[发明专利]超声换能器阵列、探头和系统

说明书

本发明提供一种超声换能器阵列，包括多个CMUT(电容式微加工超声换能器)单元(100)，每一CMUT单元包括承载第一电极布置结构的第一电极(110)的衬底(300)，该衬底与包括第二电极布置结构的第二电极(120)的柔性膜片在空间上间隔开一间隙(130)，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个通过至少一个电介质层(311、313)与所述间隙电绝缘，其中所述第一电极布置结构和所述第二电极布置结构中的至少一个被分割成通过各自的熔丝部分(112、122)互连的多个区段。本发明还公开包括此类超声换能器阵列的一种超声探头和一种超声系统。

技术领域

本发明涉及一种超声换能器阵列，其包括多个CMUT(电容式微加工超声换能器)单元，每一CMUT单元包括承载第一电极布置结构的第一电极的衬底，其中该衬底的至少一部分与包括第二电极布置结构的第二电极的柔性膜片在空间上间隔开一间隙，第一电极和第二电极中的至少一个通过至少一个电介质层与所述间隙绝缘。

本发明进一步涉及一种包括此类超声换能器阵列的超声探头。

本发明还进一步涉及一种包括此类超声换能器阵列和/或超声探头的超声系统。

背景技术

电容式微加工超声换能器(CMUT)装置作为感测设备(例如，成像设备)范围内的传感器得到迅速地普及。这是因为CMUT装置可提供优良的带宽和声学阻抗特性，这使其优于(例如)压电换能器。

CMUT膜片的振动可通过施加压力(例如，使用超声)触发或可被电诱发。通常借助于集成电路(IC)(例如，专用集成电路(ASIC))电连接至CMUT装置有助于该装置的发射和接收两种模式。在接收模式中，膜片位置的改变致使电容的改变，这种改变可以通过电子方式寄存。在发射模式中，施加电信号致使膜片振动。

CMUT装置通常利用所施加的偏压电压操作。CMUT可在所谓的塌陷模式中操作，在这种模式中所施加的偏压电压被提高到超过塌陷电压以限制膜片并约束其抵靠衬底的部分，使得仅衬底的一部分与柔性膜片在空间上间隔开。CMUT装置的操作频率通过膜片的材料和物理性质(诸如，刚度)和腔室的尺寸来表征。偏压电压和CMUT装置的应用也影响操作模式。CMUT装置通常被用在用于超声成像应用的设备中以及其中CMUT装置被用以检测流体或空气压力的其它应用中。压力致使膜片偏转，该偏转被以电子方式感测为电容变化。因此可得出压力读数。

图1示意性地绘示出常规CMUT装置的俯视图且图2示意性地绘示出沿着常规CMUT装置的图1中的线A-A’的横截面。CMUT装置可在该装置的CMUT区域10中包括多个CMUT单元100(例如，CMUT阵列)，且可另外包括多个互连件200，该多个互连件可包括多个布线线路205，并且可位于该装置的互连区域20内。CMUT区域10和互连区域20之间的边界在图2中由竖直虚线指示。互连件200通常提供至导电触点210(诸如，CMUT装置内部的接合垫)的互连。此类导电触点可提供至外部空间的连接或可被用于利于CMUT装置的不同元件之间(例如，不同CMUT单元100之间，CMUT单元100和信号处理元件之间等等)的互连。