[发明专利]一种超宽频带MEMS换能器

权利要求书

1.一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，包括封装外壳，所述封装外壳底部设置有PCB板基座，所述PCB板基座上设置有CMUT阵列，所述CMUT阵列包括依次设置的多个CMUT阵元，多个CMUT阵元与所述封装外壳之间设置有用于密封的硅油，所述CMUT阵元上设置有至少2组大小不同的多个振动微元，每个CMUT阵元均包括由下到上依次设置的基座层，绝缘层和振动薄膜层，所述振动薄膜层上设置有多个图形化的上电极，所述基座层上与所述多个上电极对应位置设置有下电极，所述绝缘层上与所述上电极对应位置设置有空腔，每一个上电极及与其对应的振动薄膜层、绝缘层、空腔、基座层、下电极和基座构成一个振动微元，大小相同的振动微元构成同一组振动微元，不同组的振动微元交错设置在所述CMUT阵元上，所述基座层和振动薄膜层为硅材料制成，所述绝缘层为二氧化硅材料制成，所述上电极和下电极为金属Al材料，所述CMUT阵元上同一组振动微元的上电极之间均设置有引线，所述CMUT阵元上同一组振动微元的下电极之间也分别设置有引线，CMUT阵元内部所述上电极之间的引线和下电极之间的引线呈十字交错设置。

2.根据权利要求1所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述CMUT阵元包括2组振动微元，所述2组振动微元的上电极、下电极、和空腔均为圆柱形，N个半径较小的振动微元和M个半径较大的振动微元各自均匀排列后，均匀交错设置在所述CMUT阵元上，所述M和N均为正整数。

3.根据权利要求2所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述CMUT阵元上设置有与每一组振动微元分别对应的上电极引出点，所述PCB板基座上设置有矩形下电极区和与上电极导线引出孔，所述CMUT阵元通过导电胶固定在所述矩形下电极区域，CMUT阵元上的上电极引出点通过金线键合技术与所述PCB板基座上的上电极导线引出孔分别一一连接。

4.根据权利要求1所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述CMUT阵元的制作工艺包括以下步骤：在SIO衬底硅层的基座上通过磁控溅射制备好下电极后，在下电极表面通过PECVD方法生长SiO₂层，在SiO₂刻蚀得到空腔；采用硅-硅键合工艺将基座与SOI衬底硅层键合，得到SOI-硅键合片，然后去除SOI衬底硅层，得到确定厚度的悬空硅薄膜，最后图形化刻蚀硅膜，并制备上电极，最后即得到了所述的CMUT阵元。

5.根据权利要求1所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述封装外壳为聚氯乙烯材料制成，所述封装外壳外形为圆形、方形或多边形平面。

6.根据权利要求1所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述CMUT阵元上设置有通孔，所述通孔内设置有用于将CMUT阵元上的焊盘与ASIC集成电路上的焊盘连接的金属柱。

7.根据权利要求1所述的一种超宽频带MEMS换能器，其特征在于，所述CMUT阵列包括16个CMUT阵元，每个CMUT阵元之间的间距小于0.5倍波长。