专利名称：聚焦超声传感器的垫片式模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及超声传感器，尤其是制造聚焦超声传感器的垫片式模具。
背景技术：
电容式微加工超声传感器是一种有着广泛用途的静电传感器。超声传感器可以在 象液体，固体和气体等多种介质里工作。超声传感器已经应用在医药诊断和治疗，无损伤材料测试，声纳，通讯，接近传感器，流量测量，实时工艺控制，超声显微镜等领域里。电容式微加工超声传感器的基本结构是一个固定下电极和活动上电极的平行板电容。活动上电极依附在一个可变形的薄膜上用来传送超声波到临近的介质和从临近的介质中接收(RX)超声波。直流偏置电压可以加在传感器两电极之间用来设置薄膜到一个优化位置以得到最佳的灵敏度和带宽。发射(TX)时，一个交流电压加在传感器上。相应的静电力移动薄膜以传送超声能量到临近的介质。接收时，介质中的超声波引起传感器薄膜震动从而改变传感器的电容。电容变化能用相应的接收电路探测到。上述电容式微加工超声传感器在很多应用中，需要加一个声学透镜在其表面上用以控制波束。大部分情况下，橡胶材料(例如RTV)用来作为传感器的声学透镜。此材料和水或人体组织有很相近的声学阻抗，但声波在其中的传播有很大的衰减，从而降低了传感器的性能。另一个很常见的办法是把传感器的发射表面做成弯曲的形状来聚焦。由于材料易碎以及其传感器性能和传感器的几何形状有关，在一些传感器的应用中，很难做到所需要的弯曲形状。如果把模具制成弯曲面，将超声传感器在其上直接弯曲，需要将模具弯曲精加工，对加工精度要求高，且费时，大大提高了成本。如图I所示为现有技术下模件为具有弯曲面的模具结构示意图，用了一个简化了的模型来表不一种电容式微机电超声传感器，其结构只包含了电容式微机电超声传感器的器件层311和基底312。首先把电容式微机电超声传感器做成适当的柔韧度，并同时在传感器衬底上形成一个需要的弯曲面。然后将传感器附着到这个有设计需要弯曲度的衬底。这种方法需要对衬底精细加工，而每个衬底都是分批加工，对加工精度要求较高且费时，从而成本较高。
实用新型内容本实用新型的目的为提供一种制作容易，成本较低的聚焦超声传感器的垫片式模具。实现上述目的的技术方案是基于电容式微加工超声传感器可以在很多不同的基底上形成，而基底的形状大小对电容式微加工超声传感器的性能影响很小，所以电容式微加工超声传感器模具可以做到聚焦所需要的形状。具体的结构如下聚焦超声传感器的垫片式模具，具有上模件和下模件两部分，上模件具有平板状基底，在基底上面中央处制作有超声传感器，在基底下面制作有垫片，垫片的高度决定于聚焦超声传感器的弯曲度，下模件为平板状衬底，上模件和下模件附着在一起，平板状基底，超声传感器、垫片和下模件四者的中心点在同一中心线上。进一步的，垫片通过微机电蚀刻基底下面制成，基底为SOI硅片，在硅片上预先埋设有作为刻蚀阻止层的绝缘氧化层。进一步的，垫片通过硅片键合或中间材料胶水或环氧树脂胶合到基底的下面。本实用新型的技术方案可将超声传感器弯曲到 所需的弯曲度。可以直接施压进行弯曲，将垫片作为外周支撑圈，在超声传感器中心部位施压，也可以将模具组件与压力系统连接，利用垫片空腔内与超声传感器外施加的压力差进行弯曲。具有以下有益效果模具结构简单，操作方便，成本低；弯曲度决定于垫片的高度，采用半导体制作工艺和微机电加工工艺制作，制作精度高，得到的弯曲度精确度也高；施加的弯曲力均匀，可以保证超声传感器完好无损。
图I为现有技术下模件为具有弯曲面的模具结构示意图；图2为本实用新型的模具结构示意图；图3为上面模件和下模件附着后的位置状态图；图4为超声传感器在模具上弯曲后的状态图；图5为弯曲后垫片剩余空间内添加填充材料示意图。图中各标号的名称为311—超声传感器的器件层；312—基底；321—具有精细加工弯曲面的衬底；410—上模件；411 一超声传感器；412—基底；413—垫片；420—下模件；421—衬底；422—下模件平面表面；415—填充材料。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图2至图5所示，一种聚焦超声传感器的垫片式模具，具有上模件和下模件两部分，上模件具有平板状基底，在平板状基底上面中央处制作有超声传感器，在平板状基底下面制作有垫片，垫片的高度决定于聚焦超声传感器的弯曲度，下模件为平板状衬底，上模件和下模件附着在一起，平板状基底，超声传感器、垫片和下模件四者的中心点在同一中心线上。垫片通过微机电蚀刻基底下面制成，该基底为SOI硅片，在硅片上预先埋设有作为蚀刻阻止层的绝缘氧化层。垫片也可以通过硅片键合方法或中间材料胶水或环氧树脂胶合到基底的下面。在上模件410上，包括用半导体制作工艺和微机电加工工艺制作的超声传感器411和基底412，基底材料为SOI硅片，在硅片下面预埋有作为刻蚀阻止层的绝缘氧化层，通过刻蚀得到更好的高精度及均匀性的垫片413，下模件420为具有平面表面422的衬底421。上模件附着在下模件上的中间材料为胶水或环氧树脂。上模件和下模件之间的空间用高声损耗材料填充。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种聚焦超声传感器的垫片式模具，其特征为，具有上模件和下模件两部分，上模件具有平板状基底，在平板状基底上面中央处制作有超声传感器，在平板状基底下面制作有垫片，垫片的高度决定于聚焦超声传感器的弯曲度，下模件为平板状衬底，上模件和下模件附着在一起，平板状基底，超声传感器、垫片和下模件四者的中心点在同一中心线上。
2.根据权利要求I所述的聚焦超声传感器的垫片式模具，其特征为，上述垫片通过微机电蚀刻基底下面制成，该基底为SOI硅片，在硅片上预先埋设有作为蚀刻阻止层的绝缘氧化层。
3.根据权利要求I所述的聚焦超声传感器的垫片式模具，其特征为，上述垫片通过硅片键合方法或中间材料胶水或环氧树脂胶合到基底的下面。
专利摘要本实用新型公开了一种聚焦超声传感器的垫片式模具，具有上模件和下模件两部分，上模件具有平板状基底，在平板状基底上面中央处制作有超声传感器，在平板状基底下面制作有垫片，垫片的高度决定于聚焦超声传感器的弯曲度，下模件为平板状衬底，上模件和下模件附着在一起，平板状基底，超声传感器、垫片和下模件四者的中心点在同一中心线上。具有结构简单，操作方便，成本低、弯曲精度高的有益效果。
文档编号B29C33/00GK202439219SQ20122000146
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者陈力, 高毅品, 黄勇力 申请人:无锡智超医疗器械有限公司