本發(fā)明涉及壓力傳感器，具體地，涉及一種壓力傳感器和壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)及其調(diào)制方法。尤其涉及一種基于二氧化硅覆蓋層的耐高溫?zé)o線無源壓力傳感器溫度特性調(diào)制方法。

背景技術(shù)：

1、聲表面波壓力芯片通過不同壓力下芯片諧振頻率不同而解析出所受壓力。但是其諧振頻率同時受到溫度影響，而且溫度對諧振頻率的影響要大于壓力的影響，因此要準確解析出壓力值，必須進行溫度補償。

2、現(xiàn)有的聲表面波無線無源壓力傳感器的溫度補償方式及影響如下：

3、1、采用差分結(jié)構(gòu)，利用兩個溫度特性一致的諧振器分別放置于壓力不同區(qū)域作差分運算后，抵消掉溫度的影響，從而實現(xiàn)溫度補償。設(shè)計差分結(jié)構(gòu)抵消溫度影響的關(guān)鍵在于能夠讓兩個諧振器溫度頻率特性完全一致，同時所處的溫度場完全一致，這在理論上可行，但是在工程上存在難度，由于加工工藝等方面的問題，導(dǎo)致加工出的諧振器必然存在差異，進而導(dǎo)致了其作差分抵消后的結(jié)果出現(xiàn)偏差。

4、2、利用一個溫度傳感器首先測量出環(huán)境溫度，進而帶入壓力傳感器的已知溫度特性曲線中，將溫度影響消除掉再解算壓力值。2、以硅酸鎵鑭等晶體材料作為壓電基底時，其溫度頻率系數(shù)在高溫區(qū)間范圍內(nèi)(大于350℃)通常隨溫度升高而變大，且溫度頻率系數(shù)遠大于壓力頻率系數(shù)，及溫度的波動帶來的頻率變化遠大于壓力變化帶來的頻偏。因此采用先測出溫度數(shù)值后帶入壓力傳感器消除溫度影響檢測的方法對溫度檢測的精度要求極高，同時由于溫度場分布的不均勻性，會顯著影響到溫度補償?shù)男Ч?/p>

5、3、通過旋轉(zhuǎn)壓電晶體材料歐拉角，尋找在目標工作溫度范圍內(nèi)溫度系數(shù)盡可能小甚至為零的切型，從而實現(xiàn)壓力的檢測值受溫度的影響盡可能的小。例如硅酸鎵鑭晶體在超過350℃的溫度范圍后，無論如何旋轉(zhuǎn)三個歐拉角，都不再能找到具有零溫度系數(shù)的切型。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種壓力傳感器和壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)及其調(diào)制方法

2、根據(jù)本發(fā)明提供的一種壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，包括壓電基底、電極以及sio2覆蓋層，所述電極設(shè)置在壓電基底上，所述sio2覆蓋層覆蓋電極及整個壓電基底表面；

3、通過調(diào)整所述sio2覆蓋層的厚度，對整個諧振器的溫度特性進行調(diào)制。

4、優(yōu)選地，所述sio2覆蓋層具有正溫度系數(shù)。

5、優(yōu)選地，生成正溫度系數(shù)的所述sio2覆蓋層的方法包括pecvd、pvd或lpcvd。

6、優(yōu)選地，所述壓電基底的材料包括硅酸鎵鑭晶體，所述電極的材料包括鉑。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)的調(diào)制方法，采用所述的壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，通過增加sio2覆蓋層的厚度使溫度特性曲線向頻率隨溫度增加而增加的方向移動，進而隨sio2覆蓋層的厚度的增加，溫度特性曲線性能增強。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種壓力傳感器，采用所述的壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，還包括壓力傳感器上蓋、壓力傳感器底座以及射頻天線；

9、所述壓力傳感器上蓋和壓力傳感器底座連接，所述壓力敏感芯片設(shè)置在壓力傳感器上蓋和壓力傳感器底座之間，所述壓力敏感芯片與壓力傳感器上蓋形成高壓腔，所述壓力敏感芯片與壓力傳感器底座形成密封真空腔；

10、且所述壓力敏感芯片與射頻天線電連接。

11、優(yōu)選地，所述壓力傳感器底座套設(shè)壓力傳感器上蓋，且所述壓力傳感器底座和壓力傳感器上蓋螺紋連接。

12、優(yōu)選地，所述壓力傳感器上蓋與壓力敏感芯片之間設(shè)置有密封圈，所述壓力傳感器底座與壓力敏感芯片之間設(shè)置有密封圈。

13、優(yōu)選地，位于所述壓力敏感芯片靠近壓力傳感器上蓋一側(cè)的密封圈與壓力傳感器上蓋抵接；

14、位于所述壓力敏感芯片靠近壓力傳感器底座一側(cè)的密封圈與壓力傳感器底座抵接。

15、優(yōu)選地，所述高壓腔與被測壓力相連通，且所述壓力敏感芯片與高壓腔對應(yīng)的區(qū)域包括壓力敏感區(qū)域。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

17、本發(fā)明利用光刻、沉積、剝離的方法在硅酸鎵鑭晶片上沉積鉑電極，形成諧振器結(jié)構(gòu)，再利用pecvd的方法在諧振器上沉積具有正溫度系數(shù)sio2覆蓋層，并通過調(diào)節(jié)二氧化硅層的厚度進而對其溫度靈敏度進行調(diào)制，在目標工作溫度區(qū)間內(nèi)調(diào)節(jié)至接近于零溫度系數(shù)，從而提升了溫度補償效果。

技術(shù)特征：

1.一種壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括壓電基底、電極以及sio2覆蓋層，所述電極設(shè)置在壓電基底上，所述sio2覆蓋層覆蓋電極及整個壓電基底表面；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述sio2覆蓋層具有正溫度系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，其特征在于，生成正溫度系數(shù)的所述sio2覆蓋層的方法包括pecvd、pvd或lpcvd。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壓電基底的材料包括硅酸鎵鑭晶體，所述電極的材料包括鉑。

5.一種壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)的調(diào)制方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1所述的壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，通過增加sio2覆蓋層的厚度使溫度特性曲線向頻率隨溫度增加而增加的方向移動，通過仿真計算結(jié)合實驗測量確定最佳覆蓋層厚度，將溫度引起的頻率偏移在目標溫度范圍內(nèi)降至最低，增強差分結(jié)構(gòu)的溫度補償效果。

6.一種壓力傳感器，其特征在于，采用權(quán)利要求1-4任一項所述的壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)，還包括壓力傳感器上蓋、壓力傳感器底座以及射頻天線；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器底座套設(shè)壓力傳感器上蓋，且所述壓力傳感器底座和壓力傳感器上蓋螺紋連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力傳感器，其特征在于，所述壓力傳感器上蓋與壓力敏感芯片之間設(shè)置有密封圈，所述壓力傳感器底座與壓力敏感芯片之間設(shè)置有密封圈。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力傳感器，其特征在于，位于所述壓力敏感芯片靠近壓力傳感器上蓋一側(cè)的密封圈與壓力傳感器上蓋抵接；

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓力傳感器，其特征在于，所述高壓腔與被測壓力相連通，且所述壓力敏感芯片與高壓腔對應(yīng)的區(qū)域包括壓力敏感區(qū)域。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種壓力傳感器和壓力敏感芯片的諧振器結(jié)構(gòu)及其調(diào)制方法，包括壓電基底、電極以及SiO2覆蓋層，電極設(shè)置在壓電基底上，SiO2覆蓋層覆蓋電極及整個壓電基底表面。通過調(diào)整SiO2覆蓋層的厚度，對整個諧振器的溫度特性進行調(diào)制。通過增加SiO2覆蓋層的厚度使溫度特性曲線向頻率隨溫度增加而增加的方向移動，通過仿真計算結(jié)合實驗測量確定最佳覆蓋層厚度，將溫度引起的頻率偏移在目標溫度范圍內(nèi)降至最低，增強差分結(jié)構(gòu)的溫度補償效果。本發(fā)明在晶片上沉積電極形成諧振器結(jié)構(gòu)，再在諧振器上沉積具有正溫度系數(shù)SiO2覆蓋層，并通過調(diào)節(jié)該覆蓋層厚度對其溫度靈敏度進行調(diào)制，進而提升了溫度補償效果。

技術(shù)研發(fā)人員：韓韜,單清川
受保護的技術(shù)使用者：上海交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9