[發(fā)明專利]聲波換能單元及其制備方法和聲波換能器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011174025.5
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112427282B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫拓
• 申請（專利權(quán)）人: 北京京東方技術(shù)開發(fā)有限公司;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: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 吳俁;姜春咸

本公開提供了一種聲波換能單元，包括：襯底基板、第一電極、支撐圖形、振膜圖形和第二電極，第一電極位于襯底基板上，支撐圖形位于第一電極遠(yuǎn)離襯底基板的一側(cè)且圍成有振動腔，振膜圖形位于支撐圖形遠(yuǎn)離第一電極的一側(cè)且能夠在振動腔內(nèi)振動，第二電極位于振膜圖形遠(yuǎn)離第一電極的一側(cè)且與第一電極相對設(shè)置；還包括：第一介質(zhì)圖形和/或第二介質(zhì)圖形，第一介質(zhì)圖形位于振動腔的底部，且在由第一介質(zhì)圖形的中心指向邊緣的方向上第一介質(zhì)圖形的厚度逐漸增大；第二介質(zhì)圖形位于振動腔的頂部，且在由第二介質(zhì)圖形的中心指向邊緣的方向上第二介質(zhì)圖形的厚度逐漸增大。本公開還提供了一種聲波換能單元的制備方法和聲波換能器。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種聲波換能單元及其制備方法和聲波換能器。

背景技術(shù)

超聲波檢測在醫(yī)學(xué)成像、治療、工業(yè)流量計、汽車?yán)走_(dá)、室內(nèi)定位等多方面有應(yīng)用。聲波換能器為一種可用于進(jìn)行超聲波檢測的設(shè)備，聲波換能單元為聲波換能器中的核心器件。

電容式微機械超聲換能單元CMUT具有一致性好，頻帶寬等特點得到廣泛認(rèn)可。目前，市面上的CMUT器件需要預(yù)置一個較大吸合工作電壓以實現(xiàn)振膜張緊的效果，以提高靈敏度和實現(xiàn)大的發(fā)射聲強，較大的吸合工作電壓通常比較難以實現(xiàn)，需要高規(guī)格的電源芯片；另外，CMUT長時間在高電壓下工作，對器件的信賴性以及壽命產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種聲波換能單元及其制備方法和聲波換能器。

第一方面，本公開實施例提供了一種聲波換能單元，包括：襯底基板、第一電極、支撐圖形、振膜圖形和第二電極，所述第一電極位于所述襯底基板上，所述支撐圖形位于所述第一電極遠(yuǎn)離所述襯底基板的一側(cè)且圍成有振動腔，振膜圖形位于所述支撐圖形遠(yuǎn)離所述第一電極的一側(cè)且能夠在所述振動腔內(nèi)振動，所述第二電極位于所述振膜圖形遠(yuǎn)離所述第一電極的一側(cè)且與所述第一電極相對設(shè)置；

聲波換能單元還包括：

第一介質(zhì)圖形，位于所述振動腔的底部，且在由所述第一介質(zhì)圖形的中心指向邊緣的方向上所述第一介質(zhì)圖形的厚度逐漸增大；

和/或，第二介質(zhì)圖形，位于所述振動腔的頂部，且在由所述第二介質(zhì)圖形的中心指向邊緣的方向上所述第二介質(zhì)圖形的厚度逐漸增大。

在一些實施例中，聲波換能單元還包括：

刻蝕阻擋層，位于所述第一電極與所述支撐圖形之間。

在一些實施例中，當(dāng)所述聲波換能單元包括有所述第一介質(zhì)圖形時，所述第一介質(zhì)圖形的材料與所述刻蝕阻擋層的材料相同。

在一些實施例中，當(dāng)所述聲波換能單元包括有所述第二介質(zhì)圖形時，所述第二介質(zhì)圖形的材料與所述振膜圖形的材料相同。

在一些實施例中，所述第二介質(zhì)圖形與振膜圖形相連且兩者一體成型。

在一些實施例中，當(dāng)所述聲波換能單元包括有所述第一介質(zhì)圖形時，所述第一介質(zhì)圖形靠近所述第一電極的一側(cè)表面為與所述襯底基板所處平面相平行的平面，所述第一介質(zhì)圖形遠(yuǎn)離所述第一電極的一側(cè)表面為與所述第一介質(zhì)圖形靠近所述第一電極的一側(cè)表面相交的斜坡面，且坡度角范圍包括：(0°，15°]；

當(dāng)所述聲波換能單元包括有所述第二介質(zhì)圖形時，所述第二介質(zhì)圖形靠近所述振膜圖形的一側(cè)表面為與所述襯底基板所處平面相平行的平面，所述第二介質(zhì)圖形遠(yuǎn)離所述振膜圖形的一側(cè)表面為與所述第二介質(zhì)圖形靠近所述振膜圖形的一側(cè)表面相交的斜坡面，且坡度角范圍包括：(0°，15°]。

第二方面，本公開實施例還提供了一種聲波換能器，包括：如第一方面提供的所述聲波換能單元。

第三方面，本公開實施例還提供了一種聲波換能單元的制備方法，可用于制備第一方面提供的所述聲波換能單元，該制備方法包括：