表面波傳感器器件的製作方法

2023-05-24 02:15:01 4

專利名稱：表面波傳感器器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及能夠利用對表面波傳感器的質量載荷的變動來檢測被檢測物 質的表面波傳感器器件，特別涉及適用於能夠檢測液體中的被檢測物質的表面 波傳感器器件。
背景技術：
以往，為了檢測液體中存在的物質，提出了各種傳感器。例如，在下述的專利文獻1中揭示了利用表面波來檢測液體中的物質的液 體中物質傳感器。圖9為說明專利文獻1中所述的液體中物質檢測傳感器用的簡要主視剖視圖。圖中，液體中物質檢測傳感器102被浸漬在含有檢測對象物質的溶液101 中。液體中物質檢測傳感器102由表面波元件構成。g卩，液體中物質檢測傳感 器102具有矩形板狀的壓電基板103、以及在壓電基板103的一個表面隔開規 定距離配置的輸入側IDT電極104及輸出側IDT電極105。在輸入側IDT電極 104與輸出側IDT電極105之間，配置吸附測定物質的膜106。這裡，若對輸 入側IDT電極104施加交流電壓，則在壓電基板103中激勵彈性表面波振蕩。 該彈性表面波向輸出側IDT電極105 —側傳播。然後，在輸出側IDT電極105 中，根據傳播來的表面波，取出電信號。由於膜106吸附檢測對象物質，因此 若檢測對象物質存在，則由於膜106產生的對壓電基板103的表面的載荷變化。 因而，由於傳播的彈性表面波變化，則從輸出側IDT電極105取出的輸出因檢 測對象物質的存在而變化，能夠檢測出有無檢測對象物質或濃度。但是，在使用液體中物質檢測傳感器102的測定方法中，必須將液體中物 質檢測傳感器102浸漬在液體101中。因而存在的問題是，在測定對象即液體 IOI只能準備少量時，不能檢測液體中的物質。
另外存在的問題是，即使能夠供給大量的液體，但在液體是高價液體時， 測定成本高。此外還存在的問題是，在液體中物質檢測傳感器102中，由於在彈性表面 波傳播的區域以外，即在配置與IDT電極103、 104連接的電極焊盤及焊絲等 的區域中也附著液體101，因此電特性變化，檢測精度惡化。另外，在下述的專利文獻2及3中，揭示了分別在圖IO及圖11中用主視 剖視圖表示的彈性表面波器件。專利文獻2及3中所述的彈性表面波器件是利 用彈性表面波元件的電特性來構成振子及濾波器等的器件，不是用於物質檢測 的器件。如圖10所示，表面波器件201具有襯底基板202、以及固定在襯底基板 202上的框材203。襯底基板202及框材203例如利用氧化鋁等陶瓷構成。形 成端子電極204及205，使得從襯底基板202的上表面直到下表面。端子電極 204及205到達被框材203包圍的區域，在被框材203包圍的區域中，層疊各 向異性導電片206，使其重疊在端子電極204及205上。在各向異性導電片206上，層疊彈性表面波元件207，而且在彈性表面波 元件207上，層疊彈性片208。然後，將蓋材209固定在框材203的上面，使 其按壓彈性片208。因而，利用彈性片208的彈力，彈性表面波元件207的下 表面的電極通過各向異性導電片206確實與端子電極204及205電連接。另外，如圖11所示，專利文獻3中所述的彈性表面波器件251在襯底基 板252中，在下表面形成外部電極253及254。形成通孔導體255及256，使 得從襯底基板252的上表面直到下表面，以便與外部電極253及254電連接。 在襯底基板252的上表面形成端子電極257及258，使得與通孔導體255及256 的上端電連接。然後，彈性表面波元件259利用金屬凸點260及261與端子電 極257及258電連接。另外，在彈性表面波元件259中，在壓電基板262內形 成通孔導體263及264。通孔導體263及264的一端與金屬凸點260及261電 連接。通孔導體263及264的上端與設置在壓電基板262的上表面的IDT266 等電連接。這裡，為了利用凸點260及261完成電連接，同時將彈性表面波元件259 與襯底基板252接合，在彈性表面波元件259與襯底基板252之間採用晶片鍵
合材料267。專利文獻1:特開昭63-250560號公報 專利文獻2:特開平10-41776號公報 專利文獻3:特開2001-10290號公報在專利文獻1中所述的液體中物質檢測傳感器102中，如上所述，必須浸 漬在液體101中，在只能準備少量的液體時，就不能檢測液體中的物質。另外，由於在表面波傳播的區域以外，即在配置電極焊盤及焊絲等的區域 中也附著液體，檢測精度不夠。另外，在專利文獻2中所述的彈性表面波器件201中，利用各向異性導電 片206力圖使襯底基板202上的端子電極204及205與彈性表面波元件207電 連接，但彈性表面波器件201不是構成表面波傳感器器件。g卩，不過是將彈性 表面波元件207放置在用襯底基板202、框材203及蓋材209包圍的密閉空間 內，不是預定用作為表面波傳感器器件、或者特別用於檢測液體中的檢測物質 的用途。另外，在彈性表面波器件251中，在金屬凸點260及261與通孔導體263 及264接觸的狀態下，充填晶片鍵合材料267，通過使晶片鍵合材料固化來進 行接合。因而，由於晶片鍵合材料267在固化前是流體，因此存在的問題是， 對操作必須加以注意，接合作業麻煩。另外，在彈性表面波器件251中，是將彈性表面波元件259封裝在用上述 襯底基板252及蓋材271包圍的區域中，沒有預定用作為液體中物質檢測傳感 器等表面波器件。如上所述，專利文獻2及3中所述的彈性表面波器件，雖然揭示了將彈性 表面波元件與襯底基板上的電極電連接的結構，但這些彈性表面波器件不是用 於檢測液體中的物質的用途。本發明的目的在於，鑑於上述的以往技術的現狀，提供一種表面波傳感器 器件，該表面波傳感器器件即使是少量的液體中的物質也能夠容易而且高精度 地進行檢測，另外能夠簡化製造方法，同時即使在液體附著在電連接部分等情 況下，也不容易產生短路等，可靠性高
發明內容
本申請的第l發明是表面波傳感器器件，其中具有有互相相對的第l及 第2主面的襯底基板；設置成從前述襯底基板的第1主面到第2主面貫通的第 l通孔導體；設置成在前述襯底基板的第2主面上、與前述通孔導體電連接的 端子電極；配置成在前述襯底基板的第l主面上、與前述通孔導體的端部電連 接的熱壓接性各向異性導電片；以及利用前述熱壓接性各向異性導電片與前述 襯底基板粘接的彈性表面波元件，前述彈性表面波元件具有有互相相對的第 l及第2主面的壓電基板；在壓電基板的第1主面上形成的至少1個IDT;設 置成覆蓋該IDT的絕緣性保護膜；以及與前述IDT電連接、而且設置成從前述壓電基板的第1主面到達第2主面的第2通孔導體，將前述第1與第2通孔導 體通過熱壓接性各向異性導電片配置成重合，使得第2通孔導體利用前述熱壓 接性各向異性導電片與前述襯底基板的第1通孔導體電連接。本申請的第2發明是表面波傳感器器件，其中具有有互相相對的第l及 第2主面的襯底基板；在前述襯底基板的第l主面上設置的端子電極；配置成 在前述襯底基板的第1主面上、與前述端子電極電連接的熱壓接性各向異性導 電片；以及利用前述熱壓接性各向異性導電片與前述襯底基板粘接的彈性表面 波元件，前述彈性表面波元件具有有互相相對的第1及第2主面的壓電基板；在壓電基板的第1主面上形成的至少1個IDT;設置成覆蓋該IDT的絕緣性保 護膜；以及與前述IDT電連接、而且設置成從前述壓電基板的第l主面到達第 2主面的通孔導體，將前述通孔導體與端子電極通過熱壓接性各向異性導電片 配置成重合，使得通孔導體利用前述熱壓接性各向異性導電片與前述襯底基板 的前述端子電極電連接。在本發明的某特定的方面中，在前述襯底基板的第l主面上，還具有至少 除了安裝前述彈性表面波元件的區域以外、在前述襯底基板的第1主面上設置 的絕緣性材料構件。在本發明有關的表面波傳感器器件的其它的特定方面中，前述彈性表面波 元件還具有與特定的物質反應而使質量增加、並將與該質量增加部分相對應的 載荷施加給前述壓電基板的檢測膜。在本發明中，上述絕緣性保護膜也可以兼作為檢測膜，或者也可以在絕緣 性保護膜上層疊檢測膜。在本發明有關的表面波傳感器器件的再有的特定方面中，在1個襯底基板上安裝多個前述彈性表面波元件，在多個彈性表面波元件內的至少1個彈性表面波元件中，設置前述檢測膜，剩下的彈性表面波元件內的至少l個彈性表面波元件沒有前述檢測膜。在本發明有關的表面波傳感器器件的再有的其它特定方面中，在1個襯底基板上安裝多個前述彈性表面波元件，多個彈性表面波元件分別具有前述檢測 膜，至少l個彈性表面波元件的檢測膜是對與其它的彈性表面波元件的檢測膜 不同的物質起反應的檢測膜。在本發明有關的表面波傳感器器件的再有的其它特定方面中，前述檢測膜 是利用生化反應與生化物質進行反應、使質量增加的檢測膜，利用它構成生物 傳感器。在本發明有關的表面波傳感器器件是生物傳感器時，在本發明的更限定的方面中，對前述檢測膜將抗原或抗體固定化，前述生化物質是抗體或抗原，前 述生化反應是免疫反應。在第1發明有關的表面波傳感器器件中，在襯底基板的第2主面上設置端 子電極，從第l主面到第2主面貫通那樣、而且設置成與端子電極電連接第1 通孔導體。然後，在襯底基板的第l主面上，利用熱壓接性各向異性導電片粘 接彈性表面波元件，設置成從彈性表面波元件的壓電基板的第1主面到達第2主面第2通孔導體，將第1與第2通孔導體通過熱壓接性各向異性導電片配置 成重合，使得第2通孔導體通過熱壓接性各向異性導電片與襯底基板的第1通孔導體電連接。因而，在第1發明的表面波傳感器器件中，能夠利用襯底基板的第2主面、 即與安裝彈性表面波元件一側的相反側的主面的第2主面上設置的端子電極與 外部電連接。而且，由於在彈性表面波元件中，在與層疊熱壓接性各向異性導 電片一側的相反側的主面即壓電基板的第1主面上設置至少1個IDT，並設置 成覆蓋IDT絕緣性保護膜，因此即使在設置IDT的壓電基板的表面波傳播區域 上、附著少量的液體時，也能夠利用由於附著該液體而引起的載荷的變化，來 檢測液體中的物質或液體本身的載荷。這樣，能夠使用少量的液體，進行液體
中的被檢測物質或液體本身的檢測。而且，由於利用絕緣性保護膜來覆蓋IDT， 因此不會有IDT與液體接觸而短路的危險。再有，由於電連接部分是利用上述 壓電基板內設置的第2通孔導體及熱壓接性各向異性導電片構成，因此在彈性 表面波元件的附著液體的壓電基板的第1主面側上，電連接部分不容易露出， 所以不容易產生短路。因而，在檢測液體中的檢測物質或液體時，不僅操作容 易，而且能夠提高測定的可靠性。在第2發明中，在襯底基板上通過熱壓接性各向異性導電片粘接彈性表面波元件，在彈性表面波元件中，在與層疊熱壓接性各向異性導電片一側的相反側的主面即壓電基板的第1主面上形成IDT，而且IDT利用絕緣性保護膜覆蓋。 因而，在第2發明有關的表面波傳感器器件中，即使對壓電基板的第1主面賦 予少量的液體時，也能夠進行液體中的物質的檢測或液體的檢測。即，根據由 於載荷的變動而引起的表面波的激振狀態的變動，能夠進行液體本身的物質或 液體的檢測。另外，由於用絕緣性保護膜覆蓋IDT,而且將彈性表面波元件與外部電連 接的部分在設置上述熱壓接性各向異性導電片一側來進行，因此不容易產生因 附著液體而引起的短路及特性變動。這樣，在檢測液體中的物質、或檢測液體時，不僅操作容易，而且還能夠 提高測定的可靠性。在本發明有關的表面波傳感器器件中，在前述襯底基板的第l主面上，在 至少除了安裝彈性表面波元件的區域以外、在襯底基板的第l主面上設置絕緣 性材料構件的情況下，利用該絕緣性材料構件，能夠抑制液體進入彈性表面波 元件的第2主面側，能夠更進一步確實防止短路等。在彈性表面波元件還具有與特定的物質反應而使質量增加、並將與該質量 增加部分相對應的載荷施加給壓電基板的檢測膜的情況下，能夠根據由於該檢 測膜的質量增加而引起的載荷變動，高精度而且容易地檢測液體中的特定物 質。在保護膜兼作為檢測膜時，由於不需要另外形成檢測膜，因此能夠提供制 造工序容易、而且結構簡化的表面波傳感器器件。不過，檢測膜也可以層疊在保護膜上，在這種情況下，能夠使用與構成保護膜的材料不同的、範圍更廣的材料來形成檢測膜，而且能夠容易形成最適合 檢測對象物質的檢測膜。在1個襯底基板上安裝多個彈性表面波元件，在多個彈性表面波元件內的 至少l個彈性表面波元件中，設置檢測膜，而剩下的彈性表面波元件內的至少 l個彈性表面波元件沒有檢測膜，在這種情況下，通過比較沒有設置檢測膜的 彈性表面波元件的輸出、與設置檢測膜的彈性表面波元件的輸出，能夠提高測 定的精度。在l個襯底基板上安裝多個彈性表面波元件，多個彈性表面波元件具有檢 測膜，至少l個彈性表面波元件的檢測膜是對與其它的彈性表面波元件的檢測 膜不同的物質起反應的檢測膜，在這種情況下，能夠用本發明有關的表面波傳 感器器件檢測兩種以上的檢測對象物質。檢測膜是利用生化反應與生化物質進行反應、使質量增加的檢測膜，利用 它構成生物傳感器，在這種情況下，根據本發明，能夠容易而且高精度地檢測 例如血液或體液中的被測定物質。特別是，由於用絕緣性保護膜覆蓋包含IDT 的測定部分，因此測定部分不容易被血液或體液汙染，而且由於具有在襯底基 板上用熱壓接性各向異性導電片粘接彈性表面波元件的比較簡化的結構，因此 利用本發明能夠提供可用完後扔掉、而且可廉價構成的生物傳感器。對檢測膜將抗原或抗體固定化，生化物質是抗體或抗原，生化反應是免疫 反應，在這種情況下，根據本發明，能夠提供測定的可靠性高、可將少量的血 液或體液用作為檢測體的免疫傳感器器件。


圖l(a)及(b)所示為本發明第l實施形態有關的表面波傳感器器件的主視 剖視圖及該表面波傳感器器件中使用的彈性表面波元件的電結構的示意平面 圖。圖2為說明圖1所示的表面波傳感器器件的製造工序用的主視剖視圖。 圖3所示為使用圖l所示的表面波傳感器器件的測定工序的一個例子的主視剖視圖。圖4所示為使用圖l所示的表面波傳感器器件的測定工序的其它例子的主 視剖視圖。圖5為說明圖1所示的實施形態的表面波傳感器器件的變形例用的切去部 分的主視剖視圖。圖6為說明圖1所示的實施形態的表面波傳感器器件的其它變形例用的切 去部分的主視剖視圖。圖7為說明圖1所示的表面波傳感器器件的另外的其它變形例用的表面剖視圖。圖8為本發明第2實施形態有關的表面波傳感器器件的主視剖視圖。圖9為說明以往的液體中物質檢測傳感器用的簡要構成圖。圖io所示為以往的彈性表面波器件的一個例子的主視剖視圖。 圖11所示為以往的彈性表面波器件的其它例子的主視剖視圖。 標號說明1…表面波傳感器器件2…襯底基板2a、 2b…第1、第2主面5a、 5b、 5c、 5d…第1通孔導體6a 6d…端子電極7、 8、 A…熱壓接性各向異性導電片11…彈性表面波元件12…壓電基板12a、 12b…第1、第2主面13、 14…IDT15a、 15b…反射器16a、 16b…第2通孔導體16c、 16d…第2通孔導體17…絕緣性保護膜21…彈性表面波元件22…壓電基板22a、 22b…第1、第2主面 26a、 26b…第2通孔導體27…絕緣性保護膜28…檢測膜31a、 31b…液體32…液體41…表面波傳感器器件 42…框體(絕緣材料層) 42a…開口51…表面波傳感器器件 57…檢測膜61 63…彈性表面波元件71…表面波傳感器器件72、 73…檢測膜81…表面波傳感器器件82…襯底基板82a、 82b…第1、第2主面83a、 83b…端子電極具體實施方式
以下， 一面參照附圖， 一面說明本發明的具體實施形態，通過這樣來闡明 本發明。圖1 (a) (b)為本發明第1實施形態有關的表面波傳感器器件的主視剖視圖 及該表面波傳感器器件中使用的彈性表面波元件的示意平面圖。表面波傳感器器件1具有襯底基板1。襯底基板2可利用氧化鋁等適當的 絕緣性陶瓷構成。不過，襯底基板2也可以用陶瓷以外的其它絕緣性材料構成。襯底基板2具有第1主面2a、以及與第1主面2a相對的第2主面2b。然 後，在本實施形態中，在絕緣基板2上安裝第1及第2彈性表面波元件11及 12，作為多個彈性表面波元件。彈性表面波元件11具有矩形板狀的壓電基板12。壓電基板12具有第1主
面12a、以及與第1主面12a相對的第2主面12b。圖1(b)所示為彈性表面波元件ll的壓電基板12上形成的電極結構的示意 平面圖。在壓電基板12的第1主面12a上，配置多個IDT13及14。在設置IDT13 及14的區域的表面波傳播方向兩側，配置反射器15a及15b。另外，如圖l(a)所示，在壓電基板12中，設置成從第l主面12a到達第 2主面12b第2通孔導體16a及16b。通孔導體16a及16b分別與圖l(b)所述 的IDT13及14的一端電連接。在圖l(a)中，所示為沿圖(b)的A-A線的剖面部 分。因而，如圖l(b)所示，再形成第2通孔導體16c及16d。上述壓電基板12可利用鈦酸鋯酸鉛系陶瓷等壓電陶瓷、或壓電單晶構成。 另外，壓電基板12也可以具有在氧化鋁等絕緣基板上或壓電基板上、形成壓 電薄膜的結構另外，第2通孔導體16a 16d可利用Ag、 Cu等合適的金屬或合金構成。 上述通孔導體16a 16d的形成，可採用在壓電基板12上形成貫通孔之後充填 導電糊料並燒結的方法、或向貫通孔的內部壓入熔融金屬並使其固化的方法等 適當的方法進行。上述IDT13及14和反射器15a及15b可利用Al或Al合金等合適的金屬 或合金構成。在彈性表面波元件ll中，形成絕緣保護膜17，使其覆蓋上述壓電基板12 上的IDT13及14和反射器15a及15b。絕緣保護膜17是為了防止因液體試樣 而引起的IDT13及14的短路而設置的。因而，絕緣保護膜17可利用合適的絕 緣性材料形成，但最好希望利用耐水性好的絕緣材料形成。作為構成這樣的絕 緣保護膜17的材料，可以舉出有Si02、 SiN、聚醯亞胺、A1N、 AL03等。形成第1通孔導體5a及5b，使得從襯底基板2的第1主面2a到達第2主 面2b。通孔導體5a及5b可利用Ag、 Al等合適的金屬或合金構成。通孔導體 5a及5b,可通過在襯底基板2上形成貫通孔之後充填導電糊料、並進行燒結 來形成。或者，也可以通過向貫通孔充填熔融金屬並使其固化、或電鍍，來形 成通孔導體5a及5b。在襯底基板2的第2主面2b上形成端子電極6a及6b，端子電極6a及6b 可利用Ag、 Cu等合適的金屬或合金構成。端子電極6a及6b與第l通孔導體
5a及5b的端部電連接。另外，在襯底基板2的第l主面2a上，配置熱壓接性各向異性導電片7。 在本實施形態中，利用熱壓接性各向異性導電片7,彈性表面波元件ll從壓電 基板12的第2主面12b—側與襯底基板2的第l主面2a粘接、固定。然後， 在這種情況下，熱壓接性各向異性導電片7通過加熱而軟化，在構件彼此之間 接合時，在介於構件彼此之間的狀態下進行壓接，通過這樣完成將構件彼此粘 接的功能。熱壓接性各向異性導電片7通過在這樣利用加熱而軟化、而且在冷 卻之後發現有緊固力的樹脂組成物中使導體性粒子分散而構成。這時，作為熱 壓接性各向異性導電片7，也可以使用由利用加熱而固化的熱固化性材料形狀 的薄片。然後，在通過熱壓接性各向異性導電片7將彈性表面波元件ll對襯 底基板2進行壓接、接合時，利用它的壓接力，分散的導電性粒子彼此之間聚 合在厚度方向，形成沿厚度方向延伸的導電路徑。另外，各向異性導電片7在 面內方向不產生電連接。因而，如圖1所示，將設置在襯底基板2中的第1通 孔導體5a及5b、和設置在壓電基板12中的第2通孔導體16a及16b，通過熱 壓接性各向異性導電片7沿厚度方向配置成重合，通過將彈性表面波元件11 通過熱壓接性各向異性導電片7對襯底基板2進行壓接、接合，能夠將第l通 孔導體5a及5b和第2通孔導體16a及16b電連接。在該電連接結構中，由於 沿各向異性導電片7的面內方向不形成導電路徑，因此即使水滴等附著在各向 異性導電片7的側面，也沒有短路的危險。艮P，沒有水滴和上述通孔導體5a、 5b、 16a、 16b電連接的危險。作為這樣的熱壓接性各向異性導電片7，不一定有特別限定，例如可以用 在環氧等樹脂組成物中使Au粒等分散的材料。如圖1 (a)所示，第2彈性表面波元件12也與第1彈性表面波元件11相同， 安裝在襯底基板2上。g卩，在彈性表面波元件12的下方，配置與端子電極6a 及6b同樣形成的端子電極6c及6d，而且設置第l通孔導體5c及5d，使其與 端子電極6c及6d電連接。然後，彈性表面波元件21的壓電基板與彈性表面 波元件ll同樣構成。因而，在壓電基板22中，設置第2通孔導體26a及26b， 第2通孔導體26a及26b利用熱壓接性各向異性導電片8與第1通孔導體5c 及5d電連接。不過，在第2彈性表面波元件21中，設置檢測膜28,使其覆蓋
絕緣性保護膜27。除了設置檢測膜28之外，彈性表面波元件21與彈性表面波 元件11同樣構成。檢測膜28具有對合成樹脂形成的膜將抗原或抗體固定化的結構。作為這樣的合成樹脂膜，可以使用能夠將抗原或抗體進行化學結合的合適的高分子材 料形成的膜。在製造本實施形態的表面波傳感器器件1時，如圖2所示，在準備了襯底 基板2之後，在襯底基板2上配置熱壓接性各向異性導電片7及8，通過該熱 壓接性各向異性導電片7及8，將彈性表面波元件11及21在加熱下與襯底基 板2進行壓接，通過這樣能夠得到。不過，也可以使熱壓接性各向異性導電片 7及8預先與彈性表面波元件11及21—側粘貼，然後，將襯底基板2通過熱 壓接性各向異性導電片7及8與彈性表面波元件11及21接合。下面，說明使用表面波傳感器器件l來檢測液體試樣中的物質的工序。首 先，如圖3所示，在表面波傳感器器件1的第1及第2彈性表面波元件11及 21上，全部附著液體31a及31b。在附著該液體31a及31b時，例如可以利用 移液管等採集液體，附著在彈性表面波元件11及21的上面，或者也可以使用 注射器等。總之，能夠附著比較少量的、例如lwL lraL左右的液體來進行檢 測。在這種情況下，供給包含利用免疫反應與對檢測膜28固定化的抗原或抗 體進行結合的抗體或抗原的檢測體，作為液體31a及31b。在彈性表面波元件21上，由於上述抗原或抗體對檢測膜28被固定化，因 此液體31b中的抗體或抗原利用免疫反應與抗原或抗體結合，形成免疫複合體。 即，液體31b中的抗體或抗原與檢測膜28結合。另外，在彈性表面波元件ll中，由於沒有設置檢測膜，因此液體31a中 的抗體或抗原沒有利用免疫反應進行結合。因而，接著在從圖3所示的狀態，在彈性表面波元件1中除去液體31a及 31b的情況下，在彈性表面波元件21—側，由於液體31b中的抗體或抗原利用 免疫反應與檢測膜28結合，因此檢測膜28的質量增加，與此相反，在彈性表 面波元件ll一側，對壓電基板12附加的載荷不變。這樣，利用彈性表面波元件28 —側的因對壓電基板22施加的載荷的變化 而引起的輸出、與彈性表面波元件11 一側的輸出之差，能夠檢測出有無與檢
測膜結合的抗體或抗原。再有，若預先使用含有已知濃度的抗體或抗原的標準液體試樣生成標準曲 線，則還能夠對液體31b中存在的抗體或抗原的量、即液體31b中的抗體或抗 原的濃度進行定量。另外，在表面波傳感器器件l中，在賦予液體31a及31b的部分、即壓電 基板12及22的第1主面12a及22a上，用絕緣性保護膜17及27覆蓋IDT13 及14等電極。因而，沒有液體31a及31b與電極直接接觸的危險。另外，IDT13及14、和與外部電連接用的端子電極6a 6d的電連接部分 是設置在襯底基板2及壓電基板12及22的內部的通孔導體5a 5d、 16a、 16b、 26a、 26b和熱壓接性各向異性導電片7及8構成的部分。這裡，通孔導體5a 5d、 16a、 16b、 26a、 26b埋設在襯底基板2及壓電基板12及22中，很難與液 體直接接觸。另外，各向異性導電片7及8如上所述，在其面內方向具有電氣 絕緣性。因而，液體31a及31b例如即使在襯底基板2與壓電基板12之間附 著在熱壓接性各向異性導電片7的側面，液體與通孔導體5a等也不導通。這樣，在本實施形態中，在使用液體試樣時不容易產生因不希望的短路而 引起的測定不正常或測定值的變動，再有也不容易產生隨時間而引起的測定精 度的惡化。這樣，能夠高精度地進行有無液體中的檢測物質的檢測、以及檢測物的定 量檢測，能夠大幅度提高測定的可靠性。另外，如上所述，由於通過熱壓接性各向異性導電片7及8將彈性表面波 元件11及21與襯底基板2進行壓接、接合而得到，因此能夠簡化製造工序， 減少零部件數量，進而還能夠力圖實現表面波傳感器器件1的小型化及低成本。 因而，例如在醫療領域中，作為使用血液或體液作為檢測體的生物傳感器，可 以使用表面波器件l，而且該表面波傳感器器件1由於能夠廉價構成，因此也 容易提供作為可用完後扔掉的傳感器。另外，在上述實施形態中，是與多個彈性表面波元件11及21分別對應將 熱壓接性各向異性導電片7及8組合而成的，但也可以在1塊襯底基板2上通 過1塊大的熱壓接性各向異性導電片將多個熱彈性表面波元件接合而成。艮卩， 也可以將熱壓接性各向異性導電片7與8形成一體化。
另外，在上述測定方法中，是利用移液管等分別使液體31a及31b附著在 第1及第2彈性表面波元件11及21上，但也可以如圖4所示，附著大的液滴 32，使其覆蓋第1及第2彈性表面波元件11及21的上面，來進行測定。再有，圖5為說明上述實施形態的彈性表面波傳感器器件1的變形例用的 放大主要部分所示的切去部分的主視剖視圖。在圖5所示的變形例的表面波傳 感器器件41中，表示與圖l所示的彈性表面波傳感器器件1的設置第2表面 波元件21的部分相當的部分。即，在襯底基板2上，第2彈性表面波元件21 與上述實施形態同樣安裝。不同點在於，在襯底基板2的第l主面2a上固定 具有上方開放的開口 42a的框體42，使其包圍彈性表面波元件21。框體42可 由適當的絕緣性材料構成。通過形成用框體42包圍的空間，能夠防止在將液 體供給彈性表面波元件21的檢測膜28上時該液體向側面的洩漏。g卩，通過防 止液體向框體42外的洩漏，能夠防止液體流入襯底基板2的第2主面2b —側。因而，最好上述框體42以液密方法固定在襯底基板2的第1主面2a上。 另外，如圖5所示，更加好的是希望設置框體42，使得以液密方法與第2彈性 表面波元件21的壓電基板22及熱壓接性各向異性導電片8的側面接觸，通過 那樣能夠防止液體向彈性表面波元件21的下方洩漏。另外，在圖5中，所示的僅僅是第2彈性表面波元件21—側，但同樣希 望在第1彈性表面波元件11 一側也設置框體。另外，在圖5中，是在彈性表面波元件的周圍配置由絕緣性材料構成的框 體42，但在本發明中，不限於框體，希望至少除了在襯底基板的第l主面上安 裝彈性表面波元件的區域以外、在襯底基板的第1主面上設置絕緣性材料構件， 作為這樣的絕緣性材料構件，不限於上述那樣的框體42，也可以形成絕緣膜。 總之，能夠利用上述絕緣性部分，防止液體向安裝彈性表面波元件的區域外洩 漏，能夠防止不希望的短路。圖6為說明上述實施形態的彈性表面波傳感器器件1的另外其它的變形例 用的切去部分的主視剖視圖。在表面波傳感器器件l中，是在第2彈性表面波 元件21中使用上述檢測膜28，但也可以如圖6所示的第2彈性表面波元件51 那樣，絕緣性保護膜57兼作為檢測膜。即，在這裡，絕緣性保護膜57利用將 與液體試樣中的抗體或抗原反應的抗原或抗體固定化的合成樹脂膜構成。這 樣，在本發明中，檢測膜不一定必須和絕緣性保護膜分別形成，在這種情況下， 能夠力圖使彈性表面波元件的結構更進一步簡化。另外，在第l實施形態中，是在l塊襯底基板2上配置多個彈性表面波元 件11及21，多個彈性表面波元件11及21內，在1個彈性表面波元件11中不 設置檢測膜，在其它的彈性表面波元件21中設置檢測膜，但也可以如圖7所示，在1個襯底基板2上安裝3個以上的彈性表面波元件61 63。表面波傳感 器器件71也可以這樣構成，使得在設置檢測膜72及73的彈性表面波元件62 及63中，檢測膜72及73與互相不同的檢測物質反應。在這種情況下，能夠 利用表面波傳感器器件71測定多種液體中的檢測物質。另外，在圖l所示的實施形態中，檢測膜28具有對合成樹脂膜將抗原或 抗體固定化的結構，但作為檢測膜，也可以利用免疫反應以外的生化反應，將 液體中的檢測物質結合。再有，也可以將本發明適用於利用生化反應以外的化學反應、將液體試樣 中的檢測物質與檢測膜結合而檢測膜的質量增加的用途。在這種情況下，作為 檢測膜，只要使與液體試樣中的化學物質反應的化學物質結合或含有即可。另外，在本發明中，不一定必須要檢測膜，也可以僅檢測有無附著液體那 樣構成。g卩，也可以對襯底基板2僅安裝圖1所示的第1彈性表面波元件11。 在這種情況下，通過因液體對第1彈性表面波元件11上有無附著而引起的載 荷的變化，能夠檢測液體有無附著。即，本發明有關的表面波傳感器器件也可 以用作為液體檢測傳感器。另外，也可以在襯底基板2上，僅安裝圖1所示的第2彈性表面波元件21， 構成表面波傳感器器件。在這種情況下，利用預先濃度已知的標準試樣，用多 個表面波傳感器器件生成標準曲線，在對實際的液體試樣進行定量時，只要用 僅安裝1個彈性表面波元件21的表面波傳感器器件1進行測定，根據上述標 準曲線求出液體中的檢測物質的濃度即可。因而，在本發明有關的表面波傳感 器器件中，也可以在襯底基板上僅安裝1個彈性表面波元件。圖8為本發明第2實施形態有關的彈性表面波傳感器器件的簡要主視剖視圖。表面波傳感器器件81具有襯底基板82。在襯底基板82中，沒有設置第l 通孔導體。襯底基板82具有第l主面82a、以及與第l主面82a相對的第2主 面82b。而且，在第l主面82a上，與圖l所示的實施形態相同，安裝第l及 第2彈性表面波元件。不過，在圖8中，僅表示配置第2表面波元件21的部 分。另外，在襯底基板83的第1主面l5'2a上，形成端子電極83a及83b。然後， 在端子電極83a及83b上，通過熱壓接性各向異性導電片7，將第2彈性表面 波元件21的通孔導體26a及26b電連接。換句話說，在通過熱壓接性各向異 性導電片7與通孔導體26a及26b重合的位置上，配置上述端子電極83a及83b。 另外，端子電極83a及83b引出到設置熱壓接性各向異性導電片8的區域外， 能夠與外部電連接。在本實施形態中也同樣，從設置第2彈性表面波元件21的IDT的第1主 面22a —側賦予作為檢測體的液體，與彈性表面波元件21的其它部分進行電 連接用的端子電極83a及83b配置在壓電基板12的第2主面22b —側。而且， 由於除了設置端子電極83a及83b的部分以外，電連接部分沒有露出，因此能 夠防止因附著液體而引起的不希望的短路。不過，在第2實施形態中，由於端子電極83a及83b向上方露出，因此最 好如第1實施形態那樣，希望利用第1通孔導體5a 5f將電連接部分向襯底 基板2的第2主面2b —側引出。另外，在表面波傳感器器件81中，圖8中雖未圖示，但第l彈性表面波 元件11與第2彈性表面波元件21相同，安裝在襯底基板82上。
權利要求
1.一種表面波傳感器器件，其特徵在於，具有有互相相對的第1及第2主面的襯底基板；設置成從所述襯底基板的第1主面到第2主面貫通的第1通孔導體；設置成在所述襯底基板的第2主面上、與所述第1通孔導體電連接的端子電極；配置成在所述襯底基板的第1主面上、與所述通孔導體的端部電連接的熱壓接性各向異性導電片；以及利用所述熱壓接性各向異性導電片與所述襯底基板粘接的彈性表面波元件，所述彈性表面波元件具有有互相相對的第1及第2主面的壓電基板；在壓電基板的第1主面上形成的至少1個IDT；設置成覆蓋該IDT的絕緣性保護膜；以及與所述IDT電連接、而且設置成從所述壓電基板的第1主面到達第2主面的第2通孔導體，將所述第1與第2通孔導體通過熱壓接性各向異性導電片配置成重合，使得第2通孔導體利用所述熱壓接性各向異性導電片與所述襯底基板的第1通孔導體電連接。
2. —種表面波傳感器器件，其特徵在於，具有有互相相對的第1及第2主面的襯底基板； 在所述襯底基板的第1主面上設置的端子電極；配置成在所述襯底基板的第l主面上、與所述端子電極電連接的熱壓接性 各向異性導電片；以及利用所述熱壓接性各向異性導電片與所述襯底基板粘接的彈性表面波元件，所述彈性表面波元件具有有互相相對的第l及第2主面的壓電基板；在壓電基板的第1主面上形成的至少1個IDT;設置成覆蓋該IDT的絕緣性保護 膜；以及與所述IDT電連接、而且設置成從所述壓電基板的第1主面到達第2 主面的通孔導體， 將所述通孔導體與端子電極通過熱壓接性各向異性導電片配置成重合，使 得通孔導體利用所述熱壓接性各向異性導電片與所述襯底基板的所述端子電 極電連接。
3. 如權利要求1或2所述的表面波傳感器器件，其特徵在於， 在所述襯底基板的第1主面上，還具有至少除了安裝所述彈性表面波元件的區域以外、在所述襯底基板的第1主面上設置的絕緣性材料構件。
4. 如權利要求1至3的任一項所述的表面波傳感器器件，其特徵在於，所述彈性表面波元件還具有與特定的物質反應而使質量增加、並將與該質 量增加部分相對應的載荷施加給所述壓電基板的檢測膜。
5. 如權利要求4所述的表面波傳感器器件，其特徵在於， 所述絕緣性保護膜兼作為所述檢測膜。
6. 如權利要求4所述的表面波傳感器器件，其特徵在於， 在所述絕緣性保護膜上層疊所述檢測膜。
7. 如權利要求4至6的任一項所述的表面波傳感器器件，其特徵在於， 在1個襯底基板上安裝多個所述彈性表面波元件，在多個彈性表面波元件內的至少l個彈性表面波元件中，設置所述檢測膜， 剩下的彈性表面波元件內的至少1個彈性表面波元件沒有所述檢測膜。
8. 如權利要求4至6的任一項所述的表面波傳感器器件，其特徵在於，在1個襯底基板上安裝多個所述彈性表面波元件，多個彈性表面波元件分 別具有所述檢測膜，至少l個彈性表面波元件的檢測膜是對與其它的彈性表面 波元件的檢測膜不同的物質起反應的檢測膜。
9. 如權利要求4至8的任一項所述的表面波傳感器器件，其特徵在於， 所述檢測膜是利用生化反應與生化物質進行反應、使質量增加的檢測膜，利用它構成生物傳感器。
10. 如權利要求9所述的表面波傳感器器件，其特徵在於， 對所述檢測膜將抗原或抗體固定化，所述生化物質是抗體或抗原，所述生化反應是免疫反應。
全文摘要
本發明提供不容易產生因附著液體而引起的不希望的短路及測定精度降低、能給出可靠性高的測定結果的表面波傳感器器件。表面波傳感器器件1在具有第1通孔導體5a、5b、6a、6b的襯底基板2的第1主面2a一側，通過熱壓接性各向異性導電片7及8，粘接彈性表面波元件11及21，而且在彈性表面波元件11及21的壓電基板12及22的第1主面12a及22a一側，形成IDT13及14等電極，而且該電極通過設置在壓電基板12及22中的第2通孔導體16a、16b、26a、26b，向第2主面12b及22一側引出，並將第1通孔導體5a、5b、5e、5f配置成通過熱壓接性各向異性導電片7及8與第2通孔導體16a、16b、26a、26b重合。
文檔編號G01N29/02GK101133321SQ20058004877
公開日2008年2月27日 申請日期2005年4月6日 優先權日2005年4月6日
發明者藤本耕治, 門田道雄 申請人:株式會社村田製作所