TWM535429U - 用以產生及接收超音波訊號之壓電裝置 - Google Patents

Description

用以產生及接收超音波訊號之壓電裝置

本創作有關於一種用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置，運用該壓電裝置可建立觸控鍵之功能，可用以開關或控制需要控制之儀器或設施。

隨著科技的進步，在我們的日常生活中充滿著各式各樣的電子產品。在這些電子產品上往往會設置各種人機介面(human-machine interface)，例如按鍵或觸控開關，使用者可透過這些人機介面控制電子產品。

一般的人機介面主要包括機械式按鍵及觸控式按鍵，其中機械式按鍵的尺寸較大，且較容易附著髒污，此外，水氣或是汙染物也容易由按鍵之間隙，滲漏到電子產品之內部，所以，機械式按鍵已逐漸被觸控式按鍵所取代。目前的觸控式按鍵主要包括電阻式觸控式按鍵及電容式觸控按鍵，然而不管是電阻式或電容式的觸控式按鍵，都需要在電子產品的表面額外設置觸控模組，例如觸控面板，並將觸控模組連接控制晶片，以感測使用者的手部動作。

觸控模組及控制晶片的設置都會增加觸控式按鍵的設置成 本，而且，觸控面板之表層多為玻璃薄板，相當容易因外力而破損，此外當觸控式按鍵的表面，或者是使用者的手部有水或油污時，都很有可能會造成觸控式按鍵的感測錯誤。

本創作之一目的，在於提供一種用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置，主要將至少一壓電元件設置在傳導層的第二表面(朝向電子產品內部之表面)，其中該傳導層為能夠傳播超音波的一層材料，通常也可以是電子產品之外殼，並用以將壓電裝置與外界隔開。壓電元件可用以產生超音波並向傳導層的第一表面(朝向電子產品外部之表面)傳送超音波訊號，並用以接收傳導層的第一表面所反射的超音波訊號，此外壓電元件還可以將接收的超音波訊號轉換成電子訊號。當電子產品的使用者觸碰傳導層的第一表面時，將會改變傳導層的第一表面所反射的超音波之訊號強度，使得壓電元件接收的超音波訊號及轉換的電子訊號亦產生變化，藉此將可透過感測電子訊號的變化，得知使用者是否觸碰傳導層的第一表面。

本創作之又一目的，在於提供一種用以產生及接收超音波訊號之壓電裝置，主要將至少一壓電元件設置在傳導層的第二表面，並將壓電元件連接驅動單元及偵測單元，便可使得壓電裝置可感知是否有使用者或其他物件碰觸其傳導層之第一表面，使得壓電裝置具有按鍵或觸控開關的功能，藉此將可降低在電子產品上安裝觸控面板之製作成本。

為達到上述目的，本創作提供一種用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置，包括：一傳導層，包括一第一表面及一第二表面； 一第一黏著層；至少一第一壓電元件，連接第一黏著層，且第一黏著層位於傳導層的第二表面與第一壓電元件之間，其中第一壓電元件包含一第一壓電材料體及至少兩個電極，兩個電極建置於第一壓電材料體上，且不相連結；及至少一第二壓電元件，連接第一壓電元件，且第一壓電元件位於第一黏著層與第二壓電元件之間，其中第二壓電元件包含一第二壓電材料體及至少兩個電極，兩個電極建置於第二壓電材料體上，且不相連結，其中第二壓電元件用以產生超音波訊號，超音波訊號經由第一壓電元件、第一黏著層與傳導層，傳送至傳導層的第一表面，而第一壓電元件則用以接收由傳導層的第一表面所反射的超音波訊號。

本創作還提供一種用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置，包括：一傳導層，包括一第一表面及一第二表面；一第一黏著層；及一壓電元件，連接第一黏著層，且第一黏著層位於傳導層的第二表面與壓電元件之間，其中壓電元件包含一壓電材料體及至少兩個電極，兩個電極建置於壓電材料體上，且不相連接，其中壓電元件用以產生超音波訊號，超音波訊號經由第一黏著層傳送至傳導層的第一表面，而該壓電元件也用以接收傳導層的第一表面所反射的超音波訊號。

10‧‧‧壓電裝置

11‧‧‧傳導層

111‧‧‧第一表面

113‧‧‧第二表面

121‧‧‧第一黏著層

123‧‧‧第二黏著層

13‧‧‧第一壓電元件

131‧‧‧第一壓電材料體

133‧‧‧電極

134‧‧‧包覆電極

135‧‧‧電極

137‧‧‧共用電極

138‧‧‧包覆電極

15‧‧‧第二壓電元件

151‧‧‧第二壓電材料體

153‧‧‧電極

154‧‧‧包覆電極

155‧‧‧電極

171‧‧‧偵測單元

173‧‧‧驅動單元

20‧‧‧壓電裝置

24‧‧‧承載層

26‧‧‧絕緣層

27‧‧‧音阻匹配元件

30‧‧‧壓電裝置

36‧‧‧絕緣層

40‧‧‧壓電裝置

43‧‧‧壓電元件

431‧‧‧壓電材料體

433‧‧‧電極

434‧‧‧包覆電極

435‧‧‧電極

第1圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置一實施例的方塊連接示意圖。

第2圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第3圖：為本創作壓電裝置之壓電元件一實施例的立體示意圖。

第4圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第5圖：為本創作壓電裝置之壓電元件又一實施例的立體示意圖。

第6圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第7圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第8圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第9圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第10圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第11圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第12圖：為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。

第13圖：為本創作壓電裝置之壓電元件又一實施例的立體示意圖。

雖然已透過舉例方式在圖式中描述了本創作的具體實施方式，並在本文中對其作了詳細的說明，但是本創作還允許有各種修改和替換形式。本創作之圖式內容可為不等比例，圖式及其詳細的描述僅為特定型式的揭露，並不為本創作的限制，相反的，依據本創作的專利範圍之精神和範圍內，進行修改、均等構件及其置換，皆為本創作所涵蓋的範圍。

請參閱第1圖，為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置一實施例的方塊連接示意圖。如圖所示，本創作所述的壓電裝置10可用以產生並發送及接收超音波訊號，其中壓電裝置10可用以感知是否有使用者碰觸其表面，使得壓電裝置10具有按鍵或觸控開關的功能，其中壓電裝置10包括一傳導層11、一第一黏著層121、至少一第一壓電元件13及至少一第二壓電元件15。

傳導層11包括一第一表面111及一第二表面113，例如傳導層11可以是電子產品之外殼板體，其中第一表面111是板體的外表面，並可與外界接觸，而第二表面113則是板體的內表面，不與外界直接接觸。

第一壓電元件13連接一第一黏著層121，其中第一黏著層121位於傳導層11的第二表面113與第一壓電元件13之間。在本創作一實施例中，第一壓電元件13可透過第一黏著層121固定在傳導層11的第二表面113，在不同實施例中，亦可於傳導層11的第二表面113與第一黏著層121之間設置其他構件。此外，第一黏著層121亦可以是傳導層11與第一壓電元件13之間的音阻匹配元件，有利於將超音波訊號由第一壓電元件13經由第一 黏著層121傳遞至傳導層11，以及將超音波訊號由傳導層11經由第一黏著層121傳遞至第一壓電元件13。

第二壓電元件15連接第一壓電元件13，例如第一壓電元件13及第二壓電元件15以層疊的方式設置，且第一壓電元件13位於第一黏著層121與第二壓電元件15之間，第一壓電元件13與第二壓電元件15之間也可設置黏著層，以增加第一壓電元件與第二壓電元件間的接合強度。在本創作一實施例中，第二壓電元件15可用以產生超音波訊號，該超音波訊號經由第一壓電元件13、第一黏著層121與傳導層11，傳送至傳導層11的第一表面111。第一壓電元件13則用以接收由傳導層11的第一表面111所反射的超音波訊號，並將接收的超音波訊號轉換成一電子訊號。

具體來說第二壓電元件15可連接一驅動單元173，而第一壓電元件13則連接偵測單元171，例如驅動單元173可用以提供交流電壓給第二壓電元件15，以使得第二壓電元件15產生超音波訊號，而偵測單元171則可以是電壓偵測單元，並用以接收第一壓電元件13產生的電壓，其中偵測單元171可透過接收的電壓變化，得知使用者是否觸碰傳導層11的第一表面111，以使得壓電裝置10可用以感知是否有使用者碰觸其傳導層11之第一表面111，具有按鍵或觸控開關的功能，並可作為電子產品的人機介面。

在實際應用時，傳導層11可以是電子產品的殼體，而第一壓電元件13、第二壓電元件15、偵測單元171及/或驅動單元173則可設置在殼體的內部。一般而言，傳導層11的第一表面111可能會接觸外界的空氣或水，由於傳導層11的第一表面111與外界的空氣、水、油或使用者的手指之間具有相當大的音阻(聲波阻抗)差異，使得超音波訊號會在傳導層11與第一 表面111上之空氣、水、油或使用者的手指之間的介面產生反射，例如於傳導層11的第一表面111產生反射。因此傳導層11的第一表面111將會反射第二壓電元件15所產生的超音波訊號，而第一壓電元件13則會接收反射的超音波訊號，並將其轉換成一電子訊號。

當使用者碰觸傳導層11的第一表面111時，例如使用者以手指碰觸第一壓電元件13及第二壓電元件15延伸位置的第一表面111，由於傳導層11的第一表面111上之空氣、水、油等物質之音阻(聲波阻抗)與使用者之手指的音阻(聲波阻抗)不同，使得超音波訊號由兩者之介面所反射的能量強度不一樣，此時第一壓電元件13所接收到的超音波訊號強度也會不同，而第一壓電元件13依據接收的超音波訊號所轉換的電子訊號亦會產生變化。例如當使用者未碰觸傳導層11的第一表面111時，第一表面111反射的超音波訊號的強度較大，而當使用者的手指碰觸第一表面111時，第一表面111所反射的超音波訊號的強度則會降低。

換言之，當使用者接觸傳導層11的第一表面111時，第一壓電元件13產生的電子訊號將會產生變化。藉此可將第一壓電元件13連接偵測單元171，並透過偵測單元171偵測第一壓電元件13產生的電子訊號的差異，以得知使用者是否觸碰傳導層11的第一表面111，使得本創作所述的壓電裝置10具有可感知是否有使用者碰觸其傳導層11之第一表面111之功能，也就是具有按鍵或觸控開關的功能，例如使用者可透過觸碰壓電裝置10之第一表面111來開啟、關閉、操控或調整安裝有壓電裝置10的電子裝置。

由於壓電裝置10的第一表面111的外觀一般為光滑的平面或曲面，例如金屬表面或塑膠表面，相較於傳統的按鍵來說並不存在間隙 或相關的機械結構，所以不會受到外界的水或濕氣、油汙或其他汙染源之影響，不僅可提高壓電裝置10的使用壽命，亦有利於保持壓電裝置10的清潔。因此本案所述的壓電裝置10不僅可取代傳統的按鍵，更特別適用於惡劣環境，具有防水、抗酸鹼、抗菌、不受汙染等特性。

此外本創作所述的壓電裝置10，主要透過偵測傳導層11的第一表面111所反射的超音波訊號的變化，得知使用者是否接觸傳導層11的第一表面111。即便使用者接觸傳導層11的手部有水或油污，仍舊會改變傳導層11的第一表面111所反射的超音波訊號的強度，並同樣可以偵測到使用者是否接觸傳導層11的第一表面111。

在本創作另一實施例中，第一壓電元件13則用以產生超音波訊號，並將超音波訊號經由第一黏著層121與傳導層11，傳送至傳導層11的第一表面111，而第二壓電元件15則用以接收由傳導層11的第一表面111所反射的超音波訊號。具體來說第一壓電元件13可連接一驅動單元173，而第二壓電元件15則連接偵測單元171。

在本創作一實施例中，如第2圖所示，第一壓電元件13包括一第一壓電材料體131及至少兩個電極133/135，其中兩個電極133/135設置在第一壓電材料體131上，且不相互連接，例如其中一個電極133設置於第一壓電材料體131的下表面，而另一個電極135則設置在第一壓電材料體131的上表面。當然在不同實施例中，亦可將兩個電極133/135設置在第一壓電材料體131的側表面，並使得兩個電極133/135不相互接觸。

第二壓電元件15包括一第二壓電材料體151及至少兩個電極153/155，其中兩個電極153/155設置在第二壓電材料體151上，且不相互 連接，例如其中一個電極153設置於第二壓電材料體151的下表面，而另一個電極155則設置在第二壓電材料體151的上表面。當然在不同實施例中，亦可將兩個電極153/155設置在第二壓電材料體151的側表面，並使得兩個電極153/155不相互接觸。第一壓電材料體131與第二壓電材料體151可以是陶瓷壓電材料(例如：PZT鈦鋯酸鉛、PT鈦酸鉛或是BT鈦酸鋇)或有機壓電材料(例如：聚偏氟乙烯(PVDF))等壓電材料。

在本創作一實施例中，電極133/155位於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間，並可於層疊設置的第一壓電元件13與第二壓電元件15之間設置一第二黏著層123，使得第二黏著層123隔離第一壓電元件13的電極133及第二壓電元件15的電極155，並將第一壓電元件13與第二壓電元件15，緊密地接合在一起，其中第二黏著層123具有絕緣的特性，並可避免第一壓電元件13的電極133及第二壓電元件15的電極155相互導通或短路，如第2圖所示。

在本創作一實施例中，第二壓電元件15的兩個電極153/155可連接一驅動單元173，其中驅動單元173用提供一驅動電源給第二壓電元件15，使得第二壓電元件15產生超音波訊號。第一壓電元件13的兩個電極133/135則連接感測單元171，其中第一壓電元件13可用以將接收的超音波訊號轉換成為一電子訊號，並以感測單元171接收第一壓電元件13所轉換的電子訊號。

在本創作另一實施例中，第一壓電元件13的兩個電極133/135可連接一驅動單元173，其中驅動單元173提供驅動電源給第一壓電元件13，使得第一壓電元件13產生超音波訊號。第二壓電元件15的兩個電 極153/155則連接感測單元171，其中第二壓電元件15可用以將接收的超音波訊號轉換成為電子訊號，並以感測單元171接收第二壓電元件15所轉換的電子訊號。例如第一壓電元件13及/或第二壓電元件15所轉換的電子訊號可以是電壓或電流，而感測單元171則可用以感測電壓或電流的裝置。

如第2圖所示，電極133/155位於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間，並可於層疊設置的第一壓電元件13與第二壓電元件15之間設置一第二黏著層123。在本創作一實施例中，第二黏著層123的平均厚度約介於1-15微米(μm)之間，並可使得電極133及電極155電性相連接。具體來說電極133與155的表面通常具有較粗糙或較突出的部分，這些較粗糙或較突出的部分可能會穿透第二黏著層123，使得第一壓電元件13的電極133及第二壓電元件15的電極155相互導通。如此一來只要連接電極133或電極155之其中之一，便可達到同時連接兩個電極之目的，藉此以減少電路連接之複雜度，並降低生產成本。

在本創作一實施例中，如第3圖所示，第一壓電元件13包括一第一壓電材料體131及兩個電極133/135，其中一個電極133為包覆電極。具體來說，兩個電極133/135分別設置在第一壓電材料體131的不同表面上，其中至少一個電極133包含一包覆電極(Wrap-around electrode)134。包覆電極134之一端與電極133連接，並經由第一壓電材料體131的側邊延伸到設置另一個電極135之第一壓電材料體131的表面，其中包覆電極134與電極135之間存在一間隙，且兩者不互相連接。例如電極133設置在第一壓電材料體131的下表面，而電極135則設置在第一壓電材料體131的上表面，其中設置在第一壓電材料體131之下表面的電極133包含一包覆電極134，包覆電 極134由第一壓電材料體131的側邊延伸至上表面，使得第一壓電材料體131的上表面同時存在包覆電極134與電極135，其中第一壓電材料體131之上表面的包覆電極133與135不相連接。當然在不同實施例中，亦可使得設置在第一壓電材料體131上表面的電極135具有包覆電極134，並由第一壓電材料體131的側邊延伸至下表面，使得第一壓電材料體131的下表面同時存在包覆電極134及電極133。

在實際應用時，第二壓電元件15包括一第二壓電材料體151及兩個電極153/155，其中至少一個電極155包含一包覆電極154。具體來說，兩個電極153/155分別設置在第二壓電材料體151的不同表面上，其中至少一個電極155包含一包覆電極154。該包覆電極154與電極155連接，並延伸到設置另一個電極153之第二壓電材料體151的表面，其中包覆電極154與電極153之間存在一間隙，且兩者不互相連接。

此外，亦可將第2圖的電極133/155整合成一共用電極137，並於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間形成共用電極137，如第4圖所示。設置在第一壓電材料體131上的電極135及共用電極137連接感測單元171，而設置在第二壓電材料體151上的電極153及共用電極137則連接驅動單元173。或者是設置在第一壓電材料體131上的電極135及共用電極137連接驅動單元173，而設置在第二壓電材料體151上的電極153及共用電極137則連接感測單元171。

在本創作一實施例中，如第5圖所示，第一壓電元件13包括一第一壓電材料體131、一電極135及一共用電極137，其中共用電極137包含一包覆電極138。具體來說，電極135及共用電極137分別設置在第一壓 電材料體131的不同表面上，其中共用電極137包含一包覆電極138，包覆電極138之一端與共用電極137連接，並沿著壓電材料體131的側面延伸到設置電極135的表面。例如共用電極137設置在第一壓電材料體131的下表面，而電極135則設置在第一壓電材料體131的上表面，其中設置在第一壓電材料體131之下表面的共用電極137包含一包覆電極138。包覆電極138沿著第一壓電材料體131的側邊延伸至上表面，使得第一壓電材料體131的上表面同時存在包覆電極138與電極135，其中第一壓電材料體131之上表面的包覆電極138及電極135不相連接。當然在不同實施例中，亦可使得設置在第一壓電材料體131上表面的電極135包含一包覆電極134，其中包覆電極134延伸至第一壓電材料體131的下表面，並使得第一壓電材料體131的下表面同時存在包覆電極134及共用電極137。

在實際應用時，第二壓電元件15包括一第二壓電材料體151、電極153及共用電極137，其中共用電極137包含一包覆電極138。具體來說，電極153及共用電極137分別設置在第二壓電材料體151的不同表面上，其中共用電極137包含一包覆電極138，包覆電極138沿著第二壓電材料體151的側面延伸到設置電極153的另一表面。在不同實施例中，電極153可包含一包覆電極154，其中包覆電極154延伸至設置共用電極137的表面。

在製作時可透過多層陶瓷共燒製程，於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間設置共用電極137，例如：製作壓電元件時，在生胚成形階段，可將導電材料或電極材料設置在第一壓電材料體131的生胚與第二壓電材料體151的生胚之間，而後再經由陶瓷材料與電極材料的共燒製程，在第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間形成共用電極137。 透過上述多層陶瓷共燒製程，便可將第一壓電材料體131、第二壓電材料體151及電極137緊密地接合在一起，如此可進一步減少製程步驟和材料使用，並降低此壓電裝置之製作成本。

當傳導層11由具有導電特性的材料所製成時，可選擇將具有絕緣特性的第一黏著層121設置在第一壓電元件13與傳導層11之間，例如第一壓電元件13的電極135與傳導層11的第二表面113之間，以避免第一壓電元件13的電極135與傳導層11電性連接，並造成第一壓電元件13的電氣特性受到傳導層11的影響。

請參閱第6圖，為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。如圖所示，本創作所述的壓電裝置20可用以產生並發送及接收超音波訊號，壓電裝置20可用以感知是否有使用者碰觸其表面，並具有按鍵或觸控開關的功能，其中壓電裝置20包括一傳導層11、一承載層24、一第一黏著層121、至少一第一壓電元件13及至少一第二壓電元件15。

本創作實施例所述之壓電裝置20的傳導層11、第一黏著層121、第一壓電元件13及第二壓電元件15，與上述實施例之壓電裝置10的傳導層11、第一黏著層121、第一壓電元件13及第二壓電元件15相同，在此不再贅述。

本創作實施例的壓電裝置20尚包括一承載層24，其中承載層24位於傳導層11的第二表面113與第一黏著層121之間。一般來說，第一黏著層121通常是高分子材料，而且其厚度可能相當薄，其絕緣效果有可能會比較差，導致第一壓電元件13的電極135與傳導層11可能會產生電性連 接，並導致第一壓電元件13的電氣特性受到影響。本創作實施例所述的承載層24可選用具有優越絕緣性的材質所製成，例如陶瓷材料、軟性印刷電路板FPC(Flexible Printed Circuit)，以確保第一壓電元件13的電極135與傳導層11不致發生電性連結。

此外，亦可適當地設計絕緣層之形狀，則可透過至少一固定單元(未顯示)將承載層24固定在傳導層11的第二表面113上，例如固定單元可以是夾具、膠、釘子或螺絲、塑膠或金屬扣件等。在本創作一實施例中，第一壓電元件13可透過第一黏著層121固定在承載層24，而承載層24則固定在傳導層11的第二表面113上。在不同實施例中，亦可於傳導層11的第二表面113與承載層24之間設置其他構件，例如於傳導層11的第二表面113與承載層24之間設置一音阻匹配元件27，以增進超音波傳送到傳導層11的效率。當然音阻匹配元件27並非本發明的必要構件，亦不為本發明權利範圍的限制。

在本創作一實施例中，第一壓電元件13包括一第一壓電材料體131及至少兩個電極133/135，其中兩個電極133/135設置在第一壓電材料體131上，且不相互連接。第二壓電元件15包括一第二壓電材料體151及至少兩個電極153/155，其中兩個電極153/155設置在第二壓電材料體151上，且不相互連接。第一壓電材料體131與第二壓電材料體151可以是陶瓷壓電材料(PZT)、聚偏氟乙烯(PVDF)等壓電材料。

在本創作一實施例中，電極133/155位於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間，並可於層疊設置的第一壓電元件13與第二壓電元件15之間設置一第二黏著層123，使得第二黏著層123隔離第一壓電元件 13的電極133及第二壓電元件15的電極155，並將第一壓電元件13與第二壓電元件15，緊密地接合在一起，如第7圖所示。當然在不同實施例中，亦可控制第二黏著層123的厚度，例如介於1-15微米(μm)之間，使得第一壓電元件13的電極133及第二壓電元件15的電極155產生電性相連接。

在本創作另一實施例中，亦可將第7圖的電極133/155整合成一共用電極137，並於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間形成共用電極137，如第8圖所示。

在本創作另一實施例中，承載層24可由絕緣的材料所製成，並形成一絕緣層26，其中絕緣層26位於傳導層11的第二表面113與第一黏著層121之間，並透過至少一固定單元(未顯示)將絕緣層26固定在傳導層11的第二表面113上。

透過絕緣層26的設置，可進一步隔絕第一壓電元件13及傳導層11，例如絕緣層26可用以隔離第一壓電元件13的電極135及傳導層11的第二表面113。藉此將可避免第一壓電元件13的電極135與具導電特性的傳導層11接觸，導致第一壓電元件13的電氣特性受到影響。

在本創作一實施例中，電極133/135/153/155及共用電極137均可分別包含包覆電極，如第3圖及第5圖所示的構造及相對應的描述。

請參閱第9圖，為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。如圖所示，本創作所述的壓電裝置30可用以產生並發送及接收超音波訊號，其中壓電裝置30可用以感知是否有使用者碰觸其表面，並具有按鍵、觸控開關或人機介面的功能，其中壓電裝置30包括一傳導層11、一絕緣層36、一第一黏著層121、至少一 第一壓電元件13及至少一第二壓電元件15。

本創作實施例所述之壓電裝置30的傳導層11、第一黏著層121、第一壓電元件13及第二壓電元件15，與上述實施例之壓電裝置10的傳導層11、第一黏著層121、第一壓電元件13及第二壓電元件15相同，在此不再贅述。

本創作實施例的壓電裝置30包括絕緣層36，其中絕緣層36位於第一黏著層121與第一壓電元件13之間。當傳導層11是導電材質時，例如金屬，可透過絕緣層36隔絕第一壓電元件13及傳導層11，例如以絕緣層36隔絕第一壓電元件13的電極135與傳導層11的第二表面113，以避免第一壓電元件13上靠近傳導層11的電極135和傳導層11發生電性連結，導致第一壓電元件13的電氣特性受到影響。

本創作實施例所述第一壓電元件13可包括第一壓電材料體131及至少兩個電極133/135，其中兩個電極133/135設置在第一壓電材料體131上，且不相互連接。第二壓電元件15亦可包括第二壓電材料體151及至少兩個電極153/155，其中兩個電極153/155設置在第二壓電材料體151上，且不相互連接。在本創作一實施例中，電極133/155位於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間，並可於層疊設置的第一壓電元件13與第二壓電元件15之間設置一第二黏著層123，讓第一壓電元件13及第二壓電元件15緊密地接合在一起，如第10圖所示。當然在不同實施例中，亦可控制第二黏著層123的厚度，例如介於1-15微米(μm)之間，使得第一壓電元件13的電極133及第二壓電元件15的電極155產生電性相連接。

在本創作另一實施例中，亦可將第10圖的電極133/155整合 成一共用電極137，並於第一壓電材料體131與第二壓電材料體151之間設置共用電極137，如第11圖所示。

請參閱第12圖，為本創作用以產生並發送及接收超音波訊號之壓電裝置又一實施例的方塊連接示意圖。如圖所示，本創作所述的壓電裝置40可用以產生、發送及接收超音波訊號，其中壓電裝置40可用以感知是否有使用者碰觸其表面，並具有按鍵或觸控開關的功能，其中壓電裝置40包括一傳導層11、一第一黏著層121及至少一壓電元件43。

傳導層11具有第一表面111及第二表面113，其中壓電元件43連接第一黏著層121，並透過第一黏著層121連接傳導層11的第二表面113，使得第一黏著層121位於傳導層11的第二表面113與壓電元件43之間。

壓電元件43包括一壓電材料體431及至少兩個電極433/435，其中兩個電極433/435設置在壓電材料體431上，且不相連接。例如其中一個電極435設置於壓電材料體431的上表面，而另一個電極433則設置在壓電材料體431的下表面。當然在不同實施例中，亦可將兩個電極433/435設置在壓電材料體431的側表面，並使得兩個電極433/435不相互接觸。

壓電元件43可用以產生超音波訊號，該超音波訊號經由第一黏著層121與傳導層11，傳送至傳導層11的第一表面111。此外壓電元件43亦可用以接收傳導層11的第一表面111所反射的超音波訊號，並將接收的超音波訊號轉換成電子訊號。

具體來說，壓電元件43可連接一驅動單元171，例如驅動單元171可連接壓電元件43的兩個電極433/435，其中驅動單元171用以提供驅 動電子訊號給壓電元件43，使得壓電元件43產生超音波訊號。此外感測單元173亦連接壓電元件43，例如連接壓電元件43的兩個電極433/435。壓電元件43可將接收的超音波訊號轉換成電子訊號，而連接壓電元件43的感測單元173則可經由兩個電極433/435接收壓電元件43轉換的電子訊號。

在本創作另一實施例中，亦可於壓電元件43與傳導層11的第二表面113之間額外設置一承載層24或絕緣層26，如第6圖所述的構造。

在本創作一實施例中，如第13圖所示，壓電元件43包括一壓電材料體431及兩個電極433/435，至少一個電極435包含一包覆電極434。具體來說，兩個電極433/435分別設置在壓電材料體431的不同表面上，其中一個電極435包含一包覆電極434。包覆電極434之一端與電極435連結，並沿著壓電材料體431的側面延伸到設置另一個電極433之壓電材料體431的表面。例如電極433設置在壓電材料體431的下表面，而電極435則設置在壓電材料體431的上表面，其中設置在壓電材料體431之上表面的電極435包含一包覆電極434，包覆電極434之一端連結電極435，並沿著壓電材料體431的側邊延伸至下表面，使得壓電材料體431的下表面同時存在包覆電極434與電極433。當然在不同實施例中，亦可使得設置在壓電材料體431下表面的電極433延伸至上表面，並使得壓電材料體431的上表面同時存在包覆電極434及電極435。

在本創作中所述之連接指的是一個或多個物體或構件之間的直接連接或者是間接連接，例如可在一個或多個物體或構件之間存在有一個或多個中間連接物。

說明書中所描述之也許、必須及變化等字眼並非本創作之 限制。說明書所使用的專業術語主要用以進行特定實施例的描述，並不為本創作的限制。說明書所使用的單數量詞(如一個及該個)亦可為複數個，除非在說明書的內容有明確的說明。例如說明書所提及之一個裝置可包括有兩個或兩個以上之裝置的結合，而說明書所提之一物質則可包括有多種物質的混合。

以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

10‧‧‧壓電裝置

11‧‧‧傳導層

111‧‧‧第一表面

113‧‧‧第二表面

121‧‧‧第一黏著層

13‧‧‧第一壓電元件

15‧‧‧第二壓電元件

171‧‧‧偵測單元

173‧‧‧驅動單元

Claims (18)

1. 一種用以產生及接收超音波訊號之壓電裝置，包括：一傳導層，包括一第一表面及一第二表面；一第一黏著層；至少一第一壓電元件，連接該第一黏著層，且該第一黏著層位於該傳導層的第二表面與該第一壓電元件之間，其中該第一壓電元件包含一第一壓電材料體及至少兩個電極，該兩個電極建置於該第一壓電材料體上，且不相連結；及至少一第二壓電元件，連接該第一壓電元件，且該第一壓電元件位於該第一黏著層與該第二壓電元件之間，其中該第二壓電元件包含一第二壓電材料體及至少兩個電極，該兩個電極建置於該第二壓電材料體上，且不相連結，其中該第二壓電元件用以產生一超音波訊號，該超音波訊號經由該第一壓電元件、該第一黏著層與該傳導層，傳送至該傳導層的第一表面，而該第一壓電元件則用以接收由該傳導層的第一表面所反射的該超音波訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓電裝置，還包括一驅動單元，連接該第二壓電元件的該電極，並提供一驅動電子訊號給該第二壓電元件，使得該第二壓電元件產生該超音波訊號；以及一感測單元，連接該第一壓電元件的該電極，其中該第一壓電元件用以將接收的該超音波訊號轉換成為一電子訊號，而該感測單元則用以接收該第一壓電元件所轉換的該電子訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之壓電裝置，還包括至少一承載層位於該傳導層的第二表面與該第一黏著層之間，並透過至少一固定單元將該承載層固定在該傳導層的第二表面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之壓電裝置，還包括至少一音阻匹配元件，位於該傳導層的第二表面與該承載層之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之壓電裝置，還包括至少一絕緣層，位於 該第一壓電元件與該第一黏著層之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之壓電裝置，還包括一第二黏著層位於該第一壓電元件與該第二壓電元件之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之壓電裝置，其中該第二黏著層的厚度介於1-15微米之間，使得該第二黏著層兩側的該第一壓電元件的該電極與該第二壓電元件的該電極電性相連接。
8. 如申請專利範圍第1項所述之壓電裝置，其中該第一壓電元件的該兩個電極設置在該第一壓電材料體的不同表面，而該第二壓電元件的該兩個電極設置在該第二壓電材料體的不同表面，該第一壓電元件及該第二壓電元件的至少一該電極包含至少一包覆電極，該包覆電極由相連接之該電極的表面延伸至設置另一該電極的表面，且該包覆電極與該另一電極不相連接。
9. 一種用以產生及接收超音波訊號之壓電裝置，包括：一傳導層，包括一第一表面及一第二表面；一第一黏著層；至少一第一壓電元件，連接該第一黏著層，且該第一黏著層位於該傳導層的第二表面與該第一壓電元件之間，其中該第一壓電元件包含一第一壓電材料體、一電極及一共用電極，該電極及該共用電極建置於該第一壓電材料體上，且不相連結；及至少一第二壓電元件，連接該第一壓電元件，且該第一壓電元件位於該第一黏著層與該第二壓電元件之間，其中該第二壓電元件包含一第二壓電材料體、一電極及該共用電極，該電極及該共用電極建置於該第二壓電材料體上，且不相連結，其中該第二壓電元件用以產生一超音波訊號，該超音波訊號經由該第一壓電元件、該第一黏著層與該傳導層，傳送至該傳導層的第一表面，而該第一壓電元件則用以接收由該傳導層的第一表面所反射的該超音波訊號。
10. 如申請專利範圍第9項所述之壓電裝置，其中該第一壓電材料體、該第二壓電材料體以及介於該第一壓電材料體和該第二壓電材料體之間 的該共用電極，是以多層陶瓷共燒製程所形成。
11. 如申請專利範圍第9項所述之壓電裝置，其中該共用電極係經由放置一導電材料於該第一壓電材料體與該第二壓電材料體之間，再經由電極燒附製程產生。
12. 如申請專利範圍第9項所述之壓電裝置，其中該第一壓電元件的該電極及該共用電極，設置在該第一壓電材料體的不同表面，而該第二壓電元件的該電極及該共用電極，設置在該第二壓電材料體的不同表面，該共用電極包含至少一包覆電極，該包覆電極由該共用電極延伸至該第一壓電材料體或該第二壓電材料體上設置該電極的表面，該包覆電極與該電極不相連接。
13. 一種用以產生及接收超音波訊號之壓電裝置，包括：一傳導層，包括一第一表面及一第二表面；一第一黏著層；至少一第一壓電元件，連接該第一黏著層，且該第一黏著層位於該傳導層的第二表面與該第一壓電元件之間，其中該第一壓電元件包含一第一壓電材料體及至少兩個電極，該兩個電極建置於該第一壓電材料體上，且不相連結；及至少一第二壓電元件，連接該第一壓電元件，且該第一壓電元件位於該第一黏著層與該第二壓電元件之間，其中該第二壓電元件包含一第二壓電材料體及至少兩個電極，該兩個電極建置於該第二壓電材料體上，且不相連結，其中該第一壓電元件用以產生一超音波訊號，該超音波訊號經由該第一黏著層與該傳導層，傳送至該傳導層的第一表面，而該第二壓電元件則用以接收由該傳導層的第一表面所反射的該超音波訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之壓電裝置，還包括一驅動單元，連接該第一壓電元件，並提供一驅動電子訊號給該第一壓電元件，使得該第一壓電元件產生該超音波訊號，以及一感測單元，連接該第二壓電元件，其中該第二壓電元件用以將接收的該超音波訊號轉換成為一電子 訊號，該感測單元用以接收該第二壓電元件轉換的該電子訊號。
15. 如申請專利範圍第13項所述之壓電裝置，其中該第一壓電元件的該兩個電極設置在該第一壓電材料體的不同表面，而該第二壓電元件的該兩個電極則設置在該第二壓電材料體的不同表面，該第一壓電元件及該第二壓電元件的至少一該電極包含至少一包覆電極，該包覆電極由相連接之該電極的表面延伸至設置另一該電極的表面，且該包覆電極與該另一該電極不相連接。
16. 一種用以產生及接收超音波訊號之壓電裝置，包括：一傳導層，包括一第一表面及一第二表面；一第一黏著層；及一壓電元件，連接該第一黏著層，且該第一黏著層位於該傳導層的第二表面與該壓電元件之間，其中該壓電元件包含一壓電材料體及至少兩個電極，該兩個電極建置於該壓電材料體上，且不相連接，其中該壓電元件用以產生一超音波訊號，該超音波訊號經由該第一黏著層傳送至該傳導層的第一表面，而該壓電元件則用以接收該傳導層的第一表面所反射的該超音波訊號。
17. 如申請專利範圍第16項所述之壓電裝置，還包括一驅動單元，連接該壓電元件，並提供一驅動電子訊號給該壓電元件，使得該壓電元件產生該超音波訊號，以及一感測單元，連接該壓電元件，其中該壓電元件用以將接收的該超音波訊號轉換成為一電子訊號，而該感測單元用以接收該壓電元件轉換的該電子訊號。
18. 如申請專利範圍第16項所述之壓電裝置，其中該壓電元件的該兩個電極設置在該壓電材料體的不同表面，至少一該電極包含至少一包覆電極，該包覆電極由相連接之該電極的表面延伸至設置另一該電極的表面，且該包覆電極與該另一電極不相連接。