JP5186839B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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Description
測定の際に感応膜に付着された所定の物質が速やかに上記感応膜から分離せず、次回の測定の際に、前回の測定のときから感応膜に残留していた物質が影響を与えるため、測定の度に球状弾性表面波素子を新鮮な感応膜を有するものに頻繁に交換する必要がある。そのための球状弾性表面波素子のセンサーホルダからの着脱作業が煩雑になる問題があった。
以下、本発明の第1の実施形態を図1から図3を参照して詳細に説明する。本実施形態は、球状弾性表面波素子10を、金属板あるいは金属めっきした絶縁樹脂シートで形成した椀状の窪みを有する椀状受け皿30で保持して、センサーホルダ20に設置する。図1(a)は、本実施形態の椀状受け皿30を示す図である。椀状受け皿30には、球状弾性表面波素子10の球面に曲率を合わせた椀状の窪みの底に開口部30aを形成する。図1(b)は、球状弾性表面波素子をセンサーホルダへ設置する過程を示す図であり、図1(c)は、球状弾性表面波素子10を設置するセンサーホルダ20のプリント配線板と、それに埋め込んだ椀状受け皿30の断面図と、その椀状受け皿30を組み込んだセンサーホルダ20に設置した球状弾性表面波素子10の側面を示す図である。
図1(a)の椀状受け皿30は、銅やアルミニウム、金等の金属で形成する椀状受け皿30、あるいは、エポキシ樹脂から成る皿形状の全面に金属めっきした椀状受け皿30である。椀状受け皿30には、球状弾性表面波素子10の球面と一致する曲率の湾曲した底部を形成し、その底に球状弾性表面波素子10の底部を露出させる開口部30aを形成し、この椀状受け皿30の取り付け部を、センサーホルダ20のプリント配線板の表面に平行な円板状のフランジに形成する。椀状受け皿30の円板状のフランジを成す取り付け部を下から2本の平行する板状の帯状保持板40で支えて保持する。
球状弾性表面波素子10は、図1(b)に示すように、直径が約1mmの球状の圧電体基材11を主要な部分とする。この圧電体基材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、LiNbO3(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。この圧電体基材11は、特開2003−115744号公報の図4および段落0054に示されている結晶のZ軸を有する。この結晶のZ軸が圧電体基材11の上側の面に交差する点を上側極11Nとし、Z軸が圧電体基材11の下側の面に交差する点を下側極11Sとする。
この球状弾性表面波素子10を設置するセンサーホルダ20をプリント配線板を主体に構成し、プリント配線板に球状弾性表面波素子10の直径より小さな直径のスルホール21を形成する。次に、図1(b)のように、球状弾性表面波素子10を、その結晶のZ軸の方向を垂直方向に向けて配向させ、椀状受け皿30に球状弾性表面波素子10の第1素子電極13aを接触させて設置する。ここで、結晶のZ軸の上端が上側極11Nであり、Z軸の下端が下側極11Sである。次に、球状弾性表面波素子10を設置した椀状受け皿30を、下から帯状保持板40で保持しつつ、センサーホルダ20のスルホール21の位置まで移動させ、板状の帯状保持板40を引き抜き、図1(c)の構造を組み立てる。なお、椀状受け皿30に電極機能を与えないでも、椀状受け皿30の開口部30aに露出した球状弾性表面波素子10の第1素子電極13aに下側から別の電極を接触させる構成にすることもできる。この構造によれば、球状弾性表面波素子10を電極を兼ねた椀状受け皿30で確実に保持することができるため、保持用の力加減を最適に合わせる特別な機構がいらないので、センサーホルダ20の電極のコストを低減できる効果がある。
図1(b)の、プリント配線板から成るセンサーホルダ20は、ガラスエポキシ基板、フレキシブルなポリイミド基板、熱可塑性樹脂基板、あるいはセラミックス基板を用いることができる。センサーホルダ20のプリント配線板にはスルホール21を形成し、そのスルホール21の側壁面21aに銅めっきの導体層を形成する。このセンサーホルダ20のプリント配線板の上面あるいは下面に電子部品を設置することができる。あるいは、このセンンサーホルダ20のプリント配線板の下面にはんだボールや部品リード等の外部接続用電極を形成し、その外部接続用電極によりマザーボードに接合することができる。あるいは、マザーボードに部品ソケットを設置し、その部品ソケットの電極に、センサーホルダ20のプリント配線板の外部接続用電極を電気接続して使用することができる。
変形例1を図3に示す。図3(a)に変形例1の椀状受け皿30を示す。変形例1では、椀状受け皿30の開口部30aの形状を、切り込み30bがある形に形成する。図3(b)に、センサーホルダ20の断面とそこに設置する球状弾性表面波素子10の側面を示す。図3(b)のように、センサーホルダ20のプリント配線板のスルホール21に椀状受け皿30を埋め込み、その椀状受け皿30に球状弾性表面波素子10を設置し、下から椀状受け皿30で支える。次に、椀状受け皿30の開口部30aの中心部分および切り込み30bの部分の下から球状弾性表面波素子10を挿入具50で押して引きずることで、椀状受け皿30内で球状弾性表面波素子10を滑らせ回転させて配向方向を調整する。次に、図3(c)にように、第2のホルダ22に固定したバネ状の上側受け皿31を球状弾性表面波素子10の第2素子電極13bに電気接続させ、その上側受け皿31で球状弾性表面波素子10を上から支える。
図4に、球状弾性表面波素子10を設置する第2の実施形態のセンサーホルダ20のプリント配線板の断面と、それに設置した球状弾性表面波素子10の側面を示す。
(センサーホルダ)
本実施形態では、センサーホルダ20に、球状弾性表面波素子10の受け皿とするスルホール21の側壁面21aを以下のように形成する。すなわち、スルホール21の側壁面21aを基板面から45度傾けた円錐面状に形成することで、側壁面21aを球状弾性表面波素子10の受け皿とする。その側壁面21aを銅めっきで形成し、その銅の表面に金めっき、あるいは銅の表面にニッケルめっきした上に金めっきを施すことで受け皿の電極を形成する。なお、この円錐面状の側壁面21aは、球状弾性表面波素子10の球面と曲率が一致する窪みを成す湾曲した凹面を有する円錐面状に形成することもできる。
そして、球状弾性表面波素子10を、センサーホルダ20のスルホール21に、球状弾性表面波素子10の周回領域12をセンサーホルダ20の面に平行に保ち、高さの2分の1程度まで球状弾性表面波素子10を埋め込んで設置する。球状弾性表面波素子10の第1素子電極13aをセンサーホルダ20のスルホール21の円錐面状の側壁面21aに接触させて電気接続させるとともに球状弾性表面波素子10を保持する。ここで、円錐面状の側壁面21aを、球状弾性表面波素子10の球面と一致する湾曲した円錐面状に形成すると、その側壁面21aが球状弾性表面波素子10の第1素子電極13aに面で接して球状弾性表面波素子10を保持できるので、側壁面21aが球状弾性表面波素子10を保持する力を分散でき、側壁面21aの寿命を長くできる効果がある。
図5に第3の実施形態を示す。図5(a)は、第3の実施形態のセンサーホルダ20の斜視図を示し、図5(b)は、そのセンサーホルダ20の側面の断面とそれに設置した球状弾性表面波素子10の側面を示す図である。本実施形態が第1及び第2の実施形態と相
違する点は、センサーホルダ20が、分割帯20cで分離された受け皿型電極20aを有し、その受け皿型電極20aで球状弾性表面波素子10を保持する点である。各受け皿型電極20aは、センサーホルダ20の絶縁体部20bに、それらの間に分割帯20cを設けて固定する電極であり、球状弾性表面波素子10を支える椀状の面を有する。球状弾性表面波素子10の第1素子電極13aをセンサーホルダ20の受け皿型電極20aに接触させて電気接続させ、かつ、受け皿型電極20aで球状弾性表面波素子10を保持する。こうすると、センサーホルダ20の分割帯20cに受け皿型電極20a上の球状弾性表面波素子10の下部が露出する。すなわち、分割帯20cは、球状弾性表面波素子10の下部を露出させる開口部である。分割帯20cに挿入具50を挿入し、その挿入具50で球状弾性表面波素子10の下部を押して引きずることで、球状弾性表面波素子10を受け皿型電極20a内で滑らせ回転させて配向位置を調整する。受け皿型電極20a上の球状弾性表面波素子10の上部は、第1の実施形態と同様に第2のホルダ22の上側受け皿31で保持し、同時に、球状弾性表面波素子10の第2素子電極13bを上側受け皿31に電気接続する。
図6に第3の実施形態の変形例2を示す。図6(a)は、変形例2のセンサーホルダ20の斜視図を示し、図6(b)は、そのセンサーホルダ20の側面の断面とそれに設置した球状弾性表面波素子10の側面を示す図である。変形例2は、筒状の導体を分割帯20cで2分割して、分割された片割れをそれぞれ受け皿型電極20aとし、球状弾性表面波素子10の直下に筒状の受け皿型電極20a同士が対向する部分を絶縁体部20dで接着するが、2つの受け皿型電極20aの間に開口部30aを確保した構造にする。変形例2は、分割帯20cからも開口部30aからも挿入具50を挿入して球状弾性表面波素子10を押して引きずることで受け皿型電極20a内で滑らせて回転させ配向位置を調整できるので、球状弾性表面波素子10の位置調整の自由度が高くなる効果がある。
図7に第4の実施形態の球状弾性表面波素子10とセンサーホルダ20の斜視図を示す。第4の実施形態では、センサーホルダ20は第3の実施形態の変形例2と同じ構造であり、一方、球状弾性表面波素子10がその下側に第1素子電極13aとともに第2素子電極13bを有する点が第1から第3の実施形態と相違する。この第1素子電極13aと第2素子電極13bそれぞれを、センサーホルダ20で互いに絶縁体部20dで隔てられた異なる受け皿型電極20aに電気接続させる。また、この球状弾性表面波素子10の上側極11Nの部分に、金属めっきのパターンあるいは印刷インクで数字や記号のマーク14を形成する。このマーク14を観測することにより球状弾性表面波素子10のセンサーホルダ20への配置位置(配向)を判別することができる効果がある。また、マーク14で個々の球状弾性表面波素子10の種別を区別できる効果がある。更に、マーク14の方向を観察することで、第1素子電極13aと第2素子電極13bの引き出す方向を容易に観察できる効果がある。
11・・・圧電体基材
11N・・・上側極
11S・・・下側極
12・・・周回領域
13・・・素子電極
13a・・・第1素子電極
13b・・・第2素子電極
14・・・マーク
15・・・弾性表面波発生部
15N・・・上側櫛型電極
15S・・・下側櫛型電極
20・・・センサーホルダ
20a・・・受け皿型電極
20b、20d・・・絶縁体部
20c・・・分割帯
21・・・スルホール
21a・・・側壁面
22・・・第2のホルダ
30・・・椀状受け皿
30a・・・開口部
30b・・・切り込み
31・・・上側受け皿
40・・・帯状保持板
50・・・挿入具
Claims (5)
- 球状弾性表面波素子をセンサーホルダで保持して成る弾性表面波装置であって、前記センサーホルダが前記球状弾性表面波素子を保持する受け皿を有し、前記センサーホルダの前記受け皿には、前記球状弾性表面波素子を露出させ挿入具を挿入し前記露出した球状弾性表面波素子に接触させ得るようにした開口部を有することを特徴とする弾性表面波装置。
- 前記センサーホルダの前記開口部が分割帯の形状を有し、前記センサーホルダの前記受け皿が前記分割帯で分離された複数の受け皿型電極から成ることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。
- 前記球状弾性表面波素子が第1素子電極と第2素子電極を有し、前記第1素子電極と前記第2素子電極を、前記分割帯で分離された異なる前記受け皿型電極に電気接続されたことを特徴とする請求項2記載の弾性表面波装置。
- 前記センサーホルダの前記開口部が切り込みの形状を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の弾性表面波装置。
- 前記球状弾性表面波素子を挟んで前記センサーホルダに対向する第2のホルダを有し、前記センサーホルダと前記第2のホルダが前記球状弾性表面波素子を間に挟んで保持することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項記載の弾性表面波装置。
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