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专利名称：一种提高声表面波气体传感器响应稳定性的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及声表面波气体传感器技术领域，尤其涉及一种提高声表面波气体传 感器响应稳定性的装置。
背景技术：
现有的声表面波气体传感器在恒定浓度的待测气氛中的响应通常是不稳定的， 这是因为在固定声表面波气体传感器时采用了粘接剂(要么将SAW传感器直接粘贴在电 路板上，要么将SAW传感器粘贴到TO-39等基座上后再插接或焊接在电路板上)。由于 粘接剂是环氧、硅橡胶等有机物，会吸附气体，吸附导致的溶胀效应会在传感器的基板 上产生很大的应力。众所周知，SAW气体传感器同其他类型的SAW传感器一样，对应 力也是很敏感的，因而使得SAW气体传感器的响应值无法稳定在一个恒定的水平。

发明内容
本发明所要解决的问题是如何提供一种提高声表面波气体传感器响应稳定性 的装置，该装置克服了现有的SAW气体传感器由于粘接剂吸附气体所导致的响应不稳的 问题。本发明所提出的技术问题是这样解决的提供一种提高声表面波气体传感器响 应稳定性的装置，包括一个电路板和直接粘贴在电路板上的一个或多个声表面波气体传 感器，所述声表面波气体传感器包括基板、电极和敏感薄膜，其特征在于还包含一个长条形的中空金属罩和一个气密垫圈，所述金属罩通过中间的气密 垫圈而紧扣在基板上从而形成一个密闭金属气室，金属气室具有一个进气口与外界大气 相通和一个排气口与微型气泵相通；所述金属罩的宽度比基板的宽度窄，而金属罩中空 部分的宽度比电极的宽度大，使得电极和敏感薄膜位于金属气室的中空部分，而电极的 焊盘没被金属罩遮住而暴露在外以便进行引线焊接。按照本发明所提供的提高声表面波气体传感器响应稳定性的装置，其特征在 于，所述声表面波气体传感器的电极有不同的结构，对于延迟线型的传感器电极由一对 叉指电极构成，对于谐振器型传感器电极包含一对或一个叉指电极和一对反射栅，对于 表面横波型的传感器电极包含一对叉指电极、一对反射栅和一个汇聚栅。按照本发明所提供的提高声表面波气体传感器响应稳定性的装置，其特征在 于，所述声表面波气体传感器包括制作在压电单晶基板上的声表面波气体传感器或制作 在非压电单晶基板上的压电薄膜型声表面波气体传感器。本发明的突出特点是采用了一个细长条形的气室，该气室的宽度比声表面波气 体传感器所用的基板还窄，因此不能将整个声表面波气体传感器放入气室内，而仅能将 位于基板中心部位的敏感薄膜放入气室内。这样在气室内泵入外界大气时，基板起到了 隔离作用，使得基板上面的敏感薄膜暴露在外界大气之下，而基板下面的粘接剂接触不 到气体，从而避免了由于粘接剂吸气产生的应力所导致的声表面波气体传感器响应不稳的问题。此外，本发明的气室的容积几乎达到了最小化，大大减少了外界气体在气室内 的浓度平衡时间，有利于缩短传感器的响应时间和解吸时间。再者，气室采用金属制作，还具有电磁屏蔽的功能，能防止多个声表面波气体 传感器之间的电磁干扰。需要说明的是，为实现本发明，需要定制声表面波器件。现有的声表面波气体 传感器，多采用商用声表面波滤波器，将TO-39封装开盖后镀上敏感膜而成。显然，这 种带封装的器件不再适用于本专利，而需要定制器件。在电极版图设计时需要拉大焊盘 与电极之间的距离，以便安放金属罩。


图1为本发明的长条形金属罩；图2为金属罩的安装示意图；其中，1为金属罩，2为气密垫圈，3为进气口，4为排气口，5为沟槽，6为敏 感薄膜，7为基板，8为反射栅，9为叉指电极，10为焊盘，11为电路板，12为粘接剂
具体实施例方式下面结合附图1和2以及实施例对本发明作进一步描述该提高声表面波气体传感器响应稳定性的装置，包含一个长条形的中空金属罩 和一个气密垫圈，所述金属罩通过中间的气密垫圈而紧扣在基板上从而形成一个密闭金 属气室，金属气室具有一个进气口与外界大气相通和一个排气口与微型气泵相通；所述 金属罩的宽度比基板的宽度窄，而金属罩中空部分的宽度比电极的宽度大，使得电极和 敏感薄膜位于金属气室的中空部分，而电极的焊盘没被金属罩遮住而暴露在外以便进行 引线焊接。以下是本发明的一个具体制备方法首先定制加工声表面波气体传感器所用的SAW器件，基板7采用ST石英，长 度W为12mm，宽度L2为10mm，电极(包括叉指电极9和反射栅8)采用双端谐振型结 构，电极的宽度Ll为1mm，特意加大焊盘10与电极之间的距离，使得焊盘距离电极中 心线为3.5mm。在电极中心部位喷涂敏感聚合物薄膜6。接着，根据该特制的SAW气体传感器的尺寸，加工如图1所示的长条形金属罩 1。金属罩的宽度L为5mm，总长为40mm，设置了两个安放SAW传感器的凹台，两个 凹台间隔4mm，并在整个长度方向上布设了一条矩形沟槽5，沟槽位于金属罩的中心， 尺寸为3X3mm，在沟槽的前后开口各接有一个不锈钢管作为进气口 3和排气口 4。最后是金属罩的安装。按照金属罩的尺寸，将两个SAW气体传感器用环氧树脂 (粘接剂12)固定在电路板11上，在基板上沿虚线所示的位置垫上橡胶圈(气密垫圈2) 后，将金属罩压在橡胶圈上。金属罩中有螺丝孔(未画出)，用螺钉将其固定在电路板 上。
权利要求
1.一种提高声表面波气体传感器响应稳定性的装置，包括一个电路板和直接粘贴在 电路板上的一个或多个声表面波气体传感器，所述声表面波气体传感器包括基板、电极 和敏感薄膜，其特征在于还包含一个长条形的中空金属罩和一个气密垫圈，所述金属罩通过中间的气密垫圈 而紧扣在基板上从而形成一个密闭金属气室，金属气室具有一个进气口与外界大气相通 和一个排气口与微型气泵相通；所述金属罩的宽度比基板的宽度窄，而金属罩中空部分 的宽度比电极的宽度大，使得电极和敏感薄膜位于金属气室的中空部分，而电极的焊盘 没被金属罩遮住而暴露在外以便进行引线焊接。
2.根据权利要求1所述的一种提高声表面波气体传感器响应稳定性的方法，其特征在 于，所述声表面波气体传感器的电极有不同的结构，对于延迟线型的传感器电极由一对 叉指电极构成，对于谐振器型传感器电极包含一对或一个叉指电极和一对反射栅，对于 表面横波型的传感器电极包含一对叉指电极、一对反射栅和一个汇聚栅。
3.根据权利要求1所述的一种提高声表面波气体传感器响应稳定性的方法，其特征在 于，所述声表面波气体传感器包括制作在压电单晶基板上的声表面波气体传感器或制作 在非压电单晶基板上的压电薄膜型声表面波气体传感器。
全文摘要
本发明公开了一种提高声表面波气体传感器响应稳定性的装置，系在声表面波气体传感器的基板上安放一个金属罩而形成气室，金属罩的宽度比基板的宽度窄，而金属罩中空部分的宽度比电极的宽度大，使得电极和敏感薄膜位于金属气室的中空部分，从而在泵入外界气体时基板起到了隔离作用，使得只有基板上面的敏感薄膜吸附气体而基板背后的粘接剂不能和气体接触，从而避免了粘接剂吸气后由于溶胀效应而导致的应力，进而解决了由该应力所引起的声表面波气体传感器响应不稳的问题。此外，金属气室还具有电磁屏蔽的功能，可避免多个声表面波气体传感器的相互干扰。本发明的方案实现了气室的最小化，有助于缩短传感器的响应时间。
文档编号G01N29/02GK102012399SQ20101029327
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者杜晓松, 肖华, 胡佳, 蒋亚东 申请人:电子科技大学