[发明专利]一种基于PMUT的图像声呐接收阵及其制造方法

权利要求书

1.一种基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，包括承压壳体、PMUT模块、PCB转接板和电子仓；所述的PMUT模块在PCB转接板上均匀分布组成阵列，且通过其引脚焊盘和PCB转接板进行连接，所述的PCB转接板和电子仓通过信号传输接口进行连接，所述的承压壳体覆盖在所述PMUT模块上，并与PCB转接板粘接；所述PMUT模块包括管壳和封装于管壳中的PMUT芯片，所述的PMUT芯片包含均匀分布的PMUT阵元，封装后的PMUT模块在PMUT芯片表面形成空腔，PMUT阵元裸露；所述PMUT模块与承压壳体之间的空腔填充耦合剂。

2.根据权利要求1所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述的PMUT模块组成m×n阵列，所述PMUT芯片包含组成i×j阵列的PMUT阵元，其中m、n、i、j为正整数；所述图像声呐接收阵为二维面阵，其中m·i和n·j均大于1；或者，所述图像声呐接收阵为一维线阵，其中m·i和n·j中有且只有一个等于1。

3.根据权利要求1所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述的PMUT模块中，所述PMUT芯片上还包含IC电路；所述的IC电路为PMUT信号的放大和滤波电路或模块。

4.根据权利要求1所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述的PMUT模块中还包含IC芯片；所述的IC芯片为PMUT信号的放大和滤波电路或模块。

5.根据权利要求1所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述的PMUT模块中，管壳的封装采用DFN、QFN或LGA封装形式；管壳采用金属或陶瓷材质。

6.根据权利要求1所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述PMUT芯片中，所述PMUT阵元包括一个PMUT微元或多个并联的PMUT微元，PMUT微元之间通过引线将所有PMUT微元的上电极相连，且所有PMUT微元共用下电极；所述PMUT阵元的上、下电极通过PMUT芯片引线引出至PMUT芯片焊盘。

7.根据权利要求1、3或4任一所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述的PMUT模块中，PMUT芯片与管壳粘接固化后，采用引线键合的方式将PMUT芯片焊盘与管壳上的引脚焊盘通过键合引线连接，键合引线由灌封胶进行密封保护；或者，当其中包含IC芯片时，首先将IC芯片与管壳粘接，再将PMUT芯片与IC芯片粘接，使用键合引线分别将IC芯片焊盘与管壳上的引脚焊盘，及PMUT芯片焊盘与IC芯片焊盘连接，键合引线由灌封胶进行密封保护。

8.根据权利要求1所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述电子仓内包括放大、滤波、采集和存储电路模块或芯片。

9.根据权利要求1所述的基于PMUT的图像声呐接收阵，其特征在于，所述承压壳体背面有一空腔，空腔长宽大于PMUT模块阵列，空腔高度小于PMUT模块的高度。

10.权利要求1至9任一所述的PMUT的图像声呐接收阵的制造方法，包括如下步骤：

1)PMUT芯片制造

所述PMUT芯片包含均匀分布的PMUT阵元，所述PMUT阵元包括一个或多个并联的PMUT微元，所述PMUT微元包括衬底硅、顶层硅、下电极、上电极和压电层；首先在SOI材料上沉积下电极、压电层、上电极，接着分别对下电极、压电层、上电极图形化，并通过PMUT芯片引线将上、下电极分别引出至PMUT芯片焊盘，最后刻蚀衬底硅形成空腔结构；

或者，进一步地，在PMUT芯片上制造IC电路；

2)PMUT模块封装

将PMUT芯片与管壳粘接固化，采用引线键合的方式将PMUT芯片焊盘与管壳上的引脚焊盘通过键合引线连接，键合引线由灌封胶进行密封保护；封装后PMUT模块在PMUT芯片表面形成空腔，PMUT阵元裸露；

或者，当集成封装IC芯片时，首先将IC芯片与管壳粘接固化，再将PMUT芯片与IC芯片粘接固化，分别使用键合引线将IC芯片焊盘与管壳上的引脚焊盘，以及PMUT芯片焊盘与IC芯片焊盘连接，键合引线由灌封胶进行密封保护；封装后PMUT模块在PMUT芯片表面形成空腔，PMUT阵元裸露；

3)PMUT模块与PCB转接板、电子仓的连接

将PMUT模块排列在PCB转接板上形成阵列，通过其管壳背面的引脚焊盘和PCB转接板正面的对应焊盘进行连接；将集成PMUT模块阵列的PCB转接板与电子仓之间的信号传输接口进行连接；

4)承压壳体封装

首先将上述PMUT模块阵列中每个PMUT模块的空腔中加入耦合剂，并在PCB转接板外框区域涂覆灌封胶，然后将承压壳体覆盖在PMUT模块上并进行粘接。