CN105340178A

CN105340178A - 弹性波装置

Info

Publication number: CN105340178A
Application number: CN201480036216.1A
Authority: CN
Inventors: 多井知义; 浜岛章; 堀裕二
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2034-06-05
Also published as: TWI613844B; CN105340178B; DE112014003124T5; WO2015001900A1; JP6426089B2; KR20160026890A; KR102254964B1; US20160112029A1; US10230349B2; TW201519483A; JPWO2015001900A1

Abstract

一种弹性波装置(10)，是端面反射型的弹性波装置，在压电基板(12)与支撑基板(14)相接合而成的近长方体状复合基板(15)中的压电基板(12)上，配置有一对相互插入的IDT电极(16)、(18)。压电基板(12)的侧面中的与弹性波传播方向正交的第1侧面(12a)的缺口尺寸，在弹性波波长λ的1/10以下。压电基板(12)的侧面中的与弹性波传播方向平行的第2侧面(12b)的缺口尺寸，大于第1侧面(12a)的缺口尺寸，例如在波长λ的1/2以上、50倍以下。

Description

弹性波装置

技术领域

本发明涉及弹性波装置。

背景技术

以往，作为弹性波装置，提出了使用基板端面反射弹性波的端面反射型的弹性波装置。端面反射型的弹性波装置中，通过形成在压电基板上的IDT(InterdigitalTransducer)电极所激发的弹性波传播至基板的端面，在该端面反射。此种端面反射型的弹性波装置例如如下制造。即，首先，将圆盘状的压电晶片和热膨胀系数小于该压电晶片的支撑晶片接合，制作圆盘状的复合晶片。接着，在该复合晶片的压电晶片上分割出多个规定尺寸的矩形区域，在各个矩形区域形成IDT电极。然后，通过划片机等切割装置，将复合晶片按矩形区域切割。如此，得到具备有压电基板与支撑基板接合而成的近长方体状复合基板，以及形成在压电基板上的IDT电极的弹性波装置。另外，使用复合基板是为了减小温度变化时的压电基板的大小变化，抑制弹性波装置的对于温度变化的频率特性变化。

但是，切割复合晶片时，压电晶片的切割面会产生缺口，其成为寄生信号(因共振而在峰前后产生的小而不需要的峰)增加的原因。为了抑制此种寄生信号，专利文献1、2中，采用如下的制法。即，专利文献1中，采用的顺序是：(1)在形成IDT电极前，在矩形区域周边，用划片机设置切割沟；(2)接着研磨压电晶片的表面，除去切割沟的开口附近的缺口，(3)接着形成IDT电极，(4)然后使用宽度小于切割沟的划片机，切下弹性波装置。另一方面，专利文献2中，采用的顺序是：(1)在复合晶片中设置了压电晶片的多个矩形区域上，分别形成IDT电极；(2)接着在每个矩形区域，通过激光切割法，从支撑晶片侧切槽至未到达压电晶片的深度；(3)然后通过施加可以分割支撑晶片的应力，切下弹性波装置。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本专利特开2002-261559号公报

【专利文献2】日本专利特开2002-9583号公报

发明内容

但是，上述的专利文献1、2中，虽然记载了通过除去弹性波反射端面、即与弹性波传播方向正交的端面的缺口而抑制寄生信号，但没有考虑与弹性波传播方向平行的端面。本发明者们发现，与弹性波传播方向平行的端面是没有缺口的光滑面时，该端面会反射不需要的弹性波，成为寄生信号增加的一个原因。

本发明的主要目的是解决此种课题，更确切地抑制端面反射型的弹性波装置中的寄生信号。

本发明的弹性波装置，

是端面反射型的弹性波装置，在支撑基板与压电基板相接合而成的近长方体状复合基板中的所述压电基板上，配置有一对相互插入的IDT电极，

所述压电基板的侧面中的与弹性波传播方向正交的第1侧面的缺口尺寸，在弹性波波长λ的1/10以下，

所述压电基板的侧面中的与弹性波传播方向平行的第2侧面的缺口尺寸，大于所述第1侧面的缺口尺寸，在弹性波波长λ的1/2以上、50倍以下。

该弹性波装置中，由于反射期望波长的弹性波的第1侧面的缺口尺寸在弹性波波长λ的1/10以下，因此第1侧面上的反射量充分提高。此外，由于难以产生第1侧面位置偏离引起的弹性波相位变化，因而可以抑制伴随相位变化而产生的寄生信号。另一方面，由于第2侧面的缺口尺寸大于第1侧面的缺口尺寸、在弹性波波长λ的1/2以上、50倍以下，因此不需要的波长的弹性波难以在第2侧面反射，这一点也可以抑制寄生信号的发生。第2侧面的缺口尺寸不足波长λ的1/2时，不需要的波长的弹性波容易在第2侧面反射，容易发生寄生信号，因此并不理想。第2侧面的缺口尺寸超过波长λ的50倍时，谐振器的Q值会恶化，因此并不理想。

本发明的弹性波装置中，所述第2侧面的缺口尺寸优选在弹性波波长λ的12.5倍以上、50倍以下。这样的话，可以进一步抑制寄生信号的发生。

本发明的弹性波装置中，优选所述支撑基板的热膨胀系数小于所述压电基板。这样的话，可以减小温度变化时的压电基板大小的变化，抑制弹性波装置的相对于温度变化的频率特性的变化。

附图说明

【图1】弹性波装置10的侧视图。

【图2】弹性波装置10的平面图。

【图3】图2的A-A截面图。

【图4】显示弹性波装置10的制造流程的侧视图。

【图5】切割的说明图。

符号说明

10弹性波装置，12压电基板，12a第1侧面，12b第2侧面，14支撑基板，15复合基板，16、18IDT电极，16a、18a基部，16b、18b宽电极栅线，16c、18c细电极栅线，22压电晶片，24支撑晶片，25复合晶片。

具体实施方式

接着，根据附图说明本发明的实施方式。图1及图2是本实施方式的弹性波装置10的侧视图及平面图，图3是图2的A-A截面图。

弹性波装置10是端面反射型的弹性波装置，在压电基板12与支撑基板14接合而成的近长方体状复合基板15中的压电基板12上，配置有一对相互插入的IDT电极16、18。

压电基板12是可以传播声表面波(SAW)的基板。作为该压电基板12的材质，可举出钽酸锂(LT)、铌酸锂(LN)、铌酸锂-钽酸锂固溶体单晶、水晶、硼酸锂、氧化锌、氮化铝、硅酸镓镧(LGS)、钽酸镓镧(LGT)等。其中，优选LT或LN。这是因为LT和LN的SAW的传播速度快，机电耦合系数大，因而适合用作高频率并且宽频带频率用的弹性波装置。压电基板12的厚度并无特别限定，例如可以是0.2～50μm。该压电基板12具有与弹性波传播方向(SAW传播方向)正交的第1侧面12a、与SAW传播方向平行的第2侧面12b。被激发的SAW的波长为λ、互相相对的第1侧面12a相互间的距离为L(参照图3)的话，L设计为λ/2的整数倍。

支撑基板14的热膨胀系数小于压电基板12，通过直接键合在压电基板12的背面而接合，或者通过有机粘合层接合。通过使支撑基板14的热膨胀系数小于压电基板12，可以抑制温度变化时的压电基板12的大小变化，可以抑制将复合基板15用于弹性波装置10时的频率特性的温度变化。作为支撑基板14的材质，可举出硅、蓝宝石、氮化铝、氧化铝、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等，优选硅或蓝宝石。此外，支撑基板14的厚度并无特别限定，例如可以是200～1200μm。

复合基板15是压电基板12与支撑基板14接合而成。接合可以采用直接键合，也可以采用通过有机粘合层接合的间接接合。此种复合基板15为近长方体状，其尺寸并无特别限定，例如纵横可以是1mm×2mm或2mm×2.5mm等。

IDT电极16具备有：与SAW传播方向平行的基部16a；从基部16a起，向着与SAW传播方向正交的方向延伸的宽电极栅线16b；从基部16a起，向着与SAW传播方向正交的方向延伸、配置在SAW传播方向端部的细电极栅线16c。此外，IDT电极18也相同的具备有基部18a、宽电极栅线18b、细电极栅线18c。两IDT电极16、18互不接触，分离配置。具体的，IDT电极16的2个宽电极栅线16b中的一方配置为插入到IDT电极18的相邻2个宽电极栅线18b之间，另一方配置为插入到宽电极栅线18b和细电极栅线18c之间。在这里，被激发的弹性表面波波长为λ的话，如图3所示，宽电极栅线16b、18b的宽度为λ/4，邻接的电极栅线的缝隙宽度也是λ/4，细电极栅线16c、18c的宽度是λ/8。

此种弹性波装置10中，被IDT电极16、18激发的波长λ的SAW传播至压电基板12的第1侧面12a，在第1侧面12a反射。本实施方式中，由于第1侧面12a的缺口尺寸在SAW波长λ的1/10以下，因此第1侧面12a上的反射量充分提高。此外，由于第1侧面12a的面精度高，难以产生第1侧面12a的位置偏离所引起的SAW的相位变化，因此可以抑制伴随相位变化所产生的寄生信号。另一方面，第2侧面12b的缺口尺寸大于第1侧面12a的缺口尺寸，具体在波长λ的1/2以上、50倍以下。因此，不需要的波长的SAW难以在第2侧面12b反射，这一点也可以抑制寄生信号的发生。

接着，使用图4如下说明弹性波装置10的制造方法。图4显示的是弹性波装置10的制造流程的侧视图。

首先，准备好具有定向平面(OF)的圆盘状压电晶片22、以及相同形状的支撑晶片24(参照图4(a))。接着，将两晶片22、24的接合面洗净，除去附着在该接合面的污物。接着，通过向两晶片22、24的接合面照射氩等惰性气体的离子束，除去残留的杂质(氧化膜、吸附物等)的同时，使接合面活性化。然后，在真空中，常温下使得两晶片22、24的OF位置一致并使两晶片22、24贴合(参照图4(b))。接着，将压电晶片22的表面研磨至规定的厚度，完成复合晶片25(参照图4(c))。接着，在复合晶片25中的压电晶片22的表面，形成弹性波装置用的电极。压电晶片22的表面被分区为形成多个弹性波装置，在各弹性波装置对应的位置上，通过光刻法技术形成上述的IDT电极16、18。最后，沿着分区切割复合晶片25，由此得到多个弹性波装置10(参照图4(d))。

图5是切割的说明图，(a)是复合晶片25的平面图，(b)是(a)的虚线包围处的放大图。切割复合晶片25时，对于成为弹性波装置10的第1侧面12a的切割线CLa的切割面，选择相应刀片进行切割，使缺口尺寸在波长λ的1/10以下。此外，对于成为弹性波装置10的第2侧面12b的切割线CLb的切割面，通过调整转速、进给速度，或者选择粗度、厚度不同的刀片进行切割，使缺口尺寸在波长λ的1/2以上、50倍以下。另外，缺口尺寸指的是切割面的凹凸的最大值。

根据以上说明的本实施方式的弹性波装置10，由于反射期望波长λ的SAW的第1侧面12a的缺口尺寸在SAW波长λ的1/10以下，因此第1侧面12a上的反射量充分提高。此外，由于难以产生第1侧面12a的位置偏离引起的的SAW相位变化，因而可以抑制伴随相位变化而产生的寄生信号。另一方面，由于第2侧面12b的缺口尺寸大于第1侧面12a的缺口尺寸(具体是波长λ的1/2以上、50倍以下)，因此不需要的波长的SAW难以在第2侧面12b反射，这一点也可以抑制寄生信号的发生。

另外，本发明不受上述实施方式的任何限定，当然可以在属于本发明的技术范围内以各种方式实施。

例如，上述实施方式中，切割线CLa和切割线CLb是使用刀片切割的，但也可以使用激光切割法切割。此时，可以根据各切割线CLa、CLb的缺口尺寸设定激光照射条件。或者，通过激光照射条件将两切割线CLa、CLb切割为光滑的切割面后，用锉刀等磨粗切割线CLb的切割面，加大缺口尺寸。

上述实施方式中，压电晶片22与支撑晶片24使用离子束直接键合而贴合，但除了使用离子束的方法以外，也可采用使用等离子、中性原子束的方法。

上述实施方式中，压电晶片22与支撑晶片24通过直接键合而贴合，但也可以通过有机粘合层接合。此时，首先，在支撑基板14的表面及压电基板12的背面中的一方或两者均匀涂布有机粘结剂，在两者重合状态下使有机粘结剂固化，由此接合。

【实施例】

[实施例1]

准备好以SAW的传播方向为X，切削角为旋转Y切割板的圆盘状42°Y切割X传播LT基板(厚度250μm)作为压电晶片。此外，准备好圆盘状的Si(111)基板(厚度230μm)作为支撑晶片。将两晶片投入2×10^-6(Pa)的真空室，向表面照射60秒的氩气束。照射后，使两晶片的照射面相互接触，以2000kg加压，通过直接键合，将两晶片接合。将接合体从真空室取出，将LT面磨削至30μm。然后，一边滴下金刚石研磨浆(粒径1μm)，一边用锡研磨盘研磨至25μm。再一边滴下胶体二氧化硅(粒径20nm)，一边用聚氨酯抛光垫研磨至20μm，制为弹性波装置用复合晶片。接着，通过光刻工序，在复合晶片的LT表面上的多个矩形区域(2mm×1mm)上形成IDT电极，按该矩形区域的尺寸切割，得到多个弹性波装置。SAW的波长λ的设计值为4μm。切割使用刀片。沿着与SAW传播方向正交方向(图5的切割线CLa)进行切割的刀片，使用厚度0.05mm、#2000，以转速29000rpm、进给速度20mm/s切割。沿着与SAW传播方向平行方向(图5的切割线CLb)进行切割的刀片，使用厚度0.1mm、#500的刀片，以转速29000rpm、进给速度50mm/s切割。得到的弹性波装置的与SAW传播方向正交的第1侧面的缺口尺寸为0.4μm(λ的0.1倍)，与SAW传播方向平行的第2侧面的缺口尺寸为50μm(λ的12.5倍)。实施例1相关的数据汇总于表1。

[实施例2]

与实施例1同样，制作形成有IDT电极的复合晶片。将该复合晶片根据表1的实施例2所示的加工条件进行切割。得到的弹性波装置的第1侧面的缺口尺寸为0.4μm(λ的0.1倍)，第2侧面的缺口尺寸为2μm(λ的0.5倍)。

[实施例3]

与实施例1同样，制作形成有IDT电极的复合晶片。将该复合晶片根据表1的实施例3所示的加工条件进行切割。得到的弹性波装置的第1侧面的缺口尺寸为0.4μm(λ的0.1倍)，第2侧面的缺口尺寸为200μm(λ的50倍)。

[比较例1]

与实施例1同样，制作形成有IDT电极的复合晶片。将该复合晶片根据表1的比较例1所示的加工条件进行切割。得到的弹性波装置的第1及第2侧面的缺口尺寸均在10μm以下，具体为0.4μm(λ的0.1倍)。

[比较例2]

与实施例1同样，制作形成有IDT电极的复合晶片。将该复合晶片根据表1的比较例2所示的加工条件进行切割。得到的弹性波装置的第1侧面的缺口尺寸为0.4μm(λ的0.1倍)，第2侧面的缺口尺寸为240μm(λ的60倍)。

[比较例3]

与实施例1同样，制作形成有IDT电极的复合晶片。将该复合晶片根据表1的比较例3所示的加工条件进行切割。得到的弹性波装置的第1侧面的缺口尺寸为2.0μm(λ的0.5倍)，第2侧面的缺口尺寸为50μm(λ的12.5倍)。

【表1】

[评价]

对于实施例1～3及比较例1～3，评价1端口谐振器的特性。其中，寄生信号峰的强度如表1所示，实施例1～3中为2～2.7dB，与此相对，比较例1～3中为5～7dB。从该结果可知，使第1侧面的缺口尺寸在弹性波波长λ的1/10以下、第2侧面的缺口尺寸在弹性波波长λ的1/2以上、50倍以下(特别是12.5倍以上、50倍以下)，可以抑制寄生信号的发生，较为理想。

本申请以2013年7月2日申请的日本国专利申请第2013-138588号作为主张优先权的基础，本说明书中通过引用包含其全部内容。

另外，本发明当然也不限定于任何上述实施例。

工业可利用性

本发明可以用于SAW滤波器等弹性波装置。

Claims

1.一种弹性波装置，是端面反射型的弹性波装置，在支撑基板与压电基板相接合而成的近长方体状复合基板中的所述压电基板上，配置有一对相互插入的IDT电极，

2.根据权利要求1所述的弹性波装置，其中，所述第2侧面的缺口尺寸，在弹性波波长λ的12.5倍以上、50倍以下。

3.根据权利要求1或2所述的弹性波装置，其中，所述支撑基板的热膨胀系数小于所述压电基板的热膨胀系数。