[实用新型]一种压电超声换能器

说明书

本实用新型提供一种压电超声换能器，包括：设置有第一通孔的衬底层；振膜，设置于所述衬底层上，所述振膜上设置有第二通孔，所述第二通孔的孔径由靠近所述衬底层的一侧至所述第二通孔的另一侧逐渐增大；以及钝化层，设置于所述振膜上，且所述钝化层上设置有第三通孔，所述第三通孔的孔径与所述第一通孔的孔径一致。本实用新型提供一种压电超声换能器，该压电超声换能器可消除压电超声换能器的漏音问题。

技术领域

本实用新型涉及换能器技术领域，尤其涉及一种压电超声换能器。

背景技术

传统压电微机械超声换能器声压级较低，如要提高性能，需要结构上的改进，通常方法是将振膜刻蚀出通孔(CN 110681560 B)或者细缝(US2015/0271606A1)，以提高振膜振动幅度增大，从而提升发射超声波的声压级。但缺点是当通孔或者细缝的尺寸过大时，振膜正反面的空气会相互连通，振动的时候出现漏音的现象。造成这种现象的原因是在器件制造的工艺过程中，会自上而下刻蚀压电层及其上下电极、结构层，由于设备精度、工艺误差等影响，每一层的刻蚀图形再设计时都会留有5-10微米的设计余量。造成的结果是，结构层的通孔或者细缝虽然很小，但最顶层的图形由于各层误差余量的累计，已经增大了数十微米。振膜正面的通孔或者细缝的尺寸远大于结构层处的尺寸，由于空气流体力学的收缩管/扩张管原理，实际的开口处(如图1)极易形成扩散效应，造成正面和背面空气腔形成压差，最终导致超声换能器的漏音问题，性能迅速下降。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种压电超声换能器，该压电超声换能器可消除超声换能器的漏音问题。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

本实用新型提供一种压电超声换能器，包括：

设置有第一通孔的衬底层；

振膜，设置于所述衬底层上，所述振膜上设置有第二通孔，所述第二通孔的孔径由靠近所述衬底层的一侧至所述第二通孔的另一侧逐渐增大；以及

钝化层，设置于所述振膜上，且所述钝化层上设置有第三通孔，所述第三通孔的孔径与所述第一通孔的孔径一致。

在本实用新型的一个实施例中，所述衬底层包括：

具有一背腔的基底层；

二氧化硅层，设置于所述基底层上；以及

结构层，设置于所述二氧化硅层上，所述第一通孔位于所述结构层上。

在本实用新型的一个实施例中，所述振膜包括：

下电极层，设置于所述结构层上，且所述下电极层位于所述结构层上远离所述二氧化硅层的一侧；

压电层，设置于所述下电极上，且所述压电层位于所述下电极层上远离所述结构层的一侧；以及

上电极层，设置于所述压电层上，且所述上电极位于所述压电层与所述钝化层之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述压电超声换能器还包括牺牲层，所述牺牲层位于所述第二通孔内，且所述牺牲层上设置有第四通孔，所述第四通孔的孔径与所述第一通孔的孔径一致。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二通孔靠近所述结构层的一侧的孔径大于所述第一通孔的孔径。

综上所述，本实用新型提供一种压电超声换能器，该压电超声换能器通过将钝化层上的第三通孔设置成与衬底层上的第一通孔的孔径相同，保证进气孔和出气孔的孔径相同，从而使压电超声换能器的正面和背面的空气不会形成气压，不会造成扩散效应，从而消除了压电超声换能器的漏音问题，提高了压电超声换能器的性能。

附图说明