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1. (WO2009153235) ANORDNUNG EINES PIEZOAKUSTISCHEN RESONATORS AUF EINEM AKUSTISCHEN SPIEGEL EINES SUBSTRATS, VERFAHREN ZUM HERSTELLEN DER ANORDNUNG UND VERWENDUNG DER ANORDNUNG
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Veröff.-Nr.: WO/2009/153235 Internationale Veröffentlichungsnummer: PCT/EP2009/057341
Veröffentlichungsdatum: 23.12.2009 Internationales Anmeldedatum: 15.06.2009
IPC:
G01N 29/02 (2006.01) ,G01N 29/24 (2006.01) ,G01N 29/036 (2006.01) ,H03H 9/17 (2006.01) ,H01L 41/083 (2006.01)
G Physik
01
Messen; Prüfen
N
Untersuchen oder Analysieren von Stoffen durch Bestimmen ihrer chemischen oder physikalischen Eigenschaften
29
Untersuchen oder Analysieren von Stoffen mittels Ultraschall-, Schall- oder Infraschallwellen; Sichtbarmachen des Inneren von Gegenständen durch Übertragen von Ultraschall-, Schall- oder Infraschallwellen durch den Gegenstand
02
Analysieren von Flüssigkeiten oder Gasen [Fluids]
G Physik
01
Messen; Prüfen
N
Untersuchen oder Analysieren von Stoffen durch Bestimmen ihrer chemischen oder physikalischen Eigenschaften
29
Untersuchen oder Analysieren von Stoffen mittels Ultraschall-, Schall- oder Infraschallwellen; Sichtbarmachen des Inneren von Gegenständen durch Übertragen von Ultraschall-, Schall- oder Infraschallwellen durch den Gegenstand
22
Einzelheiten
24
Prüfköpfe
G Physik
01
Messen; Prüfen
N
Untersuchen oder Analysieren von Stoffen durch Bestimmen ihrer chemischen oder physikalischen Eigenschaften
29
Untersuchen oder Analysieren von Stoffen mittels Ultraschall-, Schall- oder Infraschallwellen; Sichtbarmachen des Inneren von Gegenständen durch Übertragen von Ultraschall-, Schall- oder Infraschallwellen durch den Gegenstand
02
Analysieren von Flüssigkeiten oder Gasen [Fluids]
036
durch Messung der Frequenz oder Resonanz akustischer Wellen
H Elektrotechnik
03
Grundlegende elektronische Schaltkreise
H
Scheinwiderstandsnetzwerke, z.B. Resonanzkreise; Resonatoren
9
Netzwerke mit elektromechanischen oder elektroakustischen Bauelementen; elektromechanische Resonatoren
15
Bauliche Details von Resonatoren aus piezoelektrischem oder elektrostriktivem Werkstoff
17
mit einem einzelnen Resonator
H Elektrotechnik
01
Grundlegende elektrische Bauteile
L
Halbleiterbauelemente; elektrische Festkörperbauelemente, soweit nicht anderweitig vorgesehen
41
Piezoelektrische Bauelemente allgemein; Elektrostriktive Bauelemente allgemein; Magnetostriktive Bauelemente allgemein; Verfahren oder Vorrichtungen, besonders ausgebildet für die Herstellung oder Behandlung dieser Bauelemente oder von Teilen davon; Einzelheiten dieser Bauelemente; Einzelheiten dieser Bauelemente
08
Piezoelektrische oder elektrostriktive Bauelemente
083
stapelförmig oder mehrschichtig aufgebaut
Anmelder:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT [DE/DE]; Wittelsbacherplatz 2 80333 München, DE (AllExceptUS)
PITZER, Dana [DE/DE]; DE (UsOnly)
SCHREITER, Matthias [DE/DE]; DE (UsOnly)
Erfinder:
PITZER, Dana; DE
SCHREITER, Matthias; DE
Allgemeiner
Vertreter:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT; Postfach 22 16 34 80506 München, DE
Prioritätsdaten:
10 2008 029 378.420.06.2008DE
Titel (DE) ANORDNUNG EINES PIEZOAKUSTISCHEN RESONATORS AUF EINEM AKUSTISCHEN SPIEGEL EINES SUBSTRATS, VERFAHREN ZUM HERSTELLEN DER ANORDNUNG UND VERWENDUNG DER ANORDNUNG
(EN) ARRANGEMENT OF A PIEZOACOUSTIC RESONATOR ON AN ACOUSTIC MIRROR OF A SUBSTRATE, METHOD FOR THE MANUFACTURE OF THE ARRANGEMENT AND USE OF THE ARRANGEMENT
(FR) AGENCEMENT D’UN RÉSONATEUR PIÉZOACOUSTIQUE SUR UN MIROIR ACOUSTIQUE D’UN SUBSTRAT, PROCÉDÉ POUR PRODUIRE UN TEL AGENCEMENT ET UTILISATION DE CE DERNIER
Zusammenfassung:
(DE) Die Erfindung betrifft eine Anordnung mindestens eines piezoakustischen Resonators auf einer Substrat-Oberfläche eines Substrats, wobei der Resonator mindestens eine piezoelektrische Schicht, eine Elektrode und mindestens eine weitere Elektrode aufweist, die derart aneinander angeordnet sind, dass eine bestimmte elektrische Ansteuerung der Elektrode zu einer Resonanzschwingung des Resonators mit einer Resonanzfrequenz führt, die Substratoberfläche des Substrats von einem im Substrat integrierten akustischen Spiegel zur akustischen Isolation des Substrats und des Resonators voneinander gebildet ist und mindestens eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der Resonanzfrequenz des Resonators vorhanden ist. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung und mindestens eine der Elektroden über eine elektrische Leiterbahn elektrisch leitend miteinander verbunden sind und die elektrische Leiterbahn durch eine Spiegel-Öffnung des akustischen Spiegels hindurchgeführt ist. Der akustische Spiegel weist vorzugsweise einen Bragg-Reflektor mit λ/4-dicken Schichten unterschiedlicher akustischer Impedanz auf. Die oberste Schicht ist dabei aus Silizium-Dioxid. Diese Schicht fungiert auch als Isolationsschicht in der Spiegelöffnung zur elektrischen Isolierung der Leiterbahn und elektrisch leitenden Schichten des Bragg-Ref lektors voneinander. Verwendung findet die Anordnung als physikalischer Transducer einer Vorrichtung zur Detektion einer Substanz eines Fluids, insbesondere eines Fluids in Form einer Flüssigkeit (Biosensor).
(EN) The invention relates to an arrangement of at least one piezoacoustic resonator on a substrate surface of a substrate, wherein the resonator comprises at least one piezoelectric layer, an electrode and at least one other electrode, said electrodes arranged with respect to one another such that a specific electric control input of the electrode results in a resonant oscillation of the resonator at a resonance frequency, the substrate surface of the substrate is formed from an acoustic mirror integrated into the substrate for acoustic isolation of the substrate and the resonator from one another, and at least one evaluation unit for determining the resonance frequency of the resonator is provided. The arrangement is characterized in that the evaluation unit and at least one of the electrodes are connected together in an electrically conducting manner by way of an electric conduction path, and that the electric conduction path passes through a mirror opening of the acoustic mirror. The acoustic mirror preferably comprises a Bragg reflector with λ/4 thick layers of different acoustic impedance. The uppermost layer is made of silicon dioxide. This layer also functions as an insulation layer in the mirror opening for electrical insulation of the conduction path and electrically conducting layers of the Bragg reflector from one another.  The arrangement is used as a physical transducer of a device for detecting a substance of a fluid, in particular of a fluid in the form of a liquid (biosensor).
(FR) L’invention concerne un agencement d’au moins un résonateur piézoacoustique sur une surface d’un substrat, le résonateur présentant au moins une couche piézoélectrique, une électrode et au moins une électrode supplémentaire qui sont disposées l’une à côté de l’autre de telle manière qu’une excitation électrique déterminée de l’électrode suscite une oscillation de résonance du résonateur avec une fréquence de résonance, la surface du substrat étant formée par un miroir acoustique intégré dans le substrat et destiné à isoler acoustiquement le substrat et le résonateur et au moins un dispositif d’évaluation destiné à déterminer la fréquence de résonance du résonateur étant présent.  Ledit agencement est caractérisé en ce que le dispositif d’évaluation et au moins une des électrodes sont reliés ensemble de manière électriquement conductrice par une piste conductrice électrique et la piste conductrice électrique est guidée à travers une ouverture dans le miroir acoustique. Le miroir acoustique présente de préférence un réflecteur de Bragg avec des couches d’une épaisseur λ/4, d’impédance acoustique différente. La couche supérieure est en dioxyde de silicium. Cette couche sert également de couche d’isolation dans l’ouverture du miroir pour isoler électriquement les unes des autres la piste conductrice et les couches électriquement conductrices du réflecteur Bragg. Ledit agencement est utilisé comme transducteur physique d’un dispositif de détection d’une substance d’un fluide, en particulier d’un fluide sous la forme d’un liquide (biocapteur).
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