JP2002009583A

JP2002009583A - 圧電デバイス及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002009583A
Application number: JP2000191027A
Authority: JP
Inventors: Masahito Sugimoto; 雅人杉本; Tetsuo Ootsuchi; 哲郎大土; Katsunori Moritoki; 克典守時
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】端面のチッピングが抑制され、Ｑ値が改善さ
れた端面反射型圧電デバイス及び圧電振動子を提供す
る。【解決手段】圧電デバイス１は、下地基板４と、該下
地基板上に設けた圧電基板３とからなる圧電デバイスで
あって、前記圧電基板は、少なくとも一方の面に励振電
極９を有し、前記励振電極によって励振される振動に関
連する前記圧電基板における端面５のチッピング６の深
さが、前記振動の波長λの１／１０以下である。上記圧
電デバイスは、圧電基板と下地基板とを接合する工程
と、前記下地基板側から切断して、前記下地基板の切断
とともに前記圧電基板を切断して、個々の圧電デバイス
を作製する工程とにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電デバイス及び
その製造方法に関する。特に端面の寸法精度が特性に影
響を与える端面反射型圧電デバイス又は圧電振動子等の
圧電デバイス及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電基板を伝搬する弾性波を利用する圧
電デバイスとしては、基板端面での弾性波の反射を利用
する端面反射型表面弾性波圧電デバイス（以下、端面反
射型圧電デバイスという）と、基板を短冊状に細く切り
出して厚み滑り波の振動を一次元化するストリップ型圧
電振動子（以下、圧電振動子という）等がある。これら
のデバイスは、移動体通信用のフィルタや広帯域の電圧
制御発振器（ＶＣＯ）などに広く用いられている。端面
反射型圧電デバイスでは、基板の面に平行に弾性波が伝
搬するためにその端面の寸法精度が特性に影響を与える
ことが知られている。一方、圧電振動子では、振動は基
板の厚さ方向に表面と裏面との間で反射を繰り返すが、
圧電振動子が特定の幅になると、不要な振動が共振に近
づき、特性に悪影響を与えることが知られている。

【０００３】図７に従来型の端面反射型圧電デバイスを
示し、図８に従来型の圧電振動子を示す。図７の（ａ）
に示す端面反射型圧電デバイス１では、圧電基板３上に
形成された励振電極９によって励振された弾性波が基板
の端面５まで伝搬し、端面５で反射して共振子となる。
このため、共振周波数や損失量が端面の精度に大きく影
響を受ける。特に、製造時に発生した欠けた部分である
チッピング６は、特性に悪影響を与える。また、図８に
示す従来型の圧電振動子では、圧電基板３の表面と裏面
の両面に形成されている励振電極９ａ、９ｂによって励
振された厚み滑り波が基板の表面と裏面間で反射して共
振子となるため、端面の寸法は直接影響を与えないよう
に思われる。しかし、圧電振動子２の幅方向の寸法を小
さくしないと、不要な振動を励振してしまう。その一方
で、幅を小さくしていくと端面５のチッピング６が振動
に悪影響を与える。

【０００４】また、これらの用途には、電気−機械結合
係数の大きな圧電単結晶や圧電セラミックが用いられる
が、圧電単結晶の中では、振動のＱ値が高く、温度特性
に優れたタンタル酸リチウムＬｉＴａＯ₃単結晶が最も
よく用いられている。しかし、ＬｉＴａＯ₃単結晶は、
脆性材料であり、その加工が難しく、通常の切断装置に
よる切断では、切断端面のチッピング６が大きくなりや
すい傾向がある。従来のＬｉＴａＯ₃振動子では、圧電
基板３の幅を１００μｍ前後に切断しようとすると、端
面に著しいチッピングが生じたり、圧電基板３自体に割
れが生じたりするため、作製が困難であるという問題が
あった。また、圧電振動子２を作製できた場合でも、切
断端面５の表面粗さが共振特性に影響を与え、３０ＭＨ
ｚ程度の振動子の作製が限界であった。

【０００５】また、圧電デバイスの特性を示す値として
は、スプリアスとＱ値がある。圧電デバイスにおいて、
励振する振動の周波数とそのインピーダンスとの関係を
とると共振周波数の付近でインピーダンスが最小となる
下向きのピークを示す。この共振によるピークの前後に
小さなピークを伴う場合があり、スプリアスと呼ばれて
おり、安定した特性を得るためにはスプリアスがほとん
どないことが望ましい。また、共振周波数ｆｒとその共
振周波数におけるピークの半値幅Δｆとによって表わさ
れるｆｒ／Δｆ（以下、これをＱ値とする。）が振動系
の鋭さを示す値として用いられる。Ｑ値は大きいほど振
動系が鋭いことを表わすので大きいことが望ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように圧電デバ
イスの作製にあたって通常の切断方法によって圧電基板
を切断すると、切断端面における寸法精度の低下、スプ
リアスの増加やＱの劣化、製造歩留まりの低下などが問
題となっていた。

【０００７】即ち、端面反射型圧電デバイスの場合は、
一般に表面に形成された励振電極の周期（隣接する電極
間距離が励振される波長λの１／４に相当）によって圧
電デバイスの共振波長λが決まる。そのため、端面には
さらにその半分（励振される波長λの１／８）の寸法精
度が要求される。一方、圧電振動子の場合は圧電基板の
厚みによって共振波長λが決まるが、幅を厚みの数倍程
度に切断することが要求される。その精度は、デバイス
が高周波化するほど厳しくなる。そのため、最小でも数
μｍを超えるチッピングを生ずる従来の切断方法では、
必要な寸法精度を得るのが難しかった。しかもチッピン
グを極小化しようとすると切断速度は遅くなり、生産性
の悪化という問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、切断端面のチッピング
を抑制し、スプリアスの発生を抑え、Ｑ値を改善した端
面反射型圧電デバイス及び圧電振動子並びにその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、以下の本発
明により解決することができる。

【００１０】即ち、本発明に係る圧電デバイスは、下地
基板と、該下地基板上に設けた圧電基板とからなる圧電
デバイスであって、前記圧電基板は、少なくとも一方の
面に励振電極を有し、前記励振電極によって励振される
振動に関連する前記圧電基板の端面におけるチッピング
の深さが、前記振動の波長λの１／１０以下であること
を特徴とする。

【００１１】また、本発明に係る圧電デバイスは、前記
圧電デバイスであって、前記圧電基板は、圧電単結晶で
あることを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明に係る圧電デバイスは、前
記圧電デバイスであって、前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ
₃単結晶のＸ板であることを特徴とする。

【００１３】またさらに、本発明に係る圧電デバイス
は、前記圧電デバイスであって、前記下地基板は、等方
性の熱膨張率を有すると共にレーザ活断可能な材料より
なることを特徴とする。

【００１４】また、本発明に係る圧電デバイスは、前記
圧電デバイスであって、前記下地基板が劈開性を有する
単結晶基板であって、前記圧電基板の少なくとも相対す
る一対の端面と前記単結晶基板の相対する一対の劈開面
とが同一面であることを特徴とする。

【００１５】さらに、本発明に係る圧電デバイスは、前
記圧電デバイスであって、前記下地基板と前記圧電基板
とが直接接合されてなることを特徴とする。

【００１６】またさらに、本発明に係る圧電デバイス
は、前記圧電デバイスであって、前記下地基板と前記圧
電基板とは、酸素原子、水酸基及び水分子の少なくとも
一つを介して直接接合によって相互に結合されてなるこ
とを特徴とする。

【００１７】また、本発明に係る圧電デバイスは、前記
圧電デバイスであって、前記圧電基板は、一方の面に励
振電極を設けたことを特徴とする端面反射型圧電デバイ
スである。

【００１８】さらに、本発明に係る圧電デバイスは、前
記圧電デバイスであって、前記圧電基板は、２つの面の
それぞれに励振電極を設けたことを特徴とする圧電振動
子である。

【００１９】本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、
圧電基板と下地基板とを接合する工程と、前記下地基板
側から切断して、前記下地基板の切断とともに前記圧電
基板を切断して、個々の圧電デバイスを作製する工程と
からなることを特徴とする。

【００２０】また、本発明に係る圧電デバイスの製造方
法は、前記圧電デバイスの製造方法であって、前記圧電
基板と前記下地基板とを接合する工程と、前記下地基板
側から切断する工程との間に、前記圧電基板を薄板状に
加工する工程と、前記圧電基板上に励振電極を形成する
工程とをさらに備えたことを特徴とする。

【００２１】また、本発明に係る圧電デバイスの製造方
法は、前記圧電デバイスの製造方法であって、前記下地
基板として、等方性の熱膨張率を有する材料からなる下
地基板を用いて、前記下地基板側からレーザ活断法によ
って前記圧電基板の切断を行うことを特徴とする。

【００２２】さらに、本発明に係る圧電デバイスの製造
方法は、前記圧電デバイスの製造方法であって、前記下
地基板として、劈開性を有する単結晶基板を用いて、前
記圧電基板の切断方向と前記下地基板の劈開方向の一つ
が一致するように前記圧電基板と前記下地基板とを張り
付けて、前記下地基板側から単結晶の劈開によって前記
圧電基板の切断を行うことを特徴とする。

【００２３】またさらに、本発明に係る圧電デバイスの
製造方法は、前記圧電デバイスの製造方法であって、前
記圧電基板と前記下地基板とを接合する工程は、前記圧
電基板と前記下地基板とを直接接合によって相互に接合
させることを特徴とする。

【００２４】また、本発明に係る圧電デバイスの製造方
法は、前記圧電デバイスの製造方法であって、前記圧電
基板と前記下地基板とを直接接合によって接合させる工
程は、前記下地基板と前記圧電基板のそれぞれの接合し
ようとする面を水を含む溶液で洗浄して親水化処理する
工程と、前記下地基板と前記圧電基板の親水化処理され
た面を互いに密着させる工程とからなることを特徴とす
る。

【００２５】さらに、本発明に係る端面反射型圧電デバ
イスの製造方法は、前記圧電デバイスの製造方法であっ
て、前記圧電デバイスが端面反射型圧電デバイスである
ことを特徴とする。

【００２６】またさらに、本発明に係る圧電デバイスの
製造方法は、前記圧電デバイスの製造方法であって、前
記圧電基板と前記下地基板とを接合する工程は、圧電基
板の少なくとも一方の面に励振電極を設ける工程と、切
断補助用の下地基板に前記励振電極が振動しうる振動空
間を設ける工程と、前記下地基板に形成した前記振動空
間内に前記励振電極を収納するように前記励振電極の形
成された一方の面と前記下地基板とを接合する工程とか
らなることを特徴とする。

【００２７】また、本発明に係る圧電振動子の製造方法
は、前記圧電デバイスの製造方法であって、前記圧電デ
バイスが圧電振動子であることを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２９】（第１実施の形態）第１実施の形態による
端面反射型圧電デバイスとして、ＸカットのＬｉＴａＯ
₃（Ｘ板から数度傾いた面でカットされたものを含む。
以下、同様とする。）基板を圧電基板３に用い、切断補
助用の下地基板４にガラスを用いた例について説明す
る。図１には、第１実施の形態による端面反射型圧電デ
バイスの平面図（ａ）と、そのＡ−Ａ’線断面図（ｂ）
を示す。

【００３０】図１に示す端面反射型圧電デバイス１は、
非常に薄くされた圧電基板３とガラスからなる下地基板
４とが接着剤により接合されており、圧電基板３上には
励振電極９を設けている。圧電基板３と下地基板４との
間の接着層は非常に薄く、圧電基板３と下地基板４との
間の距離は実質的に０に近い。圧電基板３は下地基板４
に支持されているので、非常に薄く加工することが可能
になる。薄くされた圧電基板３は、下地基板４側から、
所定の手段により亀裂が生じると、そのまま圧電基板３
にまで亀裂が到達し、下地基板４の切断サイズと圧電基
板３の切断サイズが概略等しくなる。また、切断の起点
が圧電基板３上になく、圧電基板３に接合した下地基板
４から進行するので、得られた端面反射型圧電デバイス
１において圧電基板３の切断端面５に生成するチッピン
グが非常に少なく、また小さいものができる。この端面
反射型圧電デバイス１において、切断端面５のチッピン
グの深さは、好ましくは励振する振動の波長λの１／１
０以下、さらに好ましくは励振する振動の波長λの１／
２０以下が望ましい。また、Ｑ値としては、１０００以
上が望ましい。

【００３１】以下に、第１実施の形態に示した端面反射
型圧電デバイス１の製造方法について、一例を説明す
る。各工程の断面図を、図２の（ａ）〜（ｅ）に示す。

【００３２】まず、図２の（ａ）に示すように、切断補
助用の下地基板４として、等方性の熱膨張率を有する厚
さ２００μｍのガラス基板を用い、圧電基板３として、
厚み５０μｍのタンタル酸リチウムＬｉＴａＯ₃を準備
する。このとき圧電基板３の厚みは当初厚くても後から
研磨して所望の厚みまで薄くすることができる。

【００３３】圧電基板３としては、圧電単結晶基板が好
ましく、例えば、タンタル酸リチウムＬｉＴａＯ₃、ニ
オブ酸リチウムＬｉＮｂＯ₃、水晶等を用いることがで
きる。具体的なカット角としては、例えば、Ｘ板あるい
は３６°回転Ｙ板のタンタル酸リチウムＬｉＴａＯ₃や
４１°回転Ｙ板のニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ₃、ＳＴ
カットの水晶板等を用いることができる。圧電基板３と
して、圧電単結晶基板を用いる場合には、好ましくは切
断方向と圧電単結晶基板の劈開方向の一つを一致させ
る。

【００３４】圧電基板３の厚さは、好ましくは１０〜１
００μｍの範囲、さらに好ましくは１０〜５０μｍの範
囲が望ましい。なお、下地基板４との接合時には、好ま
しくは５００μｍ以下、さらに好ましくは３００μｍ以
下の厚さが望ましい。この場合には、下地基板４との接
合後に研磨等により薄くすることができる。

【００３５】切断補助用の下地基板４として、等方性の
熱膨張率を有するものとしては、例えば、ガラス、シリ
コン、アルミナ、セラミックス等を用いることができ
る。なお、下地基板４の熱膨張率は、厳密な等方性を必
要とされるものではなく、実質的に等方性であれば足り
る。下地基板の厚さは、好ましくは３００〜５００μｍ
の範囲が望ましい。

【００３６】次に、図２の（ｂ）に示すように、圧電基
板３と切断補助用の下地基板４とを接着剤により接合す
る。この場合には、加圧するか、又は、粘度の低い接着
剤を用いるなどして接着層の厚みは数μｍ以下と十分薄
くなるようにするのが望ましい。接着剤としては、有機
系、無機系等、特に限定するものではないが、例えば、
ＵＶ硬化型のアクリル樹脂等を用いることができる。ま
た、下地基板４上に圧電材料３を、蒸着法、スパッタ
法、ＣＶＤ法等の気相合成法等により形成してもよい。
逆に、圧電基板３上に下地基板材料４を上記の気相合成
法等により形成してもよい。

【００３７】この後、図２の（ｃ）に示すように、励振
電極９を圧電基板３上に形成する。その後、レーザ活断
手段７により、切断補助用の下地基板４を切断幅０で切
断する。

【００３８】基板の切断方法としては、種々の方法が考
えられるが、一手法として、本実施の形態では、レーザ
活断法を用いている。ここで、レーザ活断法とはレーザ
照射により対象物の内部に発生する熱弾性力を利用し、
切断幅が実質的に０で対象物を切断する技術である。こ
うした熱弾性力は、対象物表面に集中する炭酸ガスＣＯ
₂レーザの熱によって発生して、数μｍの深さまでから
完全な切断までを可能にする。切断幅が実質的に０であ
るため、通常のレーザ加熱切断のように対象物を蒸発さ
せてしまうなどの材料の無駄がなく、一枚の基板から取
ることのできる素子数を最大とすることができる。この
技術を用いた装置については、すでに市販されており、
容易に入手可能である。

【００３９】ここで、レーザ活断法は、基板内に誘起さ
れる熱弾性力による切断であるため、熱膨張率の等方性
が良好な材料からなる基板についてレーザ活断すること
が好ましい。そのため、基板が異方的な熱膨張率を有し
ている場合や劈開性を有する場合であって劈開面からず
れた方向での切断の場合には切断品質が劣化する。より
具体的には、切断端面に大きなチッピングを生じたり、
予期しない方向への破断を生じる場合がある。圧電基板
は、等方性の熱膨張率を有することは稀で、また、例え
ばタンタル酸リチウムＬｉＴａＯ₃単結晶は特有の劈開
面をもつため、レーザ活断法により所望の切断精度を得
ることは一般に困難である。

【００４０】そこで、例えば、本実施の形態において、
下地基板４として等方性の熱膨張率を有するガラスを用
いると、レーザ活断法によって容易に切断することがで
きる。このときの切断深さは、ガラス基板４をほぼ切断
するが、圧電基板３には達しない程度の深さに設定する
のが望ましい。その後、ガラスを分断するような応力を
加えてガラス部分を分割すれば、その亀裂は圧電基板３
まで達し、端面のチッピングの少ない、即ち、下地基板
４と圧電基板３とが平行かつ段差なく連続している圧電
基板３の切断端面５が得られる。圧電基板３の切断端面
が劈開面であればよりよい端面が得られるが、圧電基板
３の厚みを十分薄くしてあるので、劈開面と一致してい
なくても切断補助用の下地基板４と同じ外形に切断され
る。

【００４１】（第２実施の形態）次に、第２実施の形態
による圧電振動子について説明する。第２実施の形態に
よる圧電振動子は、ＸカットのＬｉＴａＯ₃基板を圧電
基板３に用い、下地基板４にも同様のＸカットのＬｉＴ
ａＯ₃基板を用いている。図３に圧電振動子２の平面図
（ａ）と、図３（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図（ｂ）、図３
（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図（ｃ）を示す。

【００４２】第２実施の形態による圧電振動子は、圧電
基板３上に形成された一対の励振電極９ａ及び９ｂを備
える。励振電極９ａ及び９ｂは、圧電振動子の全幅にわ
たって形成されている。また、励振電極９ａは、圧電基
板３の表面に形成されており、一方、励振電極９ｂは、
相対する面に形成されている。

【００４３】圧電基板３及び下地基板４は、いずれもＬ
ｉＴａＯ₃単結晶のＸ板である。そして、圧電基板３の
表面及び裏面は、いずれもＸカット面である。下地基板
４の表面及び裏面も同様にいずれもＸカット面であり、
圧電基板３との接合面には励振電極９ｂが振動するため
の振動空間１１として溝が形成されている。また、圧電
基板３と下地基板４とは互いの結晶軸をあわせて直接接
合により接合されている。直接接合によって接合された
圧電基板３と下地基板４とは、接着剤を用いない接合で
一体化されているので、下地基板側から応力等により亀
裂を発生させたときに接着層による相互の基板間の亀裂
面にずれがなく、より亀裂が連続した滑らかな切断が可
能である。

【００４４】また、切断端面５である側面としては、Ｌ
ｉＴａＯ₃単結晶の劈開面と略平行な面とするのが望ま
しい。この場合、下地基板４も同様に切断端面５である
側面としては、ＬｉＴａＯ₃単結晶の劈開面と略平行な
面とするのが望ましい。具体的には、例えば、切断端面
５である側面としては、圧電基板３（ＬｉＴａＯ₃のＸ
板）のＹ軸からの角度は、Ｚ軸方向を正として表わすと
−５７゜±１゜の面である。すなわち、切断端面５であ
る側面と圧電基板３のＹ軸とがなす角αは、同様にして
−５７゜±１゜である。なお、ＸカットＬｉＴａＯ₃単
結晶の劈開面は、Ｙ軸から略−５７゜の面であるが、切
断端面５とのずれが約±１゜以内であれば切断時のチッ
ピングを十分に小さくすることができる（以下、同様で
ある。）。

【００４５】第２実施の形態による圧電振動子２では、
下地基板４の切断方向と結晶の劈開方向が概略一致する
ため、圧電基板３の分割がより正確に行える上、切断端
面５のチッピングを抑制できて、表面粗さが極小化され
る。このため、圧電振動子２の共振周波数の高周波化が
容易となり、製造歩留まりも向上する。また、不要な振
動を励振しにくく、大きなスプリアスが発生しない圧電
振動子が得られる。

【００４６】第２実施の形態に係る圧電振動子２におい
て、切断端面５のチッピングの深さは、好ましくは励振
する振動の波長λの１／１０以下、さらに好ましくは励
振する振動の波長λの１／２０以下が望ましい。また、
Ｑ値としては、好ましくは１０００以上が望ましく、さ
らに好ましくは２０００以上が望ましい。

【００４７】以下に、第２実施の形態による圧電振動子
２の製造方法について、一例を説明する。各工程の断面
図を、図４の（ａ）〜（ｄ）に示す。

【００４８】まず、図４の（ａ）に示すように、切断補
助用の下地基板４として、劈開性を有する厚さ２００μ
ｍのタンタル酸リチウムＬｉＴａＯ₃単結晶基板４を、
圧電基板３として、厚さ５０μｍのタンタル酸リチウム
ＬｉＴａＯ₃単結晶基板３を準備する。このとき切断補
助用の下地基板４にはあらかじめ振動空間１１用の溝を
形成しておく。また、圧電基板３において下地基板４と
接合する面には励振電極９ｂをあらかじめ形成してお
く。

【００４９】また、切断補助用の下地基板４として、劈
開性を有する単結晶基板としては、例えば、タンタル酸
リチウムＬｉＴａＯ₃、ニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ₃、
Ｓｉ結晶等を用いることができる。

【００５０】次に図４の（ｂ）に示すように圧電基板３
と切断補助用の下地基板４を直接接合により接合させ
る。直接接合により接合させる方法は、（ｉ）圧電基板
３と下地基板４の接合しようとするそれぞれの面を清浄
化して、次いで、水を含む溶液で洗浄して表面を親水化
処理する工程と、（ｉｉ）圧電基板３と下地基板４のそ
れぞれの親水化処理された面同士を接触させたときに働
くファンデルワールス力を利用して密着させる工程とか
らなる。

【００５１】なお、直接接合において、上記の密着工程
（ｉｉ）の後、所望により加熱処理する工程を行なって
もよい。加熱処理することによりさらに接合が強固にな
るので加熱処理を行なうことが望ましい。

【００５２】この直接接合は、両基板間の接合を酸素原
子、水酸基及び水分子の少なくとも一つによる原子間接
合とするものである。従って、基板が実質的に直接に接
合しており、切断補助用の下地基板４に生じた亀裂をダ
イレクトに圧電基板側に伝えることができる。親水化処
理するために用いる溶液としては水を含む溶液であれば
よく、好ましくはアンモニア、過酸化水素水、水を１：
１：６の比で含む溶液が望ましい。

【００５３】また、切断補助用の下地基板４として劈開
性を有する単結晶基板を用いる場合に、上記直接接合に
より圧電基板３と下地基板４とを接合する方法として
は、直接接合による場合の他、接着剤による場合を用い
ることができる。

【００５４】この後、図４の（ｃ）に示すように、切断
補助用の下地基板４において、圧電基板３との接合面と
反対側である裏面側にブレーク溝８を形成する。このブ
レーク溝８は切断補助用の下地基板４及び圧電基板３の
劈開方向に一致するように形成するのが望ましい。

【００５５】圧電基板の切断方法としては、圧電基板３
が単結晶基板の場合には単結晶固有の劈開を利用して切
断する方法がある。単結晶固有の劈開により得られる劈
開面は非常に滑らかであり、切断端面５のチッピングも
少ないため、切断方法として劈開を利用することは好ま
しい。しかし、劈開を生じさせるためには応力を付加す
る必要があり、この場合に、例えば、圧電基板３に直
接、ブレーク溝８を設けようとすると、劈開させたい方
向とは異なる方向に意図しない劈開が生じる場合があ
る。これは単結晶が、通常、複数の劈開方向を有してい
るために生じることである。また、圧電単結晶基板は脆
性材料であるため劈開時に損傷しやすいため、圧電基板
３を直接的な劈開によって切断するとむしろ切断端面５
のチッピングが大きくなる場合がある。

【００５６】第２実施の形態においては、直接に圧電基
板３を劈開するのではなく、まず切断補助用の下地基板
４にブレーク溝８を設けて、このブレーク溝８に応力を
加えて下地基板４を劈開させていくとともに圧電基板３
をも劈開させて、個々の圧電振動子２を所望の幅に分割
している。このとき、下地基板４への劈開の進行が圧電
基板３に伝わることが圧電基板３に劈開のきっかけを与
える役目を果たしており、より切断端面５の滑らかさを
得ることができる。その結果、チッピングの少ない切断
端面５が得られる。

【００５７】なお、振動空間１１部分は、切断補助用の
下地基板４と圧電基板３との間に設けられているため、
切断補助用の下地基板４からの亀裂は直接に伝わらな
い。そこで、切断は下地基板４と圧電基板３とが密着し
た部分で行なうものとする。

【００５８】（第３実施の形態）図５に、第３実施の形
態に係る端面反射型圧電デバイス１の平面図（ａ）と、
そのＤ−Ｄ’線断面図（ｂ）を示す。第３実施の形態に
係る端面反射型圧電デバイス１は、第１実施の形態に係
る端面反射型圧電デバイスと比較すると、下地基板４と
してＬｉＴａＯ₃単結晶基板を用いており、切断方法と
して、下地基板４に設けたブレーク溝８からの劈開によ
って圧電基板３を劈開させて、各圧電デバイスに分割し
ている点で相違する。

【００５９】第３実施の形態による端面反射型圧電デバ
イス１では、下地基板４の切断方向と結晶の劈開方向が
概略一致するため、圧電基板３の分割がより正確に行え
る上、切断端面５のチッピングを抑制できて、表面粗さ
が極小化される。このため、端面反射型圧電デバイス１
の共振周波数の高周波化が容易となり、製造歩留まりも
向上する。また、不要な振動を励振しにくく、大きなス
プリアスが発生しない端面反射型圧電デバイス１が得ら
れる。

【００６０】第３実施の形態に係る端面反射型圧電デバ
イス１において、切断端面５のチッピングの深さは、好
ましくは励振する振動の波長λの１／１０以下、さらに
好ましくは励振する振動の波長λの１／２０以下が望ま
しい。また、Ｑ値としては、好ましくは１０００以上が
望ましい。

【００６１】（第４実施の形態）図６に、第４実施の形
態に係る圧電振動子２の平面図（ａ）と、そのＥ−Ｅ’
線断面図（ｂ）と、Ｆ−Ｆ’線断面図（ｃ）を示す。第
４実施の形態に係る圧電振動子２は、第２実施の形態に
係る圧電振動子と比較すると、下地基板４として等方性
の熱膨張率を有し、レーザ活断可能なガラスを用い、下
地基板４からレーザ活断法により切断を行なって、圧電
基板３を切断して、各圧電デバイスに分割している点で
相違する。

【００６２】第４実施の形態に係る圧電振動子２におい
て、圧電基板３は下地基板４に支持されているので、非
常に薄く加工することが可能になり、薄くされた圧電基
板３は、下地基板４側から、所定の手段により亀裂が生
じると、そのまま圧電基板３にまで亀裂が到達し、下地
基板４の切断サイズと圧電基板３の切断サイズが概略等
しくなる。また、切断の起点が圧電基板３上になく、圧
電基板３に接合した下地基板４から切断が進行するの
で、得られた圧電振動子２において圧電基板３の切断端
面５に生成するチッピングが非常に少なく、また小さい
ものができる。

【００６３】第４実施の形態に係る圧電振動子２におい
て、切断端面５のチッピングの深さは、好ましくは励振
する振動の波長λの１／１０以下、さらに好ましくは励
振する振動の波長λの１／２０以下が望ましい。また、
Ｑ値としては、好ましくは１０００以上が望ましく、さ
らに好ましくは２０００以上が望ましい。

【００６４】以上、本発明の実施の形態について例を挙
げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定され
ず本発明の技術的思想に基づき他の実施の形態に適用す
ることができる。

【００６５】たとえば、複数の圧電振動子をいくつか直
並列に連結した梯子／格子型フィルタや多重モード振動
子を複数連結したフィルタについても、本発明を用いる
ことができ、上記実施の形態と同様の効果が得られる。

【００６６】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明に係る圧
電デバイスは、下地基板と、該下地基板上に設けた圧電
基板とからなる圧電デバイスであって、前記圧電基板
は、少なくとも一方の面に励振電極を有し、前記励振電
極によって励振される振動に関連する前記圧電基板の切
断端面におけるチッピングの深さが、前記振動の波長λ
の１／１０以下であるので、スプリアスを抑えて、Ｑ値
としては、好ましくは１０００以上が得られる。

【００６７】また、本発明に係る圧電デバイスの製造方
法によれば、圧電基板と下地基板とを接合する工程と、
前記下地基板側から切断して、前記下地基板の切断とと
もに前記圧電基板を切断して、個々の圧電デバイスを作
製する工程とからなるので、圧電基板は下地基板に支持
されているので、非常に薄く加工することが可能にな
り、薄くされた圧電基板は、下地基板側から、所定の手
段により亀裂が生じると、そのまま圧電基板にまで亀裂
が到達し、下地基板の切断サイズと圧電基板の切断サイ
ズが概略等しくなる。また、切断の起点が圧電基板上に
なく、圧電基板に接合した下地基板から切断が進行する
ので、得られた圧電デバイスにおいて圧電基板の切断端
面に生成するチッピングが非常に少なく、また小さいも
のができる。

【００６８】さらに、本発明に係る圧電デバイスの製造
方法によれば、下地基板として、等方性の熱膨張率を有
する材料からなる下地基板を用いて、前記下地基板側か
らレーザ活断法によって切断を行うことによって、ガラ
ス等の等方性の熱膨張率を有する材料からなる下地基板
を分断するような応力を加えて分割すれば、その亀裂は
圧電基板まで達し、チッピングの少ない切断端面が得ら
れる。

【００６９】またさらに、本発明に係る圧電デバイスの
製造方法によれば、下地基板として、劈開性を有する単
結晶基板を用いて、前記圧電基板の切断方向と前記下地
基板の劈開方向の一つが一致するように前記圧電基板と
前記下地基板とを張り付けて、前記下地基板側から単結
晶の劈開によって切断を行うことによって、下地基板へ
の劈開の進行が圧電基板に伝わることが圧電基板に劈開
のきっかけを与える役目を果たしており、より切断端面
の滑らかさを得ることができる。その結果、チッピング
の少ない切断端面が得られる。

【００７０】また、本発明に係る圧電デバイスの製造方
法によれば、圧電基板と下地基板とを直接接合によって
相互に結合させることによって、接着剤を用いない接合
で一体化されているので、接合面に接着剤層がなく、下
地基板側から応力等により亀裂を発生させたときに相互
の基板間の亀裂面にずれがなく、より亀裂が連続した滑
らかな切断が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態による端面反射型弾
性波デバイスの平面図（ａ）と、そのＡ−Ａ’線断面図
（ｂ）である。

【図２】本発明の第１実施の形態による端面反射型圧
電デバイスの製造工程を示す側断面図であり、（ａ）圧
電基板と切断補助用の下地基板とを準備する工程と、
（ｂ）圧電基板と下地基板とを接着剤で接合する工程
と、（ｃ）圧電基板上に励振電極９を設ける工程と、
（ｄ）レーザ活断法により下地基板から亀裂を生じさせ
て圧電基板を切断する工程と、（ｅ）得られた端面反射
型圧電デバイスの側断面図である。

【図３】本発明の第２実施の形態による圧電振動子の
平面図（ａ）と、振動伝搬方向に沿ったＢ−Ｂ’線断面
図（ｂ）と、振動伝搬方向に垂直なＣ−Ｃ’線断面図
（ｃ）である。

【図４】本発明の第２実施の形態による圧電振動子の
製造工程を示す側断面図であり、（ａ）圧電基板と切断
補助用の下地基板とを準備する工程と、（ｂ）圧電基板
と下地基板とを直接接合で接合する工程と、（ｃ）下地
基板にブレーク溝を設ける工程と、（ｄ）下地基板のブ
レーク溝から劈開させて得られた圧電振動子の側断面図
である。

【図５】本発明の第３実施の形態による端面反射型圧
電デバイスの平面図（ａ）と、そのＤ−Ｄ’線断面図
（ｂ）である。

【図６】本発明の第４実施の形態による圧電振動子の
平面図（ａ）と、振動伝搬方向に沿ったＥ−Ｅ’線断面
図（ｂ）と、振動伝搬方向に垂直なＦ−Ｆ’線断面図
（ｃ）である。

【図７】従来の端面反射型圧電デバイスの平面図
（ａ）と、そのＧ−Ｇ’線断面図（ｂ）である。

【図８】従来の圧電振動子の平面図（ａ）と、振動伝
搬方向に沿ったＨ−Ｈ’線断面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１端面反射型圧電デバイス２圧電振動子３圧電基板４下地基板５切断端面６チッピング７レーザ８ブレーク溝９、９ａ、９ｂ励振電極１１振動空間１２亀裂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者守時克典大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5J097 AA14 BB11 HA07 HA08 KK09 5J108 AA01 AA07 BB01 CC04 KK01 MM11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下地基板と、該下地基板上に設けた圧電
基板とからなる圧電デバイスであって、前記圧電基板は、少なくとも一方の面に励振電極を有
し、前記励振電極により励振される振動に関連する前記
圧電基板の端面におけるチッピングの深さが、前記振動
の波長λの１／１０以下であることを特徴とする圧電デ
バイス。
【請求項２】前記圧電基板は、圧電単結晶であること
を特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】前記圧電基板は、ＬｉＴａＯ₃単結晶の
Ｘ板であることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動
子。
【請求項４】前記下地基板は、等方性の熱膨張率を有
すると共にレーザ活断可能な材料よりなることを特徴と
する請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電デバイ
ス。
【請求項５】前記下地基板が劈開性を有する単結晶基
板であって、前記圧電基板の少なくとも相対する一対の
端面と前記単結晶基板の相対する一対の劈開面とが同一
面であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一
項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】前記下地基板と前記圧電基板とは、直接
接合により接合されてなることを特徴とする請求項１か
ら５のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項７】前記下地基板と前記圧電基板とは、酸素
原子、水酸基及び水分子の少なくとも一つを介して直接
接合により結合されてなることを特徴とする請求項６に
記載の圧電デバイス。
【請求項８】前記圧電基板は、一方の面に励振電極を
設けたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項
に記載の端面反射型圧電デバイス。
【請求項９】前記圧電基板は、相対する面のそれぞれ
に励振電極を設けたことを特徴とする請求項１から７の
いずれか一項に記載の圧電振動子。
【請求項１０】圧電基板と下地基板とを接合する工程
と、前記下地基板側から切断して、前記下地基板の切断とと
もに前記圧電基板を切断して、個々の圧電デバイスを作
製する工程とからなる圧電デバイスの製造方法。
【請求項１１】前記圧電基板と前記下地基板とを接合
する工程と、前記下地基板側から切断する工程との間
に、前記圧電基板を薄板状に加工する工程と、前記圧電基板上に励振電極を形成する工程とをさらに備
えたことを特徴とする請求項１０に記載の圧電デバイス
の製造方法。
【請求項１２】前記下地基板として、等方性の熱膨張
率を有する材料からなる下地基板を用いて、前記下地基板側からレーザ活断法によって前記圧電基板
の切断を行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記
載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１３】前記下地基板として、劈開性を有する
単結晶基板を用いて、前記圧電基板の切断方向と前記下地基板の劈開方向の一
つが一致するように前記圧電基板と前記下地基板とを張
り付けて、前記下地基板側から単結晶の劈開によって前記圧電基板
の切断を行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記
載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１４】前記圧電基板と前記下地基板とを接合
する工程は、前記圧電基板と前記下地基板とを直接接合
によって相互に接合させることを特徴とする請求項１０
から１３のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方
法。
【請求項１５】前記圧電基板と前記下地基板とを前記
直接接合によって相互に接合する工程は、前記下地基板と前記圧電基板のそれぞれの接合しようと
する面を水を含む溶液で洗浄して親水化処理する工程
と、前記下地基板と前記圧電基板の親水化処理された面を互
いに密着させる工程とからなることを特徴とする請求項
１４に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項１６】前記圧電デバイスが端面反射型圧電デ
バイスである請求項１０から１５のいずれか一項に記載
の端面反射型圧電デバイスの製造方法。
【請求項１７】前記圧電基板と前記下地基板とを接合
する工程は、前記圧電基板の少なくとも一方の面に励振電極を設ける
工程と、切断補助用の下地基板に前記励振電極が振動しうる振動
空間を設ける工程と、前記下地基板に形成した前記振動空間内に前記励振電極
を収納するように前記励振電極の形成された一方の面と
前記下地基板とを接合する工程とからなることを特徴と
する請求項１０から１５のいずれか一項に記載の圧電デ
バイスの製造方法。
【請求項１８】前記圧電デバイスが圧電振動子である
請求項１７に記載の圧電振動子の製造方法。