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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates
sowie ein Verbundsubstrat.
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Es
ist bereits bekannt, dass ein Verbundsubstrat, bei dem ein Stützsubstrat
und ein piezoelektrisches Substrat miteinander verbunden sind, mit
Elektroden zur Herstellung von elastischen Wellenvorrichtungen versehen
wird. Als elastische Wellenvorrichtungen wurden beispielsweise akustische
Oberflächenwellenvorrichtungen und akustische Volumenwellenvorrichtungen
(sog. „bulk acoustic wave device”) als Bandpassfilter
in Kommunikationsvorrichtungen wie etwa Mobiltelefonen verwendet.
Verbundsubstrate sind mit einer Verwendung von Lithiumniobat oder
Lithiumtantalat als piezoelektrischem Substrat und Silizium oder
Quarz als Stützsubstrat bekannt (vergleiche Patentdruckschrift
1).
- Patendruckschrift 1: JP-A-2006-319679
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Derartige
Verbundsubstrate werden oftmals durch Erzeugung eines piezoelektrischen
Substrates und eines Stützsubstrates, Verbinden des piezoelektrischen
Substrates mit dem Stützsubstrat über eine dazwischen
angeordnete organische Haftmittelschicht und Reduzieren der Dicke
des piezoelektrischen Substrates hergestellt. Da die Kante eines
Substrates irgendwo anstoßen kann, und während
der Handhabung zerbrechen kann, wird das piezoelektrische Substrat
im Allgemeinen abgeschrägt. Wenn die Dicke des piezoelektrischen
Substrates verringert wird, werden abrasive Körner zwischen
der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates und einer
Läppplatte angeordnet, und die Oberfläche des
piezoelektrischen Substrates wird mit der Läppplatte gelappt.
Wenn jedoch bei einem derartigen Herstellungsverfahren das piezoelektrische
Substrat und das Stützsubstrat miteinander verbunden werden,
wird die organische Haftmittelschicht nicht vollständig bis
zu der abgeschrägten Kante des piezoelektrischen Substrates
aufgebracht. Da zudem das Abschrägen den Abstand zwischen
dem piezoelektrischen Substrat und dem Stützsubstrat erhöht,
wird die Kante des piezoelektrischen Substrates nicht mit dem Stützsubstrat
verbunden. In einem derartigen Zustand verursacht das Lappen der
Oberfläche des piezoelektrischen Substrates mit einer Läppplatte
das Problem von vermehrt auftretenden Absplitterungen an der Kante.
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In
Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme liegt der vorliegenden
Erfindung für ein Verbundsubstrat, bei dem ein piezoelektrisches
Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen
angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden ist, die Aufgabe
zugrunde, eine Kantenabsplitterung an dem piezoelektrischen Substrat
zu vermeiden, wenn die Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates mit abrasiven Körnern behandelt wird.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die
nachstehend beschriebenen Maßnahmen verwendet.
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Erfindungsgemäß wird
ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates bereitgestellt,
mit den Schritten: (a) Bereitstellen eines Stützsubstrates
und eines piezoelektrischen Substrates mit einer abgeschrägten
Kante; (b) Verbinden einer Oberfläche des Stützsubstrates
mit der Rückseite des piezoelektrischen Substrates über
eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht zur Ausbildung
eines geschichteten Substrates; (c) Abschleifen einer Randoberfläche
des geschichteten Substrates derart, dass eine Abschrägung
des piezoelektrischen Substrates entfernt wird, und derart, dass
eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, eine
Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht sowie
eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf der
Seite der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig
ausgebildet werden; und (d) Anordnen von abrasiven Körnern
zwischen der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates
und einer Läppplatte, und Läppen der Oberfläche
des piezoelektrischen Substrates mit der Läppplatte zum
Reduzieren der Dicke des piezoelektrischen Substrates, und Durchführen
eines Spiegelpoliervorgangs der Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates, wobei das Abschleifen einer Randoberfläche
des geschichteten Substrates bei Schritt (c) derart durchgeführt
wird, dass der anfängliche äußere Durchmesser
des Stützsubstrates beibehalten wird.
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Erfindungsgemäß wird
ein Verbundsubstrat bereitgestellt, mit: einem Stützsubstrat;
einem piezoelektrischen Substrat; und einer organischen Haftmittelschicht
zum Verbinden des piezoelektrischen Substrates mit dem Stützsubstrat,
wobei eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates,
eine Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und
eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf der
Seite der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig
ausgebildet sind, und das Stützsubstrat einen größeren äußeren
Durchmesser als der äußere Durchmesser der Randoberfläche
des Stützsubstrates auf der Seite der organischen Haftmittelschicht
aufweist.
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Wenn
bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
eines Verbundsubstrates der Schritt (d) durchgeführt wird,
weist die Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates
keine Abschrägung auf und ist bündig mit der Randoberfläche
der organischen Haftmittelschicht. Somit wird eine Kante des piezoelektrischen
Substrates mit dem Stützsubstrat über die organische
Haftmittelschicht verbunden und widersteht Absplitterungen im Vergleich
zu einem Zustand, bei dem eine Kante des piezoelektrischen Substrates
nicht mit dem Stützsubstrat beispielsweise aufgrund einer
Abschrägung verbunden ist. Bei einem Verbundsubstrat, bei dem
ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über
eine dazwischen angeordnete Haftmittelschicht verbunden ist, kann
daher das Absplittern einer Kante des piezoelektrischen Substrates
vermieden werden, wenn die Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates mit abrasiven Körnern behandelt wird. Dies mag
darin begründet werden, dass wenn die Kante des piezoelektrischen
Substrates nicht mit dem Stützsubstrat verbunden wird,
das Läppen und Polieren der Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates eine scharfe Kante ausbildet, und die Kraft in der Dickenrichtung
des piezoelektrischen Substrates während des Läppvorgangs
und des Poliervorgangs dazu neigt, Absplitterungen zu verursachen,
aber wenn die Kante des piezoelektrischen Substrates mit dem Stützsubstrat
verbunden ist, derartige Absplitterungen kaum auftreten. Zudem sind
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
eines Verbundsubstrates nach Ausführung des Schrittes (c)
die Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, die
Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und die
Randoberfläche des Stützsubstrates auf der Seite
der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig. Dies
stellt sicher, dass keine organische Haftmittelschicht außerhalb
der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates existiert.
Wenn bei Schritt (d) die Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates poliert wird, kann dies somit ein Ablösen der
organischen Haftmittelschicht und ein Anhaften als Verunreinigung
auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates oder
eine nachteilige Beeinflussung der Oberflächenendbearbeitung
vermeiden. Da ferner bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates der Schritt (c)
das Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten
Substrates derart einbezieht, dass der anfängliche äußere
Durchmesser des Stützsubstrates beibehalten wird, können
die Geräte und Einspannvorrichtungen gemäß den
Spezifikationen auf der Grundlage eines konstanten äußeren
Durchmessers vor und nach Schritt (c) verwendet werden.
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht eines durch ein erfindungsgemäßes
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellten
Verbundsubstrates,
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2 eine
Teilschnittansicht eines durch ein erfindungsgemäßes
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellten
Verbundsubstrates,
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3 eine
Teilschnittansicht eines durch ein erfindungsgemäßes
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellten
Verbundsubstrates,
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4 schematische
Schnittansichten von einem Herstellungsvorgang für ein
Verbundsubstrat,
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5 eine
Teilschnittansicht zur Darstellung einer Abschrägung,
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6 eine
schematische Erläuterung der Struktur eines Abschleifmechanismus 20,
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7 eine
Teilschnittansicht entlang der Linie A-A' aus 6 zur
Darstellung der Bewegung eines Abschleifrads 24 beim Abschleifen
einer Randoberfläche eines geschichteten Substrates 16,
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8 Freihandzeichnungen
zur Darstellung von Kantenabsplitterungen an einem LT-Substrat gemäß einem
Beispiel, und
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9 Freihandzeichnungen
zur Darstellung von Kantenabsplitterungen bei einem LT-Substrat
nach einem Vergleichsbeispiel, und 10 zeigt
eine Schnittansicht zur Darstellung des Zustands nach dem Abschleifen
einer Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 bei
einem Vergleichsbeispiel.
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Bei
einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der
vorliegenden Erfindung bezieht der Schritt (a) das Bereitstellen
eines Stützsubstrates und eines piezoelektrischen Substrates
ein, welches eine elastische Welle ausbreiten kann, und eine abgeschrägte
Kante aufweist. Das piezoelektrische Substrat kann ein Substrat sein,
das eine elastische Welle (insbesondere eine akustische Oberflächenwelle)
ausbreiten kann. Beispiele für das Material des piezoelektrischen
Substrates beinhalten Lithiumtantalat, Lithiumniobat, eine einkristalline
Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat,
Lithiumborat, Langasit und Quarz. Obwohl die Größe
des piezoelektrischen Substrates nicht beschränkt ist,
reicht der Durchmesser beispielsweise von 50 bis 150 mm, und die
Dicke reicht von 150 bis 500 μm. Da zudem das piezoelektrische
Substrat eine abgeschrägte Kante aufweist, splittert die
Kante selten ab, selbst wenn die Kante während der Übertragung
des piezoelektrischen Substrates gegen etwas stößt.
Die Abschrägung kann eine C-Abschrägung sein,
bei der ein überschneidender Abschnitt von zwei Oberflächen
(eine Kante) in einem vorbestimmten Winkel geschnitten wird, oder
eine R-Abschrägung, bei der die Kante mit einem vorbestimmten
Krümmungsradius geschnitten wird. Die Rückseite
des piezoelektrischen Substrates kann beispielsweise mit einem Metall
oder einer Siliziumdioxidschicht mit einer Dicke im Bereich von
0,1 bis 5 μm überlagert sein. Beispiele für
das Material des Stützsubstrates beinhalten Silizium, Saphir,
Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Borosilikatglas, Quarzglas, Spinell,
Lithiumtantalat, Lithiumniobat, eine einkristalline Festkörperlösung
aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, Lithiumborat, Langasit und
Quarz. Obwohl die Größe des Stützsubstrates
nicht beschränkt ist, reicht der Durchmesser beispielsweise
von 50 bis 150 mm und die Dicke reicht von 150 bis 500 μm.
Das Stützsubstrat kann eine abgeschrägte Kante
aufweisen.
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Bei
einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der
vorliegenden Erfindung bezieht der Schritt (b) das Verbinden einer
Oberfläche des Stützsubstrates mit der Rückseite
des piezoelektrischen Substrates über eine dazwischen angeordnete
organische Haftmittelschicht zur Ausbildung eines geschichteten
Substrates ein. Ein organisches Haftmittel wird beispielsweise auf
die Oberfläche des Stützsubstrates oder die Rückseite
des piezoelektrischen Substrates oder auf beide aufgebracht, und
verfestigt, während das piezoelektrische Substrat auf dem
Stützsubstrat zur Ausbildung eines geschichteten Substrates
angeordnet wird. Beispiele für ein Verfahren zum Aufbringen
des organischen Haftmittels beinhalten eine Aufschleuderungsbeschichtung
und einen Druckvorgang. Beispiele für das organische Haftmittel
beinhalten ein Epoxydhaftmittel und ein Akrylhaftmittel. Wenn ein
Stützsubstrat mit einem kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als dem des piezoelektrischen Substrates bei Schritt (a) bereitgestellt
wird, weist die durch Erwärmung ausgebildete organische
Haftmittelschicht vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis
1,0 μm auf. Beispiele für diesen Fall beinhalten
den Fall, bei dem das piezoelektrische Substrat aus einem Material
ausgebildet wird, das aus der Gruppe Lithiumtantalat, Lithiumniobat,
eine einkristalline Festkörperlösung aus Lithiumniobat
und Lithiumtantalat, Lithiumborat, Langasit und Quarz ausgewählt
wird, und das Stützsubstrat aus einem Material ausgebildet
wird, das aus der Gruppe Silizium, Saphir, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid,
Borosilikatglas und Quarzglas ausgewählt wird. Wenn dabei
ein akustisches Oberflächenwellenelement unter Verwendung
eines fertig hergestellten Verbundsubstrates hergestellt wird, kann
das akustische Oberflächenwellenelement relativ kleine
Variationen bei den Frequenzeigenschaften bei Temperaturänderungen
zeigen. Wenn die organische Haftmittelschicht eine Dicke oberhalb
von 1,0 μm aufweist, reduziert die organische Haftmittelschicht
die Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen
dem piezoelektrischen Substrat und dem Stützsubstrat und
die Wirkung der Reduktion von Schwankungen in den Frequenzeigenschaften
bei Temperaturänderungen kann unvorteilhafter Weise nicht
erzielt werden. Wenn die organische Haftmittelschicht eine Dicke
unterhalb 0,1 μm aufweist, kann aufgrund der Wirkung von
Lücken die Wirkung der Reduktion von Schwankungen bei den
Frequenzeigenschaften bei Temperaturänderungen unvorteilhafter
Weise nicht erzielt werden.
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Bei
einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der
vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (c) das Abschleifen einer
Randoberfläche des geschichteten Substrates derart, dass
eine Abschrägung des piezoelektrischen Substrates entfernt
wird, und derart, dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen
Substrates, eine Randoberfläche der organischen Haftschicht
und eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf
der Seite der organischen Haftschicht zueinander bündig
ausgebildet sind. Beim Abschleifen einer Randoberfläche
des geschichteten Substrates bei Schritt (c) wird das Abschleifen
derart durchgeführt, dass der anfängliche äußere
Durchmesser des Stützsubstrates beibehalten wird. Beispiele
für ein Abschleifgerät zum Abschleifen einer Randoberfläche
des geschichteten Substrates beinhalten ein Abschleifgerät,
bei dem eine Randoberfläche von einem rotierenden geschichteten
Substrat in Kontakt mit einem Schleifstein eines rotierenden Schleifrads
gebracht wird, ein Schleifgerät, bei dem eine Randoberfläche
eines rotierenden geschichteten Substrates in Kontakt mit einem
nicht rotierenden Schleifstein gebracht wird, und ein Schleifgerät,
bei dem ein Schleifstein an einem rotierenden Schleifrad, das sich
um ein geschichtetes Substrat dreht, in Kontakt mit einer Randoberfläche
des geschichteten Substrates gebracht wird. Bei Schritt (c) wird
das geschichtete Substrat derart geschliffen, dass zumindest ein
Teil des Stützsubstrates geschliffen wird, und derart, dass
eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates, eine
Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und eine
Randoberfläche des Stützsubstrates auf der Seite
der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig ausgebildet
werden. Dies stellt das Entfernen eines Abschnitts der außerhalb
der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates angeordneten
organischen Haftmittelschicht sicher. Folglich kann dies bei den
nachfolgenden Schritten ein Ablösen der organischen Haftmittelschicht
und Anhaften als Verunreinigung an die Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates oder eine nachteilige Beeinflussung der Endverarbeitung der
Oberfläche des piezoelektrischen Substrates vermeiden.
Da zudem die Randoberfläche des geschichteten Substrates
derart geschliffen wird, dass der anfängliche äußere
Durchmesser des Stützsubstrates beibehalten wird, können
vor und nach dem Schritt (c) die Geräte und Spannvorrichtungen
gemäß den auf dem konstanten äußeren
Durchmesser basierenden Spezifikationen verwendet werden.
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Bei
einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der
vorliegenden Erfindung beinhaltet der Schritt (d) das Bereitstellen
von abrasiven Körnern zwischen der Oberfläche
des piezoelektrischen Substrates und einer Läppplatte,
und das Läppen der Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates mit der Läppplatte zum Reduzieren der Dicke
des piezoelektrischen Substrates, und Durchführen eines
Spiegelpoliervorgangs der Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates. Beispiele für ein bei Schritt (d) verwendetes
Gerät beinhalten allgemeine Läpp- und Poliervorrichtungen.
Mit einer Läpp- und Poliervorrichtung zum Läppen
und Polieren von einer Seite eines geschichteten Substrates wird
beispielsweise ein zu läppendes geschichtetes Substrat
zunächst unter Druck zwischen einer Druckplatte und einer
Läppplatte angeordnet, und die Druckplatte wird rotiert,
während eine abrasive Körner enthaltende Aufschlämmung
zwischen dem geschichteten Substrat und der Läppplatte
zugeführt wird, wodurch die Dicke des piezoelektrischen
Substrates reduziert wird. Nachfolgend wird die Läppplatte
mit einer Läppplatte ersetzt, die einen Polsterbelag auf
der Oberfläche aufweist, und die abrasiven Körner
werden mit abrasiven Körnern mit einer höheren
Körnungszahl ersetzt. Die Druckplatte wird rotiert und
gedreht, um einen Spiegelpoliervorgang der Oberfläche des
piezoelektrischen Substrates durchzuführen. Da der Schritt
(c) das Abschleifen einer Randoberfläche des geschichteten
Substrates derart beinhaltet, dass eine Abschrägung des
piezoelektrischen Substrates entfernt wird, sowie derart, dass eine
Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates und eine
Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht zueinander
bündig ausgebildet werden, wird bei dem dem Schritt (d)
unterzogenen geschichteten Substrat eine Kante des piezoelektrischen
Substrates mit dem Stützsubstrat über die dazwischen
angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden. Somit ist bei
der Behandlung der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates
mit abrasiven Körnern die Kante des piezoelektrischen Substrates
widerstandsfähig gegenüber einer Absplitterung
im Vergleich zu einem Substrat, bei dem die Kante nicht mit dem
Stützsubstrat verbunden ist (beispielsweise das geschichtete
Substrat vor dem Schritt (c)).
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1 zeigt
eine Schnittansicht von einem spezifischen Beispiel für
ein durch das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung
eines Verbundsubstrates hergestellten Verbundsubstrates. In der
Figur repräsentiert ein Abschnitt mit einer gestrichelten
Linie einen bei dem Schritt (c) geschliffen Abschnitt, und ein Abschnitt innerhalb
einer abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie stellt einen
durch den Läpp- und Poliervorgang bei Schritt (d) entfernten
Abschnitt dar. 1 zeigt ein Verbundsubstrat 7,
das bereitgestellt wird, indem das geschichtete Substrat derart
geschliffen wird, dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen
Substrates 1, eine Randoberfläche der organischen
Haftmittelschicht 4 und eine Randoberfläche 2a des
Stützsubstrates 2 auf der Seite der organischen
Haftmittelschicht 4 zueinander bündig ausgebildet
werden, und indem das piezoelektrische Substrat 1 poliert
wird. Ein Abschnitt in Klammern in 1 repräsentiert
das bei Schritt (b) bereitgestellte geschichtete Substrat 6.
Da das in 1 gezeigte Verbundsubstrat 7 durch
das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt wird,
ist die Kante des piezoelektrischen Substrates 1 resistent gegenüber
Absplitterungen. Da zudem keine organische Haftmittelschicht 4 außerhalb
der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 existiert,
wird die organische Haftmittelschicht 4 vor einem Ablösen
und Anhaften als Verunreinigung an der Oberfläche des piezoelektrischen
Substrates 1 oder vor einer nachteiligen Beeinflussung
der Oberflächenendverarbeitung bewahrt, wenn die Oberfläche
des piezoelektrischen Substrates 1 poliert wird. Da ferner
der anfängliche äußere Durchmesser des
Stützsubstrates 2 selbst nach dem Abschleifvorgang
bei Schritt (c) beibehalten wird, können die Geräte
und Spannvorrichtungen gemäß den auf dem äußeren
Durchmesser vor dem Abschleifvorgang bei Schritt (c) basierenden
Spezifikationen verwendet werden.
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Bei
einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates nach der
vorliegenden Erfindung, wie es vorstehend beschrieben ist, kann
der Winkel θ zwischen der Ebene auf der Seite der organischen
Haftmittelschicht 4 bei einem Abschnitt 2b des
Stützsubstrates 2 mit dem anfänglichen äußeren
Durchmesser und der Randoberfläche 2a des Stützsubstrates 2 auf
der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 größer
als 0° aber kleiner als 180° sein (vergleiche
die Teilschnittansicht des Verbundsubstrates aus 2).
Der Winkel θ beträgt noch bevorzugter mehr als
90° aber weniger als 180°, weil bei diesem Bereich
der Winkel zwischen der Oberseite des piezoelektrischen Substrates
und der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 ein
stumpfer Winkel ist, und dieselbe Wirkung wie eine Abschrägung
erhalten werden kann. Der Winkel θ kann größer als
0° aber weniger als 90° betragen. Dabei kann die
Kante zwischen der Oberseite des piezoelektrischen Substrates 1 und
der Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates 1 abgeschrägt
sein.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates
nach der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass das Abschleifen
einer Randoberfläche des geschichteten Substrates 6 bei
Schritt (c) derart durchgeführt wird, wie bei der Teilschnittansicht
aus 3 dargestellt ist, nämlich dass ein von
einer Ebene auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 in
einem Abschnitt 2b des Stützsubstrates 2 mit
dem anfänglichen äußeren Durchmesser
des Stützsubstrates 2 zu der Randoberfläche
auf der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 ansteigender
Abschnitt 2c eine gekrümmte Oberfläche
aufweist. Falls es eine Kreuzungslinie zwischen einer Ebene auf
der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 in einem
Abschnitt 2b des Stützsubstrates 2 mit
dem anfänglichen äußeren Durchmesser
und der Randoberfläche des Stützsubstrates 2 auf
der Seite der organischen Haftmittelschicht 4 gibt, kann
beim Läppen und Polieren der Randoberfläche des
geschichteten Substrates 6 bei dem vorstehend beschriebenen
Schritt (c) eine auf die Kreuzungslinie ausgeübte Verspannung
ein Absplittern des Stützsubstrates 2 verursachen.
Ein Abschleifen des Stützsubstrates derart, dass der ansteigende
Abschnitt 2c eine gekrümmte Oberfläche
gemäß der Darstellung aus 3 aufweist,
kann die Kreuzungslinie eliminieren und dadurch das Absplittern
des Stützsubstrates 2 vermeiden.
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Ein
Verbundsubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhaltet ein Stützsubstrat, ein piezoelektrisches Substrat
und eine organische Haftmittelschicht zum Verbinden des piezoelektrischen
Substrates mit dem Stützsubstrat. Eine Randoberfläche
des piezoelektrischen Substrates, eine Randoberfläche der
organischen Haftmittelschicht und eine Randoberfläche des
Stützsubstrates auf der Seite der organischen Haftmittelschicht
sind zueinander bündig. Das Stützsubstrat weist
einen größeren äußeren Durchmesser
als der äußere Durchmesser der Randoberfläche
auf der Seite der organischen Haftmittelschicht auf. Ein derartiges
Verbundsubstrat kann beispielsweise durch das vorstehend beschriebene
Verfahren zur Herstellung eines Verbundsubstrates hergestellt werden.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1
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4 zeigt
schematische Schnittansichten von einem Herstellungsvorgang für
ein Verbundsubstrat nach dem vorliegenden Beispiel. Zunächst
wurde ein Lithiumtantalatsubstrat (ein LT-Substrat) 10,
das einen orientierten flachen Abschnitt (einen OF-Abschnitt) aufwies,
mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 250 μm
als piezoelektrisches Substrat bereitgestellt.
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Ein
Siliziumsubstrat 12 mit einem OF-Abschnitt und einem Durchmesser
von 100 mm sowie einer Dicke von 350 μm wurde als Stützsubstrat
bereitgestellt (vergleiche 4(a)).
Das LT-Substrat 10 war ein 36° Y-geschnittenes
X-Ausbreitungs-LT-Substrat, wobei X die Ausbreitungsrichtung einer
akustischen Oberflächenwelle (SAW) bezeichnet, und 36° Y-geschnitten
den Schnittwinkel des um die X-Achse mit einem Drehwinkel von 36° von
der Y-Achse zur Z-Achse drehenden Substrates bezeichnet. Das LT-Substrat 10 und
das Siliziumsubstrat 12 umfassten eine abgeschrägte
Kante. 5 zeigt eine Teilschnittansicht zur Darstellung
einer Abschrägung. Wie in der Figur dargestellt ist, erstreckte
sich die Abschrägung von 300 μm innerhalb einer Randoberfläche
des LT-Substrates 10 und wies einen Winkel von 20° an
dieser Stelle auf. Dann wurde ein Epoxydhaftmittel 13 auf
das Siliziumsubstrat 12 durch eine Aufschleuderungsbeschichtung
aufgebracht. Das LT-Substrat 10 wurde an dem Siliziumsubstrat 12 angebracht
und auf 180°C erwärmt. Somit wurde ein geschichtetes
Substrat 16, das eine organische Haftmittelschicht 14 (eine
durch Verfestigung des Epoxydhaftmittels 13 ausgebildete
Schicht) mit einer Dicke von 0,3 μm beinhaltete, ausgebildet
(vergleiche 4(b)).
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Eine
Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 wurde
dann mit einem Schleifgerät geschliffen (vergleiche 4(c)). Ein Abschleifmechanismus 20 des
verwendeten Schleifgerätes ist nachstehend beschrieben. 6 zeigt
eine erläuternde Zeichnung des Schleifmechanismus 20.
Der Schleifmechanismus 20 ist ein Mechanismus, bei dem
ein Schleifrad 24 in einer im Voraus eingestellten Höhe
rotiert und horizontal bewegt wird, um einen Schleifstein 28 des
Schleifrades 24 gegen eine Randoberfläche des
geschichteten Substrates 16 zu drücken, welches
auf einem Rotationshalter 22 durch einen Vakuumsog gehalten
wird, wobei das Siliziumsubstrat 12 nach unten gerichtet
ist, und das in dieselbe Richtung wie das Schleifrad 24 rotiert,
um die Randoberfläche abzuschleifen. Der Schleifstein 28 ist
ein kreisförmiges Element mit einem rechteckigen Querschnitt
und ist auf eine obere Seitenoberfläche des Hauptkörpers 26 des
Schleifrades fixiert. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde die Höhe
des Schleifrades 24 derart eingestellt, dass die Position
der unteren Oberfläche des Schleifsteins 28 der
Position 100 μm unter der Oberseite des Siliziumsubstrates 12 entsprach. 7 stellt
die horizontale Bewegung des Schleifrades 24 beim Abschleifen
der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 dar. 7 zeigt
eine Teilschnittansicht entlang der Linie A-A' zur Darstellung der
horizontalen Bewegung des Schleifrades 24 (bezüglich
der Schnittlinie A-A' vergleiche 6). Eine
gestrichelte Linie in der Figur gibt die Position des Schleifrades 24 an,
wenn das Schleifrad 24 horizontal bewegt wird, um den Abschleifvorgang
zu beenden. Nach dem Abschleifen wurde gemäß 4(c) das Siliziumsubstrat 12 um
100 μm von der Oberseite und 1 mm vom Rand abgeschliffen,
wies aber den anfänglichen äußeren Durchmesser
auf. Das LT-Substrat 10 und die organische Haftmittelschicht 14 wurden
bis zu 1 mm innerhalb des Randes des Siliziumsubstrates 12 geschliffen.
Somit wurde nach dem Abschleifen eine Abschrägung des LT-Substrates 10 entfernt,
und die Randoberfläche des LT-Substrates 10, die
Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht 14 und
die Randoberfläche des Siliziumsubstrates auf der Seite
der organischen Haftmittelschicht wurden zueinander bündig
ausgebildet.
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Das
LT-Substrat 10 wurde dann mit einer Läpp- und
Poliervorrichtung bis zu einer Dicke von 30 μm geläppt
und poliert (vergleiche 4(d)). Als
Läpp- und Poliervorrichtung wurde eine Läpp- und
Poliervorrichtung verwendet, welche die Dicke reduzieren sowie einen
Spiegelpoliervorgang durchführen kann, wie es nachstehend
beschrieben ist. Im Einzelnen wurde zur Reduktion der Dicke eine
Läpp- und Poliervorrichtung derart verwendet, dass das
geschichtete Substrat 16 nach Abschleifen der Randoberfläche
des geschichteten Substrates 16 (ein geschliffenes Substrat)
zwischen einer Läppplatte und einer Druckplatte angeordnet
wurde, eine abrasive Körner enthaltende Aufschlämmung
zwischen dem abgeschliffenen Substrat und der Läppplatte zugeführt
wurde, und die Druckplatte rotiert wurde, während das abgeschliffene
Substrat gegen die Oberfläche der Läppplatte durch
die Druckplatte gedrückt wurde. Nachfolgend wurde zur Durchführung
des Spiegelpoliervorgangs eine Poliervorrichtung derart verwendet,
dass die Läppplatte mit einer Läppplatte mit einer
Polsterauflage auf der Oberfläche ersetzt wurde, die abrasiven
Körner mit abrasiven Körnern mit einer höheren
Körnungszahl ersetzt wurden, und die Druckplatte rotiert
und gedreht wurde, um einen Spiegelpoliervorgang der Oberfläche
des piezoelektrischen Substrates durchzuführen. Die Oberfläche
des LT-Substrates, welches ein geschliffenes Substrat war, wurde
zunächst gegen die Oberfläche der Läppplatte
gedrückt, und wurde dann bei einer Drehgeschwindigkeit
von 100 U/min für eine Polierzeit von 60 Minuten poliert.
Die Läppplatte wurde dann mit einer Läppplatte
mit einer Polsterauflage auf der Oberfläche ersetzt, und
die abrasiven Körner wurden mit abrasiven Körnern
mit einer höheren Körnungszahl ersetzt. Ein Spiegelpoliervorgang
wurde unter den Bedingungen durchgeführt, dass der Druck,
mit dem das abgeschliffene Substrat gegen die Oberfläche
der Läppplatte gedrückt wurde, 0,2 MPa betrug,
die Drehgeschwindigkeit 100 U/min war, die Orbitalgeschwindigkeit 100
U/min war, und die Polierzeit 60 Minuten betrug.
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8 stellt
das Absplittern an einer Kante des LT-Substrates 10 dar,
wenn fünf Verbundsubstrate durch den vorliegenden Herstellungsvorgang
hergestellt wurden. 8 zeigt Freihandzeichnungen,
die durch visuelle Inspektionen der Absplitterungen an der Kante
des LT-Substrates 10 erstellt wurden. Die Figur zeigt, dass
das erste bis fünfte Verbundsubstrat keine Absplitterung
aufwies.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Ein
Vergleichsbeispiel wurde auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt,
außer dass nach der Ausbildung des in 4(b) dargestellten
geschichteten Substrates 16 die Oberfläche des
LT-Substrates 10 mit einer Läpp- und Poliervorrichtung
geläppt und poliert wurde, ohne eine Randoberfläche
des geschichteten Substrates 16 abzuschleifen. 9 stellt
die Absplitterung an einer Kante des LT-Substrates 10 dar,
wenn fünf Verbundsubstrate durch diesen Herstellungsvorgang
hergestellt wurden. 9 zeigt Freihandzeichnungen, die
durch visuelle Inspektionen der Absplitterung an einer Kante des
LT-Substrates 10 erstellt wurden. Bei den Zeichnungen geben
die schraffierten Bereiche die Absplitterungen an dem LT-Substrat 10 an.
Die Figur zeigt, dass das erste bis fünfte Verbundsubstrat
eine Vielzahl von Absplitterungen zeigt.
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BEISPIEL 2
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Hundert
Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt,
außer dass das LT-Substrat 10 ein 42° Y-geschnittenes
X-Ausbreitungs-LT-Substrat war, dass die Dicke des Siliziumsubstrates 12 250 μm
betrugt, dass die Dicke der organischen Haftmittelschicht 14 0,6 μm
betrug, und dass die Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 geschliffen
wurde, nachdem die Höhe des Schleifrades 24 derart eingestellt
wurde, dass die Position der unteren Oberfläche des Schleifsteins 28 der
Position 50 μm unter der Oberseite des Siliziumsubstrates 12 entsprach.
Bei allen 100 Verbundsubstraten, die derart hergestellt wurden,
zeigte das LT-Substrat 10 keine Absplitterung.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Fünfzig
Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 2 hergestellt,
außer dass die Dicke des Siliziumsubstrates 12 220 μm
betrug, und dass die Oberfläche des LT-Substrates 10 geläppt
und poliert wurde, ohne die Randoberfläche des geschichteten
Substrats 16 abzuschleifen. Bei 40 der 50 somit hergestellten
Verbundsubstrate zeigte das LT-Substrat 10 eine Absplitterung.
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BEISPIEL 3
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Hundert
Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt,
außer dass das Stützsubstrat aus Borosilikatglas
ausgebildet wurde. Bei allen somit hergestellten 100 Verbundsubstraten
zeigte das LT-Substrat 10 keine Absplitterung.
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VERGLEICHSBEISPIEL 3
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Fünfzig
Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 3 hergestellt,
außer dass die Oberfläche des LT-Substrates 10 geläppt
und poliert wurde, ohne die Randoberfläche des geschichteten
Substrates 16 abzuschleifen. Bei 35 der 50 somit
hergestellten Verbundsubstrate zeigte das LT-Substrat 10 eine Absplitterung.
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BEISPIEL 4
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Fünfzig
Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt,
außer dass das piezoelektrische Substrat ein Lithiumniobatsubstrat
(64° Y-geschnittenes X-Ausbreitungs-LN-Substrat) war. Bei
allen somit hergestellten 50 Verbundsubstraten zeigte das LN-Substrat
keine Absplitterung.
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VERGLEICHSBEISPIEL 4
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Fünfzig
Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 4 hergestellt,
außer dass die Oberfläche des LN-Substrates geläppt
und poliert wurde, ohne die Randoberfläche des geschichteten
Substrates 16 abzuschleifen. Bei 30 der somit hergestellten
50 Verbundsubstrate zeigte das LN-Substrat eine Absplitterung.
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Die
Ergebnisse der Beispiele 1, 2, 3 und 4 und der Vergleichsbeispiele
1, 2, 3 und 4 zeigen, dass das Auftreten von Absplitterungen an
dem LT-Substrat 10 und dem LN-Substrat während
des Läpp- und Poliervorgangs beim Läppen und Polieren
des LT-Substrates 10 und des LN-Substrats nach dem Abschleifen
der Randoberfläche des geschichteten Substrats 16 niedriger
als beim Läppen und Polieren des LT-Substrates 10 und
dem LN-Substrat ohne Abschleifen der Randoberfläche des
geschichteten Substrates 16 war.
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BEISPIEL 5
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Hundert
derselben Verbundsubstrate wie bei Beispiel 1 wurden hergestellt.
Eine Oberfläche des LT-Substrates 10 des somit
hergestellten Verbundsubstrates wurde mit einem Stereoskopmikroskop
betrachtet. Es zeigte sich, dass keine organische Haftmittelschicht 14 auf
der Oberfläche abgelagert war.
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VERGLEICHSBEISPIEL 5
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Fünfzig
Verbundsubstrate wurden auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt,
außer dass nach der Ausbildung des in 4(b) dargestellten
geschichteten Substrates 16 eine Randoberfläche
des LT-Substrates 10 um 1 mm vom Rand ohne Abschleifen
einer Randoberfläche des Siliziumsubstrates 12 des
geschichteten Substrates 16 abgeschliffen wurde, und die
Oberfläche des LT-Substrates 10 mit einer Läpp-
und Poliervorrichtung geläppt und poliert wurde. Eine Oberfläche
des LT-Substrates 10 des somit hergestellten Verbundsubstrates
wurde mit einem stereoskopischen Mikroskop betrachtet. Es ergab
sich, dass bei allen somit hergestellten 50 Verbundsubstraten ein
Teil der organischen Haftmittelschicht 14 abgelagert war.
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Die
Ergebnisse von Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 5 zeigten, dass
das Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16 derart,
dass die Randoberfläche des LT-Substrates 10,
die Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht 14 und
die Randoberfläche des Siliziumsubstrates 12 auf
der Seite der organischen Haftmittelschicht 14 zueinander
bündig ausgebildet waren, ein Ablösen der organischen
Haftmittelschicht 14 und Anhaften als Verunreinigung an
der Oberfläche des LT-Substrates 10 bei dem Läpp-
und Poliervorgang vermeiden konnte, in Vergleich zu dem Fall des
Abschleifens der Randoberfläche des LT-Substrates 10 ohne
Abschleifen der Randoberfläche des Siliziumsubstrates 12.
Der Grund hierfür ist möglicherweise der folgende
Punkt. Bei Vergleichsbeispiel 5 wurde die Randoberfläche
des LT-Substrates 10 ohne Abschleifen der Randoberfläche
des Siliziumsubstrates 12 abgeschliffen. Daher wurde ein
Teil der Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht 14 abgeschliffen,
und ein Teil der organischen Haftmittelschicht 14 verblieb
außerhalb der Randoberfläche des LT-Substrates 10 nach
dem Abschleifen (vergleiche Schnittansicht nach dem Abschleifen
der Randoberfläche des geschichteten Substrates 16,
wie es in 10 dargestellt ist. Der Abschnitt
innerhalb der gestrichelten Linie gibt den abgeschliffenen Abschnitt
an.). Beim Läppen und Polieren der Oberfläche
des LT-Substrates 10 wurde der verbleibende Abschnitt der
organischen Haftmittelschicht 14 möglicherweise
abgelöst und an die Oberfläche des LT-Substrates 10 angehaftet.
Eine Verunreinigung der Oberfläche des LT-Substrates 10 resultiert
unvorteilhafter Weise in einer Verringerung der Ausbeute, beispielsweise
wenn Elektroden auf der Oberfläche des LT-Substrates 10 zur
Herstellung eines SAW-Filters ausgebildet werden. Bei Beispiel 5
wurde beim Abschleifen der Randoberfläche des geschichteten
Substrates 16 das Siliziumsubstrat 12 ebenfalls
abgeschliffen. Dies stellt das Entfernen eines Abschnitts der organischen Haftmittelschicht 14 außerhalb
der Randoberfläche des LT-Substrates 10 sicher.
Dies kann ein Ablösen der organischen Haftmittelschicht 14 und
Anhaften an der Oberfläche des LT-Substrates 10 vermeiden.
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BEISPIEL 6
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Ein
Verbundsubstrat wurde auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 hergestellt,
außer dass die Dicke der organischen Haftschicht
14 gemäß Tabelle
1 abgewandelt wurde. Bei dem somit hergestellten Verbundsubstrat
wurden eine Eingangselektrode und eine Ausgangselektrode jeweils
aus metallischem Aluminium auf der Oberfläche des LT-Substrates
zur Herstellung eines SAW-Filters ausgebildet. Der Wärmeausdehnungskoeffizient
und die Frequenz-Temperatur-Charakteristik des SAW-Filters wurden
bestimmt. Tabelle 1 zeigt die Messergebnisse. Das LT-Substrat wies
einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der SAW-Ausbreitungsrichtung X
von 16 ppm/°C auf. Ein einkristallines Siliziumsubstrat
weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in der SAW-Ausbreitungsrichtung
X von 3 ppm/°C auf. Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen
deutlich, dass die Frequenz/Temperatur-Charakteristik (Temperaturcharakteristik)
bei einer Dicke der organischen Haftmittelschicht im Bereich von
0,1 bis 1,0 μm merklich und kritisch verbessert wurden.
| Dicke
der organischen Haftmittelschicht (μm) | 0,05 | 0,1 | 1 | 2 | 5 | 10 | 15 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient
(ppm/°C) | 16 | 8 | 9 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| Temperaturcharakteristik (ppm/°C) | –30 | –15 | –17 | –30 | –30 | –30 | –30 |
Tabelle
1
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Nach
vorstehender Beschreibung kann somit ein erfindungsgemäßes
Verbundsubstrat bei akustischen Oberflächenwellenvorrichtungen
verwendet werden, die als Filterelement oder einem Oszillator zur
Verwendung beispielsweise in Mobiltelefonen und elastischen Wellenvorrichtungen
wie etwa Lamb-Wellenelementen mit einer piezoelektrischen Dünnschicht
und Dünnschichtresonatoren mit einer piezoelektrischen Dünnschicht
(sogenannte FBAR: film bulk acoustic resonator) arbeiten können.
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Bei
einem derartigen Verbundssubstrat, bei dem ein piezoelektrisches
Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen
angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden ist, kann das
Absplittern einer Kante des piezoelektrischen Substrates vermieden
werden, wenn eine Oberfläche des piezoelektrischen Substrates
mit abrasiven Körnern behandelt wird. Dabei werden ein
Stützsubstrat und ein piezoelektrisches Substrat bereitgestellt.
Eine Oberfläche des Stützsubstrates wird mit der
Rückseite des piezoelektrischen Substrates über
eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht zur Ausbildung
eines geschichteten Substrates verbunden. Nachfolgend wird eine
Randoberfläche des geschichteten Substrates derart geschliffen,
dass eine Randoberfläche des piezoelektrischen Substrates,
eine Randoberfläche der organischen Haftmittelschicht und
eine Randoberfläche des Stützsubstrates auf der
Seite der organischen Haftmittelschicht zueinander bündig
ausgebildet werden. Nachfolgend wird die Oberfläche des
piezoelektrischen Substrates zur Reduktion der Dicke des piezoelektrischen
Substrates und zur Durchführung eines Spiegelpoliervorgangs
für die Oberfläche poliert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-319679
A [0002]