TWI817583B - 超聲波換能器模組 - Google Patents

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Abstract

一種超聲波換能器模組，包括一第一電極層、一第二電極層、一第一壓電材料層、一第三電極層、一第四電極層、一第二壓電材料層及一絕緣層。第一壓電材料層配置於第一電極層與第二電極層之間，第二電極層配置於第一壓電材料層與第三電極層之間。第二壓電材料層配置於第三電極層與第四電極層之間，絕緣層配置於第二電極層與第三電極層之間。

Description

超聲波換能器模組
本發明是有關於一種換能器(transducer)，且特別是有關於一種超聲波換能器模組(ultrasonic transducer module)。
超聲波換能器是在超聲波頻率範圍內，實現聲能和電能相互轉換的換能器。超聲波換能器主要可分為三類：1.發射器；2.接收器；以及3.收發兩用型換能器。用來發射超聲波的換能器稱為發射器，當換能器處於發射狀態時，將電能轉換為機械能，再轉換為聲能。用來接收聲波的換能器稱為接收器，當換能器處於接收狀態時，將聲能轉換為機械能，再轉換為電能。在有些情況下，換能器既可用作發射器，又可用作接收器，稱為收發兩用型換能器。收發兩用型換能器是超聲波技術的核心內容和關鍵技術之一，廣泛應用於無損檢測、醫學影像、超聲波顯微鏡、指紋識別及物聯網等領域。
傳統的超聲波換能器在檢測人體時，因應待偵測的組識或部位的不同(例如心臟、頸動脈、腹部…等)需求，所使用的超聲波的頻率及解析度也會不同。此時，每當換不同的部位來作 超聲波影像檢測時，往往需要更換不同的超聲波換能器，如此會造成使用上的不便及器材成本的增加。
本發明提供一種超聲波換能器模組，其將二個或二個以上超聲波換能器整合在一起，因此具有使用便利及降低器材數量與成本的優點。
本發明的一實施例提出一種超聲波換能器模組，包括一第一電極層、一第二電極層、一第一壓電材料層、一第三電極層、一第四電極層、一第二壓電材料層及一絕緣層。第一壓電材料層配置於第一電極層與第二電極層之間，第二電極層配置於第一壓電材料層與第三電極層之間。第二壓電材料層配置於第三電極層與第四電極層之間，絕緣層配置於第二電極層與第三電極層之間。第一壓電材料層的厚度所對應的頻率在第二壓電材料層中所對應的聲波波長為λ1，則第二壓電材料層的厚度為T1，且((2N-1)/4-1/8)×λ1<T1<((2N-1)/4+1/8)×λ1，其中N為正整數。
本發明的一實施例提出一種超聲波換能器模組，包括一第一電極層、一第二電極層、一第一壓電材料層、一第三電極層、一第四電極層、一第二壓電材料層及一絕緣層。第一壓電材料層配置於第一電極層與第二電極層之間，第二電極層配置於第一壓電材料層與第三電極層之間。第二壓電材料層配置於第三電極層與第四電極層之間，絕緣層配置於第二電極層與第三電極層之 間。第一壓電材料層的厚度與第二壓電材料層的厚度的差值的絕對值小於第一壓電材料層的厚度的10%，第一壓電材料層的寬度為d，第二壓電材料層的寬度為D，且d<4D/5。
本發明的一實施例提出一種超聲波換能器模組，包括一第一電極層、一第二電極層、一第一壓電材料層、一第三電極層、一第四電極層、一第二壓電材料層及一絕緣層。第一壓電材料層配置於第一電極層與第二電極層之間，第二電極層配置於第一壓電材料層與第三電極層之間。第二壓電材料層配置於第三電極層與第四電極層之間，絕緣層配置於第二電極層與第三電極層之間。第一壓電材料層的厚度與第二壓電材料層的厚度的差值的絕對值小於第一壓電材料層的厚度的10%，第一壓電材料層的寬度不同於第二壓電材料層的寬度。
在本發明的實施例的超聲波換能器模組中，採用了堆疊的第一壓電材料層與第二壓電材料層，相當於將複數個超聲波換能器整合在一起。因此，本發明的實施例的超聲波換能器模組具有使用便利及降低器材數量與成本的優點。
100、100a、100b、100c:超聲波換能器模組
105:驅動器
106:感測電路
110:第一電極層
120:第二電極層
130:第一壓電材料層
140:第三電極層
145:第四電極層
150:第一匹配層
160:第二壓電材料層
170:絕緣層
180:第二匹配層
A1、A2:中心軸線
D、D’、d、d’:寬度
T0、T1、T2、T3、T4:厚度
x、y、z:方向
圖1A是本發明的一實施例的超聲波換能器模組的剖面示意圖。
圖1B是圖1A的超聲波換能器模組的上視示意圖。
圖2為本發明的另一實施例的超聲波換能器模組的剖面示意圖。
圖3為本發明的又一實施例的超聲波換能器模組的上視示意圖。
圖4為本發明的再一實施例的超聲波換能器模組的剖面示意圖。
圖5為本發明的另一實施例的超聲波換能器模組的剖面示意圖。
圖1A是本發明的一實施例的超聲波換能器模組的剖面示意圖，而圖1B是圖1A的超聲波換能器模組的上視示意圖。請參照圖1A與圖1B，本實施例的超聲波換能器模組100包括一第一電極層110、一第二電極層120、一第一壓電材料層130、一第三電極層140、一第四電極層145、一第二壓電材料層160及一絕緣層170。第一壓電材料層130配置於第一電極層110與第二電極層120之間，第二電極層120配置於第一壓電材料層130與第三電極層140之間。第二壓電材料層160配置於第三電極層140與第四電極層145之間，絕緣層170配置於第二電極層120與第三電極層140之間。
在本實施例中，超聲波換能器模組100可更包括一驅動器105，電性連接至第一電極層110、第二電極層120、第三電極層140及第四電極層145。當驅動器105對第一電極層110與第二 電極層120之間施加電壓差時，第一壓電材料層130產生形變，而發出超聲波。當驅動器105對第三電極層140與第四電極層145之間施加電壓差時，第二壓電材料層160產生形變，而發出超聲波。第一壓電材料層130所發出的超聲波會依序穿透第二電極層120、絕緣層170、第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145，進而往下傳遞，而第二壓電材料層160所發出的超聲波則會穿透第四電極層145而往下穿遞。因此，當第一壓電材料層130作動時，第二壓電材料層160可視為第一壓電材料層130的匹配層。
在本實施例中，超聲波換能器模組100可更包括一感測電路106，電性連接至第一電極層110、第二電極層120、第三電極層140及第四電極層145。當位於第四電極層145下方的外界物體反射超聲波，而使反射的超聲波依序穿透第四電極層145、第二壓電材料層160、第三電極層140、絕緣層170及第二電極層120而傳遞至第一壓電材料層130，會使第一壓電材料層130產生振動，而此振動會導致壓電效應，而使第一電極層110與第二電極層120輸出電壓訊號，而感測電路106便可感測及分析此電壓訊號，進而獲得超聲波影像或物距數值。另一方面，當位於第四電極層145下方的外界物體反射超聲波，而使反射的超聲波穿透第四電極層145而傳遞至第二壓電材料層160時，會使第二壓電材料層160產生振動，而此振動會導致壓電效應，而使第三電極層140與第四電極層145輸出電壓訊號，而感測電路106便可感測及 分析此電壓訊號，進而獲得超聲波影像或物距數值。
第一壓電材料層130的厚度T0所對應的頻率在第二壓電材料層160中所對應的聲波波長為λ1，第二壓電材料層160的厚度為T1，且超聲波換能器符合：((2N-1)/4-1/8)×λ1<T1<((2N-1)/4+1/8)×λ1 式(1)
，其中，N為正整數，而當符合式(1)時聲波傳遞為佳。在一實施例中，T1的較佳數值是等於((2N-1)/4)×λ1。
超聲波的傳遞符合：C=f×λ 式(2)
其中，C為聲波在傳遞介質中的聲速，f為聲波的頻率，而λ為聲波在傳遞介質中的波長。假設第一壓電材料層130與第二壓電材料層160採用相同的壓電材料，而且假設超聲波在第一壓電材料層130與第二壓電材料層160中的的聲速均為3000m/s。然而，在其他實施例中，第一壓電材料層130與第二壓電材料層160也可以採用不同的壓電材料，而超聲波在其中傳遞時具有不同的聲速。在本實施例中，第一壓電材料層130的厚度T0通常為其所產生的超聲波在第一壓電材料層130中的波長的二分之一，因此由第一壓電材料層130的厚度T0可決定第一壓電材料層130的頻率，在此假設第一壓電材料層130的厚度T0所對應的頻率設計為10MHz。而根據式(2)，可得到第一壓電材料層130的厚度T0所對應的頻率在第二壓電材料層160中所對應的聲波波長λ1=3000(m/s)/10(MHz)=300(μm)，其中頻率為10MHz的第一壓電材 料層130的厚度T0取聲波波長λ1的1/2，則厚度T0為150μm。若為符合式(1)，而選擇讓第二壓電材料層160的厚度T1設計為(3/4)×λ1，則T1可為225μm。第二壓電材料層160的頻率在第二壓電材料層160中所對應的聲波波長為厚度T1的2倍，即為450μm，代入式(2)，可得第二壓電材料層160的頻率為3000(m/s)/450(μm)=6.67(MHz)。頻率在本實施例中，驅動器105可以分別驅動第一壓電材料層130及第二壓電材料層160，以達到不同頻率的超聲波感測。不同頻率的超聲波可達到的感測深度不同，且頻率較高的超聲波的優點是可以達到較高的解析度，但其缺點是能量較容易隨著在物質中的傳遞距離衰減。因此，本實施例的超聲波換能器模組100可以具有多用途，而能應用在偵測不同的組織或不同的部位(例如心臟、頸動脈、腹部…等)。也就是說，在本實施例的超聲波換能器模組100中，採用了堆疊的第一壓電材料層130與第二壓電材料層160，相當於將複數個超聲波換能器整合在一起。因此，本實施例的超聲波換能器模組100具有使用便利及降低器材數量與成本的優點。由於第一壓電材料層130與第二壓電材料層160是以堆疊的方式配置，因此具有同軸之座標系，可供演算法將第一壓電材料層130與第二壓電材料層160所各自感測到的超聲波影像作連結。在其他實施例中，也可以將超過兩個超聲波換能器堆疊在一起，以形成整合了超過兩個超聲波換能器的超聲波換能器模組。舉例而言，可配置一第三壓電材料層於一第五電極層與一第六電極層之間，且可配置另一絕緣層 於第四電極層145與第五電極層之間，而形成第三個超聲波換能器，至於若有更多的超聲波換能器則以此類推。
在本實施例中，超聲波換能器模組100更包括一第一匹配層150，其中第四電極層145配置於第二壓電材料層160與第一匹配層150之間，第一壓電材料層130的厚度T0所對應的頻率與第二壓電材料層160的厚度T1所對應的頻率的平均值為f。在上述的例子中，此平均值f例如為(10(Mhz)+6.67(Mhz))/2=8.335Mhz。f在第一匹配層150中所對應的聲波波長為λ2。假設聲波在第一匹配層150中的聲速為1800m/s，則根據式(2)，λ2=1800(m/s)/8.335(Mhz)=216μm。在本實施例中，第一匹配層的厚度為T2，且超聲波換能器模組100可符合：((2K-1)/4-1/8)×λ2<T2<((2K-1)/4+1/8)×λ2 式(3)
其中，K為正整數。在一實施例，T2較佳為等於((2K-1)/4)×λ2。
在上述的實際例子中，若為了符合式(3)，而選擇將T2設計為等於(1/4)×λ2，則可計算出T2=54μm。
在本實施例中，超聲波換能器模組100更包括一第二匹配層180，其中第一匹配層150配置於第四電極層145與第二匹配層180之間。f在第二匹配層180中所對應的聲波波長為λ3。在上述的例子中，平均值f例如為(10(Mhz)+6.67(Mhz))/2=8.335Mhz，假設聲波在第二匹配層180中的聲速為2520m/s，則根據式(2)，λ3=2520(m/s)/8.335(Mhz)=302μm。在本實施例中，第二匹 配層180的厚度為T3，且超聲波換能器模組100可符合：((2M-1)/4-1/8)×λ3<T3<((2M-1)/4+1/8)×λ3 式(4)
其中，M為正整數。在一實施例中，T3較佳為等於((2M-1)/4)×λ3。
在上述的實際例子中，若為了符合式(4)，而選擇將T3設計為等於(1/4)×λ3，則可計算出T3=753.5μm。
第一匹配層150與第二匹配層180可使超聲波換能器模組100從壓電材料層至外界物體(例如人體)之間的聲組變化較為平緩，進而使超聲波較能夠穿透物體(例如人體)的表面，而較不會被物體的表面所反射。在本實施例中，第一匹配層150與第二匹配層180例如為絕緣層。然而，隨著應用情境的不同，在其他實施例中，超聲波換能器模組100也可以不具有第二匹配層180，而只具有第一匹配層150，或者也可以不具有第一匹配層150與第二匹配層180。或者，在其他實施例中，除了第一匹配層150與第二匹配層180之外，第二匹配層180下方還可以有一個以上的其他匹配層。
在本實施例中，第一壓電材料層130的厚度T0所對應的頻率(在上述的例子中例如為10MHz)在絕緣層170中所對應的聲波波長為λ4(在此例中例如以超聲波在絕緣層170中的聲速除以10MHz可得λ4)，且絕緣層170的厚度T4小於λ4的十分之一。
在本實施例中，驅動器105可分別驅動第一壓電材料層 130與第二壓電材料層160，例如在不同的時間施加電壓差至第一電極110與第二電極120之間及第三電極140與第四電極150之間，以使超聲波換能器100能夠不同的時間得到不同頻率的超聲波影響或物距數據。然而，在其他實施例中，驅動器105也可以同時驅動第一壓電材料層130與第二壓電材料層160，例如第一電極110與第三電極140可藉由導線先相互連接，然後再連接至驅動器105。如此可在第一電極110與第二電極120之間及第三電極140與第四電極150之間同時施加電壓差，以使第一壓電材料層130與第二壓電材料層160同時作動。
在本實施例中，第一壓電材料層130在一延伸方向(例如y方向)分割成多段，第一電極層110在延伸方向(即y方向)分割成多段(如圖1B)，第二壓電材料層160在延伸方向(即y方向)分割成多段，第三電極層140在延伸方向(即y方向)分割成多段，以形成多個沿著y方向排列的陣元102。也就是說，在本實施例中，第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120形成一線形陣列(linear array)超聲波換能器，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145形成另一線形陣列超聲波換能器。然而，在另一實施例中，第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120形成一弧形超聲波換能器，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145形成一弧型超聲波換能器，也就是說，超聲波換能器模組在yz截面上是呈弧形的，其中央部分圖往-z方向凸出。在本實施例中，z方向垂直於第 一壓電材料層130，x方向與y方向平行於第一壓電材料層130，且x方向、y方向及z方向彼此互相垂直。
在本實施例中，第一電極層110、第二電極層120、第三電極層140及第四電極層145的材料例如為金、銀、鋁或其組合。第一壓電材料層130與第二壓電材料層160的材料例如為鋯鈦酸鉛(lead zirconium titanate,PZT)或其他壓電材料。第一匹配層150可為導電銀膠，若其具導電性時，亦有電極層的效果。第二匹配層180的材料例如環氧樹脂(epoxy resin)或塑膠，其中塑膠例如是聚醯亞胺(polyimide,PI)或聚烯烴(polyolefins,PO)。或者，第二匹配層180例如是可撓式印刷電路的疊構層。
圖2為本發明的另一實施例的超聲波換能器模組的剖面示意圖。請參照圖2，本實施例的超聲波換能器模組100a與圖1A的超聲波換能器模組100類似，而兩者的差異如下所述。在本實施例的超聲波換能器模組100a中，第一壓電材料層130的寬度d小於或等於第二壓材料層160的寬度D。此外，在一實施例中，d<4D/5。相較之下，圖1A的超聲波換能器模組100的第一壓電材料層130與第二壓材料層160例如是具有相同寬度。此外，在本實施例的超聲波換能器模組100a中，第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120形成一線形陣列超聲波換能器，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145形成一相控陣型(phase array)超聲波換能器。然而，在其他實施例中，也可以是第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120形 成一線形陣列超聲波換能器，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145形成一線形陣列超聲波換能器。或者，在其他實施例中，也可以是第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120形成一弧形超聲波換能器，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145形成一弧形超聲波換能器。
在本實施例中，第一壓電材料層130的厚度T0與第二壓電材料層160的厚度T1可如同圖1A的實施例，也就是符合式(1)，然而，在其他實施例中，第一壓電材料層130的厚度T0與第二壓電材料層160的厚度T1的差值的絕對值小於第一壓電材料層130的厚度的10%。換言之，第一壓電材料層130的厚度T0可約等於第二壓電材料層160的厚度T1。此時，驅動器105可同時驅動第一壓電材料層130與第二壓電材料層160，以增加感測到的超聲波能量，例如第一電極110與第三電極140可藉由導線先相互連接，然後再連接至驅動器105。然而，在其他實施例中，驅動器105也可以是分別驅動第一壓電材料層130與第二壓電材料層160。在一實施例中，第一壓電材料層130的厚度T0與第二壓電材料層160的厚度T1的差值的絕對值小於第一壓電材料層130的厚度的10%，而第一壓電材料層130的寬度d不同於第二壓電材料層160的寬度D，例如寬度d可大於寬度D，或者寬度d小於寬度D。
在一實施例中，超聲波在第一壓電材料層130中傳遞的聲速例如為3000m/s，超聲波在第二壓電材料層160中傳遞的聲速例如為3240m/s。然而，在其他實施例中，超聲波在第一壓電 材料層130中傳遞的聲速可等於超聲波在第二壓電材料層160中傳遞的聲速，此時，第一壓電材料層130的頻率可約為第二壓電材料層160的頻率的3倍，也就是第一壓電材料層130的厚度T0約為第二壓電材料層160的厚度T1的三分之一，但本發明不以此為限。
在本實施例中，第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120都如同圖1B往y方向延伸呈直線狀，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145也如同圖1B往y方向延伸呈直線狀，第一電極層110與第一壓電材料層130可在y方向上分割成多段，以形成多個沿y方向排列的陣元，且第三電極層140與第二壓電材料層160可在y方向上分割成多段，以形成多個沿y方向排列的陣元。然而，在另一實施例中，對應圖2的剖面結構的上視圖可如圖3所繪示，也就是第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120形成一單陣元圓形超聲波換能器，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145形成一單陣元圓形超聲波換能器。此外，在另一實施例中，圖1A的第一壓電材料層130與第二壓材料層160具有相同寬度的超聲波換能器模組100的第一電極層110、第一壓電材料層130及第二電極層120也可以形成一單陣元圓形超聲波換能器，且第三電極層140、第二壓電材料層160及第四電極層145也可以形成一單陣元圓形超聲波換能器。
圖4為本發明的再一實施例的超聲波換能器模組的剖面 示意圖。請參照圖4，本實施例之超聲波換能器模組100b類似於圖2的超聲波換能器模組100a，而兩者的差異如下所述。在圖2的超聲波換能器模組100a中，第一壓電材料層130的中心軸線A1與第二壓電材料層160的中心軸線A2互相對齊，以達到較佳的感測效果。然而，在本實施例的超聲波換能器模組100b，第一壓電材料層130的中心軸線A1相對第二壓電材料層160的中心軸線A2偏移，而可以適用於不同的應用情境。其中，中心軸線A1與A2例如皆平行於y方向。
圖5為本發明的另一實施例的超聲波換能器模組的剖面示意圖。請參照圖5，本實施例的超聲波換能器模組100c類似於圖2的超聲波換能器模組100a，而兩者的差異如下所述。在本實施例的超聲波換能器模組100c中，第一壓電材料層130的寬度d’大於第二壓材料層160的寬度D’。
綜上所述，在本發明的實施例的超聲波換能器模組中，採用了堆疊的第一壓電材料層與第二壓電材料層，相當於將複數個超聲波換能器整合在一起。因此，本發明的實施例的超聲波換能器模組具有使用便利及降低器材數量與成本的優點。
100:超聲波換能器模組
105:驅動器
106:感測電路
110:第一電極層
120:第二電極層
130:第一壓電材料層
140:第三電極層
145:第四電極層
150:第一匹配層
160:第二壓電材料層
170:絕緣層
180:第二匹配層
T0、T1、T2、T3、T4:厚度
x、y、z:方向

Claims (10)

  1. 一種超聲波換能器模組，包括： 一第一電極層； 一第二電極層； 一第一壓電材料層，配置於該第一電極層與該第二電極層之間； 一第三電極層，其中該第二電極層配置於該第一壓電材料層與該第三電極層之間； 一第四電極層； 一第二壓電材料層，配置於該第三電極層與該第四電極層之間；以及 一絕緣層，配置於該第二電極層與該第三電極層之間， 其中，該第一壓電材料層的厚度所對應的頻率在該第二壓電材料層中所對應的聲波波長為λ1，該第二壓電材料層的厚度為T1，且((2N-1)/4-1/8)×λ1 ＜ T1 ＜ ((2N-1)/4+1/8)×λ1，其中N為正整數。
  2. 如請求項1所述的超聲波換能器模組，更包括一第一匹配層，其中該第四電極層配置於該第二壓電材料層與該第一匹配層之間，該第一壓電材料層的厚度所對應的頻率與該第二壓電材料層的厚度所對應的頻率的平均值為f，f在該第一匹配層中所對應的聲波波長為λ2，該第一匹配層的厚度為T2，且((2K-1)/4-1/8)×λ2 ＜ T2 ＜ ((2K-1)/4+1/8)×λ2，其中K為正整數。
  3. 如請求項2所述的超聲波換能器模組，更包括一第二匹配層，其中該第一匹配層配置於該第四電極層與該第二匹配層之間，f在該第二匹配層中所對應的聲波波長為λ3，該第二匹配層的厚度為T3，且((2M-1)/4-1/8)×λ3 ＜ T3 ＜ ((2M-1)/4+1/8)×λ3，其中M為正整數。
  4. 如請求項1所述的超聲波換能器模組，其中該第一壓電材料層的厚度所對應的頻率在該絕緣層中所對應的聲波波長為λ4，且該絕緣層的厚度小於λ4的十分之一。
  5. 如請求項1所述的超聲波換能器模組，其中該第一壓電材料層在一延伸方向分割成多段，該第一電極層在該延伸方向分割成多段，該第二壓電材料層在該延伸方向分割成多段，該第三電極層在該延伸方向分割成多段。
  6. 如請求項5所述的超聲波換能器模組，其中該第一電極層、該第一壓電材料層及該第二電極層形成一線形陣列超聲波換能器，且該第三電極層、該第二壓電材料層及該第四電極層形成另一線形陣列超聲波換能器。
  7. 一種超聲波換能器模組，包括： 一第一電極層； 一第二電極層； 一第一壓電材料層，配置於該第一電極層與該第二電極層之間； 一第三電極層，其中該第二電極層配置於該第一壓電材料層與該第三電極層之間； 一第四電極層； 一第二壓電材料層，配置於該第三電極層與該第四電極層之間；以及 一絕緣層，配置於該第二電極層與該第三電極層之間， 其中，該第一壓電材料層的厚度與該第二壓電材料層的厚度的差值的絕對值小於該第一壓電材料層的厚度的10%，該第一壓電材料層的寬度為d，該第二壓電材料層的寬度為D，且d＜4D/5。
  8. 如請求項7所述的超聲波換能器模組，更包括一驅動器，電性連接至該第一電極層、該第二電極層、該第三電極層及該第四電極層，且用以同時驅動該第一壓電材料層與該第二壓電材料層。
  9. 如請求項7所述的超聲波換能器模組，更包括一第一匹配層，其中該第四電極層配置於該第二壓電材料層與該第一匹配層之間，該第一壓電材料層的厚度所對應的頻率與該第二壓電材料層的厚度所對應的頻率的平均值為f，f在該第一匹配層中所對應的聲波波長為λ2，該第一匹配層的厚度為T2，且((2K-1)/4-1/8)×λ2 ＜ T2 ＜ ((2K-1)/4+1/8)×λ2，其中K為正整數。
  10. 一種超聲波換能器模組，包括： 一第一電極層； 一第二電極層； 一第一壓電材料層，配置於該第一電極層與該第二電極層之間； 一第三電極層，其中該第二電極層配置於該第一壓電材料層與該第三電極層之間； 一第四電極層； 一第二壓電材料層，配置於該第三電極層與該第四電極層之間；以及 一絕緣層，配置於該第二電極層與該第三電極層之間， 其中，該第一壓電材料層的厚度與該第二壓電材料層的厚度的差值的絕對值小於該第一壓電材料層的厚度的10%，該第一壓電材料層的寬度不同於該第二壓電材料層的寬度。
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