电容式换能器和样本信息获取装置制造方法及图纸

一种电容式换能器和样本信息获取装置。该电容式换能器包括至少一个单元，该单元包括第一电极和振动膜，振动膜包括第二电极，第二电极被设置为在第一电极和第二电极之间夹有腔体的情况下与第一电极分隔开。静电屏蔽经由硅橡胶层设置在单元上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种执行声波(诸如超声波)的发送和接收的电容式机电转换设备或换能器、以及使用该电容式机电转换设备或换能器的样本信息获取装置。本说明书中的发送和接收意指发送和接收中的至少一个。尽管声波用作包括音波、超声波和光声波的术语，但是声波可以用超声波来代表。
技术介绍
电容式微机械超声换能器(CMUT)已经被提议作为执行超声波的发送和接收的换能器(参照A.S.Ergun、Y.Huang、X.Zhuang、O.Oralkan、G.G.Yarahoglu和B.T.Khuri-Yakub，“Capacitivemicromachinedultrasonictransducers:fabricationtechnology”,Ultrasonics,FerroelectricsandFrequencyControl,IEEETransactions，第52卷，第12期，第2242-2258页，2005年12月)。CMUT是使用应用半导体工艺的微电机系统(MEMS)工艺制造的。图13是示例性CMUT(发送-接收元件)的示意性截面图。参照图13，振动膜101以及第一电极102和第二电极103的集合被称为单元，第一电极102和第二电极103彼此相对，腔体105被夹在它们之间。振动膜101由形成在芯片100上的支承件104支承。直流电压产生单元202连接到第二电极103。某一直流电压Va经由第二导线302从直流电压产生单元202施加于第二电极103。第一电极102经由第一导线301连接到发送接收电路201，并且具有固定的接地(GND)电位附近的电位。这在第一电极102和第二电极103之间引起Vbias＝Va-0V的电位差。调整直流电压Va的值使Vbias的值与基于CMUT单元的机械特性而确定的期望电位差(大约几十伏至几百伏)一致。交流驱动电压从发送接收电路201施加于第一电极102在第一电极102和第二电极103之间引起交流静电吸引力，并且使振动膜101以某一频率振动以发送超声波。振动膜101响应于超声波的振动通过静电感应在第一电极102中引起微弱电流。用发送接收电路201测量该电流的值使得接收信号可以被提取。CMUT电极之间的电位差在电极之间引起静电吸引力以缩小电极之间的距离。电极之间的电场强度的增大提高当相同的驱动电压被施加时的发送声压(发送效率)，并且增大当相同的超声波被接收到时的输出信号(接收灵敏度)。
技术实现思路
可能有必要改进当电容超声换能器(CMUT)与诸如活体之类的样本(带电的样本)接触使用时的发送和接收特性。本专利技术提供一种具有良好的发送和接收特性的电容式换能器以及使用该电容式换能器的样本信息获取装置。电容式换能器包括：至少一个单元，该单元包括第一电极和振动膜，振动膜包括第二电极，第二电极被设置为在第一电极和第二电极之间夹有腔体的情况下与第一电极分隔开；硅橡胶层；以及静电屏蔽，其经由硅橡胶层设置在单元上。从以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的进一步的特征将变得清楚。附图说明图1A和1B是用于描述根据第一实施例的电容式换能器的截面图。图2是用于描述根据第一实施例的电容式换能器的顶视图。图3是用于描述根据第二实施例的电容式换能器的截面图。图4是用于描述根据第三实施例的电容式换能器的截面图。图5是用于描述第三实施例的另一个例子的示图。图6是用于描述第三实施例的另一个例子的示图。图7是用于描述根据第四实施例的电容式换能器的截面图。图8A是用于描述根据第五实施例的电容式换能器的截面图。图8B是用于描述第五实施例的静电屏蔽的顶视图。图8C是用于描述第五实施例的静电屏蔽的布置的例子的顶视图。图8D是用于描述第五实施例的静电屏蔽的布置的另一个例子的顶视图。图8E是用于描述第五实施例的另一个例子的顶视图。图9A是用于描述根据第六实施例的电容式换能器的截面图。图9B是用于描述第六实施例的示例性静电屏蔽的顶视图。图9C是用于描述第六实施例的另一个示例性静电屏蔽的顶视图。图10A和10B是用于描述根据第七实施例的电容式换能器的截面图。图11是用于描述根据第八实施例的样本信息获取装置的示图。图12是用于描述根据第九实施例的样本信息获取装置的示图。图13是用于描述相关领域的电容超声换能器的截面图。具体实施方式在本专利技术的实施例中，为了解决以上问题，具有预定的固定电位的静电屏蔽(诸如金属层)被布置在换能器的面对样本的表面和布置在芯片或基板上的电容单元之间。金属层是静电屏蔽的典型例子。静电屏蔽不一定由金属制成，因为对于静电屏蔽来说具有导电性是足够的。然而，因为静电屏蔽期望地很薄以便当静电屏蔽实际上被使用时不会对超声波的发送特性具有非期望的影响，所以优选的是静电屏蔽由金属制成。虽然下面将描述本专利技术的实施例，但是将认识到并且理解，本专利技术不限于实施例，并且在本专利技术的精神和范围内，可以在本专利技术中做出各种修改和改变。在本文中将参照附图来描述本专利技术的实施例。<第一实施例>图1A和1B是根据本专利技术的第一实施例的电容式换能器的示意性截面图。参照图1A，标号100表示芯片或基板，标号101表示振动膜，编号102表示第一电极，标号103表示第二电极，标号104表示支承件，标号105表示间隙或腔体，标号106表示芯片100上的绝缘膜。标号107表示连接到第一电极102的导线，标号108表示连接到第二电极103的导线，标号109表示连接到导线107的外部连接电极，标号110表示连接到导线108的外部连接电极。标号120表示软线，标号121表示外部连接电极，标号122表示导电层，标号123表示第一绝缘层，标号124表示第二绝缘层，标号131表示配线，标号140表示支承构件，标号401表示声学透镜，标号402表示硅橡胶层，标号500表示静电屏蔽。声学透镜401经由硅橡胶层402接合到静电屏蔽500。在第一实施例中，静电屏蔽至少被布置在与单元相对的位置处。静电屏蔽由不具有开口并且均匀延伸的单个静电屏蔽层组成。芯片100和软线120被布置在支承构件140上。在第一实施例中，电容式超声换能器(例如，CMUT)被布置在芯片100上，并且经由软线120连接到外部的直流电压产生单元202和发送接收电路201(参照图1B)。振动膜101由芯片100上的支承件104支承，并且响应于超声波振动。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式换能器，其特征在于包括：至少一个单元，所述单元被构造为包括第一电极和振动膜，所述振动膜包括第二电极，第二电极被设置为在第一电极和第二电极之间夹有腔体的情况下与第一电极分隔开；硅橡胶层；以及静电屏蔽，所述静电屏蔽经由所述硅橡胶层设置在所述单元上。

【技术特征摘要】
2014.11.20 JP 2014-2360481.一种电容式换能器，其特征在于包括：
至少一个单元，所述单元被构造为包括第一电极和振动膜，所述
振动膜包括第二电极，第二电极被设置为在第一电极和第二电极之间
夹有腔体的情况下与第一电极分隔开；
硅橡胶层；以及
静电屏蔽，所述静电屏蔽经由所述硅橡胶层设置在所述单元上。
2.根据权利要求1所述的电容式换能器，
其中，发送接收电路连接到第一电极。
3.根据权利要求1所述的电容式换能器，
其中，发送接收电路连接到第二电极。
4.根据权利要求1所述的电容式换能器，
其中，第一电极形成在芯片上并且包括多个元件，每个元件都包
括至少一个单元。
5.根据权利要求4所述的电容式换能器，还包括：
软线，所述软线被构造为与所述芯片的在上面提供有所述单元的
面相对，并且被构造为电连接到在该面上的外部连接电极，作为将第
一电极连接到电容式换能器外部的直流电压产生单元或发送接收电路
的配线。
6.根据权利要求4所述的电容式换能器，还包括：
软线，所述软线被构造为与所述芯片的在上面提供有所述单元的
面相对，并且被构造为电连接到在该面上的外部连接电极，作为将第
二电极连接到电容式换能器外部的直流电压产生单元或发送接收电路
的配线。
7.根据权利要求4所述的电容式换能器，还包括：
软线，所述软线被构造为与所述芯片的在上面提供有所述单元的
面的反面相对，并且被构造为电连接到在所述反面上的外部连接电极，
作为将第一电极连接到电容式换能器外部的直流电压产生单元或发送

\t接收电路的配线。
8.根据权利要求4所述的电容式换能器，还包括：
软线，所述软线被构造为与所述芯片的在上面提供有所述单元的
面的反面相对，并且被构造为电连接到在所述反面上的外部连接电极，
作为将第二电极连接到电容式换能器外部的直流电压产生单元或发送
接收电路的配线。
9.根据权利要求1所述的电容式换能器，还包括：
在所述静电屏蔽上的声学透镜。
10.根据权利要求9所述的电容式换能器，
其中，所述声学透镜经由硅橡胶层接合到所述静电屏蔽。
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：香取笃史，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP