具有微结构感测元件的表面声波压力传感器制造技术

一种压力和温度传感器系统，所述系统包括在衬底上的气密区中形成的一个或多个微结构温度感测元件（５０２，５０４），其中这些微结构温度感测元件（５０２，５０４）包括ＳＡＷ温度感测元件（５０２，５０４）。此外，可以在衬底上的传感器膜片（５０８）上这样设置一个或多个微结构压力感测元件（５０６），使得微结构压力感测元件（５０６）由ＳＡＷ压力感测元件（５０６）形成。还可设置一个或多个触点（１１０，１１２），它们有助于维持气密区并从衬底突出，用于压力和温度传感器系统的支撑和电互连。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及检测方法和系统。本专利技术涉及用于汽车、重型运输工具、工业以及类似商贸市场的压力传感器。本专利技术还涉及微机电系统(MEMS)及其中的表面声波(SAW)装置。本专利技术另外还涉及但不限于轮胎压力和温度测量应用。
技术介绍
在压力和温度感测
，已知各种传感器技术。具体地说，已提出用于检测轮胎中的压力和温度并将此信息传送到在汽车上中心位置的驾驶员，使得驾驶员能够知道轮胎处于低的或高的气压或温度的各种技术。通常这种压力传感器与汽车通信，在汽车运行时(即，车轮相对于车身旋转)，将检测的压力显示给驾驶员。这种装置通常比较复杂而且昂贵，或者不是特别健全可靠。所以，需要有替代的方案，价格又便宜，又能提供更为有效的检测活动。传统类型的压力和温度传感器系统一般根据其利用间接或直接的检测技术进行测量来分类。间接传感器可以根据测量轮胎尺寸或汽车重量来预测或计算压力或温度。直接传感器是通过将传感器设置在轮胎内来测量轮胎内的实际压力和温度。本文所述的专利技术一般利用直接测量技术。一些轮胎压力传感器系统包括固定在车身上的传感器，所以不需要旋转车轮和底盘之间的旋转电接触。在这类轮胎压力检测系统中，当轮胎压力变低，发生轮胎侧壁变形时，传感器杆因与轮胎侧壁接触而偏斜。这种系统提供低轮胎压力的指示，但并不健全可靠。例如，轮胎上的泥土或其它碎片会提供错误的读数。而且，这种系统仅在轮胎发生变形所需的显著压力降低时才能提供指示。显然这种系统根本不能提供实际轮胎压力的读数。在另一种形式的固定传感器中，可以检测汽车高度，当高度降低时，就认为是轮胎压力低了。但是，如果轮胎在车辙里，或停在凹凸不平的地面上，也会产生错误的低压力读数。更复杂的系统能够监控轮胎压力。例如，一些压力传感器系统使用一种旋转编码器，它是由沿圆周规则且交替分布的不同极性磁段的多极环所形成。与所述环同轴的发射器线圈和固定的拾感器(例如，感应线圈系统)可以被流过发射器线圈的交变电流激励而产生磁场，所述磁场叠加到由多极环所产生的磁场上，产生拾取的信号并发送有关车轮的旋转特性以及轮胎状态的信号。一些轮胎压力系统也使用以下车轮系统，即，每个车轮上的每个传感器配备有无线电发射器，将轮胎压力等信息从车轮发送到车身上的无线电接收器上，将所述发射的信号解码，以提供轮胎压力等信息并使其可供驾驶员使用。但传统的无线系统不耐用，且设计和生产费用昂贵，通常还需要用电池工作。本专利技术人得出结论需要有一种改进的小型轮胎压力设计，既包括无线感测能力，又能通过实际且低成本的设计方案来实现，这种设计在目前的轮胎压力检测系统和装置中尚未使用。具体地说，本专利技术人认为使用SAW感测元件可以对传统系统固有的问题提供实际且低成本的解决方案。本专利技术人认为对上述问题的解决方案涉及将微结构感测元件和SAW技术结合起来。现详细公开所述设计。专利技术概述以下对本专利技术的概述是为了便于理解本专利技术的某些独具创新的特征，并非是全面的说明。将整个说明书、权利要求书、附图以及摘要视为一个整体，就可对本专利技术的各方面有全面的理解。所以，本专利技术的一个方面是提供一种改进的传感器系统和方法。本专利技术的另一方面是提供用于轮胎压力和温度感测应用的传感器系统和方法。本专利技术还有一个方面是提供一种改进的SAW压力和温度传感器系统。本专利技术还有一个方面是提供在气密的芯片传感器封装中形成的表面或体微切削加工的感测元件。本专利技术还有一个方面是提供一种可以用作无线轮胎压力监控系统(TPMS)的组件的SAW压力和温度传感器系统。本专利技术的上述各方面以及其它目的和优点按本文所述即可实现。温度传感器系统包括在衬底上的气密区中所形成的一个或多个微结构温度感测元件，其中这些微结构温度感测元件包括SAW温度感测元件。微结构温度感测元件和SAW温度感测元件二者都可称为叉指式换能器(IDT)。此外，一个或多个微结构压力感测元件可以位于衬底上的传感器膜片(508)之上，使得所述微结构压力感测元件由SAW压力感测元件形成(也称为IDT)。可以提供一个或多个触点(110，112)，它们有助于维持气密区并从衬底伸出，用于压力传感器系统的支撑和电互连。附图简要说明附图中相同的标号在各图中代表相同或功能类似的元件，附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图说明本专利技术并和对本专利技术的详细描述一起用来解释本专利技术的原理。图1示出描绘可按照本专利技术优选实施例实现的SAW压力芯片的示意图；图2示出表示按照本专利技术优选实施例的图1中描绘的SAW芯片顶面的参考压力的示意图；图3示出表示按照本专利技术优选实施例的图1中描绘的SAW芯片底面的参考压力的示意图；图4示出按照本专利技术另一实施例形成SAW压力芯片的操作的高级流程图；图5示出描绘可按照本专利技术供选择的实施例实现的非气密SAW压力传感器芯片的示意图；以及图6示出按照本专利技术可供选择的实施例的图5中描绘的所述SAW压力传感器芯片的侧视图。本专利技术的详细说明在这些非限制性实例中所讨论的特定数值和配置都可以改变，它们的提出仅是为了至少说明本专利技术的一个实施例，并不是为了限制本专利技术的范围。图1示出可按照本专利技术优选实施例实现的SAW压力芯片100。芯片100可以作为一个系统来实现，所述系统一般包括两个温度感测元件102和106以及压力感测元件104。虽然在图4中仅示出两个温度感测元件102和106，但本专业的技术人员能理解，SAW压力芯片100可以配置成包括另外的温度感测元件。例如，可以在芯片100上加上第三和第四温度感测元件，视其具体实施方案而定。芯片100还包括气密区114，气密区114包围着温度感测元件102和106以及压力感测元件104。此外，气密区114包围着触点110和112。芯片100还具有将所述各感测元件电连接的金属互连线116。虽然图1中仅示出两个触点110和112，但本专业的技术人员能理解，必要时可以使用附加触点来固定芯片100以便进行检测活动。压力感测元件104通常位于传感器膜片108上。可以以SAW温度感测元件(TSAW)的形式来实现温度感测元件102和106，同时可以以SAW压力感测元件(PSAW)的形式来实现压力感测元件104。温度感测元件102和106的位置通常远离传感器膜片108。可以以穿通晶片(TTW)触点的形式来实现触点110和112。可以通过对石英、硅或其它结晶材料进行体或表面机械加工来形成感测元件102、106和104。可以利用体微切削加工过程(类似于在MEMS产业中通用的体微切削加工过程)来形成传感器膜片108。图2示出表示按照本专利技术优选实施例的图1中描绘的SAW芯片100顶面上的参考压力的侧视图200。另一方面，图3示出表示按照本专利技术优选实施例的图1中描绘的SAW芯片100底面上的参考压力的底部侧视图300。应当指出，在图1到图3中，相同或类似的部件用相同的标号表示。图2和3还示出了晶片-晶片接合部分302和外部连接焊盘202。图1和2还示出了SAW芯片100的A-A截面的视图。图1到图3一般示出的压力传感器系统包括在衬底的气密区114中形成的一个或多个微结构温度感测元件102和106，其中这些微结构温度感测元件102和106包括SAW温度感测元件。这种SAW温度感测元件也称为IDT。应当指出，一般来说，可以通过IDT来实现表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力传感器系统，所述系统包括：在衬底上形成的至少一个微结构温度感测元件（５０２，５０４）；设置在所述衬底上的传感器膜片（５０８）之上的至少一个微结构压力感测元件（５０６）；至少两个触点（１１０，１１２），它们从所述衬底突出，用于所述压力传感器系统的支撑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD库克，BD斯佩尔德里奇，BJ马什，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]