KR20170110500A - 세라믹 기판, 적층체 및 saw 디바이스 - Google Patents

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Abstract

세라믹 기판은, 다결정 세라믹으로 구성되고, 지지 주면(主面)을 갖는다. 지지 주면은, 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이다. 지지 주면에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만이다.

Description

세라믹 기판, 적층체 및 SAW 디바이스{CERAMIC SUBSTRATE, LAYERED BODY, AND SAW DEVICE}
본 발명은 세라믹 기판, 적층체 및 SAW 디바이스에 관한 것으로, 보다 특정적으로는 압전체 기판의 지지에 적합한 세라믹 기판, 압전체 기판과 세라믹 기판을 포함하는 적층체 및 상기 적층체를 포함하는 SAW 디바이스에 관한 것이다.
휴대 전화기 등의 통신 기기의 내부에는, 전기 신호에 포함되는 노이즈를 제거할 목적으로, SAW 디바이스(Surface Acoustic Wave Device; 표면 탄성파 소자)가 배치된다. SAW 디바이스는, 입력된 전기 신호 중, 원하는 주파수의 전기 신호만을 추출하는 기능을 갖는다. SAW 디바이스는, 압전체 기판 상에 전극이 형성된 구조를 갖는다. 그리고, 사용 시의 방열을 목적으로 하여, 압전체 기판은 방열성이 높은 재료로 이루어지는 베이스 기판 상에 배치된다.
베이스 기판으로서는, 예컨대 단결정 사파이어로 이루어지는 기판을 채용할 수 있다. 그러나, 단결정 사파이어로 이루어지는 기판을 베이스 기판으로서 채용하면, SAW 디바이스의 제조 비용이 상승한다고 하는 문제가 있다. 이에 대해, 베이스 기판으로서 다결정 스피넬로 이루어지는 세라믹 기판을 채용하고, 압전체 기판과 표면 거칠기 Ra(산술 평균 거칠기)를 저감시킨 세라믹 기판을 반 데르 발스 힘에 의해 결합시킨 구조를 갖는 SAW 디바이스가 제안되어 있다. 이에 의해, SAW 디바이스의 제조 비용을 억제할 수 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2011-66818호 공보
본 개시에 따른 세라믹 기판은, 다결정 세라믹으로 구성되고, 지지 주면을 갖는 세라믹 기판이다. 지지 주면은, 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이다. 지지 주면에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만이다.
도 1은 세라믹 기판 및 압전체 기판을 포함하는 적층체의 구조를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 세라믹 기판, 적층체 및 SAW 디바이스의 제조 방법의 개략을 도시한 흐름도이다.
도 3은 세라믹 기판, 적층체 및 SAW 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 4는 적층체 및 SAW 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 5는 적층체 및 SAW 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 6은 적층체 및 SAW 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 SAW 디바이스의 구조를 도시한 개략도이다.
[본 개시가 해결하고자 하는 과제]
SAW 디바이스의 제조 비용을 더욱 저감시키기 위해서, 압전체 기판과 세라믹 기판의 결합력을 한층 증대시키는 것이 요구되고 있다. 그래서, 압전체 기판과 충분한 결합력으로 결합하는 것이 가능한 세라믹 기판, 압전체 기판과 세라믹 기판이 충분한 결합력으로 결합한 적층체, 및 상기 적층체를 포함하는 SAW 디바이스를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
[본 개시의 효과]
상기 세라믹 기판에 의하면, 압전체 기판과 충분한 결합력으로 결합하는 것이 가능한 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
[본원 발명의 실시형태의 설명]
맨 처음으로 본원 발명의 실시양태를 열기하여 설명한다. 본원의 세라믹 기판은, 다결정 세라믹으로 구성되고, 지지 주면을 갖는 세라믹 기판이다. 지지 주면은, 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이다. 지지 주면에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만이다.
본 발명자들은, 압전체 기판과 표면의 산술 평균 거칠기를 저감시킨 세라믹 기판(베이스 기판)을 반 데르 발스 힘에 의해 결합시킨 경우에, 결합력이 불충분해지는 경우가 발생하는 원인에 대해 검토를 행하였다. 그 결과, 산술 평균 거칠기의 관점에서 충분히 거칠기가 저감되어 있는 경우라도, 큰 요철, 구체적으로는 1 ㎚ 이상의 요철이 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역 내에 5개 이상 존재하는 경우, 또는 2 ㎚ 이상의 요철이 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역 내에 1개 이상 존재하는 경우, 결합력이 불충분해지는 것을 발견하였다. 즉, 충분한 결합력을 얻기 위해서는, 산술 평균 거칠기의 관점(평균적인 거칠기의 관점)에 있어서 충분히 거칠기를 저감시킬 뿐만이 아니라, 상기와 같은 드물게 존재하는 큰 요철도 저감시킬 필요가 있다.
본원의 세라믹 기판에 있어서는, 지지 주면의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하로 됨으로써, 산술 평균 거칠기의 관점으로부터의 표면 거칠기가 충분히 저감된다. 또한, 본원의 세라믹 기판에 있어서는, 지지 주면의 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만으로 된다. 즉, 본원의 세라믹 기판에 있어서는, 산술 평균 거칠기의 관점에서 충분히 지지 주면의 거칠기가 저감될 뿐만이 아니라, 지지 주면에 드물게 존재하는 큰 요철도 저감되어 있다. 그 결과, 본원의 세라믹 기판에 의하면, 압전체 기판과 충분한 결합력으로 결합하는 것이 가능한 세라믹 기판을 제공할 수 있다.
상기 세라믹 기판에 있어서, 지지 주면은, 거칠기가 Sq로 0.5 ㎚ 이하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 압전체 기판과의 사이의 충분한 결합력이 보다 확실하게 확보된다.
상기 세라믹 기판은, 스피넬(MgAl2O4), 알루미나(Al2O3), 마그네시아(MgO), 실리카(SiO2), 멀라이트(3Al2O3·2SiO2), 코디어라이트(2MgO·2Al2O3·5SiO2), 칼시아(CaO), 티타니아(TiO2), 질화규소(Si3N4), 질화알루미늄(AlN) 및 탄화규소(SiC)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 이루어지는 다결정 세라믹으로 구성되어 있어도 좋다. 이들 재료는, 본원의 세라믹 기판을 구성하는 재료로서 적합하다.
본원의 적층체는, 상기 세라믹 기판과, 지지 주면 상에 배치되고, 압전체로 이루어지는 압전체 기판을 구비한다. 세라믹 기판과 압전체 기판은, 반 데르 발스 힘에 의해 결합되어 있다.
본원의 적층체에 있어서는, 산술 평균 거칠기의 관점에서 충분히 지지 주면의 거칠기가 저감될 뿐만이 아니라, 지지 주면에 드물게 존재하는 큰 요철도 저감되어 있는 상기 세라믹 기판과 압전체 기판이, 반 데르 발스 힘에 의해 결합되어 있다. 그 때문에, 본원의 적층체에 의하면, 압전체 기판과 세라믹 기판이 충분한 결합력으로 결합한 적층체를 제공할 수 있다.
상기 적층체에 있어서, 세라믹 기판과 압전체 기판의 접합 강도가 0.5 J/㎡ 이상이어도 좋다. 이와 같이 함으로써, 압전체 기판과 세라믹 기판이 보다 확실하게 결합된다. 압전체 기판과 세라믹 기판의 결합력이 0.5 J/㎡ 미만인 경우, SAW 디바이스의 제조에 있어서 실시되는 전극 형성 공정이나 칩화 공정에 있어서 기판의 박리, 이지러짐 등이 발생할 우려가 있다. 더욱 확실한 압전체 기판과 세라믹 기판의 결합을 달성하는 관점에서, 세라믹 기판과 압전체 기판의 접합 강도는 1.0 J/㎡ 이상인 것이 바람직하고, 1.3 J/㎡ 이상, 나아가서는 1.5 J/㎡ 이상인 것이 보다 바람직하다.
본원의 SAW 디바이스는, 상기 본원의 적층체와, 압전체 기판의 세라믹 기판과는 반대측의 주면 상에 형성되는 전극을 구비한다. 본원의 SAW 디바이스는, 압전체 기판과 다결정 세라믹으로 이루어지는 세라믹 기판이 충분한 결합력으로 결합한 본원의 적층체를 포함한다. 그 때문에, 제조 비용을 억제하면서, 압전체 기판과 세라믹 기판이 충분한 결합력으로 결합한 SAW 디바이스를 제공할 수 있다.
한편, 거칠기 Sa, Sq 및 Sz는, 각각, ISO25178에 기초한 산술 평균 높이 Sa, 제곱 평균 제곱근 높이 Sq 및 최대 높이 Sz를 의미한다. 이들 표면 거칠기의 파라미터는, 예컨대, 3차원 표면 거칠기 측정기를 이용하여 측정할 수 있다.
[본원 발명의 실시형태의 상세]
다음으로, 본 발명에 따른 세라믹 기판 및 적층체의 일 실시형태를, 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 한편, 이하의 도면에서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1을 참조하여, 본 실시형태에서의 적층체(1)는, 세라믹 기판으로서의 베이스 기판(10)과 압전체 기판(20)을 구비한다. 압전체 기판(20)은, 예컨대 탄탈산리튬(LiTaO3), 니오브산리튬(LiNbO3) 등의 압전체로 이루어진다. 베이스 기판(10)은, 스피넬, 알루미나, 마그네시아, 실리카, 멀라이트, 코디어라이트, 칼시아, 티타니아, 질화규소, 질화알루미늄 및 탄화규소로 이루어지는 군에서 선택되는 일종 이상, 바람직하게는 어느 하나의 재료로 구성되는 다결정 세라믹으로 이루어진다.
베이스 기판(10)은, 지지 주면(11)을 갖는다. 압전체 기판(20)은, 한쪽의 주면인 노출 주면(21)과, 노출 주면(21)과는 반대측의 주면인 결합 주면(22)을 갖는다. 압전체 기판(20)은, 베이스 기판(10)의 지지 주면(11)에 결합 주면(22)에 있어서 접촉하도록 배치된다. 베이스 기판(10)과 압전체 기판(20)은, 반 데르 발스 힘에 의해 결합되어 있다.
베이스 기판(10)의 지지 주면(11)은, 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하로 되어 있다. 또한, 지지 주면(11)에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철은 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만이다.
적층체(1)에 있어서는, 지지 주면(11)의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하로 됨으로써, 산술 평균 거칠기의 관점으로부터의 표면 거칠기가 충분히 저감되어 있다. 또한, 적층체(1)에 있어서는, 지지 주면(11)의 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만으로 된다. 즉, 적층체(1)에 있어서는, 산술 평균 거칠기의 관점에서 충분히 거칠기가 저감될 뿐만이 아니라, 드물게 존재하는 큰 요철도 저감되어 있다. 그 결과, 적층체(1)는, 압전체 기판(20)과 베이스 기판(10)이 충분한 결합력으로 결합한 적층체로 되어 있다.
한편, 본원에 있어서 1 ㎚ 이상의 요철이란, 측정 영역(한 변 50 ㎛의 정사각형 영역)에 있어서 평균면(평균 높이)을 산출하고, 상기 평균면으로부터 정점(또는 바닥)까지의 거리가 1 ㎚ 이상인 요철을 의미한다. 마찬가지로, 2 ㎚ 이상의 요철이란, 측정 영역(한 변 50 ㎛의 정사각형 영역)에 있어서 평균면(평균 높이)을 산출하고, 상기 평균면으로부터 정점(또는 바닥)까지의 거리가 2 ㎚ 이상인 요철을 의미한다. 지지 주면(11)에 있어서 복수의 측정 영역(한 변 50 ㎛의 정사각형 영역)에서 요철의 수를 현미경 등으로 카운트하고, 그 평균값을 평균으로의 요철의 수로 한다.
압전체 기판(20)과 베이스 기판(10) 사이의 충분한 결합력을 보다 확실하게 얻는 관점에서, 지지 주면의 거칠기는 Sa로 2.0 ㎚ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.0 ㎚ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 지지 주면(11)의 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철은, 평균 4개 미만으로 하는 것이 바람직하고, 3개 미만으로 하는 것이 보다 바람직하며, 나아가서는 2개 미만으로 하는 것이 바람직하다.
지지 주면(11)은, 거칠기가 Sq로 0.5 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 압전체 기판(20)과 베이스 기판(10) 사이의 충분한 결합력이 보다 확실하게 확보된다.
베이스 기판(10)과 압전체 기판(20)의 접합 강도는 0.5 J/㎡ 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 압전체 기판(20)과 베이스 기판(10)이 보다 확실하게 결합된다.
다음으로, 본 실시형태에서의 세라믹 기판으로서의 베이스 기판(10), 적층체(1) 및 적층체(1)를 이용한 SAW 디바이스의 제조 방법을 설명한다. 도 2를 참조하여, 본 실시형태의 베이스 기판(10), 적층체(1) 및 SAW 디바이스의 제조 방법에서는, 먼저 공정(S10)으로서 베이스 기판 준비 공정이 실시된다. 이 공정(S10)에서는, 도 3을 참조하여 스피넬, 알루미나, 마그네시아, 실리카, 멀라이트, 코디어라이트, 칼시아, 티타니아, 질화규소, 질화알루미늄 및 탄화규소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 구성되는 다결정 세라믹으로 이루어지는 베이스 기판(10)이 준비된다. 예컨대, 상기 군에서 선택되는 어느 하나의 재료로 구성되는 다결정 세라믹으로 이루어지는 베이스 기판(10)이 준비된다. 구체적으로는, 예컨대 다결정 스피넬로 이루어지는 베이스 기판(10)을 준비하는 경우, 마그네시아 분말과 알루미나 분말을 혼합하여 원료 분말을 준비하고, 성형함으로써 성형체를 제작한다. 성형체는, 예컨대 프레스 성형에 의해 예비 성형을 실시한 후, CIP(Cold Isostatic Press)를 실시함으로써 제작할 수 있다. 다음으로, 성형체에 대해 소결 처리를 실시한다. 소결 처리는, 예컨대 진공 소결법, HIP(Hot Isostatic Press) 등의 방법에 의해 실시할 수 있다. 이에 의해, 소결체가 얻어진다. 그 후, 소결체에 대해 다이싱 가공을 실시함으로써, 원하는 형상(두께)을 갖는 베이스 기판(10)이 얻어진다(도 3 참조).
다음으로, 공정(S20)으로서 제1 연마 공정이 실시된다. 이 공정(S20)에서는, 도 3을 참조하여, 공정(S10)에 있어서 준비된 베이스 기판(10)의 지지 주면(11)에 대해 거친 연마가 실시된다. 구체적으로는, 예컨대 지립의 번수가 #800∼#2000인 GC(Green Silicon Carbide) 지석을 이용하여 지지 주면(11)에 대해 거친 연마를 실시한다.
다음으로, 공정(S30)으로서 제2 연마 공정이 실시된다. 이 공정(S30)에서는, 공정(S20)에 있어서 거친 연마가 실시된 지지 주면(11)에 대해 통상 연마가 실시된다. 구체적으로는, 예컨대 지립의 입자 직경이 3 ㎛∼5 ㎛인 다이아몬드 지석을 이용하여 지지 주면(11)에 대해 통상 연마를 실시한다.
다음으로, 공정(S40)으로서 제3 연마 공정이 실시된다. 이 공정(S40)에서는, 공정(S30)에 있어서 통상 연마가 실시된 지지 주면(11)에 대해 마무리 연마가 실시된다. 구체적으로는, 예컨대 입자 직경이 0.5 ㎛∼1.0 ㎛인 다이아몬드 지립을 이용하여 지지 주면(11)에 대해 마무리 연마를 실시한다. 이에 의해, Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하의 지지 주면(11)의 거칠기를 달성할 수 있다. 그러나, 지지 주면(11)에는 다이아몬드 지립에 의한 스크래치 상처가 발생한다. 그 때문에, 지지 주면(11)에 있어서는 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하의 거칠기가 달성되고 있으나, 스크래치 상처에 기인한 큰 요철이 존재한다.
다음으로, 공정(S50)으로서 제4 연마 공정이 실시된다. 이 공정(S50)에서는, 공정(S40)에 있어서 마무리 연마가 실시된 지지 주면(11)에 대해 스크래치 상처 제거 연마가 실시된다. 구체적으로는, 예컨대 지지 주면(11)에 대해 약간의 연마량의 CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 실시한다. CMP에 의한 연마량은, 수백 ㎚ 정도로 된다. 이에 의해, 지지 주면(11)의 거칠기를 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하로 유지하면서, 지지 주면(11)에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철을 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철을 평균 1개 미만으로 할 수 있다. 이에 의해, 본 실시형태에서의 세라믹 기판으로서의 베이스 기판(10)이 완성된다.
다음으로, 공정(S60)으로서 접합 공정이 실시된다. 이 공정(S60)에서는, 공정(S20)∼(S50)에 있어서 지지 주면(11)이 연마된 베이스 기판(10)과, 별도로 준비된 압전체 기판(20)이 접합된다. 구체적으로는, 도 3 및 도 1을 참조하여, 탄탈산리튬, 니오브산리튬 등의 압전체로 이루어지는 압전체 기판(20)이 준비되고, 압전체 기판(20)의 결합 주면(22)과 베이스 기판(10)의 지지 주면(11)이 접촉하도록, 베이스 기판(10)과 압전체 기판(20)이 접합된다. 이에 의해, 베이스 기판(10)과 압전체 기판(20)은, 반 데르 발스 힘에 의해 결합한다. 그 결과, 본 실시형태의 적층체(1)가 얻어진다.
여기서, 본 실시형태에 있어서는, 산술 평균 거칠기의 관점에서 충분히 지지 주면(11)의 거칠기가 저감될 뿐만이 아니라, 지지 주면(11)에 드물게 존재하는 큰 요철(스크래치 상처)도 저감되어 있다. 그 결과, 상기 적층체(1)의 제조 방법에 의하면, 압전체 기판(20)과 베이스 기판(10)이 충분한 결합력으로 결합한 적층체(1)가 제조된다.
계속해서, 적층체(1)를 이용한 SAW 디바이스의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 2를 참조하여, 공정(S60)에 이어서, 공정(S70)으로서 두께 감소 공정이 실시된다. 이 공정(S70)에서는, 도 1 및 도 4를 참조하여, 공정(S60)에 있어서 얻어진 적층체(1)의 압전체 기판(20)의 두께를 작게 하는 가공이 실시된다. 구체적으로는, 예컨대 압전체 기판(20)의 노출 주면(21)에 대해 연삭 처리가 실시된다. 이에 의해, 압전체 기판(20)의 두께가, SAW 디바이스에 적합한 두께로까지 저감된다.
다음으로, 공정(S80)으로서 전극 형성 공정이 실시된다. 이 공정(S80)에서는, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 압전체 기판(20)의 노출 주면(21)에 빗살형의 전극이 형성된다. 도 5는 도 6의 선분 V-V를 따르는 단면도이다. 구체적으로는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 공정(S70)에 있어서 적절한 두께로 조정된 압전체 기판(20)의 노출 주면(21) 상에, Al 등의 도전체로 이루어지는 도전체막이 형성된다. 도전체막의 형성은, 예컨대 스퍼터링에 의해 실시할 수 있다. 그 후, 도전체막 상에 레지스트가 도포되어 레지스트막이 형성된 후, 노광 및 현상이 실시됨으로써, 원하는 입력측 전극(30) 및 출력측 전극(40)의 형상에 대응하는 영역 이외의 영역에 개구가 형성된다. 그리고, 개구가 형성된 레지스트막을 마스크로서 이용하여, 예컨대 웨트 에칭을 실시함으로써, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 입력측 전극(30)과 출력측 전극(40)으로 이루어지는 쌍이 복수 형성된다. 한편, 도 5 및 도 6은 한 쌍의 입력측 전극(30) 및 출력측 전극(40)에 대응하는 영역을 나타내고 있다. 입력측 전극(30) 및 출력측 전극(40)에서의 빗살형 전극의 전극 간격은, 출력해야 할 신호의 주파수에 따라 적절히 결정할 수 있다.
다음으로, 공정(S90)으로서 칩화 공정이 실시된다. 이 공정(S90)에서는, 입력측 전극(30)과 출력측 전극(40)으로 이루어지는 쌍이 복수 형성된 적층체(1)가 두께 방향으로 절단됨으로써, 한 쌍의 입력측 전극(30) 및 출력측 전극(40)을 포함하는 복수의 칩으로 분리된다.
그 후, 도 6 및 도 7을 참조하여, 공정(S90)에 있어서 제작된 칩에 대해 입력측 배선(51) 및 출력측 배선(61)이 형성됨으로써, 본 실시형태에서의 SAW 디바이스(100)(SAW 필터)가 완성된다.
도 7을 참조하여, 본 실시형태에서의 SAW 디바이스(100)는, 반 데르 발스 힘에 의해 결합된 베이스 기판(10)과 압전체 기판(20)을 포함하는 적층체(1)와, 압전체 기판(20)의 노출 주면(21) 상에 접촉하도록 형성된 한 쌍의 빗살 형상을 갖는 전극인 입력측 전극(30) 및 출력측 전극(40)과, 입력측 전극(30)에 접속된 입력측 배선(51)과, 출력측 전극(40)에 접속된 출력측 배선(61)을 구비하고 있다.
입력측 전극(30)은, 제1 부분(31)과 제2 부분(32)을 포함한다. 제1 부분(31)은, 직선형의 베이스부(31A)와, 베이스부(31A)의 연장 방향에 수직인 방향으로 베이스부(31A)로부터 돌출되는 직선형의 복수의 돌출부(31B)를 포함한다. 제2 부분(32)은, 베이스부(31A)와 평행하게 연장되는 직선형의 베이스부(32A)와, 베이스부(32A)의 연장 방향에 수직인 방향으로 베이스부(32A)로부터 돌출되고, 인접하는 돌출부(31B) 사이에 진입하는 직선형의 복수의 돌출부(32B)를 포함한다. 돌출부(31B)와 돌출부(32B)는, 미리 정해진 일정한 간격을 두고 배치된다.
출력측 전극(40)은, 제1 부분(41)과 제2 부분(42)을 포함한다. 제1 부분(41)은, 직선형의 베이스부(41A)와, 베이스부(41A)의 연장 방향에 수직인 방향으로 베이스부(41A)로부터 돌출되는 직선형의 복수의 돌출부(41B)를 포함한다. 제2 부분(42)은, 베이스부(41A)와 평행하게 연장되는 직선형의 베이스부(42A)와, 베이스부(42A)의 연장 방향에 수직인 방향으로 베이스부(42A)로부터 돌출되고, 인접하는 돌출부(41B) 사이에 진입하는 직선형의 복수의 돌출부(42B)를 포함한다. 돌출부(41B)와 돌출부(42B)는, 미리 정해진 일정한 간격을 두고 배치된다.
입력측 배선(51)으로부터 입력측 전극(30)에 입력 신호인 교류 전압이 인가되면, 압전 효과에 의해 압전체 기판(20)의 노출 주면(21)(표면)에 탄성 표면파가 발생하여, 출력측 전극(40)측에 전달된다. 이때, 입력측 전극(30) 및 출력측 전극(40)은 도 7에 도시된 바와 같이 빗살 형상을 갖고 있고, 돌출부(31B)와 돌출부(32B)의 간격, 및 돌출부(41B)와 돌출부(42B)의 간격은 일정하다. 따라서, 입력측 전극(30)으로부터 출력측 전극(40)으로 향하는 방향에 있어서, 압전체 기판(20)의 노출 주면(21) 중 전극이 형성된 영역은 소정의 주기(전극 주기)로 존재한다. 그 때문에, 입력 신호에 의해 발생한 탄성 표면파는, 그 파장이 전극 주기에 일치하는 경우에 가장 강하게 여진되고, 전극 주기와의 어긋남이 클수록 감쇠한다. 그 결과, 전극 주기에 가까운 파장의 신호만이 출력측 전극(40) 및 출력측 배선(61)을 통해 출력된다.
여기서, 상기 동작에 있어서, 압전체 기판(20)의 온도가 상승한다. 본 실시형태의 SAW 디바이스(100)에 있어서는, 압전체 기판(20)에, 방열성이 높은 재료로 이루어지는 베이스 기판(10)이 접촉하도록 배치되어 있다. 그 때문에, SAW 디바이스(100)는 높은 신뢰성을 갖고 있다. 또한, 본 실시형태의 SAW 디바이스(100)에 있어서는, 압전체 기판(20)과 베이스 기판(10)이 충분한 결합력으로 결합하고 있다. 그 때문에, SAW 디바이스(100)는 높은 신뢰성을 갖는 디바이스로 되어 있다.
실시예
적층체에 있어서의 베이스 기판의 지지 주면의 거칠기 및 요철의 존재 상태와 접합 강도의 관계를 조사하는 실험을 행하였다. 실험의 방법은 이하와 같다.
다결정 스피넬로 이루어지는 베이스 기판(10)을 준비하고, 상기 실시형태와 동일한 절차로 SAW 디바이스를 제작하였다(실시예 A, B 및 C). 또한, 베이스 기판(10)으로서 다결정 알루미나로 이루어지는 베이스 기판(10) 및 다결정 멀라이트로 이루어지는 베이스 기판(10)을 준비하고, 각각 마찬가지로 SAW 디바이스를 제작하였다(실시예 D 및 E). 한편, 비교를 위해서, 다결정 스피넬로 이루어지는 베이스 기판을 준비하고, 동일한 절차에 있어서 공정(S50)을 생략한 것(비교예 A∼F), 다결정 알루미나로 이루어지는 베이스 기판을 준비하고, 동일한 절차에 있어서 공정(S50)을 생략한 것(비교예 G 및 H), 다결정 멀라이트로 이루어지는 베이스 기판을 준비하고, 동일한 절차에 있어서 공정(S50)을 생략한 것(비교예 I 및 J)도 제작하였다. 압전체 기판과의 접합 전에 베이스 기판의 지지 주면에 대해 Sa(산술 평균 거칠기), Sq(제곱 평균 제곱근 높이), Sz(최대 높이)를 측정하고, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상 2 ㎚ 미만의 요철, 2 ㎚ 이상 3 ㎚ 미만의 요철 및 3 ㎚ 이상의 요철의 수를 확인하였다. 거칠기 및 요철의 수의 확인은, 지지 주면의 중앙 부근 및 외주 부근의 2부위에서 실시하였다. 그리고, 접합 후, 접합 상태를 확인하고, 접합 강도를 측정하였다. 접합 강도는, 크랙 오프닝법에 의해 측정하였다. 다결정 스피넬로 이루어지는 베이스 기판을 채용한 경우의 실시예의 실험 결과를 표 1, 비교예의 실험 결과를 표 2, 다결정 알루미나로 이루어지는 베이스 기판을 채용한 경우의 실시예 및 비교예의 실험 결과를 표 3, 다결정 멀라이트로 이루어지는 베이스 기판을 채용한 경우의 실시예 및 비교예의 실험 결과를 표 4에 나타낸다. 한편, 표 1 내지 표 4에 있어서, 최하단에 대해서는, 전극 형성 공정 및 칩화 공정을 양호하게 실시할 수 있었던 것에 대해서는 「양호」, 상기 공정에 있어서 적층체에 박리가 발생한 것에 대해서는 「불량」이라고 표시되어 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
표 1을 참조하여, 다결정 스피넬로 이루어지는 베이스 기판의 지지 주면의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이고, 지지 주면에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만인 실시예 A∼C에 대해서는, 0.5 J/㎡ 이상의 접합 강도가 얻어지고 있고, 또한 주면의 전면(全面)에 걸쳐 양호한 접합이 얻어지고 있다. 한편, 표 2를 참조하여, 비교예 A∼F에 대해서는, 베이스 기판의 지지 주면의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이지만, 접합 강도가 작아, 양호한 접합 상태가 얻어지고 있지 않다. 이것은, 비교예 A∼F에 대해서는, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 이상이었던 것, 비교예 A, D, E 및 F에 대해서는, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 이상이었던 것이 원인이라고 생각된다.
또한, 표 3을 참조하여, 다결정 알루미나로 이루어지는 베이스 기판의 지지 주면의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이고, 지지 주면에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만인 실시예 D에 대해서는, 0.5 J/㎡ 이상의 접합 강도가 얻어지고 있고, 또한 주면의 전면에 걸쳐 양호한 접합이 얻어지고 있다. 한편, 비교예 G 및 H에 대해서는, 베이스 기판의 지지 주면의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이지만, 접합 강도가 작아, 양호한 접합 상태가 얻어지고 있지 않다. 이것은, 상기 다결정 스피넬로 이루어지는 베이스 기판의 경우와 마찬가지로, 비교예 G 및 H에 대해서는, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 이상이었던 것, 비교예 H에 대해서는, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 이상이었던 것이 원인이라고 생각된다.
또한, 표 4를 참조하여, 다결정 멀라이트로 이루어지는 베이스 기판의 지지 주면의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이고, 지지 주면에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만인 실시예 E에 대해서는, 0.5 J/㎡ 이상의 접합 강도가 얻어지고 있고, 또한 주면의 전면에 걸쳐 양호한 접합이 얻어지고 있다. 한편, 비교예 I 및 J에 대해서는, 베이스 기판의 지지 주면의 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이지만, 접합 강도가 작아, 양호한 접합 상태가 얻어지고 있지 않다. 이것은, 상기 다결정 스피넬로 이루어지는 베이스 기판의 경우와 마찬가지로, 비교예 I 및 J에 대해서는, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 이상이었던 것, 비교예 J에 대해서는, 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 이상이었던 것이 원인이라고 생각된다.
이상의 실험 결과로부터, 산술 평균 거칠기의 관점에서 충분히 지지 주면의 거칠기가 저감될 뿐만이 아니라, 지지 주면에 드물게 존재하는 큰 요철도 저감되어 있는 본원의 적층체에 의하면, 압전체 기판과 베이스 기판이 충분한 결합력으로 결합한 적층체가 얻어지는 것이 확인된다.
이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며, 어떠한 면에서도 제한적인 것이 아니라고 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라, 청구의 범위에 의해 규정되며, 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 적층체 10: 베이스 기판
100: SAW 디바이스 11: 지지 주면
20: 압전체 기판 21: 노출 주면
22: 결합 주면 30: 입력측 전극
31: 제1 부분 31A: 베이스부
31B: 돌출부 32: 제2 부분
32A: 베이스부 32B: 돌출부
40: 출력측 전극 41: 제1 부분
41A: 베이스부 41B: 돌출부
42: 제2 부분 42A: 베이스부
42B: 돌출부 51: 입력측 배선
61: 출력측 배선

Claims (6)

  1. 다결정 세라믹으로 구성되고, 지지 주면(主面)을 갖는 세라믹 기판으로서,
    상기 지지 주면은, 거칠기가 Sa로 0.01 ㎚ 이상 3.0 ㎚ 이하이고,
    상기 지지 주면에 있어서, 한 변 50 ㎛의 정사각형 영역에서의 1 ㎚ 이상의 요철이 평균 5개 미만, 또한 2 ㎚ 이상의 요철이 평균 1개 미만인 것인, 세라믹 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 주면은, 거칠기가 Sq로 0.5 ㎚ 이하인 것인, 세라믹 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다결정 세라믹은, 스피넬, 알루미나, 마그네시아, 실리카, 멀라이트, 코디어라이트, 칼시아, 티타니아, 질화규소, 질화알루미늄 및 탄화규소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료로 구성되는 것인, 세라믹 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 세라믹 기판과,
    상기 지지 주면 상에 배치되고, 압전체로 이루어지는 압전체 기판을 구비하며,
    상기 세라믹 기판과 상기 압전체 기판은, 반 데르 발스 힘에 의해 결합되어 있는 것인, 적층체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 세라믹 기판과 상기 압전체 기판의 접합 강도는 0.5 J/㎡ 이상인 것인, 적층체.
  6. 제4항 또는 제5항에 기재된 적층체와,
    상기 압전체 기판의 상기 세라믹 기판과는 반대측의 주면 상에 형성되는 전극을 구비하는, SAW 디바이스.
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