複合化された圧電基板の製造方法
【課題】 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、熱処理後の反り増加量が小さく、クラックが生じにくい複合圧電基板の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、前記貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、前記接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用い、前記熱処理による接着剤の硬化は、除電処理を施しながら行うことを特徴とする複合化された圧電基板の製造方法。
【解決手段】 少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、前記貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、前記接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用い、前記熱処理による接着剤の硬化は、除電処理を施しながら行うことを特徴とする複合化された圧電基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合化された圧電基板（以下、複合圧電基板とも表記）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の高周波通信において周波数調整・選択用の部品として、例えば圧電基板上に弾性表面波を励起するための櫛形電極が形成された弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ、ＳＡＷ）デバイスが用いられる。
【０００３】
これに用いられる圧電基板材料は、電気信号から機械的振動への変換効率（以下、電気機械結合係数と記す）が極めて大きいこと、また櫛形電極の電極間隔と弾性波の音速により決まるフィルタ等の中心周波数が温度により変動しないことが求められる（以下、周波数温度特性と記す）。
【０００４】
すなわち、大きな電気機械結合係数と小さな周波数温度係数を兼ね備えた圧電基板が有れば好ましい。こうした特性を実現する圧電基板の一例として、圧電基板と他の基板を接合した複合圧電基板がある。
【０００５】
このような複合圧電基板の一例として、特許文献１にはタンタル酸リチウム基板とサファイア基板との接合界面に、０．３ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の厚みのアモルファスの接合領域を備えていることを特徴とする接合基板が開示されている。
具体的には、特許文献１に記載の接合基板では、接合領域の厚みは１．５ｎｍ以上であり、１５０℃で１時間保持した後の反り量が概ね２００μｍ以下となっている。
【０００６】
ここで、接合基板に求められる重要な特性として、熱処理後の反り増加量が少ないことがある。これは、ＳＡＷデバイスの製造工程においては熱処理を施すことが必要とされる場合があり、かかる熱処理後に基板に反りが生じると、クラックが生じたり、その後のダイシング工程などで基板をステージに吸着させることが困難となり、生産性が大幅に低下するためであるとされる。
【０００７】
しかし、前述の特許文献１に記載の発明では、支持基板としてサファイア基板を用いているが、サファイア基板が高価であるため、安価な複合圧電基板とならないという問題がある。
そして、近年、更に反り増加量を低減させた複合圧電基板が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許公報３９２９９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、熱処理後の反り増加量を低減し、クラックの発生を防止することができる安価な複合化された圧電基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明によれば、少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、前記貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、前記接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用い、前記熱処理による接着剤の硬化は、除電処理を施しながら行うことを特徴とする複合化された圧電基板の製造方法を提供する。
このような複合化された圧電基板の製造方法によれば、安価ではあるが一般的に複合圧電基板の反りが大きくなる傾向にある、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板を用いた場合でも、熱処理後の反りの増加量が小さく、クラックの発生が抑制された複合化された圧電基板を提供することができる。
【００１１】
また、前記絶縁体基板として、アルミナが主成分であるものを用いることが好ましい。
このように、絶縁体基板としてアルミナが主成分であるものを用いると、熱処理した後の反りの増加量を更に小さくすることができ、また安価な複合化された圧電基板を得ることができる。
【００１２】
また、前記圧電基板として、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかからなるものを用いることが好ましい。
このように、圧電基板がＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、又はＬｉ２Ｂ４Ｏ７であれば、電気機械結合係数が大きく、また、複合化された圧電基板の効果により、動作周波数の温度変動が抑制された安価な複合化された圧電基板を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱処理後の反り増加量が小さく、クラックの発生が抑制され、かつ安価な複合化された圧電基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る複合化された圧電基板の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、熱処理後の反りの増加量が小さく、クラックの発生を抑制することができる複合圧電基板の製造方法が待たれていた。
【００１６】
ここで、一般の複合圧電基板が、熱処理後に反りが大きくなる原理を述べる。
ＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等の圧電基板は、周知のように焦電性を有する。そしてＳＡＷデバイスの製造プロセスにおいて、圧電基板は加熱・冷却が繰り返されるが、圧電基板に温度差が加わると、焦電性により数キロボルトにも及ぶ表面電位が生じ、特に加熱後の圧電基板の表面電位は維持され、圧電基板が反ってしまう。
【００１７】
一方、複合圧電基板は圧電基板と支持基板の膨張係数が異なることによって温度が変化するとバイメタルの様に変形を生じる。
この時、圧電基板にはバイメタル変形による応力が加わることになり、この応力は圧電基板に表面電荷を生じさせる。
【００１８】
すなわち、複合圧電基板に温度が付加された状態では、圧電基板にはバイメタル効果による応力及び焦電効果による帯電（表面電荷）の双方が生じ、反りが更に大きくなってしまう。
【００１９】
次に温度が初期の温度に戻ると、バイメタル効果による変形は解消されるが、圧電基板の焦電性により生じた表面電位により複合圧電基板の変形が残存することになる。そのため複合圧電基板には熱処理後に反りが発生することになる。
特に、複合圧電基板の支持基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板を用いる場合には、この高抵抗な絶縁体基板に接合させる圧電基板は表面電荷が溜まりやすくなるため、反り量が大きくなってしまう傾向がある。
【００２０】
しかし、本発明者らは、少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法において、絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いた場合であっても、熱処理による接着剤の硬化を除電処理を施しながら行うことによって、圧電基板の焦電効果による帯電を抑制することができることを知見した。
そして、このような複合化された圧電基板の製造方法では、熱処理時に圧電基板と絶縁体基板とを貼り合わせた基板の周囲温度が変化すると、バイメタル効果による変形は生じるが、圧電基板の焦電効果による帯電が抑制される。従って、熱処理後に温度が初期の温度に戻るとバイメタル効果による変形は解消され、複合圧電基板はほぼ元の形状に戻り、反りがほとんど発生せず、クラックの発生も防止できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２１】
以下、本発明について図１を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、本発明の複合化された圧電基板の製造方法の説明図である。
【００２２】
本発明の複合圧電基板の製造方法によれば、まず導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板２と、圧電基板１とを用意する。
本発明の複合圧電性基板の製造方法によれば、このような複合圧電基板の反り量が大きくなる傾向がある絶縁体基板２を用いても、反りの増加量を小さくすることができ、クラックの発生を防止することができる。従って、必ずしもサファイア基板のような高価なものを用いる必要はない。
【００２３】
また、本発明で用いる圧電基板１としては、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかからなるものを用いることができる。圧電基板１がＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、又はＬｉ２Ｂ４Ｏ７であれば、電気機械結合係数が大きく、また、複合化された圧電基板の効果により、動作周波数の温度変動が抑制された安価な複合化された圧電基板を提供することができる。
【００２４】
また、絶縁体基板２としては、アルミナが主成分であるものを用いることができる。アルミナを主成分とする絶縁体基板２は、ヤング率が約３００〜４００ＧＰａと大きく硬いため、熱処理後の反り増加量が小さく、また安価な複合化された圧電基板を得ることができる。
【００２５】
その後、圧電基板１と絶縁体基板２の一方又は両方に接着剤３を塗布し、例えば、真空下で貼り合わせて接合することにより、圧電基板１と絶縁体基板２とを貼り合わせた基板４とすることができる。
尚、接着面に異物が混入しないように、貼り合わせ前に各基板の表面を洗浄することが好ましい。また、接着剤３として紫外線硬化接着剤を用いる場合には、貼り合わせ後に紫外線照射することで、接着剤を仮に硬化させることができる。そして、このように接着剤を仮に硬化させた後に、後述する接着剤を硬化するための熱処理を行うことによって接着剤を完全に硬化させることができる。
【００２６】
本発明の複合化された圧電基板の製造方法においては、上記のように貼り合わせた基板４に熱処理を行って接着剤３を硬化させて（硬化した接着剤：３’）、複合化された圧電基板５を得るが、この熱処理による接着剤３の硬化を、除電処理を施しながら行う。
除電処理としては、例えば、イオナイザを用い、貼り合わせた基板４を逆極性のイオンで中和させることで除電することができる。
【００２７】
尚、本発明において「熱処理」は、圧電基板１と絶縁体基板２とを接着剤３で貼り合わせた基板４を加熱、又は、加熱後冷却する工程をいい、本発明の複合化された圧電基板の製造方法においては、この熱処理工程を除電処理を施しながら行う。
【００２８】
このように、本発明の複合圧電基板の製造方法では、貼り合わせた基板４をイオナイザなどにより除電処理を施しながら加熱、冷却するため、従来反りの原因として問題視されていた圧電基板の焦電性に起因する表面電位が生じない。
従って、本発明の複合圧電基板の製造方法を用いれば、貼り合わせた基板４を加熱、冷却することでバイメタル効果による変形は生じるが、圧電基板１の焦電効果による帯電が生じないため、熱処理後（加熱・冷却後）に温度が初期の温度に戻るとバイメタル効果による変形は解消されてほぼ元の形状に戻り、反り増加量を小さくすることができる。また、圧電基板１の帯電による変形を抑制することができるため、熱処理後のクラックの発生を防止することができる。
【００２９】
その後は定法に従い加工処理を行うことができ、例えば、上記のように製造した複合化された圧電基板５を面取り加工した後、圧電基板１の表面側を研削及びラップ加工により削り落とし、さらにポリッシュ加工を施すことで、圧電基板１を所定の厚さになるように加工することができる。
また、このとき、上記のように貼り合わせて面取り加工を施した後に、複合圧電基板５の圧電基板１の外周を、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の幅の分だけ除去するとより良い。この除去工程は例えば特殊面取りホイールなどを用いて行うことが可能である。このような圧電基板１の外周より０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下除去された複合圧電基板５であれば、その後に行う圧電基板１の研削工程等で圧電基板１に加工歪やクラック等が発生することを更に抑制することができる。
【００３０】
また、本発明においては、上記に示した圧電基板１の研削工程等の後に更に熱処理を行うことで、接着剤３をより硬化させることができるが、この熱処理工程においても除電処理を施すことによって、反り量の増加を抑制することができ、クラックの発生を防止することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。
【００３２】
（実施例）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍであり、貼り合わせ面とその反対側の面のそれぞれの表面粗さＲａが共に０．３μｍであって、ヤング率が３４０ＧＰａ、導電率が１×１０−１５［Ω−１・ｃｍ−１］であるアルミナ基板を用意した。
また、圧電基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］であり、直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用意して、この圧電基板の厚さが１６０μｍとなるよう両面粗研磨により表裏面の粗さが０．１３μｍとなるよう仕上げた。
【００３３】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする導電性の紫外線硬化接着剤をスピンコートし貼り合わせ面上に均一に塗布した。
また、前記ＬｉＴａＯ３基板の貼り合わせ面を洗浄し、前記接着剤を同様に塗布し、前記アルミナ基板の接着剤塗布面と前記ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を圧力１×１０−３ｍｂａｒの真空下で貼り合わせた。
【００３４】
次に、この貼り合わせた基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を仮に硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に５μｍの厚さだった。
【００３５】
次にこのアルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板とを貼り合わせた基板にイオナイザを照射しながら、６５℃の温度で２時間キュアを行い室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ３０μｍであった。
また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板の部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０（Ｖ）であった。
【００３６】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、圧電基板であるＬｉＴａＯ３基板の外周約０．５ｍｍを特殊面取りホイールにて削り落とした。次いで、ＬｉＴａＯ３基板の表面側（貼り合わせ面と反対側）をラップ及び研削により１１０μｍ削り落とし、この後、この複合圧電基板に加熱はじめからイオナイザを照射しながら、１２０℃の温度で２時間キュアを行い室温まで冷却した。
【００３７】
さらにポリッシュによりＬｉＴａＯ３基板の厚さが３０μｍになるようにした。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４０μｍであった。また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０（Ｖ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板部分にクラックは生じていなかった。
【００３８】
さらに、前記複合圧電基板にイオナイザを照射しながら、１８０℃の温度で２時間加熱し室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４５μｍであった。
また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０（Ｖ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板部分にクラックは生じていなかった。
【００３９】
（比較例）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍであり、貼り合わせ面とその反対側の面のそれぞれの表面粗さＲａが共に０．３μｍであって、ヤング率が３４０ＧＰａ、導電率が１×１０−１５［Ω−１・ｃｍ−１］であるアルミナ基板を用意した。
また、圧電基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］であり、直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用意して、この圧電基板の厚さが１６０μｍとなるよう両面粗研磨により表裏面の粗さが０．１３μｍとなるよう仕上げた。
【００４０】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする導電性の紫外線硬化接着剤をスピンコートし貼り合わせ面上に均一に塗布した。
また、前記ＬｉＴａＯ３基板の貼り合わせ面を洗浄し、前記接着剤を同様に塗布し、前記アルミナ基板の接着剤塗布面と前記ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を圧力１×１０−３ｍｂａｒの真空下で貼り合わせた。
【００４１】
次に、この貼り合わせた基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を仮に硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に５μｍの厚さだった。
【００４２】
次にこのアルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板とを貼り合わせた基板を６５℃の温度で２時間キュアを行い、その後室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４０μｍであった。
また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３の部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０．８（ｋＶ）であった。
【００４３】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、圧電基板であるＬｉＴａＯ３基板の外周約０．５ｍｍを特殊面取りホイールにて削り落とした。次いで、ＬｉＴａＯ３基板の表面側（貼り合わせ面と反対側）をラップ及び研削により１１０μｍ削り落とし、この後、この複合圧電基板を１２０℃の温度で２時間キュアを行い、その後室温まで冷却した。
【００４４】
さらにポリッシュによりＬｉＴａＯ３基板の厚さが３０μｍになるようにした。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４００μｍであった。また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板の部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は３（ｋＶ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板外周部分に総長５０ｍｍのクラックが生じた。
【００４５】
さらに、前記複合圧電基板を１８０℃の温度で２時間加熱を行い、その後室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ８００μｍであった。また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は６（ｋＶ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板外周部分のクラックは総長１２０ｍｍであった。
【００４６】
上記のように、本発明の複合化された圧電基板の製造方法であれば、熱処理後の反り増加量が小さく、クラックの発生が抑制された安価な複合圧電基板を提供することが出来る。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に含有される。
【符号の説明】
【００４８】
１…圧電基板、 ２…絶縁体基板、 ３…接着剤、 ３’…硬化した接着剤、 ４…貼り合わせた基板、 ５…複合化された圧電基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合化された圧電基板（以下、複合圧電基板とも表記）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の高周波通信において周波数調整・選択用の部品として、例えば圧電基板上に弾性表面波を励起するための櫛形電極が形成された弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ、ＳＡＷ）デバイスが用いられる。
【０００３】
これに用いられる圧電基板材料は、電気信号から機械的振動への変換効率（以下、電気機械結合係数と記す）が極めて大きいこと、また櫛形電極の電極間隔と弾性波の音速により決まるフィルタ等の中心周波数が温度により変動しないことが求められる（以下、周波数温度特性と記す）。
【０００４】
すなわち、大きな電気機械結合係数と小さな周波数温度係数を兼ね備えた圧電基板が有れば好ましい。こうした特性を実現する圧電基板の一例として、圧電基板と他の基板を接合した複合圧電基板がある。
【０００５】
このような複合圧電基板の一例として、特許文献１にはタンタル酸リチウム基板とサファイア基板との接合界面に、０．３ｎｍ以上２．５ｎｍ以下の厚みのアモルファスの接合領域を備えていることを特徴とする接合基板が開示されている。
具体的には、特許文献１に記載の接合基板では、接合領域の厚みは１．５ｎｍ以上であり、１５０℃で１時間保持した後の反り量が概ね２００μｍ以下となっている。
【０００６】
ここで、接合基板に求められる重要な特性として、熱処理後の反り増加量が少ないことがある。これは、ＳＡＷデバイスの製造工程においては熱処理を施すことが必要とされる場合があり、かかる熱処理後に基板に反りが生じると、クラックが生じたり、その後のダイシング工程などで基板をステージに吸着させることが困難となり、生産性が大幅に低下するためであるとされる。
【０００７】
しかし、前述の特許文献１に記載の発明では、支持基板としてサファイア基板を用いているが、サファイア基板が高価であるため、安価な複合圧電基板とならないという問題がある。
そして、近年、更に反り増加量を低減させた複合圧電基板が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許公報３９２９９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、熱処理後の反り増加量を低減し、クラックの発生を防止することができる安価な複合化された圧電基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明によれば、少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、前記貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、前記接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用い、前記熱処理による接着剤の硬化は、除電処理を施しながら行うことを特徴とする複合化された圧電基板の製造方法を提供する。
このような複合化された圧電基板の製造方法によれば、安価ではあるが一般的に複合圧電基板の反りが大きくなる傾向にある、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板を用いた場合でも、熱処理後の反りの増加量が小さく、クラックの発生が抑制された複合化された圧電基板を提供することができる。
【００１１】
また、前記絶縁体基板として、アルミナが主成分であるものを用いることが好ましい。
このように、絶縁体基板としてアルミナが主成分であるものを用いると、熱処理した後の反りの増加量を更に小さくすることができ、また安価な複合化された圧電基板を得ることができる。
【００１２】
また、前記圧電基板として、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかからなるものを用いることが好ましい。
このように、圧電基板がＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、又はＬｉ２Ｂ４Ｏ７であれば、電気機械結合係数が大きく、また、複合化された圧電基板の効果により、動作周波数の温度変動が抑制された安価な複合化された圧電基板を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱処理後の反り増加量が小さく、クラックの発生が抑制され、かつ安価な複合化された圧電基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る複合化された圧電基板の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように、熱処理後の反りの増加量が小さく、クラックの発生を抑制することができる複合圧電基板の製造方法が待たれていた。
【００１６】
ここで、一般の複合圧電基板が、熱処理後に反りが大きくなる原理を述べる。
ＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等の圧電基板は、周知のように焦電性を有する。そしてＳＡＷデバイスの製造プロセスにおいて、圧電基板は加熱・冷却が繰り返されるが、圧電基板に温度差が加わると、焦電性により数キロボルトにも及ぶ表面電位が生じ、特に加熱後の圧電基板の表面電位は維持され、圧電基板が反ってしまう。
【００１７】
一方、複合圧電基板は圧電基板と支持基板の膨張係数が異なることによって温度が変化するとバイメタルの様に変形を生じる。
この時、圧電基板にはバイメタル変形による応力が加わることになり、この応力は圧電基板に表面電荷を生じさせる。
【００１８】
すなわち、複合圧電基板に温度が付加された状態では、圧電基板にはバイメタル効果による応力及び焦電効果による帯電（表面電荷）の双方が生じ、反りが更に大きくなってしまう。
【００１９】
次に温度が初期の温度に戻ると、バイメタル効果による変形は解消されるが、圧電基板の焦電性により生じた表面電位により複合圧電基板の変形が残存することになる。そのため複合圧電基板には熱処理後に反りが発生することになる。
特に、複合圧電基板の支持基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板を用いる場合には、この高抵抗な絶縁体基板に接合させる圧電基板は表面電荷が溜まりやすくなるため、反り量が大きくなってしまう傾向がある。
【００２０】
しかし、本発明者らは、少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法において、絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いた場合であっても、熱処理による接着剤の硬化を除電処理を施しながら行うことによって、圧電基板の焦電効果による帯電を抑制することができることを知見した。
そして、このような複合化された圧電基板の製造方法では、熱処理時に圧電基板と絶縁体基板とを貼り合わせた基板の周囲温度が変化すると、バイメタル効果による変形は生じるが、圧電基板の焦電効果による帯電が抑制される。従って、熱処理後に温度が初期の温度に戻るとバイメタル効果による変形は解消され、複合圧電基板はほぼ元の形状に戻り、反りがほとんど発生せず、クラックの発生も防止できることを見出し、本発明を完成させた。
【００２１】
以下、本発明について図１を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。図１は、本発明の複合化された圧電基板の製造方法の説明図である。
【００２２】
本発明の複合圧電基板の製造方法によれば、まず導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板２と、圧電基板１とを用意する。
本発明の複合圧電性基板の製造方法によれば、このような複合圧電基板の反り量が大きくなる傾向がある絶縁体基板２を用いても、反りの増加量を小さくすることができ、クラックの発生を防止することができる。従って、必ずしもサファイア基板のような高価なものを用いる必要はない。
【００２３】
また、本発明で用いる圧電基板１としては、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかからなるものを用いることができる。圧電基板１がＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、又はＬｉ２Ｂ４Ｏ７であれば、電気機械結合係数が大きく、また、複合化された圧電基板の効果により、動作周波数の温度変動が抑制された安価な複合化された圧電基板を提供することができる。
【００２４】
また、絶縁体基板２としては、アルミナが主成分であるものを用いることができる。アルミナを主成分とする絶縁体基板２は、ヤング率が約３００〜４００ＧＰａと大きく硬いため、熱処理後の反り増加量が小さく、また安価な複合化された圧電基板を得ることができる。
【００２５】
その後、圧電基板１と絶縁体基板２の一方又は両方に接着剤３を塗布し、例えば、真空下で貼り合わせて接合することにより、圧電基板１と絶縁体基板２とを貼り合わせた基板４とすることができる。
尚、接着面に異物が混入しないように、貼り合わせ前に各基板の表面を洗浄することが好ましい。また、接着剤３として紫外線硬化接着剤を用いる場合には、貼り合わせ後に紫外線照射することで、接着剤を仮に硬化させることができる。そして、このように接着剤を仮に硬化させた後に、後述する接着剤を硬化するための熱処理を行うことによって接着剤を完全に硬化させることができる。
【００２６】
本発明の複合化された圧電基板の製造方法においては、上記のように貼り合わせた基板４に熱処理を行って接着剤３を硬化させて（硬化した接着剤：３’）、複合化された圧電基板５を得るが、この熱処理による接着剤３の硬化を、除電処理を施しながら行う。
除電処理としては、例えば、イオナイザを用い、貼り合わせた基板４を逆極性のイオンで中和させることで除電することができる。
【００２７】
尚、本発明において「熱処理」は、圧電基板１と絶縁体基板２とを接着剤３で貼り合わせた基板４を加熱、又は、加熱後冷却する工程をいい、本発明の複合化された圧電基板の製造方法においては、この熱処理工程を除電処理を施しながら行う。
【００２８】
このように、本発明の複合圧電基板の製造方法では、貼り合わせた基板４をイオナイザなどにより除電処理を施しながら加熱、冷却するため、従来反りの原因として問題視されていた圧電基板の焦電性に起因する表面電位が生じない。
従って、本発明の複合圧電基板の製造方法を用いれば、貼り合わせた基板４を加熱、冷却することでバイメタル効果による変形は生じるが、圧電基板１の焦電効果による帯電が生じないため、熱処理後（加熱・冷却後）に温度が初期の温度に戻るとバイメタル効果による変形は解消されてほぼ元の形状に戻り、反り増加量を小さくすることができる。また、圧電基板１の帯電による変形を抑制することができるため、熱処理後のクラックの発生を防止することができる。
【００２９】
その後は定法に従い加工処理を行うことができ、例えば、上記のように製造した複合化された圧電基板５を面取り加工した後、圧電基板１の表面側を研削及びラップ加工により削り落とし、さらにポリッシュ加工を施すことで、圧電基板１を所定の厚さになるように加工することができる。
また、このとき、上記のように貼り合わせて面取り加工を施した後に、複合圧電基板５の圧電基板１の外周を、例えば０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下の幅の分だけ除去するとより良い。この除去工程は例えば特殊面取りホイールなどを用いて行うことが可能である。このような圧電基板１の外周より０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下除去された複合圧電基板５であれば、その後に行う圧電基板１の研削工程等で圧電基板１に加工歪やクラック等が発生することを更に抑制することができる。
【００３０】
また、本発明においては、上記に示した圧電基板１の研削工程等の後に更に熱処理を行うことで、接着剤３をより硬化させることができるが、この熱処理工程においても除電処理を施すことによって、反り量の増加を抑制することができ、クラックの発生を防止することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例と比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。
【００３２】
（実施例）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍであり、貼り合わせ面とその反対側の面のそれぞれの表面粗さＲａが共に０．３μｍであって、ヤング率が３４０ＧＰａ、導電率が１×１０−１５［Ω−１・ｃｍ−１］であるアルミナ基板を用意した。
また、圧電基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］であり、直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用意して、この圧電基板の厚さが１６０μｍとなるよう両面粗研磨により表裏面の粗さが０．１３μｍとなるよう仕上げた。
【００３３】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする導電性の紫外線硬化接着剤をスピンコートし貼り合わせ面上に均一に塗布した。
また、前記ＬｉＴａＯ３基板の貼り合わせ面を洗浄し、前記接着剤を同様に塗布し、前記アルミナ基板の接着剤塗布面と前記ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を圧力１×１０−３ｍｂａｒの真空下で貼り合わせた。
【００３４】
次に、この貼り合わせた基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を仮に硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に５μｍの厚さだった。
【００３５】
次にこのアルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板とを貼り合わせた基板にイオナイザを照射しながら、６５℃の温度で２時間キュアを行い室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ３０μｍであった。
また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板の部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０（Ｖ）であった。
【００３６】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、圧電基板であるＬｉＴａＯ３基板の外周約０．５ｍｍを特殊面取りホイールにて削り落とした。次いで、ＬｉＴａＯ３基板の表面側（貼り合わせ面と反対側）をラップ及び研削により１１０μｍ削り落とし、この後、この複合圧電基板に加熱はじめからイオナイザを照射しながら、１２０℃の温度で２時間キュアを行い室温まで冷却した。
【００３７】
さらにポリッシュによりＬｉＴａＯ３基板の厚さが３０μｍになるようにした。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４０μｍであった。また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０（Ｖ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板部分にクラックは生じていなかった。
【００３８】
さらに、前記複合圧電基板にイオナイザを照射しながら、１８０℃の温度で２時間加熱し室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４５μｍであった。
また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０（Ｖ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板部分にクラックは生じていなかった。
【００３９】
（比較例）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍであり、貼り合わせ面とその反対側の面のそれぞれの表面粗さＲａが共に０．３μｍであって、ヤング率が３４０ＧＰａ、導電率が１×１０−１５［Ω−１・ｃｍ−１］であるアルミナ基板を用意した。
また、圧電基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］であり、直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用意して、この圧電基板の厚さが１６０μｍとなるよう両面粗研磨により表裏面の粗さが０．１３μｍとなるよう仕上げた。
【００４０】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする導電性の紫外線硬化接着剤をスピンコートし貼り合わせ面上に均一に塗布した。
また、前記ＬｉＴａＯ３基板の貼り合わせ面を洗浄し、前記接着剤を同様に塗布し、前記アルミナ基板の接着剤塗布面と前記ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を圧力１×１０−３ｍｂａｒの真空下で貼り合わせた。
【００４１】
次に、この貼り合わせた基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を仮に硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に５μｍの厚さだった。
【００４２】
次にこのアルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板とを貼り合わせた基板を６５℃の温度で２時間キュアを行い、その後室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４０μｍであった。
また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３の部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は０．８（ｋＶ）であった。
【００４３】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、圧電基板であるＬｉＴａＯ３基板の外周約０．５ｍｍを特殊面取りホイールにて削り落とした。次いで、ＬｉＴａＯ３基板の表面側（貼り合わせ面と反対側）をラップ及び研削により１１０μｍ削り落とし、この後、この複合圧電基板を１２０℃の温度で２時間キュアを行い、その後室温まで冷却した。
【００４４】
さらにポリッシュによりＬｉＴａＯ３基板の厚さが３０μｍになるようにした。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ４００μｍであった。また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板の部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は３（ｋＶ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板外周部分に総長５０ｍｍのクラックが生じた。
【００４５】
さらに、前記複合圧電基板を１８０℃の温度で２時間加熱を行い、その後室温まで冷却した。
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃にて測定したところ８００μｍであった。また、前記アルミナ基板とＬｉＴａＯ３基板との複合圧電基板のＬｉＴａＯ３基板部分の表面電位を表面電位計にて測定したところ表面電位は６（ｋＶ）であった。
また、ウエハ面内を顕微鏡にて観察したところにＬｉＴａＯ３基板外周部分のクラックは総長１２０ｍｍであった。
【００４６】
上記のように、本発明の複合化された圧電基板の製造方法であれば、熱処理後の反り増加量が小さく、クラックの発生が抑制された安価な複合圧電基板を提供することが出来る。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に含有される。
【符号の説明】
【００４８】
１…圧電基板、 ２…絶縁体基板、 ３…接着剤、 ３’…硬化した接着剤、 ４…貼り合わせた基板、 ５…複合化された圧電基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、前記貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、前記接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用い、前記熱処理による接着剤の硬化は、除電処理を施しながら行うことを特徴とする複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁体基板として、アルミナが主成分であるものを用いることを特徴とする請求項１に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項３】
前記圧電基板として、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかからなるものを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１】
少なくとも、圧電基板と絶縁体基板とを接着剤で貼り合わせ、前記貼り合わせた基板に熱処理を行うことにより、前記接着剤を硬化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記絶縁体基板として導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用い、前記熱処理による接着剤の硬化は、除電処理を施しながら行うことを特徴とする複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁体基板として、アルミナが主成分であるものを用いることを特徴とする請求項１に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項３】
前記圧電基板として、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７のいずれかからなるものを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２７３１２７（Ｐ２０１０−２７３１２７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２３４３９（Ｐ２００９−１２３４３９）
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（０００００２０６０）信越化学工業株式会社 (3,361)
【Ｆターム（参考）】
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