MEMS超声换能器阵列和超声成像导管.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116020728A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310025810.1(22)申请日2023.01.09(71)申请人深圳市赛禾医疗技术有限公司地址518000广东省深圳市光明区凤凰街道凤凰社区观光路招商局光明科技园A6栋2B(72)发明人张婷刘斌(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师林桐(51)Int.Cl.B06B1/06(2006.01)B06B1/02(2006.01)G01N29/34(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称MEMS超声换能器阵列和超声成像导管(57)摘要本发明提供了一种MEMS超声换能器阵列和超声成像导管，涉及超声换能器技术领域，该MEMS超声换能器阵列包括若干个谐振频率不同的换能器阵元；每个换能器阵元包括一个或多个谐振频率相同的换能器单元；每个换能器单元均包括一个谐振子；谐振子的尺寸用于调整换能器单元的谐振频率；谐振频率相同的换能器单元在电学上并联连接；谐振频率不同的换能器阵元在电学上相互并联或串联连接。通过上述超声换能器阵列结构，可以缓解现有技术中存在的增加带宽时结构复杂、工艺难度大的技术问题，达到了简化超声波换能器结构，且不增加任何工艺复杂度的前提下可以增加MEMS超声波换能器带宽的效果。CN116020728ACN116020728A权利要求书1/1页1.一种MEMS超声换能器阵列，其特征在于，包括若干个谐振频率不同的换能器阵元；每个所述换能器阵元包括一个或多个谐振频率相同的换能器单元；每个所述换能器单元均包括一个谐振子；所述谐振子的尺寸用于调整所述换能器单元的谐振频率；所述谐振频率相同的换能器单元在电学上并联连接；所述谐振频率不同的换能器阵元在电学上相互并联或串联连接。2.根据权利要求1所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，所述换能器单元包括：振动薄膜、上电极层、绝缘层、谐振子、下电极层和衬底层；所述绝缘层上设有真空腔体，所述真空腔体设置于所述上电极层和所述下电极层之间；所述谐振子设置于所述真空腔体的内腔内壁上，贯穿所述上电极层、所述绝缘层和所述真空腔体；所述谐振子的宽度用于调节所述真空腔体的尺寸，从而调整所述换能器单元的谐振频率。3.根据权利要求1所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，所述谐振频率不同的换能器阵元之间设有隔离槽。4.根据权利要求3所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，任意两个所述换能器阵列之间的间距均不大于四分之一个波长；任意两个所述换能器单元之间的间距均不大于四分之一个波长。5.根据权利要求2所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，所述换能器单元为电容式或压电式。6.根据权利要求2所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，所述上电极层和所述下电极层的材料为用于电气连接的金属。7.根据权利要求2所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，所述衬底层的材料为单晶硅、多晶硅、非晶硅、玻璃中的任意一种。8.根据权利要求2所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，所述振动薄膜的材料为氮化硅、氧化硅、单晶硅中的任意一种。9.根据权利要求2所述的MEMS超声换能器阵列，其特征在于，所述换能器单元的形状为圆形或正多边形；所述换能器阵元按照圆形结构规则将若干个所述换能器单元排列为圆形结构。10.一种超声成像导管，其特征在于，包括导管以及设置在导管末端的上述权利要求1至9任一项所述的MEMS超声换能器阵列。2CN116020728A说明书1/5页MEMS超声换能器阵列和超声成像导管技术领域[0001]本发明涉及超声换能器技术领域，尤其是涉及一种MEMS超声换能器阵列和超声成像导管。背景技术[0002]超声换能器作为超声技术的核心器件逐渐在各个领域日益流行，近年来，以MEMS工艺为基础工艺制造的电容式微机械超声波换能器(CapacitiveMicromachinedUltrasonicTransducer,CMUT)成为科研热点并得到了快速发展，广泛应用于医疗成像、水下探测、超声识别以及材料的无损检测等领域。与压电式超声换能器(PiezoelectricMicromachinedUltrasonicTransducer,PMUT)相比，CMUT带宽大，且不需要阻抗匹配层，拥有较大的转换效率。[0003]超声换能器带宽直接决定着超声成像系统的成像分辨率和目标探测深度。超声换能器的共振频率越高，越容易获得高成像分辨率的图像，但是，随着共振频率的增加，其目标探测深度将随之降低，使得成像系统的成像范围受到限制，因此，成像分辨率和目标探测深度是两个相互约束的参数。为了尽可能平衡两者之间的矛盾，应该拓宽超声换能器的频率范围，使得成