JP2008164472A - Qcm sensor - Google Patents
Qcm sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008164472A JP2008164472A JP2006354965A JP2006354965A JP2008164472A JP 2008164472 A JP2008164472 A JP 2008164472A JP 2006354965 A JP2006354965 A JP 2006354965A JP 2006354965 A JP2006354965 A JP 2006354965A JP 2008164472 A JP2008164472 A JP 2008164472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- substrate
- qcm sensor
- wiring pattern
- electrode pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧電振動子上の電極パターンを試料ガスや試料溶液に晒したときの圧電振動子の発振周波数やインピーダンス等の電気的特性の変化から電極パターン表面に吸着した試料の成分を検知、定量するQCM(Quartz Crystal Microbalance)センサーの実装構造に関するものである。 The present invention detects the component of the sample adsorbed on the surface of the electrode pattern from the change in electrical characteristics such as the oscillation frequency and impedance of the piezoelectric vibrator when the electrode pattern on the piezoelectric vibrator is exposed to the sample gas or sample solution. The present invention relates to a mounting structure of a QCM (Quartz Crystal Microbalance) sensor to be quantified.
近年、圧電振動子を用いてマイクロバランス原理を応用したケミカルバイオセンサーが注目を集めている。従来のQCMセンサーの構造を図11を用いて説明する。図11は特許文献1に記載されているQCMセンサーの実装構造を示している。圧電振動子1の表面には励振用の電極パターン2a、2bが形成されている。片面被覆材11は圧電振動子1を保持しながらその一方の面を覆っており、片面被覆材11の側壁内面11aは圧電振動子1の側面に接している。この側壁内面11aと圧電振動子1の間に封止材6が設けられ、側壁内面11aと圧電振動子1の外周部分とに接着している。また、電極パターン2a、2bはリード端子10a、10bと接続されており、リード端子10a、10bは片面被覆材11と圧電振動子1で構成された気密空間内に配線され、リード端子10a、10bの端部は片面被覆材11の開口部(図示せず)を通って外部の発振回路に接続されている。
In recent years, chemical biosensors using a microbalance principle using a piezoelectric vibrator have attracted attention. The structure of a conventional QCM sensor will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows a QCM sensor mounting structure described in
上記のQCMセンサーは、圧電振動子1の電極パターン2aが形成された面のみを露出させ、この面を試料ガスや試料液体に晒し、圧電振動子1上に形成された電極パターン2aに試料成分が吸脱着することにより変動する共振周波数の変化量から試料成分を検知、定量することができる。
前述したQCMセンサーには以下に記載するような問題点がある。 The QCM sensor described above has the following problems.
従来のQCMセンサーでは、片面被覆材に配置したリード端子上に電極パターンを設けた圧電振動子を配置する構造となっており、複数の圧電振動子を配置する場合隣接させて圧電振動子を配置する必要があった。 A conventional QCM sensor has a structure in which a piezoelectric vibrator provided with an electrode pattern is arranged on a lead terminal arranged on a single-sided covering material. When a plurality of piezoelectric vibrators are arranged, the piezoelectric vibrators are arranged adjacent to each other. There was a need to do.
このためQCMセンサーが大型化してしまい圧電振動子全体を試料液体に浸漬する場合、試料液体を入れる大きな容器体を必要としていた。すなわち、必要な試料液体の量も多く必要であり、非常に使い勝手の悪いものであった。 For this reason, when the QCM sensor is enlarged and the entire piezoelectric vibrator is immersed in the sample liquid, a large container body for storing the sample liquid is required. That is, a large amount of sample liquid is required, which is very inconvenient.
本発明は、検出用と比較用の圧電振動子を有しながら、非常にコンパクトで試料液体が微量な場合でも計測が可能なQCMセンサーを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a QCM sensor that has a piezoelectric vibrator for detection and a comparison, and is very compact and capable of measuring even when the amount of sample liquid is very small.
上記の目的を達成するために、本発明におけるQCMセンサーは、下記記載の構成を採用する。 In order to achieve the above object, the QCM sensor according to the present invention employs the following configuration.
本発明のQCMセンサーは、圧電振動子に設けた励振用の電極パターンを、基板に設けた配線パターンに接続材料を用いて接続し、圧電振動子の外周部と基板との間を封止材によって封止したQCMセンサーであって、基板の一方の面には検出用の圧電振動子が配置
してあり、他方の面には比較用の圧電振動子が配置してあることを特徴としている。
In the QCM sensor of the present invention, an excitation electrode pattern provided on a piezoelectric vibrator is connected to a wiring pattern provided on a substrate using a connecting material, and a sealing material is provided between the outer periphery of the piezoelectric vibrator and the substrate. The QCM sensor is sealed with a piezoelectric transducer for detection on one surface of a substrate and a piezoelectric transducer for comparison on the other surface. .
本発明のQCMセンサーは、圧電振動子に設けた励振用の電極パターンを、基板に設けた配線パターンに接続材料を用いて接続したQCMセンサーであって、基板の一方の面には検出用の圧電振動子を配置し、他方の面には比較用の圧電振動子を配置し、圧電振動子における接続材料の周囲と基板との間を封止材によって封止し、検出用の圧電振動子と比較用の圧電振動子との間に外部に開放された空間を有することを特徴としている。 The QCM sensor of the present invention is a QCM sensor in which an excitation electrode pattern provided on a piezoelectric vibrator is connected to a wiring pattern provided on a substrate by using a connecting material, and a detection surface is provided on one surface of the substrate. A piezoelectric vibrator is arranged, a piezoelectric vibrator for comparison is arranged on the other surface, and the periphery of the connection material in the piezoelectric vibrator and the substrate are sealed with a sealing material, and the piezoelectric vibrator for detection And a piezoelectric vibrator for comparison have a space open to the outside.
本発明のQCMセンサーは、圧電振動子に設けた励振用の電極パターンを、基板に設けた配線パターンに接続材料を用いて接続し、圧電振動子の外周部と基板の間を封止材によって封止したQCMセンサーであって、基板の一方の面には検出用の圧電振動子が配置してあり、もう一方の面には比較用の圧電振動子が配置してあることを特徴としている。 In the QCM sensor of the present invention, an excitation electrode pattern provided on a piezoelectric vibrator is connected to a wiring pattern provided on a substrate using a connecting material, and a sealant is provided between the outer peripheral portion of the piezoelectric vibrator and the substrate. A sealed QCM sensor is characterized in that a piezoelectric vibrator for detection is arranged on one surface of a substrate and a piezoelectric vibrator for comparison is arranged on the other surface. .
この構造とすることで、検出用、比較用の二つの圧電振動子を有しているにもかかわらず、非常にコンパクトなQCMセンサーを得ることができる。さらに、比較用の圧電振動子を有することで精度の良い測定が行える。 By adopting this structure, it is possible to obtain a very compact QCM sensor despite having two piezoelectric vibrators for detection and comparison. Furthermore, accurate measurement can be performed by having a comparative piezoelectric vibrator.
また、検出用と比較用の圧電振動子の間に隙間を有する構造の場合、その隙間に試料液体を毛細管現象により吸い込む事ができ、この隙間が試料液体を入れる容器になり、微量の試料液体での計測が可能となっている。 Also, in the case of a structure having a gap between the detection and comparison piezoelectric vibrators, the sample liquid can be sucked into the gap by capillary action, and this gap becomes a container for the sample liquid, and a very small amount of sample liquid Measurement is possible.
検出用と比較用の圧電振動子を有しながら、非常にコンパクトなQCMセンサーを簡便な構造で得ることができ、試料液体が微量な場合でも計測が可能なQCMセンサーを得ることができる。 A very compact QCM sensor can be obtained with a simple structure while having a piezoelectric vibrator for detection and comparison, and a QCM sensor capable of measurement even when the amount of sample liquid is very small can be obtained.
(第一の実施形態)
以下図面を用いて本発明の最適な実施形態におけるQCMセンサーについて説明する。図1に本発明の第一の実施形態におけるQCMセンサーの断面図を示す。図1に示すように、圧電振動子1に設けた励振用の電極パターン2を、基板3に設けた配線パターン4に接続材料5を用いて接続し、圧電振動子1の外周部と基板3の間を封止材6によって封止したQCMセンサーであって、基板3の一方の面には検出用の圧電振動子1が配置してあり、もう一方の面には比較用の圧電振動子1が配置してあることを特徴としている。なお、本実施形態では、基板3の一方の面に配置されている圧電振動子1を検出用の圧電振動子1とした場合、基板3の他方の面に配置されている圧電振動子1を比較用の圧電振動子1とすればよい。
(First embodiment)
Hereinafter, a QCM sensor according to an optimal embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the QCM sensor in the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an
この構造とすることで、検出用、比較用の二つの圧電振動子を有しているにもかかわらず、非常にコンパクトなQCMセンサーを得ることができる。さらに、比較用の圧電振動子1を有することで精度の良い測定が行える。
By adopting this structure, it is possible to obtain a very compact QCM sensor despite having two piezoelectric vibrators for detection and comparison. Furthermore, by having the
次に、第一の実施形態におけるQCMセンサーの製造方法について図2から図6を用いて説明する。まず、図2に示すように圧電振動子1をエッチングやダイシングなどの方法により任意の大きさに分割し、メタルマスクを用いてスパッタリング法や真空蒸着法により水晶板上に金属薄膜を形成することにより、圧電振動子1上に励振用の電極パターン2を形成する。
Next, a method for manufacturing the QCM sensor in the first embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2, the
図3は圧電振動子1の斜視図であるが、点線は裏面の状態を表している。励振用の電極パターン2は基板3上に設けた配線パターン4と電気的な接続を行う部分が同一の面にな
るように形成されている。
FIG. 3 is a perspective view of the
本実施形態では圧電振動子1として水晶板を用い、大きさが10mm2で厚みが50μmのものを使用し、電極パターンの励振部分が5mm2となるようなパターンで下地にクロムを0.1μm、クロム上に金を0.2μmの厚みで形成した。
Using a crystal plate as a
次に図4の断面図に示すように、ガラスやガラス繊維とエポキシ樹脂で形成された基板3上に銅箔を貼り合わせ、フォトリソグラフィとエッチングにより配線パターン4を基板3の表裏に形成する。配線パターン4の表面には銅の腐食防止のためニッケルと金を形成しておく。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 4, a copper foil is bonded onto the
本実施形態では厚みが0.5mmのガラス繊維とエポキシ樹脂でできた基板3を使用し、厚みが18μmの銅箔を貼り合わせフォトリソグラフィとエッチングにより配線パターン4を形成した。配線パターン4の表面にはニッケルを1μm、金を0.3μmの厚みでメッキ法により形成した。
In this embodiment, a
図5の断面図に示すように、圧電振動子1上に形成した電極パターン2と基板3上に形成した配線パターン4とを電気的に接続するための導電接着剤やハンダペーストなどからなる接続材料5と圧電振動子1上に設けた電極パターン2と基板上に設けた配線パターン4の接続部分の外周部を封止するエポキシ、シリコーン、ウレタンなどからなる封止材6をディスペンサにより塗布する。
As shown in the sectional view of FIG. 5, a connection made of a conductive adhesive or solder paste for electrically connecting the
この時、封止材6は図6の平面図に示すようにディスペンサを用いて幅200μm程度で圧電振動子1の外形より内側に塗布する。
At this time, the sealing
本実施形態では接続材料5として硬化後に柔らかく、圧電振動子1を変形させるような応力を発生させないシリコーン接着剤に銀粒子を含有した導電接着剤を使用し、封止材6として接続材料5と同様の理由で熱硬化型のシリコーン接着剤を使用した。
In this embodiment, a conductive adhesive containing silver particles in a silicone adhesive that is soft after curing and does not generate stress that deforms the
接続材料5および封止材6を配置した後、圧電振動子1の位置合わせを行い基板3上に配置した後、接続材料5および封止材6を硬化させることで、図1に示すQCMセンサーが得られる。
After the
(第二の実施形態)
次に第二の実施形態について説明する。図7に本発明の第二の実施形態におけるQCMセンサーの断面図を示す。図7に示すように、圧電振動子1に設けた励振用の電極パターン2を、基板3に設けた配線パターン4に接続材料5を用いて接続したQCMセンサーであって、基板3の一方の面には検出用の圧電振動子1を配置し、もう一方の面には比較用の圧電振動子1を配置し、接続材料5周辺の圧電振動子1と基板3の間を封止材6によって封止し、圧電振動子1と基板3との重なり合う部分が電極パターン2と配線パターン4の接続部周辺であることを特徴としている。なお、本実施形態では、基板3の一方の面に配置されている圧電振動子1を検出用の圧電振動子1とした場合、基板3の他方の面に配置されている圧電振動子1を比較用の圧電振動子1とすればよい。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the QCM sensor in the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, a QCM sensor in which an
この構造とすることで、検出用、比較用の二つの圧電振動子を有しているにもかかわらず、非常にコンパクトなQCMセンサーを得ることができる。さらに、比較用の圧電振動子1を有することで精度の良い測定が行える。
By adopting this structure, it is possible to obtain a very compact QCM sensor despite having two piezoelectric vibrators for detection and comparison. Furthermore, by having the
また、二つの圧電振動子1の間に隙間が存在するので、試料液体を毛細管現象により隙間に吸い込ませ、検知、検出が行える。これにより試料液体を入れる容器体などを必要と
しない。
In addition, since there is a gap between the two
次に、第二の実施形態におけるQCMセンサーの製造方法について図2から図3、図8から図10を用いて説明する。まず、図2に示すように圧電振動子1をエッチングやダイシングなどの方法により任意の大きさに分割し、メタルマスクを用いてスパッタリング法や真空蒸着法により水晶板上に金属薄膜を形成することにより、圧電振動子1上に励振用の電極パターン2を形成する。
Next, a method for manufacturing the QCM sensor in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 3 and FIGS. 8 to 10. First, as shown in FIG. 2, the
図3は圧電振動子1の斜視図であるが、点線は裏面の状態を表している。励振用の電極パターン2は基板3上に設けた配線パターン4と電気的な接続を行う部分が同一の面になるように形成されている。
FIG. 3 is a perspective view of the
本実施形態では圧電振動子1として水晶板を用い、大きさが10mm2で厚みが50μmのものを使用し、電極パターンの励振部分が5mm2となるようなパターンで下地にクロムを0.1μm、クロム上に金を0.2μmの厚みで形成した。
Using a crystal plate as a
次に図8の断面図に示すように、ガラスやガラス繊維とエポキシ樹脂で形成された基板3上に銅箔を貼り合わせ、フォトリソグラフィとエッチングにより配線パターン4を基板3の表裏に形成する。配線パターン4の表面には銅の腐食防止のためニッケルと金を形成しておく。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 8, a copper foil is bonded onto the
本実施形態では厚みが0.5mmのガラス繊維とエポキシ樹脂でできた基板3を使用し、厚みが18μmの銅箔を貼り合わせフォトリソグラフィとエッチングにより配線パターン4を形成した。配線パターン4の表面にはニッケルを1μm、金を0.3μmの厚みでメッキ法により形成した。
In this embodiment, a
図9の断面図に示すように、圧電振動子1上に形成した電極パターン2と基板3上に形成した配線パターン4とを電気的に接続するための導電接着剤やハンダペーストなどからなる接続材料5を配線パターン4上に塗布する。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 9, a connection made of a conductive adhesive or solder paste for electrically connecting the
本実施形態では接続材料5として硬化後に柔らかく、圧電振動子1を変形させるような応力を発生させないシリコーン接着剤に銀粒子を含有した導電接着剤を使用した。
In the present embodiment, a conductive adhesive containing silver particles is used as the
図10の断面図に示すように、圧電振動子1を基板3との位置あわせを行い基板3上に配置した後、接続材料5を硬化させることにより圧電振動子1上に設けた電極パターン2と基板3上に設けた配線パターン4との電気的接続が行われる。
As shown in the sectional view of FIG. 10, after the
圧電振動子1と基板3との間に封止材6を接続材料5が完全に絶縁されるように流し込み、硬化させることで図7に示すようなQCMセンサーを得ることができる。
A QCM sensor as shown in FIG. 7 can be obtained by pouring the sealing
本実施形態では封止材6として硬化後に柔らかく、圧電振動子1を変形させるような応力を発生させないシリコーン接着剤を使用した。
In this embodiment, a silicone adhesive that is soft after curing and does not generate stress that deforms the
以上の方法により得られたQCMセンサーは、検出用と比較用の圧電振動子1の間に隙間を有する構造となっており、その隙間に試料液体を毛細管現象により吸い込む事ができ、この隙間が試料液体を入れる容器になり、微量の試料液体での計測が可能となっている。
The QCM sensor obtained by the above method has a structure having a gap between the
1 圧電振動子
2 電極パターン
3 基板
4 配線パターン
5 接続材料
6 封止材
10 リード端子
11 片面被覆材
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基板の一方の面には検出用の圧電振動子が配置されており、他方の面には比較用の圧電振動子が配置されているQCMセンサー。 A QCM in which an excitation electrode pattern provided on a piezoelectric vibrator is connected to a wiring pattern provided on a substrate using a connecting material, and a gap between the outer periphery of the piezoelectric vibrator and the substrate is sealed with a sealing material. A sensor,
A QCM sensor in which a detection piezoelectric vibrator is arranged on one surface of the substrate and a comparison piezoelectric vibrator is arranged on the other surface.
前記基板の一方の面には検出用の圧電振動子を配置し、他方の面には比較用の圧電振動子を配置し、前記圧電振動子における接続材料の周囲と前記基板との間を封止材によって封止し、前記検出用の圧電振動子と前記比較用の圧電振動子との間に外部に開放された空間を有するQCMセンサー。 A QCM sensor in which an excitation electrode pattern provided on a piezoelectric vibrator is connected to a wiring pattern provided on a substrate using a connection material,
A detection piezoelectric vibrator is arranged on one surface of the substrate, and a comparative piezoelectric vibrator is arranged on the other surface, and the space between the connection material in the piezoelectric vibrator and the substrate is sealed. A QCM sensor sealed with a stopper and having a space open to the outside between the detection piezoelectric vibrator and the comparison piezoelectric vibrator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006354965A JP2008164472A (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Qcm sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006354965A JP2008164472A (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Qcm sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008164472A true JP2008164472A (en) | 2008-07-17 |
Family
ID=39694174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006354965A Pending JP2008164472A (en) | 2006-12-28 | 2006-12-28 | Qcm sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008164472A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103868816A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 精工电子有限公司 | Qcm sensor |
-
2006
- 2006-12-28 JP JP2006354965A patent/JP2008164472A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103868816A (en) * | 2012-12-17 | 2014-06-18 | 精工电子有限公司 | Qcm sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2007047097A1 (en) | Multiple function bulk acoustic wave liquid property sensor | |
JP2010230490A (en) | Physical quantity sensor | |
JP2000258324A (en) | Qcm sensor device | |
JP2004264254A (en) | Mass measuring chip and masses measuring device | |
EP1830168A1 (en) | Quartz sensor and sensing device | |
EP1830169B1 (en) | Quartz sensor and sensing device | |
JP2008164472A (en) | Qcm sensor | |
JP4256871B2 (en) | Quartz sensor and sensing device | |
JP2004286585A (en) | Mass-measuring chip, method for manufacturing the same and mass-measuring apparatus | |
JP2005121632A (en) | Mounting structure of piezoelectric vibrator for qcm sensor | |
JP5162967B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
JP2009168654A (en) | Qcm sensor apparatus | |
JP3944644B2 (en) | Manufacturing method of mass measuring chip | |
JP4473815B2 (en) | Quartz sensor and sensing device | |
JP2007192650A (en) | Qcm sensor and qcm sensor device | |
JP4847807B2 (en) | QCM sensor | |
JP2005274165A (en) | Qcm sensor apparatus and sensor | |
JP2009063481A (en) | Qcm sensor and its manufacturing method | |
JP2014011664A (en) | Crystal device | |
JP2007078612A (en) | Mounting structure of piezoelectric vibrator | |
JP4796915B2 (en) | QCM sensor | |
JP2006084316A (en) | Mounting structure of piezoelectric vibrator for qcm sensor | |
JP5186839B2 (en) | Surface acoustic wave device | |
JP4781784B2 (en) | Structure of sensor for measuring minute mass | |
JP2013246121A (en) | Pressure sensor element and method for manufacturing the same, pressure sensor, and electronic apparatus |