一种高精度压电谐振式传感器芯片的制作方法

本技术涉及传感器芯片，特别是涉及一种高精度压电谐振式传感器芯片。

背景技术：

1、基于压电谐振原理的传感器相比目前应用更广泛的基于半导体或金属敏感材料的传感器，具有灵敏度高，响应速度快，抗干扰能力强等优点。其基本测量原理是：传感器芯片产生的谐振信号频率随待测物理量(如温度、力、质量等)呈线性变化，通过读取谐振信号的频率变化量，就可以精确测量上述待测物理量的值。因高精度和高灵敏度等要求，用于传感器的芯片谐振频率通常也较高。

2、由于压电材料通常是一种脆性材料，且其谐振频率与芯片的厚度呈反比关系，所以当其谐振频率较高时，芯片的厚度会很薄，导致其安装和应用过程中易碎而不利于推广。另外，为满足不同应用在量程和精度上的需求，芯片的频率变化范围通常较大，导致其尺寸也随之变化，从而产生了产品量产过程中需要多种尺寸的芯片，造成制造和安装都需要定制化，导致成本大幅上升，降低了该类产品的市场竞争力。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精度压电谐振式传感器芯片，只需要通过调整频率感应区域的厚度和电极层的厚度，就可以实现对谐振信号初始频率的精确调整，无需根据所需谐振频率的高低来改变支撑结构的装配尺寸，能够采用相同的产品结构和工艺来装配不同频率的传感器芯片。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高精度压电谐振式传感器芯片，所述的传感器芯片包括支撑结构、频率感应区域和电极层，所述的支撑结构外侧连接固定有外部结构体，该支撑结构上具有一凹坑作为频率感应区域，所述的支撑结构的厚度为t1，所述的频率感应区域的厚度为t2，t1>t2，所述的频率感应区域的上、下表面均安装有电极层，该电极层包括主振区域以及与主振区域相连的引脚。

3、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的凹坑的外形为矩形。

4、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的支撑结构厚度的数值区间为0.1mm≤t1≤10mm。

5、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的频率感应区域厚度的数值区间为0.001mm≤t2≤0.5mm。

6、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的电极层的厚度为t，t的数值区间为0.001um≤t≤10um。

7、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的支撑结构以及频率感应区域所采用的材料为压电材料，如石英、铌酸锂、磷酸锂、硅酸钾镧等材料。

8、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的电极层所采用的材料为导电材料，如金、银、铝等材料。

9、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的支撑结构与外部结构体的连接固定方式为胶粘、焊接、机械夹持以及三种方式之间的互相组合方式。

10、作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的传感器芯片频率初始值的数值介于0.001mhz～300mhz之间。

11、有益效果：本实用新型涉及一种高精度压电谐振式传感器芯片，与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

12、1、通过结构强度较高的支撑结构与外部结构体连接固定，确保传感器芯片在装配和使用过程中不容易碎裂，保护了较脆弱的频率感应区域；

13、2、只需要通过调整频率感应区域的厚度和电极层的厚度，就可以实现对谐振信号初始频率的精确调整，无需根据所需谐振频率的高低来改变支撑结构的装配尺寸，能够采用相同的产品结构和工艺来装配不同频率的传感器芯片，大大降低研发和制造的成本。

技术特征：

1.一种高精度压电谐振式传感器芯片，所述的传感器芯片(5)包括支撑结构(1)、频率感应区域(2)和电极层(3)，其特征在于：所述的支撑结构(1)外侧连接固定有外部结构体(4)，该支撑结构(1)上具有一凹坑作为频率感应区域(2)，所述的支撑结构(1)的厚度为t1，所述的频率感应区域(2)的厚度为t2，t1>t2，所述的频率感应区域(2)的上、下表面均安装有电极层(3)，该电极层(3)包括主振区域(9)以及与主振区域(9)相连的引脚(6)。

2.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的凹坑的外形为矩形。

3.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的支撑结构(1)厚度的数值区间为0.1mm≤t1≤10mm。

4.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的频率感应区域(2)厚度的数值区间为0.001mm≤t2≤0.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的电极层(3)的厚度为t，t的数值区间为0.001um≤t≤10um。

6.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的支撑结构(1)以及频率感应区域(2)所采用的材料为压电材料，该压电材料为石英、铌酸锂、磷酸锂或者硅酸钾镧。

7.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的电极层(3)所采用的材料为导电材料，该导电材料为金、银或者铝。

8.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的支撑结构(1)与外部结构体(4)的连接固定方式为胶粘、焊接、机械夹持以及三种方式之间的互相组合方式。

9.根据权利要求1所述的一种高精度压电谐振式传感器芯片，其特征在于：所述的传感器芯片(5)频率初始值的数值介于0.001mhz～300mhz之间。

技术总结
本技术涉及一种高精度压电谐振式传感器芯片，所述的传感器芯片包括支撑结构、频率感应区域和电极层，所述的支撑结构外侧连接固定有外部结构体，该支撑结构上具有一凹坑作为频率感应区域，所述的支撑结构的厚度为T1，所述的频率感应区域的厚度为T2，T1>T2，所述的频率感应区域的上、下表面均安装有电极层，该电极层包括主振区域以及与主振区域相连的引脚。本技术只需要通过调整频率感应区域的厚度和电极层的厚度，就可以实现对谐振信号初始频率的精确调整，无需根据所需谐振频率的高低来改变支撑结构的装配尺寸，能够采用相同的产品结构和工艺来装配不同频率的传感器芯片。

技术研发人员：周强,巫晟逸,李震,赵岷江
受保护的技术使用者：台晶（宁波）电子有限公司
技术研发日：20230710
技术公布日：2024/2/25