JP4918802B2 - Spherical surface acoustic wave device with electronic components, manufacturing method thereof, and surface acoustic wave propagation information transmitting device - Google Patents
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Description
本発明は、球状表面弾性波素子に、表面弾性波の励起や計測、計測結果の送信などの各種機能実現に用いられる電子部品が付属している電子部品付球状表面弾性波素子とその製造方法および表面弾性波伝搬情報送信素子に関する。 The present invention relates to a spherical surface acoustic wave device with an electronic component, in which electronic components used for realizing various functions such as excitation and measurement of surface acoustic waves and transmission of measurement results are attached to the spherical surface acoustic wave device, and a method for manufacturing the same. And a surface acoustic wave propagation information transmitting element.
近年、平板形状ではなく、球形状の圧電性結晶基材の表面にすだれ状電極が形成された球状表面弾性波素子が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art In recent years, a spherical surface acoustic wave element is known in which interdigital electrodes are formed on the surface of a spherical piezoelectric crystal base material instead of a flat plate shape (see, for example, Patent Document 1).
ここで、表面弾性波は、基材表面の状態に応じて多重周回する速度が変化する。同様に、表面弾性波は、基材表面への分子の付着等により、円環状領域の周長が表面弾性波の波長の整数倍となるとき、共鳴周波数が変化する。 Here, the speed at which the surface acoustic wave multi-circulates changes according to the state of the substrate surface. Similarly, the resonance frequency of the surface acoustic wave changes when the circumference of the annular region becomes an integral multiple of the wavelength of the surface acoustic wave due to adhesion of molecules to the surface of the substrate.
このため、球状表面弾性波素子は、基材表面の円環状領域に付着した分子や、円環状領域に成膜された反応膜と環境ガス等との反応を検出する等の用途が提案されている。 For this reason, spherical surface acoustic wave devices have been proposed for applications such as detecting the adhesion between molecules attached to the annular region of the substrate surface and the reaction film formed on the annular region with environmental gas, etc. Yes.
この様な球状表面弾性波素子における表面弾性波の励起や計測、計測結果の送信などの各種機能実現にには、各種電子部品を配線等で設けるのが一般的である。 In order to realize various functions such as excitation and measurement of surface acoustic waves and transmission of measurement results in such a spherical surface acoustic wave device, it is common to provide various electronic components by wiring or the like.
特許文献は以下の通り。
その場合、その各種電子部品の設置位置や方向などは、球状表面弾性波素子が球形で位置決めや方向決めが容易でないのが一般的であった。 In this case, the installation position and direction of the various electronic components are generally such that the spherical surface acoustic wave element is spherical and positioning and direction determination are not easy.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、各種電子部品の設置位置や方向などは、球状表面弾性波素子が球形で位置決めや方向決めが正確に行われている電子部品付球状表面弾性波素子および、その電子部品付球状表面弾性波素子を利用して作成される表面弾性波伝搬情報送信素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the installation position and direction of various electronic components are spherical surfaces with electronic components in which spherical surface acoustic wave elements are spherical and positioning and orientation are accurately performed. It is an object of the present invention to provide a surface acoustic wave propagation information transmitting element produced by using an acoustic wave element and a spherical surface acoustic wave element with an electronic component.
請求項1に対応する発明は、球状表面弾性波素子に窪みを有し、前記窪みは、異方性エッチングにより得られたものであり、前記窪みに前記球状表面弾性波素子における表面弾性波の励起や測定、測定結果の送信などを行うための電子部品を設置し、球状表面弾性波素子のすだれ状電極に接続されていることを特徴とする電子部品付球状表面弾性波素子である。
The invention corresponding to claim 1 has a dent in the spherical surface acoustic wave device, the dent is obtained by anisotropic etching, and the surface of the surface acoustic wave in the spherical surface acoustic wave device is in the dent . An electronic component-equipped spherical surface acoustic wave device characterized in that an electronic component for performing excitation, measurement, transmission of measurement results, and the like is installed and connected to the interdigital electrode of the spherical surface acoustic wave device.
請求項2に対応する発明は、請求項1記載の電子部品付球状表面弾性波素子の接続が物理的固定接続であることを特徴とする電子部品付球状表面弾性波素子である。
The invention corresponding to claim 2 is the spherical surface acoustic wave element with electronic component, characterized in that the connection of the spherical surface acoustic wave element with electronic component according to claim 1 is a physically fixed connection.
請求項3に対応する発明は、請求項1または2何れか記載の電子部品付球状表面弾性波素子の窪みが円形以外の形状であることを特徴とする電子部品付球状表面弾性波素子である。
An invention corresponding to claim 3 is a spherical surface acoustic wave device with electronic component, wherein the hollow of the surface acoustic wave device with electronic component according to claim 1 or 2 has a shape other than a circle. .
請求項4に対応する発明は、請求項3記載の電子部品付球状表面弾性波素子の製造方法において、球状表面弾性波素子に対してその窪みを異方性エッチングにより設ける工程、窪みの形状に従い位置合わせして電子部品を接続する工程からなることを特徴とする電子部品付球状表面弾性波素子の製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a spherical surface acoustic wave device with an electronic component according to the third aspect , wherein the step of providing the depression by anisotropic etching with respect to the spherical surface acoustic wave element, A method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device with an electronic component, comprising the steps of aligning and connecting the electronic component.
請求項5に対応する発明は、請求項1から3何れかの球状表面弾性波素子の電子部品がコンデンサーおよびコイルであり、該コンデンサーがコイルと接続され外部回路より表面弾性波を励振計測できることを特徴とする表面弾性波伝搬情報送信素子である。
The invention corresponding to claim 5 is that the electronic components of the spherical surface acoustic wave element according to any one of claims 1 to 3 are a capacitor and a coil, and the capacitor is connected to the coil so that surface acoustic waves can be excited and measured from an external circuit. The surface acoustic wave propagation information transmitting element is characterized.
請求項6に対応する発明は、請求項1から3何れかの球状表面弾性波素子の電子部品として表面弾性波励振用コイル及びコンデンサーと計測用および計測結果の送信用電子回路であることを特徴とする表面弾性波伝搬情報送信素子である。
The invention corresponding to claim 6 is a surface acoustic wave excitation coil and capacitor as electronic components of the spherical surface acoustic wave device according to any one of claims 1 to 3 , and an electronic circuit for measurement and transmission of measurement results. Is a surface acoustic wave propagation information transmitting element.
請求項7に対応する発明は、請求項1から3何れかの球状表面弾性波素子にアンテナが付属されていることを特徴とする表面弾性波伝搬情報送信素子である。 The invention corresponding to claim 7 is the surface acoustic wave propagation information transmitting element characterized in that an antenna is attached to the spherical surface acoustic wave element according to any one of claims 1 to 3 .
以上説明したように、請求項1に係る本発明によれば、電子部品の設置位置や方向などが、球状表面弾性波素子が球形であっても容易となった。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the installation position and direction of the electronic component are facilitated even when the spherical surface acoustic wave device is spherical.
また、請求項2に係る本発明によれば、電子部品との電気的接続が、球状表面弾性波素子が球形であっても容易に可能となった。 According to the second aspect of the present invention, electrical connection with an electronic component can be easily performed even when the spherical surface acoustic wave device is spherical.
また、請求項3に係る本発明によれば、電子部品との物理的接続が、球状表面弾性波素子が球形であっても容易に可能となった。 According to the third aspect of the present invention, physical connection with an electronic component can be easily performed even when the spherical surface acoustic wave device is spherical.
また、請求項4に係る本発明によれば、電子部品の特に方向決めが、球状表面弾性波素子が球形であっても容易となった。 According to the present invention of claim 4, the direction of the electronic component can be easily determined even when the spherical surface acoustic wave device is spherical.
また、請求項5に係る本発明によれば、請求項4の請求項1から3何れか記載の電子部品付球状表面弾性波素子の窪みが円形以外の形状であることを特徴とする電子部品付球状表面弾性波素子の容易な製造方法を提供することが可能になった。 According to a fifth aspect of the present invention, the hollow of the spherical surface acoustic wave element with an electronic component according to any one of the first to third aspects of the present invention has a shape other than a circle. It has become possible to provide an easy manufacturing method of the attached spherical surface acoustic wave device.
また、請求項6に係る本発明によれば、配線精度や収率、信頼性の高い表面弾性波伝搬情報送信素子の提供が可能となった。 Further, according to the present invention of claim 6, it is possible to provide a surface acoustic wave propagation information transmitting element having high wiring accuracy, yield, and reliability.
また、請求項7に係る本発明によれば、配線精度や収率、信頼性の高い表面弾性波伝搬情報送信素子の提供が可能となった。 Further, according to the present invention of claim 7, it is possible to provide a surface acoustic wave propagation information transmitting element with high wiring accuracy, yield, and reliability.
また、請求項8に係る本発明によれば、配線精度や収率、信頼性の高い表面弾性波伝搬情報送信素子の提供が可能となった。 Further, according to the present invention according to claim 8, it is possible to provide a surface acoustic wave propagation information transmitting element having high wiring accuracy, yield, and reliability.
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
球状弾性表面波素子10は、図1に示すように、圧電性の結晶球の表面にすだれ状電極13を形成し、電気信号を印加することで結晶球表面に電界を生じさせ、弾性表面波を励起して、振動をすくなくとも伝搬面11である円環状の領域に周回させ、周回する弾性表面波をすだれ状電極13によって再び電気信号に変換することを特徴とする電子デバイスである。
As shown in FIG. 1, the spherical surface
通常の製造方法はたとえば結晶球32を作成して、しかるる後に結晶球のZ軸もしくはC軸と呼ばれる方位を地軸として赤道に双方向にすだれ状電極を形成することで製造することが出来る。結晶球としては水晶が一般的であるが、水晶以外にも圧電性の結晶であれば、多くの圧電結晶を用いて実現可能である。
A normal manufacturing method can be manufactured by, for example, forming the
結晶球のエッチング自体については、装飾品製造において、フォトリソを用いた、所定の場所についてのエッチングが通常行われていることは公知である。 As for the etching of the crystal sphere itself, it is known that etching is usually performed at a predetermined place using photolithography in the manufacture of a decorative article.
ところで、球状弾性表面波素子10は弾性表面波が結晶球表面に対して円環状に弾性表面波の周回する経路である伝搬面11を有しており、この領域に弾性表面波の伝播を阻害する構造があったり、結晶球の欠損があると周回に伴い急速に強度が弱くなり、たとえばセンサーとしての利用では感度を得る事が困難になる。そこで、上記伝搬経路以外の部分にマスクを用いて図5に示すように、部分的なエッチングをおこなっても、弾性表面波の周回を阻害することはない。
By the way, the spherical surface
次に、球状弾性表面波素子の表面に形成される電気音響変換素子は電子部品として使用されることから予想されるように、素子の直径が5mm以下となる。素子は前記した様に球形の少なくとも円環状の領域を必要とするが、それ以外の領域は弾性表面波のエネルギーが多くはなく基板への固定や、電極接合の為の表面として使用される。 Next, as expected from the fact that the electroacoustic transducer formed on the surface of the spherical surface acoustic wave device is used as an electronic component, the diameter of the device is 5 mm or less. As described above, the element requires at least an annular region having a spherical shape, but other regions do not have much surface acoustic wave energy and are used as a surface for fixing to a substrate or electrode bonding.
ところで、たとえば結線をおこなおうとする際に、本願の結晶球を製造する為に表面の凹凸が通常100ミクロン以下の平滑な面に加工がなされていることから、たとえば、超音波ボンダーを使っては、アンカー効果が働かず非常に密着性が弱く、振動が多い環境では剥離を起こすことから電気的な接続が保てず故障の原因となる。 By the way, for example, when trying to connect, since the surface irregularities are usually processed to a smooth surface of 100 microns or less in order to produce the crystal sphere of the present application, for example, using an ultrasonic bonder The anchor effect does not work, the adhesion is very weak, and peeling occurs in an environment where there is a lot of vibration.
これに対して、図6に示すように、レジスト31を用いて弾性表面波周回経路以外や窪みの水晶球32領域にエッチングを施し、表面を荒らすあるいは凹面(窪み17)を形成することによれば、表面の凹凸によるアンカー効果から電気的な断線による故障の原因となりにくい。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the
図5に示す様に、環化ゴム−ビスアジド系レジストを用いて、直系3.3mmの水晶球32のC軸表面部位に対して、直径0.1mmの円形の窓を開けて、適当な濃度の緩衝フッ酸を用いてエッチングを行った例を示す。80時間後において、水晶の異方法性に従って三角に近い形状にエッチングがされていることがわかる。この方向は水晶のMM軸方向であることが判っている。
As shown in FIG. 5, by using a cyclized rubber-bisazide resist, a circular window having a diameter of 0.1 mm is opened on the C-axis surface portion of the direct crystal 3.3
別途用意した、埋め込み用電子部品を用いてシリコンウエハーから、マイクロマシン技術を用いて大量に切り出して作成する。図1は、RF−ID用に製造されたICチップを埋め込んだ図である。 Using a separately prepared electronic component for embedding, a large amount is cut out from a silicon wafer using a micromachine technique. FIG. 1 is a diagram in which an IC chip manufactured for RF-ID is embedded.
アンテナ結線用の端子があり、2箇所の球素子表面のアンテナ線に接続する。球表面に固定する為には導電ペーストなど有り触れた導電性の接着剤を使用することも出来る。 There are terminals for antenna connection, and they are connected to antenna wires on the surface of two spherical elements. In order to fix to the sphere surface, a conductive adhesive such as a conductive paste can be used.
異方性エッチングによって三角形上にエッチングされるために、アンテナラインとの結線の際に、球素子の方位あわせが容易である。 Since the etching is performed on the triangle by anisotropic etching, it is easy to align the orientation of the spherical element when connecting to the antenna line.
RF−IDは通常使用されるように非常に小さくあらかじめ基体に接着してアンテナ電極への接合用端子に接続している。 The RF-ID is very small so that it is normally used, and is bonded to the base in advance and connected to a terminal for joining to the antenna electrode.
図2は上記部品を球状弾性表面波素子に接合した図である。本構成の素子は、すだれ状電極を用いて実際の球状弾性表面波素子として弾性表面波を周回させる前に、素子表面を液体処理する工程でRF−IDチップのID付与機能を使用するために、RF−IDはそれが通信を行う為に必要なアンテナをすだれ状電極がかねている。 FIG. 2 is a view in which the above components are joined to a spherical surface acoustic wave element. In order to use the ID-providing function of the RF-ID chip in the process of liquid-treating the surface of the element before the surface acoustic wave is circulated as an actual spherical surface acoustic wave element using the interdigital electrode, the element of this configuration is used. The RF-ID has an interdigital electrode that serves as an antenna necessary for communication.
すだれ状電極を使用する際にはIDが破損する為にRF−ID素子に接続される側の電極はアースする。 When the interdigital electrode is used, the electrode connected to the RF-ID element is grounded because the ID is damaged.
図3および図4に示すのは、一般にシリコン基板表面で形成したIC回路を素子に埋め込場合の例である。球状弾性表面波素子のすだれ状電極は通常非常に高いインピーダンスを持っており、50オーム計の回路に接続するに際してマッチング回路を必要とする。コンデンサーなどを実装した部品をこの基体に搭載して素子に接合すれば、外部に形成しなくてはならない電子回路が少なくてすむ。 3 and 4 show an example in which an IC circuit generally formed on the surface of a silicon substrate is embedded in an element. The interdigital electrode of a spherical surface acoustic wave element usually has a very high impedance and requires a matching circuit when connected to a 50 ohm meter circuit. If a component mounted with a capacitor or the like is mounted on this substrate and bonded to the element, fewer electronic circuits need to be formed outside.
現実には100MHz以上の高い周波数で弾性表面波を励起するために例えば水晶ではそのパターン周期が数十ミクロン以下の精細なパターンと成る。 Actually, in order to excite the surface acoustic wave at a high frequency of 100 MHz or more, for example, a crystal has a fine pattern with a pattern period of several tens of microns or less.
10…球状表面弾性波素子
11…伝搬面
12…球状部材
13…すだれ状電極
14…電極(ホット側)
15…電極(アース側)
16…導電ペースト
17…窪み
18…RF−IDチップ
19…アンテナ電極接合端子
20…埋め込み基材
21…IC回路
22…シリコン基材
23…結線用電極
31…レジスト
32…結晶球
33…抵抗
34…エッチング液
DESCRIPTION OF
15 ... Electrode (ground side)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記窪みは、異方性エッチングにより得られたものであり、
前記窪みに前記球状表面弾性波素子における表面弾性波の励起や測定、測定結果の送信などを行うための電子部品を設置し、球状表面弾性波素子のすだれ状電極に接続されていることを特徴とする電子部品付球状表面弾性波素子。 A spherical surface acoustic wave element has a recess,
The depression is obtained by anisotropic etching,
Characterized in that the excitation and measurement of the surface acoustic wave in the spherical surface acoustic wave device, set up electronic components for performing such transmission measurements, and is connected to the interdigital electrodes of the spherical surface acoustic wave element to the recess A spherical surface acoustic wave device with electronic components.
Surface acoustic wave propagation information transmitting element antenna of claims 1 to 3 or of the spherical surface acoustic wave device is characterized in that it is included.
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