一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺，所述换能器包括至少一个超声发声单元，每个超声发声单元包括上下层叠设置的振动层和基层，振动层和基层之间设置有至少一个支撑结构，振动层和基层之间通过支撑结构的支撑形成有空气间隙；振动层采用第一电路板，基层采用第二电路板，第一电路板为柔性电路板。本发明专利技术通过用电路板作为换能器的振动层和固定基层，简化换能器的结构，且通过成熟的电路板工艺来制作该静电薄膜超声换能器，简化其制作工艺，从而减少了产品开发和生产周期，降低成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺


[0001]本专利技术涉及一种静电薄膜超声换能器
，具体涉及一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺。

技术介绍

[0002]静电薄膜超声换能器也称电容式薄膜超声换能器，它利用上下电极产生的静电力驱动薄膜振动，从而辐射超声波。
[0003]常见的静电薄膜超声换能器100结构如图1所示，静电薄膜超声换能器100包括从上至下依次设置的薄膜101、顶电极102、支撑柱103、绝缘层104、底电极105、固定底板106等结构，顶电极102与绝缘层104之间形成空气间隙107。在顶电极102和底电极105之间通入直流偏置电压Vdc以及交流电压Vac，驱动薄膜振动发声。
[0004]但是，上述的静电薄膜超声换能器100的制作工艺相对复杂，导致开发和生产周期相对较长，成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种简化了结构及降低制作工艺复杂度的静电薄膜超声换能器及其制作工艺。
[0006]为实现上述目的，一方面，本专利技术提出了一种静电薄膜超声换能器，包括至少一个超声发声单元，每个所述超声发声单元包括上下层叠设置的振动层和基层，所述振动层和基层之间设置有至少一个支撑结构，所述振动层和基层之间通过所述支撑结构的支撑形成有空气间隙；所述振动层采用第一电路板，所述基层采用第二电路板，所述第一电路板为柔性电路板。
[0007]在一优选实施例中，所述柔性电路板包括柔性基材层和第一电极层，所述第一电极层形成于所述柔性基材层靠近基层的底面上。
[0008]在一优选实施例中，所述柔性基材层为聚酰亚胺层，所述第一电极层为铜层，所述铜层胶粘或者镀于所述聚酰亚胺层靠近基层的底面上。
[0009]在一优选实施例中，所述第二电路板为硬质电路板或软硬结合板，且所述硬质电路板或所述软硬结合板为单面板、双面板、多层板中的任意一种。
[0010]在一优选实施例中，所述第二电路板为硬质电路板，所述硬质电路板包括硬质基材层和第二电极层，所述第二电极层形成于所述硬质基材层靠近振动层的顶面上。
[0011]在一优选实施例中，所述超声换能器还包括用于将所述振动层和基层绝缘开来的绝缘层，所述绝缘层形成于所述第二电极层靠近振动层的顶面上或者形成于所述第一电极层靠近基层的底面上。
[0012]在一优选实施例中，所述硬质基材层为FR4材料层，所述第二电极层为铜层，所述绝缘层为形成于所述第二电极层靠近振动层的顶面上的绿油层。
[0013]在一优选实施例中，所述支撑结构形成于硬质电路板的硬质基材层上且与硬质电
路板的第二电极层相绝缘隔离开。
[0014]在一优选实施例中，所述支撑结构与第二电极层接触的区域设置间隙，通过所述间隙与第二电极层隔离开来。
[0015]在一优选实施例中，每个所述支撑结构采用焊锡或其他杨氏模量大于1GPa的硬质材料，所述焊锡通过焊盘焊于所述硬质基材层上。
[0016]在一优选实施例中，所述间隙的宽度为0.1mm~0.5mm。
[0017]在一优选实施例中，所述换能器包括多个呈阵列排布的超声发声单元。
[0018]另一方面，本专利技术提出了一种静电薄膜超声换能器的制作工艺，包括：S1，在柔性基材层上形成第一电极层，制作形成所述振动层；S2，在硬质基材层上形成第二电极层，再在所述第二电极层上形成绝缘层，之后在硬质基材层上再形成所述支撑结构，所述支撑结构与所述第二电极层之间绝缘隔离开，制成所述基层；S3,将所述基层和振动层相边框贴合。
[0019]在一优选实施例中，所述S2中，所述支撑结构的制作过程包括：采用曝光显影工艺在第二电极层上显影出用于绝缘隔离焊盘和第二电极层的间隙，再将间隙刻蚀出，之后再在焊盘上焊锡形成支撑结构。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术通过采用电路板作为振动层和固定基层，直接在两个电路板之间增加中间的支撑结构，形成静电薄膜超声换能器，简化了换能器的结构。
[0021]2、本专利技术采用电路板工艺制作静电薄膜超声换能器，简化了其制作工艺，减少了产品开发和生产周期，降低成本。
[0022]附图说明：图1为现有静电薄膜超声换能器100的结构示意图；图2为本专利技术静电薄膜超声换能器的结构示意图；图3为本专利技术一超声发声单元的具体结构示意图；图4为本专利技术多个超声发声单元的具体结构示意图；图5为本专利技术静电薄膜超声换能器的制作工艺的流程示意图。
[0023]附图标记为：100、静电薄膜超声换能器，101、薄膜，102、顶电极，103、支撑柱，104、绝缘层，105、底电极，106、固定底板，107、空气间隙，1、柔性电路板，11、基材层，12、第一电极层，2、支撑结构，3、硬质电路板，31、硬质基材层，32、第二电极层，33、绝缘层，4、空气间隙，5、间隙，6、焊盘。
具体实施方式
[0024]下面对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0025]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0026]本专利技术所揭示的一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺，通过用电路板作为换能器的振动层和固定基层，简化换能器的结构，且通过成熟的电路板工艺来制作该静电薄膜超声换能器，简化其制作工艺，从而减少了产品开发和生产周期，降低成本。
[0027]如图2和图3所示，本专利技术实施例所揭示的一种静电薄膜超声换能器，包括至少一个超声发声单元，每个超声发声单元包括柔性电路板1、支撑结构2和硬质电路板3，其中，柔性电路板1堆叠在硬质电路板3上，支撑结构2位于柔性电路板1和硬质电路板3之间，使得柔性电路板1和硬质电路板3之间形成有空气间隙4。
[0028]具体地，本实施例中，柔性电路板1具体可以是FPC（Flexible Printed Circuit，简称FPC），其具体包括柔性基材层11和第一电极层12，实施时，柔性基材层11常用聚酰亚胺（PI）材料，其厚度可以采用12.5um~15um，第一电极层12形成于柔性基材层11的底面上，实施时，第一电极层12可以采用铜层，铜层作为顶电极，聚酰亚胺层和铜层一起作为静电薄膜超声换能器的振动层。制作时，铜层可以采用胶粘于聚酰亚胺层的底面上，铜层厚度可以是10um~15um，胶可以采用硬的UV胶，胶厚为13um~15um，也可以直接镀于聚酰亚胺层的底面上。在其他可替换实施例中，也可以采用基材层+第一电极层+基材层的结构，也就是在第一电极层12的底面上再设置一层柔性基材层11，也就是说，实施时，柔性电路板不限于这里实施例所限定的基材层+第一电极层的结构和材料。在其他实施例中，柔性基材层11也可以替换为PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PEI（聚醚酰亚胺）、PEEK（聚醚醚酮）、PVDF（聚偏二氟乙烯）等柔性材料。第一电极层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，包括至少一个超声发声单元，每个所述超声发声单元包括上下层叠设置的振动层和基层，所述振动层和基层之间设置有至少一个支撑结构，所述振动层和基层之间通过所述支撑结构的支撑形成有空气间隙；所述振动层采用第一电路板，所述基层采用第二电路板，所述第一电路板为柔性电路板。2.如权利要求1所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述柔性电路板包括柔性基材层和第一电极层，所述第一电极层形成于所述柔性基材层靠近基层的底面上。3.如权利要求2所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述柔性基材层为聚酰亚胺层，所述第一电极层为铜层，所述铜层胶粘或者镀于所述聚酰亚胺层靠近基层的底面上。4.如权利要求2所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述第二电路板为硬质电路板或软硬结合板，且所述硬质电路板或所述软硬结合板为单面板、双面板、多层板中的任意一种。5.如权利要求4所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述第二电路板为硬质电路板，所述硬质电路板包括硬质基材层和第二电极层，所述第二电极层形成于所述硬质基材层靠近振动层的顶面上。6.如权利要求5所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述超声换能器还包括用于将所述振动层和基层绝缘开来的绝缘层，所述绝缘层形成于所述第二电极层靠近振动层的顶面上或者形成于所述第一电极层靠近基层的底面上。7.如权利要求6所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述硬质基材层为FR4材料层，所述第二电极层为铜层，所述绝缘层为形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛峻伟，辜磊，杨健华，
申请(专利权)人：苏州清听声学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：