具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器。换能器设有基底、结构层、底电极、压电层、上电极。换能器工作原理是利用正、逆压电效应实现机械能到电能或电能到机械能的转换。本实用新型专利技术将原为方形环结构的上电极及压电层切分为四块等面积矩形结构，这种结构可以减少上电极与底电极的正对面积，从而减少寄生电容，提高超声波换能器的信噪比。同时，在空出的四个边角处刻蚀出小孔，这样有利于降低振膜的刚度，提高换能器的发射灵敏度，进而弥补减少上电极面积对换能器发射灵敏度造成的损失。

Microelectromechanical Piezoelectric Ultrasound Transducer with Etching Hole and Block Upper Electrode

【技术实现步骤摘要】
具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器
本技术属于微机电系统(MEMS)
中的换能器领域，特别是涉及一种具有高信噪比、高灵敏度的压电超声波换能器。
技术介绍
压电超声波换能器是一种既可以将电能转换为机械能，又可以将机械能转化为电能的集收发超声波为一体的器件。传统的超声波换能器采用机械加工的方式，其体积大、功耗高、不利于集成化，且由于其声阻抗与传统声传递介质(空气、水)不匹配，其声发射效率较低。结合微机电系统技术采用的微制造工艺加工出的微机电超声波换能器则有效的克服了上述缺点。微机电超声波换能器按其工作原理可主要分为微机电电容式超声波换能器和微机电压电式超声波换能器：电容式超声波换能器的灵敏度和带宽较于压电式超声波换能器有一定优势，但其需要很高的直流偏置电压和极窄的电容间隙来实现，同时限于有限的振幅，其发射的声压也很有限[1]；相反，压电式超声波换能器的振幅要大很多，但限于现阶段压电材料有限的压电常数以及固有的寄生电容，微机电压电式超声波的信噪比及灵敏度还需要进一步的优化。本技术所设计的一种具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器可以有效的提高其灵敏度，增大其信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器，其特征在于：包括基底(4)、底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，基底(4)背面中间部分开设槽形空腔，使基底(4)正面形成弹性结构层(41)，槽形空腔周边的基底(4)作为弹性结构层(41)的固定端；弹性结构层(41)的正面依次堆叠底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，与弹性结构层(41)共同构成振动薄膜(00)；其中底电极(3)覆盖基底(4)正面，而压电层(2)由4块等面积的矩形单元组成，沿弹性结构层(41)的中心点呈中心对称分布，围成边角缺失的方形环，且4块矩形单元相互不接触；所述的上电极(1)结构与压电层(2)完全相同，上电...

【技术特征摘要】
1.一种具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器，其特征在于：包括基底(4)、底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，基底(4)背面中间部分开设槽形空腔，使基底(4)正面形成弹性结构层(41)，槽形空腔周边的基底(4)作为弹性结构层(41)的固定端；弹性结构层(41)的正面依次堆叠底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，与弹性结构层(41)共同构成振动薄膜(00)；其中底电极(3)覆盖基底(4)正面，而压电层(2)由4块等面积的矩形单元组成，沿弹性结构层(41)的中心点呈中心对称分布，围成边角缺失的方形环，且4块矩形单元相互不接触；所述的上电极(1)结构与压电层(2)完全相同，上电极(1)的4块矩形单元与压电层(2)的4块矩形单元一一对应重叠；在所述方形环的4个缺失边角处，刻蚀形成贯穿底电极(3)和弹性结构层(41)的通孔阵列；且压电层(2)和上电极(1)都不覆盖小孔。2.根据权利要求1所述的具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的通孔阵列中，通孔的孔径为3-5μm，间距为6-8μm。3.根据权利要求1所述的具有刻蚀孔及分块式上电极的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述上电极(1)的4块矩形单元与压电层(2)的4块矩形单元的宽度均为所述槽形空腔半边长...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢金，杨邓飞，陈旭颖，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33