[發明專利]一種聲表面波諧振器及其制作方法

有效

• 申請號: 201410364106.X
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104092446A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 高翔
• 申請（專利權）人: 常州智梭傳感科技有限公司
• 主分類號: H03H9/25
• 分類號: H03H9/25;H03H3/007
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 徐琳淞

技術領域

本發明涉及一種聲表面波諧振器，特別涉及一種聲表面波諧振器及其制作方法。

背景技術

無線傳感器技術在對移動物體的檢測、以及在危險環境，如高溫，高電磁輻射等場景中的測量應用中具有很大的應用前景。基于聲表面波(SAW)的傳感器是完全無源的(無電池)，在許多應用中具有很高的可靠性。當聲表面波傳感器與無線回波讀寫器配合時，無線信息傳輸范圍可以達到5米。

通過測量單端口SAW諧振器諧振頻率的變化，延遲線濾波器中心頻率的變化，差分延遲線或反射延遲線時間延遲的變化，我們即能夠測量出的溫度變化。例如，對溫度測量的精度要求一般的情況下，一個SAW溫度傳感器通常采用一個單端口單模諧振器。這種方式簡單，成本低，對于單個射頻讀寫器同時進行多點監控比較適合。現有技術中，有兩種不同的單端口單模SAW諧振器的設計：同步和反同步。在同步的SAW諧振器的設計中，反射柵電極形成了中央的IDT電極的周期性的擴展，即，Λ_REF等于Λ_IDT，腔體長度Lc是(2n+1)Λ_IDT/2，其中n是一個整數。比如說明書附圖1是一個同步模式的單端口單模的SAW諧振器的S11頻率響應的一個例子。雖然反同步模式是存在的(位于439.1MHz)，但與同步模式(435.6MHz)相比是非常弱的。然而，在反同步單端口SAW諧振器的設計中，中心腔不再是(2n+1)Λ_IDT/2，并且換能器電極的周期和反射柵的周期一般來講是不同的，即Λ_REF≠Λ_IDT。說明書附圖2是一個單端口單模反同步的SAW諧振器S11的頻率響應的一個例子。雖然同步模式是存在的(位于430.1MHz)，但與反同步模式(434.2MHz)相比是非常弱的。

使用單端口單模諧振器進行溫度或其它物理量的測量有下列缺點：(1)由于制造過程中的差異，每個傳感器都需要進行校準；(2)由于器件老化和環境的變化，測量前需要對每個傳感器進行校準；(3)測量易受傳感器器件老化的影響；(4)測量易受傳感器和RF讀取器之間的距離的影響；(5)測量易受該環境中傳感器頭和射頻讀寫器之間的電磁波干擾。

由于上述問題，使用單個單端口單模SAW諧振器從事溫度測量或任何其他物理量測量的運營成本是比較高的。當對測量的精度有更高的要求時，要采用差分測量方式，即在一個設計上有兩個單模諧振器。它通常是將物理上的兩個單模SAW諧振器放在單個芯片上，電氣上并行地連接，并氣密地封裝在一個單一的金屬或陶瓷封裝內。在現有技術中，差分溫度測量的SAW傳感器都是使用兩個單端口單模諧振器：(1)兩個諧振器位于在同一壓電襯底表面，二者傳播方向相同但諧振頻率不同；或者(2)兩個諧振器位于在同一壓電襯底表面，二者傳播方向不同(兩個不平行的聲波軌道)，它們的諧振頻率可以相同也可以不同。由于這兩種方式都是一個芯片上的兩個獨立的設計，因此，它容易受到制造過程中差異的影響，同時芯片尺寸較大，成本高。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術存在的問題，提供一種測量穩定準確，芯片尺寸小，成本低的聲表面波諧振器的制作方法，根據該方法可以得到單端口卻能同時支持兩個強度相等的諧振模式的聲表面波諧振器。

實現本發明目的的技術方案是一種聲表面波諧振器的制作方法，包括一個叉指換能器、設置于叉指換能器兩側的反射柵以及諧振空腔；所述諧振空腔位于叉指換能器與反射柵之間，或者位于叉指換能器的中部；

步驟為：步驟一：以單端口反同步模式聲表面波諧振器為制作基礎，叉指換能器電極的周期Λ_IDT與反射柵電極的周期Λ_REF之間的關系為Λ_IDT≠Λ_REF；

步驟二：增加叉指換能器的電極數量N_IDT，直至出現同步諧振高峰；

步驟三：調整諧振空腔的寬度d，直至出現反同步諧振高峰；

步驟四：微調叉指換能器(1)的電極數量N_IDT，反射柵(2)的電極數量N_REF,以及叉指換能器(1)電極的周期Λ_IDT與反射柵(2)電極的周期Λ_REF之比Λ_IDT/Λ_REF，直至同步諧振高峰的強度與反同步諧振高峰強度相等。

所述步驟二中：0.5<N_IDT|Γ|<0.6，|Γ|為叉指換能器每個電極的反射系數。