互連裝置以及使用這種互連裝置的模塊的制作方法
【專利說明】互連裝置以及使用這種互連裝置的模塊
[0001 ]本申請要求2013年5月23日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)枮?1/826,941、題名為“具有可偏轉(zhuǎn)的互連元件的諧振器總成”的申請的優(yōu)先權(quán)，上述申請的公開內(nèi)容通過引用以其全部內(nèi)容并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電裝置例如薄膜體聲波諧振器(TFBAR)和類似的技術(shù)像石英晶體微天平(QCM)用作質(zhì)量檢測器已有一段時(shí)間。壓電諧振器的一個(gè)應(yīng)用是檢測非常少量的材料。在這樣的應(yīng)用中用作傳感器的壓電諧振器有時(shí)被稱為“微天平”。壓電諧振器典型地構(gòu)造為夾在兩個(gè)電極層之間的薄的平面的晶體或多晶壓電材料層。當(dāng)用作傳感器時(shí)，諧振器被暴露于待檢測的材料以允許材料結(jié)合在諧振器的表面上。
[0003]待檢測的材料常常是分析物。選擇性地結(jié)合分析物的結(jié)合配體(例如，抗體等)可以相對于諧振器的表面固定。當(dāng)分析物接觸諧振器的表面時(shí)，表面上的質(zhì)量增加。質(zhì)量改變導(dǎo)致諧振器的諧振相位、頻率等的改變。
[0004]檢測結(jié)合在諧振器的表面上的材料的量的一種常規(guī)方式是將諧振器作為振蕩器在其諧振頻率操作。由于待檢測的材料結(jié)合在諧振器表面上，所以諧振器的振蕩頻率降低。測量推測是由材料在諧振器表面上的結(jié)合而引起的諧振器的振蕩頻率的這種變化，并將其用于計(jì)算結(jié)合在諧振器上的材料的量或材料在諧振器的表面上累積的比率。
[0005]壓電諧振器在空氣中作為材料傳感器的靈敏度理論上與諧振頻率的平方成正比。參見，例如，G.紹爾布賴，物理學(xué)雜志(Zeitschrift firr Physik)155(2):206_222。因此，根據(jù)普遍石英晶體諧振器的材料傳感器的靈敏度受它們的相對低的振蕩頻率限制，其振動(dòng)頻率通常從幾個(gè)MHz到約100MHz的范圍變動(dòng)。薄膜諧振器(TFR)技術(shù)的發(fā)展可能產(chǎn)生具有顯著提高的靈敏度的傳感器。薄膜諧振器可以通過在基板上沉積壓電材料一一例如AIN或ZnO一一的薄膜來形成。由于薄膜諧振器中壓電層的小厚度，其在幾個(gè)微米的數(shù)量級，薄膜諧振器的諧振頻率在1GHz的數(shù)量級。高諧振頻率和相應(yīng)的高靈敏度使得薄膜諧振器可用于材料感測應(yīng)用。
[0006]不管所采用的技術(shù)，與壓電諧振器分析物測量系統(tǒng)相關(guān)的電連接應(yīng)該足夠穩(wěn)固。常常這樣的系統(tǒng)包含包括諧振器的模塊或卡盒(cartridge)和可以接收模塊或其一部分并且當(dāng)模塊通過相關(guān)裝置接收時(shí)可以可操作地連接到諧振器的其它電路和相關(guān)儀器或裝置。相關(guān)裝置可以包括任何適合的或期望的電氣部件，例如電源、處理器、存儲(chǔ)器、信號發(fā)生器以及相關(guān)電路(例如，用于產(chǎn)生諧振波)、檢測部件以及相關(guān)電路(例如，用于檢測由于分析物結(jié)合導(dǎo)致的波的變化)等。存儲(chǔ)器可以包含引起相關(guān)儀器產(chǎn)生波并檢測波的變化的計(jì)算機(jī)可讀指令。適合的電路和相關(guān)裝置的示例在美國專利號為5，932，953和8，409，875的專利中進(jìn)行了描述，它們中的每個(gè)在此通過引用以它們各自的全部內(nèi)容在它們不抵觸本公開的范圍內(nèi)并入本文。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]總體來說，本公開提供了一種互連裝置以及使用這樣的裝置的模塊和系統(tǒng)的各種實(shí)施例。
[0008]在一個(gè)方面，本公開提供了一種互連裝置，其包括印刷電路板(PCBhPCB可以包括形成彈性可偏轉(zhuǎn)元件的基板、設(shè)置在基板上的導(dǎo)電材料、以及設(shè)置在彈性可偏轉(zhuǎn)元件上并且電連接到導(dǎo)電材料的電觸頭?；ミB裝置進(jìn)一步包括含有連接銷的連接器，連接銷配置為與PCB的彈性可偏轉(zhuǎn)元件的電觸頭電連接并且當(dāng)元件接觸連接銷時(shí)引起彈性可偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)。
[0009]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種諧振器傳感器模塊，其包括模塊接口和電連接到模塊接口的諧振器。模塊接口包括印刷電路板(PCB)，PCB包括形成彈性可偏轉(zhuǎn)元件的基板、設(shè)置在基板上的導(dǎo)電材料、以及設(shè)置在彈性可偏轉(zhuǎn)元件上并且電連接到導(dǎo)電材料的電觸頭。諧振器電連接到導(dǎo)電材料。
[0010]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，諧振器傳感器模塊可以被包括在用于測量存在于流體樣品中的分析物材料的相互作用的結(jié)合動(dòng)力學(xué)的諧振器傳感器系統(tǒng)。系統(tǒng)還包括通過互連裝置可操作地連接到諧振器傳感器模塊的測量裝置，互連裝置包括諧振器傳感器模塊的模塊接口和測量裝置的連接器。測量裝置包括配置為驅(qū)動(dòng)諧振器進(jìn)行振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電路、配置為測量表示諧振器的振動(dòng)的諧振特性的諧振器輸出信號的測量電路、以及可操作地連接到驅(qū)動(dòng)電路和測量電路的控制器。
[0011]本發(fā)明的這些以及其它方面將從下面的【具體實(shí)施方式】中顯而易見。然而，在任何情況下，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
不應(yīng)被理解為是對要求保護(hù)的主題的限制，主題僅通過所附的權(quán)利要求限制，因?yàn)樵趯彶槠陂g可以進(jìn)行修改。
【附圖說明】
[0012]貫穿整個(gè)說明書，參考了附圖，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0013]圖1是互連裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0014]圖2是圖1的互連裝置的示意橫截面?zhèn)纫晥D。
[0015]圖3是圖1的互連裝置的示意橫截面?zhèn)纫晥D。
[0016]圖4是圖1的互連裝置的印刷電路板(PCB)的第一主表面的平面示意圖。
[0017]圖5是圖1的互連裝置的PCB的第二主表面的平面示意圖。
[0018]圖6是圖1的互連裝置的連接器的頂表面的示意分解圖。
[0019]圖7是圖1的互連裝置的連接器的底表面的示意透視圖。
[0020]圖8是諧振器傳感器系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意透視圖。
[0021 ]圖9是諧振器傳感器模塊的一個(gè)實(shí)施例的示意分解圖。
[0022]圖10是圖9的諧振器傳感器模塊的頂表面的平面示意圖。
[0023]圖11是圖9的諧振器傳感器模塊的底表面的平面示意圖。
[0024]圖12是諧振器傳感器系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]總體來說，本公開提供了一種互連裝置以及使用這樣的裝置的模塊和系統(tǒng)的各種實(shí)施例。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，互連裝置可以包括印刷電路板(PCB)和配置為與PCB電連接的連接器。此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，PCB包括形成彈性可偏轉(zhuǎn)元件的基板、設(shè)置在基板上的導(dǎo)電材料、以及設(shè)置在彈性可偏轉(zhuǎn)元件上并且電連接到導(dǎo)電材料的電觸頭。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，連接器可以包括連接銷，連接銷配置為與PCB的彈性可偏轉(zhuǎn)元件的電觸頭電連接并且當(dāng)元件接觸連接銷時(shí)引起彈性可偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)?？善D(zhuǎn)元件的彈性性質(zhì)導(dǎo)致力通過連接銷施加到可偏轉(zhuǎn)元件。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，力足以引起可偏轉(zhuǎn)元件的觸頭和連接銷之間的穩(wěn)固的電連接。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過從電路板形成“指狀物”來形成彈性可偏轉(zhuǎn)元件，可以在彈性可偏轉(zhuǎn)元件的觸頭和相關(guān)裝置之間形成足夠穩(wěn)固的電連接。這樣的“指狀物”或彈性可偏轉(zhuǎn)元件可以通過PCB中的槽或狹縫來形成。
[0026]如在此所指出的，一個(gè)或多個(gè)傳感器(例如，諧振器)可以與PCB關(guān)聯(lián)。傳感器可以與PCB的導(dǎo)電材料可操作地連接。
[0027]任何適合的PCB可以用于形成具有一個(gè)或多個(gè)觸頭的一個(gè)或多個(gè)彈性可偏轉(zhuǎn)元件。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，PCB包括一個(gè)或多個(gè)不導(dǎo)電基板，電氣部件、導(dǎo)電線路、接觸焊盤或諸如此類設(shè)置在不導(dǎo)電基板上。導(dǎo)電線路、接觸焊盤等可以在被層壓到不導(dǎo)電基板上的板中形成或可以以任何其他適合的方式設(shè)置在基板上。在基板的一側(cè)上的導(dǎo)電材料可以通過在基板中形成的貫穿孔(via)或通孔連接到基板的另一側(cè)上的導(dǎo)電材料。如果PCB包括多個(gè)層，設(shè)置在一層上的導(dǎo)電材料可以通過貫穿孔連接到另一層上的導(dǎo)電材料。
[0028]例如，圖1是互連裝置10的一個(gè)實(shí)施例的示意透視圖。如圖1所示，互連裝置10包括印刷電路板(PCB)12和連接器40。任何適合的PCB 12和連接器40可以在互連裝置10中使用。
[0029]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，互連裝置10可以提供耐用的連接，其允許兩個(gè)或更多個(gè)裝置、部件、設(shè)備、或系統(tǒng)多次連接和斷開而不損害裝置之間的電連接的完整性。任何適合的裝置、部件、設(shè)備、以及系統(tǒng)可以使用互連裝置10電連接，如在此進(jìn)一步描述。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，裝置10可以提供部件之間的密封的連接以防止部件的連接和內(nèi)部電路暴露于各種環(huán)境因素，例如，濕氣，灰塵等。任何適合的技術(shù)或技術(shù)的組合可以用于保護(hù)互連裝置不受外部環(huán)境的影響。
[0030]互連裝置10可以以任何適合的配置設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)部件中。例如，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，PCB 12可以設(shè)置在一個(gè)部件的殼體或外殼中并且連接器40可以設(shè)置在另一個(gè)部件的殼體或外殼中。
[0031]PCB 12可以包括任何PCB。例如，圖4是圖1的PCB 12的基板14的第一主表面18的平面示意圖，以及圖5是PCB 12的基板14的第二主表面20的平面示意圖。
[0032]PCB 12包括基板14。基板14可以包括任何適合的材料或材料的組合。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，基板可以包括電絕緣材料。
[0033]基板14形成彈性可偏轉(zhuǎn)元件16。如在此所使用的，短語“彈性可偏轉(zhuǎn)元件”是指通過PCB的基板形成的一個(gè)或多個(gè)元件，其可以通過連接器偏轉(zhuǎn)一次或多次