基于SOI的空气耦合电容式微机械超声换能器阵列的研究

发布时间：2024-02-03 17:18

　　超声技术广泛应用于军事领域和人民生产、生活中,然而近些年来伴随着其应用,作为超声探测系统核心的超声波换能器弊端日渐突显。结合MEMS(Micro-Electro-Mechanical System微机电系统)技术诞生的电容式微机械超声换能器CMUT(Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducer),在器件成本、灵敏度、集成度、声阻抗匹配等方面,有着传统压电陶瓷材料构成的超声换能器无法比拟的优良特性,引起学术界和工程领域极大的关注。特别是我国超生医疗成像仪器长期依赖进口,超声探头发展滞后就是症结所在,因此针对CMUT的相关研究工作任重而道远。文章首先调研、梳理了国内外超声换能器发展状况,进而从CMUT基本结构、发射模式、接收工作模式的工作原理和特性参量公式推导几个方面进行理论研究,其中特别对塌陷电压有关理论和圆形振动薄板声压数学模型,以及二维均匀面阵列的指向性函数进行了深入研究。综上提出一种基于SOI(Silicon-On-Insulator)硅片的空气耦合二维CMUT阵列,采用MEMS面微加工技术实现。基于理论分析结果在选用特定材料和参数...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1超声波的应用

术主要是在顶硅和衬底中间引入了绝缘二氧化硅层，称之为埋氧层，构三明治”。SOI晶圆（Wafer）具有体硅无法比拟的优点，因此SOI受MEMS器件领域的广泛关注，现今许多芯片厂商都拥有了SOI制程的产19世纪60年代，PZT（PiezoelectricCeramic....

图1.2根据斯坦福大学Ginzton实验室[6]

吉林大学硕士学位论文构，具有高输出声压的特点[9]。2013年斯坦福并测试了一套基于32×32CMUT阵列的立体IraO.Wygant等人完成了成像系统的小型化究人员发表的相关文章，在2002-2004年期间作原理和参数指标对性能的影响；在2005-200、标准....

图1.3采用背贴连接到集成电路的CMUT阵列芯片

工作原理和参数指标对性能的影响；在2005-2009年化、标准化加工工艺为重点；而从2010-2013年，更二维CMUT阵列的超声立体成像系统进行研究，逐（SNR:signal-to-noiseratio），提高图像帧率以及成像的落地。根据斯坦福大学Ginzton....

图1.6张文栋教授团队[4]

感器振动板和腔体分别定义在均匀性好、残余应力提出一体化全振薄膜结构，提高了器件稳定性[4]，如究了CMUT相关技术难点，包括设计、加工方法、的电学参量、器件封装、系统集成和超声回波信号的教授团队设计了一种带孔的振膜结构，并基于表面硅工了64阵元CMUT阵列，该结构消除....

本文编号：3894470