RU2013150512A - Температурная компенсация в устройстве cmut - Google Patents
Температурная компенсация в устройстве cmut Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013150512A RU2013150512A RU2013150512/28A RU2013150512A RU2013150512A RU 2013150512 A RU2013150512 A RU 2013150512A RU 2013150512/28 A RU2013150512/28 A RU 2013150512/28A RU 2013150512 A RU2013150512 A RU 2013150512A RU 2013150512 A RU2013150512 A RU 2013150512A
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- electrode
- cmut device
- cavity
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0292—Electrostatic transducers, e.g. electret-type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0081—Thermal properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49005—Acoustic transducer
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
1. Устройство CMUT, содержащее,кремниевую подложку (10),полость (12),мембрану (13),причем мембрана и кремниевая подложка, каждая, выполнены с возможностью образования боковой стороны полости, упомянутые боковые стороны расположены друг напротив друга,первый электрод (11), расположенный рядом с полостью и параллельно ей, выполнен соприкасающимся с кремниевой подложкой,второй электрод (14), расположенный рядом с полостью и параллельно ей, напротив первого электрода и встроенный в мембрану,отличающееся тем, чтоустройство CMUT дополнительно содержит средства (30) температурной компенсации,причем такие средства выполнены с возможностью уменьшения вызванного температурой отклонения мембраны посредством конструкционных характеристик мембраны, при этом конструкционные характеристики мембраны дают в результате сведение к минимуму вызванного температурой момента мембраны.2. Устройство CMUT по п. 1, в которомсредства температурной компенсации выполнены с возможностью уменьшения вызванного температурой отклонения мембраны, h, в соответствии с:где h представляет собой вызванное температурой отклонение мембраны в направлении подложки в центральной точке полости,M представляет собой вызванный температурой момент мембраны,D представляет собой изгибную жесткость пластины,rпредставляет собой радиус мембраны в качестве заданного от центральной точки полости,rпредставляет собой радиус второго электрода в качестве заданного от центральной точки полости,h, hи hпредставляют собой расстояния до первой боковой стороны второго электрода, второй боковой стороны второго электрода и толщину мембраны соответственно, как измерено от бок
Claims (16)
1. Устройство CMUT, содержащее,
кремниевую подложку (10),
полость (12),
мембрану (13),
причем мембрана и кремниевая подложка, каждая, выполнены с возможностью образования боковой стороны полости, упомянутые боковые стороны расположены друг напротив друга,
первый электрод (11), расположенный рядом с полостью и параллельно ей, выполнен соприкасающимся с кремниевой подложкой,
второй электрод (14), расположенный рядом с полостью и параллельно ей, напротив первого электрода и встроенный в мембрану,
отличающееся тем, что
устройство CMUT дополнительно содержит средства (30) температурной компенсации,
причем такие средства выполнены с возможностью уменьшения вызванного температурой отклонения мембраны посредством конструкционных характеристик мембраны, при этом конструкционные характеристики мембраны дают в результате сведение к минимуму вызванного температурой момента мембраны.
2. Устройство CMUT по п. 1, в котором
средства температурной компенсации выполнены с возможностью уменьшения вызванного температурой отклонения мембраны, h, в соответствии с:
где h представляет собой вызванное температурой отклонение мембраны в направлении подложки в центральной точке полости,
M представляет собой вызванный температурой момент мембраны,
D представляет собой изгибную жесткость пластины,
rm представляет собой радиус мембраны в качестве заданного от центральной точки полости,
rb представляет собой радиус второго электрода в качестве заданного от центральной точки полости,
h1, h2 и h3 представляют собой расстояния до первой боковой стороны второго электрода, второй боковой стороны второго электрода и толщину мембраны соответственно, как измерено от боковой стороны мембраны, образующей боковую сторону полости,
ν представляет собой коэффициент Пуассона,
S представляет собой термическое напряжение в мембране,
E представляет собой модуль Юнга материала мембраны, причем E1 и E2 относятся к мембране и второму электроду соответственно,
ΔT представляет собой изменение температуры, и
α представляет собой коэффициент расширения материала, причем α1 и α2 относятся к мембране и второму электроду соответственно.
3. Устройство CMUT по п. 1 или 2, в котором второй электрод расположен симметрично по отношению к высоте мембраны таким образом, что (h1+h2)/2 равно или приблизительно равно ½ h3, тем самым уменьшая M до 0.
4. Устройство CMUT по п. 1 или 2, в котором толщина второго электрода уменьшена и положение второго электрода смещено по отношению к центральной оси мембраны, параллельной полости.
5. Устройство CMUT по п. 1 или 2, в котором второй электрод продолжается по всей мембране параллельно полости.
6. Устройство CMUT по п. 5, в котором rb=rm.
7. Устройство CMUT по п. 1 или 2, в котором устройство CMUT дополнительно содержит первую компенсирующую пластину, причем первая компенсирующая пластина состоит из такого же материала, как и второй электрод, и расположена на наружной поверхности мембраны, противоположной по отношению к полости, на боковой стороне, параллельной полости, пластина имеет радиус rb-top, как измерено от центральной точки полости так, что rb-top≤rb.
8. Устройство CMUT по п. 1 или 2, в котором устройство CMUT дополнительно содержит вторую компенсирующую пластину, причем вторая компенсирующая пластина выполнена в соответствии с размерами и составом второго электрода, вторая компенсирующая пластина и второй электрод расположены симметрично в мембране по отношению к центральной оси мембраны и параллельно полости.
9. Устройство CMUT по п. 1 или 2, в котором второй электрод устройства CMUT содержит узкое кольцо, расположенное для разделения и электрического разъединения внутренней части второго электрода и наружной части.
10. Устройство CMUT по п. 1 или 2, в котором мембрана содержит нитрид кремния, и второй электрод содержит алюминий или соединение алюминия.
11. Устройство CMUT по п. 1 или 2, дополнительно содержащее специальную интегральную схему (ASIC), причем ASIC представляет собой независимый компонент или интегрирована со CMUT.
12. Устройство ультразвукового формирования изображения, содержащее устройство CMUT по любому из указанных выше пп. 1-11.
13. Устройство регистрации давления, содержащее устройство CMUT по любому из указанных выше пп. 1-11.
14. Способ изготовления устройства CMUT по пп. 1-11, содержащий этапы:
изготовления устройства CMUT по любому из пп. 1-11,
обеспечения испытательного оборудования для устройства CMUT, причем испытательное оборудование выполнено с возможностью приведения в действие в диапазоне температур, предпочтительно содержащий диапазон температур, по меньшей мере, -55°C - +200°C, более предпочтительно содержащий диапазон температур +10°C - +60°C,
измерения температурной зависимости устройства CMUT, характеризуемой коэффициентом β.
15. Способ изготовления устройства CMUT по п. 14, дополнительно содержащий этап:
корректировки неполной температурной зависимости устройства CMUT посредством дополнительного изготовления для добавления первой или дополнительной первой компенсирующей пластины по п. 7.
16. Способ изготовления устройства CMUT по пп. 11, 14 или 15, содержащий дополнительный этап:
добавления постоянных данных о коэффициенте температурной зависимости β и/или уникального идентификатора в ASIC.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP11162282.5 | 2011-04-13 | ||
| EP11162282 | 2011-04-13 | ||
| PCT/IB2012/051719 WO2012140556A2 (en) | 2011-04-13 | 2012-04-06 | Temperature compensation in a cmut device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013150512A true RU2013150512A (ru) | 2015-05-20 |
| RU2590938C2 RU2590938C2 (ru) | 2016-07-10 |
Family
ID=46025821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013150512/28A RU2590938C2 (ru) | 2011-04-13 | 2012-04-06 | Температурная компенсация в устройстве cmut |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9550211B2 (ru) |
| EP (1) | EP2696994B1 (ru) |
| JP (1) | JP6141826B2 (ru) |
| CN (1) | CN103459051B (ru) |
| BR (1) | BR112013026005A2 (ru) |
| RU (1) | RU2590938C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012140556A2 (ru) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627282C2 (ru) * | 2012-05-31 | 2017-08-04 | Конинклейке Филипс Н.В. | Полупроводниковая пластина и способ ее изготовления |
| JP6495545B2 (ja) * | 2015-11-02 | 2019-04-03 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 超音波トランスジューサアレイ、プローブ及びシステム |
| US10101863B2 (en) * | 2016-02-18 | 2018-10-16 | Synaptics Incorporated | Force calibration for temperature |
| KR102481368B1 (ko) | 2016-04-26 | 2022-12-26 | 엘지전자 주식회사 | 스크롤 압축기 |
| CN109152540A (zh) * | 2016-05-20 | 2019-01-04 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于使用多个压力传感器来确定脉搏波速度的设备、***和方法 |
| DE112019004979T5 (de) | 2018-10-05 | 2021-06-17 | Knowles Electronics, Llc | Verfahren zur Herstellung von MEMS-Membranen, die Wellungen umfassen |
| CN112840676B (zh) | 2018-10-05 | 2022-05-03 | 美商楼氏电子有限公司 | 响应于声学信号来生成电信号的声学换能器和麦克风组件 |
| WO2020072920A1 (en) | 2018-10-05 | 2020-04-09 | Knowles Electronics, Llc | Microphone device with ingress protection |
| US11528546B2 (en) | 2021-04-05 | 2022-12-13 | Knowles Electronics, Llc | Sealed vacuum MEMS die |
| US11540048B2 (en) | 2021-04-16 | 2022-12-27 | Knowles Electronics, Llc | Reduced noise MEMS device with force feedback |
| US11649161B2 (en) | 2021-07-26 | 2023-05-16 | Knowles Electronics, Llc | Diaphragm assembly with non-uniform pillar distribution |
| US11772961B2 (en) | 2021-08-26 | 2023-10-03 | Knowles Electronics, Llc | MEMS device with perimeter barometric relief pierce |
| US11780726B2 (en) | 2021-11-03 | 2023-10-10 | Knowles Electronics, Llc | Dual-diaphragm assembly having center constraint |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3715638A (en) * | 1971-05-10 | 1973-02-06 | Bendix Corp | Temperature compensator for capacitive pressure transducers |
| US4016764A (en) * | 1976-07-19 | 1977-04-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Temperature compensated, high resolution pressure transducer based on capacitance change principles |
| GB2048488B (en) | 1979-04-26 | 1983-04-27 | Rosemount Eng Co Ltd | Differential pressure sensing apparatus |
| RU2010197C1 (ru) | 1991-02-19 | 1994-03-30 | Научно-исследовательский институт физических измерений | Датчик давления |
| US5195373A (en) * | 1991-04-17 | 1993-03-23 | Southwest Research Institute | Ultrasonic transducer for extreme temperature environments |
| US6831394B2 (en) * | 2002-12-11 | 2004-12-14 | General Electric Company | Backing material for micromachined ultrasonic transducer devices |
| JP2007531357A (ja) * | 2004-02-27 | 2007-11-01 | ジョージア テック リサーチ コーポレイション | ハーモニックｃｍｕｔ素子及び製造方法 |
| EP1769573A4 (en) * | 2004-02-27 | 2010-08-18 | Georgia Tech Res Inst | MULTIPLE-ELEMENT-ELECTRODE-CMUT-COMPONENTS AND MANUFACTURING METHOD |
| RU2310176C1 (ru) * | 2006-02-13 | 2007-11-10 | ФГУП "НИИ физических измерений" | Полупроводниковый преобразователь давления |
| JP2008099036A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Olympus Medical Systems Corp | 超音波トランスデューサ、超音波探触子及び超音波診断装置 |
| JP4885779B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2012-02-29 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 静電容量型トランスデューサ装置及び体腔内超音波診断システム |
| EP2207484B1 (en) | 2007-09-17 | 2016-11-09 | Koninklijke Philips N.V. | Production of pre-collapsed capacitive micro-machined ultrasonic transducers and applications thereof |
| JP5623084B2 (ja) | 2007-11-29 | 2014-11-12 | 株式会社日立メディコ | 超音波探触子及びこれを用いた超音波診断装置 |
| RU2511671C2 (ru) | 2008-09-16 | 2014-04-10 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Емкостной микрообработанный ультразвуковой преобразователь |
| WO2010061363A2 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | Freescale Semiconductor, Inc. | Electromechanical transducer device and method of forming a electromechanical transducer device |
| US10129656B2 (en) * | 2009-01-30 | 2018-11-13 | Avago Technologies International Sales Pte. Limited | Active temperature control of piezoelectric membrane-based micro-electromechanical devices |
-
2012
- 2012-04-06 WO PCT/IB2012/051719 patent/WO2012140556A2/en active Application Filing
- 2012-04-06 EP EP12718383.8A patent/EP2696994B1/en active Active
- 2012-04-06 CN CN201280018005.6A patent/CN103459051B/zh active Active
- 2012-04-06 BR BR112013026005A patent/BR112013026005A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2012-04-06 US US14/006,972 patent/US9550211B2/en active Active
- 2012-04-06 JP JP2014504423A patent/JP6141826B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-04-06 RU RU2013150512/28A patent/RU2590938C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6141826B2 (ja) | 2017-06-07 |
| US9550211B2 (en) | 2017-01-24 |
| JP2014518028A (ja) | 2014-07-24 |
| RU2590938C2 (ru) | 2016-07-10 |
| US20140022865A1 (en) | 2014-01-23 |
| CN103459051A (zh) | 2013-12-18 |
| CN103459051B (zh) | 2017-02-15 |
| EP2696994A2 (en) | 2014-02-19 |
| EP2696994B1 (en) | 2021-08-18 |
| BR112013026005A2 (pt) | 2016-12-20 |
| WO2012140556A2 (en) | 2012-10-18 |
| WO2012140556A3 (en) | 2013-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2013150512A (ru) | Температурная компенсация в устройстве cmut | |
| JP2014518028A5 (ru) | ||
| JP2007127607A (ja) | センサブロック | |
| CN106052915A (zh) | 一种mems光纤压力传感器及制作方法 | |
| CN102439405B (zh) | 物理量传感器 | |
| US20180159445A1 (en) | Wafer and method of manufacturing the same | |
| US11655145B2 (en) | MEMS vibrator and MEMS oscillator | |
| CN205861261U (zh) | 一种mems光纤压力传感器 | |
| JP2010117179A (ja) | 力検知素子 | |
| Gebhardt et al. | Integrated piezoelectrics for smart microsystems-A teamwork of substrate and piezo | |
| CN104931193A (zh) | 一种带有参考真空室的mems皮拉尼计 | |
| JP2009250874A (ja) | 物理量センサおよびその製造方法 | |
| JP2009265012A (ja) | 半導体センサ | |
| CN1651333A (zh) | 多晶栅导电层构成的集成微机电***器件及其制备方法 | |
| JP6218330B2 (ja) | 圧力センサ及びその製造方法 | |
| US20070062294A1 (en) | Pressure sensor and method for manufacturing pressure sensor | |
| JP2006292478A (ja) | 物理量センサ | |
| JPS60233863A (ja) | 静電容量式圧力センサ | |
| JP5618764B2 (ja) | 燃焼機用圧力検出装置用パッケージ | |
| JP2010181207A (ja) | 力学量検出素子、及びその製造方法 | |
| Kalinkina et al. | Reducing the Temperature Error of Thin-Film Structures of Micromechanical Elements in Mechatronic Pressure Sensors | |
| US20210126184A1 (en) | Piezoceramic Ultrasonic Transducer | |
| JP2003232709A (ja) | 薄膜の弾性率測定方法 | |
| JP5139759B2 (ja) | 半導体圧力センサ | |
| JP2005322890A (ja) | 圧電／電歪膜型素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190407 |