CN202931261U

CN202931261U - 用于弹性波装置的复合基板

Info

Publication number: CN202931261U
Application number: CN 201220640030
Authority: CN
Inventors: 多井知义; 堀裕二
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2022-11-28

Abstract

本实用新型涉及一种通过粘合压电基板(11)和支撑基板(12)而形成的用于弹性波装置的复合基板(1)，其中，复合基板(1)在23℃温度环境下以使支撑基板(12)在下方的状态放置于平坦面(P)时，复合基板(1)沿着所述压电晶体的X轴以其形状呈朝向上侧的凹形状的方式弯曲，并且在100mmΦ范围的所述X轴的SORI为50μm≤SORI≤500μm。通过用这种方式控制SORI，能够消除在制造弹性波装置的工序中发生的弯曲，并能够防止复合基板(1)的破损和图案形成不良。

Description

用于弹性波装置的复合基板

技术领域

本实用新型涉及一种用于弹性波装置的复合基板，特别是涉及一种通过粘合压电基板和支撑基板而形成的用于弹性波装置的复合基板。

背景技术

一直以来，能够作为用于移动电话等的滤波器元件或振荡器而发挥功能的弹性波装置被人们所知。为了改善温度特性，这种弹性波装置采用如下复合基板：在热膨胀系数小的基板(支撑基板)上具备薄的压电单晶体层(压电基板)。

实用新型内容

实用新型要解决的课题

但是，这种复合基板在制备弹性波装置工序中被加热而发生很大变形，变形较大时可能会发生复合基板的破损或图案形成不良。

本实用新型的目的在于，提供一种能够防止在制造弹性波装置的工序中复合基板发生破损或图案形成不良的用于弹性波装置的复合基板。

解决课题的方法

本实用新型涉及一种用于弹性波装置的复合基板，该复合基板通过粘合由可传播弹性波的压电晶体形成的压电基板和热膨胀系数小于所述压电基板的支撑基板而形成，其特征在于，在23℃温度环境下，当将所述复合基板以使所述支撑基板在下方的状态放置于平坦面时，所述复合基板沿着所述压电晶体的X轴以其形状呈朝向上侧的凹形状的方式弯曲，并且在100mmΦ范围的所述X轴的SORI(此处，所谓的SORI是指以日本水晶设备工业会发行的QIAJ-B-007弹性表面波装置用单结晶晶片的规格定义的SORI)为50μm≤SORI≤500μm。此处，压电基板例如由LiTaO₃(钽酸锂)或者LiNbO₃(铌酸锂)构成，支撑基板由硅、蓝宝石或者氧化铝构成。

另外，优选地，所述压电基板的厚度t1和所述支撑基板的厚度t2的比值为0.0004≤t1/t2≤0.5。

另外，优选地，所述压电基板和/或所述支撑基板的表面粗糙度Ra在0.2nm以下。

另外，优选地，所述压电基板和所述支撑基板之间具备非结晶层，并且该非结晶层的厚度t3为1nm≤t3≤15nm。

另外，优选地，所述压电基板和所述支撑基板之间具备粘结层，并且该粘结层的厚度t4为0.1μm≤t4≤1μm。

实用新型的效果

根据本实用新型，当将所述复合基板在23℃的温度环境下以使所述支撑基板在下方的状态放置于平坦面时，复合基板事先沿着压电晶体的X轴以其形状呈朝向上侧的凹形状的方式弯曲，在制造弹性波装置的工序中被加热时，该弯曲起到如下作用：消除由压电基板和支撑基板的热膨胀之差的起因导致的基板的弯曲，因此能够防止在制造弹性波装置的工序中复合基板的破损和图案形成不良的发生。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方案的用于弹性波装置的复合基板的剖面图。

图2是用于说明上述复合基板的初始弯曲的SORI的模式图。

图3是本实用新型第二实施方案的用于弹性波装置的复合基板的剖面图。

附图标记说明

1复合基板

11压电基板

12支撑基板

13非结晶层

14粘结层

具体实施方式

参照附图对本实用新型的第一实施方案进行说明。图1是第一实施方案的复合基板1的剖面图。本实施方案的复合基板1具备压电基板11、支撑基板12以及非结晶层13。

压电基板11是由可传播弹性波的压电晶体形成的基板。例如，由钽酸锂(LiTaO₃)和铌酸锂(LiNbO₃)等形成。对压电基板11的大小没有特别限定，例如，直径为100-150mm，厚度t1为0.2-50μm。

支撑基板12是粘合于压电基板11背面的基板。该支撑基板12由热膨胀系数小于压电基板11的材料形成。作为支撑基板12的材料，可以列举出硅、蓝宝石、氧化铝等。其中，硅是作为用来制造半导体装置的材料而最实用的材料，所以使得采用这样的复合基板1而制作的弹性波装置和半导体装置的合成变得容易，所以硅为优选材料。此外，当作为压电基板11使用LiTaO₃(钽酸锂)、作为支撑基板12使用硅时，这些热膨胀系数分别为：LiTaO₃是16.1ppm/℃；硅是2.55ppm/℃。

对支撑基板12的大小没有特别限定，例如，直径为100-150mm，厚度t2为100-500μm。另外，由于支撑基板12采用比压电基板11的热膨胀系数小的材料，所以，温度变化时的压电基板11大小的变化被支撑基板12抑制。即提高该复合基板1的温度特性。

另外，优选地，压电基板11和/或支撑基板12的表面粗糙度Ra在0.2nm以下。此外，此处所谓的表面粗糙度Ra是指JIS B0601：2001中定义的算术平均粗糙度Ra。表面粗糙度Ra可以用市售的触针式表面粗糙度测量仪来测量。通过使压电基板11、支撑基板12的表面粗糙度在0.2nm以下，能够减轻弹性波的反射波对主波的不良影响。另外，当支撑基板12背面的表面粗糙度Ra在0.2nm以下时，将支撑基板12吸附于静电吸盘时，其能够很好地被吸附。

非结晶层13是对压电基板11的下面和支撑基板12的上面进行活性化的状态下通过接合而形成的。由于非结晶层13的存在，能够在较低温度下牢固地接合压电基板11和支撑基板12。

此外，非结晶层13的厚度t3优选为1nm≤t3≤15nm。当非结晶层13的厚度t3超出此范围时，会使接合力降低，因此不优选。

另外，如图2所示，当将复合基板1在23℃的温度环境下以使支撑基板12在下方的状态放置于平坦面P时，复合基板1沿着压电晶体的X轴以其形状呈朝向上侧的凹形状的方式弯曲，并且以在100mmΦ范围的X轴的SORI处于50μm≤SORI≤500μm的方式调整(以下，将这种事先形成的弯曲称为初始弯曲，以区别于在制造弹性波装置工序中的加热而发生的弯曲)。此外，严格来说，所谓的复合基板1的SORI是指非吸附时的所有测量数据中最大值和最小值的差值，基准面为最小二乘平面。另外，23℃是无尘室的标准温度。

就复合基板1的初始弯曲的SORI而言，例如，在通过非结晶层13粘合压电基板11和支撑基板12时，将压电基板11和支撑基板12导入真空室，通过控制向压电基板11的下面和支撑基板12的上面照射氩原子束时的条件来进行调整。

根据这种复合基板1，在23℃的温度环境下，当将所述复合基板以使支撑基板12在下方的状态放置于平坦面P时，复合基板1预先沿着压电晶体的X轴以其形状呈朝向上侧的凹形状的方式弯曲，当该弯曲(初始弯曲)在制造弹性波装置的工序中复合基板1被加热时，起到消除由压电基板11和支撑基板12的热膨胀之差起因导致的基板的弯曲的作用，因此能够防止在制造弹性波装置的工序中的复合基板1的破损和图案形成不良的发生。

另外，当初始弯曲的SORI小于50μm时，不能够充分消除在制造弹性波装置的工序中发生的弯曲，可能发生复合基板1的破损和图案形成不良。另一方面，当初始弯曲的SORI大于500μm时，难以使复合基板1吸附于静电夹盘等。

另外，优选地，上述压电基板11的厚度t1和支撑基板12的厚度t2的比值为0.0004≤t1/t2≤0.5。将t1/t2控制在该范围，是为了调整初始弯曲和在制造弹性波装置的工序中产生的弯曲的平衡。即，当t1/t2小于0.0004时，由于在制造弹性波装置的工序中被加热时产生的弯曲过小，因此预先设置于复合基板1的初始弯曲残留，从而不利于形成高精度图案。另一方面，当t1/t2大于0.5时，提高温度时的弯曲变得过大，由此可能产生复合基板1的破损和图案形成不良。

其次，对这种复合基板1的制造方法进行说明。首先，准备两面经过镜面研磨的支撑基板和压电基板。在分别清洗这些基板去除表面污渍后，将其放入真空室，在10^-6Pa等级的真空中，用高速氩原子束(Ar beam)照射基板表面。此时，以室温中的SORI成为50μm≤SORI≤500μm的方式控制氩原子束(Ar beam)对压电基板和支撑基板12的照射量。然后，将这两个基板粘合在一起，从而能得到粘合基板(研磨前的复合基板)。之后，在研磨机上研磨压电基板使其变薄直至变成规定厚度，由此得到复合基板1。

其次，参照附图对本实用新型第二实施方案进行说明。图3是第二实施方案的复合基板2的剖面图。本实施方案的复合基板2与第一实施方案不同之处在于，在压电基板11和支撑基板12之间具备粘结层14，其他结构与第一实施方案相同。

粘结层14用于粘结压电基板11的背面和支撑基板12的表面。该粘结层14是用于粘结压电基板11和支撑基板12的绝缘树脂粘结剂。作为粘结剂组合物的材料，可以列举出环氧树脂或丙烯酸树脂。

另外，例如粘结层14的厚度优选为0.1-1μm。当粘结层14的厚度超出1μm时，因为不能充分地得到提高复合基板2的温度特性的效果，所以不优选。另外，当粘结层14的厚度小于0.1μm时，因为不能得到充分的粘结强度，所以不优选。

其次，对复合基板2的制造方法进行说明。首先，准备两面经过镜面研磨的支撑基板和压电基板。分别清洗这些基板去除表面污渍，然后，将粘结剂组合物均匀涂覆于支撑基板的表面和压电基板的背面中的至少一个面上。之后，将两个基板粘合在一起，如果粘结剂组合物是热固化树脂则对其进行加热来固化；如果粘结剂组合物是光固化树脂则对其进行光照射来固化。由此，粘结剂组合物固化而形成粘结层14，从而能得到粘合基板(研磨前的复合基板)。此时，以室温中的SORI变为50μm≤SORI≤500μm的方式调整粘结时的温度。之后，在研磨机上研磨压电基板使其变薄直至变成规定厚度，由此得到复合基板2。

根据复合基板2，与第一实施方案的复合基板1同样地，能够防止在制造弹性波装置的工序中的复合基板2的破损和图案形成不良的发生。

以下对本实用新型的实施例进行说明。

实施例1

准备两面为镜面的厚度为230μm的LiTaO₃(钽酸锂)晶片(压电基板)和厚度为500μm的硅晶片(支撑基板)，分别清洗这些基板去除表面污渍后，将其放入真空室，在10^-6Pa等级的真空中，用氩原子束(Ar beam)照射晶片表面。以此时的室温中的SORI变为300μm的方式控制氩原子束(Ar beam)对LiTaO₃(钽酸锂)基板和硅基板的照射量。具体来说，以相同输出功率的氩原子束对LiTaO₃(钽酸锂)基板照射90秒，对硅基板照射40秒，此时，LiTaO₃(钽酸锂)基板温度比硅基板温度约高3℃。之后，将晶片的原子束照射面互相接触，然后对其施加1500千克力(Kgf)来接合晶片。对该晶片的LiTaO₃(钽酸锂)面进行研磨加工直至其厚度变成50μm。将晶片以使支撑基板在下方的状态放置在平坦面时，晶片呈沿着压电晶体的X轴朝向上侧弯曲的凹形状。另外，得到的该初始弯曲的SORI为280μm，与预测值大致相同。

实施例2

用同样的方法，以相同输出功率的氩原子束对LiTaO₃(钽酸锂)基板照射70秒，对硅基板照射65秒，此时LiTaO₃(钽酸锂)基板温度比硅基板温度约高1℃。然后对其施加1500千克力(Kgf)来接合晶片，对该晶片的LiTaO₃(钽酸锂)面进行研磨加工直至其厚度变成50μm。以支撑基板为下方，将晶片放置在平坦面时，晶片呈沿着压电晶体的X轴朝向上侧弯曲的凹形状，得到的其初期弯曲初始弯曲的SORI为60μm，与预测值大致相同。

比较例1

用和上述相同的方法调整氩原子束的照射条件，制造了在23℃下的初始弯曲的SORI为20μm的呈朝向上侧的凹形状的晶片。

比较例2

进而用氩原子束对LiTaO₃(钽酸锂)侧照射180秒，对Si(硅)侧照射40秒，并且进行了接合。研磨后的晶片的弯曲变得非常大，为550μm。

评价

当将实施例1的晶片放在加热板上加热至80℃时，晶片的弯曲方向逆转，并使支撑基板在下方时呈朝向上侧的凸形状。利用激光位移计测得晶片的弯曲为70μm，正如预测的一样，确认了通过初始弯曲充分消除了在制造弹性波装置的工序中产生的弯曲的效果。同样，在实施例2中，当加热温度超过35℃时，弯曲方向逆转，呈朝向上侧的凸形状。进一步加热至80℃时，弯曲为170μm，由此能够确认在实施通常的光刻工序(Lithography process)时能够充分抑制小的弯曲。

一方面，当将比较例1的晶片放在加热板上加热至80℃时，朝向上侧的凸形状的弯曲变成了270μm以上。当将其转移至真空吸附板时，由于弯曲过大而发生了破损。另一方面，当将比较例2的晶片加热至80℃时，晶片的弯曲方向依然是朝向上侧的凹形状，弯曲为240μm。虽然尝试了吸附该晶片，但是只能吸附晶片的中心部分，而不能固定晶片。

由此可以确认：根据本实用新型的复合基板，通过初始弯曲能够消除在制造弹性波装置的工序中发生的弯曲，能够防止复合基板的破损和图案形成不良。

此外，本实用新型不受上述实施方案和实施例的任何限制，本实用新型理所当然地能够通过属于本实用新型的技术范围内的种种方式来实现。例如，初始弯曲的SORI的调整方法也可以是上述的利用氩原子束(Ar beam)照射量进行控制之外的方法。

Claims

1.一种用于弹性波装置的复合基板，通过粘合由可传播弹性波的压电晶体形成的压电基板和热膨胀系数小于所述压电基板的支撑基板而形成，其特征在于，

在23℃温度环境下，当将所述复合基板以使所述支撑基板在下方的状态放置于平坦面时，所述复合基板沿着所述压电晶体的X轴以其形状呈朝向上侧的凹形状的方式弯曲，并且在100mmΦ范围的所述X轴的SORI为50μm≤SORI≤500μm。

2.根据权利要求1所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板的厚度t1与所述支撑基板的厚度t2的比值为0.0004≤t1/t2≤0.5。

3.根据权利要求2所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板和/或所述支撑基板的表面粗糙度Ra在0.2nm以下。

4.根据权利要求3所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板和所述支撑基板之间具备非结晶层，并且该非结晶层的厚度t3为1nm≤t3≤15nm。

5.根据权利要求3所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板和所述支撑基板之间具备粘结层，并且该粘结层的厚度t4为0.1μm≤t4≤1μm。

6.一种用于弹性波装置的复合基板，通过粘合由可以传播弹性波的LiTaO₃或者LiNbO₃的压电晶体形成的压电基板和由硅、蓝宝石、或者氧化铝构成的支撑基板而形成，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板的厚度t1与所述支撑基板的厚度t2的比值为0.0004≤t1/t2≤0.5。

8.根据权利要求7所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板和/或所述支撑基板的表面粗糙度Ra在0.2nm以下。

9.根据权利要求8所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板和所述支撑基板之间具备非结晶层，并且该非结晶层的厚度t3为1nm≤t3≤15nm。

10.根据权利要求8所述的用于弹性波装置的复合基板，其特征在于，所述压电基板和所述支撑基板之间具备粘结层，并且该粘结层的厚度t4为0.1μm≤t4≤1μm。