JP2006258766A - Elastic wave sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、弾性表面波(SAW)や横波弾性波(STW)等の弾性波を用いる弾性波センサに関し、特に、被測定物に対して吸着性を示す感応膜が形成された測定用弾性波素子と、この被測定物に対して吸着性を示さない基準用弾性波素子と、を有する弾性波センサに関する。 The present invention relates to an elastic wave sensor using an elastic wave such as a surface acoustic wave (SAW) or a transverse wave elastic wave (STW), and in particular, an elastic wave for measurement in which a sensitive film showing adsorptivity to a measurement object is formed. The present invention relates to an acoustic wave sensor having an element and a reference acoustic wave element that does not exhibit adsorptivity to the object to be measured.
弾性表面波(SAW)や横波弾性波(STW)等の弾性波を用いる弾性波センサにおいては、被測定物に対して吸着性を示す感応膜が形成されている。この感応膜が被測定物を吸着することで、弾性波素子の発振周波数が変化する。したがって、この発振周波数の変化を検出することで、被測定物の濃度を検出することができる。 In an elastic wave sensor using an elastic wave such as a surface acoustic wave (SAW) or a transverse wave elastic wave (STW), a sensitive film that exhibits adsorptivity to an object to be measured is formed. When the sensitive film adsorbs the object to be measured, the oscillation frequency of the acoustic wave element changes. Therefore, the concentration of the object to be measured can be detected by detecting the change in the oscillation frequency.
この感応膜が形成された弾性波センサの従来例が特許文献1,2に開示されている。特許文献1の弾性波センサは、測定用弾性波素子及び基準用弾性波素子を備えている。測定用弾性波素子には、被測定物に対して吸着性を示す感応膜が形成されている。一方、基準用弾性波素子には、感応膜が形成されていないことで、この被測定物に対して吸着性を示さない。被測定物がセンサ付近に存在している場合は、測定用弾性波素子の感応膜が被測定物を吸着することで測定用弾性波素子の発振周波数が変化するのに対して、基準用弾性波素子はこの被測定物を吸着することなく発振周波数が変化しない。この性質を利用して、測定用弾性波素子の発振周波数と基準用弾性波素子の発振周波数とを比較することで、被測定物の濃度を検出している。そして、特許文献1においては、測定用弾性波素子及び基準用弾性波素子に用いる圧電性基板を共通化することにより、測定用弾性波素子と基準用弾性波素子とで、圧電性基板の違いによる発振特性のずれの抑制を図っている。 Patent Documents 1 and 2 disclose conventional examples of acoustic wave sensors in which this sensitive film is formed. The elastic wave sensor of Patent Document 1 includes a measurement elastic wave element and a reference elastic wave element. In the acoustic wave element for measurement, a sensitive film that exhibits adsorptivity to the object to be measured is formed. On the other hand, the reference acoustic wave element does not show the adsorptivity to the object to be measured because the sensitive film is not formed. When the object to be measured exists in the vicinity of the sensor, the oscillation frequency of the acoustic wave element for measurement changes due to the sensitive film of the acoustic wave element for measurement adsorbing the object to be measured, whereas the elasticity for reference The wave element does not change the oscillation frequency without adsorbing the object to be measured. Using this property, the concentration of the object to be measured is detected by comparing the oscillation frequency of the measurement acoustic wave element with the oscillation frequency of the reference acoustic wave element. In Patent Document 1, the piezoelectric substrate used for the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element is shared, so that the difference between the piezoelectric substrate is different between the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element. This suppresses the deviation of oscillation characteristics due to.
また、特許文献2の弾性波センサにおいては、基準用弾性波素子に測定用弾性波素子の感応膜と異なる種類の感応膜が形成されていることで、測定用弾性波素子の感応膜が吸着する被測定物に対して吸着性を示さない。その他の構成については、特許文献1と同様である。 Further, in the elastic wave sensor disclosed in Patent Document 2, a sensitive film of a different type from the sensitive film of the measuring acoustic wave element is formed on the reference acoustic wave element, so that the sensitive film of the measuring acoustic wave element is adsorbed. Does not exhibit adsorptivity to the measured object. About another structure, it is the same as that of patent document 1. FIG.
また、その他の背景技術として、特許文献3〜5の水晶振動子による圧電センサが開示されている。 As other background art, a piezoelectric sensor using a crystal resonator disclosed in Patent Documents 3 to 5 is disclosed.
特許文献1においては、測定用弾性波素子に感応膜が形成されているのに対して、基準用弾性波素子には感応膜が形成されていない。この感応膜の有無の影響により、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化が測定用弾性波素子と基準用弾性波素子とで異なってくる。したがって、特許文献1においては、被測定物の測定精度が低下してしまうという問題点がある。 In Patent Document 1, a sensitive film is formed on the measurement acoustic wave element, whereas no sensitive film is formed on the reference acoustic wave element. Due to the effect of the presence or absence of the sensitive film, the change in the oscillation characteristics with respect to the change in the external environment such as temperature differs between the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element. Therefore, in patent document 1, there exists a problem that the measurement precision of a to-be-measured object will fall.
また、特許文献2においては、基準用弾性波素子にも感応膜が形成されているものの、測定用弾性波素子の感応膜と種類が異なるため、感応膜の種類の違いの影響により、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化が測定用弾性波素子と基準用弾性波素子とで異なってくる。したがって、特許文献2においても、被測定物の測定精度が低下してしまうという問題点がある。 Further, in Patent Document 2, although a sensitive film is also formed on the reference acoustic wave element, since the type is different from the sensitive film of the measurement acoustic wave element, the temperature and the like are affected by the difference in the type of the sensitive film. The change in the oscillation characteristics with respect to the change in the external environment differs between the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element. Therefore, Patent Document 2 also has a problem that the measurement accuracy of the object to be measured is lowered.
本発明は、被測定物の測定精度を向上させることができる弾性波センサを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the elastic wave sensor which can improve the measurement precision of a to-be-measured object.
本発明に係る弾性波センサは、被測定物に対して吸着性を示す測定用感応膜が形成された測定用弾性波素子と、該被測定物に対して吸着性を示さない基準用弾性波素子と、を有する弾性波センサであって、前記測定用弾性波素子及び前記基準用弾性波素子に用いられる圧電性基板は共通化されており、前記基準用弾性波素子には、前記測定用感応膜と同じ種類である基準用感応膜が形成されており、前記圧電性基板に接合され、前記基準用感応膜を前記被測定物に対して封止する封止手段が設けられていることを要旨とする。 An elastic wave sensor according to the present invention includes a measurement elastic wave element on which a measurement sensitive film exhibiting adsorptivity to a measurement object is formed, and a reference elastic wave that does not exhibit adsorbability to the measurement object. A piezoelectric substrate used for the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element is shared, and the reference acoustic wave element includes the measurement acoustic wave element. A reference sensitive film that is the same type as the sensitive film is formed, and a sealing means is provided that is bonded to the piezoelectric substrate and seals the reference sensitive film from the object to be measured. Is the gist.
この本発明においては、被測定物に対して吸着性を示す測定用感応膜と同じ種類である基準用感応膜が基準用弾性波素子に形成されていることにより、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化を測定用弾性波素子と基準用弾性波素子とでほぼそろえることができる。そして、基準用感応膜が被測定物に対して封止されていることにより、基準用弾性波素子が被測定物に対して吸着性を示さないようにすることができる。したがって、この本発明によれば、被測定物の測定精度を向上させることができる。 In the present invention, the reference sensitive film, which is the same type as the measuring sensitive film that exhibits the adsorptivity to the object to be measured, is formed on the reference acoustic wave element, thereby changing the external environment such as temperature. The change in the oscillation characteristic with respect to can be made almost equal between the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element. In addition, since the reference sensitive film is sealed with respect to the object to be measured, the reference acoustic wave element can be prevented from exhibiting adsorptivity to the object to be measured. Therefore, according to the present invention, the measurement accuracy of the object to be measured can be improved.
本発明に係る弾性波センサにおいて、前記圧電性基板は、前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜が形成された一主面がパッケージの実装面と対向するように、該パッケージにフリップチップ実装されており、前記封止手段は、前記基準用感応膜の全周囲を囲むとともに前記圧電性基板及び前記パッケージと全周に渡って密着していることで、該基準用感応膜を前記被測定物に対して封止するものとすることもできる。こうすれば、基準用感応膜の封止を容易に行うことができる。 In the acoustic wave sensor according to the present invention, the piezoelectric substrate is flip-chip mounted on the package such that one main surface on which the reference acoustic wave element and the reference sensitive film are formed faces the mounting surface of the package. The sealing means surrounds the entire circumference of the reference sensitive film and is in close contact with the piezoelectric substrate and the package over the entire circumference, so that the reference sensitive film is covered with the covered film. It can also seal with respect to a measurement object. In this way, the reference sensitive film can be easily sealed.
本発明に係る弾性波センサにおいて、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板の一主面に形成されているものとすることもできる。この態様の本発明に係る弾性波センサにおいて、前記パッケージにおける前記測定用感応膜とほぼ対向する部分には、開口部が設けられているものとすることもできる。こうすれば、測定用感応膜に被測定物を確実に吸着させることができる。 In the acoustic wave sensor according to the present invention, the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film may be formed on one main surface of the piezoelectric substrate. In the acoustic wave sensor according to this aspect of the present invention, an opening may be provided in a portion of the package that substantially faces the measurement sensitive film. In this way, the object to be measured can be reliably adsorbed to the measurement sensitive film.
本発明に係る弾性波センサにおいて、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板の一主面の裏面に形成されているものとすることもできる。この態様の本発明に係る弾性波センサにおいて、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されているものとすることもできる。こうすれば、測定用弾性波素子と基準用弾性波素子とで発振特性の差を少なくすることができるので、被測定物の測定精度をより向上させることができる。さらに、弾性波センサの小型化を実現することができる。 In the elastic wave sensor according to the present invention, the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film may be formed on the back surface of one main surface of the piezoelectric substrate. In the elastic wave sensor according to the present invention of this aspect, the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed at a position substantially opposite to the formation position of the reference acoustic wave element and the reference sensitive film. It can also be. By so doing, it is possible to reduce the difference in oscillation characteristics between the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element, thereby further improving the measurement accuracy of the object to be measured. Furthermore, the acoustic wave sensor can be downsized.
本発明に係る弾性波センサにおいて、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板の一主面に形成され、前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜は、前記圧電性基板の一主面の裏面に形成され、前記圧電性基板は、前記一主面がパッケージの実装面と対向するように、該パッケージにフリップチップ実装されているものとすることもできる。 In the acoustic wave sensor according to the present invention, the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed on one main surface of the piezoelectric substrate, and the reference acoustic wave element and the reference sensitive film are The piezoelectric substrate may be formed on the back surface of one main surface of the piezoelectric substrate, and the piezoelectric substrate may be flip-chip mounted on the package such that the one main surface faces the mounting surface of the package.
この態様の本発明に係る弾性波センサにおいて、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されているものとすることもできる。こうすれば、測定用弾性波素子と基準用弾性波素子とで発振特性の差を少なくすることができるので、被測定物の測定精度をより向上させることができる。さらに、弾性波センサの小型化を実現することができる。 In the elastic wave sensor according to the present invention of this aspect, the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed at a position substantially opposite to the formation position of the reference acoustic wave element and the reference sensitive film. It can also be. By so doing, it is possible to reduce the difference in oscillation characteristics between the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element, thereby further improving the measurement accuracy of the object to be measured. Furthermore, the acoustic wave sensor can be downsized.
この態様の本発明に係る弾性波センサにおいて、前記パッケージにおける前記測定用感応膜とほぼ対向する部分には、開口部が設けられているものとすることもできる。こうすれば、測定用感応膜に被測定物を確実に吸着させることができる。 In the acoustic wave sensor according to this aspect of the present invention, an opening may be provided in a portion of the package that substantially faces the measurement sensitive film. In this way, the object to be measured can be reliably adsorbed to the measurement sensitive film.
また、本発明に係る弾性波センサは、被測定物に対して吸着性を示す測定用感応膜が形成された測定用弾性波素子と、該被測定物に対して吸着性を示さない基準用弾性波素子と、を有する弾性波センサであって、前記測定用弾性波素子及び前記基準用弾性波素子に用いられる圧電性基板は共通化されており、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板における前記基準用弾性波素子が形成された面の裏面に形成され、かつ該基準用弾性波素子の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されており、前記圧電性基板は、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜が形成された面、または前記基準用弾性波素子が形成された面がパッケージの実装面と対向するように、該パッケージにフリップチップ実装されていることを要旨とする。 The elastic wave sensor according to the present invention includes a measurement acoustic wave element on which a measurement sensitive film that exhibits adsorptivity to an object to be measured is formed, and a reference that does not exhibit adsorbability to the object to be measured. An acoustic wave sensor comprising: a piezoelectric substrate used in the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element, and the measurement acoustic wave element and the measurement acoustic wave element. The sensitive film is formed on the back surface of the piezoelectric substrate on which the reference acoustic wave element is formed, and is formed at a position substantially on the back side of the reference acoustic wave element. The substrate is flip-chip mounted on the package such that the surface on which the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed or the surface on which the reference acoustic wave element is formed faces the package mounting surface. With the gist being That.
この本発明においては、測定用弾性波素子及び基準用弾性波素子とで発振特性の差を少なくすることができるので、被測定物の測定精度を向上させることができる。さらに、弾性波センサの小型化を実現することができる。 In the present invention, since the difference in oscillation characteristics between the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element can be reduced, the measurement accuracy of the object to be measured can be improved. Furthermore, the acoustic wave sensor can be downsized.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
「実施形態1」
図1は、本発明の実施形態1に係る弾性波センサの構成の概略を示す図であり、図1(A)は側面の断面図の概略を示し、図1(B)は上面図の概略を示す。本実施形態に係る弾性波センサは、以下に説明する測定用弾性波素子12及び基準用弾性波素子14を備えており、パッケージPKGに実装されている。
“Embodiment 1”
1A and 1B are diagrams showing an outline of a configuration of an elastic wave sensor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A shows an outline of a side sectional view, and FIG. 1B shows an outline of a top view. Indicates. The acoustic wave sensor according to the present embodiment includes a measurement
測定用弾性波素子12については、入力櫛形電極12a及び出力櫛形電極12bが所定間隔をおいて圧電性基板10の一主面10a上に形成されることで構成される。同様に、基準用弾性波素子14については、入力櫛形電極14a及び出力櫛形電極14bが所定間隔をおいて圧電性基板10の一主面10a上に形成されることで構成される。このように、本実施形態においては、測定用弾性波素子12の櫛形電極12a,12bと、基準用弾性波素子14の櫛形電極14a,14bとが共通の圧電性基板10上に形成されており、測定用弾性波素子12及び基準用弾性波素子14に用いられる圧電性基板10が共通化されている。そして、図1に示すように、測定用弾性波素子12の櫛形電極12a,12b及び基準用弾性波素子14の櫛形電極14a,14bについては、弾性波伝搬方向が略平行となるように配置されており、かつ測定用弾性波素子12が励振する弾性波と基準用弾性波素子14が励振する弾性波とが互いに干渉しないように、弾性波伝搬方向と略垂直方向に関して所定距離はなされて配置されている。なお、図1(A)では、櫛形電極12a,12b,14a,14bの図示を省略している。
The measurement
測定用弾性波素子12には、被測定物に対して吸着性を示し例えばたんぱく質により構成される測定用感応膜16が形成されており、測定用感応膜16は被測定物に対して露出している。ここで、被測定物及びこの被測定物を吸着する測定用感応膜16の組み合わせの一例を挙げると、被測定物はC−反応性タンパク(CRP)抗原であり、かつ測定用感応膜16は抗CRPモノクローナル抗体である。
The measurement
そして、本実施形態においては、基準用弾性波素子14にも測定用感応膜16と同じ種類である基準用感応膜18が形成されている。さらに、圧電性基板10の一主面10a上には、基準用感応膜18を覆い密閉する蓋32が接合されている。この蓋32が設けられることによって、基準用感応膜18を被測定物に対して封止することができる。したがって、測定用感応膜16が吸着する被測定物に対して吸着性を示す基準用感応膜18が基準用弾性波素子14に形成されているにもかかわらず、基準用感応膜18がこの被測定物を吸着しないようにすることができ、基準用弾性波素子14がこの被測定物に対して吸着性を示さないようにすることができる。このように、本実施形態においては、測定用感応膜16と同じ種類である基準用感応膜18を基準用弾性波素子14に形成し、基準用感応膜18を被測定物に対して封止することで、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで、感応膜の有無や感応膜の種類の違いにより、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化が異なってくるのを抑止する。なお、図1(B)では、蓋32の図示を大部分で省略して基準用弾性波素子14が現れる状態で図示しているが、実際は、基準用弾性波素子14は蓋32によって密閉されている。また、蓋32の材料としては、例えば樹脂が用いられる。
In the present embodiment, the reference
なお、ここでの弾性波素子12,14としては、例えば圧電性基板10の表面を伝搬するSAW(レイリー波)を利用するSAW素子を用いることができる。あるいは、弾性波素子12,14として、圧電性基板10の表面近傍を伝搬するSTW(バルク波)を利用するSTW素子を用いることもできる。弾性波素子12,14としてSTW素子を用いた場合は、弾性波伝搬路上に感応膜16,18が形成されることによる弾性波(STW)の伝搬損失を少なくすることができる。また、感応膜16,18については、金膜(図示せず)を介在させた状態で弾性波素子12,14にそれぞれ形成することもできる。
Here, as the
本実施形態に係る弾性波センサを用いて被測定物の濃度を検出する際には、図2に示すように、増幅器AMP1の入力側を出力櫛形電極12bに接続し、増幅器AMP1の出力側を入力櫛形電極12aに接続することで、測定用弾性波素子12及び増幅器AMP1を含む発振ループ20を形成する。同様に、増幅器AMP2の入力側を出力櫛形電極14bに接続し、増幅器AMP2の出力側を入力櫛形電極14aに接続することで、基準用弾性波素子14及び増幅器AMP2を含む発振ループ22を形成する。ここで、櫛形電極14a,14bへの電気的接続については、蓋32の外側に電極パッドを引き出すことで実現可能であり、かつ蓋32の密閉性も確保することができる。なお、図2では、蓋32及びパッケージPKGの図示を省略している。
When detecting the concentration of the object to be measured using the acoustic wave sensor according to this embodiment, as shown in FIG. 2, the input side of the amplifier AMP1 is connected to the
測定用感応膜16が被測定物を吸着することで、測定用弾性波素子12の発振周波数が変化し、発振ループ20を循環する発振信号の周波数が変化する。一方、基準用感応膜18は蓋32によって封止されていることで被測定物を吸着しないため、基準用弾性波素子14の発振周波数は略一定のままであり、発振ループ22を循環する発振信号の周波数も略一定のままである。したがって、発振ループ20を循環する発振信号の周波数と発振ループ22を循環する発振信号の周波数とを周波数比較回路24により比較することで、被測定物の濃度を検出することができる。このように、本実施形態に係る弾性波センサにおいては、測定用弾性波素子12の発振周波数(発振ループ20を循環する発振信号の周波数)と基準用弾性波素子14の発振周波数(発振ループ22を循環する発振信号の周波数)とを比較することで、被測定物の濃度を検出する。
When the measurement
以上説明したように、本実施形態においては、基準用弾性波素子14に測定用弾性波素子12の測定用感応膜16と同じ種類である基準用感応膜18が形成されており、基準用感応膜18は、蓋32によって覆われることで被測定物に対して封止されている。このように、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで、形成されている感応膜16,18の種類が同じであるため、感応膜の有無や感応膜の種類の違いによって、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化が異なってくるのを抑止することができる。また、基準用弾性波素子14の基準用感応膜18は蓋32によって覆われることで密閉されているため、基準用感応膜18が被測定物を吸着するのを防止することができ、基準用弾性波素子14の発振周波数は被測定物の存在による影響を受けない。したがって、本実施形態によれば、被測定物の測定精度を向上させることができる。さらに、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで、形成されている感応膜16,18の種類が同じであるため、感応膜16,18を同一工程で形成することができ、感応膜16,18の形成が容易となる。
As described above, in this embodiment, the reference
また、本実施形態においては、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14に用いる圧電性基板10を共通化することにより、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで、基板の違いによって発振特性が異なってくるのを抑止することができる。したがって、被測定物の測定精度をさらに向上させることができる。さらに、弾性波素子12,14を製造する際に、櫛形電極12a,12b,14a,14b、及び感応膜16,18の形成が容易となる。
In the present embodiment, the
「実施形態2」
図3は、本発明の実施形態2に係る弾性波センサの構成の概略を示す図であり、図3(A)は側面の断面図の概略を示し、図3(B)は下面図の概略を示す。ただし、図3(A)では、櫛形電極12a,12b,14a,14bの図示を省略しており、図3(B)では、パッケージPKGの図示を大部分で省略して測定用弾性波素子12及び基準用弾性波素子14が現れる状態で図示している。
“Embodiment 2”
3A and 3B are diagrams showing an outline of the configuration of the elastic wave sensor according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3A shows an outline of a side sectional view, and FIG. 3B shows an outline of a bottom view. Indicates. However, in FIG. 3A, illustration of the comb-shaped
本実施形態に係る弾性波センサにおいては、櫛形電極12a,12b,14a,14bと接続された電極パッドにバンプ電極26が接合されている。そして、測定用弾性波素子12、測定用感応膜16、基準用弾性波素子14、及び基準用感応膜18が一主面10aに形成された圧電性基板10は、その一主面10aがパッケージPKGの実装面8と対向するように、パッケージPKGにフリップチップ実装されている。ここで、圧電性基板10側とパッケージPKG側との電気的接合はバンプ電極26を介して行われており、感応膜16,18とパッケージPKGの実装面8との間に隙間が形成されるように、バンプ電極26の高さが設定されている。これによって、測定用感応膜16は被測定物に対して露出するため、測定用感応膜16は被測定物を吸着することができ、測定用弾性波素子12は被測定物に対して吸着性を示す。
In the acoustic wave sensor according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、基準用感応膜18の全周囲を囲むとともに、圧電性基板10及びパッケージPKGと全周に渡って密着した状態で接合されているモールド材34が設けられている。このモールド材34によって、基準用感応膜18を被測定物に対して封止することができる。したがって、基準用感応膜18が被測定物を吸着しないようにすることができ、基準用弾性波素子14が被測定物に対して吸着性を示さないようにすることができる。なお、モールド材34の材料としては、例えば樹脂が用いられる。
Further, in the present embodiment, there is provided a
なお、他の構成については、実施形態1と同様であるため説明を省略する。 Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
本実施形態においても、被測定物の濃度を検出する際には、実施形態1と同様に、測定用弾性波素子12を含む発振ループ20、及び基準用弾性波素子14を含む発振ループ22をそれぞれ形成する。測定用感応膜16が被測定物を吸着することで、測定用弾性波素子12の発振周波数が変化し、発振ループ20を循環する発振信号の周波数が変化する。一方、基準用感応膜18はモールド材34によって封止されていることで被測定物を吸着しないため、基準用弾性波素子14の発振周波数は略一定のままであり、発振ループ22を循環する発振信号の周波数も略一定のままである。したがって、実施形態1と同様に、発振ループ20を循環する発振信号の周波数(測定用弾性波素子12の発振周波数)と、発振ループ22を循環する発振信号の周波数(基準用弾性波素子14の発振周波数)とを周波数比較回路24により比較することで、被測定物の濃度を検出することができる。
Also in the present embodiment, when detecting the concentration of the object to be measured, the
本実施形態においても、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで、形成されている感応膜16,18の種類が同じであるため、感応膜の有無や感応膜の種類の違いによって、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化が異なってくるのを抑止することができる。したがって、被測定物の測定精度を向上させることができる。さらに、本実施形態においては、基準用感応膜18が形成された圧電性基板10の一主面10aをパッケージPKGの実装面8と対向させてフェイスダウンでフリップチップ実装することで、基準用感応膜18の封止が容易となる。
Also in this embodiment, since the types of the
なお、本実施形態においては、図4に示すように、パッケージPKGにおける測定用感応膜16とほぼ対向する部分に開口部36が設けられていてもよい。そして、モールド材34は、基準用感応膜18の全周囲だけでなく測定用感応膜16の全周囲も囲むとともに、圧電性基板10及びパッケージPKGと全周に渡って密着した状態で接合されている。ここで、図4(A)は側面の断面図の概略を示し、図4(B)は下面図の概略を示す。ただし、図4(A)では、櫛形電極12a,12b,14a,14bの図示を省略しており、図4(B)では、パッケージPKGの図示を大部分で省略して基準用弾性波素子14が現れる状態で図示している。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an
図4に示す構成においては、パッケージPKGにおける測定用感応膜16とほぼ対向する部分に開口部36を設けることにより、被測定物を測定用感応膜16に確実に吸着させることができる。
In the configuration shown in FIG. 4, the object to be measured can be reliably adsorbed to the measurement
「実施形態3」
図5は、本発明の実施形態3に係る弾性波センサの構成の概略を示す図であり、図5(A)は側面の断面図の概略を示し、図5(B)は下面図の概略を示す。ただし、図5(A)では、櫛形電極12a,12b,14a,14bの図示を省略しており、図5(B)では、パッケージPKGの図示を大部分で省略して基準用弾性波素子14が現れる状態で図示している。
“Embodiment 3”
5A and 5B are diagrams showing an outline of the configuration of an elastic wave sensor according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 5A shows an outline of a side sectional view, and FIG. 5B shows an outline of a bottom view. Indicates. However, in FIG. 5A, illustration of the comb-shaped
基準用弾性波素子14については、入力櫛形電極14a及び出力櫛形電極14bが所定間隔をおいて圧電性基板10の一主面10a上に形成されることで構成される。一方、測定用弾性波素子12については、入力櫛形電極12a及び出力櫛形電極12bが所定間隔をおいて圧電性基板10の一主面10aの裏面10b上に形成されることで構成される。このように、本実施形態においては、測定用弾性波素子12及び基準用弾性波素子14に用いられる圧電性基板10が共通化されているが、測定用弾性波素子12及び基準用弾性波素子14が圧電性基板10の互いに反対側の面に形成されている。なお、弾性波は圧電性基板10のほぼ表面を伝搬するため、測定用弾性波素子12が励振する弾性波と基準用弾性波素子14が励振する弾性波とが互いに干渉することはない。
The reference
測定用弾性波素子12には、被測定物に対して吸着性を示し例えばたんぱく質により構成される測定用感応膜16が形成されている。そして、基準用弾性波素子14にも、測定用感応膜16と同じ種類の基準用感応膜18が形成されている。また、測定用弾性波素子12及び測定用感応膜16は、基準用弾性波素子14及び基準用感応膜18の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されている。
The measurement
本実施形態においては、基準用弾性波素子14の櫛形電極14a,14bと接続された電極パッドにバンプ電極26が接合されている。そして、圧電性基板10は、基準用弾性波素子14及び基準用感応膜18が形成された一主面10aがパッケージPKGの実装面8と対向するように、パッケージPKGにフリップチップ実装されている。ここで、圧電性基板10側とパッケージPKG側との電気的接合はバンプ電極26を介して行われており、基準用感応膜18とパッケージPKGの実装面8との間に隙間が形成されるように、バンプ電極26の高さが設定されている。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態においても、実施形態2と同様に、基準用感応膜18の全周囲を囲むとともに、圧電性基板10及びパッケージPKGと全周に渡って密着した状態で接合されているモールド材34が設けられている。このモールド材34によって、基準用感応膜18を被測定物に対して封止することができる。したがって、基準用感応膜18が被測定物を吸着しないようにすることができ、基準用弾性波素子14が被測定物に対して吸着性を示さないようにすることができる。一方、測定用感応膜16は被測定物に対して露出しているため、測定用感応膜16は被測定物を吸着することができ、測定用弾性波素子12は被測定物に対して吸着性を示す。また、モールド材34の材料としては、例えば樹脂が用いられる。
Further, in the present embodiment as well, as in the second embodiment, the molding material surrounds the entire circumference of the reference
なお、他の構成については、実施形態1と同様であるため説明を省略する。 Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
本実施形態においても、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで、形成されている感応膜16,18の種類が同じであるため、感応膜の有無や感応膜の種類の違いによって、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化が異なってくるのを抑止することができる。したがって、被測定物の測定精度を向上させることができる。そして、基準用感応膜18が形成された圧電性基板10の一主面10aをパッケージPKGの実装面8と対向させてフェイスダウンでフリップチップ実装することで、基準用感応膜18の封止が容易となる。さらに、本実施形態においては、測定用弾性波素子12及び測定用感応膜16が基準用弾性波素子14及び基準用感応膜18の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されていることで、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14との距離を近づけることができる。したがって、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで発振特性の差をより少なくすることができるので、被測定物の測定精度をより向上させることができる。さらに、圧電性基板10の小型化を実現することができ、弾性波センサの小型化を実現することができる。
Also in this embodiment, since the types of the
「実施形態4」
図6は、本発明の実施形態4に係る弾性波センサの構成の概略を示す図であり、図6(A)は側面の断面図の概略を示し、図6(B)は上面図の概略を示す。ただし、図6(A)では、櫛形電極12a,12b,14a,14bの図示を省略している。
“Embodiment 4”
6A and 6B are diagrams showing an outline of a configuration of an acoustic wave sensor according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 6A shows an outline of a side sectional view, and FIG. 6B shows an outline of a top view. Indicates. However, in FIG. 6A, illustration of the comb-shaped
測定用弾性波素子12については、入力櫛形電極12a及び出力櫛形電極12bが所定間隔をおいて圧電性基板10の一主面10a上に形成されることで構成される。一方、基準用弾性波素子14については、入力櫛形電極14a及び出力櫛形電極14bが所定間隔をおいて圧電性基板10の一主面10aの裏面10b上に形成されることで構成される。このように、本実施形態においては、測定用弾性波素子12及び基準用弾性波素子14に用いられる圧電性基板10が共通化されているが、測定用弾性波素子12及び基準用弾性波素子14が圧電性基板10の互いに反対側の面に形成されている。なお、弾性波は圧電性基板10のほぼ表面を伝搬するため、実施形態3と同様に、測定用弾性波素子12が励振する弾性波と基準用弾性波素子14が励振する弾性波とが互いに干渉することはない。
The measurement
測定用弾性波素子12には、被測定物に対して吸着性を示し例えばたんぱく質により構成される測定用感応膜16が形成されている。そして、基準用弾性波素子14にも、測定用感応膜16と同じ種類の基準用感応膜18が形成されている。また、測定用弾性波素子12及び測定用感応膜16は、基準用弾性波素子14及び基準用感応膜18の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されている。
The measurement
本実施形態においては、測定用弾性波素子12の櫛形電極12a,12bと接続された電極パッドにバンプ電極26が接合されている。そして、圧電性基板10は、測定用弾性波素子12及び測定用感応膜16が形成された一主面10aがパッケージPKGの実装面8と対向するように、パッケージPKGにフリップチップ実装されている。ここで、圧電性基板10側とパッケージPKG側との電気的接合はバンプ電極26を介して行われており、測定用感応膜16とパッケージPKGの実装面8との間に隙間が形成されるように、バンプ電極26の高さが設定されている。これによって、測定用感応膜16は被測定物に対して露出するため、測定用感応膜16は被測定物を吸着することができ、測定用弾性波素子12は被測定物に対して吸着性を示す。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、圧電性基板10の一主面10aの裏面10b上には、基準用感応膜18を覆い密閉する蓋32が接合されている。この蓋32が設けられることによって、基準用感応膜18を被測定物に対して封止することができる。したがって、基準用感応膜18が被測定物を吸着しないようにすることができ、基準用弾性波素子14が被測定物に対して吸着性を示さないようにすることができる。なお、図6(B)では、蓋32の図示を大部分で省略して基準用弾性波素子14が現れる状態で図示しているが、実際は、基準用弾性波素子14は蓋32によって密閉されている。また、蓋32の材料としては、例えば樹脂が用いられる。
Furthermore, in the present embodiment, a
なお、他の構成については、実施形態1と同様であるため説明を省略する。 Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
本実施形態においても、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで、形成されている感応膜16,18の種類が同じであるため、感応膜の有無や感応膜の種類の違いによって、温度等の外部環境の変化に対する発振特性の変化が異なってくるのを抑止することができる。したがって、被測定物の測定精度を向上させることができる。そして、本実施形態においては、測定用弾性波素子12及び測定用感応膜16が基準用弾性波素子14及び基準用感応膜18の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されていることで、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14との距離を近づけることができる。したがって、測定用弾性波素子12と基準用弾性波素子14とで発振特性の差をより少なくすることができるので、被測定物の測定精度をより向上させることができる。さらに、圧電性基板10の小型化を実現することができ、弾性波センサの小型化を実現することができる。
Also in this embodiment, since the types of the
なお、本実施形態においては、図7に示すように、パッケージPKGにおける測定用感応膜16とほぼ対向する部分に開口部36が設けられていてもよい。そして、モールド材34は、測定用感応膜16の全周囲を囲むとともに、圧電性基板10及びパッケージPKGと全周に渡って密着した状態で接合されている。ここで、図7(A)は側面の断面図の概略を示し、図7(B)は下面図の概略を示す。ただし、図7(A)では、櫛形電極12a,12b,14a,14bの図示を省略しており、図7(B)では、パッケージPKGの図示を一部省略している。なお、モールド材34の材料としては、例えば樹脂が用いられる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, an
図7に示す構成においては、パッケージPKGにおける測定用感応膜16とほぼ対向する部分に開口部36を設けることにより、被測定物を測定用感応膜16に確実に吸着させることができる。
In the configuration shown in FIG. 7, the object to be measured can be surely adsorbed to the measurement
各実施形態においては、感応膜16,18が弾性波素子12,14の入力櫛形電極上、出力櫛形電極上、及び弾性波伝搬路上に形成されている場合を説明した。ただし、各実施形態においては、感応膜16,18が弾性波素子12,14の入力櫛形電極上、出力櫛形電極上、及び弾性波伝搬路上の少なくとも1つに形成されていてもよい。
In each embodiment, the case where the sensitive films |
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 圧電性基板、12 測定用弾性波素子、14 基準用弾性波素子、16 測定用感応膜、18 基準用感応膜、20,22 発振ループ、24 周波数比較回路、26 バンプ電極、32 蓋、34 モールド用樹脂、36 開口部、AMP1,AMP2 増幅器、PKG パッケージ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記測定用弾性波素子及び前記基準用弾性波素子に用いられる圧電性基板は共通化されており、
前記基準用弾性波素子には、前記測定用感応膜と同じ種類である基準用感応膜が形成されており、
前記圧電性基板に接合され、前記基準用感応膜を前記被測定物に対して封止する封止手段が設けられていることを特徴とする弾性波センサ。 An elastic wave sensor having a measurement acoustic wave element on which a measurement sensitive film showing adsorptivity to an object to be measured is formed, and a reference acoustic wave element not showing adsorbability to the object to be measured There,
Piezoelectric substrates used for the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element are shared,
In the reference acoustic wave element, a reference sensitive film that is the same type as the measurement sensitive film is formed,
An elastic wave sensor comprising: a sealing unit that is bonded to the piezoelectric substrate and seals the reference sensitive film from the object to be measured.
前記圧電性基板は、前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜が形成された一主面がパッケージの実装面と対向するように、該パッケージにフリップチップ実装されており、
前記封止手段は、前記基準用感応膜の全周囲を囲むとともに前記圧電性基板及び前記パッケージと全周に渡って密着していることで、該基準用感応膜を前記被測定物に対して封止することを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 1,
The piezoelectric substrate is flip-chip mounted on the package such that one main surface on which the reference acoustic wave element and the reference sensitive film are formed faces the package mounting surface.
The sealing means surrounds the entire circumference of the reference sensitive film and is in close contact with the piezoelectric substrate and the package over the entire circumference, so that the reference sensitive film is attached to the object to be measured. An elastic wave sensor characterized by sealing.
前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板の一主面に形成されていることを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 2,
The acoustic wave sensor, wherein the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed on one main surface of the piezoelectric substrate.
前記パッケージにおける前記測定用感応膜とほぼ対向する部分には、開口部が設けられていることを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 3,
The elastic wave sensor according to claim 1, wherein an opening is provided in a portion of the package facing the measurement sensitive film.
前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板の一主面の裏面に形成されていることを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 2,
The acoustic wave sensor, wherein the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed on a back surface of one main surface of the piezoelectric substrate.
前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されていることを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 5,
The elastic wave sensor according to claim 1, wherein the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed at a position substantially opposite to a position where the reference acoustic wave element and the reference sensitive film are formed.
前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板の一主面に形成され、
前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜は、前記圧電性基板の一主面の裏面に形成され、
前記圧電性基板は、前記一主面がパッケージの実装面と対向するように、該パッケージにフリップチップ実装されていることを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 1,
The measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed on one main surface of the piezoelectric substrate,
The reference acoustic wave element and the reference sensitive film are formed on the back surface of one main surface of the piezoelectric substrate,
The acoustic wave sensor according to claim 1, wherein the piezoelectric substrate is flip-chip mounted on the package such that the one main surface faces the mounting surface of the package.
前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記基準用弾性波素子及び前記基準用感応膜の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されていることを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 7,
The elastic wave sensor according to claim 1, wherein the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed at a position substantially opposite to a position where the reference acoustic wave element and the reference sensitive film are formed.
前記パッケージにおける前記測定用感応膜とほぼ対向する部分には、開口部が設けられていることを特徴とする弾性波センサ。 The elastic wave sensor according to claim 7 or 8,
The elastic wave sensor according to claim 1, wherein an opening is provided in a portion of the package facing the measurement sensitive film.
前記測定用弾性波素子及び前記基準用弾性波素子に用いられる圧電性基板は共通化されており、
前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜は、前記圧電性基板における前記基準用弾性波素子が形成された面の裏面に形成され、かつ該基準用弾性波素子の形成位置とほぼ裏側の位置に形成されており、
前記圧電性基板は、前記測定用弾性波素子及び前記測定用感応膜が形成された面、または前記基準用弾性波素子が形成された面がパッケージの実装面と対向するように、該パッケージにフリップチップ実装されていることを特徴とする弾性波センサ。
An elastic wave sensor having a measurement acoustic wave element on which a measurement sensitive film showing adsorptivity to an object to be measured is formed, and a reference acoustic wave element not showing adsorbability to the object to be measured There,
Piezoelectric substrates used for the measurement acoustic wave element and the reference acoustic wave element are shared,
The measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed on a back surface of the surface of the piezoelectric substrate on which the reference acoustic wave element is formed, and substantially on the back side of the formation position of the reference acoustic wave element. Formed in position,
The piezoelectric substrate is mounted on the package such that the surface on which the measurement acoustic wave element and the measurement sensitive film are formed, or the surface on which the reference acoustic wave element is formed faces the mounting surface of the package. An elastic wave sensor, which is flip-chip mounted.
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