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CN107078714B - 压电器件、压电器件的制造方法 - Google Patents

压电器件、压电器件的制造方法 Download PDF

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CN107078714B CN201580049496.4A CN201580049496A CN107078714B CN 107078714 B CN107078714 B CN 107078714B CN 201580049496 A CN201580049496 A CN 201580049496A CN 107078714 B CN107078714 B CN 107078714B
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Abstract

压电器件(10)具备压电基板(110)、压电基板(120)以及粘结层(20)。在压电基板(110)的表面(110SM)，形成导体图案(111)。由此构成第1压电元件(11)。在压电基板(120)的表面(120SM)形成导体图案(121)。由此构成第2压电元件(12)。粘结层(20)将压电基板(110)的背面(110SJ)和压电基板(120)的背面(120SJ)粘结。这时，粘结层(20)将这些基板粘结，使得在接合状态下对压电基板(110)以及压电基板(120)施加压缩应力。

Description

压电器件、压电器件的制造方法
技术领域
本发明涉及包含利用压电体的谐振器的压电器件以及压电器件的制造方法。
背景技术
过去，研究各种具备在压电体形成导体图案而成的弹性波器件的电子部件。例如专利文献1的弹性波器件具备多个形成有激振电极的压电体。多个压电体空开间隔而层叠。
例如作为第1方式，第1压电体和第2压电体层叠成：形成了激振电极的面对置，并且让这些面分开。这时各压电体分别被支承基板支承。另外，作为第2方式，第1压电体配置在支承基板的表面，第2压电体配置在该支承基板的背面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-60465号公报
发明内容
发明要解决的课题
伴随电子设备的小型化、低高度化，对电子器件要求进一步的低高度化、小型化。在该情况下，需要减薄弹性波器件中所用的压电体的厚度。但若薄压电体进一步变薄，则经常易于损坏。特别是经常用在弹性波器件中的机电耦合系数高的钽酸锂(LT)以及铌酸理(LN)的单晶具有解理性，易于损坏。另外，所谓解理性，是指结晶体的破裂沿着某结晶面而进展的现象。
因此本发明的目的在于，提供难以损坏、低高度的压电器件。
用于解决课题的手段
本发明的压电器件具备：第1功能基板，其由有压电性的结晶性材料构成，在表面形成第1功能用导体图案；第2功能基板，其在表面形成第2功能用导体图案；和粘结层，其使第1功能基板的背面和第2功能基板的背面贴合，在贴合的状态下对第1功能基板施加压缩应力。
在该构成中，由于对第1功能基板施加压缩应力，因此能抑制由有压电性的结晶性材料构成的第1功能基板的解理性所引起的损坏。由此能使第1功能基板更加薄化，能实现更低高度的压电器件。
另外，本发明的压电器件具备：第1功能基板，其由有压电性的结晶性材料构成，在表面形成第1功能用导体图案；第2功能基板，其在表面形成第2功能用导体图案；和粘结层，其使第1功能基板的背面和第2功能基板的背面贴合。第1功能基板的背面与第2功能基板的背面的晶格间距小于第1功能基板的表面与第2功能基板的表面的晶格间距。
在该构成中，由于对第1功能基板施加压缩应力，因此能抑制有压电性的结晶性材料所构成的第1功能基板的解理性所引起的损坏。由此能使第1功能基板更加薄化，能实现更低高度的压电器件。
另外，在本发明的压电器件中，优选地，第1功能基板的背面与第1功能基板的表面相比表面粗度更粗糙。在该构成中，能抑制在第1功能基板产生的无用波重叠在第1功能用导体图案。由此能使具备第1功能基板的压电元件的电特性提升。进而第1功能基板通过背面粗而变得易于从背面向内部产生裂纹，但通过由粘结层施加压缩应力，能抑制裂纹的产生。由此能使具备第1功能基板的压电元件的可靠性提升。
另外，本发明的压电器件中的第2功能基板优选是如下构成：由有压电性的材料构成，粘结层在接合状态对第2功能基板施加压缩应力。
在该构成中，能薄型地形成具备2个压电元件(第1压电元件以及第2压电元件)的压电器件。
另外优选地，本发明的压电器件中的第2功能基板的背面与第2功能基板的表面相比表面粗度更粗。
在该构成中，能使第1压电元件以及第2压电元件的电特性以及可靠性提升。
另外，本发明的压电器件中的粘结层可以是具备粘结性树脂和通过状态变化而产生压缩应力的压缩应力施加剂的构成。
在该构成中，由于使用压缩应力施加剂对第1功能基板、第2功能基板施加压缩应力，因此粘结性树脂的选择的自由度变高。
另外，本发明的压电器件中的粘结层优选与第1功能基板相比线膨胀系数更大。
在该构成中，粘结层成为单剂性，处置变得容易。
另外，在本发明的压电器件中，优选施加压缩应力的粘结层的弹性波传播速度慢于功能基板的弹性波传播速度，施加压缩应力的粘结层的弹性模量低于功能基板的弹性模量。
在该构成中，由于体波从功能基板泄漏到粘结层，因而反射波减低且泄漏的波在粘结层衰减，因此能抑制成为杂散的体波。
另外，本发明的压电器件的制造方法具有如下所示的各工序。压电器件的制造方法具有：在由有压电性的材料所构成的第1功能基板的表面形成第1功能用导体图案的工序；和在第2功能基板的表面形成第2功能用导体图案的工序。压电器件的制造方法具有将第1功能基板的背面和第2功能基板的背面接合并对第1功能基板施加压缩应力的工序。
在该制造方法中，能容易地制造难以损坏、低高度的压电器件。
另外，在本发明的压电器件的制造方法中，优选地，第2功能基板由有压电性的材料构成，施加压缩应力的工序对第2功能基板也施加压缩应力。
在该制造方法中，能容易地制造在具备多个压电元件的构成下难以损坏、低高度的压电器件。
发明的效果
根据本发明，能实现难以损坏、低高度的压电器件。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的压电器件的构成的侧视图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的压电器件的制造工序的流程图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的压电器件的各制造过程中的结构的侧视图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的弹性波器件的构成的侧视图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的弹性波器件的制造工序的流程图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的弹性波器件的各制造过程中的结构的侧视图。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的电子设备模块的构成的侧视图。
图8是表示本发明的实施方式所涉及的压电器件的派生例的构成的侧视图。
具体实施方式
参考附图来说明本发明的实施方式所涉及的压电器件。图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的压电器件的构成的侧视图。
如图1所示那样，压电器件10具备第1压电元件11、第2压电元件12以及粘结层20。
第1压电元件11具备压电基板110。压电基板110相当于本发明的第1功能基板。压电基板110由有压电性的结晶性材料构成。具体地，压电基板110由钽酸锂基板(LT基板)或铌酸理基板(LN基板)构成。压电基板110的厚度例如为100μm以下。另外，压电基板110的厚度也可以为100μm以上，但特别在100μm以下的情况下，本申请的构成有效发挥作用。
在压电基板110的表面110SM形成构成所期望的电路元件的导体图案111、112。导体图案111、112相当于本发明的第1功能用导体图案。例如在以第1压电元件11形成压电谐振器的情况下，导体图案111是梳齿状。导体图案112是导体图案111的引出用导体。导体图案111、112由阻挡图案、Al(铝)系电极膜的EB蒸镀成膜、剥离法等形成。
压电基板110的背面110SJ比表面110SM粗糙。具体地，表面110SM的Ra为1nm以下，与此相对，背面110SJ的Ra为10nm以上。另外，背面110SJ的Ra也可以为5nm以上，但优选为10nm以上。如此，通过将压电基板110的表面110SM设为凹凸少的镜面，将背面110SJ设为有凹凸的面，能得到如下的效果。通过表面110SM是镜面，能使在压电基板110的表面传播的弹性波的传播特性良好。并且通过背面110SJ是有凹凸的面，能使对在压电基板110传播的弹性波而言成为无用波的体波在背面110SJ散射。由此抑制了无用的振动，能使弹性波的传播特性提升。
另外，在弹性波滤波器中上述效果变得显著。这是因为在弹性波滤波器中，因在压电基板的背面反射的体波而滤波器特性劣化，因此需要抑制体波。但如上述那样，在本发明中是因为，通过背面110SJ是有凹凸的面，能使对在压电基板110传播的弹性波而言成为无用波的体波在背面110SJ散射。因而，由此能减低对传播的弹性波的波动或杂散，能提升弹性波的传播特性。
第2压电元件12具备压电基板120。压电基板120相当于本发明的第2功能基板。压电基板120与压电基板110同样，都是由有压电性的材料构成的基板。
在压电基板120的表面120SM，形成构成所期望的电路元件的导体图案121、122。导体图案121、122相当于本发明的第2功能用导体图案。例如在以第2压电元件12形成压电谐振器的情况下，导体图案121是梳齿状。导体图案122是导体图案121的引出用导体。导体图案121、122由阻挡图案、A1(铝)系电极膜的EB蒸镀成膜、剥离法等形成。
压电基板120的背面120SJ比表面120SM粗糙。具体地，表面120SM的Ra为1nm以下，与此相对，背面120SJ的Ra为10nm以上。另外，背面120SJ的Ra虽然也可以为5nm以上，但优选为10nm以上。如此，通过将压电基板120的表面120SM设为凹凸少的镜面，将背面120SJ设为有凹凸的面，能得到如下效果。通过表面120SM是镜面，能使在压电基板120的表面传播的弹性波的传播特性良好。并且通过背面120SJ是有凹凸的面，能使相对于在压电基板120传播的弹性波而言成为无用波的体波在背面120SJ散射。由此抑制了无用的振动，能使弹性波的传播特性提升。
另外，在弹性波滤波器中上述效果变得显著。这是因为在弹性波滤波器中，因在压电基板的背面反射的体波而滤波器特性劣化，因此需要抑制体波。但如上述那样，本发明中是因为，通过背面120SJ是有凹凸的面而能使相对于在压电基板120传播的弹性波成为无用波的体波在背面120SJ散射。因而，由此能减低对传播的弹性波的波动或杂散，能提升弹性波的传播特性。
粘结层20将压电基板110的背面110SJ和压电基板120的背面120SJ粘结。粘结层20通过如下任意的方式实现。
(1)粘结层20由粘结性树脂和通过状态变化而产生压缩应力的压缩应力施加件构成。压缩应力施加件例如是氧化铝的熔敷膜。压缩应力施加件形成在压电基板110的背面110SJ和压电基板120的背面120SJ。如此，形成压缩应力施加件的压电基板110的背面110SJ和压电基板120的背面120SJ通过粘结性树脂而粘结。通过形成这样的构成，由于氧化铝的喷镀粒子在冷却的瞬间产生体积收缩，因此在形成熔敷膜的压电基板110的背面110SJ和压电基板120的背面120SJ施加压缩应力。在该状态下将压电基板110的背面110SJ和压电基板120的背面120SJ使用粘结性树脂粘结。由此，在被施加图1的箭头所示的压缩应力CS的状态下，压电基板110和压电基板120粘结。这时粘结性树脂优选弹性模量大的，特别优选为300MPa以上。由此能容易地维持在压电基板110、120施加压缩应力的状态。另外，由于能使用一般的粘结性树，因此能容易地形成粘结层。
另外，所谓压缩应力，是图1所示的CS，是指向与粘结层相邻的压电基板110、120收缩的方向作用的力。
(2)粘结层20仅由粘结性树脂构成。在此，若作为粘结性树脂而选择热硬化性树脂，则因进行加热硬化时树脂中所含的溶剂脱离的影响、或者树脂的聚合或交联进展而发生体积收缩。通过使用有这样的材料特性的粘结性树脂，能维持对压电基板110、120施加压缩应力的状态不变地将压电基板110、120粘结。在该构成中，粘结层20成为单剂性，能容易地实现在保持压电基板110、120被施加压缩应力的状态下粘结的构成。
另外，在对压电基板110、120施加压缩应力时，正作用压缩应力一侧的面(即未形成IDT电极一侧的面110SJ、120SJ)的压电基板的晶格间距，与未施加压缩应力一侧的面(即形成IDT电极一侧的面110SM、120SM)相比变小。
优选粘结层20的弹性波传播速度慢于压电基板110、120的弹性波传播速度。进而优选粘结层20的弹性模量低于压电基板110、120的弹性模量。通过使用这样的构成，由于体波泄漏到粘结层20，因此反射波减低且泄漏的波在粘结层20衰减，因此能抑制成为杂散的体波。
通过如以上那样使用本实施方式的构成，能得到如下的作用效果。
(A)由于是将压电基板110和压电基板120层叠并以施加压缩应力的粘结层20进行粘结的构成，因此能将压电基板薄化，其结果能使压电器件10低高度化。
(B)有解理性的压电基板110、120若在被施加拉伸应力的状态下产生裂纹，则易于引起其进展，与此相对，在被施加压缩应力的状态下，抑制了裂纹的产生和其进展，因而难以引起压电基板的损坏。特别，若如本实施方式所示那样背面110SJ、120SJ有凹凸，虽然因局部应力集中而更易于产生裂纹，但通过对压电基板110、120施加压缩应力，难以出现解理性所引起的裂纹的进展。由此能实现难以损坏、可靠性高的压电器件10。另外，通过被施加压缩应力，正被作用压缩应力一侧的面的压电基板的晶格间距比未施加压缩应力一侧的面变小。
(C)通过压电基板110的背面110SJ以及压电基板120的背面120SJ有凹凸，能使第1压电元件11的传播特性以及第2压电元件12的传播特性提升。由此能实现电特性卓越的具备2个压电元件的压电器件10。
接下来参考附图来说明本发明的实施方式所涉及的压电器件的制造方法。图2是表示本发明的实施方式所涉及的压电器件的制造工序的流程图。图3是表示本发明的实施方式所涉及的压电器件的各制造过程中的结的侧视图。
如图2的步骤S101所示那样，准备第1压电体110MT，对表面110SM进行镜面加工。在镜面加工过的压电体110MT的表面110SM形成导体图案111、112(参考图3(A))。
接下来如图2的步骤S102所示那样，将第1压电体110MT从背面侧进行研削而使其薄化，形成压电基板110(参考图3(B))。
如图2的步骤S103所示那样准备第2压电体120MT，对表面120SM进行镜面加工。在镜面加工过的压电体120MT的表面120SM形成导体图案121、122。如图2的步骤S104所示那样，将第2压电体120MT从背面侧进行研削而使其薄化，形成压电基板120。
如图2的步骤S105所示那样在压电基板120的背面120SJ形成粘结层20(参考图3(C))。粘结层20的形成方法以及材料如上述那样。
如图2的步骤S106所示那样，将压电基板110的背面110SJ粘结在粘结层20。
如图2的步骤S107所示那样，在隔着粘结层20将压电基板110和压电基板120粘结的状态下使粘结层20硬化。由此图3(D)的箭头所示的压缩应力CS施加在压电基板110、120。
由此能制造电特性卓越、可靠性高的压电器件10。
这样制造的压电器件10如图3(E)所示那样形成隆起焊盘123。更具体地，在第2压电元件12即压电基板120的表面120SM的导体图案122形成隆起焊盘123。
为了能一次性形成多个压电器件10，这样的压电器件10，由能排列多个压电器件10的大小的压电体(压电基板)形成。然后在隆起焊盘123的形成后分割成各个压电器件10。
这样的构成以及制造方法所构成的压电器件，例如能用在如下所示的弹性波器件。图4是表示本发明的实施方式所涉及的弹性波器件的构成的侧视图。
如图4所示那样，弹性波器件1具备压电器件10以及走线用基板31。
在走线基板用31的一面形成走线用导体图案32。
压电器件10安装在走线用基板31。这时，第2压电元件12配置得比第1压电元件11更靠走线用基板31侧。第2压电元件12的导体图案122经由隆起焊盘123而与走线用导体图案32连接。
走线用基板31中的安装压电器件10一侧的面，由绝缘性树脂41模制。绝缘性树脂41以掩埋压电器件10的厚度形成。这时，在压电器件10与走线用基板31之间，在形成有导体图案121的区域形成空隙90。
俯视观察走线用基板31，在不与绝缘性树脂41中的压电器件10重合的位置形成导电性通路42。导电性通路42与特定的走线用导体图案32连接，在厚度方向上贯通绝缘性树脂41。
在压电器件10的导体图案112中的隆起焊盘形成部位形成外部连接用的隆起焊盘113。另外，在导电性通路42从绝缘性树脂41露出的部位形成外部连接用的隆起焊盘113。
由于在弹性波器件1使用上述的压电器件10，因此能使具备多个压电元件的弹性波器件1低高度化。另外，能实现可靠性高的弹性波器件1。
接下来参考附图来说明本发明的实施方式所涉及的弹性波器件的制造方法。图5是表示本发明的实施方式所涉及的弹性波器件的制造工序的流程图。图6是表示本发明的实施方式所涉及的弹性波器件的各制造过程中的结构的侧视图。
如图5的步骤S201所示那样将压电器件10安装在走线用基板31(参考图6(A))。具体地，使压电器件10中的第2压电元件12的导体图案122经由隆起焊盘123连接到走线用基板31的走线用导体图案32。
如图5的步骤S202所示那样，在走线用基板31中的压电器件10的安装面侧用绝缘性树脂41进行模制(参考图6(B))。
如图5的步骤S203所示那样在绝缘性树脂41形成导电性通路42((参考图6(C))。具体地，在绝缘性树脂41形成贯通孔。若绝缘性树脂41是非感光性树脂，则用激光形成贯通孔。若绝缘性树脂41是感光性树脂，则使用光刻法形成贯通孔。使用电解镀，以铜(Cu)填充贯通孔。在填充在贯通孔的铜(Cu)的前端形成镍(Ni)层作为UMB层。
如图5的步骤S204所示那样，对第1压电元件11的导体图案112以及导电性通路42形成外部连接用的隆起焊盘113(参考图6(D))。
这样的构成所形成的弹性波器件1，用在如下所示的电子设备模块中。图7是表示本发明的实施方式所涉及的电子设备模块的构成的侧视图。
如图7所示那样，电子设备模块90具备弹性波器件1、安装型电路元件2、半导体元件3、基底电路基板4。安装型电路元件2是电阻、电容器、电感器等。半导体元件3是二极管、晶体管、开关等。
弹性波器件1、安装型电路元件2、半导体元件3安装在形成于基底电路基板4的导体图案PtD。导体图案PtD，由构成电子设备模块90所实现的电子电路的图案形成。
基底电路基板4中的安装各元件一侧的面，由绝缘性树脂5模制。绝缘性树脂5以掩埋各元件的厚度形成。
由于作为电子设备模块90使用上述的弹性波器件1，因此能使具备多个压电元件的电子设备模块90低高度化。另外能实现可靠性高的电子设备模块90。
另外，在上述的各实施方式中，示出用粘结层使2个压电基板贴合的构成，但也可以是用粘结层使压电基板和半导体基板贴合的构成。图8是表示本发明的实施方式所涉及的压电器件的派生例的构成的侧视图。
如图8所示那样，压电器件10A，是对压电器件10让第2压电元件12置换为半导体元件12A。其他构成与图1所示的压电器件10相同。
半导体元件12A具备半导体基板120A。在半导体基板120A的表面120SM形成导体图案121A。半导体基板120A被实施所期望的掺杂处理等。半导体基板120A的背面120SJ，隔着粘结层20粘结在第1压电元件11。
由于这样的构成下也对构成第1压电元件11的压电基板110施加压缩应力，因此能起到上述的作用效果。
另外，在上述的说明中，示出作为压电基板使用LT基板、LN基板的示例，但只要使用结晶性压电材料就能起到本发明的作用效果。另外，在上述的说明中仅示出了弹性波，但特别对于板波器件中，由于需要减薄压电基板，因此本实施方式的构成更有效地发挥作用。
另外，所谓压电器件，是指弹性波谐振器、弹性波滤波器、弹性波双工器、弹性波多工器等。
标号的说明
1 弹性波器件
2 安装型电路元件
3 半导体元件
4 基底电路基板
10、10A 压电器件
11 第1压电元件
2 第2压电元件
12A 半导体元件
20 粘结层
31 走线用基板
32 走线用导体图案
41 绝缘性树脂
42 导电性通路
113、123 隆起焊盘
90 电子设备模块
110、120 压电基板
110MT、120MT 压电体
110SJ、120SJ 背面
110SM、120SM 表面
111、121、121A 导体图案
120A 半导体基板
122 导体图案
CS、CS’ 压缩应力
PtD 导体图案

Claims (10)

1.一种压电器件，具备：
第1功能基板，其由钽酸锂基板或铌酸理基板构成，在表面形成第1功能用导体图案；
第2功能基板，其在表面形成第2功能用导体图案；和
粘结层，其使所述第1功能基板的背面和所述第2功能基板的背面贴合，在贴合的状态下对所述第1功能基板施加向该基板收缩的方向作用的压缩应力。
2.一种压电器件，具备：
第1功能基板，其由钽酸锂基板或铌酸理基板构成，在表面形成第1功能用导体图案；
第2功能基板，其在表面形成第2功能用导体图案；和
粘结层，其使所述第1功能基板的背面和所述第2功能基板的背面贴合，
所述第1功能基板的背面与所述第2功能基板的背面的晶格间距小于所述第1功能基板的表面与所述第2功能基板的表面的晶格间距。
3.根据权利要求2所述的压电器件，其中，
所述第1功能基板的背面与所述第1功能基板的表面相比表面粗度更粗。
4.根据权利要求2或3所述的压电器件，其中，
所述第2功能基板由有压电性的材料构成，
所述粘结层在接合状态下对所述第2功能基板施加压缩应力。
5.根据权利要求4所述的压电器件，其中，
所述第2功能基板的背面与所述第2功能基板的表面相比表面粗度更粗。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的压电器件，其中，
所述粘结层具备：
粘结性树脂；和
通过状态变化而产生压缩应力的压缩应力施加剂。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的压电器件，其中，
所述粘结层与所述第1功能基板相比线膨胀系数更大。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的压电器件，其中，
施加所述压缩应力的粘结层的弹性波传播速度，慢于所述功能基板的弹性波传播速度，
施加所述压缩应力的粘结层的弹性模量低于所述功能基板的弹性模量。
9.一种压电器件的制造方法，具有：
在由钽酸锂基板或铌酸理基板所构成的第1功能基板的表面形成第1功能用导体图案的工序；
在第2功能基板的表面形成第2功能用导体图案的工序；和
将所述第1功能基板的背面和所述第2功能基板的背面接合并对所述第1功能基板施加向该基板收缩的方向作用的压缩应力的工序。
10.根据权利要求9所述的压电器件的制造方法，其中，
所述第2功能基板由有压电性的材料构成，
施加所述压缩应力的工序，对所述第2功能基板也施加压缩应力。
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