[发明专利]具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器

权利要求书

1.一种具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：包括基底(4)、底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，基底(4)背面中间部分开设槽形空腔，使基底(4)正面形成弹性结构层(41)，槽形空腔周边的基底(4)作为弹性结构层(41)的固定端；弹性结构层(41)的正面依次堆叠底电极(3)、压电层(2)和上电极(1)，与弹性结构层(41)共同构成振动薄膜(00)；底电极(3)覆盖基底(4)正面；底电极(3)和弹性结构层(41)刻蚀有呈圆环形阵列排布的V形弹簧，且V形弹簧位于弹性结构层(41)上的拉应力和压应力过渡区域中；压电层(2)和上电极(1)围绕V形弹簧铺设但不覆盖V形弹簧。

2.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的振动薄膜(00)的厚度为5～10μm，长度和宽度为100μm～1mm。

3.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的基底(4)的厚度为200μm～1mm。

4.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的V形弹簧的厚度与弹性结构层(41)及底电极(3)厚度之和一致，为4～7μm；其V字形的夹角为40°～170°；V形弹簧排布形成的圆环与弹性结构层(41)中心同心，且圆环的内径为0.55R，圆环的外径为0.65R，R为弹性结构层(41)的半边长。

5.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的基底(4)和弹性结构层(41)为半导体材料硅，包括单晶硅或多晶硅。

6.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的槽形空腔通过在基底(4)背面选择性刻蚀形成。

7.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的压电层(2)中的压电材料为氮化铝、氧化锌或锆钛酸铅压电陶瓷。

8.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的底电极(3)为硼掺杂的硅，或金属材料金、铂、铝或锡。

9.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的上电极(1)为金属材料金、铂、铝或锡。

10.根据权利要求1所述的具有V形弹簧的微机电压电超声波换能器，其特征在于：所述的压电层(2)和上电极(1)均为与V形弹簧同心设置的方形环，方形环的内边和外边与弹性结构层中心的距离分别为0.65R和R，R为弹性结构层(41)的半边长。