複合化された圧電基板
【課題】熱処理後の反り増加量が小さく、かつ安価な複合化された圧電基板を提供することを目的とする。
【解決手段】圧電基板と絶縁体基板が接着剤を介して貼り合わされた複合化された圧電基板であって、前記圧電基板は、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上、特には導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であり、また前記絶縁体基板は、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする複合化された圧電基板。
【解決手段】圧電基板と絶縁体基板が接着剤を介して貼り合わされた複合化された圧電基板であって、前記圧電基板は、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上、特には導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であり、また前記絶縁体基板は、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする複合化された圧電基板。
【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）に関するものであり、特に弾性表面波デバイス等に用いられる複合化された圧電基板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）。
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。
【０００４】
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。
【０００５】
ここで、複合圧電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、その後のダイシング工程などで複合圧電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。
【０００６】
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。サファイア基板は線熱膨張係数が小さいため、熱処理時の反りは小さい。しかし高価なため、安価な複合圧電基板とならず、これはこれで問題があった。
そして、近年、更に反りを低減させた複合圧電基板が求められていた。
【０００７】
また、特許文献２には櫛形電極と該櫛形電極に配線パターンを介して接続された第１の電極パッドとが形成された圧電基板を有する弾性表面波デバイスにおいて、前記第１の電極パッドのうち少なくとも１つがグランドパターンと接続されておらず、前記圧電基板の導電率が１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１０−６［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする弾性表面波デバイスが開示されている。
【０００８】
また、特許文献２の別の発明では、前記第１の電極パッドと接続される第２の電極パッドが形成された基板（ベース基板）を有し、前記圧電基板は少なくとも前記櫛形電極を取り囲むように形成された第１の層を有し、前記基板は前記櫛形電極と対応する領域に形成された第２の層を有し、前記圧電基板と前記基板とが前記第１及び第２の層を接合することで貼り合わされていることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波デバイスが開示されている。
【０００９】
ここで、ベース基板には、ＳＡＷデバイスのパッケージ等として従来使用されているようなセラミックス，アルミニウム・セラミックス（アルミナ），ビスマスイミド・トリアジンレジン，ポリフェニレンエーテル，ポリイミド樹脂，ガラスエポキシ，又はガラスクロス等のうち何れか１つ以上を主成分とした絶縁体基板を用いることが可能であり、シリコン基板を用いた場合、シリコン基板が持つ抵抗成分によりフィルタ特性が劣化することを防止するために、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率のシリコン材料を用いると良いとされる。
すなわち、特許文献２では導電率が１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１０−６［Ω−１・ｃｍ−１］以下の圧電基板が配線を介してセラミッスクなどのベース基板とが、圧電基板の櫛形電極を取り囲むように形成された第１の層とベース基板に前記の櫛形電極と対応する領域に形成された第２の層を介して接合された弾性表面波デバイスが開示されている。
また、前記の圧電基板及びベース基板の接合には、樹脂等の接着材料を用いることも可能であるとされる。
【００１０】
前記実施形態の例として前記圧電基板は厚さ２５０μｍのＬｉＴａＯ３基板、ベース基板に厚さ２５０μｍのシリコン基板を使用することが開示されている。
前記は、圧電基板とベース基板を貼り合わせウエハレベルでのＳＡＷデバイスの製造が可能とし、フィルタ特性が低下することを防止しつつ、焦電を解消できる弾性表面波デバイス及びその製造方法を実現することができるという優れた発明である。
しかしながら、本発明の圧電基板とベース基板を貼り合わせ構造は、ＳＡＷデバイスの温度特性の改善目的の構造とは異なる。また、圧電体の導電率が大きすぎると結晶が脆くなる問題がある。
【００１１】
次に、特許文献３には、櫛形電極と該櫛形電極に電気的に接続された第１の電極パッドとが第１の主面上に形成された圧電基板と、前記第１の電極パッドと接続される第２の電極パッドが第２の主面上に形成されたベース基板とを有する弾性表面波デバイスであって、前記櫛形電極を取り囲むように前記第１の主面上に形成された第１の膜と、前記第１及び第２の電極パッドを貼り合わせた際に前記第１の膜と対応する前記第２の主面上の領域に形成された第２の膜とを有し、前記第１及び第２の膜の表面に活性化処理が施されており、前記第１及び第２の膜の前記活性化処理が施された面を接合することで前記櫛形電極が封止されていることを特徴とする弾性表面波デバイスが開示されている。
【００１２】
ここで、前記圧電基板と、ベース基板は樹脂等の接着剤を用いることも可能であるとされる。
また、圧電基板の例としてＬｉＴａＯ３基板を用いたとき、前記ＬｉＴａＯ３基板の比抵抗が１０−１４〜１０−７［Ω・ｍ］という基板を用いた場合では、配線パターンを形成する工程を省略し、製造方法を簡略化することもできるとされる。
【００１３】
また、特許文献３の別の発明では、前記圧電基板の前記第１の主面と反対側の主面に接合されたシリコン基板又はサファイア基板を有し、前記圧電基板と前記シリコン基板又は前記サファイア基板との接合面に活性化処理が施されていることを特徴とする弾性表面波デバイスが開示されている。
すなわち特許文献３には、圧電基板とベース基板を貼り合わせウエハレベルでのＳＡＷデバイスの製造を可能とし、圧電基板として圧電基板に接合されたシリコン基板又はサファイア基板の複合化された圧電基板構造を用いることで温度特性を向上した弾性表面波デバイス及びその製造方法を実現することができるという優れた発明が開示されている。
【００１４】
しかしながら、前記発明ではサファイア基板や高抵抗のシリコン基板が高価であり、また複合化された圧電基板構造は高度な直接接合技術を用いているため安価な複合化された圧電基板が得られにくいという問題がある。
【００１５】
【特許文献１】特許公報３９２９９８３号公報
【特許文献２】特開２００４−３６４０４１号公報
【特許文献３】特開２００６−２４６５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、熱処理後の反り増加量が小さく、かつ安価な複合圧電基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明では、少なくとも、圧電基板と絶縁体基板が接着剤を介して貼り合わされた複合化された圧電基板であって、前記圧電基板は、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上であり、また前記絶縁体基板は、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする複合化された圧電基板を提供する（請求項１）。
【００１８】
ここで、前記圧電基板は、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることが好ましい（請求項２）。
【００１９】
また、前記圧電基板は、焦電性を示すものであることが好ましい（請求項３）。
【００２０】
そして、前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３のいずれかからなるものであることが好ましい（請求項４）。
【００２１】
更に、前記絶縁体基板は、熱膨張率が前記圧電基板の熱膨張率より小さいものであることが好ましい（請求項５）。
【００２２】
また、前記接着剤は、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上であることが好ましい（請求項６）。
【００２３】
そして、前記圧電基板は、厚さが１００μｍ以下であることが好ましい（請求項７）。
【００２４】
更に、前記絶縁体基板は、セラミックスであることが好ましい（請求項８）。
【００２５】
また、前記絶縁体基板は、アルミナが主成分であることが好ましい（請求項９）。
【００２６】
そして、前記接着剤は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであることが好ましい（請求項１０）。
【００２７】
更に、前記複合化された圧電基板は、加熱後の反りの値が１２０μｍ以下であることが好ましい（請求項１１）。
【００２８】
また、本発明では、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、前記貼り合わせた基板を加熱して接着剤を固化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記圧電基板として、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上のものを、前記絶縁体基板として、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いる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（請求項１２）。
【００２９】
そして、前記圧電基板として、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いることが好ましい（請求項１３）。
【００３０】
また、前記接着剤として、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上となるものを用いることが好ましい（請求項１４）。
【００３１】
更に、前記圧電基板を、厚さが１００μｍ以下とすることが好ましい（請求項１５）。
【００３２】
また、前記加熱処理は、前記接着剤のガラス転位温度が１００℃以上になる条件で行われたことが好ましい（請求項１６）。
【００３３】
そして、前記加熱処理は、加熱後の複合化された圧電基板の反りの量が１２０μｍ以下となる温度で行われたことが好ましい（請求項１７）。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、熱処理後の反りの増加量が小さく、かつ安価な複合圧電基板を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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、かつ安価な複合圧電基板の開発が待たれていた。
【００３６】
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を生じ、特に加熱後に圧電基板の表面電位が維持され、圧電基板が反ってしまう。
【００３７】
一方、複合圧電基板では、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となり、この応力は圧電基板に表面電荷を生じさせる。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
しかし、本発明者らは、圧電基板の導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上、絶縁体基板の導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の場合、圧電基板の焦電性を抑制することができること、またこのような圧電基板を用いた複合圧電基板は、周囲温度が変化するとバイメタルの様に変形を生じるが、焦電効果による帯電がほとんど生じず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ため、ほぼ元の形状に戻って反りがほとんど発生しないものとすることができることを知見し、本発明を完成させた。
【００４０】
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、本発明の複合圧電基板の概略を示した図である。
本発明の複合圧電基板１０は、少なくとも、圧電基板１１と絶縁体基板１２が接着剤１３を介して貼り合わされたものであって、圧電基板１１は導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上、絶縁体基板には導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いたものである。
【００４１】
ここで、圧電基板の導電率を５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下とすることができる。
【００４２】
このような本発明の複合化された圧電基板は、圧電基板の焦電性効果が極めて小さく、温度差により生じた電荷が消滅しやすいため、本発明の複合化された圧電基板は周囲温度が変化するとバイメタルの様に変形を生じるが、焦電効果による帯電が生じにくい。
従って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、本発明の複合化された圧電基板はほぼ元の形状に戻るため、ＳＡＷデバイスとして好適である。
【００４３】
また、本発明の別の実施形態は、前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３のいずれか１つからなるものとすることができる。
前記圧電基板が、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３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出来る。
【００４４】
そして、圧電基板は１００μｍ以下の厚みとすることができる。
上述のように、本発明の複合化された圧電基板は、熱処理を行った場合であっても反りが小さいものであるため、圧電基板の厚さを１００μｍ以下としても、圧電基板に割れ等の不良が発生する可能性が抑制されたものとすることができる。このため、複合化された圧電基板に占める圧電基板のコストの低減を図ることができる。
【００４５】
更に、圧電基板として、焦電性を有したものを用いることができる。
圧電基板が焦電性を有していても、本発明の複合化された圧電基板は、熱処理での表面電荷による反りが発生することが抑制できる。
【００４６】
また、本発明の別の実施形態は、前記本発明の複合化された圧電基板において、前記絶縁体基板の熱膨張率は圧電基板の熱膨張率より小さいことを特徴とする複合化された圧電基板である。
一般的に、硬い接着剤を用いた複合化された圧電基板は、加熱後に変形しやすくなる。
しかし上述したように、絶縁体基板の熱膨張率が圧電基板の熱膨張率より小さければ、熱処理後の反りの増加量が小さな安価な複合化された圧電基板を提供することが可能となる。
【００４７】
そして、前記接着剤の硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上であることを特徴とする複合化された圧電基板が、本発明によって提供される。
本発明のように、硬化後の前記接着剤が−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上と大きなヤング率を有することで、支持基板である前記絶縁体基板は、前記圧電基板の膨張を抑制することが出来、温度特性改善効果を有する複合化された圧電基板が得られる。かつ前記複合化された圧電基板を熱処理した後の反り増加量が小さく、安価な複合化された圧電基板を提供することが出来る。
ここでＳＡＷデバイスの動作温度範囲は−４０℃以上１３０℃であることから、その間の温度において硬化後の前記接着剤が５００ＭＰａ以上のヤング率を持つことが重要である。前記ヤング率が５００ＭＰａより大きければ、接着剤が絶縁体基板や圧電基板に比べて柔らかいため支持基板である前記絶縁体基板は前記圧電基板の膨張を抑制することが出来、複合化された圧電基板は温度特性改善効果を有するものとなる。
【００４８】
また、前記接着剤の加熱後のガラス転移温度が１００℃以上であることを特徴とする複合化された圧電基板が提供される。
このように、加熱後のガラス転位温度が１００℃以上であれば、接着剤層を硬いものとすることができるため、反りを更に小さなものとすることができる。
【００４９】
そして、前記接着剤は、特に限定されず、非導電性のものを用いることができる。
【００５０】
また、本発明の別の実施形態は、前記絶縁体基板が、アルミナが主成分であること、ももしくはセラミックスからなることを特徴とする複合化された圧電基板を提供する。
このように、安価でヤング率が約２００〜４００ＧＰａと大きく硬い、アルミナを主成分とする絶縁体基板や、絶縁性で安価なセラミックスを支持基板として用いることにより、複合化された圧電基板を熱処理した後の反り増加量が小さく、安価な複合化された圧電基板とすることが出来る。
【００５１】
更に、加熱後の変形が反りの値で１２０μｍ以下となる温度で加熱されたことを特徴とする複合化された圧電基板を提供する。
このように加熱後の変形が反りの値で１２０μｍ以下となる温度で加熱されたことを特徴とする複合化された圧電基板であれば、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問題を回避できる。
【００５２】
また、本発明では、圧電基板を、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板に接着剤で貼り合せたのちに該接着剤を加熱硬化させてできる複合化された圧電基板の製造方法において圧電基板として導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上の基板を用いる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。
これにより、複合化された圧電基板を熱処理した後の反り増加量が小さく、加熱しても圧電基板が割れない、安価な複合化された圧電基板を提供することが出来る。
【００５３】
この場合、特に圧電基板として導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であるものを用いて製造されたことを特徴とする複合化された圧電基板は、圧電基板の温度変化による表面電位発生が抑制されることから、特に導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上の圧電基板が好ましく、前記圧電基板の導電率が１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であれば、圧電基板の機械的強度が更に保たれるため、より好ましいためである。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が１０１５Ωｃｍ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２×１０−１１［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。
【００５５】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートによって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、前述の接着剤を同様に塗布し、アルミナ基板の接着剤塗布面とＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００５６】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層の厚さは一様に５μｍだった。
【００５７】
そして、この複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００５８】
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃の雰囲気下にて測定したところ、３０μｍであった。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、５０μｍであった。
【００５９】
（実施例２）
圧電基板として導電率が２×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］である直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた以外は実施例１と同様に複合圧電基板を作製した。
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。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、７０μｍであった。
【００６０】
（実施例３）
圧電基板として導電率が１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］である直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた以外は実施例１と同様の手順で複合圧電基板を作製した。
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。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、５０μｍであった。
【００６１】
（比較例１）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が１０１５Ωｃｍ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。
【００６２】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートによって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、接着剤を同様に塗布し、アルミナ基板の接着剤塗布面とＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００６３】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層の厚さは一様に５μｍだった。
【００６４】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００６５】
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。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、７００μｍであった。
【００６６】
（実施例４）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が１０１５Ωｃｍ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２×１０−１１［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となるよう貼り合わせ面のＲａが０．１ｎｍなるよう仕上げた。
【００６７】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートによって貼り合わせ面上に均一に塗布した。
また、ＬｉＴａＯ３基板の貼り合わせ面を洗浄し、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ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００６８】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に４μｍの厚さだった。
【００６９】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００７０】
また、実施例１から４で得られた複合化された圧電基板上に中心周波数１ＧＨｚのＳＡＷ共振子を作製し１ｍｍ角のチップ状に加工して−３０〜８５℃の温度特性を測定したところ、共振周波数の温度係数は１０ｐｐｍ／℃、反共振周波数の温度係数は３０ｐｐｍ／℃であった。
比較のために３６°回転ＹカットＬｉＴａＯ３に前記と同様な中心周波数１ＧＨｚの共振子を作製し１ｍｍ角のチップ状に加工して−３０〜８５℃の温度特性を測定したところ共振周波数の温度係数は３５ｐｐｍ／℃、反共振周波数の温度係数は５０ｐｐｍ／℃であった。
【００７１】
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、２５μｍであった。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、４５μｍであった。
【００７２】
（比較例２）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が５×１０１３Ωｃｍ（導電率２×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］）に加工した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となるよう貼り合わせ面のＲａが０．１ｎｍになるよう仕上げた。
【００７３】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする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、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ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００７４】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に４μｍの厚さだった。
【００７５】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００７６】
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、２５０μｍであった。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、６００μｍであった。
【００７７】
上述の実施例１〜４、比較例１，２の複合圧電基板の圧電基板の導電率と２３℃における反りと１８０℃で２時間加熱して冷却した後の反りの関係を図２に示す。
図２に示したように、実施例１〜４の複合圧電基板は加熱前は反りが２５〜３０μｍと安定していたのに対し、比較例１，２の複合圧電基板は加熱前でも反りが２５０μｍ以上発生していた。
そして比較例１，２の場合、加熱後は反りが６００〜７００μｍとなっており、ステージに吸着させることが難しいものとなった。これに対して、実施例１〜４の複合圧電基板は、反りは５０μｍ程度であり、ハンドリングは容易であった。
【００７８】
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包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の複合化された圧電基板の概略を示した図である。
【図２】本発明の実施例１〜４、比較例１，２に記載の複合圧電基板に用いられた圧電基板の導電率と、２３℃での反り及び１８０℃で２時間加熱して冷却した後の反りの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０…複合化された圧電基板、 １１…圧電基板、 １２…絶縁体基板、 １３…接着剤。
【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）に関するものであり、特に弾性表面波デバイス等に用いられる複合化された圧電基板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）。
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。
【０００４】
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。
【０００５】
ここで、複合圧電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、その後のダイシング工程などで複合圧電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。
【０００６】
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。サファイア基板は線熱膨張係数が小さいため、熱処理時の反りは小さい。しかし高価なため、安価な複合圧電基板とならず、これはこれで問題があった。
そして、近年、更に反りを低減させた複合圧電基板が求められていた。
【０００７】
また、特許文献２には櫛形電極と該櫛形電極に配線パターンを介して接続された第１の電極パッドとが形成された圧電基板を有する弾性表面波デバイスにおいて、前記第１の電極パッドのうち少なくとも１つがグランドパターンと接続されておらず、前記圧電基板の導電率が１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１０−６［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする弾性表面波デバイスが開示されている。
【０００８】
また、特許文献２の別の発明では、前記第１の電極パッドと接続される第２の電極パッドが形成された基板（ベース基板）を有し、前記圧電基板は少なくとも前記櫛形電極を取り囲むように形成された第１の層を有し、前記基板は前記櫛形電極と対応する領域に形成された第２の層を有し、前記圧電基板と前記基板とが前記第１及び第２の層を接合することで貼り合わされていることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波デバイスが開示されている。
【０００９】
ここで、ベース基板には、ＳＡＷデバイスのパッケージ等として従来使用されているようなセラミックス，アルミニウム・セラミックス（アルミナ），ビスマスイミド・トリアジンレジン，ポリフェニレンエーテル，ポリイミド樹脂，ガラスエポキシ，又はガラスクロス等のうち何れか１つ以上を主成分とした絶縁体基板を用いることが可能であり、シリコン基板を用いた場合、シリコン基板が持つ抵抗成分によりフィルタ特性が劣化することを防止するために、１０００Ω・ｃｍ以上の抵抗率のシリコン材料を用いると良いとされる。
すなわち、特許文献２では導電率が１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１０−６［Ω−１・ｃｍ−１］以下の圧電基板が配線を介してセラミッスクなどのベース基板とが、圧電基板の櫛形電極を取り囲むように形成された第１の層とベース基板に前記の櫛形電極と対応する領域に形成された第２の層を介して接合された弾性表面波デバイスが開示されている。
また、前記の圧電基板及びベース基板の接合には、樹脂等の接着材料を用いることも可能であるとされる。
【００１０】
前記実施形態の例として前記圧電基板は厚さ２５０μｍのＬｉＴａＯ３基板、ベース基板に厚さ２５０μｍのシリコン基板を使用することが開示されている。
前記は、圧電基板とベース基板を貼り合わせウエハレベルでのＳＡＷデバイスの製造が可能とし、フィルタ特性が低下することを防止しつつ、焦電を解消できる弾性表面波デバイス及びその製造方法を実現することができるという優れた発明である。
しかしながら、本発明の圧電基板とベース基板を貼り合わせ構造は、ＳＡＷデバイスの温度特性の改善目的の構造とは異なる。また、圧電体の導電率が大きすぎると結晶が脆くなる問題がある。
【００１１】
次に、特許文献３には、櫛形電極と該櫛形電極に電気的に接続された第１の電極パッドとが第１の主面上に形成された圧電基板と、前記第１の電極パッドと接続される第２の電極パッドが第２の主面上に形成されたベース基板とを有する弾性表面波デバイスであって、前記櫛形電極を取り囲むように前記第１の主面上に形成された第１の膜と、前記第１及び第２の電極パッドを貼り合わせた際に前記第１の膜と対応する前記第２の主面上の領域に形成された第２の膜とを有し、前記第１及び第２の膜の表面に活性化処理が施されており、前記第１及び第２の膜の前記活性化処理が施された面を接合することで前記櫛形電極が封止されていることを特徴とする弾性表面波デバイスが開示されている。
【００１２】
ここで、前記圧電基板と、ベース基板は樹脂等の接着剤を用いることも可能であるとされる。
また、圧電基板の例としてＬｉＴａＯ３基板を用いたとき、前記ＬｉＴａＯ３基板の比抵抗が１０−１４〜１０−７［Ω・ｍ］という基板を用いた場合では、配線パターンを形成する工程を省略し、製造方法を簡略化することもできるとされる。
【００１３】
また、特許文献３の別の発明では、前記圧電基板の前記第１の主面と反対側の主面に接合されたシリコン基板又はサファイア基板を有し、前記圧電基板と前記シリコン基板又は前記サファイア基板との接合面に活性化処理が施されていることを特徴とする弾性表面波デバイスが開示されている。
すなわち特許文献３には、圧電基板とベース基板を貼り合わせウエハレベルでのＳＡＷデバイスの製造を可能とし、圧電基板として圧電基板に接合されたシリコン基板又はサファイア基板の複合化された圧電基板構造を用いることで温度特性を向上した弾性表面波デバイス及びその製造方法を実現することができるという優れた発明が開示されている。
【００１４】
しかしながら、前記発明ではサファイア基板や高抵抗のシリコン基板が高価であり、また複合化された圧電基板構造は高度な直接接合技術を用いているため安価な複合化された圧電基板が得られにくいという問題がある。
【００１５】
【特許文献１】特許公報３９２９９８３号公報
【特許文献２】特開２００４−３６４０４１号公報
【特許文献３】特開２００６−２４６５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、熱処理後の反り増加量が小さく、かつ安価な複合圧電基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明では、少なくとも、圧電基板と絶縁体基板が接着剤を介して貼り合わされた複合化された圧電基板であって、前記圧電基板は、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上であり、また前記絶縁体基板は、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする複合化された圧電基板を提供する（請求項１）。
【００１８】
ここで、前記圧電基板は、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることが好ましい（請求項２）。
【００１９】
また、前記圧電基板は、焦電性を示すものであることが好ましい（請求項３）。
【００２０】
そして、前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３のいずれかからなるものであることが好ましい（請求項４）。
【００２１】
更に、前記絶縁体基板は、熱膨張率が前記圧電基板の熱膨張率より小さいものであることが好ましい（請求項５）。
【００２２】
また、前記接着剤は、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上であることが好ましい（請求項６）。
【００２３】
そして、前記圧電基板は、厚さが１００μｍ以下であることが好ましい（請求項７）。
【００２４】
更に、前記絶縁体基板は、セラミックスであることが好ましい（請求項８）。
【００２５】
また、前記絶縁体基板は、アルミナが主成分であることが好ましい（請求項９）。
【００２６】
そして、前記接着剤は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであることが好ましい（請求項１０）。
【００２７】
更に、前記複合化された圧電基板は、加熱後の反りの値が１２０μｍ以下であることが好ましい（請求項１１）。
【００２８】
また、本発明では、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、前記貼り合わせた基板を加熱して接着剤を固化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、前記圧電基板として、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上のものを、前記絶縁体基板として、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いる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（請求項１２）。
【００２９】
そして、前記圧電基板として、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いることが好ましい（請求項１３）。
【００３０】
また、前記接着剤として、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上となるものを用いることが好ましい（請求項１４）。
【００３１】
更に、前記圧電基板を、厚さが１００μｍ以下とすることが好ましい（請求項１５）。
【００３２】
また、前記加熱処理は、前記接着剤のガラス転位温度が１００℃以上になる条件で行われたことが好ましい（請求項１６）。
【００３３】
そして、前記加熱処理は、加熱後の複合化された圧電基板の反りの量が１２０μｍ以下となる温度で行われたことが好ましい（請求項１７）。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、本発明によれば、熱処理後の反りの増加量が小さく、かつ安価な複合圧電基板を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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、かつ安価な複合圧電基板の開発が待たれていた。
【００３６】
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を生じ、特に加熱後に圧電基板の表面電位が維持され、圧電基板が反ってしまう。
【００３７】
一方、複合圧電基板では、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となり、この応力は圧電基板に表面電荷を生じさせる。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
しかし、本発明者らは、圧電基板の導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上、絶縁体基板の導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の場合、圧電基板の焦電性を抑制することができること、またこのような圧電基板を用いた複合圧電基板は、周囲温度が変化するとバイメタルの様に変形を生じるが、焦電効果による帯電がほとんど生じず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ため、ほぼ元の形状に戻って反りがほとんど発生しないものとすることができることを知見し、本発明を完成させた。
【００４０】
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、本発明の複合圧電基板の概略を示した図である。
本発明の複合圧電基板１０は、少なくとも、圧電基板１１と絶縁体基板１２が接着剤１３を介して貼り合わされたものであって、圧電基板１１は導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上、絶縁体基板には導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いたものである。
【００４１】
ここで、圧電基板の導電率を５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下とすることができる。
【００４２】
このような本発明の複合化された圧電基板は、圧電基板の焦電性効果が極めて小さく、温度差により生じた電荷が消滅しやすいため、本発明の複合化された圧電基板は周囲温度が変化するとバイメタルの様に変形を生じるが、焦電効果による帯電が生じにくい。
従って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、本発明の複合化された圧電基板はほぼ元の形状に戻るため、ＳＡＷデバイスとして好適である。
【００４３】
また、本発明の別の実施形態は、前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３のいずれか１つからなるものとすることができる。
前記圧電基板が、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３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出来る。
【００４４】
そして、圧電基板は１００μｍ以下の厚みとすることができる。
上述のように、本発明の複合化された圧電基板は、熱処理を行った場合であっても反りが小さいものであるため、圧電基板の厚さを１００μｍ以下としても、圧電基板に割れ等の不良が発生する可能性が抑制されたものとすることができる。このため、複合化された圧電基板に占める圧電基板のコストの低減を図ることができる。
【００４５】
更に、圧電基板として、焦電性を有したものを用いることができる。
圧電基板が焦電性を有していても、本発明の複合化された圧電基板は、熱処理での表面電荷による反りが発生することが抑制できる。
【００４６】
また、本発明の別の実施形態は、前記本発明の複合化された圧電基板において、前記絶縁体基板の熱膨張率は圧電基板の熱膨張率より小さいことを特徴とする複合化された圧電基板である。
一般的に、硬い接着剤を用いた複合化された圧電基板は、加熱後に変形しやすくなる。
しかし上述したように、絶縁体基板の熱膨張率が圧電基板の熱膨張率より小さければ、熱処理後の反りの増加量が小さな安価な複合化された圧電基板を提供することが可能となる。
【００４７】
そして、前記接着剤の硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上であることを特徴とする複合化された圧電基板が、本発明によって提供される。
本発明のように、硬化後の前記接着剤が−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上と大きなヤング率を有することで、支持基板である前記絶縁体基板は、前記圧電基板の膨張を抑制することが出来、温度特性改善効果を有する複合化された圧電基板が得られる。かつ前記複合化された圧電基板を熱処理した後の反り増加量が小さく、安価な複合化された圧電基板を提供することが出来る。
ここでＳＡＷデバイスの動作温度範囲は−４０℃以上１３０℃であることから、その間の温度において硬化後の前記接着剤が５００ＭＰａ以上のヤング率を持つことが重要である。前記ヤング率が５００ＭＰａより大きければ、接着剤が絶縁体基板や圧電基板に比べて柔らかいため支持基板である前記絶縁体基板は前記圧電基板の膨張を抑制することが出来、複合化された圧電基板は温度特性改善効果を有するものとなる。
【００４８】
また、前記接着剤の加熱後のガラス転移温度が１００℃以上であることを特徴とする複合化された圧電基板が提供される。
このように、加熱後のガラス転位温度が１００℃以上であれば、接着剤層を硬いものとすることができるため、反りを更に小さなものとすることができる。
【００４９】
そして、前記接着剤は、特に限定されず、非導電性のものを用いることができる。
【００５０】
また、本発明の別の実施形態は、前記絶縁体基板が、アルミナが主成分であること、ももしくはセラミックスからなることを特徴とする複合化された圧電基板を提供する。
このように、安価でヤング率が約２００〜４００ＧＰａと大きく硬い、アルミナを主成分とする絶縁体基板や、絶縁性で安価なセラミックスを支持基板として用いることにより、複合化された圧電基板を熱処理した後の反り増加量が小さく、安価な複合化された圧電基板とすることが出来る。
【００５１】
更に、加熱後の変形が反りの値で１２０μｍ以下となる温度で加熱されたことを特徴とする複合化された圧電基板を提供する。
このように加熱後の変形が反りの値で１２０μｍ以下となる温度で加熱されたことを特徴とする複合化された圧電基板であれば、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問題を回避できる。
【００５２】
また、本発明では、圧電基板を、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下の絶縁体基板に接着剤で貼り合せたのちに該接着剤を加熱硬化させてできる複合化された圧電基板の製造方法において圧電基板として導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上の基板を用いる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。
これにより、複合化された圧電基板を熱処理した後の反り増加量が小さく、加熱しても圧電基板が割れない、安価な複合化された圧電基板を提供することが出来る。
【００５３】
この場合、特に圧電基板として導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であるものを用いて製造されたことを特徴とする複合化された圧電基板は、圧電基板の温度変化による表面電位発生が抑制されることから、特に導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上の圧電基板が好ましく、前記圧電基板の導電率が１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であれば、圧電基板の機械的強度が更に保たれるため、より好ましいためである。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が１０１５Ωｃｍ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２×１０−１１［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。
【００５５】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートによって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、前述の接着剤を同様に塗布し、アルミナ基板の接着剤塗布面とＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００５６】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層の厚さは一様に５μｍだった。
【００５７】
そして、この複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００５８】
この複合圧電基板の反りを周囲温度２３℃の雰囲気下にて測定したところ、３０μｍであった。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、５０μｍであった。
【００５９】
（実施例２）
圧電基板として導電率が２×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］である直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた以外は実施例１と同様に複合圧電基板を作製した。
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。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、７０μｍであった。
【００６０】
（実施例３）
圧電基板として導電率が１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］である直径４インチ（１００ｍｍ）の３６°回転Ｙカットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）基板を用いた以外は実施例１と同様の手順で複合圧電基板を作製した。
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。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、５０μｍであった。
【００６１】
（比較例１）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が１０１５Ωｃｍ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。
【００６２】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートによって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、接着剤を同様に塗布し、アルミナ基板の接着剤塗布面とＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００６３】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層の厚さは一様に５μｍだった。
【００６４】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００６５】
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。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、７００μｍであった。
【００６６】
（実施例４）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が１０１５Ωｃｍ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２×１０−１１［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となるよう貼り合わせ面のＲａが０．１ｎｍなるよう仕上げた。
【００６７】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする紫外線硬化接着剤をスピンコートによって貼り合わせ面上に均一に塗布した。
また、ＬｉＴａＯ３基板の貼り合わせ面を洗浄し、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ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００６８】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に４μｍの厚さだった。
【００６９】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００７０】
また、実施例１から４で得られた複合化された圧電基板上に中心周波数１ＧＨｚのＳＡＷ共振子を作製し１ｍｍ角のチップ状に加工して−３０〜８５℃の温度特性を測定したところ、共振周波数の温度係数は１０ｐｐｍ／℃、反共振周波数の温度係数は３０ｐｐｍ／℃であった。
比較のために３６°回転ＹカットＬｉＴａＯ３に前記と同様な中心周波数１ＧＨｚの共振子を作製し１ｍｍ角のチップ状に加工して−３０〜８５℃の温度特性を測定したところ共振周波数の温度係数は３５ｐｐｍ／℃、反共振周波数の温度係数は５０ｐｐｍ／℃であった。
【００７１】
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、２５μｍであった。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、４５μｍであった。
【００７２】
（比較例２）
直径４インチ（１００ｍｍ）で厚さが２１５μｍ、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、ヤング率が３４０ＧＰａ、抵抗率が５×１０１３Ωｃｍ（導電率２×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］）に加工した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となるよう貼り合わせ面のＲａが０．１ｎｍになるよう仕上げた。
【００７３】
そして、前記アルミナ基板にエポキシを主成分とする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、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ＬｉＴａＯ３基板の接着剤塗布面を貼り合わせた。
【００７４】
次に、この貼り合わせた複合圧電基板に、照度５０ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を５分間照射し、接着剤を硬化させた。このとき貼り合わせた基板面内で接着剤の層は一様に４μｍの厚さだった。
【００７５】
そして、この前記複合圧電基板を面取り加工した後、この貼り合わせ基板を１２０℃の温度で２時間キュア処理をおこなった。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。
【００７６】
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、２５０μｍであった。
次にこの複合圧電基板を１８０℃で２時間大気中で加熱し室温に冷却した後に前記と同様に反りを周囲温度２３℃にて測定したところ、６００μｍであった。
【００７７】
上述の実施例１〜４、比較例１，２の複合圧電基板の圧電基板の導電率と２３℃における反りと１８０℃で２時間加熱して冷却した後の反りの関係を図２に示す。
図２に示したように、実施例１〜４の複合圧電基板は加熱前は反りが２５〜３０μｍと安定していたのに対し、比較例１，２の複合圧電基板は加熱前でも反りが２５０μｍ以上発生していた。
そして比較例１，２の場合、加熱後は反りが６００〜７００μｍとなっており、ステージに吸着させることが難しいものとなった。これに対して、実施例１〜４の複合圧電基板は、反りは５０μｍ程度であり、ハンドリングは容易であった。
【００７８】
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包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の複合化された圧電基板の概略を示した図である。
【図２】本発明の実施例１〜４、比較例１，２に記載の複合圧電基板に用いられた圧電基板の導電率と、２３℃での反り及び１８０℃で２時間加熱して冷却した後の反りの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０…複合化された圧電基板、 １１…圧電基板、 １２…絶縁体基板、 １３…接着剤。
【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が接着剤を介して貼り合わされた複合化された圧電基板であって、
前記圧電基板は、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上であり、また前記絶縁体基板は、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする複合化された圧電基板。
【請求項２】
前記圧電基板は、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であ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。
【請求項３】
前記圧電基板は、焦電性を示すものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合化された圧電基板。
【請求項４】
前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３のいずれかからなるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項５】
前記絶縁体基板は、熱膨張率が前記圧電基板の熱膨張率より小さいものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項６】
前記接着剤は、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項７】
前記圧電基板は、厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項８】
前記絶縁体基板は、セラミックスであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項９】
前記絶縁体基板は、アルミナが主成分であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項１０】
前記接着剤は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項１１】
加熱後の反りの値が、１２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項１２】
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を加熱して接着剤を固化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、
前記圧電基板として、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上のものを、
前記絶縁体基板として、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いる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１３】
前記圧電基板として、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いることを特徴とする請求項１２に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１４】
前記接着剤として、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上となるものを用いることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１５】
前記圧電基板を、厚さが１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１６】
前記加熱処理は、前記接着剤のガラス転位温度が１００℃以上になる条件で行われたことを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１７】
前記加熱処理は、加熱後の複合化された圧電基板の反りの量が１２０μｍ以下となる温度で行われたことを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれか１項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が接着剤を介して貼り合わされた複合化された圧電基板であって、
前記圧電基板は、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上であり、また前記絶縁体基板は、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下であることを特徴とする複合化された圧電基板。
【請求項２】
前記圧電基板は、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下であ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。
【請求項３】
前記圧電基板は、焦電性を示すものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の複合化された圧電基板。
【請求項４】
前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３のいずれかからなるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項５】
前記絶縁体基板は、熱膨張率が前記圧電基板の熱膨張率より小さいものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項６】
前記接着剤は、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項７】
前記圧電基板は、厚さが１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項８】
前記絶縁体基板は、セラミックスであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項９】
前記絶縁体基板は、アルミナが主成分であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項１０】
前記接着剤は、ガラス転移温度が１００℃以上のものであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項１１】
加熱後の反りの値が、１２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板。
【請求項１２】
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を加熱して接着剤を固化させる複合化された圧電基板の製造方法であって、
前記圧電基板として、導電率が１×１０−１３［Ω−１・ｃｍ−１］以上のものを、
前記絶縁体基板として、導電率が１×１０−１４［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いる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１３】
前記圧電基板として、導電率が５×１０−１２［Ω−１・ｃｍ−１］以上１×１０−１０［Ω−１・ｃｍ−１］以下のものを用いることを特徴とする請求項１２に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１４】
前記接着剤として、硬化後のヤング率が温度−４０℃以上１３０℃以下で５００ＭＰａ以上となるものを用いることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１５】
前記圧電基板を、厚さが１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１６】
前記加熱処理は、前記接着剤のガラス転位温度が１００℃以上になる条件で行われたことを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【請求項１７】
前記加熱処理は、加熱後の複合化された圧電基板の反りの量が１２０μｍ以下となる温度で行われたことを特徴とする請求項１２ないし請求項１６のいずれか１項に記載の複合化された圧電基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−６８４８４（Ｐ２０１０−６８４８４Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３５６５９（Ｐ２００８−２３５６５９）
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【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３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【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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