JP2018061254A - Elastic wave device and composite substrate - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable elastic wave device.SOLUTION: An elastic wave device 1 comprises: a first substrate 20 that includes a first surface 20a and a second surface 20b facing each other in the thickness direction; a piezoelectric substrate 10 that is joined to the first surface 20a and has a coefficient of linear expansion larger than that of the first substrate 20; and a second substrate 30 that is joined to the second surface 20b and has a coefficient of linear expansion larger than that of the first substrate 20. When the modulus of elasticity and the thickness of the piezoelectric substrate 10 are E1 and T1, respectively, and the modulus of elasticity and the thickness of the first substrate 20 are E2 and T2, respectively, the relationship 1≤(E2×T2)/(E1×T1)≤9 is satisfied.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、弾性波デバイスおよび複合基板に関する。   The present invention relates to an acoustic wave device and a composite substrate.

タンタル酸リチウム等の圧電基板を用いた弾性波デバイスが知られている。しかしながら、このタンタル酸リチウム基板は、周波数温度特性が―36ppm/℃であり、例えば2GHz帯のデバイスであれば―30〜+85℃の温度範囲で±4.3MHzも変動してしまい、近年の厳しい仕様を満たすことが困難な場合がある。そして、弾性波デバイスの温度変動は、これを使用する機器に影響を与えるため、温度に対する周波数変動が少ない、つまり温度特性が良好な弾性波デバイスが望まれていた。   An acoustic wave device using a piezoelectric substrate such as lithium tantalate is known. However, this lithium tantalate substrate has a frequency temperature characteristic of −36 ppm / ° C. For example, in the case of a device of 2 GHz band, ± 4.3 MHz fluctuates in a temperature range of −30 to + 85 ° C. It may be difficult to meet specifications. And since the temperature fluctuation of an elastic wave device affects the apparatus which uses this, the elastic wave device with few frequency fluctuations with respect to temperature, ie, a favorable temperature characteristic, was desired.

そこで、圧電基板に熱膨張係数が異なる支持基板(Si基板等)を接着剤等で接合することで、圧電基板の熱膨張・熱収縮を抑制し、圧電基板の温度に対する周波数特性を安定化させた技術が知られている(例えば、特許文献1等参照。)。   Therefore, bonding a support substrate (Si substrate, etc.) with a different thermal expansion coefficient to the piezoelectric substrate with an adhesive or the like suppresses the thermal expansion / contraction of the piezoelectric substrate and stabilizes the frequency characteristics with respect to the temperature of the piezoelectric substrate. Are known (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−347295号公報JP 2005-347295 A

しかしながら、特許文献1の構成では、貼り合せた基板に反りが発生する虞があった。一般に弾性波デバイスを作製するための製造工程および実装工程には300℃近くまで昇温される熱履歴を伴う。この熱履歴により、貼り合せ基板の反りはさらに大きくなり、この反りにより割れやクラックが発生し、その結果、生産性が低下するという課題があった。   However, in the configuration of Patent Document 1, there is a possibility that the bonded substrates are warped. In general, a manufacturing process and a mounting process for manufacturing an acoustic wave device are accompanied by a thermal history in which the temperature is raised to nearly 300 ° C. Due to this thermal history, warpage of the bonded substrate is further increased, and this warpage causes cracks and cracks, resulting in a problem that productivity is lowered.

本願はかかる事情のもと勘案されたものであり、その目的は、温度特性が良好であり、かつ生産性の高い弾性波デバイスを提供することにある。   The present application has been considered under such circumstances, and an object thereof is to provide an elastic wave device having good temperature characteristics and high productivity.

本開示の一態様としての弾性波デバイスは、厚み方向で対向する第1面と第2面とを備える第1支持体と、前記第1面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、前記第2面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい第2支持体と、を備える。前記圧電基板の弾性率をE1、厚みをT1とし、前記第1支持体の弾性率をE2、厚みをT2とすると、1≦(E2×T2)/(E1×T1)≦9の関係を満たしている。   An elastic wave device according to an aspect of the present disclosure includes a first support including a first surface and a second surface that are opposed in the thickness direction, and a wire that is joined to the first surface than the first support. A piezoelectric substrate having a large expansion coefficient, and a second support having a larger linear expansion coefficient than that of the first support, which is bonded to the second surface. When the elastic modulus of the piezoelectric substrate is E1, the thickness is T1, the elastic modulus of the first support is E2, and the thickness is T2, the relationship 1 ≦ (E2 × T2) / (E1 × T1) ≦ 9 is satisfied. ing.

本開示の一態様としての複合基板は、厚み方向で対向する第1面と第2面とを備える第1支持体と、前記第1面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、前記第2面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい第2支持体と、を備える。前記圧電基板の弾性率をE1、厚みをT1とし、前記第1支持体の弾性率をE2、厚みをT2とすると、1≦(E2×T2)/(E1×T1)≦9の関係を満たしている。そして、前記第1支持体は、樹脂材料中に前記第1支持体の面方向に延びる繊維を含み、面方向において、中央より外周側で前記繊維の単位体積あたりの割合が多くなっている。   A composite substrate according to an aspect of the present disclosure includes a first support having a first surface and a second surface facing each other in the thickness direction, and linear expansion more than the first support bonded to the first surface. A piezoelectric substrate having a large coefficient, and a second support having a larger linear expansion coefficient than that of the first support, which is bonded to the second surface. When the elastic modulus of the piezoelectric substrate is E1, the thickness is T1, the elastic modulus of the first support is E2, and the thickness is T2, the relationship 1 ≦ (E2 × T2) / (E1 × T1) ≦ 9 is satisfied. ing. And the said 1st support body contains the fiber extended in the surface direction of the said 1st support body in a resin material, and the ratio per unit volume of the said fiber is large in the surface direction at the outer peripheral side from the center.

本開示によれば、温度特性が良好であり、かつ生産性の高い弾性波デバイスを提供することができる。また、温度特性が良好であり、かつ生産性の高い弾性波デバイスを提供できる複合基板を提供することができる。   According to the present disclosure, it is possible to provide an elastic wave device having favorable temperature characteristics and high productivity. In addition, it is possible to provide a composite substrate that can provide an elastic wave device with favorable temperature characteristics and high productivity.

本開示の実施形態に係る弾性波デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the elastic wave device which concerns on embodiment of this indication. 温度補償応力と圧電基板および第1支持体の弾性率および厚みとの相関を示す線図である。It is a diagram which shows the correlation with a temperature compensation stress, and the elastic modulus and thickness of a piezoelectric substrate and a 1st support body. 抗折強度と破壊確率との相関を示す線図である。It is a diagram which shows the correlation with bending strength and fracture probability. (a),(b)はそれぞれ、圧電基板の残留応力と圧電基板および第1支持体の弾性率および厚みとの相関を示す線図である。(A), (b) is a diagram which shows the correlation with the residual stress of a piezoelectric substrate, and the elasticity modulus and thickness of a piezoelectric substrate and a 1st support body, respectively. 図1に示す弾性波デバイスの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the elastic wave device shown in FIG. (a)は本開示の複合基板の上面図であり、(b)は、(a)のVI−VI線断面図である。(A) is a top view of the composite board | substrate of this indication, (b) is the VI-VI sectional view taken on the line of (a). 図5に示す弾性波デバイスにおいて第1支持体の外周領域における組成と複合基板の撓み量との関係を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the composition in the outer peripheral region of the first support and the amount of deflection of the composite substrate in the acoustic wave device shown in FIG. 5. (a),(b)はそれぞれ、温度補償応力と圧電基板、第1支持体および第2支持体の厚みとの相関を示す線図である。(A), (b) is a diagram which shows the correlation with a temperature compensation stress, and the thickness of a piezoelectric substrate, a 1st support body, and a 2nd support body, respectively.

<弾性波デバイスの構造>
図1は、本発明の実施形態に係る弾性波デバイス1の断面図である。弾性波デバイス1は、圧電基板10と第1支持体20と第2支持体30とを備える。ここで、便宜的にD1方向、D2方向、D3方向を定義し、D3方向を厚み方向とする。圧電基板の10の厚みをT1、線膨張係数をα1、弾性率(ヤング率)をE1とする。同様に、第1支持体20の厚みをT2、線膨張係数をα2、弾性率をE2とし、第2支持体30の厚みをT3、線膨張係数をα3、弾性率をE3とする。なお、以下、特に断りのない場合には線膨張係数の単位はppm/℃とし、弾性率の単位はGPaとする。
<Structure of elastic wave device>
FIG. 1 is a cross-sectional view of an acoustic wave device 1 according to an embodiment of the present invention. The acoustic wave device 1 includes a piezoelectric substrate 10, a first support body 20, and a second support body 30. Here, for convenience, the D1, D2, and D3 directions are defined, and the D3 direction is the thickness direction. The thickness of the piezoelectric substrate 10 is T1, the linear expansion coefficient is α1, and the elastic modulus (Young's modulus) is E1. Similarly, the thickness of the first support 20 is T2, the linear expansion coefficient is α2, the elastic modulus is E2, the thickness of the second support 30 is T3, the linear expansion coefficient is α3, and the elastic modulus is E3. Hereinafter, unless otherwise specified, the unit of linear expansion coefficient is ppm / ° C., and the unit of elastic modulus is GPa.

圧電基板10は、圧電性を有する基板である。例えば、圧電基板10は、タンタル酸リチウム単結晶(LiTaO:以下LTとする),ニオブ酸リチウム単結晶(LiNbO),水晶などの圧電性を有する直方体状の単結晶基板である。具体的には、例えば、圧電基板10は、36°〜48°Y−XカットのLT基板によって構成されている。このような圧電基板10のα1は16.1であり、E1は213である。 The piezoelectric substrate 10 is a substrate having piezoelectricity. For example, the piezoelectric substrate 10 is a rectangular parallelepiped single crystal substrate having piezoelectricity such as a lithium tantalate single crystal (LiTaO 3 : hereinafter referred to as LT), a lithium niobate single crystal (LiNbO 3 ), or a crystal. Specifically, for example, the piezoelectric substrate 10 is configured by a 36 ° to 48 ° Y-X cut LT substrate. Α1 of such a piezoelectric substrate 10 is 16.1 and E1 is 213.

圧電基板10の平面形状は適宜に設定されてよいが、例えば、所定方向(D2方向)を長手方向とする矩形である。圧電基板10の大きさは適宜に設定されてよいが、例えば、厚さT1は0.3μm〜100μm、1辺の長さは0.5mm〜2mmである。   The planar shape of the piezoelectric substrate 10 may be appropriately set. For example, the piezoelectric substrate 10 is a rectangle having a predetermined direction (D2 direction) as a longitudinal direction. The size of the piezoelectric substrate 10 may be appropriately set. For example, the thickness T1 is 0.3 μm to 100 μm, and the length of one side is 0.5 mm to 2 mm.

圧電基板10の主面10aには、図示しない励振電極、接続配線、パッド電極といった各種電極および配線が設けられている。励振電極はSAWを発生させるためのものである。励振電極は、複数の電極指を有する櫛歯状の複数のIDT電極と複数のIDT電極の両端に配置された反射器電極とを含んでもよい。このような励振電極により、例えば、ラダー型フィルタや2重モードSAW共振器フィルタなどが構成されている。なお、励振電極、接続線、パッド電極等は、例えばAl−Cu合金などのAl合金によって形成されている。   The main surface 10a of the piezoelectric substrate 10 is provided with various electrodes and wirings such as excitation electrodes, connection wirings, and pad electrodes (not shown). The excitation electrode is for generating SAW. The excitation electrode may include a plurality of comb-like IDT electrodes having a plurality of electrode fingers and reflector electrodes arranged at both ends of the plurality of IDT electrodes. Such an excitation electrode constitutes, for example, a ladder type filter or a dual mode SAW resonator filter. The excitation electrode, connection line, pad electrode, and the like are formed of an Al alloy such as an Al—Cu alloy.

そして、これらの端子として機能するパッド電極のいずれかを介して信号の入力がなされる。入力された信号は、励振電極等によりフィルタリングされる。そして、フィルタリ
ングした信号を端子として機能するパッド電極のいずれかを介して出力する。
Then, a signal is input through any of the pad electrodes functioning as these terminals. The input signal is filtered by an excitation electrode or the like. Then, the filtered signal is output via one of the pad electrodes functioning as a terminal.

第1支持体20は、一様な厚みT2を有し、第1面20aを圧電基板10に、第2面20bを後述の第2支持体30にそれぞれ接合させる。厚みT2は、圧電基板10を支持するために、厚みT1よりも厚くなっている。   The first support 20 has a uniform thickness T2, and the first surface 20a is bonded to the piezoelectric substrate 10 and the second surface 20b is bonded to the second support 30 described later. The thickness T2 is thicker than the thickness T1 in order to support the piezoelectric substrate 10.

このような第1支持体20は、線膨張係数α2が圧電結晶10のα1よりも小さく、弾性率E2の材料からなる。そして、(E2×T2)/(E1×T1)が1以上9以下の関係を満たしている。具体的には、E2は10GPa以上、40Gpa以下とすればよい。弾性率E2をこの範囲とすることで、E1に比べ小さくすることができ、その結果、(E2×T2)/(E1×T1)を小さくすることができる。また、α2は2以上4以下としてもよい。この場合には、(E2×T2)/(E1×T1)を小さくすることができる。また、α2が2よりも小さくなると、熱履歴に伴う残留応力が増大し、割れや剥離を発生させる可能性がある。α2が4よりも大きくなると、効率よく温度補償を行なうことができない虞がある。   Such a first support 20 is made of a material having a linear expansion coefficient α2 smaller than α1 of the piezoelectric crystal 10 and an elastic modulus E2. (E2 × T2) / (E1 × T1) satisfies the relationship of 1 to 9. Specifically, E2 may be 10 GPa or more and 40 GPa or less. By setting the elastic modulus E2 within this range, it can be made smaller than E1, and as a result, (E2 × T2) / (E1 × T1) can be made smaller. Α2 may be 2 or more and 4 or less. In this case, (E2 × T2) / (E1 × T1) can be reduced. Moreover, if α2 is smaller than 2, the residual stress associated with the thermal history increases, which may cause cracking or peeling. If α2 is larger than 4, temperature compensation may not be performed efficiently.

本開示では、このような関係を満たす材料として、第1支持体20は、樹脂材料21と繊維22とを備える構成の例を示す。樹脂材料21は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等種々の材料を用いることができる。樹脂材料21は、圧電基板10や第2支持体30との接合を実現する接合材料としても機能する。また、樹脂材料21自体の線膨張係数は圧電基板10の線膨張係数よりも大きい。   In the present disclosure, an example of a configuration in which the first support 20 includes a resin material 21 and fibers 22 as a material satisfying such a relationship is shown. As the resin material 21, for example, various materials such as an epoxy resin, an acrylic resin, and a urethane resin can be used. The resin material 21 also functions as a bonding material that realizes bonding with the piezoelectric substrate 10 and the second support 30. Further, the linear expansion coefficient of the resin material 21 itself is larger than the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate 10.

そして繊維22は、第1支持体20の面方向に伸びる多数の細長い線状体で構成される。繊維22の線膨張係数αは樹脂材料21よりも小さく、弾性率Eは樹脂材料21よりも大きい。例えば繊維22はガラス繊維を用いればよい。   The fiber 22 is composed of a large number of elongated linear bodies extending in the surface direction of the first support 20. The linear expansion coefficient α of the fiber 22 is smaller than that of the resin material 21, and the elastic modulus E is larger than that of the resin material 21. For example, the fiber 22 may be glass fiber.

このような構成とすることにより、圧電基板10と第1支持体20の材料が異なることに起因する変形を抑制しつつ、割れの発生も抑制することができる。図2に、(E2×T2)/(E1×T1)の大きさと、温度が125℃変化したときの温度補償応力(単位:MPa)との相関を示す。ここで、α1は16.1で一定とし、α2は2,3,4としたときの線図を示している。   By setting it as such a structure, generation | occurrence | production of a crack can also be suppressed, suppressing the deformation | transformation resulting from the material of the piezoelectric substrate 10 and the 1st support body 20 differing. FIG. 2 shows the correlation between the magnitude of (E2 × T2) / (E1 × T1) and the temperature compensation stress (unit: MPa) when the temperature changes by 125 ° C. Here, a diagram in which α1 is constant at 16.1 and α2 is 2, 3, and 4 is shown.

この図からも明らかなように、(E2×T2)/(E1×T1)が1.0を下回ると温度補償応力が急激に悪化する。   As is apparent from this figure, when (E2 × T2) / (E1 × T1) is less than 1.0, the temperature compensation stress rapidly deteriorates.

このことから、温度変化による周波数特性変化を抑制するためには、(E2×T2)/(E1×T1)を1以上とすればよい。   Therefore, in order to suppress a change in frequency characteristics due to a temperature change, (E2 × T2) / (E1 × T1) may be set to 1 or more.

一方で、(E2×T2)/(E1×T1)が大きすぎると、圧電基板10に応力がかかりすぎてクラックが発生する。図3に、LT基板の抗折強度(単位:MPa)に対する圧電基板10の割れの発生率を示す。一般的に割れの発生率が5%を未満にすることで信頼性を確保することができる。この図からも明らかなように、5%に相当する抗折強度は270GPaである。ここで、図4(a)に125℃に昇温後冷却した際の圧電基板10の残留応力と(E2×T2)/(E1×T1)との関係を示す線図を示す。この線図はα2=4の場合を示している。この図からも明らかなように、応力を270GPaとするための(E2×T2)/(E1×T1)は9である。すなわち、圧電基板10の割れを防ぐためには、(E2×T2)/(E1×T1)を9以下とすればよい。   On the other hand, if (E2 × T2) / (E1 × T1) is too large, stress is applied to the piezoelectric substrate 10 and cracks are generated. FIG. 3 shows the occurrence rate of cracks in the piezoelectric substrate 10 with respect to the bending strength (unit: MPa) of the LT substrate. Generally, the reliability can be ensured by making the occurrence rate of cracks less than 5%. As is clear from this figure, the bending strength corresponding to 5% is 270 GPa. Here, FIG. 4A shows a diagram showing the relationship between the residual stress of the piezoelectric substrate 10 when it is heated to 125 ° C. and then cooled, and (E2 × T2) / (E1 × T1). This diagram shows the case where α2 = 4. As is apparent from this figure, (E2 × T2) / (E1 × T1) for setting the stress to 270 GPa is 9. That is, in order to prevent cracking of the piezoelectric substrate 10, (E2 × T2) / (E1 × T1) may be set to 9 or less.

すなわち、第1支持体20は、熱履歴による応力がかかったときに圧電基板10に割れが発生しないような柔らかさと、圧電基板10が変形しないように拘束可能な堅さとを併
せ持つ必要がある。第1支持体20は、このような相反する特性を、樹脂材料21と繊維22とで実現している。具体的には、樹脂材料21により弾性率Eを低くして圧電基板10の割れを抑制し、繊維22により線膨張係数αを小さくして樹脂材料21の変形を抑制し圧電基板10を拘束することで温度補償効果を奏する。
In other words, the first support 20 needs to have both a softness that does not cause cracks in the piezoelectric substrate 10 when stress due to thermal history is applied and a hardness that can be restrained so that the piezoelectric substrate 10 does not deform. The first support 20 realizes such conflicting characteristics with the resin material 21 and the fibers 22. Specifically, the elastic modulus E is lowered by the resin material 21 to suppress cracking of the piezoelectric substrate 10, and the linear expansion coefficient α is reduced by the fiber 22 to suppress deformation of the resin material 21 and restrain the piezoelectric substrate 10. This produces a temperature compensation effect.

なお、α2を変化させると、図4(a)の線図の傾き等が変化する。α2を小さくして、さらに温度補償能力を高める場合には(E2×T2)/(E1×T1)の上限値を低くしてもよい。具体的には、α2の下限値である2とする場合には、図4(b)に示すように、(E2×T2)/(E1×T1)を6以下、より好ましくは、3.5以下とすればよい。   When α2 is changed, the slope of the diagram of FIG. 4A changes. When α2 is reduced to further increase the temperature compensation capability, the upper limit value of (E2 × T2) / (E1 × T1) may be lowered. Specifically, when 2 is the lower limit value of α2, as shown in FIG. 4B, (E2 × T2) / (E1 × T1) is 6 or less, more preferably 3.5. What is necessary is as follows.

また、図2から(E2×T2)/(E1×T1)を5以下としても温度補償応力に大きな改善は認められないことが分かる。温度補償応力と信頼性の確保との両面から考えると、(E2×T2)/(E1×T1)は5以下としてもよい。   Further, it can be seen from FIG. 2 that even if (E2 × T2) / (E1 × T1) is set to 5 or less, no significant improvement in temperature compensation stress is observed. Considering both the temperature compensation stress and the reliability, (E2 × T2) / (E1 × T1) may be 5 or less.

以上より、(E2×T2)/(E1×T1)は1以上9以下とすればよいが、より好ましくは1以上3.5以下とすればよい。   From the above, (E2 × T2) / (E1 × T1) may be 1 or more and 9 or less, more preferably 1 or more and 3.5 or less.

そして、第1支持体20の第2面20bには、第2支持体30が接合されている。第2支持体30は、第1支持体20よりも線膨張係数が大きい材料からなる。具体的には、セラミック基板、有機基板、Si等の半導体基板、サファイア、タンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム,水晶等の単結晶基板等種々の材料を用いることができる。   The second support 30 is joined to the second surface 20 b of the first support 20. The second support 30 is made of a material having a larger linear expansion coefficient than that of the first support 20. Specifically, various materials such as a ceramic substrate, an organic substrate, a semiconductor substrate such as Si, a single crystal substrate such as sapphire, lithium tantalate, lithium niobate, and quartz can be used.

そして、第2支持体30の厚みは、圧電基板10,第1支持体20に応じて適宜設定することができる。すなわち、第2支持体30は、圧電基板1および第2支持体30により生じる第1支持体20の第1面20a側と第2面20b側との応力モーメントの差を減少させるように、適宜その厚みT3と線膨張係数α3と弾性率E3とを設定すればよい。例えば、第1支持体20の第1面20a側と第2面20b側との応力モーメントが釣り合うように設定すればよい。この例では、圧電基板10と同じ材料、同じ厚みを有するLT基板とした。この場合には、温度変化が生じたときの弾性波デバイス1全体の反りを抑制することができる。   The thickness of the second support 30 can be appropriately set according to the piezoelectric substrate 10 and the first support 20. That is, the second support 30 is appropriately set so as to reduce the difference in stress moment between the first surface 20a side and the second surface 20b side of the first support 20 generated by the piezoelectric substrate 1 and the second support 30. The thickness T3, the linear expansion coefficient α3, and the elastic modulus E3 may be set. For example, what is necessary is just to set so that the stress moment of the 1st surface 20a side of the 1st support body 20 and the 2nd surface 20b side may balance. In this example, an LT substrate having the same material and the same thickness as the piezoelectric substrate 10 is used. In this case, the warp of the entire acoustic wave device 1 when a temperature change occurs can be suppressed.

弾性波デバイス1は、上述のように、第1支持体20および第2支持体30により、反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏するものとすることができる。   As described above, the elastic wave device 1 can also exhibit the temperature compensation effect while suppressing the occurrence of warpage and cracking by the first support body 20 and the second support body 30.

なお、圧電基板10,第1支持体20の線膨張係数α1,α2が変化すると、図2,図3、図4に示す線図においてその特性プロットの絶対値は変化するが傾向は変化しない。このため、線膨張係数α1,α2が変化しても、上述の構成とすることで、反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏する弾性波デバイス1を提供することができる。   When the linear expansion coefficients α1 and α2 of the piezoelectric substrate 10 and the first support 20 change, the absolute values of the characteristic plots in the diagrams shown in FIGS. 2, 3, and 4 change, but the tendency does not change. For this reason, even if linear expansion coefficients (alpha) 1 and (alpha) 2 change, the elastic wave device 1 which also has a temperature compensation effect can be provided, suppressing generation | occurrence | production of a curvature and a crack by setting it as the above-mentioned structure.

また、図2,図3、図4において、第2支持体30の線膨張係数α3、厚みT3、ヤング率E3は圧電基板10と同等とした場合について示している。これに対し、第2支持体30の線膨張係数α3、厚みT3、ヤング率E3を変化させた場合には、図2,図3、図4に示す線図においてその特性プロットの絶対値は変化するが傾向は変化しない。このため、第2支持体30を適宜変更した場合であっても、上述の構成とすることで、反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏する弾性波デバイス1を提供することができる。   2, 3, and 4, the linear expansion coefficient α <b> 3, the thickness T <b> 3, and the Young's modulus E <b> 3 of the second support 30 are shown to be equivalent to those of the piezoelectric substrate 10. On the other hand, when the linear expansion coefficient α3, the thickness T3, and the Young's modulus E3 of the second support 30 are changed, the absolute values of the characteristic plots in the diagrams shown in FIGS. However, the trend does not change. For this reason, even if it is a case where the 2nd support body 30 is changed suitably, by setting it as the above-mentioned structure, the elastic wave device 1 which also has a temperature compensation effect can be provided, suppressing generation | occurrence | production of a curvature and a crack. .

<弾性波デバイス1の他の構造:第1支持体10>
上述の例では、第1支持体20中の繊維22の分布状態については言及していなかったが、図5に示す弾性波デバイス1Aのように厚み方向に分布の差を持たせてもよい。
<Other structure of elastic wave device 1: 1st support body 10>
In the above example, the distribution state of the fibers 22 in the first support 20 is not mentioned, but a difference in distribution in the thickness direction may be provided as in the elastic wave device 1A shown in FIG.

図5に示すように、弾性波デバイス1Aの第1支持体20は、厚みの中央付近は第1面20a近傍および第2面20b近傍よりも単位体積あたりの繊維22の割合が多くなっている。このような構成とすることで、第1面20a近傍および第2面20b近傍が応力緩和領域として機能し、圧電基板10や第2支持体30の割れを抑制することができる。また、温度履歴による応力が加わる前の圧電基板10や第2支持体30の反り等を吸収することができる。さらに、樹脂材料21の割合が多くなることで、圧電基板10や第2支持体30との接着強度を高めることができる。   As shown in FIG. 5, in the first support 20 of the acoustic wave device 1A, the ratio of the fibers 22 per unit volume is larger near the center of the thickness than near the first surface 20a and near the second surface 20b. . By setting it as such a structure, the 1st surface 20a vicinity and the 2nd surface 20b vicinity function as a stress relaxation area | region, and the crack of the piezoelectric substrate 10 or the 2nd support body 30 can be suppressed. Further, the warp of the piezoelectric substrate 10 and the second support 30 before the stress due to the temperature history is applied can be absorbed. Furthermore, the adhesive strength with the piezoelectric substrate 10 and the 2nd support body 30 can be raised because the ratio of the resin material 21 increases.

上述の第1面20a近傍の領域とは、第1面20aから厚み方向に1μm〜10μm程度の領域をさすものとする。この領域は繊維22が存在せずに樹脂材料21のみで構成されていてもよい。また、この領域の繊維22の太さを厚みの中央付近における繊維22の太さに比べて細くすることで、単位体積あたりの繊維22の割合を変えてもよい。第2面20b近傍の領域も同様である。   The region in the vicinity of the first surface 20a described above refers to a region of about 1 μm to 10 μm in the thickness direction from the first surface 20a. This region may be composed of only the resin material 21 without the fibers 22. Moreover, you may change the ratio of the fiber 22 per unit volume by making the thickness of the fiber 22 of this area | region thin compared with the thickness of the fiber 22 near the center of thickness. The same applies to the area near the second surface 20b.

上述の第1面20a近傍の領域および第2面20b近傍の領域の厚みは圧電基板10よりも厚くてもよい。   The thickness of the region near the first surface 20a and the region near the second surface 20b may be thicker than that of the piezoelectric substrate 10.

<弾性波デバイス1の他の構造:第1支持体20>
上述の例では、第1支持体20中の繊維22の面方向の分布状態については言及していなかったが、面方向の互いに交差する第1方向と第2方向とを定義すると、この繊維22は、第1方向に伸びるものと第2方向に伸びるものとが互いに交差しメッシュ状としてもよい。このような構成とすることで、面内における応力分布の発生を抑制することができ、弾性波デバイス1の特性を安定化することができる。
<Other structure of elastic wave device 1: 1st support body 20>
In the above-described example, the distribution state in the surface direction of the fibers 22 in the first support 20 is not mentioned. However, when the first direction and the second direction intersecting each other in the surface direction are defined, the fibers 22 are defined. The one extending in the first direction and the one extending in the second direction may cross each other to form a mesh. By setting it as such a structure, generation | occurrence | production of the stress distribution in a surface can be suppressed and the characteristic of the elastic wave device 1 can be stabilized.

なお、メッシュの格子間隔を500μm以下とすることで、面内における応力分布を弾性波デバイス1の特性に影響のないレベルに抑制できることを確認している。   It has been confirmed that the in-plane stress distribution can be suppressed to a level that does not affect the characteristics of the acoustic wave device 1 by setting the mesh interval of the mesh to 500 μm or less.

また、圧電基板10の線膨張係数は面方向において異方性を有している場合には、繊維22のメッシュ形状(第1方向と第2方向とでなす角度)や、第1方向に伸びる繊維22の本数と第2方向に伸びる繊維22の本数とに差を設けることで、圧電基板10の線膨張係数の異方性と同様の異方性を備える第1支持体20を実現することができる。   Further, when the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate 10 has anisotropy in the surface direction, the mesh shape of the fibers 22 (an angle formed between the first direction and the second direction) or the first direction extends. Realizing the first support 20 having anisotropy similar to the anisotropy of the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate 10 by providing a difference between the number of the fibers 22 and the number of the fibers 22 extending in the second direction. Can do.

<弾性波デバイス1の他の構造:第1支持体20>
上述の例では、第1支持体20は樹脂材料21中に繊維22が介在している例を説明したが、繊維22に代えて無機フィラー23を樹脂材料21中に分散保持させてもよい。無機フィラー23は、樹脂材料21、圧電基板10よりも線膨張係数の小さい材料からなるものであり、例えば石英フィラーを用いることができる。このような無機フィラー23の粒径は1〜10μm程度とすればよい。
<Other structure of elastic wave device 1: 1st support body 20>
In the above example, the first support 20 has been described in which the fibers 22 are interposed in the resin material 21, but the inorganic fillers 23 may be dispersed and held in the resin material 21 instead of the fibers 22. The inorganic filler 23 is made of a material having a smaller linear expansion coefficient than the resin material 21 and the piezoelectric substrate 10, and for example, a quartz filler can be used. The particle size of the inorganic filler 23 may be about 1 to 10 μm.

このような構成により、第1支持体20の弾性率E2を低く、線膨張係数を小さくすることができるので、圧電基板10の反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏するものとすることができる弾性波デバイス1を提供することができる。   With such a configuration, since the elastic modulus E2 of the first support 20 can be lowered and the linear expansion coefficient can be reduced, the temperature compensation effect is also achieved while suppressing the occurrence of warping and cracking of the piezoelectric substrate 10. The elastic wave device 1 that can be provided can be provided.

<弾性波デバイス1の他の構造:第2支持体30>
上述の例では、第2支持体30として、材料・厚み共に適宜選択できるものとし、一例として圧電基板10と同じ材料を用い、かつ、同じ厚み備える構成を例に説明したが、この構成に限定されない。
<Other structure of elastic wave device 1: 2nd support body 30>
In the above-described example, the material and thickness can be selected as appropriate as the second support 30. As an example, the same material as that of the piezoelectric substrate 10 and the same thickness are described as an example. However, the second support 30 is limited to this configuration. Not.

例えば、第2支持体30を圧電基板10と同じ材料で構成した上で、厚みT3をT1よ
りも大きく、T2よりも小さくしてもよい。すなわち、T1<T3<T2を満たしていてもよい。
For example, the second support 30 may be made of the same material as that of the piezoelectric substrate 10 and the thickness T3 may be larger than T1 and smaller than T2. That is, T1 <T3 <T2 may be satisfied.

図8(a)にT1に対するT3の大きさと弾性波デバイスの温度補償応力との関係を、図8(b)にT2に対するT3の大きさと弾性波デバイスの温度補償応力との関係をそれぞれ示す。図8において、シミュレーションの基本モデルは以下の通りとした。
圧電基板10:α1…16.1ppm/℃、E1…213GPa
第1支持体20:α2…2.8ppm/℃、E2…24GPa
第2支持体30:α3…16.1ppm/℃、E3…213GPa
図8からも明らかなように、T3/T1を1よりも大きくするにつれて温度補償応力は大きくなり、T3/T2が1より大きくなると、温度補償応力がT1=T3の場合よりも小さくなる。すなわち、T3を厚くする効果が小さくなる。このことから、T3/T1>1かつT3/T2<1とすることで温度補償応力を高めることができる。
FIG. 8A shows the relationship between the magnitude of T3 with respect to T1 and the temperature compensation stress of the acoustic wave device, and FIG. 8B shows the relationship between the magnitude of T3 with respect to T2 and the temperature compensation stress of the acoustic wave device. In FIG. 8, the basic model of simulation is as follows.
Piezoelectric substrate 10: α1 16.1 ppm / ° C., E1 213 GPa
First support 20: α2 2.8 ppm / ° C., E2 24 GPa
2nd support body 30: (alpha) 3 ... 16.1ppm / degreeC, E3 ... 213GPa
As is clear from FIG. 8, the temperature compensation stress increases as T3 / T1 increases from 1, and when T3 / T2 exceeds 1, the temperature compensation stress decreases from T1 = T3. That is, the effect of increasing T3 is reduced. Therefore, the temperature compensation stress can be increased by setting T3 / T1> 1 and T3 / T2 <1.

また、T2/T1の大きさを大きくすることで温度補償応力を高めることができる。温度変化による周波数変動を抑制するためには、目安として300MPaを超える圧縮応力を圧電基板10に下面に加えることが望まれる。このことから、T2/T1≧25とすることで目安となる応力を実現することができる。さらに、T2/T1≧37とする場合にはどのようなT3の値をとった場合であっても目安となる応力を実現することができる。   Further, the temperature compensation stress can be increased by increasing the size of T2 / T1. In order to suppress frequency fluctuations due to temperature changes, it is desirable to apply a compressive stress exceeding 300 MPa as a guide to the lower surface of the piezoelectric substrate 10. For this reason, a standard stress can be realized by setting T2 / T1 ≧ 25. Further, when T2 / T1 ≧ 37, a stress as a guide can be realized regardless of the value of T3.

また、0.2<T3/T2<0.75とする場合には、さらに温度補償応力を高めることができる。ただし、比較的厚みの厚い第1および第2支持体20、30の総厚みを薄くするためには、T3/T2<0.5としてもよい。さらに、仮にT2/T1≧25を満たす場合には、圧縮応力が特に大きくなる0.3<T3/T2<0.4の関係を満たすようにしてもよい。   Further, when 0.2 <T3 / T2 <0.75, the temperature compensation stress can be further increased. However, in order to reduce the total thickness of the relatively thick first and second supports 20 and 30, T3 / T2 <0.5 may be satisfied. Furthermore, if T2 / T1 ≧ 25 is satisfied, the relationship of 0.3 <T3 / T2 <0.4 where the compressive stress is particularly large may be satisfied.

なお、上述の関係は、E1=E3>E2、α1=α3>α2を満たす場合には同様の傾向を示すことを確認している。   It has been confirmed that the above-described relationship shows the same tendency when E1 = E3> E2 and α1 = α3> α2.

<弾性波デバイス1の他の構造:第2支持体30>
上述の例では、第2支持体30として、圧電基板10と同じ材料を用いる例について説明したが、第2支持体30として水晶を用いてもよい。
<Other structure of elastic wave device 1: 2nd support body 30>
In the above-described example, an example in which the same material as that of the piezoelectric substrate 10 is used as the second support 30 has been described, but quartz may be used as the second support 30.

第2支持体30として水晶を用いた場合には、平面方向の線膨張係数を調整可能であるため、圧電基板10の線膨張係数の平面方向における異方性と合わせることができ、弾性波デバイス1の反りを抑制することができる。さらに、圧電基板10をLiTaO基板とする場合には、第2支持体30は線膨張係数、弾性率が圧電基板10と第1支持体20との間の特性を備えるものとなり、弾性波を伝搬させる圧電基板10の機能および熱履歴により生じる応力の緩和および圧電基板10の拘束という第1支持体20の機能の双方に悪影響を及ぼすことがないため、電気特性にすぐれ、かつ信頼性の高い弾性波デバイス1を提供することができる。 When quartz is used as the second support 30, the linear expansion coefficient in the planar direction can be adjusted, so that it can be matched with the anisotropy in the planar direction of the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate 10. 1 warpage can be suppressed. Further, when the piezoelectric substrate 10 is a LiTaO 3 substrate, the second support 30 has a coefficient of linear expansion and a modulus of elasticity between the piezoelectric substrate 10 and the first support 20, and generates an elastic wave. Since it does not adversely affect both the function of the piezoelectric substrate 10 to be propagated and the function of the first support 20 such as the relaxation of the stress caused by the thermal history and the restraint of the piezoelectric substrate 10, the electrical characteristics are excellent and the reliability is high. The acoustic wave device 1 can be provided.

<複合基板>
次に、上述の弾性波デバイス1を提供するための複合基板100について説明する。図6(a)は複合基板100の上面図である。複合基板100は、ウエハ状の圧電基板11、第1支持体120、第2支持体130がこの順に積層されている。なお、圧電基板110,第1支持体120、第2支持体130はそれぞれ、圧電基板10,第1支持体20、第2支持体30と同様の構成を備えている。以下、異なる点のみを説明し、重複する説明を割愛する。
<Composite substrate>
Next, the composite substrate 100 for providing the above-described acoustic wave device 1 will be described. FIG. 6A is a top view of the composite substrate 100. In the composite substrate 100, a wafer-like piezoelectric substrate 11, a first support 120, and a second support 130 are laminated in this order. The piezoelectric substrate 110, the first support body 120, and the second support body 130 have the same configurations as the piezoelectric substrate 10, the first support body 20, and the second support body 30, respectively. Hereinafter, only different points will be described, and overlapping descriptions will be omitted.

弾性波デバイス1の複合基板100は、図6(a)に破線で示すように複数の区画に区分され、その一区分それぞれが弾性波デバイス1となる。具体的には、複合基板100を各区画ごとに、圧電基板110の上面に弾性波を励振するための電極が形成されており、その一区分を切り出し個片化して弾性波デバイス1とする。   The composite substrate 100 of the acoustic wave device 1 is divided into a plurality of sections as indicated by broken lines in FIG. 6A, and each of the sections becomes the acoustic wave device 1. Specifically, an electrode for exciting an elastic wave is formed on the upper surface of the piezoelectric substrate 110 for each section of the composite substrate 100, and one section is cut out and separated into the elastic wave device 1.

図6(b)は、図6(a)のVI−VI線における断面図である。図6(b)に示すように、第1支持体120は、樹脂材料121をそなえており、樹脂材料121中に繊維122を備えている。そして、面方向における中央領域125(面中央領域ともいう)に比べ外周領域126は、単位体積当たりの繊維122の割合が多くなっている。複合基板100に熱応力等が加わったときに、外周領域126における応力は面中央領域125に比べて大きくなるが、このような構成とすることで、外周領域126の強度を高めているため複合基板100の反りを抑制することができる。   FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. As shown in FIG. 6B, the first support 120 includes a resin material 121, and includes fibers 122 in the resin material 121. In addition, the outer peripheral region 126 has a higher ratio of the fibers 122 per unit volume than the central region 125 (also referred to as a surface central region) in the surface direction. When thermal stress or the like is applied to the composite substrate 100, the stress in the outer peripheral region 126 becomes larger than that in the surface central region 125. With such a configuration, the strength of the outer peripheral region 126 is increased, so that the composite Warpage of the substrate 100 can be suppressed.

なお、このような外周領域126は、全体の長さの1/3未満とすることが望ましい。例えば、6インチウェハを用いる場合には、外周に幅20mm未満のリング状の外周領域126を備えればよい。   Note that such an outer peripheral region 126 is preferably less than 1/3 of the entire length. For example, when a 6-inch wafer is used, a ring-shaped outer peripheral region 126 having a width of less than 20 mm may be provided on the outer periphery.

なお、圧電基板11、第1支持体120、第2支持体130がこの順に重ねて押圧の上接合して複合基板100を得る場合には、面中央領域125に比べて外周領域126に大きな力が加わり、その結果、複合基板100が、外周の厚みが中央に比べ薄い樽状の形状となる虞があった。これに対して、本開示では、外周領域126での強度を確保することで複合基板100の厚みを面内で一定にすることができる。   When the piezoelectric substrate 11, the first support body 120, and the second support body 130 are stacked in this order and pressed and bonded together to obtain the composite substrate 100, a larger force is exerted on the outer peripheral area 126 than the center area 125. As a result, the composite substrate 100 may have a barrel shape with a thinner outer periphery than the center. On the other hand, in the present disclosure, the thickness of the composite substrate 100 can be made constant in the plane by ensuring the strength in the outer peripheral region 126.

なお、上述の例では繊維122の分布を面内で異ならせた例を用いて説明したが、繊維122に代えて無機フィラーを樹脂材料121に分散させ、無機フィラーの分布を外周領域126で密にしてもよい。   In the above example, the example in which the distribution of the fibers 122 is varied in the plane has been described. However, instead of the fibers 122, an inorganic filler is dispersed in the resin material 121, and the inorganic filler distribution is densely distributed in the outer peripheral region 126. It may be.

また、樹脂材料121中に繊維122と無機フィラーとを両方分散させてもよい。外周領域126における強度を面中央領域125に比べて大きくできれば、特にその方法は限定されない。   Further, both the fiber 122 and the inorganic filler may be dispersed in the resin material 121. The method is not particularly limited as long as the strength in the outer peripheral region 126 can be increased as compared with the surface central region 125.

さらに、上述の複合基板100では、面方向における繊維22の分布状態について説明したが、この構成に加え、図5に示すように、厚み方向における分布を備えてもよい。すなわち、厚み方向の中央付近において上述の面方向の分布を持たせてもよい。   Furthermore, in the above-described composite substrate 100, the distribution state of the fibers 22 in the plane direction has been described, but in addition to this configuration, a distribution in the thickness direction may be provided as shown in FIG. That is, the distribution in the plane direction described above may be provided near the center in the thickness direction.

<弾性波デバイス>
次に、本開示の構成による効果を検証するために、図1に示す構成の弾性波デバイス1を製造した。基本構成は下記の通りである。
[基本構成]
[圧電基板10]
材料 :42°YカットX伝搬LiTaO基板
厚みT1 :10μm
弾性率E1:213GPa
[励振電極]
材料:Al−Cu合金
厚さ(Al−Cu合金層):131.5nm
IDT電極の電極指32:
(本数)200本
(ピッチ)0.791μm
(デューティー)0.65
(交差幅)20λ (λ=2×ピッチ)
[第1支持体20]
樹脂材料21:エポキシ系樹脂
繊維22 :ガラスクロス
[第2支持体30]
材料 :42°YカットX伝搬LiTaO基板
厚みT3 :10μm
弾性率E3:213GPa
このような基本構成に対して、第1支持体10の弾性率E2を35GPa、厚みT2を100μm、線膨張係数α2を2.1ppm/℃とした実施例1を製造した。実施例1にかかる(E2×T2)/(E1×T1)は1.60だった。
<Elastic wave device>
Next, in order to verify the effect of the configuration of the present disclosure, the acoustic wave device 1 having the configuration illustrated in FIG. 1 was manufactured. The basic configuration is as follows.
[Basic configuration]
[Piezoelectric substrate 10]
Material: 42 ° Y-cut X-propagation LiTaO 3 substrate Thickness T1: 10 μm
Elastic modulus E1: 213GPa
[Excitation electrode]
Material: Al—Cu alloy Thickness (Al—Cu alloy layer): 131.5 nm
IDT electrode fingers 32:
(Number) 200 (Pitch) 0.791 μm
(Duty) 0.65
(Intersection width) 20λ (λ = 2 × pitch)
[First support 20]
Resin material 21: Epoxy resin fiber 22: Glass cloth [second support 30]
Material: 42 ° Y-cut X-propagation LiTaO 3 substrate Thickness T3: 10 μm
Elastic modulus E3: 213GPa
With respect to such a basic configuration, Example 1 was manufactured in which the elastic modulus E2 of the first support 10 was 35 GPa, the thickness T2 was 100 μm, and the linear expansion coefficient α2 was 2.1 ppm / ° C. (E2 × T2) / (E1 × T1) according to Example 1 was 1.60.

また比較例1として、第1支持体の構成を変えて、(E2×T2)/(E1×T1)を26.5とした。具体的には、サファイア基板からなり、その弾性率は、470GPa、厚みは、300μm、線膨張係数を7ppm/℃とした。その他の構成(圧電基板および第2支持体)は実施例と同様とした。   Further, as Comparative Example 1, the configuration of the first support was changed, and (E2 × T2) / (E1 × T1) was set to 26.5. Specifically, it consists of a sapphire substrate, the elastic modulus was 470 GPa, the thickness was 300 μm, and the linear expansion coefficient was 7 ppm / ° C. Other configurations (piezoelectric substrate and second support) were the same as in the example.

実施例1、比較例1の温度補償応力を確認したところどちらも210GPa程度であったが、実施例1は圧電基板10の剥離、クラック、割れ等は発生しなかったのに対して、比較例1はクラックが発生した。以上より、同等の温度補償応力を発現しても、(E2×T2)/(E1×T1)を満たすことにより初めてクラック等の発生を抑制し、信頼性の高い弾性波デバイスを提供できることが分かった。   The temperature compensation stress of Example 1 and Comparative Example 1 was confirmed to be about 210 GPa, but Example 1 did not cause peeling, cracking, cracking, etc. of the piezoelectric substrate 10, whereas Comparative Example No. 1 was cracked. From the above, it can be seen that even if the equivalent temperature compensation stress is expressed, the occurrence of cracks and the like can be suppressed for the first time by satisfying (E2 × T2) / (E1 × T1), and a highly reliable acoustic wave device can be provided. It was.

なお、比較例2として、第1支持体に代えて、サファイア基板(弾性率470GP、厚み300μm、線膨張係数7ppm/℃)とした構成を製造した。比較例1は、第2支持体は備えていない。   In Comparative Example 2, a configuration in which a sapphire substrate (elastic modulus 470 GP, thickness 300 μm, linear expansion coefficient 7 ppm / ° C.) was used instead of the first support was manufactured. Comparative Example 1 does not include the second support.

比較例2は熱履歴により、実施例1に比べ大きい反りが発生した。   In Comparative Example 2, a large warp occurred as compared with Example 1 due to the thermal history.

以上より、実施例1に係る弾性波デバイスによれば、反りを抑制し、圧電基板10の剥離、クラック、割れ等の発生を抑制するとともに、十分な温度補償応力を備えることが確認された。   From the above, it was confirmed that the elastic wave device according to Example 1 suppresses warpage, suppresses the occurrence of peeling, cracking, cracking, and the like of the piezoelectric substrate 10 and has sufficient temperature compensation stress.

以上より、本開示の構成とすることで、温度補償能力にも優れ、かつ、割れの発生しない信頼性の高い弾性波デバイスを提供できることを確認した。   From the above, it has been confirmed that the configuration of the present disclosure can provide a highly reliable elastic wave device that has excellent temperature compensation capability and does not crack.

<複合基板100>
次に、図6に示す構成の複合基板100を作製した。複合基板のサイズは3インチとした。また、圧電基板110、第1支持体120、第2支持体130の基本構成は以下の通りである。
<Composite substrate 100>
Next, the composite substrate 100 having the configuration shown in FIG. 6 was produced. The size of the composite substrate was 3 inches. The basic configurations of the piezoelectric substrate 110, the first support 120, and the second support 130 are as follows.

圧電基板110:
材料 :42°YカットX伝搬LiTaO3基板
厚みT1 :10μm
弾性率E1:213GPa
熱膨張係数α1:16.1ppm/K
ポアソン比:0.3
第1支持体120
樹脂材料121:弾性率9GPa,線膨張係数17.5ppm/K,ポアソン比0.

繊維122 :弾性率23GPa,線膨張係数2ppm/K,ポアソン比0.3
第2支持体130
材料 :42°YカットX伝搬LiTaO3基板
厚みT3 :20μm
弾性率E3:213GPa
熱膨張係数α3:16.1ppm/K
ポアソン比:0.3
ここで、中央領域125は、複合基板100の中心から半径63μmの領域であり、外周領域126は、中央領域125の外周に位置し14.2μmの幅のリング状の形状とした。さらに第1支持体120の中央領域125では、樹脂材料121の割合を80%、繊維122の割合を20%としており、中央領域125のヤング率(弾性率)はその合成値である13とした。そして、外周領域126における樹脂材料121と繊維122との比率を異ならせモデルを作製した。具体的には、繊維122の割合を20%〜80%まで変えたモデルを作製した。
Piezoelectric substrate 110:
Material: 42 ° Y-cut X-propagation LiTaO3 substrate Thickness T1: 10 μm
Elastic modulus E1: 213GPa
Coefficient of thermal expansion α1: 16.1 ppm / K
Poisson's ratio: 0.3
First support 120
Resin material 121: elastic modulus 9 GPa, linear expansion coefficient 17.5 ppm / K, Poisson's ratio 0.
3
Fiber 122: elastic modulus 23 GPa, linear expansion coefficient 2 ppm / K, Poisson's ratio 0.3
Second support 130
Material: 42 ° Y-cut X-propagation LiTaO 3 substrate Thickness T 3: 20 μm
Elastic modulus E3: 213GPa
Thermal expansion coefficient α3: 16.1 ppm / K
Poisson's ratio: 0.3
Here, the central region 125 is a region having a radius of 63 μm from the center of the composite substrate 100, and the outer peripheral region 126 is located on the outer periphery of the central region 125 and has a ring shape with a width of 14.2 μm. Further, in the central region 125 of the first support 120, the ratio of the resin material 121 is 80%, the ratio of the fibers 122 is 20%, and the Young's modulus (elastic modulus) of the central region 125 is 13 which is a composite value thereof. . And the model was produced by varying the ratio of the resin material 121 and the fiber 122 in the outer peripheral area 126. Specifically, a model in which the ratio of the fibers 122 was changed from 20% to 80% was produced.

このようなモデルに対して、100℃昇温したのちに降温させたときの複合基板100の撓みの大きさをシミュレーションした。その結果、図7に示すように、繊維122の割合を増やしていくに従い撓み量が小さくなっていく様子を確認した。   With respect to such a model, the degree of bending of the composite substrate 100 when the temperature was lowered after the temperature was raised by 100 ° C. was simulated. As a result, as shown in FIG. 7, it was confirmed that the amount of bending was reduced as the proportion of the fibers 122 was increased.

<弾性波デバイス1Aから抽出される他の実施形態>
弾性波デバイス1Aにおいては、1≦(E2×T2)/(E1×T1)≦9を満たす第1支持体20において、第1面20a近傍の領域、第2面20b近傍の領域を設ける構成について説明したが、1≦(E2×T2)/(E1×T1)≦9を満たさない第1支持体において第1面20a近傍の領域、第2面20b近傍の領域を設ける構成としてもよい。
<Other Embodiments Extracted from Elastic Wave Device 1A>
In the acoustic wave device 1A, in the first support body 20 satisfying 1 ≦ (E2 × T2) / (E1 × T1) ≦ 9, a region in the vicinity of the first surface 20a and a region in the vicinity of the second surface 20b are provided. As described above, the first support that does not satisfy 1 ≦ (E2 × T2) / (E1 × T1) ≦ 9 may be provided with a region near the first surface 20a and a region near the second surface 20b.

この場合には、第1面20a近傍の領域、第2面20b近傍の領域の樹脂材料が応力調整層として機能するので、接合界面における剥離を抑制することができる。   In this case, the resin material in the region in the vicinity of the first surface 20a and the region in the vicinity of the second surface 20b functions as a stress adjustment layer, so that peeling at the bonding interface can be suppressed.

具体的には、第1支持体20は、Siやサファイア基板等の圧電基板10より線膨張係数の小さい材料が厚みの中央に配置し、その上下面を、第1面20a近傍の領域、第2面20b近傍の領域として別体の樹脂層で挟む構成であってもよい。すなわち、第1支持体20を、Siやサファイア等の中央部とその上下に位置する樹脂部との積層構造としてもよい。そして、各樹脂部の厚みは、圧電基板10の厚みよりも厚い。より好ましくは、圧電基板10の厚みの3〜4倍としてもよい。   Specifically, the first support 20 is made of a material having a smaller linear expansion coefficient than that of the piezoelectric substrate 10 such as Si or sapphire substrate at the center of the thickness, and the upper and lower surfaces thereof are arranged in the vicinity of the first surface 20a, the first It may be configured to be sandwiched between separate resin layers as the region in the vicinity of the two surfaces 20b. That is, the first support 20 may have a laminated structure of a central part such as Si or sapphire and resin parts positioned above and below the central part. The thickness of each resin portion is larger than the thickness of the piezoelectric substrate 10. More preferably, the thickness of the piezoelectric substrate 10 may be 3 to 4 times.

第1支持体20を上述の構成とし、樹脂部の線膨張係数を中央部の材料および圧電基板10の線膨張係数の間の値をとることで、圧電基板10に応力を調整しつつ加えることが可能となる。これにより、圧電基板10に圧縮応力を加えて音速を調整することができ、結果として温度補償することができる。さらに、弾性率を中央部および圧電基板10よりも小さくすることで、各構成要素の割れ、剥離等を抑制することができる。   The first support 20 is configured as described above, and the stress is applied to the piezoelectric substrate 10 while adjusting the linear expansion coefficient of the resin portion between the material of the central portion and the linear expansion coefficient of the piezoelectric substrate 10. Is possible. Thereby, compressive stress can be applied to the piezoelectric substrate 10 to adjust the speed of sound, and as a result, temperature compensation can be performed. Furthermore, by making the elastic modulus smaller than that of the central portion and the piezoelectric substrate 10, it is possible to suppress cracking, peeling, and the like of each component.

上述の第1支持基板20を備える弾性波デバイスの一構成として、例えば、圧電基板10と第2支持体30とをLT基板で構成し、第1支持体20として、Siからなる中央部とその厚み方向の上下に位置する樹脂部との積層構造で構成するものがある。この場合には、第2支持体30により、圧電基板10と第1支持体20と第2支持体30の積層構造の反りを抑制することができる。   As one configuration of the acoustic wave device including the first support substrate 20 described above, for example, the piezoelectric substrate 10 and the second support body 30 are configured by an LT substrate, and the first support body 20 includes a central portion made of Si and its Some have a laminated structure with resin portions located above and below in the thickness direction. In this case, the warp of the laminated structure of the piezoelectric substrate 10, the first support 20, and the second support 30 can be suppressed by the second support 30.

1・・・弾性波デバイス
10,110・・・圧電基板
20,120・・・第1支持体
21・・・樹脂材料
22・・・繊維
30,130・・・第2支持体
100・・複合基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Elastic wave device 10, 110 ... Piezoelectric substrate 20, 120 ... 1st support body 21 ... Resin material 22 ... Fiber 30, 130 ... 2nd support body 100 ... Composite substrate

Claims (11)

厚み方向で対向する第1面と第2面とを備える第1支持体と、
前記第1面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、
前記第2面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい第2支持体と、を備え、
前記圧電基板の弾性率をE1、厚みをT1とし、前記第1支持体の弾性率をE2、厚みをT2とすると、1≦(E2×T2)/(E1×T1)≦9の関係を満たす、弾性波デバイス。
A first support including a first surface and a second surface facing in the thickness direction;
A piezoelectric substrate bonded to the first surface and having a larger linear expansion coefficient than the first support;
A second support joined to the second surface and having a larger linear expansion coefficient than the first support,
When the elastic modulus of the piezoelectric substrate is E1, the thickness is T1, the elastic modulus of the first support is E2, and the thickness is T2, the relationship 1 ≦ (E2 × T2) / (E1 × T1) ≦ 9 is satisfied. , Elastic wave device.
前記第1支持体の弾性率E2は、10GPa以上40GPa以下である、請求項1に記載の弾性波デバイス。   The elastic wave device according to claim 1, wherein the elastic modulus E2 of the first support is 10 GPa or more and 40 GPa or less. 前記第1支持体は樹脂材料を含む、請求項1または2に記載の弾性波デバイス。   The acoustic wave device according to claim 1, wherein the first support includes a resin material. 前記第1支持体は、前記樹脂材料中に前記第1支持体の面方向に延びる繊維を備える、請求項3に記載の弾性波デバイス。   The said 1st support body is an elastic wave device of Claim 3 provided with the fiber extended in the surface direction of the said 1st support body in the said resin material. 前記樹脂材料は、前記圧電基板に比べ線膨張係数が大きく、
前記繊維は、前記樹脂材料に比べ線膨張係数が小さく、弾性率は大きい、請求項4に記載の弾性波デバイス。
The resin material has a larger coefficient of linear expansion than the piezoelectric substrate,
The acoustic wave device according to claim 4, wherein the fiber has a smaller coefficient of linear expansion and a larger elastic modulus than the resin material.
前記第1支持体は、
厚み方向において、前記第1面の側と前記第2面の側との領域は厚み中央領域に比べて前記繊維の単位体積あたりの割合が少ない、請求項4または5に記載の弾性波デバイス。
The first support is
6. The acoustic wave device according to claim 4, wherein, in the thickness direction, an area between the first surface side and the second surface side has a smaller ratio per unit volume of the fiber than a thickness central region.
前記第1支持体は、前記樹脂材料中に無機フィラーを備える、請求項3に記載の弾性波デバイス。   The elastic wave device according to claim 3, wherein the first support includes an inorganic filler in the resin material. 前記第2支持体が、前記圧電基板と同一材料からなる、請求項1乃至7のいずれかに記載の弾性波デバイス。   The acoustic wave device according to claim 1, wherein the second support is made of the same material as the piezoelectric substrate. 前記圧電基板がタンタル酸リチウム基板からなり、前記第2支持体が、水晶からなる、請求項1乃至7のいずれかに記載の弾性波デバイス。   The acoustic wave device according to claim 1, wherein the piezoelectric substrate is made of a lithium tantalate substrate, and the second support is made of quartz. 前記第2支持体の厚みをT3としたときに、前記圧電基板と前記第1支持体と前記第2支持体との厚みは、T1<T3<T2の関係を満たす、請求項8または請求項9に記載の弾性波デバイス。   9. The thickness of the piezoelectric substrate, the first support, and the second support satisfies the relationship of T1 <T3 <T2 when the thickness of the second support is T3. 10. The acoustic wave device according to 9. 厚み方向で対向する第1面と第2面とを備える第1支持体と、
前記第1面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、
前記第2面に接合された、前記第1支持体よりも線膨張係数の大きい第2支持体と、を備え、
前記圧電基板の弾性率をE1、厚みをT1とし、前記第1支持体の弾性率をE2、厚みをT2とすると、1≦(E2×T2)/(E1×T1)≦9の関係を満たし、
前記第1支持体は、樹脂材料中に前記第1支持体の面方向に延びる繊維を含み、面方向において、中央より外周側で前記繊維の単位体積あたりの割合が多い、複合基板。
A first support including a first surface and a second surface facing in the thickness direction;
A piezoelectric substrate bonded to the first surface and having a larger linear expansion coefficient than the first support;
A second support joined to the second surface and having a larger linear expansion coefficient than the first support,
When the elastic modulus of the piezoelectric substrate is E1, the thickness is T1, the elastic modulus of the first support is E2, and the thickness is T2, the relationship 1 ≦ (E2 × T2) / (E1 × T1) ≦ 9 is satisfied. ,
The first support is a composite substrate that includes fibers extending in a surface direction of the first support in a resin material, and in the surface direction, the ratio per unit volume of the fibers is larger on the outer peripheral side than the center.
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