JP7414012B2 - 接合体及び表面弾性波デバイス - Google Patents
接合体及び表面弾性波デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP7414012B2 JP7414012B2 JP2020566090A JP2020566090A JP7414012B2 JP 7414012 B2 JP7414012 B2 JP 7414012B2 JP 2020566090 A JP2020566090 A JP 2020566090A JP 2020566090 A JP2020566090 A JP 2020566090A JP 7414012 B2 JP7414012 B2 JP 7414012B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- spinel
- spinel polycrystalline
- piezoelectric substrate
- polycrystalline substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 title description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 359
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims description 187
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims description 187
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 42
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 13
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 6
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 description 1
- 238000007542 hardness measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N trilithium borate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]B([O-])[O-] RIUWBIIVUYSTCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/001—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating directly with other burned ceramic articles
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
- C04B35/443—Magnesium aluminate spinel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/645—Pressure sintering
- C04B35/6455—Hot isostatic pressing
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02559—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of lithium niobate or lithium-tantalate substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/10—Mounting in enclosures
- H03H9/1064—Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices
- H03H9/1092—Mounting in enclosures for surface acoustic wave [SAW] devices the enclosure being defined by a cover cap mounted on an element forming part of the surface acoustic wave [SAW] device on the side of the IDT's
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/46—Filters
- H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
- H03H9/6406—Filters characterised by a particular frequency characteristic
- H03H9/6413—SAW comb filters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/661—Multi-step sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
- C04B2235/786—Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/343—Alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/34—Oxidic
- C04B2237/345—Refractory metal oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
前記スピネル多結晶基板は、気孔率が0.005%以上0.6%以下である、接合体である。
前記圧電体基板の前記スピネル多結晶基板の設けられた面とは反対側の主面上に設けられた電極とを備える、表面弾性波デバイスである。
電気信号による圧電体基板の変形で発生した弾性波は、圧電体基板表面の面内では、櫛形電極の構造により不要な方向に伝播することを抑制でき、ロスを低減することができる。一方、圧電体基板の厚み方向に伝播する弾性波は、支持基板側に伝播してロスを生じる傾向がある。この傾向は、圧電体基板が薄くなると特に顕著となる。
上記態様によれば、低コストで適度な強度を有する支持基板を備え、弾性波のロスを抑制することのできる接合体、及び、該接合体を備える表面弾性波デバイスを提供することが可能である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
前記スピネル多結晶基板は、気孔率が0.005%以上0.6%以下である、接合体である。
前記結晶粒は、その平均粒径が1μmより大きく60μm以下であることが好ましい。
前記結晶粒は、その平均粒径が5μm以上30μm以下であることが好ましい。
前記圧電体基板の前記スピネル多結晶基板の設けられた面とは反対側の主面上に設けられた電極とを備える、表面弾性波デバイスである。
[実施形態の詳細]
本開示の一実施形態に係る接合体及び表面弾性波デバイスの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚み、深さ等の寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
<接合体>
本実施形態に係る接合体について、図1を用いて説明する。図1に示されるように、本実施形態に係る接合体2は、圧電体基板5と、該圧電体基板5の一方の主面(以下、「第1の主面」とも記す。)5a上に設けられたスピネル多結晶基板1とを備え、スピネル多結晶基板1は、気孔率が0.005%以上0.6%以下である。
接合体2の平均厚みは50μm以上700μm以下が好ましく、80μm以上500μm以下がより好ましく、100μm以上300μm以下が更に好ましい。ここで、接合体の厚みは、接合体の主面の法線方向に平行な断面をマイクロメータで測定される値である。測定は一の断面において3箇所で行い、3箇所の平均値を接合体の平均厚みとする。
圧電体基板5とスピネル多結晶基板1との接合の方法は特に限定されず、接着剤を用いてもよいし、ファンデルワールス力により接合されてもよい。圧電体基板とスピネル多結晶基板とを高精度に接合するためには、圧電体基板とスピネル多結晶基板とはファンデルワールス力により接合されることが好ましい。より具体的には、圧電体基板を構成する材料の原子と、スピネル多結晶基板を構成するスピネルの原子とは、ファンデルワールス力により接合されることが好ましい。
圧電体基板5は、電気信号を機械的振動へ変換する圧電効果を奏する基板である。圧電体基板5の主成分としては、例えばタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム等を用いることができる。これらの中でも、電気機械結合係数に優れるタンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムが好ましい。圧電体基板5は、例えばチョクラルスキー法で上記成分の単結晶棒を生成し、これをスライスすることで得ることができる。なお、基板方位(カット角度)としては、例えば36°~50°とすることができ、表面弾性波デバイスの用途等に応じて適宜選択することができる。
スピネル多結晶基板1は、スピネル焼結体からなる基板である。スピネル多結晶基板1は、接合体2の強度を高めると共に、圧電体基板の熱膨張を抑制するための支持基材である。スピネル多結晶基板1を構成するスピネルとしては、例えば、MgO・nAl2O3(1≦n≦3)が挙げられる。nの値の下限は、1が好ましく、1.03がより好ましく、1.05が更に好ましい。nの値が1未満であると、MgOが局所的に多くなり、気孔率が増加する傾向がある。nの値の上限は、3が好ましく、2がより好ましく、1.5が更に好ましい。nの値が3を超えると、局所的にAl2O3が多くなり、該Al2O3が気孔とともに偏在し、目視上白濁が増加する傾向がある。nの値は、1以上3以下が好ましく、1.03以上2以下がより好ましく、1.05以上1.5以下が更に好ましい。
スピネル多結晶基板1において、気孔は分散して存在することが好ましい。これによると、スピネル多結晶基板の全体において、均一な弾性波の反射効果を得ることができ、弾性波のロスを抑制することができる。スピネル多結晶基板において気孔が分散して存在することは、目視で白濁状に見えないことを確認する他、SEM(Scanning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡)で観察することにより確認することができる。
スピネル多結晶基板中の気孔は、気孔の弾性波の進行方向に対する投影像における平均径が0.01μm以上20μm以下が好ましく、0.05μm以上10μm以下がより好ましく、0.1μm以上5μm以下が更に好ましい。該平均径が0.01μm未満であると、反射効果が表れにくいおそれがある。一方、該平均径が20μmを超えると、気孔は、スピネル多結晶基板中に偏在する傾向があり、均一な弾性波の閉じ込め効果を得られにくい傾向がある。
なお、出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、気孔の平均径を測定視野の選択個所を変更して複数回算出しても、算出結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
本実施形態に係る接合体の製造方法は、圧電体基板を準備する工程と、スピネル多結晶基板を準備する工程と、圧電体基板とスピネル多結晶基板とを接合して接合体を得る工程(以下、「接合工程」とも記す。)とを備えることができる。
まず、圧電体基板を準備する。圧電体基板は、従来公知の圧電体基板を用いることができる。次に、圧電体基板の主表面を研磨する。具体的には、圧電体基板の主表面を、研削加工で粗研磨を行った後、スピネル多結晶基板を接合する面に対し、CMP(Chemical Mechanical Polishing)にて、算術平均粗さ(Ra)が0.05μm以上1μm以下程度になるまで面粗度を低減する。
スピネル多結晶基板を準備する工程は、スピネル粉末準備工程と、成形工程と、焼結工程と、加工工程とを含むことができる。
次に、上記で準備された圧電体基板とスピネル多結晶基板とを接合して接合体を得る。具体的には、スピネル多結晶基板の研磨面と、圧電体基板の研磨面とが向かい合うようにして真空チャンバ内に配置する。この状態を保持したまま、チャンバ内の内部ガスを排気して高真空状態とする。その後、両基板の研磨面に中性化アルゴンの高速原子ビームを照射した後、両基板を近接させて接合し、接合体を得る。
<表面弾性波デバイスの構成>
本実施形態に係る表面弾性波デバイスについて、図2~図4を用いて説明する。
封止基板7の平均厚みは、10μm以上1000μm以下が好ましい。
本実施形態に係る表面弾性波デバイスの製造方法は、接合基板を準備する工程と、封止基板を準備する工程と、接合基板と封止基板とを接合して表面弾性波デバイスを得る工程とを備えることができる。
まず、接合基板を準備する。接合基板は、実施の形態1に記載の接合体の主表面上に電極を形成して得ることができる。具体的には、まず、接合体2中の圧電体基板5を研磨で薄化処理した後、RCA洗浄にて表面を清浄化する。次に、圧電体基板5の研磨面に電極となるアルミ系材料を電子ビーム蒸着で100~数100Å厚みで堆積する。
封止基板7としては、例えばスピネルからなる基板を準備する。該基板に、基板を貫通するビア配線8を形成する。次に、該基板の一方の主面上に、ビア配線8を覆うように第2の電極部材9を形成する。また、該基板の他方の主面上に、ビア配線8を覆うように外部端子11を形成する。これにより封止基板7を得ることができる。
次に、得られた接合基板4と封止基板7とを接合する。まず、圧電体基板5の第2の主面5b上に、金属または樹脂からなる接着部材13を配置する。次に、圧電体基板5の第2の主面5bと対向するように、封止基板7を配置する。この時、第1の電極部材6と第2の電極部材9とが接するように配置する。次に、封止基板7を一定の加熱温度で圧電体基板5に押し当て、接着部材13で、封止基板7と圧電体基板5とを接合し、電極3を気密封止する。
本実施の形態を実施例により更に具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。
スピネル多結晶基板の気孔率と弾性波の反射比率との関係についてシミュレーションを行った。
なお、上記の計算において、気孔の形状を真球状と仮定した。結果を表1の「投影面被覆率」の欄に示す。
(上記式(2)において、5.4%とは気孔率が0の場合の反射比率である。)
結果を表1の「算出反射比率」の欄に示す。
結晶粒界に気孔が存在すると、結晶粒子同士の接合面積が小さくなるため、材料強度が低下する。気孔率0.0%の場合に、接合面積が100%であると仮定すると、スピネル多結晶基板の強度は、接合面積の減少に伴い低下する。気孔率0.0%の場合の強度を1とした場合の、各気孔率における強度を下記の式(3)により算出した。
(上記式(3)は、過去の実験データに基づいて導出された式である。)
結果を表1の「算出強度比率」の欄に示す。
上記の結果から、気泡率が0.005%以上であると弾性波の閉じ込め効果を得られるため、弾性波のロスを抑制することができ、気孔率が0.6%以下であると、スピネル多結晶基板の強度低下が3%以内に抑えられることがわかる。
スピネル多結晶基板に含まれる結晶粒の平均粒径と気孔率との関係についてシミュレーションを行った。
まず、気孔率が0.2%であって、平均粒径が5μm、20μm、50μm又は80μmの結晶粒を含むスピネル多結晶基板を備える接合体を用いて、1ポート共振器電極を作製した場合の平均品質係数及び品質係数のばらつきσを下記の手順で計算した。
4インチ径の接合基板上に、1ポート共振器電極を格子状に配置した。ダイシングで共振器電極が各個片に配置されるように基板を切断し、ネットワークアナライザを接続したプローブを電極に当て、周波数を変化させながらインピーダンスを測定した。共振、反共振ピークの状態に合わせて等価回路の最小二乗法シミュレーションによりL,C,Rの値を算出し、品質係数Q値を導出した。ウェハ内中央、上下左右の5点近傍の各2個の合計10個の共振器電極から導出した品質係数Q値から平均値を算出した。
(品質係数のばらつきσ)
ばらつきσ=品質係数最大値-品質係数最小値 式(4)
(上記式(4)において、品質係数最大値及び品質係数最小値は、上記の10個の共振器電極のそれぞれの品質係数Q値から選ばれる値である。)
結果を表2の「品質係数σ」の欄に示す。
Claims (5)
- 圧電体基板と、前記圧電体基板の一方の主面上に設けられたスピネル多結晶基板とを備え、
前記スピネル多結晶基板は、気孔率が0.005%以上0.6%以下である、接合体。 - 前記スピネル多結晶基板は複数の結晶粒を含み、
前記結晶粒は、その平均粒径が1μmより大きく60μm以下である、請求項1に記載の接合体。 - 前記スピネル多結晶基板は複数の結晶粒を含み、
前記結晶粒は、その平均粒径が5μm以上30μm以下である、請求項2に記載の接合体。 - 前記圧電体基板は、タンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムからなる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の接合体。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の接合体と、
前記圧電体基板の前記スピネル多結晶基板の設けられた面とは反対側の主面上に設けられた電極とを備える、表面弾性波デバイス。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/001552 WO2020148909A1 (ja) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 接合体及び表面弾性波デバイス |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020148909A1 JPWO2020148909A1 (ja) | 2021-12-23 |
JP7414012B2 true JP7414012B2 (ja) | 2024-01-16 |
Family
ID=71613198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020566090A Active JP7414012B2 (ja) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 接合体及び表面弾性波デバイス |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220069802A1 (ja) |
JP (1) | JP7414012B2 (ja) |
CN (1) | CN113302841A (ja) |
WO (1) | WO2020148909A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015129302A1 (ja) | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 日本碍子株式会社 | 半導体用複合基板のハンドル基板 |
JP2016100744A (ja) | 2014-11-21 | 2016-05-30 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波デバイス |
JP2016100729A (ja) | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイスの製造方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001063048A (ja) * | 1999-08-26 | 2001-03-13 | Kyocera Corp | 圧電/電歪膜型アクチュエータ及びこれを用いたインクジェットプリンタヘッド |
CN1829082B (zh) * | 2005-03-04 | 2010-05-26 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 声表面波器件及多频移动电话 |
JP2007214902A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 弾性表面波素子 |
US7569976B2 (en) * | 2006-07-27 | 2009-08-04 | Koike Co., Ltd. | Piezo-electric substrate and manufacturing method of the same |
US7579759B2 (en) * | 2007-06-11 | 2009-08-25 | City University Of Hong Kong | Surface acoustic wave (SAW) devices based on cubic boron nitride/diamond composite structures |
US20120231218A1 (en) * | 2009-09-18 | 2012-09-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Substrate, manufacturing method of substrate, saw device and device |
JP5549167B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2014-07-16 | 住友電気工業株式会社 | Sawデバイス |
JP2012017218A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 基板、基板の製造方法、ndフィルタおよび光特性測定装置 |
US10938372B2 (en) * | 2018-05-17 | 2021-03-02 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Acoustic wave resonator, acoustic wave device, and filter |
-
2019
- 2019-01-18 WO PCT/JP2019/001552 patent/WO2020148909A1/ja active Application Filing
- 2019-01-18 US US17/422,769 patent/US20220069802A1/en active Pending
- 2019-01-18 JP JP2020566090A patent/JP7414012B2/ja active Active
- 2019-01-18 CN CN201980089340.7A patent/CN113302841A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015129302A1 (ja) | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 日本碍子株式会社 | 半導体用複合基板のハンドル基板 |
JP2016100729A (ja) | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイスの製造方法 |
JP2016100744A (ja) | 2014-11-21 | 2016-05-30 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波デバイス |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220069802A1 (en) | 2022-03-03 |
WO2020148909A1 (ja) | 2020-07-23 |
JPWO2020148909A1 (ja) | 2021-12-23 |
CN113302841A (zh) | 2021-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6250856B1 (ja) | 表面弾性波デバイス用複合基板及びその製造方法とこの複合基板を用いた表面弾性波デバイス | |
US8614535B2 (en) | Substrate, manufacturing method of substrate and saw device | |
EP0909025B1 (en) | Method of estimating a diamond wafer | |
JP5549167B2 (ja) | Sawデバイス | |
TWI597392B (zh) | Lithium tantalate single crystal substrate, bonding substrate and method for manufacturing the same, and elastic surface acoustic wave device using the same | |
US20120231218A1 (en) | Substrate, manufacturing method of substrate, saw device and device | |
JP6563616B2 (ja) | 接合体および弾性波素子 | |
JP2017201050A (ja) | 圧電体薄膜及びそれを用いた圧電素子 | |
WO2017051747A1 (ja) | 接合基板及びその製造方法とこの接合基板を用いた弾性表面波デバイス | |
Chen et al. | A review of ultrahigh frequency ultrasonic transducers | |
JP2024056101A (ja) | 表面弾性波素子用の複合基板およびその製造方法 | |
JP7414012B2 (ja) | 接合体及び表面弾性波デバイス | |
Spencer et al. | Observation of resonant vibrations and defect structure in single crystals by X-ray diffraction topography | |
JP7339283B2 (ja) | 接合体及び表面弾性波デバイス | |
Manikandan et al. | Realization of high performance PZN-PT single crystal based piezoelectric flexural mode hydrophone for underwater sensor applications | |
JP7243743B2 (ja) | スピネル多結晶基板、接合体及び表面弾性波デバイス | |
JP6432944B2 (ja) | 接合基板及びこれを用いた弾性表面波デバイス | |
WO2023188514A1 (ja) | 接合体および弾性波素子 | |
Snook et al. | Design of a 50 MHz annular array using fine-grain lead titanate | |
KR102402296B1 (ko) | 압전성 재료 기판과 지지 기판의 접합체 | |
Briggs et al. | Acoustic microscopy in materials science | |
Chen et al. | Shear-horizontal acoustic wave propagation in piezoelectric bounded plates with metal gratings | |
JP2024070388A (ja) | 機能設計可能な圧電材料の製造法と其を用いたトランスデューサーの製造法 | |
Jose | Design, fabrication and characterization of high frequency ultrasound transducers | |
JP2003234631A (ja) | ダイヤモンド複合体、表面弾性波素子及びダイヤモンド複合体製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210921 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230523 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230718 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7414012 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |