專利名稱：扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例通常涉及無線感測(cè)方法和系統(tǒng)。這些實(shí)施例還涉及
扭矩傳感器(torque sensor)。這些實(shí)施例另外涉及聲波裝置和傳感 器。這些實(shí)施例還涉及全石英封裝(All Quartz Packaging, AQP)扭矩 傳感器技術(shù)。
背景技術(shù)：
聲波傳感器在各種感測(cè)應(yīng)用中得到使用，諸如溫度和/或壓力感測(cè) 裝置和系統(tǒng)。聲波裝置實(shí)現(xiàn)商業(yè)使用已經(jīng)超過了 60年。雖然通信工業(yè) 是聲波裝置的最大用戶，但是它們也在感測(cè)應(yīng)用的其它領(lǐng)域中使用，例 如化學(xué)蒸汽檢測(cè)。之所以稱作聲波傳感器是因?yàn)樗鼈兪褂脵C(jī)械波或聲波
作為感測(cè)機(jī)制。由于聲波傳播是通過材料的表面或在其表面上傳播，所 以對(duì)傳播路徑的任何改變都會(huì)影響波的特性。
聲波特性的改變可以通過測(cè)量傳感器的頻率、幅度或相位特性來監(jiān) 測(cè)，并然后可以將其與所測(cè)量的對(duì)應(yīng)物理量或化學(xué)量關(guān)聯(lián)。實(shí)際上，所 有的聲波裝置和傳感器都使用壓電基底來產(chǎn)生聲波。三個(gè)機(jī)制可以對(duì)聲 波傳感器響應(yīng)有作用，即質(zhì)量負(fù)荷、粘彈性(visco elastic)和聲 電效應(yīng)?；瘜W(xué)物的質(zhì)量負(fù)荷改變這種傳感器的頻率、幅度、以及相位和 Q值 大多數(shù)聲波化學(xué)檢測(cè)傳感器(例如)依賴于該傳感器的質(zhì)量靈敏度 以及化學(xué)選擇涂層，該化學(xué)選擇涂層吸收導(dǎo)致該聲波傳感器的質(zhì)量負(fù)荷 增加的所關(guān)心的蒸汽。
聲波傳感器的范例包括聲波檢測(cè)裝置，其用來檢測(cè)諸如化學(xué)物的物 質(zhì)的存在、或者諸如溫度和壓力的環(huán)境條件。由于對(duì)表面負(fù)荷具有高的 靈敏度以及由于它們固有的高Q因子而具有的較低的噪聲，用作傳感器 的聲學(xué)波(acoustical wave )或聲波(acoustic wave )(例如SAW/BAW) 裝置可以提供高靈敏檢測(cè)機(jī)制。表面聲波裝置典型地使用光刻技術(shù)進(jìn)行 制造，并且在壓電材料上放有梳狀(comb-like)交叉(interdigital)換 能器(transducer)。表面聲波裝置可以具有延遲線、濾波器、或諧振器 結(jié)構(gòu)。體聲波裝置典型地使用真空鍍板(vacuum plater)制造。通過燈絲溫度和總加熱時(shí)間來控制電極材料的選擇和電極的厚度。電極的大小 和形狀通過適當(dāng)?shù)厥褂醚谀矶x。然而， 一種類型的體裝置(例如聲 板模式裝置)可以使用與用于構(gòu)造表面波裝置的技術(shù)類似的技術(shù)來構(gòu) 造。
聲波傳感器看起來具有優(yōu)勢(shì)的一個(gè)領(lǐng)域是在扭矩感測(cè)領(lǐng)域。例如在 包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸的系統(tǒng)中，通常需要知道這種軸的扭矩和速度，以對(duì)它 進(jìn)行控制或?qū)εc該可旋轉(zhuǎn)的軸相關(guān)的其它裝置進(jìn)行控制。相應(yīng)地，最好 能以精確、可靠并且廉價(jià)的方式來感測(cè)和測(cè)量扭矩。
用來測(cè)量作用于旋轉(zhuǎn)軸上的扭矩的傳感器在許多應(yīng)用中得以使用， 諸如機(jī)動(dòng)車輛中的軸，但并不限于此。例如，其最好可以用來測(cè)量車輛 傳送中旋轉(zhuǎn)軸上的扭矩，或者車輛引擎中軸(例如曲軸)上的扭矩，或
者車輛的自動(dòng)剎車系統(tǒng)(ABS)中軸上的扭矩，用于本領(lǐng)域中所熟知的 各種目的。
這種類型的扭矩測(cè)量的一個(gè)應(yīng)用是在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(steer)系統(tǒng) 中，其中響應(yīng)于車輛轉(zhuǎn)向輪的操作和/或操縱而驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該系統(tǒng)然后 解釋(interpret)應(yīng)用于該轉(zhuǎn)向輪及其附著(attached)軸的扭矩或 旋轉(zhuǎn)的量，以將該信息轉(zhuǎn)換為用于該車輛的可轉(zhuǎn)向輪的操作裝置的適當(dāng) 命令。
扭矩傳感器、特別是基于SAW的扭矩傳感器通常提供不可預(yù)測(cè)的輸 出頻率溫度靈敏度，導(dǎo)致每一傳感器的過多校準(zhǔn)點(diǎn)。另外，這種裝置具 有較差的短期和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，因?yàn)樗鼈內(nèi)鄙俜馍w和氣密(hermetic sealing)特性。另外，基底安裝和封裝技術(shù)并不適合于高要求的扭矩應(yīng) 用。因此認(rèn)為，為了克服這些缺陷，必須設(shè)計(jì)和實(shí)施一種改進(jìn)的扭矩傳 感器裝置。這里將詳細(xì)描述這種裝置。

發(fā)明內(nèi)容
提供本發(fā)明的下面概述，以便于理解本發(fā)明所獨(dú)具的某些創(chuàng)造性特 征，并且其并不是一個(gè)全面的描述。通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求書、 附圖、以及摘要作為一個(gè)整體可以得到對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面的完整理 解。
因此，本發(fā)明的一方面是提供一種基于傳感器的改進(jìn)方法和系統(tǒng)。 本發(fā)明的另一方面是提供一種基于SAW傳感器的改進(jìn)方法和系統(tǒng)。本發(fā)明還進(jìn)一步的方面是提供一種基于石英SAW傳感器的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的前述方面和其它目的以及優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在可以按照這里所描述 的實(shí)現(xiàn)。公開了基于石英傳感器的方法和系統(tǒng)，其中可以機(jī)械地模擬多 個(gè)感測(cè)膜，以在石英晶片基底上實(shí)施。然后可以適當(dāng)?shù)匚g刻該石英晶片 基底，以從該石英晶片基底產(chǎn)生石英橫膈膜。然后可以將該多個(gè)感測(cè)元 件和裝置(例如扭矩SAW諧振器)設(shè)置在該石英晶片基底上，這是基于 用于在該基底上實(shí)施的前面模擬的感測(cè)膜，從而從該石英晶片基底產(chǎn)生 用于扭矩感測(cè)操作的石英傳感器封裝。


附圖進(jìn)一步描述了本發(fā)明，并且結(jié)合本發(fā)明的詳細(xì)描述一起用于解 釋本發(fā)明的原理，其中在貫穿不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同 或功能類似的元件，并且附圖包括在說明書中并形成其一部分。
圖1描述了全石英封裝(AQP)扭矩傳感器設(shè)備的側(cè)視圖，其可以 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例來實(shí)施；
圖2描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1中所述的該AQP扭矩傳感器設(shè)備
的頂;f見圖3描述了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖1中所述的該AQP扭矩傳感器設(shè) 備的頂視圖4描述了 AQP扭矩傳感器設(shè)備的側(cè)視圖，其可以根據(jù)另一個(gè)實(shí)施 例來實(shí)施；和
圖5描述了扭矩傳感器系統(tǒng)，其可以根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例來實(shí)施。
具體實(shí)施例方式
這些非限定性范例中所討論的該特定值和結(jié)構(gòu)可以變化，并且引用 其僅僅是用來描述本發(fā)明的至少 一個(gè)實(shí)施例，而無意于對(duì)本發(fā)明的范圍 進(jìn)行限制。
圖1描述了全石英封裝(AQP)扭矩傳感器設(shè)備100的側(cè)4見圖，其 可以根據(jù)一個(gè)實(shí)施例來實(shí)施。通常，圖1中所述的該扭矩傳感器設(shè)備IOO 包括蓋102，其優(yōu)選地用石英構(gòu)造。該蓋102連接著基底(substrate) 或基部(base) 104,其也可以用石英構(gòu)造。可以由該SAW基底或基部104形成橫膈膜(diaphragm) 106。根據(jù)設(shè)計(jì)考慮，該橫膈膜106也可以用石 英材料形成。
然后可以由該橫膈膜106或在其上面構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)聲感測(cè)元件 108、 110、 112。注意，該橫膈膜106遭受諸如扭矩等應(yīng)力時(shí)可以輕微 彎曲。該聲感測(cè)元件108、 110、 112優(yōu)選地提供為形成在橫膈膜106上 的交叉4灸能器Unterdigital transducer)。注意，^黃膈月莫106可以 提供為結(jié)合(bond)到基底或基部104的單獨(dú)的(separate )石英組件， 或者可以直接由基部104構(gòu)造。也就是，可以由基部104蝕刻得到該橫 膈膜106。
線連接116可以結(jié)合到該橫膈膜106，并且可以結(jié)合到穿過蓋102 凸出的天線114。天線114發(fā)射由設(shè)備100所收集的扭矩檢測(cè)數(shù)據(jù)。該 基部104可以設(shè)置在固定端118,例如固定端118可以是到經(jīng)受扭矩的 裝置的連接，諸如機(jī)動(dòng)車引擎中的軸。通常在該蓋102和該基部104之 間形成有間隙103。
在該蓋102與基部104之間優(yōu)選地密封有惰性氣體，并且該惰性氣 體包圍該聲感測(cè)元件108、 110、 112和該;f黃膈膜106。該石英蓋102和 SAW基部104優(yōu)選地通過AQP設(shè)計(jì)來實(shí)施。因?yàn)槭⒌臒崤蛎泴?dǎo)致的大 的各向異性，該蓋102與基部104優(yōu)選地由相同定向的石英形成。根據(jù) 設(shè)計(jì)考慮，該蓋102與基部104優(yōu)選地通過玻璃粉(glass frit)或者 通過直接結(jié)合(例如焊接)彼此結(jié)合。
注意，感測(cè)元件108、 110、 112例如可以實(shí)施為聲波感測(cè)元件，例 如表面聲波(SAW)或者體聲波(BAW)感測(cè)組件。如果扭矩感測(cè)元件108、 110、 112包括聲波感測(cè)元件，那么基底104就可以構(gòu)造為壓電石英基底。 根據(jù)設(shè)計(jì)考慮，感測(cè)元件108、 110、 112也可以提供為，例如下列組件 中的一個(gè)或多個(gè)表面聲波濾波器、表面聲波諧振器、表面聲波延遲線、 體聲波諧振器或者其組合。
圖2描迷了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖1中所述的該AQP扭矩傳感器設(shè)備 IOO的頂視圖。圖3描述了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖1中所述的該AQP扭 矩傳感器設(shè)備100的頂視圖。注意，在圖1-3中，相同或相似的部件 或元件通常通過相同的附圖標(biāo)記表示。在圖2中所述的該構(gòu)造中，該聲 感測(cè)元件108、 110、 112以斜階(incline step)結(jié)構(gòu)描述，而在圖3 中，聲感測(cè)元件108、 110、 112以降階(decline step)結(jié)構(gòu)描述。注意，該聲感測(cè)元件108、 110、 112可以實(shí)施為聲波諧振器、聲波 濾波器、或者聲波延遲線結(jié)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)考慮，聲感測(cè)元件108、 110、 U2也可以在擾性板(flexural plate)模式(FMP )裝置、聲板模式裝 置、水平剪切(shear horizontal)聲板才莫式(SH-APM )裝置、幅度板
(amplitude plate)模式(APM )裝置、厚度剪切(thickness shear) 模式(TSM)裝置、表面聲波模式(SAW)裝置、體聲波模式(BAW)裝 置、扭力(torsional)模式裝置、勒夫波(love wave)裝置、漏表面聲波 模式(LSAW )裝置、偽表面聲波模式(PSAW )裝置、橫模數(shù)據(jù)、掠面(surface skimming)模式裝置、表面橫模裝置、諧波模式裝置、或者泛音模式
(overtone mode)裝置的范圍中實(shí)施。
要理解的是，雖然圖1 - 3中只描述了三個(gè)感測(cè)元件108、 110、 112， 但是可以使用更少或更多的感測(cè)元件。例如，在圖4所述的結(jié)構(gòu)中，使 用了單個(gè)的并且較大的聲感測(cè)元件408,其將在下面進(jìn)行更詳細(xì)地解釋。 另外，重要地是要理解，雖然設(shè)備100描述為通常的正方形或矩形結(jié)構(gòu)， 但是設(shè)備100也可以有其它形狀，諸如橢圓形或圓形結(jié)構(gòu)。
圖4描述了 AQP扭矩傳感器設(shè)備400的側(cè)視圖，其可以根據(jù)另一個(gè) 實(shí)施例來實(shí)施。該AQP扭矩傳感器設(shè)備400類似于圖1 - 3中所述的設(shè) 備IOO,但是有些重要的不同。通常，設(shè)備400包括配置在石英基底404 上的單個(gè)的聲感測(cè)諧振器或感測(cè)元件408,其與由該石英晶片基底蝕刻 的石英橫膈膜406相關(guān)聯(lián)。
該聲感測(cè)諧振器408檢測(cè)與經(jīng)受扭矩的物體相關(guān)聯(lián)的扭矩。這種物 體優(yōu)選地附著(attach)到固定端418上?？梢栽跈M膈膜406與該扭矩 感測(cè)諧振器或感測(cè)元件408 (例如單個(gè)交叉換能器)之間提供可選的石 英層407,以提供對(duì)該感測(cè)元件408的附加支持。線連接416可以從該 感測(cè)元件408延伸到天線414,其無線地發(fā)射來自設(shè)備400的扭矩檢測(cè) 數(shù)據(jù)。
在替換實(shí)施例中，替換地，該線連接416可以附著到該石英層407 或該橫膈膜406。注意，該石英層407的使用是可選的，并且根據(jù)設(shè)計(jì) 考慮可以不是必須的。為了提供充足的短期和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，橫膈膜406、 石英層408和/或SAW感測(cè)元件408應(yīng)該使用惰性氣體密封，諸如N2、 氬等。于是，類似于圖l-3中所述的結(jié)構(gòu)，在該石英蓋402與該石英 基底或基部404之間形成間隙402。根據(jù)設(shè)計(jì)考慮，該石英蓋402可以通過例如玻璃粉或者通過直接結(jié)合(例如焊接)結(jié)合到該石英基底或基
部404。該石英蓋402于是臨近該石英基底或基部404設(shè)置，從而使得 該蓋402通過使用惰性氣體來密封該聲感測(cè)諧振器408和石英基底404 而維護(hù)和保護(hù)一個(gè)或多個(gè)聲感測(cè)諧振器408。
這里所述的實(shí)施例通常描述了用于扭矩感測(cè)的燭刻的石英圖形 (diagram)(例如橫膈膜106、 406 )的機(jī)械設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)和方法， 以及用于深石英蝕刻、直接石英對(duì)石英封裝、和金屬連接(如天線114、 414)的技術(shù)，該金屬連接突出到該石英殼體(quartz cage)或封裝的 外部。于是，這里描迷關(guān)于各個(gè)實(shí)施例的用于SAW扭矩傳感器詢問 (interrogation)的新方法和系統(tǒng)。這種4既念可以應(yīng)用到基于實(shí)施一 個(gè)或多個(gè)用于扭矩檢測(cè)目的的SAW諧振器的感測(cè)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)所要測(cè)量的扭矩范圍，這里所述的將要經(jīng)受扭矩的該石英橫膈 膜106和/或406可以由通過用來封裝和過壓阻止的另一石英晶片在邊 緣支撐的薄石英晶片(即沒有任何蝕刻的區(qū)域)來構(gòu)造，或者通過選擇 性地蝕刻選擇的石英以得到蝕刻的石英扭矩感測(cè)橫膈膜。該石英橫膈膜 可以濕和/或干石英蝕刻形成用于較小的扭矩測(cè)量。
通常，增加SAW傳感器操作的頻率可以肯定顯著地減少SAW裝置的 尺寸，而無許可(license free)的頻率帶中用于保持操作的該頻率帶 寬限制可以容易地實(shí)現(xiàn)。該SAW濾波器的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)也可以應(yīng)用來定義交 叉換能器(IDT)域。因?yàn)橹苯邮⒔Y(jié)合(direct quartz bonding)技 術(shù)需要非常平的表面，所以優(yōu)選地使用金屬離子注入作為用于創(chuàng)建從全 石英封裝內(nèi)部到外部結(jié)合墊的導(dǎo)電路徑的方法。鈦是一種類型的優(yōu)選金 屬，按照該傳感器天線的適配電路的需要，鈦?zhàn)⑷氲哪芰亢蛣┝客ㄟ^所 設(shè)計(jì)的該導(dǎo)電路徑的電阻來確定。
用于封裝和密封SAW扭矩傳感器設(shè)備100、 400的材料的選擇對(duì)溫 度依賴特性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性可以具有巨大影響，因?yàn)樵揝AW扭矩傳感器設(shè) 備100、 400所位于的該石英基底的表面的任何熱應(yīng)力都可以改變工作 頻率。該SAW扭矩傳感器設(shè)備100、 400的封裝因此是關(guān)鍵過程，類似 于壓阻(piezoresistive)扭矩傳感器。為了避免由于熱膨脹系數(shù)不匹配 而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，并且為了能夠通過構(gòu)造過壓阻止來保護(hù)該石英橫膈 膜，在直接石英對(duì)石英晶片結(jié)合過程中例如可以實(shí)施真實(shí)的全石英封裝 (TAQP)技術(shù)，如下1 評(píng)估所接收的石英晶片(AFM; RMS<1. 3mn)的微觀粗糙度；
2評(píng)估處理后的石英蓋(晶片級(jí))和石英SAW基底(晶片級(jí))(AFM; RMS〈1.3nm)的微觀粗糙度；
3在煮沸的濃冊(cè)03中對(duì)石英蓋和石英SAW基底進(jìn)行親水化處理30-50 分鐘(即通常，在此處理之后的RMS降低)； 4在D1水中沖洗之后干燥；
5 在兆聲(Megasonic) RCA 1溶液(NH40H: H202: H20=1: 1: 5 )中清洗IO 分鐘，然后用HC1:H力2:H20-1:1:6清洗10分鐘； 6對(duì)石英蓋和石英SAW基底進(jìn)行干燥；
7 立即將蓋和SAW基底接觸和對(duì)齊；
8 在K45(TC (即溫度應(yīng)該以大約1(TC/分鐘上下跳動(dòng))的溫度下在N2 中熱退火1小時(shí)；以及
9結(jié)合控制，其中通過50納米的薄刀片使用"裂紋張開"(crack opening )方法》
對(duì)于用于高扭矩測(cè)量的SAW裝置(例如設(shè)備100、 400 ),可以實(shí)施 用于SAW石英晶片制造的多個(gè)其它處理步驟。這種處理步驟的范例提供 如下
1評(píng)估所接收的雙側(cè)化學(xué)拋光的石英SAW晶片的微觀粗糙度；
2 晶片清洗；
3沉積在下面的步驟中用作抗蝕劑掩;f莫的薄金屬層；
4 用于通道-間隙形成的光刻過程，需要金屬路徑從SAW表面通到外 部連接；
5 通道-間隙的RIE蝕刻； 6金屬去除；
7晶片清洗；
8沉積用作鈦?zhàn)⑷氲目刮g劑掩模的薄金屬層；
9用于鈦?zhàn)⑷氲墓饪踢^程；
10用于形成掩埋的導(dǎo)電路徑的鈦?zhàn)⑷耄?br> 11沉積用于形成外部連接和SAW電極的金屬層；
12用于金屬圖案化的光刻過程；
13金屬蝕刻；
14晶片清洗；15在煮沸的濃H冊(cè)3中對(duì)石英SAW晶片進(jìn)行親水化處理30 - 50分鐘； 16在D1水中沖洗，然后進(jìn)行干燥；
17在兆聲RCA l溶液(NH4OH:H202:H20-l:l:5)中清洗10分鐘，然后用 HC1:H202:H力-1:1:6清洗10分鐘；以及 18干燥。
在完成上述處理步驟之后，可以對(duì)另一石英晶片實(shí)施類似的一組處 理步驟，以形成石英基板，諸如基部104、 404。當(dāng)這兩個(gè)石英晶片已經(jīng) 準(zhǔn)備好用于直接結(jié)合時(shí)，可以進(jìn)行晶片切割和芯片組裝，如下所述 1接觸和對(duì)齊該石英SAW晶片和石英基板；
2在K450。C下在N2中熱退火1小時(shí)，其中該溫度應(yīng)該以大約10'C/分 鐘上下跳動(dòng)；
3結(jié)合控制，其中通過50毫米的刀片使用該"裂紋張開"方法；
4部分晶片切割(即切割厚度等于該石英SAW晶片的厚度，并且只在
一個(gè)方向上)；
5 AQP微結(jié)構(gòu)的芯片間(inter-chip)空間上所結(jié)合晶片的整體厚度切 割；
6使用特殊樹脂將芯片結(jié)合到該封裝基板上； 7為來自兩個(gè)芯片的金屬接觸分配該導(dǎo)電樹脂；
8 線的結(jié)合；
9 分配該保護(hù)樹脂；以及 10封蓋和焊接。
通過類似的方式，可以實(shí)施用于AQP SAW扭矩傳感器的其它制造方 案。該石英晶片例如可以通過濕或干蝕刻來進(jìn)行蝕刻。在"全石英"傳 感器封裝中，到天線(例如天線114、 414)的電極連接(例如線連接 116、 416)可以由"穿過晶片"的連接來執(zhí)行。在該"穿過晶片"設(shè)計(jì) 中，該"穿過，，孔可以由激光、超聲、或者濕蝕刻來鉆孔。
圖5描述了扭矩傳感器系統(tǒng)500,其可以根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例來實(shí)施。 圖5通常描述了扭矩傳感器500的高級(jí)圖。注意，在圖l-5中，相同 或相似的部件或元件通常由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。系統(tǒng)IOO通常包括能 夠旋轉(zhuǎn)的部件510,例如軸，該扭矩感測(cè)設(shè)備100或400位于其上，以 用于檢測(cè)與旋轉(zhuǎn)部件510相關(guān)聯(lián)的扭矩。扭矩傳感器設(shè)備100或400分 別包括天線114、 414,其可以向包括天線508的電子控制單元502發(fā)射數(shù)據(jù)，或接收來自它的數(shù)據(jù)。注意，該扭矩傳感器IOO或400以及其相 關(guān)的或各自的天線114、414共同可以形成無線扭矩傳感器。該天線114、 414例如可以提供為耦合器或者電容耦合天線組件。根據(jù)設(shè)計(jì)考慮，該 天線也可以例如構(gòu)造為電感耦合或簡(jiǎn)單的線性的天線。
為了面向更加集成的制造和減少測(cè)試階段期間的校準(zhǔn)活動(dòng)，這里所 公開的實(shí)施例和范例通常描述了改進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)和才莫擬方法，以及用于 SAW傳感器組裝和封裝的技術(shù)。這種技術(shù)基于石英制造的壓力感測(cè)膜 (membrane)的機(jī)械模擬、用于石英橫膈膜的選擇性石英晶片蝕刻、用 于金屬連接的金屬離子注入和/或用于低價(jià)不用校準(zhǔn)的SAW扭矩傳感器 的直接石英對(duì)石英晶片結(jié)合。
要理解的是，上面所公開的變化形式以及其它特征和功能、或者其 替換形式可以按照需要組合到許多其它不同的系統(tǒng)和應(yīng)用中。還要注意 的是，各種當(dāng)前未預(yù)見的或未預(yù)測(cè)到的替換形式、修改、變化、或這里 的改進(jìn)都可以由本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員隨后做出，其也都包括在下面的 權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1、 一種扭矩傳感器設(shè)備，包括至少 一個(gè)構(gòu)造于石英基底上的聲感測(cè)裝置，其與由所述石英晶片基 底蝕刻的石英橫膈膜相關(guān)聯(lián)，其中所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置檢測(cè)與經(jīng)受 扭矩的物體相關(guān)聯(lián)的所述扭矩；以及臨近所迷石英基底設(shè)置的蓋，其中所迷蓋包括石英，并且通過使用 惰性氣體密封所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置和所述石英基底來維護(hù)和保護(hù) 所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述石英晶片基底包括臨近所述 蓋設(shè)置的基部基底。
3、 根椐權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述基部基底和所述石英蓋使用 相同定向的石英。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述基部通過玻璃粉結(jié)合與所述 蓋連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中所述基部通過直接結(jié)合與所述蓋 連接。
6、 一種扭矩傳感器系統(tǒng)，包括至少 一個(gè)構(gòu)造于石英基底上的聲感測(cè)裝置，其與由所述石英晶片基 底蝕刻的石英橫膈膜相關(guān)聯(lián)，其中所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置檢測(cè)與經(jīng)受 扭矩的物體相關(guān)聯(lián)的所述扭矩；臨近所述石英基底設(shè)置的蓋，其中所述蓋包括石英；以及 由所述石英晶片基底構(gòu)造的基部基底，其中所述基部基底與經(jīng)受所 述扭矩的所述物體連接，并且臨近所述蓋設(shè)置，從而使得所述蓋通過使 用惰性氣體密封所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置和所述石英基底來維護(hù)和保 護(hù)所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置，并且其中所述基部基底和所述石英蓋使用 相同定向的石英。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其中所述基部通過玻璃粉結(jié)合或直接 結(jié)合與所述蓋連接。
8、 一種用于形成扭矩傳感器的方法，包括在石英基底上構(gòu)造至少一個(gè)聲感測(cè)裝置，其與由所述石英晶片基底 蝕刻的石英橫膈膜相關(guān)聯(lián)，其中所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置檢測(cè)與經(jīng)受扭 矩的物體相關(guān)聯(lián)的所迷扭矩；臨近所述石英基底設(shè)置蓋，其中所述蓋包括石英；由所述石英晶片基底構(gòu)造基部基底；以及連接所述基部基底和經(jīng)受所述扭矩的所述物體，從而使得所述蓋通 過使用惰性氣體密封所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置和所述石英基底來維護(hù) 和保護(hù)所述至少一個(gè)聲感測(cè)裝置，并且其中所述基部基底和所述石英蓋 ^使用相同定向的石英。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述基部通過玻璃粉結(jié)合或直接 結(jié)合與所述蓋連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述聲波感測(cè)裝置包括下列類型裝置中的至少一種擾性板模式(FMP)裝置； 聲板沖莫式裝置；水平剪切聲板模式(SH-APM)裝置； 幅度板模式(APM)裝置； 厚度剪切模式(TSM)裝置； 表面聲波模式(SAW)裝置； 體聲波模式(BAW)裝置； 扭力模式裝置； 勒夫波裝置；漏表面聲波模式(LSAW)裝置； 偽表面聲波模式(PSAW)裝置； 橫模數(shù)據(jù)、掠面模式裝置；表面橫模裝置； 諧波模式裝置；或 泛音模式裝置。
全文摘要
適當(dāng)?shù)匚g刻石英晶片基底，以從該石英晶片基底產(chǎn)生石英橫膈膜。然后可以連同石英蓋一起將多個(gè)扭矩SAW感測(cè)諧振器設(shè)置在該石英晶片基底上，從而從該石英晶片基底產(chǎn)生一個(gè)石英扭矩傳感器封裝。
文檔編號(hào)G01L3/10GK101313203SQ200680043954
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者J·Zt劉, S·J·馬吉 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國際公司