MEMS-Ultraschallwandlerarray für bildgebende Anwendungen

Abstract:
Piezoelektrische Verbundwerkstoffe finden seit vielen Jahren Anwendung in der Herstellung von bildgebenden Ultraschallwandlern. In Verbindung mit neuesten Entwicklungen auf dem Gebiet der mikrotechnologischen Fertigungsverfahren - insbesondere der Waferdurchkontaktierungstechnologie - finden CMUTs (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers) zunehmend Beachtung im Design miniaturisierter Hochfrequenzwandler. Mit Tausenden von elektrostatisch aktuierten Mikromembranen auf der Emitteroberfläche zeigen solche Systeme eine akustische Performance bei gleichzeitiger Integrationsdichte, die herkömmlichen piezoelektrische Systemen deutlich überlegen ist. In der vorliegende Arbeit wird ein CMUT-System vorgestellt, welches im Rahmen des BMBF-geförderten EURIMUS-Projekts EM89 MEMSORS entwickelt wurde. Hauptanwendung dieses Wandlersystems ist die intrakorporale Sonographie, in der Miniaturisierungsgrad und Fertigungskosten entscheidende Aspekte sind. Design und Fertigungsprozess der oberflächen-mikromechanisch erzeugten Membranstrukturen werden aufgezeigt. Die Performance der gefertigten CMUT-Arrays wird einem piezoelektrischen Vergleichsprodukt in Bezug auf aktustischer Charakteristik und Bildqualität gegenübergestellt und weitere potenzielle Einsatzgebiete ausserhalb der Medizintechnik diskutiert.