特開 2024-66899 検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024066899

(43)【公開日】2024-05-16

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 5/02 20060101AFI20240509BHJP

【ＦＩ】

G01N5/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022176684

(22)【出願日】2022-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】高野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】青木 洋一

(57)【要約】

【課題】弾性波共振器と外部との熱的な干渉を抑制することが可能な検出装置を提供する。
【解決手段】検出装置は、上面と、前記上面と対向する下面と、を有する基板１０と、前記上面の実装エリアに設けられる弾性波共振器２１と、前記実装エリアを囲み、前記実装エリアと外側とを熱的に分離する第１スリット１４ａと、前記第１スリットに囲まれた第１部分と、前記第１スリットの外側の第２部分と、を有し、前記上面に設けられたベタ導電体層からなる第１グランドパターンＧａと、前記弾性波共振器の共振周波数に基づき、流体中の物質を検出する検出回路と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面と、前記上面と対向する下面と、を有する基板と、
前記上面の実装エリアに設けられる弾性波共振器と、
前記実装エリアを囲み、前記実装エリアと外側とを熱的に分離する第１スリットと、前記第１スリットに囲まれた第１部分と、前記第１スリットの外側の第２部分と、を有し、前記上面に設けられたベタ導電体層からなる第１グランドパターンと、
前記弾性波共振器の共振周波数に基づき、流体中の物質を検出する検出回路と、
を備える検出装置。

【請求項2】

前記第１グランドパターンは、前記第１部分と前記第２部分とを電気的に接続するブリッジを有する請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記基板の内層に、平面視において前記第１グランドパターンと重なって設けられた第２グランドパターンと、
平面視において、前記ブリッジまたはその近傍に、前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとを電気的に接続する、内部に金属層が設けられたコンタクトホールを備える請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

平面視において前記実装エリアと重なる前記下面に、前記弾性波共振器を駆動する電源回路または前記弾性波共振器を発振させる発振回路が設けられる請求項３記載の検出装置。

【請求項5】

前記電源回路または前記発振回路を囲み、前記電源回路または前記発振回路と外側とを熱的に分離する第２スリットとを有し、前記下面に設けられた第３グランドパターンを備える請求項４に記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出装置に関し、例えば弾性波共振器を有する検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

気体または液体等の流体内の特定物質を検出する検出装置として、弾性波共振器を用いる検出装置が知られている（例えば特許文献１）。プリント基板のグランドパターンにスリットを設けることが知られている（例えば特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１１５９２７号公報

【特許文献2】特開２０１９－１４０１３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）等のＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）共振器またはＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振器などの共振周波数は、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）を用いた共振器の共振周波数より高い。高周波特性を考慮すると、コプレーナ導波路のように、信号線を囲むようにグランドパターンを配置する構成となる。このため、弾性波共振器を搭載する基板の表面にグランドパターンが設けられる。また、グランドパターンを介し、弾性波共振器と弾性波共振器の外の回路等とが熱的に干渉しやすい。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、弾性波共振器と外部との熱的な干渉を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上面と、前記上面と対向する下面と、を有する基板と、前記上面の実装エリアに設けられる弾性波共振器と、前記実装エリアを囲み、前記実装エリアと外側とを熱的に分離する第１スリットと、前記第１スリットに囲まれた第１部分と、前記第１スリットの外側の第２部分と、を有し、前記上面に設けられたベタ導電体層からなる第１グランドパターンと、前記弾性波共振器の共振周波数に基づき、流体中の物質を検出する検出回路と、を備える検出装置である。

【0007】

上記構成において、前記第１グランドパターンは、前記第１部分と前記第２部分とを電気的に接続するブリッジを有する構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記基板の内層に、平面視において前記第１グランドパターンと重なって設けられた第２グランドパターンと、平面視において、前記ブリッジまたはその近傍に、前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとを電気的に接続する、内部に金属層が設けられたコンタクトホールを備える構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、平面視において前記実装エリアと重なる前記下面に、前記弾性波共振器を駆動する電源回路または前記弾性波共振器を発振させる発振回路が設けられる構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記電源回路または前記発振回路を囲み、前記電源回路または前記発振回路と外側とを熱的に分離する第２スリットとを有し、前記下面に設けられた第３グランドパターンを備える構成とすることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、弾性波共振器と外部との熱的な干渉を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１（ａ）および図１（ｂ）は、実施例１における基板の平面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）および図１（ｂ）のＡ－Ａ断面図である。

【図2】図２（ａ）は、図１（ａ）のチップ２０付近の拡大図であり、図２（ｂ）は、チップ２０のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、実施例１の検出装置を示すブロック図である。

【図4】図４は、比較例１における基板の平面図である。

【図5】図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１におけるスリット付近の拡大平面図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、実施例１におけるスリット付近の拡大平面図である。

【図7】図７（ａ）および図７（ｂ）は、実施例１におけるスリット付近の拡大平面図である。

【図8】図８は、実施例１における基板の別の例の断面図である。

【図9】図９（ａ）および図９（ｂ）は、実施例２における基板の平面図である。

【図10】図１０は、図９（ａ）および図９（ｂ）のＡ－Ａ断面図である。

【図11】図１１は、実施例３における基板の平面図である。

【図12】図１２は、実施例３の検出装置のブロック図である。

【図13】図１３は、実施例３の変形例１における基板の平面図である。

【図14】図１４は、実施例３の変形例２における基板の拡大平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照し実施例について説明する。

【実施例0014】

以下、実施例１の検出装置を説明する。図１（ａ）は、多層基板である基板１０の平面図である。図１（ｂ）は、多層基板である基板１０における上から２層目の導電体層の平面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）では、導電体層１２ａおよび１２ｂをクロスハッチングにより図示し、コンタクトホール１３ａおよび１３ｂを点線で図示している。なお、コンタクトホール１３ａおよび１３ｂは、ビアホールまたはスルーホールである。コンタクトホール１３ａおよび１３ｂ内には金属層が設けられている。基板１０の厚さ方向をＺ方向、基板１０の上面に平行な方向をＸ方向およびＹ方向とする。なお、弾性波共振器２１と発振回路２２とを接続する信号線路（配線）を図示し、それ以外の線路（配線）については省略した。

【0015】

検出装置の基板１０は、多層の導電体層１２ａ～１２ｃを含み、この導電体層１２ａ～１２ｃの間を絶縁するために、複数の絶縁体層１１ａおよび１１ｂが設けられ、両者は交互に積層されている。図１（ａ）～図１（ｃ）では、導電体層１２ａ～１２ｃは３層であり、絶縁体層１１ａおよび１１ｂは、２層である。基板１０の導電体層１２ａ～１２ｃは、２層以上である。回路基板の規模により、導電体層の層数は４層以上となってもよい。この絶縁体層１１ａおよび１１ｂには、導電体層１２ａ～１２ｃ間を電気的に接続するために、内部に金属層が設けられたコンタクトホール１３ａおよび１３ｂがそれぞれ設けられている。

【0016】

絶縁体層１１ａの上面に導電体層１２ａが設けられている。この導電体層１２ａは、ベタのグランドパターンＧａ、配線（図示してない）および信号用のパッドＳ１ａおよびＳ２ａなどを有する。導電体層１２ａのうちグランドパターンＧａは、電磁シールドを目的として、絶縁体層１１ａの上面のほぼ全面に渡り設けられている。

【0017】

パッドＳ１ａ、Ｓ２ａおよび配線などを、グランドパターンＧａから電気的に絶縁するため、導電体層１２ａに開口１６ａが設けられる。また、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）の熱移動を抑制するため、導電体層１２ａにスリット１４ａが設けられる。さらには、下層の絶縁体層１１ｂにチップを実装する場合は、導電体層１２ａにチップを実装するための開口部が設けられる場合もある。なお、このスリット１４ａおよび開口１６ａは、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、導電体層１２ａを除去して形成されている。

【0018】

導電体層１２ａの開口１６ａは、パッドＳ１ａおよびＳ２ａの周辺を囲んで形成される。この絶縁体層１１ａの上面には、チップ２０が接着剤等により実装されている。チップ２０の上面には、図２に示すように、弾性波共振器２１が設けられている。この弾性波共振器２１は、例えばＦＢＡＲである。弾性波共振器２１とパッドＳ１ａおよびＳ２ａとはボンディングワイヤ２４ａおよび２４ｂによりそれぞれ電気的に接続されている。

【0019】

図１（ａ）に示すように、四角の実線で囲んだエリアは、発振回路２２が設けられる領域である。このエリアには、発振回路２２を構成する複数の受動素子と、その受動素子に電気的に接続される配線が設けられる。グランドパターンＧａは、この受動素子または配線と導通しないように、離間して設けられている。この発振回路２２は、集積回路により構成されていてもよい。発振回路２２の詳細の図示を省略している。

【0020】

発明のポイントであるスリット１４ａは、水平方向へ流れる熱移動の抑制を目的として設けられる。よって、スリット１４ａは、チップ２０（すなわち弾性波共振器２１）および開口１６ａを離間して囲むように設けられている。実施例２において後述するように、基板１０の下面に、熱源となる電源回路または発振回路などが設けられている場合、スリット１４ａで囲まれた領域は、基板１０の下面の電源回路または発振回路などで発生する熱を取り込むことができる。チップ２０の下面にパッドが形成される場合には、パッドＳ１ａおよびＳ２ａはチップ２０に重なるように形成される。

【0021】

絶縁体層１１ａの上面のほとんどは、グランドパターンＧａを用いシールドされている。よって、基板１０内からの、不要輻射などに起因するノイズまたは時間軸方向の信号波形のゆらぎ（ジッタ）は、グランドパターンＧａにより、改善される。しかし、ベタのグランドパターンＧａは、熱放射または横方向の熱伝導などの作用により、放熱性がよい。このため、少しの環境の影響（例えば風などの影響）により、弾性波共振器２１が出力する検出信号にノイズまたはジッタが発生してしまう。

【0022】

しかも、チップ２０の弾性波共振器２１には、気体中の物質を検出するための感応膜が設けられている。この感応膜が形成された弾性波共振器２１に、熱的な外乱が加わると、弾性波共振器の出力する信号にノイズまたはジッタが発生し、検出精度が低下する課題が発生する。例えば２５℃の室温において平衡になった弾性波共振器２１に、弾性波共振器２１の温度を上昇または下降させる環境が影響すると、弾性波共振器のノイズまたはジッタの原因となる。

【0023】

そのため、弾性波共振器２１が形成されたチップ２０を、自己発熱により加熱、またはチップ２０以外の部品により加熱もしくは冷却して、弾性波共振器２１を一定の温度に維持することが重要である。例えば、２５℃の室温に対して、弾性波共振器２１の温度を４０℃程度の高温に保持、または１０℃程度の低温に保持する。これにより、熱外乱が加わっても、その熱による外乱を小さくできる。そこで、実施例１から３では、例えば、弾性波共振器２１を４０℃程度の高温に保持させることを考えた。

【0024】

実施例１から３では、グランドパターンＧａの主な特質であるシールド性を維持しつつ、弾性波共振器２１の温度を一定に保持するために、以下の３つの対策を施した。

【0025】

第１の対策：チップ２０をスリット１４ａで囲む。
スリット１４ａは、図１（ｃ）に示すように、導電体層１２ａをライン状に絶縁体層１１ａまで取り除いた部分である。例えば、このスリット１４ａによりチップ２０を完全に囲むと完全に横方向の熱伝導は分断される。図１（ａ）に示す例では、スリット１４ａによりチップ２０を囲むため、横方向の熱伝導のパスが少なくなる。よって、グランドパターンＧａを介した横方向の熱伝導が抑制される。

【0026】

第２の対策：チップ２０を含めた不要輻射対策（グランド対策）
スリット１４ａでチップ２０を完全に囲むと、スリット１４ａの内側の領域１７ａに設けられたグランドパターンと、スリット１４ａの外側の領域１７ｂに設けられたグランドパターンと、に分断される。すると、両者のグランドパターンのグランド電位が異なり、グランド電位が安定しない。

【0027】

そのため、スリット１４ａはチップ２０を完全に囲まず、スリット１４ａを設けない部分、つまりブリッジ１５ａを設けている。図１（ａ）では、上下（±Ｙ）左右（±Ｘ）のスリット１４ａにブリッジ１５ａを１つずつ設けている。このブリッジ１５ａの個数は、任意である。また、コンタクトホール１３ａ内の金属層は、導電体層１２ａを導電体層１２ａよりも下層にある導電体層１２ｂに電気的に接続する。

【0028】

一方、領域１７ａおよび１７ｂのグランドパターンＧａは、ブリッジ１５ａにおいて、接続されている。このブリッジ１５ａの部分がネックとなり導電体層１２ａが絞られるため、抵抗成分が発生する。よって、コンタクトホール１３ａを分散させて設け、グランドパターンＧａをグランド電位に固定している。これにより、弾性波共振器２１の温度を一定に保持しつつ、不要輻射に関するノイズを抑制できる。

【0029】

第３の対策：基板１０の下面のチップ２０の領域に熱源を設置する。
詳細は、実施例２において説明する。

【0030】

続いて、図１（ｂ）は、３層の導電体層１２ａ～１２ｃを有する基板１０の内、真ん中の導電体層１２ｂを図示している。導電体層１２ｂは、ベタのグランドパターンＧｂおよび配線Ｓ１ｂおよびＳ２ｂを含む。ベタのグランドパターンＧｂ（第２グランドパターン）は絶縁体層１１ｂの上面のほぼ全面に設けられている。グランドパターンＧｂは、基板１０の内層に、平面視においてグランドパターンＧａと重なって設けられている。

【0031】

グランドパターンＧｂと、配線Ｓ１ｂおよびＳ２ｂとの電気的分離のために、開口１６ｂが設けられている。開口１６ｂは、導電体層１２ｂを、エッチング法を用い取り除くことにより形成される。

【0032】

２本の配線Ｓ１ｂおよびＳ２ｂの左端（－Ｘ端）は、チップ２０と電気的に接続されたパッドＳ１ａおよびＳ２ａとコンタクトホール１３ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。２本の配線Ｓ１ｂおよびＳ２ｂの右端（＋Ｘ端）は、コンタクトホール１３ａを介して発振回路２２を構成する素子と接続されている。そして、この２本の信号用の配線Ｓ１ｂおよびＳ２ｂとグランドパターンＧｂとでコプレーナ導波路を形成する。これにより、高周波特性が改善される。

【0033】

ベタのグランドパターンＧｃは絶縁体層１１ｂの下面のほぼ全面に設けられている。グランドパターンＧｂとＧｃとは、絶縁体層１１ｂを貫通するコンタクトホール１３ｂ内の金属層により電気的に接続されている。

【0034】

基板１０は、ＦＲ４などのプリント基板を用いた積層基板である。絶縁体層１１ａおよび１１ｂは、例えばガラスエポキシ樹脂である。なお、絶縁体層１１ａおよび１１ｂは、セラミックでもよい。基板１０は、プリプレグを用いた多層基板でもよい。導電体層１２ａ～１２ｃおよびコンタクトホール１３ａおよび１３ｂ内の金属層は、例えば銅からなる。ボンディングワイヤ２４ａおよび２４ｂは、アルミニウムまたは金などからなる細線である。

【0035】

続いてチップ２０の説明をする。
図２（ａ）は、図１（ａ）で示すチップ２０の拡大図であり、図２（ｂ）は、チップ２０のＡ－Ａ断面図である。

【0036】

チップ２０は、開口１６ａ内のパッドＳ１ａとＳ２ａとの間の絶縁体層１１ａの上面に接着剤３７等により接合されている。チップ２０が実装されるエリアは実装エリア２７である。チップ２０は、グランドパターンＧａ上に実装されていてもよい。チップ２０には、上面側に弾性波共振器２１が設けられている。ここでは、弾性波共振器２１は、ＦＢＡＲである。この弾性波共振器２１は、チップ２０の基板３１上にキャビティである空隙３５を介し下部電極３２が設けられ、この下部電極３２と上部電極３６で圧電層３４を挟んでいる。圧電層３４を挟み下部電極３２と上部電極３６とが重なる領域は弾性波が振動する共振領域３８となる。平面視においてこの共振領域３８は空隙３５と重なる。さらに、上部電極３６上に感応膜２６が設けられている。感応膜２６は、気体または液体内の特定の物質を選択して吸着させる。なお、後述する実施例３のように、感応膜２６を備えない弾性波共振器がチップ２０上に設けられてもよい。特定の物質が感応膜２６に吸着されると、弾性波共振器２１の共振周波数が低くシフトする。

【0037】

弾性波共振器２１の右側（＋Ｘ側）には、共振領域３８から右（＋Ｘ）に下部電極３２が延在する。下部電極３２上にボンディングワイヤ２４ａを接続するため金メッキされたパッド３３ａが設けられる。さらに、弾性波共振器２１の左側（－Ｘ側）には、共振領域３８から左（－Ｘ）に上部電極３６が延在する。上部電極３６上にボンディングワイヤ２４ｂを接続するため金メッキされたパッド３３ｂが設けられる。パッド３３ａおよび３３ｂは、ボンディングワイヤ２４ａおよび２４ｂ、パッドＳ１ａ、Ｓ２ａ、コンタクトホール１３ａ、配線Ｓ１ｂおよびＳ２ｂなどを介して発振回路２２と電気的に接続される。

【0038】

チップ２０の基板３１は、シリコン基板、サファイア基板、石英基板、ガラス基板、セラミック基板またはＧａＡｓ基板である。下部電極３２および上部電極３６は、例えばルテニウム（Ｒｕ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）またはイリジウム（Ｉｒ）等の単層膜またはこれらの膜から複数種類を選択した積層膜である。

【0039】

圧電層３４は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜、窒化ガリウム（ＧａＮ）膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）膜、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）膜またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）膜である。パッド３３ａおよび３３ｂは、例えば金層等の金属層である。

【0040】

感応膜２６は、例えば有機高分子材料等のポリマー、有機材料、無機材料または有機無機材料等の多孔質体、または有機材料および無機材料等の粉粒体である。ポリマーは、溶媒に溶かされたポリマーを塗布して乾燥させたものである。無機材料は、スパッタ法で成膜されたものである。

【0041】

図３は、実施例１の検出装置を示すブロック図である。図３に示すように、基板１０上に弾性波共振器２１と発振回路２２が設けられている。この発振回路２２は弾性波共振器２１を発振させる。

【0042】

検出回路４０は、測定器４１および算出器４２を備えている。測定器４１は、発振回路２２が出力する発振信号の周波数を測定する。算出器４２は、測定器４１が測定した発振信号の周波数の変化量に基づき、気体内の特定の物質の濃度または気体内のにおい等を判定し検出する。このように、検出回路４０は、弾性波共振器２１の共振周波数に基づき、流体中の物質を判定し検出する。

【0043】

［比較例１：スリット１４ａが設けられない例］
図４は、比較例１における基板の平面図であり、上層の絶縁体層１１ａに設けられた導電体層１２ａおよびチップ２０を示している。この比較例１では、スリット１４ａは設けられていない。その他の構成は実施例１と同じである。

【0044】

弾性波共振器２１を動作させると、弾性波共振器２１に電流が流れ発熱する。これを自己発熱という。自己発熱は、弾性波共振器２１の電気抵抗に起因する発熱と、共振するときの機械的振動に起因する発熱とが原因と考えられる。弾性波共振器２１が共振するときの機械的振動では、例えば、空気抵抗、または振動する圧電層３４が固定端から受ける反作用力で、その振動を阻害する力が発生する。このため、機械的エネルギーの損失が生じる。これが、熱エネルギーに変換されるため、弾性波共振器２１の温度が上昇する。弾性波共振器２１では、この熱の発生が起きる。特に、ＦＢＡＲでは、高周波で振動し、機械的振動に起因する熱が顕著に生じる。このため、弾性波共振器２１としてＦＢＡＲを用いて、ＦＢＡＲの自己発熱を用いることが好ましい。

【0045】

また、弾性波共振器２１の共振周波数は、ＱＣＭ（Quartz Crystal Microbalance）を用いた共振器の共振周波数より２桁高く１ＧＨｚ～５ＧＨｚである。このような高周波信号を扱う基板１０では、不要輻射が発生してもベタのグランドパターンＧａによりノイズを低減することができる。これにより、電磁界的な干渉を抑制し、位相雑音特性の向上など高周波特性を向上させる。

【0046】

しかし、導電体層１２ａは熱伝導率が高いため、熱が伝導しやすい。このため、矢印のように、熱５０がグランドパターンＧａを介し周囲に拡散する。このため、チップ２０の温度は基板１０上の周囲の状態に影響され、安定しない。弾性波共振器２１の共振周波数は温度依存性が大きい。このため、熱５０の拡散が大きいと、チップ２０の温度の変動が大きくなる。これにより、弾性波共振器２１の共振周波数が大きく変化してしまう。これにより、検出回路４０の特定物質の検出精度が低下してしまう。

【0047】

一方、実施例１では、図１（ａ）のように、導電体層１２ａ（第１導電体層）により形成されたベタ導電体層であるグランドパターンＧａ（第１グランドパターン）には、弾性波共振器２１を囲むスリット１４ａ（第１スリット）を有する。グランドパターンＧａは、スリット１４ａに囲まれた領域１７ａ（第１部分）と、スリット１４ａの外側の領域１７ｂ（第２部分）と、を有する。領域１７ａは、実装エリア２７の外側に設けられる。スリット１４ａと実装エリア２７は、領域１７ａを挟んで離間している。このスリット１４ａにより、弾性波共振器２１の自己発熱により発生した熱は、スリット１４ａで囲まれた領域１７ａ内にとどまる。また、実施例２のような基板１０の下面に設けられた発振回路２２などの熱源もチップ２０の温度上昇に寄与する。熱源からの熱は、スリット１４ａの内側にとどまる。よって、この温度上昇が所定の温度で平衡に達する。つまりチップ２０の温度が室温よりも高い温度でほぼ一定となる。よって熱の外乱による弾性波共振器２１の温度の上昇および下降を小さくでき、熱の影響による共振周波数の変化を小さくできる。よって、検出回路４０の特定物質の検出精度を向上できる。

【0048】

以下、実施例１のいくつかの変形例を示す。
図５（ａ）から図７（ｂ）は、実施例１におけるスリット付近の拡大平面図である。

【0049】

図５（ａ）に示すように、グランドパターンＧａは、弾性波共振器２１を完全に囲むスリット１４ａを有する。スリット１４ａに囲まれた領域は、領域１７ａとして示し、スリット１４ａの外側の領域は、領域１７ｂとして示した。この領域１７ａと１７ｂとは、スリット１４ａにより完全に電気的、および熱的に分離していてもよい。この場合、領域１７ａ内のグランドパターンＧａは下層のグランドパターンＧｂ（図８）とコンタクトホール１３ａを介してグランド電位に接続される。このように、領域１７ａと領域１７ｂは、独立にコンタクトホール１３ａおよびグランドパターンＧｂを介してグランド電位に接続される。このため、領域１７ａと１７ｂとの間にインダクタンス成分が生じ、グランド電位が安定しない場合がある。

【0050】

図５（ｂ）に示すように、ベタのグランドパターンＧａは、領域１７ａと１７ｂとを電気的に接続するブリッジ１５ａを有する。よって、ブリッジ１５ａを介し領域１７ａと領域１７ｂは導通するため、領域１７ａと１７ｂとの間のインダクタンス成分が減少し、グランド電位が安定する。さらに、領域１７ａと１７ｂとは、コンタクトホール１３ａおよびグランドパターンＧｂを介し接続される。この経路もグランドレベルの強化に寄与する。領域１７ａと１７ｂとの間の熱伝導を抑制するためには、ブリッジ１５ａの長さＬ１ａは小さい方がよい。しかし、ブリッジ１５ａの長さＬ１ａが小さいと、領域１７ａにおけるグランドパターンＧａのグランドレベルが低下してしまう。これらの観点から、ブリッジ１５ａの長さＬ１ａの合計は、スリット１４ａの長さＬ２ａの合計の１／２倍以下が好ましく、１／５倍以下がより好ましく、１／５０倍以上が好ましい。

【0051】

図６（ａ）を説明する。ここではスリット１４ａと隣のスリット１４ａとの間のブリッジ１５ａにコンタクトホール１３ｘが設けられている。このブリッジ１５ａの部分は、グランドパターンＧａの幅が絞られている部分であり、抵抗成分が発生しやすい。よって、ブリッジ１５ａにコンタクトホール１３ｘを設け、下層のグランドパターンＧｂと電気的に接続する。これにより、領域１７ａ、１７ｂおよびブリッジ１５ａは、よりグランドレベルが強化される。よって不要輻射が浸入しても、ノイズの発生が抑制されるため、安定したグランド電位を確保できる。

【0052】

続いて、図６（ｂ）を説明する。コンタクトホール１３ｘは、ブリッジ１５ａよりやや内側の領域１７ａとブリッジ１５ａよりやや外側の領域１７ｂに設けられ、合計２つのコンタクトホール１３ｘがブリッジ１５ａの両端に設けられている。ブリッジ１５ａを細くした場合、ブリッジ１５ａにコンタクトホール１３ｘを設けにくい場合がある。このような場合には、コンタクトホール１３ａをブリッジ１５ａに設けることなくブリッジ１５ａの両側に設けてもよい。

【0053】

続いて図７（ａ）、図７（ｂ）を説明する。図７（ａ）のコンタクトホール１３ｘは、ブリッジ１５ａの領域１７ａ側に設けられ、図７（ｂ）は、ブリッジ１５ａの領域１７ｂ側に設けられている。

【0054】

図６（ａ）から図７（ｂ）のように、コンタクトホール１３ａ内の金属層は、ブリッジ１５ａまたはその近傍のグランドパターンＧａに、グランドパターンＧａとグランドパターンＧｂとを電気的に接続する。これにより、安定したグランド電位を確保できる。なお、ブリッジ１５ａの近傍とは、例えば、ブリッジ１５ａの延伸方向に直交する方向にブリッジ１５ａの長さＬ１ａ以内の領域１７ｃである。コンタクトホール１３ｘの少なくとも一部が領域１７ｃに位置すればよい。

【0055】

続いて、図８を説明する。図８に示すように、スリット１４ａでは、導電体層１２ａに加え絶縁体層１１ａが除去されている。例えば、プリント基板は、ガラス繊維、ガラスまたはアルミナなどの粉体が混入されている場合がある。これは、基板の熱伝導率を高めている。そのため、実施例１から３において、スリット１４ａでは、導電体層１２ａと絶縁体層１１ａとの両方が除去されていてもよい。

【実施例0056】

図９（ａ）から図１０に示すように、基板１０は、絶縁体層１１ａを上下に挟む導電体層１２ａおよび１２ｂを備えている。絶縁体層の層数は２層以上でもよく、導電体層の層数は３層以上でもよい。絶縁体層１１ａの下面に導電体層１２ｂが設けられている。導電体層１２ｂのグランドパターンＧｂ（第３グランドパターン）には開口１６ｂおよびスリット１４ｂが設けられている。基板１０の下面には、発振回路２２（または電源回路）が搭載されている。スリット１４ｂ（第２スリット）は発振回路２２（または電源回路）を囲むように設けられ、電源回路または発振回路２２と外側とを熱的に分離する。スリット１４ｂの間には、グランドパターンＧｂが残存したブリッジ１５ｂが設けられている。

【0057】

このスリット１４ｂ内に、発振回路２２（または電源回路）において発生した熱が留まる。その熱は、基板１０の厚み方向へと伝わる。

【0058】

前述の第３の対策について
弾性波共振器２１を４０℃またはそれ以上、１０℃またはそれ以下の温度に一定に保持するには、弾性波共振器２１以外に熱源または冷却源を設けることが考えられる。実施例２の図９（ａ）から図１０では、チップ２０の実装エリアに対応する基板１０の下面に、発振回路２２または電源回路などが設置されている、この発振回路２２または電源回路は、比較的大きな電流を扱うため熱源となる。熱は、基板１０の厚み方向にも伝わる。このため、発振回路２２または電源回路において発生する熱は、チップ２０の温度の上昇に大きく寄与する。また、発振回路２２とチップ２０との接続経路が短くなり、発振特性が改善する。

【0059】

一方、冷却源として、別途ペルチェ素子などを基板１０の下面に設けて、チップ２０を冷却してもよい。

【0060】

以上のように、スリット１４ａおよび１４ｂを用い、横方向に逃げていく熱を抑止しつつ、ブリッジ１５ａおよび１５ｂとコンタクトホール１３ａでグランド電位を維持し、さらには、裏面に熱源である回路を設けることで、弾性波共振器２１を高温で維持できる。