專利名稱：聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及超聲傳感器，尤其是制造聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具。
背景技術(shù)：
電容式微加工超聲傳感器是ー種有著廣泛用途的靜電傳感器。超聲傳感器可以在象液體，固體和氣體等多種介質(zhì)里工作。超聲傳感器已經(jīng)應用在醫(yī)藥診斷和治療，無損傷材料測試，聲納，通訊，接近傳感器，流量測量，實時エ藝控制，超聲顯微鏡等領域里。電容式微加工超聲傳感器的基本結(jié)構(gòu)是ー個固定下電極和活動上電極的平行板電容。活動上電極依附在ー個可變形的薄膜上用來傳送超聲波到臨近的介質(zhì)和從臨近的介質(zhì)中接收(RX)超聲波。直流偏置電壓可以加在傳感器兩電極之間用來設置薄膜到ー個優(yōu)化位置以得到最佳的靈敏度和帶寬。發(fā)射(TX)時，ー個交流電壓加在傳感器上。相應的靜 電カ移動薄膜以傳送超聲能量到臨近的介質(zhì)。接收時，介質(zhì)中的超聲波引起傳感器薄膜震動從而改變傳感器的電容。電容變化能用相應的接收電路探測到。上述電容式微加工超聲傳感器在很多應用中，需要加一個聲學透鏡在其表面上用以控制波束。大部分情況下，橡膠材料(例如RTV)用來作為傳感器的聲學透鏡。此材料和水或人體組織有很相近的聲學阻抗，但聲波在其中的傳播有很大的衰減，從而降低了傳感器的性能。另ー個很常見的辦法是把傳感器的發(fā)射表面做成彎曲的形狀來聚焦。由于PZT材料易碎以及其傳感器性能和傳感器的幾何形狀有關(guān)，在一些傳感器的應用中，很難做到所需要的彎曲形狀。如果把模具制成彎曲面，將超聲傳感器在其上直接彎曲，需要將模具彎曲精加工，對加工精度要求高，且費吋，大大提高了成本。圖7現(xiàn)有技術(shù)下模具為具有彎曲面的模具結(jié)構(gòu)示意圖，用了一個簡化了的模型來表不一種電容式微機電超聲傳感器，其結(jié)構(gòu)只包含了電容式微機電超聲傳感器的器件層311和基底312。首先把電容式微機電超聲傳感器做成適當?shù)娜犴g度，并同時在傳感器襯底上形成ー個需要的彎曲面。然后將傳感器附著到這個有設計需要彎曲度的襯底。這種方法需要對襯底精細加工，而每個襯底都是分批加工，對加工精度要求較高且費時，從而成本較聞。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的為提供ー種制作容易，成本較低的聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是基于電容式微加工超聲傳感器可以在很多不同的基底上形成，而基底的形狀大小對電容式微加工超聲傳感器的性能影響很小，所以電容式微加工超聲傳感器模具可以做到聚焦所需要的形狀。具體的結(jié)構(gòu)如下聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具，具有上模件和下模件，上模件具有基片，在基片上面具有超聲傳感器，下模件為基底，基底中部為空腔，空腔周圍為臺階狀的邊界墻，邊界墻的高度決定于超聲傳感器需要的彎曲度，上模件附著在下模件上，上模件的中心點與下模件的中心點在同一中心線上。在下模件中心有一凸起的支撐塊，支撐塊高度小于邊界墻高度，邊界墻與支撐塊的高度差決定于超聲傳感器需要的彎曲度。基片用一般硅片或SOI硅片制作，基底用硅片、玻璃片或石英片制成。下模件的空腔用微機電加工エ藝制作。上、下模具通過硅片鍵合法或中間材料膠水或環(huán)氧樹脂膠合附著。本實用新型的技術(shù)方案可將超聲傳感器彎曲到所需要的彎曲度，可以對超聲傳感器直接施壓進行彎曲，也可將模具組件與壓カ系統(tǒng)連接，利用下模件空腔內(nèi)與超聲傳感器外的壓カ差進行彎曲。具有以下有益效果模具結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低； 彎曲度決定邊界墻高度，下模件采用微機電加工エ藝制作，制作出的邊界墻高度精確，得到的超聲傳感器彎曲精度也高；施加的彎曲カ均勻，也可以保證超聲傳感器完好無損。

圖I為本實用新型模具的下模件形狀示意圖；圖2為下模件與基片附著后的位置狀態(tài)示意圖；圖3為在基片上面生成有超聲傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為上模件受カ后的彎曲狀態(tài)示意圖；圖5為基片底面剛好與下模件空腔接觸時的狀態(tài)示意圖；圖6為下模件空腔中心具有支撐塊的上模件彎曲狀態(tài)示意圖；圖7為現(xiàn)有技術(shù)下模具為具有彎曲面的模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標號的名稱如下721—下模件基底；713—邊界墻；714—空坑；712—上模件基片；711—超聲傳感器；722—空腔底面；723—支撐塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖I至圖6所示，上模件具有基片，在基片上面具有超聲傳感器，下模件為基底，基底中部為空腔，空腔周圍為臺階狀的邊界墻，該邊界墻的高度決定于超聲傳感器的彎曲度，上模件附著在下模件上，上模件的中心點與下模件的中心點在同一中心線上。在下模件空腔中心有一凸起的支撐塊，該支撐塊的高度小于邊界墻高度，邊界墻與支撐塊的高度差決定于超聲傳感器的彎曲度?；靡话愎杵騍OI硅片制作，所述基底用硅片玻璃片或石英片制作。上、下模具通過硅片鍵合法或中間材料膠水或環(huán)氧樹脂膠合附著。在上模件基片712上面具有用微機電加工制作的超聲傳感器711，在下模件基底721用半導體制作エ藝加工出空腔，空腔周圍的邊界墻713作為上模件的支撐體，上模件用環(huán)氧樹脂附著在下模件上進行彎曲，也可以在空腔中心設置支撐塊723，在彎曲時上模件與邊界墻，支撐塊同時接觸，進行彎曲。為了更好地固定彎曲的超聲傳感器，在空腔的剰余空間里用高聲損耗材料填充。最后應說明的是以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求1.一種聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具，其特征為，具有上模件和下模件，所述上模件具有基片，在基片上面具有超聲傳感器，所述下模件為基底，基底中部為空腔，空腔周圍為臺階狀的邊界墻，該邊界墻的高度決定于超聲傳感器的彎曲度，所述上模件附著在下模件上，所述上模件的中心點與下模件的中心點在同一中心線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具，其特征為，在下模件空腔中心有一凸起的支撐塊，該支撐塊的高度小于邊界墻高度，邊界墻與支撐塊的高度差決定于超聲傳感器的彎曲度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具，其特征為，所述基片用SOI硅片制作，所述基底用硅片、玻璃片或石英片制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具，其特征為，所述上、下模具通過硅片鍵合法或中間材料膠水或環(huán)氧樹脂膠合附著。
專利摘要本實用新型公開了一種聚焦超聲傳感器的邊界墻式模具，具有上模件和下模件，所述上模件具有基片，在基片上面具有超聲傳感器，所述下模件為基底，基底中部為空腔，空腔周圍為臺階狀的邊界墻，該邊界墻的高度決定于超聲傳感器的彎曲度，所述上模件附著在下模件上，所述上模件的中心點與下模件的中心點在同一中心線上。達到結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，彎曲精度高的目的。
文檔編號B21D5/01GK202427767SQ20122000142
公開日2012年9月12日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者陳力, 高毅品, 黃勇力 申請人:無錫智超醫(yī)療器械有限公司