超声换能器、信息采集元件及电子设备制造技术

本申请实施例提供了一种超声换能器、信息采集元件及电子设备，超声换能器包括：振膜层、固定支撑层、可变支撑层以及衬底；所述固定支撑层与所述振膜层固定连接，用于支撑所述振膜层；所述可变支撑层设置于所述衬底与所述振膜层之间，所述可变支撑层与所述振膜层接触时，以提供第一频率；所述可变支撑层与所述振膜层分开时，以提供第二频率。超声换能器能实现有多个不同的工作频率，提高了发射信号的能量以及接收信号的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
超声换能器、信息采集元件及电子设备
本申请涉及电子信息
，特别涉及一种超声换能器、信息采集元件及电子设备。
技术介绍
超声换能器是将声能和电能互相转换的器件，超声换能器中的压电材料，在发生形变时两端可以产生电压差；在两端有电压差时，压电材料可以发生形变。利用压电材料的这种特性，可以实现机械振动和交流电的互相转换。但是，传统的超声换能器体积较大，不能在一些便携式的移动终端上使用，随着微制造技术的发展，基于微机电系统(英文：MicroElectroMechanicalSystem，MEMS)技术的微加工超声换能器(英文：MicromachinedUltrasonicTransducer，MUT)在满足一定性能要求的基础上，减小了体积，但是，微加工超声换能器因为体积变小，与传统超声换能器相比，灵敏度较低。不仅如此，专利技术人发现，对于超声换能器，在有些应用场合下，单一的工作频率是不能满足需求的，例如，对于有防伪要求的指纹系统，需要获取更多的生体特征，对于超声波，频率越高，波长越短，穿透能力越弱，但是分辨率越高，又需要有较高的工作频率，为了能够在识别指纹的同时提高穿透深度，单一的工作频率无法满足需求。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种超声换能器、信息采集元件及电子设备，用以克服现有技术中超声换能器灵敏度较低以及只能提供单一频率的缺陷。第一方面，本申请实施例提供了一种超声换能器，包括：振膜层、固定支撑层、可变支撑层以及衬底；所述固定支撑层与所述振膜层固定连接，用于支撑所述振膜层；所述可变支撑层设置于所述衬底与所述振膜层之间，所述可变支撑层与所述振膜层接触时，以提供第一频率；所述可变支撑层与所述振膜层分开时，以提供第二频率。可选地，所述振膜层依次包括第一上电极层、第一压电层、第一下电极层以及第一薄膜层；所述固定支撑层上表面与所述第一薄膜层固定连接；所述固定支撑层下表面与所述衬底固定连接。可选地，所述可变支撑层包括：第二下电极层，其设置在所述衬底上；第二压电层，其设置在所述第二下电极层上；第二上电极层，其设置在所述第二压电层上，且与所述第一薄膜层之间形成间隙，以使所述第二上电极层与所述第一薄膜层接触或分开；当所述第二上电极层与所述薄膜层通电时，所述第二上电极层与所述第一薄膜层接触，提供所述第一频率，所述第二上电极与所述第一薄膜层分开，提供所述第二频率。可选地，所述第一薄膜层、衬底与所述固定支撑层围合形成第一空腔,所述可变支撑层位于所述第一空腔内。可选地，所述可变支撑层设置在所述固定支撑层的内侧面，且所述可变支撑层围合形成一个第二空腔。可选地，所述第一上电极层在所述衬底上的投影位于所述第二空腔内。可选地，所述可变支撑层包括：第三支撑层，其设置在所述衬底上，第三下电极层，其设置在所述第三支撑层上；第三上电极层，其设置在所述第一薄膜层下，且与所述第三下电极层之间形成间隙；当所述第三上电极层与所述第三下电极层通电时，所述第三上电极层与所述第三下电极层接触，以提供所述第一频率，所述第三上电极与所述第三下电极层分开，以提供所述第二频率。可选地，所述第一薄膜层、衬底与所述固定支撑层围合形成第一空腔。可选地，所述可变支撑层设置在所述固定支撑层的内侧面，且所述可变支撑层围合形成一个第二空腔。可选地，所述第一上电极层在所述衬底上的投影位于所述第二空腔内。可选地，所述可变支撑层与所述固定支撑层间隔设置，且位于所述第一空腔的中心。可选地，所述超声换能器包括多个间隔设置在所述第一空腔内的可变支撑层。可选地，所述振膜层包括第四上电极层和设置在所述第四上电极层下方的第四薄膜层；所述超声换能器还包括第四绝缘层和第四下电极层；所述第四下电极层设置在所述衬底上；所述第四绝缘层设置在所述第四下电极层上；所述固定支撑层上表面与所述第四薄膜层固定连接，所述固定支撑层下表面与与所述第四绝缘层或第四下电极层或衬底层之间。可选地，所述可变支撑层包括：第五下电极层，其设置在所述第四绝缘层上；第五压电层，其设置在所述第五下电极层上；第五上电极层，共设置在所述第五压电层上，且与所述第四薄膜层之间形成间隙，以使所述第五上电极层与所述第四膜层接触或分开；当所述第五上电极层与所述第四薄膜层通电时，所述第五上电极层与所述第四薄膜层接触，提供所述第一频率，所述第五上电极与所述第四薄膜层分开，提供所述第二频率。可选地，所述第四薄膜层、第四绝缘层与所述固定支撑层围合形成第三空腔,所述可变支撑层位于所述第三空腔内。可选地，所述可变支撑层设置在所述固定支撑层的内侧面，且所述可变支撑层围合形成一个第四空腔。可选地，所述第四上电极层在所述第四绝缘层上的投影位于所述第四空腔内。可选地，所述可变支撑层包括：第六支撑层，其设置在所述第四绝缘层上；第六下电极层，其设置在所述第六支撑层上；第六上电极层，其设置在所述第四薄膜层上，且与所述第六下电极之间形成间隙；当所述第六上电极层与所述第六下电极层通电时，所述第六上电极层与所述第六下电极层接触，以提供所述第一频率，所述第六上电极与所述第六下电极层分开，以提供所述第二频率。可选地，所述第四薄膜层、第四绝缘层与所述固定支撑层围合形成第三空腔。可选地，所述可变支撑层设置在所述固定支撑层的内侧面，且所述可变支撑层围合形成第四空腔。可选地，所述第四上电极层在所述第四绝缘层上的投影位于所述第四空腔内。可选地，所述可变支撑层与所述固定支撑层间隔设置，且位于所述第三空腔的中心。可选地，所述超声换能器包括多个间隔设置在所述第三空腔内的可变支撑层。可选地，所述可变支撑层为磁致伸缩层材料。可选地，所述超声换能器还包括线圈，其设置在所述振膜层上；所述可变支撑层与所述振膜层之间形成间隙；当所述线圈通电时，所述可变支撑层与所述振膜层接触，以提供所述第一频率，或者所述可变支撑层与所述振膜层分开，以提供所述第二频率。可选地，所述可变支撑层为可支撑材料。可选地，所述超声换能器还包括线圈以及刚体磁性薄膜，所述线圈设置在所述振膜层上；所述刚体磁性薄膜设置在振膜层内；所述可变支撑层与所述振膜层之间形成间隙；当所述线圈通电时，所述刚体磁性薄膜使所述振膜层振动，所述可变支撑层与所述振膜层接触，以提供所述第一频率，或者所述可变支撑层与所述振膜层分开，以提供所述第二频率。可选地，所述第一上电极层的面积为所述第一空腔横截面积的0.5倍、0.6倍或者0.7倍。可选地，所述第四上电极层的面积为所述第三空腔横截面积的0.5倍、0.6倍或者0.7倍。第二方面，本申请实施例提供一种信息采集元件，包括如第一方面或第一方面的任意一个实施例中所描述的超声换能器。可选地，在本申请的一个实施例中，信息采集元件为麦克风、超声雷达、超声成像装置、超声指纹采集装置或接近传感器。第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括如第一方面或第一方面的任意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：/n振膜层、固定支撑层、可变支撑层以及衬底；/n所述固定支撑层设置在所述衬底上，且设置在所述振膜层下方，并与所述振膜层固定连接，用于支撑所述振膜层；/n所述可变支撑层设置于所述衬底与所述振膜层之间，所述可变支撑层与所述振膜层接触时，以提供第一频率，所述可变支撑层与所述振膜层分开时，以提供一个不同于所述第一频率的第二频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：
振膜层、固定支撑层、可变支撑层以及衬底；
所述固定支撑层设置在所述衬底上，且设置在所述振膜层下方，并与所述振膜层固定连接，用于支撑所述振膜层；
所述可变支撑层设置于所述衬底与所述振膜层之间，所述可变支撑层与所述振膜层接触时，以提供第一频率，所述可变支撑层与所述振膜层分开时，以提供一个不同于所述第一频率的第二频率。


2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述振膜层依次包括第一上电极层、第一压电层、第一下电极层以及第一薄膜层；所述固定支撑层上表面与所述第一薄膜层固定连接；所述固定支撑层下表面与所述衬底固定连接。


3.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述可变支撑层包括：
第二下电极层，其设置在所述衬底上；
第二压电层，其设置在所述第二下电极层上；
第二上电极层，其设置在所述第二压电层上，且与所述第一薄膜层之间形成间隙，以使所述第二上电极层与所述第一薄膜层接触或分开；
当所述第二上电极层与所述薄膜层通电时，所述第二上电极层与所述第一薄膜层接触，提供所述第一频率，所述第二上电极与所述第一薄膜层分开，提供所述第二频率。


4.根据权利要求3所述的超声换能器，其特征在于，所述第一薄膜层、所述衬底与所述固定支撑层围合形成第一空腔,所述可变支撑层位于所述第一空腔内。


5.根据权利要求4所述的超声换能器，其特征在于，所述可变支撑层设置在所述固定支撑层的内侧面，且所述可变支撑层围合形成一个第二空腔。


6.根据权利要求5所述的超声换能器，其特征在于，所述第一上电极层在所述衬底上的投影位于所述第二空腔内。


7.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述可变支撑层包括：
第三支撑层，其设置在所述衬底上，
第三下电极层，其设置在所述第三支撑层上；
第三上电极层，其设置在所述第一薄膜层下，且与所述第三下电极层之间形成间隙；
当所述第三上电极层与所述第三下电极层通电时，所述第三上电极层与所述第三下电极层接触，以提供所述第一频率，所述第三上电极与所述第三下电极层分开，以提供所述第二频率。


8.根据权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，所述第一薄膜层、所述衬底与所述固定支撑层围合形成第一空腔。


9.根据权利要求8所述的超声换能器，其特征在于，所述可变支撑层设置在所述固定支撑层的内侧面，且所述可变支撑层围合形成一个第二空腔。


10.根据权利要求9所述的超声换能器，其特征在于，所述第一上电极层在所述衬底上的投影位于所述第二空腔内。


11.根据权利要求4-6、8-10中任意一项所述的超声换能器，其特征在于，所述可变支撑层与所述固定支撑层间隔设置，且位于所述第一空腔的中心。


12.根据权利要求4-6、8-10中任意一项所述的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括多个间隔设置在所述第一空腔内的可变支撑层。


13.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述振膜层包括第四上电极层和设置在所述第四上电极层下方的第四薄膜层；所述超声换能器还包括第四绝缘层和第四下电极层；所述第四下电极层设置在所述衬底上；所述第四绝缘层设置在所述第四下电极层上；所述固定支撑层上表面与所述第四薄膜层固定连接，所述固定支撑层下表面与所述第四绝缘层或第四下电极层或衬底层之间。


14.根据权利要求13所述的超声换能器，其特征在于，所述可变支撑层包括：
第五下电极层，其设置在所述第四绝缘层上；
第五压电层，其设置在所述第五下电极层上；
第五上电极层，共设置在所述第五压电层上，且与所述第四薄膜层之间形成间隙，以使所述第五上电极层与所述第四薄膜层接触或分开；
当所述第五上电极层与所述第四薄膜层通电时，所述第五上电极层与所述第四薄膜层接触，提供所述第一频率，所述第五上电极与所述第四薄膜层分开，提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪登鑫，王红超，沈健，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44