Fabrication of cmuts based on PMMA adhesive wafer bonding

Kapasitif Mikroişlenmiş Ultrasonik Güç Çeviriciler (CMUTlar) geleneksel piezoelektrik ultrason dönüştürücülerine bir alternatif teşkil etmektedir. CMUTlar, ilk öncelendikleri 1990'ların ortalarında beri kapsamlı olarak araştırılıp geliştirilmektedir. İlk başta hava ortamında kullanılmak için geliştirilmiş olsalar da, sıvıya daldırılmış şekildeki uygulamalarda (tıbbi ultrason görüntüleme, tıbbi sağaltım ve sualtı görüntüleme gibi) çok daha fazla kabul görür olmuşlardır. CMUTlar mikroelektromekanik sistem (MEMS) teknolojisi kullanılarak üretilen paralel levha kondansatörleridir. Literatürde çeşitli CMUT üretim teknikleri mevcut olsa da, bu cihazların üretiminde hâlâ aşılması gereken birçok sorun bulunmaktadır. Standart üretim teknikleri kurban tabaka bırakımı ve pul bağlama olarak iki alt kategoriye ayrılmaktadır. Bu üretim teknikleriyle ilgili zorluklar; tasarım parametrelerinin en iyi hale getirilmesi, işlem karmaşıklığı, kurban tabaka ve karşılık gelen aşındırıcı seçimi, pul masrafı ve seçimi olarak sıralanabilir. Özellikle kurban tabaka bırakımı yöntemleri karmaşık üretim aşamaları barındırmaktadır. Ayrıca boşluk yüksekliği ve yarıçapı gibi yapısal parametrelerin optimizasyonunda kurban tabaka bırakımı sırasında sorunlar yaşanmaktadır. Öte yandan, pul bağlama teknikleri kurban tabaka bırakımı yöntemlerine kıyasla basitlikleri ve yapı parametreleri üzerinde daha fazla kontrol sahibi olma bakımından daha avantajlıdırlar. Ama pul bağlama teknikleri ile üretilen CMUTlar için yüksek kaliteli pul yüzeyi gerekmektedir ve bu teknikler pul yüzeyinin temizliğine çok hassastır. Bu sebeplerden dolayı, bu tezde basit, ucuz ve daha az kısıtlı bir ısıl sıkıştırma tabanlı CMUT üretim tekniği geliştirilmesi amaçlanmıştır. CMUT üretimi için önerilen pul bağlama tekniğinde polimetil metakrilat (PMMA) yapıştırıcısı ısıl sıkıştırmalı pul bağlama sürecinde bir ara tabaka olarak kullanılmaktadır. PMMA-bazlı pul bağlama tekniğinin diğer tekniklere göre avantajları düşük işlem sıcaklığı (genelde 200°C ya da daha düşük sıcaklık), puldaki kusur ve yüzey kirliliğine yüksek tolerans, yüksek yüzey enerjisi ve düşük bağlama stresidir. Bu faktörler CMUT üretiminin verimliliğine ve basitliğine katkı sağlamaktadır. Üretilen CMUTların alış hassasiyeti, ticari olarak mevcut ultrasonik dönüştürücülerle karşılaştırılabilir seviyede bulunmuştur.