阵列式超声波感测器

技术领域

本申请涉及感测领域，尤其涉及一种阵列式超声波感测器。

背景技术

超声波感测器通常利用中空腔室的设计，通过传递的时间、相位，能有效地分辨发射出的超声波及反射的超声波。因此，广泛地应用在各种生理资讯的辨识上。

随着搭配使用的电子装置的轻薄化，超声波感测器轻薄化必须通过缩减中空腔体来达成。然而，随着腔体空间的缩减，可能导致超声波感测器的震动尚未停止就收到反射超声波，在判断上可能造成错误。虽然可以通过另外增加感测器的方式来完成，但仍然有反射角度过大、音压过小等问题，而影响到超声波感测器的灵敏度及感测效果。

发明内容

为了解决现有技术所面临的问题，本申请实施例提供一种阵列式超声波感测器。

阵列式超声波感测器包括半导体基板、第一感测阵列及第二感测阵列。第一感测阵列设置于半导体基板上，且包括两个或两个以上第一超声波感测单元。各第一超声波感测单元包括第一正电极及第一负电极，第一超声波感测单元的第一正电极彼此串接，且第一超声波感测单元的第一负电极彼此串接。第二感测阵列设置于半导体基板上，且包括两个或两个以上第二超声波感测单元。各第二超声波感测单元包括第二正电极及第二负电极，第二超声波感测单元的第二正电极彼此串接，第二超声波感测单元的第二负电极彼此串接。第一感测阵列与第二感测阵列的其中一者用以发射超声波，而另一者用以接收反射的超声波。

在一些实施例中，第一感测阵列中的第一超声波感测单元与第二感测阵列中的第二超声波感测单元数量不同。更详细地，在一些实施例中，第一感测阵列中的第一超声波感测单元排列成矩形，第二感测阵列被矩形所围绕。

在一些实施例中，第一超声波感测单元与第二超声波感测单元共同排列成矩阵，第一超声波感测单元及第二超声波感测单元是以相邻的斜线交互排列。

在一些实施例中，第一超声波感测单元与第二超声波感测单元共同排列成矩阵，其中第一超声波感测单元与第二超声波感测单元在以横排或直列交错排列。

在一些实施例中，第一感测阵列中的第一超声波感测单元与第二感测阵列中的第二超声波感测单元数量相同。更详细地，在一些实施例中，第一超声波感测单元排列成第一矩阵、第二超声波感测单元排列成第二矩阵，第一矩阵与第二矩阵相邻设置。

在一些实施例中，第一正电极与第二正电极为n型氮化铝(Al N+)所制成、第一负电极与第二负电极为p型氮化铝(Al N-)制成。

在一些实施例中，第一超声波感测单元及第二超声波感测单元中的中空腔室高度范围是0.8至1.5mm。

上述实施例中，通过将两个或两个以上第一超声波感测单元串接成第一感测阵列、将两个或两个以上第二超声波感测单元串接成第二感测阵列，并分别发射及接收超声波，可以解决了现有技术上的各种问题，能配合更加轻薄化，并提升了音压，而提升了感测的灵敏性。

附图说明

图1是本申请中阵列式超声波感测器第一实施例的俯视图。

图2是本申请中阵列式超声波感测器第一实施例的局部剖视图。

图3是本申请中阵列式超声波感测器第二实施例的俯视图。

图4是本申请中阵列式超声波感测器第三实施例的俯视图。

图5是本申请中阵列式超声波感测器第四实施例的俯视图。

附图标记说明：

1:阵列式超声波感测器；

10:半导体基板；

2R:第一矩阵；

20:第一感测阵列；

21:第一超声波感测单元；

211:第一正电极；

213:第一负电极；

215:中空腔室；

27:接触区；

29:接触区；

30:第二感测阵列；

3R:第二矩阵；

31:第二超声波感测单元；

311:第二正电极；

313:第二负电极；

315:中空腔室；

37:接触区；

39:接触区；

D:高度。

具体实施方式

应当理解的是，组件被称为「连接」或「设置」于另一组件时，可以表示组件是直接位另一组件上，或者也可以存在中间组件，通过中间组件连接组件与另一组件。相反地，当组件被称为「直接在另一组件上」或「直接连接到另一组件」时，可以理解的是，此时明确定义了不存在中间组件。

另外，术语「第一」、「第二」、「第三」这些术语仅用于将一个组件、部件、区域、或部分与另一个组件、部件、区域、层或部分区分开，而非表示其必然的先后顺序。此外，诸如「下」和「上」的相对术语可在本文中用于描述一个组件与另一组件的关系，应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他组件的「下」侧的组件将被定向在其他组件的「上」侧。此仅表示相对的方位关系，而非绝对的方位关系。

图1是本申请中阵列式超声波感测器第一实施例的俯视图。如图1所示，阵列式超声波感测器1包括半导体基板10、第一感测阵列20及第二感测阵列30。第一感测阵列20设置于半导体基板10上，且包括两个或两个以上第一超声波感测单元21，各第一超声波感测单元21包括第一正电极211及第一负电极213。第一超声波感测单元21的第一正电极211彼此串接，第一超声波感测单元21的第一负电极213彼此串接，从而，通过串接的方式，使得两个或两个以上第一超声波感测单元21组成第一感测阵列20。

第二感测阵列30设置于半导体基板10上，且包括两个或两个以上第二超声波感测单元31。各第二超声波感测单元31包括第二正电极311及第二负电极313。第二超声波感测单元31的第二正电极311彼此串接，第二超声波感测单元31的第二负电极313彼此串接，从而，通过串接的方式，使得两个或两个以上第二超声波感测单元31组成第二感测阵列30。在此，第一感测阵列20与第二感测阵列30的其中一者用以发射超声波，而另一者用以接收反射的超声波。

换言之，通过两个或两个以上第一超声波感测单元21组成第一感测阵列20、两个或两个以上第二超声波感测单元31组成第二感测阵列30，可以在阵列式超声波感测器1更加轻薄化时，具有较大的音压。另外，可以将第一感测阵列20与第二感测阵列30分别设定为发送端/接收端、接收端/发射端。可以确保单向的进行，避免杂讯干扰。

再次参阅图1，第一感测阵列20中的第一超声波感测单元21与第二感测阵列30中的第二超声波感测单元31数量不同。更详细地，第一感测阵列20中的第一超声波感测单元21排列成矩形，第二感测阵列30被矩形所环绕。如此，第一超声波感测单元21邻近于第二超声波感测单元31，构成多个发送端/接收端的组合，入射/反射在各个角度，均能够进行感测。

在此，第一正电极211与第二正电极311为n型氮化铝(AI N+)所制成、第一负电极213与第二负电极313为p型氮化铝(Al N-)制成，也可将两者倒置使用。另外，各第一正电极211之间、各第二正电极311之间、各第一负电极213之间、及各第二负电极313之间，可以通过焊垫、金属线路来串接，再串接到外围的接触区27、37、29、39。然而，这仅为示例，而非用以限制。图中的接线方式仅为示例，而非实际的连接方式，实际上可以通过镀覆金属、微影蚀刻的方式来制作。

图2是本申请中阵列式超声波感测器第一实施例的局部剖视图。如图2所示，同时参阅图1，实际上第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31可以为相同的压电感测元件，通过抽真空的中空腔室215、315，来区别入射波及反射波。各第一超声波感测单元21及各第二超声波感测单元31中的中空腔室215、315高度D范围是0.8至1.5mm，较佳为1至1.2mm。借由将第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31设置为阵列，即便中空腔室215、315的高度受到限制，音压受到限制，仍可以通过阵列的方式来达到良好的感测效果。

图3是本申请中阵列式超声波感测器第二实施例的俯视图。如图3所示，第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31共同排列成单一阵列，第一超声波感测单元21及第二超声波感测单元31在同一横排及同一直列上交错排列。也就是，第一超声波感测单元21在横向及直向，均与第二超声波感测单元31相邻。阵列的形状可以为矩形、三角形、梯形、菱形等形状，但不限于此。图3以6x6的矩阵为示例。第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31共同排列成矩阵，第一超声波感测单元21及第二超声波感测单元31除了在同一横排及同一直列上交错排列，更是以相邻的斜线交互排列。也就是，以斜线的方式串接各第一正电极211、各第二正电极311、各第一负电极213、各第二负电极313，在连接到外侧的接触区27、37、29、39。

在第二实施例中，第一超声波感测单元21及第二超声波感测单元31的数量以相同为例，但实际上也可以不同，可以依据所需感测的区域来调整实际的电路布局。

图4是本申请中阵列式超声波感测器第三实施例的俯视图。如图4所示，第三实施例中，第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31共同排列成矩阵，第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31以横排交错排列。但以上仅为示例，若将图形倒置，第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31为直列交错排列。同样地，这也是设计使得第一超声波感测单元21邻近于第二超声波感测单元31，构成多个发送端/接收端的组合，入射/反射在各个角度，均能够进行感测。

图5是本申请中阵列式超声波感测器第四实施例的俯视图。如图5所示，第一超声波感测单元21排列成第一矩阵2R、第二超声波感测单元31排列成第二矩阵3R，第一矩阵2R与第二矩阵3R相邻设置。在此，虽然图中，第一矩阵2R的第一超声波感测单元21与第二矩阵3R中的第二超声波感测单元31均是排列成3x3的矩阵，但实际上第一超声波感测单元21与第二超声波感测单元31的数量、形状，可以为相同或不同。

综上所述，通过将两个或两个以上第一超声波感测单元21串接成第一感测阵列20、将两个或两个以上第二超声波感测单元31串接成第二感测阵列30，并分别发射及接收超声波，可以解决了现有技术上的各种问题，能配合更加轻薄化，并提升了音压，而提升了感测的灵敏性。

虽然本申请实施例的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本申请实施例，任何本领域的技术人员，在不脱离本申请实施例的精神所作些许的更动与润饰，都应涵盖于本申请的实施例的保护范围内。