JP4910687B2

JP4910687B2 - 弾性表面波装置

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Publication number: JP4910687B2
Application number: JP2006349307A
Authority: JP
Inventors: 利男中島
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-12-26
Also published as: JP2008157855A

Description

本発明は球形状弾性表面波素子を用いたセンサーをセンサーホルダで保持する弾性表面波装置に関し、より詳細には、少なくとも球面の一部で形成されていて円環状に連続している外表面を有した圧電体基材の上記外表面に、その外表面が連続している方向に向かう弾性表面波を発生させる球状弾性表面波素子を有し、それを保持するセンサーホルダを有する弾性表面波装置に関する。

特許文献１から３に、球状弾性表面波素子を用いたセンサーを使って生体物質の評価、例えば、蛋白質の有無を評価する技術が提案されている。そのセンサーとして、直径が１ｍｍ程度の球状の水晶やニオブ酸リチウム等の圧電体基材上にその北極と南極の間の赤道部分の一部に、北極側の電極と南極側の電極から成る１対の櫛型電極が設けられている。この櫛型電極間に高周波電圧を供給することにより、赤道に沿った弾性表面波を発生させ、その弾性表面波が赤道を複数回周回した後に、前記の櫛型電極が弾性表面波を受信する球状弾性表面波素子を用いる。

この球状弾性表面波素子の表面の弾性表面波は、その伝搬する圧電体基材の赤道部分の表面に形成した材料の弾性係数が物質が付着したりあるいは化学的な反応を起して変化すると、その周回する速度が変化することを利用して物質のセンサーとして用いる。そのために、圧電性基材の赤道部分に特定の抗体から成る感応膜を結合させておき、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液をその表面に結合させると、その感応膜の抗体特有の蛋白質が被分析溶液中に存在すると感応膜の抗体分子に蛋白質が結合し感応膜の弾性係数が変化し表面を周回する弾性表面波の周回速度の変化を測定することで、被分析溶液中の特定の蛋白質の有無を検出することができる。この球状弾性表面波素子を複数用意し、各々の球状弾性表面波素子に異なる蛋白質と結合する抗体の感応膜を形成しておくことで、複数の蛋白質を同時に検出するように構成することができる。

特許文献２の技術では、センサーホルダに、球状弾性表面波素子の櫛型電極に接続される導体パターンを形成して、その導体パターンと櫛型電極をボンディングワイヤで電気接続していた。特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子の球面の２つの極の部分の面を北極および南極と呼び、その北極および南極を平面に削り、北極および南極に接続用電極を形成していた。そして、個々の球状弾性表面波素子の接続用電極に電極プローブを接触させて、個々の球状弾性表面波素子の信号を検出していた。

以下に公知文献を記す。
特開２００３−１１５７４３号公報特開２００３−２９４７１３号公報特開２００５−１４７７３６号公報

しかし、特許文献１の技術では、球状弾性表面波素子が球状であるため、それを所定の向きに配向させる取り扱いが難しく、その保持に手間がかかってしまう問題があった。また、球状弾性表面波素子を平板上に保持しようとした場合に、保持面が少し傾くだけで、直線的に加速度的に運動してしまうので、一個所に保持する取り扱いが難しい問題があった。また、球状弾性表面波素子にそれを収納する穴の内周面が接触し、弾性表面波が周回する感受領域に形成した感応膜を傷付けることで測定精度を悪化させる恐れがある問題が
あった。

特許文献２の技術では、球状弾性表面波素子により被分析溶液を分析した後に、球状弾性表面波素子を洗浄し感応膜を再生させるためには、センサーホルダと電気接続していたボンディングワイヤを切断して、球状弾性表面波素子をセンサーホルダから取り外し、ボンディングワイヤの残留部分を完全に除去した後に球状弾性表面波素子の感応膜を再生し、その後に球状弾性表面波素子を新しいセンサーホルダにボンディングワイヤで電気接続する必要があり、ボンディングワイヤを付け直しする事とセンサーホルダを使い捨てにすることが検査コストを高価にするとともに再検査までの時間を遅くする問題があった。

特許文献３の技術では、個々の球状弾性表面波素子の接続用電極に電極プローブを接触させて、個々の球状弾性表面波素子の信号を検出し、それぞれの球状弾性表面波素子の接続用電極にそれぞれの電極プローブを位置合わせする必要があるので、多くの電極プローブを位置合わせする事により検査コストを高価にするとともに電極プローブの設置に多大な時間を要する問題があった。

本発明は、従来の技術における、前記の様な問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、球状弾性表面波素子を速やかにセンサーホルダに装着させ、薬液や気体中の成分の分析を速やかに行い検査コストを低減する弾性表面波装置を提供することにある。

本発明は、この課題を解決するために、圧電体基材を有し前記圧電体基材の形状が球の北極と南極の間の赤道部分の球面を有し、前記赤道部分に沿って周回する弾性表面波を発生させる１対の櫛型電極を有し、前記圧電体基材の前記南極側に、前記南極側の前記櫛型電極に電気接続する南極接続用電極を有し、前記南極接続用電極の外部電極との接触面が平面状であり、前記圧電体基材の前記北極側に、前記北極側の前記櫛型電極に電気接続する北極接続用電極を有する球状弾性表面波素子を有し、
前記南極接続用電極を、南極用プリント配線板の配線パターンに電気接続する南極保持電極の上面に当接して設置し、前記北極接続用電極を北極保持電極の下面に当接し、前記球状弾性表面波素子を前記南極保持電極と前記北極保持電極で挟んで保持するセンサーホルダを有し、かつ、
前記圧電体基材の表面に前記南極側の前記櫛型電極と一体に形成された南極導体パターンを有し、前記南極接続用電極が前記南極導体パターンに接合する導体であり、かつ、前記南極接続用電極の下面が平面上に乗る形を成し、かつ、
前記南極接続用電極が前記圧電体基材の前記南極導体パターンに接合した３個以上の導体バンプから成る
ことを特徴とする弾性表面波装置である。

また、本発明は、前記北極接続用電極の前記北極保持電極との接触面が平面状であることを特徴とする上記の弾性表面波装置である。

また、本発明は、前記南極保持電極が前記南極用プリント配線板に形成したランドであり、前記北極保持電極が、前記南極用プリント配線板に端部を電気接続して固定したバネ状の北極接続導体で形成されていることを特徴とする上記の弾性表面波装置である。

また、本発明は、圧電体基材を有し前記圧電体基材の形状が球の北極と南極の間の赤道部分の球面を有し、前記赤道部分に沿って周回する弾性表面波を発生させる１対の櫛型電極を有し、前記圧電体基材の前記南極側に、前記南極側の前記櫛型電極に電気接続する南極接続用電極を有し、前記南極接続用電極の外部電極との接触面が平面状であり、前記圧電体基材の前記北極側に、前記北極側の前記櫛型電極に電気接続する北極接続用電極を有する球状弾性表面波素子を有し、
前記南極接続用電極を、南極用プリント配線板の配線パターンに電気接続する南極保持電極の上面に当接して設置し、前記北極接続用電極を北極保持電極の下面に当接し、前記球状弾性表面波素子を前記南極保持電極と前記北極保持電極で挟んで保持するセンサーホルダを有し、かつ、
前記南極保持電極および前記北極保持電極が導体ピンであり、前記センサーホルダが前記北極保持電極を北極用プリント配線板に固定し、前記南極用プリント配線板と前記球状弾性表面波素子の間に、前記南極保持電極の導体ピンを貫通させるピン用ガイド孔を有するガイド基板を有し、かつ、前記ガイド孔の入口部分に前記球状弾性表面波素子を保持する収納穴を有する
ことを特徴とする弾性表面波装置である。

また、本発明は、前記北極保持電極がスプリングピンであることを特徴とする上記の弾性表面波装置である。

本発明によれば、球状弾性表面波素子に南極接続用電極を設置し、南極接続用電極の外部電極との接触面を平面状に形成したので、南極接続用電極を平面上に当てることで球状弾性表面波素子を平面上に安定して保持できる効果があり、球状弾性表面波素子の取り扱いが容易になる効果がある。また、球状弾性表面波素子をセンサーホルダから容易に着脱して速やかに洗浄し速やかに再装着できる効果がある。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る球状弾性表面波素子１０の斜視図。図２は、球状弾性表面波素子１０とセンサーホルダ２０の部分拡大図、図３はセンサーホルダ２０の断面図である。図４は、第１の実施の形態の球状弾性表面波素子を薬液処理する一方法を説明する図である。先ず、図１により、センサーホルダ２０に保持される球状弾性表面波素子１０を説明する。球状弾性表面波素子１０は、球面を周回する球面部分を有する圧電体基材１１から成る。圧電体基材１１は圧電性材料で形成され、圧電性材料として例えば水晶、ＬｉＮｂ₃（ニオブ酸リチウム）やＬｉＴａＯ₃（タンタル酸リチウム）、ＢＳＯ（ビスマスシリコンオキサイド）、ランガサイト等が用いられる。

図１に示すように、この圧電体基材１１の球面の２つの極を北極１１Ｎと南極１１Ｓと呼ぶ。また、圧電体基材１１の北極１１Ｎと南極１１Ｓの間の球面部分で圧電体基材１１を周回する赤道部分を感受領域１２（周回経路）にする。第１の実施形態の球状弾性表面波素子１０は、その圧電体基材１１の北極１１Ｎおよび南極１１Ｓの球面部分を削って加工し、その北極１１Ｎ側に金属めっきパターンにより北極接続用電極１３を形成し、南極１１Ｓ側に南極接続用電極１４を形成する。そして感受領域１２には、北極接続用電極１３に一体に電気接続する櫛型電極１５Ｎと、南極接続用電極１４に一体に電気接続する櫛型電極１５Ｓを金属めっきパターンにより一対形成し、それらによる弾性表面波発生部１５を形成する。この弾性表面波発生部１５の櫛型電極１５Ｎ、１５Ｓに高周波信号を印加することで感受領域１２に沿って周回する弾性表面波を発生させる。

球状弾性表面波素子１０の弾性表面波の振動伝達経路は、赤道部分の感受領域１２を周回する周回経路に限定され、北極１１Ｎと南極１１Ｓには弾性表面波が伝わらない。そのため、北極１１Ｎと南極１１Ｓの球面を削ったり、球面に他の物質が接触したり、また、圧力が加えられても影響が無いので問題を生じない。本実施形態では、図１のように、球状弾性表面波素子１０を取り扱い易くするために圧電体基材１１の北極１１Ｎと南極１１Ｓを円錐台状に削り出す。そして、その円錐台の上底の表面に北極１１Ｎには北極接続用電極１３を形成し、南極１１Ｓには南極接続用電極１４を形成する。この様に北極１１Ｎあるいは南極１１Ｓを円錐台状に形成して、そこに形成する南極接続用電極１４の外部電極との接触面を平面状に形成することで、この球状弾性表面波素子１０を平面上で転がらないように安定に保持することができる。すなわち、球状弾性表面波素子１０に形成した平面状の南極接続用電極１４を、外部電極すなわち南極保持電極５０の上面に接触させて球状弾性表面波素子１０を安定に保持させることができ、球状弾性表面波素子１０の取り
扱いが容易になる効果がある。また、この球状弾性表面波素子１０の北極接続用電極１３および南極接続用電極１４には、数字や記号等を刻印し、あるいはその近傍に数字や記号を印刷し、個々の球状弾性表面波素子１０を区別できるようにする。

次に、球状弾性表面波素子１０の感受領域１２に特定の蛋白質と結合する抗体から成る感応膜を形成しておく。次に、それらの球状弾性表面波素子１０の感応膜に、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液を塗布する。その塗布方法としては、図４に示すように、それらの球状弾性表面波素子１０を被分析溶液に浸漬することで被分析溶液を球状弾性表面波素子１０の全体に塗布する。

次に、図２と図３（ａ）に示すように、球状弾性表面波素子１０をピンセット等で摘んで、ガイド基板３０に配列状に形成した収納穴３１に、南極１１Ｓの位置を合わせて設置する。ガイド基板３０は板状に形成され、その収納穴３１は球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓと型を合わせた円錐状に形成する。ガイド基板３０の材料は、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１よりも硬度が低い合成樹脂、例えば、ＰＶＡなどで形成する。これにより、球状弾性表面波素子１０の収納穴３１への挿脱の際に、球状弾性表面波素子１０の感受領域１２（周回経路）がガイド基板３０に触れることがあっても、それにより感受領域１２が傷付けられる恐れが少ない効果がある。

ガイド基板３０は、その収納穴３１の下には、ガイド基板３０を貫通するピン用ガイド孔３２を設ける。これにより、ピン用ガイド孔３２の入口に収納穴３１を設けた構造にする。次に、図３（ａ）に示すように、ガイド基板３０の上の球状弾性表面波素子１０の北極接続用電極１３に、スプリング導体ピンから成る北極保持電極４０を押し当て電気接続させる。次に、ガイド基板３０の下からピン用ガイド孔３２に導体ピンから成る南極保持電極５０をさし込み、球状弾性表面波素子１０の南極接続用電極１４に押し当て電気接続させる。こうして、球状弾性表面波素子１０を北極保持電極４０と南極保持電極５０で挟み込み保持する。

北極保持電極４０と南極保持電極５０は、図３（ａ）に示すように、南極保持電極５０は導体ピンを南極用プリント配線板５１に配列状に直立させる。北極保持電極４０はスプリング導体ピンを南極保持電極５０の配列と位置を合わせて、北極用プリント配線板４１に直立させる。これらの北極保持電極４０と南極保持電極５０とガイド基板３０から成るセンサーホルダ２０により球状弾性表面波素子１０を保持する。南極用プリント配線板５１と北極用プリント配線板４１は配線パターンに電気接続するスルホールを有し、そのスルホールに、南極保持電極５０の導体ピンと北極保持電極４０のスプリング導体ピンを埋め込み電気接続させる。あるいは、南極用プリント配線板５１と北極用プリント配線板４１それぞれに、配線パターンに電気接続するランドを設け、それらのランドに南極保持電極５０の導体ピンと北極保持電極４０のスプリング導体ピンを半田付けして接合しても良い。

球状弾性表面波素子１０を北極保持電極４０と南極保持電極５０で挟み込み保持した後に、図３（ｂ）に示すように、ガイド基板３０を球状弾性表面波素子１０から外して南極用プリント配線板５１側に下げる。これにより、球状弾性表面波素子１０が北極保持電極４０と南極保持電極５０で確実に保持されていない個所があると、その個所の球状弾性表面波素子１０は北極保持電極４０と南極保持電極５０の間から外れて、ガイド基板３０と一緒に下に下がるので、球状弾性表面波素子１０が北極保持電極４０と南極保持電極５０で確実に保持されていない個所を容易に判別できる効果がある。

ここで、図５の様なセンサーホルダ２０を用いることもできる。図５にセンサーホルダ２０の変形例を示す。このセンサーホルダ２０は、南極用プリント配線板５１と北極用プ
リント配線板４１に配線パターンと電気接続する軸受６０を設置し、その軸受６０に南極保持電極５０の導体ピンと北極保持電極４０のスプリング導体ピンを設置し、それらのピンを軸受６０と電気接続させる。ガイド基板３０を南極用プリント配線板５１側に下げて、球状弾性表面波素子１０を南極保持電極５０と北極保持電極４０で挟んで保持する。その状態で軸受６０の軸を中心に回転することで、球状弾性表面波素子１０を回転させつつ、ディスペンサ７０により高価な薬液を微少量だけ感受領域１２の全周に一様に塗布する。これにより高価な薬液を無駄無く感受領域１２に塗布して感応膜を形成することができ、感応膜の製造コストを低減できる効果がある。次に、微少量の被分析溶液を球状弾性表面波素子１０の感受領域１２の感応膜の全周に一様に塗布する。これにより微少量の被分析溶液を球状弾性表面波素子１０上の感応膜に無駄無く塗布することができ、微少量の薬液の成分を分析できる効果がある。

次に、南極用プリント配線板５１と北極用プリント配線板４１の配線パターンに４０ＭＨｚから５００ＭＨｚの矩形波の電気パルスを入れて、例えば４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加し、スルホールを介して南極保持電極５０及び北極保持電極４０に伝達させ、次に、球状弾性表面波素子１０の南極接続用電極１４および北極接続用電極１３に伝達させ、最後に、球状弾性表面波素子１０の櫛型電極１５Ｎと１５Ｓから成る弾性表面波発生部１５にＲＦバースト信号を印加する。それにより弾性表面波を発生させ、それを感受領域１２を５０回から１００回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を弾性表面波発生部１５で検出する。弾性表面波が弾性表面波発生部１５に戻る時間は球状弾性表面波素子１０の感受領域１２の感応膜に物質が結合することで変わることを利用して、球状弾性表面波素子１０の感受領域１２の感応膜への物質の結合の有無を検出する。

すなわち、第１の球状弾性表面波素子１０を用意し、その感受領域１２の感応膜に被分析溶液を塗布して蛋白質を結合させ、一方、蛋白質を結合させない第２の球状弾性表面波素子１０を用意し、第１の球状弾性表面波素子１０での弾性表面波の弾性表面波発生部１５での測定結果と、第２の球状弾性表面波素子１０での弾性表面波の弾性表面波発生部１５での測定結果を比較し、両者の違いを検出することで蛋白質を検出する。

次に、球状弾性表面波素子１０を洗浄して再利用する際には、ガイド基板３０を南極用プリント配線板５１から持ち上げ、ガイド基板３０の収納穴３１を球状弾性表面波素子１０に接して球状弾性表面波素子１０をガイド基板３０で保持する。次に、南極保持電極５０を球状弾性表面波素子１０から外し、次に、北極保持電極４０を球状弾性表面波素子１０から外し、球状弾性表面波素子１０をガイド基板３０のみで保持する。次に、その球状弾性表面波素子１０をガイド基板３０から外して図４のように洗浄液に漬けて洗浄する。洗浄後にピンセット等で球状弾性表面波素子１０を摘んでガイド基板３０に再度配列状に配置する。あるいは、球状弾性表面波素子１０をガイド基板３０から取り外さずに、ガイド基板３０ごと球状弾性表面波素子１０を洗浄液に浸漬し洗浄することもできる。こうして、球状弾性表面波素子１０を、北極保持電極４０と南極保持電極５０で、着脱可能に保持することで、球状弾性表面波素子１０を容易に洗浄し再利用することが可能になる効果がある。

本実施の形態では、このように球状弾性表面波素子１０の北極接続用電極１３と南極接続用電極１４を平面状に形成することにより、南極保持電極５０上に南極接続用電極１４を安定に保持し、球状弾性表面波素子１０がガイド基板３０上に落ちた場合もその面上を直線状に転がらないように留めることができる効果がある。

本実施の形態は、球状弾性表面波素子１０を保持する収納穴３１と北極保持電極４０と南極保持電極５０を感受領域１２から離れた位置に設置するため、球状弾性表面波素子１０の保持の際に、それらが感受領域１２に接触して測定精度を悪化させることを防止できる効果がある。また、本実施の形態のセンサーホルダ２０は、球状弾性表面波素子１０を自由に速やかに着脱できるため、球状弾性表面波素子１０への被分析溶液の塗布が容易であり、また、球状弾性表面波素子１０の洗浄が容易であり、球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０に速やかに再装着できる効果がある。

（第２の実施形態）
第２の実施形態として、気体分子を検出する弾性表面波装置を以下のように構成できる。圧電性基材１６の赤道部分の感受領域１２に、感応膜として厚さ１０ｎｍのパラジウム・ニッケル合金の薄膜を形成した球状弾性表面波素子により、濃度１０ｐｐｍから１００％までの水素濃度を検出するガスセンサを構成する。あるいは、特定の分子に結合する感応膜を選定することで、気体中の微少量の分子を検出する匂いセンサを構成することができる。

第２の実施形態では、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１は、図６（ａ）に示すように、直径１ｍｍの球に形成し、その球面の北極１１Ｎに北極側の櫛型電極１５Ｎと一体に北極導体パターン１３ａを金属めっきパターンにより形成し、南極１１Ｓに南極側の櫛型電極１５Ｓと一体に南極導体パターン１４ａを金属めっきパターンにより形成する。次に、図６（ｂ）に示すように、南極導体パターン１４ａに半田や導電性接着剤等の導電性接合材１６で矩形の平板状の銅の南極接続用電極１４ｂを接合する。この南極接続用電極１４ｂの外部電極との接触面は平面を成す。南極接続用電極１４ｂは、一辺が０．５ｍｍから１ｍｍの矩形で厚さ３５μｍの平板に形成するが、その形状は矩形に限らず、三角形、４角形、５角形等の多角形の平板でも良い。また、図７（ｃ）に示すように、円環状の形で平面上に乗る形の導体で形成した平面状の南極接続用電極１４ｃを導電性接合材１６で南極導体パターン１４ａに接合しても良い。南極接続用電極の他の形状としては、平面上に乗る格子状の導体により外部電極との接触面を平面状に形成した南極接続用電極を用いることもできる。

更に、北極導体パターン１３ａに、導電性接合材１６で南極接続用電極と同様な寸法の北極接続用電極１３ｂを接合する。この北極接続用電極１３ｂの外部電極との接触面は平面を成す。なお、図８（ｂ）に示すように、南極接続用電極１４ｂは、導電性接合材１６で南極導体パターン１４ａに接合するが、北極接続用電極としては、北極導体パターン１３ａのみを北極接続用電極とすることもできる。この場合は、北極接続用電極とする北極導体パターン１３ａの表面は球面状になる。

この球状弾性表面波素子１０を、その北極接続用電極１３ｂをエアーピンセット等で掴んで摘むことができ、その南極接続用電極１４を平板に当てて置くことで安定に保持することができる。次に、この球状弾性表面波素子１０を、真空環境中に設置し、その感受領域１２に、パラジウムを１０ｎｍの厚さに蒸着して感応膜を形成する。

次に、この球状弾性表面波素子１０を保持するセンサーホルダ２０は第１の実施形態のセンサーホルダ２０を用いることができるが、以下では、もう１つの実施形態のセンサーホルダ２０を説明する。このセンサーホルダ２０は、図８（ａ）あるいは図８（ｂ）に示すように、球状弾性表面波素子１０の南極接続用電極１４ｂを平面状の南極用プリント配線板５１のランドパターンから成る南極保持電極５０ａ上に当てて設置する。本実施形態は、南極接続用電極１４ｂ、１４ｃを平面上に乗る形の導体で形成し外部電極と接触する面を平面状に形成することで、この球状弾性表面波素子１０を平面上で転がらないように安定に保持することができる。すなわち、球状弾性表面波素子１０に形成した平面状の南極接続用電極１４ｂ、１４ｃを南極保持電極５０ａの上面に接触させて球状弾性表面波素子１０を安定に保持させることができ、球状弾性表面波素子１０の取り扱いが容易になる効果がある。なお、南極用プリント配線板５１の南極保持電極５０ａは、配線パターンに
接続するランドパターンに形成する。また、球状弾性表面波素子１０の北極接続用電極１３ｂをニッケルや鉄等の強磁性体金属で形成することで、磁力ピンセットで北極接続用電極１３ｂを掴むことで球状弾性表面波素子１０を摘むようにすることもできる。

次に、図８（ａ）あるいは図８（ｂ）に示すように、球状弾性表面波素子１０の北極接続用電極１３ｂあるいは１３ａに、厚さが０．０５ｍｍで幅が０．２ｍｍ、長さが５ｍｍのリン青銅の平バネ状の北極接続導体４２の中央部の北極保持電極４０ａを接触させ、その北極接続導体４２の両端を南極用プリント配線板５１の配線パターンに半田付けして固定することでセンサーホルダ２０を形成する。また、長さが４ｍｍのリン青銅の平バネ状の北極接続導体４２の端部に北極保持電極４０ａを形成し、北極接続導体４２の他端を１ｍｍ程度の長さで南極用プリント配線板５１の配線パターンに半田付けして固定することも可能である。

なお、球状弾性表面波素子１０の南極接続用電極は、図９のように、球状弾性表面波素子１０の南極導体パターン１４ａ上に、ワイヤーボンディング装置で金属ワイヤーをボンディングして３個以上の複数の導体バンプ１７を形成することで形成することも可能である。その球状弾性表面波素子１０に形成した複数の導体バンプ１７の先端を同一平面にそろえる平面状に研磨し、それら複数の導体バンプ１７を南極接続用電極１４ｄとする。この南極接続用電極１４ｄを形成した球状弾性表面波素子１０を図３のセンサーホルダ２０で保持する。あるいは、図８のセンサーホルダ２０で保持する。このように導体バンプ１７の高さを揃えて、南極保持電極５０、５０ａの平面上に乗るように設置して南極接続用電極１４ｄを形成する。この南極接続用電極１４ｄが３個以上の導体バンプ１７から成り、球状弾性表面波素子１０を３個以上の支点で支えるため、球状弾性表面波素子１０が平面上で転がらないように安定に支えることができる。また、この導体バンプ１７の他の材料としては、半田ボールを球状弾性表面波素子１０の南極導体パターン１４ａに接合して導体バンプ１７を形成することもできる。球状弾性表面波素子１０の南極導体パターン１４ａに半田ボールを接合する形のランドパターンを形成し、そのランドパターンに位置を合わせて半田ボールを接合することで南極接続用電極１４ｄを球状弾性表面波素子１０に設置する。

次に、南極用プリント配線板５１の配線パターンに４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加し、球状弾性表面波素子１０の南極接続用電極１４に伝達させ、また、北極接続導体４２を介して、北極接続用電極１３ｂおよび北極導体パターン１３ａに伝達させ、球状弾性表面波素子１０の弾性表面波発生部１５に電気パルスを印加する。それにより、櫛型電極が弾性表面波を励起して感受領域１２を１００回周回させ、弾性表面波発生部１５に戻って来た弾性表面波を検出することで弾性表面波が周回する時間を検出し、周回速度を得る。球状弾性表面波素子１０の感応膜に反応する分子が存在すると、球状弾性表面波素子１０の周回速度が変化するため、その分子の存在を検出する。これにより、水素、あるいは匂い分子を検出する。

この球状弾性表面波素子１０を洗浄して再利用する際には、北極接続導体４２を下側から支えて持ち上げることで、容易に球状弾性表面波素子１０を南極用プリント配線板５１から取り外すことができる効果がある。

第１の実施の形態の球状弾性表面波素子の斜視図である。第１の実施の形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの部分の側面図である。（ａ）第１の実施の形態のセンサーホルダと球状弾性表面波素子の側面図である。（ｂ）センサーホルダからの球状弾性表面波素子が外れた場合の検出方法を説明する図である。第１の実施の形態の球状弾性表面波素子を薬液処理する一方法を説明する図である。第１の実施の形態のセンサーホルダの変形例の側面図である。第２の実施の形態の球状弾性表面波素子の斜視図である。第２の実施の形態の球状弾性表面波素子の他の変形例の斜視図である。第２の実施の形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの側面図である。第２の実施の形態の球状弾性表面波素子の変形例の斜視図である。

符号の説明

１０・・・球状弾性表面波素子
１１・・・圧電体基材
１１Ｎ・・・北極
１１Ｓ・・・南極
１２・・・感受領域
１３、１３ｂ・・・北極接続用電極
１３ａ・・・北極導体パターン
１４、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ・・・南極接続用電極
１４ａ・・・南極導体パターン
１５・・・弾性表面波発生部
１５Ｎ、１５Ｓ・・・櫛型電極
１６・・・導電性接合材
１７・・・導体バンプ
２０・・・センサーホルダ
３０・・・ガイド基板
３１・・・収納穴
３２・・・ピン用ガイド孔
４０、４０ａ・・・北極保持電極
４１・・・北極用プリント配線板
４２・・・北極接続導体
５０、５０ａ・・・南極保持電極
５１・・・南極用プリント配線板
６０・・・軸受
７０・・・ディスペンサ

Claims

圧電体基材を有し前記圧電体基材の形状が球の北極と南極の間の赤道部分の球面を有し、前記赤道部分に沿って周回する弾性表面波を発生させる１対の櫛型電極を有し、前記圧電体基材の前記南極側に、前記南極側の前記櫛型電極に電気接続する南極接続用電極を有し、前記南極接続用電極の外部電極との接触面が平面状であり、前記圧電体基材の前記北極側に、前記北極側の前記櫛型電極に電気接続する北極接続用電極を有する球状弾性表面波素子を有し、
前記南極接続用電極を、南極用プリント配線板の配線パターンに電気接続する南極保持電極の上面に当接して設置し、前記北極接続用電極を北極保持電極の下面に当接し、前記球状弾性表面波素子を前記南極保持電極と前記北極保持電極で挟んで保持するセンサーホルダを有し、かつ、
前記圧電体基材の表面に前記南極側の前記櫛型電極と一体に形成された南極導体パターンを有し、前記南極接続用電極が前記南極導体パターンに接合する導体であり、かつ、前記南極接続用電極の下面が平面上に乗る形を成し、かつ、
前記南極接続用電極が前記圧電体基材の前記南極導体パターンに接合した３個以上の導体バンプから成る
ことを特徴とする弾性表面波装置。
前記北極接続用電極の前記北極保持電極との接触面が平面状であることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
前記南極保持電極が前記南極用プリント配線板に形成したランドであり、前記北極保持電極が、前記南極用プリント配線板に端部を電気接続して固定したバネ状の北極接続導体で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の弾性表面波装置。
圧電体基材を有し前記圧電体基材の形状が球の北極と南極の間の赤道部分の球面を有し、前記赤道部分に沿って周回する弾性表面波を発生させる１対の櫛型電極を有し、前記圧電体基材の前記南極側に、前記南極側の前記櫛型電極に電気接続する南極接続用電極を有し、前記南極接続用電極の外部電極との接触面が平面状であり、前記圧電体基材の前記北極側に、前記北極側の前記櫛型電極に電気接続する北極接続用電極を有する球状弾性表面波素子を有し、
前記南極接続用電極を、南極用プリント配線板の配線パターンに電気接続する南極保持電極の上面に当接して設置し、前記北極接続用電極を北極保持電極の下面に当接し、前記球状弾性表面波素子を前記南極保持電極と前記北極保持電極で挟んで保持するセンサーホルダを有し、かつ、
前記南極保持電極および前記北極保持電極が導体ピンであり、前記センサーホルダが前記北極保持電極を北極用プリント配線板に固定し、前記南極用プリント配線板と前記球状弾性表面波素子の間に、前記南極保持電極の導体ピンを貫通させるピン用ガイド孔を有するガイド基板を有し、かつ、前記ガイド孔の入口部分に前記球状弾性表面波素子を保持する収納穴を有する
ことを特徴とする弾性表面波装置。
前記北極保持電極がスプリングピンであることを特徴とする請求項４記載の弾性表面波装置。