JP2008180668A - Lamb wave type high-frequency sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ラム波を用いたラム波型高周波センサデバイスに関する。 The present invention relates to a Lamb wave type high frequency sensor device using Lamb waves.
従来から、高周波共振子などを構成し、バルク波または弾性表面波を利用する高周波デバイスが知られている。高周波共振子の代表例としては、バルク波を用いる水晶ATカット振動子、レイリー波またはSH波などの弾性表面波を用いる弾性表面波素子などがある。そして、これらの高周波デバイスを利用した各種のセンサが開発されている。
例えば、特許文献1に示すような水晶基板に電極を備えた複数のATカット水晶振動子を形成し、水晶振動子の周波数、インピーダンスなどの電気的特性の変化から電極表面での試料の成分を検知・定量するマルチチャンネルQCMセンサデバイスが知られている。
また、特許文献2に示すような、弾性表面波を励振する櫛型振動電極(励振側IDT電極)と伝播してくる弾性表面波を受信する櫛型受信電極(受信側IDT電極)の間にガス吸着体を設け、ガス吸着体が吸着したガスの質量により弾性表面波の伝播速度が変化し、周波数が変化することで、ガスを検出するガスセンサが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a high-frequency device that constitutes a high-frequency resonator and uses a bulk wave or a surface acoustic wave is known. Typical examples of the high-frequency resonator include a quartz AT-cut vibrator using a bulk wave, and a surface acoustic wave element using a surface acoustic wave such as a Rayleigh wave or an SH wave. Various sensors using these high-frequency devices have been developed.
For example, a plurality of AT-cut quartz resonators having electrodes on a quartz substrate as shown in
Further, as shown in Patent Document 2, between a comb-shaped vibrating electrode (excitation-side IDT electrode) that excites a surface acoustic wave and a comb-shaped receiving electrode (receiving-side IDT electrode) that receives a propagated surface acoustic wave. 2. Description of the Related Art A gas sensor that detects a gas by providing a gas adsorber and changing a frequency by changing a propagation speed of a surface acoustic wave according to the mass of the gas adsorbed by the gas adsorber is known.
このような高周波センサデバイスでは、一般に周波数を検出することで感度良く物理量を検出することが行われ、周波数が高いほど周波数変化が大きく、検出感度が良い。
特許文献1に示したQCMセンサデバイスでは、ATカット水晶振動子を利用しているため、水晶基板の厚さにより周波数が決まり、周波数40〜60MHz程度が限界で、それ以上の周波数向上は困難である。このため、QCMセンサデバイスでは検出感度の向上には限界がある。
また、特許文献2に示した弾性表面波を利用したガスセンサでは、弾性表面波を利用しているためAT振動子に比べて周波数の高周波化が可能で、検出感度の向上が図れるが、周波数はIDT電極のピッチに依存し、IDT電極の微細化には限界がある。
また、上記の2例のセンサは、電極を形成した面を物理量の検出面としているため、電極を傷つけないように取り扱いに注意が必要である。
In such a high-frequency sensor device, the physical quantity is generally detected with high sensitivity by detecting the frequency. The higher the frequency, the larger the frequency change and the better the detection sensitivity.
In the QCM sensor device shown in
In addition, the gas sensor using the surface acoustic wave shown in Patent Document 2 uses the surface acoustic wave, so the frequency can be increased compared to the AT vibrator and the detection sensitivity can be improved. Depending on the pitch of the IDT electrode, there is a limit to the miniaturization of the IDT electrode.
Further, in the above two examples of sensors, the surface on which the electrode is formed is used as a physical quantity detection surface, so that care should be taken in handling so as not to damage the electrode.
近年、このような高周波センサデバイスにおいて、微量の物理量・成分などを検出するために、さらに検出感度の高い高周波センサデバイスが要求されている。
そこで本発明者は、従来方式のバルク波を用いた共振子または弾性表面波を用いた共振子より高い周波数で動作するラム波を利用したラム波型高周波センサデバイスに注目した。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出感度が高く、取り扱いが容易なラム波型高周波センサデバイスを提供することにある。
In recent years, in such a high-frequency sensor device, a high-frequency sensor device with higher detection sensitivity is required in order to detect a small amount of physical quantity and component.
In view of this, the present inventor has paid attention to a Lamb wave type high frequency sensor device using Lamb waves operating at a higher frequency than a resonator using a conventional bulk wave or a resonator using a surface acoustic wave.
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a Lamb wave type high frequency sensor device having high detection sensitivity and easy handling.
上記課題を解決するために、本発明のラム波型高周波センサデバイスは、表裏に主面を有する圧電基板と、前記圧電基板の一方の前記主面に形成されたラム波を励振するIDT電極と、を備え、前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面が物理量を検出する検出面であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a Lamb wave type high frequency sensor device of the present invention includes a piezoelectric substrate having main surfaces on the front and back sides, an IDT electrode for exciting a Lamb wave formed on one of the main surfaces of the piezoelectric substrate, and , And the other main surface opposite to one main surface of the piezoelectric substrate is a detection surface for detecting a physical quantity.
この構成によれば、本発明のラム波型高周波センサデバイスは、圧電基板の一方の主面にIDT電極が形成され、ラム波を励振する。ラム波は、波長に比較して5波長以下の厚さの板中を斜め方向に伝播する弾性波であり、位相速度が速く周波数を高くすることができる。このように、ラム波を利用することで、従来方式のバルク波を用いた共振子または弾性表面波を用いた共振子より高い周波数で動作させることが可能となり、検出感度が高い高周波センサデバイスを得ることができる。
また、IDT電極を形成した面の裏面の主面が物理量を検出する検出面であることから、取り扱いにおいてIDT電極を傷つけることなく、取り扱いが容易なラム波型高周波センサデバイスを提供することができる。
According to this configuration, in the Lamb wave type high frequency sensor device of the present invention, the IDT electrode is formed on one main surface of the piezoelectric substrate and excites the Lamb wave. Lamb waves are elastic waves propagating in a diagonal direction through a plate having a thickness of 5 wavelengths or less compared to the wavelength, and the phase velocity is high and the frequency can be increased. Thus, by using Lamb waves, it is possible to operate at a higher frequency than a resonator using a conventional bulk wave or a resonator using a surface acoustic wave, and a high-frequency sensor device with high detection sensitivity. Obtainable.
In addition, since the main surface of the back surface of the surface on which the IDT electrode is formed is a detection surface for detecting a physical quantity, a Lamb wave type high frequency sensor device that can be easily handled without damaging the IDT electrode in handling can be provided. .
本発明のラム波型高周波センサデバイスは、表裏に主面を有する圧電基板と、前記圧電基板の一方の前記主面に形成されたラム波を励振するIDT電極と、前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面に形成されたガスまたは液体に反応する感応膜と、を備えたことを特徴とする。 The Lamb wave type high frequency sensor device of the present invention includes a piezoelectric substrate having a main surface on both sides, an IDT electrode for exciting a Lamb wave formed on one of the main surfaces of the piezoelectric substrate, and one main surface of the piezoelectric substrate. And a sensitive film that reacts with a gas or a liquid formed on the other main surface facing the surface.
この構成によれば、本発明のラム波型高周波センサデバイスは、圧電基板の一方の主面にIDT電極が形成され、ラム波を励振する。ラム波は、波長に比較して5波長以下の厚さの板中を斜め方向に伝播する弾性波であり、位相速度が速く周波数を高くすることができる。このように、ラム波を利用することで、従来方式のバルク波を用いた共振子または弾性表面波を用いた共振子より高い周波数で動作させることが可能となり、検出感度が高い高周波センサデバイスを得ることができる。
また、IDT電極を形成した面の裏面の主面には感応膜が形成され、ガス、液体などが感応膜に吸着または反応することでガス、成分などの検出を可能とする。
また、IDT電極を形成した面の裏面の主面が検出面であることから、取り扱いにおいてIDT電極を傷つけることなく、取り扱いが容易なラム波型高周波センサデバイスを提供することができる。
According to this configuration, in the Lamb wave type high frequency sensor device of the present invention, the IDT electrode is formed on one main surface of the piezoelectric substrate and excites the Lamb wave. Lamb waves are elastic waves propagating in a diagonal direction through a plate having a thickness of 5 wavelengths or less compared to the wavelength, and the phase velocity is high and the frequency can be increased. Thus, by using Lamb waves, it is possible to operate at a higher frequency than a resonator using a conventional bulk wave or a resonator using a surface acoustic wave, and a high-frequency sensor device with high detection sensitivity. Obtainable.
In addition, a sensitive film is formed on the back surface of the surface on which the IDT electrode is formed, and gas, components, etc. can be detected by adsorbing or reacting with the sensitive film.
In addition, since the main surface of the back surface of the surface on which the IDT electrode is formed is a detection surface, it is possible to provide a Lamb wave type high frequency sensor device that is easy to handle without damaging the IDT electrode in handling.
本発明のラム波型高周波センサデバイスは、前記圧電基板の一方の主面に形成された複数の前記IDT電極と、前記圧電基板の他方の主面に複数の前記IDT電極と対応する位置に形成された複数の前記感応膜と、が備えられたことが望ましい。 The Lamb wave type high frequency sensor device of the present invention is formed at a position corresponding to the plurality of IDT electrodes on the other main surface of the piezoelectric substrate and the plurality of IDT electrodes formed on one main surface of the piezoelectric substrate. It is preferable that a plurality of the sensitive films are provided.
この構成によれば、感応膜を適宜選択することで複数のガス、液体の成分などを検出可能とするマルチチャンネルのラム波型高周波センサデバイスを提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide a multi-channel Lamb wave type high frequency sensor device capable of detecting a plurality of gas and liquid components by appropriately selecting a sensitive film.
本発明のラム波型高周波センサデバイスは、複数の前記感応膜がそれぞれ異なる種類の感応膜で形成されていることが望ましい。 In the Lamb wave type high frequency sensor device of the present invention, it is desirable that the plurality of sensitive films are formed of different types of sensitive films.
この構成によれば、複数のガス、液体の成分などを検出可能とするマルチチャンネルのラム波型高周波センサデバイスを提供することができる。 According to this configuration, it is possible to provide a multi-channel Lamb wave type high frequency sensor device capable of detecting a plurality of gas and liquid components.
本発明のラム波型高周波センサデバイスは、前記圧電基板が水晶基板であることが望ましい。 In the Lamb wave type high frequency sensor device of the present invention, the piezoelectric substrate is preferably a quartz substrate.
この構成によれば、圧電基板が水晶基板で構成されていることから、温度に対する周波数の変化量を示す特性である周波数温度特性に優れ、精度の高いラム波型高周波センサデバイスを提供することができる。 According to this configuration, since the piezoelectric substrate is formed of a quartz substrate, it is possible to provide a highly accurate Lamb wave type high frequency sensor device that is excellent in frequency temperature characteristics, which is a characteristic indicating the amount of change in frequency with respect to temperature. it can.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。
(第1の実施形態)
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
図1は、本実施形態のラム波型高周波センサデバイスの構成を示す構成図であり、図1(a)は、模式斜視図、図1(b)は同図(a)のA−A断線に沿う模式断面図である。
ラム波型高周波センサデバイス10は、水晶基板からなる矩形状の圧電基板11にIDT(Interdigital Transducer)電極12と反射器13が備えられている。圧電基板11は表裏に主面14,15を有し、一方の主面14にIDT電極12と反射器13が形成されている。IDT電極12は、Alなどの金属材料で形成され、交差指電極12a,12bが交互に挿間されて、それぞれに逆相の電圧が印加することでラム波を励振できるように構成されている。そして、IDT電極12を両側から挟むように反射器13が形成され、IDT電極12から伝播されたラム波を反射器13で反射させてIDT電極12が形成された圧電基板11の中央部にエネルギーを閉じ込める役目を果たしている。なお、反射器13もIDT電極12と同様にAlなどの金属材料で形成されている。
IDT電極12における交差指電極12aと交差指電極12b間の距離は等間隔にピッチPにて形成され、励振されるラム波の波長λはλ=2Pの関係にある。また、IDT電極12の厚さは所定の厚みhに形成されている。圧電基板11の厚みtはラム波の5波長(5λ)以下の厚みに設定されている。
また、圧電基板11の他方の主面15には、圧電基板11の表面が露出した状態であり、この主面15がラム波型高周波センサデバイス10の検出面として構成されている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of a Lamb wave type high frequency sensor device of the present embodiment, FIG. 1 (a) is a schematic perspective view, and FIG. 1 (b) is an AA disconnection in FIG. 1 (a). FIG.
The Lamb wave type high
The distance between the
Further, the other
ここで、発明の理解を容易にするために、ラム波型高周波センサデバイスについて簡単に説明する。
ラム波は、波長に比較して5波長以下の厚さの板中を斜め方向に伝播するバルク波であり、ラム波を利用するラム波型高周波センサデバイスは、位相速度が速く周波数を高くすることができる。
このように、ATカット水晶振動子と同様にラム波型高周波センサデバイスの周波数は、圧電基板の厚みに依存している。図2は水晶基板を用いたラム波型高周波センサデバイスとATカット水晶振動子における水晶基板の厚さと共振周波数の関係を示すグラフである。図2から分かるように、同一水晶基板厚みに対して、ラム波型高周波センサデバイスはATカット水晶振動子に比べて高い周波数を得ることができる。
Here, in order to facilitate understanding of the invention, a lamb wave type high frequency sensor device will be briefly described.
The Lamb wave is a bulk wave propagating in an oblique direction through a plate having a thickness of 5 wavelengths or less compared to the wavelength, and the Lamb wave type high frequency sensor device using the Lamb wave has a high phase velocity and a high frequency. be able to.
As described above, the frequency of the Lamb wave type high frequency sensor device depends on the thickness of the piezoelectric substrate as in the AT cut crystal resonator. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of the quartz substrate and the resonance frequency in a Lamb wave type high frequency sensor device using a quartz substrate and an AT-cut quartz resonator. As can be seen from FIG. 2, the Lamb wave type high frequency sensor device can obtain a higher frequency than the AT cut quartz crystal resonator for the same quartz substrate thickness.
次に、このようなラム波を利用したラム波型高周波センサデバイスにおいて、膜厚センサとして使用した場合について説明する。膜厚センサは真空蒸着装置やスパッタリング装置に装備され、成膜レート、膜厚の検出に用いられる。
図3は図1で説明したラム波型高周波センサデバイスを膜厚センサとして構成した、パッケージされたラム波型高周波センサデバイスを示す模式断面図である。
膜厚センサ20は、容器21にラム波型高周波センサデバイス10のIDT電極12および反射器13が形成された一方の主面14が内側を向き、主面14が保護されるようにパッケージされている。また、この膜厚センサは、ラム波型高周波センサデバイス10の他方の主面15が露出するように構成されている。また、図示しないが、IDT電極12と導通がなされるように容器の端子とIDT電極12とが金属ワイヤなどで接続されている。そして、容器21から外部との電気的接続が可能に構成されている。
Next, a case where the Lamb wave type high frequency sensor device using Lamb waves is used as a film thickness sensor will be described. The film thickness sensor is equipped in a vacuum vapor deposition apparatus or a sputtering apparatus, and is used for detecting a film formation rate and a film thickness.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a packaged Lamb wave type high frequency sensor device in which the Lamb wave type high frequency sensor device described in FIG. 1 is configured as a film thickness sensor.
The
このような膜厚センサ20は、真空蒸着装置やスパッタリング装置の成膜槽内に設けられ、露出した主面15が蒸着源、スパッタターゲットに向くように設置される。そして、成膜が開始されると膜厚センサ20の主面15に成膜物質が堆積し、圧電基板11に質量が付加された状態となり、励振されたラム波型高周波センサデバイス10の周波数が低くなる様に変化する。この周波数の変化量を検出することで成膜レート、膜厚の検出が可能となる。
Such a
例えば、図4は一般に利用されているATカット水晶振動子を利用した膜厚センサと、本実施形態のラム波型高周波センサデバイスを利用した膜厚センサにおける、成膜された規格化膜厚(ここでは成膜された膜厚Hを波長λで除した値)H/λと周波数の変化量との関係を示すグラフである。
図4によれば、ATカット水晶振動子を利用した膜厚センサに比べ、ラム波型高周波センサデバイスを利用した膜厚センサの方が同じ規格化膜厚に対して周波数の変化量が大きく、膜厚の検出感度が高いことが分かる。
For example, FIG. 4 shows a standardized film thickness (in a film thickness sensor using an AT-cut quartz crystal resonator that is generally used and a film thickness sensor using a Lamb wave type high-frequency sensor device of the present embodiment ( Here, it is a graph showing the relationship between the film thickness H formed by dividing the film thickness H by the wavelength λ) H / λ and the amount of change in frequency.
According to FIG. 4, the film thickness sensor using the Lamb wave type high frequency sensor device has a larger amount of change in frequency for the same standardized film thickness than the film thickness sensor using the AT-cut crystal resonator. It can be seen that the film thickness detection sensitivity is high.
また、図5は成膜された規格化膜厚(ここでは成膜された膜厚Hを波長λで除した値)H/λ=0.01(一定)としたときの、周波数偏差と成膜された物質の密度との関係を示すグラフである。成膜された物質の密度が大きくなるに従い、周波数偏差の変化量が大きくなることが分かる。このように、周波数の変化を検出することで成膜された物質の密度を得ることができ、密度センサとして利用することが可能である。
さらに同様にして、成膜された物質の質量を得ることができ、質量センサとしても利用することができ、様々な物理量を検出するセンサとして利用することができる。
Further, FIG. 5 shows the frequency deviation and the formation of the normalized film thickness (here, the value obtained by dividing the film thickness H by the wavelength λ) H / λ = 0.01 (constant). It is a graph which shows the relationship with the density of the film | membrane material. It can be seen that the amount of change in the frequency deviation increases as the density of the deposited material increases. In this manner, the density of the deposited material can be obtained by detecting a change in frequency, and can be used as a density sensor.
Further, in the same manner, the mass of the deposited material can be obtained and can be used as a mass sensor, and can be used as a sensor for detecting various physical quantities.
以上のように、本実施形態のラム波型高周波センサデバイス10は、圧電基板11の一方の主面14にIDT電極12が形成され、ラム波を励振する。このように、ラム波を利用することで、従来方式のバルク波を用いた共振子または弾性表面波を用いた共振子より高い周波数で動作させることが可能となり、検出感度が高いラム波型高周波センサデバイス10を得ることができる。
また、IDT電極12を形成した面の裏面の主面15が物理量を検出する検出面であることから、取り扱いにおいてIDT電極12を傷つけることなく、取り扱いが容易なラム波型高周波センサデバイス10を提供することができる。さらに、センサとして使用した後、検出面を洗浄することで再利用することも可能である。
(第2の実施形態)
As described above, in the Lamb wave type high
In addition, since the
(Second Embodiment)
次に、第2の実施形態として、第1の実施形態で説明したラム波型高周波センサデバイスの他方の主面にガスや液体を吸着または反応する感応膜を設けた、ラム波型高周波センサデバイスについて説明する。
図6は、本実施形態のラム波型高周波センサデバイスの構成を示す構成図であり、図6(a)は、模式斜視図、図6(b)は同図(a)のB−B断線に沿う模式断面図である。なお、第1の実施形態と同様な構成については、同符号を付し説明する。
ラム波型高周波センサデバイス30は、水晶基板からなる矩形状の圧電基板11にIDT電極12と反射器13が備えられている。圧電基板11は表裏に主面14,15を有し、一方の主面14にIDT電極12と反射器13が形成されている。IDT電極12は、Alなどの金属材料で形成され、交差指電極12a,12bが交互に挿間されて、それぞれに逆相の電圧が印加することでラム波を励振できるように構成されている。そして、IDT電極12を両側から挟むように反射器13が形成され、IDT電極12から伝播されたラム波を反射器13で反射させてIDT電極12が形成された圧電基板11の中央部にエネルギーを閉じ込める役目を果たしている。なお、反射器13もIDT電極12と同様にAlなどの金属材料で形成されている。
IDT電極12における交差指電極12aと交差指電極12b間の距離は等間隔にピッチPにて形成され、励振されるラム波の波長λはλ=2Pの関係にある。また、IDT電極12の厚さは所定の厚みhに形成されている。圧電基板11の厚みtはラム波の5波長(5λ)以下の厚みに設定されている。
また、圧電基板11の他方の主面15には、感応膜31が形成され、この面がラム波型高周波センサデバイス30の検出面として構成されている。
感応膜31としては、水蒸気を吸着するアリルアミン膜、エタノールガスを吸着するスチレン膜やレシチン膜、などが用いられ、用途により適宜選択される。
Next, as a second embodiment, a Lamb wave type high frequency sensor device in which a sensitive film for adsorbing or reacting a gas or liquid is provided on the other main surface of the Lamb wave type high frequency sensor device described in the first embodiment. Will be described.
6A and 6B are configuration diagrams showing the configuration of the Lamb wave type high-frequency sensor device of the present embodiment. FIG. 6A is a schematic perspective view, and FIG. 6B is a BB disconnection in FIG. FIG. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, a same sign is attached | subjected and demonstrated.
The Lamb wave type high
The distance between the
A
As the
次に、ラム波を利用したラム波型高周波センサデバイスにおいて、ガスセンサとして使用した場合について説明する。
図7は図6で説明したラム波型高周波センサデバイスをガスセンサとして構成した、パッケージされたラム波型高周波センサデバイスを示す模式断面図である。
ガスセンサ40は、容器41にラム波型高周波センサデバイス30のIDT電極12および反射器13が形成された一方の主面14が内側を向き、主面14が保護されるようにパッケージされている。また、このガスセンサ40は、ラム波型高周波センサデバイス30の他方の主面15側に形成された感応膜31が露出するように構成されている。また、図示しないが、IDT電極12と導通がなされるように容器の端子とIDT電極12とが金属ワイヤなどで接続されている。そして、容器21から外部との電気的接続が可能に構成されている。
Next, a case where a Lamb wave type high frequency sensor device using Lamb waves is used as a gas sensor will be described.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a packaged Lamb wave type high frequency sensor device in which the Lamb wave type high frequency sensor device described in FIG. 6 is configured as a gas sensor.
The
このようなガスセンサ40は、感応膜31にガスが接触することで特定のガスが吸着され、圧電基板11に質量が付加された状態となり、励振されたラム波型高周波センサデバイスの周波数が順次低くなる様に変化する。この傾向は第1の実施形態にて説明した膜厚と周波数の変化量の関係と同様であり、この周波数の変化量を検出することでガス量の検出が可能となる。
例えば、感応膜31としてアリルアミン膜を用いた場合、水蒸気を吸着し吸着量に応じてラム波型高周波センサデバイスの周波数が変化する。このことから、ガスの水蒸気を検出する湿度センサとして構成することができる。
また、感応膜31に液体の成分に反応する膜を形成することで、液体の成分の検出も可能である。さらに、感応膜を生体物質で構成することでバイオセンサとして利用することも可能である。
In such a
For example, when an allylamine film is used as the
Further, by forming a film that reacts with a liquid component on the
以上のように、本実施形態のラム波型高周波センサデバイス30は、圧電基板11の一方の主面14にIDT電極12が形成され、ラム波を励振する。このように、ラム波を利用することで、従来方式のバルク波を用いた共振子または弾性表面波を用いた共振子より高い周波数で動作させることが可能となり、検出感度が高い高周波センサデバイスを得ることができる。
また、IDT電極12を形成した面の裏面の主面15には感応膜31が形成され、ガス、液体の成分などが感応膜31に吸着または反応することでガス、成分などの検出を可能とする。
さらに、IDT電極12を形成した面の裏面の主面15が検出面であることから、取り扱いにおいてIDT電極12を傷つけることなく、取り扱いが容易なラム波型高周波センサデバイス30を提供することができる。
(変形例)
As described above, in the Lamb wave type high
In addition, a
Furthermore, since the
(Modification)
次に、第2の実施形態のラム波型高周波センサデバイスに係る変形例について説明する。
図8は、一枚の圧電基板に複数のラム波型高周波センサデバイスを設けたマルチチャンネルセンサデバイスの模式説明図であり、図8(a)は平面図、図8(b)は底面図、図8(c)は同図(b)のC−C断線に沿う断面図である。
Next, a modification of the Lamb wave type high frequency sensor device of the second embodiment will be described.
FIG. 8 is a schematic explanatory view of a multi-channel sensor device in which a plurality of Lamb wave type high frequency sensor devices are provided on one piezoelectric substrate, FIG. 8 (a) is a plan view, FIG. 8 (b) is a bottom view, FIG.8 (c) is sectional drawing which follows CC disconnection of the figure (b).
マルチチャンネルセンサデバイス50は、水晶基板からなる圧電基板51に複数のラム波型高周波センサデバイスを備えている。
圧電基板51の主面54には、IDT電極52および反射器53から構成される1組のパターンが、4組形成されている。そして、IDT電極52の一方の交差指は配線56に接続され、入力側の外部配線に接続されている。また、他方の交差指はそれぞれ配線57に接続されて、出力側の外部配線に接続されている。
圧電基板51の他方の主面55側には、IDT電極52、反射器53に対向する位置に凹部58が設けられている。この凹部58は、圧電基板51をエッチングして形成され、凹部58における基板が所定の厚みとなるように構成さている。そして、この凹部58に感応膜61a,61b,61c,61dが形成されている。
感応膜61a〜61dには、アリルアミン膜、スチレン膜、レシチン膜などが設けられ、各種のガスに対応して検出できるように構成されている。
また、感応膜61a〜61dに液体の成分に反応する膜を形成することで、液体の成分の検出も可能とすることもできる。
The
Four sets of patterns each including the
On the other
The
Further, by forming a film that reacts with the liquid component on the
以上のように、本変形例のマルチチャンネルセンサデバイス50を用いることで、複数のガス、液体の成分などを検出可能とし、感度が高く取り扱いが容易なマルチチャンネルのラム波型高周波センサデバイスを提供することができる。
As described above, by using the
なお、上記の第1、第2の実施形態説明した圧電基板は水晶基板で形成されている。
図9は、ラム波型高周波センサデバイスにおける水晶基板を用いたときと、タンタル酸リチウム(LT)基板を用いたときの周波数温度特性を示すグラフである。このグラフから分かるように、ラム波を励振させる圧電基板に水晶基板を用いることでタンタル酸リチウム基板に比べて温度に対する周波数の変化量を小さく抑えることができ、周波数温度特性を改善することができる。
このように、第1、第2の実施形態のラム波型高周波センサデバイスは水晶基板を用いていることから、周波数温度特性に優れ、精度の高いラム波型高周波センサデバイスを提供することができる。
The piezoelectric substrate described in the first and second embodiments is formed of a quartz substrate.
FIG. 9 is a graph showing frequency temperature characteristics when a quartz substrate is used in a Lamb wave type high frequency sensor device and when a lithium tantalate (LT) substrate is used. As can be seen from this graph, by using a quartz substrate as a piezoelectric substrate for exciting Lamb waves, the amount of change in frequency with respect to temperature can be suppressed smaller than that of a lithium tantalate substrate, and frequency temperature characteristics can be improved. .
Thus, since the Lamb wave type high frequency sensor device of the first and second embodiments uses the quartz substrate, it is possible to provide a Lamb wave type high frequency sensor device having excellent frequency temperature characteristics and high accuracy. .
10…ラム波型高周波センサデバイス、11…圧電基板、12…IDT電極、13…反射器、14,15…主面、20…膜厚センサ、21…容器、30…ラム波型高周波センサデバイス、31…感応膜、40…ガスセンサ、41…容器、50…マルチチャンネルセンサデバイス、51…圧電基板、52…IDT電極、53…反射器、54,55…主面、56,57…配線、61a,61b,61c,61d…感応膜。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記圧電基板の一方の前記主面に形成されたラム波を励振するIDT電極と、を備え、 前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面が物理量を検出する検出面であることを特徴とするラム波型高周波センサデバイス。 A piezoelectric substrate having a main surface on both sides;
An IDT electrode for exciting a Lamb wave formed on one of the principal surfaces of the piezoelectric substrate, and the other principal surface facing the one principal surface of the piezoelectric substrate is a detection surface for detecting a physical quantity Lamb wave type high frequency sensor device characterized by.
前記圧電基板の一方の前記主面に形成されたラム波を励振するIDT電極と、
前記圧電基板の一方の主面に対向する他方の主面に形成されたガスまたは液体に反応する感応膜と、を備えたことを特徴とするラム波型高周波センサデバイス。 A piezoelectric substrate having a main surface on both sides;
An IDT electrode for exciting a Lamb wave formed on one of the principal surfaces of the piezoelectric substrate;
A Lamb wave type high frequency sensor device comprising: a sensitive film that reacts with a gas or a liquid formed on the other main surface opposite to one main surface of the piezoelectric substrate.
前記圧電基板の一方の主面に形成された複数の前記IDT電極と、
前記圧電基板の他方の主面に複数の前記IDT電極と対応する位置に形成された複数の前記感応膜と、が備えられたことを特徴とするラム波型高周波センサデバイス。 In the Lamb wave type high frequency sensor device according to claim 2,
A plurality of the IDT electrodes formed on one main surface of the piezoelectric substrate;
A Lamb wave type high frequency sensor device comprising: a plurality of the sensitive films formed on the other principal surface of the piezoelectric substrate at positions corresponding to the plurality of IDT electrodes.
複数の前記感応膜がそれぞれ異なる種類の感応膜で形成されていることを特徴とするラム波型高周波センサデバイス。 In the Lamb wave type high frequency sensor device according to claim 3,
A lamb wave type high frequency sensor device, wherein the plurality of sensitive films are formed of different types of sensitive films.
前記圧電基板が水晶基板であることを特徴とするラム波型高周波センサデバイス。 In the Lamb wave type high frequency sensor device according to any one of claims 1 to 4,
A Lamb wave type high frequency sensor device, wherein the piezoelectric substrate is a quartz substrate.
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