CN104406617B - 拆卸式声波传感器信号测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拆卸式声波传感器信号测试装置，其包括：测试电路板、电极引线、盖板、柔性薄膜、底座以及声波传感器；底座上设置有第一凹槽，声波传感器部分位于第一凹槽中，柔性薄膜固定于底座和盖板之间，柔性薄膜上设置有开口，开口与第一凹槽相对设置，开口的边缘压在声波传感器的边缘上；声波传感器包括基片、地电极、引入电极、引出电极，地电极、引入电极、引出电极自开口处暴露出，测试电路板设置于盖板上，电极引线一端与测试电路板电性连接，另一端穿过盖板形成连接触头，连接触头与地电极、引入电极、引出电极进行电性连接。本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置结构简易、使用便捷，能够保证器件信号的稳定输出。

Description

拆卸式声波传感器信号测试装置

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种拆卸式声波传感器信号测试装置。

背景技术

目前，为了获取稳定准确的测试信号，现有的声波传感器的电极与外部引出线必须保证稳定连接。例如，工业上通常采用器件上电极和外部引出线焊接的方式，比如铝电极通过硅铝丝连接，而金电极则采用球焊等手段。经焊接后的传感器尽管能够获取稳定的测试信号，但在拆卸时需要破坏引出线，相应必然会使电极发生损伤，尤其薄膜类声波器件的振动区域厚度均不超过10μm，热力方式拆卸难以避免器件发生碎裂等现象。因此，采用上述焊接方式连接的对应的传感器不能用于后续实际的测试过程中，仅能够用于批量抽样的验证实验。

另外，为了保证引线之后电极仍能可靠使用，工业中铝电极或金电极作为Pad区域进行焊接时均对电极厚度有所要求，比如铝电极的厚度不低于600-800nm，而采用球焊的金电极的厚度也不小于400nm。声波传感器在溅射沉积上述厚度的电极时将需要较长的溅射时间，相应使得器件在该工艺过程中产生较高的温度，这将对器件其余沉积薄膜层产生热应力的影响，尤其当薄膜类声波器件先进行背部腐蚀槽的工艺，后进行电极制作的话，则热、力因素将严重影响薄膜区域。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拆卸式声波传感器信号测试装置，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明的一种拆卸式声波传感器信号测试装置，其包括：测试电路板、电极引线、盖板、柔性薄膜、底座以及声波传感器；

所述底座上设置有第一凹槽，所述声波传感器部分位于所述第一凹槽中，所述底座上还设置有定位销和螺孔，所述盖板通过所述定位销和螺孔固定于所述底座上，所述柔性薄膜固定于所述底座和盖板之间，所述柔性薄膜上设置有开口，所述开口与所述第一凹槽相对设置，所述开口的边缘压在所述声波传感器的边缘上；

所述声波传感器包括基片、以及沉积于所述基片上的地电极、引入电极、引出电极，所述地电极、引入电极、引出电极自所述开口处暴露出，所述测试电路板设置于所述盖板上，所述电极引线一端与所述测试电路板电性连接，另一端穿过所述盖板形成连接触头，所述连接触头与所述地电极、引入电极、引出电极进行电性连接。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述螺孔为四个，所述四个螺孔对称分布于所述底座上，所述定位销为两个，所述两个定位销相对设置于底座上，所述盖板上设置有四个螺钉，所述盖板的底面设置有插孔，柔性薄膜上开设有第一通孔和第二通孔，所述四个螺钉穿过所述第一通孔与所述螺孔相配合，所述定位销穿过所述第二通孔插接于所述插孔中。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述底座上还设置有第二凹槽，所述第一凹槽临近所述第二凹槽设置，并与所述第二凹槽相连通，所述第二凹槽的深度大于所述第一凹槽的深度。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述引入电极相对设置，所述引入电极之间设置有第一叉指电极，所述两个引入电极分别与所述第一叉指电极电性连接；所述引出电极相对设置，所述引出电极之间设置有第二叉指电极，所述两个引出电极分别与所述第二叉指电极电性连接。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述声波传感器可以为Lamb或FBAR声波传感器，所述Lamb以及FBAR声波传感器电极背部一侧设置有腐蚀槽，薄膜处硅基衬底厚度不超过10μm。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述引入电极与引出电极相对设置，所述引入电极和引出电极分别与各自振动部分相连接，所述声波传感器可以为SAW和Lamb传感器，SAW和Lamb传感器所述电极引线为五条；

所述声波传感器可以为FBAR传感器，所述FBAR传感器电极引线为三条，所述电极引线形成的各连接触头与所述地电极、引入电极、引出电极相接触。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述地电极、引入电极、引出电极的沉积厚度小于300nm。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述声波传感器的厚度与所述第一凹槽的深度之间的差值为20μm-300μm，第一凹槽设计长度和宽度均比对应声波传感器设计长度和宽度尺寸超出50-150μm。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述柔性薄膜为硅胶模，所述柔性薄膜的厚度范围为0.2mm-1.5mm。

作为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的改进，所述测试电路板还包括屏蔽线，所述测试电路板通过所述屏蔽线连接到外部测试装置上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置克服了现有声波传感器中电极与外部焊接连接方式中存在的不足，其声波传感器经测试后可取出，并继续用于后续气、液介质中相关样品的测试过程，其外围连接装置则可重复使用，同时器件上电极厚度可大大减小，有效降低溅射沉积中因温度升高使器件产生热应力的可能性。此外，本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置结构简易、使用便捷，能够保证器件信号的稳定输出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置的一具体实施方式的立体分解示意图；

图2为图1中底座的立体示意图；

图3为图1中盖板和测试电路板的另一角度的立体示意图；

图4为图1中一种SAW声波传感器的立体放大示意图；

图5为图1中一种Lamb声波传感器的立体放大示意图；

图6为图1中一种FBAR声波传感器的立体放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置100包括：测试电路板10、电极引线20、盖板30、柔性薄膜40、底座50以及声波传感器60。

所述柔性薄膜40位于所述底座50和盖板30之间。所述测试电路板10设置于所述盖板30上，所述电极引线20一端与所述测试电路板10电性连接，另一端穿过所述盖板30形成连接触头。该连接触头用于与声波传感器60的相应电极进行电性连接。所述测试电路板10还包括屏蔽线，所述测试电路板10通过所述屏蔽线连接到外部测试装置上。

如图2、3所示，所述底座50上设置有第一凹槽51和第二凹槽52，所述声波传感器60部分位于所述第一凹槽51中。优选地，所述声波传感器60的厚度与所述第一凹槽51的深度之间的差值为20μm-300μm，即声波传感器60高出第一凹槽51为20μm-300μm。如此设置，以便于柔性薄膜40能够对声波传感器60施加一定的作用力。此外，所述第一凹槽51的面积略大于声波传感器60的面积，便于顺利放置传感器，考虑到声波传感器切割时的误差以及机加工凹槽产生的工艺误差，第一凹槽设计长度和宽度均比对应声波传感器设计长度和宽度尺寸50-150μm。所述第一凹槽51临近所述第二凹槽51设置，并与所述第二凹槽52相连通，所述第二凹槽52的深度大于所述第一凹槽51的深度。所述第二凹槽52便于放置与夹取声波传感器60时放置镊子等工具。

所述底座50上还设置有定位销53和螺孔54，所述盖板30通过所述定位销53和螺孔54固定于所述底座50上。具体地，本实施方式中，所述螺孔54为四个，所述四个螺孔54对称分布于所述底座50上，所述定位销53为两个，所述两个定位销53相对设置于底座50上，所述盖板30上设置有四个螺钉31，所述盖板30的底面设置有插孔32，柔性薄膜40上开设有第一通孔41和第二通孔42，所述四个螺钉31穿过所述第一通孔41与所述螺孔54相配合，所述定位销53穿过所述第二通孔42插接于所述插孔32中。

如图4所示，进一步地，所述声波传感器60包括基片、以及沉积于所述基片上的地电极61、引入电极62、引出电极63。所述柔性薄膜40上设置有开口，所述开口与所述第一凹槽51相对设置，所述开口的边缘压在所述声波传感器60的边缘上。所述地电极61、引入电极62、引出电极63自所述开口处暴露出。

上述实施方式中，所述引入电极62相对设置，所述引入电极62之间设置有第一叉指电极64，所述两个引入电极62分别与所述第一叉指电极64电性连接；所述引出电极63相对设置，所述引出电极63之间设置有第二叉指电极65，所述两个引出电极63分别与所述第二叉指65进行电极电性连接。其中，引入电极62获取激励信号，通过逆压电效应，声波传感器60表面获取机械振动，叉指电极64、65传递振动能量，然后通过正压电效应传递电信号并经引出电极63输出。

如图5所示，在另一实施方式Lamb传感器中，所述声波传感器60的背部还设置有腐蚀槽66，薄膜处硅基衬底厚度不超过10μm。如此设置，声波传感器60利用该腐蚀槽66处相应薄膜的振动来获取更高的质量灵敏度。

如图6所示，在另一实施方式FBAR传感器中，所述引入电极62与引出电极63相对设置，所述引入电62和引出电极63分别与各自振动部分67相连接，所述电极引线20为三条，所述三条电极引线20形成的三个连接触头与相应地电极61、引入电极62、引出电极63相接触。

上述各实施方式中，所述地电极61、引入电极62、引出电极63的沉积厚度小于300nm，该厚度值均低于超声焊接或球焊要求，从而，降低了沉积过程中热应力的不良影响。

所述柔性薄膜40用于使声波传感器60受力时保持稳定和平衡，不至于使声波传感器60受到刚性力而破坏。同时，设置该柔性薄膜40有利于电极引线20与电极61、62、63的接触。这是因为，电极引线20与电极61、62、63之间的压力偏小则会导致测试信号难以稳定，另一方面，如果压力过大，会因声波传感器60各个电极布局时并非完全对称而脆裂，或者破坏电极表面而影响后续使用。优选地，柔性薄膜40为硅胶模，所述柔性薄膜40的厚度范围为0.2mm-1.5mm。

综上所述，本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置克服了现有声波传感器中电极与外部焊接连接方式中存在的不足，其声波传感器经测试后可取出，并继续用于后续气、液介质中相关样品的测试过程，其外围连接装置则可重复使用，同时器件上电极厚度可大大减小，有效降低溅射沉积中因温度升高使器件产生热应力的可能性。此外，本发明的拆卸式声波传感器信号测试装置结构简易、使用便捷，能够保证器件信号的稳定输出。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (11)

1.一种拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述拆卸式声波传感器信号测试装置包括：测试电路板、电极引线、盖板、柔性薄膜、底座以及声波传感器；

所述底座上设置有第一凹槽，所述声波传感器部分位于所述第一凹槽中，所述底座上还设置有定位销和螺孔，所述盖板通过所述定位销和螺孔固定于所述底座上，所述柔性薄膜固定于所述底座和盖板之间，所述柔性薄膜上设置有开口，所述开口与所述第一凹槽相对设置，所述开口的边缘压在所述声波传感器的边缘上；

所述声波传感器包括基片、以及沉积于所述基片上的地电极、引入电极、引出电极，所述地电极、引入电极、引出电极自所述开口处暴露出，所述测试电路板设置于所述盖板上，所述电极引线一端与所述测试电路板电性连接，另一端穿过所述盖板形成连接触头，所述连接触头与所述地电极、引入电极、引出电极进行电性连接。

2.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述螺孔为四个，所述四个螺孔对称分布于所述底座上，所述定位销为两个，所述两个定位销相对设置于底座上，所述盖板上设置有四个螺钉，所述盖板的底面设置有插孔，柔性薄膜上开设有第一通孔和第二通孔，所述四个螺钉穿过所述第一通孔与所述螺孔相配合，所述定位销穿过所述第二通孔插接于所述插孔中。

3.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述底座上还设置有第二凹槽，所述第一凹槽临近所述第二凹槽设置，并与所述第二凹槽相连通，所述第二凹槽的深度大于所述第一凹槽的深度。

4.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述引入电极相对设置，所述引入电极之间设置有第一叉指电极，所述两个引入电极分别与所述第一叉指电极电性连接；所述引出电极相对设置，所述引出电极之间设置有第二叉指电极，所述两个引出电极分别与所述第二叉指电极电性连接。

5.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述声波传感器为Lamb或FBAR声波传感器，所述Lamb以及FBAR声波传感器电极背部一侧设置有腐蚀槽，薄膜处硅基衬底厚度不超过10μm。

6.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述引入电极与引出电极相对设置，所述引入电极和引出电极分别与各自振动部分相连接，所述声波传感器为SAW和Lamb传感器，SAW和Lamb传感器所述电极引线为五条。

7.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述声波传感器为FBAR传感器，所述FBAR传感器电极引线为三条，所述电极引线形成的各连接触头与所述地电极、引入电极、引出电极相接触。

8.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述地电极、引入电极、引出电极的沉积厚度小于300nm。

9.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述声波传感器的厚度与所述第一凹槽的深度之间的差值为20μm-300μm，第一凹槽设计长度和宽度均比对应声波传感器设计长度和宽度尺寸超出50-150μm。

10.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述柔性薄膜为硅胶模，所述柔性薄膜的厚度范围为0.2mm-1.5mm。

11.根据权利要求1所述的拆卸式声波传感器信号测试装置，其特征在于，所述测试电路板还包括屏蔽线，所述测试电路板通过所述屏蔽线连接到外部测试装置上。