TW548408B - Method and apparatus for determining dynamic response of microstructure - Google Patents

Description

548408 五、發明說明（l) 發明領域 t 本案係為一種微結構動態響應之測試方法及裝置，尤 才曰一種利用脈衝式寬頻超音波換能器作為體聲波產生器之 微結構動態響應之測試方法及裝置。 發明背景 微感測器（microsensors)與微驅動器（microactuators)為 微機電系統（MEMS)中之重要元件，而微感測器與微驅動器 之性能與其動態機械特性息息相關。例如，某些感測器之 頻寬、解析度、以及反應時間，均由其機械振動來決定。 微驅動器之輸出特性，如力幅與工作頻率，亦由其動態行 為所決定。因此，用以評估微結構（microstructures)之 動態行為模式之測試方法在此領域中有其重要性。過去已 有數種方法被提出，以找出動態響應之振動特性，例如微 結構之自然頻率（natural frequencies)與模態（mode shapes)。另外，由自然頻率之求得亦可間接測定材料特 性’如殘留應力（residual stress)、楊氏模數（Young’s modulus)、以及疲勞特性（Fatigue properties)等。 微結構動態響應之測量會受激發振動技術而有所影響。請 參見第一圖，其示意地顯示出一種傳統之激發振動裝置， 其透過内建之靜電電極驅動一微結構。該微機構10為一藉 由一半導體或微機電製程形成於一矽基板11上之例如由二

548408 五、發明說明（2) 5 : : 形！之絕緣懸臂。A 了使該懸臂1 °振動，於該絕 瓶查上提供一導電膜12，例如一絡膜。豸著，利用一 綠1 9 Μ ί振盪器1 3，在該矽基板1 1與連至該懸臂1 0之金屬 線12間棱供一可變頻率之正弦調制電壓。如此一來，呈 該絡，12之懸臂10可在某電壓極性下，受靜電吸引力;移 向該基板11，以激發懸臂10之機械動作。在此方式中，需 先額外沉積一層原來不屬於該微結構或半導體裝置之導電 膜1 2。因此，此種測試方法係屬破壞性之測試方法。另一 方面，此額外膜12之存在可能會影響原本懸臂1〇之動態行 為0 第一圖不意地顯示出另一種傳統之機械式激發振動裝 置。如圖所示，將具有一微結構（未示出）之測試晶片2〇固 定至一壓電換能器21上，從一電壓源22施以一電壓，以驅 動該壓電換能器2 1，使之機械式激發該測試晶片2 〇中之微 結構振動。該壓電換能器21係由ρζτ所製。據熟習此技藝 之人士所知，ΡΖΤ片之自然頻率與其直徑/厚度（D/T)比息 息相關，且具有一定尺寸之ρζτ片在頻域中具有複雜的自 然頻率分佈。因此，當以一 ρζτ片作為基礎激發源，以使 微結構振動時，很可能在ΡΖΤ之複雜的自然頻率下，與該 微結構之動態響應間發生強烈的耦合情形。換言之，在壓 電換能器21與測試晶片20間將存在一動態耦合，因而無法 正確且有效地量測微結構之動態響應。 清再參閱第三圖，其為又一種傳統激發振動裝置之示 意圖’利用掃頻正弦（swept_sine)訊號來驅動微結構。如

第6頁 548408 五、發明說明（3) 圖所示，將一具有一微結構（未示出）之試片31固定至一 PZT換能器30上。利用一動態訊號分析儀32產生一掃頻正 弦訊號，以驅動該PZT換能器30，以及該試片31。一般來 說，由動態訊號分析儀32所產生之掃頻正弦訊號典型上具 有50 kHz以下之頻率，因此只適合用來驅動釐米級（mm)尺 寸之微結構。對於一具有較高自然頻率之微米級尺寸之微 結構而言，需要更高的激發振動頻率。 第四圖為再一種傳統激發振動裝置之示意圖，其利用 聲波來激發一微結構，使之振動。如圖所示，於一欲激發 振動之懸臂上方裝設一聲源4 1 °使該聲源4 1發聲，聲波& 便透過空氣介質之傳送前進至該懸臂40，驅使該懸臂⑼ 動。在此方法中，聲波43須透過空氣介質之傳送方能抵 懸臂40，因此，若該微結構處於一真空狀態下，則^波 無法傳達，致使振動無法發生。 發明概述 因此，本案之一目的在於提供一種微結構動態響應 測試方法及裝置，不需要額外沉積任何膜，因此不;破^ 原來的微結構，或干擾原來微機構之動態行為。 本案之另一目的在於提供一種微結構動態響應之測試 及裝置，可使激振源與微結構間之動態耦合效應減至最〉 低。 本案之又一目的在於提供一種微結構動態響應

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方法及裝置，可用於一微米級 本案之再一目的在於提# 微結構之激發振動。 及裝置，可在真空環種微結構動態響應之測試方法 本發明之第一方面係關：：構振動。 方法’該方法包括下列步驟將：：構動態響應之測試 超音波換能裝置上；提供—脈衝壓則4之微結構固定至一 換能裝置振動，藉以產生_^電5壓’^用以激發該超音波 以及利用該脈衝體聲波式榔；寬；少。:之脈衝式體聲波; 早政巧榔頭（pulsed bulk acoustic

Wa^ 1 所致之該微結構之自由振動，測試該微結構 之動態響應。 較佳者，該微結構係利用一非破壞性之方式，將該微 結構之基板黏在該超音波換能裝置之表面上。例如將該微 結構之基板係以堰或膠帶黏在該超音波換能裝置之表面 上0 在一實施例中，該超音波換能裝置依距該微結構遠近 排列’依序包括一匹配層（matching layer)、一壓電層 (piezoelectric layer)、以及一背膠層（backing layer)。另外，該超音波換能裝置亦可不包括背膠層，而 |包括一或多層的匹配層與壓電層。 較佳者，該脈衝式體聲波之中心頻率介於50 kHz與10 MHz間，用以測試該微結構之動態響應。 本案之另一方面係關於一種微結機構動態響應之測試 丨方法，該方法包括下列步驟將一欲測試之微結構固定至一 壓電組成物超音波換能裝置上，該壓電組成物超音波換能

548408 五、發明說明（5) 襄署 料I係由一壓電材料以及一與該壓電材料相鄰之聚合物材 振所形成；提供一脈衝電壓，用以激發該超音波換能裝置 波$ ’藉以產生一脈衝式體聲波；以及利用該脈衝式體聲 能1'挪頭所致之該微結構之自由振動，測試該微結構之動 I響應。 严h其中’該壓電材料可為ρζτ，而該聚合物材料可選自 衣氣樹脂（epoxy)或矽酮（si 1 icone)。 較佳者’該壓電組成物超音波換能裝置包括複數個桿 狀PZT ’其周圍以環氧樹脂或矽酮填充。 ^較佳者’該超脈衝式體聲波之頻寬至少2 〇%，而用以 測試該微結構之動態響應之該超脈衝式體聲波榔頭之中心 頻率介於50 kHz與1〇 mHz間。 本案之第三方面係關於一種微結構動態響應之測試裝 置，包括一脈衝產生器，用以提供一脈衝電壓；一壓電組 成物超換能器裝置，包括複數個壓電陶瓷桿，並於其 聚合物’且連接至該脈衝產生器，用以因應該脈 .、生一脈衝式體聲波，據以使固定於其上之微結構 β π罾乂 n ^測裝置，位於一可偵測到該振動中微結構 之位，丄以測試該微結構之動態響應。 人& #Γ ^中，該壓電陶瓷桿之材料為ΡΖΤ，而該聚 合物係選自環氡樹脂或矽酮。 較佳者，兮蔽、# , 配層，位於該；成物超音波換能器裝置更包括-匹 之匹配。$匹配：J:陶瓷桿與該微結構間’用於聲阻抗 •層之材料可為環氧樹脂。更佳者，該壓電

548408 五、發明說明（6) 組成物超音波換能器裝置更包括一背膠層，位於該匹配層 之相反側，用以使該脈衝式體聲波之相反側衰減。該背膠 層之材料可為環氧樹脂、矽酮或具粉末雜質之矽酮。 較佳者，該脈衝式體聲波之頻寬為至少20%。 較佳者，該用以測試該微結構之動態響應之脈衝式體 聲波之中心頻率介於50 kHz與10 MHz間。 在一實施例中，該測試裝置包括一雷射都普勒振動偵 測器（laser Doppler vibrometer)，位於該微結構上方， 用以監測該振動中微結構之動態響應，並產生一光訊號； 一光電轉換元件，電連接至該雷射都普勒振動偵測器，用 以將該光訊號轉換成一電訊號；以及一示波器，電連接至 該光電轉換元件，用以因應該電訊號而顯示出該微結構之 動態響應。 其中，該光電轉換元件可為一電荷耦合元件（CCD)。 其中，該脈衝產生器可獨立存在，或利用函數產生器 (Function generator)與功率放大器（Power amplifier) 取代之。 若有必要，可將該壓電組成物超音波換能器裝置與該 微結構置於一真空室中進行動態測試。 簡單圖式說明 本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之了 解：

第10頁 548408 五、發明說明（7) 第一圖係一種傳統之激發振動裝置示意圖，其透過内 建之靜電電極驅動一微結構。 第二圖係另一種傳統之激發振動裝置示意圖，其以 PZT換能器機械式激發一微結構振動。 第三圖係又一種傳統之激發振動裝置示意圖，利用掃 頻正弦訊號來驅動微結構。 第四圖係再一種傳統之激發振動裝置示意圖，其利用 於空氣介質中傳送之聲波來激發一微結構，使之振動。 第五A圖係一典型之脈衝式體聲波振幅VS.時間座標 圖。 第五B圖係第五A圖t之典型脈衝式體聲波之功率vs. 頻率座標圖。 第五C圖係根據本發明之微結構動態響應測試裝置之 一實施例之示意圖。 第五D圖示意地表示出由第五C圖之換能器因應一脈衝 電壓之輸入而產生一脈衝式體聲波榔頭，藉以激發一微結 構振動。 第六A圖為適用於第五C圖裝置中之超音波換能器之一 實施例之示意圖。 第六B圖為第六A圖換能器中之壓電組成物層部分之示 意圖。 第七A圖為第六圖換能器所產生之脈衝式體聲波之振 幅v s.時間座標圖。 第七B圖為第六圖換能器所產生之脈衝式體聲波之功

548408 五、發明說明（8) 率頻譜vs.頻率座標圖。 第七C圖為第六圖換能器與一欲測試微結構之組合 中，加速度vs.時間之座標圖。 第七D圖為第七C圖座標圖之部分放大視圖。 第八A圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微懸臂 之動態響應中，頻率v s.懸臂長度之座標圖。 第八B圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微懸臂 之動態響應_，模態（mode shapes) vs.長度之座標圖。 第九圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微懸臂之 動態響應中，品質因子（quality factor) vs·空氣壓力之 座標圖。 第十A圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微面鏡 示意圖。 第十B圖為當雷射點位於第十A圖微面鏡之板件中央 時，微面鏡之功率頻譜vs.頻率座標圖。 | 第十B圖為當雷射點位於第十A圖微面鏡之板件側端 I時，微面鏡之功率頻譜vs.頻率座標圖。 本案圖式中所包含之各元件列示如下： I 試片 /微結構 10， 20，31，40， 50， 501 | 基板 11, 502 導電膜12 可變頻率振盪器13

第12頁 548408 五、發明說明（9) PZT片 21， 30 電壓源2 2 動態訊號分析儀3 2 聲源4 1 聲波43 脈衝產生器5 1 輸入脈衝電壓5 1 1 壓電組成物超音波換能器裝置52 匹配層5 2 1 壓電層522 背膠層5 2 3 脈衝式體聲波榔頭525 真空室53 偵測裝置54 雷射都普勒振動偵測器5 41 電荷耦合元件542 I示波器543 |防振動工作桌55 黏結物5 6 壓電陶瓷桿6 1 丨聚合物填充物62 微面鏡70 板件71

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較佳實施例說明 如 衝時間 之所有 反比。 皆數十 以提高 器來產 以產生 試。根 波形時 圖分別 說明脈 形頻率 f C 其中， 時，所 圖所示 BW 在 上，此 D熟人士所知者，具有一特定振幅A與脈 振動“ / ^發一結構在某一#定頻率範圍内 Ϊ Ϊ ΐ ί二：衝之有效頻率係與該脈衝時間Μ成 對於具有較同自然頻率之與社搂 项午之微結構而吕（一般大部分 z以 必〃頁使脈衝具有較短的脈衝時間j)t， 範二。在本發明中’利用寬頻超音波換能 生=波（BAW)。_為一衝擊產生源之體聲波係用 一脈衝榔頭，以激發該微結構振動，以進行振動測 據ASTM (美國測試與材料協會）2E1〇65碼之制定， 間Dt係定義為波峰之_2〇心高度振幅。第五A與五b 表示出一典型脈衝之頻率_與時間相關之響應'，並 衝參數之定義。在第五A與五β圖中，符號卜代 響應中之中心頻率，以下式表示： =(fu+fl)/2 ⑴ 符號fu與fl分別代表功率頻譜自波峰處下降wb 涵蓋功率頻譜範圍内之上限與下限頻率，如第五8 。該換能器之頻寬定義如下： =((fu-f 1 )/fc) X 100 (2)。 此只利用此E 1 0 6 5碼來定義脈衝榔頭之特性，實際 脈衝式榔頭可激發大於該微結構在第五B圖所示之 BW範圍内之自然模式。換言之，可藉由更換換能器來調整 激發之fc與BW。另一方面，為了使換能器與微結構間之動

第14頁 548408 五、發明說明（11) 態耦合效應減至最低，甚至完全消除，應使源自換能器徑 向自然模式之干擾快速減幅消失。此目的可藉由使用一呈 寬頻之換能器而達成。根據本案發明人之研究，頻寬在 2 0 %以上，較佳至少3 0 %，且中心頻率在5 0 k Η z到1 0 Μ Η z間 者，尤其適合用於微結構之動態響應測試。 請參閱第五C與五D圖，其為本發明裝置之第一實施例 示意圖。如第五C圖中所示，該裝置包括一脈衝產生器 51，一壓電組成物超音波換能器裝置52，一真空室53，以 及一偵測裝置54。參閱第五D圖，將包括一矽基板502與一 形成於該基板上之微結構501之試片50固定在該超音波換 能器裝置5 2之上表面處，以利監測。該基板5 0 2係以一非 破壞性之方式黏在該超音波換能器裝置5 2上，例如透過蠟 或膠帶56。將該超音波換能器裝置52置於一防振動工作桌 I 55上。若有必要，將該超音波換能器裝置52與該試片50 — |起放入該真空室53内，以得到一真空環境。 | 該脈衝產生器51反覆提供一脈衝電壓511予該超音波 換能器裝置5 2。例如，該脈衝之振幅為1 7 5伏特，脈衝寬 度為0.23微秒，重覆頻率為1 kHz。該脈衝電壓511之一示 意波形圖見於第五B圖中。該超音波換能器裝置52受該脈 衝電壓511激發而產生一脈衝式體聲波525 (第五D圖）。該 脈衝式體聲波525激發該微結構501振動。在一段該換能器 5 2之暫態響應後，可得到該微結構5 0 1之自由振動，藉以 測試該微結構之動態響應。 該超音波換能器裝置52具有一三層構造，如第六a圖

第15頁 548408 五、發明說明（12) 所示。與該試片50接觸之上層521為一匹配層（matching layer)，用於聲阻抗之匹配。此匹配層可由例如環氧樹脂 所製。接著為一壓電組合物層52 2，包括一 PZT桿陣列61， 其間與其周圍以聚合物6 2填充（第六B圖），其係提供以產 生該脈衝式體聲波525。另外，提供一由環氧樹脂或具粉 末雜質之矽酮所形成之背膠層（backing layer) 52 3，以 從該壓電組合物層5 2 2之後面使該聲波減幅消失。藉由使 用此種壓電組成物超音波換能器裝置，可符合對該脈衝式 體聲波頻寬之要求，即大於20%。請參閱第七A〜七D圖，其 顯示出之實驗結果可證明本案換能器之可行性。 第七A與七B圖顯示出一頻寬超過1〇〇 %，且中心頻率高 達3 MHz之脈衝式體聲波榔頭，此結果可與第五a與五B圖 中所顯示者相比擬。第七C圖表示出一 1.1微米厚，6微米 寬，5 0微米長之微懸臂之脈衝時間響應之測量。第七j)圖 表示出第七C圖中範圍A部分之局部放大圖。從圖中明顯得 知’該微懸臂在根據本發明進行幾次激發後，可得到自由 振動。 請再度參閱第五C圖，在微結構501被該脈衝式體聲波 激發振動之後，可透過該偵測裝置5 4測量該微結構之各種 動態響應’包括共振頻率（reS〇nant freqUenCy)、模態 (mode shape) '以及模態阻尼（m〇dal damping)等。該偵 測裝置54包括一雷射都普勒振動偵測器（LDV) 541，一電 荷搞合元件（CCD) 542，以及一示波器543。該LDV 541位 於該微結構上方，用以監測振動中微結構之動態響應，並

第16頁 548408 五、發明說明（13) 發出一光訊號。該CCD 542將該光訊號轉為一電訊號。接 著，該動態響應便可顯現於該示波器5 4 3上。 在第五C圖所示之實施例中，該脈衝產生器5 1泛指任 何可產生適合本案所用之脈衝電壓之裝置。例如，其可為 一獨立的裝置。另外，其亦可為該示波器543之一部分， 或可由一函數產生器與一功率放大器之組合取代之。 為了證明本案裝置與方法之功效，以下進行幾個實 驗。一未考慮空氣阻尼之懸臂，具有如下之自然頻率·· fn=(l/2p)(ln)2(Eh2/12rL4)1/2 (3)， 以其作為測試用微結構，其中，E， r，L與h分別為該懸 臂之楊氏模數、密度、長度、以及厚度，In為一問題之特 徵值，且其為cosh(ln)cos(ln) + l = 〇之解，而η為一整數’ 用以代表第η個自然模式。在彎曲模式下該懸臂之模態 Vn(x)以下式表示：

Vn(x) = An[sin(lnx)-sinh(lnx)-Cncos(lnx)+ Cncosh(lnx)]

An = (sinhln-sinln)/2(coshln十cosln)

Cn = (coshln+cosln)/sinhln-sinln ! (4)。 在根據本發明之方法激發振動後’測量一微結構在時 i域與頻域中之自由振動。為了證實本發明之可行性’比較 所測得之共振頻率與理論預測之共振頻率’將比較結+果描 繪於第八A圖中。圖中之實線為根據已知之微結構之密度 與楊氏模數，依式（3)所預測而得者。顯然地’實驗結果

548408 五、發明說明（14) 與預測結果相符。兩者之間之誤差僅在2 %至6 %。另—方 面，不同長度懸臂之自然頻率變化亦可用以測定一薄膜之 楊氏模數。因此，該微懸臂之揚氏模數可根據式（3)進行 第八A圖中數據點之曲線匹配（curve fit)。該微結構之模 態亦可於微懸臂之不同位置處測量其頻譜而得。測量與預 測之結果示於第八B圖中。該等數據據點代表測量之結 果，而實線代表依據式（4)預測之結果。 該微懸臂因空氣效應所致之對等形式減振可分為三 區。在接近真空區中，品質因子Q與空氣壓力無關/必^須 以實驗方式決定。在一般大氣壓力區域下，氣體被視為黏 性流體。因此，Q與微結構尺寸之關係以史托克定律Uhe Stoke’ s Law)決定 Q = (h/L)2[b(Er)l/2/24m] (5) 其中m為空氣黏度’ b為微懸臂寬度。若該微結構係於低壓 下操作，則品質因子Q與微懸臂尺寸之關係變成' 一 Q = 93(h/L)2[(Er)l/2/P] (6) 其中P為空氣壓力。在第九圖中，亦透過本方法測量一 6〇 微米長度（L)懸臂之第一彎曲模式之品質因子。實驗數據 顯示與式（5 )與（6 )所預測之結果一致。 本發明可應用於測試各種微結構。一第十A圖所示之 扭轉面鏡依本發明進行激發振動，其時間響應與頻譜見於 第十B與十C圖中。如第十A圖所示’該扭轉面鏡7q之板件； 71於受激發後會繞其懸吊處（X-軸）扭轉，繞y_軸轉動， 以及沿z -軸上下移動。雖然板件7 1之動態響應複雜，但本

第18頁 548408 五、發明說明（15) 發明可藉由改變雷射點之偵測位置，而輕易區分該板件之 不同振動模式。第十B與十C圖中所示之頻譜係分別於該板 件71之中央與側端位置處所測得之結果。圖中fn = 100 kHz與5 6 0 kHz處之振動模式於第十B圖中消失。從雷射點 的偵測位置看來，可推斷該板件之第一扭轉模式大約在f η =100 kHz處。實驗結果與FEM分析結果間之誤差為4%。 根據本發明，利用一種新穎方法及/或裝置，以脈衝 式寬頻超音波換能器作為體聲波產生器來進行一擻結構之 動態響應測試。實驗結果證明本案方法為一種快速且可信 賴地找出該微結構動態行為特性之方式。另外，本案具有 以下的優點。樣品製備非常簡單，因為不須額外沉積任何 因熱或電之目的所需之膜。也因為沒有額外的膜來影響測 試樣品之動態行為，使得實驗結果更加精確。而且，沒有 i如熱與聲波耦合等不確定性之副作用產生。由於本案裝置 |極為簡便，因此可用於批式製程之線上測試。 | 本案發明得由熟習此技藝之人士任施匠思而為諸般修 i 1飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

第19頁 548408 圖式簡單說明 第一圖係一種傳統之激發振動裝置示意圖，其透過内 建之靜電電極驅動一微結構。 第二圖係另一種傳統之激發振動裝置示意圖，其以 PZT換能器機械式激發一微結構振動。 第三圖係又一種傳統之激發振動裝置示意圖，利用掃 頻正弦訊號來驅動微結構。 第四圖係再一種傳統之激發振動裝置示意圖，其利用 於空氣介質中傳送之聲波來激發一微結構，使之振動。 第五A圖係一典型之脈衝式體聲波振幅VS.時間座標 圖。 第五B圖係第五A圖中之典型脈衝式體聲波之功率vs. 頻率座標圖。 I 第五C圖係根據本發明之微結構動態響應測試裝置之 |一實施例之示意圖。 I 第五D圖示意地表示出由第五C圖之換能器因應一脈衝 i電壓之輸入而產生一脈衝式體聲波榔頭，藉以激發一微結 構振動。 第六A圖為適用於第五C圖裝置中之超音波換能器之一 實施例之示意圖。 第六B圖為第六A圖換能器中之壓電組成物層部分之示 意圖， 第七A圖為第六圖換能器所產生之脈衝式體聲波之振 幅v s.時間座標圖。 第七B圖為第六圖換能器所產生之脈衝式體聲波之功

第20頁 548408 圖式簡單說明 率頻譜vs.頻率座標圖。 第七C圖為第六圖換能器與一欲測試微結構之組合 中，加速度VS.時間之座標圖。 第七D圖為第七C圖座標圖之部分放大視圖。 第八A圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微懸臂 之動態響應中，頻率v s.懸臂長度之座標圖。 第八B圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微懸臂 之動態響應中，模態（mode shapes) vs.長度之座標圖。 第九圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微懸臂之 動態響應中，品質因子（quality factor) vs·空氣壓力之 座標圖。 第十A圖為欲以本發明方法及裝置激發振動之微面鏡 示意圖。 第十B圖為當雷射點位於第十A圖微面鏡之板件中央 時，微面鏡之功率頻譜vs.頻率座標圖。 第十B圖為當雷射點位於第十A圖微面鏡之板件側端 時，微面鏡之功率頻譜vs.頻率座標圖。

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Claims (1)

1. 548408 六、申請專利範圍 1. 一種微結構動態響應之測試方法，包括下列步驟： 將一欲測試之微結構固定至一超音波換能器裝置上； 提供一脈衝電壓，用以激發該超音波換能器裝置振動，藉 以產生一頻寬至少2 0%之脈衝式體聲波；以及 利用該脈衝式體聲波榔頭所致之該微結構之自由振動，測 試該微結構之動態響應。 2 ·如申請專利範圍第1項之微結構動態響應之測試方法， 其中該微結構係利用一非破壞性之方式，將該微結構之基 板黏在該超音波換能器裝置之表面上。 3. 如申請專利範圍第2項之微結構動態響應之測試方法， 其中該微結構之基板係以蠟黏在該超音波換能器裝置之表 面上。 4. 如申請專利範圍第2項之微結構動態響應之測試方法， 其中該微結構之基板係以膠帶黏在該超音波換能器裝置之 表面上。 丨5.如申請專利範圍第1項之微結構動態響應之測試方法， 其中該超音波換能器裝置依距該微結構遠近排列，依序包 括一匹配層、一壓電層、以及一背膠層。 6. 如申請專利範圍第1項之微結構動態響應之測試方法， 其中該超音波換能器裝置包括至少一壓電層。 7. 如申請專利範圍第6項之微結構動態響應之測試方法， 其中該超音波換能器裝置更包括至少一匹配層以及一背膠 層，分別位於該壓電層之兩側。 8. 如申請專利範圍第1項之微結構動態響應之測試方法，

   第22頁 548408 六、申請專利範圍 其中該超音波換能裝置包括至少一壓電層與至少一匹配 層。 9·如申請專利範圍第1項之微結構動態響應之測試方法， 其中該脈衝式體聲波之中心頻率介於5〇 kHz與1〇 MHz間， 用以測試該微結構之動態響應。 1 0 · —種微結構動態響應之測試方法，包括下列步驟： 將一欲測試之微結構固定至一壓電組成物超音波換能裝置 上，該壓電組成物超音波換能裝置係由一壓電材料以及一 與該壓電材料相鄰之聚合物材料所形成； 提供一脈衝電壓，用以激發該超音波換能裝置振動，藉以 產生一脈衝式體聲波；以及 利用該脈衝式體聲波所致之該微結構之自由振動，測試該 微結構之動態響應。 1 1 ·如申請專利範圍第丨〇項之微結構動態響應之測試方 法，其中該壓電材料為PZT。 1 2 ·如申請專利範圍第丨〇項之微結構動態響應之測試方 法’其中該聚合物材料係選自包括環氧樹脂與矽酮。 1 3 ·如申請專利範圍第丨〇項之微結構動態響應之測試方 法’其中該壓電組成物超音波換能裝置包括複數個桿狀 PZT ’其周圍以環氧樹脂填充。 I 14·如申請專利範圍第1〇項之微結構動態響應之測試方 法’其中該壓電組成物超音波換能裝置包括複數個桿狀 PZT’其周圍以；填充。 1 5 ·如申請專利範圍第丨〇項之微結構動態響應之測試方

   第23頁 548408 脈衝式體聲 專利範圍第 脈衝式體聲 試該微結構 結構動態響 脈衝產生器，用以提 物超音波換 測試 18. 置， 19. 置， 20. 置， 位於 配。 21. 置， 22. 置， 構之 專利 壓電 專利 聚合 專利 壓電 電壓 專利範圍第 匹配層之材 專利範圍第 壓電組成物 聚合物 生一脈 ，•以及 於一可 動態響 範圍第 壓電陶 範圍第 物係選 範圍第 組成物 電陶瓷 試方 10 MHz 瓷桿， 用以因 定於其 置，以 試裝 試裝 試裝 配層， 抗之匹 六、申請專利範圍 法，其中該 1 6 ·如申請 法，其中該 間，用以測 H 一種微 一壓電組成 並於其間填充_ 應該脈衝電壓產 上之微結構振動 該微結 如申請 其中該 如申請 其中該 如申請 其中該 該等壓 如申請 其中該 如申請 其中該 波之頻寬至少2 0 % < 1 〇項之微結構動態 波之中心頻率介於 之動態響應。 應之測試裝置，包 供一脈衝電壓； 能裝置，包括複數 ’且連接至該脈衝 衝式體聲波榔頭， 偵測到該振動中微 應。 17項之微結構動態 莞桿之材料為ΡΖΤ。 17項之微結構動態 自包括環氧樹脂與 17項之微結構動態 超音波換能裝置更 桿與該微結構間， 2 0項之微結構動態 料為環氧樹脂。 17項之微結構動態 超音波換能裝置更 響應之測 5 0 kHz 與 括： 個壓電陶 產生器， 據以使固 結構之位 響應之測 響應之測 石夕_。 響應之測 包括一匹 用於聲阻 響應之測試裝 響應之測試裝 包括一背膠層

   548408 六、申請專利範圍 位於該四^層之相反側，用以使該脈衝式體聲波衰減。 23·如申請f利範圍第22項之微結構動態響應之測試裝 置，其中該背膠層之材料為環氧樹脂、矽酮或具粉末雜質 之矽酮。 2 4 ·如申請專利範圍第1 7項之微結構動態響應之測試裝 置，其中^脈衝式體聲波之頻寬為至少2〇0/〇。 25·如申請專利範圍第17項之微結構動態響應之測試裝 置，其中該，衝式體聲波之中心頻率介於5〇 1^112與1〇 mHz 間，用以測試該微結構之動態響應。 2 6 ·如申請專利範圍第1 7項之微結構動態響應之測試裝 置，其中該測試裝置包括·. 一雷射都“勒振動偵測器（laser Doppler vibrometer)， 位於該微結構上方，用以監測該振動中微結構之動態響 應，並產生一光訊號； 一光電轉換元件，電連接至該雷射都普勒振動偵測器，用 以將該光訊號轉換成一電訊號；以及 一示波器，電連接至該光電轉換元件，用以因應該電訊號 而顯示出該微結構之動態響應。 ^ 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項之微結構動態響應之測試裝 置’其中該光電轉換元件為一電荷耦合元件（CCD)。 I 28·如申請專利範圍第26項之微結構動態響應之測試裝 置’其中該示波器之内有該脈衝產生器。 2 9 ·如申請專利範圍第1 7項之微結構動態響應之測試裝 置’更包括一真空室，以容置該壓電組成物超音波換能裝

   第25頁 548408 六、申請專利範圍 置與該微結構。 第26頁