压电封装集成的化学物种敏感的谐振装置的制作方法

本发明的实施例通常涉及封装集成的声换能器装置。尤其是，本发明的实施例涉及压电封装集成的化学物种敏感的谐振装置。

背景技术：

随着计算技术变得更加普遍存在，存在有对于低成本、普及的感测的增长的需求。尤其是，化学感测是使人有浓厚兴趣的领域。当前的化学传感器常常是庞大的并且始终是必须被附着于片上系统（soc）封装或系统板以及被确定路线到soc的外部部件。

附图说明

图1说明了根据实施例的具有封装集成的压电换能器装置的微电子装置100的视图。

图2说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。

图3说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图。

图4说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图。

图5说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。

图6说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。

图7说明了依照一个实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图（图6的横截面视图aa）。

图8说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图。

图9说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。

图10说明了依照一个实施例的计算装置1500。

具体实施方式

本文中描述的是压电封装集成的化学物种敏感的谐振装置。在下面的描述中，将会使用本领域技术人员通常采用的术语来描述说明的实现的各种方面以将它们的工作的实质传达给本领域其他技术人员。然而，对于本领域技术人员来说将会显而易见的是，可以只利用所描述的方面中的一些方面来实施本发明。出于解释的目的，阐述了具体数字、材料和配置以便提供说明的实现的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说将会显而易见的是，可以在没有具体细节的情况下实施本发明。在其他实例中，忽略或简化了众所周知的特征以便不会模糊说明的实现。

将会顺序地以最有助于理解本发明的方式将各种操作描述为多个分立的操作。然而，描述的顺序不应当被解释为暗示了这些操作是必然顺序相关的。尤其是，无需以呈现的顺序执行这些操作。

本设计提供了作为传统上被用来在cpu或其他管芯与板之间路由信号的有机封装衬底的一部分来制造的薄的、低成本的、小形状因子化学物种敏感的谐振装置。利用衬底制造技术来制作化学物种敏感的谐振装置。这些化学物种敏感的谐振装置包括自由移动并且被机械耦合至压电材料的悬浮的基础结构（例如隔膜）。

常规的连续化学感测技术通常使用pid（光致电离检测器）、mos（金属氧化物半导体）传感器或石英晶体。在更加昂贵的硅衬底上制作或者单独封装采用这些方案的所有传感器装置。使用封装集成的谐振传感器的优势包括显著更小的形状因子以及与封装的直接集成而无需分立的部件的装配。而且，使用平面级处理的低成本封装衬底中的制作导致比起现有的化学传感器来显著的成本节约。

另外，当与pid传感器相比较时，使用封装集成的谐振传感器的优势包括低得多的浓度检测极限（例如十亿分之1-10）和非常高的选择性（例如针对氧气、氮气、期望的化学物种等的选择性），这已知是通常遭受不良选择性的pid传感器所关心的。对于受控的室内环境来说，可以基于知道哪种化学物种将会存在于这个环境中来设计传感器。

当与mos传感器相比较时，使用封装集成的谐振传感器的额外优势具有更好的敏感性和获得感兴趣的浓度中的线性响应的能力。与电磁换能比较，集成的压电设计通过消除对于将部件（诸如永久磁铁）装配到衬底的需要来允许更紧凑的形状因子。

可以作为衬底制作过程的一部分来制造本设计，而无对于购置和装配分立的部件的需要。因此它使能需要化学物种的感测的系统的大批量制造能力（以及因此更低的成本）。与基于硅的mems过程相比，使用有机平面级（例如，~0.5米×0.5米大小的平面）大批量制造（hvm）过程的封装衬底技术具有显著的成本优势，因为它允许使用不太昂贵的材料的更多装置的批量制作。然而，高质量压电薄膜的沉积已经在传统上被限于无机衬底（诸如硅和其他陶瓷）（由于它们的抵抗用于使那些薄膜结晶所需要的高温的能力导致的）。通过新的过程来使能本设计以允许高质量压电薄膜的沉积和结晶而不会降解有机衬底。

在一个示例中，本设计包括封装集成的结构以充当化学物种敏感的谐振装置。作为封装层的一部分来制造那些结构并且通过移除那些结构周围的介电材料来使那些结构自由振动或移动。结构包括被逐层地沉积并且图案化进封装的压电叠层。本设计包括根据悬浮的和振动的结构的原理在封装中创建化学物种敏感的谐振装置。封装中的介电材料的蚀刻发生以创建腔。在封装制作过程期间，压电材料沉积（例如0.5至1微米沉积厚度）和结晶也发生在封装衬底中。在封装制作过程期间，在比通常被用于压电材料退火更低的衬底温度范围（例如多达260℃）的退火操作允许压电材料（例如锆钛酸铅（pzt）、铌酸钾钠（knn）、氮化铝（aln）、氧化锌（zno）等）的结晶发生而不会将热降解或损害给予衬底层。在一个示例中，激光脉冲的退火相对于压电材料局部地发生而不会损坏包括有机层的封装衬底（例如有机衬底）的其他层。

现在参见图1，根据实施例示出了具有封装集成的压电装置的微电子装置100的视图。在一个示例中，微电子装置100包括利用焊球191-192、195-196而被耦合至或者附着于封装衬底120的多个装置190和194（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、无线电收发器等）。使用例如焊球111至115来将封装衬底120耦合至或者附着于印刷电路板（pcb110）。

封装衬底120（例如有机衬底）包括有机介电层128和导电层121-127。有机材料可以包括任何类型的有机材料，诸如阻燃剂4（fr4）、树脂填充的聚合物、预浸料（例如预浸渍的、利用树脂粘合剂浸渍的纤维编织）、聚合物、二氧化硅填充的聚合物等。可以在封装衬底处理期间（例如在平面级）形成封装衬底120。为了更低的成本，形成的平面可以是大的（例如具有大约0.5米乘以0.5米或者大于0.5米等的平面内（x、y）尺寸）。通过从封装衬底120移除一层或多层（例如有机层、介电层等）而在封装衬底120内形成腔142。在一个示例中，利用导电结构132和136（例如悬臂、梁、迹线）以及压电材料134形成压电输入换能器装置130。三个结构132、134和136形成叠层。导电结构132可以充当第二电极并且导电基础结构136的区域135可以充当压电振动输入装置的第一电极。利用导电结构146和136（例如悬臂、梁、迹线）以及压电材料144形成压电输出换能器装置140。三个结构146、144和136形成叠层。导电结构146可以充当第二电极并且导电基础结构136的区域137可以充当压电振动输出装置的第一电极。腔142可以是充气的。

基础结构136（例如隔膜136）在垂直方向上（例如沿着z轴）自由振动。它通过充当机械锚以及到封装的其余部分的电连接两者的封装通路126和127而被锚定在腔边缘上。针对化学感测，利用化学选择接收器层148（例如功能化材料）来使基础结构功能化。这个层可以是将会以比周围环境中的其他成分更高的百分比来优先吸附或者吸收感兴趣的特定化合物（或一类化合物）的任何涂层。

在用于化学物种敏感的谐振装置150的感测模式中，在操作的一个示例中，通过将引起压电材料134变形的时间变化（例如ac）电压施加到压电材料134来激励输入换能器130。这引起被传送到输出换能器140的基础结构136的振动，所述输出换能器140生成电输出信号。通过在不同的输入频率下测量这个输出信号的幅值，或者备选地通过使用反馈环（例如锁相环）可以确定最大化输出电信号幅值所在的装置150的机械谐振频率。当期望的化学物种附着于被布置在基础结构136上的材料148时，基础结构的质量改变，这又改变了机械谐振频率。频率的这个偏移在电信号中被检测到并且被用来关联在环境中存在的特定化学物种的量。

图2说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。在一个示例中，可以将封装衬底200耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底200耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。封装衬底200（例如有机衬底）包括有机介电层202以及导电层232、236和246。可以在封装衬底处理期间（例如在平面级）形成封装衬底200。通过从封装衬底200移除一层或多层（例如有机层、介电层等）而在封装衬底200内形成腔242。在一个示例中，利用输入换能器230、输出换能器240、基础结构236和功能化材料248来形成压电的化学物种敏感的谐振装置250。输入换能器230包括导电振动结构232和235以及夹在它们之间的压电材料。导电结构232可以充当顶部电极并且导电可移动基础结构236的区域235可以充当压电装置的底部电极。在一个示例中，压电材料（未示出）被布置在底部电极上并且顶部电极被布置在压电材料上。

利用导电结构246和236（例如悬臂、梁、迹线）以及压电材料来形成压电输出换能器240。导电结构246可以充当第二电极并且导电基础结构236的区域237可以充当压电振动输出装置的第一电极。

腔242可以是充气的。通过可以充当机械锚以及到封装的其余部分的电连接两者的封装连接（例如锚、通路）来将导电结构236锚定在一个边缘上。

虽然图2示出了一个特定隔膜形状，但是另一个实施例可以具有其他隔膜形状以便实现不同的机械频率。隔膜还可以具有蚀刻孔以帮忙进行电介质移除过程以便创建腔。而且，可以利用腔的一个或多个侧面上的触点来预想不同的电极形状。

图3说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图。封装衬底300（例如有机衬底）包括有机介电层302（或层202）以及导电层321-327、332、336和346。可以在封装衬底处理期间（例如在平面级）形成封装衬底300。封装衬底300可以代表封装衬底200的侧视图。

在一个示例中，可以将封装衬底300耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底300耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。通过从封装衬底300移除一层或多层（例如有机层、介电层等）而在封装衬底300内形成腔342。

在一个示例中，压电换能器装置330包括利用导电振动结构332和336以及压电材料334形成的压电叠层338。导电结构332可以充当顶部电极并且导电可移动基础结构336的区域335可以充当压电装置的底部电极。基础结构336的区域335物理接触压电材料334。在一个示例中，压电材料334被布置在底部电极上并且顶部电极被布置在材料334上。利用包括导电结构346和336（例如悬臂、梁、迹线）以及压电材料344的叠层349来形成压电输出换能器340。导电结构346可以充当顶部电极并且导电基础结构336的区域337可以充当压电输出换能器的底部电极。

腔342可以是充气的。通过可以充当机械锚以及到封装的其余部分的电连接两者的封装连接326（例如锚、通路）来将导电结构336锚定在一个边缘上。还通过可以充当机械锚以及到封装的其余部分的电连接两者的封装连接327（例如锚、通路）来将导电结构336锚定在一个边缘上。

这个结构336被腔包围并且在方向（例如垂直方向）上自由移动。在另一个示例中，结构在不同方向上自由移动。压电薄膜被机械附着于基础结构336并且被夹在两个导电结构（电极）之间。电极中的一个电极可以是基础结构本身。

每个叠层包括压电材料，诸如pzt、铌酸钾钠、zno或者夹在导电电极之间的其他材料。基础结构336本身可以被用作如图3中所示的每个叠层中的电极当中的一个电极，或者备选地，在沉积绝缘层之后可以将单独的导电材料用于那个第一电极以将这个第一电极从如图4中说明的基础结构电解耦。

图4说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图。封装衬底400（例如有机衬底）包括有机介电层402以及导电层421-427、432、435、436、437和446。

在一个示例中，可以将封装衬底400耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底400耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。通过从封装衬底400移除一层或多层（例如有机层、介电层等）而在封装衬底400内形成腔442。

在一个示例中，压电换能器装置430包括利用导电振动结构432和435以及压电材料434形成的压电叠层438。导电结构432可以充当顶部电极并且导电结构435可以充当压电装置的底部电极。介电层431使导电结构435与基础结构436电隔离。在一个示例中，压电材料434被布置在底部电极上并且顶部电极被布置在材料434上。利用包括导电结构446和437以及压电材料444的叠层449来形成压电输出换能器440。导电结构446可以充当顶部电极并且导电结构437可以充当压电输出换能器的底部电极。介电层441使导电结构437与基础结构436电隔离。

虽然压电薄膜通常要求不与有机衬底兼容的非常高的结晶温度，但是新颖的过程允许高质量压电薄膜的沉积和结晶而不会将有机层加热到将会引起它们的降解的温度。这个新颖的过程使能直接在封装衬底中的压电薄膜的集成。

针对化学感测，利用化学选择接收器层（例如功能化材料348、448）来使铜迹线、梁或块（mass）（例如基础结构336、436）功能化。这个层可以是以比周围环境中的其他成分更高的百分比来优先吸附或者吸收感兴趣的特定化合物（或一类化合物）的任何涂层。例如，功能层可以是具有某类化学制品的高分配系数的聚合物涂层，诸如挥发性有机化合物（voc）或爆炸物。为了提高化学选择性，各自带有具有不同物种的不同分配系数的不同聚合物薄膜的这样的传感器的阵列可以被用来推断它们的在混合物中的浓度，类似于生物嗅觉系统中的机制。作为另一个示例，功能化的接收器层可以是分子印迹聚合物（mip），它是在后来被提取的分子存在的情况下形成的聚合物，从而留下互补腔。这些聚合物显示了对原始分子的化学亲和性。当模板分子存在于环境中时，模板分子将自身附着于互补腔。具有不同结构的其他分子无法附着于这些腔。这使得这些传感器是高选择性的。化学选择接收器的其他示例包括具有选择性端基官能团的自组装单层膜（sam）、用来检测病毒、酶的抗体涂层或者用来检测生物体毒素的其他蛋白层、以及分子筛。

在一个实施例中，化学物种敏感的谐振装置（例如化学物种传感器）利用通过在输入换能器的输入电极之间施加时间变化（例如ac）电压而正在被激励的输入换能器进行操作，这引起电极之间的压电材料变形。变形引发基础结构中的振动并且这些振动被传送到输出换能器。由于输出换能器中的压电材料，那些传送的振动在输出电极之间生成输出电信号。

在输出换能器处，确定谐振装置的机械谐振频率。在一种方法中，利用不同频率将输入信号施加到输入换能器并且监视输出换能器处的生成的输出信号的对应幅值。输出信号的最大幅值将对应于装置的机械谐振频率。备选地，反馈环（例如锁相环）可以被用来确定谐振装置的机械谐振频率（例如自然频率）。

当环境中感兴趣的化学制品将自身附着于功能化的材料时，基础结构的质量改变并且因此改变谐振装置的谐振频率。使用如上所述的电信号来测量谐振频率的变化（例如监视输出信号的幅值、监视锁频环中的输出信号的频率）并且谐振频率的变化被用来确定感兴趣的化学物种的对应浓度或量。

备选实施例包括使用不同于图3和图4的双重夹紧直梁的基础结构以便实现敏感性和/或装置的中心频率的不同范围或者以便改进结构的可靠性。图5中示出了备选实施例的一个示例。

图5说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。在一个示例中，可以将封装衬底500耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底500耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。封装衬底500（例如有机衬底）包括有机介电层502以及导电层532、536和546。可以在封装衬底处理期间（例如在平面级）形成封装衬底500。通过从封装衬底500移除一层或多层（例如有机层、介电层等）而在封装衬底500内形成腔542。在一个示例中，利用输入换能器530、输出换能器540、基础结构536和具有布置在检测质量560上的功能化材料548的检测质量560来形成压电的化学物种敏感的谐振装置550。输入换能器530包括导电振动结构532和535以及夹在它们之间的压电材料。导电结构532可以充当顶部电极并且导电可移动基础结构536的区域535可以充当压电装置的底部电极。在一个示例中，压电材料（未示出）被布置在底部电极上并且顶部电极被布置在压电材料上。

利用导电结构546和537以及压电材料来形成压电输出换能器540。导电结构546可以充当第二电极并且导电基础结构536的区域537可以充当压电振动输出装置的第一电极。

腔542可以是充气的。通过可以充当机械锚以及到封装的其余部分的电连接两者的封装连接（例如锚、通路）来将导电结构536锚定在一个边缘上。这个装置500包括具有朝向腔542的中心的大的检测质量560的基础结构。检测质量提供了额外面积以用于施加功能化材料548来用于感测感兴趣的化学制品。检测质量可以具有孔以便于下面的有机电介质的蚀刻或移除从而创建如图6中说明的腔。

图6说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。在一个示例中，可以将封装衬底600耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底600耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。封装衬底600（例如有机衬底）包括有机介电层602以及诸如输入电极632、基础结构636和输出电极642的导电层。可以在封装衬底处理期间（例如在平面级）形成封装衬底600。通过从封装衬底600移除一层或多层（例如有机层、介电层等）而在封装衬底600内形成腔642。在一个示例中，利用输入电极632、压电材料634、输出电极646、充当共用电极的基础结构636以及具有功能化材料的功能化的检测质量660来形成压电的化学物种敏感的谐振装置650。在一个示例中，检测质量660可具有至少100微米乘以100微米直到0.5毫米乘以0.5毫米的尺寸。

腔642可以是充气的。通过可以充当机械锚以及到封装的其余部分的电连接两者的封装连接（例如锚、通路）来将导电基础结构636（悬臂结构）锚定在一个边缘上。这个装置650包括具有提供额外面积以用于感测感兴趣的化学制品的大的检测质量660的基础结构。

图7说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图（图6的横截面视图aa）。封装衬底700（例如有机衬底）包括有机介电层702以及导电层721-725、732、736和746。

在一个示例中，可以将封装衬底700耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底700耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。通过从封装衬底700移除一层或多层（例如有机层、介电层等）而在封装衬底700内形成腔742。

在一个示例中，压电输入换能器装置730包括利用导电输入电极732、充当共用电极的基础结构736和压电材料734形成的压电叠层。在一个示例中，压电材料734被布置在共用电极上并且输入电极被布置在材料734上。

利用包括充当共用电极的基础结构736、压电材料735和输出电极746的叠层来形成压电输出换能器740。

在另一个实施例中，本文中描述的任何实施例的检测质量（例如560、660）或基础结构（例如136、236、336、436、536、636、736）的梁可以包含加热元件（例如780），一旦已经在传感器上达到这个物种的某个质量，所述加热元件（例如780）就考虑从接收器层释放物种。加热器可以是以导电迹线或线圈形式的电阻性的，当电流流过导电迹线或线圈时，导电迹线或线圈变热，引起周围材料也变热。热量可以激励附着于接收器层的物种并且允许它被释放。在一个示例中，机械驱动与热量被同时施加以协助粒子释放。这样，可以多次重复使用传感器。

图8说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的侧视图。封装衬底800（例如有机衬底）包括有机介电层802以及导电层832、836、842和846。

在一个示例中，可以将封装衬底800耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底800耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。

在一个示例中，利用输入换能器830、输出换能器840和功能化材料848来形成压电的化学物种敏感的谐振器。压电换能器装置830包括在相同导电层中形成的导电电极832和836以及压电材料834。导电电极832可以充当第一电极并且导电电极836可以充当压电换能器装置的第二电极。在接收到引起压电材料834的变形的输入信号（例如图9的输入信号910）时，输入换能器生成被传送到输出换能器840的表面声波（saw）870。

压电输出换能器840包括在相同导电层中形成的导电电极842和846以及压电材料834。导电电极842可以充当第一电极并且导电电极846可以充当压电装置的第二电极。响应于引起压电材料834的变形的表面声波870，输出换能器生成输出信号（例如图9的输出信号920）。

图9说明了根据实施例的具有封装集成的压电的化学物种敏感的谐振装置的封装衬底的顶视图。封装衬底900可以是封装衬底800的顶视图。在一个示例中，可以将封装衬底900耦合至或者附着于多个装置（例如管芯、芯片、cpu、硅管芯或芯片、rf收发器等）并且还可以将封装衬底900耦合至或者附着于印刷电路板（例如pcb110）。封装衬底900（例如有机衬底）包括有机介电层902以及导电层932、936、942和946。可以在封装衬底处理期间（例如在平面级）形成封装衬底900。

在一个示例中，利用输入换能器930、输出换能器940和功能化材料948来形成压电的化学物种敏感的谐振器。输入换能器930包括在相同导电层中形成的导电电极932和936以及压电材料934。在接收到引起压电材料934的变形的输入信号时，输入换能器生成被传送到输出换能器940的表面声波（saw）970。

利用在相同导电层中形成的导电电极946和936（例如梁、迹线）以及压电材料934来形成压电输出换能器940。响应于引起压电材料934的变形的表面声波970，输出换能器生成输出信号。

在这个实施例中，电极可以全都在压电材料（例如834、934）的一侧上，诸如图8和9中示出的交指型换能器（idt）配置。输入换能器930可以被用来形成具有ac输入信号910的表面声波（saw）谐振器，并且输出idt将利用输出信号920来测量响应。当感兴趣的化学制品被吸附或者吸收时电极之间的化学选择功能材料948将会在质量上增加并且因此与梁型谐振器的谐振频率的偏移相比以类似的方式移动saw谐振频率。

将会意识到，在片上系统实施例中，管芯可以包括处理器、存储器、通信电路等等。虽然说明了单个管芯，但是可以没有一个管芯、可以有一个管芯或者可以有若干个管芯被包括在微电子装置的相同区域中。

在一个实施例中，微电子装置可以是使用块状硅或者绝缘体上硅底层结构形成的晶体衬底。在其他实现中，可以使用可以与或者可以不与硅组合的备选材料（包括但不限于锗、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓、砷化铟镓、锑化镓、或者iii-v族或iv族材料的其他组合）来形成微电子装置。尽管这里描述了可以构成衬底的材料的一些示例，但是可以用作在其之上可以建造半导体装置的基础的任何材料属于本发明的范围。

微电子装置可以是在更大衬底（诸如，例如晶圆）上形成的多个微电子装置中的一个。在实施例中，微电子装置可以是晶圆级芯片规模封装（wlcsp）。在一些实施例中，可以在封装操作（诸如，例如一个或多个压电振动装置的形成）之后将微电子装置从晶圆单独分出来。

可以在微电子装置的表面上形成一个或多个触点。触点可以包括一个或多个导电层。举例来说，触点可以包括阻挡层、有机表面保护（osp）层、金属层或者其中的任何组合。触点可以提供到管芯内的有源装置电路（未示出）的电连接。本发明的实施例包括各自被电耦合至触点的一个或多个焊接凸点或焊接接头。可以通过一个或多个再分布层和导电通路来将焊接凸点或焊接接头电耦合至触点。

图10说明了依照本发明的一个实施例的计算装置1500。计算装置1500容纳板1502。板1502可以包括多个部件，所述多个部件包括但不限于处理器1504和至少一个通信芯片1506。处理器1504被物理且电耦合至板1502。在一些实现中，所述至少一个通信芯片1506也被物理且电耦合至板1502。在另外的实现中，通信芯片1506是处理器1504的一部分。

取决于它的应用，计算装置1500可以包括可以被或者可以不被物理且电耦合至板1502的其他部件。这些其他部件包括但不限于易失性存储器（例如dram1510、1511）、非易失性存储器（例如rom1512）、闪速存储器、图形处理器1516、数字信号处理器、密码处理器、芯片集1514、天线1520、显示器、触摸屏显示器1530、触摸屏控制器1522、电池1532、音频编解码器、视频编解码器、功率放大器1515、全球定位系统（gps）装置1526、罗盘1524、化学物种敏感的谐振装置1540（例如压电换能器装置）、陀螺仪、扬声器、相机1550和大容量存储装置（诸如硬盘驱动器、光盘（cd）、数字化视频光盘（dvd）等等）。

通信芯片1506使能无线通信以用于将数据传送到计算装置1500和从计算装置1500传送数据。术语“无线”和它的衍生物可以被用来描述可以通过使用经过非固体介质的调制的电磁辐射来传递数据的电路、装置、系统、方法、技术、通信信道等。术语并未暗示相关联的装置不包含任何线，尽管在一些实施例中它们可能不包含。通信芯片1506可以实现多个无线标准或协议中的任何一个，包括但不限于wi-fi（ieee802.11系列）、wimax（ieee802.16系列）、ieee802.20、长期演进（lte）、ev-do、hspa+、hsdpa+、hsupa+、edge、gsm、gprs、cdma、tdma、dect、蓝牙、其中的衍生物、以及被指定为3g、4g、5g及以上的任何其他无线协议。计算装置1500可以包括多个通信芯片1506。例如，第一通信芯片1506可专用于更短程无线通信（诸如wi-fi、wigig和蓝牙）并且第二通信芯片1506可专用于更长程无线通信（诸如gps、edge、gprs、cdma、wimax、lte、ev-do、5g以及其他）。

计算装置1500的处理器1504包括封装在处理器1504内的集成电路管芯。在本发明的一些实现中，集成电路处理器封装或母板1502包括一个或多个装置，诸如依照本发明的实施例的实现的化学物种敏感的换能器装置。术语“处理器”可以指处理来自寄存器和/或存储器的电子数据以将那个电子数据转换成可以被存储在寄存器和/或存储器中的其他电子数据的任何装置或者装置的一部分。通信芯片1506还包括封装在通信芯片1506内的集成电路管芯。下面的示例属于另外的实施例。

示例1是一种包括化学物种敏感的装置的换能器装置，所述化学物种敏感的装置包括用来接收输入信号的输入换能器、耦合至输入换能器且被安置在有机衬底的腔附近的基础结构、附着于基础结构的化学敏感的功能化材料以及用来生成输出信号的输出换能器。针对化学感测功能性，期望的化学物种附着于引起基础结构的质量的变化的化学敏感的功能性材料并且这个质量的变化引起装置的机械谐振频率的变化。

在示例2中，示例1的主题可以可选地包括化学物种敏感的装置与使用平面级处理制作的有机衬底集成。

在示例3中，示例1至2中的任何一个的主题可以可选地包括基础结构被安置在有机衬底的腔的上方以允许基础结构的振动。

在示例4中，示例1至3中的任何一个的主题可以可选地包括输出换能器的输出信号被监视以确定装置的机械谐振频率的变化并且这个机械谐振频率的变化与装置的环境中的期望的化学物种的量相关联。

在示例5中，示例1至4中的任何一个的主题可以可选地包括输入换能器包括了在接收到输入信号时变形并且引起输入换能器引发基础结构中的振动的第一压电材料。

在示例6中，示例1至5中的任何一个的主题可以可选地包括输出换能器包括了在接收到来自基础结构的振动时变形的第二压电材料，并且这引起输出换能器的输出信号被生成。

在示例7中，示例1至6中的任何一个的主题可以可选地包括通过利用不同频率将输入信号施加到输入换能器并且监视输出换能器的输出信号的幅值来确定装置的机械谐振频率，其中输出信号的最大幅值对应于机械谐振频率。

在示例8中，示例1至7中的任何一个的主题可以可选地包括基础结构包括了用来增加有机衬底的有机材料的蚀刻速率以用于形成腔的多个孔。

在示例9中，示例1至8中的任何一个的主题可以可选地包括输入换能器被耦合至有机衬底的腔的第一端附近的有机衬底的第一电连接并且输出换能器被耦合至腔的第二端附近的有机衬底的第二电连接。

在示例10中，示例1至9中的任何一个的主题可以可选地包括基础结构包括了用来增加面积以用于安放功能化材料的检测质量。

示例11是一种封装衬底，所述封装衬底包括用来形成封装衬底的多个有机介电层和多个导电层、在封装衬底中形成的腔以及集成在封装衬底内的压电的化学物种敏感的装置。压电的化学物种敏感的装置包括用来接收输入信号的输入换能器、被安置在腔附近的悬臂基础结构、附着于悬臂基础结构的化学敏感的功能化材料和用来生成输出信号的输出换能器。针对化学感测功能性，期望的化学物种附着于引起悬臂基础结构的质量的变化的化学敏感的功能化材料并且这个质量的变化引起压电的化学物种敏感的装置的机械谐振频率的变化。

在示例12中，示例11的主题可以可选地包括化学物种敏感的装置与使用平面级处理制作的封装衬底集成。

在示例13中，示例11至12中的任何一个的主题可以可选地包括悬臂基础结构被安置在封装衬底的腔的上方以允许悬臂基础结构的振动。

在示例14中，示例11至13中的任何一个的主题可以可选地包括输出换能器的输出信号被监视以确定装置的机械谐振频率的变化并且这个机械谐振频率的变化与装置的环境中的期望的化学物种的量相关联。

在示例15中，示例11至14中的任何一个的主题可以可选地包括输入换能器具有在接收到输入信号时变形并且引起输入换能器引发悬臂结构中的振动的第一压电材料。

在示例16中，示例11至15中的任何一个的主题可以可选地包括输出换能器包括了在接收到来自悬臂基础结构的振动时变形的第二压电材料并且这引起输出换能器的输出信号被生成。

在示例17中，示例11至16中的任何一个的主题可以可选地包括基础结构具有用来增加有机衬底的有机材料的蚀刻速率以用于形成腔的多个孔。

在示例18中，示例11至17中的任何一个的主题可以可选地包括悬臂基础结构包括了用于输入换能器和输出换能器的共用电极。基础结构包括用来增加面积以用于安放功能化材料的检测质量。

示例19是一种化学物种敏感的谐振器，所述化学物种敏感的谐振器包括具有压电材料的输入换能器，所述输入换能器用来接收输入信号并且响应于压电材料的变形而在具有有机材料的封装衬底的表面上生成表面声波。化学敏感的功能化材料被通信耦合至输入换能器。输出换能器响应于接收到表面声波而生成输出信号。针对化学感测功能性，期望的化学物种附着于引起质量的变化的化学敏感的功能化材料并且这个质量的变化引起谐振器的谐振频率的变化。

在示例20中，示例19的主题可以可选地包括化学物种敏感的装置与使用平面级处理制作的封装衬底集成。

在示例21中，示例19至20中的任何一个的主题可以可选地包括输出换能器的输出信号被监视以确定谐振器的谐振频率的变化并且这个谐振频率的变化与谐振器的环境中的期望的化学物种的量相关联。

示例22是一种计算装置，所述计算装置包括用来处理数据的至少一个处理器和耦合至至少一个处理器的封装衬底。封装衬底包括用来形成封装衬底的多个有机介电层和多个导电层，所述封装衬底包括压电的化学物种敏感的装置，所述压电的化学物种敏感的装置具有用来接收输入信号的输入换能器、被安置在封装衬底的腔附近的基础结构、附着于基础结构的化学敏感的功能化材料以及用来生成输出信号的输出换能器。针对化学感测功能性，期望的化学物种附着于引起基础结构的质量的变化的化学敏感的功能化材料并且这个质量的变化引起压电的化学物种敏感的装置的机械谐振频率的变化。

在示例23中，示例22的主题可以可选地包括化学物种敏感的装置与使用平面级处理制作的有机衬底集成。

在示例24中，示例22至23中的任何一个的主题可以可选地包括耦合至封装衬底的印刷电路板。