隔空觸覺應用看漲 imec開發微型超音波陣列技術

作者 : imec

比利時微電子研究中心(imec)於2022年IEEE國際超音波會議(International Ultrasonics Symposium)展示了新型壓電式微型超音波換能器(pMUT)陣列。

該陣列能與平面顯示器(FPD)製程技術相容。新型陣列可以隔空感測高於1kPa的聲壓,滿足隔空觸覺與指向聲波應用。此次開發的pMUT技術不再聚焦晶圓製程,而是朝向與平面顯示器技術相容的方向發展,方便將來與隔空感測應用整合,例如振動觸覺、飛時測距3D感測或手勢識別,並用於智慧型手機或汽車儀表板等新式硬體設計。它還能用來開發車用或消費性產品的非接觸式互動螢幕,或者滿足電競應用。

超音波技術能支援智慧化系統的觸覺回饋功能,提供使用者觸覺體驗。在隔空觸覺應用上,超音波會產生局部壓力場,讓使用者不必觸碰實體就有輕微「觸感」,這類應用需要低頻超音波以高壓運作來實現。現有的解決方案包含大型的壓電元件,它會產生較高頻的聲波,不利於裝置與使用者進行精準互動,另一種則是小型的矽基換能器陣列,但它只能在小範圍內提供短距的觸覺回饋功能。此次發表的pMUT薄膜技術與平面顯示器技術的相容性更高,因而開拓了前所未見的使用體驗深度與廣度,實現更多元的應用。

imec開發的薄膜pMUT陣列技術鎖定了隔空觸覺應用所需的低頻高壓超音波元件。其研究成果顯示,在200kHz~400kHz共振範圍內,隔空最大感測壓力達到1.5kPa,並成功地在矽晶圓製程展示隔空觸覺回饋功能,並獲得同等性能。

 

 

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