JP2012085286A - 複合基板の製造方法及び複合基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)裏面11aに微小な凹凸が形成された圧電基板21と、圧電基板21に比べて熱膨張係数が小さい支持基板12とを用意し、(b)微小な凹凸を埋めるように裏面11aに充填剤を塗布して充填層23を形成し、(c)算術平均粗さRaが(a)における裏面11aの算術平均粗さRaよりも小さくなるように充填層23の表面を鏡面研磨し、(d)充填層13の表面13aと支持基板12の表面とを接着層14を介して貼り合わせて複合基板20を形成する。
【選択図】図2
Description
(a)片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、該圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板とを用意する工程と、
(b)前記微小な凹凸を埋めるように前記片方の面に充填剤を塗布して充填層を形成する工程と、
(c)算術平均粗さRaが前記工程(a)における前記片方の面の算術平均粗さRaよりも小さくなるように前記充填層の表面を鏡面研磨する工程と、
(d)前記充填層の表面と支持基板の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板を形成する工程と、
を含むものである。
片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、
前記圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板と、
前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さRaが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さRaよりも小さい充填層と、
前記接合面と前記支持基板とを接着する接着層と、
を備え、
前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しない、
ものである。
実施例1として、図2を用いて説明した製造方法により図1に示した複合基板10を作製し、これを用いた弾性表面波素子を作製した。まず、工程(a)では、圧電基板21として、オリエンテーションフラット部(OF部)を有し、直径が4インチ,厚さが250μmのタンタル酸リチウム基板(LT基板)を用意した。また、支持基板12として、OF部を有し、直径が4インチ,厚さが230μmのシリコン基板を用意した。LT基板は、弾性表面波(SAW)の伝搬方向をXとし、切り出し角が回転Yカット板である46°YカットX伝搬LT基板を用いた。なお、LT基板の裏面は、算術平均粗さRaが0.1μmとなるようにラッピングマシーンで荒らしておいた。シリコン基板の表面は、算術平均粗さRaが10nmとなるように鏡面研磨しておいた。
工程(d)において接着剤を充填剤と異なる材料のエポキシ樹脂系紫外線硬化樹脂とした点以外は、実施例1と同様にして複合基板10を作製し、実施例2とした。
工程(a)で用意する支持基板12の材質をホウ珪酸ガラスとした点以外は、実施例2と同様にして複合基板10を作製し、実施例3とした。工程(a)で用意する支持基板12の材質をサファイアとした点以外は、実施例2と同様にして複合基板10を作製し、実施例4とした。工程(a)で用意する支持基板12の材質を窒化アルミニウムとした点以外は、実施例2と同様にして複合基板10を作製し、実施例5とした。
工程(a)で用意する圧電基板21として、弾性表面波(SAW)の伝搬方向をXとし、切り出し角が回転Yカット板である42°YカットX伝搬LT基板を用いた点以外は、実施例2と同様にして複合基板10を作製し、実施例6とした。
工程(b)の充填剤の塗布及び工程(c)のCMP研磨を行わない点以外は、実施例1と同様にして複合基板を作製し、比較例1とした。なお、工程(b)及び工程(c)を行わないため充填層はなく、工程(d)では圧電基板の裏面と支持基板の表面とが直接接着層を介して接合されることになる。比較例1の複合基板では、複合基板を積層方向に切断して断面を1万倍に拡大して観察したところ、接着層とシリコン基板との境界や、接着層の中、すなわち接着層のうちLT基板側に塗布したものとシリコン基板側に塗布したものとの境界に気泡が多数見られた。また、シリコン基板の表面にも多数の穴が発生しておりこれによるLT基板の剥離も見られた。これは、接着層を熱硬化させる際に気泡が破裂したためと考えられる。このため、比較例1の複合基板は、弾性表面波素子としては利用できない品質であった。
裏面が鏡面研磨されている点、具体的には算術平均粗さRaが10nmのLT基板である点以外は実施例1と同様のLT基板と、実施例1と同様のシリコン基板とを用意した。次に、スピンコーターを用いて、LT基板の裏面とシリコン基板の表面とに実施例1における接着層14と同じ材質の接着剤をそれぞれ4000Åの厚みで均一に塗布した。続いて、接着剤を塗布したLT基板の裏面とシリコン基板の表面とを貼り合わせ、LT基板側から2000mJの紫外線を照射して硬化させ複合基板とした。こうして得られた複合基板のうちLT基板の表面を厚みが当初の250μmから40μmになるように研削及び研磨し、比較例2の複合基板を得た。なお、硬化後の接着層の厚み(LT基板の裏面の微小な凹凸の最高部から支持基板までの距離)は0.8μmであった。比較例2の複合基板では、実施例1及び比較例1と異なりLT基板の裏面が鏡面研磨されているため、複合基板を積層方向に切断して断面を1万倍に拡大して観察しても接着層には気泡は見られなかった。
実施例1の複合基板10と比較例1の複合基板とについて、LT基板とシリコン基板との接着強度を比較した。まず、実施例1及び比較例1の複合基板から、縦の長さが1mm、横の長さが2mmのチップをダイシングによりそれぞれ切り出した。そして、切り出したチップについてせん断試験を実施した。実施例1の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層14や充填層13は剥がれずシリコン基板に割れが発生し、LT基板とシリコン基板との接着強度は十分であることが確認できた。一方、比較例1の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層とLT基板との界面で剥がれが生じた。
実施例1,2,6の複合基板10と比較例2の複合基板とから、それぞれ弾性表面波素子を作製し、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化すなわち周波数温度特性(TCF)とスプリアスの発生具合とを測定した。
Claims (7)
- (a)片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、該圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板とを用意する工程と、
(b)前記微小な凹凸を埋めるように前記片方の面に充填剤を塗布して充填層を形成する工程と、
(c)算術平均粗さRaが前記工程(a)における前記片方の面の算術平均粗さRaよりも小さくなるように前記充填層の表面を鏡面研磨する工程と、
(d)前記充填層の表面と支持基板の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板を形成する工程と、
を含む複合基板の製造方法。 - 前記工程(c)では、前記圧電基板に対する研磨レートが前記充填層に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いて前記充填層の表面を鏡面研磨する、
請求項1に記載の複合基板の製造方法。 - 前記工程(c)では、圧電基板の前記片方の面の一部が露出するまで前記鏡面研磨を行う、
請求項1又は2に記載の複合基板の製造方法。 - 前記工程(d)では、前記工程(b)で形成された充填層と同一の材料により形成された接着層を介して前記貼り合わせを行う、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合基板の製造方法。 - 片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、
前記圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板と、
前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さRaが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さRaよりも小さい充填層と、
前記接合面と前記支持基板とを接着する接着層と、
を備え、
前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しない、
複合基板。 - 前記接合面には、前記圧電基板の前記片方の面の一部が露出している、
請求項5に記載の複合基板。 - 前記接着層は、前記充填層と同一の材料により形成されている、
請求項5又は6に記載の複合基板。
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