JP3395796B2 - 焦電基板の加熱方法及び加熱装置 - Google Patents

焦電基板の加熱方法及び加熱装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電基板に備っている
焦電性による影響を防止するようにした焦電基板の加熱
方法及び加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の通信,情報などの分野における高
度化に伴い、電子デバイスに対する高性能の動作の要求
が高まっている。これらの中で表面弾性波(SAW:Su
rfaceAcoustic Wave )を利用したSAWデバイスが、
フィルタ,共振器,遅延線などの各種用途に広く適用さ
れ、より高性能の動作を目指して研究,開発が続けられ
ている。
【0003】図8はSAWデバイスの一例としてフィル
タを示すもので、基板51上には各々一対の対向電極5
2Aと52B及び53Aと53Bからなる一組のIDT
(インターディジタル電極)52,53が設けられ、入
力側の例えば電極52に電気信号を印加して基板51上
にSAWを発生させ、このSAWを出力側の例えば電極
53で受けてここで再び電気信号に変換するものであ
る。このSAWデバイスにおいて、SAWを発生させる
には基板51として圧電性を備えていることが必須条件
となるので、基板51は各種圧電材料が用いられ例えば
(1)圧電単結晶,(2)圧電薄膜, (3)圧電セラミックス
の形で用いられている。
【0004】ここで特に (1)圧電単結晶は高性能のSA
Wデバイスを実現するのに適した材料として注目されて
おり、LiTaO3 (タンタル酸リチウム,LTと称す
る)やLiNbO3 (ニオブ酸リチウム,LNと称す
る)などの単結晶材料が用いられている。
【0005】ところでこれらの圧電基板として用いられ
るLT,LNなどは、SAWデバイスに必要な圧電性だ
けでなく、焦電性も備えた焦電基板としても知られてい
る。この焦電性は例えばLT基板の温度が変化すると、
LT基板上に電荷が発生するという現象である。
【0006】図9はこの現象を説明するもので、図示左
側の例えばLT基板55が温度T1℃において分極して
電荷Q1が発生している状態で、今LT基板55が温度
T2℃に変化(ΔT:変化分)すると、LT基板55は
図9の右側及び図10のように新たに分極してQ1とは
異なる電荷Q2が発生するようになる。一般には長時間
温度変化がない場合には、雰囲気などによって中和され
ていて電荷は表面には現れていず、急激な温度変化によ
る場合分極度の変化分が焦電荷ΔQとして現れる。この
ような焦電荷ΔQ(Q1〜Q2)は温度変化が大きい程
大きくなり、また温度が上昇する場合に限らず下降する
場合にも生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところでそのように圧
電性だけでなく焦電性を備えた焦電基板を用いてSAW
デバイスを製造する場合、途中の加熱を伴った工程にお
いて前記した電荷が発生してこの電荷が焦電基板を支持
している導電性支持体に放電するようになって、この放
電の衝撃で焦電基板が割れるという問題が生ずる。
【0008】図11は加熱工程の一例として蒸着工程を
示すもので、31は真空容器内に設けられて多数枚の焦
電基板を支持する基板支持体、32は基板支持体31内
壁に設けられた導電性支持体、33は導電性支持体32
に図示しないチャック機構によって支持された焦電基
板、34は電極材料の蒸着源(例えばアルミニウム)、
35は電子ビームによって蒸着源34を加熱する電子ビ
ーム源、36は輻射熱によって焦電基板33を加熱する
加熱源である。焦電基板33は同時に数10枚が処理さ
れるように構成されている。このような蒸着工程におい
て、真空容器内を真空例えば10-4Paに排気した後加
熱源36によって焦電基板33を約50乃至300℃に
加熱して、蒸着源34のアルミニウム層37を焦電基板
33の表面33Bに蒸着する。
【0009】このとき、焦電基板33の温度が上昇する
につれ、図12の拡大図で示すように焦電基板33の裏
面33Aと導電性支持体32間に存在する極薄い空間層
40を介して、温度上昇に伴い発生した電荷が導電性支
持体32に放電するようになり、この放電の衝撃で焦電
基板33に割れが生ずる。なお、焦電基板33の表面3
3B(蒸着面)においては放電は発生しない。これは蒸
着アルミニウム37の粒子が密着しているためと考えら
れる。すなわち、放電は焦電基板33が導電性支持体3
2あるいはアルミニウム37のような導体と接触(密
着)している部分では発生せず、空間層40が介在され
ている部分のみで発生している。このため、焦電基板3
3の裏面33Aを完全に導電性支持体32に接触するよ
うに加工すればよいが、実際にはこれは困難である。L
Tの場合は約80℃で放電による割れが発生する。
【0010】また、図13は加熱工程の他の例としてレ
ジスト乾燥工程を示すもので、37は焦電基板33上に
蒸着されたアルミニウム層、38はこのアルミニウム層
37上に塗布,形成されこの層37を図8の電極52,
53のパターンにエッチングするマスクとして用いられ
るレジスト、39はこの塗布後及びパターン形成後のレ
ジスト38を乾燥するための加熱体(ホットプレートな
ど)である。このようなレジスト乾燥工程において、レ
ジスト38をスピンナーによってアルミニウム層37上
に液状に塗布した後及びパターン形成した後、加熱体3
9によって焦電基板33を約100乃至150℃に加熱
する。このとき前記蒸着工程と同様に、温度上昇に伴い
発生した電荷が加熱体39に放電するようになり、この
放電の衝撃で焦電基板33に割れが発生する。
【0011】さらに、図14は加熱工程のその他の例と
してプラズマエッチング工程を示すもので、42は反応
容器、43は反応ガス供給口、44は反応ガス排気口、
45は高周波源、46は電極板である。このようなプラ
ズマエッチング工程において、焦電基板33を水冷また
はチラー冷却しながら反応容器42内でプラズマを発生
させて、レジスト38をマスクとしてアルミニウム層3
7を図8の電極52,53のパターンにエッチングす
る。このとき前記蒸着工程及びレジスト乾燥工程と同様
に、温度変化に伴い発生した電荷が電極板46に放電す
るようになり、この放電の衝撃で焦電基板33に割れが
発生する。
【0012】このようにして途中で割れた焦電基板33
はこの時点で不良となって生産歩留り減につながり、ま
たこの焦電基板は材料的に高価なのでコストアップも避
けられなくなる。
【0013】本発明は以上のような問題に対処してなさ
れたもので、焦電基板と導電性支持部材との間で発生す
る放電を防止して高価な焦電基板の割れを防止するよう
にした焦電基板の加熱方法及び加熱装置を提供すること
を目的とするものである。
【0014】上記目的を達成するために本発明は、焦電
基板を導電性支持部材の全面で支持して加熱を行う焦電
基板の加熱方法において、前記焦電基板と導電性支持部
材との間に、焦電基板に発生する電荷が前記導電性支持
部材に放電するのを防止する放電防止物質を前記全面に
接するよう介在させたことを特徴とする焦電基板の加熱
方法を提供するものである。
【0015】また、他の本発明は、前記放電防止物質が
焦電性を有しない物質からなる焦電基板の加熱方法を提
供するものである。
【0016】さらに、その他の本発明は、前記焦電性を
有しない物質がセラミックスからなる焦電基板の加熱方
法を提供するものである。
【0017】さらに、その他の本発明は、前記焦電性を
有しない物質が高分子樹脂からなる焦電基板の加熱方法
を提供するものである。
【0018】さらに、その他の本発明は、焦電基板を
の全面で支持すべき導電性支持部材と、前記焦電基板を
加熱する加熱手段と、前記焦電基板と導電性支持部材と
の間に前記全面に接するよう介在され焦電基板に発生す
る電荷が前記導電性支持部材に放電するのを防止する放
電防止手段をとを備えたことを特徴とする加熱装置を提
供するものである。
【0019】
【作用】請求項1記載の本発明の構成によれば、焦電基
板と導電性支持部材との間に放電防止物質を介在させる
ようにしたので、この放電防止物質によって焦電基板の
電荷の導電性支持部材への放電は防止される。
【0020】請求項2記載の本発明の構成によれば、放
電防止物質として焦電性を有しない物質を用いることに
より確実に請求項1と同様な作用を行わせることができ
る。
【0021】請求項3記載の本発明の構成によれば、焦
電性を有しない物質としてセラミックスを用いることに
より安価に請求項1と同様な作用を行わせることができ
る。
【0022】請求項4記載の本発明の構成によれば、焦
電性を有しない物質として高分子樹脂を用いることによ
り加工が容易となるとともに、請求項1と同様な作用を
行わせることができる。
【0023】請求項5記載の本発明の構成によれば、焦
電基板と導電性支持部材との間に放電防止手段を介在さ
せるようにしたので、この放電防止手段によって焦電基
板の電荷の導電性支持部材への放電は防止される。
【0024】
【実施例】本実施例の説明に先立って本発明が適用され
るSAWデバイスの製造方法を図7を参照して工程順に
説明する。
【0025】先ず、工程Aのように焦電基板1例えばL
T基板を用意する。この基板1は一例として厚さ約0.
35mmのウェハー状のものを用いる。次に、工程Bの
ようにこの焦電基板1上に電子ビーム蒸着法によって電
極層2例えばアルミニウムを約0.1μmの膜厚に形成
する。続いて工程Cのようにこの電極層2に対してフォ
トリソグラフィ法を適用して、不要部分をウエットエッ
チングまたはドライエッチングして一対の電極3A,3
Bを形成する。なお、図では省略したが、基板1には多
数対の電極3A,3Bが形成されるので、一対の電極3
A,3Bを有する各チップ(SAWチップ)ごとに分離
した後、工程DのようにSAWチップ4をステム5上に
固定すると共にワイヤボンディングにより電極引き出し
線を設けた後、容器6によって封入する。これによって
SAWデバイス7が完成する。
【0026】次に以上のような製造工程に対して本発明
を適用した実施例を説明する。
【0027】図1は本発明の焦電基板の加熱方法の第1
の実施例を示すもので、蒸着工程に適用した例を示すも
のである。11は多数枚の基板支持体、12は基板支持
体11内壁に設けられた導電性支持体、13は導電性支
持体12に図示しないチャック機構によって支持された
例えばLTからなる焦電基板、14は電極材料の蒸着源
(例えばアルミニウム)、15は電子ビームによって蒸
着源14を加熱する電子ビーム源、16は輻射熱によっ
て焦電基板13を加熱する加熱源である。
【0028】8は焦電基板13の裏面13Aと導電性支
持体12の間に介在された放電防止物質で例えば板厚約
0.5mmのガラス板が用いられる。この放電防止物質
8は予め蒸着装置としての導電性支持体12上に取付け
るようにしておくことができる。
【0029】このような蒸着工程において、真空容器内
を従来と同様に真空例えば10-4Paに排気した後、加
熱源16によって焦電基板13を約50乃至300℃に
加熱して、蒸着源14のアルミニウムを焦電基板13に
蒸着する。図2はこのような蒸着工程でアルミニウム層
17がその表面13Bに蒸着された焦電基板13を示す
もので、放電防止物質8としてのガラス板の存在により
焦電基板13の裏面13Aと導電性支持体12との間で
の放電による焦電基板13の割れは全く発生しないこと
が確かめられた。このガラス板は特にコスト的に安価な
ので経済的であるという利点がある。
【0030】図3は本実施例によって得られた、基板加
熱温度T(横軸)と放電限界距離L(縦軸)との関係を
示す特性図で、温度Tの変化に対して対応した距離L以
上に離間して焦電基板13と導電性支持体12との間隔
を保った場合には、焦電基板13に割れが生じなかっ
た。この図3の特性から明らかなように加熱温度Tを高
くとるほど、焦電基板13と導電性支持体12との距離
Lを大きく設定するようにして放電の発生による焦電基
板13の割れを防止することができる。
【0031】図4は本発明の第2の実施例を示すもの
で、レジスト乾燥工程に適用した例を示すものである。
すなわち、加熱体19上に設置される焦電基板13の両
者間に放電防止物質8として例えば板厚約0.5mmの
ガラス板を介在させる。17は焦電基板13上に蒸着さ
れたアルミニウム層、18はこのアルミニウム層17上
に塗布及びパターン形成されたレジストである。放電防
止物質8は予め乾燥装置としての加熱体19上に取付け
るようにしておくことができる。
【0032】このようなレジスト乾燥工程において、レ
ジスト18を従来と同様にスピンナーによってアルミニ
ウム層17上に液状に塗布した後及びパターン形成した
後、加熱体19によって焦電基板13を約100乃至2
10℃に加熱する。この結果、放電防止物質8としての
ガラス板の存在により、焦電基板13の裏面13Aと加
熱体19との間で多少の放電が観察されたが、焦電基板
13の割れは全く認められなかった。
【0033】図5は本発明の第3の実施例を示すもの
で、プラズマエッチング工程に適用した例を示すもので
ある。すなわち、電極板26上に配置される焦電基板1
3の両者間に放電防止物質8として例えば板厚約1mm
のガラス板を介在させる。22は反応容器、23は反応
ガス供給口、24は反応ガス排気口、25は高周波源で
ある。放電防止物質8は予めプラズマエッチング装置と
して電極板26上に取付けるようにしておくことができ
る。
【0034】このようなプラズマエッチング工程におい
て、焦電基板13を従来と同様に水冷またはチラー冷却
して反応容器22内でプラズマを発生させて、レジスト
18をマスクとしてアルミニウム層17を図8の電極5
2,53のパターンにエッチングする。このとき前記蒸
着工程及びレジスト乾燥工程と同様に、放電防止物質8
としてのガラス板の存在により、焦電基板13の裏面1
3Aと電極板26との間での放電が防止され焦電基板1
3の割れは全く発生しないことが確かめられた。
【0035】このように本発明の各実施例によれば、各
加熱工程において導電性支持部材(導電性支持体12,
加熱体19,電極板26など)と焦電基板13との間に
放電防止物質8としてのガラス板を介在させることによ
り、加熱を行って焦電基板13の温度を上昇させても導
電性支持部材との間で放電の発生を防止することができ
るようになり、放電に基く焦電基板13の割れを防止す
ることができる。
【0036】各実施例においては放電防止物質8として
はガラス板を用いた例で説明したが、何らガラス板に限
らず他の物質を用いることができる。例えばフッソ系ま
たはケイソ系樹脂などの高分子樹脂材、アルミナなどの
セラミックス材、または空間などを介在させるようにし
てもよい。
【0037】表1に、介在物質による基板(LiTaO
3 )の割れやすさを示す。この表より介在物質としては
焦電性を備えていないもので、低誘電率の誘電体(特に
固体)が効果が大きい。また表2は、介在物質の厚さに
よる基板(LiTaO3 )の割れやすさを示すものであ
り、介在物質の厚さを大きくすると効果が出ることが示
される。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】図6は放電防止物質8として空間を用いた
場合の特性図を示すもので、図3のガラス板を用いた場
合の特性図との比較から明らかなように、同一温度の場
合より大きく放電限界距離Lを設けることになる。な
お、空間を用いる場合は焦電基板13を適当な支持体で
支持するようにする。
【0041】なお、焦電基板13とこれを支持する導電
性支持部材との周囲の雰囲気は真空中でも大気中でも、
放電現象に与える影響はほとんど差異がなく、ほとんど
両者間の対向面の接触状態によって放電は発生する。従
って、本発明の各実施例のように両者間に放電防止物質
を介在させることにより、周囲雰囲気に左右されること
なく同様な放電防止効果を得ることができる。
【0042】さらに、実施例では特定の加熱工程に適用
した例で示したが、これに限らず同様な他の全ての加熱
及び冷却工程に適用することができる。また、SAWデ
バイスを製造する例で説明したが焦電基板を用いるデバ
イスの全てに対して適用でき、さらにまた焦電基板も実
施例で示した特定材料に限らない。
【0043】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、焦電
基板と導電性支持部材との間に放電防止物質を介在して
加熱を行うようにしたので、焦電基板と導電性支持部材
間で発生する放電を防止することができるため、焦電基
板の割れを防止することができ、コストダウン及び歩留
りの向上が計れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】第1の実施例で得られた焦電基板を示す拡大図
である。
【図3】第1の実施例で得られた温度と放電限界距離と
の関係を示す特性図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す断面図である。
【図5】本発明の第3の実施例を示す構成図である。
【図6】本発明の他の実施例によって得られた温度と放
電限界距離との関係を示す特性図である。
【図7】本発明が適用されるSAWデバイスの製造方法
を示す工程図である。
【図8】SAWデバイスの一例を示す斜視図である。
【図9】焦電基板の焦電性を説明する概略図である。
【図10】基板温度と分極度との関係を示す特性図であ
る。
【図11】従来加熱方法の適用例を示す構成図である。
【図12】図11の加熱方法によって得られた焦電基板
を示す拡大図である。
【図13】従来の加熱方法の他の適用例を示す断面図で
ある。
【図14】従来の加熱方法のその他の適用例を示す構成
図である。
【符号の説明】
8 放電防止物質 12 導電性支持体 13 焦電基板 17 電極層(アルミニウム層) 18 レジスト 19 加熱体 26 電極板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−319937(JP,A) 特開 平1−319935(JP,A) 特開 平1−140806(JP,A) 特開 平2−260907(JP,A) 実開 昭61−206316(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 3/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焦電基板を導電性支持部材の全面で支持
    して加熱を行う焦電基板の加熱方法において、前記焦電
    基板と導電性支持部材との間に、焦電基板に発生する電
    荷が前記導電性支持部材に放電するのを防止する放電防
    止物質を前記全面に接するよう介在させたことを特徴と
    する焦電基板の加熱方法。
  2. 【請求項2】 前記放電防止物質が焦電性を有しない物
    質からなる請求項1記載の焦電基板の加熱方法。
  3. 【請求項3】 前記焦電性を有しない物質がセラミック
    スからなる請求項2記載の焦電基板の加熱方法。
  4. 【請求項4】 前記焦電性を有しない物質が高分子樹脂
    からなる請求項2記載の焦電基板の加熱方法。
  5. 【請求項5】 焦電基板をその全面で支持すべき導電性
    支持部材と、前記焦電基板を加熱する加熱手段と、前記
    焦電基板と導電性支持部材との間に前記全面に接するよ
    介在され焦電基板に発生する電荷が前記導電性支持部
    材に放電するのを防止する放電防止手段とを備えたこと
    を特徴とする加熱装置。
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JP2005223641A (ja) * 2004-02-05 2005-08-18 Toyo Commun Equip Co Ltd 表面実装型sawデバイス
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