(57)【要約】【課題】応力により貫通電極が破損したり電極パッドが基板から剥離することのない電極構造、及び電子デバイスを提供する。【解決手段】６ａは電極パッド６と結合した柱状部であり、前記貫通電極７と平面的に重ならない位置に設けられている。この柱状部６ａの端部は他の部位よりも外形の大きい径大部を有しており、この柱状部６ａの端部径大部がパッケージ２の底部２ａに埋め込まれている。さらに本実施例における柱状部６ａの端部径大部は、底部２ａに断面くの字型に形成されたザグリ部９の形状に合致しており、そのザグリ部９の中に埋め込まれた構成になっているている。このような電極構造によれば、電極パッド６と結合する柱状部の端部がパッケージ２の底部２ａに埋め込まれているので、電極パッド６に作用した応力が貫通電極７と柱状部との間で分散され、応力が貫通電極に集中して貫通電極が破損するのが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一表面と他表面に形成された二つの電極パッドが貫通電極を介して相互に接続された電極構造であって、
前記二つの電極パッドのうち少なくとも一つは、前記貫通電極と平面的に重ならない位置に、前記基板に向け突出する柱状部を有しており、当該柱状部の端部は他の部位よりも外形の大きい径大部を有すると共に、当該径大部が前記基板に埋め込まれていることを特徴とする電極構造。
【請求項２】
前記柱状部は、前記電極パッドと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電極構造。
【請求項３】
前記柱状部と前記基板との結合面は、粗面化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電極構造。
【請求項４】
前記請求項１〜３の何れか一つに記載の電極構造を備えた基板上に、前記電極構造の電極パッドと接続されるように電子部品を実装して成ることを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極構造及び電子デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスは、携帯電話、モバイルコンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ・Ｄｉｇｉｔａｌ・Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型情報端末に広く使用されている。この電子デバイスの構造は、例えば、箱型のパッケージ内に電子部品を収容し、このパッケージに蓋部材を接合してパッケージを封止した構成となっている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
図３は、従来技術による電子デバイスを示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は、蓋部材を除いた平面図である。この図に示す電子デバイスは、水晶振動子や水晶発振器に代表される圧電デバイスの例である。圧電デバイス３０は、パッケージ３１と、このパッケージ３１の底部表面にマウント固定された圧電振動片３２と、パッケージ３１を気密に封止する蓋部材３３とを有し圧電振動子を構成したものである。
【０００４】
圧電振動片３２は、例えば水晶からなり、矩形状に加工したＡＴカット振動片である。圧電振動片としては他に音叉型振動片等も用いられる。図３（ｂ）に示したように、圧電振動片３２には、その表裏面に励振電極３２ａが形成されており、該励振電極３２ａからは、引出しパターンが一端部に延長されており、引出し電極３２ｂを構成している。
【０００５】
パッケージ３１は平坦な底部３１ａと、該底部３１ａの周縁に立設された壁部３１ｂとを有しており、その内側に圧電振動片３２の収容空間となるキャビティＣが形成されている。パッケージ３１は、底部３１ａと、壁部３１ｂとが一体に形成されている。また、底部３１ａと、壁部３１ｂとを別体に構成することも可能である。
【０００６】
パッケージ３１の内側の底部には電極パッド３５が形成されている。電極パッド３５は例えば、ニッケルの下地上に金や銀のメッキを施すことにより形成されている。また、パッケージ３１の底面には両端部にそれぞれ外部接続用の電極パッド３４が形成されている。
【０００７】
パッケージ３１の内側の底部表面に形成された電極パッド３５は、貫通電極３６により外部接続用の電極パッド３４と接続された電極構造を成している。貫通電極３６は、貫通孔内に導電性部材、例えば、電解メッキ等によってＡｕ（金）メッキ等を施すことで貫通孔内を充填して構成されている。そして、電極パッド３５の上には導電部材３７を介して、圧電振動片３２が支持固定されている。ここで、導電部材３７は、導電性接着剤を用いることができる。
【０００８】
パッケージ３１のキャビティＣ側の上方には、蓋部材３３が種々の手段によって接合される。パッケージ３１及び蓋部材３３は、ガラスや水晶、あるいはシリコンなどによって形成される。尚、パッケージ３１を半導体基板であるシリコン基板で形成する場合は、シリコン基板面を電気的に絶縁するための絶縁膜３８を被覆する必要がある。したがって、キャビティＣの底部３１ａ表面、壁部３１ｂ内面にも絶縁膜３８を形成した構成となっている。
【０００９】
パッケージ３１と蓋部材３３の接合方法は、例えば、接合面に金属膜を形成することにより、陽極接合の手法を用いて行うことができる。また、表面活性化接合の手法を用いることもできる。表面活性化接合は、接合面どうしの表面を活性化して、部材どうしを何も介さずに直接接合するものである。
【００１０】
圧電デバイスは前記したように構成されており、圧電振動片３２がパッケージ３１の底部に搭載されるとともに、パッケージ３１が有するキャビティＣ内に収容されて、蓋部材３３により気密に封止されている。
【００１１】
前記圧電デバイスの製造方法は、ガラスやシリコンからなる１枚のパッケージ基板に複数個の収納部品に対応するキャビティを形成する。このキャビティ内には、圧電振動片をマウント固定するための電極パッド等を形成する。また、パッケージ基板材料にシリコンを選択した場合には、キャビティ内面等のシリコン基板面に絶縁膜等を形成する。そして複数個のキャビティの一つ一つに圧電振動片をマウント固定し、前記パッケージ基板サイズに対応する蓋基板を接合する。最後に個々の製品（部品）単位に切断、分離して電子デバイスが完成する。
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２６７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、前記した従来の電子デバイスの電極構造においては、基板の下面に配設された外部接続用の電極パッドに応力が作用すると、外部接続用の電極パッドに接続された貫通電極にその応力が集中し、貫通電極が破損して断線したり、断線しないまでも貫通電極の電気的特性（電気抵抗等）が変化する虞がある。また、電子デバイスの内部が気密封止されたものである場合には、破損箇所でリークが発生して内部の気密性が保たれなくなったり、外部接続用の電極パッド自体が基板から剥離する虞がある。
【００１４】
本発明は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、応力により貫通電極が破損したり電極パッドが基板から剥離することのない電極構造、及び電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の電極構造は、基板の一表面と他表面に形成された二つの電極パッドが貫通電極を介して相互に接続された電極構造であって、前記二つの電極パッドのうち少なくとも一つは、前記貫通電極と平面的に重ならない位置に、前記基板に向け突出する柱状部を有しており、当該柱状部の端部は他の部位よりも外形の大きい径大部を有すると共に、当該径大部が前記基板に埋め込まれていることを特徴とする。
【００１６】
前記柱状部は、前記電極パッドと一体的に形成されている電極構造とする。
【００１７】
前記柱状部と前記基板との結合面は、粗面化されている電極構造とする。
【００１８】
本発明の電子デバイスは、前記電極構造を備えた基板上に、前記電極構造の電極パッドと接続されるように電子部品を実装して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、電極パッドに基板に埋め込まれる柱状部を設けることで、電極パッドに作用した応力が貫通電極と柱状部との間で分散され、応力が貫通電極に集中して貫通電極が破損するのが防止されると共に、前記柱状部の埋め込み端部が基板に対するアンカーとしての役割を果たし、電極パッドが基板から剥離するのが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態による電子デバイスについて、図面を用いて説明する。本実形態の電子デバイスとして、圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスを例にとることとする。
図１は本実施例による電子デバイスの断面図である。この図に示す圧電デバイス１は、パッケージ２と、このパッケージ２の底部表面に接合された圧電振動片３と、パッケージ２を気密に封止する蓋部材４とを有するものであり、これらの部材により圧電振動子を構成するものである。尚、パッケージ及び蓋部材としては、ガラスやシリコンを用いることができる。図１は圧電振動子を構成した圧電デバイスとして例示しているが、例えばパッケージ材にシリコン基板を用い、このシリコン基板面に発振回路等を形成すれば、より小型の発振器を構成することもできる。
【００２１】
圧電振動片３は、例えば水晶からなるもので、矩形状に加工したＡＴカット振動片や音叉型振動片等を用いることができる。図示してないが圧電振動片３には、その表裏面に励振電極が形成されており、該励振電極から引出されたパターンが一端部に延長されており、この引出しパターンが底面に配された電極パッド５と接続されている。
【００２２】
パッケージ２は底部２ａと、該底部２ａの周縁に立設された壁部２ｂとを有しており、その内側に圧電振動片３の収容空間となるキャビティーＣが形成されている。パッケージ２の内側の底部２ａには電極パッド５が形成されている。電極パッド５は例えば、ニッケルの下地上に金や銀のメッキを施すことにより形成されている。また、パッケージ２の底面には絶縁膜８を介し、両端部にそれぞれ外部接続用の電極パッド６が形成されている。
【００２３】
パッケージ２の内側の底部表面に形成された電極パッド５は、貫通電極７により外部接続用の電極パッド６と接続されている。貫通電極７としては貫通孔内に電解メッキ等によってＡｕ（金）などを充填して構成されたものである。
【００２４】
６ａは電極パッド６と結合した柱状部であり、前記貫通電極７と平面的に重ならない位置に設けられている。この柱状部６ａの端部は他の部位よりも外形の大きい径大部を有しており、この柱状部６ａの端部径大部がパッケージ２の底部２ａに埋め込まれている。さらに本実施例における柱状部６ａの端部径大部は、底部２ａに断面くの字型に形成されたザグリ部９の形状に合致しており、そのザグリ部９の中に埋め込まれた構成になっているている。このような電極構造によれば、電極パッド６と結合する柱状部の端部がパッケージ２の底部２ａに埋め込まれているので、電極パッド６に作用した応力が貫通電極７と柱状部との間で分散され、応力が貫通電極に集中して貫通電極が破損するのが防止される。さらに、前記柱状部の埋め込み端部は、断面くの字型に形成されたザグリ部９内に埋設されるので、ザグリ部９のテーパー面がパッケージ２に対するアンカーとしての役割をさらに向上させ、電極パッド６がパッケージ２から剥離することが防止でき、電極パッド６の密着強度が上がる。
【００２５】
前記柱状部６ａは、前記電極パッド６と一体的に形成することも可能である。また、前記柱状部６ａと前記パッケージ２の底部２ａとの結合面は、粗面化することも可能である。このようにすれば、電極パッド６の密着強度はさらに向上する。
【００２６】
電極パッド５の上には導電部材（不図示）を介して、圧電振動片３が支持固定され、パッケージ２のキャビティＣ側の上方には、蓋部材４が種々の方法によって接合される。パッケージ２及び蓋部材４は、ガラスや水晶、あるいはシリコンなどによって形成することができる。接合手法としては、接合面に金属膜を形成することにより、陽極接合の手法を用いてパッケージ２を封止することができる。また、表面活性化接合の手法を用いることもできる。表面活性化接合は、接合面どうしの表面を活性化して、部材どうしを何も介さずに直接接合するものである。
【００２７】
本実施例の電子デバイスは前述のように構成されており、電子部品としての圧電振動片３がパッケージ２の底部２ａに接合されるとともに、パッケージ２が有するキャビティＣ内に収容されて、蓋部材４により気密に封止されている。
【００２８】
続いて、図１に示す電子デバイスの電極構造部の製造方法について、図面を参照して説明する。図２は電子デバイスの電極構造部の製造方法を示す図である。
【００２９】
工程（ａ）：例えばシリコン材料から成る平板状のパッケージ基板にキャビティーＣを形成し、キャビティーＣ底面に貫通孔２ｃを設けパッケージ２を形成する。キャビティーＣ、並びに貫通孔２ｃの形成はドライ・ウェットエッチングにて形成する。そして、メッキ手法により、キャビティーＣ底面に電極パッド５と、貫通孔２ｃ内の貫通電極７と、これらを繋ぐ配線１０を形成する。
【００３０】
工程（ｂ）：前記キャビティーＣの裏面にレジストを塗布し、露光・現像してパターニングを行い、ザグリ部９（アンカー部）に該当する部分を除く領域にレジストマスク１１を形成する。
【００３１】
工程（ｃ）：前記工程（ｂ）にて形成したレジストマスク１１のレジスト開口部に露出したシリコンを、ドライエッチングにより垂直形状に掘り、凹部１２を形成する。
【００３２】
工程（ｄ）：前記工程（ｂ）で形成したレジストマスク１１を用いて、例えば水酸化カリウム等のエッチング液を用いて結晶異方性エッチングする。これにより、凹部１２の底面と側面は結晶方位にしたがって削れ、側面はくの字形状になる。例えば、面方位（１．０．０）のシリコン基板を用いて結晶異方性エッチングした場合、（１．０．０）面に対して５４．７°の角度に位置する（１．１．１）面は、（１．０．０）面に対してエッチング速度が非常に遅いため、見かけ上エッチングされずに５４．７°の角度のテーパー形状になる。工程（Ｃ）で形成した垂直形状の凹部に対して結晶異方性エッチングを施した場合は、凹部底面を基点に下方向及び側面方向に５４．７°の角度でテーパーが形成されるため、結果として断面くの字形状になり、くの字の角度は１０９．４°になる。そして所望の深さまでエッチングし、その後レジストマスク１１を除去してザグリ部９（アンカー部）を形成する。
【００３３】
工程（ｅ）：前記工程（ｄ）で形成したザグリ部９（アンカー部）及び工程（ａ）で形成した貫通孔２ｃの底面を除いた領域に、絶縁膜８を形成する。絶縁膜材料及びパターン形成方法としては、例えば感光性ポリイミドをフォトリソグラフィーにより形成する場合や、ＣＶＤ膜を全面に形成した後、レジストマスクを形成しエッチングにより開口する場合等がある。その後、メッキの共通電極膜（例えばＣｕ／ＴｉＷ）をスパッタ等により全面形成する。
【００３４】
工程（ｆ）：前記工程（ｅ）で形成した絶縁膜８の外部接続用の電極パッドに該当する部分を除く領域にレジストマスク１３を形成する。
【００３５】
工程（ｇ）：前記工程（ｆ）で形成したレジストマスク１３を用いて、外部接続用の電極パッド６をメッキ手法にて形成する。この際、ザグリ部９と絶縁膜開口部もメッキで充填する。その後レジストマスク１３を除去して電子デバイスパッケージの電極構造が完成する。
【００３６】
前記電極構造を有するパッケージに形成された電極パッドに圧電振動片等の電子部品を接続して搭載すれば、電子デバイスが完成する。この電子デバイスは、電極パッドの破壊、剥離に対して信頼性の高い製品となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施例による電子デバイスの断面図。
【図２】本実施例の電子デバイスの電極構造部の製造方法を示す図。
【図３】従来技術による電子デバイスを示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１    圧電デバイス
２    パッケージ
２ａ  底部
２ｂ  壁部
２ｃ  貫通孔
３    圧電振動片
４    蓋部材
５    電極パッド
６    電極パッド
７    貫通電極
８    絶縁膜
９    ザグリ部
１０    配線
１１    レジストマスク
１２    凹部
１３    レジストマスク
３０    圧電デバイス
３１    パッケージ
３１ａ  底部
３１ｂ  壁部
３２    圧電振動片
３２ａ  励振電極
３２ｂ  引出し電極
３３    蓋部材
３４    外部接続端子
３５    電極パッド
３６    貫通電極
３７    導電部材
３８    絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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