WO2001061336A1 - Erzeugnis umfassend ein piezoelektrisches substrat - Google Patents

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WO2001061336A1
WO2001061336A1 PCT/DE2000/004572 DE0004572W WO0161336A1 WO 2001061336 A1 WO2001061336 A1 WO 2001061336A1 DE 0004572 W DE0004572 W DE 0004572W WO 0161336 A1 WO0161336 A1 WO 0161336A1
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transducer structure
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Ulrich Knauer
Gerhard Fischerauer
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Definitions

  • the invention relates to a product comprising a piezoelectric substrate, a transducer structure attached to an active surface of the substrate with at least two first contacts, which transducer structure mediates a clear relationship between an acoustic surface wave on the active surface and an electrical signal between the first contacts, and one protective layer applied to the active surface.
  • Such a product emerges from EP 0 542 469 AI.
  • This product is designed as a liquid sensor.
  • the protective layer of this product covers the transducer structure, but not other parts of the active surface, is made of silicone rubber and has to be photolithographically structured.
  • the product is intended to detect an agent dissolved in a solution by binding it to a reagent bound on an adhesive layer above the active surface and thus forming an additional ballast on the active surface.
  • This additional ballast changes relevant properties of the active surface, in particular the speed of propagation of a surface wave propagating thereon.
  • the agent is detected by detecting a corresponding change in the rate of spread.
  • the document cited also contains a great deal of information regarding the relevant technological background; express reference is hereby made to this information.
  • DE 44 18 926 Cl also shows a product as described above.
  • the protective layer of this product consists of spin-on and thermally polymerized polyimide. None is done to contact the transducer arrangement of the product.
  • the use of poly Mid as a protective layer can be problematic, however, because polyimide is very hydrophilic and accordingly tends to absorb water. Accordingly, this product would only be suitable for use as a sensor if the gas to be detected were water vapor.
  • a product designed as a sensor comprising a piezoelectric substrate, on which surface waves are excited for the purpose of determining the measured value, is described in great detail in DE 42 17 049 A1.
  • This document particularly provides information as to which material comes into question for the Fujstrat, how the transducer structure can be designed and how the product can be further developed for the purpose of increasing the measurement accuracy and for the purpose of excluding undesired impairment. Preferred combinations with several such products are also described in this document.
  • the transducer arrangement of a product of the conventional type described above is produced in particular from aluminum, ie pure aluminum or a suitable alloy with aluminum as the basic component.
  • Aluminum has advantageous properties with regard to the generation and propagation of surface waves, but aluminum is susceptible to corrosion and must accordingly be protected against corresponding disturbing influences from the environment. This is usually accomplished by installing the product in a hermetically sealed housing. However, if the product is to be used as a chemical sensor, installation in a hermetically sealed housing is out of the question. It must be taken for granted that material from the surroundings of the product gets more or less directly onto it or a chemosensitive layer applied to it. Accordingly, according to conventional practice, deterioration of the product by corrosion or the like. cannot be reliably excluded. In this context, contacting the conventional product This is problematic because the protective layer must be broken through in order to be able to lead an electrical connection to the transducer arrangement.
  • the object of the invention to be described below is to provide a product which can be contacted differently than before and thus allows better protection against a corrosive environment.
  • a product comprising a piezoelectric substrate, a transducer structure with at least two first contacts attached to an active surface of the substrate is specified, which transducer structure has a clear relationship between an acoustic surface wave on the active surface and an electrical signal between the first Contacts mediated, as well as a protective layer attached to the active surface, wherein the protective layer covers the first contacts and a second contact is formed on the protective layer above each first contact, forming a capacitor that contacts the converter structure.
  • the invention is based on the idea that the product can also be contacted without a direct electrically conductive connection. Instead, the transducer structure of the product is contacted capacitively, the protective layer acting as a dielectric.
  • the capacitive contacting is effective and without any significant impairment of the relevant properties of the product when the contacting devices are used Capacitors each have a capacitance of a few picofarads or more.
  • Such a requirement can in particular be easily met using a mineral protective layer; with a thickness of the transducer structure corresponding to a typical one
  • a value of approximately 100 nm and a comparable thick protective layer made of silicon nitride requires the implementation of a capacitor with a capacitance of approximately 10 pF an area of 500x500 by 2 - this corresponds to the dimensions of a conventional contact.
  • the protective layer preferably completely covers the active surface and the transducer structure, with which a complete encapsulation against a corrosive attack from the surroundings of the product can be achieved.
  • the protective layer likewise preferably consists of a mineral.
  • This protective layer can both passivate the product and also serve as the basis for any chemically sensitive layer that may be desired.
  • the protective layer offers good and homogeneous conditions for the application of a chemically sensitive layer.
  • the mineral can be selected from a wide variety of materials and can be applied to the product with the help of the usual CVD technology.
  • a mineral is preferably used which forms a protective layer which is impermeable to water; Examples of such a mineral are amorphous carbon and, as a particularly preferred example, silicon nitride. Silicon nitride is ideal for application with a CVD process.
  • the protective layer preferably has an average thickness which is substantially equal to an average thickness of the transducer structure.
  • the converter structure of the product preferably consists of aluminum, that is to say pure aluminum or an alloy with aluminum as the basic component.
  • the protective layer prevents the product from being adversely affected by the susceptibility to corrosion of the aluminum, but the advantageous properties with regard to the undisturbed propagation of the surface waves are retained. There is therefore no longer any need to form the transducer structure from a noble metal such as gold to avoid corrosion, which would be disadvantageous with regard to the propagation of the surface waves due to undesired reflection or the like.
  • Aluminum also shows a significantly better adhesion than gold on any material that is usually used for the substrate, which makes the use of a special adhesive layer made of chrome, titanium or platinum, which would be essential for gold, superfluous.
  • a particularly preferred development of the product is characterized in that a chemosensitive layer is applied over the active surface on the protective layer.
  • the exact composition and mode of action of the chemosensitive layer are at most of secondary importance, since the protective layer precludes an adverse interaction between the chemosensitive layer and the substrate from the outset.
  • the chemosensitive layer is designed such that the detection of a given substance is carried out by adsorption of the substance on the chemosensitive layer and detection of an increase in the effective mass of the chemosensitive layer by influencing relevant properties of the substrate, in particular the propagation speed of the surface waves.
  • Every second contact is preferably formed in the form of an electrically conductive layer applied to the protective layer; because this layer may have environmental influences exposed, it is preferably formed from a noble metal, in particular gold.
  • every second contact is a metallic stamp printed on the protective layer.
  • FIGS. 1 to 3 shows a sectional view of an embodiment of the product according to the invention, cut in a plane perpendicular to the active surface.
  • the product comprises a piezoelectric substrate 1, in particular quartz, lithium tantalate, lithium tetraborate or lithium niobate, and an active surface 2 is defined on this substrate 1.
  • This active surface 2 is generally flat.
  • the transducer structure 4 consists of aluminum and is produced in particular by a photolithographic process.
  • the transducer structure 3 conveys an unambiguous relationship between an acoustic surface wave on the active surface 2 and an electrical signal between the first contacts 4.
  • the transducer structure 3 converts a first electrical signal into a surface wave, which is generated by the transducer structure 3 influenced way on the active surface 2, and converts this surface wave again by m a second electrical signal.
  • two interdigital transducers can be provided, one for generating and one for receiving the surface wave, or a single interdigital transducer combined with a nem reflector, which reflects the surface wave emitted by the interdigital transducer back to the latter, where it is in turn transformed into an electrical signal.
  • the active surface 2 and the transducer structure 3 are passivated by a protective layer 5 consisting of silicon nitride applied by a CVD process.
  • the protective layer 5 has an average thickness which is substantially equal to an average thickness of the transducer structure 3; it thus allows the properties of the active surface 2 to be influenced by a chemosensitive layer 6 applied to the protective layer 5.
  • the influencing takes place in such a way that a load on the active surface 2 is changed by the chemosensitive layer 6 adsorbing a gas.
  • a large number of such chemosensitive layers 6 are known and can be used for the detection of a large number of different gases and other agents.
  • a simple example of such a gas is water vapor, for the detection of which the chemosensitive layer 6 basically only needs to be sufficiently hydrophilic.
  • the contacts 4 serve to make electrical contact with the product.
  • several embodiments are shown in the figures and are explained individually below.
  • the product has second contacts 7, each of which is attached over a first contact 4 on the protective layer 5 and forms a capacitor contacting the transducer structure 3. Every second contact 7 is in turn contacted via a connection 8, according to FIG. 1 a soldered wire 8.
  • a soldered wire 8 For the function of the capacitor formed from the first contact 4 and the second contact 7, only a sufficient capacity is required.
  • an average thickness of the protective layer 5 of approximately 100 n and a dielectric constant of the silicon nitride of approximately 2
  • an area of approximately 500 ⁇ 2 is sufficient for each capacitor 4, 7 in order to achieve unimpaired operation.
  • this embodiment is basically suitable in combination with a protective layer 5 made of any material.
  • FIG. 2 essentially corresponds to the embodiment according to FIG. 1; only 8 pins 8 are provided for the connections, each of which is pressed onto a second contact 7.
  • the embodiment according to FIG. 3 also largely corresponds functionally to the embodiment according to FIG. 1.
  • every second contact 9 is a stamp 9 pressed onto the protective layer 5; the special electrically conductive layer 7 according to one of the previous figures is omitted.
  • An extension 8 of the stamp 9 serves as connection 8.
  • the active surface 2 and the transducer structure 3 are protected equally; the protective layer 5 also forms a homogeneous surface for any chemical pretreatment that may be required and for anchoring any desired chemosensitive layer 6. In any case, the product has a contact that does not impair passivation.

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Abstract

Das Erzeugnis umfaßt ein piezoelektrisches Substrat (1), eine auf einer aktiven Oberfläche (2) des Substrats (1) angebrachte Wandlerstruktur (3) mit zumindest zwei ersten Kontakten (4). Die Wandlerstruktur (3) vermittelt eine eindeutige Beziehung zwischen einer akustischen Oberflächenwelle auf der aktiven Oberfläche (2) und einem elektrischen Signal zwischen den ersten Kontakten (4). Auf der aktiven Oberfläche (2) und der Wandlerstruktur (3) ist eine die ersten Kontakte (4) bedeckende Schutzschicht (5) aufgebracht. Über jedem ersten Kontakt (4) ist auf der Schutzschicht (5) ein mit diesem einen die Wandlerstruktur (3) kontaktierenden Kondensator bildender zweiter Kontakt (7, 9) angebracht.

Description

Beschreibung
Erzeugnis umfassend ein piezoelektrisches Substrat
Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis umfassend ein piezoelektrisches Substrat, eine auf einer aktiven Oberfläche des Substrats angebrachte Wandlerstruktur mit zumindest zwei ersten Kontakten, welche Wandlerstruktur eine eindeutige Beziehung zwischen einer akustischen Oberflachenwelle auf der aktiven Oberflache und einem elektrischen Signal zwischen den ersten Kontakten vermittelt, sowie eine auf der aktiven Oberfläche angebrachte Schutzschicht.
Ein solches Erzeugnis geht hervor aus der EP 0 542 469 AI. Dieses Erzeugnis ist ausgestaltet als Flüssigkeitssensor. Die Schutzschicht dieses Erzeugnisses bedeckt die Wandlerstruktur, nicht aber andere Teile der aktiven Oberflache, besteht aus Silikongummi und muß photolithographisch strukturiert werden. Das Erzeugnis ist dazu bestimmt, ein in einer Losung gelöstes Agens nachzuweisen, indem dieses Agens sich an ein auf einer Haftschicht über der aktiven Oberfläche gebundenes Reagens bindet und somit einen zusatzlichen Ballast an der aktiven Oberflache bildet. Dieser zusatzliche Ballast verändert relevante Eigenschaften der aktiven Oberflache, msbe- sondere die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer sich darauf ausbreitenden Oberflachenwelle. Das Agens wird nachgewiesen, indem eine entsprechende Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit nachgewiesen wird. Aus dem zitierten Dokument sind auch viele Hinweise in Bezug auf den vorliegend relevan- ten technologischen Hintergrund enthalten; auf diese Hinweise wird hiermit ausdrucklich Bezug genommen.
Auch aus der DE 44 18 926 Cl geht ein Erzeugnis wie vorstehend beschrieben hervor. Die Schutzschicht dieses Erzeugnis- ses besteht aus aufgeschleudertem und thermisch polymensier- tem Polyimid. Zur Kontaktierung der Wandleranordnung des Erzeugnisses wird nichts ausgeführt. Die Verwendung von Polyi- mid als Schutzschicht ist allerdings unter Umstanden problematisch, denn Polyimid ist sehr hydrophil und neigt dementsprechend zur Aufnahme von Wasser. Dementsprechend käme dieses Erzeugnis für eine Anwendung als Sensor nur in Frage, wenn das nachzuweisende Gas Wasserdampf wäre.
Ein als Sensor ausgestaltetes Erzeugnis umfassend ein piezoelektrisches Substrat, auf welchem zum Zweck der Meßwertermittlung Oberflachenwellen angeregt werden, ist sehr einge- hend beschrieben in der DE 42 17 049 AI. Aus diesem Dokument gehen insbesondere Hinweise hervor, welches Material für das Fujstrat m Frage kommt, wie die Wandlerstruktur ausgestaltet sein kann und wie das Erzeugnis zum Zwecke der Erhöhung der Meßgenauigkeit und zum Zwecke des Ausschlusses einer uner- w nschten Beeinträchtigung weitergebildet werden kann. Auch bevorzugte Kombinationen mit mehreren solchen Erzeugnissen sind in diesem Dokument beschrieben.
Die Wandleranordnung eines vorstehend beschriebenen Erzeug- nisses herkömmlicher Art wird insbesondere aus Aluminium, d.h. reinem Aluminium oder einer geeigneten Legierung mit A- luminium als Grundbestandteil, hergestellt. Im Hinblick auf die Erzeugung und Ausbreitung von Oberflachenwellen hat Aluminium vorteilhafte Eigenschaften, jedoch ist Aluminium an- fällig für Korrosion und muß dementsprechend vor entsprechenden störenden Einflüssen der Umgebung geschützt werden. Dies wird in der Regel bewerkstelligt, indem das Erzeugnis in ein hermetisch dichtes Gehäuse eingebaut wird. Soll das Erzeugnis jedoch als Chemosensor verwendet werden, so kommt der Einbau in ein hermetisch dichtes Gehäuse schlechterdings nicht in Frage. Es muß m Kauf genommen werden, daß Material aus der Umgebung des Erzeugnisses mehr oder weniger direkt an dieses bzw. eine auf diesem angebrachte chemosensitive Schicht gelangt. Dementsprechend kann gemäß herkömmlicher Praxis eine Beeinträchtigung des Erzeugnisses durch Korrosion oder dergl . nicht zuverlässig ausgeschlossen werden. In diesem Zusammenhang ist auch αie Kontaktierung des herkömmlichen Erzeugnis- ses problematisch, denn die Schutzschicht muß durchbrochen werden, um einen elektrischen Anschluß bis zur Wandleranordnung führen zu können.
Dementsprechend liegt die Aufgabe der nachfolgend zu beschreibenden Erfindung darin, ein Erzeugnis anzugeben, welches anders als bisher kontaktiert werden kann und somit einen besseren Schutz vor einer korrosiven Umgebung erlaubt.
Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ein Erzeugnis umfassend ein piezoelektrisches Substrat, eine auf einer aktiven Oberfläche des Substrats angebrachte Wandlerstruktur mit zumindest zwei ersten Kontakten, welche Wandlerstruktur eine eindeutige Beziehung zwischen einer akustischen Oberflächen- welle auf der aktiven Oberfläche und einem elektrischen Signal zwischen den ersten Kontakten vermittelt, sowie eine auf der aktiven Oberfläche angebrachte Schutzschicht, wobei die Schutzschicht die ersten Kontakte überdeckt und wobei auf der Schutzschicht über jedem ersten Kontakt ein mit diesem einen die Wandlerstruktur kontaktierenden Kondensator bildender zweiter Kontakt angebracht ist.
Die Erfindung geht aus von dem Gedanken, daß das Erzeugnis auch ohne direkte elektrisch leitfähige Verbindung kontak- tiert werden kann. Stattdessen wird die Wandlerstruktur des Erzeugnisses kapazitiv kontaktiert, wobei die Schutzschicht als Dielektrikum fungiert. Die kapazitive Kontaktierung ist angesichts dessen, daß ein mit Oberflächenwellen auf einem üblichen Substrat wechselwirkendes elektrisches Signal eine Frequenz von wenigstens einigen hundert MHz haben muß, bereits dann ausreichend und ohne wesentliche Beeinträchtigung der relevanten Eigenschaften des Erzeugnisses wirksam, wenn die für die Kontaktierung zum Einsatz kommenden Kondensatoren jeweils eine Kapazität von einigen Picofarad oder mehr haben. Eine solche Vorgabe ist insbesondere' unter Verwendung einer mineralischen Schutzschicht ohne weiteres erfüllbar; bei einer Dicke der Wandlerstruktur entspi echend einem typischen Wert von etwa 100 nm und einer vergleichbar dicken Schutzschicht aus Siliziumnitrid erfordert die Realisierung eines Kondensators mit einer Kapazität von etwa 10 pF eine Flache von 500x500 um2 - dies entspricht den Abmessungen eines her- kommlichen Kontakts.
Vorzugsweise bedeckt die Schutzschicht die aktive Oberflache und die Wandlerstruktur vollständig, womit sich eine völlige Emkapselung gegen einen korrosiven Angriff aus der Umgebung des Erzeugnisses erreichen laßt.
Ebenfalls vorzugsweise besteht die Schutzschicht aus einem Mineral. Diese Schutzschicht kann sowohl das Erzeugnis passi- vieren als auch als Basis für eine eventuell gewünschte che- mosensitive Schicht dienen. Insbesondere bietet die Schutzschicht gute und homogene Bedingungen für die Anbringung einer chemosensitiven Schicht. Das Mineral kann aus einer großen Vielfalt von Werkstoffen ausgewählt und insbesondere unter Zuhilfenahme der geläufigen CVD-Technik auf das Erzeugnis aufgebracht werden. Bevorzugt kommt ein Mineral zum Einsatz, das eine Schutzschicht bildet, die für Wasser undurchlässig ist; Beispiel für ein solches Mineral sind amorpher Kohlenstoff und, als besonders bevorzugtes Beispiel, Siliziumnitrid. Siliziumnitrid eignet sich hervorragend zur Aufbringung mit einem CVD-Prozeß.
Vorzugsweise weist die Schutzschicht eine mittlere Dicke auf, welche im wesentlichen gleich einer mittleren Dicke der Wandlerstruktur ist. Dies ist von besonderem Vorteil im Hinblick auf die eventuell gewünschte Anbringung einer chemosensitiven Schicht, denn es ist dadurch sichergestellt, daß eine durch den vorgesehenen Sensoreffekt bedingte materielle Veränderung der chemosensitiven Schicht, insbesondere eine Veränderung ihrer wirksamen Masse aufgrund der Adsorption eines nachzu- weisenden Gases, eine ausgeprägte und leicht nachweisbare
Wirkung auf die aktive Oberflache des Substrats und die dort angeregten Oberflachenwellen hat. Weiterhin vorzugsv/eise besteht die Wandlerstruktur des Erzeugnisses aus Aluminium, das heißt reinem Aluminium oder einer Legierung mit Aluminium als Grundbestandteil. Durch die Schutzschicht wird eine Beeinträchtigung des Erzeugnisses aufgrund der Korrosionsanfalligkeit des Aluminiums ausgeschlossen, es bleiben aber die vorteilhaften Eigenschaften im Hinblick auf die möglichst ungestörte Ausbreitung der Oberflachenwellen erhalten. Es gibt somit keine Notwendigkeit mehr, die Wandlerstruktur zur Vermeidung von Korrosion aus einem Edelmetall wie Gold zu bilden, was hinsichtlich der Ausbreitung der Oberflachenwellen durch unerwünschte Reflexion oder dergl. nachteilig wäre. Auch zeigt Aluminium auf jedem blicherweise für das Substrat verwendeten Werkstoff eine deutlich bessere Haftung als Gold, was die Verwendung einer speziellen Haftschicht aus Chrom, Titan oder Platin, welche für Gold unerläßlich wäre, überflüssig macht.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des Erzeugnisses zeichnet sich dadurch aus, daß eine chemosensitive Schicht über der aktiven Oberflache auf der Schutzschicht aufgebracht ist. Auf die genaue Zusammensetzung und Wirkungsweise der chemosensitiven Schicht kommt es allenfalls m untergeordneter Weise an, da die Schutzschicht eine nachteilige Wechsel- Wirkung zwischen der chemosensitiven Schicht und dem Substrat von vornherein ausschließt. Insbesondere ist die chemosensitive Schicht derart ausgebildet, daß der Nachweis eines vorgegebenen Stoffes erfolgt durch Adsorption des Stoffes an die chemosensitive Schicht und Nachweis einer Zunahme der wirksa- men Masse der chemosensitiven Schicht über die Beeinflussung relevanter Eigenschaften des Substrats, insbesondere der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflachenwellen.
Vorzugsweise ist jeder zweite Kontakt gebildet in Form einer auf der Schutzschicht angebrachten elektrisch leitfahigen Schicht; da diese Schicht unter Umstanden Umgebungseinflüssen ausgesetzt ist, ist sie vorzugsweise aus einem Edelmetall, insbesondere Gold, gebildet. Alternativ ist jeder zweite Kontakt ein auf die Schutzschicht aufgedruckter metallischer Stempel .
Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt jede der Figuren 1 bis 3 eine Schnittansicht einer Ausfuhrungsform des erfin- dungsgemaßen Erzeugnisses, geschnitten in einer zur aktiven Oberflache senkrechten Ebene.
Einander entsprechende Merkmale tragen in jeder Figur dasselbe Bezugszeichen. Für die nachfolgende Erläuterung wesentlicher Eigenschaften des erfindungsgemaßen Erzeugnisses wird zunächst Bezug auf alle Figuren gemeinsam genommen.
Das Erzeugnis umfaßt ein piezoelektrisches Substrat 1, insbesondere Quarz, Lithiumtantalat, Lithiumtetraborat oder Li- thiumniobat, und auf diesem Substrat 1 ist eine aktive Ober- flache 2 definiert. Diese aktive Oberflache 2 ist im allgemeinen eben. Auf der aktiven Oberflache 2 angebracht ist eine Wandlerstruktur 3, insbesondere umfassend eine Anordnung mit zumindest einem Interdigitalwandler sowie zwei erste Kontakte . Die Wandlerstruktur 4 besteht aus Aluminium und wird ms- besondere durch einen photolithographischen Prozeß erzeugt.
Die Wandlerstruktur 3 vermittelt eine eindeutige Beziehung zwischen einer akustischen Oberflachenwelle auf der aktiven Oberflache 2 und einem elektrischen Signal zwischen den ers- ten Kontakten 4. Die Wandlerstruktur 3 wandelt ein erstes e- lektrisches Signal um in eine Oberflachenwelle, welche sich in einer durch die Wandlerstruktur 3 beeinflußten Weise auf der aktiven Oberflache 2 ausbreitet, und wandelt diese Oberflachenwelle wieder um m ein zweites elektrisches Signal. Zu diesem Zweck können zwei Interdigitalwandler vorgesehen sein, einer zur Erzeugung und einer zum Empfang der Oberflachenwelle, oder ein einziger Interdigitalwandler kombiniert mit ei- nem Reflektor, welcher die vom Interdigitalwandler ausgesandte Oberflächenwelle zu diesem zurückreflektiert, wo sie wiederum in ein elektrisches Signal transformiert wird.
Die aktive Oberfläche 2 und die Wandlerstruktur 3 sind passi- viert durch eine Schutzschicht 5, bestehend aus per CVD- Prozeß aufgebrachtem Siliziumnitrid. Die Schutzschicht 5 weist eine mittlere Dicke auf, welche im wesentlichen gleich einer mittleren Dicke der Wandlerstruktur 3 ist; sie erlaubt es somit, die Eigenschaften der aktiven Oberfläche 2 zu beeinflussen durch eine auf der Schutzschicht 5 aufgebrachte chemosensitive Schicht 6. Die Beeinflussung geschieht derart, daß eine Belastung der aktiven Oberfläche 2 verändert wird, indem die chemosensitive Schicht 6 ein Gas adsorbiert. Solche chemosensitiven Schichten 6 sind in großer Vielzahl bekannt und einsetzbar zum Nachweis einer großen Vielzahl von verschiedenen Gasen und anderen Agensien. Als einfaches Beispiel für ein solches Gas sei erwähnt Wasserdampf, zu dessen Nachweis die chemosensitive Schicht 6 im Grunde nur hinreichend hydrophil sein muß.
Die Kontakte 4 dienen dazu, das Erzeugnis elektrisch zu kontaktieren. Dazu sind mehrere Ausführungsformen in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend einzeln erläutert.
In der Ausführung gemäß Figur 1 weist das Erzeugnis zweite Kontakte 7 auf, deren jeder über einem ersten Kontakt 4 auf der Schutzschicht 5 angebracht ist und mit diesem einen die Wandlerstruktur 3 kontaktierenden Kondensator bildet. Jeder zweite Kontakt 7 ist seinerseits über einen Anschluß 8, gemäß Figur 1 ein angelöteter Draht 8, kontaktiert. Für die Funktion des Kondensators gebildet aus erstem Kontakt 4 und zweitem Kontakt 7 ist lediglich eine hinreichende Kapazität erforderlich. Bei einer mittleren Dicke der Schutzschicht 5 von etwa 100 n und einer Dielektrizitätskonstante des Siliziumnitrids von etwa 2 genügt für jeden Kondensator 4, 7 eine Fläche von etwa 500 μ 2 , um eine zum unbeeintrεchtigten Betrieb hinrei- chende Kapazität von 10 pF zu bilden. Dies bedeutet, daß die Kontakte 4 und 7 in herkömmlicher Große ausgeführt werden können. Wie gesagt ist diese Ausfuhrungsform grundsätzlich geeignet in Kombination mit einer Schutzschicht 5 aus belie- bigem Material.
Die Ausfuhrungsform gemäß Figur 2 entspricht im wesentlichen der Ausfuhrung gemäß Figur 1; lediglich sind für die Anschlüsse 8 Stifte 8 vorgesehen, deren jeder auf einen zweiten Kontakt 7 aufgepreßt ist.
Auch die Ausfuhrungsform gemäß Figur 3 entspricht funktionell weitgehend der Ausfuhrungsform gemäß Figur 1. Es ist allerdings jeder zweite Kontakt 9 ein auf die Schutzschicht 5 auf- gepreßter Stempel 9; die besondere elektrisch leitfahige Schicht 7 gemäß einer der vorigen Figuren entfallt. Als Anschluß 8 dient jeweils eine Verlängerung 8 des Stempels 9.
Im Rahmen jeder beschriebenen Ausfuhrung sind die aktive 0- berflache 2 und die Wandlerstruktur 3 gleichermaßen geschützt; auch bildet die Schutzschicht 5 eine homogene Oberflache für jedwede eventuell erforderliche chemische Vorbehandlung und zur Verankerung einer eventuell gewünschten chemosensitiven Schicht 6. In jedem Fall hat das Erzeugnis eine Kontaktierung, die die Passivierung nicht beeinträchtigt.

Claims

Patentansprüche
1. Erzeugnis umfassend e n piezoelektrisches Substrat (1), eine auf einer aktiven Oberflache (2) des Substrats (1) angebrachte Wandlerstruktur (3) mit zumindest zwei ersten Kontakten (4) , welche Wandlerstruktur (3) eine eindeutige Beziehung zwischen einer akustischen Oberflachenwelle auf der aktiven Oberflache (2) und einem elektrischen Signal zwischen den ersten Kontakten (4) vermittelt, sowie eine auf der aktiven Oberflache (2) angebrachte Schutzschicht (5), d a durch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (5) die ersten Kontakte (4) überdeckt und auf der Schutzschicht (5) über jedem ersten Kontakt (4) ein mit diesem einen die Wandlerstruktur (3) kontaktierenden Kondensator bildender zweiter Kontakt (7,9) angebracht ist.
2. Erzeugnis nach Anspruch 1, bei dem die Schutzschicht (5) die aktive Oberflache (2) und die Wandlerstruktur (3) vollständig bedeckt.
3. Erzeugnis nach einem der vorigen Anspr che, bei dem die Schutzschicht (5) aus einem Mineral besteht.
4. Erzeugnis nach Anspruch 3, bei dem das Mineral undurchlässig für Wasser ist.
5. Erzeugnis nach Anspruch 3, bei dem das Mineral Silizium- nitrid ist.
6. Erzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (5) einem mittlere Dicke aufweist, welche im wesentlichen gleich einer mittleren Dicke der Wandler- Struktur (3) ist.
7. Erzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Wandlerstruktur (3) aus Aluminium besteht.
8. Erzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, welches eine chemosensitive Schicht (6) aufweist, welche über der aktiven Oberflache (2) auf der Schutzschicht (5) angebracht
9. Erzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem jeder zweite Kontakt (7,9) eine auf der Schutzschicht (5) angebrachte elektrisch leitfahige Schicht (7) ist.
10. Erzeugnis nach Anspruch 9, bei dem die elektrisch leitfahige Schicht (7) aus einem Edelmetall, insbesondere Gold, besteht.
11. Erzeugnis nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem jeder zweite Kontakt (7,9) ein auf die Schutzschicht (5) aufgedruckter metallischer Stempel (9) ist.
PCT/DE2000/004572 2000-02-16 2000-12-20 Erzeugnis umfassend ein piezoelektrisches substrat WO2001061336A1 (de)

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