本发明涉及也被称为表面声波装置或saw装置的弹性表面波装置。特别地，其涉及一种用于保护所述saw装置的系统以及一种用于制造这种装置的相应方法。
背景技术：
1、saw装置对响应于外部刺激的压电材料表面上的弹性波的谐振频率中的波动敏感。这些外部刺激可以是电气的、物理的、化学的或生物性质的。这些装置的多功能性、可靠性、灵敏度及经济生产使其在广泛的领域中应用非常理想。saw装置被用于广泛应用中，其包括温度传感器、压力传感器、力传感器等。
2、saw装置的使用存在两个主要限制：一方面，由于装置的敏感部暴露在环境外部因素中而导致对于正确操作的风险；并且另一方面，通信装置为了与遥控器连接而体积庞大。其公开于s.ballandras等人的“p1i-5微机械化，全石英封装，无源无线saw压力和温度传感器”，2006ieee超声研讨会，2006，pp.1441-1444，doi:10.1009/ultsym.2006.363中，特别是在p.1443中公开了一种用于保护包括了用于确定压力和温度的三个saw装置的传感器的第一封装系统。
3、发明目的
4、鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种改进后的saw装置保护解决方案，特别地，该解决方案将坚固性与紧凑性以及更经济的生产相结合。
技术实现思路
1、在这方面，本发明涉及一种用于表面声波(saw)装置的封装系统，该封装系统包括：所述saw装置，其包括至少一个底部基板和叉指换能器，该叉指换能器(也被称为梳状换能器或叉指型换能器)形成在所述底部基板上；密封接头，其将第二基板与所述底部基板密封，以形成包封所述叉指换能器的腔体；以及天线连接装置，其连接到至少一个叉指换能器。该封装系统的特征在于，所述天线连接装置、特别是小型同轴射频连接器被布置在所述腔体外部以位于所述底部基板上或所述第二基板上。
2、通过将所述天线连接装置直接集成到所述封装系统中，可以实现比先前已知的更鲁棒、更紧凑且更具成本效益的saw装置保护。以这种方式，该天线的直接集成可以消除先前所需的通信路径以及由这些路径带来的附加约束。这具有许多优点：
3、首先，可以减少由该系统占用的总空间，从而增加其紧凑性和放置的多功能性，特别是在现有结构和受限空间中。
4、其次，可以减少该系统中的部件数量和生产步骤，从而降低这种封装系统的生产成本。
5、最后，通过减小所述saw装置与用于远程天线的连接装置之间的导电通信路径的长度，可以有利地通过这种封装系统来消散所述通信路径暴露于环境所带来的风险。因此，可以提高被保护的表面弹性波装置的可靠性和鲁棒性。
6、在本发明一个实施方式中，所述叉指换能器与所述天线连接装置之间的连接可以包括引线接合。
7、建立包括引线接合(例如，包括多个接合引线)的连接可以用廉价的方式确保所述叉指换能器之间的通信。例如，可以使用具有由诸如铝、铜、银、铂或金的材料制成的导电元件的市售导线。由于已经研究并且预定了这些导线的物理、电学和电磁特性，因此可以高精度地确定尺寸和操作叉指换能器与连接装置之间的通信。
8、在本发明一个实施方式中，所述叉指换能器与所述天线连接装置之间的连接可以包括穿过所述第二基板的至少一个过孔。
9、在所述第二基板中形成导电金属桥的一个或多个过孔的形成可以使得能够在所述封装系统的所述腔体内的所述叉指换能器与布置在所述第二基板上的天线连接装置之间建立通信链路。以这种方式，该通信链路主要在所述封装系统的所述腔体内行进，这可以有利地保护该通信免受环境带来的风险，例如高温、化学污染或机械冲击。例如，所述过孔可以用布置在所述第二基板上的电气布线(例如，导电迹线或路径)而被组装在所述第二基板中，以便与天线连接装置建立电连接。在所述腔体内，所述过孔与所述saw装置的电连接可以例如使用放置在所述saw装置与所述第二基板之间的所述腔体中的一个或多个焊料凸块而形成，从而利用所述第二基板中的所述过孔建立电连接。
10、在一个示例中，使用玻璃料形成所述密封接头，并且所述焊料凸块由贵金属、特别是金制成。
11、在本发明一个实施方式中，所述叉指换能器与所述天线连接装置之间的所述连接可以包括至少一个金属垫，该至少一个金属垫形成在所述底部基板上或所述底部基板中，并且穿过所述密封接头。
12、穿过所述密封接头形成这样的金属垫可以使得能够在将两个基板密封之后与气密地密封在所述封装系统的所述腔体内的一个或多个叉指换能器重新连接并且与之通信，而不会使所述基板本身退化或改变。此外，借助于穿过所述密封接头的这种导电连接垫，可以在将密闭的腔体已经封闭之后操作并调节与布置在所述腔体外部的底部基板或第二基板上的天线连接装置的所述连接，而不受与所述腔体的受限空间或所述封装系统的生产阶段的顺序相关的约束。该金属垫可以是与所述叉指换能器相同材料(例如，铝、金、铂或铜，或者这些材料的混合物，特别是铝铜合金)的金属迹线。
13、在本发明一个实施方式中，所述底部基板的与所述第二基板相对的面可以包括金属层。
14、以这种方式对所封装的saw装置的所述底部基板的后表面进行金属化的目的是获得提高的导热性，特别是旨在优化被布置为温度传感器的saw装置的正确操作。
15、在本发明一个实施方式中，所述底部基板可以设置有至少一个金属过孔，特别是被布置成与所述叉指换能器电绝缘的过孔，并且优选地，其具有与所述底部基板的与所述第二基板相对的一侧上的金属层相同的材料。在另一模式下，所述至少一个金属过孔从所述底部基板的下面到上面完全穿过所述底部基板和/或从下面开始但不终止于上面仅部分地穿过所述底部基板，特别是在所述底部基板的面向所述电极的部分中。因此，在不对靠近于所述底部基板的上表面传播的波产生干扰的情况下，可以产生热桥。
16、在该替代性实施方式中，被添加到所述底部基板的所述一个或多个金属过孔可以充当用于所述saw装置的热桥，并且类似地使得能够将配置为温度传感器的saw装置的正确操作优化。优选地，所述金属过孔可以由与布置在所述底部基板上的导热金属层相同的材料制成。这还增加了到所述saw装置的热传导。此外，被添加到所述底部基板的所述过孔可以被布置为与所述叉指换能器电绝缘。这降低了所述saw装置的换能器的电极短路的风险。
17、在本发明一个实施方式中，密封接头可以通过阳极焊接或玻璃料形成。
18、通过借助阳极焊接形成所述密封接头，可以实现所述两个基板之间的高度耐用和气密性密封。焊接是特别有利的，因为其不需要使用附加的密封材料，这可能是昂贵的并且会与所述saw装置的正确操作产生干扰。
19、使用玻璃料来密封所述基板并且形成密封腔体，可以提供耐用且气密性密封，这也与穿过所述密封接头而引入导电金属垫相兼容，而不会损坏所述密封接头或所述垫本身。以这种方式，便于与被封装在所述封装系统腔体中的所述saw装置重新连接。
20、在该实施方式中，所述玻璃料也可以被选择成具有与所述底部基板和/或所述第二基板的材料的热膨胀系数相对应的热膨胀系数。
21、通过选择热膨胀系数与所述底部基板材料或所述第二基板材料的热膨胀系数(优选为二者)相匹配的玻璃料材料，可以限制甚至大大降低由温度变化引起的热弹性应力。因此，这种材料的选择可以增加所述封装系统的机械耐久性和所述saw装置的操作可靠性。
22、在本发明一个实施方案中，所述底部基板可以包括压电材料，特别是选自石英(sio2)、钽酸锂(litao3)、铌酸锂(linbo3)、氮化铝(aln)、氧化锌(zno)、正磷酸镓(gapo4)、钛酸钡(batio3)、硅铝矿(la3ga5sio14)、蓝晶石(la3ga5.5nb0.5o14)、氮化镓(gan)、锆钛酸铅(pzt)或钽酸铅(la3ga5.5ta0.5o14)。
23、这些材料具有对外部刺激特别敏感的谐振频率，因此可以被有利地用于所述saw装置中。
24、在本发明一个实施方式中，所述第二基板可以包括与所述底部基板相同的材料。
25、通过将所述第二基板的材料吸收到所述底部基板的材料，可以减小两个基板之间的热膨胀差，从而有利地增加密封的耐久性和坚固性，并且因此增加所述封装系统的气密性。
26、本发明还涉及一种制造用于saw装置的封装系统、特别是如上所述的封装系统的方法。该方法的特征在于，其包括以下步骤：
27、i.提供包括至少一个叉指换能器的底部基板，
28、ii.将第二基板密封到第一基板，以便形成包封所述叉指换能器的腔体，以及
29、iii.将天线连接装置、特别是小型同轴射频连接器布置在所述腔体外部并位于所述底部基板或所述第二基板上。
30、如上所述，该方法可以产生saw装置封装系统，该saw装置封装系统提供对这种装置的敏感部提供比先前已知的更坚固、紧凑和更具成本效益的保护。
31、根据有利的特征，步骤ii)的所述第二基板可以设置有至少一个过孔，并且该方法可以还包括使用所述至少一个过孔而将所述至少一个叉指换能器与所述天线连接装置电连接的步骤。穿过所述第二基板的所述过孔可以使得能够在被包封在所述腔体中的步骤i的所述叉指换能器与根据步骤iii而被布置在所述第二基板上的所述天线连接装置之间建立电连接。以这种方式，可以获得主要地或至少部分地在由密封件形成的所述腔体内部行进的电连接，这可以有利地保护所述连接免受环境风险。例如，所述过孔可以被组装在所述第二基板中，其中，电气布线被布置在所述第二基板上，并且焊料凸块被布置在与所述叉指换能器接触的所述腔体中。
32、根据另一有利特征，在步骤i中提供的所述底部基板可以在其与所述第二基板相对的一侧上包括金属层和/或至少一个金属过孔。该特征或这些特征可以允许对所封装的saw装置具有更好的导热性，从而改进所述saw装置的使用，例如作为温度传感器。特别地，被包括在所述底部基板中的所述过孔可以被布置为与所述叉指换能器电绝缘。这有利地降低了所述叉指换能器的电极短路的风险。
33、在该方法的另一有利特征中，步骤ii可以包括：形成穿过所述密封接头的至少一个金属垫。这种金属垫的形成是有利的，因为在将两个基板已经密封之后，其可以在不会修改或损坏两个基板中的一者的情况下，便于与密封在所述封装系统的所述腔体中的一个或多个叉指换能器建立通信链路。
34、作为该方法的另一有利特征，步骤iii可以包括有线连接。有线布线可以提供经济且可靠的通信链路。
1.一种用于表面声波装置(saw装置)的封装系统，该封装系统包括：
2.根据权利要求1所述的封装系统，其中，所述叉指换能器(7)与所述天线连接装置(15)之间的连接(17)包括引线接合(33)。
3.根据权利要求1或2所述的封装系统，其中，所述叉指换能器(7)与所述天线连接装置(15)之间的连接(17)包括穿过所述第二基板(11)的至少一个过孔(23)。
4.根据权利要求3所述的封装系统，其中，一个或多个焊料凸块(27)在所述腔体(13)中被放置在所述saw装置(3)与所述第二基板(11)之间，从而与所述第二基板(11)中的所述过孔(23)建立电连接(17)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的封装系统，其中，所述叉指换能器(7)与所述天线连接装置(15)之间的连接(17)包括至少一个金属垫(19)，所述至少一个金属垫形成在所述底部基板(5)上并且穿过所述密封接头(9)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的封装系统，所述封装系统包括金属层(43)，所述金属层位于所述底部基板(5)的与所述第二基板(11)相反的面(5b)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的封装系统，其中，所述底部基板(5)包括至少一个金属过孔(45a，45b)，特别是与在所述底部基板(5)的与所述第二基板(11)相反的面(5b)上的金属层(43)相同材料的过孔(45a、45b)，并且所述至少一个金属过孔被布置成与所述叉指换能器(7)电绝缘。
8.根据前述权利要求中任一项所述的封装系统，其中，所述密封接头(9)通过阳极焊接形成或由玻璃料形成。
9.根据前一权利要求所述的封装系统，其中，所述密封接头(9)的所述玻璃料被选择为具有与所述底部基板(5)和/或所述第二基板(11)的材料的热膨胀系数相对应的热膨胀系数。
10.根据前述权利要求中任一项所述的封装系统，其中，所述第二基板(11)包括与所述底部基板(5)相同的材料。
11.一种用于制造saw装置封装系统、特别是根据前述权利要求中任一项所述的封装系统的方法，该方法包括以下步骤：
12.根据权利要求11所述的用于制造封装系统的方法，其中，步骤ii)中的所述第二基板设置有至少一个过孔，并且所述方法还包括使用所述至少一个过孔而将所述至少一个叉指换能器与所述天线连接装置电连接的步骤。
13.根据权利要求11或12所述的用于制造封装系统的方法，其中，在步骤i)中提供的所述底部基板包括所述至少一个过孔和/或在与所述第二基板相反的所述面上的金属层。
