JP6580689B2 - 集積回路センサおよびセンサ基板 - Google Patents

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Description

本発明は、集積回路センサの表面に被検査体を接触させて、被検査体が持つ誘電率や透磁率、または被検査体の性質が変化した時に変化する誘電率や透磁率を検知する集積回路センサ、上記集積回路センサを基板に実装したセンサ基板および上記センサ基板を備えたセンサ装置に関するものである。
集積回路内にセンサを形成した集積回路センサの表面に接触させた被検査体のｐＨ、誘電率、透磁率、あるいはそれらの変化を検知する集積回路センサが提案されている。特許文献１には、集積回路内に複数のセンサを形成した集積回路センサに接触した被検査体のｐＨ分布を検知する技術について記載されている。また、非特許文献１には、集積回路内に発振器を形成した集積回路センサ上に接触した被検査体に含まれる磁気粒子により発振周波数が変化することを利用してセンシングを行う技術について記載されている。
日本国公開特許公報「特開２０１０−１０１８６４号公報（２０１０年５月６日公開）」
C.Sideris, A.Hajimiri, "An Integrated magnetic Spectrometer for Multiplexed Biosensing", IEEE Solid-State Circuit Conf. Dig. Tech. papers, pp.300-302, Feb. 2013
図１２は、集積回路センサ１０３をプリント基板１０２に実装した従来のセンサ基板１０１の概略構成を示す図である。
図示されているように、集積回路センサ１０３は、シリコン基板１０４に複数個の発振器１０５を設けることで形成されている。集積回路センサ１０３の表面近くに共振器の構成要素であるインダクタ１０７を配置し、集積回路センサ１０３の内側に発振器１０５の回路素子１０６を配置すると、集積回路センサ１０３の表面に接触した被検査体１００の誘電率により共振周波数が変化し、発振周波数の変動が生じる。このような発振周波数の変動を集積回路センサ１０３の内部または外部に形成された周波数読出し回路（図示せず）で測定することで、被検査体１００の物性の変化をセンシングすることができる。
なお、集積回路センサ１０３の表面、すなわち、インダクタ１０７が配置されている側の面には、端子部１０９を露出させるとともに、インダクタ１０７を覆うように保護層１０８が形成されている。
そして、集積回路センサ１０３の表面に形成された端子部１０９と、プリント基板１０２上の電極とは、ワイヤ１１０を用いてワイヤボンディングされ、集積回路センサ１０３の表面に形成された端子部１０９とワイヤ１１０とプリント基板１０２上の電極とを保護するとともに、集積回路センサ１０３をプリント基板１０２上に固定するために樹脂１１１が用いられる。
図示されているように、樹脂１１１によって形成された固定保護部材は、集積回路センサ１０３の表面にも形成されることとなる。このような樹脂１１１によって形成された固定保護部材が集積回路センサ１０３の表面上にも形成されると、被検査体１００が集積回路センサ１０３の表面に接触する際に以下のような問題が生じる。
例えば、被検査体１００が、人体の皮膚や固形の食物である場合、これらがある程度の柔軟性があっても、集積回路センサ１０３の表面全体（具体的には、インダクタ１０７が配置された集積回路センサ１０３の表面であるセンシングエリア全体）と接触するのは困難である。これは、集積回路センサ１０３の表面に形成された上記固定保護部材により、被検査体１００とインダクタ１０７が配置された集積回路センサ１０３の表面の一部との間に隙間ができることを避けられないからである。
このような問題は、センサとして発振器を用いたものに限らず、被検査体を集積回路センサの表面に接触または、表面のごく近傍に置いて、被検査体の物性を検知する方式のセンサにも共通したものである。何故なら、被検査体を表面のごく近傍に置きたくでも、集積回路センサ１０３の表面に形成された上記固定保護部材によって、置けない箇所が生じるからである。
また、このような問題は、集積回路センサ１０３の表面に形成された端子部１０９と、プリント基板１０２上の電極とを、ワイヤ１１０を用いてワイヤボンディングした場合に限らず、バンプなどの接合手段を用いた場合にも同様に生じるのは勿論である。
上記特許文献１においては、被検査体が皮膚の表面など固体である場合、ボンディングワイヤの保護部材がスペーサとなってしまうことに基因して、被検査体をセンシングエリアへ接触させることが困難であることに着目し、下記図１３に図示されているセンサ基板を提案している。
図１３は、上記特許文献１に開示されているセンサ基板２０１の概略構成を示す図である。
図示されているように、センサ基板２０１においては、開口部を設けたプリント基板２０２が用いられており、上記開口部周辺のプリント基板２０２の裏面と集積回路センサ２０３の表面の端部とを、薄い接合部材２０４で接続している。
しかしながら、このようなセンサ基板２０１においては、被検査体２００が皮膚の表面など固体である場合、被検査体２００が集積回路センサ２０３の表面と接触する部分は、集積回路センサ２０３の表面の中央部に限定されてしまい、精度の高いセンシングを行うことは困難である。
また、上記非特許文献１においては、被検査体が皮膚の表面など固体である場合、ボンディングワイヤの保護部材がスペーサとなってしまうことに基因して、被検査体をセンシングエリアへ接触させることが困難であることには、特に着目していない。
本発明の目的は、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサの表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にする集積回路センサ、上記集積回路センサを備えたセンサ基板および上記センサ基板を備えたセンサ装置を提供することにある。
本発明の集積回路センサは、上記課題を解決するために、被検査体を表面に接触または、上記被検査体を上記表面の近傍に置いて、上記被検査体の物性を検知する集積回路センサであって、上記集積回路センサはその内部に上記被検査体の物性を検知するための回路を有し、上記回路と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続する接続部は、上記集積回路センサの内部において、上記表面と対向する上記集積回路センサの裏面に到るように形成されている。
上記構成によれば、上記被検査体の物性を検知するための回路と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続する接続部は、上記集積回路センサの内部において、上記表面と対向する上記集積回路センサの裏面に到るように形成されているので、上記集積回路センサの表面を用いて、上記集積回路センサの内部と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続する必要がなくなる。
したがって、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサの表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にする集積回路センサを実現できる。
本発明の一態様によれば、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサの表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にする集積回路センサ、上記集積回路センサを備えたセンサ基板および上記センサ基板を備えたセンサ装置を実現できる。
本発明の実施の形態１に係る集積回路センサを備えたセンサ基板の概略構成を示す図である。 図１に図示したセンサ基板に備えられた集積回路センサの概略構成を示す図である。 図２に図示した集積回路センサに備えられた発振器の回路図である。 本発明の実施の形態２に係るセンサ基板の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る集積回路センサの表面より高さが高いスペーサを備えたセンサ基板の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る集積回路センサの表面より高さが高いスペーサを備えた他のセンサ基板の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る集積回路センサの表面より高さが低いスペーサを備えたセンサ基板の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る集積回路センサの表面より高さが低いスペーサを備えた他のセンサ基板の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態４に係るフレキシブル基板を備えたセンサ基板の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態５に係るセンサ基板の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態６に係るセンサ装置の概略構成を示す図である。 従来のセンサ基板の概略構成を示す図である。 特許文献１に開示されているセンサ基板の概略構成を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
なお、以下の本発明の実施の形態においては、被検査体の性質に応じて共振周波数が変化する共振回路を有する発振器（発振部）を備えた集積回路センサを一例に挙げて説明するが、集積回路センサの種類はこれに限定されることはなく、例えば、CCD型イオンセンサやISFETイオンセンサなどであってもよい。
また、集積回路センサは、被検査体を集積回路センサの表面に接触させて上記被検査体の物性を検知する方式であっても、被検査体を集積回路センサの表面の近傍に置いて、上記被検査体の物性を検知する方式であってもよい。
本発明の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明すれば以下のとおりである。
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。
（センサ基板）
図１は、集積回路センサ４を備えたセンサ基板１の概略構成を示す図である。
図示されているように、センサ基板１には、プリント基板２と集積回路センサ４とが備えられている。
プリント基板２における集積回路センサ４と対向する面には、プリント基板電極３が設けられている。そして、プリント基板電極３は、プリント基板２に設けられた図示してない配線と接続されている。
集積回路センサ４は、半導体基板から形成されており、本実施の形態においては、シリコン基板５から形成されている。
集積回路センサ４は、インダクタ８を含む共振器（共振回路）と回路素子７とを備えた発振器６（発振部）を一つ以上備えており、集積回路センサ４の表面に設けられえたインダクタ８に接触した被検査体の物性の変化を検出するものである。なお、回路素子７は、集積回路センサ４の内部に形成されている。
そして、インダクタ８を覆うように、集積回路センサ４の表面全体には保護層９が設けられている。
集積回路センサ４は、集積回路センサ４の内部の回路（例えば、回路素子７）と、外部（例えば、プリント基板２のプリント基板電極３）とを電気的に接続する接続部として、シリコン貫通電極１１（TSV（Through-Silicon via）電極）を備えている。
シリコン貫通電極１１は、集積回路センサ４の内部において、集積回路センサ４の内部の回路と接続されたメタル配線１０と接続されており、集積回路センサ４の裏面（集積回路センサ４において保護層９が形成された面と反対側の面）に到るように形成されている。
なお、本実施の形態においては、接続部がシリコン貫通電極１１である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、接続部は、例えば、シリコン貫通電極１１と電気的に接続された配線であってもよい。
それから、集積回路センサ４の裏面から露出しているシリコン貫通電極１１と、プリント基板２のプリント基板電極３との間には、接続固定部材として、バンプ１２が形成されており、集積回路センサ４の内部の回路素子７と、集積回路センサ４の外部のプリント基板２のプリント基板電極３とは、メタル配線１０とシリコン貫通電極１１とバンプ１２とを介して、電気的に接続されている。
本実施の形態においては、シリコン貫通電極１１とプリント基板２のプリント基板電極３とが電気的に接続される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、シリコン貫通電極１１は、プリント基板電極３を介さず、図示していないプリント基板２の配線と電気的に接続されてもよい。
なお、集積回路センサ４の外部から集積回路センサ４の内部の回路に、送られる信号の種類としては、例えば、制御信号などを挙げることができ、集積回路センサ４の内部の回路から集積回路センサ４の外部に送られる信号の種類としては、例えば、発振器６が発振する発振周波数などの出力信号を挙げることができる。信号の伝送以外では、例えば、電源、グランドの供給のために集積回路センサ４の内部と外部とを接続する必要がある。
（集積回路センサ）
図２は、センサ基板１に備えられた集積回路センサ４の概略構成を示す図である。
図示されているように、集積回路センサ４には、インダクタ８を含む共振器（共振回路）と回路素子７とを備えた発振器６（発振部）が一つ以上備えられている。なお、発振器６が発振する発振周波数を読み出す周波数読み出し回路１３は、集積回路センサ４または、集積回路センサ４の外部に備えられていてもよいが、本実施の形態においては、周波数読み出し回路１３は集積回路センサ４の外部に備えられている場合で説明を行う。
図示してないが、集積回路センサ４には、発振器６が発振する発振周波数を分周し、当該分周した周波数を有する出力信号を周波数読み出し回路１３に出力する周波数分周器が備えられていてもよい。
（発振器）
図３は、集積回路センサ４に備えられた発振器６の回路図である。
図示されているように、発振器６は、差動回路１７と、差動回路１７の差動間に形成されている共振器１６と、発振器６の駆動を制御信号（イネーブル、ディスエーブル）に従って制御する電流源１４とを含む。発振器６は、例えば、３０〜２００ＧＨｚのいずれかの共振周波数を有する。３０〜２００ＧＨｚは、水の複素誘電率の変化が大きく、誘電率の周波数特性の変化を高感度で検出できる周波数である。
差動回路１７は、互いにクロスカップルされたＮＭＯＳトランジスタＭ１およびＮＭＯＳトランジスタＭ２を含む。なお、適宜別の差動回路を用いてよい。例えば、バイポーラトランジスタを用いてもよい。
共振器１６は、差動回路１７の差動間に並列に接続されているインダクタ８とキャパシタ１５とを含む。また、共振器１６が共振する共振周波数が、発振器６が発振する発振周波数である。なお、キャパシタ１５は、トランジスタＭ１およびトランジスタＭ２のゲート容量や、図示しない配線の寄生容量などにより形成されてもよい。
インダクタ８とキャパシタ１５はＬＣ回路を形成しており、インダクタ８のインダクタンスとキャパシタ１５のキャパシタンスとにより、共振器１６の共振周波数および発振器６の発振周波数が決まる。
なお、図３に図示されている発振器６における、共振器１６中のインダクタ８は、図１に図示されている集積回路センサ４の表面近くに形成され、共振器１６中のキャパシタ１５と差動回路１７とは、図１に図示されている集積回路センサ４中の回路素子７として形成されている。そして、図１に図示されている発振器６のインダクタ８は、図３に図示されている発振器６のインダクタ８のA−A’線の断面部分である。
集積回路センサ４によれば、集積回路センサ４の内部と集積回路センサ４の外部とを電気的に接続する接続部としてのシリコン貫通電極１１は、集積回路センサ４の内部において、集積回路センサ４の裏面に到るように形成されているので、集積回路センサ４の表面を用いて、集積回路センサ４の内部と集積回路センサ４の外部とを電気的に接続する必要がなくなる。
したがって、被検査体と接触を行う集積回路センサ４の表面は、フラットに保たれ、被検査体とは、集積回路センサ４の表面全面にわたり均一な接触が可能になる。よって、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサ４の表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にする集積回路センサ４を実現できる。
また、センサ基板１は、集積回路センサ４と、プリント基板電極３または配線を備えたプリント基板２とを備えており、プリント基板２のプリント基板電極３または配線と、接続部としてのシリコン貫通電極１１とは、接続固定部材としてのバンプ１２を介して電気的に接続されているので、集積回路センサ４と、プリント基板電極３または配線を備えたプリント基板２とを備えたセンサ基板１においても、集積回路センサ４の表面を用いて、集積回路センサ４の内部とプリント基板２のプリント基板電極３または配線とを電気的に接続する必要がなくなる。
したがって、被検査体と接触を行う集積回路センサ４の表面は、フラットに保たれ、被検査体とは、集積回路センサ４の表面全面にわたり均一な接触が可能になる。よって、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサ４の表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にするセンサ基板１を実現できる。
〔実施の形態２〕
次に、図４に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態におけるセンサ基板２１においては、集積回路センサ４と親基板としてのプリント基板２４との間に、子基板としてのプリント基板２２が挿入されている点において、実施の形態１とは異なり、その他については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図４は、集積回路センサ４と、子基板としてのプリント基板２２と、親基板としてのプリント基板２４と、を備えたセンサ基板２１の概略構成を示す図である。
図示されているように、集積回路センサ４におけるシリコン貫通電極１１と、子基板としてのプリント基板２２に形成されたプリント基板電極２３とは、バンプ１２を介して電気的に接続されている。
そして、プリント基板２２に形成されたプリント基板電極２３と電気的に接続された配線（図示せず）と、プリント基板２４に形成された配線（図示せず）とは、ワイヤ２５を介して電気的に接続されている。
ワイヤ２５を保護するとともに、プリント基板２４上にプリント基板２２を固定するため、固定部材として、樹脂２６が用いられる。
なお、本実施の形態においては、上述したように、ワイヤ２５を用いて接続を行っている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、ワイヤ２５を用いずに、バンプやコネクタを用いて接続を行ってもよい。
集積回路センサ４と親基板としてのプリント基板２４との間に、挿入された子基板としてのプリント基板２２は、集積回路センサ４の表面と親基板としてのプリント基板２４の表面との高さの差を調整する役割を有し、皮膚のような柔軟な被検査体２０がプリント基板２４に押し付けられた時、プリント基板２４の表面と集積回路センサ４の表面との高さの差の分、被検査体２０が撓むことで、被検査体２０と集積回路センサ４の表面との接触圧力が制御される。
したがって、センサ基板２１においては、子基板としてのプリント基板２２の厚みを適切に選ぶことで、被検査体２０と集積回路センサ４の表面との接触圧力を適切に調整することができる。
なお、本実施の形態においては、被検査体２０がプリント基板２４方向に押し付けられた時、被検査体２０が集積回路センサ４の表面とプリント基板２４とに接触するように、プリント基板２２のサイズは、プリント基板２４のサイズより小さく、集積回路センサ４のサイズより少し大きい。
なお、本実施の形態においては、親基板と子基板とを電気的に接続するため、親基板としてプリント基板を用いた場合を例に挙げて説明したが、親基板と子基板とを電気的に接続する必要がない場合には、親基板としてプリント基板を用いる必要がなく、樹脂基板やガラス基板などを用いてもよい。
〔実施の形態３〕
次に、図５から図８に基づいて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態のセンサ基板３１・４１・５１・６１には、被検査体２０が集積回路センサ４の表面と接触する圧力を調整するスペーサ３２・３３が備えられている点において実施の形態１および２とは異なり、その他については実施の形態１および２において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１および２の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図５は、集積回路センサ４の表面より高さが高いスペーサ３２を備えたセンサ基板３１の概略構成を示す図である。
図５に図示したセンサ基板３１は、スペーサ３２が備えられている点において、図１に図示したセンサ基板１と異なる。
図示されているように、センサ基板３１におけるプリント基板２上の集積回路センサ４の周囲には、被検査体２０をプリント基板２に押し付けた時に、被検査体２０が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３２が備えられている。
本実施の形態においては、被検査体２０が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３２は、集積回路センサ４の表面より高さが高くなるような厚さで設けられているが、これに限定されることはなく、集積回路センサ４の表面とほぼ同じ高さとなるような厚さで設けられてもよい。
このようなスペーサ３２が備えられていることにより、被検査体２０が集積回路センサ４に押し付けられた時、集積回路センサ４に過剰な圧力が加えられることが無いように、スペーサ３２で圧力の一部を受け止めることができるセンサ基板３１を実現できる。
図６は、集積回路センサ４の表面より高さが高いスペーサ３２を備えたセンサ基板４１の概略構成を示す図である。
図６に図示したセンサ基板４１は、スペーサ３２が備えられている点において、図４に図示したセンサ基板２１と異なる。
図示されているように、センサ基板４１におけるプリント基板２４上の集積回路センサ４およびプリント基板２２の周囲には、被検査体をプリント基板２４に押し付けた時に、上記被検査体が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３２が備えられている。
本実施の形態においては、上記被検査体が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３２は、集積回路センサ４の表面より高さが高くなるような厚さで設けられているが、これに限定されることはなく、集積回路センサ４の表面とほぼ同じ高さとなるような厚さで設けられてもよい。
このようなスペーサ３２が備えられていることにより、上記被検査体が集積回路センサ４に押し付けられた時、集積回路センサ４に過剰な圧力が加えられることが無いように、スペーサ３２で圧力の一部を受け止めることができるセンサ基板４１を実現できる。
図７は、集積回路センサ４の表面より高さが低いスペーサ３３を備えたセンサ基板５１の概略構成を示す図である。
図７に図示したセンサ基板５１は、スペーサ３３が備えられている点において、図１に図示したセンサ基板１と異なる。
図示されているように、センサ基板５１におけるプリント基板２上の集積回路センサ４の周囲には、被検査体２０をプリント基板２に押し付けた時に、被検査体２０が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３３が備えられている。
本実施の形態においては、被検査体２０が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３３は、集積回路センサ４の表面より高さが低くなるような厚さで設けられているが、これに限定されることはなく、集積回路センサ４の表面とほぼ同じ高さとなるような厚さで設けられてもよい。
このようなスペーサ３３が備えられていることにより、被検査体２０が集積回路センサ４に押し付けられた時、集積回路センサ４に過剰な圧力が加えられることが無いように、スペーサ３３で圧力の一部を受け止めることができるセンサ基板５１を実現できる。
図８は、集積回路センサ４の表面より高さが低いスペーサ３３を備えたセンサ基板６１の概略構成を示す図である。
図８に図示したセンサ基板６１は、スペーサ３３が備えられている点において、図４に図示したセンサ基板２１と異なる。
図示されているように、センサ基板６１におけるプリント基板２４上の集積回路センサ４およびプリント基板２２の周囲には、被検査体をプリント基板２４に押し付けた時に、上記被検査体が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３３が備えられている。
本実施の形態においては、上記被検査体が集積回路センサ４と接触する圧力を調整するスペーサ３３は、集積回路センサ４の表面より高さが低くなるような厚さで設けられているが、これに限定されることはなく、集積回路センサ４の表面とほぼ同じ高さとなるような厚さで設けられてもよい。
このようなスペーサ３３が備えられていることにより、上記被検査体が集積回路センサ４に押し付けられた時、集積回路センサ４に過剰な圧力が加えられることが無いように、スペーサ３３で圧力の一部を受け止めることができるセンサ基板６１を実現できる。
スペーサ３２・３３の厚みや面積や設置場所を適宜選ぶことで、上記被検査体と集積回路センサ４との接触圧力を適切に制御することができる。特に、上記被検査体と集積回路センサ４との接触圧力を弱く保ちたい場合に、スペーサ３２・３３を設けることが好ましい。
なお、スペーサ３２・３３は、被検査体が集積回路センサ４に押し付けられた時、集積回路センサ４に過剰な圧力が加えられることが無いように、スペーサ３２・３３で圧力の一部を受け止めることができるものであれば、その材質などは特に限定されないが、スペーサ３２・３３が被検査体に押された場合、その厚さが変化しない程度の固さを有するものを用いることが好ましい。
〔実施の形態４〕
次に、図９に基づいて、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態のセンサ基板７１においては、集積回路センサ４が搭載される基板がフレキシブル基板７２（柔軟性基板ともいう）である点において実施の形態１から３とは異なり、その他については実施の形態１から３において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１から３の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図９は、フレキシブル基板７２を備えたセンサ基板７１の概略構成を示す図である。
図示されているように、集積回路センサ４の裏面から露出しているシリコン貫通電極１１と、フレキシブル基板７２のフレキシブル基板電極７３との間には、接続固定部材として、バンプ１２が形成されている。
被検査体８０に凹凸部がある場合に、柔軟性のない平面基板を備えたセンサ基板を用いると、被検査体８０の凸部が邪魔をして、集積回路センサ４の表面と被検査体８０の凹部との均一な接触が困難となるが、本実施の形態のセンサ基板７１においては、柔軟性を有するフレキシブル基板７２を用いているので、集積回路センサ４の表面と被検査体８０の凹部との均一な接触を容易にできる。
〔実施の形態５〕
次に、図１０に基づいて、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態のセンサ基板８１には、集積回路センサ４の周囲を覆い、かつ、集積回路センサ４と接する一端部が、集積回路センサ４の表面の高さと同じであるとともに、最大高さである樹脂層８２が形成されている点において実施の形態１から４とは異なり、その他については実施の形態１から４において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１から４の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１０は、樹脂層８２を備えたセンサ基板８１の概略構成を示す図である。
図１０に図示したセンサ基板８１は、樹脂層８２が備えられている点において、図１に図示したセンサ基板１と異なる。
図示されているように、プリント基板２上には、集積回路センサ４の周囲を覆い、かつ、集積回路センサ４と接する一端部が、集積回路センサ４の表面の高さと同じであるとともに、最大高さである樹脂層８２が形成されている。
このような樹脂層８２を備えることにより、集積回路センサ４の角に皮膚などの被検査体が食い込むことを防ぐことができ、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサ４の表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にするセンサ基板８１を実現できる。
〔実施の形態６〕
次に、図１１に基づいて、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態は、センサ基板１と、弾性体としてのバネ９３が固定されているケース９２（筐体）とを備えたセンサ装置９１に関するという点において実施の形態１から５とは異なり、その他については実施の形態１から５において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１から５の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１１は、センサ基板１と、バネ９３が固定されているケース９２とを備えたセンサ装置９１の概略構成を示す図である。
図示されているように、センサ装置９１は、センサ基板１と、バネ９３が固定されているケース９２とを備えており、センサ基板１における集積回路センサ４が備えられている面とは反対側の面に、バネ９３が接続されている。
センサ装置９１においては、センサ基板１における集積回路センサ４が備えられている面とは反対側の面とケース９２とをバネ９３で接続しているので、被検査体２０と集積回路センサ４との接触圧力をバネ９２のバネ定数により制御することができる。
さらに、センサ装置９１におけるケース９２には、被検査体２０をセンサ基板１に押し付けた時に、被検査体２０が集積回路センサ４と接触する圧力を調整する凸部９２ａが備えられている。
したがって、センサ装置９１においては、被検査体２０が集積回路センサ４と接触する圧力を調整する凸部９２ａも備えられていることにより、被検査体２０が集積回路センサ４に押し付けられた時、集積回路センサ４に過剰な圧力が加えられることが無いように、凸部９２ａで圧力の一部を受け止めることができる。
本実施の形態においては、被検査体２０が集積回路センサ４と接触する圧力を調整する凸部９２ａがケース９２と一体に形成されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、凸部９２ａとケース９２とは個別に形成されてもよい。
なお、センサ装置９１においては、集積回路センサ４は、プリント基板２と、図示していないプリント基板２に設けられた貫通穴（through via）と、ワイヤ９４とを介して、外部と電気的に接続されているが、外部との接続方法はこれに限定されない。
本実施の形態においては、弾性体としてバネ９３を用いた場合を例に挙げて説明したが、被検査体２０と集積回路センサ４との接触圧力を制御することができる弾性体であれば、その種類は特に限定されない。
〔まとめ〕
本発明の態様１における集積回路センサは、被検査体を表面に接触または、上記被検査体を上記表面の近傍に置いて、上記被検査体の物性を検知する集積回路センサであって、上記集積回路センサの内部と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続する接続部は、上記集積回路センサの内部において、上記表面と対向する上記集積回路センサの裏面に到るように形成されていることを特徴としている。
上記構成によれば、上記集積回路センサの内部と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続する接続部は、上記集積回路センサの内部において、上記表面と対向する上記集積回路センサの裏面に到るように形成されているので、上記集積回路センサの表面を用いて、上記集積回路センサの内部と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続する必要がなくなる。
したがって、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサの表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にする集積回路センサを実現できる。
本発明の態様２における集積回路センサは、上記態様１において、上記接続部は、上記集積回路センサ内を上記表面から上記裏面方向に貫通する貫通電極であってもよい。
上記構成によれば、上記貫通電極を用いて、上記集積回路センサの内部と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続することができる集積回路センサを実現できる。
本発明の態様３における集積回路センサは、上記態様１または２において、上記集積回路センサは、上記被検査体の物性に応じて共振周波数が変化する共振回路を含む発振部を備え、上記共振回路中のインダクタは上記表面に配置されていることが好ましい。
上記構成によれば、集積回路センサの表面に設けられえたインダクタに接触した被検査体の物性の変化を検出する集積回路センサを実現できる。
本発明の態様４における集積回路センサは、上記態様３において、上記発振部の発振周波数を検出する検出部を備えていてもよい。
上記構成によれば、上記発振部の発振周波数を検出する検出部を集積回路センサに備えているので、外付けの検出部を必要としない。
本発明の態様５におけるセンサ基板は、上記態様１から４の何れか一つに記載の集積回路センサと、電極または配線を備えた第１基板とを備えており、上記第１基板の電極または配線と上記接続部とは、接続固定部材を介して電気的に接続されていることが好ましい。
上記構成によれば、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサの表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にするセンサ基板を実現できる。
本発明の態様６におけるセンサ基板は、上記態様５において、上記第１基板は、第２基板上に固定部材によって固定されており、上記被検査体を上記第２基板に押し付けた時に、上記被検査体が上記集積回路センサの表面と上記第２基板とに接触するように、上記第２基板は、上記第１基板より大きいことが好ましい。
上記構成によれば、上記第１基板の厚みを適切に選ぶことで、被検査体と集積回路センサの表面との接触圧力を適切に調整することができる。
本発明の態様７におけるセンサ基板は、上記態様５において、上記第１基板上の上記集積回路センサの周囲には、上記被検査体を上記第１基板に押し付けた時に、上記被検査体が上記集積回路センサと接触する圧力を調整するスペーサが備えられていることが好ましい。
上記構成によれば、上記スペーサが備えられていることにより、被検査体が集積回路センサに押し付けられた時、集積回路センサに過剰な圧力が加えられることが無いように、上記スペーサで圧力の一部を受け止めることができるセンサ基板を実現できる。
本発明の態様８におけるセンサ基板は、上記態様６において、上記第２基板上の上記集積回路センサおよび上記第１基板の周囲には、上記被検査体を上記第２基板に押し付けた時に、上記被検査体が上記集積回路センサと接触する圧力を調整するスペーサが備えられていることが好ましい。
上記構成によれば、上記スペーサが備えられていることにより、被検査体が集積回路センサに押し付けられた時、集積回路センサに過剰な圧力が加えられることが無いように、上記スペーサで圧力の一部を受け止めることができるセンサ基板を実現できる。
本発明の態様９におけるセンサ基板は、上記態様５において、上記第１基板はフレキシブル基板であることが好ましい。
被検査体に凹凸部がある場合に、柔軟性のない平面基板を備えたセンサ基板を用いると、被検査体の凸部が邪魔をして、集積回路センサの表面と被検査体の凹部との均一な接触が困難となるが、上記構成によれば、柔軟性を有する上記フレキシブル基板を用いているので、集積回路センサの表面と被検査体の凹部との均一な接触を容易にできる。
本発明の態様１０におけるセンサ基板は、上記態様５から９の何れかにおいて、上記第１基板上には、上記集積回路センサの周囲を覆い、かつ、上記集積回路センサと接する一端部が、上記集積回路センサの表面の高さと同じであるとともに、最大高さである樹脂層が形成されていることが好ましい。
上記構成によれば、上記樹脂層を備えることにより、集積回路センサの角に皮膚などの被検査体が食い込むことを防ぐことができ、被検査体の種類に関係なく、被検査体と集積回路センサの表面との接触を確実に、広い領域で行うことを可能にするセンサ基板を実現できる。
本発明の態様１１におけるセンサ装置は、上記態様５から１０の何れか一つに記載のセンサ基板と、弾性体が固定されている筐体とを備えており、上記センサ基板における上記集積回路センサが備えられている面とは反対側の面に、上記弾性体が接続されていることが好ましい。
上記構成によれば、被検査体と集積回路センサとの接触圧力を弾性体の弾性定数により制御することができる。
本発明の態様１２におけるセンサ装置は、上記態様１１において、上記被検査体をセンサ基板に押し付けた時に、上記被検査体が上記集積回路センサと接触する圧力を調整する凸部が備えられていることが好ましい。
上記構成によれば、上記被検査体が上記集積回路センサと接触する圧力を調整する凸部が備えられているので、被検査体が集積回路センサに押し付けられた時、集積回路センサに過剰な圧力が加えられることが無いように、上記凸部で圧力の一部を受け止めることができる。
尚、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。
本発明は、集積回路センサ、センサ基板およびセンサ装置に好適に用いることができる。
１ センサ基板
２ プリント基板（第１基板）
３ プリント基板電極（電極）
４ 集積回路センサ
５ シリコン基板（半導体基板）
６ 発振器（発振部）
７ 回路素子
８ インダクタ
９ 保護層
１０ メタル配線
１１ シリコン貫通電極（接続部）
１２ バンプ（接続固定部材）
１３ 周波数読出し回路（検出部）
１４ 電流源
１５ キャパシタ
１６ 共振器（共振回路）
１７ 差動回路
２０ 被検査体
２１ センサ基板
２２ プリント基板（第１基板）
２３ プリント基板電極（電極）
２４ プリント基板（第２基板）
２５ ワイヤ
２６ 樹脂（固定部材）
３１ センサ基板
３２ スペーサ
３３ スペーサ
４１ センサ基板
５１ センサ基板
６１ センサ基板
７１ センサ基板
７２ フレキシブル基板（柔軟性基板）
７３ フレキシブル基板電極
８０ 被検査体
８１ センサ基板
８２ 樹脂層
９１ センサ装置
９２ ケース（筐体）
９２ａ 凸部
９３ バネ（弾性体）
９４ ワイヤ
Ｍ１ トランジスタ
Ｍ２ トランジスタ

Claims (5)

  1. 被検査体を表面に接触または、上記被検査体を上記表面の近傍に置いて、上記被検査体の物性を検知する集積回路センサであって、
    上記集積回路センサはその内部に上記被検査体の物性を検知するための回路を有し、
    上記回路と上記集積回路センサの外部とを電気的に接続する接続部は、上記集積回路センサの内部において、上記表面と対向する上記集積回路センサの裏面に到るように形成されていることを特徴とする集積回路センサ。
  2. 上記回路は、共振器を用いた発振回路により上記被検査体の物性を検知することを特徴とする請求項１に記載の集積回路センサ。
  3. 請求項１に記載の集積回路センサと、電極または配線を備えた第１基板とを備えており、
    上記第１基板の電極または配線と上記接続部とは、接続固定部材を介して電気的に接続されており、
    上記第１基板上の上記集積回路センサの周囲には、上記被検査体を上記第１基板に押し付けた時に、上記被検査体が上記集積回路センサと接触する圧力を調整するスペーサが備えられていることを特徴とするセンサ基板。
  4. 請求項１に記載の集積回路センサと、電極または配線を備えた第１基板とを備えており、
    上記第１基板の電極または配線と上記接続部とは、接続固定部材を介して電気的に接続されており、
    上記第１基板はフレキシブル基板であることを特徴とするセンサ基板。
  5. 請求項１に記載の集積回路センサと、電極または配線を備えた第１基板とを備えており、
    上記第１基板の電極または配線と上記接続部とは、接続固定部材を介して電気的に接続されており、
    上記第１基板上には、上記集積回路センサの周囲を覆い、かつ、上記集積回路センサと接する一端部が、上記集積回路センサの表面の高さと同じであるとともに、最大高さである樹脂層が形成されていることを特徴とするセンサ基板。
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