一种超宽频带MEMS换能器制造技术

本发明专利技术涉及水声领域的换能装置，具体涉及一种超宽频带MEMS换能器，包括封装外壳，封装外壳底部设置有PCB板基座，PCB板基座上设置有CMUT阵列，CMUT阵列包括依次设置的多个CMUT阵元，CMUT阵元与封装外壳之间设置有用于密封的硅油，CMUT阵元上设置有至少2组大小不同的振动微元，每个CMUT阵元均包括由下到上依次设置的基座层，绝缘层和振动薄膜层，振动薄膜层上设置有多个图形化的上电极，基座层上与多个上电极对应位置设置有下电极，绝缘层上与上电极对应位置设置有空腔，每一个上电极及与其对应的振动薄膜层、绝缘层、空腔、基座层、下电极和基座构成一个振动微元，不同组的振动微元交错设置在CMUT阵元上。本发明专利技术可拓宽MEMS换能器的特征频率，可应用于水声换能领域。

An ultra wide band MEMS transducer

The present invention relates to a device for underwater acoustic field, in particular to an ultra wide band MEMS transducer, including the package, the package is arranged at the bottom part of the PCB base plate, PCB plate base is provided with a CMUT array, CMUT array comprises a plurality of CMUT elements, are used for sealing silicone oil is arranged between the CMUT array with the package, the CMUT element is arranged on the vibration element at least 2 groups of different sizes, each CMUT element includes the base layer are sequentially arranged from bottom to top, an insulating layer and a thin layer of vibration, the vibration film layer is arranged on the upper electrode a graphical base layer, and a plurality of electrodes the corresponding position is provided with a lower electrode, the insulating layer and the upper electrode is arranged in the position corresponding to the cavity on each electrode and vibration of thin layer and its corresponding insulating layer, the base layer and the lower electrode cavity, and a pedestal. The vibration micro elements of different groups are staggered on the CMUT array element. The invention can broaden the characteristic frequency of the MEMS transducer and can be applied to the field of underwater acoustic energy conversion.

【技术实现步骤摘要】
一种超宽频带MEMS换能器
本专利技术主要涉及水声领域的换能装置，具体涉及一种超宽频带MEMS换能器。
技术介绍
由于海水本身的物理特性，光信号和电信号在水中被极大的哀减，而声波是唯一能够在水中远距离传播的媒质。作为近代成像方法的重要分支，水声成像是第二次世界大战发展起来的综合性尖端技术，由于其在军事上的特殊性，得到世界各国科学家的关注。经过几十㡿的发展，水声成像技术广泛应用于医学、军事、工业、农业等众多领域。声波可以携带水中目标的信息，因此通过声波可以实现对水下目标的探测、定位、跟踪、识别，以及利用水下声波进行通信、导航、制导、武器的射击指挥和对抗等等，因此声纳技术在国防和海洋资源开发等相关领域都起到非常重要的作用。水声成像技术作为声纳技术的一个分支有着广泛的应用，如海底矿物资源开发需要进行工程勘测和水下监视，在海洋权益划界谈判中，需要海底地形地貌资料的支持，航道疏浚工程也需要地形地貌测量和工程量评估，重要水上活动区域、基地、水下设施和船只等需要防范小型潜器（如微型潜艇）和蛙人的恐怖袭击，水声成像技术还可用于鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下工程（护岸工程、水下管线等）探查、沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，包括封装外壳，所述封装外壳底部设置有PCB板基座，所述PCB板基座上设置有CMUT阵列，所述CMUT阵列包括依次设置的多个CMUT阵元，多个CMUT阵元与所述封装外壳之间设置有用于密封的硅油，所述CMUT阵元上设置有至少2组大小不同的多个振动微元，每个CMUT阵元均包括由下到上依次设置的基座层，绝缘层和振动薄膜层，所述振动薄膜层上设置有多个图形化的上电极，所述基座层上与所述多个上电极对应位置设置有下电极，所述绝缘层上与所述上电极对应位置设置有空腔，每一个上电极及与其对应的振动薄膜层、绝缘层、空腔、基座层、下电极和基座构成一个振动微元，大小相同的振动微元构...

【技术特征摘要】
1.一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，包括封装外壳，所述封装外壳底部设置有PCB板基座，所述PCB板基座上设置有CMUT阵列，所述CMUT阵列包括依次设置的多个CMUT阵元，多个CMUT阵元与所述封装外壳之间设置有用于密封的硅油，所述CMUT阵元上设置有至少2组大小不同的多个振动微元，每个CMUT阵元均包括由下到上依次设置的基座层，绝缘层和振动薄膜层，所述振动薄膜层上设置有多个图形化的上电极，所述基座层上与所述多个上电极对应位置设置有下电极，所述绝缘层上与所述上电极对应位置设置有空腔，每一个上电极及与其对应的振动薄膜层、绝缘层、空腔、基座层、下电极和基座构成一个振动微元，大小相同的振动微元构成同一组振动微元，不同组的振动微元交错设置在所述CMUT阵元上，所述基座层和振动薄膜层为硅材料制成，所述绝缘层为二氧化硅材料制成，所述上电极和下电极为金属Al材料。2.根据权利要求1所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述CMUT阵元包括2组振动微元，所述2组振动微元的上电极、下电极、和空腔均为圆柱形，N个半径较小的振动微元和M个半径较大的振动微元各自均匀排列后，均匀交错设置在所述CMUT阵元上，所述M和N均为正整数。3.根据权利要求1~2所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述CMUT阵元上同一组振动微元的上电极之间均设置有引线，所述CMUT阵元上同一组振动微元的下电极之间也分别设置有引线，CMUT阵元内部所述上电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红亮，王朝杰，何常德，薛晨阳，陈一波，胡晓峰，卢振国，曹京胜，吕云飞，曲皎，童一飞，王柳明，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14