[发明专利]电容式换能器、其制造方法和被检体信息获取装置

说明书

技术领域

本发明涉及将被用作超声换能器等的电容式换能器（capacitive transducer）以及电容式换能器制造方法。

背景技术

被设计为发送和接收超声波的超声换能器被用在诊断装置中来对例如活体内的肿瘤进行诊断。近些年，正在开发使用微加工技术的电容式换能器（电容式微加工超声换能器：CMUT）。CMUT比使用压电元件的传统超声换能器的优越之处在于：容易地获得宽频带特性，并且振动模式的数量更少且噪声低。CMUT的特征在于利用轻质振动膜发送或接收诸如超声波、音波和光声波之类的声波（下文中有时用超声波来代表）。与传统医学诊断模态相比，使用CMUT来进行精确超声诊断的这项有前景的技术正受到关注。

作为上述技术，已经提出一种实现宽频带特性（在宽频域中具有相对高的电气机械变换比率的特性）的电容式换能器，其包括含弹簧常数（spring constant）高的振动膜的单元以及含弹簧常数低的振动膜的单元（参见美国专利No.5,870,351）。已经提出实现宽频带特性的另一种电容式换能器，其具有弹簧常数高的多个单元的单元组以及弹簧常数低的多个单元的单元组（参见US2007/0059858）。

在上述电容式换能器中，利用含弹簧常数不同的多个振动膜的多个单元来实现宽频带。因此，电容式换能器通常包括含面积不同的多个振动膜的多个单元。

例如，利用表面微加工技术，主要利用牺牲层蚀刻技术来制造电容式换能器。然而，在表面微加工技术中，稍后要被整形为振动膜的薄膜部分可能在牺牲层的蚀刻之后的干燥步骤中粘附到通过蚀刻牺牲层而形成的间隙的下表面上。即使当能够制造电容式换能器时，振动膜也因应力而容易翘曲，尤其是，面积大的振动膜因弹簧常数低而容易翘曲。取决于振动膜的应力分布，振动膜不均匀地翘曲从而使性能劣化。实现具有电气机械变换比率高的宽频带特性的电容式换能器的挑战是：通过在单个元件中均一地制造电气机械变换比率的频率特性不同的多个单元来形成设备。

发明内容

鉴于上述问题，根据本发明，提供一种包括具有多种单元的元件的电容式换能器，每个单元包括：第一电极；包括第二电极的振动膜，第二电极通过间隙与第一电极相对；以及支持振动膜以便形成间隙的振动膜支持部。当从振动膜的法线方向看时，多种单元具有不同的、第一电极和第二电极中的一个的面积与间隙的面积的比率。多种单元中的第一电极或第二电极电连接在一起。

根据参照附图对示例性实施例进行的以下描述，本发明的其它特征将变得清楚。

附图说明

图1A和图1B是示出根据本发明一个实施例及示例1的电容式换能器的图示。

图2是示出根据本发明另一实施例及示例2的电容式换能器的图示。

图3A、图3B、图3C、图3D、图3E及图3F是示出根据本发明的制造电容式换能器的示例性方法的图示。

图4是示出利用根据本发明的电容式换能器获取被检体信息的示例性装置的图示。

具体实施方式