TW201739523A - ｐＭＵＴ及ｐＭＵＴ換能器陣列之電極配置 - Google Patents

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Abstract

根據本文所述例示性具體實施例所提供的是各具有第一電極之壓致微機械超音波換能器(pMUT)，該第一電極包括第一電極部與第二電極部。該第二電極部可與該第一電極部分別操作。第二電極與該第一電極隔開並且在該第一電極與該第二電極間界定空間。壓電材料乃設置於該空間中。還提供的是pMUT之陣列，其中個別pMUT具有可與陣列諸列操作性聯結之第一電極部、以及可與陣列諸行操作性聯結之第二電極部。

Description

pMUT及pMUT換能器陣列之電極配置 相關申請案交互參照
本專利主張2016年5月3日提出申請之美國臨時專利申請案第62/330,881號，標題為「Method and System for Denser Ultrasonic Transducer Arrays using Limited Set of Electrical Contacts」的優先權。
此專利係關於壓致微機械超音波換能器(pMUT)，而且特別的是，係關於pMUT及包括pMUT之換能器陣列用的電極配置。
微機械超音波換能器(MUT)持續發展成為人機介面與健康照護應用中的技術元件。隨著諸如關鍵尺寸等限制已獲得解決而達到可估量的階段，微製造技術與技巧近來已進步到使得pMUT可應用於更廣且創新的領域。pMUT與電容性微機械超音波換能器(cMUT)不同，並不需要高直流極化電壓與小電容性間隙，因而降低驅動電路系統與製造的複雜度。
pMUT之陣列可應用於各種感測領域。舉例而 言，在大約5毫米(mm)乘5毫米接觸區使用大約100個換能器乘100個換能器的陣列可當作每英寸500點(dpi)(間距為50微米(μm))指紋感測器使用。
在pMUT陣列中，各換能器乃充當像素，並且同時當作驅動器與感測器使用。N個換能器元件之陣列因此需要N2個換能器連接。因此，即便是大小適中的陣列，也需要大量的換能器連接。
典型的pMUT陣列其元件數量少(少於100個振動膜)，正因如此，將各膜片連接至對應的驅動電路系統時，乃是使各膜片電極對與驅動電子器件進行線接合、覆晶接合、或任何其它一對一對應來達成。先進、高解析度超音波成像用的大量pMUT進行整合時，需要的連接數可能會太複雜且繁瑣而無法直接實施。在這些應用中，陣列裡的各pMUT典型會有自己的頂端電極，而且這些典型乃以並聯方式連接為單列或行。
因此，希望提供可靠、個別定址的pMUT。另外，希望減少pMUT陣列裡需要的換能器連接數，同時仍維持此陣列的逼真度。重新組配可在此陣列中使用之pMUT換能器的電極配置時，可能導致換能器連接數減少。此外，具有已重新組配電極配置之pMUT換能器陣列可降低連接需求。將pMUT之電極配置重新組配時，可藉由以最少量電接觸進行陣列元件之列/行定址，而更有助於此陣列之操作。再者，其它所欲特徵及特性經由隨後的詳細說明及隨附申請專利範圍且搭配附圖及此先前技術將變 為顯而易見。
根據本文所述例示性具體實施例所提供的是各具有第一電極之壓致微機械超音波換能器(pMUT)，該第一電極包括第一電極部與第二電極部。該第二電極部可與該第一電極部分開操作。第二電極與該第一電極隔開並且在該第一電極與該第二電極間界定空間。壓電材料乃設置於該空間中。
根據本文所述具體實施例進一步提供的是包括複數個pMUT之陣列。陣列中之各pMUT具有含第一電極部與第二電極部之第一電極。該第二電極部可與該第一電極部分開操作。第二電極與該第一電極隔開以在該第一電極與該第二電極間界定空間。壓電材料乃設置於該空間中。各pMUT之該第一電極部乃耦合至第一電連接，並且各pMUT之該等第二電極部乃耦合至第二電連接，其與該第一電連接不同。該第二電極乃耦合至參考。
根據本文進一步所述的具體實施例，提供有一種超音波感測裝置。該裝置包括壓致微機械超音波換能器(pMUT)之陣列，其中該陣列中之各pMUT具有含第一電極部、及與可該第一電極部分開操作之第二電極部的第一電極。第二電極與該第一電極隔開以在該第一電極與該第二電極間界定空間。壓電材料乃設置於該空間中。一種積體電路乃耦合至該陣列。各pMUT之該第一電極部乃耦合至該積體電路之第一電連接。各pMUT之該等第二電極部乃 分別耦合至該積體電路之第二電連接，其與該第一電連接不同。該第二電極乃耦合至該積體電路之參考。
100‧‧‧pMUT/pMUT裝置/陣列/壓致微機械超音波換能器
102‧‧‧電極/第一電極/頂端電極
104‧‧‧壓電層/壓電材料層/層
106‧‧‧電極/第二電極/底端電極
108‧‧‧結構層/矽被動膜層
110‧‧‧隔離介電質
112‧‧‧矽
114‧‧‧第一電極部/電極部/頂端電極部
116‧‧‧第二電極部/第二部分/電極部/頂端電極部
118‧‧‧電連接墊/第一電連接/電連接
120‧‧‧電連接墊/第二電連接/電連接
122‧‧‧驅動電路/驅動電路元件
124‧‧‧第一半圓形部/半圓形部
126‧‧‧第二半圓形部/半圓形部
128/142‧‧‧第一半圓形部
130/146‧‧‧第二半圓形部
132/136‧‧‧環形部
134‧‧‧圓形部
138‧‧‧第一半環形部/第一半環形部
140‧‧‧第二半環形部/第二半環形部
144‧‧‧第一半環形部
148‧‧‧第二半環形部
150‧‧‧信號處理特定應用積體電路/ASIC
152‧‧‧CMOS層
154‧‧‧TSV層
156‧‧‧支座
158‧‧‧垂直電連接通道
160‧‧‧通孔
162/180‧‧‧陣列
170‧‧‧pMUT陣列/陣列
172‧‧‧列/第一列
174‧‧‧列/第二列
176‧‧‧行/第一行
178‧‧‧行/第二行
182/184/186/188‧‧‧陣列部
藉由搭配附圖參照以下詳細說明，將得以輕易獲知且更加理解例示性具體實施例更為完整的內容、及其附屬優點，其中：第1圖為壓致微機械超音波換能器(pMUT)的橫截面示意圖，其可根據本文所述之一或多項具體實施例來組配；第2圖為根據本文所述具體實施例之pMUT用電極配置的俯視示意圖；第3圖為根據本文所述具體實施例之pMUT用電極配置的俯視示意圖；第4圖為根據本文所述具體實施例之pMUT用電極配置的俯視示意圖；第5圖為根據本文所述具體實施例之pMUT用電極配置的俯視示意圖；第6圖為根據本文所述具體實施例之pMUT用電極配置的俯視示意圖；第7圖為壓致微機械超音波換能器(pMUT)及相關聯控制電路的截面示意圖，其可根據本文所述之一或多項具體實施例來組配；第8圖為根據本文所述具體實施例之pMUT陣列的示意圖； 第9圖為根據本文所述具體實施例之pMUT陣列的示意圖；以及第10圖為根據本文所述具體實施例之pMUT陣列的示意圖。
以下詳細描述本質上僅屬於例示性，而且用意不在於限制各項具體實施例或應用及其用途。再者，用意不在於受限於先前背景或以下詳細說明中所介紹的任何理論。本揭露中所述的具體實施例大體上乃針對壓致微機械超音波換能器(pMUT)、以及其組配與操作方法。可將本文所述的各種結構、元件、工作及步驟併入具有本文中未詳述之附加元件、步驟或功能的綜合結構、程序或過程內。特別的是，產生pMUT、pMUT陣列、併有pMUT之電路與感測器的結構、設計及方法有許多屬於眾所周知，所以，為了簡便起見，此類裝置與集合體有許多習知態樣將只在本文中簡述、或將完全省略而未提供眾所周知的細節。
為了簡潔起見，本文中可能不詳述裝置、系統、以及一系統之個別操作組件的習知組件與技巧、以及其它功能性態樣。再者，本文中所含各圖中所示的連接線用意在於表示各個元件間功能性關係及/或實體耦合的實施例。應注意的是，許多替代或附加功能性關係或實體連接可在各項具體實施例中出現。最後，相似的參考元件符號乃用於指認全篇申請案中各項具體實施例的相似元件。
一般而言，pMUT陣列具有少量元件(少於100 個pMUT及相關聯壓電層或膜)，而且正因如此，將各pMUT連接至對應的驅動電路系統時，乃是使各pMUT對驅動電子器件進行線接合、覆晶接合、或任何其它一對一對應來達成。先進、高解析度超音波成像用的大量pMUT進行整合時，需要的連接數會太複雜且繁瑣而無法直接實施。在那些情況下，定址各聲學像素之列/行形態更為可行且更不複雜。若要減少pMUT陣列所需的連接數，可使用習知的連接技術。
就根據本文所述具體實施例之pMUT、以及併有此類pMUT之陣列而言，不對pMUT之第二或底端電極進行圖型化可帶來便利性，因為那樣可能干擾薄膜壓電層的結晶品質，進而可能影響壓電層的壓電係數。此一組態需要第一或頂端電極之獨特組態，用來促進密集pMUT陣列內的列/行定址。
因此，根據本文所述之具體實施例，壓致微機械超音波換能器(pMUT)在設計方面旨在具有(多個)頂端電極金屬化層，以助於僅使用頂端電極便能進行列/行定址。此配置允許pMUT配置成複雜陣列，並且使用基於行與列的電信號驅動方式。此pMUT能夠經由第一與第二電極間的可壓電變形層產生並且檢測聲波，其囊括形成已懸掛壓電層或膜之(多個)結構化薄膜。頂端電極部乃可操作成用於藉由電信號，經由壓電層之動態激發以傳送超音波。如將會說明者，此陣列之各個pMUT可透過分別施加至頂端電極部之相移信號進行定址。壓電層可遭受箝制或 按另一種方式採可操作方式設置於此等電極間，以供藉由將電信號施加至頂端電極部而進行激發，而且其可呈圓形、矩形、方形、或任何其它二維形狀。
第1圖示範典型pMUT 100的截面示意圖。在橫截面圖中，第一或頂端電極102位於pMUT 100之頂端，並且可直接將其置放於壓電層104頂部，其使得頂端電極102與第二或底端電極106分離。要注意的是，諸如頂端、底端、上面、下面等及類似用語在全文乃用於說明如圖式中所示結構的方位，而且不應該用來指示根據本文具體實施例所述裝置實際實作態樣中所需的位置或方位。位在第二電極106下面的是結構層108，此層108的厚度可用來透過習知的壓電設計原理，調整壓電層104的調諧頻率，並從而操作pMUT。位在此層108下方的是隔離介電質110及例如矽112所製成之支撐結構。
壓電層104乃形成為薄層或膜，其乃使用已知的微製造技巧，由諸如氮化鋁(AlN)之合適材料所製造，但也可使用其它習知的壓電材料。如此，若對第一與第二電極102與106施加時變電信號，則已懸掛壓電層104可機械變形並且振盪。反過來，若對此層104施加諸如聲壓之振盪機械力，其將會振動，並進而產生將會在電極102與106檢測到的時變電信號。
根據本文所述的各個具體實施例，pMUT裝置100具有圖型化第一或頂端電極102，而第二或底端電極106則未進行圖型化。具體而言，第二電極圖型化可能損 害裝置效能，並且影響壓電層104的品質。正因如此，第二電極106可形成構成pMUT陣列之微晶片的連續底端表面，並且可電接地以降低此陣列之不同元件間的串音。舉例而言，第二電極106可如沉積時(as-deposited)存在而不用進行後續材料移除。再者，將第二電極106形成為連續層得改善結晶品質，同時降低缺陷密度，在壓電層104中尤其如此。第一與第二電極102與106可由導電材料製成，其典型為，但不侷限於金屬。此類金屬之實例為鉬、鋁、鎳、鉑、鈦、鈷、鎢以及類似金屬。
請繼續參照第1圖，並且也請參閱第2至6圖所示的各項具體實施例，壓致微機械超音波換能器(pMUT)100包括第一電極102及第二電極106(第2至6圖中未繪示)。第二電極106與第一電極102隔開，以在第一電極102與第二電極106間界定其內設置壓電層104之空間。第一電極102更具有第一電極部114及第二電極部116。第一電極部114可與第二電極部11分開操作，亦即，可定址以產生信號或感測信號。
請繼續參閱第2至6圖，根據各項本文所述具體實施例，第一電極102乃進行圖型化，並且至少包括第一電極部114與第二電極部116。第一電極部114乃採可操作方式耦合而經由第一電連接118，藉由第一(列/行)電信號來驅動。第二電極部116乃採可操作方式耦合而經由第二電連接120，藉由第二(列/行)電信號來驅動。第一與第二電連接118與120採可操作方式耦合至驅動電路 元件122。驅動電路122在第2至6圖中乃展示為分離功能元件，並且其可以是任何合適的脈波器型驅動電子器件及相關聯感測電子器件。可再耦合驅動電路122以將信號接收自及傳達至附加處理電路系統，正如習知。驅動電路122儘管是以分離功能元件展示，仍可將其結構化形成為具有pMUT或pMUT陣列之整合型結構。
在第2圖所示pMUT 100之具體實施例中，第一電極102呈圓形。第一電極102可具有其它形狀，包括橢圓形、方形、矩形及類似者。第一電極102如呈圓形，則第一電極部114為電極102之第一半圓形部124，且第二電極部116為電極102之第二半圓形部126。
在第3圖所示pMUT 100之具體實施例中，第一電極102呈圓形。第一電極部114包括該電極之第一半圓形部128，且第二電極部116包括該電極之第二半圓形部130。
在第4圖所示pMUT 100之具體實施例中，第一電極102呈圓形。第一電極部114為環形部132與圓形部134，且第二電極部116為與環形部132及圓形部134同心之環形部136。
在第5圖所示pMUT 100之具體實施例中，第一電極102呈圓形。第一電極部114包括電極102之第一半圓形部138、以及電極102之第一半環形部138。第二電極部116包括電極102之第二半圓形部140、以及第二半環形部140。
在第6圖所示pMUT 100之具體實施例中，第一電極102呈圓形。第一電極部114包括電極102之第一半圓形部142、以及電極102之第一半環形部144。第二電極部116包括該電極之第二半圓形部146、以及第二半環形部148。
儘管第2至6圖中所示各具體實施例的第一電極102呈圓形，並且第一電極部114與第二電極部116呈半圓形或半環形，第一電極102仍可為方形或矩形，並且舉例而言，第一電極部114與第二部分116可為方形或矩形。第一電極102幾乎可具有附帶第一電極部114、及含已適當組配幾何形狀之第二電極部116的任何其它適當形狀。此外，將會領會的是，可運用例如，但不侷限於，第2至6圖所示及本文中按另一種方式所述之各種形狀組合以形成第一電極部114及第二電極部116。
根據本文所述之具體實施例，可分開激發或感測第一電極部114及第二電極部116，亦即，其可分開操作以對應地傳送超音波、以及接收此超音波之反射部分。在陣列組態中，各第一電極部114可屬於可列或行定址，而第二電極部116可對應地屬於可列或行定址。
pMUT 100之本文所述組態如具有圖型化第一或頂端電、極102及未圖型化第二或底端電極106組態，在操作時獲得基本模式(亦稱為第一模式)，該基本模式附帶具有與壓致層104第一模式相對應頻率的正弦交流電壓/電流驅動源、以及以0(零)度相位差施加至第一電極部 114與第二電極部116的交流驅動源。此交流驅動源如僅施加至第一電極部114或第二電極部116之其中一者，動態位移將會是由驅動相中第一電極部114與第二電極部116所獲得之第一模式的一半。如果第一電極部114與第二電極部116是以與壓致層104之第一模式對應之頻率藉由交流驅動源來驅動，但異相180度，即相位差180度，則此層104之振動會顯著衰減，並且無可測位移。因此，即使對第一電極部114與第二電極部116兩者施加交流驅動源，此層104之機械振盪也會停止。
藉由使用電性雙極信號，此等第一與第二電極部的驅動極性可設為相同，藉由在壓致層104中誘發振動而開啟pMUT。第一與第二電極部可驅動為相反極性，亦即等位準信號180°相移，將pMUT壓致層104之振動關閉。再者，藉由使用相反的極性模式、以及與異相雙電極組態振型相匹配之膜片更高模式共振相對應之驅動頻率，可變更pMUT之操作頻率。此能力有助於使二維pMUT陣列裡的波束形成圖型進階。
談到製造，氮化鋁(AlN)可當作主動壓電層104使用，具有大約1μm至大約4μm之厚度，安置於頂端與底端電極102與106之間，其可以是沉積於大約3μm至大約10μm矽被動膜層108上方之0.2μm厚的鉬。在替代具體實施例中，壓致層104可使用諸如鋯鈦酸鉛(PZT)、氧化鋅(ZnO)等材料、以及具類似物理特性之材料。當然，其它合適的壓電材料可用於形成此層104，而且頂 端與底端電極102與106可使用其它合適的金屬。電極102的面積中可有大約60%至大約70%之壓致層104區域，可接著將此區域圖型化成第一電極部114及第二電極部116，例如，圖型化成兩個半圓形部124與126，各部乃連接至不同的電連接墊118與120。底端電極106並沒有為了對應於頂端電極102之114與116兩部分而進行圖型化，或按另一種方式，並且將此層104之整個底側實質包覆。
如第7圖中所示，pMUT 100可與互補式金屬氧化物半導體(CMOS)為主之驅動器及信號處理特定應用積體電路(ASIC)150耦合，其包括CMOS層152及貫穿矽通孔(TSV)層154。TSV層154將CMOS層152與pMUT 100電隔離，而TSV層154提供垂直電連接通道158。支座156將此層104與TSV層154隔離。支座156之厚度可為1um至3um。TSV層之厚度可為100um至250um。通孔160之尺寸比可為20至30。在本具體實施例中，此層104之厚度可為1um至4um。
ASIC 150可屬於180nm雙極性CMOS-DMOS(BCD)技術，其可採可操作方式組配成用來驅動pMUT 100，並用來處理來自pMUT 100之電子信號。此驅動電路可含有高電壓脈波器，正如已知，其可升壓3.3伏特至5伏特(自CMOS輸入)到10伏特至60伏特。ASIC 150更可包括時間增益補償與低雜訊放大，以提供20分貝至40分貝(dB)之增益。
一種根據本文所述具體實施例形成壓致微機械超音波換能器(pMUT)100之方法因此可包括提供起始晶圓。此起始晶圓正如眾所周知，可以是矽絕緣體(SOI)型晶圓。壓電材料層104可在起始晶圓上形成，然後在此層104上形成第一電極102及第二電極106。第一電極102可接著進行圖型化以形成第一電極部114及第二電極部116。將會領會的是，製造微機械裝置時，正如眾所周知，可運用幾乎任何形式之增補、消去、沉積、蝕刻或其它技巧。再者，將會領會的是，可根據所運用之各個製造過程，改變或遵照本文所述形成過程之順序。
將第一電極102圖型化成至少第一與第二電極部時，分別提供本文所述、及如所屬技術領域中技術人員將會了解之第一與第二電極部114與116的各種組態。
pMUT 100、以及經由獨特圖型化頂端電極102結構對各pMUT進行列/行定址之能力有可能用來組配密集的N X N pMUT陣列。第8圖為包括複數個pMUT 100之陣列162的繪圖。為求清楚，第8圖省略陣列162裡pMUT 100的電連接。
為了繪示並且論述，第9圖繪示包括四(4)個pMUT 100之二乘二(2 X 2)pMUT陣列170。pMUT 100乃配置成列172與174及行176與178。電連接118將陣列170裡第一複數個pMUT 100之第一電極部114電耦合以形成第一列172。電連接118將陣列170裡第二複數個pMUT 100之第一電極部114電耦合以形成第二列174。按照對應方 式，電連接120將陣列170裡第一複數個pMUT 100之第二電極部116電耦合以形成第一行176，而電連接120將陣列170裡第二複數個pMUT 100之第二電極部116電耦合以形成第二行178。列172與174及行176與178各耦合至電子電路系統(第9圖中未繪示)以使陣列170之操作生效。
第10圖繪示pMUT 100之八乘八(8 X 8)陣列180，其中此陣列裡有陣列部182、184、186及188。各陣列部乃組配為四乘四(4 X 4)陣列，其乃採類似於第9圖所示陣列170之方式來組配。各陣列部182、184、186及188可具有不同組態之pMUT 100，諸如但不侷限於第2至6圖所示的各種組態。這容許對陣列180某些部分進行調協而使陣列部具有所欲響應特性。替代地，此等陣列部全都可組配成一樣。在所有情況下，陣列180及此等陣列部裡pMUT達成列與行定址所需的連接數得以顯著減少。
第9與10圖繪示為了進行列與行選擇而藉由連接不同驅動線所形成之複雜陣列(170與180)，至少用到兩個頂端電極部(一者用於列選擇，而另一者用於行選擇)，還有組配為參考之底端電極，例如接地。
電子脈衝控制器將脈衝極性從例如代表邏輯1之4伏特(V)變更為代表邏輯之-4V。當頂端電極部114與116兩者都有同極性之脈衝時，壓致層104以此層104之共振頻率振動(選作為脈衝調變信號之載波頻率)。壓致層104在這兩個電極部114與116遭由相反極性之脈衝 驅動時停止振動。
所進行之干涉圖分析示範pMUT 100之行為狀態。舉例而言，頂端電極以1.99MHz共振之基本模式遭由自1.975MHz掃描至1.997MHz之同相4Vpp交流信號所驅動，則此層104中誘發對應的共振型振動。將電極部114或116之其中一者切換到反相信號極性(180°相移)時，位移會看不出來。
在根據本文所述具體實施例之陣列裡，pMUT 100之NxN陣列僅需使用2N便可進行電連接，而傳統則需要用到N2。本設計之另一效益在於高對比接通斷開比，不用對機械換能誘發殘餘壓電之浮動接地/信號。
根據本發明之附加具體實施例，pMUT裝置陣列可操作為感測裝置，而且尤其是超音波感測裝置。
因此，根據本文所述之具體實施例，一種控制諸如pMUT 100等之pMUT、及包括pMUT裝置之陣列(例如，但不侷限於，組配為陣列100、170及180之陣列)的方法可包括將第一相位之第一交流驅動信號施加至第一電極部與第二電極部之各者，用以達成壓電層之第一動態位移。可將不同於第一相位之第二相位的第二交流驅動信號施加至第一電極部與第二電極部其中一者，用以抑制壓電層之動態位移。
第一相位與第二相位可為180度異相以確保此層的動態位移有遭受充分抑制。儘管交流驅動信號幾乎可呈任何組態，一種合適的組態為頻率與壓電層之第一模 式相對應之正弦。另外，要降低此層之動態位移，可藉由僅對第一電極部與第二電極部其中一者或其中另一者施加交流驅動信號來達成。
在用以提供pMUT列/行定址之一具體實施例中，此等第一電極部乃藉由可操作電連接到此陣列之諸列而聯結，而此等第二電極部乃藉由可操作電連接到此陣列之諸行而聯結。可基於第一電極部之一列及第二電極部之一行，自該陣列裡之複數個pMUT，指認出該陣列裡之一pMUT。就此而言，可造成個別pMUT產生動態位移，或可將其定址以感測響應。
再者，藉由將複數個pMUT之第一pMUT群組聯結到第一陣列部，並且將複數個pMUT中與該第一pMUT群組不同之第二pMUT群組聯結到第二陣列部，可獲得如本文所述pMUT陣列的能力。在按照這種方式組配之陣列中，可調協不同陣列部以提供特定動態響應、感測能力及其它功能。此外，如要達到出自此陣列之波束形成響應，可將交流驅動信號施加至複數個pMUT中遭選定者之第一電極部及第二電極部，比此陣列裡的全部複數個pMUT更少。
儘管前述詳細說明中已介紹至少一項例示性具體實施例，應領會的是，大量變例仍然存在。亦應領會的是，例示性具體實施例僅為實施例，並且用意不在於以任何方式限制本申請案之範疇、適用性或組態。反而，前述詳細說明將會為所屬技術領域中具有通常知識者提供用 於實施一或多項具體實施例的便利路圖，要理解的是，如隨附申請專利範圍中所提，可就例示性具體實施例中所述元件之功能及配置施作各種變更而不會脫離此範疇。
100‧‧‧pMUT/pMUT裝置/陣列/壓致微機械超音波換能器
102‧‧‧電極/第一電極/頂端電極
104‧‧‧壓電層/壓電材料層/層
106‧‧‧電極/第二電極/底端電極
108‧‧‧結構層/矽被動膜層
110‧‧‧隔離介電質
112‧‧‧矽
114‧‧‧第一電極部/電極部/頂端電極部
116‧‧‧第二電極部/第二部分/電極部/頂端電極部

Claims (20)

  1. 一種壓電微機械超音波換能器(pMUT)，其包含：第一電極，其具有第一電極部及第二電極部，該第二電極部可與該第一電極部分開操作，第二電極，其與該第一電極隔開，並且在該第一電極與該第二電極間界定空間，以及壓電材料，其係設置於該空間中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之換能器，其中，該第一電極呈圓形，並且該第一電極部包含該電極之第一半圓形部，且該第二電極包含該電極之第二半圓形部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之換能器，其中，該第一電極呈圓形，並且該第一電極部包含該電極之第一半環形部，且該第二電極包含該電極之第二半環形部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之換能器，其中，該第一電極呈圓形，並且該第一電極部包含該電極之第一半圓形部及該電極之第一半環形部，且該第二電極包含該電極之第二半圓形部及該電極之第二半環形部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之換能器，其中，該第一電極呈圓形，並且該第一電極部呈環形，且該第二電極部與該第一電極部呈同心環形。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之換能器，其中，該第一電極部與該第二電極部用於對應地傳送超音波，並且接收該超音波之反射部分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之換能器，其中，可分別定 址之該第一電極部與該第二電極部包含該第一電極部，並且可分開激發或感測該第二電極部。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之換能器，其中，該第一電極部可列定址作為換能器陣列之部分，並且該第二電極部可行定址作為該換能器陣列之部分。
  9. 一種陣列，其包含：複數個壓電微機械超音波換能器(pMUT)，其中，各pMUT具有含第一電極部與第二電極部之第一電極，該第二電極部與該第一電極部屬於可分開定址，第二電極，其與該第一電極隔開並且在該第一電極與該第二電極間界定空間，以及壓電材料，其係設置於該空間中；各pMUT之該第一電極部耦合至第一電連接；各pMUT之該等第二電極部耦合至與該第一電連接不同之第二電連接，以及該第二電極耦合至參考。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之陣列，其中，第一複數個第一電極部耦合至第一列電連接，並且第二複數個第一電極部耦合至與該第一列電連接不同之第二列電連接。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之陣列，其中，第一複數個第二電極部耦合至第一行電連接，並且第二複數個第二電極部耦合至與該第一行電連接不同之第二行電連接。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之陣列，其中，第一複數個pMUT具有各別該等第一與第二電極部之第一組態，並且第二複數個pMUT具有該等第一與第二電極部之與該第一組態不同之第二組態。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之陣列，其中，第一複數個pMUT具有選自由該等第一與第二電極部之至少五種可能組態所組成群組之各別該等第一與第二電極部的第一組態，並且第二複數個pMUT具有選自由該等第一與第二電極部之至少五種可能組態所組成群組之該等第一與第二電極部的與該第一組態不同之第二組態。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之陣列，其中，該等第一電極部可選擇性列定址，而該等第二電極部可選擇性行定址。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之陣列，其中，該等第一電極部可利用第一極性之第一激發信號來驅動，並且該等第二電極部可利用與該第一激發信號同等及相反極性之第二激發信號來驅動。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之陣列，其包含二維(2D)波束形成超音波陣列。
  17. 一種超音波感測裝置，其包含：壓電超音波換能器(pMUT)之陣列，其中，該陣列中之各pMUT具有含第一電極部與第二電極部之第一電極，該第二電極部與該第一電極部可分開定址，第二電極，其與該第一電極隔開，並且在該第一電 極與該第二電極間界定空間，以及壓電材料，其係設置於該空間中；積體電路，其係耦合至該陣列；各pMUT之該第一電極部耦合至該積體電路之第一電連接；各pMUT之該等第二電極部耦合至該積體電路之與該第一電連接不同之第二電連接，以及該第二電極耦合至該積體電路之參考。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中，該陣列包含列/行接腳可定址之壓電微機械超音波換能器。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，該裝置可操作成用以開啟或關閉藉由列或行選擇器位址所選擇之任何pMUT。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，其中，該陣列包含二維(2D)波束形成陣列。
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