[发明专利]一种柔性聚焦MEMS超声波发生器及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性聚焦MEMS超声波发生器，其特征在于：包括采用MEMS技术制备的超声波换能器，所述超声波换能器阵列排布在聚酰亚胺基体的表面，相邻超声波换能器之间通过电极相连接；所述超声波换能器呈碗状凹形嵌入聚酰亚胺基体内；所述超声波换能器从上往下依次由保护层、上电极、压电薄膜和下电极构成；相邻超声波换能器之间通过下电极相连接；

其通过以下步骤制备：

（1）制备表面阵列排布有碗状凹形结构的柔性聚酰亚胺基底：

（2）在柔性聚酰亚胺基底的碗状凹形表面采用直流磁控溅射沉积或射频磁控溅射沉积或蒸发镀膜方法依次形成下电极、压电薄膜和上电极；

（3）旋涂保护层：用旋涂的方法在上电极的上表面涂上一层保护层并烘干；制成超声波换能器；

（4）将各个超声波换能器的上电极与外驱动电路连接，制得超声波发生器；

所述步骤（1）中柔性聚酰亚胺基底是通过下面步骤制备而成的：

a.先将液态二甲基硅氧烷（PDMS）置于真空干燥箱中除去其中的气体，待其半固化时，将精密钢柱按阵列排布在半固化二甲基硅氧烷基层中，并使精密钢柱浸入1/3-1/2的深度；

b.将步骤a中排布有精密钢柱的二甲基硅氧烷基底放入烘箱加热至完全固化，然后除去其表面的精密钢柱，得到表面布设有碗状凹形坑的模具；

c.将二甲基硅氧烷（PDMS）液体浇注到步骤b中的模具表面、固化后脱模，得到表面布带有球冠状凸起结构的模板；

d.将聚酰亚胺用有机溶剂溶解后，将其浇注到步骤c中的模板上，固化后脱模，得到带有阵列碗状凹形结构的柔性聚酰亚胺基底。

2.根据权利要求1所述柔性聚焦MEMS超声波发生器，其特征在于：所述超声波换能器的碗状凹形深度为100-200μm、跨度为0.6-1.5 mm、曲率半径为600-1500μm。

3.根据权利要求1所述柔性聚焦MEMS超声波发生器，其特征在于：所述聚酰亚胺基体的厚度为300-500μm。

4.根据权利要求1所述柔性聚焦MEMS超声波发生器，其特征在于：所述压电薄膜的厚度为4-6μm，所述压电薄膜选自氧化锌压电薄膜、氮化铝压电薄膜、锆钛酸铅压电陶瓷（PZT）或聚偏氟乙烯压电薄膜（PVDF）。

5.根据权利要求1所述柔性聚焦MEMS超声波发生器，其特征在于：所述上电极和下电极均为铂、金或铝构成；所述保护层为聚二甲基硅氧烷或者聚酰亚胺薄膜。

6.根据权利要求1所述柔性聚焦MEMS超声波发生器，其特征在于：所述步骤（2）中下电极厚度为400~500纳米，压电薄膜的厚度为4~6微米。

7.根据权利要求1所述柔性聚焦MEMS超声波发生器，其特征在于：所述步骤（3）中旋涂的转速为2000rpm-3000rpm；烘干是指在60-90度烘箱中加热1-2小时。