近期,英飛凌(Infineon)開(kāi)發(fā)出單芯片集成電容式微機械超聲換能器(CMUT)和專(zhuān)用集成電路(ASIC)的產(chǎn)品,可用于嵌入式開(kāi)關(guān)和醫療傳感器。CMUT的尺寸減小為消費電子、汽車(chē)電子、工業(yè)控制和生物醫療中的超聲波傳感應用開(kāi)辟了新天地,同時(shí)還改進(jìn)了使用更大壓電換能器的現有應用。
CMUT通過(guò)MEMS薄膜的振動(dòng)來(lái)發(fā)送和接收超聲波。這使得固態(tài)觸摸按鈕可以在任何固體材料(例如玻璃甚至金屬)下使用,而不會(huì )使表面變形。這為傳統的機械按鈕提供了一種更耐用、更可靠的替代品,使得設備整體的使用壽命更長(cháng)。與可能受濕度和溫度等環(huán)境因素影響的電容式觸摸按鈕相比,基于CMUT的觸摸按鈕具有完全的水兼容性以及高EMC穩健性。
這項CMUT技術(shù)縮小了按鈕的尺寸,因此可以將其集成到各種設備之中,從智能手機到工業(yè)控制面板。例如,智能手機金屬框架下方的觸摸按鈕或更換汽車(chē)門(mén)把手以獲得簡(jiǎn)潔的設計。
使用MEMS工藝可以將處理芯片與超聲換能器集成在一起,以減小尺寸和噪聲基底。與類(lèi)似尺寸的傳統壓電陶瓷換能器相比,MEMS和ASIC的單片集成可將噪聲基底降低20倍,并將絕對信號提高1000倍,從而簡(jiǎn)化了系統其余部分的設計。
這項CMUT技術(shù)還可用于開(kāi)發(fā)利用超聲波技術(shù)的創(chuàng )新醫療設備,例如用于生命體征監測、健康跟蹤和非侵入性醫療診斷的可穿戴設備。利用這項CMUT技術(shù),醫療設備提供持續的監測和反饋,而不是單一的測量,這可以更早地發(fā)現潛在的健康問(wèn)題并改善患者的治療效果。憑借其緊湊的尺寸和低功耗要求,CMUT是可穿戴和即時(shí)診斷(POCT)應用的理想選擇。
封裝也是關(guān)鍵,英飛凌與意法半導體(ST Microelectronics)、星科金朋(STATS ChipPac)合作,采用嵌入式晶圓級球柵陣列(eWLB)封裝,使用硅基板扇出型連接,便于在柔性基板上組裝。
CMUT還可用于液位傳感,包括通過(guò)非侵入式安裝在水箱底部下方進(jìn)行連續液位測量。后者對于測量洗衣機或洗碗機中的化學(xué)物質(zhì)非常重要,因為這些設備的接觸電極容易被腐蝕。
“我們的超聲波傳感技術(shù)可以實(shí)現非常高的信噪比,并提供高水平的集成度。這就是為什么我們相信這項CMUT技術(shù)代表了行業(yè)的突破!”英飛凌高級總監Emanuele Bodini表示,“我們希望利用這項技術(shù)開(kāi)發(fā)一個(gè)能夠通過(guò)不同行業(yè)服務(wù)于多種用例的超聲波傳感平臺?!?/p>