JP6549256B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1について図1〜図3を用いて説明する。
図1は、本発明の実施形態1に係るセンサ装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、センサ装置11は、発振部2と、発振周波数検出部3とを備える。
次に、被検査体100の複素誘電率と発振部の発振周波数との関係について説明する。図2は、共振器4の等価回路を示す回路図である。
次に、センサ装置11の動作を説明する。
本実施形態におけるセンサ装置11の効果を説明する。
本発明の実施形態2について図4および図5を用いて説明する。図4は実施形態2に係るセンサ装置12の構成を示すブロック図である。図5は、センサ装置12のセンシング電極5を含む部分の構造を示す断面図である。なお、本実施形態において、前述の実施形態1における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の番号を付記して、その説明を省略する。
図4に示すように、センサ装置12は、前述のセンサ装置11と同様、発振周波数検出部3を備え、センサ装置11の発振部2に代えて発振部2Aを備える。
本実施形態のセンサ装置12は、実施形態1のセンサ装置11に対して、キャパシタC11,C12を半導体集積回路の表面保護膜8で形成していることが異なる。発振部2Aの発振周波数については、実施形態1で説明した発振部2の発振周波数の変化と同様に変化する。複素誘電率の虚部については、キャパシタC11,C12の容量値が十分に大きい場合、Δfres/Δεi≒0であるが、当該容量値を小さくすると、Δfres/Δεiが有意な値を持つようになり、ある容量値でΔfres/Δεiの最大値をもつ。
センサ装置12の動作は、実施形態1のセンサ装置11の動作と同じであり、発振部2Aの近傍にある被検査体100の複素誘電率の変化を発振周波数の変化として検出する。
本実施形態におけるセンサ装置12の効果を説明する。
本発明の実施形態3について図6および図7を用いて説明する。図6は、本発明の実施形態3に係るセンサ装置13の構成を示すブロック図である。図7は、センサ装置13のセンシング電極5を含む部分の構造を示す断面図である。なお、本実施形態において、前述の実施形態1および2における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の番号を付記して、その説明を省略する。
図6に示すように、センサ装置13は、実施形態2の前述のセンサ装置12と同様、発振周波数検出部3を備え、センサ装置12の発振部2Aに代えて発振部2Bを備える。
本実施形態のセンサ装置13は、実施形態1のセンサ装置11に対して相違点がある。その相違点は、センサ装置13が、被検査体100に接触するキャパシタとして、キャパシタC11,C12に代えて半導体集積回路に形成されるMIMキャパシタMIM1,MIM2を用いた点である。発振部2Bの発振周波数については、実施形態1で説明した発振部2の発振周波数の変化と同様に変化する。複素誘電率の虚部については、MIMキャパシタMIM1,MIM2の容量値が十分に大きい場合、Δfres/Δεi≒0であるが、当該容量値を小さくすると、Δfres/Δεiが有意な値を持ち、ある容量値でΔfres/Δεiの最大値をもつ。
センサ装置13の動作は、実施形態1のセンサ装置11の動作と同じであり、発振部2Bの近傍にある被検査体100の複素誘電率の変化を発振周波数の変化として検出する。
本実施形態におけるセンサ装置13の効果を説明する。
本発明の実施形態4について図8および図9を用いて説明する。図8は実施形態4に係るセンサ装置14の構成を示すブロック図である。図9は、被検査体100に直列に接続されるキャパシタの容量値における複素誘電率の変化に対する発振周波数の変化率を示すグラフである。なお、本実施形態において、前述の実施形態1における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同一の番号を付記して、その説明を省略する。
図8に示すように、センサ装置14は、前述のセンサ装置11と同様、発振周波数検出部3を備え、センサ装置11の発振部2に代えて発振部2Cを備える。
本実施形態のセンサ装置14は、実施形態1のセンサ装置11に対して相違点がある。その相違点は、被検査体100と直列に接続される直列キャパシタの容量値をスイッチSW11,SW12,SW21,SW22によって切り替える点である。発振部2Cの発振周波数については、実施形態1で説明した発振部2の発振周波数の変化と同様に変化する。複素誘電率の虚部については、ある直列キャパシタの容量に対して発振周波数の変化が最大値となる。
センサ装置14の動作は、実施形態1のセンサ装置11の動作と同じであり、発振部2Cの近傍にある被検査体100の複素誘電率の変化を発振周波数の変化として検出する。
実施形態4におけるセンサ装置14の効果を説明する。
本発明の態様1に係るセンサ装置11〜14は、半導体集積回路に形成された発振部と、前記発振部の発振周波数を検出する発振周波数検出部とを備え、前記発振部は、被検査体と直列に接続されるキャパシタを有し、前記被検査体の複素誘電率に応じて前記発振周波数を変化させる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
3 発振周波数検出部
8 表面保護膜
11〜14 センサ装置
100 被検査体
C11,C12,C21,C22 キャパシタ
MIM1,MIM2 MIMキャパシタ(キャパシタ素子)
SW11,SW12,SW21,SW22 スイッチ(容量値切替部)
Claims (4)
- 半導体集積回路に形成された発振部と、
前記発振部の発振周波数を検出する発振周波数検出部とを備え、
前記発振部は、被検査体と直列に接続されるキャパシタを有し、前記被検査体の複素誘電率に応じて前記発振周波数を変化させ、前記キャパシタの容量は、前記被検査体の複素誘電率の虚部の変化に対する発振周波数の変化率が最大値またはその近傍の値となる値であることを特徴とするセンサ装置。 - 前記キャパシタは前記半導体集積回路の表面保護膜によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記キャパシタは前記半導体集積回路のキャパシタ素子であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記発振部は、前記キャパシタの容量値を切り替える容量値切替部をさらに有していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のセンサ装置。
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