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JP2007129788A - Elastic wave device - Google Patents

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JP2007129788A
JP2007129788A JP2005317976A JP2005317976A JP2007129788A JP 2007129788 A JP2007129788 A JP 2007129788A JP 2005317976 A JP2005317976 A JP 2005317976A JP 2005317976 A JP2005317976 A JP 2005317976A JP 2007129788 A JP2007129788 A JP 2007129788A
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JP
Japan
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electrode
elastic wave
propagation path
side wall
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005317976A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Yatsuda
博美 谷津田
Makoto Nara
誠 奈良
Takashi Kogai
崇 小貝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
Application filed by Japan Radio Co Ltd filed Critical Japan Radio Co Ltd
Priority to JP2005317976A priority Critical patent/JP2007129788A/en
Publication of JP2007129788A publication Critical patent/JP2007129788A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

【課題】電極に処理対象である溶液が接触するのを防ぐための側壁を基板上に設けても、この側壁の存在により基板表面上を伝搬する弾性波が減衰するのを抑制する。
【解決手段】センシング用弾性波Wsの伝搬経路上に滴下された液体が励振電極14および受信電極16に接触しないように、伝搬経路上の励振電極側および受信電極側に伝搬経路を交差するように側壁20が配置されている。側壁20における励振電極および受信電極と対向する箇所には、基板12の表面との間に、伝搬経路上の液体が電極側に通過しない程度の大きさを有したトンネル部22a,22bが形成されており、基板12の表面と側壁20とによって形成されたトンネル部22a,22b内を、励振電極14から受信電極16まで至るセンシング用弾性波Wsの伝搬経路が通過するようになっている。
【選択図】図1
Even if a side wall for preventing a solution to be processed from coming into contact with an electrode is provided on a substrate, the presence of the side wall suppresses attenuation of an elastic wave propagating on the surface of the substrate.
SOLUTION: The liquid dropped on the propagation path of the sensing elastic wave Ws does not contact the excitation electrode 14 and the reception electrode 16 so that the propagation path intersects the excitation electrode side and the reception electrode side on the propagation path. A side wall 20 is disposed on the wall. Tunnel portions 22a and 22b having such a size that the liquid on the propagation path does not pass to the electrode side are formed between the surface of the substrate 12 and the surface of the side wall 20 facing the excitation electrode and the reception electrode. In addition, the propagation path of the sensing elastic wave Ws from the excitation electrode 14 to the reception electrode 16 passes through the tunnel portions 22 a and 22 b formed by the surface of the substrate 12 and the side wall 20.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、基板表面上に発生させた弾性波の伝搬を利用し、弾性波の伝搬経路上にある物質によって生じる弾性波の伝搬特性の変化から当該物質のセンシングを行ったり、弾性波の伝搬経路上にある物質を搬送したりする弾性波デバイスに関する。   The present invention utilizes the propagation of elastic waves generated on the surface of a substrate, performs sensing of the substance from changes in the propagation characteristics of the elastic wave caused by the substance on the propagation path of the elastic wave, or propagates the elastic wave. The present invention relates to an acoustic wave device that conveys a substance on a path.

従来、弾性波センサや弾性波を用いた搬送システムなど、弾性波の伝搬を利用して、弾性波の伝搬経路上にある物質(特に液体)に対して様々な処理を施す弾性波デバイスがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, there are elastic wave devices that perform various treatments on a substance (especially liquid) on an elastic wave propagation path using elastic wave propagation, such as an elastic wave sensor or a carrier system using elastic waves. .

弾性波センサとしては、例えば図7のような構成の溶液センサ100がある。この溶液センサ100は、圧電基板102上に、櫛歯状電極指からなる励振電極104及び受信電極106が形成された構成となっている。そして、この励振電極104に高周波信号が印加されると、電極指間に電界が発生し、圧電効果により弾性表面波(センシング用弾性波)Wsが励振される。また、励振電極104と受信電極106との間にあるセンシング領域108は、このセンシング領域108に滴下された測定対象の溶液が両電極104,106に接触しないよう、例えば樹脂製の側壁110で囲まれている。そして、このセンシング領域108に測定対象の溶液を滴下させると、この溶液の存在により基板102の表面を伝搬するセンシング用弾性波Wsの伝搬特性(例えば、伝搬速度)が変化するため、このセンシング用弾性波Wsの伝搬特性の変化を検出して測定対象の溶液の性質をセンシングするようになっている。   As an elastic wave sensor, for example, there is a solution sensor 100 configured as shown in FIG. The solution sensor 100 has a configuration in which an excitation electrode 104 and a reception electrode 106 made of comb-like electrode fingers are formed on a piezoelectric substrate 102. When a high frequency signal is applied to the excitation electrode 104, an electric field is generated between the electrode fingers, and a surface acoustic wave (sensing acoustic wave) Ws is excited by the piezoelectric effect. In addition, the sensing region 108 between the excitation electrode 104 and the receiving electrode 106 is surrounded by, for example, a resin side wall 110 so that the solution to be measured dropped onto the sensing region 108 does not come into contact with both the electrodes 104 and 106. It is. When the solution to be measured is dropped onto the sensing region 108, the propagation characteristic (for example, propagation velocity) of the sensing elastic wave Ws propagating on the surface of the substrate 102 changes due to the presence of the solution. A change in the propagation characteristic of the elastic wave Ws is detected to sense the property of the solution to be measured.

また、上記のような溶液センサに、弾性波の伝搬を利用して測定対象の溶液を搬送する搬送システムを備え、弾性波によりセンシング領域まで測定対象の溶液を搬送し、しかる後にセンシングするような構成の弾性波センサもある(図8参照)。   Further, the solution sensor as described above is provided with a transport system that transports the solution to be measured using propagation of elastic waves, and the solution to be measured is transported to the sensing region by the elastic waves and then sensed. There is also an elastic wave sensor configured (see FIG. 8).

図8の弾性波センサ200では、励振電極204及び受信電極206が配置された表面と同一の基板202の表面上に、励振電極204と受信電極206との間にあるセンシング領域210に被測定物質(溶液)を搬送するための搬送用弾性波Wcを励振する電極(搬送電極)208が、搬送用弾性波Wcがセンシング用弾性波Wsとは異なる方向(図8では、センシング用弾性波Wsの伝搬方向に直交する方向)に伝搬するように設けられている。すなわち、搬送電極208からセンシング領域210に向かって、搬送用弾性波Wcによって溶液が搬送される搬送経路(搬送用弾性波Wcの伝搬経路)が形成される。そして、この搬送経路上に、溶液を基板上に滴下する滴下エリア212が設けられ、搬送電極208で励振された搬送用弾性波Wcの伝搬により、溶液を滴下エリア212からセンシング領域210に向けて搬送するようになっている。そして、センシング領域210に溶液が搬送されると、従来の弾性波センサと同様、センシング領域210内に存在する溶液によって生じるセンシング用弾性波Wsの伝搬特性の変化を検出して、溶液をセンシングするようになっている。ここで、図8の弾性波センサ200では、励振電極204、受信電極206および搬送電極208の各電極に被測定物質(溶液)が接触しないよう、センシング領域210および滴下エリア212を含む搬送経路が、例えば樹脂製の側壁214で囲まれている。   In the acoustic wave sensor 200 of FIG. 8, the substance to be measured is placed in the sensing region 210 between the excitation electrode 204 and the reception electrode 206 on the same surface of the substrate 202 as the surface on which the excitation electrode 204 and the reception electrode 206 are arranged. The electrode (transport electrode) 208 for exciting the transport elastic wave Wc for transporting the (solution) has a direction in which the transport elastic wave Wc is different from the sensing elastic wave Ws (in FIG. It is provided so as to propagate in a direction orthogonal to the propagation direction. That is, a transfer path (propagation path of the transfer elastic wave Wc) is formed from the transfer electrode 208 toward the sensing region 210 by the transfer elastic wave Wc. A dropping area 212 for dropping the solution onto the substrate is provided on the transfer path, and the solution is moved from the dropping area 212 toward the sensing region 210 by the propagation of the elastic wave Wc excited by the transfer electrode 208. It is designed to be transported. Then, when the solution is transported to the sensing region 210, the change is detected in the propagation characteristic of the sensing elastic wave Ws caused by the solution existing in the sensing region 210, and the solution is sensed as in the conventional acoustic wave sensor. It is like that. Here, in the acoustic wave sensor 200 of FIG. 8, the transport path including the sensing region 210 and the drip area 212 is prevented so that the substance to be measured (solution) does not contact the excitation electrode 204, the reception electrode 206, and the transport electrode 208. For example, it is surrounded by a side wall 214 made of resin.

なお、弾性波の伝搬を利用して物質を搬送するシステムとしては、例えば下記特許文献1に記載のものがある。この装置は、レイリーモード弾性波を発生する圧電材料及びカット面からなる圧電基板と、圧電基板表面上に、レイリーモード弾性波を励振させる入力用電極と、を含む構成を有している。そして、入力用電極からの弾性表面波が伝搬する伝搬経路上に液体を供給し、電気信号を入力用電極に加えて圧電基板より弾性波(レイリー波)を励振させると、基板上を伝搬して液体中に入った弾性波は、伝搬面と液体の界面を伝搬しながら液体中に縦波を放射するため、この放射を受けた液体が、放射エネルギによって弾性波の進行方向に流動する。このような原理により、下記特許文献1に記載の装置において、被搬送物質として例えば液体を、弾性波を用いて搬送することを可能としている。   In addition, as a system which conveys a substance using propagation of an elastic wave, there exists a thing of the following patent document 1, for example. This apparatus has a configuration including a piezoelectric substrate made of a piezoelectric material that generates a Rayleigh mode elastic wave and a cut surface, and an input electrode that excites the Rayleigh mode elastic wave on the surface of the piezoelectric substrate. Then, when liquid is supplied to the propagation path through which the surface acoustic wave from the input electrode propagates and an electric signal is applied to the input electrode to excite the elastic wave (Rayleigh wave) from the piezoelectric substrate, it propagates on the substrate. Since the elastic wave entering the liquid radiates a longitudinal wave in the liquid while propagating through the interface between the propagation surface and the liquid, the liquid that has received the radiation flows in the traveling direction of the elastic wave by the radiant energy. Based on such a principle, in the apparatus described in Patent Document 1 below, it is possible to transport, for example, a liquid as a material to be transported using elastic waves.

特開平10−327590号公報JP-A-10-327590

上記のような構成の弾性波センサでは、励振電極から励振されたセンシング用弾性波は、励振電極側の側壁下を伝搬した後にセンシング領域で被測定物質(溶液)下を伝搬し、さらに受信電極側の側壁下を伝搬して受信電極に到達する。しかしながら、この場合、側壁は基板表面上に接触して形成されているため、センシング用弾性波は、側壁下を伝搬する際に減衰してしまう。したがって、溶液が励振電極および受信電極に接触するのを防ぐための側壁の存在は、センシングの高感度化の妨げになっていた。   In the acoustic wave sensor configured as described above, the sensing acoustic wave excited from the excitation electrode propagates under the measured substance (solution) in the sensing region after propagating under the side wall on the excitation electrode side, and further receiving the electrode. It propagates under the side wall and reaches the receiving electrode. However, in this case, since the side wall is formed in contact with the substrate surface, the sensing elastic wave is attenuated when propagating under the side wall. Therefore, the presence of the side wall for preventing the solution from coming into contact with the excitation electrode and the reception electrode has hindered high sensitivity of sensing.

また、搬送電極から励振された搬送用弾性波は、側壁下を伝搬してから滴下エリア内の被搬送物質である溶液に到達するが、側壁下を通過する際に弾性波のエネルギの一部が減衰してしまう。この側壁下を通過する際における減衰量は、被搬送物質である溶液中にエネルギが放射されることによる弾性波の減衰量よりも大きいため、溶液が搬送電極に接触するのを防ぐための側壁の存在は、この溶液の搬送の妨げになっていた。   In addition, the elastic wave for conveyance excited from the conveyance electrode reaches the solution that is the material to be conveyed in the dropping area after propagating under the side wall, but part of the energy of the elastic wave when passing under the side wall. Will be attenuated. The amount of attenuation when passing under this side wall is larger than the amount of attenuation of the elastic wave due to the energy being radiated into the solution that is the material to be transported. Therefore, the side wall for preventing the solution from contacting the transport electrode The presence of hindered the transport of this solution.

本発明の主な目的は、上記従来技術の問題に鑑み、側壁の存在による弾性波の減衰を防止した弾性波デバイスを提供することにある。   The main object of the present invention is to provide an elastic wave device that prevents the attenuation of an elastic wave due to the presence of a side wall in view of the above-described problems of the prior art.

上記目的を達成するため、本発明の弾性波デバイスは、基板表面上に弾性波を励振する電極と、電極からの弾性波の伝搬経路上に滴下された液体が電極に接触しないように、伝搬経路を交差するように配置された側壁と、を基板表面上に備え、側壁は、基板表面との間に、伝搬経路上の液体が電極側に通過しない程度の大きさを有したトンネル部を形成し、このトンネル部内を電極からの弾性波の伝搬経路が通過するように、基板表面上に設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the acoustic wave device of the present invention propagates so that an electrode that excites an acoustic wave on the substrate surface and a liquid dropped on the propagation path of the acoustic wave from the electrode do not contact the electrode. A side wall disposed on the surface of the substrate so as to cross the path, and the side wall includes a tunnel portion having a size such that liquid on the propagation path does not pass to the electrode side. It is formed and provided on the substrate surface so that the propagation path of the elastic wave from the electrode passes through the tunnel portion.

また、本発明の弾性波デバイスは、基板表面に、被測定物質である液体をセンシングするためのセンシング用弾性波を励振する励振電極と、基板表面及び表面近傍を伝搬するセンシング用弾性波を受信する受信電極と、を配置し、励振電極と受信電極とを結ぶセンシング用弾性波の伝搬経路上に存在する液体によって生じるセンシング用弾性波の伝搬特性の変化を利用して、被測定物質である液体のセンシングを行う弾性波デバイスにおいて、センシング用弾性波の伝搬経路上に滴下された液体が励振電極および受信電極に接触しないように、伝搬経路上の励振電極側および受信電極側に伝搬経路を交差するように側壁が配置され、伝搬経路上の励振電極側および受信電極側に配置された各側壁は、基板表面との間に、伝搬経路上の液体が電極側に通過しない程度の大きさを有したトンネル部を形成し、このトンネル部内を励振電極から受信電極まで至るセンシング用弾性波の伝搬経路が通過するように、基板表面上に設けられていることを特徴とする。   The acoustic wave device of the present invention also receives an excitation electrode for exciting a sensing acoustic wave for sensing a liquid to be measured on the substrate surface, and a sensing acoustic wave propagating near the substrate surface and the surface. A measurement electrode using a change in the propagation characteristics of the sensing acoustic wave caused by the liquid existing on the propagation path of the sensing acoustic wave connecting the excitation electrode and the reception electrode. In an acoustic wave device that performs liquid sensing, a propagation path is provided on the excitation electrode side and the reception electrode side on the propagation path so that liquid dropped on the sensing acoustic wave propagation path does not contact the excitation electrode and the reception electrode. The side walls are arranged so as to intersect, and the side walls arranged on the excitation electrode side and the reception electrode side on the propagation path are between the substrate surface and the liquid on the propagation path is electrically charged. A tunnel part with a size that does not pass to the side is formed, and it is provided on the substrate surface so that the propagation path of the elastic wave for sensing from the excitation electrode to the reception electrode passes through the tunnel part. It is characterized by.

また、本発明の弾性波デバイスは、液体を搬送するための搬送用弾性波を励振する電極と、電極からの搬送用弾性波の伝搬経路上に滴下された液体が電極に接触しないように、搬送用弾性波の伝搬経路を交差するように配置された側壁と、を基板表面上に備え、側壁は、基板表面との間に、伝搬経路上の液体が電極側に通過しない程度の大きさを有したトンネル部を形成し、このトンネル部内を電極からの搬送用弾性波の伝搬経路が通過するように、基板表面上に設けられていることを特徴とする。   In addition, the acoustic wave device of the present invention is configured so that the electrode that excites the acoustic wave for conveyance for conveying the liquid and the liquid dropped on the propagation path of the acoustic wave for conveyance from the electrode do not contact the electrode. A side wall disposed on the substrate surface so as to intersect the propagation path of the elastic wave for conveyance, and the side wall is so large that the liquid on the propagation path does not pass to the electrode side between the side wall and the substrate surface. Is formed on the substrate surface so that the propagation path of the elastic wave for conveyance from the electrode passes through the tunnel portion.

ここで、上記の弾性波デバイスにおいて、基板表面における開口部の電極側の領域は、液体に対し非親和性を有する非親和性領域とするのが好適である。   Here, in the above acoustic wave device, it is preferable that the region on the electrode side of the opening on the substrate surface is a non-affinity region having non-affinity with respect to the liquid.

本発明の弾性波デバイスによれば、基板表面に弾性波を励振する電極に処理対象である溶液が接触するのを防ぐための側壁を基板上に設けても、この側壁の存在により基板表面上を伝搬する弾性波が減衰するのを抑制できる。   According to the elastic wave device of the present invention, even if a side wall is provided on the substrate to prevent the solution to be processed from coming into contact with the electrode that excites the elastic wave on the substrate surface, It can suppress that the elastic wave which propagates is attenuate | damped.

まず、本発明の実施の形態における弾性波デバイスについて、図1を参照して説明する。図1の弾性波デバイス10は、図7と同様に、基板12の表面上に、例えば横波弾性波(STW:surface transverse wave)等のセンシング用弾性波Wsを励振する励振電極14と、励振電極14から伝搬されるセンシング用弾性波Wsを受信する受信電極16とが形成された構成となっている。図1の弾性波デバイス10における励振電極14は、高周波信号を発生させる駆動回路(図示せず)に接続され、この駆動回路からの高周波信号の入力によって、センシング用弾性波Wsを励振する。また、励振電極14と受信電極16との間にあるセンシング領域18は、このセンシング領域18に滴下された測定対象の溶液が両電極14,16に接触しないよう、例えば樹脂製の側壁20で囲まれている。そして、このセンシング領域18に測定対象の溶液を滴下し、しかる後に励振電極14から受信電極16へセンシング用弾性波Wsを伝搬させ、この溶液の存在により生じるセンシング用弾性波Wsの伝搬特性(例えば、伝搬速度)の変化を検出して、測定対象の溶液の性質をセンシングする。なお、基板12としては、例えば水晶基板や圧電基板(例えばLiNbO基板やLiTaO基板等)、またはガラスやシリコン等の基板表面に圧電薄膜(例えばZnOやAlN等)を有する基板などを用いている。 First, an acoustic wave device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As in FIG. 7, the acoustic wave device 10 of FIG. 1 includes an excitation electrode 14 that excites a sensing acoustic wave Ws such as a transverse acoustic wave (STW) on the surface of the substrate 12, and an excitation electrode. 14 and a receiving electrode 16 for receiving the sensing elastic wave Ws propagated from 14. The excitation electrode 14 in the acoustic wave device 10 of FIG. 1 is connected to a drive circuit (not shown) that generates a high-frequency signal, and excites the sensing elastic wave Ws by the input of the high-frequency signal from this drive circuit. In addition, the sensing region 18 between the excitation electrode 14 and the receiving electrode 16 is surrounded by, for example, a resin side wall 20 so that the solution to be measured dropped onto the sensing region 18 does not come into contact with the electrodes 14 and 16. It is. Then, a solution to be measured is dropped onto the sensing region 18, and then the sensing elastic wave Ws is propagated from the excitation electrode 14 to the receiving electrode 16, and the propagation characteristic of the sensing elastic wave Ws generated by the presence of the solution (for example, , Sensing the property of the solution to be measured. As the substrate 12, for example, a quartz substrate, a piezoelectric substrate (for example, a LiNbO 3 substrate or a LiTaO 3 substrate), or a substrate having a piezoelectric thin film (for example, ZnO or AlN) on the surface of a substrate such as glass or silicon is used. Yes.

また、本実施形態における弾性波デバイス10の側壁20において、励振電極14と受信電極16とを結ぶセンシング用弾性波Wsの伝搬経路(図1において励振電極14と受信電極16とを結ぶ点線間)と交差する2箇所の部分は、それぞれ図2のようにトンネル状に開口したトンネル部22a,22bである。すなわち、側壁20における励振電極14および受信電極16と対向する箇所では、励振電極14から伝搬経路上を伝搬するセンシング用弾性波Wsが図2のように開口したトンネル部22a,22bを通過して受信電極16へと到達するようになっている。また、本実施形態では、このトンネル部22a,22bの大きさについて、基板表面(伝搬経路)からの高さHを約2μm程度、幅Lを電極の幅(約1000μm程度)と同一程度の長さに設定している。   In addition, on the side wall 20 of the acoustic wave device 10 in the present embodiment, the propagation path of the sensing acoustic wave Ws that connects the excitation electrode 14 and the reception electrode 16 (between the dotted line that connects the excitation electrode 14 and the reception electrode 16 in FIG. 1). Two portions intersecting with each other are tunnel portions 22a and 22b opened in a tunnel shape as shown in FIG. That is, at the portion of the side wall 20 facing the excitation electrode 14 and the reception electrode 16, the elastic wave for sensing Ws propagating from the excitation electrode 14 on the propagation path passes through the tunnel portions 22a and 22b opened as shown in FIG. It reaches the receiving electrode 16. In this embodiment, the tunnel portions 22a and 22b are about the same length as the height H from the substrate surface (propagation path) of about 2 μm and the width L as long as the width of the electrode (about 1000 μm). Is set.

ここで、このような側壁20は、例えば次のような手順で作製される。図3及び図4は、本実施形態におけるトンネル部22a,22bを有する弾性波デバイスの側壁20が作製される過程を示す図である。   Here, such a side wall 20 is produced by the following procedure, for example. 3 and 4 are diagrams illustrating a process in which the side wall 20 of the acoustic wave device having the tunnel portions 22a and 22b according to the present embodiment is manufactured.

まず、基板12上においてトンネル部22a,22bを形成すべき位置に、犠牲層30を形成する(図3参照)。本実施形態では、励振電極14側と受信電極16側の2箇所にトンネル部22a,22bを形成するため、励振電極14と受信電極16とを結ぶ伝搬経路上の2箇所に、伝搬経路と交差するように犠牲層30を形成する。   First, the sacrificial layer 30 is formed on the substrate 12 at positions where the tunnel portions 22a and 22b are to be formed (see FIG. 3). In this embodiment, the tunnel portions 22a and 22b are formed at two locations on the excitation electrode 14 side and the reception electrode 16 side, so that the propagation path intersects the propagation path at two locations on the propagation path connecting the excitation electrode 14 and the reception electrode 16. Thus, the sacrificial layer 30 is formed.

次に、例えば樹脂を用いて、所定の形状に側壁20を形成する。具体的には、ディスペンサ等で樹脂を塗布し、この樹脂を硬化させることで、所定形状に樹脂製の側壁20を形成する。このとき、励振電極14および受信電極16に対向する箇所においては、塗布された樹脂は犠牲層30の上を跨いだ状態となる(図4参照)。   Next, the side wall 20 is formed in a predetermined shape using, for example, resin. Specifically, the resin side wall 20 is formed in a predetermined shape by applying a resin with a dispenser or the like and curing the resin. At this time, in a portion facing the excitation electrode 14 and the reception electrode 16, the applied resin is in a state of straddling the sacrificial layer 30 (see FIG. 4).

こうして所定形状の樹脂製の側壁20が形成された後、犠牲層エッチングを行う。これにより、犠牲層30のみが除去されるため、側壁20の箇所において励振電極14および受信電極16に対向する箇所には、図2のようなトンネル部22a,22bが形成されることとなる。   After the resin-shaped side wall 20 having a predetermined shape is thus formed, sacrificial layer etching is performed. Thereby, since only the sacrificial layer 30 is removed, tunnel portions 22a and 22b as shown in FIG. 2 are formed at locations on the side wall 20 facing the excitation electrode 14 and the reception electrode 16.

なお、本実施形態では、側壁20を形成するための樹脂には光感光性樹脂(例えば化学増幅型レジストや永久レジスト)を用い、犠牲層30には、化学増幅型レジストや永久レジストの硬化温度に耐え得る耐熱性を有し、且つ有機溶剤によって除去可能なレジストを用いている。特に、有機溶剤によって除去可能なレジストを犠牲層30として用いたのは、以下の理由がある。弾性波デバイスではアルミニウム製の電極を用いるのが一般的であるが、エッチング液を酸性やアルカリ性のものにしてしまうと、犠牲層エッチング時にアルミニウム製電極と反応してしまい、これにより、弾性波素子の周波数特性が変化してしまう。そこで、特に基板表面上に電極を形成してから側壁20を形成する場合には、電極との反応を回避すべく、犠牲層30には有機溶剤によって除去可能なレジストを用い、有機溶剤を用いてエッチングするのが好適である。   In this embodiment, a photosensitive resin (for example, a chemically amplified resist or a permanent resist) is used as the resin for forming the sidewall 20, and the curing temperature of the chemically amplified resist or the permanent resist is used for the sacrificial layer 30. The resist is resistant to heat and can be removed by an organic solvent. In particular, the reason why the resist that can be removed by the organic solvent is used as the sacrificial layer 30 is as follows. In an acoustic wave device, it is common to use an electrode made of aluminum. However, if the etching solution is made acidic or alkaline, it reacts with the aluminum electrode during the sacrificial layer etching. The frequency characteristics of this will change. Therefore, particularly when the side wall 20 is formed after the electrode is formed on the substrate surface, a resist that can be removed by an organic solvent is used for the sacrificial layer 30 in order to avoid a reaction with the electrode, and an organic solvent is used. It is preferable to perform etching.

以上のような側壁20の構造によれば、トンネル部22a,22bの高さHが約2μm程度であるため、弾性波による基板表面の変位(基板表面の法線方向への変位)が数オングストローム程度であることからして、弾性波は側壁20に触れることなく、トンネル部22a,22bを通過することが可能となる。   According to the structure of the side wall 20 as described above, since the height H of the tunnel portions 22a and 22b is about 2 μm, displacement of the substrate surface by the elastic wave (displacement in the normal direction of the substrate surface) is several angstroms. Therefore, the elastic wave can pass through the tunnel portions 22 a and 22 b without touching the side wall 20.

また、トンネル部22a,22bの高さHは約2μm程度であるため、溶液は、毛細管現象によりトンネル部22a,22b内に浸入するものの、センシング領域18からトンネル部22a,22bを通過して各電極14,16側に流出することはなく、溶液が電極14,16に接触するのを防ぐ機能は維持される。このとき、トンネル部22a,22b内は溶液で満たされた状態となっている。   Further, since the height H of the tunnel portions 22a and 22b is about 2 μm, the solution permeates into the tunnel portions 22a and 22b by capillary action, but passes through the tunnel portions 22a and 22b from the sensing region 18. It does not flow out to the electrodes 14 and 16 side, and the function of preventing the solution from contacting the electrodes 14 and 16 is maintained. At this time, the tunnel portions 22a and 22b are filled with the solution.

そして、上記の弾性波デバイス10では、センシング用弾性波Wsは、励振電極14から励振電極側のトンネル部22a(より詳しくは、励振電極側のトンネル部22a内の溶液下)を通過してセンシング領域18内に入り、センシング領域18内の溶液下を伝搬し、さらに受信電極側のトンネル部22b(より詳しくは、受信電極側のトンネル部22b内の溶液下)を通過してセンシング領域18内から出て、受信電極16に到達する。すなわち、従来では側壁下を通過していたのに代わり、図1の弾性波デバイス10ではトンネル部22a,22b内の溶液下を通過することとなる。   In the acoustic wave device 10, the sensing acoustic wave Ws passes through the tunnel portion 22 a on the excitation electrode side from the excitation electrode 14 (more specifically, below the solution in the tunnel portion 22 a on the excitation electrode side). It enters the region 18, propagates under the solution in the sensing region 18, and further passes through the tunnel portion 22 b on the receiving electrode side (more specifically, below the solution in the tunnel portion 22 b on the receiving electrode side) to enter the sensing region 18. And reaches the receiving electrode 16. That is, instead of passing under the side wall in the prior art, the acoustic wave device 10 in FIG. 1 passes under the solution in the tunnel portions 22a and 22b.

ここで、例えばSTW(surface transverse wave)素子における伝搬損失(伝搬減衰)は、側壁下を通過する際には1波長あたり約0.75dBであるのに対し、水の下を通過する際には1波長あたり約0.026dBであることからも、従来のように側壁下を通過するより、本実施形態のようにトンネル部22a,22b内の溶液下を通過する方が、はるかに励振電極14から受信電極16へ伝搬する弾性波の伝搬損失(伝搬減衰)は小さい。また、図1の弾性波デバイス10において、励振電極14から受信電極16までの弾性波の伝搬経路上に存在する物質は溶液のみとなるため、弾性波の伝搬特性は溶液の性質に依存することとなる。   Here, for example, a propagation loss (propagation attenuation) in an STW (surface transverse wave) element is about 0.75 dB per wavelength when passing under the side wall, but when passing under water. Since it is about 0.026 dB per wavelength, it is much more exciting for the excitation electrode 14 to pass under the solution in the tunnel portions 22a and 22b as in the present embodiment than to pass under the side wall as in the prior art. The propagation loss (propagation attenuation) of the elastic wave propagating from the electrode to the receiving electrode 16 is small. Further, in the elastic wave device 10 of FIG. 1, since the substance existing on the propagation path of the elastic wave from the excitation electrode 14 to the receiving electrode 16 is only the solution, the propagation characteristic of the elastic wave depends on the property of the solution. It becomes.

したがって、本実施形態における弾性波デバイス10によれば、従来のように弾性波が側壁下を伝搬する際に生じていた大きな伝搬損失(伝搬減衰)がなく、センシングの高感度化を実現できる。   Therefore, according to the acoustic wave device 10 of the present embodiment, there is no large propagation loss (propagation attenuation) that occurs when the acoustic wave propagates under the side wall as in the conventional case, and high sensitivity of the sensing can be realized.

なお、側壁20におけるトンネル部22a,22bの外側(励振電極側および受信電極側)の領域を、溶液に対し非親和性を有する非親和性領域24とするようにしても良い(図5参照)。ここで、非親和性領域24は、溶液に対し非親和性を有する物質からなる膜を利用して形成しても良く、あるいは基板12の表面を表面処理により非親和性に表面改質することで形成しても良い。   In addition, you may make it the area | region (excitation electrode side and receiving electrode side) outside the tunnel parts 22a and 22b in the side wall 20 be the non-affinity area | region 24 which has non-affinity with respect to a solution (refer FIG. 5). . Here, the non-affinity region 24 may be formed by using a film made of a substance having non-affinity with respect to the solution, or the surface of the substrate 12 is surface-modified by non-affinity by surface treatment. May be formed.

また、上記のようなトンネル部22a,22bを有する側壁20の構造は、弾性波の伝搬を利用して物質を搬送する搬送システムを備え、弾性波によりセンシング領域まで測定対象の物質(例えば溶液などの液体)を搬送し、しかる後にセンシングするような構成を有する図8のような弾性波センサにおいて、搬送電極に対向する側壁に適用しても良い。   Moreover, the structure of the side wall 20 having the tunnel portions 22a and 22b as described above includes a transport system that transports a substance using propagation of elastic waves, and the substance (for example, a solution or the like) to be measured up to the sensing region by the elastic waves. In the acoustic wave sensor as shown in FIG. 8 having a configuration in which the liquid is transported and then sensed, it may be applied to the side wall facing the transport electrode.

図6は、側壁における搬送電極に対向する箇所について、上記のようなトンネル部を有する構造を適用した弾性波センサの構成を示す図である。図6の弾性波センサ40では、基板42上の励振電極44、受信電極46および搬送電極48の各電極に被測定物質(例えば溶液などの液体)が接触しないよう、センシング領域50および滴下エリア52を含む搬送経路(搬送用弾性波Wcの伝搬経路)が、例えば樹脂製の側壁54で囲まれている。ここで、図1及び図2と同様に、側壁54において励振電極44と受信電極46とを結ぶセンシング用弾性波Wsの伝搬経路と交差する2箇所の部分は、それぞれトンネル状に開口したトンネル部56a,56bである。すなわち、励振電極44および受信電極46に対向する箇所では、励振電極44から伝搬経路上を伝搬するセンシング用弾性波Wsがこのトンネル部56a,56bを通過して受信電極46へと到達するようになっている。   FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an elastic wave sensor to which the structure having the tunnel portion as described above is applied at a portion facing the transport electrode on the side wall. In the acoustic wave sensor 40 of FIG. 6, the sensing region 50 and the drip area 52 are arranged so that the substance to be measured (for example, a liquid such as a solution) does not contact each of the excitation electrode 44, the reception electrode 46, and the transport electrode 48 on the substrate 42. A conveyance path (propagation path of the elastic wave for conveyance Wc) is surrounded by a side wall 54 made of resin, for example. Here, as in FIGS. 1 and 2, the two portions intersecting the propagation path of the sensing elastic wave Ws connecting the excitation electrode 44 and the reception electrode 46 on the side wall 54 are tunnel portions each opened in a tunnel shape. 56a and 56b. That is, at a position facing the excitation electrode 44 and the reception electrode 46, the sensing elastic wave Ws propagating from the excitation electrode 44 on the propagation path passes through the tunnel portions 56a and 56b and reaches the reception electrode 46. It has become.

また、図6の弾性波センサ40では、側壁54における搬送電極48と対向する箇所と、搬送電極48からの搬送用弾性波Wcが伝搬する伝搬経路(図6において搬送電極48からセンシング領域50に向かって伸びる点線間)とが交差する部分が、図2と同様にトンネル状に開口している。すなわち、搬送電極48に対向する側壁は、搬送電極48から伝搬経路上を伝搬する搬送用弾性波Wcがこのトンネル部56cを通過して滴下エリア52内の溶液へと到達するような構造となっている。ここで、このトンネル部56a〜56cの大きさについて、基板表面(伝搬経路)からの高さHを約2μm程度、幅Lを電極の幅(約1000μm程度)と同一程度の長さに設定している。また、このような側壁54は、例えば図3及び図4と同様の過程を経て作製される。   Further, in the acoustic wave sensor 40 of FIG. 6, a portion of the side wall 54 facing the carrier electrode 48 and a propagation path through which the carrier acoustic wave Wc from the carrier electrode 48 propagates (from the carrier electrode 48 to the sensing region 50 in FIG. 6). A portion where the crossing line (between the dotted lines extending in the direction) intersects opens in a tunnel shape as in FIG. In other words, the side wall facing the transport electrode 48 has a structure in which the elastic wave for transport Wc propagating from the transport electrode 48 on the propagation path passes through the tunnel portion 56c and reaches the solution in the dropping area 52. ing. Here, regarding the size of the tunnel portions 56a to 56c, the height H from the substrate surface (propagation path) is set to about 2 μm, and the width L is set to the same length as the electrode width (about 1000 μm). ing. Moreover, such a side wall 54 is produced through the process similar to FIG.3 and FIG.4, for example.

以上のような側壁54の構造によれば、トンネル部56a〜56cの高さHが約2μm程度であるため、弾性波による基板表面の変位(基板表面の法線方向への変位)が数オングストローム程度であることからして、弾性波は側壁に触れることなく、トンネル部56a〜56cを通過することが可能となる。   According to the structure of the side wall 54 as described above, since the height H of the tunnel portions 56a to 56c is about 2 μm, the displacement of the substrate surface by the elastic wave (the displacement of the substrate surface in the normal direction) is several angstroms. Therefore, the elastic wave can pass through the tunnel portions 56a to 56c without touching the side wall.

また、トンネル部56a〜56cの高さHは約2μm程度であるため、溶液は、このトンネル部56a〜56cから各電極側に流出することはなく、溶液が各電極44,46,48に接触するのを防ぐ機能は維持される。   Further, since the height H of the tunnel portions 56a to 56c is about 2 μm, the solution does not flow out from the tunnel portions 56a to 56c to the respective electrode sides, and the solution contacts the electrodes 44, 46, and 48. The function to prevent this is maintained.

そして、上記の弾性波デバイス40において、搬送電極48から励振された搬送用弾性波Wcは、搬送電極48からトンネル部56cを通過して滴下エリア52の溶液に到達し、この溶液を搬送する。したがって、従来のように側壁下を通過する際に弾性波のエネルギの一部が減衰してしまうことがなく、溶液が搬送電極48に接触するのを防ぐための側壁54の存在が、この被測定物質の搬送の妨げになることがない。   In the acoustic wave device 40, the acoustic wave for conveyance Wc excited from the conveyance electrode 48 passes through the tunnel portion 56c from the conveyance electrode 48 and reaches the solution in the dropping area 52, and conveys this solution. Therefore, unlike the conventional method, a part of the energy of the elastic wave is not attenuated when passing under the side wall, and the presence of the side wall 54 for preventing the solution from coming into contact with the transporting electrode 48 is present. There is no hindrance to the transport of the measurement substance.

なお、本実施形態においても、側壁54におけるトンネル部56cの外側(搬送電極側)の領域を、図5と同様に溶液に対し非親和性を有する非親和性領域とするようにしても良い。ここで、非親和性領域は、溶液に対し非親和性を有する物質からなる膜を利用して形成しても良く、あるいは基板表面を表面処理により非親和性に表面改質することで形成しても良い。   Also in this embodiment, the region outside the tunnel portion 56c (on the transport electrode side) on the side wall 54 may be a non-affinity region having non-affinity with respect to the solution as in FIG. Here, the non-affinity region may be formed by using a film made of a substance having non-affinity for the solution, or formed by surface modification of the substrate surface to non-affinity by surface treatment. May be.

また、本発明は、溶液を用いる弾性波デバイスにおいて、処理対象の溶液が電極に接触しないようにするための側壁に適用可能である。したがって、本発明の適用範囲は、上記実施形態のような弾性波センサや、弾性波を用いた搬送システムに限定されるわけではない。   Further, the present invention can be applied to a side wall for preventing a solution to be processed from coming into contact with an electrode in an acoustic wave device using a solution. Therefore, the application range of the present invention is not limited to the elastic wave sensor as in the above-described embodiment or the conveyance system using the elastic wave.

本発明の実施の形態における弾性波デバイス(溶液センサ)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the elastic wave device (solution sensor) in embodiment of this invention. 図1の弾性波デバイスにおけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in the elastic wave device of FIG. 図1の弾性波デバイスの側壁を作製する過程を示す図であり、図3(a)は犠牲層を基板上に形成した状態を示す図であり、図3(b)はB−B線断面図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a process of manufacturing the sidewall of the acoustic wave device of FIG. 1, FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which a sacrificial layer is formed on a substrate, and FIG. FIG. 図1の弾性波デバイスの側壁を作製する過程を示す図であり、図4(a)は犠牲層上に樹脂を塗布して側壁を形成した状態を示す図、図4(b)はC−C線断面図、図4(c)はD−D線断面図である。4A and 4B are diagrams illustrating a process of manufacturing the side wall of the acoustic wave device of FIG. 1, in which FIG. 4A illustrates a state in which the side wall is formed by applying a resin on the sacrificial layer, and FIG. C line sectional drawing and FIG.4 (c) are DD line sectional drawings. 図1の弾性波デバイスの応用例を示す図である。It is a figure which shows the example of application of the elastic wave device of FIG. 本発明の他の実施の形態における弾性波デバイス(搬送システム付き弾性波センサ)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the elastic wave device (elastic wave sensor with a conveyance system) in other embodiment of this invention. 従来の弾性波デバイス(溶液センサ)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional elastic wave device (solution sensor). 従来の弾性波デバイス(搬送システム付き弾性波センサ)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional elastic wave device (elastic wave sensor with a conveyance system).

符号の説明Explanation of symbols

10 弾性波デバイス、12 基板、14 励振電極、16 受信電極、18 センシング領域、20 側壁、22a,22b トンネル部、24 非親和性領域、30 犠牲層、40 弾性波デバイス(弾性波センサ)、42 基板、44 励振電極、46 受信電極、48 搬送電極、50 センシング領域、52 滴下エリア、54 側壁、56a〜56c トンネル部、Ws センシング用弾性波、Wc 搬送用弾性波。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Elastic wave device, 12 Board | substrate, 14 Excitation electrode, 16 Reception electrode, 18 Sensing area | region, 20 Side wall, 22a, 22b Tunnel part, 24 Non-affinity area | region, 30 Sacrificial layer, 40 Elastic wave device (elastic wave sensor), 42 Substrate, 44 excitation electrode, 46 receiving electrode, 48 carrier electrode, 50 sensing area, 52 dropping area, 54 side wall, 56a to 56c tunnel, Ws sensing elastic wave, Wc carrying elastic wave.

Claims (4)

基板表面上に弾性波を励振する電極と、
電極からの弾性波の伝搬経路上に滴下された液体が電極に接触しないように、伝搬経路を交差するように配置された側壁と、
を基板表面上に備え、
側壁は、基板表面との間に、伝搬経路上の液体が電極側に通過しない程度の大きさを有したトンネル部を形成し、このトンネル部内を電極からの弾性波の伝搬経路が通過するように、基板表面上に設けられている、
ことを特徴とする弾性波デバイス。
An electrode for exciting an elastic wave on the substrate surface;
Side walls arranged to cross the propagation path so that the liquid dropped on the propagation path of the elastic wave from the electrode does not contact the electrode;
On the substrate surface,
The side wall forms a tunnel portion having a size that prevents the liquid on the propagation path from passing through the electrode side between the substrate surface and the propagation path of the elastic wave from the electrode through the tunnel portion. Provided on the substrate surface,
An elastic wave device characterized by that.
基板表面に、被測定物質である液体をセンシングするためのセンシング用弾性波を励振する励振電極と、基板表面及び表面近傍を伝搬するセンシング用弾性波を受信する受信電極と、を配置し、励振電極と受信電極とを結ぶセンシング用弾性波の伝搬経路上に存在する液体によって生じるセンシング用弾性波の伝搬特性の変化を利用して、被測定物質である液体のセンシングを行う弾性波デバイスにおいて、
センシング用弾性波の伝搬経路上に滴下された液体が励振電極および受信電極に接触しないように、伝搬経路上の励振電極側および受信電極側に伝搬経路を交差するように側壁が配置され、
伝搬経路上の励振電極側および受信電極側に配置された各側壁は、基板表面との間に、伝搬経路上の液体が電極側に通過しない程度の大きさを有したトンネル部を形成し、このトンネル部内を励振電極から受信電極まで至るセンシング用弾性波の伝搬経路が通過するように、基板表面上に設けられている、
ことを特徴とする弾性波デバイス。
An excitation electrode for exciting a sensing acoustic wave for sensing a liquid to be measured and a receiving electrode for receiving a sensing acoustic wave propagating on the substrate surface and in the vicinity of the surface are arranged on the substrate surface and excited. In the acoustic wave device that senses the liquid to be measured using the change in the propagation characteristics of the sensing acoustic wave caused by the liquid existing on the sensing acoustic wave propagation path connecting the electrode and the receiving electrode,
Side walls are arranged to cross the propagation path on the excitation electrode side and the reception electrode side on the propagation path so that the liquid dropped on the sensing elastic wave propagation path does not contact the excitation electrode and the reception electrode,
Each side wall disposed on the excitation electrode side and the reception electrode side on the propagation path forms a tunnel portion having a size such that liquid on the propagation path does not pass to the electrode side between the substrate surface and Provided on the substrate surface so that the propagation path of the elastic wave for sensing from the excitation electrode to the reception electrode passes through the tunnel portion.
An elastic wave device characterized by that.
液体を搬送するための搬送用弾性波を励振する電極と、
電極からの搬送用弾性波の伝搬経路上に滴下された液体が電極に接触しないように、搬送用弾性波の伝搬経路を交差するように配置された側壁と、
を基板表面上に備え、
側壁は、基板表面との間に、伝搬経路上の液体が電極側に通過しない程度の大きさを有したトンネル部を形成し、このトンネル部内を電極からの搬送用弾性波の伝搬経路が通過するように、基板表面上に設けられている、
ことを特徴とする弾性波デバイス。
An electrode for exciting an elastic wave for conveyance for conveying a liquid;
Side walls arranged so as to intersect the propagation path of the elastic wave for conveyance so that the liquid dropped on the propagation path of the elastic wave for conveyance from the electrode does not contact the electrode;
On the substrate surface,
The side wall forms a tunnel part with a size that prevents the liquid on the propagation path from passing through the electrode side, and the propagation path of the elastic wave for transport from the electrode passes through the tunnel part. Is provided on the surface of the substrate,
An elastic wave device characterized by that.
請求項1から3のいずれか一つに記載の弾性波デバイスにおいて、
基板表面における開口部の電極側の領域は、液体に対し非親和性を有する非親和性領域とした、
ことを特徴とする弾性波デバイス。

In the elastic wave device according to any one of claims 1 to 3,
The region on the electrode surface side of the opening on the substrate surface was a non-affinity region having non-affinity for the liquid,
An elastic wave device characterized by that.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5283232B2 (en) * 2007-09-03 2013-09-04 国立大学法人静岡大学 Elastic wave device

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