[发明专利]体声波壁面剪切应力传感器

摘要

本发明公开了体声波壁面剪切应力传感器，包括基底、支撑层、检测元件、敏感元件、外壳、上盖板和读出电路，基底位于支撑层下方，支撑层、外壳和上盖板之间形成一空腔结构；支撑层上安装位于空腔内的检测元件，检测元件上安装敏感原件；敏感元件的顶面与上盖板的顶面齐平，且敏感元件的顶部与上盖板的开口之间留有间隙；读出电路通过基底底部的焊盘与检测元件连接；本发明可以将表面摩阻转化为FBAR的应力载荷，进而改变FBAR的谐振频率，通过读出电路实现体声波壁面剪切应力传感器检测信号的读出或测量；具有体积小、灵敏度高、集成度高以及与被测物共形等特点；可望满足航空航天、武器工程、汽车等领域对摩阻传感器的应用需求。

主权项

1.体声波壁面剪切应力传感器，其特征在于：包括基底(1)、支撑层（2）、检测元件、敏感元件、外壳（8）、上盖板（11）和读出电路，基底(1)上紧贴设置支撑层（2），外壳（8）沿支撑层（2）上方的边缘一周设置，外壳（8）的顶部设置上盖板（11），上盖板（11）中间开设有安放敏感元件顶部的开口，支撑层（2）、外壳（8）和上盖板（11）之间形成一个空腔（12）的结构；支撑层（2）上安装位于空腔（12）内的检测元件，检测元件上安装敏感元件；敏感元件的顶面与上盖板（11）的顶面齐平，且敏感元件的顶部与上盖板（11）的开口之间留有间隙（13）；所述检测元件包括FBAR、电极引线（3）和焊盘（4），FBAR位于空腔（12）内的底部紧贴设置于支撑层（2）上，焊盘（4）位于空腔（12）外设置于基底(1)的底部，FBAR通过两电极引线（3）穿过支撑层（2）、基底(1)与两焊盘（4）连接；所述FBAR包括有压电振荡堆，压电振荡堆由下到上依次包括底电极（5）、压电层（6）、顶电极（7）；底电极（5）覆盖于支撑层（2）、基底(1)上安装电极引线（3）的一个通孔上，顶电极（7）覆盖于支撑层（2）、基底(1)上安装电极引线（3）的另一个通孔上，底电极（5）、顶电极（7）分别与通孔中的电极引线（3）形成电气连接；底电极（5）呈平面紧贴设置于支撑层（2）上，底电极（5）与顶电极（7）之间紧贴设置压电层（6），压电层（6）呈L型紧贴于底电极（5）的一端面的外侧和上面，即压电层（6）的一部分底面紧贴于支撑层（2）上面，压电层（6）的剩余部分的底面则紧贴于底电极（5）的上面；顶电极（7）也呈L型紧贴于压电层（6）的一端面的外侧和上面，即顶电极（7）的一部分底面覆盖于支撑层（2）的通孔上，顶电极（7）的剩余部分底面则紧贴于压电层（6）的上面；所述敏感元件包括支撑梁（9）和浮动元件（10），支撑梁（9）的底端设置于FBAR的中心区域上，支撑梁（9）的顶端安装浮动元件（10）；所述焊盘（4）连接读出电路。