[发明专利]一种双面叉指换能器的兰姆波器件及其制备方法

说明书

本发明属于兰姆波器件技术领域，尤其涉及一种双面叉指换能器的兰姆波器件及其制备方法，该兰姆波器件包括压电基底以及对称设置于所述压电基底正反两面的叉指换能器；所述叉指换能器包括设置于所述压电基底一侧的激发叉指换能器和设置于所述压电基底另一侧的接收叉指换能器；所述激发叉指换能器输入交流电信号，经所述压电基底的逆压电效应激发兰姆波并传播出去，且最终传播至所述接收叉指换能器区域时，经所述压电基底的压电效应，所述接收叉指换能器将所述兰姆波转换成交流电信号输出，这样更好匹配兰姆波传播条件；另一方面，根据计算可以获得更大的机电耦合系数，提高声波转换效率。

技术领域

本发明属于兰姆波器件技术领域，尤其涉及一种双面叉指换能器的兰姆 波器件及其制备方法。

背景技术

兰姆波是一种在上下底面为自由边界条件的薄板结构中，由于SV波和纵 波在自由界面上的耦合而成。

现在兰姆波已广泛应用于板状材料的无损检测和微传感技术领域中。特 别是近年发展起来的兰姆波微传感、驱动技术。边界上物理、化学、生物等 条件的变化会引起兰姆波传播扰动，兰姆波传感器因其灵敏度高，体积小以 及可以工作在液相中等优点，在物理、化学、环境检测等实时监测方面具有 潜在的应用价值。另一方面，通过在微流体芯片表面激励兰姆波，并将其能 量耦合到液体里面去，可以起到驱动作用，在微流控芯片领域具有很大的应 用前景。

兰姆波叉指换能器通过输入叉指换能器施加正交周期变化的电信号，通 过逆压效应将会引起压电基片产生周期性的形变，周期性的形变产生振动， 从而可以激励出来兰姆波沿基片表面传播。

传统的兰姆波器件只是通过基片的一个表面制备叉指换能器，该技术实 际上是源自于，发明沉积在石英晶体上的叉指换能器有效地激励声表面波， 结合半导体器件的光刻技术可以大批量生产声表面波器件。不同于兰姆波， 声表面波只是厚基片的一个表面波传播，随着深度方向迅速衰减，因此单面 的叉指换能器完美适合声表面波的激发。但是相比之下，兰姆波在上下两个 表面呈现对称或者反对称的振动位移的分布，因此可以预见通过在上下表面 同时合适的布置叉指换能器将有效地提高兰姆波的激励效率。

目前绝大部分的兰姆波器件都是设计在高频段的射频滤波器，如申请号CN201310130405.2，公开号CN103532513A提供的兰姆波器件及其制造方法， 如说明书附图1所示，兰姆波器件具有压电基板1和设置在压电基板1上的叉 指换能器2，这需要叉指换能器的电极指202宽度非常细，通常小于10微米， 通过在边界的反射形成驻波从而产生谐振，导致制造工艺极为复杂。又如申 请号CN200880112609.0，公开号CN101953072A提供一种兰姆波谐振器，公开 了在压电片上下面布置电极的方式，但是不同于叉指换能器采用对交替指条 施加正弦电压的方式，该方案的每一个面上的电极都是通过一个汇流条连在 一起，通过在上下面加上交替的正弦电压来激励声波，该方案不属于通过相 邻指条施加正弦电压的叉指结构，该方案的方便激发高频模式，但是对于基 频模式的激发效率相对有限。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种双面叉指换能器的兰姆波器件及其 制备方法，是通过以下技术方案实现的。

一种双面叉指换能器的兰姆波器件，包括压电基底以及设置于所述压电 基底正反两面的叉指换能器；

所述叉指换能器包括设置于所述压电基底一侧的激发叉指换能器和设置 于所述压电基底另一侧的接收叉指换能器，所述激发叉指换能器和所述接收 叉指换能器均包括一对梳形电极，所述梳形电极包括若干电极指，所述一对 梳形电极的电极指相向间隔交叉排列，并且所述激发叉指换能器同一面上相 邻所述电极指的电极正负交替设置；

所述激发叉指换能器输入交流电信号，经所述压电基底的逆压电效应激 发兰姆波并传播出去，且最终传播至所述接收叉指换能器区域时，经所述压 电基底的压电效应，所述接收叉指换能器将所述兰姆波转换成交流电信号输 出。