CN111788773A - 复合基板以及压电元件 - Google Patents
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Abstract
本公开的复合基板具备：压电基板，具有第1面以及与第1面对置的第2面；支承基板，具有与所述第2面相接的第3面以及与该第3面对置的第4面；以及贯通孔，从所述第1面贯通至所述第4面。所述贯通孔具有从所述第1面起朝向所述第4面而直径减少的锥形形状，在所述支承基板内具有直径减少的台阶面。本公开的压电元件具备所述复合基板和位于所述贯通孔内的导电体。
Description
技术领域
本公开涉及将压电基板与支承基板贴合而得的构造的复合基板、以及具备该复合基板的压电元件。
背景技术
近年来，不断要求在便携式电话等通信设备中使用的声表面波元件等压电元件的小型化、高性能化。作为小型且高性能的压电元件，存在如下元件，其是经由在将压电基板与支承基板贴合而构成的复合基板中贯通的贯通孔内形成的导电体，对在压电基板上形成的元件电极供给电信号的结构的元件。
作为这样的压电元件用复合基板，在专利文献1中，提出了一种在贴合两基板而得的复合基板中形成了贯通孔的复合基板。在专利文献2、3中，提出了一种在两基板形成孔之后进行贴合的复合基板。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-130385号公报
专利文献2：日本特开2003-37471号公报
专利文献3：日本特开2010-50539号公报
发明内容
本公开的复合基板具备：压电基板，具有第1面以及与第1面对置的第2面；支承基板，具有与所述第2面相接的第3面以及与该第3面对置的第4面；以及贯通孔，从所述第1面贯通至所述第4面。所述贯通孔具有直径从所述第1面起朝向所述第4面而减少的锥形形状，在所述支承基板内具有直径减少的台阶面。本公开的压电元件具备所述复合基板和位于所述贯通孔内的导电体。
附图说明
图1是表示本公开的复合基板的一例的概略剖视图。
具体实施方式
参照附图对本公开的复合基板以及压电元件进行说明。
<复合基板>
在图1中示出本公开的复合基板1的概略剖视图。本公开的复合基板1具备：压电基板2，具有第1面2a以及与第1面2a对置的第2面2b；支承基板3，具有与第2面2b相接的第3面3a以及与第3面3a对置的第4面3b；以及贯通孔1c，从第1面2a贯通至第4面3b。贯通孔1c具有直径从第1面2a起朝向第4面3b而减少的锥形形状。贯通孔1c在支承基板3内具有贯通孔1c的直径减少的台阶面3d。在图1中，示出了台阶面3d与第3面3a大致平行的例子。贯通孔1c的与贯通方向垂直的截面形状没有特别限制。贯通孔1c的与贯通方向垂直的截面形状例如是圆形。关于复合基板1的尺寸，例如直径为4英寸～8英寸，支承基板3的厚度为0.08mm～1.5mm，压电基板2的厚度为0.1μm～50μm。
<压电元件>
本公开的复合基板1被用作表面声波元件等压电元件用的复合基板1。在1块复合基板1形成多个压电元件。在压电基板2的第1面2a形成元件电极。在支承基板3的第4面3b形成外部电极。在贯通孔1c的内部形成包括铜等导电性材料的导电体。该导电体与第1面2a的元件电极以及第4面3b的外部电极连接。导电体通过蒸镀、溅射等方法形成在贯通孔1c的内部。
本公开的复合基板1以及压电元件具有贯通孔1c。贯通孔1c是直径从第1面2a起朝向第4面3b而变小的锥形形状，在支承基板3内具有直径减少的台阶面3d。本公开的复合基板1以及压电元件通过这样的结构，贯通孔1c的内表面与导电体的密接力高。位于台阶面3d的导电体具有弯曲的部分(弯曲部)，但不位于第2面2b以及第3面3a的贴合面。因此，难以产生第2面2b与第3面3a的贴合面的剥离。由于台阶面3d位于支承基板3，因此压电基板2的元件电极(压电元件)不会破损。因此，本公开的复合基板1以及压电元件的可靠性优异，能够长期使用。
关于贯通孔1c，台阶面3d以及比台阶面3d更靠第1面2a侧的区域的算术平均粗糙度Ra还可以小于比台阶面3d更靠第4面3b侧的区域的算术平均粗糙度Ra。
在满足这样的结构时，压电基板2破损的可能性小，施加于弯曲部的应力集中被抑制，比台阶面3d更靠第4面3b侧的区域的密接力高。因此，复合基板1以及压电元件的可靠性提高。
在贯通孔1c中，台阶面3d以及比台阶面3d更靠第1面2a侧的区域是算术平均粗糙度Ra小，应力难以集中的表面性状。因此，压电基板2破损的可能性小，施加于弯曲部的应力集中被抑制。
在贯通孔1c中，比台阶面3d更靠第4面3b侧的区域的密接力变高是基于锚定效应。
<压电基板与支承基板>
压电基板2包括钽酸锂(LT)、铌酸锂(LN)、氧化锌、水晶等具有压电性的材料。支承基板3包括机械强度比压电基板2高的材质。支承基板3例如包括蓝宝石、硅、碳化硅、LN、氧化铝等各种陶瓷。其中，蓝宝石的机械强度、绝缘性、散热性优异，适合作为支承基板3的材质。
<制造方法>
以下示出本公开的复合基板1的制造方法的一例。
首先，准备具有第1面2a和与第1面2a对置的第2面2b的压电基板2、以及具有第3面3a和与第3面3a对置的第4面3b的支承基板3。
接下来，进行形成从支承基板3的第3面3a侧向第4面3b侧贯通的锥状的第1孔3c的加工。
接下来，将设置了第1孔3c的支承基板3的第3面3a与压电基板2的第2面2b贴合。
最后，进行形成从压电基板2的第1面2a侧向第2面2b侧贯通的锥状的第2孔2c的加工。此时，以使第2面2b处的第2孔2c的孔径比贴合时的第3面3a处的孔径大地进行加工，以使第3面3a侧(第1孔3c的压电基板2侧)的孔径比贴合时直径变大地进行加工。
孔的形成能够通过激光加工、喷射加工、钻孔加工等进行。在使用蓝宝石作为支承基板3，通过激光加工形成第1孔3c的情况下，优选利用了YAG激光等高次谐波的短脉冲UV激光器。若对支承基板3进行激光加工，则在加工中从加工区域飞散的碎屑附着于支承基板3的表面以及加工面。碎屑对以后的制造工序以及产品特性产生不良影响。因此，通过蚀刻等方法去除碎屑。为了去除包括蓝宝石的支承基板3的碎屑，例如，使用基于加热至室温或者沸点以下的温度的盐酸、硝酸、氢氟酸、磷酸、四硼酸钠熔融液、KOH熔融液、NaOH熔融液的蚀刻处理即可。
压电基板2与支承基板3的贴合通过不使用粘接材料的直接接合、或者使用了粘接材料的粘接来进行。在直接接合中，将压电基板2和支承基板3在真空中、大气中或者给定的气氛中进行加热以及(或者)加压而接合。由贴合时的温度以及压电基板2与支承基板3的热膨胀率差引起，在压电基板2与支承基板3产生应力，可能成为破损、加工精度不良的原因。为了减小这样的应力，优选贴合温度低。因此，可以通过等离子体处理等方法对压电基板2的第2面2b和支承基板3的第3面3a实施活性化处理后，进行接合。
在将压电基板2与支承基板3贴合之后，形成第2孔2c。也可以使用研磨装置等对压电基板2的第1面2a进行磨削，使压电基板2的厚度变薄之后，形成第2孔2c。
一般而言，压电材料的机械强度低。因此，向压电基板2的第2孔2c的形成方法优选基于湿蚀刻、干蚀刻等化学处理的加工。若压电基板2的材质为LT或者LN，则可以通过基于光刻技术的掩模形成和使用了CF4等卤素化合物气体的反应式离子蚀刻的组合来形成。
一般而言，蚀刻加工面的表面粗糙度比激光加工面小。表面粗糙度例如能够用算术平均粗糙度Ra表示。若通过激光加工形成贯通孔1c中的第1孔3c，并通过蚀刻加工形成台阶面3d和第2孔2c，则在贯通孔1c中，台阶面3d以及比台阶面3d更靠第1面2a侧(压电基板2侧)的区域相比于比台阶面3d更靠第4面3b侧(支承基板3侧)的区域，表面粗糙度能够减小。
关于本公开的复合基板以及压电元件，从基板的一个面(压电基板的第1面)起朝向另一个面(支承基板的第4面)直径减少的锥形形状的贯通孔在支承基板内具有直径减少的台阶面。因此，贯通孔的内表面与导电体的密接力变高，不易引起基板的贴合面的剥离、向不存在台阶面的压电基板的应力集中。因此，能够提供可靠性优异的复合基板以及压电元件。
在复合基板1的制造方法中，可列举出以下的方法。例如，首先，在将压电基板2与支承基板3贴合之后形成直径小的贯通孔。然后，进行将压电基板2以及支承基板3中的压电基板2侧的小的贯通孔的直径扩大的加工，来形成贯通孔3c。
或者，首先，在压电基板2形成锥形形状的第2孔2c，在支承基板3形成整体形状为锥形形状且具有台阶部3d的第1孔3c。然后，可以通过将压电基板2与支承基板3贴合，从而形成将第2孔2c与第1孔3c相连的贯通孔3c。
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本公开并不受限于上述的实施方式，在权利要求书中记载的范围内，也可以进行各种改良以及变更。
-符号说明-
1：复合基板
1c：贯通孔
2：压电基板
2a：第1面
2b：第2面
2c：第2孔
3：支承基板
3a：第3面
3b：第4面
3c：第1孔
3d：台阶面。
Claims (7)
1.一种复合基板，其中，
所述复合基板具备：
压电基板，具有第1面以及与第1面对置的第2面；
支承基板，具有与所述第2面相接的第3面以及与该第3面对置的第4面；以及
贯通孔，从所述第1面贯通至所述第4面，
所述贯通孔具有直径从所述第1面起朝向所述第4面而减少的锥形形状，并在所述支承基板内具有直径减少的台阶面。
2.根据权利要求1所述的复合基板，其中，
所述压电基板是钽酸锂基板或者铌酸锂基板。
3.根据权利要求1或者2所述的复合基板，其中，
所述支承基板是蓝宝石基板。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的复合基板，其中，
关于所述贯通孔，所述台阶面以及比所述台阶面更靠所述第1面侧的区域的算术平均粗糙度Ra小于比所述台阶面更靠所述第4面侧的区域的算术平均粗糙度Ra。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的复合基板，其中，
所述台阶面与所述第3面大致平行。
6.一种压电元件，其中，
具备：权利要求1～5中的任一项所述的复合基板；以及位于所述贯通孔内的导电体。
7.根据权利要求6所述的压电元件，其中，
所述压电元件是表面声波元件。
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