JPH11340769A

JPH11340769A - ガラス接合圧電基板の製造方法

Info

Publication number: JPH11340769A
Application number: JP10140893A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Shimamura; 徹郎島村; Kazunari Nishihara; 和成西原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は移動体通信機などで使用される発振
子やフィルターなどの材料として用いられる圧電基板の
製造方法に関するもので、製造プロセス中に熱応力によ
って割れることのない製造方法を提供することを目的と
する。【解決手段】材料として、ニオブ酸リチウムの６４°
Ｙ板を用い、ガラスとして８〜９×１０^-6程度の熱膨張
係数を持つソーダ石灰ガラスを用いる。サイズは３イン
チφ、それぞれの厚みはニオブ酸リチウムが０．３ｍ
ｍ、ガラスは０．４２５ｍｍのものを選んだ。ガラスは
あらかじめ研磨して厚みを揃え、また、それぞれの板の
表面は、鏡面研磨されている。それぞれの板は、十分に
洗浄して乾燥させた後、清浄な雰囲気中で重ねあわせ
る。次に、オーブンで１３０℃±５℃で大気中で１時間
加熱し、その後、ニオブ酸リチウムを厚みが０．０７５
ｍｍになるように平面研削により薄板化し、最後に１７
０℃±５℃で加熱を行った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は移動体通信機などで
使用される発振子やフィルターなどの材料として用いら
れるガラス接合圧電基板の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年移動体通信分野の急速な普及によ
り、限られた周波数の電波のなかにより多い回線容量を
持たせようとする要求が高まっている。このため、受信
側と送信側の使用する周波数帯域が近接し、また帯域幅
を広くとろうとするようになってきた。したがって、各
チャンネルを分離するフィルター素子も、温度に対する
周波数の変化が小さく、しかも帯域幅が広いものが求め
られるようになってきた。

【０００３】ここで用いられるフィルター素子を作る材
料としては、水晶や、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リ
チウムといった圧電性の結晶を用いることができるが、
このような圧電性の材料は、一般的に帯域幅を広くとれ
る材料は温度に対する周波数変化が大きくなる性質を持
っている。この問題を解決するために、熱膨張係数の小
さいガラスと圧電性の結晶を貼り合わせた材料を用いて
フィルター素子を作成することにより温度に対する周波
数変化を小さく抑える方法が提案されている（特開平６
−３２６５５３号公報参照）。

【０００４】この場合、温度に対する周波数変化をより
効果的に改善するためには、互いの熱膨張係数の差がな
るべく大きくなるように、ガラスを選択するとよい。つ
まり、熱膨張係数がなるべく小さいガラスを選択すると
よいのである。また、ガラスと比較して圧電結晶基板の
厚みを非常に薄くすることで、大きな改善効果が得られ
ることが期待される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガラスと、
タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどイオン結合
性の酸化物単結晶基板を直接接合してガラス接合圧電基
板を作成した場合、加熱温度は１６０℃以上が必要であ
る。これは、このガラス接合圧電基板がフィルター素子
作成プロセス、例えばスパッタリング工程やフォトリソ
工程、ダイシング工程などで問題をおこさないために必
要な強度を得る最低の加熱温度で、経験的に求められた
ものである。また、素子の信頼性を得るためにもさらに
高い温度で加熱し、接合強度を増す必要がある。

【０００６】ところが、ガラスと圧電結晶の基板を貼り
あわせる工程に加熱工程を含む場合、熱膨張係数の差が
大きいと貼りあわせる基板が加熱中に大きくそり、割れ
てしまう。例えば、ガラスとして３×１０^-6程度の熱膨
張係数を持った厚み１ｍｍのほうけい酸ガラスを用い、
圧電結晶基板として厚みが０．２５ｍｍのタンタル酸リ
チウムの３６°Ｙ板を用いると、１４０℃以上の温度を
かけると割れてしまう。この場合は、ガラスのほうがタ
ンタル酸リチウムより強度が弱いために、ガラスが割れ
る。

【０００７】したがって、圧電結晶板とガラス板の厚み
の比を大きくとることになる。ところが、例えば、１ｍ
ｍのほうけい酸ガラスと０．０２５ｍｍのタンタル酸リ
チウムを貼りあわせると、１５０℃以上の加熱温度で、
この場合はタンタル酸リチウムが割れる。温度を上昇さ
せる間に、接着力が応力に負けてタンタル酸リチウムが
局部的に剥がれてしまい、しわがよったような状態にな
る。その変形の際に割れるのである。この現象は、タン
タル酸リチウム基板が厚いと変形に大きなエネルギーを
要するために発生しないが、薄くなるとこの変形に必要
なエネルギーが小さくなり剥がれやすくなるために発生
する。

【０００８】以上のことから、フィルター製造の材料と
して一般に流通しているサイズ、具体的には、３インチ
φで厚み０．３５ｍｍ〜０．５ｍｍといったサイズのガ
ラス接合圧電基板で、特に圧電基板部分の厚みが５０μ
ｍ以下といった非常に薄いものを作成することは困難で
あった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、ガラス接合圧電基板の製造方法として、鏡
面研磨したのち洗浄した圧電基板と洗浄したガラス板を
接合し、接合体を作成する第一の工程と、その後に上記
接合体を加熱する第二の工程と、その後上記接合体の圧
電基板部分を機械加工または化学加工により薄板化する
第三の工程と、その後、上記接合体と加熱する第四の工
程を備え、第四の工程の加熱温度を第二の工程の加熱温
度よりも高くしたものである。この発明によれば、３イ
ンチφで厚み０．３５ｍｍ〜０．５ｍｍといったサイズ
のガラス接合圧電基板を作成することができる。

【００１０】理由は次の通りである。ガラスと圧電基板
を接合し、ガラスが割れない程度の温度で加熱して接合
力を高めておき、ガラスに接合された状態で圧電基板部
分を薄くする。圧電基板部分が薄くなることで、加熱中
の応力が低減され、ガラスが割れてしまう限界の温度が
高くなる。また、先の加熱工程で接合力を高めてあるの
で、加熱中にかかる応力に対して接着力が負けることが
ないため圧電基板部分が薄くても、圧電基板部分が剥が
れて割れてしまうことも防げるのである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
鏡面研磨したのち洗浄した圧電基板と洗浄したガラス板
を接合し、接合体を作成する第一の工程と、その後に上
記接合体を加熱する第二の工程と、その後上記接合体の
圧電基板部分を機械加工または化学加工により薄板化す
る第三の工程と、その後、上記接合体と加熱する第四の
工程を備え、第四の工程の加熱温度を第二の工程の加熱
温度よりも高くしたものであり、圧電基板部分が薄くな
ることで、加熱中の応力が低減され、ガラスが割れてし
まう限界の温度が高くなり、また、先の加熱工程で接合
力を高めてあるので、加熱中にかかる応力に対して接着
力が負けることがないため圧電基板部分が薄くても、圧
電基板部分が剥がれて割れてしまうことも防げることか
ら、ガラスや圧電基板をプロセス中に割ることなく、ガ
ラス接合圧電基板を作成することができるという作用を
有する。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記第四の工程の
後に、さらに上記接合体の圧電基板部分を機械加工また
は化学加工により薄板化する第五の工程と、さらにその
後、上記接合体を加熱する第六の工程の両工程を少なく
とも１回以上繰り返し所望の圧電基板の厚みを得る際
に、前回の加熱温度よりも次の加熱温度を高くすること
を特徴とする請求項１記載のガラス接合圧電基板の製造
方法である。圧電基板部分を薄くした後に、圧電基板部
分あるいは、ガラスを割らない程度の温度で加熱して接
着力を高め、さらに圧電基板部分を薄くするというプロ
セスを繰り返すことで、圧電基板部分がガラス部分と比
較して非常に薄いガラス接合圧電基板を作成できるとい
う作用を有する。

【００１３】請求項３に記載の発明は、第一の工程で用
いるガラス板の厚みを、第一の工程で用いる圧電基板の
厚みより、厚くすることを特徴とした請求項１または２
記載のガラス接合圧電基板の製造方法であり、接合後に
加熱する第二の工程における加熱温度をできるだけ高い
ものとできるので、請求項１と同様の作用を有する。

【００１４】請求項４に記載の発明は、上記第一の工程
で用いる圧電基板を、圧電性を有するイオン結合性の酸
化物単結晶基板とすることを特徴とした請求項１または
２記載のガラス接合圧電基板の製造方法であり、現在、
フィルター素子などを製造する材料として用いられるイ
オン結合性の酸化物単結晶基板を用いて、ガラス接合圧
電基板を作成することができるという作用を有する。

【００１５】請求項５に記載の発明は、上記第五、第六
の工程を繰り返し、上記接合体の圧電基板部分を所望の
厚みとした後に、上記接合体のガラス板部分を薄板化
し、上記接合体の全体の厚みを所望のものとする第七の
工程を備え、上記第七の工程における薄板化加工を、＃
１０００以上の粗さの粒度をもった砥石を用いて平面研
削することで行うことを特徴とした請求項２記載のガラ
ス接合圧電基板の製造方法であり、このガラス接合圧電
基板の全体厚みを所望のものとするとともに、裏面の表
面粗さを粗くすることで裏面からの反射波を抑え、この
基板を用いて作成した表面弾性波フィルター素子の特性
を向上させる作用を有する。

【００１６】請求項６に記載の発明は、上記第五、第六
の工程を繰り返し、上記接合体の圧電基板部分を所望の
厚みとした後に、上記接合体のガラス板部分を薄板化
し、上記接合体の全体の厚みを所望のものとする第七の
工程を備え、上記第七の工程における薄板化加工を、＃
１０００以上の粗さの粒度をもったアルミナまたはシリ
コンカーバイドの微粉を高速の空気とともに吹き付ける
ことによって行うことを特徴とした請求項４記載のガラ
ス接合圧電基板の製造方法であり、このガラス接合圧電
基板の全体厚みを所望のものとするとともに、裏面の表
面粗さを粗くすることができ請求項５と同様の作用を有
する。

【００１７】請求項７に記載の発明は、上記第一の工程
で用いる圧電基板を、タンタル酸リチウムあるいはニオ
ブ酸リチウムの０〜＋４５°回転Ｙ板、または、タンタ
ル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムの１３５°〜１
８０°回転Ｙ板とした場合に、上記第一の工程で用いる
ガラス板は熱膨張係数３×１０^-6程度のガラス板を用
い、上記圧電基板の厚みとこのガラスの厚みの比を１：
２以上としたことを特徴とした請求項１または２記載の
ガラス接合圧電基板の製造方法であり、タンタル酸リチ
ウムあるいはニオブ酸リチウムの０〜＋４５°回転Ｙ
板、または、タンタル酸リチウムあるいはニオブ酸リチ
ウムの１３５°〜１８０°回転Ｙ板とした場合に、加熱
と薄板化の両工程を３回繰り返すことで、ガラス接合圧
電基板を作成することができるという作用を有する。

【００１８】請求項８に記載の発明は、上記第一の工程
で用いる圧電基板とガラスについて、この圧電基板の厚
みとこのガラスの厚みの比を１：２〜１：４の場合は１
２０℃以下の温度で、また、１：４以上の場合は１３０
℃以下の温度で加熱する第二の工程と、この第二の工程
の後に、この接合体の圧電基板部分の厚みと接合体のガ
ラス部分の厚みの比を１：１０〜１：２０となるように
上記接合体の圧電基板の部分を薄板化する第三の工程
と、この第三の工程の後にこの接合体を１３０〜１５０
℃で加熱する第四の工程と、この第四の工程の後に、こ
の接合体の圧電基板部分の厚みと接合体のガラス部分の
厚みの比を１：２０〜１：４０となるように上記接合体
の圧電基板の部分を薄板化する第五の工程と、この第五
の工程の後にこの接合体を１６０℃以上で加熱する第六
の工程を備えることを特徴とする請求項８記載のガラス
接合圧電基板の製造方法であり、タンタル酸リチウムあ
るいはニオブ酸リチウムの０〜＋４５°回転Ｙ板、また
は、タンタル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムの１
３５°〜１８０°回転Ｙ板とした場合に、ガラス部分に
対してこの圧電基板部分の厚みを非常に薄いガラス接合
圧電基板を作ることができるという作用を有する。

【００１９】請求項９に記載の発明は、上記第一の工程
で用いる圧電基板を、タンタル酸リチウムあるいはニオ
ブ酸リチウムの４５°〜１３５°回転Ｙ板とした場合
に、上記第一の工程で用いるガラス板は熱膨張係数３×
１０^-6程度のガラス板を用い、この圧電基板の厚みとこ
のガラスの厚みの比を１：２以上としたことを特徴とし
た請求項１〜６記載のガラス接合圧電基板の製造方法で
あり、タンタル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムの
４５°〜１３５°回転Ｙ板とした場合に、ガラス接合圧
電基板を作成することができるという作用を有する。

【００２０】請求項１０に記載の発明は、上記第一の工
程で用いる圧電基板とガラスについて、この圧電基板の
厚みとこのガラスの厚みの比を１：４程度とし、１００
℃程度の温度で加熱する第二の工程と、この第二の工程
の後に、この接合体の圧電基板部分の厚みと接合体のガ
ラス部分の厚みの比を１：１０程度となるように上記接
合体の圧電基板の部分を薄板化する第三の工程と、この
第三の工程の後にこの接合体を１３０℃程度で加熱する
第四の工程と、この第四の工程の後に、この接合体の圧
電基板部分の厚みと接合体のガラス部分の厚みの比を
１：１３程度となるように上記接合体の圧電基板の部分
を薄板化する第五の工程と、この第五の工程の後にこの
接合体を１５０℃程度で加熱する第六の工程と、この第
六の工程の後に、この接合体の圧電基板部分の厚みと接
合体のガラス部分の厚みの比を１：２０程度となるよう
に上記接合体の圧電基板の部分を薄板化する第七の工程
と、この第七の工程の後にこの接合体を１６０℃以上で
加熱する第八の工程を備えることを特徴とする請求項９
記載のガラス接合圧電基板の製造方法であり、熱膨張係
数が非常に大きいタンタル酸リチウムあるいはニオブ酸
リチウムの４５°〜１３５°回転Ｙ板とした場合でも、
加熱と薄板化の両工程を４回繰り返すことで、圧電基板
部分のきわめて薄いガラス接合圧電基板を作成できると
いう作用を有する。

【００２１】請求項１１に記載の発明は、上記第一の工
程で接合する時の周囲の温度を、上記工程で作成したガ
ラス接合圧電基板を使用してデバイスを作成する製造プ
ロセスの雰囲気の温度と等しくすることを特徴とする請
求項１または２記載のガラス接合圧電基板の製造方法で
あり、上記工程で作成したガラス接合圧電基板を使用し
て電子部品を作成する製造プロセスにおける歩留まりを
向上する作用を有する。理由は次の通りである。第一の
工程で圧電基板とガラス板を積層し貼り合わせをする
と、この状態ですでに通常の取扱では剥がれない程度の
接合力を持っているので加熱中も両者の面が滑ることな
く、そった状態で接合強度があがり、加熱が終了して温
度が先に貼り合わせたときの温度に戻ると、もとに戻る
のである。すなわち、この温度で応力がゼロとなる。し
たがって上記工程で作成したガラス接合圧電基板を使用
して電子部品を作成する製造プロセスの温度が、第一の
工程で接合をした際の温度と違っていると、電子部品を
作成する製造プロセス中に、このガラス接合圧電基板の
そり、内部の応力は非常に大きいものとなり、この電子
部品を作成する歩留まりに影響を与えるからである。

【００２２】以下、具体例について詳細に述べる。図１
は、本発明の製造方法に従って作成したガラス接合ニオ
ブ酸リチウム基板の斜視図を示す。図２は、本発明の製
造方法に従って作成したガラス接合ニオブ酸リチウム基
板の断面図を示す。１はニオブ酸リチウム６４°Ｙ板で
厚みは７５μｍであり、２はソーダ石灰ガラスで厚みは
０．４２５ｍｍであり、総厚みは０．５ｍｍである。図
３はこのガラス接合圧電基板の製造工程を示す。材料と
して、ニオブ酸リチウム６４°Ｙ板を用い、ガラスとし
て８〜９×１０^-6程度の熱膨張係数を持つソーダ石灰ガ
ラスを用いる。サイズは３インチφ、それぞれの厚みは
ニオブ酸リチウムが０．３ｍｍ、ガラスは０．４２５ｍ
ｍのものを選んだ。ガラスはあらかじめ研磨して厚みを
揃えたものを使用している。また、それぞれの板の表面
は、鏡面研磨されている。表面粗さがＲａで１ｎｍ以下
であることが望ましい。

【００２３】それぞれの板は、十分に洗浄して乾燥させ
た後、清浄な雰囲気中で重ねあわせる。すると、表面間
の引力により自然にはりつく。これが、図３における接
合工程である。この状態でも通常の取扱では剥がれない
程度の接着力が得られる。この接合工程における環境の
温度は２５℃で行った。

【００２４】次に、オーブンで１３０℃±５℃で大気中
で１時間加熱した。１４０℃で加熱すると、ガラスが割
れてしまう。また、後の工程でニオブ酸リチウムが割れ
ないようにするには、１００℃以上が望ましい。

【００２５】次に、ニオブ酸リチウムを厚みが０．０７
５ｍｍになるように平面研削により薄板化する。なお、
平面研削を行うにあたって、この接合体は、真空吸着な
ど温度のかからない方式で定盤に固定して加工すること
が望ましい。また、真空吸着する定盤も、多孔質のセラ
ミックスなどを用いウエハ全面を均一に吸着させること
が望ましい。この時、定盤は加工を行う砥石と平行がで
ている必要があるが、適切に調整されていれば、面内の
厚みばらつきは１μｍ以内に抑えることができる。ま
た、この時のニオブ酸リチウムの研削はガラス側の面を
基準に行うこととなるので、最初に用いるガラスの厚み
ばらつきをできるだけ抑えることが、ニオブ酸リチウム
部分の厚みばらつきを抑えることにつながる。したがっ
て、最初に用いるガラス板も、平面研削によって、第一
の工程で接合する面と対向する面を、加工することで面
内の厚みばらつきを１μｍ以下に抑えておくとなおよ
い。

【００２６】これによって総厚みは０．５ｍｍとなる。
最後に１７０℃±５℃で加熱を行った。この場合も、１
８０℃まで温度を上げてしまうとガラスが割れてしま
う。こうして、３インチφで０．５ｍｍ厚みのガラス接
合ニオブ酸リチウム基板が完成した。

【００２７】この例の場合、ガラスの熱膨張係数が比較
的大きいので温度特性の改善効果は２／３程度と小さ
い。そこで、材料として、熱膨張係数が小さいガラスを
用い、また圧電基板部分をさらに薄くすることで、大き
な改善効果を期待することができる。

【００２８】図４に本発明の製造方法で作成したガラス
接合タンタル酸リチウム基板の断面図を示す。図５はこ
のガラス接合タンタル酸リチウムを作成する製造工程を
示している。３はタンタル酸リチウム３６°Ｙ板で厚み
は２５μｍであり、４は、ほうけい酸ガラスで厚みは
０．３２５ｍｍであり、総厚みは０．３５ｍｍである。

【００２９】材料としては、タンタル酸リチウム３６°
Ｙ板を用いる。ガラスは３×１０^-6程度の熱膨張係数を
持ったほうけい酸ガラスを用いる。サイズは３インチ
φ、それぞれの厚みはタンタル酸リチウムが０．２５ｍ
ｍ、ガラスは１ｍｍのものを選んだ。ガラスはあらかじ
め研磨して厚みを揃えたものを使用している。また、そ
れぞれの板の表面は、鏡面研磨されている。表面粗さが
Ｒａで１ｎｍ以下であることが望ましい。

【００３０】それぞれの板は、十分に洗浄して乾燥させ
た後、清浄な雰囲気中で重ねあわせる。すると、表面間
の引力により自然にはりつく。これが、図４における接
合工程である。この状態でも通常の取扱では剥がれない
程度の接着力が得られる。この接合工程における環境の
温度は２５℃で行った。

【００３１】次に、オーブンで１２０℃±５℃で大気中
で１時間加熱した。１４０℃で加熱すると、ガラスが割
れてしまう。また、後の工程でタンタル酸リチウムが割
れないようにするには、１００℃以上が望ましい。

【００３２】次に、タンタル酸リチウムを厚みが０．１
ｍｍになるように平面研削により薄板化する。

【００３３】その後、１５０℃±５℃で加熱を行った。
この場合も、１６０℃まで温度を上げてしまうとガラス
が割れてしまう。また、タンタル酸リチウムを５０μｍ
以下まで薄く加工するためには１４０℃以上の加熱温度
が必要である。例えば１３０℃の加熱の後にタンタル酸
リチウムを５０μｍまで研削して薄くしようとすると、
外周部から剥がれる部分が発生する。

【００３４】次に、タンタル酸リチウムを５０μｍまで
平面研削により薄板化する。この薄板化工程の後に１８
０℃で加熱を行う。これにより、接着強度は十分にとれ
る。

【００３５】その後、このガラス接合圧電基板のタンタ
ル酸リチウム側の表面を片面研磨によって鏡面に仕上げ
る。最終のタンタル酸リチウム部分の厚みが２５μｍな
ので、２５μｍ削る必要がある。この際＃２０００程度
の研磨材を用いて２０μｍ片面研磨を行った後に５μｍ
程度鏡面研磨するように工程を組んだほうが加工時間を
短縮できる。片面研磨のかわりに平面研削を用いてもか
まわないが、その場合、研削によって引き起こされた加
工ひずみを鏡面研磨によって十分除去する必要がある。
この鏡面研磨により、表面弾性波フィルターに必要な無
歪みで平滑な表面を得る。表面粗さはＲａで１ｎｍ以下
が望ましい。

【００３６】この状態で全体厚みは１．０２５ｍｍであ
る。この厚みでも使えないことはないが、一般に流通し
ている圧電基板の厚みに揃えるために、ガラス側を０．
６７５ｍｍ平面研削によって削り、全体厚みを０．３５
とする。

【００３７】この時に使用する砥石を＃１０００以上の
粒度をもったものを使用することで、裏面の表面粗さを
粗くしあげることができる。このように砥石を選ぶこと
で、表面弾性波素子を作成した際に問題となる裏面から
の反射波を減衰させることができる。

【００３８】もちろん、片面研磨で厚みをそろえてもか
まわない。また、シリコンカーバイドなどの微粉を高速
の空気とともに吹き付け加工する方法もある。この場合
も、＃１０００以上の粒度の粉体を用いることで裏面の
表面粗さを粗くしあげることができる。このように粉体
を選ぶことで、表面弾性波素子を作成した際に問題とな
る裏面からの反射波を減衰させることができる。

【００３９】このように、作成したガラス接合タンタル
酸リチウム基板で表面弾性波フィルターを作成して評価
したところ、温度に対する周波数変化はもとの、タンタ
ル酸リチウム基板の周波数変化に対して１／１０程度に
抑えられ、とくに、常温付近の変動がほぼフラットとな
る良好な特性が得られた。

【００４０】この場合では、タンタル酸リチウム３６°
Ｙウエハを用いたが、このウエハは熱膨張係数がｘ軸方
向については１６×１０^-6程度と大きいが、面内でこの
軸と直交するｚ軸方向は８×１０^-6程度と小さい。ニオ
ブ酸リチウム６４°Ｙウエハは、ｘ軸方向が１５×１０
^-6程度で、ｚ軸方向も１４×１０^-6程度と両方とも大き
いため、このニオブ酸リチウム６４°Ｙウエハと熱膨張
係数が３×１０^-6程度のほうけい酸ガラスと接合し、圧
電基板部分を薄板化するにはさらに条件を変更する必要
がある。

【００４１】この場合の製造工程を図６に示す。材料と
しては、圧電基板としてニオブ酸リチウム６４°Ｙ板を
用いる。ガラスは３×１０^-6程度の熱膨張係数を持った
ほうけい酸ガラスを用いる。サイズは３インチφ、それ
ぞれの厚みはタンタル酸リチウムが０．２ｍｍ、ガラス
は１ｍｍのものを選んだ。ガラスはあらかじめ研磨して
厚みを揃えたものを使用している。また、それぞれの板
の表面は、鏡面研磨されている。表面粗さがＲａで１ｎ
ｍ以下であることが望ましい。

【００４２】それぞれの板は、十分に洗浄して乾燥させ
た後、清浄な雰囲気中で重ねあわせる。すると、表面間
の引力により自然にはりつく。これが、図６における接
合工程である。この状態でも通常の取扱では剥がれない
程度の接着力が得られる。この接合工程における環境の
温度は２５℃で行った。

【００４３】次に、オーブンで１０５℃±５℃で大気中
で１時間加熱した。１２０℃で加熱すると、ガラスが割
れてしまう。また、後の工程でタンタル酸リチウムが割
れないようにするには、１００℃以上が望ましい。

【００４４】次に、タンタル酸リチウムを厚みが０．１
ｍｍになるように平面研削により薄板化する。

【００４５】次に１３０℃±５℃で加熱を行った。この
場合、１５０℃まで温度を上げてしまうとニオブ酸リチ
ウムが割れてしまう。また、ニオブ酸リチウムを７５μ
ｍ程度まで薄く加工するためには１２０℃以上の加熱温
度が必要である。例えば１００℃の加熱の後にタンタル
酸リチウムを７５μｍまで研削して薄くしようとする
と、外周部から剥がれる部分が発生する。

【００４６】次に、ニオブ酸リチウムを７５μｍまで平
面研削により薄板化する。次に１５０℃±５℃で加熱を
行った。この場合、１６０℃まで温度を上げてしまうと
ガラスが割れてしまう。また、ニオブ酸リチウムを５０
μｍ以下まで薄く加工するためには１４０℃以上の加熱
温度が必要である。例えば１３０℃の加熱の後にタンタ
ル酸リチウムを５０μｍまで研削して薄くしようとする
と、外周部から剥がれる部分が発生する。

【００４７】この薄板化工程の後に１８０℃で加熱を行
う。これにより、接着強度は十分にとれる。

【００４８】最後にこのガラス接合圧電基板のタンタル
酸リチウム側の表面を片面研磨によって鏡面に仕上げ
る。最終のタンタル酸リチウム部分の厚みが２５μｍな
ので、２５μｍ削る必要がある。この際＃２０００程度
の研磨材を用いて２０μｍ片面研磨を行った後に５μｍ
鏡面研磨するように工程を組んだほうが加工時間を短縮
できる。片面研磨のかわりに平面研削を用いてもかまわ
ないが、その場合、研削によって引き起こされた加工ひ
ずみを鏡面研磨によって十分除去する必要がある。この
鏡面研磨により、表面弾性波フィルターに必要な無歪み
で平滑な表面を得る。表面粗さはＲａで１ｎｍ以下が望
ましい。

【００４９】この状態で全体厚みは１．０２５ｍｍであ
る。この厚みでも使えないことはないが、一般に流通し
ている圧電基板の厚みに揃えるために、ガラス側を０．
６７５ｍｍ平面研削によって削り、全体厚みを０．３５
とする。

【００５０】この時に使用する砥石を＃１０００以上の
粒度をもったものを使用することで、裏面の表面粗さを
粗くしあげることができる。このように砥石を選ぶこと
で、表面弾性波素子を作成した際に問題となる裏面から
の反射波を減衰させることができる。

【００５１】もちろん、片面研磨で厚みを揃えてもかま
わない。また、シリコンカーバイドなどの微粉を高速の
空気とともに吹き付け加工する方法もある。この場合
も、＃１０００以上の粒度の粉体を用いることで裏面の
表面粗さを粗くしあげることができる。このように粉体
を選ぶことで、表面弾性波素子を作成した際に問題とな
る裏面からの反射波を減衰させることができる。

【００５２】なお、以上にあげた三つの例において、最
初に接合を行う時の雰囲気の温度を２５℃としたが、完
成したウエハで素子を作成する際の製造工程における雰
囲気と同じ温度であることが望ましい。この温度で応力
がゼロとなるからである。たとえば、３０℃の環境で接
合したウエハを完成させ、このウエハを用いて素子を作
成する製造工程が２０℃であったとすると、１０℃の温
度差があるので、熱応力が発生し、ガラス側からみて凸
になるようにウエハが大きくそってしまう。この状態で
素子の製造プロセスを通すと歩留まりに影響を与える可
能性がある。

【００５３】以上の実験について、熱応力解析を施す
と、材料の組み合わせと厚みの比が上記の材料と同じで
あれば同様の条件でできることが予測される。また、ニ
オブ酸リチウム、あるいはタンタル酸リチウムの０〜４
５°および、１３５°〜１８０°回転Ｙ板であれば、上
記の２番目の例と同様の条件で製造が可能であり、ま
た、４５°〜１３５°回転Ｙ板であれば、上記の３番目
の例と同様の条件で製造が可能であることがわかった。

【００５４】試みに、４１°Ｙニオブ酸リチウムを用い
て、上記２番目の例と同様に製造したところ、割れるこ
となくガラス接合圧電ニオブ酸リチウムを作成すること
ができた。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明は、ガラス接合圧
電基板の製造方法として、鏡面研磨したのち洗浄した圧
電基板と洗浄したガラス板を接合し、接合体を作成する
第一の工程と、その後に上記接合体を加熱する第二の工
程と、その後上記接合体の圧電基板部分を機械加工また
は化学加工により薄板化する第三の工程と、その後、上
記接合体と加熱する第四の工程を備え、第四の工程の加
熱温度を第二の工程の加熱温度よりも高くすることによ
り、３インチφで厚み０．３５ｍｍ〜０．５ｍｍといっ
たサイズのガラス接合圧電基板を作成することができる
ようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって作成されたガラス接合圧電基板
の一例を示す斜視図

【図２】本発明によって作成されたガラス接合圧電基板
の一例を示す断面図

【図３】本発明のガラス接合圧電基板製造方法の工程図

【図４】本発明によって作成されたガラス接合圧電基板
の一例を示す断面図

【図５】本発明のガラス接合圧電基板製造方法の工程図

【図６】本発明のガラス接合圧電基板製造方法の工程図

【符号の説明】

１圧電体２ガラス３圧電体４ガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鏡面研磨したのち洗浄した圧電基板と洗
浄したガラス板を接合し、接合体を作成する第一の工程
と、その後に上記接合体を加熱する第二の工程と、その
後上記接合体の圧電基板部分を機械加工または化学加工
により薄板化する第三の工程と、その後、上記接合体と
加熱する第四の工程を備え、第四の工程の加熱温度を第
二の工程の加熱温度よりも高くしたことを特徴とするガ
ラス接合圧電基板の製造方法。
【請求項２】第四の工程の後に、さらに接合体の圧電
基板部分を機械加工または化学加工により薄板化する第
五の工程と、さらにその後、上記接合体を加熱する第六
の工程の両工程を少なくとも１回以上繰り返し所望の圧
電基板の厚みを得る際に、前回の加熱温度よりも次の加
熱温度を高くすることを特徴とする請求項１記載のガラ
ス接合圧電基板の製造方法。
【請求項３】第一の工程で用いるガラス板の厚みを、
第一の工程で用いる圧電基板の厚みより、厚くすること
を特徴とした請求項１または２記載のガラス接合圧電基
板の製造方法。
【請求項４】第一の工程で用いる圧電基板を、圧電性
を有するイオン結合性の酸化物単結晶基板とすることを
特徴とした請求項１または２記載のガラス接合圧電基板
の製造方法。
【請求項５】第五、第六の工程を少なくとも１回以上
繰り返し、接合体の圧電基板部分を所望の厚みとした後
に、上記接合体のガラス板部分を薄板化し、上記接合体
の全体の厚みを所望のものとする第七の工程を備え、上
記第七の工程における薄板化加工を、＃１０００以上の
粗さの粒度をもった砥石を用いて平面研削することで行
うことを特徴とした請求項２記載のガラス接合圧電基板
の製造方法。
【請求項６】第五、第六の工程を少なくとも１回以上
繰り返し、接合体の圧電基板部分を所望の厚みとした後
に、上記接合体のガラス板部分を薄板化し、上記接合体
の全体の厚みを所望のものとする第七の工程を備え、上
記第七の工程における薄板化加工を、＃１０００以上の
粗さの粒度をもったアルミナまたはシリコンカーバイド
の微粉を高速の空気とともに吹き付けることによって行
うことを特徴とした請求項２記載のガラス接合圧電基板
の製造方法。
【請求項７】第一の工程で用いる圧電基板を、タンタ
ル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムの０〜＋４５°
回転Ｙ板、または、タンタル酸リチウムあるいはニオブ
酸リチウムの１３５°〜１８０°回転Ｙ板とした場合
に、上記第一の工程で用いるガラス板は熱膨張係数３×
１０^-6程度のガラス板を用い、上記圧電基板の厚みとこ
のガラスの厚みの比を１：２以上としたことを特徴とし
た請求項１または２記載のガラス接合圧電基板の製造方
法。
【請求項８】第一の工程で用いる圧電基板とガラスに
ついて、この圧電基板の厚みとこのガラスの厚みの比を
１：２〜１：４の場合は１２０℃以下の温度で、また、
１：４以上の場合は１３０℃以下の温度で加熱する第二
の工程と、この第二の工程の後に、この接合体の圧電基
板部分の厚みと接合体のガラス部分の厚みの比を１：１
０〜１：２０となるように上記接合体の圧電基板の部分
を薄板化する第三の工程と、この第三の工程の後にこの
接合体を１３０〜１５０℃で加熱する第四の工程と、こ
の第四の工程の後に、この接合体の圧電基板部分の厚み
と接合体のガラス部分の厚みの比を１：２０〜１：４０
となるように上記接合体の圧電基板の部分を薄板化する
第五の工程と、この第五の工程の後にこの接合体を１６
０℃以上で加熱する第六の工程を備えることを特徴とす
る請求項７記載のガラス接合圧電基板の製造方法。
【請求項９】第一の工程で用いる圧電基板を、タンタ
ル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムの４５°〜１３
５°回転Ｙ板とした場合に、上記第一の工程で用いるガ
ラス板は熱膨張係数３×１０^-6程度のガラス板を用い、
この圧電基板の厚みとこのガラスの厚みの比を１：２以
上としたことを特徴とした請求項１または２記載のガラ
ス接合圧電基板の製造方法。
【請求項１０】第一の工程で用いる圧電基板とガラス
について、この圧電基板の厚みとこのガラスの厚みの比
を１：４程度とし、１０５℃±５℃の温度で加熱する第
二の工程と、この第二の工程の後に、この接合体の圧電
基板部分の厚みと接合体のガラス部分の厚みの比を１：
１０程度となるように上記接合体の圧電基板の部分を薄
板化する第三の工程と、この第三の工程の後にこの接合
体を１３０℃±５℃で加熱する第四の工程と、この第四
の工程の後に、この接合体の圧電基板部分の厚みと接合
体のガラス部分の厚みの比を１：１３程度となるように
上記接合体の圧電基板の部分を薄板化する第五の工程
と、この第五の工程の後にこの接合体を１５０℃±５℃
で加熱する第六の工程と、この第六の工程の後に、この
接合体の圧電基板部分の厚みと接合体のガラス部分の厚
みの比を１：２０程度となるように上記接合体の圧電基
板の部分を薄板化する第七の工程と、この第七の工程の
後にこの接合体を１６０℃以上で加熱する第八の工程を
備えることを特徴とする請求項９記載のガラス接合圧電
基板の製造方法。
【請求項１１】第一の工程で接合する時の周囲の温度
を、請求項１記載のガラス接合圧電基板の製造方法によ
って製造されたガラス接合圧電基板を用いて電子部品を
作成する際の製造プロセスの雰囲気温度と等しくするこ
とを特徴とするガラス接合圧電基板の製造方法。