[發明專利]多參數聲表面波傳感裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 201910333404.5
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110081918B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 譚秋林;張永威;寇海榮
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01D5/48
• 分類號: G01D5/48;G01M15/05
• 代理公司: 北京致科知識產權代理有限公司 11672
• 代理人: 董玲;魏紅雅

1.一種多參數聲表面波傳感裝置的制備方法，其特征在于，包括：

步驟一：將第一耐高溫壓電晶體基片一側的邊緣部分切除，并在剩余部分上刻蝕出一個凹槽及第一通孔；

步驟二：在與所述第一耐高溫壓電晶體基片直徑相同的第二耐高溫壓電晶體基片上對應所述第一通孔的位置刻蝕出第二通孔；

步驟三：將所述第二耐高溫壓電晶體基片邊緣對齊地鍵合到所述第一耐高溫壓電晶體基片，以密封所述凹槽形成空腔，使所述第一通孔和所述第二通孔連通，所述第二耐高溫壓電晶體基片超出所述第一耐高溫壓電晶體基片的部分形成懸臂梁；

步驟四：在所述第一耐高溫壓電晶體基片的遠離所述第二耐高溫壓電晶體基片的第二表面形成應答天線；

步驟五：在所述第一通孔和所述第二通孔中填充導電材料，所述導電材料電連接所述應答天線；

步驟六：在所述第二耐高溫壓電晶體基片的遠離所述第一耐高溫壓電晶體基片的第一表面相互遠離地形成第一諧振器、第二諧振器和第三諧振器，并形成與所述導電材料電連接的第一電極線和第二電極線，所述第一諧振器形成在所述懸臂梁上，所述第二諧振器形成在所述空腔上，所述第一電極線電連接所述第一諧振器、所述第二諧振器和所述第三諧振器的第一電極組，所述第二電極線電連接所述第一諧振器、所述第二諧振器和所述第三諧振器的第二電極組。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟六具體包括：

在所述第一表面涂敷正性光刻膠；

通過光刻掩膜工藝形成諧振器掩膜結構；

在形成有所述諧振器掩膜結構的所述第一表面通過磁控濺射形成金屬層；

剝離掉剩余的所述正性光刻膠；

在氮氣氛圍中進行高溫退火，以形成所述第一諧振器、所述第二諧振器和所述第三諧振器。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，還包括：

在所述第一表面濺射防護層薄膜；

在所述第一諧振器與所述第二諧振器之間、在所述第二諧振器與所述第三諧振器之間以及在所述第三諧振器與所述第一諧振器之間涂覆吸波材料。

4.一種由權利要求1～3中任一項所述的方法制備的多參數聲表面波傳感裝置，其特征在于，包括：耐高溫壓電晶體基片和相互遠離的第一諧振器、第二諧振器及第三諧振器；

所述耐高溫壓電晶體基片一側的邊緣部分形成有具有第一厚度的懸臂梁，所述耐高溫壓電晶體基片的除去所述懸臂梁的其余部分具有第二厚度，所述第一厚度小于所述第二厚度；所述其余部分中形成有空腔；

所述耐高溫壓電晶體基片具有平整的第一表面，所述第一諧振器形成在所述懸臂梁對應的所述第一表面上，用于傳感振動參數；所述第二諧振器形成在所述空腔對應的所述第一表面上，用于傳感壓力參數；所述第三諧振器形成在所述第一表面上，用于傳感溫度參數；

所述耐高溫壓電晶體基片具有與所述第一表面相對的第二表面，所述其余部分的第二表面上形成有應答天線，所述應答天線電連接所述第一諧振器、所述第二諧振器及所述第三諧振器；

所述第一諧振器、所述第二諧振器和所述第三諧振器均包括叉指換能器、位于所述叉指換能器一側的第一反射柵和位于所述叉指換能器另一側的第二反射柵；所述叉指換能器的第一電極組與所述應答天線的饋線端電連接，所述叉指換能器的第二電極組與所述應答天線的接地端電連接。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述耐高溫壓電晶體基片具有溫度相對敏感傳播方向、壓力相對敏感傳播方向和振動相對敏感傳播方向，所述第一諧振器沿所述振動相對敏感傳播方向設置，以使所述第一諧振器受激產生的聲表面波沿所述振動相對敏感傳播方向傳播；所述第二諧振器沿所述壓力相對敏感傳播方向設置，以使所述第二諧振器受激產生的聲表面波沿所述壓力相對敏感傳播方向傳播；所述第三諧振器沿所述溫度相對敏感傳播方向設置，以使所述第三諧振器受激產生的聲表面波沿所述溫度相對敏感傳播方向傳播。

6.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括貫穿所述第一表面和所述第二表面的電極通孔，所述電極通孔中填充有導電材料，用于使所述應答天線電連接所述第一諧振器、所述第二諧振器及所述第三諧振器。