[发明专利]一种微机械超声换能器及成像设备

说明书

微机械超声换能器(MUT)(400)。MUT(400)包括：基板(402)；悬置在基板(402)上的膜(406)；底部电极(408)，其设置在膜(406)上；压电层(410)，其设置在底部电极(408)上，并且非对称顶部电极(412、722)设置在压电层(410)上。非对称电极(722)沿轴线(742)的面密度分布具有多个局部最大值(702)，其中多个局部最大值(735、737)的位置与振动谐振频率处的多个反节点(516、517)位于的位置(726、728)重合。

技术领域

本发明涉及成像设备，更具体地，涉及具有微机械超声换能器 (MUT)的成像设备。

背景技术

用于对人体的内部器官进行成像并显示内部器官的图像的一种非侵入式成像系统将信号发送至人体并接收从器官反射的信号。通常，在成像系统中使用的换能器(例如，电容换能(cMUT)或压电换能 (pMUT))被称为收发器，并且某些收发器基于光声或超声效应。

通常，MUT包括两个或更多个电极，并且电极的拓扑影响MUT 的电性能和声学性能。例如，由pMUT产生的声压的幅度随着电极尺寸的增加而增加，从而改善了pMUT的声学性能。但是，随着电极尺寸的增加，电容也会增加，从而降低pMUT的电性能。在另一个示例中，在pMUT的振动谐振频率处的声压幅度受电极形状的影响。因此，需要用于设计电极以增强换能器的声学和电性能的方法。

发明内容

在各实施方式中，微机械超声换能器(MUT)包括非对称的顶部电极。非对称电极沿着轴线的面密度分布具有多个局部最大值，其中所述多个局部最大值的位置与振动谐振频率处的多个反节点(anti- nodal point)位于的位置重合。

在各实施方式中，微机械超声换能器(MUT)包括对称的顶部电极。对称电极沿轴线的面密度分布具有多个局部最大值，其中，所述多个局部最大值的位置与振动谐振频率处的多个反节点位于的位置重合。

在各实施方式中，换能器阵列包括多个微机械超声换能器(MUT)。多个MUT中的每个MUT包括非对称的顶部电极。

在各实施方式中，成像设备包括具有多个微机械超声换能器 (MUT)的换能器阵列。多个MUT中的每个MUT包括对称的顶部电极。对称电极沿轴线的面密度分布具有多个局部最大值，并且其中多个局部最大值的位置与振动谐振频率处的多个反节点位于的位置重合。

附图说明

将参考本发明的实施方式，其示例可以在附图中示出。这些图仅是说明性的，而非限制性的。尽管一般在这些实施方式的上下文中描述了本发明，但是应当理解，其并不旨在将本发明的范围限制为这些特定实施方式。

附图(或“图”)1示出了根据本公开的实施方式的成像系统。

图2示出了根据本公开的实施方式的成像器的示意图。

图3A示出了根据本公开实施方式的收发器阵列的侧视图。

图3B示出了根据本公开的实施方式的收发器块的俯视图。

图4A示出了根据本公开的实施方式的MUT的俯视图。

图4B示出了根据本公开的实施方式的沿图4A中的方向4-4截取的MUT的截面图。

图5A至图5E示出了根据本公开的实施方式的MUT的振动模式形状。

图6A示出了根据本公开的实施方式的MUT的声学响应作为频率函数的曲线图。

图6B示出了根据本公开的实施方式的MUT的俯视图。

图6C示出了根据本公开的实施方式的顶部电极的面密度分布。

图7A示出了根据本公开的实施方式的MUT的声学响应作为频率函数的曲线图。