压电传感芯片及压电传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种压电传感芯片及压电传感器，其中，压电传感芯片包括压电材料层，以及压合设置在所述压电材料层表面的电极层；其中，所述压电材料层划分为测量区域与非测量区域，所述测量区域的厚度小于所述非测量区域的厚度。通过将压电材料层中测量区域的厚度设置为小于非测量区域的厚度，即对压电材料层中对应于测量的区域做减薄处理，当测量区域减薄后能够提高该压电材料层中测量区域的谐振频率，从而提高压电传感芯片的测量灵敏度；此外，由于压电材料层的非测量区域的厚度保持不变，能够保证该压电传感芯片的硬度，保证了压电芯片拥有高基频谐振频率特性的同时，也能保证做制备的压电芯片易夹持、易试用等特点。

Piezoelectric sensor chip and piezoelectric sensor

The utility model provides a piezoelectric sensor chip and a piezoelectric sensor, wherein, the piezoelectric sensor chip comprises a piezoelectric material layer and an electrode layer which is pressed on the surface of the piezoelectric material layer; wherein, the piezoelectric material layer is divided into a measurement area and a non measurement area, and the thickness of the measurement area is less than the thickness of the non measurement area. By setting the thickness of the measurement area in the piezoelectric material layer to be less than the thickness of the non measurement area, that is, thinning the corresponding measurement area in the piezoelectric material layer, when the measurement area is thinned, the resonance frequency of the measurement area in the piezoelectric material layer can be increased, so as to improve the measurement sensitivity of the piezoelectric sensor chip; in addition, because of the thickness of the non measurement area in the piezoelectric material layer The hardness of the piezoelectric sensor chip is kept unchanged, which ensures that the piezoelectric sensor chip has the characteristics of high fundamental frequency resonance frequency, and that the prepared piezoelectric chip is easy to clamp and use.

【技术实现步骤摘要】
压电传感芯片及压电传感器
本技术涉及生物传感
，具体涉及一种压电传感芯片及压电传感器。
技术介绍
生物传感技术是一门由生物、化学、物理、医学、电子技术等多种学科相互渗透成长起来的高新技术，在生物医学、环境监测、食品、医药及军事医学等领域有着重要的应用价值。其中，压电传感芯片由于其特有的性质，在生物领域具有广泛的应用。主要应用于生物生命分析领域中，实现对生物分子的分子相互作用、动力学研究、细胞吸附、迁移变化、药物作用以及要与筛选等高灵敏度检测和分析，也可以应用于石油、化工、航天等领域。生物领域中的压电传感芯片是采用压电薄膜技术实现对生物分子界面的分析，具体地，当物质在压电材料表面发生吸脱附反应或者表面的液体性质发生变化时，都会引起压电材料的频率变化；即，通过分析压电材料的频率变化，就能够获得压电传感芯片表面所吸附的物质的质量相关信息，从而实现对生物分子界面的分析。而压电材料的频率与压电材料本身的厚度有关，即厚度越厚，频率越低，测量灵敏度就越低；厚度越薄，频率越高，测量灵敏度就越高。因此，在上述技术方案中，为了提高压电传感芯片的测量灵敏度，需要降低压电材料的厚度，而压电材料的厚度越薄，就会导致该压电传感芯片易碎，从而降低压电传感芯片的使用寿命。因此，现有技术中，通常不考虑通过调控压电材料的厚度来延长压电传感芯片的使用寿命。
技术实现思路
本技术要解决的是现有技术中由于压电材料的厚度所导致的压电传感芯片的测量灵敏度低的缺陷。有鉴于此，根据第一方面，本技术实施例提供一种压电传感芯片，包括：压电材料层，以及压合设置在所述压电材料层表面的电极层；其中，所述压电材料层划分为测量区域与非测量区域，所述测量区域的厚度等于或者小于所述非测量区域的厚度。可选地，所述电极层包括分别设置在所述压电材料层两侧的第一子电极层和第二子电极层。可选地，所述第一子电极层的电极引出端和所述第二子电极层的电极引出端分别设置在所述压电材料层的两侧。可选地，所述第一子电极的电极引出端和所述第二子电极层的电极引出端设置在所述压电材料层的同侧。可选地，所述压电传感芯片还包括具有开口的介质膜层，所述介质膜层覆盖所述压电材料层，所述电极层从所述介质膜层的开口处裸露出。可选地，所述测量区域的厚度为5μm-350μm。根据第二方面，本技术实施例还提供了一种压电传感器，包括：本技术第一方面任一项所述的压电传感芯片；封装层，所述封装层具有通孔，所述压电传感芯片固定设置在所述通孔处。可选地，所述封装层的通孔的边沿处设置有定位边。可选地，所述封装层的边沿处具有至少一个定位孔，和/或，至少一个定位凹槽。可选地，所述封装层为印刷电路板，所述压电传感芯片的电极与所述印刷电路板的引线电连接。可选地，所述封装层上开设有两个连接孔，所述连接孔内填充有导电浆料，所述压电传感芯片的电极通过所述连接孔与所述印刷电路板的引线电连接。本技术实施例提供的技术方案，具有如下有益效果：1.本技术实施例提供的压电传感芯片，通过将压电材料层中测量区域的厚度设置为小于非测量区域的厚度，即对压电层材料层中对应于测量的区域做减薄处理，当测量区域减薄后能够提高该压电材料层中测量区域的谐振频率，从而提高压电传感芯片的测量灵敏度；此外，由于压电材料层的非测量区域的厚度保持不变，能够保证该压电传感芯片的硬度，保证了压电芯片拥有高基频谐振频率特性的同时，也能保证做制备的压电传感芯片易夹持、易试用等特点，避免直接夹持导致易碎等现象，使压电传感芯片兼具高灵敏度、实用性强等特点；此外，通过将压电材料层中测量区域与非测量区域的厚度设置为相等，能够简化工艺，节约成本。2.本技术实施例提供的压电传感芯片，通过将电极层引出端设置在压电材料层的同一侧，即电极在设计时将激励与信号接收电极设置在压电材料层的同一侧，在制备电极时仅需要在压电材料层的一侧进行处理，能够简化制备工艺。3.本技术实施例提供的压电传感芯片，通过在压电材料层表面覆盖介质膜层，用于不用的应用需求及模拟相关的实验环境等，此外，通过介质膜层还能够实现电极制作、表面钝化、亲疏水修饰以及生物兼容性等应用需求。4.本技术实施例提供的压电传感芯片，压电材料层对应于测量区域的厚度为5μm-350μm，相应地，该区域的谐振频率范围5-200MHz。其中，高谐振频率可以实现高灵敏度的分子传感需求，低谐振频率可以实现灵敏度不高的分子传感需求，因此，该压电传感芯片能够应用于不同灵敏度测量需求的场景中。5.本技术实施例提供的压电传感器，通过将压电传感芯片固定设置在封装层上，利用封装层对压电传感芯片起保护作用，一方面能够防止压电传感芯片被损坏，另一方面能够固定压电传感芯片，使其能够与其他装置配合使用进行测量。6.本技术实施例提供的压电传感器，其中，封装层设置为印刷电路板，通过印刷电路板能够实现将压电传感芯片的电极引出至印刷电路板的端部，即，通过印刷电路板一方面能够对压电传感芯片进行固定，另一方面使得该压电传感器便于携带。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1a为本技术实施例中压电材料层的一种结构示意图；图1b为本技术实施例中压电材料层的另一种结构示意图；图2a至图2b为本技术实施例中压电传感芯片正反面的一种结构示意图；图3a至图3b为本技术实施例中压电传感芯片正反面的另一种结构示意图；图4a至图4b为本技术实施例中压电传感芯片正反面的另一种结构示意图；图5为本技术实施例中封装层的一种结构示意图；图6为本技术实施例中封装层的另一种结构示意图；图7为本技术实施例中压电传感器的一种结构示意图；图8为本技术实施例中压电传感器的另一种结构示意图；图9为本技术实施例中图7所示压电传感器的另一侧面的结构示意图；图10a为本技术实施例中压电传感芯片的一种制备工艺流程图；图10b为本技术实施例中压电传感芯片的另一种制备工艺流程图；图11a至图11e为本技术实施例中压电传感芯片的一种制备结构图；图12a至图12d为本技术实施例中压电传感芯片的另一种制备结构图；附图标记：1-压电材料层；11-非测量区域；12-测量区域；21-第一子电极；22-第二子电极；4-封装层；41-定位孔；42-定位凹槽；43-第一定位边；44-引线；45-连接孔；46-支架；5-胶黏层；6-介质膜层。具体实施方式下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电传感芯片，其特征在于，包括：压电材料层，以及压合设置在所述压电材料层表面的电极层；其中，所述压电材料层划分为测量区域与非测量区域，所述测量区域的厚度等于或者小于所述非测量区域的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种压电传感芯片，其特征在于，包括：压电材料层，以及压合设置在所述压电材料层表面的电极层；其中，所述压电材料层划分为测量区域与非测量区域，所述测量区域的厚度等于或者小于所述非测量区域的厚度。2.根据权利要求1所述的压电传感芯片，其特征在于，所述电极层包括分别设置在所述压电材料层两侧的第一子电极层和第二子电极层。3.根据权利要求2所述的压电传感芯片，其特征在于，所述第一子电极层的电极引出端和所述第二子电极层的电极引出端分别设置在所述压电材料层的两侧。4.根据权利要求2所述的压电传感芯片，其特征在于，所述第一子电极的电极引出端和所述第二子电极层的电极引出端设置在所述压电材料层的同侧。5.根据权利要求2所述的压电传感芯片，其特征在于，所述压电传感芯片还包括具有开口的介质膜层，所述介质膜层覆盖所述压电材料层，所述电极层从所述介质膜层的开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：周连群，郭振，张威，李传宇，姚佳，张芷齐，李金泽，唐玉国，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，苏州国科芯感医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32