JP6003194B2 - ベース基板、電子デバイスおよびベース基板の製造方法 - Google Patents

ベース基板、電子デバイスおよびベース基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ベース基板、電子デバイスおよびベース基板の製造方法に関するものである。
従来から、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。一般的な電子デバイスは、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）に圧電素子を気密的に収納したものである。また、ベース基板は、セラミックス基板と、セラミックス基板の上面に形成された接続電極と、セラミックス基板の下面に形成された実装電極と、セラミックス基板を貫通して形成され、接続電極および実装電極を接続する貫通電極とを有している。
また、ベース基板の構成として、特許文献１のようなものが知られている。特許文献１のベース基板は、貫通孔が形成された基板と、基板の上面に形成された接続電極と、基板の下面に形成された実装電極と、貫通孔の内面に形成され、接続電極と実装電極とを接続する貫通電極とを有している。このようなベース基板では、貫通電極が膜状に形成されており、貫通電極によっては貫通孔が埋められていない。そこで、特許文献１では、貫通孔を封止部材で埋めて気密的に封止している。
しかしながら、このようなベース基板では、貫通孔と貫通電極との間や、貫通電極と封止部材との間に隙間が生じ易く、この隙間を介して収納空間の内外が連通し、収納空間の気密性が損なわれるという問題がある。また、貫通電極が薄い膜状に形成されているため、断線し易いといった問題もある。特に、貫通孔の内面には、その形成時にできる微細な凹凸が存在するため、スパッタリングや蒸着によって貫通電極を形成する場合などには、凸部に隠れる凹部に材料が付着し難く、均一な膜を形成することができない。そのため、断線し易いといった問題がより顕著となる。
特開２００７−１８０９２４号公報
本発明の目的は、優れた気密性および電気的特性を有するベース基板、このベース基板を用いた信頼性の高い電子デバイス、および、優れた気密性および電気的特性を有するベース基板の製造方法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］
本発明のベース基板は、表裏関係にある２つの主面間を貫通している貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔内に配置されている貫通電極と、
前記２つの主面のうちの少なくとも一方の主面側に、前記貫通電極と電気的に接続していて、前記貫通孔の開口を覆っている主面側電極と、
前記貫通孔の内面と前記貫通電極との間にあり、前記内面よりも凹凸の高さが小さい面を前記貫通電極側に有する中間層と、を備え、
前記中間層は、前記主面側電極と前記一方の主面との間まで伸びており、
前記中間層の前記主面側電極と前記一方の主面との間まで伸びている部分の表面全域が前記主面側電極に覆われていることを特徴とする。
中間層によって貫通孔の内面の凹凸が埋められているため、貫通電極を貫通孔内により確実に形成することができる。したがって、貫通電極の断線や、貫通電極と貫通孔の内面との間での隙間の発生を防止することができ、優れた気密性および電気的特性を発揮することのできるベース基板を提供することができる。
［適用例２］
本発明のベース基板では、前記絶縁体基板は、ガラス材料を含んでいることが好ましい。
これにより、中間層をより簡単に形成することができるとともに、中間層の表面をより平滑にすることができる。
［適用例３］
本発明の電子デバイスは、本発明のベース基板と、
前記ベース基板に搭載されている電子部品と、
を備えていることを特徴とする。
これにより、高い信頼性を有する電子デバイスが得られる。
［適用例４］
本発明のベース基板の製造方法は、基板を準備する工程と、
前記基板の表裏関係にある２つの主面間を貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記基板の一方の主面に、前記貫通孔の開口を塞ぐように流動性を有する中間層形成材料を配置し、前記基板の他方の主面側の前記貫通孔の開口を介して前記貫通孔内を減圧することで、前記中間層形成材料が前記貫通孔の内面に濡れ広がり、前記貫通孔を貫通状態としつつ前記貫通孔の内面に接合し、前記内面よりも凹凸が小さい面を表面に有する中間層を形成する工程と、
金属材料を前記中間層に堆積させることで前記貫通孔内に貫通電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
これにより、貫通電極の断線や、貫通電極と貫通孔の内面との間での隙間の発生を防止することができ、優れた気密性および電気的特性を発揮することのできるベース基板を簡単に製造することができる。
本発明の第１実施形態にかかる電子デバイスの平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１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１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４に示すベース基板の製造方法を説明するための図である。 図４に示すベース基板の製造方法を説明するための図である。 図４に示すベース基板の製造方法を説明するための図である。 本発明の電子デバイスの第２実施形態が有するベース基板の拡大断面図である。 図８に示すベース基板の製造方法を説明する断面図である。 本発明の電子デバイスの第３実施形態が有するベース基板の製造方法を説明する断面図である。 本発明の電子デバイスの第４実施形態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。
以下、本発明のベース基板、ベース基板の製造方法、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．電子デバイス
＜第１実施形態＞
まず、本発明のベース基板を適用した電子デバイス（本発明の電子デバイス）の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる電子デバイスの平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す電子デバイスが有する振動素子の平面図、図４は、図１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５、図６および図７は、図４に示すベース基板の製造方法を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」、下側を「下」として説明する（その他の図面についても同様である）。
図１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内に収容された電子部品としての振動素子３００とを有している。
−振動素子−
図３（ａ）は、振動素子３００を上方から見た平面図であり、同図（ｂ）は、振動素子３００を上方から見た透過図（平面図）である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、振動素子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３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、信頼性の高い振動素子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。
このような振動素子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。
−パッケージ−
図１および図２に示すように、パッケージ２００は、板状のベース基板（本発明のベース基板）２１０と、下側に開放する凹部を有するキャップ状のリッド２３０と、ベース基板２１０とリッド２３０との間に介在しこれらを接合するメタライズ層２４０とを有している。このようなパッケージ２００では、凹部の開口がベース基板２１０で塞がれることにより、前述の振動素子３００を収納する気密的な収納空間Ｓが形成されている。
リッド２３０は、有底筒状の本体２３１と、本体２３１の下端（すなわち、本体２３１の開口の周囲）に形成されたフランジ２３３とを有している。また、フランジ２３３の下面には、開口の周囲を囲むように、ろう材２３５が膜状に設けられている。このようなリッド２３０は、ろう材２３５とメタライズ層２４０との溶着によりベース基板２１０に接合されている。ろう材２３５としては、特に限定されず、金ろう、銀ろうなどを用いることができるが、銀ろうを用いるのが好ましい。また、ろう材２３５の融点としては、特に限定されないが、８００℃以上、１０００℃以下程度であるのが好ましい。
また、リッド２３０の構成材料としては、特に限定されないが、ベース基板２１０（絶縁体基板２１１）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、絶縁体基板２１１を後述するようなセラミックス基板とした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。
図４は、ベース基板２１０の拡大断面図である。同図に示すように、ベース基板２１０は、２つの貫通孔２１３、２１５が形成された板状の絶縁体基板（基板）２１１と、各貫通孔２１３、２１５の内面に形成された中間層２８０、２９０と、絶縁体基板２１１に形成された一対の電極２５０、２７０とを有している。
本実施形態の絶縁体基板２１１は、セラミックス基板で構成されている。このようなセラミックス基板は、例えば、絶縁体基板２１１は、セラミックス粉末（セラミックス材料）と、ガラス粉末（ガラス材料）とを用意し、これら粉末原料とバインダーとを混合した材料をシート状に成形してグリーンシートを得、このグリーンシートを焼結処理することにより得られる。セラミックス材料とガラス材料との混合比としては、特に限定されないが、例えば重量比で１：１程度であるのが好ましい。
セラミックス材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２や、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＢａｘＳｒ１−ｘＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘ、Ｐｂ１−ｘＬａｙＺｒＴｉ１−ｘＯ３、ＳｒＢｉ２ＴａＯ３等のペロブスカイト構造を持つ複合酸化物や、その他の強誘電体材料、あるいは、ＭｇＴｉＯ３、Ｂａ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｂａ（Ｚｎ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｂａ（Ｎｉ１／３Ｔａ２／３）、Ｂａ（Ｃｏ１／３Ｔａ２／３）、ＢａＮｄ２Ｔｉ４Ｏ１２、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、ＬａＡｌＯ３、ＰｒＡｌＯ３、ＳｍＡｌＯ３、ＹＡｌＯ３、ＧｄＡｌＯ３、ＤｙＡｌＯ３、ＥｒＡｌＯ３、Ｓｒ（Ｚｎ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｓｒ（Ｎｉ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｓｒ（Ｃｏ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｓｒ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｓｒ（Ｃａ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｂａ２Ｔｉ９Ｏ２０、Ｂａ（Ｃｏ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３などが挙げられる。
また、ガラス材料としては、結晶化ガラス、非晶質ガラスが挙げられ、具体的には、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＲＯ（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）を含むものが挙げられ、具体的には、ＳｉＯ２−ＢａＯ系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系のガラスやＢｉ系のガラスおよびそれらを主成分とするガラスなどが挙げられる。
ここで、絶縁体基板２１１への貫通孔２１３、２１５の形成は、前述したような焼結処理の後に行う。これにより、優れた寸法・位置精度で貫通孔２１３、２１５を形成することができる。焼結処理前のグリーンシートにパンチング加工等によって貫通孔２１３、２１５を形成しておく方法もあるが、このような方法では、焼結処理時のシートの収縮や撓みにより、貫通孔２１３、２１５の寸法や互いの位置関係（離間距離など）が設計値からずれるため、優れた寸法・位置精度を発揮することができない。これに対して、焼結処理後に貫通孔２１３、２１５を形成する方法によれば、上述のような問題が発生せず、優れた寸法・位置精度で貫通孔２１３、２１５を形成することができる。
貫通孔２１３、２１５の形成方法としては、特に限定されず、レーザー加工、サンドブラスト加工、エッチング加工、パンチング加工などの方法を用いることができるが、本実施形態では、レーザー加工によって形成している。レーザー加工によれば、後述するように、中間層２８０、２９０を貫通孔２１３、２１５と同時に（同じ工程にて）形成することができる。
なお、レーザー加工によって貫通孔２１３、２１５を形成すると、貫通孔２１３、２１５は、図４に示すように、レーザー照射側である上面側開口が下面側開口よりも大径となるテーパー状（円錐状）に形成される。貫通孔２１３、２１５の径としては、特に限定されないが、上面側開口の径が５０μｍ以上、１００μｍ以下程度であり、下面側開口の径が２０μｍ以上、５０μｍ以下程度であるのが好ましい。これにより、十分に小さい貫通孔２１３、２１５となり、電子デバイス１００の小型化を図ることができる。
図４に示すように、電極２５０は、貫通孔２１３を埋めるようにして貫通孔２１３内に形成された貫通電極２５１と、絶縁体基板２１１の上面に、貫通電極２５１と重なる（貫通電極２５１を覆う）ように形成された接続電極（主面側電極）２５３と、絶縁体基板２１１の下面に、貫通電極２５１と重なるように形成された実装電極（主面側電極）２５５とにより構成されている。このような構成の電極２５０では、接続電極２５３と実装電極２５５とが貫通電極２５１を介して電気的に接続されている。
同様に、電極２７０は、貫通孔２１５を埋めるように貫通孔２１５内に形成された貫通電極２７１と、絶縁体基板２１１の上面に、貫通電極２７１と重なるように形成された接続電極（主面側電極）２７３と、絶縁体基板２１１の下面に、貫通電極２７１と重なるように形成された実装電極（主面側電極）２７５とにより構成されている。このような構成の電極２７０では、接続電極２７３と実装電極２７５とが貫通電極２７１を介して電気的に接続されている。
このような電極２５０、２７０の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料料を用いることができる。
電極２５０、２７０の形成は、特に限定されず、蒸着、スパッタリング、スクリーン印刷、めっき処理等を用いて行うことができるが、めっき処理を用いて形成するのが好ましい。さらに、めっき処理としては、電解めっき処理、無電解めっき処理のいずれを用いてもよいが、電解めっき処理を用いるのが好ましい。これにより、電極２５０の各部分、すなわち貫通電極２５１、接続電極２５３および実装電極２５５を同時に一体形成することができるため（電極２７０についても同様である）、電極２５０、２７０をより簡単に形成することができる。また、蒸着やスパッタリングのように、飛散させた材料を絶縁体基板２１１に付着させることにより電極２５０、２７０を形成する方法では、貫通孔２１３、２１５内に材料が十分に入り込まず、貫通電極２５１、２７１の形成が不十分となるおそれがあるのに対して、めっき処理では、貫通孔２１３、２１５の内側からめっき材料（前述したような金属材料）を成長させることができるため、貫通孔２１３、２１５をめっき材料にてより確実に埋めることができる。そのため、めっき処理によれば、所望の貫通電極２５１、２７１、すなわち、中間層２８０、２９０との境界部や内部での空隙（基体の通り道となり得る隙間）の発生が抑制された貫通電極２５１、２７１を確実に形成することができる。
図４に示すように、貫通孔２１３の内面と貫通電極２５１との間には中間層２８０が形成されており、貫通孔２１５の内面と貫通電極２７１との間には中間層２９０が形成されている。以下、中間層２８０、２９０について説明するが、これらは互いに同様の構成であるため、中間層２８０について代表して説明し、中間層２９０については、その説明を省略する。
中間層２８０は、貫通孔２１３の内面と貫通電極２５１との間に介在し（貫通孔２１３の内面と貫通電極２５１とに挟まれており）、これらの密着性を高める機能を有している。すなわち、中間層２８０はプライマー層として機能する。
具体的に説明すると、貫通孔２１３の形成方法によらず、貫通孔２１３の内面には微細な凹凸が形成される。このような凹凸は、貫通孔２１３の内面と貫通電極２５１との密着性を低下させたり、貫通孔２１３の内面と貫通電極２５１との間に隙間を生じさせたり、さらには、スパッタリングや蒸着などによって貫通電極２５１を形成する場合には、内面の凸部の陰に隠れる凹部に材料が付着せず、貫通電極２５１の形成が不十分となる原因となったりする。
そのため、仮に、中間層２８０を省略し、従来のように、貫通孔２１３、２１５の内面と接触するように貫通電極２５１、２７１を形成してしまうと、貫通孔２１３を介して収納空間Ｓ内に外部から気体が侵入し、パッケージ２００の収納空間Ｓの気密性を保持することができなくなるといった問題や、貫通電極２５１の断線が生じるといった問題が発生する。
中間層２８０は、上述の問題を解消する目的で形成されている層である。中間層２８０は、貫通孔２１３の内面の微細な凹凸を埋めるように形成されている。また、中間層２８０の表面（内面）は、比較的平坦（滑らか）な面で構成されている。言い換えれば、中間層２８０は、貫通孔２１３の内面よりも凹凸が小さい面を貫通電極２５１側に有している。
また、中間層２８０の厚さ（平均厚さ）としては、貫通孔２１３の内面の凹凸を埋めることができれば特に限定されないが、１μｍ以上、５μｍ以下程度とするのが好ましい。これにより、貫通孔２１３の内面の凹凸を十分に埋めることができるとともに、中間層２８０の厚みを抑えることができる。そのため、貫通孔２１３の径を抑えつつ、貫通孔２１３内に貫通電極２５１を形成するためのスペースを十分に確保することができる。
このような中間層２８０は、ガラス材料を含む材料にて構成されている。このような材料を軟化した状態で貫通孔２１３の内面に供給することにより、簡単かつ確実に、貫通孔２１３の内面の凹凸を確実に埋めることができ、かつ表面が平滑な中間層２８０を形成することができる。
本実施形態の中間層２８０は、絶縁体基板２１１の溶融物が硬化（固化）して形成された層である。前述したように、貫通孔２１３は、レーザー加工によって形成されている。すなわち、絶縁体基板２１１にレーザーを照射し、レーザーを照射した部分を気化（蒸発）させて除去することにより貫通孔２１３を形成する。この際、レーザー照射側から貫通孔２１３が徐々に形成されていくのと同時に、その内面付近がレーザーの熱によって溶融し、溶融物が貫通孔２１３の内面に、その内面の凹凸を埋めるようにして濡れ広がる。したがって、貫通孔２１３と、その内面の凹凸を埋める溶融物の層とが同時に形成され、この溶融物の層が硬化することにより中間層２８０が形成される。
このように、中間層２８０を絶縁体基板２１１の溶融物を硬化させたものとすることにより、中間層２８０と絶縁体基板２１１とを同様の材料で構成することができるため、これらの親和性をより高めることができる。そのため、中間層２８０と絶縁体基板２１１とが高い密着性にてより強固に接合する。
また、前述したように、絶縁体基板２１１の構成材料としてセラミックス材料に加えてガラス材料を用いている。このように、ガラス材料を含んでいることにより、中間層２８０の表面を凹凸のないより平滑（滑らか）な面とすることができる。また、溶融物の粘度が貫通孔２１３の内面へ濡れ広がるのに適したものとなり、中間層２８０をより確実に形成することができる。
このような中間層２８０を、貫通孔２１３の内面と貫通電極２５１との間に形成することにより、貫通電極２５１の貫通孔２１３との密着性を高めることができるとともに、後述する製造方法にて説明するように、貫通電極２５１をより確実に所望の精度で形成することができる。そのため、貫通孔２１３を介した気体のリークが防止され、収納空間Ｓの気密性を確実に確保することができる。また、貫通電極２５１の断線を防止することができる。
特に、本実施形態では、貫通孔２１３の開口（貫通電極２５１）を覆うように接続電極２５３および実装電極２５５が形成されているため、接続電極２５３および実装電極２５５によって貫通孔２１３に蓋をすることができ、ベース基板２１０の気密性をより確実に確保することができる。
以上、パッケージ２００について説明した。このようなパッケージ２００の収納空間Ｓには、振動素子３００が収納されている。収納空間Ｓに収納された振動素子３００は、一対の導電性接着剤２９１、２９２を介してベース基板２１０に支持されている。導電性接着剤２９１は、接続電極２５３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２５３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２７３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２７３とボンディングパッド３３２とが電気的に接続されている。
次に、ベース基板２１０の製造方法（本発明のベース基板の製造方法）について説明する。
ベース基板２１０の製造方法は、絶縁体基板２１１を準備する工程と、絶縁体基板２１１の表裏関係にある２つの主面間を貫通する貫通孔２１３、２１５、貫通孔２１３、２１５の貫通状態を維持したまま貫通孔２１３、２１５の内面に接合してその内面よりも凹凸が小さい面を表面に有する中間層２８０、２９０を形成する工程と、金属材料を中間層２８０、２９０に堆積させることで貫通孔２１３、２１５内に貫通電極２５１、２７１を形成する工程とを有している。以下、これら工程を詳細に説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、セラミックス基板である絶縁体基板２１１を用意する。絶縁体基板２１１は、前述したように、例えば、セラミックス粉末（セラミックス材料）およびガラス粉末（ガラス材料）を含む材料粉末とバインダーと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、絶縁体基板２１１の撓みや反りを抑制することができる。
次に、図５（ｂ）に示すように、絶縁体基板２１１の上面側から貫通孔２１３を形成する箇所に向けてレーザーを照射し、照射した部分を気化させて除去することにより下面へ向けて貫通孔２１３となる孔２１３’を掘り進める。この際、孔２１３’の内面付近は、レーザーの熱によって溶融し、溶融物が孔２１３’の内面を覆うように濡れ広がる。すなわち、孔２１３’を掘り進めるとともに、その内面に絶縁体基板２１１の溶融物が濡れ広がってゆく。そして、図５（ｃ）に示すように、孔２１３’が絶縁体基板２１１の下面に到達することにより貫通孔２１３が形成され、その内面には溶融物で構成された溶融層２８０’が形成さる。次に、溶融層２８０’を硬化させて中間層２８０を得る。貫通孔２１５および中間層２９０についても同様にして形成する。これにより、貫通孔２１３、２１５の内面よりも凹凸が小さい面を表面に有する中間層２８０、２９０が得られる。
なお、図６（ａ）に示すように、溶融物が貫通孔２１３、２１５の開口端面（絶縁体基板２１１の上面および下面）にも濡れ広がり、当該部分にも中間層２８０、２９０が形成される場合がある。この場合には、研磨等によって貫通孔２１３の開口端面に形成された中間層２８０、２９０を除去する。
次に、図６（ｂ）に示すように、蒸着やスパッタリングによって、絶縁体基板２１１の表面に導電性を有する金属膜４０を形成する。この金属膜４０は、後の電解めっき処理を行うためのシード層として機能する。なお、貫通孔２１３、２１５の内面の凹凸が中間層２８０、２９０によって塞がれており、貫通孔２１３、２１５内には、中間層２８０、２９０の表面（平滑な面）が露出している。そのため、貫通孔２１３、２１５内にムラなく均一な金属膜４０を形成することができる。
金属膜４０は、単層であっても、複数層が積層したものであってもよい。本実施形態の金属膜４０は、チタン−タングステン系合金またはクロムにより構成された第１金属膜４１と、第１金属膜４１上に形成され、銅で構成された第２金属膜４２とによって構成されている。後述するように、電解めっき処理として銅めっきを施すため、第２金属膜４２の構成材料を銅とすることにより、第２金属膜４２上に形成されるめっき層の密着性を高めることができる。なお、第１金属膜４１および第２金属膜４２の構成材料は、上記のものに限定されない。
次に、図６（ｃ）に示すように、絶縁体基板２１１の上面に第１マスクＭ１を形成し、絶縁体基板２１１の下面に第２マスクＭ２を形成する。第１マスクＭ１は、接続電極２５３、２７５およびメタライズ層の平面視形状に対応した開口を有し、第２マスクＭ２は、実装電極２５５、２７５の平面視形状に対応した開口を有している。次に、電解めっき処理によって金属膜４０上に銅めっきを施すことにより、図７（ａ）に示すように、第１、第２マスクの開口から露出している部分に銅膜４５を成長させる。この際、前述したようにシード層である金属膜４０が均一に形成されているため、金属膜４０上に銅膜４５をムラなく均一に成長させることができる。次に、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を除去した後、銅膜４５から露出した金属膜４０をエッチング等によって除去する。これにより、電極２５０、２７０およびメタライズ層２４０を形成することができる。以上によって、図７（ｂ）に示すように、ベース基板２１０が得られる。
前述したように、レーザー加工によって絶縁体基板２１１に貫通孔２１３、２１５を形成することにより、貫通孔２１３、２１５と中間層２８０、２９０とを同時に（同一の工程にて）形成することができるため、ベース基板２１０の製造が容易となる。また、めっき処理によって電極２５０を形成することにより、電極２５０の各部（貫通電極２５１、接続電極２５３および実装電極２５５）を一体的に形成することができるため、電極２５０の形成が容易となる（電極２７０についても同様）。
なお、前述の製造方法では、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を形成した後に銅膜４５を形成し、その後、金属膜４０の不要部分を除去することにより、電極２５０、２７０を形成しているが、これに限定されず、例えば、金属膜４０上に一様に銅膜４５を形成し、銅膜４５上に第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を形成し、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を介して銅膜４５および金属膜４０をエッチングすることにより、電極２５０、２７０を形成してもよい。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の電子デバイスの第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の電子デバイスの第２実施形態が有するベース基板の拡大断面図、図９は、図８に示すベース基板の製造方法を説明する断面図である。
以下、第２実施形態について、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実施形態にかかる電子デバイスは、中間層の形成範囲が異なる以外は、第１実施形態の電子デバイスと同様である。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。
図８に示すように、中間層２８０Ａは、貫通孔２１３の内面から、貫通孔２１３の開口端面まで延長し、絶縁体基板２１１の上面と接続電極２５３との間および絶縁体基板２１１の下面と実装電極２５５との間まで伸びて形成されている。すなわち、中間層２８０Ａは、貫通孔２１３の内面と、絶縁体基板２１１の上面であって貫通孔２１３の開口の周囲と、絶縁体基板２１１の下面であって貫通孔２１３の開口の周囲とに形成されている。
同様に、中間層２９０Ａは、貫通孔２１５の内面から、貫通孔２１５の開口端面まで延長して形成されている。
中間層２８０Ａ、２９０Ａをこのような構成とすることにより、絶縁体基板２１１の上面および下面についても、電極２５０、２７０（接続電極２５３、２７３および実装電極２５５、２７５）との間に中間層２８０Ａ、２９０Ａを介在させることができるため、絶縁体基板２１１と電極２５０、２７０との密着性を向上させ、これらの間での隙間の発生をより効果的に防止することができる。また、貫通孔２１３、２１５の内面と絶縁体基板２１１の上下両面との境界部は、角部となり、隙間が比較的形成され易い部位であるが、このような部分を中間層２８０Ａ、２９０Ａによって覆うことができるため、前述したような隙間の形成が抑制される。したがって、ベース基板２１０は、より優れた気密性を発揮することができる。
次に、ベース基板２１０Ａの製造方法を説明する。前述した第１実施形態のように、レーザー加工によって貫通孔２１３を形成すると、絶縁体基板２１１の溶融物が貫通孔２１３の内面および開口端面に濡れ広がって溶融層２８０Ａ’が形成される。そして、この溶融層２８０Ａ’を硬化させることにより、図９（ａ）に示すように、貫通孔２１３の内面から開口端面まで延長する中間層２８０Ａが得られる。中間層２９０Ａについても同様に形成する。
図９（ａ）に示すように、開口端面に形成された中間層２８０Ａ、２９０Ａは、その厚みが均一でない場合もあるため、その場合には、図９（ｂ）に示すように、研磨等によって中間層２８０Ａ、２９０Ａの厚みを均一に整える。あとは、前述した第１実施形態と同様にしてシード層である金属層を形成し、金属層上に第１、第２マスクを形成し、電解めっき処理を行うことにより、電極２５０、２７０を形成する。これにより、ベース基板２１０Ａが得られる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
なお、上述した第２実施形態では、貫通孔２１３、２１５の両開口端面に中間層２８０Ａ、２９０Ａが形成されていたが、例えば、上側開口端面および下側開口端のいずれか一方にのみ中間層２８０Ａ、２９０Ａが形成されていてもよい。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の電子デバイスの第３実施形態について説明する。
図１０は、本発明の電子デバイスの第３実施形態が有するベース基板の製造方法を説明する断面図である。
以下、第３実施形態について、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３実施形態にかかる電子デバイスは、中間層の形成方法が異なる以外は、第１実施形態の電子デバイスと同様である。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。
例えば、前述した第１実施形態にて、絶縁体基板２１１にガラス材料が含まれていない場合には、レーザー加工にて貫通孔２１３、２１５を形成しても、同時にガラス材料を含む中間層２８０、２９０が形成されない。このような場合には、本実施形態のようにして中間層２８０Ｂ、２９０Ｂを形成することができる。
まず、図１０（ａ）に示すように、絶縁体基板２１１にレーザー加工によって、貫通孔２１３、２１５を形成する。
次に、図１０（ｂ）に示すように、貫通孔２１３、２１５の下部開口から真空引きをしつつ、貫通孔２１３、２１５の上部開口を塞ぐようにして絶縁体基板２１１の上面に液状状態の低融点ガラス（ペースト状のガラス材料）５を塗布する。
すると、図１０（ｃ）に示すように、低融点ガラス５が貫通孔２１３、２１５の内面を下部開口に向けて濡れ広がり、これを硬化させることにより、貫通孔２１３、２１５の内面に中間層２８０Ｂ、２９０Ｂを形成することができる。あとは、前述した第１実施形態と同様にして、電極２５０、２７０を形成することにより、ベース基板２１０が得られる。
なお、低融点ガラス５の塗布方法は、特に限定されず、例えば、スクリーン印刷等を用いることができる。また、低融点ガラス５としては、例えば、Ｐ２Ｏ５−ＣｕＯ−ＺｎＯ系低融点ガラス、Ｐ２Ｏ５−ＳｎＯ系低融点ガラス、Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ−Ｂｉ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系低融点ガラス等を用いることができる。また、低融点ガラス５に換えて、ガラス粉末とバインダーとを混合したペーストガラスを用いてもよい。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の電子デバイスの第４実施形態について説明する。
図１１は、本発明の電子デバイスの第４実施形態を示す断面図である。
以下、第４実施形態について、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４実施形態にかかる電子デバイスは、パッケージの構成が異なる以外は、第１実施形態の電子デバイスと同様である。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。
図１１に示すように、ベース基板２１０Ｃは、上面に開放する凹部を有するキャビティ型をなしている。具体的には、ベース基板２１０Ｃは、板状の絶縁体基板２１１Ｃと、絶縁体基板２１１Ｃの上面の縁部から立設する枠状の壁部２１２Ｃとを有している。一方、リッド２３０Ｃは、板状をなし、リッド２３０Ｃがベース基板２１０Ｃの凹部開口を覆うように、ベース基板２１０Ｃの上面（開口端面）に接合されている。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
２．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について、図１２〜図１４に基づき、詳細に説明する。
図１２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１３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１４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１２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１３の携帯電話機、図１４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、本発明のベース基板、電子デバイスおよびベース基板の製造方法について、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、電子部品として振動素子を搭載した構成について説明したが、電子部品としては、特に限定されず、ジャイロセンサーであってもよいし、ＩＣなどであってもよい。
１００…電子デバイス ２００…パッケージ ２１０…ベース基板 ２１０Ａ、２１０Ｃ…ベース基板 ２１１、２１１Ｃ…絶縁体基板 ２１２Ｃ…壁部 ２１３、２１５…貫通孔 ２１３’…孔 ２３０、２３０Ｃ…リッド ２３１…本体 ２３３…フランジ ２３５…ろう材 ２４０…メタライズ層 ２５０、２７０…電極 ２５１、２７１…貫通電極 ２５３、２７３…接続電極 ２５５、２７５…実装電極 ２８０、２８０Ａ、２８０Ｂ、２９０、２９０Ａ、２９０Ｂ…中間層 ２８０’、２８０Ａ’…溶融層 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 ４０…金属膜 ４１…第１金属膜 ４２…第２金属膜 ４５…銅膜 ５…低融点ガラス 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 ２０００…表示部 Ｍ１…第１マスク Ｍ２…第２マスク Ｓ…収納空間

Claims (4)

  1. 表裏関係にある２つの主面間を貫通している貫通孔を有する基板と、
    前記貫通孔内に配置されている貫通電極と、
    前記２つの主面のうちの少なくとも一方の主面側に、前記貫通電極と電気的に接続していて、前記貫通孔の開口を覆っている主面側電極と、
    前記貫通孔の内面と前記貫通電極との間にあり、前記内面よりも凹凸の高さが小さい面を前記貫通電極側に有する中間層と、を備え、
    前記中間層は、前記主面側電極と前記一方の主面との間まで伸びており、
    前記中間層の前記主面側電極と前記一方の主面との間まで伸びている部分の表面全域が前記主面側電極に覆われていることを特徴とするベース基板。
  2. 前記基板は、ガラス材料を含んでいる請求項１に記載のベース基板。
  3. 請求項１または２に記載のベース基板と、
    前記ベース基板に搭載されている電子部品と、
    を備えていることを特徴とする電子デバイス。
  4. 基板を準備する工程と、
    前記基板の表裏関係にある２つの主面間を貫通する貫通孔を形成する工程と、
    前記基板の一方の主面に、前記貫通孔の開口を塞ぐように流動性を有する中間層形成材料を配置し、前記基板の他方の主面側の前記貫通孔の開口を介して前記貫通孔内を減圧することで、前記中間層形成材料が前記貫通孔の内面に濡れ広がり、前記貫通孔を貫通状態としつつ前記貫通孔の内面に接合し、前記内面よりも凹凸が小さい面を表面に有する中間層を形成する工程と、
    金属材料を前記中間層に堆積させることで前記貫通孔内に貫通電極を形成する工程と、
    を含むことを特徴とするベース基板の製造方法。
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