專利名稱：聚焦超聲傳感器的墊片式模具的制作方法
技術領域：
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墊片式模具。
背景技術：
電容式微加工超聲傳感器是一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里工作。超聲傳感器已經應用在醫藥診斷和治療，無損傷材料測試，聲納，通訊，接近傳感器，流量測量，實時工藝控制，超聲顯微鏡等領域里。電容式微加工超聲傳感器的基本結構是一個固定下電極和活動上電極的平行板電容。活動上電極依附在一個可變形的薄膜上用來傳送超聲波到臨近的介質和從臨近的介質中接收(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一個優化位置以得到最佳的靈敏度和帶寬。發射(TX)時，一個交流電壓加在傳感器上。相應的靜電力移動薄膜以傳送超聲能量到臨近的介質。接收時，介質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。另一個很常見的辦法是把傳感器的發射表面做成彎曲的形狀來聚焦。由于材料易碎以及其傳感器性能和傳感器的幾何形狀有關，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，且費時，大大提高了成本。如圖I所示為現有技術下模件為具有彎曲面的模具結構示意圖，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，其結構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的柔韌度，并同時在傳感器襯底上形成一個需要的彎曲面。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，從而成本較高。
實用新型內容本實用新型的目的為提供一種制作容易，成本較低的聚焦超聲傳感器的墊片式模具。實現上述目的的技術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。具體的結構如下聚焦超聲傳感器的墊片式模具，具有上模件和下模件兩部分，上模件具有平板狀基底，在基底上面中央處制作有超聲傳感器，在基底下面制作有墊片，墊片的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底，超聲傳感器、墊片和下模件四者的中心點在同一中心線上。進一步的，墊片通過微機電蝕刻基底下面制成，基底為SOI硅片，在硅片上預先埋設有作為刻蝕阻止層的絕緣氧化層。進一步的，墊片通過硅片鍵合或中間材料膠水或環氧樹脂膠合到基底的下面。本實用新型的技術方案可將超聲傳感器彎曲到 所需的彎曲度。可以直接施壓進行彎曲，將墊片作為外周支撐圈，在超聲傳感器中心部位施壓，也可以將模具組件與壓力系統連接，利用墊片空腔內與超聲傳感器外施加的壓力差進行彎曲。具有以下有益效果模具結構簡單，操作方便，成本低；彎曲度決定于墊片的高度，采用半導體制作工藝和微機電加工工藝制作，制作精度高，得到的彎曲度精確度也高；施加的彎曲力均勻，可以保證超聲傳感器完好無損。
圖I為現有技術下模件為具有彎曲面的模具結構示意圖；圖2為本實用新型的模具結構示意圖；圖3為上面模件和下模件附著后的位置狀態圖；圖4為超聲傳感器在模具上彎曲后的狀態圖；圖5為彎曲后墊片剩余空間內添加填充材料示意圖。圖中各標號的名稱為311—超聲傳感器的器件層；312—基底；321—具有精細加工彎曲面的襯底；410—上模件；411 一超聲傳感器；412—基底；413—墊片；420—下模件；421—襯底；422—下模件平面表面；415—填充材料。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優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2至圖5所示，一種聚焦超聲傳感器的墊片式模具，具有上模件和下模件兩部分，上模件具有平板狀基底，在平板狀基底上面中央處制作有超聲傳感器，在平板狀基底下面制作有墊片，墊片的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底，超聲傳感器、墊片和下模件四者的中心點在同一中心線上。墊片通過微機電蝕刻基底下面制成，該基底為SOI硅片，在硅片上預先埋設有作為蝕刻阻止層的絕緣氧化層。墊片也可以通過硅片鍵合方法或中間材料膠水或環氧樹脂膠合到基底的下面。在上模件410上，包括用半導體制作工藝和微機電加工工藝制作的超聲傳感器411和基底412，基底材料為SOI硅片，在硅片下面預埋有作為刻蝕阻止層的絕緣氧化層，通過刻蝕得到更好的高精度及均勻性的墊片413，下模件420為具有平面表面422的襯底421。上模件附著在下模件上的中間材料為膠水或環氧樹脂。上模件和下模件之間的空間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，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精 神和原則之內，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。
權利要求1.一種聚焦超聲傳感器的墊片式模具，其特征為，具有上模件和下模件兩部分，上模件具有平板狀基底，在平板狀基底上面中央處制作有超聲傳感器，在平板狀基底下面制作有墊片，墊片的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底，超聲傳感器、墊片和下模件四者的中心點在同一中心線上。
2.根據權利要求I所述的聚焦超聲傳感器的墊片式模具，其特征為，上述墊片通過微機電蝕刻基底下面制成，該基底為SOI硅片，在硅片上預先埋設有作為蝕刻阻止層的絕緣氧化層。
3.根據權利要求I所述的聚焦超聲傳感器的墊片式模具，其特征為，上述墊片通過硅片鍵合方法或中間材料膠水或環氧樹脂膠合到基底的下面。
專利摘要本實用新型公開了一種聚焦超聲傳感器的墊片式模具，具有上模件和下模件兩部分，上模件具有平板狀基底，在平板狀基底上面中央處制作有超聲傳感器，在平板狀基底下面制作有墊片，墊片的高度決定于聚焦超聲傳感器的彎曲度，下模件為平板狀襯底，上模件和下模件附著在一起，平板狀基底，超聲傳感器、墊片和下模件四者的中心點在同一中心線上。具有結構簡單，操作方便，成本低、彎曲精度高的有益效果。
文檔編號B29C33/00GK202439219SQ20122000146
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者陳力, 高毅品, 黃勇力 申請人:無錫智超醫療器械有限公司