频率可调谐的超声设备制造技术

一种超声设备，该超声设备包括超声换能器(400)，该超声换能器包括：膜(405)，该膜悬置在布置在基底(401)的上表面侧上的腔(403)上方；压电层(407)，该压电层附接到膜(405)的表面；第一电极(E1)，该第一电极布置在腔(403)的下表面侧上；以及第二电极(E3)，该第二电极布置在腔(403)的上表面侧上、与压电层(407)接触，该设备还包括连接到第一电极(E1)和第二(E3)电极并能够在第一电极(E1)上施加第一控制电压(VDC)和在第二电极(E3)上施加不同于第一电压的第二控制电压(VAC)的控制电路(CTRL)。压的第二控制电压(VAC)的控制电路(CTRL)。压的第二控制电压(VAC)的控制电路(CTRL)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】频率可调谐的超声设备


[0001]本公开涉及超声检查的领域。更特别地，本专利技术的目的在于一种机载超声检查设备，该机载超声检查设备包括超声换能器和用于控制换能器的电子电路。

技术介绍

[0002]超声检查设备通常包括一个或多个超声换能器，例如，以阵列布置的多个超声换能器(线性的或非线性的)。在操作中，换能器组件被布置成与要分析的主体相对。该设备还包括电子控制电路，其能够向换能器施加电激励信号以引起由换能器朝向要分析的主体发射超声波。由换能器发射的超声波被要分析的主体(通过其内部和/或表面结构)反射，并且然后返回到换能器，这些换能器将它们转换回电信号。电响应信号由电子控制电路读取，并且可以被存储和分析以从中推导出与被研究主体相关的信息。
[0003]期望的是至少部分地改进已知超声检查设备的某些方面。

技术实现思路

[0004]为了实现这一点，实施例提供了一种包括超声换能器的超声设备，该超声换能器包括：
[0005]‑
膜，该膜悬置在布置在基底的上表面侧上的腔上方；
[0006]‑
压电层，该压电层附接到膜的表面；
[0007]‑
第一电极，该第一电极布置在腔的下表面侧上；以及
[0008]‑
第二电极，该第二电极布置在腔的上表面侧上、与压电层接触，该设备还包括连接到第一电极和第二电极并能够在第一电极上施加第一控制电压和在第二电极上施加不同于第一电压的第二控制电压的控制电路。
[0009]根据实施例，超声换能器还包括在腔的上表面侧上的第三电极，第一控制电压施加在第一电极和第三电极之间。
[0010]根据实施例，第二控制电压施加在第二电极和第三电极之间。
[0011]根据实施例，超声换能器还包括在腔的上表面侧上的与第三电极绝缘的第四电极，第二控制电压施加在第二电极和第四电极之间。
[0012]根据实施例，压电层布置在膜的上表面上，并且第二电极与压电层的上表面接触。
[0013]根据实施例，第三电极与压电层的下表面接触。
[0014]根据实施例，第四电极布置在第三电极上方，并且与压电层的下表面接触。
[0015]根据实施例，控制电路被配置为在超声波的发射阶段期间在第一电极上施加DC偏置电压，并且在第二电极上施加AC激励电压。
[0016]根据实施例，控制电路被配置为在超声波的接收阶段期间在第一电极上施加DC偏置电压，并且读取在接收到的超声波的作用下在第二电极上生成的AC电压。
[0017]根据实施例，控制电路能够改变施加到第一电极的DC偏置电压的水平，以改变超声换能器的谐振频率。
[0018]根据实施例，膜由半导体材料制成。
[0019]根据实施例，基底由半导体材料制成。
[0020]根据实施例，腔形成在覆盖基底的上表面的介电层中。
附图说明
[0021]前述特征和优点以及其他特征和优点将在以下通过说明而非限制的方式给出的具体实施例的描述中参照附图进行详细描述，在附图中：
[0022]图1是示意性示出超声换能器的示例的横截面图；
[0023]图2是示意性示出超声换能器的另一示例的截面图；
[0024]图3是示出了关于图1描述的类型的超声换能器的行为的示意图；
[0025]图4是示意性示出根据实施例的超声检查设备的示例的横截面图；
[0026]图5是示出关于图4描述的类型的超声检查设备的实施例的行为的图；
[0027]图6是示出关于图4描述的类型的超声检查设备的另一实施例的行为的图；
[0028]图7是示意性示出图4的设备的替代性实施例的横截面图；以及
[0029]图8是示意性示出图4的设备的另一替代性实施例的横截面图。
具体实施方式
[0030]在不同的附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，各种实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以具有相同的结构、尺寸和材料属性。
[0031]为了清楚起见，仅详细示出和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元素。特别地，没有详细描述所描述的设备的各种可能的应用，所描述的实施例与超声检查设备的通常应用兼容，特别是对于机载超声应用。进一步，由控制电路施加到超声换能器的电激励信号的属性(频率、形状、幅值等)没有详细描述，所描述的实施例与当前在超声系统中使用的激励信号兼容，其可以根据所考虑的应用，并且特别是根据要分析的主体的性质和根据期望采集的信息的类型进行选择。类似地，没有详细描述应用于由超声换能器递送并由控制电路读取的电信号以提取与要分析的主体相关的有用信息的各种处理，所描述的实施例与当前在超声检查系统中使用的处理兼容。进一步，没有详细描述所描述的分析设备的超声换能器和控制电路的形成，基于本说明书中提供的功能指示，这些元件的详细实施方式在本领域技术人员的能力范围内。
[0032]除非另有说明，当对连接在一起的两个元件进行引用时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，而当对耦合在一起的两个元件进行引用时，这表示这两个元件可以连接或者它们可以通过一个或多个其他元件耦合。
[0033]在以下公开内容中，除非另有说明，当提及绝对位置限定符(诸如术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“左部”、“右部”等)或提及相对位置限定符(诸如术语“上方”、“下方”、“更高”、“更低”等)、或提及方向限定符(诸如“水平”、“竖直”等)，参考图中示出的取向。
[0034]除非另有说明，否则表述“约”、“近似”、“基本上”和“大约”表示在10％以内，优选地在5％以内。
[0035]图1是示意性示出超声换能器100的示例的横截面图。
[0036]换能器100是PMUT型(压电微机械超声换能器)压电换能器。其包括基底101、布置在基底101的上表面侧上的腔103、以及悬置在腔103上方的柔性膜105。在这个示例中，腔103在基底101中从基底的上表面竖直延伸。膜105在腔103上方延伸，并通过其下表面在腔103的外围处附接到基底101的上表面。
[0037]换能器100还包括在膜105的上表面上的竖直堆叠，该竖直堆叠从膜105的上表面开始依次包括下电极E1、由压电材料制成的层107和上电极E2。
[0038]在所示的示例中，下电极E1由在膜105的整个上表面上连续延伸的导电层形成。进一步，在这个示例中，压电层107在电极E1的整个上表面上连续延伸。上电极E2由位于腔103的上表面的仅一部分上方的导电层形成。更特别地，在所示的示例中，在俯视图中，电极E2具有与腔103的外围部分竖直对齐地(in line with)定位的环形带的形状。因此，腔103的中心部分没有覆盖有电极E2。
[0039]当在电极E1和E2之间施加电压时，在压电层107的被覆盖有电极E2的部分中生成竖直电场。在层107的材料的横向压电系数d31的作用下，这导致压电层107的所述部分在水平方向上膨胀或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声设备，所述超声设备包括超声换能器(400；700；800)，所述超声换能器包括：
‑
膜(405)，所述膜悬置在腔(403)上方，所述腔(403)布置在基底(401)的上表面侧上；
‑
压电层(407)，所述压电层附接到所述膜(405)的表面；
‑
第一电极(E1)，所述第一电极布置在所述腔(403)的下表面侧上；以及
‑
第二电极(E3)，所述第二电极布置在所述腔(403)的上表面侧上、与所述压电层(407)接触，所述设备还包括控制电路(CTRL)，所述控制电路(CTRL)连接到所述第一电极(E1)和第二(E3)电极并能够在所述第一电极(E1)上施加第一控制电压(V
DC
)和在所述第二电极(E3)上施加不同于所述第一电压的第二控制电压(V
AC
)。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述超声换能器(400；700；800)还包括在所述腔(403)的上表面侧上的第三电极(E2；E2
’
)，所述第一控制电压(V
D
)施加在所述第一电极(E1)和所述第三电极(E2；E2
’
)之间。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第二控制电压(V
AC
)施加在所述第二电极(E3)和所述第三电极(E2)之间。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述超声换能器(700)还包括在所述腔(403)的上表面侧上的与所述第三电极(E2
’
)绝缘的第四电极(E2)，所述第二控制电压(V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：西里尔，
申请(专利权)人：维蒙股份公司，
类型：发明
国别省市：