[发明专利]微加工声波加速度计

说明书

技术领域

实施例通常涉及传感装置以及其部件。实施例也涉及声波装置。实施例也涉及微加工装置。

背景技术

在多种传感应用中采用声波传感器，比如温度和/或压力传感装置和系统。声波装置已经在商业上使用了超过六十年。尽管电信工业是声波装置的最大用户，但它们也用于其他领域，比如化学汽相检测。声波传感器被如此命名是因为它们利用机械或声波作为传感机制。当声波传播通过材料的表面，或在材料的表面上传播声波时，对传播路径的任何改变影响波的特性。

通过测量传感器的频率或相位特性可以监控声波特性的变化，并且然后声波特性的变化可被与对应的被测量的物理量和化学量相关。事实上全部声波装置和传感器采用压电晶体，以便产生声波。三个机制可以有助于声波传感器响应，也就是物体负载，粘弹性和声电效应。化学物质的物体负载改变这种传感器的频率、振幅和相位以及Q值。大多声波化学检测传感器例如依赖于传感器的物体灵敏度以及化学选择性涂层，该化学选择性涂层吸收导致声波传感器增加物体负载的感兴趣的蒸汽。

声波传感器的例子包括声波检测装置，其被采用以便检测物质的存在，比如化学物质，或者比如温度和压力的环境条件。声学或声波(例如SAW/BAW)装置充当可以提供高灵敏检测机构的传感器，这是因为对表面负载的高灵敏度和低噪声，它起因于它们的固有高品质(Q)因子。通常利用具有设置在压电材料上的梳状的叉指式变换器(interdigitaltransducer)的光刻技术制备表面声波装置。表面声波装置可以具有延迟线或谐振器结构。利用真空镀覆装置可以典型地制备体声波装置，比如通过CHA，动圈式电子控制仪(Transat)或Saunder获得的那些。通过灯丝温度和总加热时间控制电极材料的选择和电极的厚度。通过掩膜的合适使用限定电极的尺寸和形状。

声波装置，比如表面声波谐振器(SAW-R)，表面声波延迟线(SAW-DL)装置，表面横波(STW)装置或体声波(BAW)装置已在力学量测量中被采用。在这种传感应用中，传感装置或部件典型地被固定或定向在对力学量最灵敏的方向上。

声波装置和传统的有线传感器之间最重要的差别在于声波装置可以机械存储能量。一旦这种装置被供给一定量的能量(例如通过RF-无线电频率)，该装置可以不需要任何有源部分(也就是没有电源或振荡器)地暂时工作。这种结构使声波例如在RF供能无源和无线传感应用中起作用成为可能。

其中声波装置看来具有前景的领域是在加速度计领域中。因此于此公开了改进的声波加速度计。

发明内容

提供下面的概述，以便有助于对公开的实施例特有的一些创新特征的理解，并且不试图是完整的描述。通过整体获得整个说明书、权利要求、附图和摘要，可以获得实施例的各个方面的全部应用。

因此，本发明的一个方面是提供改进的传感装置。

本发明的另一方面是提供改进的声波传感装置。

本发明的进一步的方面是提供声波加速度计或加速度传感器。

如于此所述地，现在可以实现前面提到的方面和其他目标和优点。公开了一种微加工加速度传感设备，其包括起传播介质作用的压电衬底。在衬底上布置隔板，其中隔板被蚀刻，以便形成一个或多个蚀刻的空腔。在隔板上形成多个传感元件，其中在隔板上面定位多个传感元件中的第一传感元件，在隔板的侧面定位多个传感元件中的第二传感元件，并且在相对于第一和第二传感元件的结晶学不同定向处定位多个传感元件中的第三传感元件，从而使衬底，隔板和多个传感元件包括微加工加速度传感设备，该微加工加速度传感设备在衬底的一端被固定至加速度下的目标，并且在衬底的自由端处受到力的作用，以便提供表示加速度的信号。

多个传感元件中的第二和第三传感元件提供由于与压电衬底相关的压电温度频率系数的各向异性特征而产生的温度数据。此外，在衬底的自由端处固定惯性物体，从而使当加速度被施加至固定端时，通过固定在自由端处的惯性物体的采用，加速度被转换成成比例的力，其中成比例的力通过被施加至由衬底提供的传播介质的多个力而与声传播相互作用，从而产生表示加速度数据的信号。