[發明專利]一種雙面叉指換能器的蘭姆波器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110310116.5
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113210240B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 付琛;范曉明;楊瞿同
• 申請（專利權）人: 魔音智芯科技（深圳）有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;G03F7/20
• 代理公司: 深圳市中興達專利代理有限公司 44637
• 代理人: 林麗明

本發明屬于蘭姆波器件技術領域，尤其涉及一種雙面叉指換能器的蘭姆波器件及其制備方法，該蘭姆波器件包括壓電基底以及對稱設置于所述壓電基底正反兩面的叉指換能器；所述叉指換能器包括設置于所述壓電基底一側的激發叉指換能器和設置于所述壓電基底另一側的接收叉指換能器；所述激發叉指換能器輸入交流電信號，經所述壓電基底的逆壓電效應激發蘭姆波并傳播出去，且最終傳播至所述接收叉指換能器區域時，經所述壓電基底的壓電效應，所述接收叉指換能器將所述蘭姆波轉換成交流電信號輸出，這樣更好匹配蘭姆波傳播條件；另一方面，根據計算可以獲得更大的機電耦合系數，提高聲波轉換效率。

技術領域

本發明屬于蘭姆波器件技術領域，尤其涉及一種雙面叉指換能器的蘭姆 波器件及其制備方法。

背景技術

蘭姆波是一種在上下底面為自由邊界條件的薄板結構中，由于SV波和縱 波在自由界面上的耦合而成。

現在蘭姆波已廣泛應用于板狀材料的無損檢測和微傳感技術領域中。特 別是近年發展起來的蘭姆波微傳感、驅動技術。邊界上物理、化學、生物等 條件的變化會引起蘭姆波傳播擾動，蘭姆波傳感器因其靈敏度高，體積小以 及可以工作在液相中等優點，在物理、化學、環境檢測等實時監測方面具有 潛在的應用價值。另一方面，通過在微流體芯片表面激勵蘭姆波，并將其能 量耦合到液體里面去，可以起到驅動作用，在微流控芯片領域具有很大的應 用前景。

蘭姆波叉指換能器通過輸入叉指換能器施加正交周期變化的電信號，通 過逆壓效應將會引起壓電基片產生周期性的形變，周期性的形變產生振動， 從而可以激勵出來蘭姆波沿基片表面傳播。

傳統的蘭姆波器件只是通過基片的一個表面制備叉指換能器，該技術實 際上是源自于，發明沉積在石英晶體上的叉指換能器有效地激勵聲表面波， 結合半導體器件的光刻技術可以大批量生產聲表面波器件。不同于蘭姆波， 聲表面波只是厚基片的一個表面波傳播，隨著深度方向迅速衰減，因此單面 的叉指換能器完美適合聲表面波的激發。但是相比之下，蘭姆波在上下兩個 表面呈現對稱或者反對稱的振動位移的分布，因此可以預見通過在上下表面 同時合適的布置叉指換能器將有效地提高蘭姆波的激勵效率。

目前絕大部分的蘭姆波器件都是設計在高頻段的射頻濾波器，如申請號CN201310130405.2，公開號CN103532513A提供的蘭姆波器件及其制造方法， 如說明書附圖1所示，蘭姆波器件具有壓電基板1和設置在壓電基板1上的叉 指換能器2，這需要叉指換能器的電極指202寬度非常細，通常小于10微米， 通過在邊界的反射形成駐波從而產生諧振，導致制造工藝極為復雜。又如申 請號CN200880112609.0，公開號CN101953072A提供一種蘭姆波諧振器，公開 了在壓電片上下面布置電極的方式，但是不同于叉指換能器采用對交替指條 施加正弦電壓的方式，該方案的每一個面上的電極都是通過一個匯流條連在 一起，通過在上下面加上交替的正弦電壓來激勵聲波，該方案不屬于通過相 鄰指條施加正弦電壓的叉指結構，該方案的方便激發高頻模式，但是對于基 頻模式的激發效率相對有限。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種雙面叉指換能器的蘭姆波器件及其 制備方法，是通過以下技術方案實現的。

一種雙面叉指換能器的蘭姆波器件，包括壓電基底以及設置于所述壓電 基底正反兩面的叉指換能器；

所述叉指換能器包括設置于所述壓電基底一側的激發叉指換能器和設置 于所述壓電基底另一側的接收叉指換能器，所述激發叉指換能器和所述接收 叉指換能器均包括一對梳形電極，所述梳形電極包括若干電極指，所述一對 梳形電極的電極指相向間隔交叉排列，并且所述激發叉指換能器同一面上相 鄰所述電極指的電極正負交替設置；

所述激發叉指換能器輸入交流電信號，經所述壓電基底的逆壓電效應激 發蘭姆波并傳播出去，且最終傳播至所述接收叉指換能器區域時，經所述壓 電基底的壓電效應，所述接收叉指換能器將所述蘭姆波轉換成交流電信號輸 出。