[發明專利]聲表面波壓力溫度傳感器

無效

• 申請號: 200910101086.6
• 申請日: 2009-08-03
• 公開（公告）號: CN101650247A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 葉學松;王瓊;貝偉斌;劉峰;王學俊;蔡秀軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01L9/08
• 分類號: G01L9/08;G01K7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種用于測量壓力和溫度的基于聲表面波的傳感器。?

背景技術

聲表面波壓力溫度傳感器可以用來同時測量溫度和壓力信號，目前已經在實際中得到應用，如汽車輪胎的內部壓力和溫度的檢測。通常的聲表面波壓力溫度傳感器，一般是在單個壓電襯底的不同區域安裝多個溫度和壓力聲表面波器件，并在柔性襯底上制作阻抗匹配電路和天線。這種結構設計雖然在多個不同功能傳感器安裝上具有簡便的一次性安裝的優點，但是在同時需要高精度溫度和壓力檢測的情況下，存在著襯底制作面積較大和封裝體積較大的缺點。其原因在于，溫度和壓力聲表面波器件同時會對溫度壓力信號都有響應，這樣使得在同一襯底上制作兩種器件時需要一定的空間隔離。例如，YZ型的鈮酸鋰晶體適合于高靈敏度溫度檢測的溫度傳感器的制作，但在同一襯底上制作相應的壓力傳感器，則靈敏的溫度特性將成為噪聲信號影響壓力傳感器的測量精度；反之，以低溫度系數的ST型石英晶體作為壓力傳感器的襯底材料不僅使得其上的溫度傳感器的靈敏度大大下降，而且溫度傳感器需通過加大與壓力傳感器襯底之間的間距以及一些附加的封裝基底結構設計來減少壓力信號對它的影響。因此，上述結構很難在較小的襯底面積和封裝體積的條件下同時實現溫度和壓力信號的高靈敏度和高精度檢測。此外，對于少數分層封裝設計的器件在電極制作及安裝電氣通路時工藝頗為繁瑣復雜。再則，聲表面波傳感器具有無線測量的優勢，因此，目前較多將之應用于無線遙測領域。在當前較為普遍使用的頻率范圍內，具有微小封裝特性的聲表面波傳感器的天線制作通常是通過在柔性襯底上制作平面印刷天線和安裝相應的阻抗匹配電路得以實現的，這些設計普遍存在天線接收發射效率不高和制作工藝復雜的缺點。?

中國專利CN101248339A公開了一種基于聲表面波的傳感器，該傳感器通過在同一壓電襯底上安裝壓力聲表面波諧振器、溫度聲表面波諧振器和基準諧振器實現同時檢測壓力和溫度信號的功能。這種傳感器結構雖然具有一次性安裝的優點，但傳感器需要較大的襯底面積，且難以做到小型化封裝。此外這種傳感器在滿足壓力測量精度的同時，很難滿足溫度信號的高靈敏檢測。?

中國專利CN101360623A公開了一種聲表面傳感器的結構。在該結構中，壓力、溫度SAW器件安裝于同一塊石英基底上，壓電襯底面積較大，難以同時達到壓力和溫度信號的高靈敏度和高精度檢測。此外，該方案通過無掩膜噴墨技術在柔性襯底上形成一定厚度的平面天線，該天線與聲表面波器件通過倒裝焊接方式連接在一起，這種方式的天線制作和結構封裝工藝復雜，并且平面印制天線的發射接收效率不高。?

發明內容

本發明的目的是提供一種體積小、安裝結構緊湊、封裝工藝簡便的聲表面波壓力溫度傳感器。?

為實現以上發明目的，本發明采用的技術方案是：該聲表面波壓力溫度傳感器主要包括支架、溫度傳感器襯底和壓力傳感器襯底，所述支架的內壁上設有凸起部分，在支架的內壁上設有互不接觸的第一導電層和第二導電層，所述第一導電層和第二導電層覆蓋支架的凸起部分并從支架的一端伸出，所述溫度傳感器襯底和壓力傳感器襯底分別密封安裝在支架的凸起部分的兩側，在所述支架的凸起部分、壓力傳感器襯底和溫度傳感器襯底之間形成密閉的氣體腔，在所述溫度傳感器襯底的內表面上固定有第二聲表面波器件、第一溫度傳感器焊盤和第二溫度傳感器焊盤，所述第一溫度傳感器焊盤置于溫度傳感器襯底和第二導電層之間，所述第二溫度傳感器焊盤置于溫度傳感器襯底和第一導電層之間，在所述壓力傳感器襯底的內表面上固定有第一聲表面波器件、第一壓力傳感器焊盤和第二壓力傳感器焊盤，所述第一壓力傳感器焊盤置于壓力傳感器襯底和第二導電層之間，所述第二壓力傳感器焊盤置于壓力傳感器襯底和第一導電層之間。?

進一步地，本發明在所述溫度傳感器襯底的外表面上固定安裝有阻抗匹配電路、第一信號輸入焊盤、第二信號輸入焊盤、第一信號輸出焊盤和第二信號輸出焊盤，所述第一信號輸入焊盤和第二信號輸入焊盤與阻抗匹配電路的輸入端連接，所述第一信號輸出焊盤和第二信號輸出焊盤均與阻抗匹配電路的輸出端連接。?

進一步地，本發明所述支架的外壁上固定纏繞有螺旋型天線，所述螺旋型天線的兩端分別與第一信號輸出焊盤和第二信號輸出焊盤連接。?

進一步地，本發明所述第一導電層和第二導電層為電鍍的鋁層。?

與現有技術相比，本發明的優點是：?