在2022年IEEE国际超声研讨会上，国际领先的纳米电子学和数字技术研究和创新中心imec展示了一种与平板显示(FPD)工艺技术兼容的压电微加工超声传感器(pMUT)阵列。该阵列显示了1千帕以上的空中声压，这是一个与启用空中触觉和定向声音相关的压力水平。从基于晶圆到兼容fpd的过程，pMUT技术为未来空中应用的集成做好了准备，如振动触觉、飞行时间(3D)传感或手势识别，在智能手机和汽车仪表盘等新的形式因素中。该技术可用于汽车和消费应用中创建非触摸交互式屏幕，或用于游戏。
(A)一个大面积的pMUT阵列，由22个相控环组成，直径500 μ m的pMUT (B)详细信息。
超声波技术可以用来给智能系统配备触觉反馈，给用户一种触觉。在空中触觉的情况下，超声波产生一个局部压力场，使用户在不接触物体的情况下“感觉”到光的感觉。这种应用需要在低超声频率下施加高压。目前的解决方案包括，一方面，大型标准压电元件产生相对较高的频率，阻碍了与用户的精确交互。另一方面，小型硅基微加工传感器阵列只能在小范围内实现近距离触觉反馈。我们的fpd兼容薄膜pMUT技术本质上更兼容显示制造技术。因此，它为应用程序铺平了道路，具有前所未有的领域和深度经验。
在pMUT阵列中心上方30毫米处测量的峰值焦点压力
Imec的兼容fpd的薄膜pMUT阵列现在填补了低频、高压设备的利基，用于大量的半空中应用。我们演示了在200到400 kHz的谐振频率范围内，空气中的峰值压力为~1.5 kPa，复制了基于Si晶圆的平台上成功演示的半空中触觉反馈的性能指标。
“我们目前为感兴趣的各方提供fpd技术的晶圆级演示和原型解决方案。此外，我们正在寻找大规模生产大面积面板和板材的合作伙伴关系，”imec MEMS超声项目总监Erwin Hijzen说。
“将我们的pMUT技术集成到大型面板和显示器上的可能性是实现我们在大面积传感器表面的愿景的一个关键里程碑。我们从用于体内成像的超声换能器开始，现在转移到像触觉这样的空中应用。imec的传感器和执行机构研究员Xavier Rottenberg总结道。
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