[发明专利]具有压电传感器的成像装置

说明书

本发明公开一种成像系统(120)，其包括：用以产生压力波并将外部压力波转换为电子讯号的收发器单元(210)；以及用以控制收发器单元(210)的操作的控制单元(208)。收发器单元(210)包括：基板(501)；悬挂在基板(501)上的至少一膜(504)；以及安装在所述至少一膜上的复数个换能器组件(520)。复数个换能器组件(520)中的每一个具有底部电极(806)、在底部电极(806)上的压电层(804)、以及在压电层(804)上的至少一顶部电极(802)。复数个换能器组件(520)中的每一个响应于施加在底部电极(806)以及至少一顶部电极(802)的电势产生弯曲力矩并响应外部压力波所致之弯矩生成电荷。

技术领域

本发明是关于成像装置，且更具体地，是关于具有压电传感器的成像装置。

背景技术

用于成像人体内脏器官并显示内脏器官影像的非侵入式成像系统传送信号至人体并接收自器官反射的信号。通常用于成像系统中的换能器被称为收发器，且一些收发器是以光音波(photo-acoustic)或超音波效应作为基础。一般而言，压电换能器被用于成像以及其他应用，像是医学成像、管道中的流量测量、扬声器、麦克风、碎石术、用于治疗的加热组织、以及用于手术的高强度聚焦超音波(HIFU)。

微加工技术的进步允许传感器和致动器被有效地接合在基板上。具体而言，与具有大型的形状因子(large form factor)的传统块体压电组件(bulk piezoelectricelement)相比，使用电容性转换(cMUT)或压电转换(pMUT)的微机械超音波换能器(MUT)是特别有利的。虽然这些换能器的基本概念已在90年代早期公开，但这些概念的商业实施遇到了许多挑战。例如，传统的cMUT传感器由于在操作期间积累的介电电荷而特别容易发生故障或性能漂移(drift)。传统的pMUT是一种很有前途的替代方案，但是存在与传输并且接收效率低下相关的问题。因此，需要具有增强的效率并且可应用于各种传感装置的pMUT。

发明内容

在实施例中，一种收发器组件包含：基板；悬挂于基板上的至少一膜；以及安装在该至少一膜上的复数个换能器组件(transducer element)，复数个换能器组件中的每一个换能器组件具有底部电极、在底部电极上的压电层、以及在压电层上的至少一顶部电极，复数个换能器组件中的每一个换能器组件响应于施加于底部电极以及至少一顶部电极的电势产生弯矩并响应于对其施加的弯矩生成(developing)电荷。

在实施例中，一种成像系统包含：用于产生压力波并将外部压力波转换成电子信号的收发器单元；以及用以控制收发器单元的操作的控制单元。收发器单元包括：基板；悬挂于基板上的至少一膜；以及安装在该至少一膜上的复数个换能器组件，复数个换能器组件中的每一个换能器组件具有底部电极、在底部电极上的压电层、以及在压电层上的至少一顶部电极，复数个换能器组件中的每一个换能器组件响应于施加于底部电极以及至少一顶部电极的电势产生弯矩并响应于外部压力波所致的弯矩生成电荷。

附图说明

将参考其示例可在附图中示出的本发明实施例。这些图式旨在说明而非限制。尽管本发明已大致描述在这些实施例的上下文中，但应理解的是，并不意图将本发明的范围限于这些特定实施例。

图1是为显示根据本公开实施例的成像系统的图式。

图2是为显示根据本公开实施例的成像器的方块图。

图3A是为显示根据本公开实施例的例示性收发器片的示意图。

图3B是为显示根据本公开实施例的包括一或多个收发器片的收发器数组的顶视图和侧视图。

图4A是为显示根据本公开实施例的收发器单元的放大视图。

图4B是为显示根据本公开实施例的例示性压电组件的横截面图。

图5是为显示根据本公开实施例之沿着线4-4截取的第4A图中的收发器单元的横截面图。