CN114787626A - 用于生物传感器装置的防环氧树脂渗出法 - Google Patents

Abstract

本文中描述了一种流体装置和一种防止隔离材料在所述流体装置中渗出的方法。所述流体装置包括体声波谐振器结构，所述体声波谐振器结构限定上面设置有功能化材料的至少一个表面积区域并且所述谐振器结构包括排斥区。所述流体装置还包括隔离材料，所述隔离材料设置在所述谐振器结构上并且设置为远离所述至少一个表面积区域。所述排斥区被配置为防止所述隔离材料延伸到所述至少一个表面积区域中。另外，电子板可能够操作地附接到所述谐振器结构并且所述隔离材料可设置在所述电子板与所述谐振器结构之间的间隙中以使电接触件电隔离并形成流体通道。

Description

用于生物传感器装置的防环氧树脂渗出法

相关申请

本申请要求于2019年11月15日提交的美国临时申请序列号62/935,847的优先权，所述申请的公开内容整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及传感器装置，诸如体声波(BAW)传感器装置。特别地，本公开涉及控制隔离材料的流动。

背景技术

生物传感器(或生物学传感器)是一种分析装置，所述分析装置包括生物元件和将生物响应转换成电信号的变换器。某些生物传感器涉及特异性结合材料(例如，抗体、受体、配体等)与目标物质(例如，分子、蛋白质、DNA、波形蛋白、细菌等)之间的选择性的生物化学反应，并且这种高度特异性的反应的产物通过变换器转换为可测量的量。其他传感器可利用能够结合多种类型或种类的分子或者可能存在于样品中的其他部分的非特异性结合材料。术语“功能化材料”在本文中可用于大体上涉及特异性和非特异性结合材料两者。与生物传感器一起使用的变换方法可基于各种原理，诸如电化学、光学、电学、声学原理等。在这些中，声变换提供许多潜在的优点，诸如实时、无标记和低成本，而且展现出高灵敏度。

声波装置采用声波，所述声波传播通过特异性结合材料或在所述特异性结合材料的表面上传播，由此传播路径的特性的任何变化都会影响波的速度和/或振幅。声波装置通常通过微机电系统(MEMS)制造技术来制造，这是因为需要提供适合于促成高频率操作的微尺度特征。声波装置的活性区之上或上方的功能化材料的存在准许分析物结合到功能化材料，从而改变由声波振动的质量并且改变波传播特性(例如，速度，由此改变谐振频率)。速度的变化可通过测量声波装置的频率、振幅-幅值和/或相位特性来监测并且可与正测量的物理量关联起来。

通常，BAW装置通过微机电系统(MEMS)制造技术来制造，这是因为需要提供适合于促成高频率操作的微尺度特征。在生物传感器的背景下，功能化材料(例如，特异性结合材料；也称为生物活性探针或生物活性剂)可通过各种技术，诸如微阵列点样(也称为微阵列打印)来沉积到传感器表面上。提供非特异性结合效用(例如，准许结合多种类型或种类的分子)的功能化材料也可用于诸如化学感测等某些背景中。

用于制造谐振器阵列的现有工艺包括许多挑战。例如，环氧树脂是通常用于封装微电子部件的底部填充材料。然而，由于环氧树脂可成为具有填料的粘合剂，因此存在被称为与环氧树脂的使用相关联的渗出的已知现象。渗出实质上是粘合剂的各种组分因基板的表面能和粘合剂的表面张力的差异所致的分离。

当将环氧树脂用作BAW装置的底部填料时，环氧树脂可能会渗出到BAW装置上的不期望的位置。通常，环氧树脂可沿着装置特征的薄膜特征渗透，这可被描述为暗线缺陷(DLD)。DLD可能会为BAW装置带来问题，因为它可能会引起可被传感器检测到的频率偏移。频率偏移可为大的且多变的，并且可能会影响BAW装置的性能。

各种技术已经被用于控制电子封装行业的渗出。例如，可改变环氧树脂配方来调节表面张力和/或可改变基板表面来调节表面能。然而，在一些应用中(例如，由于资格和生物化学要求)，可能很难简单地改变环氧树脂配方和/或装置的表面。例如，在一些应用中，装置的顶表面可由二氧化硅(SiO2)原子层沉积(ALD)为功能化层和/或特定的环氧树脂可具有建立的与各种测定溶液的相容性历史，因此，顶表面和/或环氧树脂的变化可能会增加风险和/或引起不相容性问题。可能期望提供一种BAW装置设计，所述BAW装置设计能防止环氧树脂渗出，例如以避免可能降低装置的性能的不期望的频率偏移。

发明内容

本文描述的实施方案可提供一种BAW装置，所述BAW装置能防止环氧树脂不受控地渗出或芯吸到装置的不期望的区(例如，生物活性区)中。例如，所述BAW装置可包括谐振器结构或管芯的排斥区(例如，表面、层等)，所述排斥区被配置为防止环氧树脂进入所述排斥区。所述排斥区可被定位和定向在生物活性区的至少一部分周围，使得环氧树脂无法流过排斥区并且干扰生物活性区。换句话说，排斥区可用作环氧树脂与生物活性区之间的屏障。因此，由于排斥区，装置性能可能不会因为环氧树脂渗出而被破坏掉。

本领域技术人员在结合附图阅读以下具体实施方式之后，将了解本公开的范围并且认识到本公开的其他方面。

一种说明性流体装置可包括体声波谐振器结构和隔离材料。所述体声波谐振器结构可限定上面设置有功能化材料的至少一个表面积区域，并且所述谐振器结构可包括排斥区。所述隔离材料可设置在所述谐振器结构上并且设置为远离所述至少一个表面积区域。所述排斥区可被配置为防止所述隔离材料延伸到所述至少一个表面积区域中。

在一个或多个实施方案中，所述流体装置还可包括电子板，所述电子板附接到所述谐振器结构，使得在所述电子板与所述谐振器结构之间形成间隙。所述隔离材料可设置在所述间隙的至少一部分中。

在一个或多个实施方案中，所述流体装置还可包括电接触件，所述电接触件可操作地连接所述电子板和所述谐振器结构。所述隔离材料可包围所述电接触件以使所述电接触件与外部环境电隔离。

在一个或多个实施方案中，所述体声波谐振器结构可包括表面层并且所述排斥区通过所述表面层暴露。

在一个或多个实施方案中，所述排斥区可位于所述隔离材料与所述至少一个表面积区域之间。

在一个或多个实施方案中，所述流体装置还可包括至少一个壁，所述至少一个壁延伸离开所述谐振器结构并且定位在与所述至少一个表面积区域的至少一部分相邻之处。

在一个或多个实施方案中，所述排斥区可包围所述至少一个壁。

在一个或多个实施方案中，所述体声波谐振器结构可在第一端与第二端之间延伸。所述隔离材料的第一部分可设置在所述谐振器结构的所述第一端处，并且所述隔离材料的第二部分可设置在所述谐振器结构的所述第二端处，使得所述隔离材料在所述隔离材料的所述第一部分与所述第二部分之间限定流体通道。

在一个或多个实施方案中，所述谐振器结构可限定顶表面。所述排斥区可从所述顶表面凹陷。

在一个或多个实施方案中，所述排斥区可限定大于40的水接触角。

另外地，一种防止流体装置的隔离材料渗出的说明性方法可包括制造体声波谐振器结构。所述体声波谐振器结构可包括排斥区并且可限定上面设置有功能化材料的至少一个表面积区域。所述方法还可包括将隔离材料设置在所述谐振器结构上并且设置为远离所述至少一个表面积区域。另外，所述方法可包括由于所述排斥区而防止所述隔离材料延伸到所述至少一个表面积区域中。

在一个或多个实施方案中，所述方法还可包括将所述体声波谐振器结构附接到电子板，使得在所述谐振器结构与所述电子板之间形成间隙。所述隔离材料可设置在所述间隙的至少一部分中。

在一个或多个实施方案中，设置所述隔离材料可包括包围可操作地连接在所述电子板与所述谐振器结构之间的电接触件以使所述电接触件与外部环境电隔离。

在一个或多个实施方案中，制造所述体声波谐振器结构可包括蚀刻所述谐振器结构的表面层以暴露所述排斥区。

在一个或多个实施方案中，设置所述隔离材料可包括将所述隔离材料的第一部分设置在所述谐振器结构的第一端处并且将所述隔离材料的第二部分设置在所述谐振器结构的第二端处。

在一个或多个实施方案中，设置所述隔离材料还可包括在隔离材料的所述第一部分与所述第二部分之间形成流体通道。

在一个或多个实施方案中，制造所述体声波谐振器结构可包括形成至少一个壁，所述至少一个壁从所述谐振器结构延伸并且定位在与所述至少一个表面积区域的至少一部分相邻之处。

在一个或多个实施方案中，制造所述体声波谐振器结构可包括将所述排斥区形成为包围所述至少一个壁。

在一个或多个实施方案中，所述排斥区可限定大于40的水接触角。

在一个或多个实施方案中，所述排斥区可包含疏水性材料。

以上发明内容并不意图描述每个实施方案或每种实现方式。而是，根据附图，通过参考以下具体实施方式和权利要求将清楚明白和了解到对说明性实施方案的更完整的理解。

附图说明

将参考附图进一步描述示例性实施方案，在附图中：

图1示出了来自现有技术的体声波谐振器结构的透视图。

图2A示出了图1的体声波谐振器结构的顶视图，其示出隔离材料朝向包括功能化材料的区渗出。

图2B示出了图2A的体声波谐振器结构的放大透视图。

图3示出了根据本公开的说明性体声波谐振器结构的顶部平面图。

图4示出了包括设置在上面的隔离材料的图3的谐振器结构的顶部平面图。

图5示出了图4的谐振器结构的孤立横截面图。

图6示出了具有电接触件的电子板。

图7示出了图3的谐振器结构附接到图6的电子板并且包括设置在它们之间的隔离材料。

图8示出了图7的谐振器结构和电子板的底部平面图。

图9示出了图7的谐振器结构和电子板并且包括设置在电子板上的粘合剂。

图10相对于说明性盒主体组件示出了图7的谐振器结构和电子板。

图11示出了防止流体装置的隔离材料渗出的方法。

附图主要是为了清楚起见而呈现的并且因此不一定按比例绘制。此外，各种结构/部件可概略地示出或者从一些或所有视图中去除以更好地说明所描述的实施方案的各方面，或者其中包括此类结构/部件对于理解本文描述的各种示例性实施方案而言不是必要的。然而，没有示出/描述特定图中的此类结构/部件不应被解释为以任何方式限制各种实施方案的范围。更进一步地，“图x(Figure x)”和“图x(FIG.x)”可在本文中互换地使用来指编号为“x”的图。

具体实施方式

在以下详细描述中，公开了装置、系统和方法的若干具体实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下可设想并形成其他实施方案。参考了形成本公开的一部分的附图。应当理解，当然可设想本文可能并未描述和/或示出的其他实施方案。因此，以下详细描述不应以限制性意义来理解。

本公开涉及体声波(BAW)装置以及其作为生物传感器的用途。特别地，本公开涉及含有体声波谐振器的装置，诸如盒，并且可在没有对样品孔口封口的情况下进行使用，样品材料通过所述样品孔口引入到所述盒。替代地，样品材料可通过样品孔口引入并且由于芯吸或毛细管作用而移动通过通路或通道。样品材料之后在其行进通过通路或通道时与功能化材料(例如，结合材料)结合。因此，由BAW谐振器振动的质量发生改变并且可监测声波装置的速度的变化来确定正测量的(例如，样品材料的)物理量。

制造谐振器阵列通常包括使用环氧树脂作为底部填充材料来封装微电子部件。具体地，环氧树脂可被利用来至少部分地限定流体流动通道和/或使电接触件电隔离。然而，环氧树脂有时可能会以不期望的方式渗出到谐振器的各个部分中。例如，环氧树脂渗出可能会干扰信号馈送线、活性区域或功能化材料，并且会在谐振器的频率测量中引起大且多变的偏移(例如，影响谐振器的测量准确度)。

本文描述的实施方案可防止环氧树脂不受控地渗出或芯吸到谐振器装置的不期望的区中。例如，谐振器装置可包括为环氧树脂创建物理屏障的谐振器结构的排斥区或者图案化的薄膜特征。换句话说，排斥区防止环氧树脂流入或流过排斥区并朝向生物活性区流动。谐振器结构的排斥区或者图案化的薄膜特征可采用任何合适的形式，例如像谐振器结构的表面或层或者薄膜特征。另外，排斥区可以任何合适的方式定位和定向以防止环氧树脂移动到生物活性区中。例如，排斥区可位于生物活性区的整个周边周围，或者可仅存在于环氧树脂设置在谐振器上的位置处。另外，在一个或多个实施方案中，排斥区可为位于谐振器结构或管芯的至少表面层下方，并通过所述表面层(例如，通过蚀刻、聚合物光致抗蚀剂掩模等)暴露的下层。

在以下详细描述中，公开了复合物、组合物、设备、系统和方法的若干具体实施方案。应当理解，在不脱离本公开的范围或精神的情况下可设想并形成其他实施方案。因此，以下详细描述不应以限制性意义来理解。

图1示出了如本领域所已知的流体或体声波(BAW)装置的BAW谐振器20。例如，谐振器20可限定上面设置有功能化材料24的至少一个表面积区域25。包括功能化材料24的至少一个表面积区域25可被描述为生物活性区，在所述生物活性区上，样品材料可与功能化材料24结合。另外，至少一个表面积区域25可由中间具有压电材料的第一电极和第二电极的重叠限定。声结构可设置在至少一个表面积区域25上方。具体地，图1所示的谐振器20包括在谐振器20的顶表面27上的两个表面积区域。

谐振器20包括从谐振器20的顶表面27突出的机械接触件31和电接触件32。机械接触件31和电接触件32可附接到电子板(未示出)并且在谐振器20与电子板之间提供机械连接和电连接两者。谐振器20还包括至少一个壁40，所述至少一个壁定位在电接触件32与至少一个表面积区域25之间。至少一个壁40沿着谐振器20的顶表面27延伸并且从所述顶表面突出。如图1所示，谐振器20包括在至少一个表面积区域25的相对侧上大体上彼此平行地延伸的两个壁40。具体地，内壁42限定沿着直线延伸的中间部分与向内延伸的每个端部，并且外壁41沿着平行于内壁42的中间部分的直线延伸。

在图2A和图2B中示出了上面设置有隔离材料10(例如，环氧树脂)的现有技术谐振器20。隔离材料10位于机械接触件31和电接触件32(示出于图1中)上方并且位于至少一个表面积区域25的任一侧上(例如，接近壁40)。如所示，隔离材料10包围外壁41并且朝向内壁42延伸(在两侧上)。另外，隔离材料10沿着内壁42和至少一个表面积区域25内的其他电部件渗出或芯吸15。换句话说，隔离材料10附着到边缘和界面(例如，在顶表面27、壁40、可光成像的环氧树脂等之间)并且沿着所述边缘和界面延伸以“蠕变”到至少一个表面积区域25中。隔离材料10的这种渗出或芯吸15可被描述为暗线缺陷，所述暗线缺陷会以不期望的方式影响谐振器20的操作(例如，造成频率测量的多变性)。

在图3中示出了根据本公开的(例如，流体传感器装置的)体声波(BAW)谐振器结构120。适合于所述装置的基板材料可包括硅、氧化铝、蓝宝石或另一种半导体材料。在一个或多个实施方案中，谐振器结构120可被描述为管芯。谐振器结构120可限定上面设置有功能化材料124的至少一个表面积区域125(例如，类似于关于图1描述的谐振器20)。换句话说，至少一个表面积区域125可包括生物活性区，在所述生物活性区上，样品材料可与功能化材料124结合。应当注意，在一些实施方案中，至少一个表面积区域125可能不包括功能化材料124(例如，如果表面积区域125被配置为用作控制件的话)。

至少一个表面积区域125可在谐振器结构120的顶表面127上限定任何合适的尺寸和/或形状。另外，谐振器结构120可包括任何数量的合适的表面积区域125。例如，图3所示的谐振器结构120包括两个表面积区域125(例如，其中每一者可具有相同、不同的功能化材料或者不具有功能化材料)。在其他实施方案中，谐振器结构120可能有一个、三个、四个、五个等表面积区域125布置在单个管芯120上。

谐振器结构120可包括从谐振器结构120的顶表面127突出的机械接触件131和电接触件132。电接触件132中的至少一者可能够操作地联接到至少一个表面积区域125内的生物活性区处的声传感器。另外，电接触件132可能够操作地联接到电子板150(例如，如图6所示)，使得来自谐振器结构120的至少一个谐振器的频率信号可被传输到电子板150。电接触件132可包括任何合适的凸块材料，例如像具有锡的铜柱(例如，由任何合适的凸块材料形成)。同样，可存在任何数量的合适的机械接触件131和电接触件132。例如，如图3所示，存在接近谐振器结构120的第一端121的四个电接触件132以及接近谐振器结构120的第二端122的四个机械接触件131。具体地，可能有至少两个电接触件132与至少一个表面积区域125中的每一者相关联。

谐振器结构120还可包括沿着谐振器结构120延伸并从所述谐振器结构突出的至少一个壁140。例如，至少一个壁140可定位在至少一个表面积区域125与机械接触件131或电接触件132之间。谐振器结构120可包括任何合适数量的壁140。例如，如图3所示，谐振器结构120可包括在至少一个表面积区域125的相对侧上(例如，接近第一端121和第二端122)大体上彼此平行地延伸的两个壁140。在其他实施方案中，谐振器结构120可包括在至少一个表面积区域125的任一侧上的一个壁或多于两个壁。另外，至少一个壁140可限定任何合适的形状。例如，如图3所示，至少一个壁140可限定在谐振器结构120的侧部之间延伸的细长形状。在其他实施方案中，至少一个壁140可限定完全包围至少一个表面积区域125的形状(例如，始终围绕至少一个表面积区域125的连续或不连续的壁)。同样，如图3所示，至少一个壁140可包括：内壁142，所述内壁限定沿着直线延伸的中间部分与(例如，朝向至少一个表面积区域125)向内延伸的每个端部；以及外壁141，所述外壁沿着平行于内壁142的中间部分的直线延伸。

更进一步地，至少一个壁140可限定任何合适的宽度、长度和高度。例如，至少一个壁140可限定以下宽度：约大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米等和/或小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米等。另外，例如，至少一个壁140可限定以下长度：约大于或等于500微米、大于或等于750微米、大于或等于1000微米等和/或小于或等于2000微米、小于或等于1500微米、小于或等于1250微米等。另外，例如，至少一个壁140可限定以下高度：约大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米等和/或小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米等。至少一个壁140可包含任何合适的材料(例如，由任何合适的材料形成)。例如，至少一个壁140可包含可光成像的环氧树脂、可光成像的焊接掩模、可光成像的干膜光致抗蚀剂等。在一个或多个实施方案中，至少一个壁140可包含由Tokyo Ohka Kogyo供应的称为

的干膜型可光成像的环氧树脂。

至少一个壁140可被定位成协助限制设置在谐振器结构上(例如，设置为接近电接触件132)的隔离材料延伸到至少一个表面积区域125中。然而，如本文相对于图2A和图2B所描述，至少一个壁140单独可能无法完全阻止隔离材料渗出到至少一个表面积区域125中。

谐振器结构120可包括排斥区130，所述排斥区被配置为防止隔离材料(例如，底部填充环氧树脂的粘合剂)延伸到至少一个表面积区域125中并且破坏BAW装置的操作。如本文所描述，排斥区130可包括谐振器结构120的排斥隔离材料的任何部分(例如，层、表面等)。因此，排斥区130可位于在至少一个表面积区域125与可在上面将隔离材料设置在谐振器结构120上的位置之间的任何合适的位置(例如，隔离材料可被设置为接近谐振器结构120的第一端121和第二端122)。例如，如图4和图5所示，排斥区130可为隔离材料110形成屏障或边界，例如以防止隔离材料110进入至少一个表面积区域125。因此，排斥区130可位于电接触件132(例如，因为隔离材料110可设置在电接触件132上方)与至少一个表面积区域125之间。

如图3所示，排斥区130包括两个单独的部分或区。例如，第一部分134可更靠近谐振器结构120的第一端121并且在谐振器结构120的侧部之间延伸，而第二部分136可更靠近谐振器结构120的第二端122并且在谐振器结构120的侧部之间延伸。谐振器结构120可包括排斥区130的任何数量的不同部分。例如，谐振器结构120可包括排斥区130的一个部分或多于两个部分。另外，在一个或多个实施方案中，排斥区130可限定完全包围至少一个表面积区域125的形状(例如，始终围绕至少一个表面积区域125的连续或不连续的排斥区130)。例如，排斥区130可限定围绕至少一个表面积区域125的方形形状、圆形形状、卵形形状等。在一个或多个实施方案中，排斥区130可限定始终围绕至少一个表面积区域125的连续路径，使得内部区(例如，包括至少一个表面积区域125)被限定并且外部区(例如，包括电接触件132)被限定，并且排斥区130完全将内部区与外部区分离。

另外，如图3所示，排斥区130完全包围至少一个壁140(例如，排斥区130的每个部分完全包围一对壁140)。在一个或多个实施方案中，排斥区130可与至少一个壁140的一部分重叠，或者可与至少一个壁140完全分离。在其他实施方案中，谐振器结构120可能(例如，在排斥区130内)不包括任何壁140并且仅包括排斥区130以防止隔离材料110延伸到至少一个表面积区域125中。

谐振器结构120或管芯的排斥区130可采用限制隔离材料110延伸穿过排斥区130的任何合适的形式。换句话说，可防止隔离材料110进入至少一个表面积区域125，而不需要改变谐振器结构120的顶表面127的组成和/或隔离材料110的配方(例如，由于排斥区130)。如图5所示，排斥区130可从谐振器结构120的顶表面127凹陷(例如，排斥区130可为表面下层)。例如，排斥区130可从顶表面127凹陷约大于或等于50埃、大于或等于500埃、大于或等于1,000埃等和/或小于或等于2微米、小于或等于1微米、小于或等于5,000埃等。换句话说，谐振器结构120可包括沉积在排斥区130顶部上的表面层126，并且形成排斥区130的下层可通过表面层126暴露。例如，光致抗蚀剂掩模可限定暴露排斥区130的层的开口和/或利用预溅镀蚀刻进一步处理可移除表面层126并且暴露限定排斥区130的层。在其他实施方案中，排斥区130可包括定位在表面层126的顶表面127上的表面处理。

谐振器结构或管芯的表面层126可包含不同于排斥区130的材料，因为每一者可针对不同目的进行优化。例如，表面层126可包含硅材料，诸如氮化硅、二氧化硅等(例如，由硅材料形成)。表面层126的特定材料可能是由于制造和/或相容性原因(例如，用于与样品材料一起使用)而被使用，并且因此可能不容易修改。另外，表面层126的材料(例如，氮化硅、二氧化硅等)可能并不防止隔离材料110的移动。另一方面，排斥区130可被优化来防止或限制隔离材料110的流动。例如，排斥区130可包含以任何合适的方式排斥隔离材料110的任何合适的材料(例如，由任何合适的材料形成)。

在一个或多个实施方案中，排斥区130可包含限定低表面能以例如排斥隔离材料110和/或防止隔离材料110渗出的任何材料。例如，谐振器结构120的表面的排斥隔离材料110的部分(例如，排斥区130)的表面能可具有比表面层126更低的表面能。排斥区130的表面能可以任何合适的方式确定。因此，低表面能排斥区130可阻止隔离材料110芯吸或渗出到谐振器结构120上的不期望的位置中。

在一个或多个实施方案中，水接触角测量值可为表面能的良好指标。例如，高的水接触角指示较低表面能，而低的水接触角指示高表面能。因此，排斥区130可具有高的水接触角，诸如40或更大的水接触角。在一些实施方案中，排斥区130可具有50或更大或者60或更大的水接触角。水接触角可以任何合适的方式测定，例如利用接触角测角仪测定。因此，排斥区130的水接触角可指示排斥区130限制或防止隔离材料110的移动。另外，下文示出的表1显示出Al2O3(例如，排斥区130的材料)可比SiO2(例如，表面层126的材料)更具疏水性。表1示出了Al2O3水接触角在20秒预溅镀蚀刻(PSE)之后减小。例如，氩气预溅镀蚀刻是被采用来清洁表面的一种表面去除技术。另外，表1显示出Al2O3水接触角可在提供对Al2O3的蚀刻的化学物质，诸如稀释的四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液中处理之后增加到高于Al2O3的最初刚沉积的水接触角的值。蚀刻Al2O3暴露出原始的Al2O3，这增加了水接触角。

表1–水接触角

在一个或多个实施方案中，排斥区130可包含疏水性材料，例如像通过利用SF6蚀刻表面而产生的Al2O3氟化表面；例如，利用SF6蚀刻的铝或氧化铝膜可产生富含氟的疏水表面。另外，排斥区130还可包括诸如可光成像的聚酰亚胺、抗蚀剂等氟化材料的沉积和图案化。换句话说，排斥区130可采用各种不同的形式来防止隔离材料110的移动(例如，限制移动到至少一个表面积区域125中)。利用富含氟的表面形成排斥区产生了防水的，由此导致高的水接触角的低表面能表面。

如图4所示，隔离材料110可在谐振器结构120上设置为远离至少一个表面积区域125。例如，隔离材料110可设置在位于接近谐振器结构120的第一端121和第二端122处的两个单独的部分中，使得至少一个表面积区域125可位于隔离材料110的所述部分之间。如本文所描述，排斥区130可被定位和配置为防止隔离材料110延伸到至少一个表面积区域125中。例如，如图4和图5所示，隔离材料110终止于排斥区130，使得排斥区130用作边界或屏障。具体地，隔离材料110的芯吸可终止于暴露排斥区130的开口的边界处。

在一个或多个实施方案中，隔离材料110可设置在谐振器结构120上以覆盖并包围机械接触件131和电接触件132(例如，图3所示的接触件131、132)。例如，隔离材料110可包围电接触件132以使电接触件132与外部环境电隔离(例如，以防止流体或水分与电接触件132相互作用)。换句话说，隔离材料110可在电接触件132的区域或区中形成流体密封。另外，在一个或多个实施方案中，隔离材料110可在单独的部分中设置在谐振器结构120上以在所述单独的部分之间限定流体通道。例如，如图4所示，隔离材料110(例如，接近第一端121)的第一部分111和隔离材料110(例如，接近第二端122)的第二部分112可帮助在它们之间限定流体通道114。流体通道114可限定谐振器结构120的流体流动路径，使得样品材料可通过沿着流体流动路径定位的至少一个表面积区域125(例如，以与功能化材料124结合)。

隔离材料110可包含任何合适的底部填充材料(例如，由任何合适的底部填充材料形成)。例如，隔离材料110可包含热固化的液体环氧树脂或快速固化的液体环氧树脂等。用于形成排斥区130的不同类型的材料可与隔离材料110的材料相互作用，使得隔离材料110可能无法穿过/通过排斥区130。

谐振器结构120可附接到电子板150(例如，如图6所示)以产生流体传感器装置100。电子板150(例如，层压件)可限定顶表面151和底表面152(例如，如图8所示)。电子板150可包括被定位成分别可操作地联接到谐振器结构120的机械接触件131(例如，示出于图3中)和电接触件132(例如，示出于图3中)的机械接触件153和电接触件154。电子板150还可限定开口156，所述开口在顶表面151与底表面152之间延伸并且帮助形成样品材料从中流过的流体通道114。例如，电子板150的开口156可限定细长形状并且在第一开口端161与第二开口端162之间延伸。

如图7所示，谐振器结构120可附接到电子板150。例如，谐振器结构120可能够操作地联接到电子板150(例如，通过分别将机械接触件131和电接触件132附接到机械接触件153和电接触件154)，使得电子板150的顶表面151面向谐振器结构120的顶表面127。换句话说，谐振器结构120的底表面137在图7中是可见的。将谐振器结构120安装到电子板150可被描述为倒装芯片键合，因为顶表面127被“倒装”并且键合到电子板150。另外，如图8所示，可透过电子板150的开口156看到谐振器结构120的顶表面127(包括至少一个表面积区域125)。因此，谐振器结构120可桥接开口156，使得至少一个表面积区域125可沿着开口156的细长形状定位(例如，定位在第一开口端161与第二开口端162之间)。

当谐振器结构120可操作地联接到电子板150时，可在它们之间形成间隙(例如，由于机械接触件131和电接触件132的柱状形状)。换句话说，当联接在一起时，电子板150的顶表面151可与谐振器结构120的顶表面127间隔开来。隔离材料110可设置在谐振器结构120与电子板150之间的间隙内。具体地，隔离材料110(例如，通过在与谐振器结构120与电子板150之间的间隙相邻之处进行针式分配或喷射的方法来设置)可在谐振器结构120与电子板150之间自芯吸。另外，如本文所描述，谐振器结构120可在电子板150的开口156的任一侧上可操作地联接到电子板150(例如，由于机械接触件131和电接触件132)。隔离材料110可在所联接的每一侧上设置在谐振器结构120与电子板150之间的间隙中。例如，隔离材料110的第一部分111可被设置为接近谐振器结构120的第一端121，并且隔离材料110的第二部分112可被设置为接近谐振器结构120的第二端122。由于谐振器结构120的排斥区130，隔离材料110可被局限于谐振器结构120的每个端部。因此，隔离材料110可(例如，在谐振器结构120的任一端上)设置在谐振器结构120与电子板150之间的间隙的至少一部分中，但不设置在至少一个表面积区域125内。

图9示出了流体装置100的与谐振器结构120和电子板150一起形成流体通道114的附加部件。例如，流体装置100可包括附着到电子板150的底表面152的第一粘合膜104或贴片。第一粘合膜104可形成电子板150的开口156内的流体通道114的表面(例如，下表面)。第一粘合膜104可限定固体片材。

另外，流体装置100可包括附着到电子板150的顶表面151的第二粘合膜106或贴片。第二粘合膜106可形成电子板150的开口156内的流体通道114(例如，如图4所示)的表面(例如，上表面)。在一个或多个实施方案中，第二粘合膜106可包括适应谐振器结构120的切口105。另外，第二粘合膜106可在谐振器结构120的任一侧上限定第一流体端口107和第二流体端口108。当第二粘合膜106附着到电子板150时，第一流体端口107和第二流体端口108可分别与第一开口端161和第二开口端162(例如，如图6所示)对准。另外，第一流体端口107和第二流体端口108可被配置为使得样品材料可通过第一流体端口107和第二流体端口108中的一者沉积到流体通道114上，穿过流体通道114(以及例如经过生物活性区)，并且通过第一流体端口107和第二流体端口108中的另一者离开流体通道114。

第一粘合膜104和第二粘合膜106可包含任何合适的材料，例如像聚合物基板上的压敏粘合剂等(例如，由任何合适的材料形成)。另外，第一粘合膜104和第二粘合膜106可定义有助于样品材料的芯吸或毛细管作用，使得例如，样品材料穿过至少一个表面积区域125的性质。

图10相对于流体装置100的其他部件示出了谐振器结构120和电子板150。例如，流体装置100可包括盒主体170，电子板150定位在所述盒主体内；以及相对于所述盒主体定位的转盘组件172。

在图11中示出了防止流体装置的隔离材料渗出的说明性方法200。方法200可包括制造210体声波(BAW)谐振器结构，所述BAW谐振器结构包括排斥区并且限定上面设置有功能化材料的至少一个表面积区域。谐振器结构可被配置为接收样品材料并且基于样品材料与功能化材料结合的程度而测量不同的频率偏移。方法200还可包括将隔离材料设置220在谐振器结构上并且设置为远离至少一个表面积区域。设置220隔离材料可包括在隔离材料的多个部分(例如，隔离材料的接近谐振器结构的第一端的第一部分和隔离材料的接近谐振器结构的第二端的第二部分)之间形成流体通道。另外，设置220隔离材料可包括包围可操作地联接在电子板与谐振器结构之间的电接触件以使电接触件与外部环境(例如，来自流体通道的任何水分或流体)电隔离。方法200还可包括由于排斥区而防止230隔离材料延伸到至少一个表面积区域中。

在一个或多个实施方案中，制造210谐振器结构可包括蚀刻谐振器结构的表面层以暴露排斥区(例如，使用聚合物光致抗蚀剂掩模)。在一个或多个实施方案中，方法200还可包括将谐振器结构附接到电子板，使得在谐振器结构与电子板之间形成间隙，例如使得隔离材料可被设置在它们之间。在一个或多个实施方案中，制造210谐振器结构可包括形成至少一个壁，所述至少一个壁从谐振器结构延伸并且定位在与至少一个表面积区域的至少一部分相邻之处。另外，在一个或多个实施方案中，制造210谐振器结构可包括将排斥区形成为包围至少一个壁。

描述了说明性实施方案并且已经对所述实施方案的可能变型进行了参考。本领域技术人员将清楚明白这些和其他变型、组合以及修改，并且应当理解，权利要求不限于本文阐述的说明性实施方案。

除非另外指明，否则本文使用的所有科学和技术术语都具有本领域常用的含义。本文提供的定义将有助于对本文频繁使用的某些术语的理解并且不意味着限制本公开的范围。

除非上下文另有明确指示，否则如本说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一个/种(a/an)”和“所述”涵盖具有复数个指代物的实施方案。除非上下文另有明确指示，否则如本说明书和所附权利要求中所使用，术语“或”通常以其包括“和/或”的意义采用。术语“和/或”意指所列举的要素的一个或全部或所列举的要素的任何两个或更多个的组合。

如本文所使用，“具有(have)”、“具有(having)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“包含(comprise)”、“包含(comprising)”等以其开放性意义进行使用，并且通常意指“包括但不限于”。应当理解，“基本上由…组成”、“由…组成”等被归纳于“包含”等中。如本文所使用，“基本上由…组成”在其涉及组合物、产品、方法等时意味着组合物、产品、方法等的组成部分被限制于所枚举的组成部分，以及实质上不影响组合物、产品、方法等的一个或多个基本特性和新颖特性的任何其他组成部分。

字词“优选的”和“优选地”是指本发明的在某些情况下可提供某些益处的实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可为优选的。此外，一个或多个优选实施方案的叙述不意味着其他实施方案是无用的，并且不意图将其他实施方案排除在本公开的包括权利要求的范围之外。

另外，在本文中，通过端点叙述的数值范围包括该范围内所含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等，或者10或更小包括10、9.4、7.6、5、4.3、2.9、1.62、0.3等)。在某一值范围“高达”特定值的情况下，该值被包括在所述范围内。

本文中所提及的任何方向，诸如“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”以及其他方向和取向在本文中是为了清楚参考附图而描述的，并且对实际的装置或系统或者装置或系统的使用不具有限制性。如本文所描述的装置或系统可以多个方向和取向进行使用。

Claims (20)

1.一种流体装置，所述流体装置包括：

体声波谐振器结构，所述体声波谐振器结构限定上面设置有功能化材料的至少一个表面积区域，并且其中所述谐振器结构包括排斥区；以及

隔离材料，所述隔离材料设置在所述谐振器结构上并且设置为远离所述至少一个表面积区域，其中所述排斥区被配置为防止所述隔离材料延伸到所述至少一个表面积区域中。

2.如权利要求1所述的流体装置，所述流体装置还包括电子板，所述电子板附接到所述谐振器结构，使得在所述电子板与所述谐振器结构之间形成间隙，其中所述隔离材料设置在所述间隙的至少一部分中。

3.如权利要求2所述的流体装置，所述流体装置还包括电接触件，所述电接触件可操作地连接所述电子板与所述谐振器结构，其中所述隔离材料包围所述电接触件以使所述电接触件与外部环境电隔离。

4.如任一前述权利要求所述的流体装置，其中所述体声波谐振器结构包括表面层并且所述排斥区通过所述表面层暴露。

5.如任一前述权利要求所述的流体装置，其中所述排斥区位于所述隔离材料与所述至少一个表面积区域之间。

6.如任一前述权利要求所述的流体装置，所述流体装置还包括至少一个壁，所述至少一个壁延伸离开所述谐振器结构并且定位在与所述至少一个表面积区域的至少一部分相邻之处。

7.如权利要求6所述的流体装置，其中所述排斥区包围所述至少一个壁。

8.如任一前述权利要求所述的流体装置，其中所述体声波谐振器结构在第一端与第二端之间延伸，其中所述隔离材料的第一部分设置在所述谐振器结构的所述第一端处，并且所述隔离材料的第二部分设置在所述谐振器结构的所述第二端处，使得所述隔离材料在所述隔离材料的所述第一部分与所述第二部分之间限定流体通道。

9.如任一前述权利要求所述的流体装置，其中所述谐振器结构限定顶表面，并且其中所述排斥区从所述顶表面凹陷。

10.如任一前述权利要求所述的流体装置，其中所述排斥区限定大于40的水接触角。

11.一种防止流体装置的隔离材料渗出的方法，所述方法包括：

制造体声波谐振器结构，所述体声波谐振器结构包括排斥区并且限定上面设置有功能化材料的至少一个表面积区域；

将隔离材料设置在所述谐振器结构上并且设置为远离所述至少一个表面积区域；以及

由于所述排斥区而防止所述隔离材料延伸到所述至少一个表面积区域中。

12.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括将所述体声波谐振器结构附接到电子板，使得在所述谐振器结构与所述电子板之间形成间隙，其中所述隔离材料设置在所述间隙的至少一部分中。

13.如权利要求12所述的方法，其中设置所述隔离材料包括包围可操作地连接在所述电子板与所述谐振器结构之间的电接触件以使所述电接触件与外部环境电隔离。

14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其中制造所述体声波谐振器结构包括蚀刻所述谐振器结构的表面层以暴露所述排斥区。

15.如权利要求11至14中任一项所述的方法，其中设置所述隔离材料包括将所述隔离材料的第一部分设置在所述谐振器结构的第一端处并且将所述隔离材料的第二部分设置在所述谐振器结构的第二端处。

16.如权利要求15所述的方法，其中设置所述隔离材料还包括在隔离材料的所述第一部分与所述第二部分之间形成流体通道。

17.如权利要求11至16中任一项所述的方法，其中制造所述体声波谐振器结构包括形成至少一个壁，所述至少一个壁从所述谐振器结构延伸并且定位在与所述至少一个表面积区域的至少一部分相邻之处。

18.如权利要求17所述的方法，其中制造所述体声波谐振器结构包括将所述排斥区形成为包围所述至少一个壁。

19.如权利要求11至18中任一项所述的方法，其中所述排斥区限定大于40的水接触角。

20.如权利要求11至19中任一项所述的方法，其中所述排斥区包含疏水性材料。

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