扭矩传感器制造技术

适当地蚀刻石英晶片基底，以从该石英晶片基底产生石英横膈膜。然后可以连同石英盖一起将多个扭矩ＳＡＷ感测谐振器设置在该石英晶片基底上，从而从该石英晶片基底产生一个石英扭矩传感器封装。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例通常涉及无线感测方法和系统。这些实施例还涉及扭矩传感器(torque sensor)。这些实施例另外涉及声波装置和传感 器。这些实施例还涉及全石英封装(All Quartz Packaging, AQP)扭矩 传感器技术。
技术介绍
声波传感器在各种感测应用中得到使用，诸如温度和/或压力感测 装置和系统。声波装置实现商业使用已经超过了 60年。虽然通信工业 是声波装置的最大用户，但是它们也在感测应用的其它领域中使用，例 如化学蒸汽检测。之所以称作声波传感器是因为它们使用机械波或声波作为感测机制。由于声波传播是通过材料的表面或在其表面上传播，所 以对传播路径的任何改变都会影响波的特性。声波特性的改变可以通过测量传感器的频率、幅度或相位特性来监 测，并然后可以将其与所测量的对应物理量或化学量关联。实际上，所 有的声波装置和传感器都使用压电基底来产生声波。三个机制可以对声 波传感器响应有作用，即质量负荷、粘弹性(visco elastic)和声 电效应。化学物的质量负荷改变这种传感器的频率、幅度、以及相位和 Q值 大多数声波化学检测传感器(例如)依赖于该传感器的质量灵敏度 以及化学选择涂层，该化学选择涂层吸收导致该声波传感器的质量负荷 增加的所关心的蒸汽。声波传感器的范例包括声波检测装置，其用来检测诸如化学物的物 质的存在、或者诸如温度和压力的环境条件。由于对表面负荷具有高的 灵敏度以及由于它们固有的高Q因子而具有的较低的噪声，用作传感器 的声学波(acoustical wave )或声波(acoustic wave )(例如SAW/BAW) 装置可以提供高灵敏检测机制。表面声波装置典型地使用光刻技术进行 制造，并且在压电材料上放有梳状(comb-like)交叉(interdigital)换 能器(transducer)。表面声波装置可以具有延迟线、滤波器、或谐振器 结构。体声波装置典型地使用真空镀板(vacuum plater)制造。通过灯丝温度和总加热时间来控制电极材料的选择和电极的厚度。电极的大小 和形状通过适当地使用掩模来定义。然而， 一种类型的体装置(例如声 板模式装置)可以使用与用于构造表面波装置的技术类似的技术来构 造。声波传感器看起来具有优势的一个领域是在扭矩感测领域。例如在 包括旋转驱动轴的系统中，通常需要知道这种轴的扭矩和速度，以对它 进行控制或对与该可旋转的轴相关的其它装置进行控制。相应地，最好 能以精确、可靠并且廉价的方式来感测和测量扭矩。用来测量作用于旋转轴上的扭矩的传感器在许多应用中得以使用， 诸如机动车辆中的轴，但并不限于此。例如，其最好可以用来测量车辆 传送中旋转轴上的扭矩，或者车辆引擎中轴(例如曲轴)上的扭矩，或者车辆的自动剎车系统(ABS)中轴上的扭矩，用于本领域中所熟知的 各种目的。这种类型的扭矩测量的一个应用是在电动助力转向(steer)系统 中，其中响应于车辆转向轮的操作和/或操纵而驱动电机。该系统然后 解释(interpret)应用于该转向轮及其附着(attached)轴的扭矩或 旋转的量，以将该信息转换为用于该车辆的可转向轮的操作装置的适当 命令。扭矩传感器、特别是基于SAW的扭矩传感器通常提供不可预测的输 出频率温度灵敏度，导致每一传感器的过多校准点。另外，这种装置具 有较差的短期和长期稳定性，因为它们缺少封盖和气密(hermetic sealing)特性。另外，基底安装和封装技术并不适合于高要求的扭矩应 用。因此认为，为了克服这些缺陷，必须设计和实施一种改进的扭矩传 感器装置。这里将详细描述这种装置。
技术实现思路
提供本专利技术的下面概述，以便于理解本专利技术所独具的某些创造性特 征，并且其并不是一个全面的描述。通过将整个说明书、权利要求书、 附图、以及摘要作为一个整体可以得到对本专利技术的各个方面的完整理 解。因此，本专利技术的一方面是提供一种基于传感器的改进方法和系统。 本专利技术的另一方面是提供一种基于SAW传感器的改进方法和系统。本专利技术还进一步的方面是提供一种基于石英SAW传感器的方法和系统。本专利技术的前述方面和其它目的以及优点现在可以按照这里所描述 的实现。公开了基于石英传感器的方法和系统，其中可以机械地模拟多 个感测膜，以在石英晶片基底上实施。然后可以适当地蚀刻该石英晶片 基底，以从该石英晶片基底产生石英橫膈膜。然后可以将该多个感测元 件和装置(例如扭矩SAW谐振器)设置在该石英晶片基底上，这是基于 用于在该基底上实施的前面模拟的感测膜，从而从该石英晶片基底产生 用于扭矩感测操作的石英传感器封装。附图说明附图进一步描述了本专利技术，并且结合本专利技术的详细描述一起用于解 释本专利技术的原理，其中在贯穿不同的附图中，相同的附图标记指代相同 或功能类似的元件，并且附图包括在说明书中并形成其一部分。图1描述了全石英封装(AQP)扭矩传感器设备的侧视图，其可以 根据一个实施例来实施；图2描述了根据一个实施例的图1中所述的该AQP扭矩传感器设备的顶;f见图3描述了根据另一个实施例的图1中所述的该AQP扭矩传感器设 备的顶视图4描述了 AQP扭矩传感器设备的侧视图，其可以根据另一个实施 例来实施；和图5描述了扭矩传感器系统，其可以根据优选实施例来实施。 具体实施例方式这些非限定性范例中所讨论的该特定值和结构可以变化，并且引用 其仅仅是用来描述本专利技术的至少 一个实施例，而无意于对本专利技术的范围 进行限制。图1描述了全石英封装(AQP)扭矩传感器设备100的侧4见图，其 可以根据一个实施例来实施。通常，图1中所述的该扭矩传感器设备IOO 包括盖102，其优选地用石英构造。该盖102连接着基底(substrate) 或基部(base) 104,其也可以用石英构造。可以由该SAW基底或基部104形成横膈膜(diaphragm) 106。根据设计考虑，该横膈膜106也可以用石 英材料形成。然后可以由该横膈膜106或在其上面构造一个或多个声感测元件 108、 110、 112。注意，该横膈膜106遭受诸如扭矩等应力时可以轻微 弯曲。该声感测元件108、 110、 112优选地提供为形成在横膈膜106上 的交叉4灸能器Unterdigital transducer)。注意，^黄膈月莫106可以 提供为结合(bond)到基底或基部104的单独的(separate )石英组件， 或者可以直接由基部104构造。也就是，可以由基部104蚀刻得到该横 膈膜106。线连接116可以结合到该横膈膜106，并且可以结合到穿过盖102 凸出的天线114。天线114发射由设备100所收集的扭矩检测数据。该 基部104可以设置在固定端118,例如固定端118可以是到经受扭矩的 装置的连接，诸如机动车引擎中的轴。通常在该盖102和该基部104之 间形成有间隙103。在该盖102与基部104之间优选地密封有惰性气体，并且该惰性气 体包围该声感测元件108、 110、 112和该;f黄膈膜106。该石英盖102和 SAW基部104优选地通过AQP设计来实施。因为石英的热膨胀导致的大 的各向异性，该盖102与基部104优选地由相同定向的石英形成。根据 设计考虑，该盖102与基部104优选地通过玻璃粉(glas本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭矩传感器设备，包括：至少一个构造于石英基底上的声感测装置，其与由所述石英晶片基底蚀刻的石英横膈膜相关联，其中所述至少一个声感测装置检测与经受扭矩的物体相关联的所述扭矩；以及临近所述石英基底设置的盖，其中所述盖包括石英，并且通过使用惰性气体密封所述至少一个声感测装置和所述石英基底来维护和保护所述至少一个声感测装置。

【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：JZT刘，SJ马吉，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[]