JP2011254354A - Composite substrate and surface acoustic wave device using the same - Google Patents

Composite substrate and surface acoustic wave device using the same Download PDF

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弘季 小林
Yuji Hori
裕二 堀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a noise to a surface acoustic wave when a composite substrate including a piezoelectric substrate and a support substrate joined together with a resin adhesion layer is used as a surface acoustic wave device.SOLUTION: An adhesion layer 13 joining a rear face of a piezoelectric substrate 11 and a support substrate 12 and comprising a resin adhesive composition contains particles comprising a substance having an elastic modulus higher than that of the adhesive composition. Accordingly, a noise to a surface acoustic wave can be reduced when the composite substrate 10 is used as a surface acoustic wave device.

Description

本発明は、複合基板及びそれを用いた弾性表面波デバイスに関する。   The present invention relates to a composite substrate and a surface acoustic wave device using the same.

従来より、携帯電話等に使用されるフィルタ素子や発振子として機能させることができる弾性表面波デバイスが知られている。こうした弾性表面波デバイスとしては、支持基板と弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)を伝搬させる圧電基板とを貼り合わせて、圧電基板の表面に弾性表面波を励振可能な櫛形電極を設けたものが知られている。このような弾性表面波デバイスにおいては、圧電基板の厚さ方向の波(バルク波)が圧電基板と支持基板との界面で反射することで、圧電基板の表面における弾性表面波に対するノイズとなる場合がある。そして、このノイズを低減するために、圧電基板と支持基板との中間の音響インピーダンスをもつ音響緩和層を圧電基板と支持基板と間に介在させることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, surface acoustic wave devices that can function as filter elements or oscillators used in mobile phones and the like are known. As such a surface acoustic wave device, a support substrate and a piezoelectric substrate that propagates a surface acoustic wave (SAW) are bonded together, and a comb-shaped electrode capable of exciting a surface acoustic wave is provided on the surface of the piezoelectric substrate. It has been known. In such a surface acoustic wave device, when a wave (bulk wave) in the thickness direction of the piezoelectric substrate is reflected at the interface between the piezoelectric substrate and the support substrate, it becomes noise against the surface acoustic wave on the surface of the piezoelectric substrate. There is. In order to reduce this noise, it has been proposed to interpose an acoustic relaxation layer having an acoustic impedance intermediate between the piezoelectric substrate and the support substrate between the piezoelectric substrate and the support substrate (see, for example, Patent Document 1). ).

特開2007−228225号公報JP 2007-228225 A

特許文献1に記載の弾性表面波デバイスでは、圧電基板と支持基板とを積層した複合基板を形成するにあたり、プラズマCVD法により各層を形成したり直接接合により各層を接合したりしている。しかし、例えばこのような複合基板の形成が行えない場合などには、圧電基板と支持基板とを樹脂性の接着層により接着して複合基板を形成することも行われている。この場合、樹脂性の接着層は一般に圧電基板や支持基板と比べて音響インピーダンスが非常に低いため、接着層を特許文献1のように圧電基板と支持基板との中間の音響インピーダンスをもつような構造とすることはできない。   In the surface acoustic wave device described in Patent Document 1, when forming a composite substrate in which a piezoelectric substrate and a support substrate are laminated, each layer is formed by a plasma CVD method, or each layer is joined by direct joining. However, for example, when such a composite substrate cannot be formed, a composite substrate is formed by bonding a piezoelectric substrate and a support substrate with a resinous adhesive layer. In this case, since the resinous adhesive layer generally has a very low acoustic impedance compared to the piezoelectric substrate and the support substrate, the adhesive layer has an intermediate acoustic impedance between the piezoelectric substrate and the support substrate as in Patent Document 1. It cannot be a structure.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、圧電基板と支持基板とを樹脂製の接着層で接合した複合基板において、弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減することを主目的とする。   The present invention has been made in order to solve such a problem, and in a composite substrate in which a piezoelectric substrate and a support substrate are joined by a resin adhesive layer, when the surface acoustic wave device is used as a surface acoustic wave device, The main purpose is to reduce noise.

本発明の複合基板は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The composite substrate of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の複合基板は、
弾性表面波を表面で伝搬可能な圧電基板と、
支持基板と、
前記圧電基板の裏面と前記支持基板とを接合する樹脂製の接着層と、
を備え、
前記接着層は、前記樹脂よりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有している、
ものである。
The composite substrate of the present invention is
A piezoelectric substrate capable of propagating surface acoustic waves on the surface;
A support substrate;
A resin adhesive layer that joins the back surface of the piezoelectric substrate and the support substrate;
With
The adhesive layer contains particles made of a material having a higher elastic modulus than the resin.
Is.

この複合基板では、圧電基板の裏面と支持基板とを接合する樹脂製の接着層に樹脂よりも弾性率の高い物質からなる粒子を含有させている。これにより、この複合基板を弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減することができる。なお、ノイズが低減されるメカニズムについては定かではないが、例えば以下のように考えられる。この複合基板では、弾性率の高い粒子を含有させたことにより接着層の音速が高くなり、音速と密度との積で表される接着層の音響インピーダンスが粒子を含有しない場合と比較して大きくなっている可能性がある。これにより、圧電基板と接着層との音響インピーダンスが近い値になり圧電基板と接着層との界面でのバルク波の反射が低減されることでノイズが低減されているというメカニズムが考えられる。また、接着層中に粒子が存在するためバルク波の乱反射が起き、反射したバルク波が圧電基板の表面に及ぼす影響が小さくなっているというメカニズムも考えられる。なお、本発明の複合基板において、前記粒子はセラミックス又はカーボンからなるものとしてもよい。また、前記粒子は、シリカ,アルミナ,酸化亜鉛のいずれかからなるセラミックスとしてもよい。   In this composite substrate, particles made of a material having a higher elastic modulus than the resin are contained in a resin adhesive layer that joins the back surface of the piezoelectric substrate and the support substrate. Thereby, when this composite substrate is used as a surface acoustic wave device, noise with respect to the surface acoustic wave can be reduced. In addition, although the mechanism by which noise is reduced is not certain, for example, it is considered as follows. In this composite substrate, the sound velocity of the adhesive layer increases due to the inclusion of particles with a high elastic modulus, and the acoustic impedance of the adhesive layer expressed by the product of the sound velocity and the density is larger than when no particles are contained. It may have become. As a result, the acoustic impedance between the piezoelectric substrate and the adhesive layer becomes a close value, and reflection of bulk waves at the interface between the piezoelectric substrate and the adhesive layer is reduced, so that the noise is reduced. Another possible mechanism is that the presence of particles in the adhesive layer causes irregular reflection of bulk waves, and the influence of the reflected bulk waves on the surface of the piezoelectric substrate is reduced. In the composite substrate of the present invention, the particles may be made of ceramics or carbon. The particles may be ceramics made of any one of silica, alumina, and zinc oxide.

本発明の複合基板において、前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さいものとしてもよい。こうすれば、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化が支持基板によって抑制されるため、この複合基板を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を抑制できる。   In the composite substrate of the present invention, the support substrate may have a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate. By doing so, since the change in size of the piezoelectric substrate when the temperature changes is suppressed by the support substrate, the change in characteristics due to the temperature of the surface acoustic wave device using this composite substrate can be suppressed.

本発明の弾性表面波デバイスは、上述したいずれかの態様の複合基板を用いて形成され、前記弾性表面波を励振可能な電極を前記圧電基板の表面に備えたものである。この弾性表面波デバイスによれば、上述したいずれかの複合基板で得られる効果と同様の効果を得ることができる。なお、弾性表面波デバイスとしては、例えば、共振子やフィルター,コンボルバーなどが挙げられる。   The surface acoustic wave device of the present invention is formed using the composite substrate according to any one of the above-described aspects, and includes an electrode capable of exciting the surface acoustic wave on the surface of the piezoelectric substrate. According to this surface acoustic wave device, it is possible to obtain the same effect as that obtained with any of the composite substrates described above. Examples of the surface acoustic wave device include a resonator, a filter, and a convolver.

本発明の弾性表面波デバイスにおいて、前記接着層が前記粒子を含有しない場合と比べて、ネットワークアナライザで反射特性(S11)を測定した際に生じるスプリアスの振幅のピーク値が小さい値となるものとしてもよい。こうすれば、弾性表面波に対するノイズが確実に低減される。   In the surface acoustic wave device of the present invention, the peak value of the amplitude of spurious generated when the reflection characteristic (S11) is measured with a network analyzer is smaller than that in the case where the adhesive layer does not contain the particles. Also good. In this way, noise with respect to the surface acoustic wave is reliably reduced.

複合基板10の斜視図である。1 is a perspective view of a composite substrate 10. FIG. 複合基板10の製造工程を模式的に示す説明図(断面図)である。4 is an explanatory view (cross-sectional view) schematically showing a manufacturing process of the composite substrate 10. FIG. 複合基板10を用いて作製した1ポートSAW共振子30の斜視図である。1 is a perspective view of a 1-port SAW resonator 30 manufactured using a composite substrate 10. FIG. 1ポートSAW共振子30をセラミックス基板40に搭載し樹脂で封入し、プリント配線基板60に実装した様子を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a state in which a 1-port SAW resonator 30 is mounted on a ceramic substrate 40, sealed with resin, and mounted on a printed wiring board 60. FIG. 実施例1及び比較例1の1ポートSAW共振子の周波数特性を示すグラフである。6 is a graph showing frequency characteristics of the 1-port SAW resonators of Example 1 and Comparative Example 1.

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態である複合基板10の斜視図である。この複合基板10は、弾性表面波デバイスに利用されるものであり、1箇所がフラットになった円形に形成されている。このフラットな部分はオリエンテーションフラット(OF)と呼ばれる部分であり、弾性表面波デバイスの製造工程において諸操作を行うときのウエハー位置や方向の検出などに用いられる。本実施形態の複合基板10は、圧電基板11と、支持基板12と、接着層13とを備えている。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a composite substrate 10 according to an embodiment of the present invention. The composite substrate 10 is used for a surface acoustic wave device, and is formed in a circular shape with one portion being flat. This flat portion is a portion called an orientation flat (OF), and is used for detecting the wafer position and direction when various operations are performed in the manufacturing process of the surface acoustic wave device. The composite substrate 10 of this embodiment includes a piezoelectric substrate 11, a support substrate 12, and an adhesive layer 13.

圧電基板11は、弾性表面波を伝搬可能な圧電体の基板である。圧電基板11の材質としては、例えば、タンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム,ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶,ホウ酸リチウム,水晶などが挙げられる。圧電基板11の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が50〜150mm、厚さが10〜50μmである。   The piezoelectric substrate 11 is a piezoelectric substrate capable of propagating surface acoustic waves. Examples of the material of the piezoelectric substrate 11 include lithium tantalate, lithium niobate, lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal, lithium borate, and quartz. Although the magnitude | size of the piezoelectric substrate 11 is not specifically limited, For example, a diameter is 50-150 mm and thickness is 10-50 micrometers.

支持基板12は、接着層13を介して圧電基板11の裏面に貼り合わせられた基板である。この支持基板12は、圧電基板11よりも熱膨張係数の小さい材質からなるものである。支持基板12の材質としては、例えば、シリコン,サファイア,窒化アルミニウム,アルミナ,ホウ珪酸ガラス,石英ガラスなどが挙げられる。中でもシリコンは半導体デバイス作成用として最も実用化されている材料であり、この複合基板10を用いて作製した弾性表面波デバイスと半導体デバイスとを複合化しやすくなるため好ましい。支持基板12の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が50〜150mm、厚さが100〜500μmである。また、支持基板12の熱膨張係数は、例えば圧電基板11の熱膨張係数が13〜20ppm/Kの場合には、2〜7ppm/Kのものを用いるのが好ましい。なお、このように支持基板12を圧電基板11よりも熱膨張係数の小さい材質とすることで、温度が変化したときの圧電基板11の大きさの変化が支持基板12によって抑制される。このため、この複合基板10を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を抑制できる。   The support substrate 12 is a substrate bonded to the back surface of the piezoelectric substrate 11 via the adhesive layer 13. The support substrate 12 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate 11. Examples of the material of the support substrate 12 include silicon, sapphire, aluminum nitride, alumina, borosilicate glass, and quartz glass. Among these, silicon is the most practical material for semiconductor device fabrication, and is preferable because it is easy to composite the surface acoustic wave device fabricated using the composite substrate 10 and the semiconductor device. Although the magnitude | size of the support substrate 12 is not specifically limited, For example, a diameter is 50-150 mm and thickness is 100-500 micrometers. Further, the thermal expansion coefficient of the support substrate 12 is preferably 2 to 7 ppm / K when the thermal expansion coefficient of the piezoelectric substrate 11 is 13 to 20 ppm / K, for example. Note that the support substrate 12 is made of a material having a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate 11 in this way, so that the change in size of the piezoelectric substrate 11 when the temperature changes is suppressed by the support substrate 12. For this reason, the characteristic change by the temperature of the surface acoustic wave device using this composite substrate 10 can be suppressed.

接着層13は、圧電基板11の裏面と支持基板12の表面とを接着するものである。この接着層13は、圧電基板11と支持基板12とを接着するための樹脂製の接着剤組成物に、接着剤組成物よりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたものである。接着剤組成物の材質としては、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂が挙げられる。粒子の材質としては、例えば、セラミックス又はカーボンが挙げられる。また、セラミックスとしては、シリカ,アルミナ,酸化亜鉛のいずれかからなるものが挙げられる。この粒子の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が0.05〜1.0μmである。また、接着層13における粒子の量は、特に限定するものではないが、例えば接着剤組成物の5〜15wt%である。また、接着層13の厚さは、例えば0.1〜2μmとするのが好ましい。接着層13の厚さが2μmを越えると、複合基板10を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を支持基板12が抑制する効果が十分得られなくなるため好ましくない。また、接着層13の厚さが0.1μm未満になると十分な接着強度が得られないため好ましくない。なお、接着層13の厚さは、複合基板10を用いて作製した弾性表面波デバイスで使用される弾性表面波の波長の0.2倍〜0.3倍とすることが好ましく、1/4(=0.25倍)の厚さとすることが特に好ましい。こうすれば、弾性表面波デバイスとして使用する際に圧電基板から接着層に到達するバルク波が支持基板側に透過しやすくなり、圧電基板11と接着層13との界面におけるバルク波の反射を低減できる。   The adhesive layer 13 adheres the back surface of the piezoelectric substrate 11 and the front surface of the support substrate 12. This adhesive layer 13 is made by adding particles made of a material having a higher elastic modulus than the adhesive composition to a resin adhesive composition for bonding the piezoelectric substrate 11 and the support substrate 12. Examples of the material of the adhesive composition include an epoxy resin and an acrylic resin. Examples of the material of the particles include ceramics or carbon. In addition, examples of the ceramic include those made of any one of silica, alumina, and zinc oxide. The size of the particles is not particularly limited, and for example, the diameter is 0.05 to 1.0 μm. Further, the amount of particles in the adhesive layer 13 is not particularly limited, but is, for example, 5 to 15 wt% of the adhesive composition. Moreover, it is preferable that the thickness of the contact bonding layer 13 shall be 0.1-2 micrometers, for example. If the thickness of the adhesive layer 13 exceeds 2 μm, it is not preferable because the supporting substrate 12 cannot sufficiently obtain the effect of suppressing the characteristic change due to the temperature of the surface acoustic wave device using the composite substrate 10. Further, if the thickness of the adhesive layer 13 is less than 0.1 μm, it is not preferable because sufficient adhesive strength cannot be obtained. The thickness of the adhesive layer 13 is preferably 0.2 to 0.3 times the wavelength of the surface acoustic wave used in the surface acoustic wave device manufactured using the composite substrate 10, and is 1/4. A thickness of (= 0.25 times) is particularly preferable. In this way, when used as a surface acoustic wave device, bulk waves that reach the adhesive layer from the piezoelectric substrate are easily transmitted to the support substrate side, and reflection of bulk waves at the interface between the piezoelectric substrate 11 and the adhesive layer 13 is reduced. it can.

こうした複合基板10の製造方法について、図2を用いて以下に説明する。図2は、複合基板10の製造工程を模式的に示す説明図(断面図)である。まず、OFを有する所定の直径及び厚さの支持基板12を用意する。また、圧電基板11の研磨前の状態である圧電基板21を用意する(図2(a)参照)。そして、接着剤組成物にこれよりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたものを支持基板12の表面と圧電基板21の裏面との少なくとも一方に均一に塗布する。その後、両基板を貼り合わせ、接着剤組成物が熱硬化性樹脂の場合には加熱して硬化させ、接着剤組成物が光硬化性樹脂の場合には光を照射して硬化させる。これにより、粒子を含有した接着剤組成物が硬化して接着層13となり、貼り合わせ基板20(研磨前の複合基板10)が得られる(図2(b)参照)。その後、研磨機にて圧電基板21を研磨して所定厚さまで薄くし、さらに圧電基板21の表面を鏡面研磨することで研磨前の圧電基板21が圧電基板11となり、複合基板10が得られる(図2(c)参照)。   A method for manufacturing such a composite substrate 10 will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory view (cross-sectional view) schematically showing the manufacturing process of the composite substrate 10. First, a support substrate 12 having an OF and a predetermined diameter and thickness is prepared. In addition, a piezoelectric substrate 21 in a state before polishing the piezoelectric substrate 11 is prepared (see FIG. 2A). Then, an adhesive composition containing particles made of a material having a higher elastic modulus than that is uniformly applied to at least one of the front surface of the support substrate 12 and the back surface of the piezoelectric substrate 21. Thereafter, the two substrates are bonded together, and when the adhesive composition is a thermosetting resin, it is heated and cured, and when the adhesive composition is a photocurable resin, it is cured by irradiation with light. As a result, the adhesive composition containing the particles is cured to form the adhesive layer 13, and the bonded substrate 20 (composite substrate 10 before polishing) is obtained (see FIG. 2B). Thereafter, the piezoelectric substrate 21 is polished to a predetermined thickness by a polishing machine, and the surface of the piezoelectric substrate 21 is mirror-polished, so that the piezoelectric substrate 21 before polishing becomes the piezoelectric substrate 11 and the composite substrate 10 is obtained ( (Refer FIG.2 (c)).

こうして得られた複合基板10は、この後、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、多数の弾性表面波デバイスの集合体としたあと、ダイシングにより1つ1つの弾性表面波デバイスに切り出される。複合基板10を弾性表面波デバイスである1ポートSAW共振子30の集合体としたときの様子を図3に示す。1ポートSAW共振子30は、フォトリソグラフィ技術により、圧電基板11の表面にIDT(Interdigital Transducer)電極32,34(櫛形電極、すだれ状電極ともいう)と反射電極36とが形成されたものである。なお、得られた1ポートSAW共振子30は、次のようにしてプリント配線基板60に実装される。即ち、図4に示すように、IDT電極32,34とセラミックス基板40のパッド42,44とを金ボール46,48を介して接続したあと、このセラミックス基板40上で樹脂50により封入する。そして、そのセラミックス基板40の裏面に設けられた電極52,54とプリント配線基板60のパッド62,64との間に鉛フリーのはんだペーストを介在させたあと、リフロー工程によりプリント配線基板60に実装される。なお、図4には、はんだペーストが溶融・再固化したあとのはんだ66,68を示した。   Thereafter, the composite substrate 10 obtained in this manner is made into a group of a large number of surface acoustic wave devices using a general photolithography technique, and then cut into individual surface acoustic wave devices by dicing. FIG. 3 shows a state in which the composite substrate 10 is an aggregate of 1-port SAW resonators 30 that are surface acoustic wave devices. The 1-port SAW resonator 30 is obtained by forming IDT (Interdigital Transducer) electrodes 32 and 34 (also referred to as comb-shaped electrodes and interdigital electrodes) and a reflective electrode 36 on the surface of the piezoelectric substrate 11 by photolithography. . The obtained 1-port SAW resonator 30 is mounted on the printed wiring board 60 as follows. That is, as shown in FIG. 4, after the IDT electrodes 32 and 34 and the pads 42 and 44 of the ceramic substrate 40 are connected via the gold balls 46 and 48, the resin 50 is sealed on the ceramic substrate 40. A lead-free solder paste is interposed between the electrodes 52 and 54 provided on the back surface of the ceramic substrate 40 and the pads 62 and 64 of the printed wiring board 60, and then mounted on the printed wiring board 60 by a reflow process. Is done. FIG. 4 shows the solders 66 and 68 after the solder paste is melted and re-solidified.

こうして作製された1ポートSAW共振子30の使用例について説明する。IDT電極32,34間に電圧を印加すると、圧電基板11の表面に弾性表面波が励振され、圧電基板11の表面をIDT電極32,24から両側の反射電極36の方向へ弾性表面波が伝搬する。そして、反射電極36により弾性表面波が反射してIDT電極32,34に戻る。これにより、1ポートSAW共振子30は、IDT電極32,34の周期をλ、圧電基板11の表面における弾性表面波の伝搬速度をvとすると、共振周波数f=伝搬速度v/周期λの関係から導かれる共振周波数fをもつ共振子として動作する。ここで、IDT電極32,34に電圧が印加されると、弾性表面波の他に圧電基板11の厚さ方向の波(バルク波)も発生する。このバルク波が圧電基板11と接着層13との界面で反射して圧電基板11の表面に到達すると弾性表面波に対するノイズとなり、1ポートSAW共振子30の特性の低下につながる。本実施形態の複合基板10では、接着層13に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたことにより、複合基板10を用いて作製した1ポートSAW共振子30におけるバルク波によるノイズが低減される。   A usage example of the 1-port SAW resonator 30 thus manufactured will be described. When a voltage is applied between the IDT electrodes 32 and 34, a surface acoustic wave is excited on the surface of the piezoelectric substrate 11, and the surface acoustic wave propagates on the surface of the piezoelectric substrate 11 from the IDT electrodes 32 and 24 toward the reflective electrodes 36 on both sides. To do. Then, the surface acoustic wave is reflected by the reflective electrode 36 and returns to the IDT electrodes 32 and 34. As a result, the 1-port SAW resonator 30 has a relationship of resonance frequency f = propagation velocity v / period λ, where λ is the period of the IDT electrodes 32 and 34 and v is the propagation velocity of the surface acoustic wave on the surface of the piezoelectric substrate 11. It operates as a resonator having a resonance frequency f derived from. Here, when a voltage is applied to the IDT electrodes 32 and 34, a wave (bulk wave) in the thickness direction of the piezoelectric substrate 11 is also generated in addition to the surface acoustic wave. When this bulk wave is reflected at the interface between the piezoelectric substrate 11 and the adhesive layer 13 and reaches the surface of the piezoelectric substrate 11, it becomes noise with respect to the surface acoustic wave, leading to deterioration of the characteristics of the one-port SAW resonator 30. In the composite substrate 10 of the present embodiment, noise caused by bulk waves in the 1-port SAW resonator 30 manufactured using the composite substrate 10 is reduced by including particles made of a material having a high elastic modulus in the adhesive layer 13. The

なお、接着層13に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させる代わりに、圧電基板11の裏面を粗面化することでバルク波を乱反射させてノイズを低減することも考えられる。しかし、圧電基板11の裏面を粗面化すると、上述した好ましい接着層13の厚さの範囲(0.1〜2μm)から外れる部分が生じてしまい、温度による特性変化を抑制する効果や圧電基板11と支持基板12との間の接着力が不十分になってしまう場合がある。本実施形態の複合基板10では、接着層13に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させることにより、圧電基板11の裏面を粗面化せずに、1ポートSAW共振子30におけるノイズを低減する効果を得ることが可能となる。   Note that it is also conceivable to reduce noise by irregularly reflecting bulk waves by roughening the back surface of the piezoelectric substrate 11 instead of containing particles made of a material having a high elastic modulus in the adhesive layer 13. However, when the back surface of the piezoelectric substrate 11 is roughened, a portion deviating from the preferable thickness range (0.1 to 2 μm) of the adhesive layer 13 is generated, and the effect of suppressing the characteristic change due to temperature and the piezoelectric substrate In some cases, the adhesive force between the support 11 and the support substrate 12 becomes insufficient. In the composite substrate 10 of this embodiment, the adhesive layer 13 contains particles made of a material having a high elastic modulus, thereby reducing noise in the 1-port SAW resonator 30 without roughening the back surface of the piezoelectric substrate 11. It is possible to obtain the effect of

また、一般に圧電基板11が厚いほど、反射したバルク波が圧電基板11の表面に到達しにくくなるため、弾性表面波に対するノイズが低減される。しかし、圧電基板11が厚いほど、上述した支持基板12が温度による特性変化を抑制する効果は低下してしまう。本実施形態の複合基板10では、接着層13に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたことによりノイズを低減しているため、接着層が粒子を含有していないものと比べて圧電基板11を薄くすることができ、その分だけ支持基板12が1ポートSAW共振子30の温度による特性変化を抑制する効果を高くすることが可能となる。   In general, the thicker the piezoelectric substrate 11 is, the more difficult it is for the reflected bulk wave to reach the surface of the piezoelectric substrate 11, thereby reducing noise with respect to the surface acoustic wave. However, the thicker the piezoelectric substrate 11 is, the lower the effect that the above-described support substrate 12 suppresses the characteristic change due to temperature. In the composite substrate 10 of the present embodiment, noise is reduced by including particles made of a material having a high elastic modulus in the adhesive layer 13, so that the piezoelectric substrate is less than that in which the adhesive layer does not contain particles. 11 can be made thinner, and the support substrate 12 can increase the effect of suppressing the characteristic change due to the temperature of the 1-port SAW resonator 30 by that much.

以上詳述した本実施形態の複合基板10によれば、圧電基板11の裏面と支持基板12とを接合する樹脂製の接着剤組成物からなる接着層13に、接着剤組成物よりも弾性率の高い物質からなる粒子を含有させている。これにより、この複合基板10を弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減することができる。また、支持基板12は、圧電基板11よりも熱膨張係数が小さいため、複合基板10を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を抑制できる。   According to the composite substrate 10 of the present embodiment described in detail above, the adhesive layer 13 made of a resin adhesive composition that joins the back surface of the piezoelectric substrate 11 and the support substrate 12 has an elastic modulus higher than that of the adhesive composition. It contains particles made of high-quality substances. Thereby, when this composite board | substrate 10 is utilized as a surface acoustic wave device, the noise with respect to a surface acoustic wave can be reduced. In addition, since the support substrate 12 has a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate 11, it is possible to suppress changes in characteristics due to temperature of the surface acoustic wave device using the composite substrate 10.

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、複合基板10を用いて作製する弾性表面波デバイスとして1ポートSAW共振子について説明したが、複合基板10を用いて他の弾性表面波デバイスを作製しても同様の効果を得ることができる。他の弾性表面波デバイスとしては、例えば、2ポートSAW共振子やトランスバーサル型SAWフィルタ、ラダー型SAWフィルター、コンボルバーなどが挙げられる。   For example, in the above-described embodiment, a 1-port SAW resonator has been described as a surface acoustic wave device manufactured using the composite substrate 10, but the same thing can be achieved by manufacturing other surface acoustic wave devices using the composite substrate 10. An effect can be obtained. Examples of other surface acoustic wave devices include a 2-port SAW resonator, a transversal SAW filter, a ladder SAW filter, and a convolver.

[実施例1]
実施例1として、図1に示した複合基板10を作製し、これを用いて図3に示した1ポートSAW共振子30を作製した。
[Example 1]
As Example 1, the composite substrate 10 shown in FIG. 1 was produced, and the 1-port SAW resonator 30 shown in FIG. 3 was produced using the composite substrate 10.

具体的には、まず、圧電基板11となる厚さが250μm,直径100mmのタンタル酸リチウム基板(以下、LT基板)と、支持基板12となる厚さ250μm,直径100mmのシリコン基板とを用意した。ここで、LT基板は、弾性表面波の伝搬方向をXとし、切り出し角が回転Yカットである42°YカットX伝搬LT基板を用いた。また、LT基板11の裏面は粗面化されていないものを用いた。続いて、エポキシ樹脂系接着剤に平均粒径50nmのシリカ製のセラミックス粒子をエポキシ樹脂系接着剤の5wt%の分量だけ混ぜた混合接着剤を用意した。具体的には、エポキシ樹脂系接着剤を攪拌子とともにビーカーへ入れ、スターラーを利用して攪拌を行い、この際にビーカーへセラミックス粒子を投入し30分攪拌を行うことで混合接着剤を得た。この混合接着剤をシリコン基板の表面にスピンコートにより塗布した。そして、LT基板の裏面がシリコン基板の混合接着剤を塗布した側と接するように貼り合わせて160℃に加熱し、硬化後の接着層13の厚さが1μmとなる貼り合わせ基板を形成した。   Specifically, first, a lithium tantalate substrate (hereinafter referred to as an LT substrate) having a thickness of 250 μm and a diameter of 100 mm serving as the piezoelectric substrate 11 and a silicon substrate having a thickness of 250 μm and a diameter of 100 mm serving as the support substrate 12 were prepared. . Here, as the LT substrate, a 42 ° Y-cut X-propagation LT substrate in which the propagation direction of the surface acoustic wave is X and the cutting angle is a rotational Y-cut is used. The back surface of the LT substrate 11 was not roughened. Subsequently, a mixed adhesive in which silica ceramic particles having an average particle diameter of 50 nm were mixed with the epoxy resin adhesive in an amount of 5 wt% of the epoxy resin adhesive was prepared. Specifically, the epoxy resin adhesive was put into a beaker together with a stirrer and stirred using a stirrer. At this time, ceramic particles were put into the beaker and stirred for 30 minutes to obtain a mixed adhesive. . This mixed adhesive was applied to the surface of the silicon substrate by spin coating. And it bonded so that the back surface of LT board | substrate might contact the side which apply | coated the mixed adhesive of the silicon substrate, it heated at 160 degreeC, and the bonded substrate from which the thickness of the contact bonding layer 13 after hardening was set to 1 micrometer was formed.

次に、この貼り合わせ基板を、研磨機にてLT基板の厚さが10μmとなるまで研磨した。研磨機としては、まずLT基板の厚みを薄くし、その後鏡面研磨を行うものを用いた。厚みを薄くするときには、研磨定盤とプレッシャープレートとの間に貼り合わせ基板を挟み込み、その貼り合わせ基板と研磨定盤との間に研磨砥粒を含むスラリーを供給し、このプレッシャープレートにより貼り合わせ基板を定盤面に押し付けながらプレッシャープレートに自転運動を与えて行うものを用いた。続いて、鏡面研磨を行うときには、研磨定盤を表面にパッドが貼られたものとすると共に研磨砥粒を番手の高いものへと変更し、プレッシャープレートに自転運動及び公転運動を与えることによって、LT基板の表面を鏡面研磨した。具体的には、まず、貼り合わせ基板のLT基板の表面を定盤面に押し付け、自転運動の回転速度を100rpm、研磨を継続する時間を60分として研磨した。続いて、研磨定盤を表面にパッドが貼られたものとすると共に研磨砥粒を番手の高いものへと変更し、貼り合わせ基板を定盤面に押し付ける圧力を0.2MPa、自転運動の回転速度を100rpm、公転運動の回転速度を100rpm、研磨を継続する時間を60分として鏡面研磨した。この結果、研磨前のLT基板が研磨後の圧電基板11になり、実施例1の複合基板10が完成した。   Next, this bonded substrate was polished with a polishing machine until the thickness of the LT substrate became 10 μm. As a polishing machine, a machine that first thins the LT substrate and then performs mirror polishing is used. When the thickness is reduced, a bonded substrate is sandwiched between the polishing platen and the pressure plate, and a slurry containing abrasive grains is supplied between the bonded substrate and the polishing platen, and the pressure plate is used for bonding. A pressure plate that rotates while pressing the substrate against the surface plate was used. Subsequently, when performing mirror polishing, the polishing surface plate is assumed to have a pad attached to the surface and the abrasive grains are changed to a high count, and by giving rotation and revolution motion to the pressure plate, The surface of the LT substrate was mirror-polished. Specifically, first, the surface of the LT substrate of the bonded substrate was pressed against the surface of the platen, and polishing was performed with a rotation speed of 100 rpm and a polishing duration of 60 minutes. Subsequently, the polishing surface plate is assumed to have a pad attached to the surface and the abrasive grains are changed to a higher one, the pressure for pressing the bonded substrate against the surface plate surface is 0.2 MPa, the rotational speed of the rotation motion Was polished at 100 rpm, the revolution speed was 100 rpm, and the polishing time was 60 minutes. As a result, the LT substrate before polishing became the polished piezoelectric substrate 11, and the composite substrate 10 of Example 1 was completed.

続いて、作製した複合基板10に一般的なフォトリソグラフィ技術を用いてIDT電極32,34、反射電極36を形成して、4000個の1ポートSAW共振子30の集合体とした。そして、ダイシングにより1つ1つの1ポートSAW共振子30を切り出した。なお、IDT電極32,34は線幅が値0.55μm,周期λが値2.2μmとなるように形成し、反射電極36はストライプの線幅が値0.55μm,周期pが1/2λとなるように形成した。   Subsequently, the IDT electrodes 32 and 34 and the reflective electrode 36 were formed on the fabricated composite substrate 10 using a general photolithography technique to form an assembly of 4000 one-port SAW resonators 30. Then, each one-port SAW resonator 30 was cut out by dicing. The IDT electrodes 32 and 34 are formed to have a line width of 0.55 μm and a period λ of 2.2 μm, and the reflective electrode 36 has a stripe line width of 0.55 μm and a period p of 1 / 2λ. It formed so that it might become.

[比較例1]
接着層13をシリカ製のセラミックス粒子を混ぜずにエポキシ樹脂系接着剤のみにより形成したした点以外は、実施例1と同様にして複合基板10を作製し、実施例1と同様に1ポートSAW共振子30を作製した。
[Comparative Example 1]
A composite substrate 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the adhesive layer 13 was formed only with an epoxy resin adhesive without mixing silica ceramic particles, and a 1-port SAW as in Example 1. A resonator 30 was produced.

[反射特性の評価]
実施例1及び比較例1の1ポートSAW共振子30について、ネットワークアナライザにより反射特性(S11)の測定を行った。結果を図5に示す。図5に示すように、比較例1では、共振周波数(約1920MHz)よりも高周波領域でスプリアスが発生しており、このスプリアスの振幅のピーク値は2dBであった。一方、実施例1では、共振周波数よりも高周波領域で発生するスプリアスの振幅のピーク値は0.7dBであり、スプリアスの振幅のピーク値は比較例1と比べて小さい値に抑制されている。このことから、実施例1では、接着層13がシリカ製のセラミックス粒子を含有していることにより、比較例1と比べてスプリアス(すなわち弾性表面波に対するノイズ)の発生が低減されていることがわかる。
[Evaluation of reflection characteristics]
The reflection characteristics (S11) of the 1-port SAW resonator 30 of Example 1 and Comparative Example 1 were measured using a network analyzer. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 5, in Comparative Example 1, spurious was generated in a higher frequency region than the resonance frequency (about 1920 MHz), and the peak value of the amplitude of this spurious was 2 dB. On the other hand, in Example 1, the peak value of the amplitude of spurious generated in a higher frequency region than the resonance frequency is 0.7 dB, and the peak value of the amplitude of spurious is suppressed to a value smaller than that of Comparative Example 1. From this, in Example 1, since the adhesive layer 13 contains ceramic particles made of silica, the occurrence of spurious (that is, noise with respect to the surface acoustic wave) is reduced as compared with Comparative Example 1. Recognize.

10 複合基板、11 圧電基板、12 支持基板、13 接着層、20 貼り合わせ基板、21 圧電基板(研磨前)、30 1ポートSAW共振子、32,34 IDT電極、36 反射電極、40 セラミックス基板、42,44 パッド、46,48 金ボール、50 樹脂、52,54 電極、60 プリント配線板、62,64 パッド、66,68 はんだ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Composite substrate, 11 Piezoelectric substrate, 12 Support substrate, 13 Adhesive layer, 20 Bonded substrate, 21 Piezoelectric substrate (before polishing), 30 1-port SAW resonator, 32, 34 IDT electrode, 36 Reflective electrode, 40 Ceramic substrate, 42,44 pad, 46,48 gold ball, 50 resin, 52,54 electrode, 60 printed wiring board, 62,64 pad, 66,68 solder.

Claims (6)

弾性表面波を表面で伝搬可能な圧電基板と、
支持基板と、
前記圧電基板の裏面と前記支持基板とを接合する樹脂製の接着層と、
を備え、
前記接着層は、前記樹脂よりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有している、
複合基板。
A piezoelectric substrate capable of propagating surface acoustic waves on the surface;
A support substrate;
A resin adhesive layer that joins the back surface of the piezoelectric substrate and the support substrate;
With
The adhesive layer contains particles made of a material having a higher elastic modulus than the resin.
Composite board.
前記粒子は、セラミックス又はカーボンからなる、
請求項1に記載の複合基板。
The particles are made of ceramics or carbon.
The composite substrate according to claim 1.
前記粒子は、シリカ,アルミナ,酸化亜鉛のいずれかからなるセラミックスである、
請求項2に記載の複合基板。
The particles are ceramics made of either silica, alumina, or zinc oxide.
The composite substrate according to claim 2.
前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合基板。
The support substrate has a smaller thermal expansion coefficient than the piezoelectric substrate,
The composite substrate according to claim 1.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合基板を用いて形成され、前記弾性表面波を励振可能な電極を前記圧電基板の表面に備えた弾性表面波デバイス。   A surface acoustic wave device formed using the composite substrate according to any one of claims 1 to 4 and having an electrode capable of exciting the surface acoustic wave on a surface of the piezoelectric substrate. 前記接着層が前記粒子を含有しない場合と比べて、ネットワークアナライザで反射特性(S11)を測定した際に生じるスプリアスの振幅のピーク値が小さい値となる、
請求項5に記載の弾性表面波デバイス。
Compared to the case where the adhesive layer does not contain the particles, the peak value of the amplitude of spurious generated when the reflection characteristic (S11) is measured with a network analyzer becomes a small value.
The surface acoustic wave device according to claim 5.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014148648A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 日本碍子株式会社 Composite substrate for elastic wave element and elastic wave element
WO2016104598A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 京セラ株式会社 Acoustic wave device
WO2017043394A1 (en) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社村田製作所 Elastic wave device, high-frequency front-end circuit and communication device
USD809804S1 (en) * 2014-12-17 2018-02-13 Ngk Insulators, Ltd. Composite substrate for acoustic wave device
JP2018137826A (en) * 2013-10-31 2018-08-30 京セラ株式会社 Acoustic wave element, filter element and communication device
KR20190001535A (en) * 2017-06-26 2019-01-04 다이요 유덴 가부시키가이샤 Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer
USD849422S1 (en) 2014-12-17 2019-05-28 Ngk Insulators, Ltd. Composite substrate for acoustic wave device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54143091A (en) * 1978-04-28 1979-11-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Elastic surface wave device
JP2002135076A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Surface acoustic wave device and its manufacturing method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54143091A (en) * 1978-04-28 1979-11-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Elastic surface wave device
JP2002135076A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Surface acoustic wave device and its manufacturing method

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5668179B1 (en) * 2013-03-21 2015-02-12 日本碍子株式会社 Composite substrate for acoustic wave device and acoustic wave device
CN105164919A (en) * 2013-03-21 2015-12-16 日本碍子株式会社 Composite substrate for elastic wave element and elastic wave element
US9438201B2 (en) 2013-03-21 2016-09-06 Ngk Insulators, Ltd. Composite substrates for acoustic wave elements, and acoustic wave elements
WO2014148648A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 日本碍子株式会社 Composite substrate for elastic wave element and elastic wave element
JP2018137826A (en) * 2013-10-31 2018-08-30 京セラ株式会社 Acoustic wave element, filter element and communication device
USD809804S1 (en) * 2014-12-17 2018-02-13 Ngk Insulators, Ltd. Composite substrate for acoustic wave device
USD849422S1 (en) 2014-12-17 2019-05-28 Ngk Insulators, Ltd. Composite substrate for acoustic wave device
JPWO2016104598A1 (en) * 2014-12-26 2017-10-05 京セラ株式会社 Elastic wave device
WO2016104598A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 京セラ株式会社 Acoustic wave device
US10804881B2 (en) 2014-12-26 2020-10-13 Kyocera Corporation Acoustic wave device
WO2017043394A1 (en) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社村田製作所 Elastic wave device, high-frequency front-end circuit and communication device
US10469052B2 (en) 2015-09-10 2019-11-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Elastic wave device, high-frequency front-end circuit, and communication device
KR20190001535A (en) * 2017-06-26 2019-01-04 다이요 유덴 가부시키가이샤 Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer
KR102140089B1 (en) * 2017-06-26 2020-07-31 다이요 유덴 가부시키가이샤 Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer
US10812039B2 (en) 2017-06-26 2020-10-20 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer

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