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專利名稱：用于減小的滯后和蠕變的聲波傳感器封裝的制作方法
用于減小的滯后和蠕變的聲波傳感器封裝技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵤├ǔＩ婕案袦y設(shè)備及其部件。實(shí)施例還涉及聲波設(shè)備。實(shí)施例尤其涉及表面聲波(SAW)設(shè)備。實(shí)施例還涉及轉(zhuǎn)矩傳感器。
技術(shù)背景聲波傳感器用在各種感測應(yīng)用中，諸如，例如溫度和/或壓力感測 設(shè)備和系統(tǒng)。聲波設(shè)備已經(jīng)在商業(yè)上使用了六十年以上。雖然電信產(chǎn) 業(yè)是聲波設(shè)備的最大用戶，但是它們還用在用于傳感器應(yīng)用的其他領(lǐng) 域中，例如化學(xué)蒸汽檢測。如此命名聲波傳感器是因?yàn)樗鼈兪褂脵C(jī)械 波或聲波作為感測機(jī)制。當(dāng)聲波在材料表面上或穿過材料表面?zhèn)鞑r(shí)， 傳播路徑的任何變化會(huì)影響波的特性。聲波特性的改變可以通過測量傳感器的頻率、幅度或相位特性來 監(jiān)測，并且然后可以與正被測量的相應(yīng)物理量或化學(xué)量相關(guān)。實(shí)際上， 所有的聲波設(shè)備和傳感器使用壓電襯底產(chǎn)生聲波。三種機(jī)制可以對(duì)聲 波傳感器響應(yīng)產(chǎn)生貢獻(xiàn)，即質(zhì)量負(fù)載(mass-loading)、粘彈和聲電效 應(yīng)。化學(xué)物的質(zhì)量負(fù)載改變這類傳感器的頻率、幅度和相位以及Q值。 大多數(shù)聲波化學(xué)檢測傳感器例如依賴于傳感器的質(zhì)量敏感性以及吸收 感興趣蒸汽導(dǎo)致聲波傳感器的增加的質(zhì)量負(fù)載的化學(xué)選擇性涂層。聲波傳感器的例子包括聲波檢測設(shè)備，用于檢測諸如化學(xué)物的物 質(zhì)的存在或諸如溫度和壓力之類的環(huán)境條件。充當(dāng)傳感器的聲波(例 如SAW/BAW)設(shè)備因?yàn)橛伤鼈兊膬?nèi)在高Q因子所引起的低噪聲和對(duì)表面 負(fù)載的高敏感性可以提供高度靈敏的檢測機(jī)制。表面聲波設(shè)備通常使 用光刻技術(shù)利用放置在壓電材料上的梳妝叉指式換能器來制造。表面 聲波設(shè)備可以具有延時(shí)線、濾波器、或諧振器配置。體聲波設(shè)備通常 使用真空鍍覆裝置(諸如CHA、 Transat或Saunder制作的那些)來制 造。電極材料的選擇和電極的厚度由絲極溫度和總加熱時(shí)間控制。電 極的尺寸和形狀由適當(dāng)?shù)难谀Ｊ褂脕矶x。聲波傳感器看來提供優(yōu)勢的一個(gè)領(lǐng)域是在轉(zhuǎn)矩感測的領(lǐng)域。例如， 在引入旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的系統(tǒng)中，通常需要知道這種軸的轉(zhuǎn)矩和速度，以 便控制與可旋轉(zhuǎn)軸相關(guān)的相同或其他設(shè)備。因此，希望以精確、可靠并且不昂貴的方式感測和測量轉(zhuǎn)矩。測量施加到旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩，諸如但不限于汽車中的軸，的傳感 器被用在許多應(yīng)用中。例如，可能希望為了各種本領(lǐng)域已知的目的，測量車輛變速器、車輛引擎，例如曲軸，或車輛的自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)(ABS) 中的旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩。這種類型的轉(zhuǎn)矩測量的一個(gè)應(yīng)用是在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，其中 響應(yīng)于車輛方向盤的操作和/或操縱驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。該系統(tǒng)然后解釋施加到方向盤和其附軸的轉(zhuǎn)矩或旋轉(zhuǎn)的量，以便將該信息轉(zhuǎn)換成合適的命令 用于車輛轉(zhuǎn)向輪的操作裝置。實(shí)施這類傳感器，尤其是SAW石英壓力傳感器和/或轉(zhuǎn)矩傳感器， 的一種解決方案涉及利用全石英封裝(all quartz packaging (AQP)) 配置，這可以最小化石英傳感器襯底和金屬蓋之間的熱膨脹失配。AQP 結(jié)構(gòu)給傳感器提供了希望的性能，包括最小的滯后、低蠕變、低老化 以及改進(jìn)的長期穩(wěn)定性。利用它們內(nèi)在的高Q值(即分辨率)、頻率 輸出(例如數(shù)字的)，無源的和無線設(shè)計(jì)，石英壓力和轉(zhuǎn)矩傳感器在 諸如卡車輪胎壓力檢測和傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩測量之類的應(yīng)用中要優(yōu)于它們的對(duì)手。然而，AQP結(jié)構(gòu)的制造相當(dāng)昂貴。此外，與AQP相關(guān)的高溫處理可 能降低傳感器性能。大多數(shù)石英傳感器利用金屬蓋。在金屬-石英配置 中，可以簡單地放置石英傳感器與適當(dāng)?shù)慕饘俳Y(jié)構(gòu)接觸。由于外部的壓力或轉(zhuǎn)矩可能導(dǎo)致傳感器的高應(yīng)力點(diǎn)中的不穩(wěn)定接觸和微裂縫，結(jié) 果是較差的可重復(fù)性和較低的穩(wěn)定性。人們相信使用粘合劑作為石英 SAW傳感器和金屬結(jié)構(gòu)之間的介質(zhì)可以解決該問題。然而，粘合劑依賴 于時(shí)間的粘彈性在傳感器受到外部壓力或轉(zhuǎn)矩時(shí)可能造成接觸條件的 變化，導(dǎo)致非彈性錯(cuò)誤、大的滯后和蠕變。人們相信這些問題的解決 方案涉及實(shí)施如此處所述的改進(jìn)的聲波感測配置。 發(fā)明內(nèi)容提供以下概述是為了方便對(duì)所公開的實(shí)施例的一些特有創(chuàng)新特征 的理解，并不是打算作全面的說明。通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求書、 附圖和摘要作為一個(gè)整體可以獲得實(shí)施例的各個(gè)方面的全面理解。 因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種改進(jìn)的感測設(shè)備。 本發(fā)明的另一方面是提供一種改進(jìn)的聲波傳感器。本發(fā)明的又一方面是提供一種SAW轉(zhuǎn)矩傳感器，其中減小了蠕變 和滯后。上述方面和其他目的和優(yōu)勢可以如此處所述而實(shí)現(xiàn)。公開了一種 聲波感測儀器和系統(tǒng)，其包括具有石英表面的襯底。聲波感測諧振器 通常從襯底配置，使得石英表面使用粘合劑可附接到金屬軸，該粘合 劑減小了滯后和蠕變并且改進(jìn)了聲波感測諧振器的性能。優(yōu)選地對(duì)金 屬軸進(jìn)行了拋光，以便減小與聲波感測諧振器的石英表面和金屬軸相 關(guān)的局部應(yīng)力和接觸面積。該粘合劑可以被實(shí)施為環(huán)氧粘合劑，其避 免了與接觸面積相關(guān)的直接接觸引起的頻率不穩(wěn)定性。這里公開的聲波感測儀器和/或系統(tǒng)可以引入具有由壓電材料形 成的表面的襯底的使用。這種聲波感測儀器和/或系統(tǒng)還利用從該襯底 配置的聲波感測設(shè)備，其中包括壓電材料表面的該表面使用粘合劑可 附接到金屬軸，該粘合劑減小了蠕變和滯后并且改進(jìn)了聲波感測設(shè)備 的性能。優(yōu)選地，對(duì)由壓電材料形成的表面進(jìn)行拋光，從而提供拋光 過的壓電表面。也可以對(duì)金屬軸拋光，從而減小了與金屬軸和聲波感 測設(shè)備的表面相關(guān)的接觸面積。金屬軸的拋光還減小了與聲波感測設(shè) 備的表面的接觸面積相關(guān)的局部應(yīng)力。使用的粘合劑可以被實(shí)施為環(huán)氧粘合劑，其避免了與接觸面積相 關(guān)的直接接觸引起的頻率不穩(wěn)定性。此外，聲波感測設(shè)備可以被實(shí)施 為全石英封裝(AQP)的聲波傳感器。這種AQP聲波傳感器可以被配置 為石英SAW諧振器傳感器。聲波感測設(shè)備可以進(jìn)一步被配置為引入布 置在襯底上的至少一個(gè)電極的使用。可以從以下類型材料的其中之一實(shí)施所用的壓電材料(x-石英、 鈮酸鋰(LiNb03)，和鉭酸鋰(LiTa03)以及Li2B407、 A1P04、 GaP04、 硅酸鎵鑭(La3Ga5Si014)、 ZnO、和/或外延生長的(Al、 Ga、 In)氮化 物。此外，聲波感測設(shè)備可以被實(shí)施為以下類型傳感器的其中之一， 或其組合，撓性板模式(FMP)傳感器、聲板波(APW)傳感器、表 面橫波(STW)傳感器、和/或剪切水平聲板模式(SH-APM)傳感器。聲波感測設(shè)備還可以被實(shí)施為以下類型傳感器的其中之一幅度 板模式(APM)數(shù)據(jù)傳感器、厚度剪切模式(TSM)數(shù)據(jù)傳感器、表面 聲波(SAW)傳感器、和/或體聲波模式(BAW)傳感器。聲波感測設(shè)備 還可以被實(shí)施為以下類型傳感器的其中之一扭轉(zhuǎn)模式傳感器、樂甫波傳感器、漏泄表面聲波模式(LSAW)傳感器和偽表面聲波模式(PSAW) 傳感器。聲波感測設(shè)備還可以被配置為包括例如以下類型的電極材料 Al、 Pt、 Au、 Rh、 Ir、 Cu、 Ti、 W、 Cr和Ni;或者以下類型的合金 TiN、 CoSi2和WC。這種電極材料也可以從金屬-非金屬化合物配置， 諸如，例如NiCr和/或CuAl。聲波感測設(shè)備還可以被配置為諧振器、 濾波器或延時(shí)線。


附圖進(jìn)一步說明了實(shí)施例，并且與具體實(shí)施方式
一起解釋了這里 所公開的實(shí)施例，在附圖中相似的參考數(shù)字指的是所有不同附圖中相 同或功能相似的元件，附圖被合并到說明書中并作為說明書的一部分。圖1示出了轉(zhuǎn)矩傳感器系統(tǒng)的高級(jí)示圖，其可適用于根據(jù)優(yōu)選實(shí) 施例的^吏用；圖2示出了無線轉(zhuǎn)矩傳感器的透視圖，其可適用于根據(jù)優(yōu)選實(shí)施 例的使用；圖3示出了電子控制單元的側(cè)視圖，其可適用于根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例 的使用；圖4示出了用于控制汽車引擎的系統(tǒng)的高級(jí)示圖，其可適用于根 據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的使用；圖5示出了用于控制汽車變速器的系統(tǒng)的高級(jí)示圖，其可適用于根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的使用；以及圖6示出了用于將轉(zhuǎn)矩檢測數(shù)據(jù)無線傳送到引擎控制單元和/或變 速器控制單元的系統(tǒng)的框圖，其可適用于根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的使用；圖7示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的包括布置在金屬軸上的SAW轉(zhuǎn)矩傳 感器的系統(tǒng)的直觀圖；圖8示出了圖7中所示的SAW轉(zhuǎn)矩傳感器的直觀透視圖；以及圖9示出了示意性輪廓，其示出了微機(jī)制中可觀察的粗糙的表面 和接觸。
具體實(shí)施方式
這些非限制性實(shí)例中所討論的特定值和配置可以被改變并且僅被 引用來說明至少一個(gè)實(shí)施例，并且不打算限制其范圍。圖1示出了轉(zhuǎn)矩傳感器系統(tǒng)100的高級(jí)示圖，其可適用于根據(jù)優(yōu) 選實(shí)施例的使用。注意這里在圖l-6中，相似或相同部分或元件通常由相同的參考數(shù)字來表示。系統(tǒng)100通常包括諸如軸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件110， 轉(zhuǎn)矩感測元件或傳感器104可以位于其上，用于檢測與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件110 相關(guān)的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩傳感器104合并了天線106，天線106可以從合并了 天線108的電子控制單元102接收數(shù)據(jù)并向其發(fā)送數(shù)據(jù)。注意轉(zhuǎn)矩傳 感器104和其相關(guān)的天線106 —起可以形成無線轉(zhuǎn)矩傳感器200。天線 108可以被提供為例如耦合器或電容性耦合天線部件。天線還可以被配 置為例如感性耦合或僅僅是線性天線。圖2示出了可以根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例實(shí)施的無線轉(zhuǎn)矩傳感器200的透 視圖。如圖2中所示，無線轉(zhuǎn)矩傳感器通常由轉(zhuǎn)矩傳感器或感測元件 104和天線106組成，兩者都配置在相同的村底202上。圖3示出了可 以根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例實(shí)施的電子控制單元300的側(cè)視圖。注意電子控制 單元300通常包括單個(gè)襯底302，其上配置控制電子器件102和天線 108。轉(zhuǎn)矩感測元件104可以是例如磁阻感測元件。可選地，轉(zhuǎn)矩感測 元件104可以被配置為聲波感測元件，諸如例如表面聲波(SAW)或體 聲波(BAW)感測部件。如果轉(zhuǎn)矩感測元件104包括聲波感測元件，那 么村底202可以被配置為壓電襯底。注意可以在聲波轉(zhuǎn)矩傳感器的環(huán)境中提供轉(zhuǎn)矩感測元件104。也就 是說，感測元件104可以被配置為聲波感測元件，用于這里所迷的轉(zhuǎn) 矩感測操作。感測元件1(M因此依賴于設(shè)計(jì)考慮可以被提供為例如以 下部件的其中一個(gè)或多個(gè)表面聲波濾波器、表面聲波諧振器、表面 聲波延時(shí)線、體聲波諧振器或其組合。可選地或與這些部件結(jié)合，轉(zhuǎn) 矩感測元件104可以被配置為測量磁通量的磁彈轉(zhuǎn)矩傳感器。這種磁 彈轉(zhuǎn)矩傳感器也可以用于測量其諧振頻率。因此，轉(zhuǎn)矩感測元件104通常附接到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件110，但是控制電子 器件102基本是固定的并且位于軸IIO和無線轉(zhuǎn)矩傳感器200的外部。 因此，信號(hào)在無線轉(zhuǎn)矩傳感器200和電子控制單元300之間傳輸。注 意襯底302可以被提供為例如印刷電路板(PCB)或注入塑料的金屬層，依賴于設(shè)計(jì)考慮。圖4示出了可以根據(jù)一個(gè)實(shí)施例實(shí)施的用于控制汽車引擎402的 系統(tǒng)400的高級(jí)示圖。注意這里可以根據(jù)圖1-3中所示的配置實(shí)施系 統(tǒng)400。在系統(tǒng)400中，軸110的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以連接到引擎402或者與 引擎402結(jié)合使用。無線轉(zhuǎn)矩傳感器200安裝到軸110，用于檢測與軸110相關(guān)的轉(zhuǎn)矩。圖5示出了可以根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例實(shí)施的用于控制汽車變速器的 系統(tǒng)500的高級(jí)示圖。系統(tǒng)500也可以才艮據(jù)圖1-3中所示的配置實(shí)施。 在系統(tǒng)500中，汽車變速器502連接到旋轉(zhuǎn)構(gòu)件或軸110。轉(zhuǎn)矩傳感器 200再次安裝到軸110并且將轉(zhuǎn)矩感測數(shù)據(jù)無線傳送到例如之前所述 的電子控制單元300。圖6示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的用于將轉(zhuǎn)矩檢測數(shù)據(jù)無線傳送到引 擎控制單元602和/或變速器控制單元608的系統(tǒng)600的框圖。再次， 注意在圖1-6中相同或相似的部分或元件通常由相同的參考數(shù)字表示 是重要的。引擎控制單元602可以用于控制與圖4中示出的引擎402 相關(guān)的操作。引擎控制單元602合并了天線612，其將數(shù)據(jù)無線傳送到 無線轉(zhuǎn)矩傳感器200并從其傳送數(shù)據(jù)，無線轉(zhuǎn)矩傳感器200可以位于 軸110上，如前所述。類似地，變速器控制單元608引入了天線610 的使用。變速器控制單元608通常控制與圖5所示的變速器502相關(guān) 的操作。轉(zhuǎn)矩檢測數(shù)據(jù)可以無線地從無線轉(zhuǎn)矩傳感器200傳送到如箭 頭610所示的天線610。到轉(zhuǎn)矩傳感器200和來自引擎控制單元602 的數(shù)據(jù)的無線傳送在圖6中由箭頭604所示。圖7示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的包括布置在金屬軸702上的SAW轉(zhuǎn) 矩傳感器705的系統(tǒng)700的直觀圖。SAW轉(zhuǎn)矩傳感器705由襯底704 形成，襯底704類似于分別在圖2-3中示出的襯底202、 302,但不同 之處在于結(jié)構(gòu)和襯底材料的使用，依賴于設(shè)計(jì)考慮。圖8示出了圖7 中所示的SAW轉(zhuǎn)矩傳感器705的直觀透視圖。注意在圖7-8中相同或 相似的部分或元件通常由相同的參考數(shù)字表示。通常，可以根據(jù)這里 圖1-6中所示的特征修改系統(tǒng)700以供使用。例如，圖7中所示的金 屬軸702類似于圖1中所示的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件110。類似地，圖7-8中所示的 SAW轉(zhuǎn)矩傳感器705可以被實(shí)施為之前所示的轉(zhuǎn)矩傳感器200,雖然具 有或多或少的諧振器元件106、 104。圖7-8中所示的SAW轉(zhuǎn)矩傳感器 705通常用作金屬-石英轉(zhuǎn)矩傳感器，用于感測與金屬軸702相關(guān)的轉(zhuǎn) 矩。系統(tǒng)700通常包括由具有石英表面809的石英襯底702組成的聲 波感測儀器或SAW傳感器705，石英表面809在圖8中更詳細(xì)地示出。 聲波感測儀器或SAW傳感器705通常包括配置在石英表面809上的一個(gè)或多個(gè)SAW諧振器802、 804、 806、 808。注意圖8中所示的SAW諧 振器802、 804、 806、 808基本類似于圖2-3中所示的諧振器部件105、 106、 108。聲波感測儀器或SAW傳感器705因此可以用作具有石英表 面809的聲波感測諧振器。聲波感測諧振器的石英表面809可以使用 粘合劑706附接到金屬軸702，粘合劑706可以減小滯后和蠕變并且改 進(jìn)聲波感測諧振器或傳感器705的性能。優(yōu)選地，可以拋光金屬軸702，如圖7中塊703和箭頭707圖形指 示的，從而減小與聲波感測諧振器設(shè)備705石英表面809和金屬軸702 相關(guān)的接觸面積。如塊703和箭頭707所指示的金屬軸702的拋光還 減小了與聲波感測諧振器設(shè)備或SAW傳感器705的石英表面809的接 觸面積相關(guān)的局部應(yīng)力。粘合劑706可以被配置為環(huán)氧粘合劑，避免了與石英表面809和 金屬軸702的接觸面積相關(guān)的直接接觸引起的頻率不穩(wěn)定性。圖7-8 中所示的配置通常導(dǎo)致減小了諸如傳感器705的金屬-石英轉(zhuǎn)矩傳感器 的蠕變特性。感測石英SAW諧振器設(shè)備705通過環(huán)氧粘合劑706與金 屬軸702接觸，避免了直接接觸引起的頻率不穩(wěn)定性。由于其粘彈特 征，傳感器705的蠕變主要?dú)w因于環(huán)氧樹脂的存在。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以表明隨著表面粗糙度的降低或預(yù)載以及用于粘合劑 706的環(huán)氧樹脂的彈性的增加，傳感器705的蠕變可以被減小。基于這 種實(shí)驗(yàn)，可以使用拋光方法減小蠕變并且改進(jìn)傳感器705的性能。圖9示出了示意性輪廓902、 904和906，其示出了在微機(jī)制中可 觀察的粗糙表面和接觸。示意性902描述了在接觸之前的表面，而示 意性輪廓904示出了在接觸之后的表面。此外，示意性輪廓906示出 了接觸之后的表面。提供圖9中所示的配置是為了解釋金屬-石英表面 (粗糙的)。當(dāng)表面粗糙時(shí)，可得到較小的接觸并且局部應(yīng)力增加。 通常，粘合劑的粘彈性和金屬-石英接觸的應(yīng)力關(guān)系可以導(dǎo)致金屬-石 英傳感器的滯后和蠕變。滯后和蠕變與表面粗糙度、預(yù)載和環(huán)氧粘合 劑相關(guān)。因此作為較大的接觸面積和較少的環(huán)氧樹脂的結(jié)果，較平滑 的表面對(duì)于減小滯后和蠕變是有幫助的。雖然滯后和蠕變可以得益于 較大的預(yù)載，但是對(duì)于預(yù)載有一個(gè)最佳范圍，因?yàn)樘蟮念A(yù)栽導(dǎo)致小 的測量范圍。因此，基于圖9，可以理解的是預(yù)栽可以適用于例如圖 7-8中所示的配置的使用，使得可以利用與金屬軸702和壓電襯底表面809的表面粗糙度有關(guān)的預(yù)載獲得希望的滯后和/或蠕變值。基于上述，可以理解聲波感測儀器705可以引入具有由壓電材料 形成的表面809的襯底704的使用。這種聲波感測設(shè)備705從襯底704 配置，使得表面809構(gòu)成使用粘合劑706可附接到金屬軸702的壓電 材料表面，粘合劑706減小了滯后和蠕變并且改進(jìn)了聲波感測設(shè)備705 的性能。優(yōu)選地，拋光由壓電材料形成的表面809，從而提供了經(jīng)過拋 光的壓電表面。也可以拋光金屬軸702，從而減小了與聲波感測設(shè)備 705的表面809和金屬軸702相關(guān)的接觸面積。金屬軸702的拋光也可 以減小與聲波感測設(shè)備的表面809的接觸面積相關(guān)的局部應(yīng)力。所用的粘合劑706可以被實(shí)施為環(huán)氧粘合劑，避免了與接觸面積 相關(guān)的直接接觸引起的頻率不穩(wěn)定性。此外，聲波感測設(shè)備705可以 被實(shí)施為全石英封裝(AQP)的聲波傳感器。這種AQP聲波傳感器705 可以被配置為石英SAW諧振器傳感器。聲波感測設(shè)備705可以進(jìn)一步 被配置為引入一個(gè)或多個(gè)電極的使用，諸如例如，布置在襯底704上 的電極802、 804、 806、 808。用以實(shí)施襯底704的壓電材料可以是例如諸如a-石英、鈮酸鋰 (LiNb03)，和鉭酸鋰(LiTa03)以及Li2B407、 A1P04、 GaP04、硅 酸鎵鑭(La3Ga5Si014) 、 ZnO、和/或外延生長的(Al、 Ga、 In)氮化物 之類的材料。此外，聲波感測設(shè)備705可以被實(shí)施為諸如例如撓性板 模式(FMP)傳感器、聲板波(APW)傳感器、表面橫波(STW)傳感器、 和/或剪切水平聲板模式(SH-APM)傳感器。聲波感測設(shè)備705也可以被實(shí)施為例如幅度板模式(APM)數(shù)據(jù)傳 感器、厚度剪切模式(TSM)數(shù)據(jù)傳感器、表面聲波(SAW)傳感器、 和/或體聲波模式(BAW)傳感器。聲波感測設(shè)備705也可以被實(shí)施為 扭轉(zhuǎn)模式傳感器、樂甫波傳感器、漏泄表面聲波模式(LSAW)傳感器 和/或偽表面聲波模式(PSAW)傳感器。還可以配置聲波感測設(shè)備705， 例如，4吏得電極802、 804、 806、 808由諸如A1、 Pt、 Au、 Rh、 Ir、 Cu、 Ti、 W、 Cr和/或Ni的電極材料形成；或以下類型的合金形成TiN、 CoSi2和WC。這種電極材料也可以從金屬-非金屬化合物配置，諸如， 例如NiCr和/或CuAl。聲波感測設(shè)備705還可以被配置為諧振器、濾 波器或延時(shí)線。應(yīng)理解上述公開的變化和其他特征和功能，或其可選方案可以結(jié)合到許多不同的系統(tǒng)或應(yīng)用中。而且隨后本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出各 種目前不可見或不可預(yù)測的可選方案、修改、變化或改進(jìn)，這些都意 在包括在隨附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種聲波感測儀器，包括襯底，具有由壓電材料形成的表面；以及從所述襯底配置的聲波感測設(shè)備，其中包括所述壓電材料表面的所述表面可以使用粘合劑附接到金屬軸，該粘合劑減小滯后和蠕變并且改進(jìn)所述聲波感測設(shè)備的性能。
2. 權(quán)利要求l的儀器，還包括指示所述金屬軸和所述表面的表面 粗糙度的預(yù)載，其中利用所述預(yù)栽獲得其希望的滯后值和希望的蠕變 值。
3. 權(quán)利要求l的儀器，其中所述表面被拋光，從而包括經(jīng)過拋光 的壓電表面。
4. 權(quán)利要求l的儀器，其中所述金屬軸被拋光，從而減小了與所 述聲波感測設(shè)備的所述表面和所述金屬軸相關(guān)的接觸面積。
5. 權(quán)利要求4的儀器，其中所述金屬軸被拋光，從而減小了與所 述聲波感測設(shè)備的所述表面的所述接觸面積相關(guān)的局部應(yīng)力。
6. 權(quán)利要求4的儀器，其中所述粘合劑包括環(huán)氧粘合劑，環(huán)氧粘 合劑避免了與所述接觸面積相關(guān)的直接接觸引起的頻率不穩(wěn)定性。
7. —種聲波感測系統(tǒng)，包括襯底，具有由壓電材料形成的表面，其中所述表面被拋光，從而 包括經(jīng)過拋光的壓電表面； 金屬軸；以及從所述襯底配置的聲波感測設(shè)備，其中所述表面可以使用粘合劑 附接到所述金屬軸，該粘合劑減小滯后和蠕變并且改進(jìn)所述聲波感測 設(shè)備的性能，其中所述金屬軸被拋光，從而減小了與所述聲波感測設(shè) 備的所述表面和所述金屬軸相關(guān)的接觸面積，同時(shí)還減小了與所述聲 波感測設(shè)備的所述表面的所述接觸面積相關(guān)的局部應(yīng)力。
8. 權(quán)利要求7的系統(tǒng)，其中所述壓電材料選自包括以下材料的至 少其中之一的材料組ot-石英、鈮酸鋰(LiNb03)，和鉭酸鋰(LiTa03) 以及Li2B407、 A1P04、 GaP04、珪酸鎵鑭(La3Ga5Si014) 、 ZnO、和外 延生長的(Al、 Ga、 In)氮化物。
9. 一種聲波傳感器系統(tǒng)，包括襯底，具有由壓電材料形成的表面，其中所述表面被拋光，從而 包括經(jīng)過拋光的壓電表面，其中所述壓電材料選自包括以下材料的至少其中之一的材料組ct-石英、鈮酸鋰(LiNb03)，和鉭酸鋰(LiTa03) 以及Li2B407、 A1P04、 GaP04、硅酸鎵鑭(La3Ga5Si014) 、 ZnO、和外 延生長的(Al、 Ga、 In)氮化物；以及從所述襯底配置的聲波感測設(shè)備，其中所述表面可以使用粘合劑 附接到所述金屬軸，該粘合劑減小滯后和蠕變并且改進(jìn)所述聲波感測 設(shè)備的性能，其中所述金屬軸被拋光，從而減小了與所述聲波感測設(shè) 備的所述表面和所述金屬軸相關(guān)的接觸面積，同時(shí)還減小了與所述聲 波感測設(shè)備的所述表面的所述接觸面積相關(guān)的局部應(yīng)力。
10.權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所述聲波感測設(shè)備包括諧振器。
全文摘要
一種聲波感測儀器包括具有經(jīng)過拋光的壓電表面的襯底。聲波感測設(shè)備(濾波器、諧振器、或延時(shí)線)通常從襯底配置，使得經(jīng)過拋光的壓電表面可以使用粘合劑附接到經(jīng)過拋光的金屬軸，該粘合劑減小滯后和蠕變并且改進(jìn)所述聲波感測設(shè)備的性能。優(yōu)選地，金屬軸被拋光，以便減小與聲波感測設(shè)備的壓電表面和金屬軸相關(guān)的接觸面積和局部應(yīng)力。粘合劑可以被實(shí)施為環(huán)氧粘合劑，環(huán)氧粘合劑避免了與接觸面積相關(guān)的直接接觸引起的頻率不穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01L3/10GK101283246SQ200680037220
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者J·Z·劉 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司