JP2020040840A - Method for manufacturing lithium tantalate substrate - Google Patents

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Abstract

To provide a method for manufacturing a lithium tantalate substrate, capable of stably manufacturing a lithium tantalate (LT) substrate excellent in electrical properties even when production lots of aluminum oxide powder (AlOpowder) are different.SOLUTION: The method for manufacturing a LT substrate using a LT crystal grown by the Czochralski method comprises: burying the LT crystal treated in the state of a substrate into powder mixed with aluminum powder (Al powder) charged in a vessel and AlOpowder subjected to humidification treatment; arranging the vessel in a heating furnace; and heating the LT crystal at a temperature less than the Curie temperature of the LT crystal to manufacture the LT substrate having a desired volume resistivity. An appropriate water included in the AlOpowder by the humidification treatment becomes water vapor during the heat treatment, and hydrogen obtained by reacting the water vapor with the aluminum powder can contribute to the reduction of the LT crystal.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、チョクラルスキー法で育成されたタンタル酸リチウム結晶を用いてタンタル酸リチウム基板を製造する方法に係り、特に、電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造できるタンタル酸リチウム基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a lithium tantalate substrate using lithium tantalate crystals grown by the Czochralski method, and particularly to a method for stably manufacturing a lithium tantalate substrate having excellent electrical characteristics. The present invention relates to a method for manufacturing a lithium substrate.

タンタル酸リチウム(以下、LTと略称することがある)結晶は、融点が約1650℃、キュリー温度が約600℃の強誘電体であり、この結晶を用いて製造されたタンタル酸リチウム基板は、主に、携帯電話の送受信用デバイスに用いられる表面弾性波(SAW)フィルター材料として適用されている。   A lithium tantalate (hereinafter sometimes abbreviated as LT) crystal is a ferroelectric substance having a melting point of about 1650 ° C. and a Curie temperature of about 600 ° C. A lithium tantalate substrate manufactured using this crystal has It is mainly applied as a surface acoustic wave (SAW) filter material used in transmitting and receiving devices of mobile phones.

そして、携帯電話の高周波化、各種電子機器の無線LANであるBluetooth(登録商標)(2.45GHz)の普及等により、2GHz前後の周波数領域のSAWフィルターが今後急増すると予測されている。   It is predicted that the number of SAW filters in the frequency range around 2 GHz will increase rapidly in the future due to the increase in the frequency of mobile phones and the spread of Bluetooth (registered trademark) (2.45 GHz), which is a wireless LAN for various electronic devices.

上記SAWフィルターは、LT等の圧電材料で構成された基板上に、Al、Cu等の金属薄膜で一対の櫛型電極が形成された構造となっており、この櫛型電極がデバイスの特性を左右する重要な役割を担っている。また、上記櫛型電極は、圧電材料上にスパッタリングにより金属薄膜を成膜した後、一対の櫛型パターンを残し、フォトリソグラフ技術により不要な部分をエッチングにより除去することで形成される。   The SAW filter has a structure in which a pair of comb-shaped electrodes is formed of a metal thin film of Al, Cu, or the like on a substrate made of a piezoelectric material such as LT. It has an important role to play. The above-mentioned comb-shaped electrode is formed by forming a metal thin film on a piezoelectric material by sputtering, leaving a pair of comb-shaped patterns, and removing unnecessary portions by etching using a photolithographic technique.

また、上記LT単結晶は、産業的には、主にチョクラルスキー法によって、酸素濃度が数%〜20%程度の窒素−酸素混合ガス雰囲気の電気炉中で育成されており、通常、高融点のイリジウム坩堝が用いられ、育成されたLT単結晶は電気炉内で所定の冷却速度で冷却された後、電気炉から取り出して得られている。   In addition, the LT single crystal is industrially grown mainly by the Czochralski method in an electric furnace having a nitrogen-oxygen mixed gas atmosphere having an oxygen concentration of about several% to 20%. An iridium crucible having a melting point is used, and the grown LT single crystal is obtained by being cooled at a predetermined cooling rate in an electric furnace and then taken out of the electric furnace.

育成されたLT結晶は、無色透明若しくは透明度の高い淡黄色を呈している。育成後、結晶の熱応力による残留歪みを取り除くため、融点に近い均熱下で熱処理を行い、更に単一分極とするためのポーリング処理、すなわち、LT結晶を室温からキュリー温度以上の所定温度まで昇温し、結晶に電圧を印加し、電圧を印加したままキュリー温度以下の所定温度まで降温した後、電圧印加を停止して室温まで冷却する一連の処理を行う。ポーリング処理後、結晶の外径を整えるために外周研削されたLT結晶(インゴットと称する)は、スライス、ラップ、ポリッシュ工程等の機械加工を経て基板となる。最終的に得られた基板はほぼ無色透明で、その体積抵抗率はおよそ1014〜1015Ω・cm程度である。 The grown LT crystal has a colorless and transparent color or a highly transparent pale yellow color. After the growth, in order to remove the residual strain due to the thermal stress of the crystal, heat treatment is performed under a soaking temperature close to the melting point, and further, a poling treatment for making the single polarization, that is, the LT crystal is heated from room temperature to a predetermined temperature equal to or higher than the Curie temperature. After the temperature is raised, a voltage is applied to the crystal, and the temperature is lowered to a predetermined temperature equal to or lower than the Curie temperature while the voltage is applied, a series of processes of stopping the voltage application and cooling to room temperature are performed. After the poling process, the LT crystal (referred to as an ingot) that has been subjected to outer peripheral grinding to adjust the outer diameter of the crystal becomes a substrate through mechanical processing such as slicing, wrapping, and polishing. The substrate finally obtained is almost colorless and transparent, and has a volume resistivity of about 10 14 to 10 15 Ω · cm.

ところで、このような従来の方法で得られた基板では、表面弾性波素子(SAWフィルター)製造プロセスにおいて、LT結晶の特性である焦電性のため、プロセスで受ける温度変化によって電荷が基板表面にチャージアップし、これにより生ずる放電が原因となって基板表面に形成した櫛型電極が破壊され、更には基板の割れ等を生じて素子製造プロセスでの歩留まり低下が起きている。   By the way, in a substrate obtained by such a conventional method, in a surface acoustic wave device (SAW filter) manufacturing process, due to pyroelectricity, which is a characteristic of LT crystal, electric charges are deposited on the substrate surface by a temperature change received in the process. The comb-shaped electrodes formed on the substrate surface are destroyed due to the charge-up and the resulting discharge, and furthermore, the substrate is cracked or the like, and the yield in the element manufacturing process is reduced.

そこで、LT結晶の焦電性による不具合を解消するため、導電率を増大させる技術がいくつか提案されている。例えば、特許文献1では、アルゴン、水、水素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素およびこれ等の組合せから選択されたガスの還元雰囲気で基板の状態に加工されたLT結晶(以下「基板形状のLT結晶」とし、還元処理後のLT基板と区別する)を熱処理(還元処理)してその導電性を増大させる方法が提案され、特許文献2では、基板形状のLT結晶を20Pa以下の減圧雰囲気で熱処理してその導電性を増大させる方法が提案されている。また、特許文献3では、基板形状のLT結晶が収容された処理室内に酸素ポンプを用いて酸素分圧が1×10-22atm以下の不活性ガスを供給しながら熱処理する方法が提案され、特許文献4では、基板形状のLT結晶をアルミニウム粉末(Al粉)と酸化アルミニウム粉末(Al23粉)との混合粉中に埋め込んで熱処理する方法が提案されている。尚、導電性を増大させたLT基板は、酸素空孔が導入されたことにより光吸収を起こすようになる。そして、観察されるLT基板の色調は、透過光では赤褐色系に、反射光では黒色に見えるため、導電性を増大させる還元処理は黒化処理とも呼ばれており、このような色調の変化現象を黒化と呼んでいる。 In order to solve the problem caused by the pyroelectricity of the LT crystal, several techniques for increasing the conductivity have been proposed. For example, in Patent Document 1, an LT crystal (hereinafter, referred to as a “substrate”) processed into a substrate in a reducing atmosphere of a gas selected from argon, water, hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, oxygen and a combination thereof. A method of increasing the conductivity by heat treatment (reduction treatment) of the “LT crystal having a shape” and distinguishing it from the LT substrate after the reduction treatment) has been proposed. A method of increasing the conductivity by heat treatment in a reduced-pressure atmosphere has been proposed. Patent Document 3 proposes a method in which a heat treatment is performed while supplying an inert gas having an oxygen partial pressure of 1 × 10 −22 atm or less using a oxygen pump into a processing chamber in which a substrate-shaped LT crystal is accommodated. Patent Document 4 proposes a method in which a substrate-shaped LT crystal is embedded in a mixed powder of an aluminum powder (Al powder) and an aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder) and heat-treated. The LT substrate having the increased conductivity causes light absorption due to the introduction of oxygen vacancies. Since the color tone of the LT substrate observed is reddish brown in transmitted light and black in reflected light, the reduction treatment for increasing conductivity is also referred to as blackening treatment. Is called blackening.

特開平11−92147号公報JP-A-11-92147 特開2004−152870号公報JP 2004-152870 A 特許6001261号公報(図3参照)Japanese Patent No. 6001261 (see FIG. 3) 特許4063191号公報Japanese Patent No. 4063191

ところで、融点が1250℃程度と比較的低いニオブ酸リチウム結晶と異なり、融点が約1650℃と高いタンタル酸リチウム結晶に対して特許文献1および特許文献2の方法を適用した場合、LT基板の導電性が十分に増大しないため、焦電性による不具合を十分に改善でない問題があった。また、LT結晶が収容された処理室内に酸素ポンプを用いて酸素分圧が1×10-22atm以下の不活性ガスを供給しながら熱処理する特許文献3の方法では、10-12〜10-11Ω-1・cm-1(特許文献3における図3のグラフ参照)程度の導電率(1011〜1012Ω・cm程度の体積抵抗率)は得られるものの、処理室内に供給する不活性ガスの酸素分圧を1×10-22atmにするには、酸化ジルコニウム(ZrO2)等の固体電解質で構成された高価な酸素ポンプを設置する必要があり、かつ、酸素ポンプで調製される不活性ガス量は少量であるため僅かな枚数のLT結晶しか処理できず、生産コストと生産性に劣る問題を有していた。 By the way, unlike the lithium niobate crystal having a relatively low melting point of about 1250 ° C. and applying the methods of Patent Documents 1 and 2 to a lithium tantalate crystal having a high melting point of about 1650 ° C., the conductivity of the LT substrate is low. However, there is a problem that the problem due to pyroelectricity is not sufficiently improved because the property is not sufficiently increased. Further, in the method of Patent Document 3 in which heat treatment is performed by using an oxygen pump to supply an inert gas having an oxygen partial pressure of 1 × 10 −22 atm or less into a processing chamber in which LT crystals are accommodated, 10 −12 to 10 An electrical conductivity (volume resistivity of about 10 11 to 10 12 Ω · cm) of about 11 Ω −1 · cm −1 (see the graph of FIG. 3 in Patent Document 3) is obtained, but inertness supplied into the processing chamber. In order to make the oxygen partial pressure of the gas 1 × 10 −22 atm, it is necessary to install an expensive oxygen pump composed of a solid electrolyte such as zirconium oxide (ZrO 2 ), which is prepared by the oxygen pump. Since the amount of the inert gas is small, only a small number of LT crystals can be processed, and there is a problem that production cost and productivity are poor.

一方、基板形状のLT結晶をアルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に埋め込んで熱処理(還元処理)する特許文献4の方法は、所望とする体積抵抗率(導電性)が得られると共に、高価な酸素ポンプを設置する必要がないため生産コストにも優れた利点を有している。しかし、使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合に熱処理後におけるLT基板の体積抵抗率が変動することがあった。このため、使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットに合わせて混合粉中におけるアルミニウム粉末の比率を変更し、所望とする体積抵抗率が得られるよう調整する必要があり、かかる調整を要する分、生産効率に劣る問題を有していた。更に、混合粉中におけるアルミニウム粉末の比率が20質量%以上になった場合、直径1〜5mm程度の黒い点(色むら、すなわち還元むら)が発生し易くなり、生産性が悪化する問題を有していた。   On the other hand, the method of Patent Document 4 in which a substrate-shaped LT crystal is embedded in a mixed powder of an aluminum powder and an aluminum oxide powder and heat-treated (reduction treatment) is obtained, while obtaining a desired volume resistivity (conductivity). Since there is no need to install an expensive oxygen pump, it has an advantage in production cost. However, when the production lot of the aluminum oxide powder used is different, the volume resistivity of the LT substrate after the heat treatment may fluctuate. For this reason, it is necessary to change the ratio of the aluminum powder in the mixed powder in accordance with the production lot of the aluminum oxide powder to be used, and to adjust to obtain a desired volume resistivity. Had an inferior problem. Further, when the ratio of the aluminum powder in the mixed powder is 20% by mass or more, black spots having a diameter of about 1 to 5 mm (color unevenness, that is, reduction unevenness) are easily generated, and there is a problem that productivity is deteriorated. Was.

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合でも、生産性を悪化させることなく電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造できるタンタル酸リチウム基板の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the problem is that even when the production lot of the aluminum oxide powder to be used is different, the electrical characteristics are excellent without deteriorating the productivity. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lithium tantalate substrate that can stably manufacture a lithium tantalate substrate.

そこで、上記課題を解決するため、本発明者は、使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合に、熱処理後におけるLT基板の体積抵抗率が変動してしまう原因について鋭意分析を行った。   Then, in order to solve the above-mentioned problem, the present inventor conducted an in-depth analysis on the cause of the fluctuation of the volume resistivity of the LT substrate after the heat treatment when the production lot of the aluminum oxide powder used is different.

その結果、
(1)LT結晶の還元には、アルミニウム粉末による還元作用に加えて酸化アルミニウム粉末に含まれる水分も関与していること、
(2)酸化アルミニウム粉末に含まれる水分量は製造ロット毎に相違していること、
(3)使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合、LT結晶の還元に関与する水分量が相違するためLT基板の体積抵抗率が変動すること、
なる技術的知見を得るに至った。
as a result,
(1) that the water contained in the aluminum oxide powder is involved in the reduction of the LT crystal in addition to the reducing action by the aluminum powder;
(2) the amount of water contained in the aluminum oxide powder is different for each production lot;
(3) When the production lot of the aluminum oxide powder to be used is different, the volume resistivity of the LT substrate fluctuates due to the difference in the amount of water involved in the reduction of the LT crystal;
We have obtained some technical knowledge.

本発明はこのような技術的分析と知見により完成されたものである。   The present invention has been completed based on such technical analysis and knowledge.

すなわち、本発明に係る第1の発明は、
チョクラルスキー法で育成されたタンタル酸リチウム結晶を用いてタンタル酸リチウム基板を製造する方法であって、容器内に充填されたアルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に基板の状態に加工されたタンタル酸リチウム結晶を埋め込み、かつ、上記容器を加熱炉内に配置した後、タンタル酸リチウム結晶のキュリー温度未満の温度で熱処理してタンタル酸リチウム基板を製造する方法において、
上記酸化アルミニウム粉末が加湿処理されていることを特徴とする。
That is, the first invention according to the present invention is:
A method of manufacturing a lithium tantalate substrate using lithium tantalate crystals grown by the Czochralski method, which is processed into a substrate state in a mixed powder of aluminum powder and aluminum oxide powder filled in a container. In the method of embedding the lithium tantalate crystals, and, after placing the container in a heating furnace, a heat treatment at a temperature lower than the Curie temperature of the lithium tantalate crystals to produce a lithium tantalate substrate,
The aluminum oxide powder is characterized by being humidified.

第2の発明は、
第1の発明に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記酸化アルミニウム粉末が、加湿処理前に乾燥処理されていることを特徴とする。
The second invention is
In the method for producing a lithium tantalate substrate according to the first invention,
The aluminum oxide powder is characterized by being dried before the humidification.

第3の発明は、
第1の発明または第2の発明に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
加湿処理された酸化アルミニウム粉末の水分量が0.08質量%〜0.4質量%であることを特徴とする。
The third invention is
In the method for producing a lithium tantalate substrate according to the first invention or the second invention,
The humidified aluminum oxide powder has a water content of 0.08% by mass to 0.4% by mass.

第4の発明は、
第1の発明〜第3の発明のいずれかに記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記混合粉中におけるアルミニウム粉末の比率が20質量%未満であることを特徴とする。
The fourth invention is
In the method for producing a lithium tantalate substrate according to any one of the first to third inventions,
The ratio of the aluminum powder in the mixed powder is less than 20% by mass.

第5の発明は、
第1の発明〜第4の発明のいずれかに記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
大気圧雰囲気下の上記加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排することを特徴とする。
The fifth invention is
The method for producing a lithium tantalate substrate according to any one of the first to fourth inventions,
An inert gas is continuously supplied and discharged into the heating furnace under an atmospheric pressure atmosphere.

また、第6の発明は、
第5の発明に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記不活性ガスがアルゴンガスで構成され、加熱炉内に連続的に給排されるアルゴンガスの流量が0.5〜5L/minであることを特徴とする。
In a sixth aspect,
In the method for producing a lithium tantalate substrate according to the fifth invention,
The inert gas is composed of argon gas, and the flow rate of argon gas continuously supplied and discharged into the heating furnace is 0.5 to 5 L / min.

本発明に係るタンタル酸リチウム基板の製造方法によれば、
酸化アルミニウム粉末が加湿処理されて酸化アルミニウム粉末に含まれる水分量が適宜調整されるため、使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合でもタンタル酸リチウム基板における体積抵抗率の変動を防止することが可能となる。従って、酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合でも生産性を悪化させることなく電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造できる効果を有する。
According to the method for producing a lithium tantalate substrate according to the present invention,
Since the aluminum oxide powder is humidified and the amount of water contained in the aluminum oxide powder is appropriately adjusted, it is possible to prevent a change in the volume resistivity of the lithium tantalate substrate even when the production lot of the aluminum oxide powder used is different. It becomes possible. Therefore, even when the production lot of the aluminum oxide powder is different, there is an effect that a lithium tantalate substrate having excellent electric characteristics can be stably produced without deteriorating the productivity.

更に、適宜調整された酸化アルミニウム粉末に含まれる水分の還元作用により、混合粉中におけるアルミニウム粉末の比率を従前より低く設定することが可能となる。従って、アルミニウム粉末の比率を20質量%以上に設定する必要がないため、直径1〜5mm程度の黒い点(色むら不良)の発生を抑制できる効果を有する。   Furthermore, the proportion of the aluminum powder in the mixed powder can be set lower than before due to the appropriately adjusted reducing action of the water contained in the aluminum oxide powder. Therefore, since it is not necessary to set the ratio of the aluminum powder to 20% by mass or more, there is an effect that occurrence of black spots (defective color unevenness) having a diameter of about 1 to 5 mm can be suppressed.

以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.

本発明は、基板の状態に加工されたタンタル酸リチウム結晶(基板形状のLT結晶)をアルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に埋め込んで熱処理するLT基板の製造方法において、使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合においても、処理後におけるLT基板の体積抵抗率が変動しないように上記酸化アルミニウム粉末を加湿処理することを特徴とするものである。   The present invention relates to an aluminum oxide used in a method of manufacturing an LT substrate in which a lithium tantalate crystal (LT crystal having a substrate shape) processed into a substrate state is embedded in a mixed powder of an aluminum powder and an aluminum oxide powder and heat-treated. The present invention is characterized in that the aluminum oxide powder is humidified so that the volume resistivity of the LT substrate after the treatment does not fluctuate even when the production lot of the powder is different.

更に、酸化アルミニウム粉末の加湿処理前に乾燥処理を行うことで、製造ロット毎に相違している酸化アルミニウム粉末中に存在する水分を除去し、乾燥工程後の酸化アルミニウム粉末中に存在する水分量をほぼ同一にすることで、その後、所望とする体積抵抗率になるように加湿処理を安定して行うことができる。   Further, by performing a drying treatment before the humidifying treatment of the aluminum oxide powder, moisture present in the aluminum oxide powder which differs for each production lot is removed, and a moisture amount present in the aluminum oxide powder after the drying step is obtained. , The humidification process can be performed stably so that the desired volume resistivity is obtained.

以下、本発明に係るLT基板の製造方法について工程毎に説明する。
(A)酸化アルミニウム粉末の乾燥処理工程
この工程は、酸化アルミニウム粉末中に存在する水分を除去する工程であり、酸化アルミニウム粉末をアルミナ製の容器内に入れ、電気炉により300℃〜1100℃で10〜40時間処理して、水分が除去された酸化アルミニウム粉末を調製する。
Hereinafter, a method of manufacturing an LT substrate according to the present invention will be described for each process.
(A) Step of drying aluminum oxide powder This step is a step of removing water present in the aluminum oxide powder. The aluminum oxide powder is placed in a container made of alumina, and heated at 300 ° C. to 1100 ° C. in an electric furnace. By treating for 10 to 40 hours, an aluminum oxide powder from which water has been removed is prepared.

電気炉の温度は、300℃以上であれば酸化アルミニウム粉末中に存在する水分を除去できるが、加熱温度を1000℃前後で行うことにより酸化アルミニウム粉末内に含まれる不純物等も除去できるためより好ましい。   When the temperature of the electric furnace is 300 ° C. or higher, moisture present in the aluminum oxide powder can be removed. However, by performing the heating at about 1000 ° C., impurities and the like contained in the aluminum oxide powder can be removed, which is more preferable. .

加熱時間は、熱処理する酸化アルミニウム粉末の量にもよるが、水分を均一に除去できるよう適宜設定する。   The heating time depends on the amount of the aluminum oxide powder to be heat-treated, but is appropriately set so that moisture can be uniformly removed.

乾燥処理の雰囲気は、大気中若しくは不活性ガス雰囲気であり、不活性ガスとして、アルゴンガス、窒素ガスを使用することができる。   The atmosphere for the drying treatment is air or an inert gas atmosphere, and argon gas or nitrogen gas can be used as the inert gas.

乾燥処理を行うことで、製造ロット毎に相違している酸化アルミニウム粉末中に存在する水分量をほぼ同一量にすることができる。   By performing the drying treatment, it is possible to make the amount of water present in the aluminum oxide powder different for each production lot substantially the same.

この乾燥処理により酸化アルミニウム粉末の水分量を0.04質量%以下にすることが可能となる。尚、上記水分量は、カールフィッシャー水分計で測定した値である。   By this drying treatment, the water content of the aluminum oxide powder can be reduced to 0.04% by mass or less. The water content is a value measured by a Karl Fischer moisture meter.

(B)酸化アルミニウム粉末の加湿処理工程
この工程は、乾燥処理により水分が除去された酸化アルミニウム粉末に対して意図的に水分を吸着させるか、あるいは乾燥処理がなされていない酸化アルミニウム粉末に対して意図的に水分を吸着させる工程である。この工程においては、乾燥処理がなされ、あるいは乾燥処理がなされていない酸化アルミニウム粉末をステンレス容器に入れ、恒湿槽等で所定の水分量になるよう調整する。例えば、恒湿槽において、温度30〜60℃、湿度70〜90%RHの状態で12〜60時間処理し、酸化アルミニウム粉末に含まれる水分量を0.08質量%〜0.4質量%に調整する。尚、温度、湿度、保持時間等は、酸化アルミニウム粉末の水分量が所定の範囲になるよう適宜設定すればよい。
(B) Step of humidifying aluminum oxide powder This step is intended to intentionally adsorb moisture to the aluminum oxide powder from which the moisture has been removed by the drying treatment, or to treat the aluminum oxide powder that has not been subjected to the drying treatment. This is a step of intentionally adsorbing moisture. In this step, the aluminum oxide powder that has been subjected to the drying treatment or has not been subjected to the drying treatment is placed in a stainless steel container, and adjusted to have a predetermined moisture content in a humidity chamber or the like. For example, in a constant-humidity chamber, the treatment is performed at a temperature of 30 to 60 ° C. and a humidity of 70 to 90% RH for 12 to 60 hours to reduce the amount of water contained in the aluminum oxide powder to 0.08 to 0.4 mass%. adjust. The temperature, humidity, holding time, and the like may be appropriately set so that the water content of the aluminum oxide powder falls within a predetermined range.

尚、上記乾燥処理により水分が除去された酸化アルミニウム粉末に対して加湿処理がなされない場合、酸化アルミニウム粉末の水分量は0.04質量%以下であった。水分量が0.04質量%以下である酸化アルミニウム粉末を混合粉に適用してLT結晶を熱処理しても、LT基板の体積抵抗率は7.0×1012Ω・cm程度に過ぎず、不十分であった(下記比較例1参照)。 When the humidification treatment was not performed on the aluminum oxide powder from which water was removed by the drying treatment, the water content of the aluminum oxide powder was 0.04% by mass or less. Even if the LT crystal is heat-treated by applying aluminum oxide powder having a water content of 0.04% by mass or less to the mixed powder, the volume resistivity of the LT substrate is only about 7.0 × 10 12 Ω · cm, It was insufficient (see Comparative Example 1 below).

(C)アルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末の混合工程
この工程は、アルミニウム粉末(Al粉)と酸化アルミニウム粉末(Al23粉)を混合する工程である。この工程において、(A)乾燥処理工程により水分が除去された酸化アルミニウム粉末に対して、あるいは、水分を除去するための上記乾燥処理が施されていない酸化アルミニウム粉末に対して(B)加湿処理工程で水分を吸着させた酸化アルミニウム粉末(Al23粉)が、アルミニウム粉末(Al粉)と混合される。
(C) Step of mixing aluminum powder and aluminum oxide powder This step is a step of mixing aluminum powder (Al powder) and aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder). In this step, (A) humidification treatment is performed on (A) aluminum oxide powder from which moisture has been removed in the drying treatment step or on aluminum oxide powder not subjected to the above-mentioned drying treatment for removing moisture. The aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder) to which water has been adsorbed in the step is mixed with the aluminum powder (Al powder).

混合するAl粉の比率は、20質量%未満が好ましく、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは5〜15質量%の範囲である。   The ratio of the Al powder to be mixed is preferably less than 20% by mass, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 5 to 15% by mass.

Al粉の比率を20質量%以上とした場合、LT基板の充分な導電性(体積抵抗率)が達成される反面、Al粉比率の上昇に伴い、直径1〜5mm程度の黒い点(色むら不良)の発生率が増加する傾向が確認され、生産性が悪化してしまう。   When the ratio of the Al powder is set to 20% by mass or more, sufficient conductivity (volume resistivity) of the LT substrate can be achieved, but a black dot (color unevenness) of about 1 to 5 mm in diameter increases as the ratio of the Al powder increases. It is confirmed that the rate of occurrence of "defective" increases, and the productivity is deteriorated.

そして、本発明においては、Al粉の比率が20質量%未満であっても、酸化アルミニウム粉末(Al23粉)に含まれる水分量を適宜調整することにより、LT基板の導電性(体積抵抗率)を向上させることが可能となる。 In the present invention, even when the ratio of the Al powder is less than 20% by mass, the conductivity (volume) of the LT substrate is adjusted by appropriately adjusting the amount of water contained in the aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder). Resistivity) can be improved.

(D)タンタル酸リチウム基板(LT基板)の熱処理工程
この工程は、アルミニウム粉末(Al粉)と酸化アルミニウム粉末(Al23粉)の混合粉中に基板形状のLT結晶を埋め込んで熱処理する工程である。
(D) Heat Treatment Step of Lithium Tantalate Substrate (LT Substrate) In this step, heat treatment is performed by embedding LT crystal in the form of a substrate in a mixed powder of aluminum powder (Al powder) and aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder). It is a process.

熱処理温度はLT結晶のキュリー温度未満(約600℃未満)とし、熱処理の雰囲気は、真空条件または不活性ガスの封止条件でよく、あるいは、大気圧雰囲気下で不活性ガスを加熱炉内に連続的に給排する雰囲気でもよい。尚、真空条件または不活性ガスの封止条件とした場合、加熱炉内の熱が一か所に溜まって還元むら(色むら)を起こすことがあるため、熱処理の雰囲気としては、大気圧雰囲気下で不活性ガスを加熱炉内に連続的に給排する雰囲気が好ましい。不活性ガスを加熱炉内に連続的に給排することで、炉内において熱を均一にすることができる。不活性ガスは、アルゴンガスや窒素ガス等を使用できる。加熱炉内に連続的に給排される不活性ガスの流量は、不活性ガスがアルゴンガスである場合、0.5〜5L/minであることが好ましい。   The heat treatment temperature is lower than the Curie temperature of the LT crystal (less than about 600 ° C.), and the heat treatment atmosphere may be a vacuum condition or an inert gas sealing condition, or the inert gas may be introduced into a heating furnace under an atmospheric pressure atmosphere. The atmosphere may be a continuous supply and discharge. In the case of vacuum conditions or inert gas sealing conditions, the heat in the heating furnace may accumulate at one location and cause reduction unevenness (color unevenness). It is preferable to use an atmosphere in which an inert gas is continuously supplied and discharged into the heating furnace. By continuously supplying and discharging the inert gas into the heating furnace, heat can be made uniform in the furnace. As the inert gas, an argon gas, a nitrogen gas, or the like can be used. When the inert gas is an argon gas, the flow rate of the inert gas continuously supplied and discharged into the heating furnace is preferably 0.5 to 5 L / min.

ところで、基板形状のLT結晶が熱処理される際、この熱処理により混合粉中の酸化アルミニウム粉末(Al23粉)に適量含まれる水分が水蒸気となり、この水蒸気とアルミニウム粉末(Al粉)が下記反応式に示すように反応して水素を生成し、強力な還元剤となる。
2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2
By the way, when the substrate-shaped LT crystal is heat-treated, moisture contained in the aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder) contained in the mixed powder in an appropriate amount becomes water vapor by this heat treatment. It reacts as shown in the reaction formula to generate hydrogen, and becomes a strong reducing agent.
2Al + 6H 2 O → 2Al (OH) 3 + 3H 2

そして、酸化アルミニウムに含まれている水分量が増えるに伴い、熱処理後のLT基板の体積抵抗率は低下する傾向にある。このため、(B)酸化アルミニウム粉末の加湿処理工程により酸化アルミニウムに含まれている水分量を適宜調整することで、混合粉中における従前のAl粉比率より低く設定できる。従って、Al粉比率について20質量%以上に設定する必要がないため、直径1〜5mm程度の黒い点(色むら不良)の発生を抑制することが可能となる。   Then, as the amount of water contained in aluminum oxide increases, the volume resistivity of the LT substrate after the heat treatment tends to decrease. Therefore, by appropriately adjusting the amount of water contained in the aluminum oxide in the (B) humidifying process of the aluminum oxide powder, the ratio of the Al powder in the mixed powder can be set lower than the conventional ratio of the Al powder. Therefore, since it is not necessary to set the Al powder ratio to 20% by mass or more, it is possible to suppress the occurrence of black spots (defective color unevenness) having a diameter of about 1 to 5 mm.

また、本発明では、酸化アルミニウム粉末を加湿処理して酸化アルミニウム粉末に含まれる水分量が適宜調整されるため、使用する酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合においてもLT基板における体積抵抗率の変動を防止することが可能となる。   In addition, in the present invention, the amount of water contained in the aluminum oxide powder is appropriately adjusted by humidifying the aluminum oxide powder. Therefore, even when the production lot of the aluminum oxide powder to be used is different, the variation in the volume resistivity of the LT substrate is not affected. Can be prevented.

更に、酸化アルミニウム粉末の加湿処理前に乾燥処理を行うことで、製造ロット毎に相違している酸化アルミニウム粉末中に存在する水分を除去し、乾燥工程後の酸化アルミニウム粉末中に存在する水分量をほぼ同一にすることで、その後、所望の加湿処理を安定して行うことが可能となり、製造ロットが異なる場合においても所望とする体積抵抗率を有するLT基板を安定して生産することができる。   Further, by performing a drying treatment before the humidifying treatment of the aluminum oxide powder, moisture present in the aluminum oxide powder which differs for each production lot is removed, and a moisture amount present in the aluminum oxide powder after the drying step is obtained. Makes it possible to stably perform a desired humidification process thereafter, and to stably produce an LT substrate having a desired volume resistivity even when the production lot is different. .

以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明するが、本発明の技術範囲は下記実施例によって何ら限定されるものではない。   Hereinafter, Examples of the present invention will be specifically described with reference to Comparative Examples, but the technical scope of the present invention is not limited by the following Examples.

[加熱炉の構成]
実施例、比較例、参考例で用いられる加熱炉には給気口と排気口が設けられ、一般的に市販されているアルゴンガス(酸素分圧は1×10-6atm程度)が給気口を介し加熱炉内に連続的に供給されると共に、排気口を介してアルゴンガス(不活性ガス)が加熱炉外へ連続的に排気されて、加熱炉内は大気圧雰囲気下に調整されている。尚、加熱炉内に給排されるアルゴンガスの流量は2L/minに設定されている。
[Configuration of heating furnace]
The heating furnace used in Examples, Comparative Examples and Reference Examples is provided with an air supply port and an exhaust port, and is supplied with a commercially available argon gas (oxygen partial pressure is about 1 × 10 −6 atm). The gas is continuously supplied to the heating furnace through the port, and argon gas (inert gas) is continuously exhausted to the outside of the heating furnace through the exhaust port. ing. The flow rate of the argon gas supplied and discharged into the heating furnace is set at 2 L / min.

[LT結晶の育成とインゴットの加工等]
コングルエント組成の原料を用い、チョクラルスキー法により、直径4インチであるLT単結晶の育成を行った。育成雰囲気は、酸素濃度約3%の窒素−酸素混合ガスである。得られたLT結晶のインゴットは透明な淡黄色であった。
[Growth of LT crystal and processing of ingot, etc.]
Using a raw material having a congruent composition, an LT single crystal having a diameter of 4 inches was grown by the Czochralski method. The growth atmosphere is a nitrogen-oxygen mixed gas having an oxygen concentration of about 3%. The obtained LT crystal ingot was transparent and pale yellow.

LT結晶のインゴットに対し、熱歪み除去のための熱処理と単一分極とするためのポーリング処理を行った後、外周研削、スライス、および研磨を行って42゜RY(Rotated Y axis)の基板形状に加工されたLT結晶とした。   The LT crystal ingot is subjected to heat treatment for removing thermal strain and poling treatment for forming a single polarization, and then is subjected to outer circumference grinding, slicing, and polishing to obtain a substrate shape of 42 ゜ RY (Rotated Y axis). LT crystal processed into

得られた42゜RYのLT結晶は、無色透明で、体積抵抗率は1×1015Ω・cm、キュリー温度は603℃であった。 The obtained 42 ° RY crystal was colorless and transparent, had a volume resistivity of 1 × 10 15 Ω · cm, and a Curie temperature of 603 ° C.

[実施例1]
平均粒径52μmの酸化アルミニウム粉末(Al23粉)1kgを1000℃で20時間乾燥処理し、上記粉末に含まれる水分を除去したAl23粉を得た。尚、上記平均粒径は、酸化アルミニウム粉末をレーザー回折式粒度分布計で測定した値である。
[Example 1]
1 kg of aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder) having an average particle size of 52 μm was dried at 1000 ° C. for 20 hours to obtain an Al 2 O 3 powder from which water contained in the powder was removed. In addition, the said average particle diameter is the value which measured the aluminum oxide powder with the laser diffraction type particle size distribution analyzer.

乾燥処理されたAl23粉に対し、恒湿槽温度40℃、湿度85%RHで12時間加湿処理を行ってAl23粉に水分を吸着させた。水分を吸着させたAl23粉の水分量は、カールフィッシャー水分率で0.08質量%であった。 The dried Al 2 O 3 powder was subjected to a humidification treatment at a constant humidity bath temperature of 40 ° C. and a humidity of 85% RH for 12 hours to adsorb moisture to the Al 2 O 3 powder. The moisture content of the Al 2 O 3 powder to which the moisture was adsorbed was 0.08% by mass in Karl Fischer moisture content.

水分を吸着させたAl23粉を90質量%と、平均粒径100μmのアルミニウム粉末(Al粉)を10質量%の割合で混合してAl粉とAl23粉の混合粉を得た。 A mixture of Al powder and Al 2 O 3 powder is obtained by mixing 90% by weight of Al 2 O 3 powder to which moisture has been adsorbed and 10% by weight of aluminum powder (Al powder) having an average particle size of 100 μm. Was.

次いで、上記混合粉をステンレス製容器に充填し、該混合粉中に基板の状態に加工されたLT結晶を埋め込み、かつ、LT結晶が埋め込まれたステンレス製容器を給気口と排気口を有する上記加熱炉内に配置した。   Next, the mixed powder is filled in a stainless steel container, the LT crystal processed into a substrate state is embedded in the mixed powder, and the stainless steel container in which the LT crystal is embedded has an air supply port and an exhaust port. It was placed in the heating furnace.

そして、一般的に市販されているアルゴンガスを流量2L/minの条件で大気圧雰囲気下の上記加熱炉内に給排し、580℃、20時間の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。   Then, a commercially available argon gas is supplied and discharged into the heating furnace under an atmospheric pressure atmosphere at a flow rate of 2 L / min, and heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) is performed at 580 ° C. for 20 hours. Was.

そして、基板の状態に加工された200枚のLT結晶について同様の熱処理を行い、処理後のLT基板の体積抵抗率を測定し、かつ、色むらの発生率を調査した。   The same heat treatment was performed on 200 LT crystals processed into a substrate state, the volume resistivity of the processed LT substrate was measured, and the occurrence rate of color unevenness was investigated.

尚、体積抵抗率は、JIS K−6911に準拠した3端子法により測定している。   The volume resistivity is measured by a three-terminal method based on JIS K-6911.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は1.6×109Ω・cm(200枚の基板の平均値、以下同様)で、色むら発生率は2%であり、電気的特性に優れたLT基板を得ることができた。これ等結果を表1に示す。 After heat treatment (reduction treatment, blackening treatment), the volume resistivity of the LT substrate is 1.6 × 10 9 Ω · cm (average value of 200 substrates, the same applies hereinafter), and the color unevenness occurrence rate is 2%. Thus, an LT substrate having excellent electrical characteristics could be obtained. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
乾燥処理されたAl23粉に対し、恒湿槽温度40℃、湿度85%RHで24時間加湿処理を行い、水分を吸着させたAl23粉の水分量を0.15質量%とした以外は実施例1と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。
[Example 2]
The dried Al 2 O 3 powder is subjected to a humidification treatment at a constant humidity of 40 ° C. and a humidity of 85% RH for 24 hours to reduce the water content of the adsorbed Al 2 O 3 powder to 0.15 mass%. The LT crystal was subjected to a heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) under the same conditions as in Example 1 except for the above.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は8.3×108Ω・cmで、色むら発生率は2%であり、電気的特性に優れたLT基板を得ることができた。 After heat treatment (reduction treatment, blackening treatment), the volume resistivity of the LT substrate is 8.3 × 10 8 Ω · cm, the color unevenness occurrence rate is 2%, and an LT substrate having excellent electrical characteristics is obtained. Was completed.

これ等結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

[実施例3]
乾燥処理されたAl23粉に対し、恒湿槽温度40℃、湿度85%RHで48時間加湿処理を行い、水分を吸着させたAl23粉の水分量を0.25質量%とした以外は実施例1と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。
[Example 3]
The dried Al 2 O 3 powder is subjected to a humidification treatment at a constant humidity bath temperature of 40 ° C. and a humidity of 85% RH for 48 hours, and the moisture content of the Al 2 O 3 powder having adsorbed moisture is 0.25% by mass. The LT crystal was subjected to a heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) under the same conditions as in Example 1 except for the above.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は6.3×108Ω・cmで、色むら発生率は2%であり、電気的特性に優れたLT基板を得ることができた。 After heat treatment (reduction treatment, blackening treatment), the LT substrate has a volume resistivity of 6.3 × 10 8 Ω · cm, a color unevenness occurrence rate of 2%, and an LT substrate having excellent electrical characteristics. Was completed.

これ等結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

[実施例4]
乾燥処理されたAl23粉に対し、恒湿槽温度40℃、湿度85%RHで60時間加湿処理を行い、水分を吸着させたAl23粉の水分量を0.4質量%とした以外は実施例1と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。
[Example 4]
The dried Al 2 O 3 powder is subjected to a humidification treatment at a constant humidity bath temperature of 40 ° C. and a humidity of 85% RH for 60 hours, and the moisture content of the adsorbed Al 2 O 3 powder is 0.4% by mass. The LT crystal was subjected to a heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) under the same conditions as in Example 1 except for the above.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は3.2×108Ω・cmで、色むら発生率は2%であり、電気的特性に優れたLT基板を得ることができた。但し、加湿処理の時間(60時間)が長くなり、その分、生産効率は若干低下した。 After heat treatment (reduction treatment, blackening treatment), the volume resistivity of the LT substrate is 3.2 × 10 8 Ω · cm, the color unevenness occurrence rate is 2%, and an LT substrate having excellent electrical characteristics is obtained. Was completed. However, the time (60 hours) of the humidification treatment was prolonged, and the production efficiency was accordingly slightly reduced.

これ等結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

[実施例5]
水分を吸着させたAl23粉を95質量%とAl粉を5質量%の割合で混合した以外は実施例2と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。
[Example 5]
The heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) of the LT crystal was performed under the same conditions as in Example 2 except that 95% by mass of Al 2 O 3 powder adsorbed with water and 5% by mass of Al powder were mixed. Was.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は1.3×109Ω・cmで、色むら発生率は2%であり、電気的特性に優れたLT基板を得ることができた。 After heat treatment (reduction treatment, blackening treatment), the LT substrate has a volume resistivity of 1.3 × 10 9 Ω · cm, a color unevenness occurrence rate of 2%, and an LT substrate having excellent electrical characteristics. Was completed.

これ等結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

[実施例6]
水分を吸着させたAl23粉を85質量%とAl粉を15質量%の割合で混合した以外は実施例2と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。
[Example 6]
The heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) of the LT crystal was performed under the same conditions as in Example 2 except that 85% by mass of Al 2 O 3 powder to which moisture was adsorbed and 15% by mass of Al powder were mixed. Was.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は6.0×108Ω・cmで、色むら発生率は5%であり、電気的特性に優れたLT基板を得ることができた。 After heat treatment (reduction treatment, blackening treatment), the LT substrate has a volume resistivity of 6.0 × 10 8 Ω · cm, a color unevenness occurrence rate of 5%, and an LT substrate having excellent electrical characteristics. Was completed.

これ等結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

[比較例1]
乾燥処理されたAl23粉に対し、上記加湿処理が行われていない以外は実施例1と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。尚、乾燥処理されたAl23粉の水分量は、カールフィッシャー水分率で0.04質量%であった。
[Comparative Example 1]
The heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) of the LT crystal was performed on the dried Al 2 O 3 powder under the same conditions as in Example 1 except that the humidification treatment was not performed. The moisture content of the dried Al 2 O 3 powder was 0.04% by mass in Karl Fischer moisture content.

熱処理(還元処理、黒化処理)後における色むら発生率は2%であったが、LT基板の体積抵抗率は7.0×1012Ω・cm程度であり、電気的特性に優れたLT基板を得ることができなかった。これ等結果を表1に示す。 After the heat treatment (reduction treatment, blackening treatment), the color unevenness occurrence rate was 2%, but the volume resistivity of the LT substrate was about 7.0 × 10 12 Ω · cm, and the LT substrate had excellent electrical characteristics. Substrate could not be obtained. The results are shown in Table 1.

[参考例1]
Al23粉の乾燥処理と加湿処理を実施せず、かつ、Al23粉を80質量%と、Al粉を20質量%の割合で混合した以外は実施例1と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。
[Reference Example 1]
Al 2 O 3 without performing drying powder and the humidification process and a 80% by mass of Al 2 O 3 powder, except that a mixture of Al powder in a proportion of 20 mass% in the same conditions as in Example 1 Heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) of the LT crystal was performed.

尚、乾燥処理と加湿処理が実施されていないAl23粉の水分量は、カールフィッシャー水分率で0.09質量%であった。 The water content of the Al 2 O 3 powder not subjected to the drying treatment and the humidification treatment was 0.09% by mass in Karl Fischer moisture content.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は7.0×108Ω・cmで電気的特性に優れていたが、色むら発生率が17%であり、直径1〜5mm程度の黒い点(色むら不良)が発生した。これ等結果を表1に示す。 The volume resistivity of the LT substrate after the heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) was 7.0 × 10 8 Ω · cm, which was excellent in electrical characteristics, but the color unevenness occurrence rate was 17%, and the diameter was 1 to 1. Black spots (improper color unevenness) of about 5 mm occurred. The results are shown in Table 1.

[参考例2]
Al23粉の乾燥処理と加湿処理を実施しなかった以外は実施例1と同様の条件によりLT結晶の熱処理(還元処理、黒化処理)を行った。
[Reference Example 2]
The LT crystal was subjected to a heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) under the same conditions as in Example 1 except that the drying treatment and the humidification treatment of the Al 2 O 3 powder were not carried out.

尚、乾燥処理と加湿処理が実施されていないAl23粉の水分量は、カールフィッシャー水分率で0.09質量%であった。 The water content of the Al 2 O 3 powder not subjected to the drying treatment and the humidification treatment was 0.09% by mass in Karl Fischer moisture content.

熱処理(還元処理、黒化処理)後におけるLT基板の体積抵抗率は1.5×109Ω・cmであり、実施例1と同様の電気的特性を有していたが、色むら発生率は2.5%であり、実施例1より劣っていた。これ等結果を表1に示す。 The volume resistivity of the LT substrate after the heat treatment (reduction treatment, blackening treatment) was 1.5 × 10 9 Ω · cm, and had the same electrical characteristics as in Example 1. Was 2.5%, which was inferior to Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2020040840
Figure 2020040840

[確 認]
(1)混合粉中のアルミニウム粉末(Al粉)が10質量%である実施例1〜4において実施例1(Al23粉の水分量:0.08質量%、体積抵抗率:1.6×109Ω・cm)、
実施例2(Al23粉の水分量:0.15質量%、体積抵抗率:8.3×108Ω・cm)、
実施例3(Al23粉の水分量:0.25質量%、体積抵抗率:6.3×108Ω・cm)、
実施例4(Al23粉の水分量:0.40質量%、体積抵抗率:3.2×108Ω・cm)なるデータからAl23粉に吸着された水分量が多い程、体積抵抗率は小さくなっている。
[Verification]
(1) aluminum powder (Al powder) of the powder mixture is Example in Examples 1-4 is 10% by mass 1 (Al 2 O 3 powder moisture content: 0.08 wt%, the volume resistivity: 1.6 × 10 9 Ω · cm),
Example 2 (moisture content of Al 2 O 3 powder: 0.15 mass%, volume resistivity: 8.3 × 10 8 Ω · cm),
Example 3 (moisture content of Al 2 O 3 powder: 0.25% by mass, volume resistivity: 6.3 × 10 8 Ω · cm),
From the data of Example 4 (moisture content of Al 2 O 3 powder: 0.40 mass%, volume resistivity: 3.2 × 10 8 Ω · cm), the greater the moisture content adsorbed on Al 2 O 3 powder, the greater the volume resistivity Is getting smaller.

このことから、LT結晶の還元には混合粉中の酸化アルミニウム粉末(Al23粉)に含まれる水分が関与していることが確認される。 From this, it is confirmed that the water contained in the aluminum oxide powder (Al 2 O 3 powder) in the mixed powder is involved in the reduction of the LT crystal.

(2)また、参考例1(Al粉が20質量%、体積抵抗率:7.0×108Ω・cm)と略同等の体積抵抗率を有する実施例3(体積抵抗率:6.3×108Ω・cm)、実施例4(体積抵抗率:3.2×108Ω・cm)および実施例6(体積抵抗率:6.0×108Ω・cm)から、Al粉の比率が20質量%未満(実施例3:10質量%、実施例4:10質量%、実施例6:15質量%)であっても参考例1と同等の体積抵抗率が得られている。 (2) Example 3 (volume resistivity: 6.3 × 10 8 Ω) having substantially the same volume resistivity as Reference Example 1 (20 mass% of Al powder, volume resistivity: 7.0 × 10 8 Ω · cm). · Cm), Example 4 (volume resistivity: 3.2 × 10 8 Ω · cm) and Example 6 (volume resistivity: 6.0 × 10 8 Ω · cm), the proportion of Al powder was less than 20% by mass (implemented). (Example 3: 10% by mass, Example 4: 10% by mass, Example 6: 15% by mass), the same volume resistivity as Reference Example 1 is obtained.

従って、アルミニウム粉末の比率を20質量%以上に設定する必要がないため、直径1〜5mm程度の黒い点(色むら不良)の発生を抑制できることが確認される。   Therefore, since it is not necessary to set the ratio of the aluminum powder to 20% by mass or more, it is confirmed that the occurrence of black spots (defective color unevenness) having a diameter of about 1 to 5 mm can be suppressed.

(3)他方、Al23粉に含まれる水分量が参考例1と参考例2(0.09質量%)より少ない比較例1(0.04質量%)においては、LT結晶の還元に関与する水分が少ないため、熱処理後におけるLT基板の体積抵抗率が、熱処理前の1×1015Ω・cmよりは低いが、7.0×1012Ω・cm程度となることも確認される。 (3) On the other hand, in Comparative Example 1 (0.04% by mass) in which the amount of water contained in the Al 2 O 3 powder is smaller than that in Reference Example 1 and Reference Example 2 (0.09% by mass), water involved in the reduction of LT crystals It is also confirmed that the volume resistivity of the LT substrate after the heat treatment is lower than 1 × 10 15 Ω · cm before the heat treatment, but is about 7.0 × 10 12 Ω · cm because of the small amount.

本発明方法によれば、酸化アルミニウム粉末の製造ロットが異なる場合でも、熱処理後のタンタル酸リチウム基板における体積抵抗率の変動を防止できるため、表面弾性波素子用の基板材料に用いられるタンタル酸リチウム基板を安定して提供できる産業上の利用可能性を有している。   According to the method of the present invention, even when the production lot of the aluminum oxide powder is different, a change in the volume resistivity of the lithium tantalate substrate after the heat treatment can be prevented, so that the lithium tantalate used as the substrate material for the surface acoustic wave device can be prevented. It has industrial applicability to provide stable substrates.

Claims (6)

チョクラルスキー法で育成されたタンタル酸リチウム結晶を用いてタンタル酸リチウム基板を製造する方法であって、容器内に充填されたアルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に基板の状態に加工されたタンタル酸リチウム結晶を埋め込み、かつ、上記容器を加熱炉内に配置した後、タンタル酸リチウム結晶のキュリー温度未満の温度で熱処理してタンタル酸リチウム基板を製造する方法において、
上記酸化アルミニウム粉末が、加湿処理されていることを特徴とするタンタル酸リチウム基板の製造方法。
A method of manufacturing a lithium tantalate substrate using lithium tantalate crystals grown by the Czochralski method, which is processed into a substrate state in a mixed powder of aluminum powder and aluminum oxide powder filled in a container. In the method of embedding the lithium tantalate crystals, and, after placing the container in a heating furnace, a heat treatment at a temperature lower than the Curie temperature of the lithium tantalate crystals to produce a lithium tantalate substrate,
A method for producing a lithium tantalate substrate, wherein the aluminum oxide powder is subjected to a humidifying treatment.
上記酸化アルミニウム粉末が、加湿処理前に乾燥処理されていることを特徴とする請求項1に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。   The method for producing a lithium tantalate substrate according to claim 1, wherein the aluminum oxide powder is subjected to a drying treatment before the humidification treatment. 加湿処理された酸化アルミニウム粉末の水分量が0.08質量%〜0.4質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。   The method for producing a lithium tantalate substrate according to claim 1 or 2, wherein the moisture content of the humidified aluminum oxide powder is 0.08% by mass to 0.4% by mass. 上記混合粉中におけるアルミニウム粉末の比率が20質量%未満であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。   The method for producing a lithium tantalate substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of the aluminum powder in the mixed powder is less than 20% by mass. 大気圧雰囲気下の上記加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。   The method for producing a lithium tantalate substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein an inert gas is continuously supplied and discharged into the heating furnace under an atmospheric pressure atmosphere. 上記不活性ガスがアルゴンガスで構成され、加熱炉内に連続的に給排されるアルゴンガスの流量が0.5〜5L/minであることを特徴とする請求項5に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。   6. The lithium tantalate according to claim 5, wherein the inert gas is composed of argon gas, and a flow rate of the argon gas continuously supplied and discharged into the heating furnace is 0.5 to 5 L / min. Substrate manufacturing method.
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