復(fù)合基板、壓電裝置及復(fù)合基板的制造方法
【專(zhuān)利摘要】復(fù)合基板10具有：壓電基板12；以及支持層14，所述支持層14接合于壓電基板12上，由在接合面內(nèi)不具有結(jié)晶各向異性的材料制成，厚度小于壓電基板12。此外，壓電基板12與支持層14通過(guò)粘著層16相接合。復(fù)合基板10的總厚度為180μm以下。將壓電基板12的厚度設(shè)為t1，將支持層14的厚度設(shè)為t2時(shí)，基材厚度比Tr＝t2/(t1+t2)為0.1以上且0.4以下。厚度t1為100μm以下。厚度t2為50μm以下。支持層14由硼硅玻璃、石英玻璃等玻璃、Si、SiO2、藍(lán)寶石、陶瓷、銅等金屬等形成。
【專(zhuān)利說(shuō)明】復(fù)合基板、壓電裝置及復(fù)合基板的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合基板、壓電裝置及復(fù)合基板的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]一直以來(lái)，已知有使用壓電基板的傳感器、彈性表面波裝置等壓電裝置。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載了在壓電基板上制造有梳齒狀激發(fā)電極(IDT電極)的彈性表面波元件。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-128809號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]壓電裝置也被用作手機(jī)使用的電子部件，需要其更加小型化。然而，例如作為一種彈性表面波裝置的SAW濾波器，由于其元件的大小取決于操作頻率，故減少安裝面積是困難的。因此，為了小型化(減小體積)，要求薄型化(low profile)，將來(lái)要求將元件的厚度制成ΙΟΟμπι以下。然而，如果壓電基板的厚度變薄，那么具有各向異性的單晶材料例如LiTaO3和LiNbO3等易于產(chǎn)生裂紋等，從而變得難以處理。由此，要求LiTaO3或LiNbO3等壓電基板較薄并且不易破裂。
[0008]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而作的發(fā)明，其主要目的在于提供一種較薄并且可抑制裂紋產(chǎn)生的復(fù)合基板。
[0009]解決課題的方法
[0010]本發(fā)明的復(fù)合基板具有:壓電基板；以及支持層，所述支持層接合于所述壓電基板上，由在接合面內(nèi)不具有結(jié)晶各向異性的材料制成，厚度在壓電基板厚度以下。
[0011]本發(fā)明的壓電裝置具有:上述的本發(fā)明的復(fù)合基板以及形成于所述壓電基板上的電極。
[0012]本發(fā)明的復(fù)合基板的制造方法包括:
[0013](I)在壓電基板上形成支持層的步驟，所述支持層由在與該壓電體的接合面內(nèi)不具有結(jié)晶各向異性的材料制成；以及⑵對(duì)所述壓電基板的表面進(jìn)行研磨的步驟，
[0014]其中，所述支持層的厚度在所述步驟(I)中形成為所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度以下，或者在所述步驟(2)或所述步驟(2)前后通過(guò)研磨該支持層的表面以使支持層的厚度為所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度以下。
[0015]發(fā)明效果
[0016]在本發(fā)明的復(fù)合基板中，由在接合面內(nèi)不具有各向異性的材料制成的支持層與例如鉭酸鋰(LiTaO3，也記作LT)、鈮酸鋰(LiNbO3，也記作LN)等壓電體相比，不易產(chǎn)生裂紋。因此，壓電基板可用支持層增強(qiáng)。由此，可薄化復(fù)合基板，并且與壓電基板不具有支持層的情況相比，可抑制壓電基板中產(chǎn)生裂紋。此外，本發(fā)明的復(fù)合基板可將壓電基板薄化至在壓電基板不具有支持層的情況中會(huì)產(chǎn)生裂紋的厚度而不產(chǎn)生裂紋。由于復(fù)合基板如上所述較薄并且不易破裂，故本發(fā)明的壓電裝置可制成比以往更加薄型化的壓電裝置。通過(guò)本發(fā)明的復(fù)合基板的制造方法，可以相對(duì)簡(jiǎn)單地制造上述復(fù)合基板。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為表不復(fù)合基板10的一個(gè)例子的說(shuō)明圖。
[0018]圖2為圖1的八-六截面圖。
[0019]圖3為表示復(fù)合基板110的截面的一個(gè)例子的說(shuō)明圖，該復(fù)合基板通過(guò)用直接接合方式來(lái)接合壓電基板12和支持層14獲得。
[0020]圖4為表示將復(fù)合基板10用作作為彈性表面波裝置的單埠湖諧振器30的集合體時(shí)的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
[0021]圖5為表示實(shí)施例1中改變基材厚度比作的情況下的基材厚度比作與最大位移之間關(guān)系的圖。
[0022]符號(hào)說(shuō)明
[0023]10，110復(fù)合基板、12壓電基板、14支持層、16粘著層、30單埠湖諧振器、32，34101電極、36反射電極

【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明的復(fù)合基板具有:壓電基板；以及支持層，所述支持層接合于所述壓電基板上，由在接合面內(nèi)不具有結(jié)晶各向異性的材料制成，厚度在壓電基板厚度以下。優(yōu)選支持層的厚度小于壓電基板。支持層越薄，越可減薄復(fù)合基板整體。因?yàn)橹С謱拥暮穸冗^(guò)薄會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的機(jī)械脆性，故將所述壓電基板的厚度設(shè)為11，將該支持層的厚度設(shè)為12時(shí)，基材厚度比作=12/(11+12)優(yōu)選為0.1以上。進(jìn)一步地，由于加熱復(fù)合基板時(shí)壓電基板與支持層之間的熱膨脹系數(shù)差所導(dǎo)致的翹曲變得過(guò)大，故基材厚度比作優(yōu)選為0.4以下，更優(yōu)選為0.3以下?；暮穸缺茸鲀?yōu)選為0.1以上且0.4以下，更優(yōu)選為0.1以上且0.3以下。壓電基板的厚度七1沒(méi)有特別限制，例如為100 ^以下，也可為50?70 支持層的厚度七2沒(méi)有特別限制，例如為50 ^ 0以下，也可為10?20 ^ 0。壓電基板的尺寸沒(méi)有特別限制，例如直徑為50?150臟。支持層的尺寸沒(méi)有特別限制，例如直徑為50?15011^
[0025]本發(fā)明的復(fù)合基板的總厚度可為180^111以下，也可為100^111以下。復(fù)合基板的總厚度越薄，越可對(duì)使用其的裝置進(jìn)行薄型化。此外，在壓電基板與支持層通過(guò)粘著層接合的復(fù)合基板中，壓電基板、支持層以及粘著層的總厚度為復(fù)合基板整體的厚度。此外，在壓電基板與支持層通過(guò)直接接合方式接合的復(fù)合基板中，壓電基板與支持層的總厚度為復(fù)合基板整體的厚度。
[0026]在本發(fā)明的復(fù)合基板中，作為壓電基板，可例舉鉭酸鋰也記作11)、鈮酸鋰他03，也記作110、1^-11固溶體單晶、硼酸鋰、硅酸鎵鑭、水晶等。在將復(fù)合基板用于3八I濾波器等彈性表面波裝置的情況中，優(yōu)選口或⑶。由于口和⑶的彈性表面波的傳播速度快、機(jī)電耦合系數(shù)大，故其適合用于高頻率且寬頻帶頻率的彈性表面波裝置。
[0027]在本發(fā)明的復(fù)合基板中，作為支持層，可例舉硼硅玻璃和石英玻璃等玻璃、31、3102、藍(lán)寶石、陶瓷等。作為陶瓷，可例舉氮化鋁、氧化鋁、2=0和31(:等。如果支持層的材料與壓電基板的熱膨脹系數(shù)相近，那么可抑制復(fù)合基板加熱時(shí)的翹曲。
[0028]本發(fā)明的復(fù)合基板可為近似圓盤(pán)狀的晶片，也可具有定向平面(OF)。此外，本發(fā)明的復(fù)合基板可以是從晶片中切割出的狀態(tài)。
[0029]本發(fā)明的制造方法包括:(1)在壓電基板上形成支持層的步驟，所述支持層由在與該壓電體的接合面內(nèi)不具有結(jié)晶各向異性的材料制成；以及(2)對(duì)所述壓電基板的表面進(jìn)行研磨的步驟，其中，所述支持層的厚度在所述步驟(I)中形成為所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度以下，或者在所述步驟(2)或所述步驟(2)前后通過(guò)研磨該支持層的表面以使支持層的厚度為所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度以下。此外，優(yōu)選所述支持層的厚度在所述步驟(I)中形成為小于所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度，或者在所述步驟(2)或所述步驟(2)前后通過(guò)研磨該支持層的表面以使支持層的厚度小于所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度。
[0030]在本發(fā)明的復(fù)合基板的制造方法中，在上述步驟(I)中，可通過(guò)粘著層來(lái)間接接合壓電基板和支持層從而在壓電基板上形成支持層，也可以通過(guò)所謂直接接合的接合方式在壓電基板上形成支持層。直接接合技術(shù)可使用例如通過(guò)等離子處理來(lái)活化表面以實(shí)現(xiàn)常溫下接合的表面活化接合技術(shù)。
[0031]在壓電基板上形成支持層之后，在上述步驟(2)中，通過(guò)分別研磨壓電基板和支持層的表面使得支持層的厚度在研磨后的壓電基板的厚度以下(優(yōu)選小于)，可獲得本發(fā)明的復(fù)合基板。此外，在上述步驟(I)中，在可形成支持層以使其厚度在研磨后的壓電基板的厚度以下(優(yōu)選小于)時(shí)，也可省略支持層的研磨。
[0032]圖1為表示復(fù)合基板10的一個(gè)例子的說(shuō)明圖，該復(fù)合基板10通過(guò)粘著層16接合壓電基板12和支持層14獲得。此外，圖1的復(fù)合基板10為近似圓盤(pán)狀的晶片，具有定向平面(OF)。圖2為圖1的A-A截面圖。圖3為表示復(fù)合基板110的截面的一個(gè)例子的說(shuō)明圖，該復(fù)合基板110通過(guò)直接接合方式接合壓電基板12和支持層14獲得。
[0033]本發(fā)明的壓電裝置具有上述任何實(shí)施方式的本發(fā)明的復(fù)合基板以及在所述壓電基板上形成的電極。
[0034]在本發(fā)明的壓電裝置中，電極也可以是能激發(fā)壓電基板的電極。作為壓電裝置，例如可列舉陀螺儀傳感器和加速傳感器等傳感器、適用于液滴噴射裝置等的壓電致動(dòng)器、晶體振蕩器、諧振器和濾波器、卷積器等彈性表面波裝置等。本發(fā)明的壓電裝置例如可通過(guò)如下方式獲得:通過(guò)使用通常的光刻技術(shù)在本發(fā)明的復(fù)合基板上形成電極以形成多個(gè)壓電裝置的集合體之后，通過(guò)切割逐個(gè)切割出壓電裝置。將復(fù)合基板10用作作為彈性表面波裝置的單埠SAW諧振器30的集合體時(shí)的狀態(tài)如圖4所示。單埠SAW諧振器30是通過(guò)光刻技術(shù)在壓電基板12的表面形成了一對(duì)IDT(叉指換能器)電極(梳狀電極，也稱(chēng)作叉指電極)32、34和反射電極36的諧振器。
[0035]實(shí)施例
[0036][實(shí)施例1?5]
[0037]作為實(shí)施例1，圖1、2所示的復(fù)合基板10按如下制造。首先，在上述制造方法的步驟⑴中，通過(guò)紫外線固化樹(shù)脂將直徑4英寸、厚度230μπι的LiTaO3基板(壓電基板12)與具有相同直徑和相同厚度的硼硅玻璃基板(支持層14)貼合在一起。此外，硼硅玻璃基板使用康寧公司制造的Eagle XG(無(wú)堿玻璃)。在用紫外線固化樹(shù)脂以形成粘著層16之后，在步驟(2)中，用研磨機(jī)將1^%03側(cè)的厚度削磨至約100^111。再對(duì)表面進(jìn)行研磨以獲得厚度為809 0的鏡面。接著，對(duì)硼硅玻璃表面進(jìn)行同樣的削磨、研磨，最終將硼硅玻璃表面的厚度減薄至109 %獲得實(shí)施例1的超薄晶片(復(fù)合基板10)。將支持層14的材料分別變更為由2=0制成的陶瓷、日本礙子株式會(huì)社的注冊(cè)商標(biāo)，由氧化鋁制成的陶瓷)、由31(:制成的陶瓷，同樣地制造復(fù)合基板，分別獲得實(shí)施例2?5。此夕卜，粘著層16的厚度為0.3^111。
[0038][壓電裝置的制造]
[0039]將實(shí)施例1?5的復(fù)合基板應(yīng)用于通常的電極制造工藝，制造具有101電極的湖濾波器元件。具體地說(shuō)，通過(guò)普通的光刻技術(shù)(涂布抗蝕劑使其圖樣化并通過(guò)刻蝕工藝以形成電極圖樣)在復(fù)合基板中的11%03基板的表面上形成101電極，通過(guò)切割逐個(gè)切割出元件，制造多個(gè)壓電裝置。實(shí)施例1?4的復(fù)合基板在壓電裝置的制造步驟中，均在抗蝕劑涂布后的加熱(1501 )時(shí)晶片(復(fù)合基板)在11%03上側(cè)發(fā)生3?10臟凸?fàn)钭冃?該變形的翹曲量稱(chēng)為最大位移)，但均未損壞地形成了元件。
[0040]I關(guān)于基材厚度比竹"的試驗(yàn)〕
[0041]然后制造與實(shí)施例1具有相同結(jié)構(gòu)的復(fù)合基板。也就是說(shuō)，制造壓電基板12的厚度為80 4 111且硼硅玻璃(支持層14)的厚度為10 4 111的復(fù)合基板(基材厚度比1^ = 0.11)。接著，以進(jìn)一步減薄為目的而對(duì)硼硅玻璃表面進(jìn)一步研磨約5 9 ！11，其結(jié)果，從壓電基板的端部開(kāi)始發(fā)生剝離，硼硅玻璃基板在研磨中發(fā)生粉碎，研磨表面變得布滿劃痕。這是因?yàn)椴Ａн^(guò)薄，僅用以承受研磨負(fù)載的機(jī)械強(qiáng)度受到損害。由此，基材厚度比II'優(yōu)選為0.1以上，支持層的厚度優(yōu)選109 以上。然后，反過(guò)來(lái)以增大硼硅玻璃(支持層14)的厚度為目的，除了將11%03的厚度設(shè)為40 ^ III，將玻璃的厚度設(shè)為60^ “基材厚度比作=0.6)以外，與實(shí)施例1同樣地制造復(fù)合基板。與實(shí)施例1同樣地應(yīng)用于3八1濾波器的電極制造工藝，其結(jié)果，在抗蝕劑的預(yù)焙(加熱至1500中，晶片(復(fù)合基板)的形狀發(fā)生嚴(yán)重的凸?fàn)盥N曲，發(fā)生損壞。
[0042]〔基材厚度比作與最大位置之間的關(guān)系〕
[0043]除了將11%03基板(壓電基板12)的厚度七1設(shè)定為固定值100^，通過(guò)改變硼硅玻璃基板(支持層14)的厚度七2來(lái)改變基材厚度比作以外，以與實(shí)施例1相同的制造方法制造多個(gè)復(fù)合基板。對(duì)該多個(gè)復(fù)合基板同樣地測(cè)定抗蝕劑的預(yù)焙(加熱至1501 )后的翹曲量(最大位移1^5為表示如上所述實(shí)施例1中改變基材厚度比作的情況中的基材厚度比作與最大位移之間關(guān)系的圖。由圖5可知，基材厚度比作變大時(shí)，最大位移變大。
[0044]由上可知，支持層的厚度太薄或太厚均不好。圖5所示的基材厚度比II'在值0.5(50% )以下的范圍時(shí)，不發(fā)生復(fù)合基板的損壞，而如上所述基材厚度比II'在值0.6時(shí)，復(fù)合基板發(fā)生損壞，故基材厚度比II'優(yōu)選為值0.5以下。也就是說(shuō)，優(yōu)選支持層的厚度在壓電基板厚度以下。從抑制加熱復(fù)合基板時(shí)的翹曲的觀點(diǎn)出發(fā)，基材厚度比II'優(yōu)選為小于0.5，基材厚度比！'I'更優(yōu)選為值0.3以下?；暮穸缺龋?I'最適為值0.1?值0.3 (10%以上且30%以下)。
[0045]本申請(qǐng)要求享有2012年7月12日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/670732號(hào)的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容包括在本說(shuō)明書(shū)中。
[0046]工業(yè)上利用的可能性
[0047]本發(fā)明可應(yīng)用于如下的壓電裝置:陀螺儀傳感器和加速傳感器等傳感器、適用于液滴噴射裝置的壓電致動(dòng)器、諧振器和濾波器、卷積器等彈性表面波裝置、晶體振蕩器等。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合基板，其具有:壓電基板以及支持層，所述支持層接合于所述壓電基板上，由在接合面內(nèi)不具有結(jié)晶各向異性的材料制成，厚度在壓電基板厚度以下。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合基板，其中，將所述壓電基板的厚度設(shè)為將所述支持層的厚度設(shè)為七2時(shí)，基材厚度比作=12/(11+12)為0.4以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合基板，其中，所述復(fù)合基板的總厚度為1809 0以下。
4.如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板，其中，所述復(fù)合基板的總厚度為100 1-1 III 以下。
5.如權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板，其中，所述支持層由玻璃、31、3102、藍(lán)寶石、陶瓷中的任一個(gè)制成。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板，其中，所述支持層由陶瓷制成，所述陶瓷由氮化鋁、氧化鋁、2=0和31(:中的任一個(gè)形成。
7.如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板，其中，所述壓電基板由1^11^03、[1他03、水晶中的任一個(gè)制成。
8.一種壓電裝置，其具有權(quán)利要求1?7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合基板以及形成于所述壓電基板上的電極。
9.一種復(fù)合基板的制造方法，其包括: (1)在壓電基板上形成支持層的步驟，所述支持層由在與該壓電體的接合面內(nèi)不具有結(jié)晶各向異性的材料制成；以及⑵對(duì)所述壓電基板的表面進(jìn)行研磨的步驟， 其中，所述支持層的厚度在所述步驟(1)中形成為所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度以下，或者在所述步驟(2)或所述步驟(2)前后通過(guò)研磨該支持層的表面以使支持層的厚度為所述步驟(2)的研磨后的壓電基板的厚度以下。
【文檔編號(hào)】H03H9/145GK104396142SQ201380033657
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】堀裕二, 多井知義, 浜島章, 仲原利直 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社