JP2021034629A - 圧電性基板、圧電性基板の製造方法、及び複合基板 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態に係る圧電性基板1について説明する。図1は、実施形態に係る圧電性基板1及び複合基板Xの一例を示す断面図であり、(A)は圧電性基板1と支持基板2との貼り合わせ前の状態を示し、(B)は圧電性基板1に形成された有機接着層3と支持基板2との接触時を示し、(C)は圧電性基板1と支持基板2とを貼り合わせて複合基板Xとした状態を示している。図1(A)に示すように、圧電性基板1は、有機接着層3を介して支持基板2に貼り合わされる。圧電性基板1において、有機接着層3に接触する面は、平面研削面1aである。また、圧電性基板1において、平面研削面1aと反対側の面は、後述するワイヤーソーによる切断面1bである。平面研削面1aは、凸状の所定の反りを有している。
図2は、実施形態に係る圧電性基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。図2示すように、実施形態に係る圧電性基板の製造方法は、切断工程S1と、平面研削工程S2と、エッチング工程S3と、検査工程S4とを含む。なお、切断工程S1に先立って、単結晶のインゴット(以下、「単結晶」という)が作製される。例えば、上述した、原料であるタンタル酸リチウムの単結晶を育成し、育成された単結晶の形状を整えるため面出、円筒加工を行う。切断工程S1は、面出、円筒加工された単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断することにより複数の円形板状の圧電性基板を得る工程である。平面研削工程S2は、得られた圧電性基板の片面を研削する工程である。エッチング工程S3は、切断工程S1及び(又は)平面研削工程S2の各工程で生じた圧電性基板の内部歪みを除去する工程である。検査工程S4は、製品として出荷するためにエッチング工程S3後の圧電性基板の形状、外観等を検査する工程である。以下、各工程について説明する。
切断工程S1について説明する。図3は、ワイヤーソー装置4の一例を示す斜視図である。切断工程S1は、上述したように、円筒加工された単結晶Cをワイヤーソー装置4を用いて切断することにより円形板状の圧電性基板10(図4参照)を得る。ワイヤーソー装置4は、図3に示すように、いわゆるマルチワイヤーソー装置である。なお、切断工程S1をワイヤーソー装置4により行うことに限定されず、他の切断装置が用いられてもよい。例えば、他の切断装置は、ブレードにより切断する装置であってもよいし、ワイヤー放電加工により切断する装置であってもよい。
次に、平面研削工程S2について説明する。図5は、平面研削装置7の一例を示す斜視図である。図6は、平面研削装置7により圧電性基板10を研削している状態を示す断面図である。平面研削工程S2では、ワイヤーソー装置4によって切断された圧電性基板10の一方の面10aのみを研削し、面10aに形成されているソーマークmを除去する。この平面研削工程S2により、面10aは、算術平均粗さ(Ra)が40nmから90nm、好ましくは70nmから90nmとなる。なお、切断後の面10a、10bの算術平均粗さ(Ra)は、例えば200nmから500nmである。なお、圧電性基板10の他方の面10bに対しては、研削加工を行わない。
次に、エッチング工程S3について説明する。図8(A)は、平面研削工程S2後の圧電性基板11をエッチング工程S3により処理している状態を示す図である。図8(B)は、エッチング工程S3後の圧電性基板1の一例を示す断面図である。エッチング工程S3は、エッチングによって圧電性基板11の面11a側に生じた内部歪を除去する。上記のように、平面研削工程S2後の圧電性基板11は、研削面である面11a側に内部歪を有している。一般に研削加工面側に凸方向に反る傾向がある。エッチング工程S3は、エッチングにより面11a側の内部歪を除去し、面11aが凸状の所定の反り(例えば5μm以上15μm以下)となるように調整する。
次に、検査工程S4について説明する。検査工程S4は、切断工程S1、平面研削工程S2、エッチング工程S3を経て製造された圧電性基板1(図8(B)参照)を製品として出荷するために検査する。検査工程S4では、例えば、圧電性基板1の形状検査、洗浄を行い、外観検査等を行う。なお、この検査工程S4を行うか否かは任意である。従って、検査工程S4が行われなくてもよい。
次に、複合基板Xの製造方法について説明する。まず、エッチング工程S3後(検査工程S4後)の圧電性基板1の平面研削面1aに、有機接着層3が形成される(図1(A)参照)。接着剤の塗布方法としては、例えばスピンコート法が用いられる。スピンコート法は、ノズルを有する装置(コーター)から有機系の接着剤(エポキシ樹脂系接着剤)を平面研削面1aの中央付近に吐出しつつ、圧電性基板1を軸まわりに回転させる。接着剤は、遠心力により平面研削面1aを拡がって有機接着層3を形成する(図1(A)参照)。なお、有機接着層3の厚さは、例えば1.0μm以下が好ましい。
図9は、実施形態に係る圧電性基板の製造方法の他の例を示すフローチャートである。図9に示すように、実施形態に係る圧電性基板の製造方法は、切断工程S11と、第1エッチング工程S12と、平面研削工程S13と、第2エッチング工程S14と、検査工程S15とを含む。切断工程S11、平面研削工程S13、及び検査工程S15は、第1実施形態の切断工程S1、平面研削工程S2、及び検査工程S4とそれぞれ同様の処理が行われるため、説明を省略する。なお、本実施形態では、第1実施形態のエッチング工程S3を、第1エッチング工程S12と第2エッチング工程S14とに分けて行っている。
第1エッチング工程S12について説明する。切断工程S11により得られた圧電性基板10は、第1エッチング工程S12によりエッチングされる。第1エッチング工程S12は、切断工程S11により圧電性基板10の面10a等(図4参照)に生じた内部歪みを除去する工程である。切断工程S11において、ワイヤー5により単結晶Cが切断されて得られた圧電性基板10には、内部歪が発生する。この内部歪を第1エッチング工程S12により除去することで、平面研削工程S13後は平面研削のみの内部歪が圧電性基板11に発生するだけとなり、後述する第2エッチング工程S14での調整が容易になる。
次に、第2エッチング工程S14について説明する。第2エッチング工程S14は、第1実施形態のエッチング工程S3と同様に行われる。第2エッチング工程S14は、エッチングによって圧電性基板12の面12a側に生じた内部歪を除去する。なお、上記したように、圧電性基板12の面12aの反り量は、第1実施形態における圧電性基板11の面11a(図7参照)より小さい。従って、第2エッチング工程S14では、第1実施形態のエッチング工程S3より短いエッチング時間で面12a側の内部歪を除去し、面12aが凸状の所定の反り(例えば5μm以上15μm以下)となるように調整することができる。
タンタル酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径200mm、厚さ530μmのタンタル酸リチウム単結晶42°RYアズスライス基板(以下、基板1という)を用意した。このときの基板1の反り量は30μmであった。この基板1を、エッチング液であるフッ酸:硝酸=1:1の混合液中において室温で12時間エッチングしたところ、エッチング開始後、9時間以降の反り量は一定となり、20μmとなった。
ニオブ酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径200mm、厚さ530μmのニオブ酸リチウム単結晶128°RYアズスライス基板(以下、基板2という)を用意した。このときの基板2の反り量は25μmであった。この基板2を、エッチング液であるフッ酸:硝酸=1:1の混合液中において室温で120分エッチングしたところ、エッチング開始後90分以降の反り量は一定となり、15μmとなった。
タンタル酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径200mm、厚さ530μmのタンタル酸リチウム単結晶42°RYアズスライス基板(以下、基板3という)を用意した。このときの基板3の反り量は30μmであった。この基板3を、エッチング液であるフッ酸:硝酸=1:1混合液中において室温で12時間エッチングしたところ、エッチング開始後9時間以降の反り量は一定となり、20μmとなった。
タンタル酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径200mm、厚さ500μmのタンタル酸リチウム単結晶42°RYアズスライス基板(以下、基板4という)を用意した。このときの基板1の反り量は30μmであった。なお、基板4は、実施例1の基板1と同一である。基板4をエッチング液であるフッ酸:硝酸=1:1混合液中において室温で12時間エッチングしたところ、エッチング開始後9時間以降の反り量は一定となり20μmとなった。このときの基板4の両面の算術平均粗さ(Ra)はそれぞれ400nmであった。また、基板4の両面には、ソーマークが複数残存していた。
ニオブ酸リチウムの場合は、フッ酸:硝酸=1:1混合液中において室温で90分以上エッチングする。このとき、基板の反り量は、エッチング開始から90分までは減少したが、90分以降は変わらなかった。この特性を用い、平面研削後、エッチング時間を調整することができる。
Claims (6)
- 有機接着層を介して支持基板に貼り合わされる圧電性基板であって、
前記有機接着層に接触する面は平面研削面であり、前記平面研削面と反対側の面は、ワイヤーソーによる切断面であり、
前記平面研削面は、凸状の5μmから15μmの反りを有する、圧電性基板。 - 前記平面研削面の算術平均粗さ(Ra)は、40nmから90nmであり、前記切断面の算術平均粗さ(Ra)は、200nmから500nmである、請求項1に記載の圧電性基板。
- 育成された圧電性の単結晶から圧電性基板を製造する方法であって、
前記単結晶をワイヤーソーで切断して圧電性基板を得る切断工程と、
前記圧電性基板の一方の面を固定具に固定して他方の面を平面研削する平面研削工程と、
前記圧電性基板の内部歪を除去するエッチング工程と、を含み、
前記エッチング工程では、前記他方の面が凸状に反るエッチング時間に設定する、圧電性基板の製造方法。 - 前記平面研削工程は、前記圧電性基板の一方の面と前記固定具との間に所定の樹脂を介在させて、前記圧電性基板を変形させずに前記固定具に固定することを含む、請求項3に記載の圧電性基板の製造方法。
- 前記エッチング工程は、前記切断工程の後であって前記平面研削工程の前と、前記平面研削工程の後とにおいて行う、請求項3又は請求項4に記載の圧電性基板の製造方法。
- 請求項1又は請求項2に記載の圧電性基板と、支持基板とが有機接着層を介して貼り合わされた、複合基板。
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