电容式转换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及电容式转换器。提供一种电容式转换器，该电容式转换器包括包含多个单元的元件，所述多个单元中的每一个包括：第一电极；以及振动膜，该振动膜包括第二电极，第二电极以一间隙与第一电极相对；以及振动膜支持部，该振动膜支持部支持振动膜，以形成所述间隙，其中，所述元件包括第一单元和第二单元，第一单元包括具有第一弹簧常数的振动膜，第二单元包括具有低于第一弹簧常数的第二弹簧常数的振动膜；并且，要在第一单元的第一电极和第二电极之间施加的电压高于要在第二单元的第一电极和第二电极之间施加的电压。
【专利说明】电容式转换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及要用作超声转换器元件等的电容式转换器(capacitivetransducer)、以及制造该电容式转换器的方法。
【背景技术】
[0002]迄今为止，要使用微机械加工技术制造的微机械构件可以以微米的量级被处理，并且，使用这样的微机械构件来实现各种功能微元件。使用这种技术的电容式转换器作为使用压电元件的转换器的替代物正在被研究。利用这种电容式转换器，诸如超声波、声波和声光波的声学波(在下文中，有时由超声波代表)可以通过使用振动膜的振动来发送和接收，特别是，可以容易地获得液体中的良好的宽带特性(在宽频域中具有相对高的接收灵敏度或发送灵敏度的特性)。
[0003]作为上述技术，提出了实现宽带特性的电容式转换器，其包括:包含具有高弹簧常数的振动膜的单元和包含具有低弹簧常数的振动膜的单元(参见美国专利N0.5，870，351)。还提出了实现宽带特性的另一种电容式转换器，该电容式转换器包含一组具有高弹簧常数的多个单元和一组具有低弹簧常数的多个单元(参见美国专利申请公开N0.2007/0059858)ο
[0004]上述的电容式转换器能够通过向共用电极施加共用电压来发送和接收驱动。但是，在这种情况下，机电变换比在多种单元(即，包含具有高弹簧常数的振动膜的单元和包含具有低弹簧常数的振动膜的单元)之间不同。因此，尽管实现了宽带特性，但是，因为机电变换比在多种单元之间不同，所以，表示发送声压与电压之比的发送灵敏度或者表示接收电信号与接收声压之比的接收灵敏度可能被降低。
【发明内容】
[0005]鉴于上述问题，根据本发明的示例性实施例，提供了一种电容式转换器，该电容式转换器包括包含多个单元的元件:所述多个单元中的每一个包括:第一电极；振动膜，该振动膜包括第二电极，第二电极以一间隙与第一电极相对；以及振动膜支持部，该振动膜支持部支持振动膜，以形成所述间隙。所述元件包括第一单元和第二单元，第一单元包括具有第一弹簧常数的振动膜，第二单元包括具有低于第一弹簧常数的第二弹簧常数的振动膜。要在第一单元的第一电极和第二电极之间施加的电压高于要在第二单元的第一电极和第二电极之间施加的电压。
[0006]根据下面参照附图的对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将会变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1A和IB是示出根据本发明的实施例和实例I的电容式转换器的示图。
[0008]图2A和2B是示出根据本发明的另一个实施例和实例2的电容式转换器的示图。[0009]图3A、3B、3C、3D和3E是示出制造根据本发明的电容式转换器的示例方法的示图。
[0010]图4是示出通过使用根据本发明的电容式转换器获取测试对象信息的示例装置的示图。
【具体实施方式】
[0011 ] 现在将根据附图详细地描述本发明的优选实施例。
[0012]根据本发明的电容式转换器的特征在于包括:包含具有第一弹簧常数的振动膜的第一单元；包含具有低于第一弹簧常数的第二弹簧常数的振动膜的第二单元；以及被配置为分别在第一单元和第二单元的第一电极和第二电极之间施加电压的第一和第二电压施加部件。机电变换比随着施加的电压与拉入电压(pull-1n voltage)之比变高而变高。本文中所使用的拉入电压是指静电吸引力变成大于振动膜的恢复力时在第一电极和第二电极之间施加的电压。当被施加等于或高于拉入电压的电压时，使得振动膜与腔的下表面接触。在施加的电压被设置为不超过拉入电压的情况中，机电变换比与第一电极和第二电极之间的电容和电场强度之积成比例。电场强度与施加的电压成比例，由此，机电变换比与第一电极和第二电极之间的电容和施加的电压之积成比例，并且在施加拉入电压时变成最大。拉入电压与弹簧常数的约0.5次幂成比例，并且与上电极和下电极之间的有效间隙的约1.5次幂成比例。本文中所使用的有效间隙是指腔间隙和通过将上电极和下电极之间形成的振动膜除以相对介电常数而获得的值之和。具有高弹簧常数的振动膜的单元的拉入电压高于具有低弹簧常数的振动膜的单元的拉入电压。因此，通过如本发明的结构所举例说明的那样在电极之间施加电压，施加的电压基本上具有与拉入电压相同的比率，由此，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。从而，根据本发明的电容式转换器，可以增大接收或发送频带宽度，并且，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。
[0013]参照附图，下面描述本发明的实施例。图1A是根据本实施例的电容式转换器的俯视图，图1B是沿着图1A的线1B-1B截取的剖视图。本实施例举例说明了多个电容式转换器(元件)1，每一个电容式转换器(元件)1包括多个第一单元12和多个第二单元19。图1A和IB仅仅图示两个电容式转换器，但是转换器的数量并不限于此。多个电容式转换器中的每一个都包括二十二个第一单元12和八个第二单元19，但是，各个单元的数量并不限于此。这些单元可以按照各种方式来布置。
[0014]第一单元12包括基板2、在基板2上形成的绝缘膜3、在绝缘膜3上形成的第一电极4和在第一电极4上形成的绝缘膜5。第一单元12还包括振动膜8、支持振动膜8的振动膜支持部10、以及腔(间隙)9。振动膜8包括与第一电极4相对的第二电极6、以及薄膜(membrane)7ο在基板2是诸如玻璃基板的绝缘基板的情况中,可以不形成绝缘膜3。第一单元12还包括用于在第一单元12的第一电极和第二电极之间施加电压的第一电压施加部件11。
[0015]第二单元19基本上具有与第一单元12相同的结构。在第二单元19中，振动膜16具有低于第一单元12的振动膜8的弹簧常数的弹簧常数。在图1B的实例中，振动膜16由与振动膜8相同的材料制成并具有与振动膜8相同的厚度。振动膜16的直径被设置为大于振动膜8的直径，从而降低弹簧常数。在本实施例中，振动膜的形状是圆形，但是，也可以是正方形、长方形等。第二单元19还包括用于在第二单元19的第一电极和第二电极之间施加电压的第二电压施加部件18。第二单元19包括第一电极13、第二电极14、薄膜15和腔17。
[0016]振动膜8和16的薄膜7和15是绝缘膜。特别地，期望薄膜7和15由硅氮化物膜形成，因为硅氮化物膜可以被形成为具有例如300Mpa或更小的小张应力，使得可以防止振动膜由于硅氮化物膜的残余应力而大大地变形。振动膜8和16的薄膜7和15不必一定是绝缘膜。例如，具有IQcm或更小的低电阻率的单晶硅可以用于薄膜7和15。在这种情况下，所述薄膜还可以用作第二电极。如上所述，第二单元19的振动膜16的弹簧常数低于第一单元12的振动膜8的弹簧常数。因此，可以增大接收频带宽度或发送频带宽度。
[0017]当向第一电极4和13或者第二电极6和14施加共用电压时，第一单元12具有低于第二单元16的机电变换比的机电变换比。这是因为第二单元19的振动膜16的弹簧常数低于第一单元12的振动膜6的弹簧常数，由此，具有高弹簧常数的振动膜的单元的拉入电压高于具有低弹簧常数的振动膜的单元的拉入电压。如上所述，本文中所使用的拉入电压是指静电吸引力变成大于振动膜的恢复力时在电极之间施加的电压。机电变换比随着施加的电压与拉入电压之比变高而变高。
[0018]在本实施例中，要在具有高弹簧常数的振动膜的第一单元的第一电极和第二电极之间施加的电压被设置为高于要在具有低弹簧常数的振动膜的第二单元的第一电极和第二电极之间施加的电压。换句话说，例如，要向具有高拉入电压的第一单元的第一电极4施加的电压被设置为高于要向具有低拉入电压的第二单元的第一电极13施加的电压。因此，通过如这种结构所举例说明的那样施加电压，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。以这样的方式，可以增大接收频带宽度或发送频带宽度，并且，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。
[0019]可替换地，电容式转换器还可以包括多个第一单元或多个第二单元，多个第一单元或多个第二单元的第一电极或第二电极可以相互电耦接。其中电极相互耦接的这种结构消除了在每一个单元中设置电压施加部件的需要，由此，通过使用最小数量的电压施加部件，可以增大频带宽度，并且，可以提高接收灵敏度或发送灵敏度。
[0020]第一单元的振动膜的面积可以被设置为小于第二单元的振动膜的面积，并且，第一单元的振动膜的厚度可以被设置为等于第二单元的振动膜的厚度。根据本结构，可以在相同的制造过程中制造具有高弹簧常数的振动膜的单元和具有低弹簧常数的振动膜的单元。因此，能够以低成本制造电容式转换器。在第一单元的振动膜的厚度不等于第二单元的振动膜的厚度的情况中，例如，在膜形成后蚀刻振动膜之一或者以不同的厚度形成振动膜的情况中，第一单元的振动膜的弹簧常数和第二单元的振动膜的弹簧常数之比易于波动。如果第一单元的振动膜的弹簧常数和第二单元的振动膜的弹簧常数之比波动，那么电容式转换器的发送或接收灵敏度或频带宽度并不总是被设置到期望的频带。因此，具有相同的振动膜厚度的这种结构可以减少发送灵敏度、接收灵敏度和频带宽度的波动。
[0021]可替换地，第一单元的振动膜的厚度可以被设置为大于第二单元的振动膜的厚度，并且，第一单元的振动膜的面积可以被设置为等于第二单元的振动膜的面积。根据这种结构，如图2A所示，当从上方观看时,各单元具有相同的形状，由此,福射阻抗(radiationimpedance)在所有的单元中匹配。图2B是沿着图2A的线2B-2B截取的剖视图。本文中所使用的辐射阻抗是指振动膜的振动速度与来自振动膜的作用在外部(空气、液体介质等)上的力(压力)之比，并且，取决于单元的形状和振动膜的形状。在这种结构中，各单元具有相同的辐射阻抗，由此，各单元的振动膜以相同的方式振动，从而可以防止不期望的振动并确保操作效率和稳定性。本文中所使用的不期望的振动是指由于各单元的不同的辐射阻抗而导致各单元以不同的相位振动的情况。
[0022]参照图3A至3E，下面描述根据本实施例的示例性制造方法。图3A至3E是电容式转换器的剖视图，图示基本上与图1A和IB相同的结构。图3A至3E对应于沿着图1A的线1B-1B截取的截面图。
[0023]如图3A所示，在基板42上形成绝缘膜43。基板42是硅基板。绝缘膜43用于将基板42与第一电极绝缘。在基板42是诸如玻璃基板的绝缘基板的情况中，并不总是要求形成绝缘膜43。期望基板42具有小的表面粗糙度。如果表面粗糙度大，那么甚至在该步骤之后的膜形成步骤中也转印(transfer)表面粗糙度，并且，由于表面粗糙度而导致第一电极和第二电极之间的距离在各单元之间波动。距离的波动造成机电变换比的波动以及灵敏度和频带的波动。因此，期望基板43具有小的表面粗糙度。随后形成第一电极44和53。期望第一电极44和53由具有小的表面粗糙度的导电材料制成。所述材料的例子包括钛和铝。如果第一电极的表面粗糙度大，那么由于所述表面粗糙度，第一电极和第二电极之间的距离在各单元和各元件之间波动。因此，类似于基板，期望具有小的表面粗糙度的导电材料。
[0024]接下来，如图3B所示，形成绝缘膜45。期望绝缘膜45由具有小的表面粗糙度的绝缘材料制成。为了防止在第一电极和第二电极之间施加电压时第一电极和第二电极之间的电短路或介质击穿，形成绝缘膜45。在以低电压驱动电容式转换器的情况中，并不总是要求形成绝缘膜45，因为薄膜充当绝缘体。形成绝缘膜45的另一个目的在于，防止当在该形成步骤之后的步骤中去除牺牲层时第一电极被蚀刻。在根据在去除牺牲层时使用的蚀刻气体和蚀刻剂的类型而不蚀刻第一电极的情况中，并不总是要求形成绝缘膜45。如果绝缘膜45的表面粗糙度大，那么由于所述表面粗糙度，第一电极和第二电极之间的距离在各单元之间波动。因此，类似于基板42，期望具有小的表面粗糙度的绝缘膜。例如，绝缘膜45是硅氮化物膜或硅氧化物膜。
[0025]接下来，如图3C所示，形成牺牲层49和57。期望牺牲层49和57由具有小的表面粗糙度的材料制成。如果牺牲层的表面粗糙度大，那么由于所述表面粗糙度，第一电极和第二电极之间的距离在各单元之间波动。因此，类似于基板，期望具有小的表面粗糙度的牺牲层。还期望该材料具有高的蚀刻速率，以便缩短用于去除牺牲层的蚀刻的蚀刻时间段。要求牺牲层由这样的材料制成，绝缘膜和薄膜几乎不被用于去除牺牲层的蚀刻气体或蚀刻剂蚀刻。如果绝缘膜和薄膜被用于去除牺牲层的蚀刻气体或蚀刻剂蚀刻，那么第一电极和第二电极之间的距离和振动膜的厚度易于波动。第一电极和第二电极之间的距离的波动和振动膜的厚度的波动造成各单元之间的灵敏度和频带的波动。在绝缘膜和薄膜是硅氮化物膜或硅氧化物膜的情况中，可以获得小的表面粗糙度，并且，可以使用几乎不蚀刻绝缘膜和薄膜的蚀刻气体或蚀刻剂。牺牲层的期望的材料包括非晶硅、聚酰亚胺和铬。特别地，在绝缘膜和薄膜是硅氮化物膜或硅氧化物膜的情况中期望的是铬蚀刻剂，因为铬蚀刻剂几乎不蚀刻硅氮化物膜或硅氧化物膜。
[0026]接下来，如图3D所示，形成薄膜47和55。期望薄膜47和55具有例如300Mpa或更小的低张应力。可以控制硅氮化物膜的应力，并且，可以获得300Mpa或更小的低的张应力。在薄膜具有压应力的情况中，薄膜导致粘结或弯曲大大地变形。在薄膜具有大的张应力的情况中，薄膜会破裂。因此，期望薄膜47和55具有低的张应力。薄膜47和55由例如其应力可以被控制以获得低张应力的硅氮化物膜制成。
[0027]此外，形成蚀刻孔(未示出)，并且，经由蚀刻孔去除牺牲层49和57，随后密封蚀刻孔。例如，可以用硅氮化物膜或硅氧化物膜密封蚀刻孔。牺牲层去除步骤或牺牲层密封步骤可以在形成第二电极之后执行。
[0028]接下来，如图3E所示，形成第二电极46和54。期望第二电极46和54由具有小的残余应力的材料制成。所述材料的例子包括铝。在形成第二电极之后执行牺牲层去除步骤或牺牲层密封步骤的情况中，期望第二电极由对牺牲层的蚀刻耐受并耐热的材料制成。所述材料的例子包括钛。以这样的方式，形成第一单元52和第二单元59，第一单元52包括具有大的弹簧常数并包括第二电极46和薄膜47的振动膜48，第二单元59包括具有小的弹簧常数并包括第二电极54和薄膜55的振动膜56。
[0029]如上所述，该制造方法包括形成第一单元和第二单元的第一电极的步骤、在第一电极上形成牺牲层以便形成第一单元和第二单元的间隙的步骤、在牺牲层上形成第一单元和第二单元的振动膜的至少一部分的步骤、以及去除牺牲层的步骤。在形成牺牲层的步骤中，用于形成第一单元的间隙的牺牲层的面积被设置为小于用于形成第二单元的间隙的牺牲层的面积。在形成第一单元和第二单元的振动膜的至少一部分的步骤中，第一单元的振动膜的厚度被设置为等于第二单元的振动膜的厚度。另一方面，制造根据稍后描述的实例2的电容式转换器的方法被修改如下。具体地说，在形成牺牲层的步骤中，用于形成第一单元的间隙的牺牲层的面积被设置为等于用于形成第二单元的间隙的牺牲层的面积。在形成第一单元和第二单元的振动膜的至少一部分的步骤中，第一单元的振动膜的厚度被设置为大于第二单元的振动膜的厚度。上述的制造方法可以制造具有宽的接收频带宽度或发送频带宽度以及提高了的发送灵敏度或接收灵敏度的灵敏的电容式转换器。
[0030]现在，通过更具体的实例，在下面详细描述本发明。
[0031](实例I)
[0032]本发明的实例I对应于上面参照图1A和IB描述的实施例。实例I举例说明了多个电容式转换器I，每一个电容式转换器包括多个第一单兀12和多个第二电压19。多个电容式转换器中的每一个都包括22个第一单元12和8个第二单元19，但是，第一单元12和第二单元19的数量并不限于此。各单元的布置和振动膜的形状被合适地确定。
[0033] 第一单元12包括具有300 μ m的厚度的硅基板2、在硅基板2上形成的绝缘膜3、在绝缘膜3上形成的第一电极4、以及在第一电极4上形成的绝缘膜5。第一单元12还包括振动I吴8、支持振动I吴8的振动I吴支持部10、以及腔9。振动I吴8包括弟二电极6和薄月吴
7。腔9具有IOOnm的高度。第一单元12还包括电压施加部件11。
[0034]绝缘膜3是通过热氧化形成的具有I μ m的厚度的硅氧化物膜。绝缘膜5是通过等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)形成的具有IOOnm的厚度的硅氧化物膜。第一电极由钛制成并具有50nm的厚度。第二电极6由铝制成并具有IOOnm的厚度。薄膜7是通过PE-CVD制造的硅氮化物膜，该硅氮化物膜被形成为具有200Mpa或更小的张应力并具有1400nm的厚度。[0035]第二单元19基本上具有与第一单元12相同的结构。在第一单元12中，振动膜8的直径为32 μ m。另一方面，在第二单元19中，振动膜16的直径为44 μ m。因此，振动膜16的弹簧常数低于第一单元12的弹簧常数。振动膜16由与振动膜8相同的材料制成，并且具有与振动膜8相同的厚度。振动膜16的直径被设置为大于振动膜8的直径，从而降低弹簧常数。第一单元12的弹簧常数为92kN/m,并且第二单元19的弹簧常数为55kN/m。本文中所使用的弹簧常数是指通过将振动膜上的负荷除以由于该负荷导致的振动膜的平均位移所确定的值。
[0036]根据实例I的电容式转换器，可以使用引出布线(未示出)来从第二电极提取电信号。在通过电容式转换器接收超声波的情况中，预先向第一电极4和13施加DC电压。当接收到超声波时，均包括第二电极的振动膜8和16变形，而改变第二电极6和14与第一电极4和13之间的腔9和17的相应距离，结果，改变了电容。电容的改变导致电流流过上述的引出布线。该电流通过电流电压转换器(未示出)被转换为电压。以这样的方式，可以接收超声波。另一方面，通过向第一电极施加DC电压并向第二电极施加AC电压,振动膜6和16可以由于静电力而振动。以这样的方式，可以发送超声波。
[0037]实例I的电容式转换器包括包含具有高弹簧常数的振动膜的第一单元和包含具有低弹簧常数的振动膜的第二单元，由此，可以增大接收频带宽度或发送频带宽度。此外，在这种结构中，振动膜16由与振动膜8相同的材料制成并具有与振动膜8相同的厚度，并且，绝缘膜5具有IOOnm的基本上均匀的厚度，由此，第一电极和第二电极之间的相应距离基本上彼此相等。另外，振动膜的弹簧常数被如上所述地设置，并且，静电吸引力变成大于振动膜的恢复力时的电压是拉入电压，由此，第一单元12的拉入电压高于第二单元19的拉入电压。第一单元12的拉入电压是200V，并且，第二单元19的拉入电压是100V。
[0038]在实例I中，向具有高弹簧常数的振动膜的第一单元的第一电极4施加180V的电压，并且向具有低弹簧常数的振动膜的第二单元的第一电极13施加90V的电压。换句话说，以施加的电压是第一单元12和第二单元19的拉入电压的90%的方式，向第一电极4施加的电压被设置为高于向第一电极13施加的电压。通过如这种结构所举例说明的那样施加电压，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。因此，可以增大接收频带宽度或发送频带宽度，并且，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。
[0039](实例2)
[0040]参照图2A和2B描述根据本发明的实例2的电容式转换器的结构。图2A是俯视图，图2B是沿着图2A的线2B-2B截取的剖视图。根据实例2的电容式转换器的结构基本上与实例I中的相同。在图2A和2B中，对应于图1A和IB的相应部分的部分被给予图1A和IB的相应部分的附图标记加上20。
[0041]在实例2中，具有较高弹簧常数的振动膜的单元的振动膜厚度大于具有较低弹簧常数的振动膜的另一单元的振动膜厚度，并且，具有较高弹簧常数的振动膜的单元的振动膜面积等于具有较低弹簧常数的振动膜的另一单元的振动膜面积。第一单元32的振动膜28和第二单元39的振动膜36都具有32 μ m的直径。振动膜28具有1400nm的厚度，并且，振动膜36具有1150nm的厚度。根据这种结构，第一单元具有92kN/m的弹簧常数，并且，第二单元具有55kN/m的弹簧常数。以这样的方式，根据实例2的电容式转换器包括包含具有高弹簧常数的振动膜的第一单元和包含具有低弹簧常数的振动膜的第二单元，由此，可以增大接收频带宽度或发送频带宽度。
[0042]这种结构被如下制造。形成第一单元32的第二电极26和第二单元39的第二电极34。其后，为了增大第一单元32的振动膜的厚度，形成由与薄膜27和35的材料相同的材料制成的硅氮化物膜。其后，通过蚀刻来去除层叠在第二电极34上的硅氮化物膜的一部分。在这种情况下，第二单元39的第二电极34充当蚀刻停止层，由此，第一单元32的第二电极26和第一电极24之间的距离可以被容易地设置为等于第二单元39的第二电极34和第一电极33之间的距离。
[0043]此外，在这种结构中，第一单元的拉入电压高于第二单元的拉入电压。第一单元32的拉入电压是200V，并且，第二单元39的拉入电压是100V。在实例2中，向具有高弹簧常数的振动膜的单元的第一电极24施加160V的电压，并且向具有低弹簧常数的振动膜的单元的第一电极33施加80V的电压。换句话说，以施加的电压是第一单元12和第二单元19的拉入电压的80%的方式，向第一电极24施加的电压被设置为高于向第一电极33施加的电压。通过如这种结构所举例说明的那样施加电压，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。
[0044]因此，可以增大接收频带宽度或发送频带宽度，并且，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。此外，根据本发明的这种结构，如图2A所示，当从上方观看时，各单元具有相同的形状，由此，辐射阻抗在所有的单元之间匹配。各单元的相同的辐射阻抗意味着，各单元的振动膜以基本上相同的方式振动，这可以防止不期望的振动。
[0045](实例3)
[0046]包括在上述的实施例或实例中描述的电容式转换器的探测器(probe)可应用于使用声学波的测试对象信息获取装置。来自测试对象的声学波由电容式转换器接收，并且，使用输出的电信号来获取反映测试对象的光学特性值(例如，光吸收系数)的测试对象信息。
[0047]图4图示使用光声效应的实例3的测试对象信息获取装置。从用于以脉冲的形式生成光的光源151发出的脉冲光152经由诸如透镜、反射镜或滤光器的光学构件154照射测试对象153。测试对象153内部的光吸收体155吸收脉冲光的能量，以产生作为声学波的光声波156。装备有容纳电容式转换器的壳体的探测器157接收光声波156以将光声波156转换为电信号，并且将电信号输出给信号处理器159。信号处理器159对输入的电信号进行诸如A/D转换和放大的信号处理，并且将得到的信号输出给数据处理器150。数据处理器150使用输入的信号来获取测试对象信息(反映测试对象的光学特性值(例如，光吸收系数)的测试对象信息)作为图像数据。显示部件158基于从数据处理器150输入的图像数据来显示图像。探测器可以被配置为机械地扫描，或者可以被配置为由诸如医生或工程师的用户相对于测试对象进行移动(手持类型)。应该理解，作为本发明的机电转换器的电容式转换器还可以被用于测试对象诊断设备中，该测试对象诊断设备用于检测来自被声学波照射的测试对象的声学波。此外，在这种情况中，来自测试对象的声学波由电容式转换器检测，并且，转换后的信号由信号处理器处理，从而获取测试对象内部的信息。在这种情况中，本发明的电容式转换器可以被用来向测试对象发送声学波。
[0048]根据本发明的电容式转换器可应用于用于获取诸如生命体的测量目标中的信息的光学成像装置、传统的超声诊断设备等。根据本发明的电容式转换器也可应用于包括超声检测器的其它应用。
[0049]根据本发明的电容式转换器，可以增大接收频带宽度或发送频带宽度。此外，要在包括具有高弹簧常数的振动膜的第一单元的第一电极和第二电极之间施加的电压可以被设置为高于要在第二单元的第一电极和第二电极之间施加的电压，由此，可以提高发送灵敏度或接收灵敏度。
[0050]虽然参考示例性实施例已经描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求书的范围应该被赋予最宽泛的解释，以涵盖所有这样的修改及等同结构和功能。
[0051]附图标记列表[0052]I..?电容式转换器，2..?基板，3，5..?绝缘膜，4，13..?第一电极，6, 14..?第二电极,7，15..?薄膜，8，16..?振动膜,9，17..?腔(间隙)，10..?振动膜支持部，11..?第一电压施加部件12..?第一单元,18..?第二电压施加部件,19...第二单元
【权利要求】
1.一种电容式转换器，包括包含多个单元的元件，所述多个单元中的每一个包括:第一电极；振动膜，该振动膜包括第二电极，第二电极以一间隙与第一电极相对；以及振动膜支持部，该振动膜支持部支持所述振动膜，以形成所述间隙；其中，所述元件包括第一单元和第二单元，第一单元包括具有第一弹簧常数的振动膜，第二单元包括具有低于第一弹簧常数的第二弹簧常数的振动膜，其中，要在第一单元的第一电极和第二电极之间施加的电压高于要在第二单元的第一电极和第二电极之间施加的电压。
2.根据权利要求1所述的电容式转换器，其中:所述元件包括多个第一单元或多个第二单元；并且所述多个第一单元或所述多个第二单元的第一电极或第二电极相互电耦接。
3.根据权利要求1所述的电容式转换器，其中，第一单元的振动膜的面积小于第二单元的振动膜的面积，并且，第一单元的振动膜的厚度等于第二单元的振动膜的厚度。
4.根据权利要求1所述的电容式转换器，其中，第一单元的振动膜的厚度大于第二单元的振动膜的厚度，并且，第一单元的振动膜的面积等于第二单元的振动膜的面积。
5.一种测试对象信息获取装置，包括:根据权利要求1所述的电容式转换器；电压施加部件，该电压施加部件被配置为在所述电容式转换器的第一电极和第二电极之间施加电压；以及信号处理器，该信号处理器被配置为处理从所述电容式转换器输出的信号，其中，所述电容式转换器被配置为接收声学波，并且，信号处理器被配置为处理通过转换为电信号而获得的信号，从而获取关于测试对象的信息。
6.根据权利要求5所述的测试对象信息获取装置，还包括被配置为发光的光源，其中，所述电容式转换器被配置为接收由从光源发射以照射测试对象的光生成的声学波，并且，所述信号处理器被配置为处理通过转换为电信号而获得的信号，从而获取关于测试对象的信息。
7.—种制造根据权利要求1所述的电容式转换器的方法，该方法包括:形成第一单元和第二单元中的每一个的第一电极；在第一电极上形成牺牲层，以形成第一单元和第二单元中的每一个的间隙；在牺牲层上形成第一单元和第二单元中的每一个的振动膜的至少一部分；以及去除牺牲层，其中，所述形成牺牲层包括将形成第一单元的间隙的牺牲层的面积设置为小于形成第二单元的间隙的牺牲层的面积，并且其中，所述形成第一单元和第二单元中的每一个的振动膜的至少一部分包括将第一单元的振动膜的厚度设置为等 于第二单元的振动膜的厚度。
8.—种制造根据权利要求1所述的电容式转换器的方法，该方法包括:形成第一单元和第二单元中的每一个的第一电极；在第一电极上形成牺牲层，以形成第一单元和第二单元中的每一个的间隙；在牺牲层上形成第一单元和第二单元中的每一个的振动膜的至少一部分；以及去除牺牲层，其中， 所述形成牺牲层包括将形成第一单元的间隙的牺牲层的面积设置为等于形成第二单元的间隙的牺牲层的面积，并且其中，所述形成第一单元和第二单元中的每一个的振动膜的至少一部分包括将第一单元的振动膜的厚度设置为大于第二单元的振动膜的厚度。
【文档编号】H04R19/00GK103533492SQ201310272423
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月2日 优先权日:2012年7月6日
【发明者】虎岛和敏, 秋山贵弘 申请人:佳能株式会社