[发明专利]具有双平面外和平面内致动和位移的显微机械加工超声换能器

权利要求书

1.一种电容式换能器(200)，包括：

板(202)，所述板包括突出的中心质量块(203)；

基底(204)，所述基底具有被配置为接纳所述中心质量块(203)的中心凹入部(205)；

第一电极(210)，所述第一电极耦接到所述中心质量块(203)的非水平边缘表面；

第二电极(211)，所述第二电极耦接到所述中心凹入部(205)的非水平边缘表面；

第三电极(216)，所述第三电极耦接到所述中心质量块(203)的水平边缘表面；和

第四电极(218)，所述第四电极耦接到所述中心凹入部(205)的水平边缘表面；

其中所述板(202)至少沿所述板(202)和所述基底(204)的外周边区域耦接到所述基底(204)。

2.根据权利要求1所述的电容式换能器(200)，其中所述第一电极和所述第二电极(210,211)被配置为经由施加到所述第一电极和所述第二电极(210,211)的直流(DC)信号来致动，并且所述第三电极和所述第四电极(216,218)被配置为经由施加到所述第三电极和所述第四电极(216,218)的交流(AC)信号来致动。

3.根据权利要求1所述的电容式换能器(200)，其中用所述DC信号的致动正交于所述板(202)的所述中心质量块(203)的底表面(212)朝向所述基底(204)的所述中心凹入部(205)的顶表面(214)的位移方向，并且其中用所述AC信号的致动平行于所述位移方向。

4.根据权利要求1所述的电容式换能器(200)，其中所述电容式换能器(200)被配置为当将直流(DC)信号施加到所述第一电极和所述第二电极(210,211)且当将交流(AC)信号施加到所述第三电极和所述第四电极(216,218)时具有更高的发射带宽，这与当将所述AC信号和所述DC信号两者均施加到所述第一电极和所述第二电极(210,211)完全不同。

5.根据权利要求1所述的电容式换能器(200)，其中所述电容式换能器(200)被配置为在发射模式、接收模式以及发射和接收模式下操作。

6.根据权利要求5所述的电容式换能器(200)，其中在所述发射模式的操作期间仅将交流信号施加到所述第三电极和所述第四电极(216,218)，并且电流信号不施加到所述第一电极和所述第二电极(210,211)。

7.根据权利要求5所述电容式换能器(200)，其中在所述发射和接收模式下的操作期间，在发射期间将直流(DC)信号施加到所述第一电极和所述第二电极(210,211)，并且将交流(AC)信号施加到所述第三电极和所述第四电极(216,218)，并且在接收期间将所述AC信号和所述DC信号都施加到所述第三电极和所述第四电极(216,218)。

8.根据权利要求7所述的电容式换能器(200)，其中在所述发射和接收模式下的操作期间，与接收期间相比，所述DC信号的电压电平在发射期间不同。

9.根据权利要求1所述的电容式换能器(200)，包括设置在所述第三电极(216)的一部分上的第一绝缘层(220)、设置在所述第四电极(218)的一部分上的第二绝缘层(222)，或设置在所述第三电极(216)一部分上的第一绝缘层(220)和设置在所述第四电极(218)的一部分上的第二绝缘层(222)两者。

10.根据权利要求1所述的电容式换能器(200)，包括在所述第一电极与所述第二电极(210,211)之间的水平间隙(208)和设置在所述第三电极与所述第四电极(216,218)之间的竖直间隙(224)。

11.根据权利要求1所述的电容式换能器(200)，其中所述中心质量块(203)的所述非水平边缘表面和所述中心凹入部(205)的所述非水平边缘表面为基本上竖直的表面。