[发明专利]pMUT及pMUT换能器阵列的电极配置

说明书

本发明涉及pMUT及pMUT换能器阵列的电极配置，根据本文所述例示性具体实施例所提供的是各具有第一电极的压致微机械超音波换能器(pMUT)，该第一电极包括第一电极部与第二电极部。该第二电极部可与该第一电极部分别操作。第二电极与该第一电极隔开并且在该第一电极与该第二电极间界定空间。压电材料设置于该空间中。还提供的是pMUT的阵列，其中个别pMUT具有可与阵列诸列操作性联结的第一电极部、以及可与阵列诸行操作性联结的第二电极部。

相关申请案交互参照

本专利主张2016年5月3日提出申请的美国临时专利申请案第62/330,881号，标题为「Method and System for Denser Ultrasonic Transducer Arrays using LimitedSet of Electrical Contacts」的优先权。

技术领域

此专利是关于压致微机械超音波换能器(pMUT)，而且特别的是，是关于pMUT及包括pMUT的换能器阵列用的电极配置。

背景技术

微机械超音波换能器(MUT)持续发展成为人机介面与健康照护应用中的技术元件。随着诸如关键尺寸等限制已获得解决而达到可估量的阶段，微制造技术与技巧近来已进步到使得pMUT可应用于更广且创新的领域。pMUT与电容性微机械超音波换能器(cMUT)不同，并不需要高直流极化电压与小电容性间隙，因而降低驱动电路系统与制造的复杂度。

pMUT的阵列可应用于各种感测领域。举例而言，在大约5毫米(mm)乘5毫米接触区使用大约100个换能器乘100个换能器的阵列可当作每英寸500点(dpi)(间距为50微米(μm))指纹感测器使用。

在pMUT阵列中，各换能器充当像素，并且同时当作驱动器与感测器使用。N个换能器元件的阵列因此需要N²个换能器连接。因此，即便是大小适中的阵列，也需要大量的换能器连接。

典型的pMUT阵列其元件数量少(少于100个振动膜)，正因如此，将各膜片连接至对应的驱动电路系统时，是使各膜片电极对与驱动电子器件进行线接合、覆晶接合、或任何其它一对一对应来达成。先进、高解析度超音波成像用的大量pMUT进行整合时，需要的连接数可能会太复杂且繁琐而无法直接实施。在这些应用中，阵列里的各pMUT典型会有自己的顶端电极，而且这些典型以并联方式连接为单列或行。

因此，希望提供可靠、个别定址的pMUT。另外，希望减少pMUT阵列里需要的换能器连接数，同时仍维持此阵列的逼真度。重新组配可在此阵列中使用的pMUT换能器的电极配置时，可能导致换能器连接数减少。此外，具有已重新组配电极配置的pMUT换能器阵列可降低连接需求。将pMUT的电极配置重新组配时，可通过以最少量电接触进行阵列元件的列/行定址，而更有助于此阵列的操作。再者，其它所欲特征及特性经由随后的详细说明及随附权利要求且搭配附图及此先前技术将变为显而易见。

发明内容

根据本文所述例示性具体实施例所提供的是各具有第一电极的压致微机械超音波换能器(pMUT)，该第一电极包括第一电极部与第二电极部。该第二电极部可与该第一电极部分开操作。第二电极与该第一电极隔开并且在该第一电极与该第二电极间界定空间。压电材料设置于该空间中。

根据本文所述具体实施例进一步提供的是包括多个pMUT的阵列。阵列中的各pMUT具有含第一电极部与第二电极部的第一电极。该第二电极部可与该第一电极部分开操作。第二电极与该第一电极隔开以在该第一电极与该第二电极间界定空间。压电材料设置于该空间中。各pMUT的该第一电极部耦合至第一电连接，并且各pMUT的该第二电极部耦合至第二电连接，其与该第一电连接不同。该第二电极耦合至参考。