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JP6365111B2 - 配線基板の製造方法、配線基板、素子収納用パッケージ、電子デバイス、電子機器および移動体 - Google Patents

配線基板の製造方法、配線基板、素子収納用パッケージ、電子デバイス、電子機器および移動体 Download PDF

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Description

本発明は、配線基板の製造方法、配線基板、素子収納用パッケージ、電子デバイス、電子機器および移動体に関するものである。
セラミック配線基板は、熱伝導性、耐熱性、化学的安定性等の観点において有機配線基板よりも優れているため、配線基板の高密度化を可能にし、電子機器の小型化に寄与している。
このようなセラミック配線基板は、厚さ方向に貫通する貫通配線が形成されることにより、インターポーザー基板として用いることができる。
例えば、特許文献１には、第１の基板と、第２の基板と、これらの間に設けられた中間基板とを有する積層実装構造体が開示されている。中間基板には、厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、さらには、この貫通孔内には、貫通孔の深さおよび内径よりも大きな寸法の弾性導電ボールが圧入されている。これにより、第１の基板に設けられた電極と第２の基板に設けられた電極とが、弾性導電ボールを介して電気的に接続されている。
一方、セラミック配線基板は、セラミックスに由来する優れたガス不透過性に基づき、各種デバイスのパッケージ用基板としても用いられている。
例えば、水晶等の圧電材料を用いた圧電デバイスは、圧電振動子、共振器、フィルターといった振動デバイスとして多くの分野で用いられているが、このうち、圧電振動子（振動デバイス）は、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として、電子機器類に多用されている。圧電振動子は、圧電振動片と、圧電振動片の振動領域の両主面に設けられた励振電極と、を備えているが、圧電振動子を前述したような時刻源等として用いるためには、圧電振動子を目的とする共振周波数で正確に発振させる必要がある。
ところが、圧電振動片では、材料が経時劣化したり、不純物が付着したりすることによって、周波数特性が意図せず変化することがある。そこで、圧電振動片をパッケージ内に収納し、さらにパッケージを気密封止することによって、圧電振動片の材料劣化や不純物の付着を長期にわたって抑制し、周波数特性の変化を抑えることが行われている。その一方、圧電振動片の駆動には、パッケージの内外を繋ぐ電気配線が必要になるため、パッケージには貫通配線が形成される。
このような圧電振動子用のパッケージの一部を構成する基板として、セラミック配線基板が用いられる。
そこで、圧電振動子用のセラミック配線基板に対して特許文献１に開示のセラミック配線基板を適用した場合、弾性導電ボールによってセラミック配線基板を貫通する貫通配線を形成することができる。
しかしながら、弾性導電ボールは、貫通孔内に圧入されているだけなので、貫通孔を気密封止することは困難である。
特開２００８−００４９２７号公報
本発明の目的は、低抵抗の貫通配線を有し、かつ気密性を有する配線基板、かかる配線基板を容易に製造可能な配線基板の製造方法、前記配線基板を備える素子収納用パッケージ、前記素子収納用パッケージを備える電子デバイス、ならびに、前記電子デバイスを備える電子機器および移動体を提供することにある。
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の配線基板の製造方法は、貫通電極を備える配線基板を製造する方法であって、
貫通孔が形成されたセラミック基板の前記貫通孔内に１つの粒状導電体を配置する工程と、
前記貫通孔内に、ガラス粉末を含有する組成物を供給する工程と、
前記組成物を加熱する工程と、
を有することを特徴とする。
これにより、内部抵抗が小さく導電性が高い粒状導電体および通気性が低いガラス製の封止部を備えた導電路が形成されるので、低抵抗の貫通配線を有し、かつ気密性を有する配線基板が得られる。
本発明の配線基板の製造方法では、前記粒状導電体の最大径をｄ１とし、前記貫通孔の最小径をｄ２としたとき、ｄ１／ｄ２は０．８以上１以下であることが好ましい。
これにより、粒状導電体を貫通孔内に１つだけ配置することが容易になるとともに、粒状導電体の上端部および下端部が前記封止部から露出し易くなるため、貫通電極の導電性をより高めることができる。また、粒状導電体と貫通孔との隙間の大きさを最適化することができるので、封止部の体積が、その機械的強度と気密性とを両立するのに適したものとなる。このため、貫通孔の気密性をより高めることができる。さらには、粒状導電体と貫通孔との隙間が最適化され、封止部の製造過程における毛細管現象の程度が特に大きくなるので、貫通孔内に残る通気経路をより確実に塞ぐことができ、貫通孔の気密性を特に高めることができる。
本発明の配線基板の製造方法では、前記粒状導電体の最大径をｄ１とし、前記貫通孔の最小長さをＬとしたとき、ｄ１／Ｌは０．８以上１以下であることが好ましい。
これにより、粒状導電体がセラミック基板の上面や下面から突出する確率が低くなるので、配線基板の表面の平坦性が高くなり、例えば貫通電極に連続するようにその他の電極を形成することが容易になる。
本発明の配線基板の製造方法では、前記貫通孔の体積をＶ１とし、前記粒状導電体の体積をＶ２としたとき、前記貫通孔内に供給される前記組成物の体積は、Ｖ１−Ｖ２より小さいことが好ましい。
これにより、粒状導電体の上端部および下端部が封止部から露出し易くなり、例えば貫通電極に連続するようにその他の電極を形成したとき、貫通電極とその他の電極との導電性をより高めることができる。
本発明の配線基板の製造方法では、前記ガラス粉末の構成材料は、Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２を含むガラス材料であることが好ましい。
これにより、このようなガラス材料は、金属材料やセラミックス材料との密着性が比較的高く、かつ、通気性が低いものである。このため、かかるガラス材料を含む組成物を用いることにより、気密性の高い配線基板を得ることができる。また、溶融時に十分な流動性を有するため、毛細管現象による十分な駆動力が生じ易く、貫通孔内に残る通気経路をより確実に塞ぐことができ、気密性の向上に寄与する。
本発明の配線基板の製造方法では、前記ガラス粉末の平均粒径をｄ３とし、前記貫通孔の最小径をｄ２としたとき、ｄ３／ｄ２は０．００５以上０．０２以下であることが好ましい。
これにより、貫通孔内に適当な数のガラス粉末が入り込むことができる。このため、ガラス粉末を含む組成物が加熱されたとき、この組成物やガラス粉末の溶融物が粒状導電体と貫通孔との隙間により浸透し易くなり、毛細管現象を駆動力にした通気経路の閉塞がより顕著になる。
本発明の配線基板の製造方法では、前記ガラス粉末の熱膨張係数は、２×１０−６［／℃］以上１５×１０−６［／℃］以下であり、
前記粒状導電体の熱膨張係数は、４×１０−６［／℃］以上２０×１０−６［／℃］以下であることが好ましい。
これにより、配線基板に温度変化が生じた場合でも、粒状導電体と貫通孔との間に隙間が生じ難くなる。これにより、温度変化による配線基板の気密性の低下を抑制することができる。
本発明の配線基板の製造方法では、前記粒状導電体の構成材料は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金またはＦｅ−Ｎｉ系合金であることが好ましい。
これらの合金は、熱膨張係数がセラミックス材料と特に近いため、粒状導電体と貫通孔との間で特に隙間が生じ難くなる。
本発明の配線基板は、セラミック基板と、前記セラミック基板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔内に設けられた１つの粒状導電体と、前記貫通孔を封止する封止部と、を有し、
前記封止部は、ガラス材料で構成された環状をなす部位であって、前記粒状導電体の一部が露出するように前記粒状導電体と前記貫通孔の内面との間に設けられていることを特徴とする。
これにより、低抵抗の貫通配線を有し、かつ気密性を有する配線基板が得られる。
本発明の配線基板では、さらに、前記粒状導電体の前記一部を囲むとともに、前記セラミック基板の厚さ方向において前記粒状導電体の前記一部よりも凹没している環状の凹部を有することが好ましい。
これにより、粒状導電体と電気的に接続されるように接続電極を形成したとき、粒状導電体の一部の周りを囲むように設けられた環状の凹部の中に接続電極が入り込むことによって、接続電極が粒状導電体の一部を掴むような作用が働き、粒状導電体と接続電極との密着性をより高めることができる。
本発明の配線基板では、前記封止部および前記粒状導電体は、それぞれ前記凹部の内面に露出していることが好ましい。
これにより、凹部に入り込むように接続電極を形成したとき、接続電極が封止部と粒状導電体の双方に接することになるので、例えば粒状導電体が温度等の影響で膨張したり収縮したりしても、応力が特定の箇所に集中し難くなり、粒状導電体と接続電極との接続状態が解除されてしまうのを抑制することができる。
本発明の素子収納用パッケージは、本発明の配線基板を備えることを特徴とする。
これにより、低抵抗の貫通配線を有し、かつ気密性を有する信頼性の高い素子収納用パッケージが得られる。
本発明の電子デバイスは、本発明の素子収納用パッケージと、前記素子収納用パッケージ内に収納された素子と、前記素子収納用パッケージが備える配線基板と前記素子とを電気的に接続する電気配線と、を備えることを特徴とする。
これにより、低抵抗の貫通配線を有し、かつ気密性を有する空間内に素子を収納した信頼性の高い電子デバイスが得られる。
本発明の電子デバイスでは、前記素子は、振動片であることが好ましい。
これにより、低抵抗の貫通配線を有し、かつ気密性を有する配線基板を備える信頼性の高い振動子が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備え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。
本発明の移動体は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い移動体が得られる。
本発明の電子デバイスの実施形態を適用した振動子を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す振動子が有する振動片の平面図である。 図２に示す振動子に含まれる本発明の配線基板の実施形態の部分拡大図である。 本発明の配線基板の製造方法の実施形態を含む振動子の製造方法を説明するための図（断面図）である。 本発明の配線基板の製造方法の実施形態を含む振動子の製造方法を説明するための図（断面図）である。 本発明の配線基板の製造方法の実施形態を含む振動子の製造方法を説明するための図（断面図）である。 本発明の配線基板の製造方法の実施形態を含む振動子の製造方法を説明するための図（断面図）である。 図９（ａ）は、図２に示す振動子に含まれるベース（本発明の配線基板の第１実施形態）のサンプル断面を走査型電子顕微鏡で観察した観察像の一例であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す観察像から読み取られる各部を模式的に示す図である。 本発明の電子デバイスの第２実施形態を適用した半導体装置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。 本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。
以下、本発明の配線基板の製造方法、配線基板、素子収納用パッケージ、電子デバイス、電子機器および移動体について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
［電子デバイス、素子収納用パッケージおよび配線基板］
≪第１実施形態≫
まず、本発明の電子デバイスの第１実施形態、本発明の素子収納用パッケージの第１実施形態および本発明の配線基板の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の電子デバイスの第１実施形態を適用した振動子を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す振動子が有する振動片の平面図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
図１、２に示すように、振動子１は、パッケージ１１０（本発明の素子収納用パッケージの第１実施形態）と、パッケージ１１０内に収容された振動片１９０と、を有している。
（振動片）
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、振動片１９０は、平面視形状が長方形（矩形）の板状をなす圧電基板（振動基板）１９１と、圧電基板１９１の表面に形成された導電性を有する一対の電極層１９３、１９５と、を有している。なお、図３（ａ）は、振動片１９０の上面を上方から見た平面図であり、図３（ｂ）は、振動片１９０の下面を上方から透視したときの透過図（平面図）である。
圧電基板１９１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１９１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されていることをいう。
また、圧電基板１９１は、その長手方向が水晶の結晶軸であるＸ軸と一致している。
電極層１９３は、圧電基板１９１の上面に形成された励振電極１９３ａと、圧電基板１９１の下面に形成されたボンディングパッド１９３ｂと、励振電極１９３ａとボンディングパッド１９３ｂとを電気的に接続する配線１９３ｃと、を有している。
一方、電極層１９５は、圧電基板１９１の下面に形成された励振電極１９５ａと、圧電基板１９１の下面に形成されたボンディングパッド１９５ｂと、励振電極１９５ａとボンディングパッド１９５ｂとを電気的に接続する配線１９５ｃと、を有している。
励振電極１９３ａおよび励振電極１９５ａは、圧電基板１９１を介して互いに対向して設けられ、互いにほぼ同じ形状をなしている。すなわち、圧電基板１９１を平面視したとき、励振電極１９３ａおよび励振電極１９５ａは、互いに重なるように位置し、かつ、互いの輪郭がほぼ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１９３ｂ、１９５ｂは、圧電基板１９１の下面の図３中右側の端部に互いに離間して形成されている。
なお、上記説明では、ＡＴカットの水晶素板を例に説明しているが、このカット角は特に限定されるものではなく、ＺカットやＢＴカット等であってもよい。また、圧電基板１９１の形状は、特に限定されず、二脚音叉、Ｈ型音叉、三脚音叉、くし歯型、直交型、角柱型等の形状であってもよい。
また、圧電基板１９１の構成材料は、水晶に限定されず、その他の圧電材料やシリコン等であってもよい。
さらに、振動子１は、タイミング源として用いられるものの他、圧力、加速度、角速度等の物理量を検出するセンサーとして用いられるものであってもよい。
（パッケージ）
図１および図２に示すように、パッケージ１１０は、板状のベース１２０と、下方に開口する凹部１３１を有するリッド１３０（蓋体）と、を有している。このようなパッケージ１１０では、ベース１２０によって凹部１３１が塞がれており、これにより画成された凹部１３１の内側の空間が、前述した振動片１９０を収納する収納空間Ｓとして用いられる。なお、図１では、リッド１３０の一部を切り欠いて図示している。
ベース１２０は、厚さ方向に貫通する一対の貫通孔１２１、１２２が形成されたセラミック基板１２５と、貫通孔１２１、１２２内に設けられた貫通電極１４３、１５３と、を有している。このベース１２０は、本発明の配線基板の実施形態の一例である。
セラミック基板１２５の構成材料としては、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の各種セラミックス等が挙げられる。
また、ベース１２０の上面には、一対の接続電極１４１、１５１が設けられている。一方、ベース１２０の下面には、一対の外部実装電極１４２、１５２が形成されている。
貫通孔１２１内には、前述したように、貫通電極（貫通配線）１４３が設けられており、また、貫通孔１２２内には、貫通電極（貫通配線）１５３が設けられている。貫通電極１４３を介して接続電極１４１と外部実装電極１４２とが電気的に接続され、貫通電極１５３を介して接続電極１５１と外部実装電極１５２とが電気的に接続されている。
接続電極１４１、１５１、外部実装電極１４２、１５２および貫通電極１４３、１５３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、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）等の金属元素の単体またはこれらの金属元素を含む合金や複合体等が挙げられる。
なお、貫通電極１４３、１５３については、後に詳述する。
また、ベース１２０の上面の外縁部には、図示しない枠状のメタライズ層が設けられている。このメタライズ層は、ベース１２０と後述するろう材１８０との密着性を高めるものである。これにより、ろう材１８０によるベース１２０とリッド１３０との接合強度を高めることができる。
メタライズ層の構成材料としては、ろう材１８０との密着性を高めることができるものであれば、特に限定されないが、例えば、前述した接続電極１４１、１５１等の構成材料として挙げたような金属材料が挙げられる。
リッド１３０は、板状の基部１３３と、基部１３３の下面に設けられた枠状の側壁１３４と、を有し、これにより前述した凹部１３１が形成されている。このようなリッド１３０は、例えば金属平板を箱状に加工することにより構成される。
リッド１３０の構成材料は、特に限定されず、セラミックス材料やガラス材料であってもよいが、好ましくはベース１２０の構成材料と線膨張係数が近似する金属材料とされる。したがって、ベース１２０がセラミック基板である場合、リッド１３０の構成材料としてはコバール等のＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金、４２アロイ等のＦｅ−Ｎｉ系合金等の合金を用いることが好ましい。
また、リッド１３０の側壁１３４の下面にも、必要に応じて図示しない枠状のメタライズ層が設けられている。このメタライズ層も、リッド１３０と後述するろう材１８０との密着性を高めるためのものであり、その構成材料としては、例えば、前述した接続電極１４１、１５１等の構成材料として挙げたような金属材料が挙げられる。
リッド１３０をベース１２０に対して接合する方法としては、特に限定されないが、例えば、リッド１３０をベース１２０上に載置した状態で、リッド１３０の縁部にレーザーを照射し、ろう材１８０を加熱、溶融させることによって、リッド１３０とベース１２０との間にろう材１８０を浸透させる方法が挙げられる。
ろう材１８０としては、特に限定されず、例えば、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１８０の融点は、特に限定されないが、例えば、８００℃以上１０００℃以下程度であるのが好ましい。
このようなパッケージ１１０の収納空間Ｓには、前述した振動片１９０が収納されている。収納空間Ｓに収納された振動片１９０は、一対の導電性接着剤１６１、１６２を介してベース１２０に片持ち支持されている。
導電性接着剤１６１は、接続電極１４１とボンディングパッド１９３ｂとに接触するよう設けられており、これにより、接続電極１４１とボンディングパッド１９３ｂとを電気的に接続している。同様に、導電性接着剤１６２は、接続電極１５１とボンディングパッド１９５ｂとに接触するよう設けられており、これにより、接続電極１５１とボンディングパッド１９５ｂとを電気的に接続している。すなわち、これらの導電性接着剤１６１、１６２は、パッケージ１１０内に形成された、電気配線の一部を担う。
なお、導電性接着剤１６１、１６２は、それぞれ導電性金属材料で代替することもできる。導電性金属材料としては、特に限定されないが、例えば、前述した接続電極１４１、１５１等の構成材料として挙げたような金属材料が挙げられる。
また、導電性接着剤１６１、１６２は、例えばボンディングワイヤー等で代替することもできる。
ここで、貫通電極１４３、１５３について詳述する。なお、貫通電極１４３と貫通電極１５３の構成は互いに同じであるため、以下の説明では貫通電極１４３について説明し、貫通電極１５３についての説明は省略する。
図４は、図２に示す振動子に含まれるベース（本発明の配線基板の第１実施形態）の部分拡大図である。なお、図４では、接続電極１４１や外部実装電極１４２等の図示を省略している。なお、以下の説明では、図４中の上方を「上」とし、下方を「下」として説明する。
貫通電極１４３は、粒状の導電体で構成されている。また、貫通電極１４３と貫通孔１２１の内面との隙間（粒状の導電体とベース１２０との間）には、封止部１４４が充填されている。封止部１４４により、貫通電極１４３を構成する粒状の導電体は、貫通孔１２１に対して固定されているとともに、貫通孔１２１の２つの開口間が気密封止されている。
一方、封止部１４４は、貫通電極１４３を構成する粒状の導電体の全面を覆うのではなく、貫通電極１４３の上端部１４３ａと下端部１４３ｂがそれぞれ露出するよう構成されている。したがって、貫通電極１４３の上端部１４３ａと下端部１４３ｂとの間で導通をとることができる。
また、貫通電極１４３、１５３は、それぞれ１つの粒状の導電体で構成されている。粒状の導電体は、前述したような金属材料で構成されたバルク体であるため、内部抵抗が小さく、非常に導電性が高い。このようなバルク状の金属によって貫通電極１４３、１５３を構成した結果、貫通電極１４３、１５３は非常に低抵抗なものとなる。その結果、振動子１は、優れた周波数特性と低消費電力とを両立させたものとなる。
以上、本発明の配線基板の第１実施形態を適用したベース１２０、およびそれを含むパッケージ１１０について説明したが、本発明の配線基板の実施形態は上記のものに限定されず、例えば、電気回路が形成された電気回路基板、インターポーザー基板等に適用することもできる。
［振動子の製造方法］
次に、振動子１の製造方法について説明する。併せて、本発明の配線基板の製造方法の第１実施形態としてベース１２０の製造方法について説明する。
図５〜８は、それぞれ本発明の配線基板の製造方法の第１実施形態を含む振動子の製造方法を説明するための図（断面図）である。
振動子１の製造方法は、貫通孔１２１、１２２が形成されたセラミック基板１２５の貫通孔１２１、１２２内に１つの粒状導電体１４５を配置する工程と、貫通孔１２１、１２２内にガラスペースト１４６を供給する工程と、ガラスペースト１４６を焼成（加熱）する工程と、電極を形成する工程と、振動片１９０を配置し、リッド１３０を配置する工程と、を有する。以下、各工程について順次説明する。
［１］
まず、貫通孔１２１、１２２が形成されたセラミック基板１２５を用意する（図５（ａ）参照）。
貫通孔１２１、１２２は、例えば、打ち抜き加工や切削加工等の機械加工、レーザー加工、ウォータージェット加工等により形成することができる。
次に、図５（ｂ）に示すように、貫通孔１２１、１２２内に粒状導電体１４５を１つずつ配置する。
粒状導電体１４５を配置する方法は、特に限定されないが、例えば粒状導電体１４５を１つずつ把持して貫通孔１２１、１２２内に入れる方法や、多数の粒状導電体１４５をセラミック基板１２５上で転動させることにより、粒状導電体１４５を貫通孔１２１、１２２に落下させる方法、貫通孔１２１、１２２を下方から吸引し、空気の流れを形成することによってセラミック基板１２５上に置いた粒状導電体１４５を誘引する方法等が用いられる。
［２］
次に、図５（ｃ）に示すように、セラミック基板１２５の上面にマスク２１を配置する。マスク２１は、後述する工程においてガラスペースト１４６を塗布する領域に対応する窓部を有するステンシルマスクである。ここでは、貫通孔１２１、１２２に対応する位置に窓部を有するマスク２１を用いる。
次に、図６（ｄ）に示すように、マスク２１上にガラスペースト１４６を置き、スキージ１４７でガラスペースト１４６を塗り広げる。これにより、ガラスペースト１４６が貫通孔１２１、１２２内に入り込むこととなる。なお、貫通孔１２１、１２２内には粒状導電体１４５が入れられているので、ガラスペースト１４６は貫通孔１２１、１２２内のうち、粒状導電体１４５の上方に溜まることとなる。このようにして塗布されたガラスペースト１４６は、その後、焼成されることにより収縮する。したがって、本工程で塗布されるガラスペースト１４６の塗布面積は、最終的な収縮率を踏まえて適宜設定される。
ガラスペースト１４６の粘度は、特に限定されないが、２３℃において１０ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であるのが好ましく、１００ｍＰａ・ｓ以上８０００ｍＰａ・ｓ以下であるのがより好ましい。ガラスペースト１４６の粘度を前記範囲内に設定することにより、ガラスペースト１４６の濡れ広がり性が高くなり、貫通孔１２１、１２２内にガラスペースト１４６をより確実に入り込ませることができる。また、ガラスペースト１４６の流動性が確保されるので、貫通孔１２１、１２２内に入り込んだガラスペースト１４６は、一定の大きさの隙間については充填することができる。
なお、ガラスペースト１４６の粘度は、ＪＩＳ Ｋ ７１１７に規定されたブルックフィールド形回転粘度計による見掛け粘度の測定方法に準じて測定され、Ａ形粘度計を用い、測定時のスピンドルの回転数は２０回／分とされる。
このようなガラスペースト１４６は、ガラス粉末と有機バインダーとこれらを溶解または分散させる分散媒とを含む液状組成物である。ガラスペースト１４６は、後述する焼成工程により、分散媒が揮発するとともに有機バインダーが除去され、封止部１４４を形成することができる。
なお、ガラスペースト１４６（液状組成物）としては、上記のものの他に、例えば分散媒が省略されたものであってもよい。この場合、有機バインダーの組成を適宜選択することにより、ガラス粉末を有機バインダー中に分散させることができるので、ガラス粉末と有機バインダーとでガラスペースト１４６を調製することができる。
また、ガラスペースト１４６中に添加されるガラス粉末は、１種類のものに限定されず、２種類以上が混在していてもよい。
有機バインダーとしては、例えば、エチルセルロース系樹脂、アクリル系樹脂、ニトロセルロース系樹脂が用いられる。
また、分散媒としては、例えば、ブチルカルビトールアセテート、テルピネオール、ブチルカルビトール、トルエン、キシレン等が挙げられる。
なお、ガラスペースト１４６に代えて、ガラス粉末をそのまま用いるようにしてもよい。ガラス粉末自体は、ガラスペースト１４６のような高い流動性は有していないものの、粉末形状に由来する一定の流動性を有している。このため、貫通孔１２１、１２２内にガラス粉末を入り込ませることが可能となる。そして、後述する焼成によって、ガラスペースト１４６と同様、ガラス粉末の溶融、固化を生じさせることができ、封止部１４４を形成することができる。
次に、セラミック基板１２５を表裏反転させ、図６（ｅ）に示すように、再びマスク２１を配置してガラスペースト１４６を塗り広げる。これにより、ガラスペースト１４６は貫通孔１２１、１２２内のうち、粒状導電体１４５の上方に溜まることとなる。その結果、図６（ｆ）に示すように、粒状導電体１４５の上方と下方の双方に、ガラスペースト１４６からなる膜が形成される。
［３］
次に、ガラスペースト１４６を塗布したセラミック基板１２５を焼成（加熱）する。これにより、ガラスペースト１４６中の有機バインダーおよび分散媒が除去されるとともに、ガラス粒子同士が焼結し、図７（ｇ）に示す封止部１４４が形成される。なお、この「焼結」は、固相焼結であっても液相焼結であってもよい。また、「焼結」ではなく、加熱によってガラス粉末を溶融し、その後、溶融物が固化することによって封止部１４４を形成する「溶融固化」であってもよい。
加熱方法は、特に限定されず、例えばヒーターによる加熱の他、レーザー等を利用した加熱であってもよい。
また、ガラスペースト１４６の焼成に伴い、体積収縮が生じる。このため、図６（ｆ）に示すように、貫通孔１２１、１２２からはみ出ていたガラスペースト１４６は、貫通孔１２１、１２２内に収まるとともに、粒状導電体１４５の上方および下方が露出する。なお、焼成においてガラスペースト１４６が加熱されると、ガラスペースト１４６の貫通孔１２１、１２２に対する濡れ性が向上するため、ガラスペースト１４６またはガラス粉末の溶融物は、粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２との隙間に浸透する。この浸透現象は毛細管現象を駆動力にして積極的に進行する。
さらに、粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２との隙間は、図６（ｆ）のうち、貫通孔１２１、１２２の長さ方向の中点に近いほど小さくなるため（粒状導電体１４５が真球であり、かつ、粒状導電体１４５の直径と貫通孔１２１、１２２の長さとが等しい場合）、それに呼応して毛細管現象も貫通孔１２１、１２２の長さ方向の中点に近いほど強くなると考えられる。したがって、ガラスペースト１４６が焼成されると、ガラスペースト１４６やガラス粉末の溶融物は、この貫通孔１２１、１２２の長さ方向の中点を中心に集まることとなる。したがって、焼成が進行するにつれて、当初はガラスペースト１４６の膜で覆われていた粒状導電体１４５が徐々に露出する。その結果、図７（ｇ）に示すように、粒状導電体１４５の上端部と下端部とが露出するとともに、それ以外の部位は封止部１４４で覆われることになる。
以上のようにして粒状導電体１４５が貫通孔１２１、１２２に固定された結果、粒状導電体１４５は貫通電極１４３、１５３となる。そして、ベース１２０（本発明の配線基板の第１実施形態）が得られる。なお、ベース１２０では、貫通電極１４３、１５３によって厚さ方向の通電が可能になっており、また、封止部１４４によって貫通孔１２１、１２２の気密封止が実現されている。
［４］
次に、図７（ｈ）に示すように、ベース１２０の上面にマスク２２を配置する。マスク２２は、後述する工程において接続電極１４１、１５１を形成する領域に対応する窓部を有するステンシルマスクである。
次に、図７（ｈ）に示すように、マスク２２上に導電ペースト１４８を置き、スキージ１４７で導電ペースト１４８を塗り広げる。これにより、導電ペースト１４８の膜が貫通電極１４３、１５３の上方に形成されることとなる。この際、前述したように、貫通電極１４３、１５３の上端部および下端部は、それぞれ封止部１４４から露出しているので、形成された導電ペースト１４８は貫通電極１４３、１５３に接することとなる。
このような導電ペースト１４８は、導電性材料の粉末と有機バインダーとこれらを溶解または分散させる分散媒とを含む液状組成物である。導電ペースト１４８は、後述する焼成工程により、分散媒が揮発するとともに有機バインダーが除去され、導電膜が形成される。
次に、ベース１２０を表裏反転させ、図７（ｉ）に示すように、再びマスク２２を配置して導電ペースト１４８を塗り広げる。これにより、導電ペースト１４８の膜が貫通電極１４３、１５３の上方に形成されることとなる。
その後、導電ペースト１４８の膜を形成したセラミック基板１２５を焼成（加熱）する。これにより、導電ペースト１４８中の有機バインダーおよび分散媒が除去されるとともに、ガラス粒子同士が焼結し、図８（ｊ）に示すように、接続電極１４１、１５１および外部実装電極１４２、１５２が形成される。
なお、接続電極１４１、１５１および外部実装電極１４２、１５２の形成方法は、上記の方法に限定されない。例えば、電解めっき法、無電解めっき法のような各種めっき法、真空蒸着法、スパッタリング法のような各種蒸着法により形成することもできる。
［５］
次に、接続電極１４１、１５１上に導電性接着剤１６１、１６２を載置する。続いて、図８（ｋ）に示すように、導電性接着剤１６１、１６２上に振動片１９０を載置する。
次に、ベース１２０上に図示しないメタライズ層を形成する。同様に、リッド１３０の側壁１３４の下端面にも図示しないメタライズ層を形成する。なお、これらのメタライズ層は、本工程よりも前に形成されていてもよい。また、メタライズ層は、必要に応じて設けるようにすればよく、リッド１３０の構成材料が金属材料の場合、省略することもできる。
次に、ベース１２０上にリッド１３０を配置し、ろう材１８０を介してベース１２０とリッド１３０とをろう付けする。これにより、リッド１３０の凹部１３１内が封じ切られ、外部から隔離される。これにより、振動子１が得られる。なお、この際、作業環境を不活性ガスで満たしたり、減圧下に置いたりすることで、収納空間Ｓを不活性ガス充填状態や減圧状態に保つことができる。その結果、振動片１９０の経時劣化を抑制することができる。
このようにして製造された振動子１は、前述したように、バルク状の金属によって貫通電極１４３、１５３が構成されているため、貫通電極１４３、１５３の電気抵抗を十分に低減することができる。このため、振動子１において、優れた周波数特性と低消費電力とを両立させることができる。
また、封止部１４４は、その製造過程で毛細管現象を利用しているため、自ずと、小さい隙間まで浸透することができる。このため、通気経路となり得る隙間が封止部１４４によって確実に塞がれることとなり、パッケージ１１０の気密性を特に高めることができる。加えて、封止部１４４は、有機材料に比べて通気性の低いガラス材料で構成されているため、パッケージ１１０の気密性はさらに高くなる。
さらに、毛細管現象を利用することで、ガラスペースト１４６の膜は、焼成前と焼成後とで体積変化が大きくなる。このため、ガラスペースト１４６を塗布する際には、粒状導電体１４５を覆うように、大雑把に塗布したとしても、その後、焼成によってガラスペースト１４６を確実に収縮させることができるので、それによって粒状導電体１４５の上端部と下端部とが露出させ易くなる。このため、追加の工程等を介することなく、粒状導電体１４５の接点となる部位を形成することができる。
したがって、本実施形態に係る振動子１は、周波数特性が経時的に変化し難く、安定した出力が可能なものとなる。また、本発明の配線基板の製造方法によれば、このような振動子１を効率よく製造することができる。
ここで、振動子１において上述したような厚さ方向の導電性と気密性とを両立させるためには、ベース１２０において粒状導電体１４５の外径や貫通孔１２１、１２２の内径等を最適化することが好ましい。
具体的には、図４に示すように、粒状導電体１４５の最大径をｄ１とし、貫通孔１２１、１２２の最小径をｄ２としたとき、ｄ１／ｄ２は０．８以上１以下であるのが好ましく、０．８５以上０．９７以下であるのがより好ましい。ｄ１／ｄ２を前記範囲内に設定することにより、粒状導電体１４５を貫通孔１２１、１２２内に１つだけ配置することが容易になるとともに、粒状導電体１４５の上端部および下端部が封止部１４４から露出し易くなるため、貫通電極１４３、１５３の導電性をより高めることができる。また、粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２との隙間の大きさを最適化することができるので、封止部１４４の体積が、その機械的強度と気密性とを両立するのに適したものとなる。このため、貫通孔１２１、１２２の気密性をより高めることができる。さらには、粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２との隙間が最適化され、封止部１４４の製造過程における毛細管現象の程度が特に大きくなるので、貫通孔１２１、１２２内に残る通気経路をより確実に塞ぐことができ、貫通孔１２１、１２２の気密性を特に高めることができる。
なお、ｄ１／ｄ２が前記下限値を下回ると、貫通孔１２１、１２２の内径に比べて粒状導電体１４５の外径が小さくなり過ぎるので、粒状導電体１４５の上端部および下端部が封止部１４４から露出し難くなり、接続電極１４１、１５１と粒状導電体１４５との導電性や外部実装電極１４２、１５２と粒状導電体１４５との導電性が低下するおそれがある。一方、ｄ１／ｄ２が前記上限値を上回ると、貫通孔１２１、１２２の内径に比べて粒状導電体１４５の外径が大きくなるので、貫通孔１２１、１２２内に粒状導電体１４５が入らないおそれがある。
なお、粒状導電体１４５の最大径とは、１つの粒状導電体１４５において取り得る最大の直径のことをいい、投影像における最大長さとして求めることができる。
また、貫通孔１２１、１２２の最小径とは、各貫通孔１２１、１２２をその軸線に対して直交する面で切断したとき、断面において取り得る最小の内径のことをいう。
また、粒状導電体１４５の最大径をｄ１とし、貫通孔１２１、１２２の最小長さをＬとしたとき、ｄ１／Ｌは０．８以上１以下であるのが好ましく、０．８５以上０．９７以下であるのがより好ましい。ｄ１／Ｌを前記範囲内に設定することにより、粒状導電体１４５がセラミック基板１２５の上面や下面から突出する確率が低くなるので、ベース１２０の表面の平坦性が高くなり、接続電極１４１、１５１や外部実装電極１４２、１５２の形成し易くなる。
なお、ｄ１／Ｌが前記下限値を下回ると、貫通孔１２１、１２２の長さに比べて粒状導電体１４５の外径が小さくなり過ぎるので、粒状導電体１４５の上端部および下端部が封止部１４４から露出し難くなり、接続電極１４１、１５１と粒状導電体１４５との導電性や外部実装電極１４２、１５２と粒状導電体１４５との導電性が低下するおそれがある。一方、ｄ１／Ｌが前記上限値を上回ると、貫通孔１２１、１２２の長さに比べて粒状導電体１４５の外径が大きくなるので、貫通孔１２１、１２２から粒状導電体１４５がはみ出すおそれがある。
なお、貫通孔１２１、１２２の最小長さとは、各貫通孔１２１、１２２が取り得る最小の長さのことをいう。
また、粒状導電体１４５の最大径ｄ１は、貫通孔１２１、１２２の最小径ｄ２はもちろん、最小長さＬにも応じて適宜設定されるが、２０μｍ以上２０００μｍ以下であるのが好ましく、５０μｍ以上１０００μｍ以下であるのがより好ましい。
また、貫通孔１２１、１２２の体積をＶ１とし、粒状導電体１４５の体積をＶ２としたとき、貫通孔１２１、１２２に供給されるガラスペースト１４６の体積は、Ｖ１−Ｖ２より小さいことが好ましく、０．９×（Ｖ１−Ｖ２）より小さいことがより好ましい。ガラスペースト１４６の体積を前記範囲内に設定することにより、粒状導電体１４５の上端部および下端部が封止部１４４から露出し易くなり、接続電極１４１、１５１と粒状導電体１４５との導電性や外部実装電極１４２、１５２と粒状導電体１４５との導電性をより高めることができる。
また、ガラスペースト１４６に含まれるガラス粉末は、その構成材料がガラス材料である粉末であれば、いかなるものであってもよいが、Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２を含むガラス材料であるのが好ましく、特にシリカガラス、ホウケイ酸塩ガラスおよびリン酸亜鉛ガラスのうちのいずれかであるのがより好ましく、ホウケイ酸塩ガラスがさらに好ましい。このようなガラス材料は、金属材料やセラミックス材料との密着性が比較的高く、かつ、通気性が低いものである。このため、かかるガラス材料を含むガラスペースト１４６を用いることにより、気密性の高いパッケージ１１０を得ることができる。また、溶融時に十分な流動性を有するため、毛細管現象による十分な駆動力が生じ易く、貫通孔１２１、１２２内に残る通気経路をより確実に塞ぐことができる。
なお、ガラス粉末には、さらに、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３等が含まれていてもよい。
一方、ガラスペースト１４６に含まれるガラス粉末の平均粒径をｄ３とし、貫通孔１２１、１２２の最小径ｄ２としたとき、ｄ３／ｄ２は０．００５以上０．０２以下であるのが好ましく、０．００７以上０．０１５以下であるのがより好ましい。ｄ３／ｄ２を前記範囲内に設定することで、貫通孔１２１、１２２内に適当な数のガラス粉末が入り込むことができる。このため、ガラスペースト１４６が焼成されたとき、ガラスペースト１４６やガラス粉末の溶融物が粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２との隙間により浸透し易くなり、毛細管現象を駆動力にした通気経路の閉塞がより顕著になる。
なお、ガラス粉末の平均粒径は、ガラス粒子１００個についての投影像を観察し、その投影像と同じ面積を持つ円の直径（投影面積円相当径）の平均値として求めることができる。
また、ガラスペースト１４６に含まれるガラス粉末（封止部１４４）の熱膨張係数は、２×１０−６［／℃］以上１５×１０−６［／℃］以下であり、粒状導電体１４５（貫通電極１４３、１５３）の熱膨張係数は、４×１０−６［／℃］以上２０×１０−６［／℃］以下であるのが好ましい。ガラス粉末や粒状導電体１４５の熱膨張係数をそれぞれ前記範囲内に設定することで、ベース１２０に温度変化が生じた場合でも、粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２との間に隙間が生じ難くなる。これにより、温度変化によるパッケージ１１０の気密性の低下を抑制することができる。
なお、この熱膨張係数は、温度３０℃から３００℃の範囲内におけるものである。
また、ガラス粉末の平均粒径ｄ３は、０．１μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましく、０．３μｍ以上１０μｍ以下であるのがより好ましい。ガラス粉末の平均粒径ｄ３が前記下限値を下回ると、ガラス粉末の構成材料や隙間の大きさにもよるが、ガラス粉末が凝集し易くなり、小さな隙間に入り込み難くなる。一方、ガラス粉末の平均粒径ｄ３が前記上限値を上回ると、ガラス粉末の構成材料や隙間の大きさにもよるが、ガラス粉末が隙間に入り込み難くなる。
また、ガラス粉末のガラス転移点は、特に限定されないものの、２５０℃以上５７０℃以下であるのが好ましく、３００℃以上５００℃以下であるのがより好ましい。
さらに、ガラス粉末の軟化点も、特に限定されないものの、３００℃以上６５０℃以下であるのが好ましく、３３０℃以上６００℃以下であるのがより好ましい。
ガラス粉末の熱特性が上述したような範囲であれば、ガラスが溶融したときに十分な流動性を有するとともに、加熱時に粒状導電体１４５やセラミックス材料に対する熱影響が抑えられるため、貫通電極１４３、１５３の導電性と気密性とを両立させる観点から有効である。
また、粒状導電体１４５の構成材料には、導電性を優先した場合、例えば前述した接続電極１４１、１５１等の構成材料が用いられるが、一方、セラミック基板１２５との熱膨張差を考慮した場合には、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金またはＦｅ−Ｎｉ系合金が好ましく用いられる。これらの合金は、熱膨張係数がセラミックス材料と特に近いため、粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２との間で特に隙間が生じ難くなる。このため、例えば振動子１に熱衝撃が加わった場合でも、貫通電極１４３、１５３の導電性と気密性とを維持し続けることができる。その結果、過酷な環境下でも高い信頼性を有する振動子１が得られる。
なお、粒状導電体１４５の内部の一部が、非導電性の材料で構成されていてもよい。非導電性の材料としては、例えば、セラミック材料、ガラス材料、有機材料、非導電性金属材料等が挙げられる。
また、粒状導電体１４５の表面が導電性の材料で被覆されていてもよい。この導電性の材料としては、前述した接続電極１４１、１５１等の構成材料が挙げられる。また、この導電性の材料として耐候性に優れた材料を用いることで、粒状導電体１４５の導電性をあまり低下させることなく耐候性を高めることができる。耐候性に優れた材料としては、例えば、金、白金、チタン、アルミニウム、マグネシウム等の単体またはそれらを含む化合物や混合物が挙げられる。
また、粒状導電体１４５の形状は、粒状であれば、必ずしも真球でなくてもよい。例えば、回転楕円体のような球状であってもよく、台形を上底および下底を垂直二等分する軸線で回転した台形回転体や、円柱、角柱のような柱状体、円錐、角錐のような錐体、各種の多面体であってもよく、任意の異形状であってもよい。しかしながら、毛細管現象の起こり易さ、粒状導電体１４５の形状に依存する封止部１４４の形状、貫通孔１２１、１２２への粒状導電体１４５の配置の容易性等を考慮すると、球状であるのが好ましく、真球に近い形状であるのがより好ましい。特に、ガラス粉末が焼結したり溶融固化したりする際には、体積収縮を伴うが、このとき、毛細管現象が起こっている領域に集まるように収縮すると考えられる。そして、粒状導電体１４５が球状をなしていることで、ガラス粉末が充填される粒状導電体１４５と貫通孔１２１、１２２の内壁との隙間の横断面積は、必然的に、この毛細管現象が起こる領域に向かって徐々に小さくなる。このため、溶融したガラス粉末が隙間の奥から順次充填され易くなり、特に気密性に優れた封止部１４４を形成することができる。
なお、封止部１４４は、貫通孔１２１、１２２や粒状導電体１４５の形状に応じて適宜設定され、特に限定されないが、環状をなしているのが好ましく、円環状をなしているのがより好ましい。封止部１４４がこのような形状をなしていると、貫通孔１２１、１２２と粒状導電体１４５との隙間を埋めつつ、粒状導電体１４５の上端部と下端部とを露出させ易くなる。このため、貫通電極１４３、１５３は、導電性と気密性とをより確実に両立させることができる。
また、封止部１４４が環状をなしている場合、その軸方向の両端は、貫通孔１２１、１２２の両開口部に位置することとなる。
図９（ａ）は、図２に示す振動子に含まれるベース（本発明の配線基板の第１実施形態）のサンプル断面を走査型電子顕微鏡で観察した観察像の一例であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す観察像から読み取られる各部を模式的に示す図である。
図９に示すように、封止部１４４は、貫通孔１２１と粒状導電体１４５との隙間を埋めるように設けられ、軸方向（図９の上下方向）に長い環状（筒状）をなしている。
また、粒状導電体１４５は、封止部１４４で囲まれているとともに、その上端部（一部）１４５１が封止部１４４から露出している。
さらに、図９に封止部１４４のうち、その上端は、セラミック基板１２５の上面と粒状導電体１４５の表面とを接続するような傾斜面１４４１となっている。また、この傾斜面１４４１と粒状導電体１４５の表面との接続箇所は、粒状導電体１４５の上端よりも下方である。粒状導電体１４５のうち、この接続箇所よりも上方に位置する部分が、前述した封止部１４４から露出している上端部１４５１に相当する。
ここで、図９に示す封止部１４４の傾斜面１４４１は、セラミック基板１２５の上面から粒状導電体１４５の上端部１４５１に向かって下降するように構成されている。このため、貫通孔１２１の内面と粒状導電体１４５との隙間には、傾斜面１４４１と上端部１４５１とで形作られる環状の凹部１４９が形成されることとなる。換言すれば、この環状の凹部１４９は、粒状導電体１４５の上端部１４５１を囲むように設けられ、セラミック基板１２５の厚さ方向において粒状導電体１４５の上端部１４５１よりも凹没している。
このような環状の凹部１４９を設けることにより、例えば、図２に示すように、貫通電極１４３（粒状導電体１４５）と電気的に接続されるように接続電極１４１や外部実装電極１４２を形成したとき、貫通電極１４３と接続電極１４１および外部実装電極１４２との密着性をより高めることができる。これにより、貫通電極１４３と接続電極１４１および外部実装電極１４２との接続抵抗の減少を図ることができ、ベース１２０の導電性をより高めることができる。なお、このような効果は、粒状導電体１４５の上端部１４５１の周りを囲むように環状の凹部１４９が設けられ、その中に接続電極１４１や外部実装電極１４２が入り込むことによって、接続電極１４１や外部実装電極１４２が粒状導電体１４５の上端部１４５１を掴むような作用が働いているためであると考えられる。特に、接続電極１４１や外部実装電極１４２を形成する際に材料の体積収縮を伴う場合には、この掴む作用がより強く働き、密着性の向上に寄与すると考えられる。また、環状の凹部１４９と接続電極１４１や外部実装電極１４２との間に、いわゆるアンカー効果が生じて、密着力が増していることが考えられる。
さらに、環状の凹部１４９には、封止部１４４の傾斜面１４４１と粒状導電体１４５の上端部１４５１とが露出している。このため、凹部１４９に接続電極１４１や外部実装電極１４２が入り込んだとき、これらが傾斜面１４４１と上端部１４５１の双方に接することとなる。これにより、例えば粒状導電体１４５が温度等の影響で膨張したり収縮したりしても、応力が特定の箇所に集中し難くなり、粒状導電体１４５と接続電極１４１および外部実装電極１４２との接続状態が解除されてしまうのを抑制することができる。
なお、傾斜面１４４１は、封止部１４４を形成する際に、構成材料の収縮を利用すれば容易に形成可能である。このようなプロセスで形成した場合、傾斜面１４４１は、いわゆるフィレットと呼ばれる、図９の下方に凸の湾曲した曲面になり易い。かかる曲面を有する傾斜面１４４１は、図９の上方に凸の湾曲した曲面に比べて、凹部１４９の底部の体積を大きくすることができる。このため、凹部１４９に入り込む接続電極１４１や外部実装電極１４２の体積を大きくし、接続電極１４１や外部実装電極１４２によって粒状導電体１４５の上端部１４５１を掴むような作用をより増強することができる。
この凹部１４９の深さは、特に限定されないが、粒状導電体１４５の上端部１４５１の頂部から凹部１４９の最深部までの距離をＤとしたとき、Ｄ／ｄ１が０．０２以上０．３以下程度であるのが好ましく、０．０５以上０．２５以下程度であるのがより好ましい。凹部１４９の深さを前記範囲内に設定することにより、接続電極１４１や外部実装電極１４２が粒状導電体１４５の上端部１４５１を掴むのに十分な深さが確保されるとともに、封止部１４４の厚さも確保され十分な気密性を担保することができる。したがって、凹部１４９の深さが前記下限値を下回ると、接続電極１４１や外部実装電極１４２と粒状導電体１４５の上端部１４５１との接触範囲を十分に広く確保することができないので、粒状導電体１４５の大きさによっては密着力が低下し、導電性を十分に高められないおそれがある。一方、凹部１４９の深さが前記上限値を上回ると、その分、封止部１４４の厚さが薄くなるため、貫通孔１２１の内面と粒状導電体１４５との隙間の大きさによっては、ベース１２０の気密性を十分に高められないおそれがある。
≪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、本発明の素子収納用パッケージの第２実施形態および本発明の配線基板の第２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２実施形態を適用した半導体装置を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１０の上方を「上」といい、下方を「下」という。
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１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。また、図において、前述した実施形態と同様の事項については、同一符号を付している。
図１０に示すように、半導体装置３は、パッケージ１１０（本発明の素子収納用パッケージの第２実施形態）と、パッケージ１１０内に収容された半導体素子３９０と、を有している。
半導体素子３９０は、例えばシリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ガリウムヒ素のような各種半導体材料で構成された素子であり、いかなる素子であってもよい。例えば、集積回路素子（ＩＣ）、大規模集積回路素子（ＬＳＩ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）のような能動素子であっても、抵抗やコンデンサーのような受動素子であってもよい。また、１つのパッケージ１１０内に複数の半導体素子３９０、あるいは、１つの半導体素子３９０と他の素子とが混載されていてもよい。
このような半導体素子３９０は、特に高周波回路に組み込まれるとき、水分や異物等の影響を受け易い傾向がある。このため、半導体素子３９０を気密性の高いパッケージ１１０内に収容することにより、半導体装置３の信頼性の向上を図ることができる。
このような半導体素子３９０は、素子本体３９１と、素子本体３９１の上面に設けられた２つのパッド３９２、３９２と、を備えている。
パッケージ１１０は、第１実施形態と同様、ベース１２０と、リッド１３０と、を有している。また、ベース１２０は、セラミック基板１２５と、貫通電極１４３、１５３と、接続電極１４１、１５１と、外部実装電極１４２、１５２と、を有している。
そして、半導体素子３９０の２つのパッド３９２、３９２と接続電極１４１、１５１とがそれぞれボンディングワイヤー３９５を介して電気的に接続されている。
このような半導体装置３においても、第１実施形態に係る振動子１と同様の作用、効果が得られる。すなわち、ベース１２０は、貫通配線の導電性が高く、かつ、気密性が高いものとなる。このため、本発明の配線基板の製造方法によれば、信頼性の高いパッケージ１１０および半導体装置３を得ることができる。
［電子機器］
次いで、本発明の電子デバイスを備える電子機器（本発明の電子機器）について、図１１〜１３に基づき、詳細に説明する。
図１１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１００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振動子１が内蔵されている。
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１００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振動子１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）等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、シャッターボタン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、デー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振動子１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１１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１２の携帯電話機、図１３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、ページャー、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）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
［移動体］
次に、本発明の電子デバイスを備える移動体（本発明の移動体）について説明する。
図１４は、本発明の移動体の一例としての自動車を概略的に示す斜視図である。自動車１５００には、振動子１が搭載されている。振動子１は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム(ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System)、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。
以上、本発明について、好適な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。
例えば、前述した素子収納用パッケージ内に収納される素子は、振動片や半導体素子に限定されず、光素子、電気素子、電子素子、機械素子（ＭＥＭＳを含む。）、熱素子、化学素子等、いかなる機能素子であってもよい。
また、本発明においては、上述した実施形態に任意の構成物が付加されていてもよく、各実施形態が適宜組み合わされていてもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．サンプルの製造
（実施例１）
［１］まず、貫通孔が４つ形成されたセラミック基板を用意し、貫通孔内に球状導電体を１つずつ配置した。このとき、セラミック基板の下面側を減圧し、上面側に球状導電体を多数流し込むことにより、貫通孔への球状導電体の配置を誘導するようにした。以下、セラミック基板と球状導電体の諸条件について列挙する。なお、用意したセラミック基板には、あらかじめ、外縁部に沿ってメタライズ層を形成しておいた。
＜セラミック基板の諸条件＞
・材質 ：アルミナ
・大きさ ：縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ
・貫通孔の数 ：４つ
・貫通孔の最小径 ：２１０μｍ
・貫通孔の最小長さ：２００μｍ
・貫通孔の体積 ：７．２１×１０−３ｍｍ３（Ｖ１）
・熱膨張係数 ：６．９×１０−６／℃
＜球状導電体の諸条件＞
・材質 ：Ｃｕ
・最大径 ：２００μｍ
・体積 ：３．９４×１０−３ｍｍ３（Ｖ２）
・熱膨張係数 ：１６．７×１０−６／℃
［２］次に、セラミック基板の上面にマスクを配置し、ガラスペースト（液状組成物）を塗布した。続いて、セラミック基板を反転させ、再び上面にマスクを配置し、ガラスペーストを塗布した。以下、使用したガラスペーストの諸条件について列挙する。
＜ガラスペーストの諸条件＞
・ガラス粉末の構成材料 ：ＺｎＯ・Ｂ２Ｏ３・ＳｉＯ２系ガラス
・ガラス粉末の熱膨張係数：７×１０−６／℃
・ガラス粉末の平均粒径 ：１．５μｍ
・ガラスペーストの体積 ：Ｖ２−Ｖ１より少ない
［３］次に、ガラスペーストを塗布したセラミック基板を焼成した。これにより、ガラス粒子同士を焼結させ、封止部を得た。
ここで、封止部を観察すると、球状導電体の頂部よりも凹没していることが認められた。そこで、セラミック基板の厚さ方向において、凹部の最深部と球状導電体の頂部との距離（凹部の深さ）を求めた。
＜封止部の諸条件＞
・凹部の深さ ：２５μｍ
［４］次に、セラミック基板の上面にマスクを配置し、導電ペースト（Ｃｕペースト）を塗布した。続いて、セラミック基板を反転させ、再び上面にマスクを配置し、導電ペーストを塗布した。そして、塗布した導電ペーストを焼成し、電極等を形成した。以上のようにして貫通電極を備えるサンプルを得た。
（実施例２）
球状導電体の材質をＦｅ−Ｎｉ合金に変更した以外は、実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。なお、球状導電体の諸条件は、以下の通りである。
＜球状導電体の諸条件＞
・材質 ：Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）
・最大径 ：１８０μｍ
・体積 ：２．８７×１０−３ｍｍ３
・熱膨張係数 ：４．８×１０−３／℃
（実施例３）
ガラス粉末の構成材料を下記のガラスに変更した以外は、実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。なお、ガラスペーストの諸条件は、以下の通りである。
＜ガラスペーストの諸条件＞
・ガラス粉末の構成材料 ：ＳｉＯ２・Ｂ２Ｏ３・Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３系ガラス
・ガラス粉末の熱膨張係数：３×１０−３／℃
・ガラス粉末の平均粒径 ：１．５μｍ
（実施例４〜１３）
セラミック基板、球状導電体、凹部およびガラス粉末の条件を表１のように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。
（実施例１４）
球状導電体の材質をＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金に変更した以外は、実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。なお、球状導電体の諸条件は、以下の通りである。
＜球状導電体の諸条件＞
・材質 ：Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）
・最大径 ：２０５μｍ
・体積 ：４．２５×１０−３ｍｍ３
・熱膨張係数 ：４．７×１０−３／℃
（実施例１５〜２０）
セラミック基板、球状導電体、凹部およびガラス粉末の条件を表１のように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。
（実施例２１〜２４）
セラミック基板、球状導電体、凹部およびガラス粉末の条件を表１のように変更した以外は、それぞれ実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。
（実施例２５）
ガラスペーストに代えてガラス粉末を用い、ガラスペーストを塗布する作業に代えてガラス粉末を敷き詰める作業を行うようにした以外は、実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。
（実施例２６〜２８）
セラミック基板、球状導電体、凹部およびガラス粉末の条件を表１のように変更した以外は、それぞれ実施例２５と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。
（比較例１）
工程［１］〜［３］の代わりに、貫通孔を導電ペースト（Ｃｕペースト）で埋めて焼成する工程を経るようにした以外は、実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。なお、導電ペースト中のＣｕ粉末の平均粒径は２．５μｍであった。
（比較例２）
貫通孔内に、２つ以上の球状導電体、すなわち貫通孔の最小径に比べて平均粒径が十分に小さい金属粉末を詰めるようにして配置した以外は、実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。使用した球状導電体の諸条件について以下に列挙する。
＜球状導電体の諸条件＞
・材質 ：Ｃｕ
・最大径 ：３０μｍ
・体積 ：１．３３×１０−５ｍｍ３
・熱膨張係数 ：１６．７×１０−６／℃
（比較例３）
貫通孔内に、２つ以上の球状導電体、すなわち貫通孔の最小径に比べて非常に小さい金属粉末を詰めるようにして配置した以外は、実施例２と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。使用した球状導電体の諸条件について以下に列挙する。
＜球状導電体の諸条件＞
・材質 ：Ｆｅ−Ｎｉ合金（４２アロイ）
・最大径 ：４０μｍ
・体積 ：３．１５×１０−５ｍｍ３
・熱膨張係数 ：４．８×１０−３／℃
（比較例４）
貫通孔内に、２つ以上の球状導電体、すなわち貫通孔の最小径に比べて非常に小さい金属粉末を詰めるようにして配置した以外は、実施例２と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。使用した球状導電体の諸条件について以下に列挙する。
＜球状導電体の諸条件＞
・材質 ：Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（コバール）
・最大径 ：５０μｍ
・体積 ：６．１６×１０−５ｍｍ３
・熱膨張係数 ：４．７×１０−３／℃
（比較例５）
貫通孔内に、１つの球状導電体を圧入するようにして配置した以外は、実施例１と同様にして貫通電極を備えるサンプルを得た。使用した球状導電体の諸条件について表１に示す。
以上、各実施例および各比較例における貫通電極を備えるサンプルの製造条件を表１および表２に示す。
Figure 0006365111
Figure 0006365111
２．サンプルの評価
２．１ 導電性の評価
まず、各実施例および各比較例で得られたサンプルについて、−４０℃から８５℃（各３０分）を１サイクルとして、これを１００サイクル繰り返す熱衝撃試験を行った。
次いで、温度８５℃、湿度８０〜８５％の環境下にサンプルを５００時間放置する高温高湿試験を行った。
その後、貫通電極の抵抗値を四端子法により測定した。そして、以下の評価基準にしたがって導電性を評価した。なお、測定には、デジタルマルチメーターを用い、印加電流は１ｍＡとした。
＜導電性の評価基準＞
◎：抵抗値が非常に小さい（５ｍΩ未満）
○：抵抗値がやや小さい（５ｍΩ以上５０ｍΩ未満）
△：抵抗値がやや大きい（５０ｍΩ以上１００ｍΩ未満）
×：抵抗値が非常に大きい（１００ｍΩ以上）
また、上記のサンプルとは別のサンプルを用意し、再び、−４０℃から８５℃（各３０分）を１サイクルとして、これを１０００サイクル繰り返す熱衝撃試験を行った。
次いで、温度８５℃、湿度８０〜８５％の環境下にサンプルを５００時間放置する高温高湿試験を行った。
その後、貫通電極の抵抗値を四端子法により測定した。そして、上記の導電性の評価基準にしたがって導電性を評価した。なお、測定には、デジタルマルチメーターを用い、印加電流は１ｍＡとした。
さらに、上記のサンプルとは別のサンプルを用意し、再び、−４０℃から８５℃（各３０分）を１サイクルとして、これを１００００サイクル繰り返す熱衝撃試験を行った。
次いで、温度８５℃、湿度８０〜８５％の環境下にサンプルを５００時間放置する高温高湿試験を行った。
その後、貫通電極の抵抗値を四端子法により測定した。そして、上記の導電性の評価基準にしたがって導電性を評価した。なお、測定には、デジタルマルチメーターを用い、印加電流は１ｍＡとした。
２．２ 気密性の評価
次に、２．１の評価を終えた各実施例および各比較例で得られたサンプルについて、リークディテクター（真空法）により気密性を測定した。そして、以下の評価基準にしたがって気密性を評価した。なお、リーク（漏れ）の検出にはヘリウムガスを用いた。
＜気密性の評価基準＞
◎：リーク量が特に小さい（１×１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ未満）
○：リーク量がやや小さい（１×１０−８Ｐａ・ｍ３／ｓ以上１×１０−６Ｐａ・ｍ３／ｓ未満）
△：リーク量がやや大きい（１×１０−６Ｐａ・ｍ３／ｓ以上１×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓ未満）
×：リーク量が特に大きい（１×１０−４Ｐａ・ｍ３／ｓ以上）
以上の評価結果を表３に示す。
Figure 0006365111
表３から明らかなように、各実施例で得られたサンプルでは、貫通電極の導電性と気密性との両立が図られていた。
一方、各比較例で得られたサンプルでは、気密性が低い評価結果が求められた。
以上のことから、本発明によれば、導電性と気密性とを兼ね備えた配線基板を製造し得ることが認められた。
１…振動子
３…半導体装置
１００…表示部
１１０…パッケージ
１２０…ベース
１２１…貫通孔
１２２…貫通孔
１２５…セラミック基板
１３０…リッド
１３１…凹部
１３３…基部
１３４…側壁
１４１…接続電極
１４２…外部実装電極
１４３…貫通電極
１４３ａ…上端部
１４３ｂ…下端部
１４４…封止部
１４４１…傾斜面
１４５…粒状導電体
１４５１…上端部
１４６…ガラスペースト
１４７…スキージ
１４８…導電ペースト
１４９…凹部
１５１…接続電極
１５２…外部実装電極
１５３…貫通電極
１６１…導電性接着剤
１６２…導電性接着剤
１８０…ろう材
１９０…振動片
１９１…圧電基板
１９３…電極層
１９３ａ…励振電極
１９３ｂ…ボンディングパッド
１９３ｃ…配線
１９５…電極層
１９５ａ…励振電極
１９５ｂ…ボンディングパッド
１９５ｃ…配線
２１…マスク
２２…マスク
３９０…半導体素子
３９１…素子本体
３９２…パッド
３９５…ボンディングワイヤー
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…シャッターボタン
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
１５００…自動車
Ｓ…収納空間

Claims (16)

  1. 貫通電極を備える配線基板を製造する方法であって、
    貫通孔が形成されたセラミック基板の前記貫通孔内に１つの粒状導電体を配置する工程と、
    前記貫通孔内に、ガラス粉末を含有する組成物を供給する工程と、
    前記組成物を加熱する工程と、
    を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
  2. 前記粒状導電体の最大径をｄ１とし、前記貫通孔の最小径をｄ２としたとき、ｄ１／ｄ２は０．８以上１以下である請求項１に記載の配線基板の製造方法。
  3. 前記粒状導電体の最大径をｄ１とし、前記貫通孔の最小長さをＬとしたとき、ｄ１／Ｌは０．８以上１以下である請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
  4. 前記貫通孔の体積をＶ１とし、前記粒状導電体の体積をＶ２としたとき、前記貫通孔内に供給される前記組成物の体積は、Ｖ１−Ｖ２より小さい請求項３に記載の配線基板の製造方法。
  5. 前記ガラス粉末の構成材料は、Ｂ２Ｏ３およびＳｉＯ２を含むガラス材料である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
  6. 前記ガラス粉末の平均粒径をｄ３とし、前記貫通孔の最小径をｄ２としたとき、ｄ３／ｄ２は０．００５以上０．０２以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
  7. 前記ガラス粉末の熱膨張係数は、２×１０−６［／℃］以上１５×１０−６［／℃］以下であり、
    前記粒状導電体の熱膨張係数は、４×１０−６［／℃］以上２０×１０−６［／℃］以下である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
  8. 前記粒状導電体の構成材料は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金またはＦｅ−Ｎｉ系合金である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
  9. セラミック基板と、前記セラミック基板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔内に設けられた１つの粒状導電体と、前記貫通孔を封止する封止部と、を有し、
    前記封止部は、ガラス材料で構成された環状をなす部位であって、前記粒状導電体の一部が露出するように前記粒状導電体と前記貫通孔の内面との間に設けられていることを特徴とする配線基板。
  10. さらに、前記粒状導電体の前記一部を囲むとともに、前記セラミック基板の厚さ方向において前記粒状導電体の前記一部よりも凹没している環状の凹部を有する請求項９に記載の配線基板。
  11. 前記封止部および前記粒状導電体は、それぞれ前記凹部の内面に露出している請求項１０に記載の配線基板。
  12. 請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の配線基板を備えることを特徴とする素子収納用パッケージ。
  13. 請求項１２に記載の素子収納用パッケージと、前記素子収納用パッケージ内に収納された素子と、前記素子収納用パッケージが備える配線基板と前記素子とを電気的に接続する電気配線と、を備えることを特徴とする電子デバイス。
  14. 前記素子は、振動片である請求項１３に記載の電子デバイス。
  15. 請求項１３または１４に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
  16. 請求項１３または１４に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする移動体。
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