一种具有蝶形振动薄膜的微机电压电式超声换能器制造技术

本发明专利技术公开了一种具有蝶形振动薄膜的微机电压电式超声波换能器。换能器的结构包括基底、弹性结构层、下电极、压电层和上电极。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。本发明专利技术在弹性结构层采用锚端结构，将振动薄膜的外形设计为圆形和扇环的组合，提高了换能器整体柔度，在有限的面积内降低了换能器的谐振工作频率；增大了换能器的有效工作面积，提高了换能器的发射声压，提高了工作带宽和灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种具有蝶形振动薄膜的微机电压电式超声换能器
本专利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大带宽、高灵敏度的压电超声波换能器。
技术介绍
压电式超声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，且由于其声阻抗与常见声传递介质(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换能器，则有效的克服了上述缺点。微机电超声换能器采用薄膜柔性振动模式，其声阻抗与声传递介质的阻抗较为匹配。微机电超声换能器主要分为两种，电容式微机电超声换能器和压电式微机电超声换能器。和电容式微机电超声换能器相比，应用了压电材料的压电式微机电超声换能器不需要用直流偏置电压来提高灵敏度，具有更低的电阻抗，对寄生电容的敏感程度也较低。
技术实现思路
普通的微机电压电式超声换能器的谐振工作频率一般由其振动薄膜的面积决定，谐振频率随面积的增大而逐渐减小。本专利技术的目的在于解决现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有蝶形振动薄膜的微机电压电式超声换能器，其特征在于：包括基底(4)、下电极(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，使其正面形成圆形的弹性结构层(41)，槽型空腔周边的基底(4)作为弹性结构层(41)的固定端；弹性结构层(41)的正面由下往上依次堆叠下电极(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)；下电极(3)满铺覆盖在基底(4)的正面；下电极(3)和弹性结构层(41)均刻蚀形成由若干锚端支撑的蝶形结构，蝶形结构由圆形区域(A)和若干扇环区域(B)组成，呈中心对称形式；圆形区域(A)周向通过各锚端固定在基底(4)上，...

【技术特征摘要】
1.一种具有蝶形振动薄膜的微机电压电式超声换能器，其特征在于：包括基底(4)、下电极(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，使其正面形成圆形的弹性结构层(41)，槽型空腔周边的基底(4)作为弹性结构层(41)的固定端；弹性结构层(41)的正面由下往上依次堆叠下电极(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)；下电极(3)满铺覆盖在基底(4)的正面；下电极(3)和弹性结构层(41)均刻蚀形成由若干锚端支撑的蝶形结构，蝶形结构由圆形区域(A)和若干扇环区域(B)组成，呈中心对称形式；圆形区域(A)周向通过各锚端固定在基底(4)上，相邻两个锚端之间具有一个扇环区域(B)，扇环区域(B)的内环边与圆形区域(A)相接，外环边及两侧边均悬空；所述压电层(2)和上电极(1)覆盖在圆形区域(A)和扇环区域(B)表面，使振动薄膜(00)形成边界固支的振动形式。


2.根据权利要求1所述的具有蝶形振动薄膜的微机电压电式超声换能器，其特征在于：所述的弹性结构层(41)的厚度为5～10μm，其半径为100μm～1mm。


3.根据权利要求1所述的具有蝶形振动薄膜的微机电压电式超声换能器，其特征在于：所述的基底(4)的厚度为200μm～1mm。


4.根据权利要求1所述的具有蝶形振动薄膜...

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