CN104365019B - 复合基板 - Google Patents

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Abstract

复合基板10由支承基板12和压电基板14贴合而成，本实施方式中，支承基板12与压电基板14通过粘合层16贴合。该复合基板10的支承基板12由透光性氧化铝陶瓷制作，因此，较之于支承基板由不透明的陶瓷制作的情况，FCB时容易定位。此外，支承基板12的可见光区域(360～750nm)中的直线透过率及前方全光线透过率分别优选10％以上及70％以上。

Description

复合基板
技术领域
本发明关于复合基板。
背景技术
以往所知的是，在贴合了支承基板和压电基板的复合基板上，设置电极而制作弹性波装置。在这里，弹性波装置用作例如，手机等通信机器中的带通滤波器。此外所知的是，复合基板中，作为压电基板使用了铌酸锂或钽酸锂，作为支承基板使用了硅、石英或陶瓷(参照专利文献1)。作为陶瓷，记载有作为封装材料所通用的。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本专利特开2006-319679号公报
发明内容
但是，以往的复合基板，支承基板由不透明的陶瓷制作，因此存在倒装焊接(FCB)时难以定位的问题。具体的，如图6所示，FCB时，使贴合了支承基板112和压电基板114的复合基板110为压电基板114在下、支承基板112在上，必须将压电基板114上的Au制球形凸点114a与印刷基板102上的电极极板102a的位置相合(定位)。定位通过配置在支承基板112一侧的摄像头边确认边进行。此时，虽然压电基板114透明、但由于支承基板112是不透明的陶瓷，因此不容易透过支承基板112定位。
本发明为了解决此种课题而作，主要目的是提供FCB时容易定位的复合基板。
本发明的复合基板，是贴合了支承基板和压电基板的复合基板，所述支承基板的材料是透光性陶瓷。
根据本发明的复合基板，较之于支承基板由不透明的陶瓷制作的情况，FCB时容易定位。即，通常压电基板是透明的，FCB时，压电基板在下、支承基板在上，但由于支承基板为透光性陶瓷所制，因此透过支承基板可以确认压电基板的位置(设置在压电基板上的球形凸点的位置等)。因此，容易定位。
本发明的复合基板中，所述支承基板的可见光区域(360～750nm、下同)中的直线透过率及前方全光线透过率分别优选10％以上及70％以上。这样，可以更确切地获得上述的本发明的效果。
本发明的复合基板中，所述支承基板的前方全光线透过率优选为波长200nm时在80％以上。这样，在压电基板表面形成光致抗蚀剂膜后，使用波长200nm附近的UV进行光致抗蚀剂膜的曝光时，抑制压电基板与支承基板的界面的反射、使得高精度的图案绘制成为可能。此外，曝光装置的分辨率以k×λ/NA定义(k：系数、λ：光源的波长、NA：投影物镜的数值孔径)，因此通过短波长曝光可以形成微细图案。在这里，优选支承基板的表背两面中的至少一个面为粗糙面(例如轮廓算数平均偏差Ra为5～20nm)。此时，较之于表背两面为镜面(例如轮廓算数平均偏差Ra为0.5～2nm)的情况，波长200nm时的前方全光线透过率的值变高。特别是，支承基板的两面为粗糙面时，波长200nm时的前方全光线透过率的值更高，因此优选。
本发明的复合基板中，所述支承基板和所述压电基板介由粘合层贴合，所述粘合层的折射率优选为所述支承基板的折射率与所述压电基板的折射率之间的值。这样，从压电基板的上方照射的光容易通过粘合层及支承基板。
本发明的复合基板中，所述支承基板也可以具备有空腔。支承基板可以通过透光性陶瓷原料的成形烧结而得到，因此，制作具备有空腔的支承基板时，使用可以得到具备有空腔的成形体的模具即可。因此，无需遮蔽或蚀刻工序。例如，作为支承基板，不使用透光性陶瓷基板而使用硅基板时，要在该硅基板上制作空腔，需要以下一连串的工序，首先在硅基板的一个面(与压电基板的接合面的相反一侧的面)覆盖掩膜，然后将该掩膜曝光·显影，之后蚀刻未掩膜的部分。
本发明的复合基板中，优选所述支承基板的热膨胀率为4～9ppm/℃。这样，高温下的热膨胀小、温度特性改善效果良好。
本发明的复合基板中，优选所述支承基板的平均结晶粒径为10μm～50μm。这样，由于平均结晶粒径小，可以减少不需要的体波的反射。此外，UV透过率、强度也变高。
本发明的复合基板中，优选所述支承基板的材料为透光性氧化铝陶瓷。透光性氧化铝陶瓷所构成的支承基板的特性如下。
·直线透过率 可见光区域中在10％以上
·前方全光线透过率 可见光区域中在70％以上(波长200nm时在80％以上)，该透过率在波长短于300nm的短波长一侧急速上升。
·氧化铝纯度 99.9％以上
·结晶粒径 10～50μm
·热膨胀率 4～9ppm/℃
附图说明
[图1]显示复合基板10的构成概略的侧视图。
[图2]显示复合基板10的制造工序的侧视图。
[图3]使用复合基板10制作的单端口SAW谐振子30的侧视图。
[图4]支承基板A～C的前方全光线透过率光谱的图表。
[图5]测定装置40的说明图。
[图6]显示复合基板110搭载于印刷基板102时的样子的说明图。
符号说明
10，110 复合基板、12，112 支承基板、14，114 压电基板、16 粘合层、24 压电基板、30 单端口SAW谐振子、32，34 IDT电极、36 反射电极、40 测定装置、41 积分球、42 板、44 孔、46 光源、48 检测器、102 印刷基板、102a 电极极板、114a球形凸点、S 试料。
具体实施方式
接着，使用附图说明本发明的实施方式。图1是显示本发明的实施方式之一的复合基板10的构成概略的侧视图。
复合基板10，如图1所示，贴合了支承基板12和压电基板14，本实施方式中，支承基板12与压电基板14通过粘合层16贴合。该复合基板10形成为一处为平面的圆形。该平面的部分是被称为定向平面(OF)的部分，例如，在弹性表面波装置的制造工序中的诸项操作时，用于进行晶片位置和方向的检测等。
支承基板12是氧化铝纯度在99％以上、热膨胀率为4～9ppm/℃的透光性氧化铝陶瓷基板。该支承基板12的可见光区域中的直线透过率在10％以上。此外，支承基板12的可见光区域中的前方全光线透过率在70％以上，波长200nm时在80％以上、优选85％以上、更优选90％以上。支承基板12的两面的算术表面粗糙度Ra为0.5～20nm。在这里，较之于支承基板12的两面均为镜面(例如Ra为0.5～2nm)的情况，一个面为镜面、另一个面为粗糙面(例如Ra为5～20nm)的话，前方全光线透过率变高，因此优选，两面均为粗糙面的话，前方全光线透过率更高，因此优选。支承基板12的平均结晶粒径为10μm～50μm。
压电基板14是可以传播弹性波(例如弹性表面波)的压电体的基板。作为压电基板14的材料，可举出例如，钽酸锂、铌酸锂、硼酸锂、水晶等。它们的热膨胀率为13～16ppm/℃。此种压电基板14是透明的。
粘合层16是粘合支承基板12和压电基板14的层。粘合层16的材料并无特别限定，但优选具有耐热性的有机粘合剂，可举出例如，环氧系粘合剂和丙烯酸系粘合剂等。此外，粘合层16的折射率是支承基板12的折射率与压电基板14的折射率之间的值。该粘合层16的厚度在1μm以下，优选0.2～0.6μm。
关于此种复合基板10的制造方法的一例，使用图2如下说明。图2是显示复合基板10的制造工序的侧视图。首先，准备具有OF的规定直径及厚度的支承基板12。此外，准备与支承基板12相同直径的压电基板24(参照图2(a))。压电基板24比压电基板14厚。然后，将粘合剂均匀涂布在支承基板12的表面和压电基板24的背面中的至少一方。然后，贴合两基板12、24，粘合剂为热固化性树脂时加热使其固化，粘合剂为光固化性树脂时照射光使其固化，成为粘合层16(参照图2(b))。然后，用研磨机将压电基板24研磨薄至规定厚度，成为压电基板14，得到复合基板10(参照图2(c))。
如此得到的复合基板10，之后使用一般的光刻技术形成电极，将复合基板10制为多个弹性表面波装置的集合体后，通过切割切成1个1个弹性表面波装置。复合基板10成为弹性表面波装置之单端口SAW谐振子30的集合体时的样子如图3所示。单端口SAW谐振子30，是通过光刻法技术，在压电基板14的表面形成IDT电极32、34和反射电极36。IDT电极32、34例如如下形成。首先，在压电基板14上涂布光致抗蚀剂，通过光掩模向光致抗蚀剂照射光。接着浸渍于显影液，除去不要的光致抗蚀剂。光致抗蚀剂为负性光致抗蚀剂时，光致抗蚀剂中照射到光的部分残留在压电基板14上。另一方面，光致抗蚀剂为正性光致抗蚀剂时，光致抗蚀剂中未照射到光的部分残留在压电基板14上。然后将电极材料(例如Al)全面蒸镀，除去光致抗蚀剂，由此可以得到梳形的IDT电极32、34。IDT电极32为+极、IDT电极34为-极，互相交互排列形成图案。然后，邻接的+极相互之间的间隔(周期间隔)相当于波长λ，音速v除以波长λ的值相当于共振频率fr。
根据以上详述的本实施方式的复合基板10，由于支承基板12由透光性氧化铝陶瓷制作，因此较之于支承基板由不透明的陶瓷所制作的情况，FCB时容易定位。即，FCB时，透明的压电基板14在下、支承基板12在上，但由于支承基板12由透光性陶瓷所制，因此可以透过支承基板12确认压电基板14的位置(设置在压电基板14上的Au制球形凸点的位置等)。因此，容易定位。此外，由于复合基板10的支承基板12的可见光区域中的直线透过率及前方全光线透过率分别在10％以上及70％以上，因此可以更确切地得到此种效果。
此外，由于支承基板12的热膨胀率小于压电基板14，因此温度变化时的压电基板14的大小变化可以通过支承基板12抑制。因此，可以抑制使用该复合基板10制作的弹性波装置的相对于温度的频率特性的变化。特别是，由于复合基板10的支承基板12的热膨胀率为4～9ppm/℃，因此高温下的热膨胀小、弹性波装置的温度特性改善效果良好。
进一步的，复合基板10的前方全光线透过率在波长200nm时在80％以上。因此，在压电基板24的表面形成光致抗蚀剂膜后，使用波长200nm附近的UV进行光致抗蚀剂膜的曝光时，使得抑制压电基板24与支承基板12的界面的反射、实现高精度的图案绘制成为可能。此外，曝光装置的分辨率以k×λ/NA定义(k：系数、λ：光源的波长、NA：投影物镜的数值孔径)，因此通过短波长曝光可以形成微细图案。
此外，由于粘合层16的折射率是支承基板12的折射率与压电基板14的折射率之间的值，因此从压电基板14的上方照射的光容易通过粘合层16及支承基板12。
此外，由于支承基板12的平均结晶粒径为10μm～50μm，较小，因此可以减少不需要的体波的反射。此外，UV透过率、强度也变高。
另外，本发明不受上述的实施方式的任何限定，当然可在本发明的技术领域所属范围内以各种方式实施。
例如，上述的实施方式中，说明的是使用复合基板10制作弹性波装置之一的弹性表面波装置的情况，但也可使用复合基板10制作兰姆波器件或薄膜体声波谐振器(FBAR)等其他的弹性波装置。
上述的实施方式中，支承基板12与压电基板14通过粘合层16贴合而制作了复合基板10，但也可将支承基板12与压电基板14直接接合贴合而制作复合基板。将两基板12、14直接接合贴合时，例如可举出以下方法。即，首先，洗净两基板12、14的接合面，除去附着在该接合面的杂质(氧化物和吸附物等)。接着，向两基板12、14的两基板接合面照射氩气等惰性气体的离子束，由此在除去残留杂质的同时使接合面活化。然后，在真空中、常温下使两基板12、14贴合。
上述的实施方式中，支承基板12也可具备有空腔。支承基板12可以通过透光性氧化铝陶瓷原料的成形烧结而得到，因此，制作具备有空腔的支承基板12时，使用可以得到具备有空腔的成形体的模具即可。因此，无需遮蔽或蚀刻工序。例如，作为支承基板12，不使用透光性氧化铝陶瓷基板而使用硅基板时，要在该硅基板上制作空腔，需要以下一连串的工序，首先在硅基板的一个面(与压电基板的接合面的相反一侧的面)覆盖掩膜，然后将盖掩膜曝光·显影，之后蚀刻未掩膜的部分。
上述的实施方式中，支承基板12为透光性氧化铝陶瓷基板，但支承基板12也可以是氧化铝以外的具有透光性的陶瓷基板。此时，也可以得到FCB时容易定位的效果。
[实施例]
[透光性氧化铝基板(支承基板A～C)]
通过如下制法准备直径的透光性氧化铝基板。首先，调制混合了表1成分的浆料。另外，使用的α-氧化铝粉末为比表面积3.5～4.5m2/g、平均一次粒径0.35～0.45μm的。
[表1]
将该浆料于室温下注入铝合金制的模具后，室温下放置1小时。接着，40℃下放置30分钟，促进其固化后脱模。另外，在室温、然后在90℃下分别放置2小时，得到板状的粉末成形体。将得到的粉末成形体在大气中进行1100℃煅烧(预烧结)后，将煅烧体载于钼制的板上，在上侧留有0.1～0.5mm的缝隙的状态下，在氢：氮＝3：1(体积比)的气氛中以1700～1800℃进行烧结。然后，将该烧结体载于钼制的板上，再于其上放置钼制的砝码，在氢：氮＝3：1(体积比)的气氛中以1700～1800℃实施退火处理。通过在烧结时在上侧留有缝隙排出添加物(主要是氧化镁等)的同时，在退火处理时放置砝码(施加负荷)与烧结同等温度下退火，促进了致密化。如此得到了透光性氧化铝基板。
准备3块该透光性氧化铝基板，第1个是两面磨削的支承基板(以下称为支承基板A)，第2个是两面研磨的支承基板(以下称为支承基板B)，第3个是一个面研磨、一个面磨削的支承基板(以下称为支承基板C)。磨削使用金刚石磨粒、#1500的磨石进行。研磨是将磨削后的表面用平均粒径0.5μm的金刚石磨粒进行精研、再对表面使用胶体二氧化硅浆料和硬质聚氨酯研磨垫进行抛光。对于各支承基板，使用触针式表面粗糙度测量仪测定轮廓算数平均偏差(Ra)。此外，通过后述的图5的测定装置40测定前方全光线透过率。这些结果如表2所示。此外，图4显示的是前方全光线透过率光谱的图表。进一步的，测定各支承基板的平均结晶粒径、热膨胀系数、可见光区域中的直线透过率。这些结果也如表2所示。
另外，前方全光线透过率基于图5的测定装置40所得到的测定值算出。图5的测定装置，是将积分球41的开口部用试料S(厚度3mm)堵住，将有孔44(直径)的板42放置在试料S的上面，在此状态下使光源46发出的光通过孔44、照射至试料S，用积分球41聚集通过了试料S的光，通过检测器48测定该光的强度。前方全光线透过率通过下式求得。
前方全光线透过率＝100×(测定的光的强度)/(光源的强度)
[表2]
※1＝测定波长。
[实施例1(复合基板)]
在支承基板A上，用涂布器涂布折射率1.9的环氧系粘合剂至厚度在1μm以下。粘合剂的折射率为LiTaO3(折射率2.1)与透光性氧化铝(折射率1.7)之间的值时，从LiTaO3的上方照射的光容易通过粘合层及支承基板A(光的透过性变好)。因此，使用了折射率1.9的环氧系粘合剂。将另外准备的230μm厚的42Y-X LiTaO3压电基板(切割角为旋转Y切的42°Y切X传播LiTaO3压电基板)与支承基板A粘合，以约150℃的温度低温烧结。将压电基板的表面用研磨机粗磨，使压电基板的厚度薄至25μm。再将该表面同样地用胶体二氧化硅和硬质聚氨酯研磨垫进行精密抛光，使表面镜面化。此时的压电基板的厚度为20μm。最后投入250℃的烘箱，使粘合剂完全固化，作为复合基板。
在该复合基板的压电基板上，通过光刻工序形成由铝构成的梳形IDT电极，制作SAW共振器。IDT电极通过使用波长193nm的ArF的曝光机、通过剥离(lift-off)形成。剥离中，首先，在压电基板的表面涂布负性光致抗蚀剂，通过光掩模向负性光致抗蚀剂照射光。接着浸渍于显影液，除去不要的负性光致抗蚀剂。由此，负性光致抗蚀剂中照射到光的部分残留在压电基板上。然后将电极材料的Al全面蒸镀，除去负性光致抗蚀剂，由此得到期望图案的IDT电极。IDT电极的周期间隔为4.5μm。用网络分析仪测定得到的SAW共振器，室温下，在920MHz附近发现共振频率。进一步的，将该SAW共振器设置在恒温槽内，测定温度在-20～90℃变化时的共振频率。通过这些测定数据算出的TCF(频率温度系数)为-25ppm/℃，较之于LT单板的SAW共振器，发现有约15ppm/℃的温度特性改善。通过使用短波长的光，图案化精度提升，随着电极的周期间隔偏差而产生的共振器频率的偏差也降低了。
[比较例1(复合基板)]
除了作为支承基板，使用Si基板代替透光性氧化铝基板以外，根据实施例1的制法制作复合基板，在压电基板上制作SAW共振器。光刻工序的曝光时，压电基板与支承基板的接合界面有UV光反射，较之于实施例1，IDT电极的图案化精度变差。因此，共振频率的偏差大于实施例1。
本申请以2012年6月13日申请的美国专利临时申请第61/658988号为优先权主张的基础，本说明书中通过引用包含其全部内容。
工业可利用性
本发明可用于弹性表面波装置、兰姆波器件和薄膜体声波谐振器(FBAR)等的弹性波装置。

Claims (5)

1.一种复合基板，其为由支承基板和压电基板贴合而成的复合基板，
所述支承基板的材料为透光性陶瓷，
所述支承基板与所述压电基板通过粘合层贴合，所述粘合层的折射率，是所述支承基板的折射率与所述压电基板的折射率之间的值；
所述支承基板的前方全光线透过率在波长200nm时为80％以上，所述支承基板的表背两面中的至少一个面的轮廓算术平均偏差Ra为5～20nm。
2.根据权利要求1所述的复合基板，其中，所述支承基板在波长为360～750nm的可见光区域中，直线透过率为10％以上、前方全光线透过率为70％以上。
3.根据权利要求1或2所述的复合基板，其中，所述支承基板具备有空腔。
4.根据权利要求1或2所述的复合基板，其中，所述支承基板的材料为透光性氧化铝陶瓷。
5.根据权利要求1或2所述的复合基板，其中，所述支承基板的平均结晶粒径为10μm～50μm。
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