電容式微機械超聲換能器。根據本發明的實施例，該電容式微機械超聲換能器包括多個前面所述的電容式微機械超聲換能單元，其中，任意相鄰的兩個所述電容式微機械超聲換能單元之間設有連接部，所述連接部用于連接兩個所述電容式微機械超聲換能單元中的所述頂電極；多個所述電容式微機械超聲換能單元中的所述底電極電連接。該電容式微機械超聲換能器占空比較高，發射器強度和接收靈敏度也更好。

根據本發明的實施例，該電容式微機械超聲換能器滿足以下條件的至少之一：所述連接部和所述頂電極為一體結構；多個所述電容式微機械超聲換能單元中的所述底電極為一體結構。

根據本發明的實施例，所述電容式微機械超聲換能單元中的有機層中設置有貫穿其中的第一過孔，所述頂電極通過所述第一過孔和第一引線電連接，所述第一過孔在所述襯底上的正投影與所述空腔在所述襯底上的正投影不重疊。