CN109060233A - 一种声表面波传感器的封装装置 - Google Patents

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王文
贾雅娜
薛蓄峰
刘梦伟
梁勇
王毅坚
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa

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Abstract

本发明涉及一种声表面波传感器的封装装置，其装置包括：一个PCB电路板、外接电路和声表面波器件；其中，PCB电路板包含中间层，以及设置有凹槽；外接电路放置在PCB电路板上表面，将声表面波器件放置于凹槽内，所述声表面波器件通过PCB电路板的中间层与外接电路相连接。本发明提出的封装装置，可使声表面波传感器一体化和微小型化，有利于声表面波传感器安装和测试。

Description

一种声表面波传感器的封装装置
技术领域
本发明涉及传感器封装领域，尤其涉及一种声表面波传感器的封装装置。
背景技术
声表面波是英国科学家瑞利在19世纪末期研究地震波过程中发现的一种 于地表面传播的声波。近几十年来，随着人们对声表面波的认识越来越深， 声表面波技术的应用也越来越广泛。从声表面波的激发原理可知，声表面波 沿压电基片表面传播，在传播过程中对作用压电晶体表面的物理与化学极其 敏感，由此制作种类繁多的高灵敏传感器，形成了SAW技术的另外一个新兴 市场，即智能传感应用，并开始广泛应用于如温度，压力等的自动控制传感 器、临床医学应用(生物传感器)，工业、商业以及军事应用(气体)。相 对于其他传感技术，声表面波的传感器具有快速响应、结构简单、抗干扰能 力强、体积小、成本低的特点，特别是还具有传感器无源(无需电池供电) 以及远程监测(无线传输)的独特优势，因此自上世纪70年代以来到目前仍 然是方兴未艾，而声表面波传感器是其中的重要发展技术。
目前市场上的针对声表面波传感器的封装，其中声表面波传感器和外接 电路大多分立封装，并未考虑到传感器的一体化和微型化的设计，且现有的 声表面波传感器封装结构不利于安装和测试，寿命较短，功能结构容易受外 界环境影响。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种声表面波传感器的封装装置。
本发明提供了一种声表面波传感器的封装装置，包括：一个PCB电路板、 外接电路和声表面波器件；其中，所述PCB电路板包含中间层，以及设置有 凹槽；所述外接电路放置在所述PCB电路板上表面，将所述声表面波器件放 置于所述凹槽内，所述声表面波器件通过所述PCB电路板的中间层与所述外 接电路相连接。
优选地，所述声表面波器件包括压电晶体、叉指换能器、第一反射器和 第二反射器；所述叉指换能器、所述第一反射器和所述第二反射器依次从左 到右沉淀在所述压电晶体上表面。
优选地，所述外接电路包括：匹配网络电路和天线，用于接收和发射电 磁波信号，并与所述叉指换能器的阻抗进行匹配。
优选地，所述匹配网络电路包括：匹配电感L和匹配电容C；在所述匹 配网络电路中有两条线路，所述匹配电感L串联在其中一条线路中，所述匹 配电容C连接在两条线路中，另一条线路接地。
优选地，在所述凹槽四周的所述PCB电路板上表面作沉金处理。
优选地，还包括：焊盘和焊盘；所述焊盘和所述焊盘对称的放置在所述 声表面波器件两边，并分别连接于所述声表面波器件的两输出端，然后通过 所述PCB电路板中间层与所述外接电路导通。
优选地，还包括：封装管帽，所述封装管帽，用于对凹槽进行真空封装。
本发明提出的封装装置，可使声表面波传感器一体化和微小型化，有利 于声表面波传感器安装和测试。
附图说明
图1A和图1B为本发明实施例提供的一种声表面波传感器的封装装置结 构的剖面图和俯视图；
图2为本发明实施例提供的外接电路中匹配网络电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的声表面波器件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和 实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1A和图1B为本发明实施例提供的一种声表面波传感器的封装装置结 构的剖面图和俯视图。如图1示意的一种声表面波传感器的封装装置，其包 括：一个PCB电路板1、外接电路2和声表面波器件6。
外接电路2放置在PCB电路板1上表面右三分之一区域，然后在PCB电 路板1左三分之二区域中挖出一个长方体凹槽7，用于放置声表面波器件6， 最后声表面波器件6通过PCB电路板1的中间层与外接电路2相连接。
在一个实施例中，PCB电路板1的长32mm，宽10mm，挖出的凹槽7的 长18mm，宽8mm。在凹槽7四周的PCB电路板1上表面作沉金处理，得到 一个宽为1mm、厚度为0.2mm～0.5mm的沉金3。
外接电路2包括匹配网络电路201和天线202，用于接收和发射电磁波信 号，并与叉指换能器602的阻抗进行匹配。
其中，匹配网络电路201包括匹配电感L和匹配电容C，在匹配网络电 路201中有两条线路，匹配电感L串联在其中一条线路中，匹配电容C连接 在两条线路中，另一条线路接地。匹配网络电路201连接在天线和声表面波 器件6之间，用于调节声表面波器件6中叉指换能器602和天线202间的阻 抗，当叉指换能器602和天线202间的阻抗相匹配时，电磁波信号在外接电 路2中传输的损耗和失真最小。
优选地，天线202可选用柱状天线或片状天线。
声表面波器件6在本发明实施例中，采用反射型延迟线结构，其结构如 图3所示，包括：压电晶体601、叉指换能器602、第一反射器603和第二反 射器604。其中，叉指换能器602、第一反射器603和第二反射器604利用半 导体工艺沉淀在压电晶体601上，叉指换能器602的两输出端分别通过PCB 电路板1的中间层与外接电路2相连接。
优选地，本发明实施例中声表面波器件6频率设为890M。
优选地，压电晶体601选用YZ-LiNb03，其长为15mm，宽为4mm。
优选地，叉指换能器602的电极数目为20对，各指条宽度为1.101μm， 电极膜厚度为300nm，各个指条间距均为1.101μm，声孔径为1586.160μm。
优选地，第一反射器603采用短路反射栅型，其电极数目为7对，各指 条宽度为1.101μm，电极膜厚度为300nm，各个指条间距均为1.101μm，声孔 径为440.600μm。
优选地，第二反射器604采用短路反射栅型，其电极数目为8.5对，各指 条宽度为1.101μm，电极膜厚度为300nm，各个指条间距均为1.101μm，声孔 径为440.600μm。
其中，叉指换能器602、第一反射器603和第二反射器604依次从左到右 沉淀在压电晶体601上表面，叉指换能器602与第一反射器603的距离时854 λ(λ为对应声波波长)，第一个反射器12与第二个反射器13的距离是66.75 λ。
在一个实施例中，本发明还包括：焊盘4和焊盘5。其中焊盘4和焊盘5 对称的放置在声表面波器件6两边，并分别连接于声表面波器件6的两输出 端，然后通过PCB电路板1中间层与外接电路2导通。
在一个实施例中，凹槽7底部与PCB电路板1底部之间的厚度设置为 0.1mm～0.5mm，为了获取声表面波传感器较大的灵敏度，将这个厚度设置为 0.1mm。
在一个实施例中，本发明还包括：封装管帽7，用于对凹槽7进行真空封 装。
优选地，封装方式可以用焊接、粘接胶进行封装，把凹槽7中的声表面 波器件6对准封装管帽7的待测部位即可封装。
优选地，封装管帽7可选用陶瓷封装管帽。
本发明提出的封装装置，可使声表面波传感器一体化和微小型化，有利 于声表面波传感器安装和测试。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而 已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种声表面波传感器的封装装置，其特征在于，包括：一个PCB电路板(1)、外接电路(2)和声表面波器件(6)；其中，所述PCB电路板(1)包含中间层，以及设置有凹槽(7)；
所述外接电路(2)放置在所述PCB电路板(1)上表面，将所述声表面波器件(6)放置于所述凹槽(7)内，所述声表面波器件(6)通过所述PCB电路板(1)的中间层与所述外接电路(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的声表面波传感器的封装装置，其特征在于，所述声表面波器件(6)包括压电晶体(601)、叉指换能器(602)、第一反射器(603)和第二反射器(604)；所述叉指换能器(602)、所述第一反射器(603)和所述第二反射器(604)依次从左到右沉淀在所述压电晶体(601)上表面。
3.根据权利要求1所述的声表面波传感器的封装装置，其特征在于，所述外接电路(2)包括：匹配网络电路(201)和天线(202)，用于接收和发射电磁波信号，并与所述叉指换能器(602)的阻抗进行匹配。
4.根据权利要求3所述的声表面波传感器的封装装置，其特征在于，所述匹配网络电路(201)包括：匹配电感L和匹配电容C；在所述匹配网络电路(201)中有两条线路，所述匹配电感L串联在其中一条线路中，所述匹配电容C连接在两条线路中，另一条线路接地。
5.根据权利要求1所述的声表面波传感器的封装装置，其特征在于，在所述凹槽(7)四周的所述PCB电路板(1)上表面作沉金处理。
6.根据权利要求1所述的声表面波传感器的封装装置，其特征在于，还包括：焊盘(4)和焊盘(5)；所述焊盘(4)和所述焊盘(5)对称的放置在所述声表面波器件(6)两边，并分别连接于所述声表面波器件(6)的两输出端，然后通过所述PCB电路板(1)中间层与所述外接电路(2)导通。
7.根据权利要求1所述的声表面波传感器的封装装置，其特征在于，还包括：封装管帽(8)，
所述封装管帽(8)，用于对所述凹槽(7)进行真空封装。
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