KR101661361B1 - 복합 기판, 및 그것을 이용한 탄성 표면파 필터와 탄성 표면파 공진기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄성파 디바이스에 이용되는 복합 기판으로서, 내열성이 우수한 것을 제공하는 것을 과제로 한다.
복합 기판(10)은 탄성파를 전파시킬 수 있는 탄탈산리튬(LT)으로 이루어지는 압전 기판(12)과, 방위 (111)면에서 압전 기판(12)에 접합된 실리콘으로 이루어지는 지지 기판(14)과, 양 기판(12, 14)을 접합하는 접착층(16)을 구비한다.
복합 기판(10)은 탄성파를 전파시킬 수 있는 탄탈산리튬(LT)으로 이루어지는 압전 기판(12)과, 방위 (111)면에서 압전 기판(12)에 접합된 실리콘으로 이루어지는 지지 기판(14)과, 양 기판(12, 14)을 접합하는 접착층(16)을 구비한다.
Description
본 발명은 복합 기판 및 그것을 이용한 탄성파 디바이스에 관한 것이다.
종래부터, 휴대 전화 등에 사용되는 필터 소자나 발진자로서 기능시킬 수 있는 탄성 표면파 디바이스나, 압전 박막을 이용한 램파(Lamb wave) 소자나 박막 공진기(FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator) 등의 탄성파 디바이스가 알려져 있다. 이러한 탄성 표면파 디바이스로서는, 지지 기판과, 탄성 표면파를 전파시키는 압전 기판을 접합하고, 그 압전 기판의 표면에 탄성 표면파를 여진시킬 수 있는 빗살형 전극을 설치한 것이 알려져 있다. 이와 같이 압전 기판보다 열팽창 계수가 작은 지지 기판을 압전 기판에 부착함으로써, 온도가 변화했을 때의 압전 기판의 크기 변화를 억제하여, 탄성 표면파 디바이스로서의 주파수 특성의 변화를 억제한다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 압전 기판인 LT 기판(LT는 탄탈산리튬의 약칭)과 지지 기판인 실리콘 기판을 에폭시 접착제로 이루어지는 접착층으로 접합한 구조의 탄성 표면파 디바이스가 제안되어 있다. 이러한 탄성 표면파 디바이스는 금볼을 통해 플립 칩 본딩에 의해 세라믹 기판에 탑재된 후 수지로 봉입되고, 그 세라믹 기판의 이면에 설치된 전극은 무납 땜납(lead-free solder)을 통해 프린트 배선 기판에 실장된다. 또한, 이러한 탄성 표면파 디바이스는 금볼 대신에 무납 땜납으로 이루어지는 볼을 통해 세라믹 기판에 실장되는 경우도 있다. 이 경우도, 실장 시에는 무납 땜납을 리플로우 공정에서 용융·재응고시킨다.
그러나, 종래의 탄성 표면파 디바이스에서는, 리플로우 공정 종료 후에 소자의 균열이 발생하는 경우가 있어, 생산 시의 수율이 나쁘다는 문제가 있었다. 이러한 문제가 발생하는 원인은, 압전 기판과 지지 기판의 열팽창 계수차가 커서, 리플로우 공정의 온도(260℃ 정도)에 견딜 수 없었다고 생각된다.
본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 탄성파 디바이스에 이용되는 복합 기판으로서, 내열성이 우수한 것을 제공하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해서 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 복합 기판은,
탄성파를 전파시킬 수 있는 압전 기판과,
방위 (111)면에서 상기 압전 기판의 이면에 유기 접착층을 통해 접합되고, 그 압전 기판보다 열팽창 계수가 작은 실리콘제의 지지 기판
을 구비한 것이다.
본 발명의 복합 기판에 따르면, 압전 기판과, 이 압전 기판보다 열팽창 계수가 작은 실리콘제의 지지 기판이 유기 접착층을 통해 접합되기 때문에, 압전 기판의 주파수 온도 특성의 변동을 유효하게 억제할 수 있다. 또한, 지지 기판이 방위 (100)면이나 방위 (110)면에서 압전 기판에 접합된 것과 비교해서 내열성이 높아져, 예컨대 이 복합 기판을 이용하여 제작한 탄성 표면파 디바이스를 실장 기판에 실장할 때에 리플로우 공정을 채용한다고 해도, 리플로우 시의 온도 조건(260℃ 정도) 때문에 탄성 표면파 디바이스에 균열이 발생하는 것을 유효하게 억제할 수 있다. 이와 같이 내열성이 높아지는 이유는, 지지 기판이 방위 (111)면에서 압전 기판에 접합되기 때문에, 열이 가해졌을 때의 열응력이 XYZ축 방향으로 3등분되어, 하나의 분력이 작아짐에 의한 것이라고 생각된다. 이에 비해, 지지 기판이 방위 (100)면이나 방위 (110)면에서 압전 기판에 접합되는 경우에는, 열응력이 X축 방향으로만 가해지거나 XY축 방향으로 2등분되어 가해지기 때문에, 하나의 분력이 커져, 내열성이 높아지지 않는다고 생각된다.
도 1은 실시예 1의 복합 기판(10)의 사시도이다.
도 2는 실시예 1의 복합 기판(10)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 3은 실시예 1의 복합 기판(10)을 이용하여 제작한 탄성 표면파 디바이스(30)의 사시도이다.
도 4는 탄성 표면파 디바이스(30)를 세라믹 기판(40)에 탑재하여 수지로 봉입하고, 프린트 배선 기판(60)에 실장한 양태를 도시하는 단면도이다.
도 5는 램파 소자(70)의 단면도이다.
도 6은 램파 소자의 복합 기판(80)의 단면도이다.
도 7은 박막 공진기(90)의 단면도이다.
도 8은 박막 공진기(100)의 단면도이다.
도 9는 박막 공진기(100)의 복합 기판(110)의 단면도이다.
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도 5는 램파 소자(70)의 단면도이다.
도 6은 램파 소자의 복합 기판(80)의 단면도이다.
도 7은 박막 공진기(90)의 단면도이다.
도 8은 박막 공진기(100)의 단면도이다.
도 9는 박막 공진기(100)의 복합 기판(110)의 단면도이다.
본 발명의 복합 기판은 탄성파를 전파시킬 수 있는 압전 기판과, 방위 (111)면에서 상기 압전 기판의 이면에 유기 접착층을 통해 접합되고, 그 압전 기판보다 열팽창 계수가 작은 실리콘제의 지지 기판을 구비한 것이며, 탄성파 디바이스에 이용되는 것이다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 압전 기판과 지지 기판의 열팽창 계수차는 10 ppm/K 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 양자의 열팽창 계수차가 크기 때문에 가열 시에 균열이 발생하기 쉬워, 본 발명을 적용하는 의의가 높기 때문이다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 압전 기판은 탄탈산리튬(LT), 니오브산리튬(LN), 니오브산리튬-탄탈산리튬 고용체 단결정, 수정 또는 붕산리튬인 것이 바람직하고, 이 중, LT 또는 LN인 것이 보다 바람직하다. LT나 LN은 탄성 표면파의 전파 속도가 빠르고, 전기기계 결합 계수가 크기 때문에, 고주파수이며 광대역 주파수용의 탄성 표면파 디바이스로서 적합하기 때문이다. 또한, 압전 기판의 주요면의 법선 방향은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 압전 기판이 LT로 이루어질 때에는, 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로, Y축으로부터 Z축으로 36°∼47°(예컨대 42°) 회전한 방향의 것을 이용하는 것이 전파 손실이 작기 때문에 바람직하고, 압전 기판이 LN으로 이루어질 때에는, 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로, Y축으로부터 Z축으로 60 °∼68°(예컨대 64°) 회전한 방향의 것을 이용하는 것이 전파 손실이 작기 때문에 바람직하다. 또한, 압전 기판의 크기는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 직경 50 ㎜∼150 ㎜, 두께 0.2 ㎛∼60 ㎛이다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 지지 기판은 실리콘제이다. 실리콘은 반도체 디바이스 제작용으로서 가장 실용화된 재료이기 때문에, 이 복합 기판을 이용하여 제작한 탄성 표면파 디바이스와 반도체 디바이스는 복합화하기 용이하다. 또한, 지지 기판의 크기는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 직경 50 ㎜∼150 ㎜, 두께 100 ㎛∼500 ㎛이다. 또한, 지지 기판의 열팽창 계수는 압전 기판의 열팽창 계수가 13 ppm/K∼20 ppm/K인 경우에는, 2 ppm/K∼7 ppm/K의 것을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 압전 기판과 지지 기판은 유기 접착층을 통해 간접적으로 접합된다. 양 기판을 유기 접착층을 통해 간접적으로 접합하는 방법으로서 이하의 방법을 예시한다. 즉, 먼저, 양 기판의 접합면을 세정하여, 그 접합면에 부착되어 있는 불순물을 제거한다. 다음으로, 양 기판의 접합면 중 적어도 한쪽에 유기 접착제를 균일하게 도포한다. 그 후, 양 기판을 접합하고, 유기 접착제가 열경화성 수지인 경우에는 가열하여 경화시키고, 유기 접착제가 광경화성 수지인 경우에는 광을 조사하여 경화시킨다.
본 발명의 복합 기판은 탄성파 디바이스에 이용되는 것이다. 탄성파 디바이스로서는, 탄성 표면파 디바이스나 램파 소자, 박막 공진기(FBAR) 등이 알려져 있다. 예컨대, 탄성 표면파 디바이스는, 압전 기판의 표면에, 탄성 표면파를 여진시키는 입력측의 IDT(Interdigital Transducer) 전극(빗살형 전극, 블라인드형 전극이라고도 함)과, 탄성 표면파를 수신하는 출력측의 IDT 전극을 설치한 것이다. 입력측의 IDT 전극에 고주파 신호를 인가하면, 전극 사이에 전계가 발생하고, 탄성 표면파가 여진되어 압전 기판 상을 전파해 간다. 그리고, 전파 방향에 설치된 출력측의 IDT 전극으로부터, 전파된 탄성 표면파를 전기 신호로서 추출할 수 있다. 이러한 탄성 표면파 디바이스를 예컨대 프린트 배선 기판에 실장할 때에는 리플로우 공정이 채용된다. 이 리플로우 공정에서, 무납 땜납을 이용한 경우, 탄성 표면파 디바이스는 260℃ 정도에서 가열되지만, 본 발명의 복합 기판을 이용한 탄성 표면파 디바이스는 내열성이 우수하기 때문에 압전 기판이나 지지 기판의 균열의 발생이 억제된다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 압전 기판은 이면에 금속막을 가질 수 있다. 금속막은, 탄성파 디바이스로서 램파 소자를 제조했을 때에, 압전 기판의 이면 근방의 전기기계 결합 계수를 크게 하는 역할을 수행한다. 이 경우, 램파 소자는, 압전 기판의 표면에 빗살형 전극이 형성되고, 지지 기판에 형성된 캐비티에 의해 압전 기판의 금속막이 노출된 구조가 된다. 이러한 금속막의 재질로서는, 예컨대 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 금 등을 들 수 있다. 또, 램파 소자를 제조하는 경우, 이면에 금속막을 갖지 않는 압전 기판을 구비한 복합 기판을 이용할 수도 있다.
본 발명의 복합 기판에 있어서, 압전 기판은, 이면에 금속막과 절연막을 가질 수 있다. 금속막은 탄성파 디바이스로서 박막 공진기를 제조했을 때에, 전극의 역할을 한다. 이 경우, 박막 공진기는 압전 기판의 표리면에 전극이 형성되고, 절연막을 캐비티로 함으로써 압전 기판의 금속막이 노출된 구조가 된다. 이러한 금속막의 재질로서는, 예컨대 몰리브덴, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 알루미늄 등을 들 수 있다. 또한, 절연막의 재질로서는, 예컨대 이산화규소, 인실리카글래스, 붕소인실리카글래스 등을 들 수 있다.
본 발명의 복합 기판의 압전 기판 및 지지 기판에 이용되는 대표적인 재질의 열팽창 계수를 표 1에 나타낸다.
<실시예>
[실시예 1]
도 1은 본 실시예의 복합 기판(10)의 사시도이다. 이 복합 기판(10)은 탄성 표면파 디바이스에 이용되는 것이며, 1개소가 편평하게 된 원형으로 형성된다. 이 편평한 부분은 오리엔테이션 플랫(orientation flat; OF)이라고 불리는 부분이며, 탄성 표면파 디바이스의 제조 공정에서 여러 가지 조작을 수행할 때의 웨이퍼 위치나 방향의 검출 등에 이용된다. 본 실시예의 복합 기판(10)은 탄성 표면파를 전파시킬 수 있는 탄탈산리튬(LT)으로 이루어지는 압전 기판(12)과, 방위 (111)면에서 압전 기판(12)에 접합된 실리콘으로 이루어지는 지지 기판(14)과, 양 기판(12, 14)을 접합하는 접착층(16)을 구비한다. 압전 기판(12)은 직경이 100 ㎜, 두께가 30 ㎛, 열팽창 계수가 16.1 ppm/K이다. 이 압전 기판(12)은 탄성 표면파의 전파 방향인 X축을 중심으로 Y축으로부터 Z축으로 42°회전한 42°Y 커트 X 전파 LT 기판이다. 지지 기판(14)은 직경이 100 ㎜, 두께가 350 ㎛, 열팽창 계수가 3 ppm/K이다. 따라서, 양자의 열팽창 계수차는 13.1 ppm/K이다. 접착층(16)은 열경화성의 에폭시 수지 접착제가 고화된 것이며, 두께가 0.3 ㎛이다.
이러한 복합 기판(10)의 제조 방법에 대해, 도 2를 이용하여 이하에 설명한다. 도 2는 복합 기판(10)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 설명도(단면도)이다. 먼저, 지지 기판(14)으로서, OF를 가지며, 직경이 100 ㎜, 두께가 350 ㎛, 면 방위가 (111)인 실리콘 기판을 준비하였다. 또한, 연마 전의 압전 기판(22)으로서, OF를 가지며, 직경이 100 ㎜, 두께가 250 ㎛인 42°Y 커트 X 전파 LT 기판을 준비하였다[도 2의 (a) 참조]. 계속해서, 압전 기판(22)의 이면에 스핀 코트로 열경화성 에폭시 수지 접착제(26)를 도포하여, 지지 기판(14)의 표면에 중첩시킨 후 180℃에서 가열함으로써 에폭시 수지 접착제(26)를 경화시켜, 접합 기판(연마 전 복합 기판)(20)을 얻었다. 이 접합 기판(20)의 접착층(16)은 에폭시 수지 접착제(26)가 고화되어 생긴 것이다[도 2의 (b) 참조]. 이때의 접착층(16)의 두께는 0.3 ㎛였다.
계속해서, 연마기로 압전 기판(22)의 두께가 30 ㎛가 될 때까지 연마하였다[도 2의 (c) 참조]. 연마기로서는, 먼저 압전 기판(22)의 두께를 얇게 하고, 그 후 경면 연마를 수행하는 것을 이용하였다. 두께를 얇게 할 때에는, 연마 정반(定盤)과 압력판(pressure plate) 사이에 접합 기판(20)을 끼우고, 그 접합 기판(20)과 연마 정반 사이에, 연마 지립(砥粒)을 포함하는 슬러리를 공급하며, 이 압력판에 의해 접합 기판(20)을 정반면에 밀어붙이면서 압력판에 자전 운동을 부여하여 연마하는 것을 이용하였다. 계속해서, 경면 연마할 때에는, 연마 정반을 표면에 패드가 부착된 것으로 하고 연마 지립을 번수(番手)가 높은 것으로 변경하며, 압력판에 자전 운동 및 공전 운동을 부여함으로써, 압전 기판(22)의 표면을 경면 연마하였다. 먼저, 접합 기판(20)의 압전 기판(22)의 표면을 정반면에 밀어붙이고, 자전 운동의 회전 속도를 100 rpm, 연마를 계속하는 시간을 60분으로 하여 연마하였다. 계속해서, 연마 정반을 표면에 패드가 부착된 것으로 하고 연마 지립을 번수가 높은 것으로 변경하며, 접합 기판(20)을 정반면에 밀어붙이는 압력을 0.2 ㎫, 자전 운동의 회전 속도를 100 rpm, 공전 운동의 회전 속도를 100 rpm, 연마를 계속하는 시간을 60분으로 하여 경면 연마하였다. 이 결과, 연마 전의 압전 기판(22)이 연마 후의 압전 기판(12)이 되어, 복합 기판(10)이 완성되었다.
복합 기판(10)은, 이 후, 일반적인 포토리소그래피 기술을 이용하여, 다수의 탄성 표면파 디바이스의 집합체로 한 후, 다이싱에 의해 개개의 탄성 표면파 디바이스(30)로 절단된다. 이때의 양태를 도 3에 도시한다. 탄성 표면파 디바이스(30)는 포토리소그래피 기술에 의해, 압전 기판(12)의 표면에 IDT 전극(32, 34)과 반사 전극(36)이 형성된 것이다. 얻어진 탄성 표면파 디바이스(30)는 다음과 같은 방식으로 프린트 배선 기판(60)에 실장된다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, IDT 전극(32, 34)과 세라믹 기판(40)의 패드(42, 44)를 금볼(46, 48)을 통해 접속한 후, 이 세라믹 기판(40) 상에서 수지(50)에 의해 봉입한다. 그리고, 그 세라믹 기판(40)의 이면에 설치된 전극(52, 54)과 프린트 배선 기판(60)의 패드(62, 64)와의 사이에 무납 납땜 페이스트를 개재시킨 후, 리플로우 공정에서 프린트 배선 기판(60)에 실장된다. 또, 도 4에는, 납땜 페이스트가 용융·재고화된 후의 땜납(66, 68)을 도시하였다.
또, 복합 기판(10)으로부터, 탄성 표면파 디바이스(30) 대신에, 도 5의 (a)에 도시하는 램파 소자(70)를 제작할 수도 있다. 램파 소자(70)는, 압전 기판(12)의 표면에 IDT 전극(72)을 가지며, 지지 기판(14)에 캐비티(74)를 형성하여 압전 기판(12)의 이면을 노출시킨 구조를 갖는다. 이러한 램파 소자(70)는 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 압전 기판(12)의 이면에 알루미늄제의 금속막(76)을 가질 수도 있다. 이 경우에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 압전 기판(12)의 이면에 금속막(76)을 갖는 복합 기판(80)을 이용하게 된다. 이 복합 기판(80)은 전술한 복합 기판(10)의 제조 방법(도 2)에 있어서, 압전 기판(12) 대신에 이면에 금속막(76)을 갖는 압전 기판(12)을 이용하면 제조할 수 있다.
또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 도 5의 (a)와 동일한 구조로, 전극만 압전 기판(12)의 표면 및 이면에 형성된 박막 공진기(90)에도 도 6에 도시하는 복합 기판(80)을 적용할 수 있다.
또한, 도 8에 도시하는 박막 공진기(100)를 작성할 수도 있다. 박막 공진기(100)는, 압전 기판(12)의 표면에 전극(102)을 가지며, 지지 기판(14)과 압전 기판(12)의 이면 전극으로서의 역할을 수행하는 금속막(76)과의 사이에 캐비티(104)를 형성한 구조를 갖는다. 캐비티(104)는 절연막(106)과 접착층(16)을 산성액(예컨대, 불질산, 불산 등)으로 에칭하여 얻어진다. 또한, 절연막(106)의 재질로서는, 예컨대 이산화규소나 인실리카글래스, 붕소인실리카글래스 등을 들 수 있다. 여기서는 이산화규소를 이용하는 것으로 한다. 또한, 절연막(106)의 두께는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 0.1 ㎛∼2 ㎛이다. 이 박막 공진기(100)는 도 9에 도시하는 바와 같이, 압전 기판(12)의 이면에 금속막(76) 및 절연막(106)을 갖는 복합 기판(110)을 이용하여 제조할 수 있다.
[비교예 1]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (100)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 제작하였다.
[비교예 2]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (110)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 제작하였다.
[내열성 평가 1]
실시예 1 및 비교예 1, 2의 복합 기판(10)에 대해, 가열로에 넣어 280℃까지 승온했을 때의 양태를 조사하였다. 그러한 결과, 실시예 1의 복합 기판(10)에서는, 280℃까지 압전 기판(12)에도 지지 기판(14)에도 균열이 발생하지 않았다. 한편, 비교예 1의 복합 기판(10)에서는, 200℃부터 OF에 대해 거의 평행 방향으로 압전 기판(12)의 균열이 발생하고, 280℃에서는 압전 기판(12)의 거의 전체 면에 균열이 발생하였다. 또한, 비교예 2의 복합 기판(10)에서는, 250℃부터 OF에 대해 거의 평행 방향으로 압전 기판(12)의 균열이 발생하고, 280℃에서는 압전 기판(12)의 거의 전체 면에 균열이 발생하였다. 이러한 점에서, 실시예 1의 복합 기판(10)은 비교예 1, 2와 비교해서 현격히 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
[실시예 2]
지지 기판(14)이 두께 250 ㎛이고, 접착층(16)이 에폭시 수지 접착제(26) 대신에 아크릴 수지 접착제를 고화하여 만들어진 두께 0.6 ㎛의 층인 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 100장 제작하였다.
[비교예 3]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (100)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[비교예 4]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (110)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[내열성 평가 2]
실시예 2 및 비교예 3, 4의 복합 기판(10)에 있어서, 제작된 전부에서 균열은 발생하지 않았다. 이들 복합 기판(10)을 가열로에 넣어 280℃까지 승온하고, 그 후 1시간에 걸쳐 280℃에서 가열 처리하였다. 그러한 결과, 실시예 2의 복합 기판(10)에서는 압전 기판(12)에도 지지 기판(14)에도 균열이나 크랙은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 3의 복합 기판(10)에서는, 50장 전부에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 또한, 비교예 4의 복합 기판(10)에서는, 50장 중 35장에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 이러한 점에서, 실시예 2의 복합 기판(10)은 비교예 3, 4와 비교해서 현격히 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
[실시예 3]
지지 기판(14)이 두께 200 ㎛이고, 압전 기판(12)이 두께 20 ㎛이며, 접착층(16)이 에폭시 수지 접착제(26) 대신에 아크릴 수지 접착제를 고화하여 만들어진 두께 0.6 ㎛의 층인 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 100장 제작하였다.
[비교예 5]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (100)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[비교예 6]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (110)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[내열성 평가 3]
실시예 3 및 비교예 5, 6의 복합 기판(10)에 있어서, 제작된 전부에서 균열은 발생하지 않았다. 이들 복합 기판(10)을 가열로에 넣어 280℃까지 승온하고, 그 후 1시간에 걸쳐 280℃에서 가열 처리하였다. 그러한 결과, 실시예 3의 복합 기판(10)에서는 압전 기판(12)에도 지지 기판(14)에도 균열이나 크랙은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 5의 복합 기판(10)에서는, 50장 전부에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 또한, 비교예 6의 복합 기판(10)에서는, 50장 중 40장에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 이러한 점에서, 실시예 3의 복합 기판(10)은 비교예 5, 6과 비교해서 현격히 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
[실시예 4]
압전 기판(12)이 36°Y 커트 X 전파 LT 기판이고, 접착층(16)이 에폭시 수지 접착제(26) 대신에 아크릴 수지 접착제를 고화하여 만들어진 두께 0.6 ㎛의 층인 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 100장 제작하였다.
[비교예 7]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (100)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[비교예 8]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (110)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[내열성 평가 4]
실시예 4 및 비교예 7, 8의 복합 기판(10)에 있어서, 제작된 전부에서 균열은 발생하지 않았다. 이들 복합 기판(10)을 가열로에 넣어 280℃까지 승온하고, 그 후 1시간에 걸쳐 280℃에서 가열 처리하였다. 그러한 결과, 실시예 4의 복합 기판(10)에서는 압전 기판(12)에도 지지 기판(14)에도 균열이나 크랙은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 7의 복합 기판(10)에서는, 50장 전부에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 또한, 비교예 8의 복합 기판(10)에서는, 50장 중 32장에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 이러한 점에서, 실시예 4의 복합 기판(10)은 비교예 7, 8과 비교해서 현격히 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
[실시예 5]
압전 기판(12)이 47°Y 커트 X 전파 LT 기판이고, 접착층(16)이 에폭시 수지 접착제(26) 대신에 아크릴 수지 접착제를 고화하여 만들어진 두께 0.6 ㎛의 층인 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 100장 제작하였다.
[비교예 9]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (100)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[비교예 10]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (110)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[내열성 평가 5]
실시예 5 및 비교예 9, 10의 복합 기판(10)에 있어서, 제작된 전부에서 균열은 발생하지 않았다. 이들 복합 기판(10)을 가열로에 넣어 280℃까지 승온하고, 그 후 1시간에 걸쳐 280℃에서 가열 처리하였다. 그러한 결과, 실시예 5의 복합 기판(10)에서는 압전 기판(12)에도 지지 기판(14)에도 균열이나 크랙은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 8의 복합 기판(10)에서는, 50장 전부에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 또한, 비교예 10의 복합 기판(10)에서는, 50장 중 38장에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 이러한 점에서, 실시예 5의 복합 기판(10)은 비교예 9, 10과 비교해서 현격히 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
[실시예 6]
압전 기판(12)이 64°Y 커트 X 전파 LN 기판이고, 접착층(16)이 에폭시 수지 접착제(26) 대신에 아크릴 수지 접착제를 고화하여 만들어진 두께 0.6 ㎛의 층인 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 100장 제작하였다.
[비교예 11]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (100)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[비교예 12]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (110)인 실리콘 기판을 이용한 것 이외에는 실시예 6과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[내열성 평가 6]
실시예 6 및 비교예 11, 12의 복합 기판(10)에 있어서, 제작된 전부에서 균열은 발생하지 않았다. 이들 복합 기판(10)을 가열로에 넣어 280℃까지 승온하고, 그 후 1시간에 걸쳐 280℃에서 가열 처리하였다. 그러한 결과, 실시예 6의 복합 기판(10)에서는 압전 기판(12)에도 지지 기판(14)에도 균열이나 크랙은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 11의 복합 기판(10)에서는, 50장 전부에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 또한, 비교예 12의 복합 기판(10)에서는, 50장 중 40장에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 이러한 점에서, 실시예 6의 복합 기판(10)은 비교예 11, 12와 비교해서 현격히 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
[실시예 7]
실시예 6과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[비교예 13]
지지 기판(14)으로서, 면 방위가 (111)인 실리콘 기판 상에 열처리에 의해 두께 0.5 ㎛의 SiO2층이 부착된 실리콘 기판을 사용하고, 접착층(16)으로 지지 기판(14)과 압전 기판(12)을 접합하는 대신에 진공 내에서 접합면인 압전 기판(12)의 이면과 SiO2층의 표면에 Ar 비활성 가스를 조사함으로써 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 직접 접합한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 50장 제작하였다.
[내열성 평가 7]
실시예 7 및 비교예 13의 복합 기판(10)에 있어서, 제작된 전부에서 균열은 발생하지 않았다. 이들 복합 기판(10)을 가열로에 넣어 300℃까지 승온하고, 그 후 1시간에 걸쳐 300℃에서 가열 처리하였다. 그러한 결과, 실시예 7의 복합 기판(10)에서는 압전 기판(12)에도 지지 기판(14)에도 균열이나 크랙은 발생하지 않았다. 한편, 비교예 13의 복합 기판(10)에서는, 50장 전부에 대해 압전 기판(12)에 균열 또는 크랙이 발생하였다. 이러한 점에서, 실시예 7의 복합 기판(10)은 비교예 13과 비교해서 현격히 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
10, 80, 110: 복합 기판 12: 압전 기판
14: 지지 기판 16: 접착층
20: 접합 기판(연마 전 복합 기판) 22: 압전 기판(연마 전)
26: 에폭시 수지 접착제 30: 탄성 표면파 디바이스
32, 34: IDT 전극 36: 반사 전극
40: 세라믹 기판 42, 44: 패드
46, 48: 금볼 50: 수지
52, 54: 전극 60: 프린트 배선 기판
62, 64: 패드 66, 68: 땜납
70: 램파 소자 72: IDT 전극
74: 캐비티 76: 금속막
90, 100: 박막 공진기 102: 전극
104: 캐비티 106: 절연막
14: 지지 기판 16: 접착층
20: 접합 기판(연마 전 복합 기판) 22: 압전 기판(연마 전)
26: 에폭시 수지 접착제 30: 탄성 표면파 디바이스
32, 34: IDT 전극 36: 반사 전극
40: 세라믹 기판 42, 44: 패드
46, 48: 금볼 50: 수지
52, 54: 전극 60: 프린트 배선 기판
62, 64: 패드 66, 68: 땜납
70: 램파 소자 72: IDT 전극
74: 캐비티 76: 금속막
90, 100: 박막 공진기 102: 전극
104: 캐비티 106: 절연막
Claims (10)
- 탄성파를 전파시킬 수 있는 압전 기판과,
방위 (111)면에서 상기 압전 기판의 이면에 유기 접착층을 통해 접합되고, 그 압전 기판보다 열팽창 계수가 작은 실리콘제의 지지 기판을 구비하고,
상기 지지 기판에 열이 가해졌을 때의 열응력이 XYZ축 방향으로 3등분되어, 하나의 분력이 작아지는 것인 복합 기판. - 제1항에 있어서, 상기 압전 기판은 이면에 금속막을 갖는 것인 복합 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 압전 기판은 이면에 금속막과 절연막을 갖는 것인 복합 기판.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 기판과 상기 지지 기판과의 열팽창 계수차는 10 ppm/K 이상인 것인 복합 기판.
- 제4항에 있어서, 상기 압전 기판은, 탄탈산리튬, 니오브산리튬, 니오브산리튬-탄탈산리튬 고용체 단결정, 수정 또는 붕산리튬으로 이루어지는 것인 복합 기판.
- 제5항에 기재한 복합 기판을 이용하여 형성되는 탄성 표면파 필터.
- 제5항에 기재한 복합 기판을 이용하여 형성되는 탄성 표면파 공진기.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 기판의 두께는 100∼500 ㎛인 것인 복합 기판.
- 제6항에 있어서, 상기 지지 기판의 두께는 100∼500 ㎛인 것인 탄성 표면파 필터.
- 제7항에 있어서, 상기 지지 기판의 두께는 100∼500 ㎛인 것인 탄성 표면파 공진기.
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