(57)【要約】【課題】圧電基板と支持基板とを樹脂製の接着層で接合した複合基板において、弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減する。【解決手段】圧電基板１１の裏面と支持基板１２とを接合する樹脂製の接着剤組成物からなる接着層１３に、接着剤組成物よりも弾性率の高い物質からなる粒子を含有させている。これにより、この複合基板１０を弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波を表面で伝搬可能な圧電基板と、
支持基板と、
前記圧電基板の裏面と前記支持基板とを接合する樹脂製の接着層と、
を備え、
前記接着層は、前記樹脂よりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有している、
複合基板。
【請求項２】
前記粒子は、セラミックス又はカーボンからなる、
請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記粒子は、シリカ，アルミナ，酸化亜鉛のいずれかからなるセラミックスである、
請求項２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さい、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合基板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合基板を用いて形成され、前記弾性表面波を励振可能な電極を前記圧電基板の表面に備えた弾性表面波デバイス。
【請求項６】
前記接着層が前記粒子を含有しない場合と比べて、ネットワークアナライザで反射特性（Ｓ１１）を測定した際に生じるスプリアスの振幅のピーク値が小さい値となる、
請求項５に記載の弾性表面波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合基板及びそれを用いた弾性表面波デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、携帯電話等に使用されるフィルタ素子や発振子として機能させることができる弾性表面波デバイスが知られている。こうした弾性表面波デバイスとしては、支持基板と弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave)を伝搬させる圧電基板とを貼り合わせて、圧電基板の表面に弾性表面波を励振可能な櫛形電極を設けたものが知られている。このような弾性表面波デバイスにおいては、圧電基板の厚さ方向の波（バルク波）が圧電基板と支持基板との界面で反射することで、圧電基板の表面における弾性表面波に対するノイズとなる場合がある。そして、このノイズを低減するために、圧電基板と支持基板との中間の音響インピーダンスをもつ音響緩和層を圧電基板と支持基板と間に介在させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２８２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の弾性表面波デバイスでは、圧電基板と支持基板とを積層した複合基板を形成するにあたり、プラズマＣＶＤ法により各層を形成したり直接接合により各層を接合したりしている。しかし、例えばこのような複合基板の形成が行えない場合などには、圧電基板と支持基板とを樹脂性の接着層により接着して複合基板を形成することも行われている。この場合、樹脂性の接着層は一般に圧電基板や支持基板と比べて音響インピーダンスが非常に低いため、接着層を特許文献１のように圧電基板と支持基板との中間の音響インピーダンスをもつような構造とすることはできない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、圧電基板と支持基板とを樹脂製の接着層で接合した複合基板において、弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の複合基板は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の複合基板は、
弾性表面波を表面で伝搬可能な圧電基板と、
支持基板と、
前記圧電基板の裏面と前記支持基板とを接合する樹脂製の接着層と、
を備え、
前記接着層は、前記樹脂よりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有している、
ものである。
【０００８】
この複合基板では、圧電基板の裏面と支持基板とを接合する樹脂製の接着層に樹脂よりも弾性率の高い物質からなる粒子を含有させている。これにより、この複合基板を弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減することができる。なお、ノイズが低減されるメカニズムについては定かではないが、例えば以下のように考えられる。この複合基板では、弾性率の高い粒子を含有させたことにより接着層の音速が高くなり、音速と密度との積で表される接着層の音響インピーダンスが粒子を含有しない場合と比較して大きくなっている可能性がある。これにより、圧電基板と接着層との音響インピーダンスが近い値になり圧電基板と接着層との界面でのバルク波の反射が低減されることでノイズが低減されているというメカニズムが考えられる。また、接着層中に粒子が存在するためバルク波の乱反射が起き、反射したバルク波が圧電基板の表面に及ぼす影響が小さくなっているというメカニズムも考えられる。なお、本発明の複合基板において、前記粒子はセラミックス又はカーボンからなるものとしてもよい。また、前記粒子は、シリカ，アルミナ，酸化亜鉛のいずれかからなるセラミックスとしてもよい。
【０００９】
本発明の複合基板において、前記支持基板は、前記圧電基板よりも熱膨張係数が小さいものとしてもよい。こうすれば、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化が支持基板によって抑制されるため、この複合基板を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を抑制できる。
【００１０】
本発明の弾性表面波デバイスは、上述したいずれかの態様の複合基板を用いて形成され、前記弾性表面波を励振可能な電極を前記圧電基板の表面に備えたものである。この弾性表面波デバイスによれば、上述したいずれかの複合基板で得られる効果と同様の効果を得ることができる。なお、弾性表面波デバイスとしては、例えば、共振子やフィルター，コンボルバーなどが挙げられる。
【００１１】
本発明の弾性表面波デバイスにおいて、前記接着層が前記粒子を含有しない場合と比べて、ネットワークアナライザで反射特性（Ｓ１１）を測定した際に生じるスプリアスの振幅のピーク値が小さい値となるものとしてもよい。こうすれば、弾性表面波に対するノイズが確実に低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】複合基板１０の斜視図である。
【図２】複合基板１０の製造工程を模式的に示す説明図（断面図）である。
【図３】複合基板１０を用いて作製した１ポートＳＡＷ共振子３０の斜視図である。
【図４】１ポートＳＡＷ共振子３０をセラミックス基板４０に搭載し樹脂で封入し、プリント配線基板６０に実装した様子を示す断面図である。
【図５】実施例１及び比較例１の１ポートＳＡＷ共振子の周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態である複合基板１０の斜視図である。この複合基板１０は、弾性表面波デバイスに利用されるものであり、１箇所がフラットになった円形に形成されている。このフラットな部分はオリエンテーションフラット（ＯＦ）と呼ばれる部分であり、弾性表面波デバイスの製造工程において諸操作を行うときのウエハー位置や方向の検出などに用いられる。本実施形態の複合基板１０は、圧電基板１１と、支持基板１２と、接着層１３とを備えている。
【００１４】
圧電基板１１は、弾性表面波を伝搬可能な圧電体の基板である。圧電基板１１の材質としては、例えば、タンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム，ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶，ホウ酸リチウム，水晶などが挙げられる。圧電基板１１の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１０〜５０μｍである。
【００１５】
支持基板１２は、接着層１３を介して圧電基板１１の裏面に貼り合わせられた基板である。この支持基板１２は、圧電基板１１よりも熱膨張係数の小さい材質からなるものである。支持基板１２の材質としては、例えば、シリコン，サファイア，窒化アルミニウム，アルミナ，ホウ珪酸ガラス，石英ガラスなどが挙げられる。中でもシリコンは半導体デバイス作成用として最も実用化されている材料であり、この複合基板１０を用いて作製した弾性表面波デバイスと半導体デバイスとを複合化しやすくなるため好ましい。支持基板１２の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１００〜５００μｍである。また、支持基板１２の熱膨張係数は、例えば圧電基板１１の熱膨張係数が１３〜２０ｐｐｍ／Ｋの場合には、２〜７ｐｐｍ／Ｋのものを用いるのが好ましい。なお、このように支持基板１２を圧電基板１１よりも熱膨張係数の小さい材質とすることで、温度が変化したときの圧電基板１１の大きさの変化が支持基板１２によって抑制される。このため、この複合基板１０を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を抑制できる。
【００１６】
接着層１３は、圧電基板１１の裏面と支持基板１２の表面とを接着するものである。この接着層１３は、圧電基板１１と支持基板１２とを接着するための樹脂製の接着剤組成物に、接着剤組成物よりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたものである。接着剤組成物の材質としては、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂が挙げられる。粒子の材質としては、例えば、セラミックス又はカーボンが挙げられる。また、セラミックスとしては、シリカ，アルミナ，酸化亜鉛のいずれかからなるものが挙げられる。この粒子の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が０．０５〜１．０μｍである。また、接着層１３における粒子の量は、特に限定するものではないが、例えば接着剤組成物の５〜１５ｗｔ％である。また、接着層１３の厚さは、例えば０．１〜２μｍとするのが好ましい。接着層１３の厚さが２μｍを越えると、複合基板１０を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を支持基板１２が抑制する効果が十分得られなくなるため好ましくない。また、接着層１３の厚さが０．１μｍ未満になると十分な接着強度が得られないため好ましくない。なお、接着層１３の厚さは、複合基板１０を用いて作製した弾性表面波デバイスで使用される弾性表面波の波長の０．２倍〜０．３倍とすることが好ましく、１／４（＝０．２５倍）の厚さとすることが特に好ましい。こうすれば、弾性表面波デバイスとして使用する際に圧電基板から接着層に到達するバルク波が支持基板側に透過しやすくなり、圧電基板１１と接着層１３との界面におけるバルク波の反射を低減できる。
【００１７】
こうした複合基板１０の製造方法について、図２を用いて以下に説明する。図２は、複合基板１０の製造工程を模式的に示す説明図（断面図）である。まず、ＯＦを有する所定の直径及び厚さの支持基板１２を用意する。また、圧電基板１１の研磨前の状態である圧電基板２１を用意する（図２（ａ）参照）。そして、接着剤組成物にこれよりも弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたものを支持基板１２の表面と圧電基板２１の裏面との少なくとも一方に均一に塗布する。その後、両基板を貼り合わせ、接着剤組成物が熱硬化性樹脂の場合には加熱して硬化させ、接着剤組成物が光硬化性樹脂の場合には光を照射して硬化させる。これにより、粒子を含有した接着剤組成物が硬化して接着層１３となり、貼り合わせ基板２０（研磨前の複合基板１０）が得られる（図２（ｂ）参照）。その後、研磨機にて圧電基板２１を研磨して所定厚さまで薄くし、さらに圧電基板２１の表面を鏡面研磨することで研磨前の圧電基板２１が圧電基板１１となり、複合基板１０が得られる（図２（ｃ）参照）。
【００１８】
こうして得られた複合基板１０は、この後、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、多数の弾性表面波デバイスの集合体としたあと、ダイシングにより１つ１つの弾性表面波デバイスに切り出される。複合基板１０を弾性表面波デバイスである１ポートＳＡＷ共振子３０の集合体としたときの様子を図３に示す。１ポートＳＡＷ共振子３０は、フォトリソグラフィ技術により、圧電基板１１の表面にＩＤＴ（Interdigital Transducer)電極３２，３４（櫛形電極、すだれ状電極ともいう）と反射電極３６とが形成されたものである。なお、得られた１ポートＳＡＷ共振子３０は、次のようにしてプリント配線基板６０に実装される。即ち、図４に示すように、ＩＤＴ電極３２，３４とセラミックス基板４０のパッド４２，４４とを金ボール４６，４８を介して接続したあと、このセラミックス基板４０上で樹脂５０により封入する。そして、そのセラミックス基板４０の裏面に設けられた電極５２，５４とプリント配線基板６０のパッド６２，６４との間に鉛フリーのはんだペーストを介在させたあと、リフロー工程によりプリント配線基板６０に実装される。なお、図４には、はんだペーストが溶融・再固化したあとのはんだ６６，６８を示した。
【００１９】
こうして作製された１ポートＳＡＷ共振子３０の使用例について説明する。ＩＤＴ電極３２，３４間に電圧を印加すると、圧電基板１１の表面に弾性表面波が励振され、圧電基板１１の表面をＩＤＴ電極３２，２４から両側の反射電極３６の方向へ弾性表面波が伝搬する。そして、反射電極３６により弾性表面波が反射してＩＤＴ電極３２，３４に戻る。これにより、１ポートＳＡＷ共振子３０は、ＩＤＴ電極３２，３４の周期をλ、圧電基板１１の表面における弾性表面波の伝搬速度をｖとすると、共振周波数ｆ＝伝搬速度ｖ／周期λの関係から導かれる共振周波数ｆをもつ共振子として動作する。ここで、ＩＤＴ電極３２，３４に電圧が印加されると、弾性表面波の他に圧電基板１１の厚さ方向の波（バルク波）も発生する。このバルク波が圧電基板１１と接着層１３との界面で反射して圧電基板１１の表面に到達すると弾性表面波に対するノイズとなり、１ポートＳＡＷ共振子３０の特性の低下につながる。本実施形態の複合基板１０では、接着層１３に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたことにより、複合基板１０を用いて作製した１ポートＳＡＷ共振子３０におけるバルク波によるノイズが低減される。
【００２０】
なお、接着層１３に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させる代わりに、圧電基板１１の裏面を粗面化することでバルク波を乱反射させてノイズを低減することも考えられる。しかし、圧電基板１１の裏面を粗面化すると、上述した好ましい接着層１３の厚さの範囲（０．１〜２μｍ）から外れる部分が生じてしまい、温度による特性変化を抑制する効果や圧電基板１１と支持基板１２との間の接着力が不十分になってしまう場合がある。本実施形態の複合基板１０では、接着層１３に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させることにより、圧電基板１１の裏面を粗面化せずに、１ポートＳＡＷ共振子３０におけるノイズを低減する効果を得ることが可能となる。
【００２１】
また、一般に圧電基板１１が厚いほど、反射したバルク波が圧電基板１１の表面に到達しにくくなるため、弾性表面波に対するノイズが低減される。しかし、圧電基板１１が厚いほど、上述した支持基板１２が温度による特性変化を抑制する効果は低下してしまう。本実施形態の複合基板１０では、接着層１３に弾性率の高い材質からなる粒子を含有させたことによりノイズを低減しているため、接着層が粒子を含有していないものと比べて圧電基板１１を薄くすることができ、その分だけ支持基板１２が１ポートＳＡＷ共振子３０の温度による特性変化を抑制する効果を高くすることが可能となる。
【００２２】
以上詳述した本実施形態の複合基板１０によれば、圧電基板１１の裏面と支持基板１２とを接合する樹脂製の接着剤組成物からなる接着層１３に、接着剤組成物よりも弾性率の高い物質からなる粒子を含有させている。これにより、この複合基板１０を弾性表面波デバイスとして利用したときに弾性表面波に対するノイズを低減することができる。また、支持基板１２は、圧電基板１１よりも熱膨張係数が小さいため、複合基板１０を用いた弾性表面波デバイスの温度による特性変化を抑制できる。
【００２３】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２４】
例えば、上述した実施形態では、複合基板１０を用いて作製する弾性表面波デバイスとして１ポートＳＡＷ共振子について説明したが、複合基板１０を用いて他の弾性表面波デバイスを作製しても同様の効果を得ることができる。他の弾性表面波デバイスとしては、例えば、２ポートＳＡＷ共振子やトランスバーサル型ＳＡＷフィルタ、ラダー型ＳＡＷフィルター、コンボルバーなどが挙げられる。
【実施例】
【００２５】
［実施例１］
実施例１として、図１に示した複合基板１０を作製し、これを用いて図３に示した１ポートＳＡＷ共振子３０を作製した。
【００２６】
具体的には、まず、圧電基板１１となる厚さが２５０μｍ，直径１００ｍｍのタンタル酸リチウム基板（以下、ＬＴ基板）と、支持基板１２となる厚さ２５０μｍ，直径１００ｍｍのシリコン基板とを用意した。ここで、ＬＴ基板は、弾性表面波の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカットである４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた。また、ＬＴ基板１１の裏面は粗面化されていないものを用いた。続いて、エポキシ樹脂系接着剤に平均粒径５０ｎｍのシリカ製のセラミックス粒子をエポキシ樹脂系接着剤の５ｗｔ％の分量だけ混ぜた混合接着剤を用意した。具体的には、エポキシ樹脂系接着剤を攪拌子とともにビーカーへ入れ、スターラーを利用して攪拌を行い、この際にビーカーへセラミックス粒子を投入し３０分攪拌を行うことで混合接着剤を得た。この混合接着剤をシリコン基板の表面にスピンコートにより塗布した。そして、ＬＴ基板の裏面がシリコン基板の混合接着剤を塗布した側と接するように貼り合わせて１６０℃に加熱し、硬化後の接着層１３の厚さが１μｍとなる貼り合わせ基板を形成した。
【００２７】
次に、この貼り合わせ基板を、研磨機にてＬＴ基板の厚さが１０μｍとなるまで研磨した。研磨機としては、まずＬＴ基板の厚みを薄くし、その後鏡面研磨を行うものを用いた。厚みを薄くするときには、研磨定盤とプレッシャープレートとの間に貼り合わせ基板を挟み込み、その貼り合わせ基板と研磨定盤との間に研磨砥粒を含むスラリーを供給し、このプレッシャープレートにより貼り合わせ基板を定盤面に押し付けながらプレッシャープレートに自転運動を与えて行うものを用いた。続いて、鏡面研磨を行うときには、研磨定盤を表面にパッドが貼られたものとすると共に研磨砥粒を番手の高いものへと変更し、プレッシャープレートに自転運動及び公転運動を与えることによって、ＬＴ基板の表面を鏡面研磨した。具体的には、まず、貼り合わせ基板のＬＴ基板の表面を定盤面に押し付け、自転運動の回転速度を１００ｒｐｍ、研磨を継続する時間を６０分として研磨した。続いて、研磨定盤を表面にパッドが貼られたものとすると共に研磨砥粒を番手の高いものへと変更し、貼り合わせ基板を定盤面に押し付ける圧力を０．２ＭＰａ、自転運動の回転速度を１００ｒｐｍ、公転運動の回転速度を１００ｒｐｍ、研磨を継続する時間を６０分として鏡面研磨した。この結果、研磨前のＬＴ基板が研磨後の圧電基板１１になり、実施例１の複合基板１０が完成した。
【００２８】
続いて、作製した複合基板１０に一般的なフォトリソグラフィ技術を用いてＩＤＴ電極３２，３４、反射電極３６を形成して、４０００個の１ポートＳＡＷ共振子３０の集合体とした。そして、ダイシングにより１つ１つの１ポートＳＡＷ共振子３０を切り出した。なお、ＩＤＴ電極３２，３４は線幅が値０．５５μｍ，周期λが値２．２μｍとなるように形成し、反射電極３６はストライプの線幅が値０．５５μｍ，周期ｐが１／２λとなるように形成した。
【００２９】
［比較例１］
接着層１３をシリカ製のセラミックス粒子を混ぜずにエポキシ樹脂系接着剤のみにより形成したした点以外は、実施例１と同様にして複合基板１０を作製し、実施例１と同様に１ポートＳＡＷ共振子３０を作製した。
【００３０】
［反射特性の評価］
実施例１及び比較例１の１ポートＳＡＷ共振子３０について、ネットワークアナライザにより反射特性（Ｓ１１）の測定を行った。結果を図５に示す。図５に示すように、比較例１では、共振周波数（約１９２０ＭＨｚ）よりも高周波領域でスプリアスが発生しており、このスプリアスの振幅のピーク値は２ｄＢであった。一方、実施例１では、共振周波数よりも高周波領域で発生するスプリアスの振幅のピーク値は０．７ｄＢであり、スプリアスの振幅のピーク値は比較例１と比べて小さい値に抑制されている。このことから、実施例１では、接着層１３がシリカ製のセラミックス粒子を含有していることにより、比較例１と比べてスプリアス（すなわち弾性表面波に対するノイズ）の発生が低減されていることがわかる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  複合基板、１１  圧電基板、１２  支持基板、１３  接着層、２０  貼り合わせ基板、２１  圧電基板（研磨前）、３０  １ポートＳＡＷ共振子、３２，３４  ＩＤＴ電極、３６  反射電極、４０  セラミックス基板、４２，４４  パッド、４６，４８  金ボール、５０  樹脂、５２，５４  電極、６０  プリント配線板、６２，６４  パッド、６６，６８  はんだ。
【図１】
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【図２】
2011254354.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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