CN101061379A - 基座包含交叉影线图案的表面声波系统 - Google Patents

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CN101061379A CNA2005800381214A CN200580038121A CN101061379A CN 101061379 A CN101061379 A CN 101061379A CN A2005800381214 A CNA2005800381214 A CN A2005800381214A CN 200580038121 A CN200580038121 A CN 200580038121A CN 101061379 A CN101061379 A CN 101061379A
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Abstract

本文公开一种表面声波管芯系统和方法，包括含有在基座与封盖之间布置并密封的一个或多个表面声波管芯的表面声波传感器。粘和剂一般用于将一个或多个表面声波管芯固定在基座上，它具有在其上形成的交叉影线图案以允许粘合剂附着在基座上。粘合剂被放在表面声波管芯将被定位的位置下面。之后表面声波管芯被压入粘合剂，通过随后粘合剂的固化表面声波管芯被牢固地固定在适当的位置，同时保持表面声波传感器相关的感测应用所要求的灵活性。

Description

基座包含交叉影线图案的表面声波系统
技术领域
[001]实施例一般涉及感测设备和技术。实施例还涉及交叉指型表面波传感器设备，如表面声波(SAW)设备和传感器。实施例还涉及用于监控车辆轮胎的轮胎压力传感器。
背景技术
[002]声波传感器用在多种感测应用如温度和/或压力感测设备和系统中。表面波传感器的例子包括诸如声波传感器的设备，它可用于检测物质(如化学品)的存在。由于对表面负荷和低噪音的高灵敏度，作为传感器的声学波或声波(如SAW/BAW)设备可提供高灵敏度的检测机制，它起因于它们固有的高品质因数。表面声波设备通常使用光刻技术和放在压电材料上的梳状交叉指型换能器被制造。表面声波设备可有延迟线或共振器配置。
[003]表面声波(SAW)传感器已被有效利用的一种应用包括车辆轮胎的压力和/或温度的感测。轮胎压力传感器被装配成SAW管芯浮动在基座上的形式，其中SAW管芯最终被线焊在基座上。该配置的一个问题是SAW管芯在线焊装配过程中通常不能保持居中，导致较低的成品率。
发明内容
[004]下面提供的发明内容帮助理解本发明独特的创新特征但并不旨在完整描述。本发明不同方面的完整评价可通过把整个说明书、权利要求书、附图和摘作为一个整体而获取。
[005]因此本发明的一个方面是提供改进的传感器设备和感测技术。
[006]本发明的另一方面是提供改进的表面波传感器设备。
[007]本发明还有一个方面是提供改进的交叉指型表面波设备用于压力感测目的。
[008]本发明的上述各方面和其它目标以及优势现在可如本文所描述被实现。本文公开一种表面声波管芯系统和方法，包括含有在基座与封盖之间布置并密封的一个或多个表面声波管芯的表面声波传感器。粘和剂一般用于将一个或多个表面声波管芯固定在基座上，它配置有在其上形成的交叉影线图案以允许粘合剂附着在基座上。粘合剂被放在表面声波管芯将被定位的位置下面。之后表面声波管芯被压入粘合剂，由此通过随后粘合剂的固化，表面声波管芯被牢固地固定在适当的位置，同时保持表面声波传感器相关的感测应用所要求的灵活性。
[009]因此，表面声波管芯被初始定位，同时仍然允许它通过位于表面声波管芯下的粘合剂而随着压力弯曲。交叉影线图案与表面声波管芯在尺寸上相同并可提供传感器放置和粘合剂附着的直观位置。表面声波管芯可包括一个或多个交叉指型换能器，它在基座和封盖包围的压电衬底上形成。
附图说明
[0010]被结合形成说明书的一部分的附图进一步描述本发明并且连同本发明的详细说明用于解释本发明的原理，其中贯穿各个视图的相似附图标记代表相同或功能相似的元件。
[0011]图1描述交叉指型表面波设备的透视图，它可根据本发明的一个实施例被实现。
[0012]图2描述根据本发明的一个实施例的沿着图1中交叉指型表面波设备的线A-A的横断面视图。
[0013]图3描述交叉指型表面波设备的透视图，它可根据本发明的备选实施例被实现。
[0014]图4描述根据本发明的一个实施例的沿着图3中交叉指型表面波设备的线A-A的横断面视图。
[0015]图5描述轮胎传感器系统的分解图，它可根据本发明的备选实施例被实现。
[0016]图6描述传感器的顶视图和侧视图，它可根据本发明的一个实施例被实现。
[0017]图7描述声波传感器系统的框图，它可根据本发明的优选实施例被实现。
[0018]图8描述声波传感器系统的框图，它可根据本发明的备选实施例被实现。
具体实施方式
[0019]在这些非限制的例子中讨论的特定值和配置可被改变并且被引用仅为了描述至少一个本发明的实施例而不旨在限制本发明的范围。
[0020]图1描述交叉指型表面波设备100的透视图，它可根据本发明的一个实施例被实现。表面波设备100一般包括在压电衬底104上形成的交叉指型换能器106。表面波设备100可在传感器芯片环境中被实现。交叉指型换能器106可以电极的形式配置。覆盖层102可被选择从而将被测量的特定种类被覆盖层102吸收，由此改变交叉指型表面波设备100的声学特性。各种备选覆盖层可用于实现覆盖层102。声学特性的变化可被检测并用于识别或检测被覆盖层102吸收和/或吸附的物质或种类。因此覆盖层102可被激发而实现表面声学模型。然而这样的激发还可产生多种交叉指型表面波设备100的其它模型。
[0021]图2描述根据本发明的一个实施例的沿着图1中交叉指型表面波设备的线A-A的横断面视图。压电衬底104可由多种衬底材料形成，例如石英、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、Li2B4O7、GaPO4、langasite(硅酸镓镧：La3Ga5SiO14)、ZnO和/或外延生长氮化物如Al、Ga或Ln等。交叉指型换能器10可由一般分为三组的材料形成。第一，交叉指型换能器106可由金属组材料形成(如Al、Pt、Au、Rh、Ir Cu、Ti、W、Cr或Ni)；第二，交叉指型换能器106可由合金形成，如NiCr或CuAl；第三，交叉指型换能器106可由金属非金属化合物形成(如基于TiN的、CoSi2或WC的陶瓷电极)。覆盖层102不需要覆盖压电衬底104的整个平面，但可根据设计约束仅覆盖其中的一部分。选择性覆盖层102可覆盖交叉指型换能器106和压电衬底104的整个平面。因为交叉指型表面波设备100起多模感测设备的作用。
[0022]图3描述交叉指型表面波设备300的透视图，它可根据本发明的备选实施例被实现。图3和图4中描述的配置与图1和图2中描述的相似，但增加了天线308，它连接到并布置在无线激发组件310(即图4所示)上。表面波设备300一般包括在压电衬底304上形成的交叉指型换能器306。表面波设备300因此可起交叉指型表面波设备的作用，特别是利用表面撇取体波技术的一种。交叉指型换能器306可按电极的形式配置。
[0023]覆盖层302可被选择从而将被测量的特定种类被覆盖层302吸收，由此改变交叉指型表面波设备300的声学特征。各种备选覆盖层可用于实现覆盖层302。声学特征的变化可被探测并用于识别或检测被覆盖层302吸收和/或吸附的物质或种类。因此，覆盖层302可通过无线装置被激发从而实现表面声学模型。
[0024]图4描述根据本发明的一个实施例的沿着图3中交叉指型表面波设备300的线A-A的横断面视图。因此，天线308在图4中所示布置在覆盖层302上并连接到无线激发组件310，它可在覆盖层302的区域中形成。与图2中的配置相似，压电衬底304可由多种衬底材料形成，例如石英、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、Li2B4O7、GaPO4、langasite(硅酸镓镧：La3Ga5SiO14)、ZnO和/或外延生长氮化物如Al、Ga或Ln等。交叉指型换能器306可由一般分为三组的材料形成。第一，交叉指型换能器106可由金属组材料形成(如Al、Pt、Au、Rh、Ir Cu、Ti、W、Cr或Ni)。第二，交叉指型换能器106可由合金形成，如NiCr或CuAl；第三，交叉指型换能器306可由金属非金属化合物形成(如基于TiN、CoSi2或WC的陶瓷电极)。
[0025]图5描述轮胎传感器系统的分解图，它可根据本发明的备选实施例被实现。系统500可在鼓式制动器相关的轮胎502环境中实现，然而可以理解系统500可在其它制动器系统如盘式制动器环境中实现。轮胎502包括轮辋504。系统500包括制动鼓506，它可与背垫板510结合，它又包围车辆轴512。
[0026]系统500还包括交叉指型表面波设备300，它在图3和图4中更详细地给出。通过把交叉指型表面波设备300定位在轮胎502的特定位置上，系统500可用于监控轮胎502的压力和/或温度。无线信号(如射频、低频等)可从发送器/接收器516发送给交叉指型表面波设备300，它可位于汽车中和/或其它地方。信号激发交叉指型表面波设备300，它产生表示轮胎502压力和/或温度的频率。
[0027]图6描述传感器600的顶视图和侧视图，它可适于用于根据本发明的一个实施例。传感器600一般包括SAW按钮传感器或传感器组合。可以理解图6中描述的配置没有被认为是本发明的限制特征。作为替代，传感器600被提供描述传感器的一个例子，包括根据实施例可潜在被实现的SAW传感器组合。各种其它类型的SAW或传感器配置也可根据备选实施例被实现。
[0028]传感器600一般包括含有基座部分620、612和624的传感器基座。两个管脚608和610可被安装在和/或连接到传感器基座。管脚608和610可位于传感器基座的区域630和632。传感器600一般包括可被配置成含有凹座602的传感器封盖606。注意凹座602的特定形状和尺寸可根据特定应用而改变。图6中描述的凹座602因此仅用于描述目的并且其中的尺寸和形状没有被认为是本发明的限制特征。
[0029]传感器元件628以允许间隙形成在传感器封盖606和包括基座部分620、612和624的传感器基座之间的方式，可位于靠近或基座部分612上。传感器隔膜603可合并入传感器封盖606。封盖606可位于传感器基座上从而凹座602在其中所有压力水平和温度条件下与传感器元件628密切接触。
[0030]根据图6可以理解，代替使用封盖和基座之间的过盈配合，其中的组件可被设计成在封盖和基座之间形成间隙或间隔。这种设计不依赖于两部分之间的过盈以维持预负载，而是可利用焊接、焊锡或其它连接方法以在封盖组装到基座时将组件锁定在适当位置。
[0031]组件可被设计从而即使封盖是在容差范围内的它的最小内尺寸而基座在容差范围内的它的最大外尺寸，当它们组合在一起时它们之间仍将有间隙。因此，间隙一般应存在封盖和基座之间，即使封盖是容差范围内的它的最小内尺寸而基座是容差范围内的它的最大外尺寸。该特征的意图是产生在它们标称尺寸的部分。
[0032]图7描述声波传感器系统700的框图，它可根据本发明的优选实施例被实现。相似地，图8描述声波传感器系统800的框图，它可根据本发明的备选优选实施例被实现。注意在图7和图8中，相同或类似的部分用相同的附图标记表示。系统700一般可实现为包括在基座702和封盖(图7中未示出)之间布置并密封的一个或多个表面声波管芯的表面声波传感器。图7中描述表面声波管芯710而图8中显示表面声波管芯710、802、804和806。
[0033]粘合剂可被提供以用于将表面声波管芯710固定在基座702上，从而基座702被设计成包括其上形成的交叉影线图案708以允许粘合剂附着在基座702上。粘合剂可放在表面声波管芯710、802、804和/或806将被定位的位置下面，从而表面声波管芯710、802、804和/或806之后被压入粘合剂。通过随后粘合剂的固化，表面声波管芯710、802、804和/或806可被牢固地固定在适当的位置，同时保持表面声波传感器系统700和/或800相关的感测应用所要求的灵活性。管脚704和706一般通过丝焊端接到SAW设备，同时突起区域712和714被配置在基座702中以安置SAW管芯710、802、804和/或806从而允许管芯710、802、804和/或806弯曲。
[0034]表面声波管芯710、802、804和/或806可被配置包括一个或多个在被基座和封盖包围的压电衬底上形成的交叉指型换能器。这种交叉指型换能器的例子是本文图1-4所描述的交叉指型表面波设备100和/或300。注意表面声波传感器管芯710、802、804和/或806位置可是例如图5中描述的轮胎502。此外，交叉影线图案708可提供表面声波管芯放置和粘合剂附着的直观位置。
[0035]本文提出的实施例和例子用于最佳解释本发明和它的实际应用，并由此使本领域技术人员可制造和利用本发明。然而本领域技术人员将意识到，前面的描述和例子仅是用于描述目的和示例。本发明的其它变化和修改对本领域技术人员将是显而易见的，它是涵盖这些变化和修改的所附权利要求书的意图。
[0036]提出的说明书并不旨在穷尽或限制本发明的范围。根据上述指导在不背离下面权利要求的的范围前提下，各种修改和变化是可能的。可以预计本发明的使用可包括具有不同特性的组件。通过所附的权利要求所规定本发明的范围，旨在给出对其等价物的所有方面充分认识。

Claims (21)

  1. 主张独占所有权或权利的本发明的实施例被如下规定。如此描述本发明的权利要求如下：
  2. 1.一种表面声波管芯系统，包括：
    含有至少一个在基座与封盖之间布置并密封的表面声波管芯的表面声波传感器；
    用于将所述至少一个表面声波管芯固定在所述基座上的粘和剂，从而所述基座包括在其上形成的交叉影线图案以允许所述粘合剂附着在所述基座上；以及
    其中，所述粘合剂被放在其中所述至少一个表面声波管芯将被定位的位置下面，从而所述至少一个表面声波管芯之后被压入所述粘合剂，其中通过随后所述粘合剂的固化，所述至少一个表面声波管芯被牢固地固定在适当的位置，同时保持所述表面声波传感器相关的感测应用所要求的灵活性。
  3. 2.权利要求1中的所述系统，其中所述至少一个表面声波管芯包括至少一个在被所述基座和所述封盖包围的压电衬底上形成的交叉指型换能器。
  4. 3.权利要求1中的所述系统，其中所述至少一个表面声波管芯将被定位到的所述位置包括轮胎。
  5. 4.权利要求1中的所述系统，其中所述交叉影线图案提供所述至少一个表面声波管芯放置和所述粘合剂附着的直观位置。
  6. 5.权利要求1中的所述系统，其中所述粘合剂直径大约1mm并且接触和附着到所述至少一个表面声波管芯。
  7. 6.权利要求1中的所述系统，其中所述表面声波传感器包括含有交叉指型换能器和在压电衬底上形成的声学覆盖层的表面波设备；以及
    与所述表面波设备结合的天线，其中所述天线接收至少一个信号，其激发所述声学覆盖层产生至少一种用于其中的温度或压力效应分析的频率输出。
  8. 7.权利要求6中的所述系统，还包括将所述至少一个信号发送给与表面波设备结合的所述天线的发送和接收单元，用于激发所述声学覆盖层产生所述至少一种用于其中的温度或压力效应分析的频率输出。
  9. 8.权利要求6中的所述系统，其中所述交叉指型换能器包括石英晶体。
  10. 9.一种表面声波管芯系统，包括：
    含有至少一个在基座与封盖之间布置并密封的表面声波管芯的表面声波传感器；
    用于将所述至少一个表面声波管芯固定在所述基座上的粘和剂，从而所述基座包括在其上形成的交叉影线图案以允许所述粘合剂附着在所述基座上，其中所述至少一个表面声波管芯包括在被所述基座和所述封盖包围的压电衬底上形成的至少一个交叉指型换能器，其中所述交叉影线图案提供所述至少一个表面声波管芯放置和所述粘和剂附着的直观位置；以及
    所述粘合剂被放在其中所述至少一个表面声波管芯将被定位的位置下面，从而所述至少一个表面声波管芯之后被压入所述粘合剂，其中通过随后所述粘合剂的固化，所述至少一个表面声波管芯被牢固地固定在适当的位置，同时保持所述表面声波传感器相关的感测应用所要求的灵活性。
  11. 10.权利要求9中的所述系统，其中所述表面声波传感器包括含有如下组成的表面声波设备：
    交叉指型换能器和在压电衬底上形成的声学覆盖层；
    与所述表面波设备结合的天线，其中所述天线接收至少一个信号，其激发所述声学覆盖层产生至少一种用于其中的温度或压力效应分析的频率输出；以及
    将所述至少一个信号发送给与表面波设备结合的所述天线的发送和接收单元，用于激发所述声学覆盖层产生所述至少一种用于其中的温度或压力效应分析的频率输出。
  12. 11.权利要求10中的所述系统，其中所述粘合剂包括RTV粘合剂。
  13. 12.一种表面声波管芯方法，包括如下步骤：
    配置表面声波传感器以包括至少一个在基座与封盖之间布置并密封的表面声波管芯；
    在所述基座上形成交叉影线图案以允许粘合剂附着到所述基座；
    利用所述粘合剂将所述至少一个表面声波管芯固定在所述基座上；
    将所述粘合剂放在所述至少一个表面声波管芯将被定位的位置；以及
    之后将所述至少一个表面声波管芯压入所述粘合剂，其中通过随后所述粘合剂的固化，所述至少一个表面声波管芯被牢固地固定在适当的位置，同时保持所述表面声波传感器相关的感测应用所要求的灵活性。
  14. 13.权利要求12中的所述方法，还包括配置所述至少一个表面声波管芯以包括至少一个形成在被所述基座和所述封盖包围的压电衬底上的交叉指型换能器的步骤。
  15. 14.权利要求12中的所述方法，还包括将所述至少一个表面声波管芯定位到轮胎上的步骤。
  16. 15.权利要求12中的所述方法，其中所述交叉影线图案提供所述至少一个表面声波管芯放置和所述粘合剂附着的直观位置。
  17. 16.权利要求12中的所述方法，还包括配置直径大约1mm的所述粘合剂的步骤。
  18. 17.权利要求12中的所述方法，还包括如下步骤：
    配置所述表面声波传感器以包括含有交叉指型换能器和在压电衬底上形成的声学覆盖层的表面波设备；以及
    将天线与所述表面波设备结合，其中所述天线接收至少一个信号，其激发所述声学覆盖层产生至少一种用于其中的温度或压力效应分析的频率输出。
  19. 18.权利要求17中的所述方法，还包括提供将所述至少一个信号发送给与所述表面波设备结合的所述天线的发送器的步骤，用于激发所述声学覆盖层产生所述至少一种用于其中的温度或压力效应分析的频率输出。
  20. 19.权利要求18中的所述方法，还包括提供接收器的步骤，其中所述接收器与结合所述表面波设备的所述天线接收相关，并接收来自所述发送器的所述至少一个信号发送器。
  21. 20.权利要求18中的所述方法，其中所述交叉指型换能器包括石英晶体。
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