CN110383684A - 声表面波器件用基板以及伪声表面波元件 - Google Patents

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Abstract

由压电性材料构成,具备传播声表面波的第1面和位于第1面的相反侧的第2面。第2面的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,并且满足算术平均粗糙度(Ra)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Ra/S≥11、算术平均粗糙度(Ra)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Ra/Sm≥6.7中的任一者。此外,第2面的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,并且满足最大高度(Rmax)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Rmax/S≥130、最大高度(Rmax)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Rmax/Sm≥80中的任一者。

Description

声表面波器件用基板以及伪声表面波元件
技术领域
本公开涉及声表面波器件用基板以及伪声表面波元件。
背景技术
声表面波器件是将电信号转换为声表面波来进行信号处理的器件。作为声表面波器件用基板,使用具有压电特性的钽酸锂、铌酸锂等的单晶基板。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-88107号公报
专利文献2:日本特开2003-110390号公报
专利文献3:日本特开昭58-176802号公报
发明内容
本公开的声表面波器件用基板由压电性材料构成,具备传播声表面波的第1面和位于第1面的相反侧的第2面,满足下述(1)~(4)中的至少任一者。
(1)第2面的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,并且算术平均粗糙度(Ra)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Ra/S≥11。
(2)第2面的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,并且算术平均粗糙度(Ra)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Ra/Sm≥6.7。
(3)第2面的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,并且最大高度(Rmax)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Rmax/S≥130。
(4)第2面的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,并且最大高度(Rmax)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Rmax/Sm≥80。
具体实施方式
<声表面波器件用基板>
以下,对本公开的声表面波器件用基板进行说明。声表面波器件用基板由钽酸锂、铌酸锂等具有压电特性的压电性材料基板构成。在本实施方式中,对使用了钽酸锂单晶作为压电性材料的例子进行说明。作为钽酸锂单晶,36°Y~46°Y钽酸锂单晶在声表面波器件中也适用于伪声表面波器件。在本实施方式中,作为基板,对由42°Y钽酸锂单晶构成的伪声表面波器件用基板进行记载。
本实施方式的声表面波器件用基板具备作为传播声表面波的面的第1面和位于该第1面的相反侧的第2面。另外,声表面波器件用基板是具有两个主面的板状体,因此也能够将第1面称为第1主面,将第2面称为第2主面。而且,本实施方式的声表面波器件用基板满足下述(1)~(4)中的至少一者。
(1)第2面的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,并且算术平均粗糙度(Ra)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Ra/S≥11。
(2)第2面的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,并且算术平均粗糙度(Ra)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Ra/Sm≥6.7。
(3)第2面的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,并且最大高度(Rmax)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Rmax/S≥130。
(4)第2面的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,并且最大高度(Rmax)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Rmax/Sm≥80。
如上所述,本实施方式的声表面波器件用基板相对于作为第2面的宽度方向(与面平行的方向)的参数的局部峰的平均间隔(S)、凹凸的平均间隔(Sm),作为第2面的高度方向(与面垂直的方向)的参数的算术平均粗糙度(Ra)、最大高度(Rmax)比较大。
本实施方式的声表面波器件用基板用于声表面波滤波器。在声表面波滤波器中,在声表面波器件用基板的表面形成有激励用的输入电极以及接收用的输出电极。而且,若在输入电极激励表面声波时产生的体波被第2面反射,则输出电极会接收成为寄生(设计上不希望的频率成分)的原因的反射波,声表面波滤波器无法得到所希望的特性,因此声表面波器件用基板的第2面进行了粗糙面化。若第2面被粗糙面化,则体波被散射,由输出电极接收的反射波减少,因此由反射波引起的寄生减少。如今的声表面波器件用基板要求来自第2面的反射波少,并且因粗糙面化加工而产生的缺陷、残留应力少。
本实施方式的声表面波器件用基板的算术平均粗糙度(Ra)、最大高度(Rmax)比较大,因此在第2面中体波被散射,由输出电极接收的反射波减少。因此,由反射波引起的寄生减少。此外,由于局部峰的平均间隔(S)、凹凸的平均间隔(Sm)相对小,因此粗糙面化加工中的缺陷、残留应力少。因此,由粗糙面化加工引起的缺陷、残留应力引起的翘曲、裂纹少。
此外,局部峰的平均间隔(S)也可以为0.0015μm~0.025μm。此外,凹凸的平均间隔(Sm)也可以为0.03μm~0.05μm。在满足这样的结构时,来自第2面的反射波进一步变少,并且因粗糙面化加工而导致的缺陷、残留应力变少。
在本说明书中,最大高度(Rmax)依据JIS B 0601-1982。算术平均粗糙度(Ra)、凹凸的平均间隔(Sm)、局部峰平均间隔(S)依据JIS B 0601:1994。
具备本公开的声表面波器件用基板而构成的伪声表面波元件来自第2面的反射波少,并且因粗糙面化加工而产生的缺陷、残留应力少。
<声表面波器件用基板的制造方法>
作为声表面波器件用基板的制造方法的一例,对由42°Y钽酸锂单晶构成的伪声表面波器件用基板的制造方法进行记载。首先,通过切克劳斯基单晶生长(CZ)法培养由钽酸锂单晶构成的锭。锭的培养的提拉取向与最终的伪声表面波器件用基板的第1面以及第2面(双面)的晶体取向相同。另外,也可以是38°Y等与伪声表面波器件用基板的双面的晶体取向相近的晶体取向。
锭根据需要进行端面磨削,使得双面成为规定的晶体取向后,被圆筒磨削成与伪声表面波器件用基板的直径相同的直径。之后,使用多线切割机等进行切片加工,使得具有规定的晶体取向的双面且成为规定的厚度。
接下来,为了减少通过切片加工产生的翘曲,并且使第2面成为所希望的表面性状,进行研磨(lapping)加工(研磨工序)。研磨工序后的第2面的算术平均粗糙度(Ra)为0.15μm~0.35μm,算术平均粗糙度(Ra)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Ra/S<11,或者算术平均粗糙度(Ra)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Ra/Sm<6.7。或者,最大高度(Rmax)为2.0μm~4.0μm,最大高度(Rmax)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Rmax/S<130,或者最大高度(Rmax)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Rmax/Sm<80。
在研磨加工中使用双面研磨装置即可,例如,使用包含铸铁平板和#1000~#2000的GC磨粒的浆料,以加工压4.9kPa(=50gf/cm2)进行加工。若能够得到所希望的粗面形状,加工条件并不局限于上述条件,能够适当变更。例如,可以在加工中途变更加工压力,也可以分别对第1面和第2面进行单面加工。
接下来,实施蚀刻工序。蚀刻工序将氢氟酸、硝酸或者它们的混合酸作为蚀刻剂进行。另外,在该蚀刻工序中,进行蚀刻,使得第2面的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,算术平均粗糙度(Ra)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Ra/S≥11,或者算术平均粗糙度(Ra)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Ra/Sm≥6.7。或者,进行蚀刻,使得最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,最大高度(Rmax)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Rmax/S≥130,或者最大高度(Rmax)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Rmax/Sm≥80。另外,特别优选的是,进行蚀刻,使得算术平均粗糙度(Ra)为0.25μm~0.35μm,最大高度(Rmax)为3.0μm~4.0μm。
蚀刻条件例如氢氟酸与硝酸的混合比使用体积比为1:1的混合酸,在75℃~85℃下为50分钟至120分钟。在这样的蚀刻条件下,由钽酸锂单晶构成的基板的双面分别被蚀刻约1μm。根据上述蚀刻条件,局部峰的平均间隔(S)为0.0015μm~0.025μm,凹凸的平均间隔(Sm)为0.03μm~0.05μm。
接下来,通过化学机械抛光(CMP)对第1面进行CMP抛光(polishing)。CMP抛光的条件使用以胶体二氧化硅为抛光材料的浆料,使表面压力负荷为30g/cm2以上,使第1面与抛光布接触而进行抛光。根据这样的CMP抛光条件,第2面的形状被维持蚀刻后的形状。
实施例
以下,对本公开的声表面波器件用基板的实施例进行说明。使用高频加热式CZ法单晶培养炉,培养直径108mm、长度100mm的圆筒型钽酸锂单晶。将其用圆筒磨削装置圆筒磨削成直径100mm,进而使用多线切割机进行切片,得到约150张晶体取向42°Y、厚度400μm的基板。在此,利用研磨装置,使用#1000、#1500、#2000的磨粒,在加工压力4.9kPa下研磨得到的基板,使其厚度为约250μm。研磨后的基板使用氢氟酸和硝酸的混合比的体积比为1∶1的混合酸,在75℃~85℃下60蚀刻分钟~90分钟。
作为比较例,使用氢氟酸与硝酸的混合比以体积比计为1∶1的混合酸,在80℃下蚀刻30分钟以与实施例相同的方法进行切片、研磨而得到的基板。
进而,对实施例以及比较例的基板的第1面进行CMP抛光。CMP抛光的条件是使用以颗粒直径30~120nm的胶体二氧化硅作为抛光材料的浆料,使表面压力负荷为80~500g/cm2,使第1面与抛光布接触而进行抛光。此时,得到的第1面的表面粗糙度Ra为0.1~0.2nm的镜面状态。通过上述的方法,得到作为本实施例的试样No.1~4和作为比较例的试样No.5~8。
利用株式会社小坂研究所制的表面粗糙度测定机SE1700α进行所得到的各试样的第2面中的算术平均粗糙度(Ra)、最大高度(Rmax)、局部峰的平均间隔(S)、凹凸的平均间隔(Sm)的测定。
试样No.1的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,算术平均粗糙度(Ra)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Ra/S≥11。
试样No.2的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,算术平均粗糙度(Ra)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Ra/Sm≥6.7。
试样No.3的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,最大高度(Rmax)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Rmax/S≥130。
试样No.4的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,最大高度(Rmax)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Rmax/Sm≥80。
作为与试样No.1对应的比较例的试样No.5的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,算术平均粗糙度(Ra)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Ra/S<11。
作为与试样No.2对应的比较例的试样No.6的算术平均粗糙度(Ra)为0.2μm~0.4μm,算术平均粗糙度(Ra)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Ra/Sm<6.7。
作为与试样No.3对应的比较例的试样No.7的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,最大高度(Rmax)与局部峰的平均间隔(S)的关系为Rmax/S<130。
作为与试样No.4对应的比较例的试样No.8的最大高度(Rmax)为2.5μm~4.5μm,最大高度(Rmax)与凹凸的平均间隔(Sm)的关系为Rmax/Sm<80。
试样No.1~4相对于分别对应的试样No.5~8,来自第2面的反射波少,并且被认为是由粗糙面化加工引起的缺陷、残留应力引起的翘曲、裂纹少。

Claims (9)

1.一种声表面波器件用基板,
由压电性材料构成,具备传播声表面波的第1面和位于该第1面的相反侧的第2面,
该第2面的算术平均粗糙度Ra为0.2μm~0.4μm,并且算术平均粗糙度Ra与局部峰的平均间隔S的关系为Ra/S≥11。
2.一种声表面波器件用基板,
由压电性材料构成,具备传播声表面波的第1面和位于该第1面的相反侧的第2面,
该第2面的算术平均粗糙度Ra为0.2μm~0.4μm,并且算术平均粗糙度Ra与凹凸的平均间隔Sm的关系为Ra/Sm≥6.7。
3.一种声表面波器件用基板,
由压电性材料构成,具备传播声表面波的第1面和位于该第1面的相反侧的第2面,
该第2面的最大高度Rmax为2.5μm~4.5μm,并且最大高度Rmax与局部峰的平均间隔S的关系为Rmax/S≥130。
4.一种声表面波器件用基板,
由压电性材料构成,具备传播声表面波的第1面和位于该第1面的相反侧的第2面,
该第2面的最大高度Rmax为2.5μm~4.5μm,并且最大高度Rmax与凹凸的平均间隔Sm的关系为Rmax/Sm≥80。
5.根据权利要求1或3所述的声表面波器件用基板,其中,
所述局部峰的平均间隔S为0.0015μm~0.025μm。
6.根据权利要求2或4所述的声表面波器件用基板,其中,
所述凹凸的平均间隔Sm为0.03μm~0.05μm。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的声表面波器件用基板,其中,
所述压电性材料为钽酸锂单晶。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的声表面波器件用基板,其中,
声表面波器件用基板是36°Y~46°Y钽酸锂单晶。
9.一种伪声表面波元件,具备权利要求1~8中的任一项所述的声表面波器件用基板,以作为基体。
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