[發明專利]一種基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片及其制備方法

在審

• 申請號: 201710812288.6
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107504927A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 牟笑靜;竇韶旭;齊夢珂
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01B17/04
• 分類號: G01B17/04;B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙)50211
• 代理人: 顧曉玲

1.一種基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片，其特征在于，包括：

金屬薄板基底，所述金屬薄板基底具有第一表面和第二表面，在所述金屬薄板基底上形成有壓電薄膜，在所述壓電薄膜之上形成有叉指換能器和反射柵，在叉指換能器和反射柵上形成有絕緣保護層，在壓電薄膜和絕緣保護層上有貫通至底電極和叉指換能器的通孔，在絕緣保護層上的通孔處形成有信號引出盤。

2.如權利要求1所述的基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片，其特征在于，所述金屬薄板基底為金屬或合金材料。

和/或所述金屬薄板其厚度≤10mm且表面平整。

3.如權利要求1所述的基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片，其特征在于，所述所述壓電薄膜為晶粒呈c軸取向的純AlN壓電薄膜或摻雜10at％-43at％鈧元素的AlN壓電薄膜。

4.如權利要求1所述的基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片，其特征在于，所述叉指換能器和反射柵在壓電薄膜上方平行設置，所述叉指換能器和反射柵材料為同一種材料。

5.如權利要求1或4所述的基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片，其特征在于，所述叉指換能器和反射柵的材料為鋁、金、鉬、鉑、銥或其合金。

6.如權利要求1所述的基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片，其特征在于，在金屬薄板基底與壓電薄膜之間形成有底電極，所述底電極可引出接地，也可不引出；

和/或在所述金屬薄板基底內部設置有腔室，所述腔室減薄所述金屬薄板基底的厚度，所述腔室在金屬薄板基底第二表面有開口。

7.如權利要求1或6所述的基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片，其特征在于，在金屬薄板基底與底電極之間形成有二氧化硅平鋪層，或者在金屬薄板基底與底電極之間形成有二氧化硅立體結構與多晶硅立體結構交叉分布的周期性陣列平鋪層；

或者在金屬薄板基底與壓電薄膜之間形成有二氧化硅平鋪層，或者在金屬薄板基底與壓電薄膜之間形成有二氧化硅立體結構與多晶硅立體結構交叉分布的周期性陣列平鋪層；

和/或在叉指換能器和反射柵之上形成有絕緣保護層，在壓電薄膜和絕緣保護層上有貫通至底電極和叉指換能器的通孔，在絕緣保護層上的通孔處形成有信號引出盤。

8.一種權利要求1所述的基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片的應用結構，其特征在于，利用高溫粘接劑將所述高溫應變傳感器芯片粘接于待測應變結構表面，或者用釬焊、擴散焊、激光焊、鎢極氬弧焊將高溫應變傳感器芯片固定連接于待測應變結構表面，粘接或連接時所述金屬薄板基底的第二表面與待測應變結構表面之間有透氣孔，避免形成對氣壓敏感的密封腔體。

9.一種制備基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，提供金屬薄板基底；

S2，在所述金屬薄板基底的正面淀積形成壓電薄膜層；

S3，在所述壓電薄膜層之上淀積形成叉指換能器和反射柵；

S4，淀積形成絕緣保護層；

S5，光刻，刻蝕絕緣保護層和壓電薄膜層，形成貫通至底電極和叉指換能器的通孔；

S6，淀積導電金屬層，光刻，刻蝕，形成信號引出盤；

具有或不具有的步驟S7，在所述金屬薄板基底的第二表面深刻蝕形成腔室，進一步減薄金屬薄板基底的厚度，所述腔室為開放狀態。

10.如權利要求9所述的制備基于金屬薄板和壓電薄膜的聲表面波高溫應變傳感器芯片的方法，其特征在于，所述步驟S2為：在所述金屬薄板基底正面淀積形成底電極，在所述底電極之上淀積形成壓電薄膜層。