JP2011061381A - Composite piezoelectric substrate and surface acoustic wave element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複合圧電基板および弾性表面波素子に関するものであり、特に弾性表面波素子等に用いられる複合圧電基板に関するものである。 The present invention relates to a composite piezoelectric substrate and a surface acoustic wave element, and more particularly to a composite piezoelectric substrate used for a surface acoustic wave element and the like.
携帯電話等の通信機器には、弾性表面波を利用したフィルタや共振器といった弾性表面波素子が用いられている。
そして、近年の携帯電話等の高性能化に伴い、弾性表面波素子にも高い性能が求められるようになっている。
In communication devices such as mobile phones, surface acoustic wave elements such as filters and resonators using surface acoustic waves are used.
With the recent improvement in performance of mobile phones and the like, high performance is also demanded for surface acoustic wave elements.
すなわち、大きな電気機械結合係数および小さな周波数温度特性を有することが望まれている。ここで、電気機械結合係数とは電気信号から機械的振動への変換効率であり、この値が大きいほど低損失、広帯域のフィルタを実現できる。また、周波数温度特性とは温度変化に伴うフィルタの中心周波数の変動のことであり、通過帯域が移動してしまわないよう小さな周波数温度特性を持つことが要求される。
上述のような特性を実現する圧電基板として、圧電基板と他の基板を接合した複合圧電基板がある。
That is, it is desired to have a large electromechanical coupling coefficient and a small frequency temperature characteristic. Here, the electromechanical coupling coefficient is the conversion efficiency from an electric signal to mechanical vibration, and the larger this value, the lower the loss and wideband filter can be realized. The frequency temperature characteristic is a change in the center frequency of the filter accompanying a temperature change, and it is required to have a small frequency temperature characteristic so that the pass band does not move.
As a piezoelectric substrate that realizes the above characteristics, there is a composite piezoelectric substrate in which a piezoelectric substrate and another substrate are bonded.
このような圧電基板と他の基板（剛体板）の接合には、通常接着剤が用いられる。そして、スピンコータなどを利用して圧電基板または剛体板、あるいはその両方に接着剤を均一に塗布した後に圧電基板と剛体板を貼り合わせて接着する。充分に接着させることで目的の複合圧電基板を得ることができる。
このような複合圧電基板から切り出したチップ状部材を用いる弾性表面波素子は、剛体板が圧電基板の熱膨張による周波数変動を抑えることができ、良好な温度特性を実現できるという利点がある。
An adhesive is usually used for joining such a piezoelectric substrate and another substrate (rigid plate). Then, after applying an adhesive uniformly to the piezoelectric substrate and / or the rigid plate using a spin coater, the piezoelectric substrate and the rigid plate are bonded and bonded together. The target composite piezoelectric substrate can be obtained by sufficiently bonding.
A surface acoustic wave element using a chip-shaped member cut out from such a composite piezoelectric substrate has an advantage that a rigid plate can suppress frequency fluctuations due to thermal expansion of the piezoelectric substrate and can realize good temperature characteristics.
ここで、このとき使われる接着剤として、熱硬化型の接着剤や紫外線硬化型の接着剤が用いられている（例えば特許文献１参照）。
熱硬化型の接着剤は、接着剤を１００℃程度に加熱して硬化させることにより圧電基板と剛体板を接着するものである。このため、比較的容易に接合することができる。ただし、圧電基板と剛体板では熱膨張係数が異なるため、たとえ接着剤が硬化する１００℃では反りがなくても、室温に戻すときに反りが生じてしまうという大きな問題があった。
また、紫外線硬化型の接着剤は、室温で仮硬化できるという利点がある。しかし、反応硬化剤として塩を用いるため、硬化後の接着剤が耐湿性に劣るという欠点がある。
Here, as the adhesive used at this time, a thermosetting adhesive or an ultraviolet curable adhesive is used (for example, see Patent Document 1).
The thermosetting adhesive is one that bonds a piezoelectric substrate and a rigid plate by curing the adhesive by heating it to about 100 ° C. For this reason, it can join relatively easily. However, since the thermal expansion coefficient is different between the piezoelectric substrate and the rigid body plate, there is a big problem that even when there is no warpage at 100 ° C. where the adhesive is cured, warpage occurs when returning to room temperature.
Further, the ultraviolet curable adhesive has an advantage that it can be temporarily cured at room temperature. However, since salt is used as the reactive curing agent, there is a drawback that the cured adhesive is inferior in moisture resistance.
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、熱により生じる反りが小さいとともに、温度変化に対して優れた周波数温度特性を有する複合圧電基板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a composite piezoelectric substrate that has low warpage caused by heat and has excellent frequency-temperature characteristics against temperature changes.
上記課題を解決するため、本発明では、少なくとも、圧電基板と剛体板が接着層を介して貼り合わされた複合圧電基板であって、前記接着層が、光硬化性ではなく室温で硬化する接着剤からなるものであることを特徴とする複合圧電基板を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a composite piezoelectric substrate in which at least a piezoelectric substrate and a rigid plate are bonded to each other via an adhesive layer, and the adhesive layer is not photocurable but is cured at room temperature. There is provided a composite piezoelectric substrate characterized by comprising:
このように、圧電基板と剛体板を貼り合わせる接着剤が、光硬化性ではなく、室温で硬化するものであれば、熱の影響を受けずに圧電基板と剛体板とが接着されたものとすることができる。よって、熱硬化型の接着剤を用いた時のように、硬化の際の加熱温度では反りが小さいが室温での反りが大きい、という問題がない反りが小さな複合圧電基板となっている。
また、紫外線硬化型の接着剤のように、反応硬化剤として塩を用いたものではないため、耐湿性が低いものとはならず、耐湿性の高い複合圧電基板となっている。
更に、反りの小さな複合圧電基板とすることができ、温度変化に対して優れた周波数温度特性を有するものとなる。
In this way, if the adhesive that bonds the piezoelectric substrate and the rigid plate is not photocurable and is cured at room temperature, the piezoelectric substrate and the rigid plate are bonded without being affected by heat. can do. Therefore, as in the case of using a thermosetting adhesive, the composite piezoelectric substrate has a small warp that does not have the problem of a small warp at the heating temperature during curing but a large warp at room temperature.
Further, unlike a UV curable adhesive, since salt is not used as a reactive curing agent, the moisture resistance is not low, and the composite piezoelectric substrate has high moisture resistance.
Furthermore, a composite piezoelectric substrate with small warpage can be obtained, and it has excellent frequency-temperature characteristics with respect to temperature changes.
ここで、前記接着層が、二液混合型のエポキシ樹脂が硬化したものであることが好ましい。
このように、接着層が、耐久性に優れたエポキシ樹脂であれば、耐久性も良好なものとすることができる。また、二液混合型のエポキシ樹脂が硬化したものであれば、容易に室温で硬化させたものとして都合が良く、安価なものとすることができる。
Here, it is preferable that the adhesive layer is obtained by curing a two-component mixed epoxy resin.
Thus, if the adhesive layer is an epoxy resin excellent in durability, durability can be improved. In addition, if the two-component mixed epoxy resin is cured, it can be easily cured at room temperature and can be inexpensive.
また、前記圧電基板が、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなるものであることが好ましい。
このように、圧電基板が、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムからなるものとすることによって、電気機械結合係数が大きく、また複合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圧電基板を提供することができる。
The piezoelectric substrate is preferably made of lithium tantalate or lithium niobate.
As described above, the piezoelectric substrate is made of lithium tantalate or lithium niobate, so that the electromechanical coupling coefficient is large, and the low-price composite piezoelectric in which temperature fluctuation of the operating frequency is suppressed by the effect of the composite piezoelectric substrate. A substrate can be provided.
そして、前記剛体板が、サファイア、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、窒化珪素からなる群のうち少なくとも一つを主成分とするものであることが好ましい。
このように、剛体板が、上述のようなものが主成分であるものとすることによって、接着層を介して圧電基板を必要十分に支持することができ、反りの小さな複合圧電基板とするのに非常に都合がよい。
The rigid plate is preferably composed mainly of at least one of the group consisting of sapphire, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon, silicon carbide, and silicon nitride.
In this way, by using the rigid plate as the main component as described above, the piezoelectric substrate can be supported sufficiently and sufficiently through the adhesive layer, and a composite piezoelectric substrate with small warpage can be obtained. Very convenient to.
更に、前記接着層は、厚さが１〜１０μｍであることが好ましい。
このように、接着層の厚さが１μｍ以上であれば、充分な接着強度を得ることができる。また１０μｍ以下であれば、厚い接着層が歪みを吸収することによって本発明が目的とする剛性板との複合による周波数温度特性の改善効果が小さくなることを防止することができる。
Furthermore, the adhesive layer preferably has a thickness of 1 to 10 μm.
Thus, if the thickness of the adhesive layer is 1 μm or more, sufficient adhesive strength can be obtained. Moreover, if it is 10 micrometers or less, it can prevent that the improvement effect of the frequency temperature characteristic by a composite_body | complex with the rigid board which this invention aims by absorbing a distortion by a thick adhesive layer becomes small.
また、前記圧電基板は、厚さが１０〜５０μｍであることが好ましい。
このように、圧電基板の厚さが１０μｍ以上であれば、弾性表面波素子の伝搬ロスが大きくなることを抑制することができる。また、５０μｍ以下であれば、温度特性の改善効果が小さくなることを防止することができる。
The piezoelectric substrate preferably has a thickness of 10 to 50 μm.
Thus, if the thickness of the piezoelectric substrate is 10 μm or more, an increase in propagation loss of the surface acoustic wave element can be suppressed. Moreover, if it is 50 micrometers or less, it can prevent that the improvement effect of a temperature characteristic becomes small.
そして、前記剛体板は、厚さが１００〜３００μｍであることが好ましい。
このように、剛体板の厚さが１００μｍ以上であれば、圧電基板の熱膨張を抑制するという剛体板の役割をしっかりと果たさせることができる。また、３００μｍ以下であれば、コストアップとなることを防止でき、更に近年求められているデバイスの低背化に逆行することも防止することができる。
And it is preferable that the said rigid board is 100-300 micrometers in thickness.
Thus, if the thickness of the rigid plate is 100 μm or more, the role of the rigid plate for suppressing the thermal expansion of the piezoelectric substrate can be fulfilled firmly. Moreover, if it is 300 micrometers or less, it can prevent that it becomes a cost increase, and can also prevent reversing to the low profile of the device calculated | required in recent years.
更に、前記複合圧電基板は、反りが室温において１００μｍ以下であることが好ましい。
このように、複合圧電基板の反りが室温において１００μｍ以下であれば、基板加工装置の搬送系にてエラー発生頻度が高くなることを防止できる。同時にこの反りを無理に抑える必要が無く、基板に応力が発生してクラックを生じる危険性を極力低いものとすることができる。
Furthermore, the warp of the composite piezoelectric substrate is preferably 100 μm or less at room temperature.
Thus, if the warp of the composite piezoelectric substrate is 100 μm or less at room temperature, it is possible to prevent the frequency of error occurrence from increasing in the transport system of the substrate processing apparatus. At the same time, it is not necessary to forcibly suppress this warp, and the risk of generating stress on the substrate and causing cracks can be minimized.
また、本発明では、本発明に記載の複合圧電基板を切断したものを用いて作製されたものであることを特徴とする弾性表面波素子を提供する。
上述のように、本発明の複合圧電基板は、室温において反りが小さく、また良好な温度特性を有しており、更に耐湿性が高いものである。このため、これを切断したものを用いて作製された弾性表面波素子は、温度特性や耐湿特性に優れたものとなっている。
The present invention also provides a surface acoustic wave device that is manufactured by cutting a composite piezoelectric substrate according to the present invention.
As described above, the composite piezoelectric substrate of the present invention has low warpage at room temperature, good temperature characteristics, and high humidity resistance. For this reason, the surface acoustic wave element produced using what cut | disconnected this is the thing excellent in the temperature characteristic and moisture resistance.
以上説明したように、本発明の複合圧電基板は、圧電基板と剛体板が室温硬化型の接着剤により接合されたものとなっているため、熱の影響を受けずに接合されたものとでき、反りが小さく、温度特性に優れた複合圧電素子となる。また耐湿性にも優れたものとなる。 As described above, the composite piezoelectric substrate of the present invention can be bonded without being affected by heat because the piezoelectric substrate and the rigid plate are bonded by a room temperature curing adhesive. Thus, a composite piezoelectric element with small warpage and excellent temperature characteristics is obtained. Also, the moisture resistance is excellent.
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、安定した周波数温度特性および電気機械結合係数をもつ弾性表面波素子の開発が待たれていた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
As described above, development of a surface acoustic wave device having stable frequency-temperature characteristics and an electromechanical coupling coefficient has been awaited.
そこで本発明者らは、弾性表面波素子の性能を劣化させる接着層に着目し、圧電基板と剛体板の形状に影響を及ぼす接着層に用いる接着剤に関して様々な調査・実験を行った。 Accordingly, the inventors focused on the adhesive layer that deteriorates the performance of the surface acoustic wave element, and conducted various investigations and experiments on the adhesive used for the adhesive layer that affects the shapes of the piezoelectric substrate and the rigid plate.
その結果、圧電基板と剛体板について反りがほとんどみられないものを準備しても、従来用いられていた熱硬化型のエポキシ樹脂を用いて貼り合わせると、接着剤が硬化する温度が室温より高いため、室温に戻す段階で圧電基板と剛体板の内部に歪みが内在してしまい、この結果、各々のサイズが４インチウェーハの貼り合わせ複合圧電基板で１００μｍを超える反りが発生してしまうことが分かった。
この反りについては、圧電基板と剛体板との熱膨張率の差に基づく本質的なものであり、接着剤が高温で反応し、圧電基板と剛体板を接合する限り避けることは出来ないものである。
As a result, even if a piezoelectric substrate and a rigid plate that are hardly warped are prepared, the temperature at which the adhesive cures is higher than room temperature when pasted together using a conventionally used thermosetting epoxy resin. Therefore, when the temperature is returned to room temperature, distortion is inherent in the piezoelectric substrate and the rigid plate, and as a result, warpage exceeding 100 μm may occur in each bonded composite piezoelectric substrate of a 4-inch wafer. I understood.
This warpage is essential based on the difference in thermal expansion coefficient between the piezoelectric substrate and the rigid plate, and cannot be avoided as long as the adhesive reacts at a high temperature and joins the piezoelectric substrate and the rigid plate. is there.
この課題を解決するために、本発明者らは圧電基板と剛体板の貼り合わせ工程での形状変化を鋭意検討した結果、接着剤として室温硬化型のものを使う方法を考案した。
このような室温硬化型の接着剤を用いたものとすることで、製造時間が従来と比較して長くなる。しかし光学特性や耐久性、歩留りを従来に比較して大幅に向上させることができ、作業時間の長時間化の不利益を上回り、反りが小さく、安定した特性を有する複合圧電基板を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
In order to solve this problem, the present inventors have devised a method of using a room-temperature curing type adhesive as a result of intensive studies on the shape change in the bonding process of the piezoelectric substrate and the rigid plate.
By using such a room temperature curable adhesive, the manufacturing time becomes longer than the conventional one. However, optical characteristics, durability, and yield can be greatly improved compared to conventional methods, and it is possible to obtain a composite piezoelectric substrate that exceeds the disadvantages of longer working hours, has less warpage, and has stable characteristics. The present invention has been completed by finding out what can be done.
以下、本発明について図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の一例を示した図である。
本発明の複合圧電基板１０は、少なくとも、圧電基板１１と剛体板１２が接着層１３を介して貼り合わされたものであって、この接着層１３が、光硬化性ではなく室温で硬化する接着剤からなるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 is a view showing an example of the outline of the composite piezoelectric substrate of the present invention.
The composite
このように、室温硬化型の接着剤が用いられたものとすることで、熱の影響を受けずに圧電基板と剛体板が接合されたものとなり、反りが小さな複合圧電基板となる。
すなわち、熱硬化型の接着剤によって接着された時のような硬化の際の加熱温度では反りが小さいが、室温では反りが大きい、との問題もなく、また光硬化型（主に紫外線硬化型）の接着剤によって接着された時のような反応硬化剤として塩を用いたものではないため、耐湿性が劣るとの問題もない複合圧電基板となっている。
従って、反りの小さな複合圧電基板とすることができ、周波数温度特性の優れた弾性表面波素子の製造に好適なものとなる。
Thus, by using a room temperature curable adhesive, the piezoelectric substrate and the rigid plate are joined without being affected by heat, and a composite piezoelectric substrate with small warpage is obtained.
That is, there is no problem that the warpage is small at the heating temperature at the time of curing such as when bonded by a thermosetting adhesive, but the warpage is large at room temperature, and the photocuring type (mainly UV curable type) Since the salt is not used as a reaction curing agent when it is bonded with an adhesive), the composite piezoelectric substrate has no problem of poor moisture resistance.
Therefore, a composite piezoelectric substrate with small warpage can be obtained, which is suitable for manufacturing a surface acoustic wave device having excellent frequency temperature characteristics.
ここで、複合圧電基板１０は、その反りが室温において１００μｍ以下とすることができる。
できあがった複合圧電基板の反りが、室温において１００μｍ以下であれば、複合圧電基板を加工する際の搬送において、反りによって発生する搬送エラーの発生頻度を低いものとすることができる。また、反りが小さいため、反りを無理に抑える必要が無い。従って反りを抑制するための応力を基板に加える必要がなく、品質特性も良好な上にクラックを生じる危険を極力低くすることができ、歩留りの向上に寄与することができる。
Here, the warp of the composite
When the warp of the composite piezoelectric substrate thus completed is 100 μm or less at room temperature, the frequency of occurrence of transport errors caused by warpage can be reduced in transport when processing the composite piezoelectric substrate. Moreover, since the warpage is small, it is not necessary to suppress the warpage. Therefore, it is not necessary to apply stress for suppressing warpage to the substrate, the quality characteristics are good, the risk of cracking can be reduced as much as possible, and the yield can be improved.
また、圧電基板１１は、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなるものとすることができる。
圧電基板が、上述のような材料からなるものであれば、これらは電気機械結合係数が大きい結晶材料なので、周波数選択フィルタとしての帯域幅が広く、また挿入損失が小さく、更に動作周波数の温度変動が抑制されたＳＡＷデバイスが製造可能な複合圧電基板に好適である。
The
If the piezoelectric substrate is made of the material as described above, these are crystalline materials having a large electromechanical coupling coefficient, so that the bandwidth as a frequency selection filter is wide, the insertion loss is small, and the operating frequency varies with temperature. This is suitable for a composite piezoelectric substrate capable of producing a SAW device in which the above is suppressed.
そして、圧電基板１１は、厚さが１０〜５０μｍとすることができる。
このように、圧電基板の厚さを１０μｍ以上とすることによって、弾性表面波素子とした際に、伝搬ロスが大きくなることを抑制することができる。また、厚さを５０μｍ以下とすることによって、厚くなることによって温度特性の改善効果が小さくなることを防止できる。すなわち、耐熱性にも優れた耐湿性の高い複合圧電基板とすることができる。
And the
Thus, by setting the thickness of the piezoelectric substrate to 10 μm or more, it is possible to suppress an increase in propagation loss when the surface acoustic wave element is formed. Further, by setting the thickness to 50 μm or less, it is possible to prevent the effect of improving the temperature characteristics from being reduced by increasing the thickness. That is, a composite piezoelectric substrate having excellent heat resistance and high moisture resistance can be obtained.
更に、剛体板１２は、サファイア、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、窒化珪素からなる群のうち少なくとも一つを主成分とするものとすることができる。
このように、剛体板の主成分を、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、窒化珪素からなる群のうち少なくとも一つとすることによって、容易に準備することができ、安価な複合圧電基板とすることに都合が良い。また、接着層を介して圧電基板を必要十分に支持することができ、反りの小さな複合圧電基板とするのに非常に都合がよい。
またサファイアは、ヤング率及び線膨張係数が十分に小さいため、これを圧電基板に接合することで、圧電基板の熱膨張を強く抑制することが可能となる。
従って、弾性表面波デバイスの周波数温度特性を安定化させることができる。
Further, the
As described above, the main component of the rigid plate is at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum nitride, silicon, silicon carbide, and silicon nitride. Convenient to do. In addition, the piezoelectric substrate can be supported sufficiently and sufficiently through the adhesive layer, which is very convenient for forming a composite piezoelectric substrate with small warpage.
Moreover, since sapphire has a sufficiently small Young's modulus and linear expansion coefficient, it is possible to strongly suppress thermal expansion of the piezoelectric substrate by bonding it to the piezoelectric substrate.
Therefore, the frequency-temperature characteristic of the surface acoustic wave device can be stabilized.
また、剛体板１２は、厚さが１００〜３００μｍとすることができる。
このように、剛体板の厚さを１００μｍ以上とすることによって、圧電基板の熱膨張を強く抑制することができ、その機能が十分に働くことになる。また、３００μｍ以下とすることによって、コストが必要以上にアップすることを防止でき、更にデバイスの低背化に沿うものとすることができる。
The
In this way, by setting the thickness of the rigid plate to 100 μm or more, the thermal expansion of the piezoelectric substrate can be strongly suppressed, and its function can be sufficiently achieved. Moreover, by setting it as 300 micrometers or less, it can prevent that cost raises more than necessary, and can make it follow the shortening of a device further.
そして、この室温硬化型の接着層１３としては、耐久性が高いエポキシ樹脂が硬化したものとすることが好ましい。また、このエポキシ樹脂としては、室温で硬化させるためには主材と硬化剤が別々となっている二液混合型がよい。
接着層を、二液混合型のエポキシ樹脂が硬化したものとすることによって、耐久性に優れ、かつ容易に室温で硬化させたものとでき、安価な複合圧電基板とすることができる。
The room temperature curable
By making the adhesive layer hardened by a two-component mixed epoxy resin, it is excellent in durability and can be easily hardened at room temperature, and an inexpensive composite piezoelectric substrate can be obtained.
なお、エポキシ樹脂として、光硬化型、特に紫外線硬化型のエポキシ樹脂を用いると、反応開始剤として、ジフェニルヨードニウムヘキサフロロホスフェートやトリフェニルスルホニウムヘキサフロロホスフェートといった紫外線で分解する塩が使われている。この場合、このような塩自体の残留物や反応生成物の末端も電荷があることによって、水との親和性が強いという性質を有することになる。このように、紫外線硬化型のエポキシ樹脂を接着層に用いると耐湿性に劣るという欠点があるため、光硬化型のエポキシ樹脂は本発明では除外する。
また、熱硬化型の接着剤も、硬化のための加熱時においては反りを小さくできるものの、室温では反りを小さくできない、との問題があるため、除外する。
When a photo-curing epoxy resin, particularly an ultraviolet-curing epoxy resin is used as the epoxy resin, a salt decomposable with ultraviolet rays such as diphenyliodonium hexafluorophosphate or triphenylsulfonium hexafluorophosphate is used as a reaction initiator. In this case, the residue of such a salt itself and the end of the reaction product are also charged, so that they have a property of having a strong affinity for water. Thus, since there exists a fault that it is inferior to moisture resistance when an ultraviolet curable epoxy resin is used for an adhesive layer, a photocurable epoxy resin is excluded by this invention.
Also, thermosetting adhesives are excluded because there is a problem that warpage cannot be reduced at room temperature although warpage can be reduced during heating for curing.
更に、この接着層１３は、厚さが１〜１０μｍとすることができる。
このように、接着層の厚さを１μｍ以上とすることによって、充分な接着強度を得ることができる。また１０μｍ以下とすることによって、厚い接着層で歪みが吸収されることを抑制でき、剛性板と複合することによる周波数温度特性の改善効果が小さくなることが防止できる。
Further, the
Thus, sufficient adhesive strength can be obtained by setting the thickness of the adhesive layer to 1 μm or more. Moreover, by setting it as 10 micrometers or less, it can suppress that a distortion | strain is absorbed with a thick contact bonding layer, and it can prevent that the improvement effect of a frequency temperature characteristic by combining with a rigid board becomes small.
そして、このような複合圧電基板を切断したものを用いて作製されたものであることを特徴とする弾性表面波素子は、反りが小さく、耐熱性・耐湿性に優れたものであるから、この複合圧電基板をチップ状に切り出して作製した弾性表面波素子も、耐熱性・耐湿性に優れ、安定した温度・電気特性を有するものとなっている。 A surface acoustic wave element characterized by being manufactured using a material obtained by cutting such a composite piezoelectric substrate has small warpage and is excellent in heat resistance and moisture resistance. A surface acoustic wave device produced by cutting a composite piezoelectric substrate into a chip shape is also excellent in heat resistance and moisture resistance and has stable temperature and electrical characteristics.
上記のような、本発明の複合圧電基板は、以下に示すような製造方法によって製造することができる。しかしもちろんこれに限定されるものではない。 The composite piezoelectric substrate of the present invention as described above can be manufactured by the following manufacturing method. However, of course, it is not limited to this.
まず、少なくとも、圧電基板と剛体板を準備する。
この準備する圧電基板と剛体板は、所望の物性値を有するものを準備することができるが、圧電基板は、厚さが１０〜５０μｍの範囲のものとすることができ、材質はタンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウムからなるものとすることができる。また剛体板は、厚さが１００〜３００μｍの範囲のものとすることができ、材質はサファイア、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、窒化珪素からなる群のうち少なくとも一つを主成分とするものとすることができる。
First, at least a piezoelectric substrate and a rigid plate are prepared.
The piezoelectric substrate and the rigid plate to be prepared can be prepared with desired physical property values, but the piezoelectric substrate can have a thickness in the range of 10 to 50 μm, and the material is lithium tantalate. Or it can consist of lithium niobate. The rigid plate may have a thickness in the range of 100 to 300 μm, and the material is mainly composed of at least one of the group consisting of sapphire, aluminum oxide, aluminum nitride, silicon, silicon carbide, and silicon nitride. Can be.
そして、準備した圧電基板と剛体板の少なくとも一方の主表面に、光硬化性ではなく室温硬化型の接着剤を塗布する。
この室温硬化型の接着剤は、室温で硬化するものであれば特に限定されないが、例えば二液混合型のエポキシ樹脂とすることができる。
またその塗布方法も一般的な方法を用いることができるが、例えばスピンコーティング等がある。
そして接着後の接着層の厚さが１〜１０μｍの範囲となるようにすることができる。
Then, at least one main surface of the prepared piezoelectric substrate and rigid plate is coated with a room temperature curable adhesive instead of photocuring.
The room temperature curable adhesive is not particularly limited as long as it is curable at room temperature, and for example, a two-component mixed epoxy resin can be used.
Moreover, although the general application | coating method can be used for the coating method, there exist spin coating etc., for example.
The thickness of the adhesive layer after bonding can be in the range of 1 to 10 μm.
なお、この圧電基板と剛体板との貼付けに使うエポキシ樹脂としては、硬化剤としてアミン化合物を含有した低粘度の二液性エポキシ樹脂が適していることが判った。
具体的には、二液性エポキシ樹脂としては市販のエポキシ樹脂組成物でよく、例えばテスク社製Ｃ−１０３７Ａ／ＢやＣ−１００１Ａ／Ｂ等を用いればよい。
テスク社製Ｃ−１０３７Ａ／Ｂを１０：３の比で混合し、剛体板上に垂らすと、混合物が低粘度であるため自然に剛体板上に広がる。より望ましくは、スピンコータを用いて塗布することができる。
It has been found that a low-viscosity two-component epoxy resin containing an amine compound as a curing agent is suitable as an epoxy resin used for bonding the piezoelectric substrate and the rigid plate.
Specifically, the two-component epoxy resin may be a commercially available epoxy resin composition, such as C-1037A / B or C-1001A / B manufactured by Tesque.
When Tesque C-1037A / B is mixed at a ratio of 10: 3 and hung on a rigid plate, the mixture has a low viscosity and naturally spreads on the rigid plate. More preferably, it can be applied using a spin coater.
その後、先に塗布した接着剤を介して、圧電基板と剛体板を貼り合わせて、貼り合わせた基板とする。 Thereafter, the piezoelectric substrate and the rigid plate are bonded to each other through the previously applied adhesive to obtain a bonded substrate.
そして、先に貼り合わせた基板を軽く押さえることで余分な接着剤を取り除くことができ、室温で一昼夜放置して硬化させる。
このように、室温硬化型の接着剤を用いることによって、接着剤を常温で硬化させることができ、従来のように熱硬化型接着剤を用いた場合に発生する硬化の際の加熱温度では反りが小さいが、室温では反りが大きいとの問題や、光硬化型接着剤を用いた場合に発生する耐湿性が劣るとの問題の発生を防止することができ、反りが小さく、かつ温度変化に対する周波数温度特性が良好な複合圧電基板を歩留り良く製造することが可能となる。
Then, the excess adhesive can be removed by lightly pressing the previously bonded substrates, and the substrate is left to stand overnight at room temperature for curing.
In this way, by using a room temperature curable adhesive, the adhesive can be cured at room temperature, and warping occurs at the heating temperature during curing that occurs when a thermosetting adhesive is used as in the past. Although it is small, it is possible to prevent the problem that the warpage is large at room temperature and the problem that the moisture resistance generated when using a photo-curing adhesive is inferior. It becomes possible to manufacture a composite piezoelectric substrate with good frequency-temperature characteristics with good yield.
その後、貼り合わせた基板の主に圧電基板側を所望の厚さまで研削することができる。これは一般的な方法で行うことができ、これによって反りが小さく、温度特性に優れた複合圧電基板を製造することができる。
なお、本例示では、圧電基板として厚さが５０μｍのウェーハを用いたが、より厚いウェーハを剛体板と接合した後に、圧電基板に研削・研磨加工を施して１０〜５０μｍとしても良い。
Thereafter, the piezoelectric substrate mainly on the bonded substrate side can be ground to a desired thickness. This can be performed by a general method, whereby a composite piezoelectric substrate having a small warpage and excellent temperature characteristics can be manufactured.
In this example, a wafer having a thickness of 50 μm is used as the piezoelectric substrate. However, after bonding a thicker wafer to a rigid plate, the piezoelectric substrate may be ground and polished to have a thickness of 10 to 50 μm.
そして、製造された複合圧電基板に対して切断作業を行ってチップ化等の工程を行うことによって、弾性表面波素子を製造することができる。 A surface acoustic wave element can be manufactured by performing a cutting operation on the manufactured composite piezoelectric substrate and performing a process such as chip formation.
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１〜５、比較例１〜３）
まず、圧電基板としてタンタル酸リチウム（ＬＴ）ウェーハ、剛体板としてアルミナウェーハを各々８枚準備した。タンタル酸リチウムウェーハは直径４インチ（１００ｍｍ）×５０μｍ厚のウェーハとし、アルミナウェーハは直径４インチ（１００ｍｍ）×２５０μｍ厚のウェーハとした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Examples 1-5, Comparative Examples 1-3)
First, eight lithium tantalate (LT) wafers were prepared as piezoelectric substrates, and eight alumina wafers were prepared as rigid plates. The lithium tantalate wafer was a wafer having a diameter of 4 inches (100 mm) × 50 μm, and the alumina wafer was a wafer having a diameter of 4 inches (100 mm) × 250 μm.
そして、実施例１〜５では、接着剤に室温硬化型のエポキシ樹脂として、テスク社製Ｃ−１０３７Ａ／Ｂを使用した。
より具体的には、Ａ液を１０ｇ、Ｂ液を３ｇ秤量し、混合後、遠心脱泡機で脱泡した。この脱泡したエポキシ樹脂をアルミナウェーハ上にたらし、その上にタンタル酸リチウムウェーハを載せて軽く押さえることで余分な接着剤を取り除き、室温で一昼夜放置して硬化させた。その後、この複合圧電基板について、反りと厚さの測定を行った。
なお、反りの測定はトロペル社製ＦｌａｔＭａｓｔｅｒ２００にて行った。厚さ測定は、ウェーハ中心を東京精密社製ウェーハ厚さ測定器ＭＩＮＩＡＸにより測定した。
In Examples 1 to 5, Tesque C-1037A / B was used as the room temperature curable epoxy resin for the adhesive.
More specifically, 10 g of liquid A and 3 g of liquid B were weighed, mixed and then defoamed with a centrifugal defoamer. This defoamed epoxy resin was placed on an alumina wafer, and a lithium tantalate wafer was placed on the alumina wafer and lightly pressed to remove excess adhesive, and allowed to cure at room temperature overnight. Thereafter, the warpage and thickness of this composite piezoelectric substrate were measured.
In addition, the measurement of curvature was performed in FlatMaster 200 made from Tropel. For the thickness measurement, the wafer center was measured with a wafer thickness measuring device MINIAX manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.
また、比較例１，２では、接着剤に熱硬化型の二液性エポキシ樹脂を用いた。
より具体的には、硬化液と樹脂とを１：１の比で混合し、遠心脱泡して、アルミナウェーハ上にたらし、その上にタンタル酸リチウムウェーハを載せて軽く押さえて余分な接着剤を取り除き、１００℃のオーブン内で３０分加熱することで接着剤を硬化させて貼り合わせた。この複合圧電基板について、反りと厚さの測定を行った。
In Comparative Examples 1 and 2, a thermosetting two-component epoxy resin was used as the adhesive.
More specifically, the curing solution and the resin are mixed at a ratio of 1: 1, centrifuged and defoamed, placed on an alumina wafer, and a lithium tantalate wafer is placed on the wafer and lightly pressed to bond excessively. The adhesive was removed, and the adhesive was cured and bonded by heating in an oven at 100 ° C. for 30 minutes. The composite piezoelectric substrate was measured for warpage and thickness.
更に、比較例３では、接着剤に紫外線硬化型のエポキシ樹脂を用いた。
より具体的には、紫外線硬化型のエポキシ樹脂をアルミナウェーハ上に垂らし、その上にタンタル酸リチウムウェーハを載せて軽く押さえて余分な接着剤を取り除き、紫外線ランプにより接着剤を硬化させて貼り合わせた。そして、この複合圧電基板について反りと厚さの測定を行った。
Furthermore, in Comparative Example 3, an ultraviolet curable epoxy resin was used as the adhesive.
More specifically, an ultraviolet curable epoxy resin is hung on an alumina wafer, a lithium tantalate wafer is placed on the wafer and lightly pressed to remove excess adhesive, and the adhesive is cured by an ultraviolet lamp and bonded. It was. The warpage and thickness of the composite piezoelectric substrate were measured.
表１に実施例１〜５、比較例１〜３の接着剤厚み、接合後の基板の反り、接合前の基板の反りを示した。
また、貼り合わせ後の各々の複合圧電基板を、信頼性試験として（−４０℃〜１２５℃）×１００回のヒートサイクル試験、および８５℃、８５％ＲＨの高温高湿試験を行い、試験後の複合圧電基板の状態を観察し、表１に示した。
Table 1 shows adhesive thicknesses of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3, warpage of the substrate after bonding, and warpage of the substrate before bonding.
In addition, each composite piezoelectric substrate after bonding was subjected to a heat cycle test (−40 ° C. to 125 ° C.) × 100 times as a reliability test and a high temperature and high humidity test of 85 ° C. and 85% RH, after the test. The state of the composite piezoelectric substrate was observed and shown in Table 1.
表１に示したとおり、実施例１〜５の複合圧電基板は、接合後の基板の反りは何れも１００μｍ以下であったのに対し、熱硬化型の接着剤を用いた比較例１、２では、反りが１００μｍ以上となった。特に比較例２の基板は、信頼性試験後にＬＴ面側にクラックが数カ所生じていた。 As shown in Table 1, in the composite piezoelectric substrates of Examples 1 to 5, the warpage of the substrates after bonding was 100 μm or less, whereas Comparative Examples 1 and 2 using a thermosetting adhesive were used. Then, the warpage was 100 μm or more. In particular, the substrate of Comparative Example 2 had several cracks on the LT surface side after the reliability test.
また、紫外線硬化型の接着剤を用いた比較例３では、反りは８８μｍとさほど大きくなかったが、信頼性試験後に、接合面のほぼ全面にハガレが生じていた。これに対し、室温硬化型の接着剤を用いた実施例の場合、接着層の厚さの薄い実施例１のみ接合面に一部ハガレが見られたが、これは、外周部の一部のみであり、耐湿性に殆ど問題はなかった。また実施例２〜５の基板では、信頼性試験後であっても接合面にハガレは見られず、耐湿性にも優れていることが判った。 Further, in Comparative Example 3 using an ultraviolet curable adhesive, the warpage was not so large as 88 μm, but peeling occurred on almost the entire joint surface after the reliability test. On the other hand, in the case of the example using the room temperature curable adhesive, only a part of the outer peripheral portion was peeled off in the bonding surface only in Example 1 where the thickness of the adhesive layer was thin. There was almost no problem with moisture resistance. Moreover, in the board | substrates of Examples 2-5, it turned out that peeling is not seen in a joint surface even after a reliability test, and it is excellent also in moisture resistance.
以上の結果より、室温硬化型の接着剤が熱硬化型の接着剤よりも接合後の基板の反りを小さく抑える効果があることが判った。
これは熱硬化型の接着剤を用いる場合、圧電基板と剛体板を貼り合わせた後に加熱して接着剤を硬化させなければならないため、接着剤の硬化温度と室温との温度差により貼り合わせた基板が反ってしまうのに対し、室温硬化型の接着剤を用いる場合には、接着剤の硬化温度と室温との温度差がないためである。
From the above results, it was found that the room temperature curable adhesive has the effect of suppressing the warpage of the substrate after bonding to be smaller than the thermosetting adhesive.
This is because when a thermosetting adhesive is used, the adhesive must be cured by heating after bonding the piezoelectric substrate and the rigid plate, so the bonding is performed due to the temperature difference between the curing temperature of the adhesive and room temperature. This is because when the room temperature curable adhesive is used, there is no temperature difference between the curing temperature of the adhesive and the room temperature.
また、紫外線硬化型の接着剤を用いる場合、接着剤の硬化温度を低く抑えることができるため、接着剤の硬化温度と室温との温度差を熱硬化型の場合に比べて小さくでき、生じる反りを抑制できることができた。
しかしながら、上述の信頼性試験を行った際に、接着面からハガレが生じてしまった。これは、紫外線硬化型の接着剤の硬化剤に塩が含まれるため、耐湿性に劣るためである。
In addition, when using an ultraviolet curable adhesive, the curing temperature of the adhesive can be kept low, so that the temperature difference between the curing temperature of the adhesive and room temperature can be reduced compared to the case of the thermosetting type, resulting in warpage. Was able to be suppressed.
However, peeling occurred from the adhesive surface when the above reliability test was performed. This is because the salt of the curing agent of the ultraviolet curable adhesive is inferior in moisture resistance.
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。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibits the same function and effect. Are included in the technical scope.
１０…複合圧電基板、 １１…圧電基板、 １２…剛体板、 １３…接着層。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記接着層が、光硬化性ではなく室温で硬化する接着剤からなるものであることを特徴とする複合圧電基板。 At least a composite piezoelectric substrate in which a piezoelectric substrate and a rigid plate are bonded via an adhesive layer,
2. The composite piezoelectric substrate according to claim 1, wherein the adhesive layer is made of an adhesive that is not photocurable but hardens at room temperature.
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