JP4315174B2 - ラム波型高周波デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、STカット水晶と呼ばれる水晶基板の表面において、Z’軸方向にIDT電極が形成されたレイリー波型弾性表面波素子が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
圧電基板として水晶基板を用いることにより、従来技術によるSTWカット水晶基板、STカット水晶基板を用いた弾性表面波素子よりも優れた温度特性を実現することができる。
ここで、エッチング液が異なる材料とは、例えば犠牲層を除去する際にエッチング法が用いるが、エッチング液によって犠牲層は溶解されるが圧電基板は溶解しないような材料を意味し、酸化亜鉛(ZnO)や窒化アルミ(AlN)等がある。
図1〜図3は本発明の実施形態1に係るラム波型高周波デバイスを示し、図4は実施形態2、図5は実施形態3、図6は実施形態4、図7,8は実施形態5に係るラム波型高周波デバイスを示している。また、図9〜図11は、本発明のラム波型高周波デバイスの製造方法を示している。
(実施形態1)
なお、このようにIDT電極30が構成されるラム波型高周波デバイス10は1ポート共振子とよばれる。
また、反射器42の電極指42aのピッチをPr、線幅をLr、厚さをHrと表している。
また、圧電基板20の全周周縁部が補強基板50の縁部51に接合されることにより補強される。
図3は、ラム波型高周波デバイス10の周波数温度特性を示すグラフである。縦軸に共振周波数偏差(ppm)、横軸に温度(℃)を示している。図3に示すように、圧電基板20に水晶基板を用いたラム波型高周波デバイス10は、STWカット水晶基板、STカット水晶基板(ST−SAW)よりも優れた周波数温度特性を実現している。
(実施形態2)
図4は、実施形態2に係るラム波型高周波デバイス10を模式的に示す断面図である。図4において、圧電基板20は、一方の主面(表面)にIDT電極30及び反射器41,42が形成され、他方の主面(裏面)には、箱状の凹部23が形成されている。
(実施形態3)
図5は、実施形態3に係るラム波型高周波デバイス110を模式的に示す斜視図である。
なお、凹部153は、IDT電極30及び反射器41,42から離れた範囲、つまりラム波が伝搬する領域よりも広い面積を有していれば、形成方向は限定されない。
(実施形態4)
なお、凹部123は、IDT電極30及び反射器41,42から離れた範囲、つまりラム波が伝搬する領域よりも広い面積を有していれば、形成方向は限定されない。
(実施形態5)
このようにパッド33,34が形成されたラム波型高周波デバイス10をパッケージ60内に実装する。
また、実施形態3,4では、パッケージングの際、空間61を真空にする際に、一部が開口されている空間154及び空間124内も同時に真空化することができる。
さらに、パッケージ内を真空に保持できるので、IDT電極30側においてもエネルギ損失を抑制できる。
(製造方法1)
図9は、本発明のラム波型高周波デバイスの主たる製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図9においては、実施形態3(図5、参照)にて説明した補強基板150に溝状の凹部153を形成したラム波型高周波デバイス110を例示して説明する。
なお、犠牲層156としては、酸化亜鉛の他に、窒化アルミニウム(AlN)やAl,Cu,Cr,Agなどの金属を採用することができる。これらの犠牲層材料は、水晶からなる圧電基板とはエッチング液が異なり、後で説明する犠牲層除去の際、圧電基板の裏面が犠牲層のエッチングにより溶解されることがない材料を選択する。
なお、リリースエッチング工程の後に、IDT電極30、反射器41,42を形成する工程としてもよい。
(製造方法2)
まず、水晶基板の厚板20aにエッチング法等により溝状の凹部123を形成し、この凹部123内に酸化亜鉛からなる犠牲層125をCVD法等により形成し、犠牲層125及び縁部121の上面をCMP法等を用いて平滑処理を行う。
そして、補強基板150に化学的結合または接着剤等の接合手段を用いて接合する。接合された状態を図10(a)に示す。
従って、ラム波型高周波デバイスが完成される直前まで、犠牲層156または犠牲層125が設けられているので、製造工程途中において、圧電基板の割れを低減することができ、歩留りを向上することができる。
(製造方法3)
図11は本発明の製造方法3を示し、実施形態1にて説明したラム波型高周波デバイス10(図1,2、参照)の一部工程を模式的に示す断面図である。このラム波型高周波デバイス10は、補強基板50に箱状の凹部53が形成される構造であって、凹部53が圧電基板20(厚板20a)を接合した状態では開口部がない。従って、図9に示した製造方法では、犠牲層56を除去できない。ここで、補強基板50に、凹部53と凹部53の底部とを連通する貫通孔を設けていることに特徴を有している。
(製造方法4)
なお、犠牲層156とエッチング保護層25を除去した後、さらにレジストを除去してIDT電極30及び反射器41,42を形成する工程としてもよい。
(製造方法5)
また、犠牲層154の表面は、水晶基板20の裏面に倣って平滑となるため、CMP等による平滑処理が不要であり、製造工程を短縮することができる。なお、開口部153a,153bは、IDT電極30、反射器41,42の並設方向に設けても構わない。 (製造方法6)
図14は製造方法6を示し、図14(a)は犠牲層130を形成した後の状態を示す斜視図、図14(b)は図14(a)のC−C切断面を示す断面図である。図14(a)、(b)において、補強基板150には箱状の凹部155が形成されている。
(製造方法7)
図15は製造方法7を示し、熱硬化性樹脂からなる犠牲層130を形成した状態を示す断面図である。図15において、補強基板50には箱状の凹部53が形成されている。凹部53は、水晶基板の厚板20aが接合された状態において縁部51によって閉じられた空間54を形成している。
例えば、前述した実施形態にて説明した構造では、圧電基板として水晶基板を例示して説明したが、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、四硼酸リチウム、ランガサイト、ランガナイト、ニオブ酸カリウム等の圧電基板、他の非圧電基板でも構わない。
Claims (5)
- IDT電極が一方の主面に形成された圧電基板と、前記圧電基板の他方の主面に接合される補強基板と、からなり、前記圧電基板または前記補強基板に、ラム波が伝搬する領域よりも広い面積の空間と前記空間の周縁に接合面が設けられているラム波型高周波デバイスの製造方法であって、
前記圧電基板の厚板または前記補強基板のいずれかに設けられる溝によって前記空間に相当する凹部を形成する工程と、
前記凹部に犠牲層を形成する工程と、
前記圧電基板の厚板と前記補強基板とを接合する接合工程と、
接合工程の後、前記圧電基板の厚板を所定の厚さに研磨する研磨工程と、
研磨工程の後、IDT電極を形成する工程と前記犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。 - IDT電極が一方の主面に形成された圧電基板と、前記圧電基板の他方の主面に接合される補強基板と、からなり、前記圧電基板または前記補強基板に、ラム波が伝搬する領域よりも広い面積の空間と前記空間の周縁に接合面が設けられているラム波型高周波デバイスの製造方法であって、
前記補強基板に、前記空間に相当する箱状の凹部を形成する工程と、
前記凹部の底面に貫通孔を開設する工程と、
前記凹部に犠牲層を形成する工程と、
前記圧電基板の厚板と前記補強基板とを接合する接合工程と、
接合工程の後、前記圧電基板の厚板を所定の厚さに研磨する研磨工程と、
研磨工程の後、IDT電極を形成する工程と前記犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載のラム波型高周波デバイスの製造方法において、
前記圧電基板が水晶基板からなり、
前記圧電基板に対してエッチング液が異なる材料により前記犠牲層を形成することを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載のラム波型高周波デバイスの製造方法において、
前記圧電基板が水晶基板からなり、
前記圧電基板の他方の主面にエッチング保護層を形成する工程と、
前記犠牲層をSiO2にて形成する工程と、
前記犠牲層を除去する工程の後に、前記エッチング保護層をラム波が伝搬する領域よりも広い面積の範囲にて除去する工程と、
を含むことを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。 - IDT電極が一方の主面に形成された圧電基板と、前記圧電基板の他方の主面に接合される補強基板と、からなり、前記圧電基板または前記補強基板に、ラム波が伝搬する領域よりも広い面積の空間と前記空間の周縁に接合面が設けられているラム波型高周波デバイスの製造方法であって、
前記圧電基板の厚板または前記補強基板のいずれかに前記空間に相当する凹部を形成する工程と、
前記圧電基板の厚板と前記補強基板とを接合する接合工程と、
前記接合工程の後に、前記空間に熱硬化性樹脂からなる犠牲層を前記空間に充填し、且つ硬化させる工程と
前記犠牲層を硬化した後、前記圧電基板の厚板を所定の厚さに研磨する研磨工程と、
研磨工程の後、IDT電極を形成する工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とするラム波型高周波デバイスの製造方法。
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