CN209531368U - 超声换能器件及电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种超声换能器件及电子装置，该超声换能器件，包括：感测介质层、可接收超声波的超声波接收层和可发射超声波的超声波发射层，其中，所述超声波发射层和所述超声波接收层层叠设置于所述感测介质层之下，本申请提供的超声换能器件，实现了超声换能器件具有较强的超声波发射能力以及较好的接收效果的目的，解决了现有超声换能器超声波发生能力较差而对超声换能器性能造成影响的问题。

Description

超声换能器件及电子装置

技术领域

本申请涉及超声成像技术领域，尤其涉及一种超声换能器件及电子装置。

背景技术

随着生物识别技术的发展，越来越多的终端上配备了生物识别芯片。而微机械超声换能器件(capacitive micromachined urtrosonic transducer，CMUT)是较为常见的生物识别传感器，其通过主动发射高频声波穿过屏幕到达生物体的表面，然后收集超声波在按压区域的回波形成到皮肤特征图像，最后将皮肤特征图像和存储的图像进行对比，完成指纹识别、活体检测等功能。

目前，CMUT通常包括依次设置的基底、下电极、刻蚀牺牲层、支撑层、振膜层以及上电极，然后通过对下电极的阵列化控制来实现对超声换能器件阵元的独立控制，具体的，当在上电极和下电极之间施加直流电压时，强静电场将振膜层拉向衬底，然后再在上电极和下电极之间施加交流电压，此时振膜层就会发生振动而产生超声波并向外发射；相反，振膜层在超声波作用下发生振动，两电极板之间的电容发生变化，通过检测这种变化实现超声波的接收，即超声波的发射以及接收均由下电极、振膜层和上电极配合完成。

然而，上述超声换能器件中，超声波的发射是通过振膜层振动产生超声波向外发射，但是振膜层振动发射超声波时，发射能力往往较差，这样大大降低了超声换能器件的性能。

实用新型内容

本申请提供一种超声换能器件及电子装置，实现了超声换能器件具有较强的超声波发射能力的目的，解决了现有CMUT的超声波发射能力较差而造成超声换能器件的性能降低的问题

第一方面，本申请提供一种超声换能器件，包括：感测介质层、可接收超声波的超声波接收层和可发射超声波的超声波发射层，其中，所述超声波发射层和所述超声波接收层层叠设置于所述感测介质层之下。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述超声波发射层包括第一电极层、压电层和第二电极层，其中，所述第一电极层和所述第二电极层分别覆盖所述压电层的上下两个面，所述压电层用于在所述第一电极层和所述第二电极层之间施加交流电压时整个面发射超声波。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述压电层为采用下述任一材料制成的膜层：

压电陶瓷、压电单晶或者压电聚合物材料；

所述第一电极层和所述第二电极层为采用铝、铜、银、镍中的任一种材料制成的膜层。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述第一电极层和所述第二电极层在所述压电层上的投影区域分别与所述压电层的正反两面完全重叠。

在本申请的具体实施方式中，具体的，还包括：背衬，且所述超声波发射层和所述超声波接收层层叠设置于所述背衬和所述感测介质层之间。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述超声波发射层位于所述超声波接收层和所述背衬之间，或者，

所述超声波发射层位于所述感测介质层和所述超声波接收层之间。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述超声波接收层由具有至少一个振元的换能器组成，且所述换能器为下述任意一种换能器：

电容式微机械超声换能器(CMUT)、压电微机械超声换能器(PMUT)或压电聚合物超声换能器。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述振元包括设在衬底上且相互隔离的多个第三电极层、振膜层以及设置在所述振膜层上的第四电极层，其中，每个所述第三电极与所述振膜层之间形成空腔，且相邻所述空腔之间相互隔离。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述超声波接收层还包括：衬底，其中，所述衬底上设有多个用于安装所述第三电极层的凹槽；

所述衬底上设置多个隔块，且所述隔块将所述衬底与所述振膜层之间的间隙分隔成多个与所述第三电极层一一对应的所述空腔。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述隔块与所述衬底一体成型，或者所述隔块通过键合方式设置在所述衬底上。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述衬底上还设有控制电路，其中，所述控制电路与所述第三电极层电性相连。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述第四电极层在所述振膜层上的投影区域完全覆盖所述振膜层，或者所述第四电极层为多个相互分离且与所述第三电极层对应的电极层。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述振膜层的材料为多晶硅或者氮化硅；

所述第三电极层和所述第四电极层为采用铝、铜、银、镍中的任一种材料制成膜层。

在本申请的具体实施方式中，具体的，还包括：过渡层，其中所述过渡层位于所述感测介质层和所述超声波接收层之间，或者位于所述感测介质层和所述超声波发射层之间。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述感测介质层为屏幕、玻璃或者金属层。

在本申请的具体实施方式中，具体的，还包括：胶层，所述胶层覆盖在所述超声换能器件外表面上各个膜层的连接处。

第二方面，本申请提供一种电子装置，包括：上述任一所述的超声换能器件，且所述电子装置上具有与所述超声换能器件对应的超声扫描区域。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述超声扫描区域位于所述电子装置的显示屏幕的的显示区域或者位于所述电子装置的非显示区域。

在本申请的具体实施方式中，具体的，所述超声扫描区域的形状为圆形、方形、椭圆形或者不规则图形。

本申请提供的超声换能器件及电子装置，通过分离的超声波发射层和超声波接收层，这样超声波发射层和超声波接收层选用材料时可以不用同时兼顾发射和接收双重目的，选用发射能力较强的压电材料以及接收效果较好的材料，即超声波发射层可以选用在电压作用下振幅较大的压电材料，这样超声波发射层的超声波发射能力较强，作用距离较大，使得超声换能器件的性能更优，与现有技术相比，避免了选用振幅较小的材料而导致超声波发射能力较差的问题，相应的，由于现有的超声换能器中接收效果较好，所以本实施例中，超声波接收层可以选用与现有技术中振膜层相同的材料，所以，本实施例提供的超声换能器件，实现了超声换能器件具有较强的超声波发射能力以及较好的接收效果的目的，使得超声换能器件的工作性能更好，从而解决了现有超声换能器超声波发射能力较差而对超声换能器性能造成影响的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的超声换能器件的剖面结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的超声换能器件中各层的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例一提供的超声换能器件中超声波接收层中振元的排列示意图；

图4为本申请实施例二提供的超声换能器件中各个层的剖面结构的结构示意图；

图5为本申请实施例三提供的电子装置的结构示意图。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

附图标记说明：

10-超声波发射层； 11-第一电极层； 12-第二电极层；

13-压电层； 101-脉冲声波； 102-聚焦波束；

103-反射波束； 104-生物体结构； 105-谷；

106-脊； 20-超声波接收层； 21-振元；

22-隔离件； 23-衬底； 211-振膜层；

212-隔块； 213-第三电极层； 214-第四电极层；

215-空腔； 30-过渡层； 40-感测介质层；

50-背衬； 100-电子装置； 110-显示屏幕；

120-超声扫描区域。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

以下，对本申请中的部分用语进行解释说明，以便于本领域技术人员理解。

电容式微机械超声换能器件(capacitive micromachined urtrosonictransducer，CMUT)，是利用声能和电能相互转化的微机电器件，具有集成度高、灵敏度好、接受带宽宽等优点，是制作超声换能器件的理想器件。CMUT既可以将超声波转换成电信号，也可将电信号转换成超声波。当在上电极和下电极之间施加直流电压时，强静电场将振膜层拉向衬底，然后再在上电极和下电极之间施加交流电压，此时振膜层就会发生振动而产生超声波。相反，在上电极和下电极之间施加适当的直流偏置电压后，振膜层在超声波作用下发生振动，两电极板之间的电容发生变化，通过检测这种变化实现超声波的接收。

正如背景技术中所述，现有的超声换能器存在超声波发射能力较差的问题，产生该问题的原因在于：现有的超声换能器是在上电极和下电极之间施加直流电压和交流电压使得振膜层发生振动而产生超声波并发射，同时，振膜层在超声波作用下发生振动，两电极板之间的电容发生变化，通过检测这种变化实现超声波的接收，即现有的超声换能器中，振膜层同时兼顾发射和接收超声波的双重作用，所以振膜层往往选用多晶硅或者氮化硅材料制成，同时超声波的反射共振频率和膜层的厚度成正比，为了提高对图像的识别精度，对超声波发射频率要求一般在10Mhz～25MHz范围。CMUT为了获得此频率相应的振膜厚度需要很厚，同时直径较小。由于器件电压的限制，能分配给CMUT器件的电压一般较低，最终造成振膜的振幅较小从而导致发射超声波的能力降低，而当振膜层选用振幅较大的材料制得时，振膜层接收声波的能力又大大降低。

基于上述原因，本申请提供一种超声换能器件，下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

实施例一

图1为本申请实施例一提供的超声换能器件的剖面结构示意图，图2为本申请实施例一提供的超声换能器件中各个层的剖面结构示意图，图3为本申请实施例一提供的超声换能器件中超声波接收层中振元的排列示意图。

本实施例提供的超声换能器件可以应用在指纹识别领域，用于实现对当前使用者的授权开机、准入和信用支付等功能。

参考图1-3所示，超声换能器件包括：感测介质层40、可接收超声波的超声波接收层20和可发射超声波的超声波发射层10，其中，超声波发射层10和超声波接收层20层叠设置于感测介质层40之下，即感测介质层40位于超声换能器件的最顶层，感测介质层40为超声换能器件中用于感测特征生物信息如指纹等的外表面，感测介质层40具体可以是屏幕、玻璃或者金属镀层等材料构成，本实施例中，超声波发射层10和超声波接收层20位于感测介质层40的下方，超声波发射层10和超声波接收层20层叠设置时，具体的，超声波接收层20可以位于超声波发射层10和感测介质层40之间(参考图1所示)，或者超声波发射层10位于超声波接收层20和感测介质层40之间，其中，本实施例中，超声波发射层10用于产生超声波并向外发射，超声波接收层20用于接收返回的超声波，具体的，超声波接收层20用于接收超声波发射层10发射的超声波经皮肤反射返回的回波，这样控制单元根据超声波接收层20接收的回波信号对皮肤特征进行成像，并与终端中存储的图像信息进行比对来实现生物识别的功能。

其中，本实施例提供的超声换能器件中，由于发射超声波的膜层和接收超声波的膜层分别为独立的两个膜层，超声波发射层10可负责发射超声波，超声波接收层20可负责接收返回的超声波，这样超声波发射层10和超声波接收层20选用材料时可以不用同时兼顾发射和接收双重目的，可以分别选用发射能力较强的材料以及接收效果较好的材料，例如，超声波发射层10可以选用在电压作用下振幅较大的材料，例如压电材料，这样超声波发射层10的超声波发射能力较强，作用距离较大，使得超声换能器件的性能更优，与现有技术相比，避免了选用振幅较小的振膜而导致超声波发射能力较差的问题，相应的，由于现有的超声换能器中接收效果较好，所以本实施例中，超声波接收层20可以选用与现有技术中振膜层相同的材料，所以，本实施例提供的超声换能器件，实现了超声换能器件具有较强的超声波发射能力以及较好的接收效果的目的，使得超声换能器件的工作性能更好，从而解决了现有超声换能器超声波发射能力较差而对超声换能器性能造成影响的问题。

进一步的，在上述实施例的基础上，本实施例中，参考图2所示，超声波发射层10包括第一电极层11、压电层13和第二电极层12，其中，第一电极层11和第二电极层12分别覆盖压电层13的正反两个面，压电层13用于在第一电极层11和第二电极层12之间施加交流电压时整个面发射超声波，即本实施例中，超声波发射层10具体由第一电极层11、压电层13和第二电极层12组成，在第一电极层11和第二电极层12之间施加交流电压时，压电层13整个面发射超声波，由于压电层13采用压电材料，在交流电压作用，压电层13的振动幅度较大，所以发射超声波的能力较强，与现有技术中的振膜层相比，本实施例中，超声波发射层10中的压电层13在电压作用下可以产生恒定的脉冲声波，发射能力较强，其中，本实施例中，超声波发射层10产生的脉冲声波的频率由外加电场决定，而用于生物识别的特征波长范围是15-25MHz，压电层13采用整面的压电材料，所以发射是具有窄带宽的超声波面波，其中，本实施例中，压电材料的厚度决定了其共振频率，在本实施例中，压电层13的厚度可以为100um。

其中，本实施例中，压电层13为压电陶瓷、压电单晶或者压电聚合物材料制成的膜层，即，压电层13可以采用压电陶瓷，或者压电层13还可以采用压电单晶材料制成，或者压电层13还可以采用压电聚合物材料制成，其中。压电陶瓷发射能力较强，但是由于压电陶瓷本身和空气的声阻抗匹配差，所以压电陶瓷接收声波的宽带窄，影响了压电陶瓷的接收能力，所以现有超声换能器中为了同时兼顾发射和接收的目的，振膜膜往往不会选用压电陶瓷或其他压电材料，但是本申请中，由于超声波的发射和接收为独立的两个膜层，所以超声波发射层10中的压电层13可以选用压电陶瓷，这样使得超声波发射层10的超声波发射能力大大增强。

其中，本实施例中，第一电极层11和第二电极层12为采用铝、铜、银、镍中的任一种材料制成的金属导电层。

其中，本实施例中，为了保证压电层13的整个面发射超声面波，具体的，第一电极层11和第二电极层12在压电层13上的投影区域分别与压电层13的正反两面完全重叠，即第一电极层11和第二电极层12均为与压电层13的正反面相同的整面电极，这样当第一电极层11和第二电极层12之间施加交变电场时，压电层13的整面均可以产生恒定的脉冲声波。

其中，本实施例中，参考图2所示还包括：背衬50，背衬50为超声换能器件的最底层，超声波发射层10和超声波接收层20层叠设置于背衬50和感测介质层40之间，本实施例中，背衬50用于吸收往下传播的超声波，背衬50具体可以选用阻尼材料，同时背衬50还起到导热的作用，所以，背衬50还可以选用不锈钢金属背板。

其中，本实施例中，参考图2所示，超声波发射层10位于超声波接收层20和背衬50之间，或者，超声波发射层10位于感测介质层40和超声波接收层20之间(参考图4所示)，其中，当超声波发射层10位于感测介质层40和超声波接收层20之间时，此时背衬50位于超声波接收层20的底层上。

其中，本实施例中，参考图1所示，超声波接收层20由具有至少一个振元21的换能器组成，且换能器为电容式微机械超声换能器(CMUT)、压电微机械超声换能器(PMUT)或压电聚合物超声换能器，其中，本实施例中，参考图3所示，振元21的数量为多个，且多个振元21按照预定的图案排列成的二维阵列形成超声波接收层20，其中，多个振元21之间相互独立的，这样可以实现接收的波束聚焦，其中，振元21之间的隔离通过阵列式的下电极或上电极实现，振元21之间的分离可以是物理上的分割如隔离件22，该隔离件材料可以是声阻抗较大的材料组成用于降低振元21之间的相互干扰。

其中，本实施例中，振元21包括设在衬底23上且相互分离的多个第三电极层213、振膜层211以及设置在振膜层211上的第四电极层214，其中，每个第三电极与振膜层211之间形成空腔215，且相邻空腔215之间相互隔离，参见图2所示，第三电极层213相互分离，且每个第三电极层213对应一个空腔215，且空腔215具体为真空空腔，这样可以降低空腔215处的声阻抗，其中，空腔215之间相互隔离，其中，述第四电极层214在振膜层211上的投影区域完全覆盖振膜层211，即第四电极层214为整体电极，或者第四电极层214也可以为多个相互分离的电极，用于独立控制每一个振元21的振膜起振，其中，本实施例中，当振元21由第三电极层213、振膜层211、第四电极层214以及空腔215组成时，当在第三电极层213和第四电极层214之间加上交变电压时，在静电力的作用下，振膜层211会起振对外发射正弦波，当有反射声波/回波到达振元21振膜层211表面时会引起振膜层211规律振动，该振动会转化为上下电极间的电压/电位的变化，根据电压/电位的变化获得对皮肤特征成像，和终端中存储的图像信息进行比对来实现生物识别的功能。

其中，本实施例中，空腔215的宽度可以小于第三电极层213的宽度，或者空腔215的宽度可以等于第三电极层213的宽度，或者空腔215的宽度还可以大于第三电极层213的宽度。

其中，本实施例提供的超声换能器件工作时，具体过程为：首先，在第一电极层11和第二电极层12之间施加交变电场产生恒定的脉冲声波101，当超声波束到达叠层中的空腔215结构时，由于声阻抗不匹配而出现强反射，相对比声波可以在空腔215侧壁实现正常穿过，形成聚焦波束102，超声波束到达感测介质层40的界面后在界面形成特征反射，具有特征结构的生物体结构104，例如手指皮肤，在此以指纹为例，由于指纹的表面凹凸不平，将凸出的部分作为脊106、将凹陷的部分作为谷105，当声波到达指纹的谷105位置的时候，由于空气声阻抗较大而产生反射波束103，而当声波到达指纹脊106位置时，由于皮肤声阻抗较低而出现声波的透过，其中，反射波束103到达振膜层211时，振膜层211规律振动，振膜层211的振动会引起第三电极层213和第四电极层214之间的电压/电位发生变化，根据检测到的电压/电位变化对皮肤特征成像，所以，本实施例中，利用超声波在皮肤表面的回波信号的强弱，形成的回波图像，从而可以完整的反映皮肤表面的特征信息。最后，通过将皮肤表面的特征信息与预先存储的皮肤特征信息对比，达到生物识别的目的。

其中，本实施例中，振膜层211的材料可以为多晶硅，也可以为氮化硅，例如Si₃N₄，第三电极层213和第四电极层214为采用铝、铜、银、镍中的任一种材料制成膜层。

其中，本实施例中，超声波接收层20还包括：衬底23，其中，衬底23具体可以为单晶硅材料，衬底23上设有多个用于安装第三电极层213的凹槽，即本实施例中，多个第三电极层213安装在衬底23上开设的凹槽中。

同时，为了对空腔215进行隔离，本实施例中，衬底23上设置多个隔块212，且隔块212将衬底23与振膜层211之间的间隙分隔成多个与第三电极层213一一对应的空腔215，其中，本实施例中，衬底23上的隔块212与振元21之间的隔离件22可以为相同的部件，即振元21之间可以通过隔块212进行隔离，其中本实施例中，隔块212与衬底23可以为一体成型，例如，在衬底23通过刻形成凹槽，该凹槽中一部分空间用于放置第三电极层213，另一部分空间为空腔215，或者隔块212通过键合方式设置在衬底23上，即隔块212为通过半导体工艺增加的金属栅栏结构，其中，隔块212通过键合方式设置在衬底23上时，隔块212具体为键合材料，如Al和Ge的共晶键合结构。

其中，本实施例中，衬底23不限于图2所示的结构，衬底23上还设有其他负责计算或信号处理的控制电路，其中，控制电路与第三电极层213电性相连，实现信号读取和处理。

其中，本实施例中，由于振元21尺寸决定了CMUT的共振频率，其中振元21的材料和尺寸可以是但并不限定为如下的组合：振元21直径可以为25um，第四电极层214的厚度可以为0.5um，振膜层211(Si₃N₄)的厚度可以为0.7um，空腔215的尺寸是0.5um，第三电极层213的厚度是0.5um，衬底23的厚度可以为100um。

其中，本实施例中，还包括：过渡层30，其中，参考图2所示，过渡层30位于感测介质层40和超声波接收层20之间，或者参考图4所示，过渡层30位于感测介质层40和超声波发射层10之间，过渡层30具体采用声学过渡层30材料制成，过渡层30用于降低声波导入的声阻抗，该过渡层30材料可以是一层材料，也可以是多层材料起到声学匹配和胶粘层的作用，比如环氧类胶粘层和SiO₂的复合叠层材料。

其中，本实施例中，还包括：胶层(未示出)，胶层覆盖在超声换能器件外表面上各个膜层的连接处，即胶层将超声换能器件侧面上各个膜层的连接处进行粘合固定，使得超声换能器件内各个膜层的边界处不易剥离，从而提高超声换能器件稳的定性。

实施例二

图4为本申请实施例二提供的超声换能器件中各个层的剖面结构的结构示意图。

本实施例与上述实施例的区别为：本实施例中，超声波发射层10位于感测介质层40与超声波接收层20之间，超声波接收层20位于背衬50与超声波发射层10之间，过渡层30位于感测介质层40和超声波发射层10之间。

其中，本实施例提供的超声换能器件的工作远离具体为：首先，在第一电极层11和第二电极层12之间施加交变电场产生恒定的脉冲声波101，当声波到达指纹的谷105位置的时候，由于空气声阻抗较大而产生反射波束，而当声波到达指纹脊106位置时，由于皮肤声阻抗较低而出现声波的透过，其中，反射波束到达振膜层211时，振膜层211规律振动，振膜层211的振动会引起第三电极层213和第四电极层214之间的电压/电位发生变化，根据检测到的电压/电位变化对皮肤特征成像，所以，本实施例中，利用超声波在皮肤表面的回波信号的强弱，形成的回波图像，从而可以完整的反映皮肤表面的特征信息。最后，通过将皮肤表面的特征信息与预先存储的皮肤特征信息对比，达到生物识别的目的。

其中，本实施例中，需要说明的是，当超声波发射层10位于超声波接收层20之上时，第二电极层12与第四电极层214可以共用一个电极层，此时该电极层可以接地，这样减少了电极层的设置。

实施例三

图5为本申请实施例三提供的电子装置的结构示意图。

本实施例提供的一种电子装置100，该电子装置100包括上述任一实施例的超声换能器件，其中，该电子装置100可以是任何需要特征识别需求的设备，如平板电脑、笔记本、手机或门禁系统等，其中，本实施例中，所以该电子装置100具有与超声换能器件对应的超声扫描区域120，安装时，超声换能器件的感测介质层40位于超声扫描区域120或者直接在超声扫描区域120处暴露，使用时，用户手指可以放置在超声扫描区域120被超声换能器件进行识别。

其中，本实施例提供的电子装置100，由于超声换能器件中包括独立的超声波发射层10和超声波接收层20，这样使得该超声换能器件具有较强的超声波发射能力和较好的超声波接收能力，使得超声换能器件的性能更优，这样使得该电子装置100的识别准确性和精度更高。

其中，本实施例提供的电子装置100具体可以具有用于显示的显示屏幕110，此时，超声扫描区域120位于电子装置100的显示屏幕110的显示区域，例如，所述超声换能器件可以设置在所述电子装置100的显示屏幕110的下方，以使用户可以直接在显示屏幕110的显示区域进行指纹输入；或者，超声扫描区域120位于电子装置100的非显示区域上，例如电子装置100的边框上，超声扫描区域120为独立的按钮区域。

其中，本实施例中，超声扫描区域120的形状可以但不限于为圆形、方形、椭圆形或者不规则图形。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种超声换能器件，其特征在于，包括：感测介质层(40)、可接收超声波的超声波接收层(20)和可发射超声波的超声波发射层(10)，其中，所述超声波发射层(10)和所述超声波接收层(20)层叠设置于所述感测介质层(40)之下。

2.根据权利要求1所述的超声换能器件，其特征在于，所述超声波发射层(10)包括第一电极层(11)、压电层(13)和第二电极层(12)，其中，所述第一电极层(11)和所述第二电极层(12)分别覆盖所述压电层(13)的上下两个面，所述压电层(13)用于在所述第一电极层(11)和所述第二电极层(12)之间施加交流电压时整个面发射超声波。

3.根据权利要求2所述的超声换能器件，其特征在于，所述压电层(13)为采用下述任一材料制成的膜层：

压电陶瓷、压电单晶或者压电聚合物材料；

所述第一电极层(11)和所述第二电极层(12)为采用铝、铜、银、镍中的任一种材料制成的膜层。

4.根据权利要求2所述的超声换能器件，其特征在于，所述第一电极层(11)和所述第二电极层(12)在所述压电层(13)上的投影区域分别与所述压电层(13)的正反两面完全重叠。

5.根据权利要求2所述的超声换能器件，其特征在于，还包括：背衬(50)，且所述超声波发射层(10)和所述超声波接收层(20)层叠设置于所述背衬(50)和所述感测介质层(40)之间。

6.根据权利要求5所述的超声换能器件，其特征在于，所述超声波发射层(10)位于所述超声波接收层(20)和所述背衬(50)之间，或者，

所述超声波发射层(10)位于所述感测介质层(40)和所述超声波接收层(20)之间。

7.根据权利要求1-6任一所述的超声换能器件，其特征在于，所述超声波接收层(20)由具有至少一个振元(21)的换能器组成，且所述换能器为下述任意一种换能器：

电容式微机械超声换能器CMUT、压电微机械超声换能器PMUT或压电聚合物超声换能器。

8.根据权利要求7所述的超声换能器件，其特征在于，所述振元(21)包括设在衬底上且相互隔离的多个第三电极层(213)、振膜层(211)以及设置在所述振膜层(211)上的第四电极层(214)，其中，每个所述第三电极与所述振膜层(211)之间形成空腔(215)，且相邻所述空腔(215)之间相互隔离。

9.根据权利要求8所述的超声换能器件，其特征在于，所述超声波接收层(20)还包括：衬底(23)，其中，所述衬底(23)上设有多个用于安装所述第三电极层(213)的凹槽；

所述衬底(23)上设置多个隔块，且所述隔块将所述衬底(23)与所述振膜层(211)之间的间隙分隔成多个与所述第三电极层(213)一一对应的所述空腔(215)。

10.根据权利要求9所述的超声换能器件，其特征在于，所述隔块与所述衬底(23)一体成型，或者所述隔块通过键合方式设置在所述衬底(23)上。

11.根据权利要求9所述的超声换能器件，其特征在于，所述衬底(23)上还设有控制电路，其中，所述控制电路与所述第三电极层(213)电性相连。

12.根据权利要求8所述的超声换能器件，其特征在于，所述第四电极层(214)在所述振膜层(211)上的投影区域完全覆盖所述振膜层(211)，或者所述第四电极层(214)为多个相互分离且与所述第三电极层(213)对应的电极层。

13.根据权利要求8所述的超声换能器件，其特征在于，所述振膜层(211)的材料为多晶硅或者氮化硅；

所述第三电极层(213)和所述第四电极层(214)为采用铝、铜、银、镍中的任一种材料制成膜层。

14.根据权利要求1-6任一所述的超声换能器件，其特征在于，还包括：过渡层(30)，其中所述过渡层(30)位于所述感测介质层(40)和所述超声波接收层(20)之间，或者位于所述感测介质层(40)和所述超声波发射层(10)之间。

15.根据权利要求1-6任一所述的超声换能器件，其特征在于，所述感测介质层(40)为屏幕、玻璃或者金属层。

16.根据权利要求1-6任一所述的超声换能器件，其特征在于，还包括：胶层，所述胶层覆盖在所述超声换能器件外表面上各个膜层的连接处。

17.一种电子装置，其特征在于，包括：上述权利要求1-16任一所述的超声换能器件，且所述电子装置具有与所述超声换能器件对应的超声扫描区域(120)。

18.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，所述超声扫描区域(120)位于所述电子装置的显示屏幕(110)的显示区域或者位于所述电子装置的非显示区域。

19.根据权利要求17所述的电子装置，其特征在于，所述超声扫描区域(120)的形状为圆形、方形或者椭圆形。