CN105723507B - 带金属体的蓝宝石结构体及其制造方法、电子设备、以及外装体 - Google Patents

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Abstract

提供带金属体的蓝宝石结构体，其具有：蓝宝石结构体，其具有平坦面且在所述平坦面设置有凹部；和金属体，其被配置在所述凹部的内部且与所述凹部的内面接合，所述金属体具备与所述平坦面齐平的表面部分。由此，金属体难以从蓝宝石结构体剥离，且使其他构件无障碍地抵接在蓝宝石基板表面。

Description

带金属体的蓝宝石结构体及其制造方法、电子设备、以及外 装体
技术领域
涉及带金属体的蓝宝石结构体、带金属体的蓝宝石结构体的制造方法、电子设备、以及外装体。
背景技术
作为氧化铝的单晶体的蓝宝石与成为LED元件的材料的氮化镓(GaN)在晶格常数上接近，广泛用作用于做成LED元件的氮化镓结晶的生长用基板。另外，蓝宝石除了有与氮化镓结晶的晶格常数接近这样的特性以外，还有硬度高而难以划伤、热传导率高、光的透过性高、介电损耗小等性质，这些推进了利用蓝宝石的性质的各种器件的开发。
在例如下述专利文献1中，记载了在绝缘基板的表面设置图案化金属层的涡流传感器的示例，作为绝缘基板的示例，能举出蓝宝石基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2012-220494号公报
发明内容
发明要解决的课题
在例如专利文献1记载的涡流传感器那样处置电信号的器件中，需要在蓝宝石基板的表面形成金属层。在氧化铝烧结体等普通的陶瓷基板的表面形成金属层的金属化技术从过去以来不断改良，例如已知在氧化铝烧结体基板的表面以高的接合强度形成金属层的技术。另一方面，由于在由作为单晶体的蓝宝石构成的基板的表面形成金属层的技术尚未充分确立，因此如下述专利文献1记载那样在蓝宝石基板的表面形成金属层的情况下，有蓝宝石与金属层的接合强度不充分、金属层易于从蓝宝石基板剥离这样的课题。另外，如专利文献1那样在蓝宝石基板上仅形成金属层的情况下， 由于金属层部分从蓝宝石基板的表面凸状地突出，因此例如在蓝宝石基板上安装其他器件的情况等使其他构件抵接在蓝宝石基板表面情况下，有该凸状地突出的金属层会成为使其他构件抵接在蓝宝石基板的表面时的障碍等的课题。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，提供一种带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，具有：蓝宝石结构体，其具有平坦面且在所述平坦面设置有凹部；和金属体，其被配置在所述凹部的内部且与所述凹部的内面接合，所述金属体具备与所述平坦面齐平的表面部分。
另外，还一并提供带金属体的蓝宝石结构体的制造方法，其特征在于，对有平坦面的蓝宝石结构体的所述平坦面的一部分进行加工，以在所述平坦面形成凹部的工序；在所述凹部内涂敷包含金属粒子和溶剂的金属膏的工序；将涂敷了所述金属膏的所述蓝宝石结构体加热，使所述金属膏中所含的溶剂蒸发并使所述金属粒子彼此结合，由此形成被配置于所述凹部的内部且与所述凹部的内面接合的金属体的工序；和研磨所述平坦面和所述金属体的表面的工序，在进行所述研磨的工序中，通过和所述平坦面一起同时研磨所述金属体的表面，从而使所述金属体的表面的至少一部分与所述平坦面齐平。
发明的效果
能使金属体难以从蓝宝石结构体剥离，且能使其他构件比较容易地抵接在蓝宝石基板表面。另外，能用少的工序比较容易地制造金属体难以从蓝宝石结构体剥离的带金属体的蓝宝石结构体。
附图说明
图1(a)以及(b)是对带金属体的蓝宝石结构体的1个实施方式进行说明的图，(a)是概略立体图，(b)是概略剖视图。
图2是使用图1所示的带金属体的蓝宝石结构体构成的装置的1个实施方式的剖视图。
图3是图1(b)的部分放大图。
图4是带金属体的蓝宝石结构体的其他实施方式的相当于图3的剖视 图。
图5是利用带金属体的蓝宝石结构体的带金属图案构件的1个实施方式的剖视图。
图6(a)～(e)是表示带金属体的蓝宝石结构体的制造方法的1个实施方式的剖视图。
图7是利用带金属体的结构体的1个实施方式而构成的电子设备的立体图。
图8是利用带金属体的结构体的1个实施方式而构成的电子设备的主视图。
图9是利用带金属体的结构体的1个实施方式而构成的电子设备的后视图。
图10是利用带金属体的结构体的1个实施方式而构成的电子设备的分解后的状态下的立体图。
图11(a)是背面侧面板的立体图，(b)是剖视图。
图12是带金属体的蓝宝石结构体的其他实施方式的图，(a)是俯视图，(b)是剖视图。
图13是表示电子设备的电气构成的框图。
图14(a)是表示压电振动元件的结构的俯视图，(b)是侧视图，(c)以及(d)是示出压电振动元件的动作时的状态的侧视图。
图15是表示电子设备的使用者的耳朵的结构的图。
具体实施方式
以下详细说明带金属体的蓝宝石结构体的1个实施方式、以及带金属体的蓝宝石结构体的制造方法的1个实施方式。图1(a)以及(b)是对带金属体的蓝宝石结构体的1个实施方式即带金属体的蓝宝石结构体10(以下还仅称作带金属体的结构体10)进行说明的图，(a)是概略立体图，(b)是概略剖视图。
带金属体的结构体10具有：蓝宝石结构体11，其具有平坦面11A，在平坦面11A设置了凹部12；和金属体20，其被配置在凹部12的内部，与凹部12的内面13接合，金属体20具备与平坦面11A齐平的表面部分 20A。蓝宝石结构体11是将平坦面11A设为第1主面的板状体，具有位于与作为第1主面的平坦面11A的相反侧的第2主面11B。蓝宝石结构体11由氧化铝(Al2O3)的单晶体即蓝宝石构成，包含75质量％以上的氧化铝(Al2O3)。蓝宝石结构体进一步优选包含例如95质量％以上的氧化铝(Al2O3)。另外，所谓平坦面11A与金属体20的表面部分20A齐平，是指平坦面11A与金属体20的表面部分20A的高度之差不足±500μm。优选平坦面11A与金属体20的表面部分20A的高度之差不足±100μm。另外，进一步优选该高度之差不足±10μm，更优选不足±1μm，进一步优选不足±0.1μm。
在本实施方式中，金属体20以银(Ag)为主成分。另外，金属体20包含铜(Cu)，进而包含钛(Ti)。另外，在本实施方式的带金属体的结构体10中，相比于平坦面11A的算数平均粗糙度(Ra)，与平坦面11A齐平的金属体20的表面部分20A的算数平均粗糙度(Ra)更大。另外，优选平坦面11A的算数平均粗糙度为10nm以下，进一步优选平坦面11A的算数平均粗糙度为1nm以下。在带金属体的结构体10中，金属体20被配置在凹部12的内部，并与凹部12的内面13接合，金属体20难以从结构体10剥离。另外，算数平均粗糙度只要利用以遵循JIS标准B0601-2001的测定方法测出的值即可。
图2是利用带金属体的结构体10而构成的装置的1个实施方式的剖视图。在图2所示的实施方式的装置1中，在带金属体的结构体10安装第1器件30和第2器件40，并将金属体20用作电气布线来将第1器件30和第2器件40电连接。图2所示的第1器件30是具有电极32的例如驱动电路元件，第2器件40是具有电极42的例如LED发光元件。由于金属体20具备与平坦面11A齐平的表面部分20A，因此例如如图2所示那样，在使第1器件30、第2器件40等其他构件安装在带金属体的结构体10的情况下等，通过使第1器件30、第2器件40等的外构件抵接在该齐平的部分，能在几乎没有伴随高低差的间隙等的状态下使第1器件30、第2器件40抵接在带金属体的结构体10。蓝宝石结构体11由蓝宝石构成，热传导性高，因此通过以小的间隙使第1器件30、第2器件40等的一部分抵接在蓝宝石结构体11的平坦面11A，能使从第1器件30、第2器件 40发出的热从蓝宝石结构体11效率良好地散发，能提高第1器件30、第2器件40的动作可靠性。另外，由于蓝宝石结构体11的光透过性高，因此在装置1中，还能使从作为LED发光元件的第2器件40发出的光透过蓝宝石结构体11而在图2中的下侧也大范围进行照射。在装置1中，由于在蓝宝石结构体11的平坦面11A与第2器件40之间没有多余的间隙，因此能消除有间隙的情况下存在的空气层与蓝宝石结构体11的折射率差等，抑制多余的反射光从而在图2中的下侧照射较多光量的光。另外，由于蓝宝石的电阻也小，因此能将流过蓝宝石结构体11的表面的暗电流抑制得较小，能抑制被安装在蓝宝石结构体11的表面的第1器件30、第2器件40的由暗电流引起的动作不良。第1器件30、第2器件40例如可以是用于无线收发电磁波信号的发送器、接收器等。由于蓝宝石的介电损耗小，因此在将这样的发送器、接收器安装在蓝宝石结构体11的情况下，也能在大范围以少的损耗收发电磁波。如此，第1器件30、第2器件40的种类没有特别限定，能安装各种器件、设备。
另外，带金属体的结构体10的用途并不限定于安装第1器件30、第2器件40等其他器件、设备而使用。带金属体的结构体10的光透过性高的蓝宝石结构体11的平坦面11A、和有金属光泽的金属体20的表面部分20A齐平，具有有特征的外观。例如在覆盖能收发无线信号的装置的筐体的一部分使用了该带金属体的结构体10的情况下等，无线信号的收发灵敏度高，且筐体高强度而难以破裂，进而还能通过特征性外观来构成有卓越的设计性的收发器件。带金属体的结构体10能如此地用在各种用途中。
在本实施方式的带金属体的结构体10中，由于相比于平坦面11A的算数平均粗糙度(Ra)，与平坦面11A齐平的表面部分20A的算数平均粗糙度(Ra)更大，因此在隔着焊料层或金属化层(未图示)将第1器件30、第2器件40接合在金属体20的表面部分20A的情况下等，通过表面的凹凸所带来的锚固效应，这些焊料层、金属化层与表面部分20A的接合强度变得比较高。如上述那样金属体20难以从凹部12剥离，在安装第1器件30、第2器件40的情况下，这些第1器件30、第2器件40以及金属体20难以从蓝宝石结构体11剥离。
图3是进一步放大图1(b)的一部分来表示的图。在本实施方式中， 金属体20以银(Ag)为主成分。金属体20包含二氧化硅(SiO2)。由于金属体20包含二氧化硅(SiO2)，因此金属体20与蓝宝石结构体11的接合强度变得比较强。另外，金属体20包含铜(Cu)，进而包含钛(Ti)。在将结构体10例如用作布线基板等的情况下等，银(Ag)在电阻低、导电性高的方面优选。另外，通过金属体20包含铜(Cu)，相比于仅由银(Ag)构成的情况，更加提高了金属体20的硬度。另外，通过金属体20包含钛(Ti)，金属体20与凹部12的内面13的接合强度变得比较高。具体地，如图3所示那样，在金属体20的与内面13接合的接合区域形成以钛(Ti)为主成分的接合层22，金属体20和内面13比较强地接合。
另外，凹部12的内面13具有底面13α和侧面13β，在底面13α与侧面13β之间进一步具有相对于底面13α以及侧面13β倾斜的面(倾斜面13γ)。在本实施方式中，底面13α与平坦面11A大致平行，侧面13β与底面13α以及平坦面11A大致垂直。倾斜面13γ分别与底面13α和侧面13β相连。在底面13α与侧面13β大致垂直且没有倾斜面13γ的情况下，底面13α与侧面13β的接合部分成为底面13α和侧面13β垂直抵接的角部。例如在金属体20热膨胀的情况下等，在这样的角部，与热膨胀相伴的应力易于集中，这样的角部易于成为起点而出现裂纹等的破损。在有倾斜面13γ的本实施方式中，倾斜面13γ和底面13α形成平缓的钝角那样抵接，倾斜面13γ和侧面13β也成为平缓的钝角那样抵接。例如即便在金属体20热膨胀的情况下，在以这样的钝角抵接的部分，与热膨胀相伴的应力也难以集中。在本实施方式中，抑制了与金属体20的热膨胀相伴的应力的集中，也抑制了裂纹等的破损。
倾斜面13γ相对于底面13α以及侧面13β倾斜，相比于底面13α以及侧面13β双方，算数表面粗糙度更大。通过使倾斜面13γ的算数表面粗糙度较大，即，使倾斜面13γ的表面的凹凸比较大，金属体20通过锚固效应比较稳固地与该倾斜面13γ结合，金属体20更难从凹部12剥离。
图4是带金属体的蓝宝石结构体的其他实施方式的剖视图。在图4所示的实施方式中，蓝宝石结构体11是将平坦面11A设为第1主面的板状体，在凹部12的底面13α和第2主面11B具有有开口的贯通孔15。另外，进一步具备设置在贯通孔15的由金属构成的过孔导体17。在图4所示的 实施方式中，例如使配置在平坦面11A一侧的第1器件30、和配置在第2主面11B一侧的第2器件40经过过孔导体17以及金属体20而导通。
另外，图5是利用带金属体的蓝宝石结构体的带金属图案的构件的1个实施方式的剖视图。图5所示的带金属图案的构件50在带金属体的结构体10的金属体20的表面部分20A配置例如金(Au)镀等的金属层24。如此在金属体20的表面部分20A形成由与金属体20不同的金属构成的金属层24，能调整带金属体的蓝宝石结构体10的外观、电气特性等。
图6(a)～(e)是表示带金属体的蓝宝石结构体的制造方法的1个实施方式的剖视图。在本实施方式中，包括：对有平坦面11A的蓝宝石结构体11(参考图6(a))的平坦面11A的一部分进行加工而在平坦面11A形成凹部12的工序(参考图6(b))；在凹部12内涂敷包含金属粒子21和溶剂18的金属膏19的工序(参考图6(c))；将涂敷了金属膏19的蓝宝石结构体11加热来使金属膏19中所含的溶剂18蒸发并使金属粒子21彼此结合来形成被配置于凹部12的内部并与凹部12的内面13接合的金属体20的工序(参考图6(d))；和研磨平坦面11A和金属体20的表面20A的工序(图6(e))，在进行研磨的工序中，通过和平坦面11A一起同时研磨金属体20的表面20A，使金属体20的表面20A的至少一部分与平坦面11A齐平。
以下更详细说明各工序。首先，如图6(a)所示那样，作为有平坦面11A的蓝宝石结构体11，例如准备厚度600μm的大致圆板状的蓝宝石基板。
接下来如图6(b)所示那样，例如通过利用了加工中心装置的铣削加工等来对蓝宝石结构体11的平坦面11A的一部分进行加工，在平坦面11A形成凹部12。具体地，通过使附着了金刚石磨粒的所谓金刚石电镀工具一边旋转一边移动，来对与蓝宝石结构体11的凹部12对应的部分进行研削加工。将凹部12的深度例如设为约120μm。蓝宝石是高硬度的难加工性材料，铣削加工后的表面难以变成比较平坦。特别是，凹部12的内面13当中的倾斜面13γ相比于底面13α和侧面13β更难使金刚石电镀工具稳定地对准，因此易于做出将倾斜面13γ倾斜的面，相比于底面13α以及侧面13β双方，倾斜面13γ的算数表面粗糙度变得更大。在本实施方式，在铣 削加工后将蓝宝石结构体11整体升温到例如1650℃，进行维持约3个小时的例如1500～1800℃的温度。通过该退火处理，能减低残留在铣削加工后的凹部12的内面13的内部应力。
接下来如图6(c)所示那样，使用金属膏涂敷用的笔构件等在已形成的凹部12内涂敷包含金属粒子21和溶剂18的金属膏19。在本实施方式中，涂敷金属膏19，使得配置在凹部12内的金属膏19的表面位于比平坦面11A更靠凹部12的底面13α侧的位置。例如在凹部12内涂敷金属膏19，使其厚度60μm以上且不足120μm。在本实施方式中，金属粒子21以银(Ag)为主成分，金属膏19还包含溶剂和二氧化硅(SiO2)。另外，金属膏19还包含铜(Cu)粒子，进而包含钛(Ti)粒子。例如作为金属膏19，只要使用包含约65质量％的银(Ag)粒子、约28质量％的铜(Cu)粒子、钛(Ti)粒子并使二氧化硅(SiO2)粒子和溶剂18混合而得的金属膏即可。
接下来如图6(d)所示那样，将涂敷了金属膏19的蓝宝石结构体11加热到例如600℃～900℃，来使金属膏19中所含的溶剂18蒸发，并使金属粒子21彼此结合，从而形成配置在凹部12的内部并与凹部12的内面13接合的金属体20。在本实施方式中，由于在金属膏19中包含铜(Cu)，因此通过烧成而形成银(Ag)与铜(Cu)的化合物，相比于仅由银(Ag)构成的情况，金属体20的硬度更高。另外，由于金属体20包含钛(Ti)，因此通过烧成而在金属体20的与内面13接合的接合区域形成以钛(Ti)为主成分的接合层22，金属体20和内面13比较强地接合。另外，由于金属膏19中包含二氧化硅(SiO2)，因此该二氧化硅(SiO2)成分通过烧成而扩散到蓝宝石结构体11侧，从而金属体20与蓝宝石结构体11的接合强度变得比较强。在烧成后，根据需要，使用有机溶剂或纯水等对整体进行清洗。
接下来，对平坦面11A和金属体20的表面20A进行研磨，使金属体20的表面20A的至少一部分与平坦面11A齐平。该进行研磨的工序具有：平坦面11A被研磨且金属体20未被研磨的第1阶段；和平坦面11A和金属体20同时被研磨的第2阶段。在第1阶段中，进行作为研磨垫而使用铜板、并且作为研磨用磨粒而使用粒径约1～3μm的金刚石磨粒的机械性 研磨。在第1阶段，仅选择性地研磨从平坦面11A的金属体20的表面20A突出的部分，来使研磨后的平坦面11A与金属体20的表面20A齐平。在第1阶段后，进行作为研磨用磨粒利用粒径约20～80μm的硅胶磨粒的化学机械研磨(所谓的CMP)。在该化学机械研磨中，不仅研磨蓝宝石结构体11的平坦面11A，还同时研磨金属体20的表面部分20A。通过该化学机械研磨，由氧化铝的单晶体(蓝宝石)构成的蓝宝石结构体11的平坦面11A被高精度地平坦化。例如通过该化学机械研磨，能使蓝宝石结构体11的平坦面11A的算数平均粗糙度为10nm以下，进而能使平坦面11A的算数平均粗糙度为1nm以下。金属体20是上述金属膏19中的金属粒子17彼此结合而成的层，在基于化学机械研磨的研磨中，研磨进展，使该金属粒子17部分地剥离。由此，在化学机械研磨后的金属体20的表面部分20A存在与金属粒子17的形状相应的凹凸，相比于平坦面11A的算数平均粗糙度(Ra)，与平坦面11A齐平的表面部分20A的算数平均粗糙度(Ra)更大。带金属体的结构体10例如能经过以上的工序而制造。另外，例如在制作图4所示的实施方式的带金属体的结构体的情况下等，例如使用预先形成贯通孔15的蓝宝石结构体11，除了在凹部12内涂敷金属膏19的工序以外，还设置使金属膏19填充在贯通孔15内的工序即可。关于其他各条件等，没有特别限定。
<电子设备>
图7～11是表示利用上述的带金属体的结构体的1个实施方式而构成的电子设备的外观的图，图7是立体图，图8是主视图，图9是后视图，图10是分解后的状态下的立体图。另外，图11(a)是从筐体103的内部一侧观察背面侧面板104的立体图，(b)是包含B-B线的平面的剖视图。
本实施方式所涉及的电子设备101例如是智能手机等便携设备，能经过基站以及服务器等与其他通信装置进行通信。电子设备101的形状在俯视观察下为大致长方形的板状形状。电子设备101的外壳300由前面侧面板102、筐体103、和背面侧面板104构成。
前面侧面板102由有透明度的硬材料形成。前面侧面板102以蓝宝石为主成分。蓝宝石相比于强化玻璃等，具有难以划伤、难以破裂、透明性高、热传导率高等特性。
前面侧面板102具备显示区域102a和周缘区域102b。由后述的显示装置112显示的字符、记号、图形、影像等各种信息通过前面侧面板102中的显示区域102a而被使用者视觉辨识。
另外，如图10所示那样，在前面侧面板102的内侧主面171贴附后述的触控面板113。使用者用手指等操作前面侧面板102的显示区域102a，由此能对电子设备101给出各种指示。另外，在前面侧面板102的内侧主面171贴附压电振动元件114以及麦克风115。
筐体103构成电子设备101的侧面部分的一部分。筐体103和前面侧面板102同样，例如以蓝宝石为主成分。在本实施方式中，对筐体103以蓝宝石为主成分的示例进行了说明，但既可以以金属为主成分，也可以由蓝宝石仅构成一部分，并没有特别限定。另外，关于筐体103以外的其他构件，材质等并没有特别限定。
背面侧面板104是上述的带金属体的蓝宝石结构体的1个实施方式。背面侧面板104具备：蓝宝石结构体140，其具有平坦面(第1主面172)，在平坦面(第1主面172)设置有凹部141；和金属体142，其被配置在凹部141的内部，与凹部141的内面143接合，金属体142具有与平坦面(第1主面172)齐平的表面部分142A。背面侧面板104为板状，在俯视观察呈大致长方形。背面侧面板104构成电子设备101的背面部分。背面侧面板104具备：构成电子设备101的背面的第1主面172；和位于与第1主面172相反的一侧的第2主面173。
图10是电子设备101的分解立体图。另外，在图10中，为了避免图面的烦杂，省略示出将多个电子部件相互连接的多个线缆(或导体)、压电振动元件114等电子设备101所具备的部件的一部分。在本实施方式中，在前面侧面板102的接合面、与筐体103的接合面之间形成接合层，隔着该接合层而将前面侧面板102的接合面和筐体103的接合面接合。另外，在筐体103的接合面、与背面侧面板104的接合面之间也形成接合层，隔着该接合层而将筐体103的接合面和背面侧面板104的接合面接合。
另外，在本实施方式中，说明了外壳300由前面侧面板102、筐体103和背面侧面板104构成的情况下，但外壳300体也可以不是将3个构件组合而构成的方式。外壳300例如也可以仅由1个或2个构件构成，还可以 组合4个以上的构件而构成。
在前面侧面板102的内侧主面171用双面胶带等贴附触控面板113、压电振动元件114以及麦克风115。显示装置112被配置成与前面侧面板102以及触控面板113(更具体的是，贴附有触控面板113的前面侧面板102)对置。
搭载了CPU(Central Processing Unit，中央处理器)201、DSP(Digital SignalProcessor，数字信号处理器)201等各种部件的印刷基板117、以及电池116配置在显示装置112的背侧。在图10中，虽然省略图示，但印刷基板117通过线缆与触控面板113等电子设备101所具备的部件电连接。并且，与印刷基板117以及电池116对置地配置背面侧面板104。电池116如后述那样，通过被埋入至背面侧面板104的金属体142而与充电用端子106连接(图11(a))。
如此，由前面侧面板102、筐体103以及背面侧面板104构成的外壳300收容CPU201以及DSP202等电子器件。外壳300内的器件有时在其动作时会发热。但构成外壳300的蓝宝石相比于作为电子设备的外壳的材料经常使用的树脂，散热性更高。由此，在器件的动作时，能使从该器件产生的热经过外壳300效率良好地散热到电子设备101的外部。其结果，在本实施方式的电子设备101中，能抑制外壳300内的器件的温度上升，并能抑制外壳300内的温度的上升。因而，能抑制在电子设备101发生动作不良。
在电子设备101的背面配置了具有与第1主面172齐平的表面的金属体142，该金属体142构成天线105(天线105a、105b)、和充电用端子106。另外，在背面侧面板104的第2主面173对置配置摄像部107所具有的镜头107a。蓝宝石构件由于光的透过率高，故背面侧面板104为蓝宝石构件，因而能通过收纳在外壳300内的摄像部107进行摄影。
如图11(a)、(b)所示那样，背面侧面板104具有在凹部141的底面141α和第2主面173有开口的贯通孔175。另外，还具备被填充在贯通孔175的由金属构成的过孔导体217。在图11(a)、(b)所示的实施方式中，构成露出到电子设备101的背面的天线105a的金属体142经由过孔导体217而与配置在第2主面173一侧的通信电路部件等电连接。另外， 构成露出到电子设备101的背面的端子106的金属体142经由过孔导体217而与配置在第2主面173一侧的未图示的电力端子等电连接。在本实施方式的电子设备中，背面侧面板104由于以蓝宝石为主成分，因此热传导率高，能使配置在外壳300内的各种器件或电子电路所散发的热有效率地从外壳300的内部散发。另外，由于蓝宝石的电阻也小，因此来自配置于背面侧面板104的天线105或端子106的电流的漏泄(暗电流)少，这样的暗电流所引起的电子设备101的误动作得以抑制。另外，电子设备101使光透过性的背面侧面板104的第1主面172、和有金属光泽的金属体142的表面齐平，具有有特征的外观。电子设备101的天线105的无线信号的收发灵敏度高、暗电流所引起的误动作也小、且外装体300高强度而难以破裂、进而在特征性外观上具有更卓越的设计性。
图12关于将上述的带金属体的蓝宝石结构体利用在电子设备的情况示出与上述不同的实施方式。图12是对安装体600进行说明的概略图，(a)是俯视图，(b)是剖视图。安装体600具有：安装基板620，其具有第1主面620A，在第1主面620A设置凹部622；和金属体630，其被配置在凹部622的内部，与凹部622的内面接合，金属体630具备与第1主面620A齐平的表面。
在本实施方式中，金属体630以银(Ag)为主成分。另外，金属体20包含铜(Cu)，进一步包含钛(Ti)。另外，安装基板620具有在凹部622的底面和第2主面620B有开口的贯通孔625，并具备被填充在贯通孔625的由金属构成的过孔导体627。
在安装体600中，在安装基板620配置无线通信部510和控制部500。控制部500具备CPU500a以及存储部500b等，这些CPU500a和存储部500b被安装在第2主面620B而构成控制部500。另外，在第1主面620A一侧配置由金属体630构成的天线510a、和已被安装于安装基板620的无线信息处理部510b来构成无线通信部510。无线信息处理部510b、CPU500a、以及存储部500b是具备半导体元件的器件。在安装体600中，金属体630构成天线510a，并且将金属体630、过孔导体627作为电气布线来讲CPU500a、存储部500b、无线信息处理部510b等相互连接。
安装基板620由于由蓝宝石构成，热传导性高，因此能使从无线通信 部510、控制部500发出的热经由安装基板620效率良好地散发。另外，蓝宝石由于电阻也小，因此能将流过安装基板620的表面的暗电流抑制得较小，因而安装在安装基板620的表面的CPU500a、存储部500b或无线信息处理部510b的暗电流所引起的动作不良得以抑制。
无线信息处理部510b、CPU500a、以及存储部500b并未限定于具备半导体元件的器件部件，例如可以对形成于由蓝宝石构成的安装基板620的化合物半导体层进行加工而与安装基板620一体形成。图12所示的安装体600例如能配置在电子设备101的外壳300的内部等来使用。
<电子设备的电气构成>
图13是表示电子设备101的电气构成的框图。如图13所示那样，在电子设备101设置控制部110、无线通信部111、显示装置112、触控面板113、压电振动元件114、麦克风115、摄像部107、和电池116。设置在电子设备101的这些构成要素被收纳在电子设备101的外壳300内。
控制部110具备CPU201、DSP202以及存储部203等。控制部110通过控制电子设备101的其他构成要素而总括地管理电子设备101的动作。存储部203由ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)以及RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等构成。在存储部203存储用于控制电子设备101的、具体用于控制电子设备101所具备的无线通信部111、显示装置112等各构成要素的控制程序即主程序、以及多个应用程序等。控制部110的各种功能通过由CPU201以及DSP202执行存储部203内的各种程序而得以实现。
无线通信部111具有天线105(天线105a、105b)。无线通信部111、经由基站等使用天线105来进行与电子设备101不同的其他电子设备或连接于因特网的Web服务器等通信装置的通信信号的收发。
如此，既可以将天线105设置在背面侧面板104，也可以将设置有天线510a的安装体600配置在外壳300内。显示装置112例如是液晶显示器或有机EL显示器。如前述那样，经过显示区域102a从电子设备101的外部视觉辨识由显示装置112显示的各种信息。
触控面板113例如是投影型静电电容方式的触控面板。触控面板113贴附在前面侧面板2的内侧主面171。触控面板113具备相互对置配置的 薄片状的2个电极传感器。若使用者用手指等操作物接触显示区域102a，触控面板113中的与该操作物对置的部分的静电电容发生变化。然后，触控面板113将与静电电容的变化相应的电的信号输出给控制部110。如此，触控面板113能检测操作物对显示区域102a的接触。
压电振动元件114以及麦克风115贴附在前面侧面板102的内侧主面171。压电振动元件114通过从控制部110赋予的驱动电压而振动。控制部110基于声音信号而生成驱动电压，将该驱动电压赋予压电振动元件114。由于控制部110基于声音信号使压电振动元件114振动，因而前面侧面板102基于声音信号而振动。其结果，从前面侧面板102向使用者传递受话音。该受话音的音量成为使用者使耳朵贴近前面侧面板102时能合适地听见的程度的音量。关于压电振动元件114的详细以及从前面侧面板102向使用者传递的受话音，在后面详细进行说明。
另外，在以下的说明中，说明了通过压电振动元件114从前面侧面板102向使用者传递受话音的情况，但也可以取代压电振动元件114，例如采用将来自控制部110的电的声音信号变换成声音而输出的电动扬声器。在采用电动扬声器的情况下，在外壳300(前面侧面板102、筐体103或背面侧面板104)设置受话器孔。从电动扬声器输出的声音从设于外壳300的受话器孔输出到外部。如已经叙述的那样，由于蓝宝石坚硬，因此在蓝宝石所形成的外壳300难以进行设置受话器孔等这样的贯通孔的加工。因此，由于在电子设备101中采用不需要受话器孔的压电振动元件114，因此能削减对外壳300进行的用于设置受话器孔的加工工序，其结果，能使电子设备101的制造容易。另外，外壳300由于设置受话器孔而强度变弱。但在采用压电振动元件114的情况下，由于不需要在外壳300设置受话器孔，因此能维持外壳300的强度。
麦克风115将前面侧面板102的振动变换成电信号并输出给控制部110。前面侧面板102的振动在通话等时通过使用者的声音等而产生。
另外，麦克风115也可以不是将前面侧面板102的振动变换成电的信号，而是将使用者的声音等的空气振动直接变换成电信号并输出给控制部110。在该情况下，在外壳300(前面侧面板102、筐体103或背面侧面板104)设置麦克风孔。使用者的声音等从麦克风孔被取入到电子设备101 的内部而输入到麦克风115。
摄像部107拍摄静止图像以及动态图象。电池116输出电子设备101的电源。从电池116输出的电源被提供给电子设备101具备的控制部110以及无线通信部111等中所含的各电子部件。
<压电振动元件的详细>
图14(a)是表示压电振动元件114的结构的俯视图，图14(b)是侧视图。图14(c)以及(d)是对压电振动元件114动作时的状态进行表示的侧视图。如图14(a)以及(b)所示那样。压电振动元件114呈在1个方向上长的形状。具体地，压电振动元件114形成俯视观察下长方形的细长的板状。压电振动元件114例如具有双压电晶片结构。压电振动元件114具备隔着衬垫件114c相互贴合的第1压电陶瓷板114a以及第2压电陶瓷板114b。
在压电振动元件114中，若对第1压电陶瓷板114a施加正的电压，对第2压电陶瓷板114b施加负的电压，则第1压电陶瓷板114a沿着长边方向伸长，第2压电陶瓷板114b沿着长边方向缩短。由此，如图14(c)所示那样，压电振动元件114使第1压电陶瓷板114a向外侧山状地挠曲。
另一方面，在压电振动元件114中，若对第1压电陶瓷板114a施加负的电压，对第2压电陶瓷板114b施加正的电压，则第1压电陶瓷板114a沿着长边方向缩短，第2压电陶瓷板114b沿着长边方向伸长。由此，如图14(d)所示那样，压电振动元件114使第2压电陶瓷板114b向外侧山状地挠曲。
压电振动元件114通过交替取得图14(c)的状态和图14(d)的状态来进行挠曲振动。控制部110通过在第1压电陶瓷板114a与第2压电陶瓷板114b之间施加交替呈现正的电压和负的电压的交流电压，使压电振动元件114挠曲振动。
另外，在图14所示的压电振动元件114中，设有1个由其间夹着衬垫件114c而贴合的第1压电陶瓷板114a以及第2压电陶瓷板114b构成的结构，但也可以使多个该结构层叠。
具有这样的结构的压电振动元件114配置在前面侧面板102的内侧主面171的周端部。具体地，压电振动元件114配置在前面侧面板102的内 侧主面171的上侧端部的短边方向(左右方向)的中央部。另外，压电振动元件114被配置成其长边方向沿着前面侧面板102的短边方向。由此，压电振动元件114沿着前面侧面板102的短边方向进行挠曲振动。而且，压电振动元件114的长边方向的中心与前面侧面板102的内侧主面171的上侧端部的短边方向的中心一致。
在进行挠曲振动的压电振动元件114中，其长边方向的中心的位移量最大。因此，通过使压电振动元件114的长边方向的中心与前面侧面板102的内侧主面171的上侧端部的短边方向的中心一致，使得压电振动元件114中的在挠曲振动下位移量最大的部位与前面侧面板2的内侧主面171的上侧端部的短边方向的中心一致。
<关于受话音的产生>
在本实施方式所涉及的电子设备101中，通过压电振动元件114使前面侧面板102振动，从该前面侧面板102将气导音以及传导音传递给使用者。换言之，通过使压电振动元件114自身的振动传递到前面侧面板102，从该前面侧面板102将气导音以及传导音传递给使用者。
在此，所谓气导音，是指通过进入到外耳道孔(所谓的“耳孔”)的声波(空气振动)使鼓膜振动而在人的大脑被认识到的声音。另一方面，所谓传导音，是指耳壳被振动，该耳壳的振动传递到鼓膜，从而该鼓膜振动，由此在人的大脑被认识到的声音。以下详细说明气导音以及传导音。
图15是用于说明气导音以及传导音的图。在图15中示出电子设备101的使用者的耳朵的结构。在图15中，虚线500表示气导音在大脑被认识时的声音信号(声音信息)的传导路径。实线510表示传导音在大脑被认识时的声音信号的传导路径。
若使安装在前面侧面板102的压电振动元件114基于表示受话音的电声音信号而振动，则前面侧面板102振动，从而从该前面侧面板102输出声波。若使用者手持电子设备101，将该电子设备101的前面侧面板102靠近该使用者的耳壳400，或者将该电子设备101的前面侧面板102贴(接触)于该使用者的耳壳400，则从该前面侧面板102输出的声波进入到外耳道孔410。来自前面侧面板102的声波在外耳道孔410内前进，使鼓膜420振动。鼓膜420的振动传递到耳小骨430，耳小骨430振动。然后， 耳小骨430的振动传递到耳蜗440，在耳蜗440中被变换成电信号。该电信号经过听神经450传递给大脑，在大脑中认识受话音。如此地从前面侧面板102对使用者传递气导音。
另外，若使用者手持电子设备101，使该电子设备101的前面侧面板102贴在该使用者的耳壳400，耳壳400通过前面侧面板102而被振动，该前面侧面板102通过压电振动元件114而被振动。耳壳400的振动传递到鼓膜420，鼓膜420振动。鼓膜420的振动传递到耳小骨430，耳小骨430振动。然后，耳小骨430的振动传递到耳蜗440，在耳蜗440中被变换成电信号。该电信号经过听神经450传递到大脑，在大脑中认识受话音。如此，从前面侧面板102对使用者传递传导音。在图15中，还示出耳壳400内部的耳壳软骨400a。
另外，在此的传导音与骨导音(也称作“骨传导音”)不同。骨导音是通过使头盖骨振动而由头盖骨的振动直接刺激耳蜗等的内耳而在人的大脑被认识的声音。在图15中，用多个圆弧520示出在例如使下颚骨600振动的情况下，骨传导音在大脑被认识时的声音信号的传递路径。
如此，在本实施方式中，通过压电振动元件114使前面的前面侧面板102适当地振动，能从前面侧面板102对电子设备101的使用者传递气导音以及传导音。使用者通过使耳朵(耳壳)靠近前面侧面板102而能听见来自该前面侧面板102的气导音。另外，使用者通过使耳朵(耳壳)与前面侧面板102接触而能听见来自该前面侧面板102的气导音以及传导音。在本实施方式所涉及的压电振动元件114中，在其结构上下功夫，使得能对使用者合适地传递气导音以及传导音。通过构成电子设备101，使得能对使用者传递气导音以及传导音，能产生各种益处。
例如，由于使用者只要将前面侧面板102贴在耳朵上就能听见声音，在电子设备101中，能不用太在意贴耳的位置来进行通话。
另外，在周围的噪声大的情况下，使用者通过用力使耳朵顶在前面侧面板102，能增大传导音的音量，并能难以听到周围的噪声。因而，使用者即便在周围的噪声大的情况下也能合适地进行通话。
另外，使用者在将耳塞或耳机安装在耳朵的状态下，也能通过将前面侧面板102贴在耳朵(更详细为耳壳)上来认识来自电子设备101的受话 音。另外，使用者在将头戴耳机安装在耳朵的状态下，也能通过将前面侧面板102贴在该头戴耳机来认识来自电子设备101的受话音。
在上述的示例中，以运用在所谓的智能手机等便携电子设备的情况为例进行了说明，但在智能手机等便携电子设备以外的电子设备、例如平板终端或手表等中，也能运用本说明书记载的各种构成。
如以上那样详细说明了电子设备101，但上述的说明在所有方面中都是例示，本发明并不受其限定。另外，上述的各种变形例只要不相互矛盾，就能组合运用。并且，可理解为能在不脱离本发明的范围内设想未例示的无数变形例。
符号的说明
10 带金属体的结构体
11 蓝宝石结构体
11A 平坦面
11B 第2主面
12 凹部
13 内面
13α 底面
13β 侧面
13γ 倾斜面
17 金属粒子
18 溶剂
19 金属膏
20 金属体
20A 表面部分
30 第1器件
40 第2器件

Claims (19)

1.一种带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，具有：
蓝宝石结构体，其具有平坦面且在所述平坦面设置有凹部；和
金属体，其被配置在所述凹部的内部且与所述凹部的内面接合，
所述金属体具备与所述平坦面齐平的表面部分，
所述凹部的所述内面具有底面和侧面，在所述底面与所述侧面之间还具有相对于所述底面以及所述侧面倾斜的面即倾斜面，
所述倾斜面的算数表面粗糙度比所述底面、所述侧面的算数表面粗糙度大。
2.根据权利要求1所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述金属体以银为主成分。
3.根据权利要求2所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述金属体包含二氧化硅。
4.根据权利要求2或3所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述金属体包含铜。
5.根据权利要求2或3所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述金属体包含钛。
6.根据权利要求5所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述金属体在与所述内面接合的接合区域具有以钛为主成分的接合层。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述带金属体的蓝宝石结构体是将所述平坦面设为第1主面的板状体，具有在所述凹部的底面、和位于与所述第1主面相反的一侧的第2主面有开口的贯通孔。
8.根据权利要求7所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述带金属体的蓝宝石结构体具备：
过孔导体，其被设置在所述贯通孔且由金属构成。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
相比于所述平坦面的算数平均粗糙度Ra，与所述平坦面齐平的所述金属体的表面部分的算数平均粗糙度Ra更大。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述平坦面的算数平均粗糙度为10nm以下。
11.根据权利要求6所述的带金属体的蓝宝石结构体，其特征在于，
所述平坦面的算数平均粗糙度为1nm以下。
12.一种带金属体的蓝宝石结构体的制造方法，其特征在于，具有：
对有平坦面的蓝宝石结构体的所述平坦面的一部分进行加工，以在所述平坦面形成凹部的工序；
在所述凹部内涂敷包含金属粒子和溶剂的金属膏的工序；
将涂敷了所述金属膏的所述蓝宝石结构体加热，使所述金属膏中所含的溶剂蒸发并使所述金属粒子彼此结合，由此形成被配置于所述凹部的内部且与所述凹部的内面接合的金属体的工序；和
研磨所述平坦面和所述金属体的表面的工序，
在进行所述研磨的工序中，通过和所述平坦面一起同时研磨所述金属体的表面，从而使所述金属体的表面的至少一部分和所述平坦面齐平，
所述凹部的所述内面具有底面和侧面，在所述底面与所述侧面之间还具有相对于所述底面以及所述侧面倾斜的面即倾斜面，
所述倾斜面的算数表面粗糙度比所述底面、所述侧面的算数表面粗糙度大。
13.根据权利要求12所述的带金属体的蓝宝石结构体的制造方法，其特征在于，
所述金属粒子以银为主成分，所述金属膏包含二氧化硅。
14.根据权利要求12或13所述的带金属体的蓝宝石结构体的制造方法，其特征在于，
所述金属膏还包含铜粒子。
15.根据权利要求12或13所述的带金属体的蓝宝石结构体的制造方法，其特征在于，
所述金属膏还包含钛粒子。
16.根据权利要求12或13所述的带金属体的蓝宝石结构体的制造方法，其特征在于，
在进行所述涂敷的工序中，涂敷所述金属膏，使得配置在所述凹部内的所述金属膏的表面位于比所述平坦面更靠所述凹部的底面侧的位置，
进行所述研磨的工序具有：研磨所述平坦面而不研磨所述金属体的第1阶段；以及同时研磨所述平坦面和所述金属体的第2阶段。
17.一种电子设备，其特征在于，具备：
器件；和
收容所述器件的外壳，
在所述外壳的至少一部分使用权利要求1～11中任一项所述的带金属体的蓝宝石结构体。
18.一种电子设备，其特征在于，具备：
器件；和
配置所述器件的安装体，
在所述安装体的至少一部分使用权利要求1～11中任一项所述的带金属体的蓝宝石结构体。
19.一种外装体，是被用于电子设备的外壳，其特征在于，
使用权利要求1～11中任一项所述的带金属体的蓝宝石结构体而构成。
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