JP2017135551A - Method for manufacturing piezoelectric composite substrate - Google Patents

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直明 北川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a piezoelectric composite substrate for a simple and efficient surface acoustic wave device with high characteristics, without the necessity of a high facility investment.SOLUTION: When manufacturing a composite substrate by bonding a monocrystalline substrate of lithium tantalate monocrystalline or lithium niobate monocrystalline with a silicon substrate lower than the substrate in thermal expansion coefficient through an adhesive layer together at a room temperature, the substrates are bonded together with an organic adhesive layer with a thickness of 10-40 μm by an epoxy resin adhesive including ceramic particles. After that, the monocrystalline substrate of lithium tantalate monocrystalline or lithium niobate monocrystalline is ground to a thickness of no larger than 1/5 of the support substrate, whereby the warp of the lithium tantalate monocrystalline or lithium niobate monocrystalline larger than the support substrate in thermal expansion can be suppressed, and the delamination or cracking thereof can be prevented.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、圧電体複合基板の製造方法に関し、さらに詳しくは表面弾性波デバイス用に使用する圧電基板と支持基板とを有機接着層を介して貼り合すことにより得られる圧電体複合基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric composite substrate, and more specifically, manufacture of a piezoelectric composite substrate obtained by bonding a piezoelectric substrate used for a surface acoustic wave device and a support substrate via an organic adhesive layer. Regarding the method.

弾性表面波を用いたデバイスには、SAW( Surface Acoustic Wave )フィルターが知られている。このSAWフィルターは、携帯電話、スマートフォンに用いられ、任意の周波数を選択するのに用いられ、通信には、重要な部品となる。SAWフィルターを製造するときに用いる基板には、タンタル酸リチウム(LiTaO、以下、LTと称することがある。)やニオブ酸リチウム(LiNbO、以下、LNと称することがある。)等の圧電体が用いられている。 A SAW (Surface Acoustic Wave) filter is known as a device using a surface acoustic wave. This SAW filter is used for mobile phones and smartphones, is used to select an arbitrary frequency, and is an important component for communication. A substrate used when manufacturing the SAW filter is a piezoelectric material such as lithium tantalate (LiTaO 3 , hereinafter referred to as LT) or lithium niobate (LiNbO 3 , hereinafter referred to as LN). The body is used.

これらの基板にAlやAl合金の櫛形電極が形成され、当該電極の間隔で選択する周波数が決まる。この櫛形電極の間隔は、数ミクロンレベルであり、一般的に温度特性が良いLTが多く用いられている。しかし、LTの線膨張係数は、X軸方向で16×10−6/K、Y軸方向で4.1×10−6Kと大きいため、温度が変化すると基板、さらには櫛型電極間隔が変化して、その結果、周波数通過領域が移動してしまい、混線、通信が出来なくなるという問題が発生する可能性がある。また、熱変化に晒されることによって、内部に応力が発生して、ひび割れや欠損が生じる可能性もあった。 Comb electrodes made of Al or Al alloy are formed on these substrates, and the frequency to be selected is determined by the distance between the electrodes. The interval between the comb-shaped electrodes is on the order of several microns, and LT having a good temperature characteristic is generally used. However, the coefficient of linear expansion of LT is as large as 16 × 10 −6 / K in the X-axis direction and 4.1 × 10 −6 K in the Y-axis direction. As a result, there is a possibility that the frequency passing region will move, resulting in a problem that crosstalk and communication cannot be performed. In addition, exposure to heat changes may cause internal stress and cause cracks or defects.

一方、スマートフォン、携帯電話は、高集積化が進み、上記のSAWフィルターもアンプと共にモジュール化され、高温下に晒されるようになってきた。前述したように、温度上昇による問題点が顕在化し、高温下に晒されても、SAWフィルターの周波数通過領域が変化せずに、温度特性が安定していることが求められていた。   On the other hand, smart phones and mobile phones have been highly integrated, and the above SAW filters have been modularized together with amplifiers and have been exposed to high temperatures. As described above, a problem due to temperature rise has become apparent, and even when exposed to high temperatures, the frequency pass region of the SAW filter does not change, and the temperature characteristics are required to be stable.

そこで、これらの問題を解決するために様々な検討がなされてきた。例えば、特許文献1では、LNあるいはLT基板に、熱膨張係数がLNあるいはLTより小さく、比較的安価なシリコンを支持基板として貼り合せて接合した複合基板が提案されている。また、特許文献2では、LNあるいはLT基板にサファイアを支持基板として貼り合わせた基板が提案されている。さらに、特許文献3では、LNあるいはLT基板に線膨張係数の小さい基板を有機接着剤により貼り付けられた基板が提案されている。また、特許文献4には、圧電素子を当該圧電素子より線膨張係数が小さい基板に加熱処理して貼り付けている複合基板が提案されている。さらに、特許文献5には、常温接合による基板とLT、LNの貼り合わせが提案されている。   Therefore, various studies have been made to solve these problems. For example, Patent Document 1 proposes a composite substrate in which a relatively inexpensive silicon having a thermal expansion coefficient smaller than that of LN or LT is bonded and bonded to an LN or LT substrate as a support substrate. Patent Document 2 proposes a substrate in which sapphire is bonded to an LN or LT substrate as a support substrate. Further, Patent Document 3 proposes a substrate in which a substrate having a small linear expansion coefficient is attached to an LN or LT substrate with an organic adhesive. Patent Document 4 proposes a composite substrate in which a piezoelectric element is bonded to a substrate having a linear expansion coefficient smaller than that of the piezoelectric element by heat treatment. Furthermore, Patent Document 5 proposes bonding of a substrate and LT and LN by room temperature bonding.

特開2004−096677号公報JP 2004-096677 A 特開2004−186868号公報JP 2004-186868 A 特開2001−053579号公報JP 2001-053579 A 特許第3435789号公報Japanese Patent No. 3435789 特許第3774782号公報Japanese Patent No. 3777482

しかしながら、シリコンは、安価で線膨張係数がLTより低いが、導電性があり、浮遊容量が発生してデバイスとしての安定性に問題がある。このため、特許文献1に記載されたように、シリコン基板を単に貼り合わせただけでは、温度による変動が少ない複合基板にならない。また、サファイアは、高価な基板であることから、特許文献2に記載されたように、サファイアを支持基板に用いると過剰なコストがかかってしまい好ましくない。   However, silicon is inexpensive and has a linear expansion coefficient lower than that of LT, but has conductivity, and stray capacitance is generated, which causes a problem in stability as a device. For this reason, as described in Patent Document 1, simply bonding a silicon substrate does not result in a composite substrate with little fluctuation due to temperature. Moreover, since sapphire is an expensive substrate, as described in Patent Document 2, if sapphire is used as a support substrate, excessive costs are incurred, which is not preferable.

一方、特許文献3で用いる有機接着剤は、ガラス転移温度が100℃以下であり、SAWフィルター製造時に加わる200℃以上の温度では、軟化してしまい、密着力も低下することから、製品の信頼性が不十分なことが懸念される。また、有機接着剤の濡れ性、伸び等が考慮されていないため、研磨する結晶を35μm以下まで研磨すると、接着剤の凹凸が起点となって割れやクラックが入る可能性がある。   On the other hand, the organic adhesive used in Patent Document 3 has a glass transition temperature of 100 ° C. or lower, and is softened at a temperature of 200 ° C. or higher applied during the manufacture of the SAW filter. There is a concern that this is insufficient. In addition, since wettability, elongation, and the like of the organic adhesive are not taken into consideration, if the crystal to be polished is polished to 35 μm or less, there is a possibility that the unevenness of the adhesive will start and cracks and cracks may occur.

また、特許文献4に記載されたように、圧電素子を当該圧電素子より線膨張係数が小さい基板に加熱処理して貼り付けた複合基板を製造する際に、加熱して接合すると、常温に戻した時に、圧電素子と基板の線膨張係数の差から基板が反るという問題点がある。さらに、特許文献5に記載のように、高真空装置を用いる場合では、タクトタイムが長く生産性が低いことに加えて、当該装置が高価であることから、コスト面でも課題がある。   Further, as described in Patent Document 4, when manufacturing a composite substrate in which a piezoelectric element is bonded to a substrate having a coefficient of linear expansion smaller than that of the piezoelectric element by heating, bonding to the substrate returns to room temperature. However, there is a problem that the substrate warps due to the difference in linear expansion coefficient between the piezoelectric element and the substrate. Furthermore, as described in Patent Document 5, in the case of using a high vacuum apparatus, in addition to a long tact time and low productivity, the apparatus is expensive, so there is a problem in terms of cost.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より低コストで優れた周波数温度特性を有する弾性表面波デバイスに好適な圧電体複合基板を製造することの可能な圧電体複合基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of manufacturing a piezoelectric composite substrate capable of manufacturing a piezoelectric composite substrate suitable for a surface acoustic wave device having excellent frequency temperature characteristics at a lower cost. It aims to provide a method.

本発明者は、上述の目的を達成するために鋭意検討した結果、タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板と該基板より低熱膨張係数を有するシリコン基板とを有機接着層を介して、常温で貼り合せて複合基板を作製する際に、セラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤により接着層を10μm以上40μm以下の厚さで塗布し、貼り合わせ、その後、前記タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板を支持基板の1/5以下の厚さに研磨することにより、支持基板より熱膨張が大きいタンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の反りを抑えて、剥離や割れを防ぐことができることを見出し、本発明を完成した。   As a result of diligent studies to achieve the above-mentioned object, the present inventor has formed an organic adhesive layer between a lithium tantalate single crystal or a single crystal substrate of lithium niobate single crystal and a silicon substrate having a lower thermal expansion coefficient than the substrate. Then, when producing a composite substrate by bonding at room temperature, an adhesive layer is applied with a thickness of 10 μm or more and 40 μm or less with an epoxy resin adhesive containing ceramic particles, bonded, and then the lithium tantalate single crystal Alternatively, a warp of a lithium tantalate single crystal or a lithium niobate single crystal having a thermal expansion larger than that of the support substrate can be suppressed by polishing a single crystal substrate of lithium niobate single crystal to a thickness of 1/5 or less of the support substrate. The present invention was completed by finding that peeling and cracking can be prevented.

すなわち、本発明の第1の発明は、
タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の圧電基板と、シリコンからなる支持基板とを、有機接着層を介して貼り合すことにより得られる圧電体複合基板の製造方法であって、
工程A:タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板と、シリコンからなる支持基板とを、セラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤により有機接着層を10μm以上40μm以下の厚さで塗布し、その後貼り合わせる工程
工程B:工程Aにより得られた貼り合せ基板のタンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板を支持基板の1/5以下の厚さに研磨する工程
を有することを特徴とする圧電体複合基板の製造方法である。
That is, the first invention of the present invention is
A method for producing a piezoelectric composite substrate obtained by bonding a lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal piezoelectric substrate and a support substrate made of silicon via an organic adhesive layer,
Process A: An organic adhesive layer is applied to a thickness of 10 μm or more and 40 μm or less with a single crystal substrate of lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal and a support substrate made of silicon with an epoxy resin adhesive containing ceramic particles. And then bonding step B: a step of polishing the lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal single crystal substrate of the bonded substrate obtained in step A to a thickness of 1/5 or less of the supporting substrate. A method of manufacturing a piezoelectric composite substrate, comprising:

また、本発明の第1の発明において、セラミックスは、アルミナ、窒化アルミ二ウム、ジルコニア、酸化マグネシウムの群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。   In the first invention of the present invention, the ceramic is preferably at least one selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, zirconia, and magnesium oxide.

以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, In the range which does not change the summary of this invention, it can change suitably.

[1.複合基板]
本実施の形態に係る複合基板は、圧電基板と支持基板と、両者を貼り合せる有機接着層とからなる構成の複合基板である。
[1. Composite board]
The composite substrate according to the present embodiment is a composite substrate having a configuration including a piezoelectric substrate, a support substrate, and an organic adhesive layer for bonding them together.

ここで、圧電基板としては、弾性波(特に、弾性表面波)を伝搬可能な基板が挙げられ、この圧電基板の材質としては、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、ランガサイト、水晶などが挙げられる。特に、SAWフィルターに使用する表面弾性波デバイス用途では、タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶が好適に使用することができる。 Here, examples of the piezoelectric substrate include a substrate capable of propagating an elastic wave (particularly, a surface acoustic wave). The material of the piezoelectric substrate is lithium tantalate, lithium niobate, lithium niobate-lithium tantalate solid solution. Single crystal, lithium borate, langasite, quartz, etc. are mentioned. In particular, in surface acoustic wave device applications used for SAW filters, lithium tantalate single crystals or lithium niobate single crystals can be suitably used.

また、支持基板の材質としては、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、水晶など圧電基板よりも熱膨張係数が小さい材料が挙げられるが、コスト、品質の安定性の面からシリコン基板が最も好ましく使用することができる。 In addition, examples of the material of the support substrate include materials having a smaller thermal expansion coefficient than that of the piezoelectric substrate, such as silicon, sapphire, aluminum nitride, alumina, borosilicate glass, quartz glass, and quartz. However, in terms of cost and quality stability. The silicon substrate can be most preferably used.

圧電基板は、上記材質の基板であれば、特に限定するものではないが、この圧電基板の大きさは、例えば、直径が50μm以上 150 mm以下 、厚さが150μm以上 500μm以下の基板を好適に使用することができる。 The piezoelectric substrate is not particularly limited as long as it is a substrate of the above-mentioned material. For example, the size of the piezoelectric substrate is preferably a substrate having a diameter of 50 μm to 150 mm and a thickness of 150 μm to 500 μm. Can be used.

支持基板は、上記材質の基板であれば、特に限定するものではないが、この支持基板の大きさは、例えば、直径が50 μm以上 150 mm以下 、厚さが150μm以上 500μm以下の基板を好適に使用することができる。 The support substrate is not particularly limited as long as it is a substrate of the above-mentioned material. For example, the size of the support substrate is preferably a substrate having a diameter of 50 μm to 150 mm and a thickness of 150 μm to 500 μm. Can be used for

また、圧電基板は、最初に準備した基板を支持基板に接着層を介して貼り合せた後にさらに研磨加工され、最終的な複合基板としての圧電基板の厚さは、支持基板の厚さの1/5以下の厚さとすることが好ましく、1/10以下の厚さであることがさらに好ましい。 The piezoelectric substrate is further polished after the first prepared substrate is bonded to the support substrate via an adhesive layer, and the thickness of the piezoelectric substrate as the final composite substrate is equal to 1 of the thickness of the support substrate. The thickness is preferably / 5 or less, and more preferably 1/10 or less.

具体的には、圧電基板の厚さは、5μm以上100μmとすることが好ましい。また、5μm以上30μm以下とすることがより好ましい。5μmより薄いと、研磨加工するときにクラックが生じる恐れがあり、100μmより厚いと、複合基板が加熱されたときに割れる恐れがあるため好ましくない。 Specifically, the thickness of the piezoelectric substrate is preferably 5 μm or more and 100 μm. Moreover, it is more preferable to set it as 5 micrometers or more and 30 micrometers or less. If it is thinner than 5 μm, cracks may occur when polishing, and if it is thicker than 100 μm, the composite substrate may crack when heated, such being undesirable.

有機接着層を形成する接着剤としては、セラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤を使用する。本発明で使用する接着剤は、耐熱性に優れていて、同時に柔軟性を保持させるため、セラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤であることが好ましく、さらにセラミックス粒子は、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、酸化マグネシウムの群から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。   As an adhesive for forming the organic adhesive layer, an epoxy resin adhesive containing ceramic particles is used. The adhesive used in the present invention is preferably an epoxy resin adhesive containing ceramic particles in order to have excellent heat resistance and at the same time maintain flexibility, and the ceramic particles further include alumina, aluminum nitride, zirconia, It is preferably at least one selected from the group of magnesium oxide.

本発明の圧電体複合基板の用途であるSAWフィルターに使用する表面弾性波デバイス用途では、モジュール化によりSAWデバイスの温度が100℃を超えることもあり周波数変化の防ぐ対策が求められている。そこで低熱膨張係数を有するシリコンからなる支持基板に圧電基板を貼り付けて、圧電基板の伸びを抑えることが検討されているが、通常、簡単に基板の伸びを抑える手段として、接着剤を塗布し、常温、あるいは加熱して硬化させ圧電基板の裏面に貼り付ける方法が行われている。 In the surface acoustic wave device application used for the SAW filter, which is an application of the piezoelectric composite substrate of the present invention, the temperature of the SAW device may exceed 100 ° C. due to modularization, and measures to prevent frequency change are required. Therefore, it has been investigated to attach a piezoelectric substrate to a support substrate made of silicon having a low thermal expansion coefficient to suppress the elongation of the piezoelectric substrate, but usually, an adhesive is applied as a means to easily suppress the elongation of the substrate. A method of curing at room temperature or by heating and pasting to the back surface of the piezoelectric substrate is performed.

一般的に用いられる接着剤は量産性に優れたUV塗料、もしくは強固な接着力を持つエポキシ樹脂の有機接着剤が多用されるが、これらの樹脂はガラス転移温度が100℃前後で耐熱性も150℃レベルである。SAWフィルター製造時にAl電極を形成する際に200〜300℃の熱がかかると言われており、前記の接着剤では熱劣化により変色、体積変化、密着力低下などが起こり、SAWフィルターに使用する貼り合せ基板には適さない。 Commonly used adhesives are UV paints with excellent mass productivity, or organic epoxy adhesives with strong adhesive strength, but these resins have a glass transition temperature of around 100 ° C and are also heat resistant. It is a 150 degreeC level. It is said that heat of 200 to 300 ° C. is applied when an Al electrode is formed during the manufacture of a SAW filter, and the adhesive causes discoloration, volume change, decrease in adhesion, etc. due to thermal deterioration, and is used for a SAW filter. Not suitable for bonded substrates.

そこで熱に強く、ガラス質との接着力に優れるセラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤を用いることを検討し、含有させるセラミックスとしてアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、酸化マグネシウムなどが適しているという知見を得た。線膨張係数が違う結晶を貼り付けるために常温で乾燥、硬化させることが重要である。圧電基板の作製途中の乾燥工程で100℃を超えると貼り合せ基板が、線膨張係数が低い基板を凸面として反ってしまう恐れがある。そこで、本発明では、常温乾燥させるために、セラミックスの分子間から水分子が脱離することとで反応が進行する脱水反応を起こす接着剤が望ましいと考え、アルミナ粒子等のセラミックスを含むエポキシ樹脂接着剤が好ましいという結果を得た。 Therefore, we examined the use of epoxy resin adhesives containing ceramic particles that are resistant to heat and have excellent adhesion to glass, and obtained knowledge that alumina, aluminum nitride, zirconia, magnesium oxide, etc. are suitable as the ceramics to be included. It was. It is important to dry and cure at room temperature in order to attach crystals with different linear expansion coefficients. If the temperature exceeds 100 ° C. in the drying step during the production of the piezoelectric substrate, the bonded substrate may be warped with a substrate having a low linear expansion coefficient as a convex surface. Therefore, in the present invention, in order to dry at room temperature, an adhesive that causes a dehydration reaction in which a reaction proceeds by desorption of water molecules between ceramic molecules is desirable, and an epoxy resin containing ceramics such as alumina particles. The result that an adhesive was preferable was obtained.

[2.複合基板の製造方法]
次に、本実施の形態に係る圧電体複合基板の製造方法について説明する。本実施の形態に係る圧電体複合基板の製造方法は、
タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の圧電基板と、シリコンからなる支持基板とを、有機接着層を介して貼り合すことにより得られる圧電体複合基板の製造方法であって、
工程A:タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板と、シリコンからなる支持基板とを、セラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤により有機接着層を10μm以上40μm以下の厚さで塗布し、その後貼り合わせる工程
工程B:工程Aにより得られた貼り合せ基板のタンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板を支持基板の1/5以下の厚さに研磨する工程
を有することを特徴とする圧電体複合基板の製造方法である。
[2. Manufacturing method of composite substrate]
Next, a method for manufacturing the piezoelectric composite substrate according to the present embodiment will be described. The method for manufacturing the piezoelectric composite substrate according to the present embodiment is as follows.
A method for producing a piezoelectric composite substrate obtained by bonding a lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal piezoelectric substrate and a support substrate made of silicon via an organic adhesive layer,
Process A: An organic adhesive layer is applied to a thickness of 10 μm or more and 40 μm or less with a single crystal substrate of lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal and a support substrate made of silicon with an epoxy resin adhesive containing ceramic particles. And then bonding step B: a step of polishing the lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal single crystal substrate of the bonded substrate obtained in step A to a thickness of 1/5 or less of the supporting substrate. A method of manufacturing a piezoelectric composite substrate, comprising:

以下に、各工程について詳細に説明する。
(工程A)
工程Aにおいては、圧電基板と支持基板とを無機接着剤により張り合わせる。
前述した圧電基板と支持基板とを準備するが、通常市販されている基板は、鏡面研磨されている場合は、基板表面の平均表面粗さ(Ra)は数nmレベルである。貼り合せ強度を高めるために、機械加工やブラスト加工など公知の方法により粗面化処理を行うことができる。
Below, each process is demonstrated in detail.
(Process A)
In step A, the piezoelectric substrate and the support substrate are bonded together with an inorganic adhesive.
The piezoelectric substrate and the supporting substrate described above are prepared. When a substrate that is usually marketed is mirror-polished, the average surface roughness (Ra) of the substrate surface is on the order of several nm. In order to increase the bonding strength, a roughening treatment can be performed by a known method such as machining or blasting.

次に、準備した圧電基板と支持基板のいずれかにセラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤を塗布する。前述したように、セラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤はアルミナ、窒化アルミ、ジルコニア、酸化マグネシウムの群から選ばれる少なくとも一種のセラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤である。有機接着層の厚さを10μm以上40μmと範囲とする。有機接着剤の塗布する方法は、特に限定されず、例えばアプリケータを用いて、均一に所定の膜厚に塗布することができる。圧電基板と支持基板の接着方法は、例えば、圧電基板または支持基板の中心に、両者を重ね合わせた状態で1.25MPa程度の圧力でプレスし、エポキシ樹脂接着剤を常温で硬化させることにより貼り合わせ基板を作製することができる。 Next, an epoxy resin adhesive containing ceramic particles is applied to either the prepared piezoelectric substrate or support substrate. As described above, the epoxy resin adhesive containing ceramic particles is an epoxy resin adhesive containing at least one kind of ceramic particles selected from the group of alumina, aluminum nitride, zirconia, and magnesium oxide. The thickness of the organic adhesive layer is in the range of 10 μm to 40 μm. The method for applying the organic adhesive is not particularly limited, and can be uniformly applied to a predetermined film thickness using, for example, an applicator. The method for bonding the piezoelectric substrate and the support substrate is, for example, by pressing at a pressure of about 1.25 MPa in the center of the piezoelectric substrate or the support substrate and then curing the epoxy resin adhesive at room temperature. A laminated substrate can be manufactured.

(工程B)
工程Bは、工程Aにより得られた貼り合せ基板の圧電基板を支持基板の1/5以下の厚さに研磨する工程である。
(Process B)
Step B is a step of polishing the piezoelectric substrate of the bonded substrate obtained in Step A to a thickness of 1/5 or less of the support substrate.

温度特性に優れた表面弾性波デバイス用に適した基板として使用することから、支持基板との強固な接着により圧電基板の膨張を抑制するためには、圧電基板の厚さが支持基板の厚さより薄くすることが必要である。最終的な複合基板としての圧電基板の厚さは、支持基板の厚さの1/5以下の厚さとすることが好ましく、1/10以下の厚さであることがさらに好ましい。具体的には、圧電基板の厚さは、5〜100μmとすることが好まし、5〜30μmとすることがより好ましい。圧電基板の厚さが5μmより薄いと、研磨加工するときにクラックが生じる恐れがあり、100μmより厚いと、複合基板が加熱されたときに割れる恐れがあるため好ましくない。 Since it is used as a substrate suitable for surface acoustic wave devices with excellent temperature characteristics, the thickness of the piezoelectric substrate is less than the thickness of the support substrate in order to suppress expansion of the piezoelectric substrate by strong adhesion to the support substrate. It is necessary to make it thinner. The thickness of the piezoelectric substrate as the final composite substrate is preferably 1/5 or less of the thickness of the support substrate, and more preferably 1/10 or less. Specifically, the thickness of the piezoelectric substrate is preferably 5 to 100 μm, and more preferably 5 to 30 μm. If the thickness of the piezoelectric substrate is less than 5 μm, cracks may occur when polishing, and if it is more than 100 μm, the composite substrate may crack when heated, such being undesirable.

このようにして得られた圧電体複合基板は、圧電基板が強固に支持基板に接合しており、温度変化による圧電基板の周波数特性の変動を抑え、温度特性に優れた表面弾性波デバイス用に適した基板として使用することができる。 The piezoelectric composite substrate thus obtained has a piezoelectric substrate firmly bonded to a support substrate, suppresses fluctuations in the frequency characteristics of the piezoelectric substrate due to temperature changes, and is used for surface acoustic wave devices having excellent temperature characteristics. It can be used as a suitable substrate.

以下に、本発明の実施例を示してさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
まず、支持基板として、オリエンテーションフラット部(OF部)を有し、直径が100mm(4インチ)、厚さが350μmのシリコン基板を用意した。また、圧電基板として、OF部を有し、直径が100mm、厚さが350μmのタンタル酸リチウム基板を用意した。準備したシリコン基板に、アルミナ粒子を含有するエポキシ樹脂接着剤としてデュラルコ社製「Duralco4700」3gを滴下した。次にタンタル酸リチウム基板を真上から乗せて、1kgの荷重を加えて、基板の全面に接着剤を広げて接着層の膜厚を25μmとし、その後大気中で90℃の温度で1時間乾燥させて、硬化させた。
[Example 1]
First, a silicon substrate having an orientation flat portion (OF portion), a diameter of 100 mm (4 inches), and a thickness of 350 μm was prepared as a support substrate. In addition, a lithium tantalate substrate having an OF portion, a diameter of 100 mm, and a thickness of 350 μm was prepared as a piezoelectric substrate. To the prepared silicon substrate, 3 g of “Duralco 4700” manufactured by Duralco was dropped as an epoxy resin adhesive containing alumina particles. Next, a lithium tantalate substrate is placed from directly above, a 1 kg load is applied, an adhesive is spread over the entire surface of the substrate to a thickness of 25 μm, and then dried in the atmosphere at a temperature of 90 ° C. for 1 hour. And cured.

その後、作製した貼り合せ基板のうち、タンタル酸リチウム基板のみをポリッシュ研磨により40μmまで鏡面研磨して、圧電体複合基板を得た。その後、得られた基板を175℃の温度で1時間加熱乾燥して接着剤を完全に硬化させた。 Then, only the lithium tantalate substrate among the produced bonded substrates was mirror-polished to 40 μm by polishing to obtain a piezoelectric composite substrate. Thereafter, the obtained substrate was heated and dried at a temperature of 175 ° C. for 1 hour to completely cure the adhesive.

上記により得られた圧電体複合基板を以下のように評価した。
電気炉に圧電体複合基板を入れ、5℃/分の速度で280℃まで加熱し、280℃で2時間保時した。その後、室温まで戻し、外観を観察した結果、接着層は変化していなかった。
The piezoelectric composite substrate obtained as described above was evaluated as follows.
The piezoelectric composite substrate was placed in an electric furnace, heated to 280 ° C. at a rate of 5 ° C./min, and kept at 280 ° C. for 2 hours. Thereafter, the temperature was returned to room temperature, and the appearance was observed. As a result, the adhesive layer was not changed.

同じ熱履歴を経た試料を用いて500kgの圧縮応力を加えたが、圧電体複合基板は剥離しなかった。また、同じ試料を200℃まで加熱して反りを測定したが反りは観察できなかった。 A compressive stress of 500 kg was applied using a sample having the same thermal history, but the piezoelectric composite substrate did not peel off. Moreover, although the same sample was heated to 200 degreeC and the curvature was measured, curvature was not observable.

[比較例1]
実施例1と同じ圧電基板、支持基板を準備し、接着剤としてセラミックス粒子を含まないエポキシ樹脂系有機接着剤(太陽金網社製)「DURALCO4461P」を、25μmの厚さでシリコン基板に塗布し、その他は実施例1と同様にして圧電体複合基板を得た。実施例1と同様に評価した結果、接着層は濃い茶色に変色し、圧縮応力を加えると圧電体複合基板は剥離した。
[Comparative Example 1]
The same piezoelectric substrate and supporting substrate as in Example 1 were prepared, and an epoxy resin organic adhesive (made by Taiyo Wire Mesh Co., Ltd.) “DURALCO 4461P” containing no ceramic particles as an adhesive was applied to a silicon substrate with a thickness of 25 μm. Otherwise, a piezoelectric composite substrate was obtained in the same manner as in Example 1. As a result of evaluation in the same manner as in Example 1, the adhesive layer turned dark brown, and the piezoelectric composite substrate peeled off when compressive stress was applied.

[比較例2]
UV接着剤を2μmの厚さでシリコン基板に塗布し、LT基板と貼り合わせた。それを大気中で280℃、2時間の耐熱試験を行った。取り出して外観を観察するとUV接着剤は濃い茶色に変色し、熱で接着剤が不均一な分布になり基板同士を引っ張ったら剥離した。
[Comparative Example 2]
A UV adhesive was applied to a silicon substrate with a thickness of 2 μm and bonded to the LT substrate. It was subjected to a heat resistance test at 280 ° C. for 2 hours in the atmosphere. When the appearance was taken out and the appearance was observed, the UV adhesive turned dark brown, and the adhesive was unevenly distributed by heat and peeled off when the substrates were pulled together.

Claims (2)

タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の圧電基板と、シリコンからなる支持基板とを、有機接着層を介して貼り合すことにより得られる圧電体複合基板の製造方法であって、
工程A:タンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板と、シリコンからなる支持基板とを、セラミックス粒子を含むエポキシ樹脂接着剤により有機接着層を10μm以上40μm以下の厚さで塗布し、その後貼り合わせる工程
工程B:工程Aにより得られた貼り合せ基板のタンタル酸リチウム単結晶又はニオブ酸リチウム単結晶の単結晶基板を支持基板の1/5以下の厚さに研磨する工程
を有することを特徴とする圧電体複合基板の製造方法
A method for producing a piezoelectric composite substrate obtained by bonding a lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal piezoelectric substrate and a support substrate made of silicon via an organic adhesive layer,
Process A: An organic adhesive layer is applied to a thickness of 10 μm or more and 40 μm or less with a single crystal substrate of lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal and a support substrate made of silicon with an epoxy resin adhesive containing ceramic particles. And then bonding step B: a step of polishing the lithium tantalate single crystal or lithium niobate single crystal single crystal substrate of the bonded substrate obtained in step A to a thickness of 1/5 or less of the supporting substrate. Manufacturing method of piezoelectric composite substrate characterized by having
前記セラミックスは、アルミナ、窒化アルミ二ウム、ジルコニア、酸化マグネシウムの群から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の圧電体複合基板の製造方法
2. The method of manufacturing a piezoelectric composite substrate according to claim 1, wherein the ceramic is at least one selected from the group consisting of alumina, aluminum nitride, zirconia, and magnesium oxide.
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