JP2013216547A - セラミックス加工方法、電子デバイスおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の表面から突出するバリの発生を抑制することのできるセラミックス加工方法を提供すること。
【解決手段】セラミックスで構成された基板９００にレーザーを照射して孔を形成するセラミックス加工方法であって、所定のスポット径φＬＬ１のレーザーＬＬ１を基板９００に照射し、基板９００の表面に開口する有底の凹部９１０を形成する工程と、スポット径φＬＬ１よりも小さいスポット径φＬＬ２のレーザーＬＬ２を凹部９１０の底面９１１に照射し、底面９１１に開放する孔９２０を形成する工程とを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、セラミックス加工方法、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。

従来から、例えば特許文献１のような、圧電素子等の電子部品をパッケージに収納した電子デバイスが知られている。
特許文献１の電子デバイスは、ベース基板とリッドとを接合してなるパッケージの収納空間（内部空間）に圧電素子を収納したものである。また、ベース基板には、上面に形成され、圧電素子と電気的に接続されている接続電極と、下面に形成された実装電極と、接続電極および実装電極を接続する貫通電極とが形成されている。
ここで、貫通電極は、ベース基板に形成された貫通孔に金属材料を充填することにより形成されているが、ベース基板に貫通孔を形成する方法として、例えば、所定のスポット径のレーザーをベース基板に照射する方法（レーザー加工）が知られている。

しかしながら、従来のレーザー加工では、次のような問題が生じる。すなわち、従来のレーザー加工では、溶融、気化した材料（ベース基板の構成材料）がベース基板に付着し、図１８に示すように、貫通孔７１０の周囲にベース基板７００の上面から突出するバリ（デブリ）７２０が形成されてしまう。このようなバリ７２０は、比較的高く、アスペクト比（高さ／幅）も大きい。そのため、このようなバリ７２０が存在すると、ベース基板７００上に接続電極、実装電極の形成を精度よく行えず、貫通電極と接触不良を起こすおそれがある。また、バリ７２０がベース基板７００から容易に剥離し、剥離したバリが他の部材を損傷させたり、短絡を生じさせたりするおそれもある。このように、バリ７２０によって、電子デバイスの信頼性が著しく低下するとともに、電子デバイスの製造の歩留まりも低下する。

特開２００３−１７９４５６号公報

本発明の目的は、対象物の表面から突出するバリの発生を抑制することのできるセラミックス加工方法、このセラミックス加工方法によって孔が形成されたセラミックス基板を用いた信頼性の高い電子デバイス、および、この電子デバイスを備えた信頼性の高い電子機器を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明のセラミックス加工方法は、セラミックスで構成されている対象物を開孔するセラミックス加工方法であって、
レーザーを前記対象物に照射し、前記対象物の表面に開口する有底の凹部を形成する工程と、
前記凹部を形成する工程のレーザーよりもスポット径が小さいレーザーを前記凹部の底部に照射して孔を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、孔を形成する際に発生するバリを、凹部内で成長させることができるため、対象物表面から突出するバリの発生を抑制することができる。

［適用例２］
本発明のセラミックス加工方法では、前記凹部の深さ方向での平面視において、前記凹部と少なくとも一部が重なっていて、裏面に開口する有底の凹部を形成する工程を、前記孔を形成する工程よりも前に含み、前記孔は貫通している孔であることが好ましい。
これにより、対象物のレーザーを照射する側の面と反対側の面へのバリの形成を抑制することができる。

［適用例３］
本発明のセラミックス加工方法では、前記凹部の深さは、前記凹部の径よりも小さいことが好ましい。
これにより、凹部の深さを浅く抑えることができる。そのため、対象物の表面から突出するバリの形成をより効果的に抑制することができる。

［適用例４］
本発明のセラミックス加工方法では、前記凹部の深さは、前記対象物の厚さの５％以上、１５％以下の範囲であることが好ましい。
これにより、凹部の深さを、孔を形成する際に発生するバリを収納するのに十分な深さとすることができるとともに、凹部の深さを浅く抑えることができる。

［適用例５］
本発明のセラミックス加工方法では、前記凹部の径をＲ１とし、前記貫通している孔の径をＲ２とし、前記貫通している孔の深さをＴとしたとき、Ｔ／２０≦（Ｒ１−Ｒ２）／２≦Ｔ／２の範囲であることが好ましい。
これにより、凹部の底面（底部）の縁部と側面とで構成される段差部の大きさを、孔を形成する際に発生するバリを収納するのに十分な大きさとすることができる。

［適用例６］
本発明のセラミックス加工方法では、前記凹部を形成する工程よりもスポット径が大きいレーザーを前記対象物の表面であって前記凹部の周囲に照射する工程を含んでいることが好ましい。
これにより、凹部を形成する際に対象物の表面に形成されたバリを鞣すことができるため、このようなバリの高さをより低く、アスペクト比をより小さくすることができる。

［適用例７］
本発明の電子デバイスは、本発明のセラミックス加工方法によって開孔されたセラミックス基板と、
前記セラミックス基板に接続している電子部品と、を有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子デバイスが得られる。
［適用例８］
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを有することを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

本発明の第１実施形態にかかるセラミックス加工方法の第１工程を説明する断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるセラミックス加工方法の第２工程を説明する断面図である。 図２に示す構成の変形例を示す断面図である。 本発明の第１実施形態にかかるセラミックス加工方法の第３工程を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態にかかるセラミックス加工方法の第１工程を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態にかかるセラミックス加工方法の第２工程を説明する断面図である。 本発明の電子デバイスの一例を示す平面図である。 図７中のＡ−Ａ線断面図である。 図７に示す電子デバイスが有する振動素子の平面図である。 図７に示す電子デバイスが有するベース基板の部分拡大断面図である。 図７に示す電子デバイスが有する貫通電極の部分拡大断面図である。 図７に示す電子デバイスの変形例を示す断面図である。 図７に示す電子デバイスの変形例を示す断面図である。 図７に示す電子デバイスの変形例を示す断面図である。 本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 従来技術の問題点を説明する断面図である。

以下、本発明のセラミックス加工方法、電子デバイスおよび電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．セラミックス加工方法
＜第１実施形態＞
まず、本発明のセラミックス加工方法の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるセラミックス加工方法の第１工程を説明する断面図、図２は、本発明の第１実施形態にかかるセラミックス加工方法の第２工程を説明する断面図、図３は、図２に示す構成の変形例を示す断面図、図４は、本発明の第１実施形態にかかるセラミックス加工方法の第３工程を説明する断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図４中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。

本発明のセラミックス加工方法は、セラミックスで構成された対象物に孔を形成する方法である。なお、以下では説明の便宜上、孔を形成する対象物として板状の基板９００を用いた場合について代表して説明するが、対象物の形状は、板状に限定されず、例えばブロック状であってもよいし、球状であってもよい。また、対象物の表面は、平坦面であってもよいし、凹凸面であってもよい。また、孔の形成方法に対向する一対の面は、平行であってもよいし、一方が他方に対して傾斜していてもよい。

基板９００を構成するセラミックスとしては、特に限定されず、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミックス、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化物系セラミックス、炭化珪素等の炭化物系セラミックス等を用いることができる。
また、基板９００は、セラミックスやガラスを有する原料粉末、有機溶剤およびバインダーの混合物をドクターブレード法等によってシート状に形成してセラミックグリーンシートを得、得られたセラミックグリーンシートを焼成することにより製造することができる。この際、セラミックグリーンシートは、単層とするのが好ましい。これにより、製造コストの低減を図ることができる。また、基板９００の撓みや反りを抑制することができる。

本発明のセラミックス加工方法は、所定のスポット径φＬＬ１のレーザーＬＬ１を基板９００に照射し、基板９００の上面９０１に開口する有底の凹部９１０を形成する第１工程と、レーザーＬＬ１のスポット径φＬＬ１よりも小さいスポット径φＬＬ２のレーザーＬＬ２を凹部９１０の底面（底部）９１１に照射し、底面９１１と基板９００の下面９０２とを貫通する孔９２０を形成する第２工程と、レーザーＬＬ１のスポット径φＬＬ１よりも大きいスポット径φＬＬ３のレーザーＬＬ３を基板９００の上面９０１であって凹部９１０の周囲に照射する第３工程と、を有している。

なお、各レーザーＬＬ１、ＬＬ２、ＬＬ３としては、連続発振およびパルス発振のいずれであってもよいが、特に、パルス発振であるのが好ましい。パルス発振によれば、短い時間幅の中にエネルギーを集中させることが出来るため、連続発振の場合と比較して高い出力が得ることができる。そのため、第１〜第３工程の各工程において、基板９００の加工を容易かつ確実に行うことができる。

以下、第１〜第３工程について詳細に説明する。
［第１工程］
第１工程は、前述のように、基板９００の上面９０１に開放する有底の凹部９１０を形成する工程である。
この凹部９１０は、第２工程にて孔９２０を形成する際に、レーザーＬＬ２のエネルギーによって溶融（液化）した溶融物９００ａや、気化した気化物９００ｂを付着させる領域として機能する。すなわち、凹部９１０の内面に溶融物９００ａや気化物９００ｂを付着させることにより、凹部９１０内でバリ（デブリ）を成長させ、基板９００の上面９０１に従来のような過度に突出するバリが形成されるのを防止または抑制している。

本工程は、図１に示すように、基板９００の上面９０１側から、上面９０１にレーザーＬＬ１を照射することにより行われる。この際のレーザーＬＬ１のスポット径φＬＬ１は、基板９００に形成する貫通孔の目的の径φよりも大きい。
ここで、凹部９１０を形成する本工程によっても、基板９００から溶融物９００ａや気化物９００ｂが発生し、これらが凹部９１０の周囲に付着し固化することにより、図１に示すように、上面９０１にバリ８１０が発生（成長）する場合も考えられる。しかしながら、凹部９１０の深さを前述したように浅く設定しているため、溶融物９００ａや気化物９００ｂの発生量を抑えることができる。そのため、仮に、バリ８１０が発生したとしても、その高さを従来と比較して確実に低く抑えることができる。そのため、バリ８１０の破損や、それに伴う基板９００からの離脱を確実に防止することができる。

なお、バリ８１０の高さＴは、５μｍ以下に抑えることが好ましい。また、バリ８１０のアスペクト比（高さＴ／幅Ｗ）は、１以下に抑えるのが好ましく、１／２以下に抑えるのがより好ましい。このようなサイズのバリ８１０であれば、上述の効果をより顕著に発揮することができる。
凹部９１０の深さＴ１としては、特に限定されないが、凹部９１０の径（最大幅）よりも小さいのが好ましい。このような大きさとすることにより、凹部９１０の深さを浅く抑えることができ、本工程での溶融物９００ａや気化物９００ｂの発生量を抑えることができる。そのため、上面９０１にバリ８１０が形成されるのを効果的に抑制することができる。また、仮に、バリ８１０が形成されたとしても、その高さＴをより低く抑えることができる。

ここで、セラミックス基板へレーザーを照射することにより形成される孔の深さと、バリの高さの関係は、レーザーＬＬ２のスポット径φＬＬ２が１０〜５０μｍ程度の範囲において、バリの高さが孔の深さの１／４０〜１／２０程度となる。レーザーの強度を変化させても、上記関係は、ほとんど変化しない。

このような関係を踏まえると、凹部９１０の深さＴ１は、基板９００の厚さ（貫通孔を形成する箇所における厚さ）の５％以上、１５％以下程度であるのが好ましい。例えば、厚さが２００μｍ程度の基板９００であれば、凹部９１０の深さＴ１は、１０〜３０μｍ程度であるのが好ましい。これにより、凹部９１０がバリ８２０を収納するのに十分な深さとなるとともに、その深さが過度に深くなってしまうことを防止することができる。したがって、バリ８１０の発生を抑制しつつ、バリ８２０が凹部９１０の開口から上方へ突出してしまうことを効果的に防止することができる。

［第２工程］
第２工程は、前述のように、底面９１１と基板９００の下面９０２とを貫通する孔９２０を形成する工程である。
本工程は、図２に示すように、基板９００の上面側から凹部９１０の底面９１１にレーザーＬＬ２を照射することにより行われる。レーザーＬＬ２のスポット径φＬＬ２は、レーザーＬＬ１のスポット径φＬＬ１よりも小さく設定されている。レーザーＬＬ２のスポット径φＬＬ２は、基板９００に形成する貫通孔の目的の径φとほぼ等しく設定するのが好ましい。

レーザーＬＬ２は、レーザーＬＬ１と同軸的に照射する。これにより、凹部９１０の底面９１１の縁部を除く中央部に孔９２０を形成することができるため、凹部９１０の底面９１１と側面９１２とにより形成される段差部９１３を凹部９１０の周方向全域にわたって等しく形成することができる。
レーザーＬＬ２を照射することにより発生する溶融物９００ａおよび気化物９００ｂが段差部９１３（底面９１１や側面９１２）に付着し固化することにより、段差部９１３にバリ８２０が成長する。前述したように、段差部９１３は、孔９２０の周方向全域にわたって等しく形成されているため、バリ８２０は、段差部９１３の周方向に均一に成長する。したがって、バリ８２０中に、他の部分よりも過度に高い部分や過度に幅が狭い部分が形成されてしまうことを抑制することができる。そのため、凹部９１０の開口からバリ８２０が突出したり、バリ８２０の一部が破損し、その欠片が基板９００から離脱したりするのを効果的に抑制することができる。

なお、レーザーＬＬ２の照射は、無風状態（基板９００の周囲に気流が実質的に生じていない状態）で行うことが好ましい。これにより、バリ８２０をより均一に形成することができる。このことは、第１、第２工程にてレーザーＬＬ１、ＬＬ３を照射する場合も同様である。
凹部９１０の径をＲ１とし、孔９２０の径をＲ２としたとき、凹部９１０の底面９１１の幅Ｄを（Ｒ１−Ｒ２）／２で表すことができる。この幅Ｄは、孔９２０の深さをＴ２としたとき、Ｔ２／２０≦Ｄ≦Ｔ２／２なる関係を満足するのが好ましい。幅Ｄをこのような数値範囲とすることにより、バリ８２０全体を収容するのに十分な大きさの段差部９１３を形成することができるとともに、段差部９１３が過度に大きくなるのを防止することができる。

特に、幅Ｄをこのような数値範囲とすることにより、バリ８２０が底面９１１および側面９１２上に広がりながら成長する。そのため、図２に示すように、バリ８２０と段差部９１３との接触面積をより大きくすることができ、これらの接合強度を高めることができる。したがって、バリの破損や、それに伴う基板９００からの破片の離脱を効果的に防止することができる。

ここで、バリ８２０の頂点（周方向の各部位において最も上側に位置する部位）８２１の位置は、図２に示すように、側面９１２上に位置しているのが好ましい。これにより、バリ８２０と段差部９１３との接触面積をより大きくすることができ、バリ８２０と段差部９１３の接合強度をより高めることができる。
なお、バリ８２０の頂点８２１の位置は、図２の構成に限定されず、例えば、図３（ａ）に示すように、側面９１２と離間していてもよい。また、バリ８２０は、図３（ｂ）に示すように、側面９１２に接触していなくてもよい。

［第３工程］
第３工程は、基板９００の上面９０１に発生したバリ８１０を鞣す（すなわち、高さを低くする、アスペクト比を小さくする）工程である。本工程を行うことにより、バリ８１０の高さをより低くすることができるとともに、アスペクト比をより小さくすることができるため、バリ８１０の破損や剥離がより効果的に防止された基板９００を得ることができる。本工程では、バリ８１０の高さをより０（ゼロ）に近づけ、バリ８１０を実質的に消滅させるのが好ましい。

本工程は、図４に示すように、基板９００の上面側から、凹部９１０の周囲（バリ８１０）にレーザーＬＬ３を照射することにより行われる。レーザーＬＬ３のスポット径φＬＬ３は、レーザーＬＬ１のスポット径φＬＬ１よりも大きく、具体的には、バリ８１０の外径とほぼ等しく設定されている。また、レーザーＬＬ３は、レーザーＬＬ１と同軸的に照射する。

このようなレーザーＬＬ３が照射されると、バリ８１０の一部が気化して除去されるとともに、残りの全部または一部が溶融（液化）して基板９００上に濡れ広がる。これにより、バリ８１０の高さが低くなるとともに幅が広くなる。その結果、バリ８１０のアスペクト比がより小さくなり、バリ８１０の破損や基板９００からの剥離をより効果的に防止することができる。

なお、レーザーＬＬ３の強度は、レーザーＬＬ１、ＬＬ２の強度よりも小さいのが好ましい。このように、レーザーＬＬ３の強度をレーザーＬＬ１、ＬＬ２よりも小さくすることにより、バリ８１０において、レーザーＬＬ３の照射によって気化する部分をより少なくし、反対に、溶融（液化）する部分をより多くすることができる。そのため、前述したような鞣し効果をより顕著に発揮することができる。なお、レーザーＬＬ３の強度としては、例えば、バリ８１０を融点以上、沸点以下の温度に加熱できるような強度に設定するのが好ましい。

また、本工程では、バリ８２０にもレーザーＬＬ３が照射されるため、バリ８２０も鞣すことができる。そのため、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示したような形状のバリ８２０も、溶融することによって側面９１２に濡れ広がり、図２に示すような、段差部９１３との接触面積がより大きい形状に変化する。そのため、バリ８１０の段差部９１３との接合強度をより高めることができる。

なお、例えば、第１工程を終えてバリ８１０が発生していない場合や、バリ８１０が発生していたとしても、その高さが十分に低いなど、バリ８１０の破損や基板９００からの離脱の可能性が低い場合には、本工程を省略してもよい。また、本工程は、第２工程に先立って行ってもよい。
以上、本発明のセラミックス加工方法について説明した。

このようなセラミックス加工方法によれば、基板９００の上面９０１から突出するバリの発生を抑制することができる。特に、第２工程において形成する孔を貫通孔とすることにより、より少ない工程（２工程）で、基板９００を貫通する貫通孔９３０を形成することができる。なお、第２工程で形成する孔９２０は、貫通孔に限定されず、有底の孔（すなわち底面９１１に開口する凹部）であってもよい。

また、このような本発明のセラミックス加工方法によって形成された貫通孔９３０を有する基板９００は、上面から突出するバリの形成が抑制されており、また、仮にバリが発生していていても破損や基板９００からの離脱が十分に防止されているため、特に、精密部品（後述するような電子デバイス）に用いる場合などに有効に用いることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明のセラミックス加工方法の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態にかかるセラミックス加工方法の第１工程を説明する断面図、図６は、本発明の第２実施形態にかかるセラミックス加工方法の第２工程を説明する断面図である。

以下、第２実施形態のセラミックス加工方法について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本発明の第２実施形態のセラミックス加工方法は、第１工程にて、基板の上面および下面に凹部を形成すること以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。

本実施形態のセラミックス加工方法は、レーザーＬＬ１を基板９００の上面９０１および下面９０２に照射し、上面９０１に開口する有底の凹部９１０’と、下面９０２に開放する凹部９１０”とを形成する第１工程と、レーザーＬＬ２を凹部９１０の底面９１１に照射し、凹部９１０’の底面９１１’と凹部９１１”の底面９１１”とを貫通する孔９２０’を形成する第２工程と、レーザーＬＬ３を上面９０１の凹部９１０’の周囲と下面９０２の凹部９１１”の周囲とに照射する第３工程と、を有している。

［第１工程］
図５に示すうに、第１工程は、基板９００の上面９０１に開口する有底の凹部９１０’と、下面９０２に開口する有底の凹部９１０”とを形成する工程である。基板９００の厚さ方向（凹部９１０’、９１０”の深さ方向）の平面視にて、凹部９１０”は、凹部９１０’と少なくとも一部が重なっている。本実施形態では、凹部９１０”は、そのほぼ全域が凹部９１０’と重なっている。これら凹部９１０’、９１０”は、それぞれ、前述した第１実施形態の凹部９１０と同様にして形成することができ、その構成および機能も凹部９１０と同様である。したがって、凹部９１０’、９１０”については、その詳細な説明を省略する。
なお、凹部９１０”の形成は、凹部９１０’を形成する前に行ってもよいし、凹部９１０’を形成した後に行ってもよいし、凹部９１０’と同時に形成してもよい。

［第２工程］
図６に示すように、第２工程は、凹部９１０’の底面９１１’と凹部９１１”の底面９１１”とを貫通する孔９２０’を形成する工程である。孔９２０’は、前述した第１実施形態の孔９２０と同様にして形成することができ、その構成および機能も孔９２０と同様である。したがって、凹部９２０’については、その詳細な説明を省略する。

［第３工程］
第３工程は、基板９００の上面９０１に発生したバリ８１０’と、下面９０２に発生したバリ８１０”とを鞣す工程である。本工程の効果は、前述した第１実施形態の第３工程と同様にして行うことができる。
このような本実施形態のセラミックス加工方法によれば、次のような効果を発揮することができる。すなわち、例えば、第１実施形態にて孔９２０を形成する際、溶融物９００ａや気化物９００ｂが下面９０２側にも付着し、下面９０２から突出するバリが発生する可能性がある。したがって、下面９０２側にも凹部９１０”を形成しておくことにより、図６に示すようなバリ８３０が発生したとしても、そのバリ８３０を凹部９１０”内に収納することができる。そのため、上面９０１と同様に、下面９０２から突出するバリの発生を効果的に抑制することができる。
なお、バリ８３０が発生したとしても、その大きさ（高さ）は、レーザーＬＬ２の照射側である上面９０１側に形成されるバリ８２０に対して比較的小さい。そのため、凹部９１０”の深さを凹部９１０’の深さよりも浅くしてもよい。これにより、バリ８１０”の発生をより効果的に抑制することができる。

２．電子デバイス
次に、図７ないし図１０に基づいて、本発明の電子デバイスについて説明する。
図７は、本発明の電子デバイスの一例を示す平面図、図８は、図７中のＡ−Ａ線断面図、図９は、図７に示す電子デバイスが有する振動素子の平面図、図１０は、図７に示す電子デバイスが有するベース基板の部分拡大断面図、図１１は、図７に示す電子デバイスが有する貫通電極の部分拡大断面図、図１２、図１３および図１４は、図７に示す電子デバイスの変形例を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図８、図１０〜図１４の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
図７および図８に示すように、電子デバイス１００は、パッケージ２００と、パッケージ２００内の収納空間Ｓに収納された電子部品としての圧電素子３００とを有している。

−圧電素子−
図９（ａ）は、圧電素子３００を上方から見た平面図であり、同図（ｂ）は、圧電素子３００を上方から見た透過図（平面図）である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電素子３００は、平面視形状が長方形（矩形）の板状をなす圧電基板３１０と、圧電基板３１０の表面に形成された一対の励振電極３２０、３３０とを有している。

圧電基板３１０は、主として厚み滑り振動をする水晶素板である。本実施形態では、圧電基板３１０としてＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板を用いている。なお、ＡＴカットとは、水晶の結晶軸であるＸ軸とＺ軸とを含む平面（Ｙ面）をＸ軸回りにＺ軸から反時計方向に約３５度１５分程度回転させて得られる主面（Ｘ軸とＺ’軸とを含む主面）を有するように切り出すことを言う。

このような構成の圧電基板３１０は、その長手方向が水晶の結晶軸であるＸ軸と一致する。
励振電極３２０は、圧電基板３１０の上面に形成された電極部３２１と、圧電基板３１０の下面に形成されたボンディングパッド３２２と、電極部３２１およびボンディングパッド３２２を電気的に接続する配線３２３とを有している。

一方、励振電極３３０は、圧電基板３１０の下面に形成された電極部３３１と、圧電基板３１０の下面に形成されたボンディングパッド３３２と、電極部３３１およびボンディングパッド３３２を電気的に接続する配線３３３とを有している。
電極部３２１、３３１は、圧電基板３１０を介して対向して設けられ、互いにほぼ同じ形状をなしている。すなわち、圧電基板３１０の平面視にて、電極部３２１、３３１は、互いに重なるように位置し、輪郭が一致するように形成されている。また、ボンディングパッド３２２、３３２は、圧電基板３１０の下面の図９中右側の端部に離間して形成されている。

このような励振電極３２０、３３０は、例えば、圧電基板３１０上に蒸着やスパッタリングによってニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）の下地層を成膜した後、下地層の上に蒸着やスパッタリングによって金（Ａｕ）の電極層を成膜し、その後フォトリソグラフィおよび各種エッチング技術を用いて、所望の形状にパターニングすることにより形成することができる。下地層を形成することにより、圧電基板３１０と前記電極層との接着性が向上し、信頼性の高い圧電素子３００が得られる。

なお、励振電極３２０、３３０の構成としては、上記の構成に限定されず、例えば、下地層を省略してもよいし、その構成材料を他の導電性を有する材料（例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、モリブテン（Ｍｏ）等の各種金属材料）としてもよい。
このような圧電素子３００は、一対の導電性接着剤２９１、２９２を介してパッケージ２００に固定されている。
以上、圧電素子３００について説明したが、圧電素子３００の構成としては、これに限定されず、例えば、基部から複数の振動腕が延出した形状の振動子、ジャイロセンサー等であってもよい。

−パッケージ−
図７および図８に示すように、パッケージ２００は、板状のベース基板２１０と、下側に開放する凹部２２１を有するキャップ状のリッド（蓋部）２２０とを有している。このようなパッケージ２００では、リッド２２０の凹部２２１の開口がベース基板２１０で塞がれることにより、その内部に収納空間Ｓが形成されている。なお、リッド２２０とベース基板２１０とは、メタライズ層２１９を介して接合されている。

ベース基板２１０は、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の前述したような各種セラミックスで構成されている。なお、ベース基板２１０の構成材料としては、これらの中でもアルミナを用いるのが好ましい。また、リッド２２０の構成材料としては、特に限定されないが、ベース基板２１０の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース基板２１０の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。

ベース基板２１０の上面（収納空間Ｓに臨む面）には、一対の接続電極２４１、２４２が形成されている。また、ベース基板２１０の下面には、接続電極２４１、２４２をパッケージ２００の外側へ引き出すための一対の実装電極２５１、２５２が形成されている。また、ベース基板２１０には、接続電極２４１と実装電極２５１とを接続する貫通電極２６１および接続電極２４２と実装電極２５２とを接続する貫通電極２６２が形成されている。

貫通電極２６１、２６２は、それぞれ、ベース基板２１０を厚さ方向に貫通する貫通孔２１１、２１２内に、金属材料を充填することにより形成されている。ここで、貫通孔２１１、２１２は、本発明の第１実施形態にかかるセラミックス加工方法によって形成されたものである。したがって、図１０に示すように、貫通孔２１１は、上面に開放する凹部２１１ａと、凹部２１１ａよりも小さい径であって凹部２１１ａの底面とベース基板２１０の下面とを貫通する孔２１１ｂとを有しており、凹部２１１ａの段差部にバリ２１１ｃが形成されている。同様に、貫通孔２１２は、上面に開放する凹部２１２ａと、凹部２１２ａよりも小さい径であって凹部２１２ａの底面とベース基板の下面とを貫通する孔２１２ｂとを有しており、凹部２１２ａの段差部にバリ２１２ｃが形成されている。

このようなベース基板２１０では、上述したように、ベース基板２１０の上面であって、貫通孔２１１、２１２の周囲にバリが形成されていないため（形成されていたとしても、その高さが十分に低いため）、ベース基板２１０の上面に接続電極２４１、２４２を精度よく形成（成膜）することができる。また、ほとんど平坦に接続電極２４１、２４２を形成することができるため、接続電極２４１、２４２の破損や、ベース基板２１０からの剥離を効果的に防止することができる。

また、凹部２１１ａ、２１２ａの段差部がバリ２１１ｃ、２１２ｃで埋められ、さらにその部分にバリ２１１ｃ、２１２ｃの内周面であるテーパ面が形成されている。すなわち、バリ２１１ｃ、２１２ｃが、凹部２１１ａ、２１２ａの段差部を埋める段差埋め部材としている。そのため、貫通孔２１１、２１２内への金属材料の充填をより確実に行うことができる。なお、貫通孔２１１、２１２内への金属材料の充填の方法（貫通電極２６１、２６２の形成方法）としては、特に限定されず、スパッタリング、蒸着等の気層成膜法や、電解めっき処理、無電解めっき処理等の液相成膜法や、スクリーン印刷等の各種印刷法などを用いることができる。

特に、凹部２１１ａを接続電極２４１側に形成するのが好ましい（凹部２１２ａについても同様）。前述したように、貫通孔２１１に金属材料を充填して貫通電極２６１を形成する工程にて、充填した金属材料が乾燥等によって収縮し、貫通電極２６１の両端部が凹没する場合がある。また、両端部の凹没の程度は、開口径の大きい凹部２１１ａ側の端部の方が大きくなる。このような場合には、図１１に示すように、貫通電極２６１を覆うように形成される接続電極２４１や実装電極２５１にもそれに倣って凹没した部分が発生する。製品の外観上の観点、他の電子部品との接続の観点から、実装電極２５１は、なるべく平坦な面で構成されるのが好ましい。したがって、図示の構成のように、凹部２１１ａを接続電極２４１側に形成することが好ましい。

収納空間Ｓには、圧電素子３００が収納されている。収納空間Ｓに収納された圧電素子３００は、一対の導電性接着剤２９１、２９２を介してベース基板２１０に片持ち支持されている。導電性接着剤２９１は、接続電極２４１とボンディングパッド３２２とに接触して設けられており、これにより、導電性接着剤２９１を介して接続電極２４１とボンディングパッド３２２とが電気的に接続されている。一方の導電性接着剤２９２は、接続電極２４２とボンディングパッド３３２とに接触して設けられており、これにより、導電性接着剤２９２を介して接続電極２４２とボンディングパッド３３２とが電気的に接続されている。
導電性接着剤２９１、２９２としては、圧電素子３００をベース基板２１０に固定でき、かつ導電性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、銀ペーストを用いることができる。
以上、電子デバイス１００について説明した。

なお、電子デバイス１００の構成については、これに限定されず、例えば、図１２に示すように、貫通孔２１１、２１２の凹部２１１ａ、２１２ａがベース基板２１０の下面に開口するように、すなわち実装電極２５１、２５２側に形成されていてもよい。また、図１３に示すように、貫通孔２１１、２１２が本発明の第２実施形態にかかるセラミックス加工方法によって形成されたものであってもよい。

また、図１４に示すように、ベース基板２１０が上面に開放する凹部を有するキャビティ型をなし、リッド２２０が板状をなし、リッド２２０がベース基板２１０の凹部開口を覆うように、ベース基板２１０の上面（開口端面）に接合されているパッケージ２００を用いてもよい。このようなベース基板２１０は、板状の底部２１８と、底部の周囲から立設する枠状の側壁２１７とを有し、底部２１８に、接続電極２４１、２４２、実装電極２５１、２５２および貫通電極２６１、２６２が形成されている。

３．電子機器
次いで、本発明の電子デバイスを適用した電子機器（本発明の電子機器）について、図１５〜図１７に基づき、詳細に説明する。
図１５は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部２０００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する電子デバイス１００が内蔵されている。

図１６は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部２０００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する電子デバイス１００が内蔵されている。

図１７は、本発明の電子デバイスを備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する電子デバイス１００が内蔵されている。

なお、本発明の電子デバイスを備える電子機器は、図１５のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１６の携帯電話機、図１７のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

以上、本発明のセラミックス加工方法、電子デバイスおよび電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、基板（対象物）に貫通孔を形成する工程について説明したが、形成する孔は、貫通孔に限定されず、有底の孔であってもよい。すなわち、第２工程にて形成する孔を貫通孔とせずに、有底の孔としてもよい。

また、前述した実施形態では、第２工程にて基板を貫通する貫通孔が形成されているが、これに限定されないが、例えば、第２工程にて有底の孔を形成し、さらに、次の工程にて、第２工程で形成した孔の底面に、第２工程よりもスポット径の小さいレーザーを照射し、前記底面に開放する孔（貫通孔）を形成してもよい。このように、径が小さくなるように、順に有底の孔（凹部）を３つ以上形成してもよい。

１００…電子デバイス ２００…パッケージ ２１０…ベース基板 ２１１、２１２…貫通孔 ２１１ａ、２１２ａ…凹部 ２１１ｂ、２１２ｂ…孔 ２１１ｃ、２１２ｃ…バリ ２１７…側壁 ２１８…底部 ２１９…メタライズ層 ２２０…リッド ２２１…凹部 ２４１、２４２…接続電極 ２５１、２５２…実装電極 ２６１、２６２…貫通電極 ２９１、２９２…導電性接着剤 ３００…圧電素子 ３１０…圧電基板 ３２０…励振電極 ３２１…電極部 ３２２…ボンディングパッド ３２３…配線 ３３０…励振電極 ３３１…電極部 ３３２…ボンディングパッド ３３３…配線 ７００…ベース基板 ７１０…貫通孔 ７２０…バリ ８１０、８１０’、８１０”、８２０、８３０…バリ ８２１…頂点 ９００…基板 ９００ａ…溶融物 ９００ｂ…気化物 ９０１…上面 ９０２…下面 ９１０、９１０’、９２０’、９１０”、９１１”…凹部 ９１１、９１１’…底面 ９１２…側面 ９１３…段差部 ９２０…孔 ９３０…貫通孔 ２０００…表示部 １１００…パーソナルコンピューター １１０２…キーボード １１０４…本体部 １１０６…表示ユニット １２００…携帯電話機 １２０２…操作ボタン １２０４…受話口 １２０６…送話口 １３００…ディジタルスチルカメラ １３０２…ケース １３０４…受光ユニット １３０６…シャッタボタン １３０８…メモリー １３１２…ビデオ信号出力端子 １３１４…入出力端子 １４３０…テレビモニター １４４０…パーソナルコンピューター ＬＬ１、ＬＬ２、ＬＬ３…レーザー Ｔ１、Ｔ２…深さ Ｔ…高さ

Claims (8)

1. セラミックスで構成されている対象物を開孔するセラミックス加工方法であって、
   レーザーを前記対象物に照射し、前記対象物の表面に開口する有底の凹部を形成する工程と、
   前記凹部を形成する工程のレーザーよりもスポット径が小さいレーザーを前記凹部の底部に照射して孔を形成する工程と、を含むことを特徴とするセラミックス加工方法。
2. 前記凹部の深さ方向での平面視において、前記凹部と少なくとも一部が重なっていて、裏面に開口する有底の凹部を形成する工程を、前記孔を形成する工程よりも前に含み、前記孔は貫通している孔である請求項１に記載のセラミックス加工方法。
3. 前記凹部の深さは、前記凹部の径よりも小さい請求項１または２に記載のセラミックス加工方法。
4. 前記凹部の深さは、前記対象物の厚さの５％以上、１５％以下の範囲である請求項１ないし３のいずれか一項に記載のセラミックス加工方法。
5. 前記凹部の径をＲ１とし、前記貫通している孔の径をＲ２とし、前記貫通している孔の深さをＴとしたとき、Ｔ／２０≦（Ｒ１−Ｒ２）／２≦Ｔ／２の範囲である請求項１ないし４のいずれか一項に記載のセラミックス加工方法。
6. 前記凹部を形成する工程よりもスポット径が大きいレーザーを前記対象物の表面であって前記凹部の周囲に照射する工程を含んでいる請求項１ないし５のいずれか一項に記載のセラミックス加工方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載のセラミックス加工方法によって開孔されたセラミックス基板と、
   前記セラミックス基板に接続している電子部品と、を有することを特徴とする電子デバイス。
8. 請求項７に記載の電子デバイスを有することを特徴とする電子機器。

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