JP6026841B2

JP6026841B2 - 圧電ウエハと弾性波装置の製造方法

Info

Publication number: JP6026841B2
Application number: JP2012223891A
Authority: JP
Inventors: 畠中　誠一; 誠一畠中
Original assignee: スカイワークスフィルターソリューションズジャパン株式会社
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: JP2014078778A

Description

本発明は、弾性波装置の製造に供する圧電ウエハと弾性波装置および弾性波装置の製造方法に関するものである。

図４（ａ）〜（ｄ）に、従来の弾性波装置の製造方法を示す。

従来の弾性波装置の製造方法は、まず、図４（ａ）のように、ウエハ状の圧電基板１の素子面１ａに櫛形電極２と、配線３を形成し、櫛形電極２を覆う素子カバー４を形成する。次に、図４（ｂ）のように、配線３から上方に伸びる接続電極５と、素子カバー４の上から圧電基板１の素子面１ａを覆う封止材６を形成し、封止材６の上面に接続電極５に接続された端子電極７を形成する。次に、図４（ｃ）のように、圧電基板１の背面１ｂを研削装置８を用いて研削し圧電基板１の板厚を薄くする。次に、図４（ｄ）のように、圧電基板１を封止材６ごとダイシングして、個片に分割し、弾性波装置９を得る。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００４−２９７６９３号公報

上記のように、従来の弾性波装置９の製造方法は、櫛形電極２を形成する工程から端子電極７を形成する工程までの間の製造工程を実施するために一定の厚みと強度を有するウエハ状の圧電基板１を必要とし、個片に分割する前に研削することにより、圧電基板１を薄くし、弾性波装置９を薄型化していた。

しかし、この従来の弾性波装置９の製造方法は、圧電基板１を研削して薄くするために多大な労力と時間を費やしていた。また、この圧電基板１を研削して薄くする工程を軽減するために、初期の圧電基板１を薄くした場合には、圧電基板１を研削する以前の工程において、圧電基板１が破損しやすくなり、歩留りが低下していた。

本発明は、製造時に圧電基板の破損が少なく、効率よく薄型の弾性波装置を製造することのできる弾性波装置および弾性波装置の製造方法と弾性波装置の製造に供する圧電ウエハを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、弾性波装置の製造に供する圧電ウエハであって、圧電体単結晶からなる圧電体の層と、薬液を用いて除去することが可能な支持体の層とからなるものである。

また、本発明は、圧電体単結晶からなる圧電体の層と薬液を用いて除去することが可能な支持体の層とからなる圧電ウエハを準備する工程と、前記圧電ウエハの上に櫛形電極を形成する工程と、前記圧電ウエハの上の前記櫛形電極を封止する工程と、前記圧電ウエハの前記支持体を前記薬液を使用して除去する工程とを有する弾性波装置の製造方法およびその製造方法を用いて製造した弾性波装置である。

上記の構成を有することにより、本発明は、製造時に圧電基板の破損が少なく、効率よく薄型の弾性波装置を製造することができるという効果を有する。

（ａ）、（ｂ）本発明の一実施の形態における圧電ウエハの斜視図（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施の形態における弾性波装置の製造方法を模式的に示した製造工程図（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施の形態における弾性波装置の製造方法を模式的に示した製造工程図（ａ）〜（ｄ）従来の弾性波装置の製造方法を模式的に示した製造工程図

以下、本発明の一実施の形態における圧電ウエハおよび弾性波装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は本発明の一実施の形態における圧電ウエハの斜視図である。図１（ａ）において、圧電ウエハ１１は、圧電体単結晶からなる厚さ１００μｍ程度の圧電基板１２と、薬液を用いて除去することが可能な厚さ４ｍｍ程度の支持基板１３とからなる。

圧電基板１２は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶などの圧電体単結晶からなり、厚さは１００μｍ程度である。

支持基板１３は、薬液を用いて除去することが可能な材料からなり、極めて厚みの薄い圧電基板１２を用いて弾性波装置を製造する際の圧電基板１２の支持部材である。支持基板１３の構成は、アルカリ水溶液に可溶な樹脂の中に酸化ケイ素を主成分とする無機充填材を分散させたものである。アルカリ水溶液に可溶な樹脂を溶解させることのできるアルカリ水溶液は、例えば、炭酸ナトリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液である。支持基板１３における無機充填材の含有量は８０ｗｔ％以上９８ｗｔ％以下である。無機充填材の含有量をこの範囲にすることにより、支持基板１３の熱膨張率を圧電基板１２に近似させることができ、弾性波装置の製造時に圧電ウエハ１１の反りを抑制することができる。

以上のように本発明の圧電ウエハ１１は、圧電体単結晶からなる圧電基板１２と、薬液を用いて除去することが可能な支持基板１３とからなり、製造時に圧電基板１２の破損が少なく、効率よく薄型の弾性波装置を製造することができ、弾性波装置を製造する時間を短縮することができる。

次に、上記圧電ウエハ１１を用いて行う本発明の一実施の形態における弾性波装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施の形態における弾性波装置の製造方法を模式的に示した製造工程図である。

まず、図２（ａ）に示すように、圧電体単結晶からなる圧電基板１２と薬液を用いて除去することが可能な支持基板１３とからなる圧電ウエハ１１を準備し、圧電ウエハ１１の素子面１１ａに、櫛形電極からなる弾性表面波素子１４と弾性表面波素子１４に接続する配線電極１５を形成し、空間１６を介して弾性表面波素子１４を覆う素子カバー１７を形成する。ここで、圧電ウエハ１１は図１（ａ）を用いて説明した圧電ウエハ１１と同じ構成を有する。

次に、図２（ｂ）に示すように、圧電ウエハ１１の素子面１１ａにおいて、素子カバー１７と配線電極１５を覆う封止体１８と、封止体１８を貫通して配線電極１５に接続される接続電極１９と、封止体１８の上面に配置され、接続電極１９に接続される端子電極２０を形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように、圧電ウエハ１１の素子面１１ａの側から弾性表面波装置を個片に分割するダイシングを行い、封止体１８から支持基板１３に達する溝２１を形成する。

次に、図３（ａ）に示すように、封止体１８の上面側に仮固定部材２２を固定し、圧電ウエハ１１の下面側から炭酸ナトリウム水溶液２３で支持基板１３を溶解除去する。なお、支持基板１３を溶解除去する際には、ブラシ研磨等を併用しても良い。

次に、図３（ｂ）に示すように、弾性波装置を識別するためのマーキング２４を圧電基板１２の背面側から形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、仮固定部材２２から弾性波装置２５を剥離することにより個々の弾性波装置２５ができる。

以上のように本発明の弾性波装置の製造方法とこの製造方法を用いて製造した弾性波装置２５は、圧電体単結晶からなる圧電基板１２と薬液を用いて除去することが可能な支持基板１３とからなる圧電ウエハ１１を準備する工程と、前記圧電ウエハの上に櫛形電極を形成する工程と、前記圧電ウエハの上の前記櫛形電極を封止する工程と、前記圧電ウエハの前記支持体を前記薬液を使用して除去する工程とを有することにより、製造時に圧電基板の破損が少なく、効率よく薄型の弾性波装置を製造することができ、弾性波装置を製造する時間を短縮できるという効果を有する。

なお、上記本発明の一実施の形態における弾性波装置の製造方法において、弾性波装置として内部に弾性波素子が励振するための空間を有する弾性表面波装置を用いて説明したが、内部に空間を有さない弾性境界波装置についても本発明の製造方法を適用することができ、同様の効果をもたらす。

また、上記本発明の一実施の形態における弾性波装置の製造方法において、圧電ウエハから支持基板を除去するための薬剤として炭酸ナトリウム水溶液を用い、樹脂成分を溶解することにより除去したが、他のアルカリ水溶液を用いて樹脂成分を溶解してもよいものである。また、支持基板の樹脂成分をアルカリ水溶液を用いて膨潤させることにより、支持基板を剥離してもよいものである。

また、上記本発明の一実施の形態における弾性波装置の製造方法において、圧電ウエハの支持基板としてアルカリ水溶液に可溶な樹脂中に無機充填材を分散させた材料を用いたが、支持基板として酸またはアルカリ水溶液に可溶な金属を用い、図３（ａ）に示す工程の代わりに、支持基板を酸またはアルカリ水溶液を用いて支持基板を溶解除去しても良いものである。

図１（ｂ）は本発明の一実施の形態における他の圧電ウエハの斜視図である。図１（ｂ）における圧電ウエハ３１は、図１（ａ）に示す圧電ウエハ１１において、圧電基板１２の代わりに、圧電基板３２と低熱膨張基板３４を接合した複合基板を用いたものである。図１（ｂ）における圧電ウエハ３１は、圧電体単結晶からなる圧電基板３２と、低熱膨張基板３４と、薬液を用いて除去することが可能な支持基板３３とからなる。圧電基板３２の厚みは２０μｍ程度、低熱膨張基板３４の厚みは８０μｍ程度、薬液を用いて除去することが可能な支持基板３３の厚みは４ｍｍ程度である。低熱膨張基板３４は、酸化アルミニウムや酸化ケイ素を主成分とする圧電基板３２よりも熱膨張率の低い材質から構成したものであり、圧電基板３２と接合することにより、圧電基板３２の温度による寸法変化を抑制するものであり、弾性波装置の温度変化による弾性波装置の電気特性の変動を抑制するものである。薬液を用いて除去することが可能な支持基板３３は、図１（ａ）の圧電ウエハ１１における支持基板１３と同様の構成を有する。

図１（ｂ）に示す本発明の一実施の形態における他の圧電ウエハ３１は、本発明の一実施の形態における圧電ウエハ１１と同様、効率よく薄型の弾性波装置を製造することができ、弾性波装置を製造する時間を短縮することができる。

本発明に係る弾性波装置は、主として移動体通信機器に用いられる高周波フィルタや分波器、共用器等において有用となる。

１１、３１圧電ウエハ
１１ａ素子面
１２、３２圧電基板
１３、３３支持基板
１４弾性表面波素子
１５配線電極
１６空間
１７素子カバー
１８封止体
１９接続電極
２０端子電極
２１溝
２２仮固定部材
２３炭酸ナトリウム水溶液
２５弾性波装置

Claims

弾性波装置の製造に供する圧電ウエハであって、
圧電体単結晶からなる圧電体の第１層と、
薬液を使用して除去することが可能な支持体の第２層と
を含み、
前記支持体は、
アルカリ可溶な樹脂と、
無機充填材と
を含む圧電ウエハ。
前記無機充填材は二酸化ケイ素を主成分とする請求項１記載の圧電ウエハ。
前記支持体における前記無機充填材の含有率は８０ｗｔ％以上かつ９８ｗｔ％以下である請求項２記載の圧電ウエハ。
前記支持体は、エッチング液によりエッチング可能な金属からなる請求項１記載の圧電ウエハ。
前記エッチング液は酸性又はアルカリ性である請求項４記載の圧電ウエハ。
前記第１層と前記第２層との間に第３層が設けられる請求項１記載の圧電ウエハ。
前記第３層は、前記第１層よりも熱膨張率が低い請求項６記載の圧電ウエハ。
弾性波装置を製造する方法であって、
圧電体単結晶からなる圧電体の第１層と支持体の第２層とを含む圧電ウエハを準備する工程と、
前記圧電ウエハの上に櫛形電極を形成する工程と、
前記圧電ウエハの上の前記櫛形電極を封止する工程と、
前記圧電ウエハの前記支持体を、薬液を使用して除去する工程と
を含む方法。
前記支持体は前記薬液に可溶である請求項８記載の方法。
前記支持体は、
アルカリ可溶な樹脂と、
無機充填材と
を含む請求項８記載の方法。
前記無機充填材は二酸化ケイ素を主成分とする請求項１０記載の方法。
前記支持体における前記無機充填材の含有率は８０ｗｔ％以上かつ９８ｗｔ％以下である請求項１１記載の方法。
前記支持体は、エッチング液によりエッチング可能な金属を含む請求項８記載の方法。
前記エッチング液は酸性又はアルカリ性である請求項１３記載の方法。
弾性波装置を製造する方法であって、
圧電体単結晶からなる圧電層と支持層とを含む圧電ウエハを準備する工程と、
前記圧電層の上に弾性表面波素子を形成する工程と、
前記圧電層及び前記弾性表面波素子を封止する封止層を形成する工程と、
前記封止層及び前記圧電層を貫通して前記支持層に達する溝を形成する工程と、
前記支持層を溶解除去する工程と
を含む方法。
前記支持層が溶解除去される間、前記封止層の上面が固定部材によって固定される請求項１５記載の方法。
前記弾性波装置を前記固定部材から分離する工程をさらに含む請求項１６記載の方法。
前記弾性波装置を識別するためのマーキングを、前記支持層が溶解除去された後に前記圧電層に形成する工程をさらに含む請求項１７記載の方法。
前記圧電層と前記支持層との間にさらなる層が設けられる請求項１５記載の方法。
前記さらなる層は、前記圧電層よりも熱膨張率の低い材料から構成される請求項１９記載の方法。
前記支持層の溶解除去は、炭酸ナトリウム水溶液によって行われる請求項１５から２０のいずれか記載の方法。