Mikrogefertigter Wandler für die Implantat-zu-Implantat-Kommunikation per Ultraschall

Abstract:
Wir beschreiben einen in Silizium-Mikromechanik gefertigten kapazitiven Ultraschallwandler für die drahtlose Kommunikation zwischen aktiven Implantaten. Der Wandler ist aus einem Array von einzelnen Zellen aus monokristallinem Silizium aufgebaut. Die Hauptkomponente jeder Zelle ist eine monokristalline Siliziummembran. Die Membran ist elektrisch vorgespannt und lässt sich durch Anlegen einer Wechselspannung zum Schwingen anregen. Zur Erhöhung des für die Ultraschallkommunikation nutzbaren Schalldrucks sind alle Zellen des Arrays elektrisch parallel geschaltet. Ein Computermodell zur Finite-Elemente Simulation des zeitlichen Verlaufs der Membranschwingungen in Abhängigkeit von der elektrischen Vor- und Wechselspannung ist erstellt. Die Abmessungen einer Zelle sind unter Nutzung des Computermodells so gewählt, dass sich eine Resonanzfrequenz von ca. 1 MHz ergibt. Die simulierte Bandbreite in Wasser beträgt 92 %. Der vorgesehene Herstellprozess des Wandlers ist beschrieben und beruht auf Methoden der Vo-lumenmikromechanik. Erste Ergebnisse der laufenden Arbeiten zur Mikrofertigung werden präsentiert.