JP6920161B2 - 弾性波デバイスおよび複合基板 - Google Patents

Description

本発明は、弾性波デバイスおよび複合基板に関する。

タンタル酸リチウム等の圧電基板を用いた弾性波デバイスが知られている。しかしながら、このタンタル酸リチウム基板は、周波数温度特性が―３６ｐｐｍ／℃であり、例えば２ＧＨｚ帯のデバイスであれば―３０〜＋８５℃の温度範囲で±４．３ＭＨｚも変動してしまい、近年の厳しい仕様を満たすことが困難な場合がある。そして、弾性波デバイスの温度変動は、これを使用する機器に影響を与えるため、温度に対する周波数変動が少ない、つまり温度特性が良好な弾性波デバイスが望まれていた。

そこで、圧電基板に熱膨張係数が異なる支持基板（Ｓｉ基板等）を接着剤等で接合することで、圧電基板の熱膨張・熱収縮を抑制し、圧電基板の温度に対する周波数特性を安定化させた技術が知られている（例えば、特許文献１等参照。）。

特開２００５−３４７２９５号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、貼り合せた基板に反りが発生する虞があった。一般に弾性波デバイスを作製するための製造工程および実装工程には３００℃近くまで昇温される熱履歴を伴う。この熱履歴により、貼り合せ基板の反りはさらに大きくなり、この反りにより割れやクラックが発生し、その結果、生産性が低下するという課題があった。

本願はかかる事情のもと勘案されたものであり、その目的は、温度特性が良好であり、かつ生産性の高い弾性波デバイスを提供することにある。

本開示の一態様としての弾性波デバイスは、厚み方向で対向する第１面と第２面とを備える第１支持体と、前記第１面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、前記第２面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい第２支持体と、を備える。前記圧電基板の弾性率をＥ１、厚みをＴ１とし、前記第１支持体の弾性率をＥ２、厚みをＴ２とすると、１≦（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）≦９の関係を満たしている。

本開示の一態様としての複合基板は、厚み方向で対向する第１面と第２面とを備える第１支持体と、前記第１面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、前記第２面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい第２支持体と、を備える。前記圧電基板の弾性率をＥ１、厚みをＴ１とし、前記第１支持体の弾性率をＥ２、厚みをＴ２とすると、１≦（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）≦９の関係を満たしている。そして、前記第１支持体は、樹脂材料中に前記第１支持体の面方向に延びる繊維を含み、面方向において、中央より外周側で前記繊維の単位体積あたりの割合が多くなっている。

本開示によれば、温度特性が良好であり、かつ生産性の高い弾性波デバイスを提供することができる。また、温度特性が良好であり、かつ生産性の高い弾性波デバイスを提供できる複合基板を提供することができる。

本開示の実施形態に係る弾性波デバイスの断面図である。 温度補償応力と圧電基板および第１支持体の弾性率および厚みとの相関を示す線図である。 抗折強度と破壊確率との相関を示す線図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、圧電基板の残留応力と圧電基板および第１支持体の弾性率および厚みとの相関を示す線図である。 図１に示す弾性波デバイスの変形例を示す断面図である。 （ａ）は本開示の複合基板の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図５に示す弾性波デバイスにおいて第１支持体の外周領域における組成と複合基板の撓み量との関係を示す線図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、温度補償応力と圧電基板、第１支持体および第２支持体の厚みとの相関を示す線図である。

＜弾性波デバイスの構造＞
図１は、本発明の実施形態に係る弾性波デバイス１の断面図である。弾性波デバイス１は、圧電基板１０と第１支持体２０と第２支持体３０とを備える。ここで、便宜的にＤ１方向、Ｄ２方向、Ｄ３方向を定義し、Ｄ３方向を厚み方向とする。圧電基板の１０の厚みをＴ１、線膨張係数をα１、弾性率（ヤング率）をＥ１とする。同様に、第１支持体２０の厚みをＴ２、線膨張係数をα２、弾性率をＥ２とし、第２支持体３０の厚みをＴ３、線膨張係数をα３、弾性率をＥ３とする。なお、以下、特に断りのない場合には線膨張係数の単位はｐｐｍ／℃とし、弾性率の単位はＧＰａとする。

圧電基板１０は、圧電性を有する基板である。例えば、圧電基板１０は、タンタル酸リチウム単結晶（ＬｉＴａＯ_３：以下ＬＴとする），ニオブ酸リチウム単結晶（ＬｉＮｂＯ_３），水晶などの圧電性を有する直方体状の単結晶基板である。具体的には、例えば、圧電基板１０は、３６°〜４８°Ｙ−ＸカットのＬＴ基板によって構成されている。このような圧電基板１０のα１は１６．１であり、Ｅ１は２１３である。

圧電基板１０の平面形状は適宜に設定されてよいが、例えば、所定方向（Ｄ２方向）を長手方向とする矩形である。圧電基板１０の大きさは適宜に設定されてよいが、例えば、厚さＴ１は０．３μｍ〜１００μｍ、１辺の長さは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。

圧電基板１０の主面１０ａには、図示しない励振電極、接続配線、パッド電極といった各種電極および配線が設けられている。励振電極はＳＡＷを発生させるためのものである。励振電極は、複数の電極指を有する櫛歯状の複数のＩＤＴ電極と複数のＩＤＴ電極の両端に配置された反射器電極とを含んでもよい。このような励振電極により、例えば、ラダー型フィルタや２重モードＳＡＷ共振器フィルタなどが構成されている。なお、励振電極、接続線、パッド電極等は、例えばＡｌ−Ｃｕ合金などのＡｌ合金によって形成されている。

そして、これらの端子として機能するパッド電極のいずれかを介して信号の入力がなされる。入力された信号は、励振電極等によりフィルタリングされる。そして、フィルタリ
ングした信号を端子として機能するパッド電極のいずれかを介して出力する。

第１支持体２０は、一様な厚みＴ２を有し、第１面２０ａを圧電基板１０に、第２面２０ｂを後述の第２支持体３０にそれぞれ接合させる。厚みＴ２は、圧電基板１０を支持するために、厚みＴ１よりも厚くなっている。

このような第１支持体２０は、線膨張係数α２が圧電結晶１０のα１よりも小さく、弾性率Ｅ２の材料からなる。そして、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）が１以上９以下の関係を満たしている。具体的には、Ｅ２は１０ＧＰａ以上、４０Ｇｐａ以下とすればよい。弾性率Ｅ２をこの範囲とすることで、Ｅ１に比べ小さくすることができ、その結果、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を小さくすることができる。また、α２は２以上４以下としてもよい。この場合には、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を小さくすることができる。また、α２が２よりも小さくなると、熱履歴に伴う残留応力が増大し、割れや剥離を発生させる可能性がある。α２が４よりも大きくなると、効率よく温度補償を行なうことができない虞がある。

本開示では、このような関係を満たす材料として、第１支持体２０は、樹脂材料２１と繊維２２とを備える構成の例を示す。樹脂材料２１は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等種々の材料を用いることができる。樹脂材料２１は、圧電基板１０や第２支持体３０との接合を実現する接合材料としても機能する。また、樹脂材料２１自体の線膨張係数は圧電基板１０の線膨張係数よりも大きい。

そして繊維２２は、第１支持体２０の面方向に伸びる多数の細長い線状体で構成される。繊維２２の線膨張係数αは樹脂材料２１よりも小さく、弾性率Ｅは樹脂材料２１よりも大きい。例えば繊維２２はガラス繊維を用いればよい。

このような構成とすることにより、圧電基板１０と第１支持体２０の材料が異なることに起因する変形を抑制しつつ、割れの発生も抑制することができる。図２に、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）の大きさと、温度が１２５℃変化したときの温度補償応力（単位：ＭＰａ）との相関を示す。ここで、α１は１６．１で一定とし、α２は２，３，４としたときの線図を示している。

この図からも明らかなように、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）が１．０を下回ると温度補償応力が急激に悪化する。

このことから、温度変化による周波数特性変化を抑制するためには、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を１以上とすればよい。

一方で、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）が大きすぎると、圧電基板１０に応力がかかりすぎてクラックが発生する。図３に、ＬＴ基板の抗折強度（単位：ＭＰａ）に対する圧電基板１０の割れの発生率を示す。一般的に割れの発生率が５％を未満にすることで信頼性を確保することができる。この図からも明らかなように、５％に相当する抗折強度は２７０ＧＰａである。ここで、図４（ａ）に１２５℃に昇温後冷却した際の圧電基板１０の残留応力と（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）との関係を示す線図を示す。この線図はα２＝４の場合を示している。この図からも明らかなように、応力を２７０ＧＰａとするための（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）は９である。すなわち、圧電基板１０の割れを防ぐためには、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を９以下とすればよい。

すなわち、第１支持体２０は、熱履歴による応力がかかったときに圧電基板１０に割れが発生しないような柔らかさと、圧電基板１０が変形しないように拘束可能な堅さとを併
せ持つ必要がある。第１支持体２０は、このような相反する特性を、樹脂材料２１と繊維２２とで実現している。具体的には、樹脂材料２１により弾性率Ｅを低くして圧電基板１０の割れを抑制し、繊維２２により線膨張係数αを小さくして樹脂材料２１の変形を抑制し圧電基板１０を拘束することで温度補償効果を奏する。

なお、α２を変化させると、図４（ａ）の線図の傾き等が変化する。α２を小さくして、さらに温度補償能力を高める場合には（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）の上限値を低くしてもよい。具体的には、α２の下限値である２とする場合には、図４（ｂ）に示すように、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を６以下、より好ましくは、３．５以下とすればよい。

また、図２から（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を５以下としても温度補償応力に大きな改善は認められないことが分かる。温度補償応力と信頼性の確保との両面から考えると、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）は５以下としてもよい。

以上より、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）は１以上９以下とすればよいが、より好ましくは１以上３．５以下とすればよい。

そして、第１支持体２０の第２面２０ｂには、第２支持体３０が接合されている。第２支持体３０は、第１支持体２０よりも線膨張係数が大きい材料からなる。具体的には、セラミック基板、有機基板、Ｓｉ等の半導体基板、サファイア、タンタル酸リチウム，ニオブ酸リチウム，水晶等の単結晶基板等種々の材料を用いることができる。

そして、第２支持体３０の厚みは、圧電基板１０，第１支持体２０に応じて適宜設定することができる。すなわち、第２支持体３０は、圧電基板１および第２支持体３０により生じる第１支持体２０の第１面２０ａ側と第２面２０ｂ側との応力モーメントの差を減少させるように、適宜その厚みＴ３と線膨張係数α３と弾性率Ｅ３とを設定すればよい。例えば、第１支持体２０の第１面２０ａ側と第２面２０ｂ側との応力モーメントが釣り合うように設定すればよい。この例では、圧電基板１０と同じ材料、同じ厚みを有するＬＴ基板とした。この場合には、温度変化が生じたときの弾性波デバイス１全体の反りを抑制することができる。

弾性波デバイス１は、上述のように、第１支持体２０および第２支持体３０により、反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏するものとすることができる。

なお、圧電基板１０，第１支持体２０の線膨張係数α１，α２が変化すると、図２，図３、図４に示す線図においてその特性プロットの絶対値は変化するが傾向は変化しない。このため、線膨張係数α１，α２が変化しても、上述の構成とすることで、反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏する弾性波デバイス１を提供することができる。

また、図２，図３、図４において、第２支持体３０の線膨張係数α３、厚みＴ３、ヤング率Ｅ３は圧電基板１０と同等とした場合について示している。これに対し、第２支持体３０の線膨張係数α３、厚みＴ３、ヤング率Ｅ３を変化させた場合には、図２，図３、図４に示す線図においてその特性プロットの絶対値は変化するが傾向は変化しない。このため、第２支持体３０を適宜変更した場合であっても、上述の構成とすることで、反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏する弾性波デバイス１を提供することができる。

＜弾性波デバイス１の他の構造：第１支持体１０＞
上述の例では、第１支持体２０中の繊維２２の分布状態については言及していなかったが、図５に示す弾性波デバイス１Ａのように厚み方向に分布の差を持たせてもよい。

図５に示すように、弾性波デバイス１Ａの第１支持体２０は、厚みの中央付近は第１面２０ａ近傍および第２面２０ｂ近傍よりも単位体積あたりの繊維２２の割合が多くなっている。このような構成とすることで、第１面２０ａ近傍および第２面２０ｂ近傍が応力緩和領域として機能し、圧電基板１０や第２支持体３０の割れを抑制することができる。また、温度履歴による応力が加わる前の圧電基板１０や第２支持体３０の反り等を吸収することができる。さらに、樹脂材料２１の割合が多くなることで、圧電基板１０や第２支持体３０との接着強度を高めることができる。

上述の第１面２０ａ近傍の領域とは、第１面２０ａから厚み方向に１μｍ〜１０μｍ程度の領域をさすものとする。この領域は繊維２２が存在せずに樹脂材料２１のみで構成されていてもよい。また、この領域の繊維２２の太さを厚みの中央付近における繊維２２の太さに比べて細くすることで、単位体積あたりの繊維２２の割合を変えてもよい。第２面２０ｂ近傍の領域も同様である。

上述の第１面２０ａ近傍の領域および第２面２０ｂ近傍の領域の厚みは圧電基板１０よりも厚くてもよい。

＜弾性波デバイス１の他の構造：第１支持体２０＞
上述の例では、第１支持体２０中の繊維２２の面方向の分布状態については言及していなかったが、面方向の互いに交差する第１方向と第２方向とを定義すると、この繊維２２は、第１方向に伸びるものと第２方向に伸びるものとが互いに交差しメッシュ状としてもよい。このような構成とすることで、面内における応力分布の発生を抑制することができ、弾性波デバイス１の特性を安定化することができる。

なお、メッシュの格子間隔を５００μｍ以下とすることで、面内における応力分布を弾性波デバイス１の特性に影響のないレベルに抑制できることを確認している。

また、圧電基板１０の線膨張係数は面方向において異方性を有している場合には、繊維２２のメッシュ形状（第１方向と第２方向とでなす角度）や、第１方向に伸びる繊維２２の本数と第２方向に伸びる繊維２２の本数とに差を設けることで、圧電基板１０の線膨張係数の異方性と同様の異方性を備える第１支持体２０を実現することができる。

＜弾性波デバイス１の他の構造：第１支持体２０＞
上述の例では、第１支持体２０は樹脂材料２１中に繊維２２が介在している例を説明したが、繊維２２に代えて無機フィラー２３を樹脂材料２１中に分散保持させてもよい。無機フィラー２３は、樹脂材料２１、圧電基板１０よりも線膨張係数の小さい材料からなるものであり、例えば石英フィラーを用いることができる。このような無機フィラー２３の粒径は１〜１０μｍ程度とすればよい。

このような構成により、第１支持体２０の弾性率Ｅ２を低く、線膨張係数を小さくすることができるので、圧電基板１０の反りや割れの発生を抑制しつつ温度補償効果も奏するものとすることができる弾性波デバイス１を提供することができる。

＜弾性波デバイス１の他の構造：第２支持体３０＞
上述の例では、第２支持体３０として、材料・厚み共に適宜選択できるものとし、一例として圧電基板１０と同じ材料を用い、かつ、同じ厚み備える構成を例に説明したが、この構成に限定されない。

例えば、第２支持体３０を圧電基板１０と同じ材料で構成した上で、厚みＴ３をＴ１よ
りも大きく、Ｔ２よりも小さくしてもよい。すなわち、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２を満たしていてもよい。

図８（ａ）にＴ１に対するＴ３の大きさと弾性波デバイスの温度補償応力との関係を、図８（ｂ）にＴ２に対するＴ３の大きさと弾性波デバイスの温度補償応力との関係をそれぞれ示す。図８において、シミュレーションの基本モデルは以下の通りとした。
圧電基板１０：α１…１６．１ｐｐｍ／℃、Ｅ１…２１３ＧＰａ
第１支持体２０：α２…２．８ｐｐｍ／℃、Ｅ２…２４ＧＰａ
第２支持体３０：α３…１６．１ｐｐｍ／℃、Ｅ３…２１３ＧＰａ
図８からも明らかなように、Ｔ３／Ｔ１を１よりも大きくするにつれて温度補償応力は大きくなり、Ｔ３／Ｔ２が１より大きくなると、温度補償応力がＴ１＝Ｔ３の場合よりも小さくなる。すなわち、Ｔ３を厚くする効果が小さくなる。このことから、Ｔ３／Ｔ１＞１かつＴ３／Ｔ２＜１とすることで温度補償応力を高めることができる。

また、Ｔ２／Ｔ１の大きさを大きくすることで温度補償応力を高めることができる。温度変化による周波数変動を抑制するためには、目安として３００ＭＰａを超える圧縮応力を圧電基板１０に下面に加えることが望まれる。このことから、Ｔ２／Ｔ１≧２５とすることで目安となる応力を実現することができる。さらに、Ｔ２／Ｔ１≧３７とする場合にはどのようなＴ３の値をとった場合であっても目安となる応力を実現することができる。

また、０．２＜Ｔ３／Ｔ２＜０．７５とする場合には、さらに温度補償応力を高めることができる。ただし、比較的厚みの厚い第１および第２支持体２０、３０の総厚みを薄くするためには、Ｔ３／Ｔ２＜０．５としてもよい。さらに、仮にＴ２／Ｔ１≧２５を満たす場合には、圧縮応力が特に大きくなる０．３＜Ｔ３／Ｔ２＜０．４の関係を満たすようにしてもよい。

なお、上述の関係は、Ｅ１＝Ｅ３＞Ｅ２、α１＝α３＞α２を満たす場合には同様の傾向を示すことを確認している。

＜弾性波デバイス１の他の構造：第２支持体３０＞
上述の例では、第２支持体３０として、圧電基板１０と同じ材料を用いる例について説明したが、第２支持体３０として水晶を用いてもよい。

第２支持体３０として水晶を用いた場合には、平面方向の線膨張係数を調整可能であるため、圧電基板１０の線膨張係数の平面方向における異方性と合わせることができ、弾性波デバイス１の反りを抑制することができる。さらに、圧電基板１０をＬｉＴａＯ_３基板とする場合には、第２支持体３０は線膨張係数、弾性率が圧電基板１０と第１支持体２０との間の特性を備えるものとなり、弾性波を伝搬させる圧電基板１０の機能および熱履歴により生じる応力の緩和および圧電基板１０の拘束という第１支持体２０の機能の双方に悪影響を及ぼすことがないため、電気特性にすぐれ、かつ信頼性の高い弾性波デバイス１を提供することができる。

＜複合基板＞
次に、上述の弾性波デバイス１を提供するための複合基板１００について説明する。図６（ａ）は複合基板１００の上面図である。複合基板１００は、ウエハ状の圧電基板１１、第１支持体１２０、第２支持体１３０がこの順に積層されている。なお、圧電基板１１０，第１支持体１２０、第２支持体１３０はそれぞれ、圧電基板１０，第１支持体２０、第２支持体３０と同様の構成を備えている。以下、異なる点のみを説明し、重複する説明を割愛する。

弾性波デバイス１の複合基板１００は、図６（ａ）に破線で示すように複数の区画に区分され、その一区分それぞれが弾性波デバイス１となる。具体的には、複合基板１００を各区画ごとに、圧電基板１１０の上面に弾性波を励振するための電極が形成されており、その一区分を切り出し個片化して弾性波デバイス１とする。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。図６（ｂ）に示すように、第１支持体１２０は、樹脂材料１２１をそなえており、樹脂材料１２１中に繊維１２２を備えている。そして、面方向における中央領域１２５（面中央領域ともいう）に比べ外周領域１２６は、単位体積当たりの繊維１２２の割合が多くなっている。複合基板１００に熱応力等が加わったときに、外周領域１２６における応力は面中央領域１２５に比べて大きくなるが、このような構成とすることで、外周領域１２６の強度を高めているため複合基板１００の反りを抑制することができる。

なお、このような外周領域１２６は、全体の長さの１／３未満とすることが望ましい。例えば、６インチウェハを用いる場合には、外周に幅２０ｍｍ未満のリング状の外周領域１２６を備えればよい。

なお、圧電基板１１、第１支持体１２０、第２支持体１３０がこの順に重ねて押圧の上接合して複合基板１００を得る場合には、面中央領域１２５に比べて外周領域１２６に大きな力が加わり、その結果、複合基板１００が、外周の厚みが中央に比べ薄い樽状の形状となる虞があった。これに対して、本開示では、外周領域１２６での強度を確保することで複合基板１００の厚みを面内で一定にすることができる。

なお、上述の例では繊維１２２の分布を面内で異ならせた例を用いて説明したが、繊維１２２に代えて無機フィラーを樹脂材料１２１に分散させ、無機フィラーの分布を外周領域１２６で密にしてもよい。

また、樹脂材料１２１中に繊維１２２と無機フィラーとを両方分散させてもよい。外周領域１２６における強度を面中央領域１２５に比べて大きくできれば、特にその方法は限定されない。

さらに、上述の複合基板１００では、面方向における繊維２２の分布状態について説明したが、この構成に加え、図５に示すように、厚み方向における分布を備えてもよい。すなわち、厚み方向の中央付近において上述の面方向の分布を持たせてもよい。

＜弾性波デバイス＞
次に、本開示の構成による効果を検証するために、図１に示す構成の弾性波デバイス１を製造した。基本構成は下記の通りである。
［基本構成］
［圧電基板１０］
材料 ：４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３基板
厚みＴ１ ：１０μｍ
弾性率Ｅ１：２１３ＧＰａ
［励振電極］
材料：Ａｌ−Ｃｕ合金
厚さ（Ａｌ−Ｃｕ合金層）：１３１．５ｎｍ
ＩＤＴ電極の電極指３２：
（本数）２００本
（ピッチ）０．７９１μｍ
（デューティー）０．６５
（交差幅）２０λ （λ＝２×ピッチ）
［第１支持体２０］
樹脂材料２１：エポキシ系樹脂
繊維２２ ：ガラスクロス
［第２支持体３０］
材料 ：４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ_３基板
厚みＴ３ ：１０μｍ
弾性率Ｅ３：２１３ＧＰａ
このような基本構成に対して、第１支持体１０の弾性率Ｅ２を３５ＧＰａ、厚みＴ２を１００μｍ、線膨張係数α２を２．１ｐｐｍ／℃とした実施例１を製造した。実施例１にかかる（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）は１．６０だった。

また比較例１として、第１支持体の構成を変えて、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を２６．５とした。具体的には、サファイア基板からなり、その弾性率は、４７０ＧＰａ、厚みは、３００μｍ、線膨張係数を７ｐｐｍ／℃とした。その他の構成（圧電基板および第２支持体）は実施例と同様とした。

実施例１、比較例１の温度補償応力を確認したところどちらも２１０ＧＰａ程度であったが、実施例１は圧電基板１０の剥離、クラック、割れ等は発生しなかったのに対して、比較例１はクラックが発生した。以上より、同等の温度補償応力を発現しても、（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）を満たすことにより初めてクラック等の発生を抑制し、信頼性の高い弾性波デバイスを提供できることが分かった。

なお、比較例２として、第１支持体に代えて、サファイア基板（弾性率４７０ＧＰ、厚み３００μｍ、線膨張係数７ｐｐｍ／℃）とした構成を製造した。比較例１は、第２支持体は備えていない。

比較例２は熱履歴により、実施例１に比べ大きい反りが発生した。

以上より、実施例１に係る弾性波デバイスによれば、反りを抑制し、圧電基板１０の剥離、クラック、割れ等の発生を抑制するとともに、十分な温度補償応力を備えることが確認された。

以上より、本開示の構成とすることで、温度補償能力にも優れ、かつ、割れの発生しない信頼性の高い弾性波デバイスを提供できることを確認した。

＜複合基板１００＞
次に、図６に示す構成の複合基板１００を作製した。複合基板のサイズは３インチとした。また、圧電基板１１０、第１支持体１２０、第２支持体１３０の基本構成は以下の通りである。

圧電基板１１０：
材料 ：４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３基板
厚みＴ１ ：１０μｍ
弾性率Ｅ１：２１３ＧＰａ
熱膨張係数α１：１６．１ｐｐｍ／Ｋ
ポアソン比：０．３
第１支持体１２０
樹脂材料１２１：弾性率９ＧＰａ，線膨張係数１７．５ｐｐｍ／Ｋ，ポアソン比０．
３
繊維１２２ ：弾性率２３ＧＰａ，線膨張係数２ｐｐｍ／Ｋ，ポアソン比０．３
第２支持体１３０
材料 ：４２°ＹカットＸ伝搬ＬｉＴａＯ３基板
厚みＴ３ ：２０μｍ
弾性率Ｅ３：２１３ＧＰａ
熱膨張係数α３：１６．１ｐｐｍ／Ｋ
ポアソン比：０．３
ここで、中央領域１２５は、複合基板１００の中心から半径６３μｍの領域であり、外周領域１２６は、中央領域１２５の外周に位置し１４．２μｍの幅のリング状の形状とした。さらに第１支持体１２０の中央領域１２５では、樹脂材料１２１の割合を８０％、繊維１２２の割合を２０％としており、中央領域１２５のヤング率（弾性率）はその合成値である１３とした。そして、外周領域１２６における樹脂材料１２１と繊維１２２との比率を異ならせモデルを作製した。具体的には、繊維１２２の割合を２０％〜８０％まで変えたモデルを作製した。

このようなモデルに対して、１００℃昇温したのちに降温させたときの複合基板１００の撓みの大きさをシミュレーションした。その結果、図７に示すように、繊維１２２の割合を増やしていくに従い撓み量が小さくなっていく様子を確認した。

＜弾性波デバイス１Ａから抽出される他の実施形態＞
弾性波デバイス１Ａにおいては、１≦（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）≦９を満たす第１支持体２０において、第１面２０ａ近傍の領域、第２面２０ｂ近傍の領域を設ける構成について説明したが、１≦（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）≦９を満たさない第１支持体において第１面２０ａ近傍の領域、第２面２０ｂ近傍の領域を設ける構成としてもよい。

この場合には、第１面２０ａ近傍の領域、第２面２０ｂ近傍の領域の樹脂材料が応力調整層として機能するので、接合界面における剥離を抑制することができる。

具体的には、第１支持体２０は、Ｓｉやサファイア基板等の圧電基板１０より線膨張係数の小さい材料が厚みの中央に配置し、その上下面を、第１面２０ａ近傍の領域、第２面２０ｂ近傍の領域として別体の樹脂層で挟む構成であってもよい。すなわち、第１支持体２０を、Ｓｉやサファイア等の中央部とその上下に位置する樹脂部との積層構造としてもよい。そして、各樹脂部の厚みは、圧電基板１０の厚みよりも厚い。より好ましくは、圧電基板１０の厚みの３〜４倍としてもよい。

第１支持体２０を上述の構成とし、樹脂部の線膨張係数を中央部の材料および圧電基板１０の線膨張係数の間の値をとることで、圧電基板１０に応力を調整しつつ加えることが可能となる。これにより、圧電基板１０に圧縮応力を加えて音速を調整することができ、結果として温度補償することができる。さらに、弾性率を中央部および圧電基板１０よりも小さくすることで、各構成要素の割れ、剥離等を抑制することができる。

上述の第１支持基板２０を備える弾性波デバイスの一構成として、例えば、圧電基板１０と第２支持体３０とをＬＴ基板で構成し、第１支持体２０として、Ｓｉからなる中央部とその厚み方向の上下に位置する樹脂部との積層構造で構成するものがある。この場合には、第２支持体３０により、圧電基板１０と第１支持体２０と第２支持体３０の積層構造の反りを抑制することができる。

１・・・弾性波デバイス
１０，１１０・・・圧電基板
２０，１２０・・・第１支持体
２１・・・樹脂材料
２２・・・繊維
３０，１３０・・・第２支持体
１００・・複合基板

Claims (8)

1. 厚み方向で対向する第１面と第２面とを備える第１支持体と、
   前記第１面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、
   前記第２面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい第２支持体と、を備え、
   前記圧電基板の弾性率をＥ１、厚みをＴ１とし、前記第１支持体の弾性率をＥ２、厚みをＴ２とすると、１≦（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）≦９の関係を満たし、
   前記第１支持体は樹脂材料を含み、
   前記第１支持体は、前記樹脂材料中に前記第１支持体の面方向に延びる繊維を備え、
   前記樹脂材料は、前記圧電基板に比べ線膨張係数が大きく、
   前記繊維は、前記樹脂材料に比べ線膨張係数が小さく、弾性率は大きい、
   弾性波デバイス。
2. 厚み方向で対向する第１面と第２面とを備える第１支持体と、
   前記第１面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、
   前記第２面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい第２支持体と、を備え、
   前記圧電基板の弾性率をＥ１、厚みをＴ１とし、前記第１支持体の弾性率をＥ２、厚みをＴ２とすると、１≦（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）≦９の関係を満たし、
   前記第１支持体は樹脂材料を含み、
   前記第１支持体は、前記樹脂材料中に前記第１支持体の面方向に延びる繊維を備え、
   前記第１支持体は、
   厚み方向において、前記第１面の側と前記第２面の側との領域は厚み中央領域に比べて前記繊維の単位体積あたりの割合が少ない、
   弾性波デバイス。
3. 前記第１支持体の弾性率Ｅ２は、１０ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下である、請求項１又は２に記載の弾性波デバイス。
4. 前記第１支持体は、前記樹脂材料中に無機フィラーを備える、請求項１又は２に記載の弾性波デバイス。
5. 前記第２支持体が、前記圧電基板と同一材料からなる、請求項１乃至４のいずれかに記載
   の弾性波デバイス。
6. 前記圧電基板がタンタル酸リチウム基板からなり、前記第２支持体が、水晶からなる、請求項１乃至５のいずれかに記載の弾性波デバイス。
7. 前記第２支持体の厚みをＴ３としたときに、前記圧電基板と前記第１支持体と前記第２支持体との厚みは、Ｔ１＜Ｔ３＜Ｔ２の関係を満たす、請求項５又は６に記載の弾性波デバイス。
8. 厚み方向で対向する第１面と第２面とを備える第１支持体と、
   前記第１面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい圧電基板と、
   前記第２面に接合された、前記第１支持体よりも線膨張係数の大きい第２支持体と、を備え、
   前記圧電基板の弾性率をＥ１、厚みをＴ１とし、前記第１支持体の弾性率をＥ２、厚みをＴ２とすると、１≦（Ｅ２×Ｔ２）／（Ｅ１×Ｔ１）≦９の関係を満たし、
   前記第１支持体は、樹脂材料中に前記第１支持体の面方向に延びる繊維を含み、面方向において、中央より外周側で前記繊維の単位体積あたりの割合が多い、複合基板。

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