薄膜體聲波諧振器（FBAR，thin-film bulk acousTIc wave resonators）是一種新型的微型電聲諧振器，具有靈敏度高、準數字量輸出、便于集成、工作頻率高等特點。目前，FBAR主要應用于高精度的生物和化學分子檢測，在力學傳感器領域已有將FBAR應用于壓力和加速度傳感器的先例。

　　2005年，西門子公司Weber報道了一種新型FBAR環境壓力/材料應變傳感器提出了兩種結構。第一種是環境壓力傳感器結構如下圖1所示，這種結構可用于流體壓力的測量。硅制膜片將上下兩個空間分隔開，空間中的流體或氣體的壓力不同導致膜片彎曲，壓電材料正位于硅膜片之上，因此膜片的彎曲應變耦合到壓電材料中并由此引起應力。另外一種是材料應變傳感器結構如下圖2所示，這種傳感器的敏感元件采用的是固態裝配型諧振器（SMR，Solidly Mounted Resonators）。通過一種特殊的粘附材料將諧振器與襯底粘粘在一起，襯底的應變通過粘附層傳遞到諧振器壓電層中，可用于測量襯底的應變。

　　圖1 環境壓力傳感器結構

　　圖2 材料應變傳感器結構

　　2007年，Chiu等報道了一種高性能薄膜體聲波壓力和溫度傳感器，傳感器橫截面示意圖如圖3所示。壓力進氣孔直通壓力檢測元件FBAR，當FBAR上下表面形成壓力差時會發生面外形變并在FBAR薄膜結構中產生面內應力，從而引起FBAR的諧振頻率漂移。

　　圖3 Chiu的FBAR壓力和溫度傳感器橫截面示意圖

　　Campanella等在2007年和2009年報道了兩種FBAR微加速度計，根據FBAR與硅微結構的結合方式，分為嵌入式FBAR（embedded-FBAR）和FBAR-梁（FBAR-beam）兩種結構，其中嵌入式FBAR結構微加速度計掃描電子顯微鏡圖和部分結構示意圖如圖4所示。FBAR-梁結構微加速度計與嵌入式FBAR結構微加速度計基本相同，只是將FBAR作為支撐梁。當慣性力作用于微加速度計時，由于質量塊質量較大，慣性力也大，其慣性力通過梁傳遞到FBAR結構上，FBAR受應力作用，由于FBAR的應力負載效應，其諧振頻率發生偏移。

　　圖4 Campanella的FBAR微加速度計

　　2015年，FBAR全球領先廠商Avago報道了一種FBAR胎壓傳感器，其結構示意圖如圖5所示，傳感器結構與讀出電路通過半導體鍵合工藝實現單片集成。壓力通過深反應離子刻蝕的通道作用于傳感FBAR，使其發生面外形變并在薄膜中產生面內應力，傳感FBAR與參考FBAR的差分輸出模式可以有效地消除環境干擾。

　　圖5 Avago的FBAR胎壓傳感器

更多信息可以來這里獲取==>>電子技術應用-AET<<