[发明专利]超声换能器阵列及其形成方法

权利要求书

1.一种超声换能器阵列，其特征在于，包括：

支撑层，所述支撑层内具有背腔；

位于所述支撑层表面上与所述背腔位置相对的多个压电传感单元，以及位于所述压电传感单元顶部的活塞结构，所述活塞结构包括位于所述压电传感单元顶部的支撑柱以及由所述支撑柱支撑于所述压电传感单元上方的活塞板；

位于所述支撑层的表面，围设于所述压电传感单元外围的气缸壁，所述气缸壁顶部高于所述活塞结构顶部，所述气缸壁形成波导结构，且所述气缸壁与所述传感单元、之间具有间距，所述间距在所述活塞结构振动过程中提供附加阻尼；

所述压电传感单元包括：底电极层、位于所述底电极层表面的压电传感层以及位于所述压电传感层表面的顶电极层；各个压电传感单元的压电传感层与顶电极层之间相互独立；各个压电传感单元的底电极层之间相互独立或者至少部分压电传感单元的底电极与其他压电传感单元的底电极之间相互连接。

2.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其特征在于，所述气缸壁具有开孔。

3.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其特征在于，每个压电传感单元外围均围设有所述气缸壁。

4.根据权利要求1所述的超声换能器阵列，其特征在于，所述气缸壁与所述传感单元之间填充具有阻尼属性的介质。

5.一种超声换能器阵列的形成方法，其特征在于，包括：

提供支撑层，所述支撑层内形成有背腔；

在所述支撑层表面与所述背腔位置相对处形成多个压电传感单元，所述压电传感单元包括：底电极层、位于所述底电极层表面的压电传感层以及位于所述压电传感层表面的顶电极层；各个压电传感单元的压电传感层与顶电极层之间相互独立；各个压电传感单元的底电极层之间相互独立或者至少部分压电传感单元的底电极与其他压电传感单元的底电极之间相互连接；

在所述压电传感单元顶部形成活塞结构以及在所述支撑层表面形成围设于所述压电传感单元外围的气缸壁，所述活塞结构包括位于所述压电传感单元顶部的支撑柱以及由所述支撑柱支撑于所述压电传感单元上方的活塞板；所述气缸壁顶部高于所述活塞结构顶部，所述气缸壁形成波导结构，且所述气缸壁与所述传感单元之间具有间距，所述间距在所述活塞结构振动过程中提供附加阻尼。

6.根据权利要求5所述的超声换能器阵列的形成方法，其特征在于，形成所述活塞结构和所述气缸壁的方法包括：

形成所述传感单元后，在所述支撑层上形成覆盖所述传感单元侧壁和顶部的保护材料层；

对所述保护材料层进行图形化，形成保护层，以及位于所述保护层内暴露所述传感单元顶部的至少一个开口；

在所述开口内填充第一材料，形成位于所述开口内的所述支撑柱；

在所述支撑层表面形成第二材料，所述第二材料覆盖所述保护层的侧壁和顶部；

对所述第二材料进行图形化，形成覆盖所述保护层侧壁的气缸壁，以及位于所述支撑柱和所述保护层表面的活塞板；

去除所述保护层，使得所述活塞板悬空于所述保护层上方。

7.根据权利要求5所述的超声换能器阵列的形成方法，其特征在于，使得所述气缸壁顶部高于所述活塞结构顶部的方法包括：在形成所述气缸壁之后，对所述气缸壁进行加高，使得加高后的气缸壁顶部高于所述活塞板顶部。

8.根据权利要求5所述的超声换能器阵列的形成方法，其特征在于，所述活塞结构和气缸壁的形成过程中，保持工艺温度小于300℃。

9.根据权利要求6所述的超声换能器阵列的形成方法，其特征在于，所述气缸壁和活塞板的材料为永久性光刻胶；和/或，所述保护层的材料为临时性光刻胶。

10.根据权利要求5所述的超声换能器阵列的形成方法，其特征在于，所述压电传感单元的形成方法包括：

在所述支撑层表面依次沉积底电极材料层、压电传感材料层和顶电极材料层；

依次对所述顶电极材料层、压电传感材料层和所述底电极材料层进行图形化，形成岛状的压电传感单元。