弾性表面波装置
【課題】球状弾性表面波素子を速やかにセンサーホルダに装着し、薬液や気体中の成分の分析を速やかに行える弾性表面波装置を得る。
【解決手段】球状の圧電体基材の球面における周回領域で、前記圧電体基材の中心を通る結晶のＺ軸に垂直な平面で前記圧電体基材の中心を通る平面との交線に添った前記周回領域の部分に一対の櫛型電極を有し、前記櫛型電極が前記周回領域に弾性表面波を発生させて周回させ、前記圧電体基材の球面に前記櫛型電極に接続する素子電極を有する球状弾性表面波素子を備え、前記素子電極に接した導体バンプを備え、前記圧電体基材の球面における前記結晶のＺ軸から垂直に測った距離が前記圧電体基材の球の半径の３割から８割の範囲の１つの円環状の領域に接して前記導体バンプを設置し、前記導体バンプをセンサーホルダの基板電極に接させる。
【解決手段】球状の圧電体基材の球面における周回領域で、前記圧電体基材の中心を通る結晶のＺ軸に垂直な平面で前記圧電体基材の中心を通る平面との交線に添った前記周回領域の部分に一対の櫛型電極を有し、前記櫛型電極が前記周回領域に弾性表面波を発生させて周回させ、前記圧電体基材の球面に前記櫛型電極に接続する素子電極を有する球状弾性表面波素子を備え、前記素子電極に接した導体バンプを備え、前記圧電体基材の球面における前記結晶のＺ軸から垂直に測った距離が前記圧電体基材の球の半径の３割から８割の範囲の１つの円環状の領域に接して前記導体バンプを設置し、前記導体バンプをセンサーホルダの基板電極に接させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球状弾性表面波素子及び球状弾性表面波素子用センサーホルダから成る弾性表面波装置に関係している。
【背景技術】
【０００２】
球状弾性表面波素子は、例えば特許文献１により知られている。球状弾性表面波素子は、直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の球状の水晶やニオブ酸リチウム等の圧電体基材の表面に形成される。その球面に形成した櫛型電極による弾性表面波発生部が弾性表面波を発生させて周回させ、圧電体基材の球面の円環状の周回領域で、圧電体基材の結晶のＺ軸に垂直な平面との交線に添った周回領域を周回させている。
【０００３】
櫛型電極による弾性表面波発生部に高周波が供給されると、弾性表面波発生部は上記圧電体基材の表面に弾性表面波を発生させ、その表面の一部を成す周回領域を周回させる。この弾性表面波の周波数や上記圧電体基材の上記周回領域を構成している材料やその周回領域の曲率等がある条件を満たしていると、弾性表面波発生部が発生されせた弾性表面波は周回領域の範囲外に拡散することなく周回領域の範囲内を繰り返し周回して伝搬する。
【０００４】
このことは、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分に何かが接触しても周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）には何等影響がないことを意味しているので、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分は任意の形状にすることが出来る。即ち、圧電体基材の表面に球面の周回領域が設けられている場合には、それ以外の表面は球面状である必要はない。
【０００５】
特許文献１の技術では、球状弾性表面波素子は、センサーホルダの２つの電極の間に挟まれて押さえられて支持され、センサーホルダの電極に押さえられる球状弾性表面波素子の部分は、圧電体基材の結晶のＺ軸の両極（北極と南極）部分の素子電極である。その北極と南極の素子電極に接触する電極をセンサーホルダに設置し、球状弾性表面波素子をそのセンサーホルダの電極で挟んで保持している。
【０００６】
特許文献２の技術では、上記周回領域に所定の物質を付着させる感応膜を形成し、この感応膜に所定の物質が付着した場合、その感応膜に付着した所定の物質の量に応じて上記周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）が遅くなる。従って、上記周回領域を周回する弾性表面波を検出し周回時間（即ち、周回速度）を測定することにより、感応膜に付着した所定の物質を検出する物質のセンサーとして用いる。この周回領域を周回する弾性表面波を検出する弾性表面波検出部は、弾性表面波発生部に兼用させることが出来る。
【０００７】
また、特許文献２では、球状弾性表面波素子の周回領域以外の部分を削って球形から変形させて転がりを少なくする対策をしている。その削った部分がセンサーホルダで支持され、また、周回領域以外の部分に素子電極を配置し、素子電極を櫛型電極の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部に電気接続する。素子電極をボンディングワイヤでセンサーホルダに形成した導体パターンと電気接続していた。
【０００８】
特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子の球面の北極および南極を平面に削り、そこに素子電極を形成し、その素子電極に電極プローブを接触させていた。
【０００９】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０１／０４５２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４７１３号公報
【特許文献３】特開２００５−１４７７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の技術で、球状弾性表面波素子を所定の物質の量の測定に使用した場合、感応膜の種類によっては、１回の測定が終了し次回の測定が行なわれるまでの間に１回の測定において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し、複数回の測定の間に同じ感応膜の同じ球状弾性表面波素子を繰り返し使用することが出来る。しかしながら、多くの種類の感応膜は１回の測定が終了し次回の測定が行なわれるまでの間に１回の測定において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、次回の測定が開始されるときに前回の測定のときに感応膜に付着してそのまま感応膜に残留された所定の物質が次回の測定結果に影響を与えるので、複数回の測定の間に同じ感応膜の同じ球状弾性表面波素子を繰り返し使用することが出来ない。従って多くの種類の感応膜を使用した多くの種類の球状弾性表面波素子を、上述した如く所定の物質の量の測定に使用した場合、測定の度に球状弾性表面波素子を交換する必要がある。この交換の際には、球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極との接続解除と再接続とが必要になる。
【００１１】
球状弾性表面波素子の上記周回領域の径は球状弾性表面波素子の開発の進行に伴い徐々に小さくされており、現在は１ｍｍ程度に径が小さくなっていること、それに加え、球状弾性表面波素子が球状であるため、取り扱いが難しい問題がある。特許文献１の技術では、センサーホルダの電極が、球状弾性表面波素子の北極の素子電極と南極の素子電極に電気接続させるようにセンサーホルダに直立に設置する必要があり、その位置を維持する機構のコストが高価になる問題があった。また、径が小さな球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極の接続解除と再接続に要する作業が煩雑になる問題があり、更に、センサーホルダの電極の間に球状弾性表面波素子に力を加えて押し込むために加える力の加減の調整が難しい問題があった。すなわち、センサーホルダの電極の間に挟むように押し込む球状弾性表面波素子を、センサーホルダの電極の間の適正な位置に設置し、所定の向きに配向させるために加える力の加減の調整が難しく保持位置の調整のコストが高価になる問題があった。
【００１２】
また、特許文献２および特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子は、周回領域以外の部分を削った形状のものを用いるので、この球状弾性表面波素子の一部の研削による製造コストが高価になる問題があった。
【００１３】
本発明は、かかる従来の技術における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の径が小さくても球状弾性表面波素子の交換に伴う球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極の接続解除と再接続作業を速やかに行うことが出来る弾性表面波装置を提供することにある。また、球状弾性表面波素子を所定の位置に容易に位置を合わせて確実に保持することが出来るとともに電極のコストを低減した簡易な構成のセンサーホルダを有する弾性表面波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、この課題を解決するために、球状の圧電体基材を有し、前記圧電体基材の球面における周回領域で、前記圧電体基材の中心を通る結晶のＺ軸に垂直な平面で前記圧電体基材の中心を通る平面との交線に添った前記周回領域の部分に一対の櫛型電極を有し、前記櫛型電極が前記周回領域に弾性表面波を発生させて周回させ、前記圧電体基材の球面
に前記櫛型電極に接続する素子電極を有する球状弾性表面波素子を備え、前記素子電極に接した導体バンプを備え、前記圧電体基材の球面における前記結晶のＺ軸から垂直に測った距離が前記圧電体基材の球の半径の３割から８割の範囲の１つの円環状の領域に接して前記導体バンプを設置し、前記導体バンプをセンサーホルダの基板電極に接させたことを特徴とする弾性表面波装置である。
【００１５】
また、本発明は、上記導体バンプを上記基板電極に接合したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１６】
また、本発明は、上記素子電極が、上記結晶のＺ軸近くの位置から、上記結晶のＺ軸から垂直方向に上記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１７】
また、本発明は、上記センサーホルダにダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを上記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを上記円環状の領域の上記球状弾性表面波素子に接させて設置したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１８】
また、本発明は、上記ダミーバンプを導体で形成し、上記素子電極間の間隙を、上記ダミーバンプが上記球状弾性表面波素子に接する領域より広くしたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１９】
また、本発明は、上記導体バンプを上記素子電極に接合したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２０】
また、本発明は、上記基板電極が、上記結晶のＺ軸近くの位置から、上記結晶のＺ軸から垂直方向に上記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２１】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子にダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを上記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを上記円環状の領域の上記球状弾性表面波素子に接合させたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２２】
また、本発明は、上記ダミーバンプを導体で形成し、上記基板電極間の間隙を、上記ダミーバンプが上記センサーホルダに接する領域より広くしたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２３】
また、本発明は、上記導体バンプを半田ボールで形成したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２４】
また、本発明は、上記導体バンプを上記素子電極および上記基板電極に半田付けしたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２５】
また、本発明は、上記導体バンプおよび上記ダミーバンプを４箇所以上に設置したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２６】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子を、上記センサーホルダと上記センサーホルダに対向するガイド基板で挟んで保持したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、球状弾性表面波素子の南極の部分に、上側櫛型電極に接続する電極と下側櫛型電極に接続する電極とを一緒に設置することで、球状弾性表面波素子を南極側で導体バンプの上に接させて設置し、導体バンプの下をセンサーホルダの基板電極に接触させて電気接続する表面実装を行うので、実装のコストを低減できる効果がある。そして、球状弾性表面波素子を上から置いて設置するので、それを保持するために左右から力を加えて保持する必要が無く、従来の、力の加減を調整して球状弾性表面波素子を設置する問題が解決され、球状弾性表面波素子を速やかにセンサーホルダへ表面実装することができる効果がある。また、球状弾性表面波素子とセンサーホルダの電極とそれに電気接続する導体バンプの位置を球状弾性表面波素子の側面から観察できるので、球状弾性表面波素子の電極とセンサーホルダの電極の位置のずれを容易に確認することができるので信頼性の高い実装を行える効果がある。従って、本発明の弾性表面波装置は、球状弾性表面波素子の上記周回領域の径が小さくなっても球状弾性表面波素子の交換に伴う球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極の接続解除と再接続を速やかに行うことが出来る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１と図２は、本実施形態の弾性表面波装置の構造を示し、図３から図６は、本実施形態の弾性表面波装置の組み立て工程を説明する図である。
（弾性表面波装置の構造）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図１（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。直径が約１ｍｍの球状の圧電体基材１１を主要な部分とする球状弾性表面波素子１０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に設置した導体バンプ３０に電気接続させて保持する。球状弾性表面波素子１０は、その圧電体基材１１の球の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚを有する。この結晶のＺ軸１１ｚ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１１ｚである。この結晶のＺ軸１１ｚと圧電体基材１１の球面との２つの交点を北極１１Ｎと南極１１Ｓとする。この結晶のＺ軸１１ｚをセンサーホルダの面に垂直な方向に向けて球状弾性表面波素子１０を配置する。
【００２９】
（センサーホルダの構造）
センサーホルダ２０をプリント配線板で形成し、その上に配線パターンに接続するランドパターンの基板電極２１を形成する。このプリント配線板に他の電子部品を実装させて動作させることができる。あるいは、この弾性表面波装置のセンサーホルダ２０にはセンサーホルダ２０内の基板電極２１に電気接続する外部接続電極パターンをセンサーホルダ２０の下面に形成し、部品ソケットにこのセンサーホルダ２０を設置し、その外部接続電極パターンをその部品ソケットの電極に電気接続して使用するか、あるいは、そのセンサーホルダ２０の外部接続電極パターンを第２のプリント配線板の配線パターンに直に半田付けして使用することもできる。センサーホルダ２０のプリント配線板は、絶縁基材をガラスエポキシとし銅の配線パターンを形成したプリント配線板を用いることができる。また、フレキシブルなポリイミド基板に銅の配線パターンを形成したプリント配線板を用いることもできる。
【００３０】
センサーホルダ２０の基板電極２１に導体バンプ３０を接合する。導体バンプ３０の上に設置する球状弾性表面波素子１０の素子電極１３に導体バンプ３０を接する位置が、圧電体基材１１の球面の一部で、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１
の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に接するように、導体バンプ３０をセンサーホルダ２０に設置する。また、導体バンプ３０の設置箇所は２箇所以上に設置する。結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の８割より遠い位置の球状弾性表面波素子１０の球面の位置は、センサーホルダ２０の平面から５３度以上の急な傾斜角を持ち、その面に接して支える導体バンプ３０に大きな回転モーメントを与えるので、その導体バンプ３０がセンサーホルダ２０から剥離し易くなる問題を生じる。導体バンプ３０を結晶のＺ軸１１ｚから圧電体基材１１の球の半径の３割より短い距離の球状弾性表面波素子１０の球面の位置に設置する場合は、そのように狭い領域で導体バンプ３０が球状弾性表面波素子１０を支えるため、球状弾性表面波素子１０がセンサーホルダ２０から転げ易くなる不具合を生じる。
【００３１】
導体バンプ３０は、寸法が基板電極２１の位置から球状弾性表面波素子１０に接触する位置までの間隙より大きくし、例えば、直径が０．０８ｍｍから０．３ｍｍの半田ボールや直径７５μｍの金のボール等を基板電極２１に接合することで、直径が１ｍｍ程度の球状弾性表面波素子１０を安定に支える。センサーホルダ２０の導体バンプ３０は、好適には、図１のように、直径０．１ｍｍの導体バンプ３０をセンサーホルダ２０上に、球状弾性表面波素子１０の直径の約５割の約０．５ｍｍ程度の直径の円周上に４箇所以上設置する。導体バンプ３０を４箇所以上設置することで、球状弾性表面波素子１０を安定に支えることができる効果がある。導体バンプ３０の寸法はその設置位置毎で異ならせても良い。センサーホルダ２０はその導体バンプ３０で球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１を支え、圧電体基材１１の底部を基板電極２１から約２６μｍ持ち上げる。他の例として、センサーホルダ２０に導体バンプ３０を２つのみ設置することもできる。この場合は、センサーホルダ２０は、圧電体基材１１の底部に接して支え、それに加えて２つの導体バンプ３０で支え、合計３点で球状弾性表面波素子１０に接して保持することで安定に支える。
【００３２】
また、導体バンプ３０を、センサーホルダ２０の基板電極２１に接合して、直径０．５ｍｍの円周上に４箇所、正方形の４角の位置に配置することができる。直径が０．１ｍｍの導体バンプ３０は、直径１ｍｍの球状弾性表面波素子１０を、基板電極２１の上面から約２６μｍ持ち上げ、直径が０．３ｍｍの導体バンプ３０は約１２６μｍ持ち上げて支える。導体バンプ３０の他の製造方法は、センサーホルダ２０にソルダーレジストを印刷し、基板電極２１上のソルダーレジストに円形の開口部を形成し、その開口部に半田ペーストをメタルスクリーンで印刷し、次に、その半田ペーストを再溶融させることでソルダーレジストの開口部にボール状の導体バンプ３０を設置することができる。また、ソルダーレジストの開口部の形状を円弧状に形成することで、円弧状の壁状の導体バンプ３０を形成することもできる。更に他の導体バンプ３０の他の製造方法は、センサーホルダ２０の基板電極２１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形成することも可能である。例えば、直径２５μｍの金線の先端に直径７５μｍ程度に形成した金のボールの導体バンプ３０を、直径０．５ｍｍの円周上に４箇所、基板電極２１にボンディングする。この場合は、この金のボールの導体バンプ３０で支えられる球状弾性表面波素子１０は、その圧電体基材１１の底部が約３μｍ上方に持ち上げられる。この導体バンプ３０を直径０．３ｍｍの円周上に設置する場合は、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の底部は約５０μｍ上方に持ち上げられる。この複数の導体バンプ３０は、その先端を同一平面にそろえる平面状に研磨することもできる。
【００３３】
（球状弾性表面波素子の構造）
球状弾性表面波素子１０は、図１（ａ）に示すように、直径１ｍｍ程度の球形の圧電体基材１１を主要部分とする。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。この球状弾性表面波素子１０には、南極１１Ｓ側に、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂとの素子電極１３を形成する。図１（ｂ）のように、各素子電極１３は、圧電体基材１１の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚ近くの位置から始まり、そのＺ軸１１ｚから垂直方向に圧電体基材１１の球の半径の５割以上の位置に素子電極の縁１３ｃあるいは１３ｄを有する大きさに形成する。すなわち、素子電極１３の長さを球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の長さに形成する。そして、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂの間の間隙から成る素子電極間間隙１４のパターンを形成する。素子電極間間隙１４は、図１（ａ）のように、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後に側面から観察して素子電極１３の位置と導体バンプ３０の位置のずれを確認できるように形成する。
【００３４】
そして、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球面には、結晶のＺ軸１１ｚに垂直な平面で圧電体基材１１の中心を通る平面との交線に添った円環状の周回領域１２を有する。この周回領域１２に、素子配線パターンとその先の北極接続用素子電極１３ａに一体に接続する北極１１Ｎ側の櫛型電極１５Ｎと、素子配線パターンとその先の南極接続用素子電極１３ｂに一体に接続する南極１１Ｓ側の櫛型電極１５Ｓを形成する。これらは金属めっきパターンにより一対形成し、櫛型電極１５Ｎと１５Ｓ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周回領域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、周回領域１２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の球面に圧力が加えられても影響が無く問題を生じない。また、この球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ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こともできる。
【００３５】
この周回領域１２には、例えば、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。また、例えば、気体分子を検出する弾性表面波装置では、周回領域１２に、真空環境中でパラジウム・ニッケル合金の薄膜を約３０ｎｍの厚さに蒸着して感応膜を形成する。周回領域１２に感応膜としてパラジウム・ニッケル合金の薄膜を形成した球状弾性表面波素子１０は、濃度１０ｐｐｍから１００％までの水素濃度を検出するガスセンサとして用いることができる。その他に、周回領域１２にその他の特定の分子に結合する感応膜を形成することで、気体中の微少量の匂い分子を検出する匂いセンサを構成することもできる。
【００３６】
（変形例１）
弾性表面波装置は、変形例１として、図２のように構成することができる。
（変形例１の弾性表面波装置の構造）
図２（ａ）は、変形例１の球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図２（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。直径が約１ｍｍの圧電体基材１１から成る球状弾性表面波素子１０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に接合させた導体バンプ３０とダミーバンプ３０ａに接触させて保持する。変形例１は、センサーホルダ２０に導体バンプ３０とともにダミーバンプ３０ａを設置したことを特徴とする。
【００３７】
（変形例１のセンサーホルダの構造）
図２（ｂ）のように、センサーホルダ２０に、左右の配線パターンと接続する基板電極２１を二箇所形成し、更に孤立ランドパターンを２箇所形成する。それらを、センサーホルダ２０の面上の正方形の各頂点の位置に、基板電極２１同士を対角線の端部に設置し、その対角線に交差する線の端部に孤立ランドパターンを設置する。そして、基板電極２１
に導体バンプ３０を接合するとともに、孤立ランドパターンにダミーバンプ３０ａを接合する。こうして、ダミーバンプ３０ａを導体バンプ３０同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置する。ダミーバンプ３０ａは、球状弾性表面波素子１０に接する位置が、圧電体基材１１の南極１１Ｓ側の球面の一部で、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に接するように、ダミーバンプ３０ａをセンサーホルダ２０に設置し接合する。ダミーバンプ３０ａは導体バンプ３０と同一材料で形成しても良いが、導体バンプ３０とは異なる絶縁材料で形成しても良い。例えば、ダミーバンプ３０ａは、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂あるいはセラミックス等の絶縁材料のボールで形成することが可能である。ダミーバンプ３０ａを絶縁材料で形成する場合は、孤立ランドパターンを省略しても良い。また、２箇所に導体バンプ３０を設置し、導体バンプ３０同士を結ぶ対角線に６０度の角度で交差する第１の線分の端部にダミーバンプ３０ａを２箇所設置し、更に、その対角線に１２０度の角度で交差する第２の線分の端部にダミーバンプ３０ａを２箇所設置し、ダミーバンプ３０ａを合計４箇所に設置することも可能である。導体バンプ３０も２箇所より多く設置することもできる。導体バンプ３０およびダミーバンプ３０ａを４箇所以上に設置することで、球状弾性表面波素子１０を導体バンプ３０およびダミーバンプ３０ａで安定して支えることができる。
【００３８】
（変形例１の球状弾性表面波素子の構造）
図２（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０に、センサーホルダ２０の導体バンプ３０に接触させる北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂとの素子電極１３を形成する。ダミーバンプ３０ａを導体で形成した場合、素子電極１３間に、ダミーバンプ３０ａが接する幅以上の素子電極間間隙１４を設ける。それにより、ダミーバンプ３０ａが素子電極１３の間に位置した場合も、ダミーバンプ３０ａにより素子電極１３同士が短絡させられることが無くなる効果がある。そして、図２（ｂ）のように、各素子電極１３は、圧電体基材１１の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚ近くの位置から、そのＺ軸１１ｚから垂直方向に圧電体基材１１の球の半径の５割以上の位置までの大きさに形成する。
（変形例１の効果）
これにより、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３の位置がセンサーホルダ２０の導体バンプ３０の位置からずれて配置された場合も、素子電極１３の面積が広いため、素子電極１３が導体バンプ３０から外れずに接触して電気接続できる効果がある。すなわち、素子電極が大きく、球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置のずれを十分吸収するので、球状弾性表面波素子１０が容易にセンサーホルダ２０に配置できる効果がある。
【００３９】
（弾性表面波装置の組み立て方法）
以下で、図３から図５により、第１の実施形態の弾性表面波装置の組み立て工程を説明する。
（工程１）
先ず、図３（ａ）に示すように、銅やニッケル等の金属箔をエッチングすることで形成したリング状の収納パターン４１を配列状に形成したガイド基板４０を形成する。このガイド基板４０の収納パターン４１は、例えば、内径が０．３４ｍｍ、外径１ｍｍで厚さが３０μｍの金属箔のリング状に形成し、その収納パターン４１のリングの内縁に、直径１ｍｍの球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎの部分を接触させて収納させられるようにする。ガイド基板４０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の収納パターン４１への挿脱の際に、球状弾性表面波素子１０の周回領域１２がガイド基板４０に触れることがあっても周回領域１２の感応膜が傷付けられる恐れが少ない効果がある。
【００４０】
（工程２）
次に、図３（ｂ）に示すように、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓの部分をエアーピンセット等で掴んで摘んで、その北極１１Ｎの部分をガイド基板４０の収納パターン４１の内縁に接触させて、図４の平面図と図５（ａ）の側面図に示すように球状弾性表面波素子１０をガイド基板４０上に配置する。すなわち、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側を上に向けてガイド基板４０上に配列する。なお、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓの部分に形成する素子電極１３である北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂを、ニッケルや鉄等の強磁性体金属で形成することで、磁力ピンセットで南極１１Ｓの素子電極１３を掴ん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。図４のように、ガイド基板４０の収納パターン４１に球状弾性表面波素子１０を配置することで、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。次に、図４のように、ガイド基板４０の上から球状弾性表面波素子１０の素子電極１３のパターン（図１（ｂ））を観察することで、球状弾性表面波素子１０の配置を確認しつつ球状弾性表面波素子１０を回転させて適切な方向に揃えて配向する。なお、この球状弾性表面波素子１０として、予め容器に満たした被分析溶液に浸漬することで被分析溶液を付着させた球状弾性表面波素子１０を、被分析溶液の容器からピンセットで掴んでガイド基板４０に配置することも可能である。
【００４１】
（工程３）
次に、図５（ｂ）のように、基板電極２１上に導体バンプ３０を設置したプリント配線板から成る図１（ａ）のセンサーホルダ２０を、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の上から重ねる。これにより、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の素子電極１３である北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに、センサーホルダ２０の基板電極２１上の導体バンプ３０を押し当て接触させて保持する。こうすることで、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂを導体バンプ３０で支えることで、この球状弾性表面波素子１０を転がらないように安定に保持することができる効果がある。感応膜が熱に弱い場合は、球状弾性表面波素子１０に熱を加えずに、図５（ｂ）の形で導体バンプ３０を素子電極１３に接するだけで電気接続させた弾性表面波装置を完成させる。ここで、図５（ｂ）の構造にセンサーホルダ２０と一体化された球状弾性表面波素子１０群を被分析溶液に浸漬することで一括して球状弾性表面波素子１０群に被分析溶液を付着させることもできる。
【００４２】
（工程４）
ここで、感応膜が熱に強い場合は、センサーホルダ２０の複数の導体バンプ３０を再溶融させて、その導体バンプ３０に複数の球状弾性表面波素子１０の素子電極１３を押し当て、複数の球状弾性表面波素子１０を一括してセンサーホルダ２０に半田付け接合して固定させる。次に、図５（ｃ）のようにガイド基板４０を外して、センサーホルダ２０と球状弾性表面波素子１０のみから成る弾性表面波装置を製造する。ここで、感応膜が繰り返し使用できない場合も、使用後に半田付け部分を再溶融して球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０から剥がし、感応膜を再生後に球状弾性表面波素子１０を再使用することができる。
【００４３】
以上の製造方法によれば、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３をセンサーホルダ２０の基板電極２１に容易に位置合わせして接触させて電気接続できる効果がある。また、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３の長さを、球状弾性表面波素子１０の球面の直径の半分以上に形成する。この場合は、素子電極１３の端部は、球状弾性表面波素子１０の南極１１ｓから、球状弾性表面波素子の半径の半分以上離れる。それにより、素子電極１３の端部は球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓから球状弾性表面波素子１０の直径の６．７％以上高い位置に来る。そのため、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後でも、球状弾性表面波素子１０の側面から素子電極１３の端部を観察でき、素子電極１３と導体バンプ３０の位置のずれを容易に確認できる効果がある。また、素子電極１３をその他のパターンに形成して、その端部を球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓから球状弾性表面波素子１０の直径の６．７％以上の高さの位置に配置させるようにすることで、同様な効果が得られる。
【００４４】
図５（ｃ）の構造で製造した弾性表面波装置では、球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎを上に向けて、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液を上から、すなわち北極１１Ｎ側から滴下し球状弾性表面波素子１０の球面を周回領域１２の感応膜まで流れ下らせて感応膜に塗布することができる。また、図５（ｃ）の構造にセンサーホルダ２０と一体化された球状弾性表面波素子１０群を被分析溶液に浸漬することで一括して球状弾性表面波素子１０群に被分析溶液を付着させることもできる。
【００４５】
（変形例２）
弾性表面波装置の組み立て方法の変形例２として、工程３以降の工程を以下のように変えて、個々のセンサーホルダ２０に個々の球状弾性表面波素子１０を設置する作業を続けて行うことができる。
（工程３−１）
すなわち、先の実施形態の工程３（図５（ｂ））において、センサーホルダ２０の代わりに、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ部分を保持する窪みを有する第２のガイド基板を用い、ガイド基板４０に設置した球状弾性表面波素子１０の上部である南極１１Ｓの部分に第２のガイド基板を押し当て、第２のガイド基板とガイド基板４０で球状弾性表面波素子１０を支える。
（工程３−２）
次に、その全体の上下を逆さにし、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓの部分を第２のガイド基板の窪みで支える。
（工程３−３）
次に、球状弾性表面波素子１０の上のガイド基板４０を外して上に向けた北極１１Ｎ部分を開放する。
【００４６】
（工程３−４）
次に、第２のガイド基板で保持した球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ部分をエアーピンセットで摘んで第２のガイド基板から持ち上げる。
（工程３−５）
次に、センサーホルダ２０の基板電極２１の上の導体バンプ３０を赤外線で加熱し導体バンプ３０を再溶融する。
（工程３−６）
次に、その導体バンプ３０が冷却して固化する前に球状弾性表面波素子１０の素子電極１３をセンサーホルダ２０の導体バンプ３０に押し当てて半田付け接合することで、球状弾性表面波素子１０を表面実装する。
（工程３−７）
次に球状弾性表面波素子１０を設置するセンサーホルダ２０を所定の位置に設置し、次の実装作業の準備をする。これにより、１個のプリント配線板のセンサーホルダ２０に１個の球状弾性表面波素子１０が設置される。
【００４７】
（工程３−４から３−７の繰り返し）
この工程３−４から工程３−７を自動的に繰り返す。これにより、１個のプリント配線板のセンサーホルダ２０に１個の球状弾性表面波素子１０を自動的に速やかに設置できる効果がある。これにより、個々の球状弾性表面波素子１０を個々のセンサーホルダ２０に低コストで表面実装することができる効果がある。
【００４８】
（変形例３）
ここで、変形例３として、図６の様なセンサーホルダ２０を用いることもできる。
（工程１）
図６（ａ）の、ガイド基板４０と蝶番４２により連結したセンサーホルダ２０を用い、先ず、ガイド基板４０上に球状弾性表面波素子１０を設置する。
（工程２）
次に、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液を球状弾性表面波素子１０の上から、すなわち南極１１Ｓ側から滴下し球状弾性表面波素子１０の球面を流れ下らせ周回領域１２の感応膜まで流して塗布する。
（工程３）
次に、図６（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０をガイド基板４０とセンサーホルダ２０で挟んで保持する。すなわち、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の上から重ねて、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の素子電極１３にセンサーホルダ２０の基板電極２１上の導体バンプ３０を押し当て機械的に接触させることで電気接続させる。
【００４９】
（変形例４）
また、変形例４として、図６（ｂ）の構造に組み立てた後に被分析溶液を滴下することもできる。
（工程１）
図６（ａ）の構造を組み立てる。
（工程２）
次に、図６（ｂ）の構造に組み立てる。
（工程３）
次に、この弾性表面波装置の上下を逆さにして、球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎを上に向ける。
（工程４）
南極１１Ｓをセンサーホルダ２０で保持した状態でガイド基板４０を外して球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ部分を開放する。
（工程５）
次に、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液を球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ側から滴下し周回領域１２の感応膜まで流れ下らせて感応膜に塗布する。
（工程６）
次に、再度、ガイド基板４０を球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ部分に被せて保持させる図６（ｂ）の構造に組み立てる。
（変形例４の効果）
変形例４によると、被分析溶液を滴下する以前に素子電極１３に導体バンプ３０を接触させて電気接続するので、素子電極１３と導体バンプ３０の接点が良好に電気接続できる効果がある。
【００５０】
変形例３および変形例４では、球状弾性表面波素子１０を容易に、着脱可能にしたセンサーホルダ２０およびガイド基板４０から外して、洗浄済みの球状弾性表面波素子１０に速やかに交換できる効果がある。そして、球状弾性表面波素子１０を、ガイド基板４０とセンサーホルダ２０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できる効果がある。
【００５１】
以上のように球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後に、センサーホルダ２０のプリント配線板の配線パターンから、４０ＭＨｚから５００ＭＨｚの矩形波の電気パルスを加え、例えば４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加する。このＲＦバースト信号は、基板電極２１を伝達し、次に、導体バンプ３０を介して球状弾性表面波
素子１０の南極接続用素子電極１３ｂおよび北極接続用素子電極１３ａに伝達する。このＲＦバースト信号が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に印加されることで弾性表面波を発生させる。その弾性表面波を周回領域１２を１回から５００回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を、弾性表面波検出部を兼ねる弾性表面波発生部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の周回領域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の周回領域１２の感応膜への物質の結合の有無を検出する。
【００５２】
この検出の正確さを図るために以下のように弾性表面波装置を構成することができる。すなわち、第１の球状弾性表面波素子１０を用意し、その周回領域１２の感応膜に被分析溶液を塗布して蛋白質を結合させ、更に、蛋白質を結合させない第２の球状弾性表面波素子１０を用意する。そして、第１の球状弾性表面波素子１０での測定結果と、第２の球状弾性表面波素子１０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弾性表面波装置を構成することができる。
【００５３】
＜第２の実施形態＞
（球状弾性表面波装置の構造）
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図７（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。第２の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、南極１１Ｓ側に形成した北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに導体バンプ３０を接合させた球状弾性表面波素子１０を製造し、この球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に接触させて電気接続させて保持する点にある。
【００５４】
（センサーホルダの構造）
センサーホルダ２０をプリント配線板で形成し、その上に配線パターンに接続するランドパターンの基板電極２１を形成する。基板電極２１のパターンの長さは、図７（ｂ）のように、圧電体基材１１の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚ近くの位置から始まり、そのＺ軸１１ｚから垂直方向に圧電体基材１１の球の半径の５割以上の位置に基板電極の縁２１ｃあるいは２１ｄを有する大きさに形成する。すなわち、基板電極２１は球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の長さに形成する。北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに接合させた導体バンプ３０に接触させて電気接続させるそれぞれの基板電極２１のパターンの間に、基板電極間間隙２２を形成する。ここで、基板電極２１のパターンの長さを球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の長さに形成したため、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後に、センサーホルダ２０の面からの傾きが３０度以下の方向の側面から観察すれば基板電極２１のパターンの端部および基板電極間間隙２２の端部を側面から観察できる。そのため、センサーホルダ２０の面からの傾きが３０度以下の方向の側面から観察することで、基板電極２１と球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０の位置のずれを容易に確認することができる効果がある。
【００５５】
（球状弾性表面波素子の構造）
本実施形態では、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０は、半田ボールを、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３、すなわち、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに接合して形成する。あるいは、導体バンプ３０は、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３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形成することも可能である。そして、球状弾性表面波素子１０に形成した複数の導体バンプ３０の先端を同一平面にそろえる平面状に研磨し、導体バンプ３０の高さを揃えて、平面状のセンサーホルダ２０の基板電極２１に乗るように設置することもできる。４個以上の導体バンプ３０を用いると、球状弾性表面波素子１０を４個以上の支点で支えるため、球状弾性表面波素子１０がセンサホルダ２０上で転がらないように安定に支えることができる。また、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３を円弧状に形成し、その素子電極１３に半田ペーストをメタルスクリーンで印刷し、次に、その半田ペーストを再溶融させることで素子電極１３上に円弧状の壁状の導体バンプ３０を形成し、その壁状の導体バンプ３０でセンサーホルダ２０の基板電極２１上に設置することで、球状弾性表面波素子１０がセンサホルダ２０上で転がらないように安定に支えることもできる。
【００５６】
球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０は、圧電体基材１１の南極１１Ｓ側の球面の一部で、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に形成した素子電極１３に接合する。また、導体バンプ３０は２箇所以上設置する。結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の８割より遠い位置の球状弾性表面波素子１０の面は、センサーホルダ２０の平面から５３度以上の急な傾斜角を持ち、その面に接合する導体バンプ３０に大きな回転モーメントを与えるので、その導体バンプ３０が球状弾性表面波素子１０から剥離し易くなる問題を生じる。結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割より短い位置に導体バンプ３０を設置する場合は、そのように狭い領域で導体バンプ３０が球状弾性表面波素子１０を支えるため、球状弾性表面波素子１０がセンサーホルダ２０から転げ易くなる不具合を生じる。
【００５７】
（変形例５）
第２の実施形態の弾性表面波装置は、変形例５として、図８のように構成することができる。
（変形例５の弾性表面波装置の構造）
図８（ａ）は、変形例５の球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図８（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。直径が約１ｍｍの圧電体基材１１の表面に素子電極１３を設置し、それに導体バンプ３０を接合させた球状弾性表面波素子１０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に接触させ電気接続させて保持する。変形例５は、球状弾性表面波素子１０に導体バンプ３０とともにダミーバンプ３０ａを設置したことを特徴とする。
【００５８】
（変形例５の球状弾性表面波素子の構造）
図８（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側に、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂとの素子電極１３を形成し、更に孤立素子電極パターンを２箇所形成する。それらを、球状弾性表面波素子１０の面上の正方形の各頂点の位置に、素子電極１３同士を対角線の端部に設置し、その対角線に交差する線の端部に孤立素子電極パターンを設置する。そして、素子電極１３に導体バンプ３０を接合するとともに、孤立素子電極パターンにダミーバンプ３０ａを接合する。こうして、ダミーバンプ３０ａを、導体バンプ３０同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置する。孤立素子電極パターンの位置は、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に孤立素子電極パターンを設置し、そこにダミーバンプ３０ａを接合する。ダミーバンプ３０ａは導体バンプ３０と同一材料で形成しても良いが、導体バンプ３０とは異なる絶縁材料で形成しても良い。ダミーバンプ３０ａを絶縁材料で形成する場合は、孤立素子電極パターンを省略しても良い。
【００５９】
（変形例５のセンサーホルダの構造）
図８（ｂ）のように、センサーホルダ２０に、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３
０に接触させて電気接続する基板電極２１を形成する。ダミーバンプ３０ａを導体で形成した場合、基板電極２１間に、ダミーバンプ３０ａが接する幅以上の基板電極間間隙２２を設ける。それにより、ダミーバンプ３０ａが基板電極２１の間に位置した場合も、ダミーバンプ３０ａにより基板電極２１同士が短絡させられることが無くなる効果がある。そして、図８（ｂ）のように、各基板電極２１のパターンの寸法を、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の寸法に形成する。
（変形例５の効果）
これにより、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０の位置がセンサーホルダ２０の基板電極２１の位置からずれて配置された場合も、基板電極２１の面積が広いため、基板電極２１が導体バンプ３０から外れずに接触して電気接続できる効果がある。すなわち、球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置のずれを十分吸収するので、球状弾性表面波素子１０が容易にセンサーホルダ２０に配置できる効果がある。
【００６０】
（弾性表面波装置の組み立て方法）
図９に第２の実施形態の弾性表面波装置の組み立て工程を示す。
（工程１）
図９（ａ）の側面図に示すように、先ず、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側を上に向けてガイド基板４０上に配列する。
（工程２）
次に、ガイド基板４０の上から図７（ｂ）のような球状弾性表面波素子１０の素子電極１３のパターンを観察することで、球状弾性表面波素子１０の配置を確認しつつ、球状弾性表面波素子１０の配置を適切な方向に回転させて揃えて配向する。
（工程３）
次に、図９（ｂ）のようにセンサーホルダ２０の平面を、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の上（南極１１Ｓ側）から球状弾性表面波素子１０に押し当てる。ここで、センサーホルダ２０の平面を押し当てることで、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側に突出している導体バンプ３０がセンサーホルダ２０の平面で押されて球状弾性表面波素子１０が適切な方向に回転され、導体バンプ３０の高さが自動的に揃えられて適切な方向に配向させられる効果がある。こうして、センサーホルダ２０に球状弾性表面波素子１０を設置する。
【００６１】
（変形例６）
ここで、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０をセンサーホルダ２０の基板電極２１に半田付けし、ガイド基板４０を外した弾性表面波装置を製造することができる。
（変形例７）
また、ガイド基板４０は球状弾性表面波素子１０から外さずに、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０はセンサーホルダ２０の基板電極２１に接触させるのみで半田付けせず、球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎをガイド基板４０で支えることで導体バンプ３０をセンサーホルダ２０の基板電極２１に押し当てる構造の弾性表面波装置を製造することもできる。
【００６２】
（変形例８）
第２の実施形態の変形例８として、工程３以降の工程を以下のように変えて、個々のセンサーホルダ２０に個々の球状弾性表面波素子１０を設置する作業を続けて行うことができる。
（工程３−１）
すなわち、先ず、図９（ｂ）のセンサーホルダ２０の代わりに素子置き基板を用い、ガイド基板４０を設置した球状弾性表面波素子１０の上（南極１１Ｓ側）に平板状の素子置き基板を押し当て、素子置き基板とガイド基板４０で球状弾性表面波素子１０を支える。（工程３−２）
次に、その全体を半回転させて上下を逆さにし、球状弾性表面波素子１０を導体バンプ３０で支えて素子置き基板の上に設置する。
（工程３−３）
次に、球状弾性表面波素子１０の上のガイド基板４０を外して、素子置き基板で保持した球状弾性表面波素子１０の上方の北極１１Ｎ側を開放する。
【００６３】
（工程３−４）
次に、素子置き基板で保持した球状弾性表面波素子１０をエアーピンセットで摘んで素子置き基板から持ち上げる。
（工程３−５）
次に、エアーピンセットで保持されている球状弾性表面波素子１０の下側の導体バンプ３０を赤外線で加熱し導体バンプ３０を再溶融する。
（工程３−６）
次に、その導体バンプ３０が冷却して固化する前にプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の所定位置まで球状弾性表面波素子１０を移動させ、その導体バンプ３０をセンサーホルダ２０の基板電極２１上に押し当てて半田付け接合する表面実装を行う。
（工程３−７）
次に、次の球状弾性表面波素子１０を設置するプリント配線板のセンサーホルダ２０を所定の位置に設置し、次の実装作業の準備をする。
【００６４】
（工程３−４から３−７の繰り返し作業）
この工程３−４から工程３−７までの工程を自動的に繰り返して、１個の球状弾性表面波素子１０を１個のプリント配線板のセンサーホルダ２０に設置する実装作業を自動的に高速に行い、低コストで個々の球状弾性表面波素子１０を個々のセンサーホルダ２０に表面実装することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図２】（ａ）本発明の第１の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態のガイド基板の平面図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子とガイド基板の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における球状弾性表面波素子をガイド基板に設置した平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダに設置する工程を説明する側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例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。
【図７】（ａ）本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図８】（ａ）本発明の第２の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダに設置する工程を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０・・・球状弾性表面波素子
１１・・・圧電体基材
１１Ｎ・・・北極
１１Ｓ・・・南極
１１ｚ・・・結晶のＺ軸
１２・・・周回領域
１３・・・素子電極
１３ａ・・・北極接続用素子電極
１３ｂ・・・南極接続用素子電極
１３ｃ、１３ｄ・・・素子電極の縁
１４・・・素子電極間間隙
１５・・・弾性表面波発生部
１５Ｎ、１５Ｓ・・・櫛型電極
２０・・・センサーホルダ
２１・・・基板電極
２１ｃ、２１ｄ・・・基板電極の縁
２２・・・基板電極間間隙
３０・・・導体バンプ
３０ａ・・・ダミーバンプ
４０・・・ガイド基板
４１・・・収納パターン
４２・・・蝶番
【技術分野】
【０００１】
この発明は、球状弾性表面波素子及び球状弾性表面波素子用センサーホルダから成る弾性表面波装置に関係している。
【背景技術】
【０００２】
球状弾性表面波素子は、例えば特許文献１により知られている。球状弾性表面波素子は、直径が１ｍｍから１０ｍｍ程度の球状の水晶やニオブ酸リチウム等の圧電体基材の表面に形成される。その球面に形成した櫛型電極による弾性表面波発生部が弾性表面波を発生させて周回させ、圧電体基材の球面の円環状の周回領域で、圧電体基材の結晶のＺ軸に垂直な平面との交線に添った周回領域を周回させている。
【０００３】
櫛型電極による弾性表面波発生部に高周波が供給されると、弾性表面波発生部は上記圧電体基材の表面に弾性表面波を発生させ、その表面の一部を成す周回領域を周回させる。この弾性表面波の周波数や上記圧電体基材の上記周回領域を構成している材料やその周回領域の曲率等がある条件を満たしていると、弾性表面波発生部が発生されせた弾性表面波は周回領域の範囲外に拡散することなく周回領域の範囲内を繰り返し周回して伝搬する。
【０００４】
このことは、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分に何かが接触しても周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）には何等影響がないことを意味しているので、圧電体基材の表面の周回領域以外の部分は任意の形状にすることが出来る。即ち、圧電体基材の表面に球面の周回領域が設けられている場合には、それ以外の表面は球面状である必要はない。
【０００５】
特許文献１の技術では、球状弾性表面波素子は、センサーホルダの２つの電極の間に挟まれて押さえられて支持され、センサーホルダの電極に押さえられる球状弾性表面波素子の部分は、圧電体基材の結晶のＺ軸の両極（北極と南極）部分の素子電極である。その北極と南極の素子電極に接触する電極をセンサーホルダに設置し、球状弾性表面波素子をそのセンサーホルダの電極で挟んで保持している。
【０００６】
特許文献２の技術では、上記周回領域に所定の物質を付着させる感応膜を形成し、この感応膜に所定の物質が付着した場合、その感応膜に付着した所定の物質の量に応じて上記周回領域を周回する弾性表面波の周回時間（即ち、周回速度）が遅くなる。従って、上記周回領域を周回する弾性表面波を検出し周回時間（即ち、周回速度）を測定することにより、感応膜に付着した所定の物質を検出する物質のセンサーとして用いる。この周回領域を周回する弾性表面波を検出する弾性表面波検出部は、弾性表面波発生部に兼用させることが出来る。
【０００７】
また、特許文献２では、球状弾性表面波素子の周回領域以外の部分を削って球形から変形させて転がりを少なくする対策をしている。その削った部分がセンサーホルダで支持され、また、周回領域以外の部分に素子電極を配置し、素子電極を櫛型電極の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部に電気接続する。素子電極をボンディングワイヤでセンサーホルダに形成した導体パターンと電気接続していた。
【０００８】
特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子の球面の北極および南極を平面に削り、そこに素子電極を形成し、その素子電極に電極プローブを接触させていた。
【０００９】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０１／０４５２５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４７１３号公報
【特許文献３】特開２００５−１４７７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の技術で、球状弾性表面波素子を所定の物質の量の測定に使用した場合、感応膜の種類によっては、１回の測定が終了し次回の測定が行なわれるまでの間に１回の測定において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し、複数回の測定の間に同じ感応膜の同じ球状弾性表面波素子を繰り返し使用することが出来る。しかしながら、多くの種類の感応膜は１回の測定が終了し次回の測定が行なわれるまでの間に１回の測定において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、次回の測定が開始されるときに前回の測定のときに感応膜に付着してそのまま感応膜に残留された所定の物質が次回の測定結果に影響を与えるので、複数回の測定の間に同じ感応膜の同じ球状弾性表面波素子を繰り返し使用することが出来ない。従って多くの種類の感応膜を使用した多くの種類の球状弾性表面波素子を、上述した如く所定の物質の量の測定に使用した場合、測定の度に球状弾性表面波素子を交換する必要がある。この交換の際には、球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極との接続解除と再接続とが必要になる。
【００１１】
球状弾性表面波素子の上記周回領域の径は球状弾性表面波素子の開発の進行に伴い徐々に小さくされており、現在は１ｍｍ程度に径が小さくなっていること、それに加え、球状弾性表面波素子が球状であるため、取り扱いが難しい問題がある。特許文献１の技術では、センサーホルダの電極が、球状弾性表面波素子の北極の素子電極と南極の素子電極に電気接続させるようにセンサーホルダに直立に設置する必要があり、その位置を維持する機構のコストが高価になる問題があった。また、径が小さな球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極の接続解除と再接続に要する作業が煩雑になる問題があり、更に、センサーホルダの電極の間に球状弾性表面波素子に力を加えて押し込むために加える力の加減の調整が難しい問題があった。すなわち、センサーホルダの電極の間に挟むように押し込む球状弾性表面波素子を、センサーホルダの電極の間の適正な位置に設置し、所定の向きに配向させるために加える力の加減の調整が難しく保持位置の調整のコストが高価になる問題があった。
【００１２】
また、特許文献２および特許文献３の技術では、球状弾性表面波素子は、周回領域以外の部分を削った形状のものを用いるので、この球状弾性表面波素子の一部の研削による製造コストが高価になる問題があった。
【００１３】
本発明は、かかる従来の技術における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の径が小さくても球状弾性表面波素子の交換に伴う球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極の接続解除と再接続作業を速やかに行うことが出来る弾性表面波装置を提供することにある。また、球状弾性表面波素子を所定の位置に容易に位置を合わせて確実に保持することが出来るとともに電極のコストを低減した簡易な構成のセンサーホルダを有する弾性表面波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、この課題を解決するために、球状の圧電体基材を有し、前記圧電体基材の球面における周回領域で、前記圧電体基材の中心を通る結晶のＺ軸に垂直な平面で前記圧電体基材の中心を通る平面との交線に添った前記周回領域の部分に一対の櫛型電極を有し、前記櫛型電極が前記周回領域に弾性表面波を発生させて周回させ、前記圧電体基材の球面
に前記櫛型電極に接続する素子電極を有する球状弾性表面波素子を備え、前記素子電極に接した導体バンプを備え、前記圧電体基材の球面における前記結晶のＺ軸から垂直に測った距離が前記圧電体基材の球の半径の３割から８割の範囲の１つの円環状の領域に接して前記導体バンプを設置し、前記導体バンプをセンサーホルダの基板電極に接させたことを特徴とする弾性表面波装置である。
【００１５】
また、本発明は、上記導体バンプを上記基板電極に接合したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１６】
また、本発明は、上記素子電極が、上記結晶のＺ軸近くの位置から、上記結晶のＺ軸から垂直方向に上記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１７】
また、本発明は、上記センサーホルダにダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを上記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを上記円環状の領域の上記球状弾性表面波素子に接させて設置したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１８】
また、本発明は、上記ダミーバンプを導体で形成し、上記素子電極間の間隙を、上記ダミーバンプが上記球状弾性表面波素子に接する領域より広くしたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００１９】
また、本発明は、上記導体バンプを上記素子電極に接合したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２０】
また、本発明は、上記基板電極が、上記結晶のＺ軸近くの位置から、上記結晶のＺ軸から垂直方向に上記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２１】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子にダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを上記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを上記円環状の領域の上記球状弾性表面波素子に接合させたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２２】
また、本発明は、上記ダミーバンプを導体で形成し、上記基板電極間の間隙を、上記ダミーバンプが上記センサーホルダに接する領域より広くしたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２３】
また、本発明は、上記導体バンプを半田ボールで形成したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２４】
また、本発明は、上記導体バンプを上記素子電極および上記基板電極に半田付けしたことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２５】
また、本発明は、上記導体バンプおよび上記ダミーバンプを４箇所以上に設置したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【００２６】
また、本発明は、上記球状弾性表面波素子を、上記センサーホルダと上記センサーホルダに対向するガイド基板で挟んで保持したことを特徴とする上記の弾性表面波装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、球状弾性表面波素子の南極の部分に、上側櫛型電極に接続する電極と下側櫛型電極に接続する電極とを一緒に設置することで、球状弾性表面波素子を南極側で導体バンプの上に接させて設置し、導体バンプの下をセンサーホルダの基板電極に接触させて電気接続する表面実装を行うので、実装のコストを低減できる効果がある。そして、球状弾性表面波素子を上から置いて設置するので、それを保持するために左右から力を加えて保持する必要が無く、従来の、力の加減を調整して球状弾性表面波素子を設置する問題が解決され、球状弾性表面波素子を速やかにセンサーホルダへ表面実装することができる効果がある。また、球状弾性表面波素子とセンサーホルダの電極とそれに電気接続する導体バンプの位置を球状弾性表面波素子の側面から観察できるので、球状弾性表面波素子の電極とセンサーホルダの電極の位置のずれを容易に確認することができるので信頼性の高い実装を行える効果がある。従って、本発明の弾性表面波装置は、球状弾性表面波素子の上記周回領域の径が小さくなっても球状弾性表面波素子の交換に伴う球状弾性表面波素子の弾性表面波発生部や弾性表面波検出部の素子電極に対するセンサーホルダの電極の接続解除と再接続を速やかに行うことが出来る効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１と図２は、本実施形態の弾性表面波装置の構造を示し、図３から図６は、本実施形態の弾性表面波装置の組み立て工程を説明する図である。
（弾性表面波装置の構造）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図１（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。直径が約１ｍｍの球状の圧電体基材１１を主要な部分とする球状弾性表面波素子１０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に設置した導体バンプ３０に電気接続させて保持する。球状弾性表面波素子１０は、その圧電体基材１１の球の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚを有する。この結晶のＺ軸１１ｚ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１１ｚである。この結晶のＺ軸１１ｚと圧電体基材１１の球面との２つの交点を北極１１Ｎと南極１１Ｓとする。この結晶のＺ軸１１ｚをセンサーホルダの面に垂直な方向に向けて球状弾性表面波素子１０を配置する。
【００２９】
（センサーホルダの構造）
センサーホルダ２０をプリント配線板で形成し、その上に配線パターンに接続するランドパターンの基板電極２１を形成する。このプリント配線板に他の電子部品を実装させて動作させることができる。あるいは、この弾性表面波装置のセンサーホルダ２０にはセンサーホルダ２０内の基板電極２１に電気接続する外部接続電極パターンをセンサーホルダ２０の下面に形成し、部品ソケットにこのセンサーホルダ２０を設置し、その外部接続電極パターンをその部品ソケットの電極に電気接続して使用するか、あるいは、そのセンサーホルダ２０の外部接続電極パターンを第２のプリント配線板の配線パターンに直に半田付けして使用することもできる。センサーホルダ２０のプリント配線板は、絶縁基材をガラスエポキシとし銅の配線パターンを形成したプリント配線板を用いることができる。また、フレキシブルなポリイミド基板に銅の配線パターンを形成したプリント配線板を用いることもできる。
【００３０】
センサーホルダ２０の基板電極２１に導体バンプ３０を接合する。導体バンプ３０の上に設置する球状弾性表面波素子１０の素子電極１３に導体バンプ３０を接する位置が、圧電体基材１１の球面の一部で、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１
の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に接するように、導体バンプ３０をセンサーホルダ２０に設置する。また、導体バンプ３０の設置箇所は２箇所以上に設置する。結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の８割より遠い位置の球状弾性表面波素子１０の球面の位置は、センサーホルダ２０の平面から５３度以上の急な傾斜角を持ち、その面に接して支える導体バンプ３０に大きな回転モーメントを与えるので、その導体バンプ３０がセンサーホルダ２０から剥離し易くなる問題を生じる。導体バンプ３０を結晶のＺ軸１１ｚから圧電体基材１１の球の半径の３割より短い距離の球状弾性表面波素子１０の球面の位置に設置する場合は、そのように狭い領域で導体バンプ３０が球状弾性表面波素子１０を支えるため、球状弾性表面波素子１０がセンサーホルダ２０から転げ易くなる不具合を生じる。
【００３１】
導体バンプ３０は、寸法が基板電極２１の位置から球状弾性表面波素子１０に接触する位置までの間隙より大きくし、例えば、直径が０．０８ｍｍから０．３ｍｍの半田ボールや直径７５μｍの金のボール等を基板電極２１に接合することで、直径が１ｍｍ程度の球状弾性表面波素子１０を安定に支える。センサーホルダ２０の導体バンプ３０は、好適には、図１のように、直径０．１ｍｍの導体バンプ３０をセンサーホルダ２０上に、球状弾性表面波素子１０の直径の約５割の約０．５ｍｍ程度の直径の円周上に４箇所以上設置する。導体バンプ３０を４箇所以上設置することで、球状弾性表面波素子１０を安定に支えることができる効果がある。導体バンプ３０の寸法はその設置位置毎で異ならせても良い。センサーホルダ２０はその導体バンプ３０で球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１を支え、圧電体基材１１の底部を基板電極２１から約２６μｍ持ち上げる。他の例として、センサーホルダ２０に導体バンプ３０を２つのみ設置することもできる。この場合は、センサーホルダ２０は、圧電体基材１１の底部に接して支え、それに加えて２つの導体バンプ３０で支え、合計３点で球状弾性表面波素子１０に接して保持することで安定に支える。
【００３２】
また、導体バンプ３０を、センサーホルダ２０の基板電極２１に接合して、直径０．５ｍｍの円周上に４箇所、正方形の４角の位置に配置することができる。直径が０．１ｍｍの導体バンプ３０は、直径１ｍｍの球状弾性表面波素子１０を、基板電極２１の上面から約２６μｍ持ち上げ、直径が０．３ｍｍの導体バンプ３０は約１２６μｍ持ち上げて支える。導体バンプ３０の他の製造方法は、センサーホルダ２０にソルダーレジストを印刷し、基板電極２１上のソルダーレジストに円形の開口部を形成し、その開口部に半田ペーストをメタルスクリーンで印刷し、次に、その半田ペーストを再溶融させることでソルダーレジストの開口部にボール状の導体バンプ３０を設置することができる。また、ソルダーレジストの開口部の形状を円弧状に形成することで、円弧状の壁状の導体バンプ３０を形成することもできる。更に他の導体バンプ３０の他の製造方法は、センサーホルダ２０の基板電極２１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形成することも可能である。例えば、直径２５μｍの金線の先端に直径７５μｍ程度に形成した金のボールの導体バンプ３０を、直径０．５ｍｍの円周上に４箇所、基板電極２１にボンディングする。この場合は、この金のボールの導体バンプ３０で支えられる球状弾性表面波素子１０は、その圧電体基材１１の底部が約３μｍ上方に持ち上げられる。この導体バンプ３０を直径０．３ｍｍの円周上に設置する場合は、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の底部は約５０μｍ上方に持ち上げられる。この複数の導体バンプ３０は、その先端を同一平面にそろえる平面状に研磨することもできる。
【００３３】
（球状弾性表面波素子の構造）
球状弾性表面波素子１０は、図１（ａ）に示すように、直径１ｍｍ程度の球形の圧電体基材１１を主要部分とする。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。この球状弾性表面波素子１０には、南極１１Ｓ側に、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂとの素子電極１３を形成する。図１（ｂ）のように、各素子電極１３は、圧電体基材１１の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚ近くの位置から始まり、そのＺ軸１１ｚから垂直方向に圧電体基材１１の球の半径の５割以上の位置に素子電極の縁１３ｃあるいは１３ｄを有する大きさに形成する。すなわち、素子電極１３の長さを球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の長さに形成する。そして、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂの間の間隙から成る素子電極間間隙１４のパターンを形成する。素子電極間間隙１４は、図１（ａ）のように、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後に側面から観察して素子電極１３の位置と導体バンプ３０の位置のずれを確認できるように形成する。
【００３４】
そして、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球面には、結晶のＺ軸１１ｚに垂直な平面で圧電体基材１１の中心を通る平面との交線に添った円環状の周回領域１２を有する。この周回領域１２に、素子配線パターンとその先の北極接続用素子電極１３ａに一体に接続する北極１１Ｎ側の櫛型電極１５Ｎと、素子配線パターンとその先の南極接続用素子電極１３ｂに一体に接続する南極１１Ｓ側の櫛型電極１５Ｓを形成する。これらは金属めっきパターンにより一対形成し、櫛型電極１５Ｎと１５Ｓ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周回領域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、周回領域１２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の球面に圧力が加えられても影響が無く問題を生じない。また、この球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ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こともできる。
【００３５】
この周回領域１２には、例えば、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。また、例えば、気体分子を検出する弾性表面波装置では、周回領域１２に、真空環境中でパラジウム・ニッケル合金の薄膜を約３０ｎｍの厚さに蒸着して感応膜を形成する。周回領域１２に感応膜としてパラジウム・ニッケル合金の薄膜を形成した球状弾性表面波素子１０は、濃度１０ｐｐｍから１００％までの水素濃度を検出するガスセンサとして用いることができる。その他に、周回領域１２にその他の特定の分子に結合する感応膜を形成することで、気体中の微少量の匂い分子を検出する匂いセンサを構成することもできる。
【００３６】
（変形例１）
弾性表面波装置は、変形例１として、図２のように構成することができる。
（変形例１の弾性表面波装置の構造）
図２（ａ）は、変形例１の球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図２（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。直径が約１ｍｍの圧電体基材１１から成る球状弾性表面波素子１０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に接合させた導体バンプ３０とダミーバンプ３０ａに接触させて保持する。変形例１は、センサーホルダ２０に導体バンプ３０とともにダミーバンプ３０ａを設置したことを特徴とする。
【００３７】
（変形例１のセンサーホルダの構造）
図２（ｂ）のように、センサーホルダ２０に、左右の配線パターンと接続する基板電極２１を二箇所形成し、更に孤立ランドパターンを２箇所形成する。それらを、センサーホルダ２０の面上の正方形の各頂点の位置に、基板電極２１同士を対角線の端部に設置し、その対角線に交差する線の端部に孤立ランドパターンを設置する。そして、基板電極２１
に導体バンプ３０を接合するとともに、孤立ランドパターンにダミーバンプ３０ａを接合する。こうして、ダミーバンプ３０ａを導体バンプ３０同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置する。ダミーバンプ３０ａは、球状弾性表面波素子１０に接する位置が、圧電体基材１１の南極１１Ｓ側の球面の一部で、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に接するように、ダミーバンプ３０ａをセンサーホルダ２０に設置し接合する。ダミーバンプ３０ａは導体バンプ３０と同一材料で形成しても良いが、導体バンプ３０とは異なる絶縁材料で形成しても良い。例えば、ダミーバンプ３０ａは、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂あるいはセラミックス等の絶縁材料のボールで形成することが可能である。ダミーバンプ３０ａを絶縁材料で形成する場合は、孤立ランドパターンを省略しても良い。また、２箇所に導体バンプ３０を設置し、導体バンプ３０同士を結ぶ対角線に６０度の角度で交差する第１の線分の端部にダミーバンプ３０ａを２箇所設置し、更に、その対角線に１２０度の角度で交差する第２の線分の端部にダミーバンプ３０ａを２箇所設置し、ダミーバンプ３０ａを合計４箇所に設置することも可能である。導体バンプ３０も２箇所より多く設置することもできる。導体バンプ３０およびダミーバンプ３０ａを４箇所以上に設置することで、球状弾性表面波素子１０を導体バンプ３０およびダミーバンプ３０ａで安定して支えることができる。
【００３８】
（変形例１の球状弾性表面波素子の構造）
図２（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０に、センサーホルダ２０の導体バンプ３０に接触させる北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂとの素子電極１３を形成する。ダミーバンプ３０ａを導体で形成した場合、素子電極１３間に、ダミーバンプ３０ａが接する幅以上の素子電極間間隙１４を設ける。それにより、ダミーバンプ３０ａが素子電極１３の間に位置した場合も、ダミーバンプ３０ａにより素子電極１３同士が短絡させられることが無くなる効果がある。そして、図２（ｂ）のように、各素子電極１３は、圧電体基材１１の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚ近くの位置から、そのＺ軸１１ｚから垂直方向に圧電体基材１１の球の半径の５割以上の位置までの大きさに形成する。
（変形例１の効果）
これにより、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３の位置がセンサーホルダ２０の導体バンプ３０の位置からずれて配置された場合も、素子電極１３の面積が広いため、素子電極１３が導体バンプ３０から外れずに接触して電気接続できる効果がある。すなわち、素子電極が大きく、球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置のずれを十分吸収するので、球状弾性表面波素子１０が容易にセンサーホルダ２０に配置できる効果がある。
【００３９】
（弾性表面波装置の組み立て方法）
以下で、図３から図５により、第１の実施形態の弾性表面波装置の組み立て工程を説明する。
（工程１）
先ず、図３（ａ）に示すように、銅やニッケル等の金属箔をエッチングすることで形成したリング状の収納パターン４１を配列状に形成したガイド基板４０を形成する。このガイド基板４０の収納パターン４１は、例えば、内径が０．３４ｍｍ、外径１ｍｍで厚さが３０μｍの金属箔のリング状に形成し、その収納パターン４１のリングの内縁に、直径１ｍｍの球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎの部分を接触させて収納させられるようにする。ガイド基板４０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の収納パターン４１への挿脱の際に、球状弾性表面波素子１０の周回領域１２がガイド基板４０に触れることがあっても周回領域１２の感応膜が傷付けられる恐れが少ない効果がある。
【００４０】
（工程２）
次に、図３（ｂ）に示すように、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓの部分をエアーピンセット等で掴んで摘んで、その北極１１Ｎの部分をガイド基板４０の収納パターン４１の内縁に接触させて、図４の平面図と図５（ａ）の側面図に示すように球状弾性表面波素子１０をガイド基板４０上に配置する。すなわち、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側を上に向けてガイド基板４０上に配列する。なお、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓの部分に形成する素子電極１３である北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂを、ニッケルや鉄等の強磁性体金属で形成することで、磁力ピンセットで南極１１Ｓの素子電極１３を掴ん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。図４のように、ガイド基板４０の収納パターン４１に球状弾性表面波素子１０を配置することで、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。次に、図４のように、ガイド基板４０の上から球状弾性表面波素子１０の素子電極１３のパターン（図１（ｂ））を観察することで、球状弾性表面波素子１０の配置を確認しつつ球状弾性表面波素子１０を回転させて適切な方向に揃えて配向する。なお、この球状弾性表面波素子１０として、予め容器に満たした被分析溶液に浸漬することで被分析溶液を付着させた球状弾性表面波素子１０を、被分析溶液の容器からピンセットで掴んでガイド基板４０に配置することも可能である。
【００４１】
（工程３）
次に、図５（ｂ）のように、基板電極２１上に導体バンプ３０を設置したプリント配線板から成る図１（ａ）のセンサーホルダ２０を、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の上から重ねる。これにより、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の素子電極１３である北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに、センサーホルダ２０の基板電極２１上の導体バンプ３０を押し当て接触させて保持する。こうすることで、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂを導体バンプ３０で支えることで、この球状弾性表面波素子１０を転がらないように安定に保持することができる効果がある。感応膜が熱に弱い場合は、球状弾性表面波素子１０に熱を加えずに、図５（ｂ）の形で導体バンプ３０を素子電極１３に接するだけで電気接続させた弾性表面波装置を完成させる。ここで、図５（ｂ）の構造にセンサーホルダ２０と一体化された球状弾性表面波素子１０群を被分析溶液に浸漬することで一括して球状弾性表面波素子１０群に被分析溶液を付着させることもできる。
【００４２】
（工程４）
ここで、感応膜が熱に強い場合は、センサーホルダ２０の複数の導体バンプ３０を再溶融させて、その導体バンプ３０に複数の球状弾性表面波素子１０の素子電極１３を押し当て、複数の球状弾性表面波素子１０を一括してセンサーホルダ２０に半田付け接合して固定させる。次に、図５（ｃ）のようにガイド基板４０を外して、センサーホルダ２０と球状弾性表面波素子１０のみから成る弾性表面波装置を製造する。ここで、感応膜が繰り返し使用できない場合も、使用後に半田付け部分を再溶融して球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０から剥がし、感応膜を再生後に球状弾性表面波素子１０を再使用することができる。
【００４３】
以上の製造方法によれば、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３をセンサーホルダ２０の基板電極２１に容易に位置合わせして接触させて電気接続できる効果がある。また、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３の長さを、球状弾性表面波素子１０の球面の直径の半分以上に形成する。この場合は、素子電極１３の端部は、球状弾性表面波素子１０の南極１１ｓから、球状弾性表面波素子の半径の半分以上離れる。それにより、素子電極１３の端部は球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓから球状弾性表面波素子１０の直径の６．７％以上高い位置に来る。そのため、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後でも、球状弾性表面波素子１０の側面から素子電極１３の端部を観察でき、素子電極１３と導体バンプ３０の位置のずれを容易に確認できる効果がある。また、素子電極１３をその他のパターンに形成して、その端部を球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓから球状弾性表面波素子１０の直径の６．７％以上の高さの位置に配置させるようにすることで、同様な効果が得られる。
【００４４】
図５（ｃ）の構造で製造した弾性表面波装置では、球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎを上に向けて、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液を上から、すなわち北極１１Ｎ側から滴下し球状弾性表面波素子１０の球面を周回領域１２の感応膜まで流れ下らせて感応膜に塗布することができる。また、図５（ｃ）の構造にセンサーホルダ２０と一体化された球状弾性表面波素子１０群を被分析溶液に浸漬することで一括して球状弾性表面波素子１０群に被分析溶液を付着させることもできる。
【００４５】
（変形例２）
弾性表面波装置の組み立て方法の変形例２として、工程３以降の工程を以下のように変えて、個々のセンサーホルダ２０に個々の球状弾性表面波素子１０を設置する作業を続けて行うことができる。
（工程３−１）
すなわち、先の実施形態の工程３（図５（ｂ））において、センサーホルダ２０の代わりに、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ部分を保持する窪みを有する第２のガイド基板を用い、ガイド基板４０に設置した球状弾性表面波素子１０の上部である南極１１Ｓの部分に第２のガイド基板を押し当て、第２のガイド基板とガイド基板４０で球状弾性表面波素子１０を支える。
（工程３−２）
次に、その全体の上下を逆さにし、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓの部分を第２のガイド基板の窪みで支える。
（工程３−３）
次に、球状弾性表面波素子１０の上のガイド基板４０を外して上に向けた北極１１Ｎ部分を開放する。
【００４６】
（工程３−４）
次に、第２のガイド基板で保持した球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ部分をエアーピンセットで摘んで第２のガイド基板から持ち上げる。
（工程３−５）
次に、センサーホルダ２０の基板電極２１の上の導体バンプ３０を赤外線で加熱し導体バンプ３０を再溶融する。
（工程３−６）
次に、その導体バンプ３０が冷却して固化する前に球状弾性表面波素子１０の素子電極１３をセンサーホルダ２０の導体バンプ３０に押し当てて半田付け接合することで、球状弾性表面波素子１０を表面実装する。
（工程３−７）
次に球状弾性表面波素子１０を設置するセンサーホルダ２０を所定の位置に設置し、次の実装作業の準備をする。これにより、１個のプリント配線板のセンサーホルダ２０に１個の球状弾性表面波素子１０が設置される。
【００４７】
（工程３−４から３−７の繰り返し）
この工程３−４から工程３−７を自動的に繰り返す。これにより、１個のプリント配線板のセンサーホルダ２０に１個の球状弾性表面波素子１０を自動的に速やかに設置できる効果がある。これにより、個々の球状弾性表面波素子１０を個々のセンサーホルダ２０に低コストで表面実装することができる効果がある。
【００４８】
（変形例３）
ここで、変形例３として、図６の様なセンサーホルダ２０を用いることもできる。
（工程１）
図６（ａ）の、ガイド基板４０と蝶番４２により連結したセンサーホルダ２０を用い、先ず、ガイド基板４０上に球状弾性表面波素子１０を設置する。
（工程２）
次に、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液を球状弾性表面波素子１０の上から、すなわち南極１１Ｓ側から滴下し球状弾性表面波素子１０の球面を流れ下らせ周回領域１２の感応膜まで流して塗布する。
（工程３）
次に、図６（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０をガイド基板４０とセンサーホルダ２０で挟んで保持する。すなわち、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の上から重ねて、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の素子電極１３にセンサーホルダ２０の基板電極２１上の導体バンプ３０を押し当て機械的に接触させることで電気接続させる。
【００４９】
（変形例４）
また、変形例４として、図６（ｂ）の構造に組み立てた後に被分析溶液を滴下することもできる。
（工程１）
図６（ａ）の構造を組み立てる。
（工程２）
次に、図６（ｂ）の構造に組み立てる。
（工程３）
次に、この弾性表面波装置の上下を逆さにして、球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎを上に向ける。
（工程４）
南極１１Ｓをセンサーホルダ２０で保持した状態でガイド基板４０を外して球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ部分を開放する。
（工程５）
次に、被分析蛋白質が溶解している被分析溶液を球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ側から滴下し周回領域１２の感応膜まで流れ下らせて感応膜に塗布する。
（工程６）
次に、再度、ガイド基板４０を球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎ部分に被せて保持させる図６（ｂ）の構造に組み立てる。
（変形例４の効果）
変形例４によると、被分析溶液を滴下する以前に素子電極１３に導体バンプ３０を接触させて電気接続するので、素子電極１３と導体バンプ３０の接点が良好に電気接続できる効果がある。
【００５０】
変形例３および変形例４では、球状弾性表面波素子１０を容易に、着脱可能にしたセンサーホルダ２０およびガイド基板４０から外して、洗浄済みの球状弾性表面波素子１０に速やかに交換できる効果がある。そして、球状弾性表面波素子１０を、ガイド基板４０とセンサーホルダ２０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できる効果がある。
【００５１】
以上のように球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後に、センサーホルダ２０のプリント配線板の配線パターンから、４０ＭＨｚから５００ＭＨｚの矩形波の電気パルスを加え、例えば４５ＭＨｚの近傍のＲＦバースト信号を印加する。このＲＦバースト信号は、基板電極２１を伝達し、次に、導体バンプ３０を介して球状弾性表面波
素子１０の南極接続用素子電極１３ｂおよび北極接続用素子電極１３ａに伝達する。このＲＦバースト信号が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に印加されることで弾性表面波を発生させる。その弾性表面波を周回領域１２を１回から５００回ほど周回させ、周回して戻って来た弾性表面波を、弾性表面波検出部を兼ねる弾性表面波発生部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の周回領域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の周回領域１２の感応膜への物質の結合の有無を検出する。
【００５２】
この検出の正確さを図るために以下のように弾性表面波装置を構成することができる。すなわち、第１の球状弾性表面波素子１０を用意し、その周回領域１２の感応膜に被分析溶液を塗布して蛋白質を結合させ、更に、蛋白質を結合させない第２の球状弾性表面波素子１０を用意する。そして、第１の球状弾性表面波素子１０での測定結果と、第２の球状弾性表面波素子１０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弾性表面波装置を構成することができる。
【００５３】
＜第２の実施形態＞
（球状弾性表面波装置の構造）
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図７（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。第２の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、南極１１Ｓ側に形成した北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに導体バンプ３０を接合させた球状弾性表面波素子１０を製造し、この球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に接触させて電気接続させて保持する点にある。
【００５４】
（センサーホルダの構造）
センサーホルダ２０をプリント配線板で形成し、その上に配線パターンに接続するランドパターンの基板電極２１を形成する。基板電極２１のパターンの長さは、図７（ｂ）のように、圧電体基材１１の中心を通る結晶のＺ軸１１ｚ近くの位置から始まり、そのＺ軸１１ｚから垂直方向に圧電体基材１１の球の半径の５割以上の位置に基板電極の縁２１ｃあるいは２１ｄを有する大きさに形成する。すなわち、基板電極２１は球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の長さに形成する。北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに接合させた導体バンプ３０に接触させて電気接続させるそれぞれの基板電極２１のパターンの間に、基板電極間間隙２２を形成する。ここで、基板電極２１のパターンの長さを球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の長さに形成したため、球状弾性表面波素子１０をセンサーホルダ２０に設置した後に、センサーホルダ２０の面からの傾きが３０度以下の方向の側面から観察すれば基板電極２１のパターンの端部および基板電極間間隙２２の端部を側面から観察できる。そのため、センサーホルダ２０の面からの傾きが３０度以下の方向の側面から観察することで、基板電極２１と球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０の位置のずれを容易に確認することができる効果がある。
【００５５】
（球状弾性表面波素子の構造）
本実施形態では、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０は、半田ボールを、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３、すなわち、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂに接合して形成する。あるいは、導体バンプ３０は、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３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形成することも可能である。そして、球状弾性表面波素子１０に形成した複数の導体バンプ３０の先端を同一平面にそろえる平面状に研磨し、導体バンプ３０の高さを揃えて、平面状のセンサーホルダ２０の基板電極２１に乗るように設置することもできる。４個以上の導体バンプ３０を用いると、球状弾性表面波素子１０を４個以上の支点で支えるため、球状弾性表面波素子１０がセンサホルダ２０上で転がらないように安定に支えることができる。また、球状弾性表面波素子１０の素子電極１３を円弧状に形成し、その素子電極１３に半田ペーストをメタルスクリーンで印刷し、次に、その半田ペーストを再溶融させることで素子電極１３上に円弧状の壁状の導体バンプ３０を形成し、その壁状の導体バンプ３０でセンサーホルダ２０の基板電極２１上に設置することで、球状弾性表面波素子１０がセンサホルダ２０上で転がらないように安定に支えることもできる。
【００５６】
球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０は、圧電体基材１１の南極１１Ｓ側の球面の一部で、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に形成した素子電極１３に接合する。また、導体バンプ３０は２箇所以上設置する。結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の８割より遠い位置の球状弾性表面波素子１０の面は、センサーホルダ２０の平面から５３度以上の急な傾斜角を持ち、その面に接合する導体バンプ３０に大きな回転モーメントを与えるので、その導体バンプ３０が球状弾性表面波素子１０から剥離し易くなる問題を生じる。結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割より短い位置に導体バンプ３０を設置する場合は、そのように狭い領域で導体バンプ３０が球状弾性表面波素子１０を支えるため、球状弾性表面波素子１０がセンサーホルダ２０から転げ易くなる不具合を生じる。
【００５７】
（変形例５）
第２の実施形態の弾性表面波装置は、変形例５として、図８のように構成することができる。
（変形例５の弾性表面波装置の構造）
図８（ａ）は、変形例５の球状弾性表面波素子１０とプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の斜視図である。図８（ｂ）は、センサーホルダ２０側からセンサーホルダ２０を透視して観察した球状弾性表面波素子１０の平面図である。直径が約１ｍｍの圧電体基材１１の表面に素子電極１３を設置し、それに導体バンプ３０を接合させた球状弾性表面波素子１０を、プリント配線板のセンサーホルダ２０の基板電極２１に接触させ電気接続させて保持する。変形例５は、球状弾性表面波素子１０に導体バンプ３０とともにダミーバンプ３０ａを設置したことを特徴とする。
【００５８】
（変形例５の球状弾性表面波素子の構造）
図８（ｂ）のように、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側に、北極接続用素子電極１３ａと南極接続用素子電極１３ｂとの素子電極１３を形成し、更に孤立素子電極パターンを２箇所形成する。それらを、球状弾性表面波素子１０の面上の正方形の各頂点の位置に、素子電極１３同士を対角線の端部に設置し、その対角線に交差する線の端部に孤立素子電極パターンを設置する。そして、素子電極１３に導体バンプ３０を接合するとともに、孤立素子電極パターンにダミーバンプ３０ａを接合する。こうして、ダミーバンプ３０ａを、導体バンプ３０同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置する。孤立素子電極パターンの位置は、結晶のＺ軸１１ｚから垂直に測った距離が圧電体基材１１の球の半径の３割から８割の範囲の南極１１Ｓ側の球面の１つの円環状の領域に孤立素子電極パターンを設置し、そこにダミーバンプ３０ａを接合する。ダミーバンプ３０ａは導体バンプ３０と同一材料で形成しても良いが、導体バンプ３０とは異なる絶縁材料で形成しても良い。ダミーバンプ３０ａを絶縁材料で形成する場合は、孤立素子電極パターンを省略しても良い。
【００５９】
（変形例５のセンサーホルダの構造）
図８（ｂ）のように、センサーホルダ２０に、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３
０に接触させて電気接続する基板電極２１を形成する。ダミーバンプ３０ａを導体で形成した場合、基板電極２１間に、ダミーバンプ３０ａが接する幅以上の基板電極間間隙２２を設ける。それにより、ダミーバンプ３０ａが基板電極２１の間に位置した場合も、ダミーバンプ３０ａにより基板電極２１同士が短絡させられることが無くなる効果がある。そして、図８（ｂ）のように、各基板電極２１のパターンの寸法を、球状弾性表面波素子１０の圧電体基材１１の球の半径以上の寸法に形成する。
（変形例５の効果）
これにより、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０の位置がセンサーホルダ２０の基板電極２１の位置からずれて配置された場合も、基板電極２１の面積が広いため、基板電極２１が導体バンプ３０から外れずに接触して電気接続できる効果がある。すなわち、球状弾性表面波素子１０のセンサーホルダ２０への配置位置のずれを十分吸収するので、球状弾性表面波素子１０が容易にセンサーホルダ２０に配置できる効果がある。
【００６０】
（弾性表面波装置の組み立て方法）
図９に第２の実施形態の弾性表面波装置の組み立て工程を示す。
（工程１）
図９（ａ）の側面図に示すように、先ず、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側を上に向けてガイド基板４０上に配列する。
（工程２）
次に、ガイド基板４０の上から図７（ｂ）のような球状弾性表面波素子１０の素子電極１３のパターンを観察することで、球状弾性表面波素子１０の配置を確認しつつ、球状弾性表面波素子１０の配置を適切な方向に回転させて揃えて配向する。
（工程３）
次に、図９（ｂ）のようにセンサーホルダ２０の平面を、ガイド基板４０の上の球状弾性表面波素子１０の上（南極１１Ｓ側）から球状弾性表面波素子１０に押し当てる。ここで、センサーホルダ２０の平面を押し当てることで、球状弾性表面波素子１０の南極１１Ｓ側に突出している導体バンプ３０がセンサーホルダ２０の平面で押されて球状弾性表面波素子１０が適切な方向に回転され、導体バンプ３０の高さが自動的に揃えられて適切な方向に配向させられる効果がある。こうして、センサーホルダ２０に球状弾性表面波素子１０を設置する。
【００６１】
（変形例６）
ここで、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０をセンサーホルダ２０の基板電極２１に半田付けし、ガイド基板４０を外した弾性表面波装置を製造することができる。
（変形例７）
また、ガイド基板４０は球状弾性表面波素子１０から外さずに、球状弾性表面波素子１０の導体バンプ３０はセンサーホルダ２０の基板電極２１に接触させるのみで半田付けせず、球状弾性表面波素子１０の北極１１Ｎをガイド基板４０で支えることで導体バンプ３０をセンサーホルダ２０の基板電極２１に押し当てる構造の弾性表面波装置を製造することもできる。
【００６２】
（変形例８）
第２の実施形態の変形例８として、工程３以降の工程を以下のように変えて、個々のセンサーホルダ２０に個々の球状弾性表面波素子１０を設置する作業を続けて行うことができる。
（工程３−１）
すなわち、先ず、図９（ｂ）のセンサーホルダ２０の代わりに素子置き基板を用い、ガイド基板４０を設置した球状弾性表面波素子１０の上（南極１１Ｓ側）に平板状の素子置き基板を押し当て、素子置き基板とガイド基板４０で球状弾性表面波素子１０を支える。（工程３−２）
次に、その全体を半回転させて上下を逆さにし、球状弾性表面波素子１０を導体バンプ３０で支えて素子置き基板の上に設置する。
（工程３−３）
次に、球状弾性表面波素子１０の上のガイド基板４０を外して、素子置き基板で保持した球状弾性表面波素子１０の上方の北極１１Ｎ側を開放する。
【００６３】
（工程３−４）
次に、素子置き基板で保持した球状弾性表面波素子１０をエアーピンセットで摘んで素子置き基板から持ち上げる。
（工程３−５）
次に、エアーピンセットで保持されている球状弾性表面波素子１０の下側の導体バンプ３０を赤外線で加熱し導体バンプ３０を再溶融する。
（工程３−６）
次に、その導体バンプ３０が冷却して固化する前にプリント配線板から成るセンサーホルダ２０の所定位置まで球状弾性表面波素子１０を移動させ、その導体バンプ３０をセンサーホルダ２０の基板電極２１上に押し当てて半田付け接合する表面実装を行う。
（工程３−７）
次に、次の球状弾性表面波素子１０を設置するプリント配線板のセンサーホルダ２０を所定の位置に設置し、次の実装作業の準備をする。
【００６４】
（工程３−４から３−７の繰り返し作業）
この工程３−４から工程３−７までの工程を自動的に繰り返して、１個の球状弾性表面波素子１０を１個のプリント配線板のセンサーホルダ２０に設置する実装作業を自動的に高速に行い、低コストで個々の球状弾性表面波素子１０を個々のセンサーホルダ２０に表面実装することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図２】（ａ）本発明の第１の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態のガイド基板の平面図である。（ｂ）本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子とガイド基板の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における球状弾性表面波素子をガイド基板に設置した平面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダに設置する工程を説明する側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例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。
【図７】（ａ）本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図８】（ａ）本発明の第２の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子とセンサーホルダの斜視図である。（ｂ）本発明の第２の実施形態の変形例１の球状弾性表面波素子をセンサーホルダ側からセンサーホルダを透視して観察した平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の球状弾性表面波素子をセンサーホルダに設置する工程を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０・・・球状弾性表面波素子
１１・・・圧電体基材
１１Ｎ・・・北極
１１Ｓ・・・南極
１１ｚ・・・結晶のＺ軸
１２・・・周回領域
１３・・・素子電極
１３ａ・・・北極接続用素子電極
１３ｂ・・・南極接続用素子電極
１３ｃ、１３ｄ・・・素子電極の縁
１４・・・素子電極間間隙
１５・・・弾性表面波発生部
１５Ｎ、１５Ｓ・・・櫛型電極
２０・・・センサーホルダ
２１・・・基板電極
２１ｃ、２１ｄ・・・基板電極の縁
２２・・・基板電極間間隙
３０・・・導体バンプ
３０ａ・・・ダミーバンプ
４０・・・ガイド基板
４１・・・収納パターン
４２・・・蝶番
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の圧電体基材を有し、前記圧電体基材の球面における周回領域で、前記圧電体基材の中心を通る結晶のＺ軸に垂直な平面で前記圧電体基材の中心を通る平面との交線に添った前記周回領域の部分に一対の櫛型電極を有し、前記櫛型電極が前記周回領域に弾性表面波を発生させて周回させ、前記圧電体基材の球面に前記櫛型電極に接続する素子電極を有する球状弾性表面波素子を備え、前記素子電極に接した導体バンプを備え、前記圧電体基材の球面における前記結晶のＺ軸から垂直に測った距離が前記圧電体基材の球の半径の３割から８割の範囲の１つの円環状の領域に接して前記導体バンプを設置し、前記導体バンプをセンサーホルダの基板電極に接させたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記導体バンプを前記基板電極に接合したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記素子電極が、前記結晶のＺ軸近くの位置から、前記結晶のＺ軸から垂直方向に前記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする請求項２記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記センサーホルダにダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを前記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを前記円環状の領域の前記球状弾性表面波素子に接させて設置したことを特徴とする請求項２又は３に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記ダミーバンプを導体で形成し、前記素子電極間の間隙を、前記ダミーバンプが前記球状弾性表面波素子に接する領域より広くしたことを特徴とする請求項４記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記導体バンプを前記素子電極に接合したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記基板電極が、前記結晶のＺ軸近くの位置から、前記結晶のＺ軸から垂直方向に前記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする請求項６記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
前記球状弾性表面波素子にダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを前記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを前記円環状の領域の前記球状弾性表面波素子に接合させたことを特徴とする請求項６又は７に記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
前記ダミーバンプを導体で形成し、前記基板電極間の間隙を、前記ダミーバンプが前記センサーホルダに接する領域より広くしたことを特徴とする請求項８記載の弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記導体バンプを半田ボールで形成したことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１１】
前記導体バンプを前記素子電極および前記基板電極に半田付けしたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１２】
前記導体バンプおよび前記ダミーバンプを４箇所以上に設置したことを特徴とする請求
項１乃至１１の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１３】
前記球状弾性表面波素子を、前記センサーホルダと前記センサーホルダに対向するガイド基板で挟んで保持したことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１】
球状の圧電体基材を有し、前記圧電体基材の球面における周回領域で、前記圧電体基材の中心を通る結晶のＺ軸に垂直な平面で前記圧電体基材の中心を通る平面との交線に添った前記周回領域の部分に一対の櫛型電極を有し、前記櫛型電極が前記周回領域に弾性表面波を発生させて周回させ、前記圧電体基材の球面に前記櫛型電極に接続する素子電極を有する球状弾性表面波素子を備え、前記素子電極に接した導体バンプを備え、前記圧電体基材の球面における前記結晶のＺ軸から垂直に測った距離が前記圧電体基材の球の半径の３割から８割の範囲の１つの円環状の領域に接して前記導体バンプを設置し、前記導体バンプをセンサーホルダの基板電極に接させたことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】
前記導体バンプを前記基板電極に接合したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記素子電極が、前記結晶のＺ軸近くの位置から、前記結晶のＺ軸から垂直方向に前記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする請求項２記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記センサーホルダにダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを前記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを前記円環状の領域の前記球状弾性表面波素子に接させて設置したことを特徴とする請求項２又は３に記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記ダミーバンプを導体で形成し、前記素子電極間の間隙を、前記ダミーバンプが前記球状弾性表面波素子に接する領域より広くしたことを特徴とする請求項４記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記導体バンプを前記素子電極に接合したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記基板電極が、前記結晶のＺ軸近くの位置から、前記結晶のＺ軸から垂直方向に前記圧電体基材の球の半径の５割以上の位置までの大きさを有することを特徴とする請求項６記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
前記球状弾性表面波素子にダミーバンプを接合し、前記ダミーバンプを前記導体バンプ同士を結ぶ対角線に交差する線の端部に設置し、前記ダミーバンプを前記円環状の領域の前記球状弾性表面波素子に接合させたことを特徴とする請求項６又は７に記載の弾性表面波装置。
【請求項９】
前記ダミーバンプを導体で形成し、前記基板電極間の間隙を、前記ダミーバンプが前記センサーホルダに接する領域より広くしたことを特徴とする請求項８記載の弾性表面波装置。
【請求項１０】
前記導体バンプを半田ボールで形成したことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１１】
前記導体バンプを前記素子電極および前記基板電極に半田付けしたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１２】
前記導体バンプおよび前記ダミーバンプを４箇所以上に設置したことを特徴とする請求
項１乃至１１の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【請求項１３】
前記球状弾性表面波素子を、前記センサーホルダと前記センサーホルダに対向するガイド基板で挟んで保持したことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項記載の弾性表面波装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２７８１４９（Ｐ２００８−２７８１４９Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１８６１５（Ｐ２００７−１１８６１５）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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