JP2015175622A - Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液中に含まれる物質を検出するセンサに関する。 The present invention relates to a sensor that detects a substance contained in a liquid.
近年、液中の微量な物質を検出するセンサとして、圧電振動子である水晶振動子を液に浸して、水晶振動子の電極表面に物質が付着することによって、共振周波数が変化する性質を利用して微量な物質を検出するQCM(Quartz Crystal Microbalance)センサが利用されている(例えば、特許文献1参照)。このQCMセンサは、1ng/cm2オーダーの物質の質量変化を検出することができる。 In recent years, as a sensor for detecting a very small amount of substance in liquid, the resonance frequency is changed by immersing a quartz vibrator, which is a piezoelectric vibrator, in the liquid and attaching the substance to the electrode surface of the crystal vibrator. Thus, a QCM (Quartz Crystal Microbalance) sensor that detects a very small amount of substance is used (see, for example, Patent Document 1). This QCM sensor can detect a change in mass of a substance on the order of 1 ng / cm 2 .
かかるQCMセンサを用いた計測システムでは、例えば、上記特許文献1の図4に示すように、液中に入れたQCMセンサに接続した発振回路によって、QCMセンサの水晶振動子を発振させて、その周波数の変化を、周波数カウンタを介してコンピュータで解析するのであるが、QCMセンサと発振回路との間の伝送距離が長い場合には、ノイズの混入や伝送損失が増加し、QCMセンサの発振が不安定になり、高い精度で計測するのが困難となる。
In a measurement system using such a QCM sensor, for example, as shown in FIG. 4 of the above-mentioned
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであって、圧電振動子と発振回路との間の伝送距離を可及的に短くして発振を安定して行えるセンサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a sensor that can stably oscillate by shortening the transmission distance between a piezoelectric vibrator and an oscillation circuit as much as possible. With the goal.
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
すなわち、本発明は、液体中の検出対象が付着するセンシング領域を有すると共に、前記検出対象の前記付着によって共振周波数が変化する圧電振動子を備えるセンサであって、
基板部と枠部とを有し、前記基板部を挟んでその両側に前記枠部によって囲まれた第1,第2収納凹部が形成されたパッケージを備え、
前記第1収納凹部に、前記圧電振動子が、前記センシング領域を前記パッケージ外に臨むように収納され、
前記第2収納凹部に、前記圧電振動子を発振させる発振回路を含むICチップが収納されるものである。
That is, the present invention is a sensor including a sensing region to which a detection target in a liquid adheres, and including a piezoelectric vibrator whose resonance frequency changes due to the attachment of the detection target,
A package having a substrate part and a frame part, wherein first and second storage recesses are formed on both sides of the substrate part and surrounded by the frame part;
The piezoelectric vibrator is housed in the first housing recess so that the sensing area faces the outside of the package,
An IC chip including an oscillation circuit for oscillating the piezoelectric vibrator is housed in the second housing recess.
本発明の好ましい実施態様では、前記第1収納凹部は、その周壁の厚さが、前記第2収納凹部の周壁の厚さに比べて、厚肉となる部分を有する。 In a preferred embodiment of the present invention, the first storage recess has a portion where the thickness of the peripheral wall is thicker than the thickness of the peripheral wall of the second storage recess.
本発明の他の実施態様では、前記圧電振動子は、水晶振動片の両主面に励振電極がそれぞれ形成される水晶振動子であり、前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含む。 In another embodiment of the present invention, the piezoelectric vibrator is a crystal vibrator in which excitation electrodes are respectively formed on both main surfaces of the crystal vibrating piece, and the sensing region is at least one main surface of the two main surfaces. A sensitive film formed on the excitation electrode of the surface.
本発明の更に他の実施態様では、前記第1収納凹部には、前記水晶振動片の周縁部を支持する段部が形成され、前記段部に支持された前記水晶振動片の周縁部と前記第1収納凹部の周壁との間が、封止材によって封止される。 In still another embodiment of the present invention, a step portion that supports a peripheral portion of the crystal vibrating piece is formed in the first storage recess, and the peripheral portion of the crystal vibrating piece supported by the step portion and the The space between the peripheral wall of the first storage recess is sealed with a sealing material.
本発明の好ましい実施態様では、前記ICチップが収納された前記第2収納凹部に、封止用樹脂が充填される。 In a preferred embodiment of the present invention, a sealing resin is filled in the second storage recess in which the IC chip is stored.
本発明によれば、センシング領域に、液中の検出対象が付着することによって、共振周波数が変化する圧電振動子と、この圧電振動子を発振させる発振回路を含むICチップとを、パッケージの基板部を挟んでその両側の第1,第2収納凹部にそれぞれ収納するので、当該センサは、発振回路を内蔵したセンサとなり、圧電振動子と発振回路との間の伝送距離が短くなって、ノイズの混入やゆらぎを抑制することができ、発振の安定性が向上し、計測精度を高めることができる。 According to the present invention, a piezoelectric vibrator whose resonance frequency changes when a detection target in a liquid adheres to a sensing region, and an IC chip including an oscillation circuit that oscillates the piezoelectric vibrator are provided on a package substrate. The sensor is housed in the first and second housing recesses on both sides of the part, so that the sensor becomes a sensor with a built-in oscillation circuit, and the transmission distance between the piezoelectric vibrator and the oscillation circuit is shortened. Mixing and fluctuations, oscillation stability can be improved, and measurement accuracy can be improved.
しかも、基板部を挟んでその両側に、枠部によって囲まれた第1,第2収納凹部が形成される、いわゆる断面H型のパッケージ構造であるので、基板部の一方側のみに収納凹部が形成される、いわゆるシングルパッケージ構造に比べて、剛性バランスに優れる。 In addition, since the first and second storage recesses surrounded by the frame portion are formed on both sides of the substrate portion, the so-called H-shaped package structure is formed. Therefore, the storage recess is formed only on one side of the substrate portion. Compared to the so-called single package structure formed, the rigidity balance is excellent.
更に、圧電振動子を第1収納凹部に、発振回路を含むICチップを第2収納凹部にそれぞれ収納する、すなわち、圧電振動子と発振回路を含むICチップとを、それぞれ個別の収納空間に収納するので、ICチップの発熱による圧電振動子への影響を抑制することができる。 Further, the piezoelectric vibrator is housed in the first housing recess, and the IC chip including the oscillation circuit is housed in the second housing recess, that is, the piezoelectric vibrator and the IC chip including the oscillation circuit are housed in separate housing spaces. Therefore, the influence on the piezoelectric vibrator due to the heat generated by the IC chip can be suppressed.
また、液中に含まれる検出対象の質量等の計測の際には、当該センサを、液中に浸漬して計測を行うために、攪拌等に伴う応力を受けることになるが、センシング領域を有する圧電振動子が収納される第1収納凹部の周壁は、ICチップが収納される第2収納凹部の周壁に比べて、厚肉部分を有しているので、圧電振動子に加わる応力を低減して計測精度を高めることができる一方、ICチップが収納される第2収納凹部は、薄肉としてICチップの収納空間を十分に確保することができる。 In addition, when measuring the mass of the detection target contained in the liquid, the sensor is subjected to stress accompanying stirring, etc. in order to perform measurement by immersing the sensor in the liquid. Since the peripheral wall of the first storage recess in which the piezoelectric vibrator has is thicker than the peripheral wall of the second storage recess in which the IC chip is stored, stress applied to the piezoelectric vibrator is reduced. While the measurement accuracy can be improved, the second storage recess in which the IC chip is stored can be sufficiently thin to secure a sufficient space for storing the IC chip.
また、センシング領域は、水晶振動子を構成する水晶振動片の両主面にそれぞれ形成される両励振電極の少なくとも一方の励振電極上に形成される感応膜を含んでおり、この感応膜によって、試料液中の検出対象を付着させることができる。 Further, the sensing region includes a sensitive film formed on at least one excitation electrode of both excitation electrodes respectively formed on both main surfaces of the crystal vibrating piece constituting the crystal resonator, and by this sensitive film, The detection target in the sample liquid can be attached.
また、水晶振動片は、一方の主面のセンシング領域がパッケージ外に臨むように、その周縁部が、前記第1収納凹部に形成された段部に支持されるのであるが、水晶振動片の周縁部と第1収納凹部の周壁との間が、封止材によって封止されるので、センシング領域を、液体に浸しても液体が、水晶振動片の他方の主面側に浸入して両主面の励振電極が短絡するのを防止することができる。 In addition, the crystal vibrating piece is supported by the step formed in the first housing recess so that the sensing region of one main surface faces the outside of the package. Since the gap between the peripheral edge portion and the peripheral wall of the first storage recess is sealed with the sealing material, even if the sensing region is immersed in the liquid, the liquid will enter the other main surface side of the crystal vibrating piece and both It is possible to prevent the excitation electrode on the main surface from being short-circuited.
また、ICチップが収納された第2収納凹部に、封止用樹脂を充填するので、ICチップの接続部分を、外力や腐食から保護することができる。 Further, since the sealing resin is filled in the second storage recess in which the IC chip is stored, the connection portion of the IC chip can be protected from external force and corrosion.
本発明によれば、センシング領域に、液中の検出対象が付着することによって、共振周波数が変化する圧電振動子と、この圧電振動子を発振させる発振回路を含むICチップとを、パッケージの基板部を挟んでその両側の第1,第2収納凹部にそれぞれ収納するので、当該センサは、発振回路を内蔵したセンサとなり、圧電振動子と発振回路との間の伝送距離が短くなって、ノイズの混入やゆらぎを抑制することができ、発振の安定性が向上し、計測精度を高めることができる。 According to the present invention, a piezoelectric vibrator whose resonance frequency changes when a detection target in a liquid adheres to a sensing region, and an IC chip including an oscillation circuit that oscillates the piezoelectric vibrator are provided on a package substrate. The sensor is housed in the first and second housing recesses on both sides of the part, so that the sensor becomes a sensor with a built-in oscillation circuit, and the transmission distance between the piezoelectric vibrator and the oscillation circuit is shortened. Mixing and fluctuations, oscillation stability can be improved, and measurement accuracy can be improved.
しかも、基板部を挟んでその両側に、第1,第2収納凹部が形成されるので、剛性バランスに優れる。更に、圧電振動子と発振回路を含むICチップとを、個別の収納空間に収納するので、ICチップの発熱による圧電振動子への影響を抑制することができる。 Moreover, since the first and second storage recesses are formed on both sides of the substrate portion, the rigidity balance is excellent. Furthermore, since the piezoelectric vibrator and the IC chip including the oscillation circuit are housed in separate housing spaces, the influence on the piezoelectric vibrator due to the heat generated by the IC chip can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るセンサを示すものであり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)におけるA−A線断面図であり、同図(c)は下面図である。 1A and 1B show a sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 10C is a bottom view.
この実施形態のセンサは、センサ素子として、圧電振動子である水晶振動子5を備えるQCMセンサ1である。このQCMセンサ1は、胴部2及び一対の脚部3を有するパッケージ4を備えており、このパッケージ4の前記胴部2には、その表面側にATカット水晶振動子5が組込まれ、裏面側に水晶振動子5を発振させる少なくとも発振回路を含むICチップ24が搭載される。
The sensor of this embodiment is a
パッケージ4は、同図(b)に示すように、基板部を構成する平板状の基材層4aを備えると共に、この基材層4aの上面に、枠部を構成する第1,第2上部層4b,4cが形成され、基材層4aの下面に、枠部を構成する下部層4dが形成される。このパッケージ4は、積層したセラミック等の絶縁シートを焼成して形成される。
As shown in FIG. 4B, the
基板部としての基材層4a上面の第1,第2上部層4b,4cには、円形の貫通孔がそれぞれ形成されて、水晶振動子5の水晶片7を嵌め込むための第1収納凹部6が形成される。第1,第2上部層4b,4cは、第1収納凹部6を囲む枠部を構成する。
A circular through hole is formed in each of the first and second
第1収納凹部6の第2上部層4c部分の開口径は、第1上部層4b部分の開口径に比べて大きく、第1収納凹部6には、水晶片7の周縁部を支持する段部が形成される。
The opening diameter of the second
基板部としての基材層4a下面の下部層4dには、第1,第2上部層4b,4cの第1収納凹部6に対応するように、矩形の貫通孔が形成されて、ICチップ24を収納すると共に、封止用樹脂25で封止される第2収納凹部が形成される。下部層4dは、第2収納凹部を囲む枠部を構成する。
A rectangular through hole is formed in the
水晶振動子5の水晶片7は、円形に形成され、この水晶片7の両主面である表面及び裏面の中央部には、励振電極8a,9aが円形に形成されている。
The
各励振電極8a,9aからは、互いに反対方向となるように、水晶片7の外周方向に向かって引出電極8b,9bが形成されている。水晶片7の表面側の引出電極8bは、裏面側に回り込んでいる。これら電極8a,9a;8b,9bは、例えばクロム(Cr)/金(Au)やTi(チタン)/Au(金)の積層膜により形成される。なお、電極材料は、これら金属に限らず、ニッケル(Ni)/銀(Ag)やその他の金属を用いてもよい。
水晶片7の表面側の励振電極8a上には、検出対象である特定物質が吸着等によって付着する感応膜10が形成される。
On the
パッケージ4の第1収納凹部6の段部の上面には、水晶片7の引出電極8b,9bに対応するように接続電極11,12が形成されており、これら接続電極11,12に、水晶片7の引出電極8b,9bが、エポキシ樹脂等を用いた導電性接着剤13を介して接続される。なお前記導電性接着剤として、エポキシ系以外の樹脂を用いてもよい。
On the upper surface of the step portion of the
各接続電極11,12は、図示しない内部配線によって基材層4aの下面の電極パッド14,15に接続され、ICチップ24が、該ICチップ24の金属バンプにより電極パッド14,15に接続され、封止用樹脂25が充填される。
The
各電極パッド14,15は、図示しない内部配線によって、パッケージ4の各脚部3,3の表面の外部端子16,17にそれぞれ接続される。
The
この実施形態のQCMセンサ1は、液体に浸されるので、水晶片7の表裏面の励振電極8a,9aが、液体に接触すると、短絡して水晶振動子5を発振させることができなくなる。このため、第1収納凹部6内への液体の浸入を防止するために、水晶片7の外周縁とパッケージ4の第1収納凹部6の周壁との間には、絶縁性の封止材18が充填されてシーリングされる。
Since the
このようにQCMセンサ1の胴部2は、パッケージ4の基材層4aの上面側の第1収納凹部6と下面側の第2収納凹部とに、水晶振動子5とICチップ24とがそれぞれ収納されるので、上記の従来例に比べて、水晶振動子5とICチップ24の発振回路との間の伝送距離を短くできることになり、ノイズの混入やゆらぎを抑制することができ、発振の安定性が向上し、計測精度が向上する。
As described above, the
更に、基材層4a上面の第1上部層4bは、水晶振動子5を収納する第1収納凹部6の周壁を構成するが、この第1上部層4bによる周壁の厚さt1は、同図(b)に示すように、ICチップ24を収納する第2収納凹部の周壁を構成する下部層4dの厚さt2に比べて厚くなっている。
Further, the first
このようにパッケージ4の上部の水晶振動子5を収納する第1収納凹部6の周壁は、ICチップ24が収納される第2収納凹部の周壁に比べて厚肉の部分を有するので、パッケージ4の上部が変形しにくく、水晶振動子5にかかる応力を低減できる一方、パッケージ4の下部は、ICチップ24を収納するための空間を十分に確保することができる。
As described above, the peripheral wall of the
なお、第1収納凹部6の周壁を構成する第2上部層4cの厚さも、下部層4dの厚さに比べて相対的に厚くしてもよい。
Note that the thickness of the second
このQCMセンサ1では、水晶振動子5の水晶片7の表面側が、液体に浸されるセンシング領域となり、このセンシング領域には、検出対象である特定物質が付着する感応膜10を含んでいる。
In the
この実施形態のQCMセンサ1は、例えば、有機化合物や生体分子を検出対象としたケミカルセンサやバイオセンサなどに好適であり、次に、この実施形態のQCMセンサ1を用いた計測システムについて説明する。
The
図2は、図1のQCMセンサ1を用いた計測システムの概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a measurement system using the
この計測システムは、緩衝液等の液体19に注入装置(図示せず)によって検出対象である特定物質が注入されて試料液が調製され、この試料液中の特定物質の質量等を計測するものである。 In this measurement system, a specific substance to be detected is injected into a liquid 19 such as a buffer solution by an injection device (not shown) to prepare a sample liquid, and the mass of the specific substance in the sample liquid is measured. It is.
発振回路を含むICチップ24を内蔵したQCMセンサ1は、外部の周波数カウンタ21に接続される。QCMセンサ1の励振電極8aの表面には、特定物質が付着する感応膜10が形成されており、このQCMセンサ1を、緩衝液等の液体19に浸漬し、検出対象である特定物質を、液体19に注入して計測を行う。液体19は、図示しない攪拌機能付の恒温槽によって一定温度に維持されると共に、攪拌される。
The
先ず、QCMセンサ1のICチップ24によって水晶振動子5を発振させ、周波数カウンタ21によって水晶振動子5の共振周波数を計測する。次に図示しない注入装置によって検出対象である特定物質を液体19に注入する。特定物質が注入された液体19、すなわち、試料液中の特定物質が、QCMセンサ1の感応膜10と結合付着し、励振電極8aの質量が増加する。励振電極8aの質量が増加すると、水晶振動子5の共振周波数が低下する。この共振周波数の低下量等を、周波数カウンタ21を介してコンピュータ22によって解析することによって、試料液中の特定物質の質量等を算出する。
First, the
このようにQCMセンサ1は、液中に浸漬されて使用されるので、攪拌等による液体の圧力を受けることになるが、パッケージ4は、上記のように、水晶振動子5が収納された第1収納凹部6の周壁の厚みを厚くして剛性を高めているので、水晶振動子5に加わる応力を低減することができる。
Since the
図3は、本発明の他の実施形態に係るQCMセンサ31を示すものであり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は縦断側面図であり、同図(c)は下面図である。
FIG. 3 shows a
上記実施形態のQCMセンサ1が一対の脚部3の表面に外部端子16,17を有する、いわゆるリードタイプであるのに対して、この実施形態のQCMセンサ31は、表面実装型である。
Whereas the
パッケージ32は、同図(b)に示すように、基板部を構成する矩形平板状の基材層32aを備えると共に、この基材層32aの上面に、枠部を構成する第1,第2上部層32b,32cが形成され、基材層32aの下面に、枠部を構成する下部層32dが形成される。このパッケージ32は、積層したセラミック等の絶縁シートを焼成して形成される。
As shown in FIG. 2B, the
基板部としての基材層32a上面の第1,第2上部層32b,32cには、円形の貫通孔がそれぞれ形成されて、水晶振動子37の水晶片40を嵌め込むための第1収納凹部38が形成される。第1,第2上部層32b,32cは、第1収納凹部38を囲む枠部を構成する。第1収納凹部38の第2上部層32c部分の開口径は、第1上部層32b部分の開口径に比べて大きく、第1収納凹部38には、水晶片40の周縁部を支持する段部が形成される。
A circular through hole is formed in each of the first and second
基板部としての基材層32a下面の下部層32dには、第1,第2上部層32b,32cの第1収納凹部38に対応するように、矩形の貫通孔が形成されて、ICチップ51を収納すると共に、封止用樹脂39で封止される第2収納凹部が形成される。下部層32dは、第2収納凹部を囲む枠部を構成する。
A rectangular through hole is formed in the
水晶振動子37の水晶片40は、円形に形成され、この水晶片40の表面及び裏面の中央部には、励振電極41a,42aが円形に形成されている。各励振電極41a,42aからは、互いに反対方向となるように、水晶片40の外周方向に向かって引出電極41b,42bが形成されている。水晶片40の表面側の引出電極41bは、裏面側に回り込んでいる。
The
水晶片40の表面側の励振電極41a上には、検出対象である特定物質が吸着等によって付着する感応膜43が形成される。
On the
パッケージ32の第1収納凹部38の段部の上面には、水晶片40の引出電極41b,42bに対応するように接続電極44,45が形成されており、これら接続電極44,45に、水晶片40の引出電極41b,42bが、エポキシ樹脂等を用いた導電性接着剤46を介して接続される。なお前記導電性接着剤として、エポキシ系以外の樹脂を用いてもよい。
基材層32aの下面には、複数の電極パッド47が設けられて、これら電極パッド47には、ICチップ51が、該ICチップ51の金属バンプにより接続される。この基材層32の下面の複数の電極パッド47は、図示しない内部配線を介して第1収納凹部38の接続電極44,45、あるいは、下部層32dの底面角部の4つの実装用の外部端子49に接続される。
A plurality of
基材層32aの下面側のICチップ51が収納された第2収納凹部には、封止用樹脂39が充填される。
A sealing
QCMセンサ31は、第1収納凹部38内への液体の浸入を防止するために、水晶片40の外周縁とパッケージ32の収納凹部38の内壁との間に、絶縁性の封止材50が充填されてシーリングされる。
In the
このようにQCMセンサ31は、パッケージ32の基材層32aの上面側の第1収納凹部38と下面側の第2収納凹部とに、水晶振動子37とICチップ51とがそれぞれ収納された断面H型の構造となっているので、剛性を高めることができると共に、水晶振動子37とICチップ51の発振回路との間の伝送距離を短くできることになり、ノイズの混入やゆらぎを抑制することができ、発振の安定性が向上する。
As described above, the
この断面H型のパッケージ構造は、基材層32aの上下両側に、収納凹部がそれぞれ形成されるので、上下の一方側のみに収納凹部が形成される、シングルパッケージ構造に比べて、剛性バランスに優れている。
This package structure with an H-shaped cross section has storage recesses formed on both the upper and lower sides of the
水晶振動子37とICチップ51とは、第1収納凹部38と第2収納凹部との個別の収納空間にそれぞれ収納されるので、ICチップ51の発熱による水晶振動子37の周波数温度特性等への影響を低減することができる。
Since the
更に、基材層32a上面の第1上部層32bは、水晶振動子37を収納する第1収納凹部38の周壁を構成するが、この第1上部層32bによる周壁の厚さt1は、同図(b)に示すように、ICチップ51を収納する第2収納凹部の周壁を構成する下部層32dの厚さt2に比べて厚くなっている。
Further, the first
これによって、パッケージ32の上部が変形しにくく、水晶振動子37にかかる応力を低減できる一方、パッケージ32の下部は、ICチップ51を収納するための空間を十分に確保することができる。
Accordingly, the upper portion of the
図4は、本発明の更に他の実施形態に係るQCMセンサ61を示すものであり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は縦断側面図である。
FIG. 4 shows a
上記各実施形態のQCMセンサ1,31は、いずれも円形の水晶片7,40に円形の励振電極8a,9a;41a,42a及び円形の感応膜10,43を形成するのに対して、この実施形態のQCMセンサ61は、矩形の水晶片64に、矩形の励振電極68a,69aを形成すると共に、矩形の感応膜70を形成するものである。
In the
この実施形態のQCMセンサ61も図3のQCMセンサ31と同様に表面実装型のQCMセンサである。
The
パッケージ62は、基材層62aを備えると共に、この基材層62aの上面に、第1,第2上部層62b,62cが形成され、基材層62aの下面に、下部層62dが形成される。
The
基材層62a上面には、水晶振動子63の水晶片64を嵌め込むための第1収納凹部65が形成される。基材層62a下面の下部層62dには、ICチップ66を収納すると共に、封止用樹脂67で封止される第2収納凹部が形成される。
A
水晶振動子63の水晶片64は、矩形に形成され、この水晶片64の表面及び裏面の中央部には、励振電極68a,69aが矩形に形成されている。各励振電極68a,69aからは、互いに反対方向となるように、水晶片64の外周方向に向かって引出電極68b,69bが形成され、表面側の引出電極68bは、裏面側に回り込んでいる。
The
水晶片64の表面側の励振電極68a上には、検出対象である特定物質が吸着等によって付着する感応膜70が矩形に形成される。
On the
パッケージ62の第1収納凹部65の段部の上面には、水晶片64の引出電極68b,69bに対応するように接続電極71,72が形成されており、これら接続電極71,72に、水晶片64の引出電極68b,69bが、エポキシ樹脂等を用いた導電性接着剤73を介して接続される。
基材層62aの下面には、複数の電極パッド74が設けられて、これら電極パッド74には、ICチップ66が、該ICチップ66の金属バンプにより接続される。この基材層62aの下面の複数の電極パッド67は、図示しない内部配線を介して第1収納凹部65の接続電極71,72、及び、下部層32dの底面の実装用の外部端子75に接続される。
A plurality of
QCMセンサ61は、第1収納凹部65内への液体の浸入を防止するために、水晶片64の外周縁とパッケージ62の収納凹部65の内壁との間に、絶縁性の封止材76が充填されてシーリングされる。
In the
この実施形態のQCMセンサ61も上記QCMセンサ31と同様に、パッケージ62の基材層62aの上面側の第1収納凹部65と下面側の第2収納凹部とに、水晶振動子63とICチップ66とがそれぞれ搭載された断面H型の構造となっているので、剛性を高めることができると共に、水晶振動子63とICチップ66の発振回路との間の伝送距離を短くできることになり、ノイズの混入やゆらぎを抑制することができ、発振の安定性が向上する。
Similarly to the
(他の実施形態)
QCMセンサのパッケージの材料は、セラミックに限らず、ガラス、水晶、シリコンなどであってもよい。
(Other embodiments)
The material of the QCM sensor package is not limited to ceramic, but may be glass, crystal, silicon, or the like.
圧電振動子は、平板状に限らず、一方の面または/および他方の面の中央部に窪みを形成して中央部の周囲の厚みを厚くした逆メサ構造や、一方の面または/および他方の面の外周部の厚みを、中央部の厚みよりも薄くしたメサ構造等の圧電振動子であってもよい。 The piezoelectric vibrator is not limited to a flat plate shape, but an inverted mesa structure in which a recess is formed in the central portion of one surface or / and the other surface to increase the thickness around the central portion, or one surface or / and the other surface. A piezoelectric vibrator having a mesa structure or the like in which the thickness of the outer peripheral portion of the surface is thinner than the thickness of the central portion may be used.
水晶振動子のセンシング領域に試料溶液を流入、流出させる流路を形成したフローセル型のQCMセンサに適用してもよい。 The present invention may be applied to a flow cell type QCM sensor in which a flow path for allowing a sample solution to flow into and out of a sensing region of a crystal resonator is formed.
1,31,61 QCMセンサ
2,32,62 パッケージ
5,37,63 水晶振動子
7,40,64 水晶片
8a,9a;41a,42a;68a,69a 励振電極
10,43,70 感応膜
24,51,66 ICチップ
1,31,61
Claims (5)
基板部と枠部とを有し、前記基板部を挟んでその両側に前記枠部によって囲まれた第1,第2収納凹部が形成されたパッケージを備え、
前記第1収納凹部に、前記圧電振動子が、前記センシング領域を前記パッケージ外に臨むように収納され、
前記第2収納凹部に、前記圧電振動子を発振させる発振回路を含むICチップが収納される、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor having a sensing region to which a detection target in a liquid adheres, and a piezoelectric vibrator whose resonance frequency changes due to the adhesion of the detection target;
A package having a substrate part and a frame part, wherein first and second storage recesses are formed on both sides of the substrate part and surrounded by the frame part;
The piezoelectric vibrator is housed in the first housing recess so that the sensing area faces the outside of the package,
An IC chip including an oscillation circuit that oscillates the piezoelectric vibrator is housed in the second housing recess.
A sensor characterized by that.
請求項1に記載のセンサ。 The first storage recess has a portion where the thickness of the peripheral wall is thicker than the thickness of the peripheral wall of the second storage recess.
The sensor according to claim 1.
前記センシング領域は、前記両主面の少なくとも一方の主面の前記励振電極上に形成される感応膜を含む、
請求項1または2に記載のセンサ。 The piezoelectric vibrator is a crystal vibrator in which excitation electrodes are formed on both main surfaces of the crystal vibrating piece,
The sensing region includes a sensitive film formed on the excitation electrode of at least one of the principal surfaces.
The sensor according to claim 1 or 2.
前記段部に支持された前記水晶振動片の周縁部と前記第1収納凹部の周壁との間が、封止材によって封止される、
請求項3に記載のセンサ。 In the first storage recess, a stepped portion that supports a peripheral portion of the crystal vibrating piece is formed,
The gap between the peripheral part of the quartz crystal vibrating piece supported by the step part and the peripheral wall of the first storage recess is sealed with a sealing material,
The sensor according to claim 3.
請求項1ないし4のいずれかに記載のセンサ。 A sealing resin is filled in the second storage recess in which the IC chip is stored.
The sensor according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014049912A JP2015175622A (en) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014049912A JP2015175622A (en) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | Sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015175622A true JP2015175622A (en) | 2015-10-05 |
Family
ID=54254960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2014049912A Pending JP2015175622A (en) | 2014-03-13 | 2014-03-13 | Sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015175622A (en) |
-
2014
- 2014-03-13 JP JP2014049912A patent/JP2015175622A/en active Pending
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