JP6298134B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態に係るセンサ装置100について、図1〜図6を用いて説明する。
第1カバー部材1は、図1(a)、図1(b)および図2(a)に示すように平板状である。厚みは、例えば0.1mm〜1.5mmである。第1カバー部材1の平面形状は概ね長方形状である。第1カバー部材1の長さ方向の長さは、例えば1cm〜8cmであり、幅方向の長さは、例えば1cm〜3cmである。
本実施形態において、図1(b)に示すように、中間カバー部材1Aが、第1カバー部材1の上面に、検出素子3と並んで位置している。また、図1(a)および図3(c)に示すように、中間カバー部材1Aと検出素子3とは間隙を介して位置している。なお、中間カバー部材1Aと検出素子3とはそれぞれの側部同士が接するように配置してもよい。
第2カバー部材2は、図1(b)および図3(e)に示すように、検出素子3を覆うとともに、第1カバー部材1および中間カバー部材1Aに接合されている。ここで、第2カバー部材2は、図1(b)および(c)に示すように、第3基板2aと第4基板2bとを有する。
本実施形態に係る検出素子3について、図1〜図6、特に図4〜図6を用いて説明する。
素子基板10aは、例えば、水晶、タンタル酸リチウム(LiTaO3)単結晶、またはニオブ酸リチウム(LiNbO3)単結晶などの圧電性を有する単結晶の基板からなる。素子基板10aの平面形状および各種寸法は適宜設定すればよい。素子基板10aの厚みは、例えば0.3mm〜1mmである。
図4および図6に示すように、第1IDT電極11は、1対の櫛歯電極を有する。各櫛歯電極は、互いに対向する2本のバスバーおよび各バスバーから他のバスバー側へ延びる複数の電極指を有している。そして、1対の櫛歯電極は、複数の電極指が互いに噛み合うように配置されている。第2IDT電極12も、第1IDT電極11と同様に構成されている。第1IDT電極11および第2IDT電極12は、トランスバーサル型のIDT電極を構成している。
図4および図6に示すように、反応部13は、第1IDT電極11と第2IDT電極12との間に設けられている。
保護膜28は、図6に示すように、素子基板10aの上面に位置しており、第1IDT電極11および第2IDT電極12を覆っている。これによって、検体液が第1IDT電極11および第2IDT電極12に接触することを抑制することができ、IDT電極の酸化などによる腐食を低減することが可能となる。保護膜28の材料としては、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、窒化珪素またはシリコンが挙げられる。なお、これらの材料は、保護膜28の中で質量比率が最も多い主成分として用いられればよく、極僅かに不純物として混入などしている場合は材料として判断されないものとする。
図4に示すように、第1引出し電極19は第1IDT電極11と接続されており、第2引出し電極20は第2IDT電極12と接続されている。第1引出し電極19は、第1IDT電極11から反応部13とは反対側に引き出され、第1引出し電極19の端部19eは第1カバー部材1に設けた配線7と電気的に接続されている。第2引出し電極20は、第2IDT電極12から反応部13とは反対側に引き出され、第2引出し電極20の端部20eは配線7と電気的に接続されている。
以上のようなSAWを利用した検出素子3において検体液中の被検出物の検出を行なうには、まず、第1IDT電極11に、配線7および第1引出し電極19などを介して外部の測定器から所定の電圧を印加する。
本実施形態において、検体液の流路15は深さが0.3mm程度であるのに対し、検出素子3は厚みが0.3mm程度であり、図1(b)に示すように、流路15の深さと検出素子3の厚さとがほぼ等しい。そのため、流路15上に検出素子3を第1カバー部材1の上面にそのまま置くと流路15が塞がれてしまう。そこで、センサ装置100においては、図1(b)および図5に示すように、検出素子3が実装される第1カバー部材1と第1カバー部材1上に接合される中間カバー部材1Aとによって素子配置部5を設けている。この素子配置部5の中に検出素子3を収容することによって、検体液の流路15が塞がれないようにしている。すなわち、素子配置部5の深さを検出素子3の厚みと同程度にし、その素子配置部5の中に検出素子3を実装することによって、流路15を確保することができる。
本発明の実施形態に係るセンサ装置100が備える検出素子3の製造工程について説明する。図7は、検出素子3の製造工程を示す概略図である。
以上のようにして、検出素子3が形成される。
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
1A・・・中間カバー部材
1Aa・・・第1上流部
2・・・第2カバー部材
2a・・・第3基板
2b・・・第4基板
3・・・検出素子
4・・・凹部形成部位
5・・・素子配置部
6・・・端子
7・・・配線
9・・・充填部材
10a・・・素子基板
A1・・・第1領域
A2・・・第2領域
A3・・・第3領域
A3a・・・凹部
10b・・・検出部
11・・・第1IDT電極
12・・・第2IDT電極
13・・・反応部
13a・・・固定化膜
14・・・流入部
15・・・流路
15a・・・上流部
15b・・・下流部(延長部)
18・・・排気孔
19・・・第1引出し電極
19e・・・端部
20・・・第2引出し電極
20e・・・端部
27・・・導線(金属細線)
28・・・保護膜
100・・・センサ装置
Claims (26)
- 素子基板と、
前記素子基板の上面に位置している検出部であって、被検出物の検出を行なう反応部、前記反応部に向かって伝搬する弾性波を発生させる第1IDT電極、および前記反応部を通過した前記弾性波を受信する第2IDT電極、を有する検出部と、を有する検出素子を備え、
前記素子基板の上面は、前記第1IDT電極および前記第2IDT電極が位置している第1領域と前記反応部が位置している第2領域との間の第3領域の少なくとも一部が、前記第1領域および前記第2領域よりも低い、センサ装置。 - 前記素子基板は、前記第3領域の前記少なくとも一部に凹部を有しており、前記凹部は底部に向かうにつれて側断面視で狭くなっている、請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記第1IDT電極および前記第2IDT電極を覆っている保護部材をさらに備える、請求項1または2に記載のセンサ装置。
- 前記保護部材は、前記第3領域のうち前記第1IDT電極および前記第2IDT電極の少なくとも一方と前記凹部との間に位置している、請求項3に記載のセンサ装置。
- 前記保護部材は、前記第3領域に位置している、請求項3または4に記載のセンサ装置。
- 前記保護部材は、前記第1IDT電極および前記第2IDT電極の少なくとも一方と前記反応部との間に位置している、請求項3〜5のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記保護部材は、前記反応部と離れて位置している、請求項3〜6のいずれかに記載のセンサ装置。
- 側断面視で、前記保護部材のうち前記反応部の側の端部は、上端よりも下端の方が、前記反応部との距離が短い、請求項3〜7のいずれかに記載のセンサ装置。
- 側断面視で、前記保護部材のうち前記反応部の側の端部は、上端から下端へと向かうにつれて、前記反応部の側に傾斜している、請求項3〜8のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記第1IDT電極および前記第2IDT電極はそれぞれ、互いに離れて位置している複数の櫛歯電極を有し、
前記保護部材は、前記複数の櫛歯電極のうち隣接する2つの櫛歯電極の上、および前記2つの櫛歯電極の間に露出している前記素子基板の上に、跨って位置している、請求項3〜9のいずれかに記載のセンサ装置。 - 前記保護部材は、酸化珪素を含む、請求項3〜10のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記反応部は、固定化膜を有し、
前記固定化膜の上面は、前記第1IDT電極の上面および前記第2IDT電極の上面の少なくとも一方よりも低い、請求項1または2に記載のセンサ装置。 - 前記固定化膜の材料は、前記第1IDT電極および前記第2IDT電極の材料と同一である、請求項12に記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜は、前記素子基板の上面に複数の層が積層された第1複数層構造を有する、請求項12または13に記載のセンサ装置。
- 前記第1IDT電極および前記第2IDT電極は、前記素子基板の上面に複数の層が積層された第2複数層構造を有する、請求項12〜14のいずれか1つに記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜の前記第1複数層構造と前記第1IDT電極および前記第2IDT電極の前記第2複数層構造とは異なる、請求項14を引用する請求項15に記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜の前記第1複数層構造は、前記素子基板の上面に、チタン層および金層が順に積層された構造を有し、前記第1IDT電極および前記第2IDT電極の前記第2複数層構造は、前記素子基板の上面に、チタン層、金層およびチタン層が順に積層された構造を有する、請求項14を引用する請求項15または請求項16に記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜は、前記素子基板の上面に位置している金属膜を含む、請求項12〜17のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜は、前記素子基板の上面に位置している酸化膜を含む、請求項12〜16のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜の厚みは、前記第1IDT電極の厚みおよび前記第2IDT電極の厚みの少なくとも一方よりも小さい、請求項12〜19のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜の上面の表面粗さは、前記第1IDT電極の上面の表面粗さおよび前記第2IDT電極の上面の表面粗さの少なくとも一方よりも大きい、請求項12〜20のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜は、側断面視で、前記第1IDT電極および前記第2IDT電極の少なくとも一方のIDT電極側の端部のうち上端よりも下端の方が、前記一方のIDT電極との距離が短い、請求項12〜21のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記固定化膜は、側断面視で、前記第1IDT電極および前記第2IDT電極の少なくとも一方のIDT電極側の端部のうち上端から下端へと向かうにつれて、前記一方のIDT電極側に傾斜している、請求項12〜22のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記素子基板は、単結晶基板である、請求項1〜23のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記素子基板の上面に位置している第2検出部であって、前記反応部とは異なる反応に基づき、前記反応部とは異なる種類の電極を用いて前記被検出物の検出を行う第2検出部をさらに備える、請求項1〜24のいずれかに記載のセンサ装置。
- 前記検出素子を複数有する、請求項1〜25のいずれかに記載のセンサ装置。
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