[发明专利]声表面波压力温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量压力和温度的基于声表面波的传感器。 

背景技术

声表面波压力温度传感器可以用来同时测量温度和压力信号，目前已经在实际中得到应用，如汽车轮胎的内部压力和温度的检测。通常的声表面波压力温度传感器，一般是在单个压电衬底的不同区域安装多个温度和压力声表面波器件，并在柔性衬底上制作阻抗匹配电路和天线。这种结构设计虽然在多个不同功能传感器安装上具有简便的一次性安装的优点，但是在同时需要高精度温度和压力检测的情况下，存在着衬底制作面积较大和封装体积较大的缺点。其原因在于，温度和压力声表面波器件同时会对温度压力信号都有响应，这样使得在同一衬底上制作两种器件时需要一定的空间隔离。例如，YZ型的铌酸锂晶体适合于高灵敏度温度检测的温度传感器的制作，但在同一衬底上制作相应的压力传感器，则灵敏的温度特性将成为噪声信号影响压力传感器的测量精度；反之，以低温度系数的ST型石英晶体作为压力传感器的衬底材料不仅使得其上的温度传感器的灵敏度大大下降，而且温度传感器需通过加大与压力传感器衬底之间的间距以及一些附加的封装基底结构设计来减少压力信号对它的影响。因此，上述结构很难在较小的衬底面积和封装体积的条件下同时实现温度和压力信号的高灵敏度和高精度检测。此外，对于少数分层封装设计的器件在电极制作及安装电气通路时工艺颇为繁琐复杂。再则，声表面波传感器具有无线测量的优势，因此，目前较多将之应用于无线遥测领域。在当前较为普遍使用的频率范围内，具有微小封装特性的声表面波传感器的天线制作通常是通过在柔性衬底上制作平面印刷天线和安装相应的阻抗匹配电路得以实现的，这些设计普遍存在天线接收发射效率不高和制作工艺复杂的缺点。 

中国专利CN101248339A公开了一种基于声表面波的传感器，该传感器通过在同一压电衬底上安装压力声表面波谐振器、温度声表面波谐振器和基准谐振器实现同时检测压力和温度信号的功能。这种传感器结构虽然具有一次性安装的优点，但传感器需要较大的衬底面积，且难以做到小型化封装。此外这种传感器在满足压力测量精度的同时，很难满足温度信号的高灵敏检测。 

中国专利CN101360623A公开了一种声表面传感器的结构。在该结构中，压力、温度SAW器件安装于同一块石英基底上，压电衬底面积较大，难以同时达到压力和温度信号的高灵敏度和高精度检测。此外，该方案通过无掩膜喷墨技术在柔性衬底上形成一定厚度的平面天线，该天线与声表面波器件通过倒装焊接方式连接在一起，这种方式的天线制作和结构封装工艺复杂，并且平面印制天线的发射接收效率不高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小、安装结构紧凑、封装工艺简便的声表面波压力温度传感器。 

为实现以上发明目的，本发明采用的技术方案是：该声表面波压力温度传感器主要包括支架、温度传感器衬底和压力传感器衬底，所述支架的内壁上设有凸起部分，在支架的内壁上设有互不接触的第一导电层和第二导电层，所述第一导电层和第二导电层覆盖支架的凸起部分并从支架的一端伸出，所述温度传感器衬底和压力传感器衬底分别密封安装在支架的凸起部分的两侧，在所述支架的凸起部分、压力传感器衬底和温度传感器衬底之间形成密闭的气体腔，在所述温度传感器衬底的内表面上固定有第二声表面波器件、第一温度传感器焊盘和第二温度传感器焊盘，所述第一温度传感器焊盘置于温度传感器衬底和第二导电层之间，所述第二温度传感器焊盘置于温度传感器衬底和第一导电层之间，在所述压力传感器衬底的内表面上固定有第一声表面波器件、第一压力传感器焊盘和第二压力传感器焊盘，所述第一压力传感器焊盘置于压力传感器衬底和第二导电层之间，所述第二压力传感器焊盘置于压力传感器衬底和第一导电层之间。 

进一步地，本发明在所述温度传感器衬底的外表面上固定安装有阻抗匹配电路、第一信号输入焊盘、第二信号输入焊盘、第一信号输出焊盘和第二信号输出焊盘，所述第一信号输入焊盘和第二信号输入焊盘与阻抗匹配电路的输入端连接，所述第一信号输出焊盘和第二信号输出焊盘均与阻抗匹配电路的输出端连接。 

进一步地，本发明所述支架的外壁上固定缠绕有螺旋型天线，所述螺旋型天线的两端分别与第一信号输出焊盘和第二信号输出焊盘连接。 

进一步地，本发明所述第一导电层和第二导电层为电镀的铝层。 

与现有技术相比，本发明的优点是：