一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺的制作方法

本发明涉及一种静电薄膜超声换能器，具体涉及一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺。

背景技术：

1、静电薄膜超声换能器也称电容式薄膜超声换能器，它利用上下电极产生的静电力驱动薄膜振动，从而辐射超声波。

2、常见的静电薄膜超声换能器100结构如图1所示，静电薄膜超声换能器100包括从上至下依次设置的薄膜101、顶电极102、支撑柱103、绝缘层104、底电极105、固定底板106等结构，顶电极102与绝缘层104之间形成空气间隙107。在顶电极102和底电极105之间通入直流偏置电压vdc以及交流电压vac，驱动薄膜振动发声。

3、但是，上述的静电薄膜超声换能器100的制作工艺相对复杂，导致开发和生产周期相对较长，成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种简化了结构及降低制作工艺复杂度的静电薄膜超声换能器及其制作工艺。

2、为实现上述目的，一方面，本发明提出了一种静电薄膜超声换能器，包括至少一个超声发声单元，每个所述超声发声单元包括上下层叠设置的振动层和基层，所述振动层和基层之间设置有至少一个支撑结构，所述振动层和基层之间通过所述支撑结构的支撑形成有空气间隙；所述振动层采用第一电路板，所述基层采用第二电路板，所述第一电路板为柔性电路板。

3、在一优选实施例中，所述柔性电路板包括柔性基材层和第一电极层，所述第一电极层形成于所述柔性基材层靠近基层的底面上。

4、在一优选实施例中，所述柔性基材层为聚酰亚胺层，所述第一电极层为铜层，所述铜层胶粘或者镀于所述聚酰亚胺层靠近基层的底面上。

5、在一优选实施例中，所述第二电路板为硬质电路板或软硬结合板，且所述硬质电路板或所述软硬结合板为单面板、双面板、多层板中的任意一种。

6、在一优选实施例中，所述第二电路板为硬质电路板，所述硬质电路板包括硬质基材层和第二电极层，所述第二电极层形成于所述硬质基材层靠近振动层的顶面上。

7、在一优选实施例中，所述超声换能器还包括用于将所述振动层和基层绝缘开来的绝缘层，所述绝缘层形成于所述第二电极层靠近振动层的顶面上或者形成于所述第一电极层靠近基层的底面上。

8、在一优选实施例中，所述硬质基材层为fr4材料层，所述第二电极层为铜层，所述绝缘层为形成于所述第二电极层靠近振动层的顶面上的绿油层。

9、在一优选实施例中，所述支撑结构形成于硬质电路板的硬质基材层上且与硬质电路板的第二电极层相绝缘隔离开。

10、在一优选实施例中，所述支撑结构与第二电极层接触的区域设置间隙，通过所述间隙与第二电极层隔离开来。

11、在一优选实施例中，每个所述支撑结构采用焊锡或其他杨氏模量大于1gpa的硬质材料，所述焊锡通过焊盘焊于所述硬质基材层上。

12、在一优选实施例中，所述间隙的宽度为0.1mm~0.5mm。

13、在一优选实施例中，所述换能器包括多个呈阵列排布的超声发声单元。

14、另一方面，本发明提出了一种静电薄膜超声换能器的制作工艺，包括：

15、s1，在柔性基材层上形成第一电极层，制作形成所述振动层；

16、s2，在硬质基材层上形成第二电极层，再在所述第二电极层上形成绝缘层，之后在硬质基材层上再形成所述支撑结构，所述支撑结构与所述第二电极层之间绝缘隔离开，制成所述基层；

17、s3,将所述基层和振动层相边框贴合。

18、在一优选实施例中，所述s2中，所述支撑结构的制作过程包括：采用曝光显影工艺在第二电极层上显影出用于绝缘隔离焊盘和第二电极层的间隙，再将间隙刻蚀出，之后再在焊盘上焊锡形成支撑结构。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、1、本发明通过采用电路板作为振动层和固定基层，直接在两个电路板之间增加中间的支撑结构，形成静电薄膜超声换能器，简化了换能器的结构。

21、2、本发明采用电路板工艺制作静电薄膜超声换能器，简化了其制作工艺，减少了产品开发和生产周期，降低成本。

技术特征：

1.一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，包括至少一个超声发声单元，每个所述超声发声单元包括上下层叠设置的振动层和基层，所述振动层和基层之间设置有至少一个支撑结构，所述振动层和基层之间通过所述支撑结构的支撑形成有空气间隙；所述振动层采用第一电路板，所述基层采用第二电路板，所述第一电路板为柔性电路板。

2.如权利要求1所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述柔性电路板包括柔性基材层和第一电极层，所述第一电极层形成于所述柔性基材层靠近基层的底面上。

3.如权利要求2所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述柔性基材层为聚酰亚胺层，所述第一电极层为铜层，所述铜层胶粘或者镀于所述聚酰亚胺层靠近基层的底面上。

4.如权利要求2所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述第二电路板为硬质电路板或软硬结合板，且所述硬质电路板或所述软硬结合板为单面板、双面板、多层板中的任意一种。

5.如权利要求4所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述第二电路板为硬质电路板，所述硬质电路板包括硬质基材层和第二电极层，所述第二电极层形成于所述硬质基材层靠近振动层的顶面上。

6.如权利要求5所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述超声换能器还包括用于将所述振动层和基层绝缘开来的绝缘层，所述绝缘层形成于所述第二电极层靠近振动层的顶面上或者形成于所述第一电极层靠近基层的底面上。

7.如权利要求6所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述硬质基材层为fr4材料层，所述第二电极层为铜层，所述绝缘层为形成于所述第二电极层靠近振动层的顶面上的绿油层。

8.如权利要求6所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述支撑结构形成于硬质电路板的硬质基材层上且与硬质电路板的第二电极层相绝缘隔离开。

9.如权利要求8所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述支撑结构与第二电极层接触的区域设置间隙，通过所述间隙与第二电极层隔离开来。

10.如权利要求8所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，每个所述支撑结构采用焊锡或其他杨氏模量大于1gpa的硬质材料，所述焊锡通过焊盘焊于所述硬质基材层上。

11.如权利要求9所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述间隙的宽度为0.1mm~0.5mm。

12.如权利要求9所述的一种静电薄膜超声换能器，其特征在于，所述换能器包括多个呈阵列排布的超声发声单元。

13.一种权利要求1~12任意一项所述的静电薄膜超声换能器的制作工艺，其特征在于，所述工艺包括：

14.如权利要求13所述的一种静电薄膜超声换能器的制作工艺，其特征在于，所述s2中，所述支撑结构的制作过程包括：采用曝光显影工艺在第二电极层上显影出用于绝缘隔离焊盘和第二电极层的间隙，再将间隙刻蚀出，之后再在焊盘上焊锡形成支撑结构。

技术总结
本发明公开了一种静电薄膜超声换能器及其制作工艺，所述换能器包括至少一个超声发声单元，每个超声发声单元包括上下层叠设置的振动层和基层，振动层和基层之间设置有至少一个支撑结构，振动层和基层之间通过支撑结构的支撑形成有空气间隙；振动层采用第一电路板，基层采用第二电路板，第一电路板为柔性电路板。本发明通过用电路板作为换能器的振动层和固定基层，简化换能器的结构，且通过成熟的电路板工艺来制作该静电薄膜超声换能器，简化其制作工艺，从而减少了产品开发和生产周期，降低成本。

技术研发人员：毛峻伟,辜磊,杨健华
受保护的技术使用者：苏州清听声学科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13