[发明专利]三明治结构光寻址电位传感器载片台

说明书

【技术领域】本发明属于半导体生化传感器的电子组装领域。

【背景技术】本发明的理论和技术基础为光寻址电位传感器(Light Addressable Potensiometric Sensor，LAPS)、以及电子组装。

1、LAPS简介

光寻址电位传感器(Light Addressable Potensiometric Sensor，LAPS)是一种用于液 态生化量检测的半导体器件^[1]，具有结构简单、灵敏度高、响应快、多参数检测等优点， 因此LAPS在免疫测定^[2，3]、细胞代谢^[4，5，6]以及活细胞检测^[7]等方面的应用研究受到了极 大关注。随着微电子工艺的发展，各种集成化、微型化、便携式LAPS^[8，9，10]，以及多敏 感单元LAPS得到了研究^[11]，这种固态化、集成化、多功能性的特点使得LAPS对于实 现无荧光标记物的生物分子、甚至活细胞胞检测，乃至实现实验室芯片化，都具有很好 的发展前景。

图1为典型LAPS敏感单元的剖面结构及其测试系统示意图，器件的敏感单元^[12]由被测溶液3、敏感膜4(氮化硅层)以及绝缘层5构成，是整个传感器敏感机制的核 心部分。器件的敏感膜将被测信息的变化转变为绝缘层表面电势的变化；绝缘层5和衬 底6将表面电势变化转化为衬底6的表面空间电场强度的变化；当激发光源8在其驱动 及频率调制电路9的控制下，周期性地照射在敏感单元的下表面或者上表面时，将产生 光生载流子，当这些光生载流子扩散到空间电荷区时，将被其中的电场分离，成为光电 流，而且变化的空间电场将产生变化的光电流；该光电流经锁相放大器10转化为光电 压，经计算机11进行数据采集与处理。

LAPS与MOS器件相似，其空间电荷层由有效栅压V_g。LAPS中V_g与偏置电压V_b、 敏感膜表面势V_film的关系为：

V_g＝V_b+V_film                                        <1>

当敏感膜与被测物质反应时，将引起V_film的变化，从而对V_g进行调制。空间电荷区所 能存储的电荷量Q_s与V_g有关，在耗尽状态下，V_g越大则Q_s越大，则被锁相放大器(10) 检测的光电压V越大，从而实现了对被测物质的检测。

2、电子组装简介^[13]

一般来讲，现代电子产品以硅基芯片为核心，硅基芯片(简称芯片)是以单晶硅片 为衬底，经过氧化、光刻、化学汽相淀积、蒸发、溅射，等工艺过程，将电路或器件制 作在其上而形成的。电子组装包括芯片的封装、印制电路板(Printed Circuit Board，PCB) 制备、元器件/芯片焊接等过程。未经过电子组装的芯片，通常称为裸片。

本发明主要属于电子组装领域，因此在这里仅对电子组装进行简单介绍。

1)芯片的封装：根据应用的不同，芯片封装的材料、结构也各不相同，但其基本功能 不外乎两方面：为芯片提供机械支撑、实现芯片与其它电路元器件的电气连接。典 型芯片封装结构如图2所示，首先将IC裸片13粘接在封装基板14上，通过键合引 线15实现IC裸片13与引线框架17之间的电气连接，包封材料16覆盖在IC裸片 13、键合引线15、以及引线框架17之上，对IC裸片13及键合引线15起到保护作 用。引脚18为导电金属材质，在封装内部，引脚18与引线框架17相连；在封装外 部，引脚18与其它元器件连接。