[发明专利]用于传感应用的表面声波器件的机械封装

说明书

技术领域

实施例大体上涉及声波器件。实施例还涉及SAW(表面声波) 和BAW(体声波)传感器件。实施例另外涉及用于表面声波传感器 器件的机械封装技术和配置。

背景技术

例如基于SAW和/或BAW的传感器等的声波传感器可以在多种 传感应用中使用，例如温度和/或压力传感。这样的表面波传感器还可 以用于探测物质的存在，例如化学物的存在等。表面声波器件典型地 使用光线光刻技术通过放置在压电材料上的梳状叉指式换能器制造。 表面声波器件可具有延迟线或共振器配置。其中已经有效使用SAW 传感器的一个应用涉及车胎的压力和/或温度传感。

这样的传感器通常与车辆通信使得当该车辆移动(即，车轮相对 于车身转动)时可以向操作者显示传感的压力。这样的器件通常是相 对复杂和昂贵的、或备选地不是特别耐用的。在汽车中使用的传感系 统的一个类型是TPMS(轮胎压力监测系统)，其包含固定到车身的 传感器并且因此转动车轮和底盘之间的转动电接触是不需要的。在 TPMS应用中，当轮胎的侧壁变形时传感器杆由于与轮胎侧壁接触而 挠曲。这个系统提供低轮胎压力的指示但也不是非常耐用的。例如在 车轮上的泥或其他碎片可引起错误的读数。此外，仅当轮胎压力明显 降低(对于出现明显的轮胎鼓包所必需的)时这个系统提供指示。显 然，这样的系统完全不能提供实际轮胎压力的读数。

大多数现有技术TPMS系统需要电池以从空气压力和温度传感器 传送读数。电池具有有限的寿命并且在汽车部件经常经历的温度条件 下遭受削弱的性能，从而降低这样的系统的可靠性。另外，电池包含 对环境可以具有有害影响的化学制品。此外，电池自身的重量在高速 时可以引起轮胎形状的变形，引起空气压力的损失和因而产生的安全 问题。因此，较少电池的系统是更加可取的。

轮胎压力传感器已经基于SAW芯片在基底(SAW芯片最终引线 接合到其上)上浮装的配置的组装实现。SAW芯片对小的应力和甚 至涉及例如纳米、微米等微观尺度的位移(其由于CTE(热膨胀系数)、 在不同温度下用于固定芯片到支承结构的粘合剂、封装材料和芯片的 错配，或由于与该粘合剂关于芯片和芯片支承结构的位置相互影响的 在恒定温度下的时间依赖的粘结性而可能容易发生)是高度灵敏的。 这些问题可以导致在不同温度下一段时间期间传感器漂移，导致给定 传感应用的不准确的和不可靠的操作。

参照图1，图示使用现有技术的芯片贴装(die-attachment)方法 的基于SAW的传感器100的侧视图。基于SAW的传感器100使用四 点相对软的粘合剂110用于贴装芯片130到芯片支承基底结构140。 然后固化粘合剂110以完成该过程。软的粘合剂110在固化后提供比 硬或刚性接合粘合剂相对更低的杨氏模量和更低的屈服强度并且具 有时间依赖的性质(例如，粘弹性蠕变)或组合的性质，其在SAW 器件100上产生渐变应力，导致输出在一段时间期间变化(漂移)。 这些粘结性相关的变化可以在给定的温度下产生对SAW芯片130的 渐变应力影响。SAW传感器100对这些应力变化是灵敏的，导致来 自传感器100的输出漂移和差的数据。

参照图2，图示使用现有技术芯片贴装方法的基于SAW的传感器 100的顶视图。基于SAW的传感器100包括四点软的粘合剂110、芯 片130、芯片支承基底结构140和芯片支承突出部150。如在图1中 描绘的软的粘合剂点110主要从传感器100的侧边对芯片130施加渐 变应力。这样的配置引起传感器100在一段时间期间漂移，导致不准 确和不可靠的传感操作和结果。

参照图3，图示使用软粘合剂的传感器漂移对时间的图表200。 如在图3的图表200中示出的，当软的粘合剂被用于贴装芯片130到 芯片支承基底140时传感器漂移是高的。图表200大体上绘制三个共 振器(即，TSAW、RSAW和PSAW)从初始读数的频率漂移数据和 它们的差频Fp和Ft(用于计算压力和温度)。

基于前文，相信需要有改进的设计，其可以引入刚性接合粘合剂 用于贴装芯片到支承基底结构，以用于传感应用以用于获得增强的传 感器性能。相信通过使用本文更加详细地描述的传感器封装方法，可 以消除在所得的SAW传感器器件中的应力影响。

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