CN1209951C - 陶瓷多层底板的制造方法及未烧结的复合层合体 - Google Patents

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Abstract

一种陶瓷多层底板制造方法，具备：未烧结的复合层合体(11)的第1工序，制造在多层原料层(17)层叠而成的未烧结的多层集合底板(12)的一侧主面及另一侧主面上，分别有第1收缩抑制层(13)和第2收缩抑制层(14)；第2工序，形成从第1收缩抑制层(13)一侧起贯穿第1收缩抑制层(13)、到达多层集合底板(12)的一部分的切入槽(16)；第3工序，烧结复合层合体(11)；第4工序，除去第1收缩抑制层(13)及第2收缩抑制层(14)，取出烧结后的多层集合底板(11)、以及第5工序，沿切入槽(16)分割烧结后的多层集合底板(12)，取出多片陶瓷多层底板，由此，能抑制其烧结时平面方向上的收缩、能高效制造尺寸精度高、可靠性好的陶瓷多层底板。

Description

陶瓷多层底板的制造方法及未烧结的复合层合体
技术领域
本发明涉及陶瓷多层底板的制造方法及未烧结的复合层合体，详细为涉及以抑制烧结时的变形为目的的陶瓷多层底板的制造方法及在该过程中所制造的未烧结的复合层合体。
背景技术
近些年，在电子技术领域里，电子器件的性能显著提高，为大型电子计算机、移动通信终端、个人用电脑等信息处理装置的信息处理速度高速化、装置小型化、多功能化作出贡献。作为这类电子器件之一，可列举出诸如将多个VLSI、ULSI等半导体组合元件安装在陶瓷底板上的多片模块(MCM)。在这样的模块中，为了提高LSI的安装密度，使各LSI间良好地电气连接，广泛应用三维配置布线导体的陶瓷多层底板。
陶瓷多层底板系将多片陶瓷原料片层叠成的未烧结的多层集合底板烧结而得。但，若用通常的方法烧结未烧结的多层集合底板，则多层集合底板在主面方向及厚度方向上会产生收缩，随此，尤其在主面方向上会产生0.4％-0.6％左右的尺寸误差。因此，有时外部导体的位置精度降低、内部导体产生变形、应变或断线。
鉴于此，在特开平4-243978号公报上提出了以下所述的陶瓷多层底板的制造方法。
首先预备能在1000℃以下温度烧结的玻璃陶瓷粉末、和在该玻璃陶瓷粉末的烧结温度下不会烧结的氧化铝粉末。接着，将含玻璃陶瓷粉末的陶瓷原料片层叠，并夹着这些未烧结的多层底板配置含氧化铝粉末的收缩抑制层，制造未烧结的复合层合体。
然后，上述未烧结的复合层合体在玻璃陶瓷粉末的烧结条件下烧结。这时，因收缩抑制层所含的氧化铝粉末实质上未烧结，所以，在收缩抑制层中实质上没有产生收缩。靠该作用，收缩抑制层限制了未烧结的多层底板，故多层底板只在厚度方向上收缩，而在主面方向上的收缩受到抑制。其后，再用适当的手段除去收缩抑制层，从而获得陶瓷多层底板。
由上述所谓无收缩生产过程得到的陶瓷多层底板成为主面方向尺寸精度高，并翘曲、歪斜小、可靠性高的陶瓷多层底板。
另一方面，为了高效地制造陶瓷多层底板，采用的方法为通过先制作多片陶瓷多层底板集合成的多层集合底板，并将该多层集合底板沿规定的分割线分割，从而一举获得多片陶瓷多层底板。
当如上所述分割多层集合底板之时，如果在多层集合底板的主面上，沿规定的分割线形成切入槽，则分割多层集合底板就会变得容易。
该切入槽通常在未烧结的多层集合底板的主面上，用刀具的刃部或金属模等形成，在如上所述使用收缩抑制层制造陶瓷多层底板时，如特开平7-99263号公报所示，以如第12图所示的状态形成切入槽。
第12图为表示具备未烧结的多层集合底板102、和配置成将其夹住的第1收缩抑制层103、第2收缩抑制层104的未烧结的复合层合体101一部分的剖视图。在第12图上省略了设置在多层集合底板102上的布线导体的图示，夸张地画出了厚度方向的尺寸。
在第12图，未烧结的多层集合底板102具备有玻璃陶瓷粉末的多片陶瓷原料片107。另外，第1收缩抑制层103、第2收缩抑制层104通过将规定的数片含有用上述玻璃陶瓷粉末烧结温度不会烧结的氧化铝粉末等难烧结性粉末的原料片108叠层而形成。
该未烧结的复合层合体101如下述那样制造。
首先，含玻璃陶瓷粉的陶瓷原料片层叠起来，通过在层叠方向上施压，从而获得具有多片陶瓷原料片107的未烧结的多层集合底板102。然后，在未烧结的多层集合底板102的一侧主面上形成切入槽106。
接着，通过将含氧化铝粉的原料片以夹住未烧结的多层集合基板102的状态层叠，从而形成第1收缩抑制层103、第2收缩抑制层104，得到未烧结的复合层合体101。之后，未烧结的复合层合体101，被再度在层叠方向上加压，在陶瓷原料片107所含的玻璃陶瓷粉末能烧结的温度下烧结。
以后，除去在上述烧结工序中实际上没有烧结的未烧结的第1收缩抑制层103、第2收缩抑制层104，得到有切入槽106的烧结好的多层集合底板102。烧结过的多层集合底板102沿切入槽106分割开，取出一块一块的陶瓷多层底板。
这样，在未烧结的多层集合底板102上形成切入槽时，必须事先对层叠好的多片陶瓷原料片充分施压，使得在形成切入槽时，各陶瓷原料片107不偏移。
但是，在对未烧结的复合层合体101再度加压时，在已经加压的未烧结的多层集合底板102与尚未施压的第1收缩抑制层103、第2收缩抑制层104之间，难以获得充分的密合强度。其结果存在如下的问题，对第1收缩抑制层103、第2收缩抑制层104的陶瓷原料片107的约束力小，在烧结时，不能充分抑制陶瓷原料片107的收缩即未烧结的多层集合底板102平面方面的收缩。
另外，在将构成多层集合底板的陶瓷原料片107、构成各收缩抑制层的原料片108层叠用的层叠工序中，因为要插进形成切入槽106这样不同性质的工序，所以存在生产效率降低的问题。
本发明系鉴于上述实际情况而作，其目的在于提供能高效率制造尺寸精度高，可靠性好的陶瓷多层底板的陶瓷多层底板制造方法及由该过程所得的未烧结的复合层合体。
发明内容
即本发明涉及陶瓷多层底板的制造方法，其具备(1)制作未烧结的复合层合体的第1工序，该未烧结的复合层压体在含陶瓷粉末的多层陶瓷原料层叠成的尚未烧结的多层集合底板一侧主面及另一侧主面上，分别具有含所述陶瓷粉末的烧结条件下不烧结的难烧结性粉末的第1及第2收缩抑制层，(2)形成从前述第1收缩抑制层侧开始，贯穿前述第1收缩抑制层，直至前述未烧结的多层集合底板的一部分的第1切入槽的第2工序，(3)在前述陶瓷粉末的烧结条件下烧结前述未烧结的复合层合体的第3工序，(4)除去前述第1收缩抑制层及第2收缩抑制层，取出烧结好的多层集合底板的第4工序，(5)沿前述第1切入槽分割前述烧结好的多层集合底板，取出多片陶瓷多层底板的第5工序，其中，前述第1工序还具备在前述陶瓷原料层的层叠方向上以规定的压力对前述未烧结的复合层合体全体加压的工序。。
采用本发明，在上述所谓的无收缩生产过程中，对于将第1收缩抑制层、未烧结的多层集合底板、及第2收缩抑制层层叠成的未烧结的复合层合体，因为形成有从第1收缩抑制层起贯穿第1收缩抑制层、直至未烧结的多层集合底板的一部分的第1切入槽，所以能生产率良好地制造尺寸精度高可靠性好的陶瓷多层底板。
另外，本发明还涉及未烧结的复合层合体，其具有含陶瓷粉末的多层陶瓷原料层层叠成的未烧结的多层集合底板，和在前述未烧结的多层集合底板一侧主面及另一侧主面上形成的、含有在前述陶瓷粉末烧结条件下不烧结的难烧结性粉末的第1收缩抑制层及第2收缩抑制层，并形成有从前述第1收缩抑制层侧起、贯穿前述第1收缩抑制层、到达前述未烧结的多层集合底板的一部分的第1切入槽。
采用本发明，利用这种未烧结的复合层合体，能复现性良好地施行上述本发明的陶瓷多层底板的制造方法。
附图说明
第1图为示出本发明第1实施形态涉及的未烧结的复合层合体11的平面图。
第2图为本发明第1实施形态涉及的未烧结的复合层合体11的局部放大剖视图。
第3图为本发明第2实施形态涉及的未烧结的复合层合体21的局部放大剖视图。
第4图为本发明第3实施形态涉及的未烧结的复合层合体31的局部放大剖视图。
第5图为示出本发明第4实施形态涉及的未烧结的复合层合体41的平面图。
第6图为本发明第5实施形态涉及的未烧结的复合层合体51a的局部放大剖视图。
第7图为本发明第5实施形态涉及的未烧结的复合层合体51b的局部放大剖视图。
第8图为本发明第6实施形态涉及的未烧结的复合层合体61的局部放大剖视图。
第9图为本发明第8实施形态涉及的未烧结的复合层合体71的局部放大剖视图。
第10图为本发明的实施例2涉及的第1切入槽形成前未烧结的复合层合体51的局部放大剖视图。
第11图为本发明实施例2涉及的形成有布线导体的原料片17的平面图。
第12图为表示以往的未烧结的复合层合体101的剖视图。
具体实施方式
<第1实施形态>
第1图及第2图为说明本发明的第1实施形态所用，表示制造陶瓷多层底板过程中所得的未烧结的复合层合体11。在此，第1图为未烧结的复合层合体11的平面图，第2图为第1图所示的未烧结的复合层合体11的局部放大剖视图。在第1图及第2图中，省略了布线导体的图示，夸大了厚度方向尺寸。但，在第1图及第2图上假设在多层集合底板12厚度方向上，从基本上均匀的密度配置有布线导体。另外，在第1图，未烧结的复合层合体11的平面形状呈正方形，但也可为长方形。
未烧结的复合层合体11具备未烧结的多层集合底板12、和配置成将其夹住的第1收缩抑制层13及第2收缩抑制层14。另外，在未烧结的复合层合体11上沿分割线5形成有第1切入槽16。
未烧结的多层集合底板12由层叠着的多层陶瓷原料层17构成。陶瓷原料层17可以为例如由陶瓷糊形成的厚膜型陶瓷原料层，理想的为由陶瓷原料片形成。
陶瓷原料片例如可通过在陶瓷粉中加粘合剂增塑剂及溶剂等，用球磨机或砂磨机进行混合制成料浆，再用刮板法等将该料浆刮成薄片状而获得。
作为陶瓷粉，可以使用在以往的陶瓷多层底板上使用的陶瓷粉，理想的是使用玻璃陶瓷粉。例如，也可用含有铝硼硅玻璃、软化点600℃-800℃的非晶质玻璃、结晶化温度600℃-1000℃的结晶化玻璃等的材料。另外，也可使用添加了氧化铝、氧化锆、莫莱石、堇青石、蠕陶土、二氧化硅等陶瓷填料的材料。
作为粘合剂可以使用例如聚乙烯醇缩丁醛、甲基丙烯酸聚合物、丙烯聚合物等。作为增塑剂，例如可使用邻苯二甲酸的衍生物等。作为溶剂，例如能使用乙醇类、酮类、氯系有机溶剂等。
陶瓷原料片切断成规定大小后使用。对陶瓷原料片厚度无特别限制，希望为25-200μm。另外也可按需在陶瓷原料片上网印导电糊形成布线导体，也可在陶瓷原料片上开设金属通道孔(via hole)导体用的贯穿孔，形成将导电糊充填入该贯穿孔而成的金属通道孔导体。作为布线导体和金属通道孔导体，可使用例如金、银、铜等电阻率低、高频特性优良的金属材料。
第1收缩抑制层13及第2收缩抑制层最好用层叠的多片原料片18构成。原料片18含有具备难烧结特性的粉末，该粉末在陶瓷原料层17所含的陶瓷粉的烧结温度下不会烧结。作为这种难烧结性粉末，例如在陶瓷原料层17所含陶瓷粉烧结温度为1100℃以下时，可用氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硼、莫莱石、氧化镁、碳化硅等无机物粉末。为防止烧结后陶瓷多层底板表面变粗，最好难烧结性粉末的平均颗粒直径为0.5-4μm左右。而且，在第1图所示的未烧结的复合层合体11上，第1收缩抑制层13中的难烧结性粉末和第2收缩抑制层14中的难烧结性粉末均使用平均颗粒直径几乎相同的粉末。
原料片18的制作方法和形成陶瓷原料层17的陶瓷原料片的场合相同。另外，对原料片18的厚度没有特别限制，最好为25-200μm左右。
以下，更详尽说明本发明的陶瓷多层底板的制造方法。
(第1工序)
首先，通过将成为多层集合底板的陶瓷原料片层叠在一起，制作多层陶瓷原料层17层叠成的未烧结的多层集合底板12。
然后，通过夹着未烧结的多层集合底板12层叠原料片18在多层集合底板12的一侧主面及另一侧主面上，分别配置第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14，形成未烧结的复合层合体11。在第1图所示的未烧结的复合层合体11中，第1收缩抑制层13的厚度和第2收缩抑制层14的厚度大致相同。
接着为了使第1收缩抑制层13、未烧结的多层集合底板12、和第2收缩抑制层14贴紧，对未烧结的复合层合体11全体，在陶瓷原料层17的层叠方向上以规定的压力加压。这时的施压条件为例如：表面压力：30-200Mpa、温度：40-90℃。
(第2工序)
接着如第2图所示：沿未烧结的复合层合体11的分割线15，形成第1切入槽16。本实施形态中如第1图所示，第1切入槽16呈格子状。第1切入槽16通过例如将刀具刃部按压在未烧结的复合层合体11表面上、或用旋转刀具切入，就能容易地形成。
这时，第1切入槽16形成为从第1收缩抑制层13开始，贯穿第1收缩抑制层13，直至未烧结的多层集合底板12的一部分。该第1切入槽16形成为深达例如未烧结的多层集合底板12厚度的1/10-4/10左右。
而且，在第2图，第1切入槽16的剖面呈V字形，也可为其它形状的剖面例如U字形。
(第3工序)
在陶瓷原料层17所含陶瓷粉被烧结、但第1收缩抑制层13及第2收缩抑制层14所含难烧结性粉末实质上不烧结的烧结条件下，对未烧结的复合层合体11进行烧结。另外，最好未烧结的复合层合体11例如放在氧化铝板上烧结。这时，如用气孔率高的氧化铝板，则透气性良好，脱粘合性能改善。
烧结时，因为第1收缩抑制层13及第2收缩抑制层14所含难烧结的粉末实质上不烧结，所以第1收缩抑制层13及第2收缩抑制层14在主面方向上实质上不收缩。因此，靠第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14的收缩抑制作用能抑制多层集合底板12在主面方向上不希望的收缩。其结果是，在烧结后的多层集合底板12上就难以产生弯曲、歪斜等不均匀变形，另外，随烧结收缩产生的收缩误差也减小。
(第4工序)
然后，用适当的手段从烧结后的复合层合体11中除去第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14，得到烧结过的多层集合底板12。作为除去各收缩抑制层的手段，可列举诸如用刷子刷去，喷砂、湿法吹洗等。因为各收缩抑制层实质上未被烧结，呈多孔状，所以容易除去。
(第5工序)
然后，通过沿第1切入槽16分割烧结后的多层集合底板12，取出一块块陶瓷多层底板。
采用上述方法，能将上述复合层合体总括起来加压，所以，在第1收缩抑制层13及第2收缩抑制层14和多层集合底板12间能获得足够的紧贴强度，因此，对多层集合底板能施加充分的约束力。另外，第1切入槽的形成因为是对层叠着的复合层合体进行的，所以，不必在将成为多层集合底板的陶瓷原料片和成为各收缩抑制层的原料片层叠的工序进行中途，形成第1切入槽，其生产效率提高。
<第2实施形态>
第3图用于说明本发明第2实施形态。
本实施形态未烧结的复合层合体21基本上与上述第1实施形态相同，但进一步，再从第2收缩抑制层14开始形成有第2切入槽26。该第2切入槽26可以在第2工序中形成。第2切入槽26的形成也可在第1切入槽16的形成之前，也可在其形成之后。另外，在第3图上虽没有示出，但第2切入槽26和第1切入槽16一样做成格子状。第2切入槽的形成方法因与第1实施形态相同，故不再说明。
该第2切入槽26做成其端部留在第2收缩抑制层14中。再有，在本实施形态中，第2切入槽26的数量做成比第1切入槽16的数量要多。由此，使第1收缩抑制层13和第2收缩抑制层14的约束力保持平衡，对多层集合底板12给予所希望的约束力换言之为所希望的收缩抑制力。
总之，在第2图所示的未烧结的复合层合体11上，因为在第1切入槽16附近收缩程度比其它部分的稍大，多层集合底板12一侧主面内的收缩力比另一侧主面内的收缩力大，所以可以认为多层集合底板12呈凹状弯曲。
在此，所谓多层集合底板12凹状翘曲意为多层集合底板12的一侧主面即形成第1切入槽16的面下凹似地弯曲。
多层集合底板12在其一侧的主面与另一侧的主面上布线导体的形成密度有不一致时，或不同种类的陶瓷原料层层叠，构成多层集合底板等场合，容易产生翘曲、歪斜等变形，这种现象，多层集合底板12的面积越大越显著。
采用本实施形态，为了尽量减小这类多层集合底板12的变形，可以依据第1切入槽16的深度、数量调整第2切入槽26的深度及数量。例如如第3图所示，在第1切入槽16比第2切入槽26深时，多层集合底板12容易凹状翘曲，所以通过，比第1切入槽16更多地形成第2切入槽26，能减少其凹状翘曲。
另外，本实施形态中，第2切入槽26其端部留在第2收缩抑制层中。因此，第2切入槽26能与分割线15的位置无关，任意地形成在被认为对抑制翘曲是适宜的位置。
<第3实施形态>
第4图用于说明本发明第3实施形态。
在本实施形态中，基本上与上述第1实施形态相同，但未烧结的复合层合体31再具有从第2收缩抑制层14开始形成的第2切入槽36。该第2切入槽36做成贯穿第2收缩抑制层14直至多层集合底板12的一部分。另外，第2切入槽36在夹着多层集合底板12与第1切入槽16相对的位置上沿着分割线15形成。再有，第2切入槽36有和第1切入槽16同样的深度。
该第2切入槽36能在第2工序中形成。第2切入槽36的形成可以在第1切入槽16的形成之前，也可在其形成之后。第2切入槽的形成方法和第1实施形态相同，故不再说明。
采用本实施形态，第2切入槽36和上述第2实施形态同样地、起着抑制多层集合底板12凹状翘曲的作用。再有，第2切入槽36做成与第1切入槽16相对，故能更容易地将烧结后的多层集合底板12分割，就能更加高效地取出陶瓷多层底板。
<第4实施形态>
第5图用于说明本发明第4实施形态。
在本实施形态基本与上述第1实施形态相同，未烧结的复合层合体41在多层集合底板的一侧主面上具有图中纵向上的实线示出的第1切入槽16，在另一侧主面上具有图中横向上的虚线示出的第2切入槽46。
该第2切入槽46做成贯穿第2收缩抑制层14直至多层集合底板12的一部分，即，在烧结后的多层集合底板12上，在一侧主面有纵向上的第1切入槽，在另一侧主面有横向上的第2切入槽。即，在平面透视上，第2切入槽46做成和第1切入槽16正交。
该第2切入槽46可以在第2工序中形成。该第2切入槽46的形成可在第1切入槽16形成之前，也可以在第1切入槽16形成之后。第2切入槽的制造方法因和第1实施形态相同，故不再说明。
在第1图所示的未烧结的复合层合体11可以认为，因为第1收缩抑制层的第1切入槽16附近约束力比其它部分弱，所以多层集合底板12会凹状弯曲。第2收缩抑制层上形成的第2切入槽46抑制这样的弯曲之同时能使烧结后多层集合底板12的分割容易进行。
<第5实施形态>
第6图及第7图用于说明本发明的第5实施形态。
本实施形态的未烧结的复合层合体51a，基本与上述第1实施形态相同，但做成第1收缩抑制层13和第2收缩抑制层14彼此具有不同的厚度。再进一步说，做成第1收缩抑制层13的厚度比第2收缩抑制层14的厚。另外，虽然图中未示出，但在多层集合底板12的一主面侧12a上以几乎与另一主面侧12b相同的密度配置布线导体，或以比另一主面侧12b高的密度配置布线导体。
在此，在多层集合底板12的一主面侧12a与另一主面侧12b上以基本相同的密度配置布线导体时，和第1实施形态一样，与在第1收缩抑制层上形成第1切入槽相对应，第1收缩抑制层产生的约束力削弱，多层集合底板12容易凹状翘曲。因此如第6图所示，通过将第1收缩抑制层13的厚度做得比第2收缩抑制层14的厚度更加厚些，提高第1收缩抑制层13的刚性，从而能抑制这一翘曲。
另外，在多层集合底板12的一主面侧12a上，以比另一主面侧12b高的密度配置有布线导体时，多层集合底板12也易凹状翘曲。这是因为布线导体的收缩开始温度比陶瓷原料层17的收缩开始温度早，由于布线导体边拉引周围的陶瓷原料层17边收缩，从而配线密度高的一主面侧12a较另一侧主面12b收缩程度就大。因此，这种场合，也通过将第1收缩抑制层13的厚度做得比第2收缩抑制层14的厚度更加厚，提高第1收缩抑制层13的刚性，就能抑制这一翘曲。
对此，如第7图的未烧结的复合层合体51b所示，也可以将第2收缩抑制层14的厚度做得比第1收缩抑制层13的厚度厚。
即，在多层集合底板12的另一主面侧12b上，以比一主面侧12a高的密度配置有布线导体时，因为布线密度高的另一主面侧12b比一主面侧12a收缩的程度大，所以多层集合底板12的第1收缩抑制层13一侧易凸状翘曲。于是，通过将第2收缩抑制层14的厚度做得比第1收缩抑制层13的厚度更加厚，提高第2收缩抑制层14的刚性，从而能抑制这一翘曲。
从上可知，在本实施形态着眼于多层集合底板12的布线密度，通过将配置在布线密度高侧的收缩抑制层的厚度做得比另一收抑制层的厚度更加厚，就能抑制在多层集合底板12上产生的翘曲。
多层集合底板的翘曲除了在多层集合底板上的配线密度的偏差引起变化之外，在用不同种类的陶瓷原料层形成多层集合底板时，由于烧结时加在多层集合底板上的热量分布不同等情况也会引起变化。即使在这种场合，根据翘曲的发生情况，通过适当设计第1收缩抑制层的厚度、第2收缩抑制层的厚度，能获得翘曲及变形小的多层集合底板。
<第6实施形态>
第8图用于说明本发明的第6实施形态。
基本与上述第1实施形态相同，但在本实施形态，复合层合体61的第1收缩抑制层13中的难烧结性粉末的平均颗粒直径选择得比第2收缩抑制层14中的难烧结性粉末的平均颗粒直径还要大。也就是，第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14由具有互相不同的平均颗粒直径的原料片18a、18b构成。
这时，第1收缩抑制层13中难烧结性粉末的平均颗粒直径理想的为1.0μm以上，第2收缩抑制层14中难烧结性粉末的平均颗粒直径为2.0μm以下，并且理想的为比第1收缩抑制层13中难烧结性粉末的平均颗粒直径更小。
如上所述，在第2图所示的未烧结的复合层合体11上，第1切入槽16附近收缩的程度比其它的部分稍大些，多层集合底板12易凹状翘曲。对此，通过将第2收缩抑制层14中的难烧结性粉末的平均颗粒直径做得比第1收缩抑制层13中的难烧结性粉末的平均颗粒直径更加小，使第2收缩抑制层14的约束力变得比第1收缩抑制层13的约束力大。即，通过调整各收缩抑制层中难烧结性粉末的平均颗粒直径，使第1收缩抑制层13的约束力与第2收缩抑制层14的约束力取得平衡，能有效地抑制住多层集合底板12的翘曲。
再者，各收缩抑制层的约束力并不仅由难烧结粉末的平均颗粒直径引起的，例如：也依赖于其种类、粒度梯度、配比等。因此，通过调整这些因素，也能抑制多层集合底板12的翘曲。
<第7实施形态>
基本和上述第1实施形态一样，但采用本实施形态，在第1工序中，在陶瓷原料层的层叠方向上以规定压力对未烧结的复合层合体加压，在第2工序形成第1切入槽16后，可以再用比第1工序的压力更高的压力对未烧结的复合层合体11全体加压。
这时，最好以表面压力50Mpa以下实施第1工序的加压，以表面压力100Mpa以上实施第2工序的加压。
若第1工序中加压的压力过低，则有时在多层集合底板12、第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14之间得不到充分的粘合强度。另一方面，若第1工序中加压的压力过高，则在第1切入槽16形成之际，有时会在多层集合底板12上产生裂纹。
因此，在本实施形态中，在第1工序里，用不致使陶瓷材料层17之间偏移的低压力，在层叠方向上将未烧结的复合层合体11全体先预压一下，然后，在第2工序形成第1切入槽16后，用比第1工序的压力更高的压力，再次在层叠方向上对未烧结的复合层合体11进行主加压，这样就能解决上述的问题。
<第8实施形态>
第9图用于说明本发明的第8实施形态。
本实施形态基本与上述第1实施形态相同，但在未烧结的复合层合体71中再在第1收缩抑制层13上配置辅助片79。
辅助片79可以在第2工序中，在形成第1切入槽后设置，尤为理想的是在设置辅助片79后，在陶瓷原料层17的层叠方向上对复合层合体71全体加压。这时的加压最好用比第1工序的压力更高的压力来加压。
辅助片79在第4工序里与第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14一起除去。其它的构成、制造方法和第1实施形态相同，故不再说明。
第2图示出的未烧结的复合层合体11在第2工序结束后，为了进行第3工序而运送到烧结炉等处去。但可以想到，在搬运未烧结的复合层合体11的过程中，未烧结的复合层合体11发生弯曲，使第1切入槽16受到应力，多层集合底板12会产生裂纹。辅助片79就是以抑制这一弯曲为目的而设置的。
辅助片79因为要在和第1收缩抑制层13之间具有某种程度的密合强度，所以例如用陶瓷原料片等构成。
辅助片79最好和第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14一样含有在陶瓷原料层17所含的在陶瓷粉末的烧结温度下不烧结的难烧结性粉末。例如：也可以用构成第1收缩抑制层13的原料片18构成辅助片79。这时，辅助片79也起第3收缩抑制层的功能，能进一步有效地抑制多层集合底板12的凹状翘曲。
实施例
以下，就具体的实施例说明本发明。
<实施例1>
为了确认第3图所示的第2实施形态的效果，进行以下的实验。
将SiO2、AL2O3、B2O3及CaO的各种粉末混合后的结晶化玻璃粉以等重量百分比和氧化铝粉混合。该混合粉末作为100重量％，对此分别加入15重量％聚乙烯醇缩丁醛、40重量％异丙醇、及20重量％甲苯，用球磨机混合24小时，做成料浆。
然后，用刮片法将该料浆刮成薄片状，制成厚120μm的多层集合底板用陶瓷原料片，切割成平面尺寸为135mm见方。还有，该陶瓷原料片所含的陶瓷粉末的烧结温度为850℃。
另一方面，氧化锆粉作为100重量％，对此分别加上15重量％聚乙烯醇缩丁醛、40重量％异丙醇、及20重量％甲苯，用球磨机混合24小时做成料浆。
然后，用刮片法将该料浆刮成薄片状，制成厚120μm收缩抑制层用原料片、切割成平面尺寸为135mm见方。还有，该收缩抑制层用原料片所含的氧化锆粉末的烧结温度为1600℃。
接着，将6片多层集合底板用陶瓷原料片层叠在一起形成多层集合底板，在其一侧的主面、另一侧的主面上，各层叠2片收缩抑制用原料片，分别形成第1收缩抑制层、第2收缩抑制层，得到未烧结的复合层合体。再在层叠方向上、用60℃温度、以20Mpa的表面压力对该未烧结的复合层合体加压。还有，在本实施例中，为便于实验，未形成布线导体。
接着，把刀具刃部放在所得的复合层合体的一侧主面上，形成贯穿第1收缩抑制层，直达多层集合底板、深350μm剖面呈V字形格子状的第1切入槽。再者，相邻的第1切入槽的间隔取20mm。即第1收缩抑制层上的第1切入槽的条数共计12条。
制作3片有着这样的第1切入槽的未烧结的复合层合体。
首先，在第1片复合层合体上，将刀具刃部按压在第2收缩抑制层上，形成深100μm、剖面V字形的格子状的第2切入槽，使得切入槽的端部留在第2收缩抑制层内。还有，相邻的第2切入槽的间隔取20mm。即第2收缩抑制层中的第2切入槽的条数共计12条。设这样制成的复合层合体为L1、复合层合体L1中的多层集合体为S1。
然后，在第2片复合层合体上，将刀具刃部按压在第2收缩抑制层上，形成深100μm、剖面呈V字形、格子状的第2切入槽，使得切入槽的端部面在第2收缩抑制层内，还有，相邻的第2切入槽的间隔取15mm。即第2收缩抑制层中的第2切入槽的条数共计16条。设这样制成的复合层合体为L2、复合层合体L2中的多层集合体为S2。
最后，在第3片复合层合体中，第2收缩抑制层中不形成第2切入槽。设这样判成的复合层合体为L3、复合层合体L3中的多层集合体为S3。
接着，将复合层合体L1-L3放在由面方向上每单位长度的翘曲量为0.05％以下、气孔率70％的氧化铝板组成的托架上，以600℃的温度加热3小时，实施脱粘附处理后，通过在空气中、900℃温度下烧结1小时，使多层集合底板S1-S3烧结。
然后，用刷子除去残留在烧结后各多层集合底板两个主面上的收缩抑制层，取出多层集合底板S1-S3。
测量这些多层集合底板S1-S3特定方向上单位长度的最大翘曲量，结果是多层集合底板S1为0.10％、多层集合底板S2为0.08％、多层集合底板S3为0.70％。
从上可知，对复合层合体，通过形成第2切入槽，能将多层集合底板的翘曲、变形设计成所希望的程度。换言之，能有效地抑制多层集合底板的翘曲、变形。
<实施例2>
为了确认第6图及第7图示出的第5实施形态的效果，进行如下实验。
首先与实施例1同样，分别制作厚120μm平面尺寸135mm见方的多层集合底板用陶瓷原料片、收缩抑制层用原料片。
然后将6片多层集合底板用陶瓷原料层叠、形成未烧结的多层集合底板，在其一侧的主面及另一侧的主面上，各层叠2片收缩抑制层用原料片，分别形成第1收缩抑制层、第2收缩抑制层，得到未烧结的复合层合体。
在本实施例中，至少在1片多层集合底板用陶瓷原料片上形成布线导体。而且，如第10图及下述表1所示，改变布线导体的形成位置，制作复合层合体L11-L13。另外，在复合层合体L11-L13之外，另行制作没有布线导体的复合层合体L14。
在此，第10图为表示切入槽形成之前的未烧结的复合层合体的剖视图。复合层合体51由多层集合底板12、以及设置在其一侧主面和另一侧主面上的第1收缩抑制层13和第2收缩抑制层14构成。多层集合底板12由6片层叠在一起的陶瓷原料片17构成。第1收缩抑制层13、第2收缩抑制层14分别由2片层叠在一起的收缩抑制用原料片18构成，其组分为相同。图中位置A表示多层集合底板12的一侧的主面，位置G表示多层集合底板12的另一侧的主面，位置B-F表示多层集合底板12的层与层之间。
而且，如下述表1所示：复合层合体L11在位置A、B上有布线导体、复合层合体L12在位置F有布线导体，复合层合体L13在位置E、F、G上有布线导体。
                           表1
    未烧结的复合层合体     第10图中的布线导体位置           原料片数量
第1收缩抑制层 第2收缩抑制层
    L11     A、B     2     2
    L12     F     2     2
    L13     E、F、G     2     2
    L14     (无布线导体)     2     2
布线导体通过将铜糊网印在多层集合底板用陶瓷原料片上而形成。第11图为表示布线导体在陶瓷原料片上形成状态的平面图。在本实施例中，沿着分割线15将135mm见方的陶瓷原料片分割成15mm见方的区域，在每个区域的中心形成13mm见方厚6μm的布线导体19。
然后，分别在层叠方向上，在表面压力为20Mpa、温度为60℃的条件下对复合层合体L11-L14加压。接着压靠上刀具刃部，形成从复合层合体L11-L14的第1收缩抑制层侧开始，贯穿第1收缩抑制层，直达多层集合基板、深度350μm、剖面呈V字形、格子状的第1切入槽。还有，相邻的第1切入槽的间隔取15mm。
接着，和实施例1一样，加热复合层合体L11-L14使复合层合体内的多层集合底板烧结，用刷子除去残留在烧结后多层集合底板两个主面上的收缩抑制层。得到烧结过的多层集合底板S11-S14。
这样，分别测定由复合层合体L11-L14所得的多层复合地板S11-S14的特定方向上单位长度的最大翘曲量(％)，其结果示于下述表2。
                         表2
  多层集合底板   翘曲的形状 每单位长度的最大翘曲量(％)
    S11     凹状     0.08
    S12     凹状     0.04
    S13     凹状     0.05
    S14     凹状     0.10
接着，考虑列表1的结果，调整收缩抑制层用原料片的数量，制成如下述表3所示的复合层合体L21-L24。复合层合体L2-L24的制作方法基本与复合层合体L11-L14的制作方法相同。
                           表3
    未烧结的复合层合体     第10图中的布线导线的位置           原料片数量
第1收缩抑制层 第2收缩抑制层
    L21     A、B     4     2
    L22     F     3     2
    L23     E、F、G     2     3
    L24     (无布线导体)     4     2
复合层合体L21为在复合层合体L11的第1收缩抑制层上再层叠2片收缩抑制层用原料片。复合层合体L22为在复合层合体L12的第1收缩抑制层上再层叠1片收缩抑制层用原料片。复合层合体L23为在复合层合体L13的第2收缩抑制层上再层叠1片收缩抑制层用原料片。复合层合体L24为在复合层合体L14的第1收缩抑制层上再层叠2片收缩抑制层用原料片。
还有，对于复合层合体L21、L24，为了配合第1收缩抑制层厚度增加，设第1切入槽深度为590μm。另外，对于复合层合体L22，取第1切入槽深度为470μm。
接着，和实施例1一样，加热复合层合体L21-L24，使复合层合体内多层集合底板烧结后，用刷子除去残留在烧结后多层集合底板上的收缩抑制层，得到多层集合底板S21-S24。
然后，分别测量多层集合底板S21-S24特定方向上每单位长度的最大翘曲量(％)，其结果示于下述表4。
                          表4
  多层集合底板   翘曲的形状 每单位长度的最大翘曲量(％)
    S21     凹状     0.01
    S22     凹状     0.01
    S23     凹状     0.01
    S24     凹状     0.02
从表3、表4可只，在复合层合体上通过将第1收缩抑制层和第2收缩抑制层做成彼此厚度不同的层，从而能将多层集合底板的翘曲、变形设计成所希望的程度。换言之，能有效地抑制多层集合底板的翘曲、变形。
<实施例3>
为了确认第8图所示第7实施形态的效果，进行以下的实验。
首先，和实施例1一样，制作120μm厚、平面尺寸135mm见方的多层集合底板用陶瓷原料片。
另一方面，作为收缩抑制层用的难烧结性粉末，分别准备平均颗粒直径0.5μm、1.0μm、2.0μm及2.5μm的氧化铝粉。然后。氧化铝粉作为100重量％，对此分别加入15重量％聚乙烯醇缩丁醛、40重量％异丙醇、及20重量％甲苯，用球磨机24小时混合后做成料浆。接着，用刮片法将该料浆刮成片状，制成厚120μm的收缩抑制层用原料片，切割成平面尺寸135mm见方，制作4种收缩抑制层用原料片。再者，这些收缩抑制层用原料片所含氧化铝粉的烧结温度会因平均颗粒直径的不同而有若干差别，但约为1600℃
然后，将6片多层集合底板用陶瓷原料片层叠在一起，形成多层集合底板，另一方面，在一侧的主面、另一侧的主面上各层叠2片收缩抑制层用原料片，分别形成第1收缩抑制层及第2收缩抑制层，得到未烧结的复合层合体。这时，通过使第1收缩抑制层和第2收缩抑制层所用的收缩抑制层用原料片的种类不同来制作复合层合体L31及L32。另外，同时，制作在第1收缩抑制层、第2收缩抑制层上使用相同的收缩抑制层用原料片的复合层合体L33。还有，在本实施例上，为了方便，没有形成布线导体。
复合层合体L31中，作为构成第1收缩抑制层的收缩抑制层用原料片，使用含平均颗粒直径为1.0μm，氧化铝粉末的材料，作为构成第2收缩抑制层的收缩抑制层用原料片，使用含平均颗粒直径为0.5μm的氧化铝粉末的材料。
复合层合体L32中，作为构成第1收缩抑制层的收缩抑制层用原料片，用含有平均颗粒直径为2.5μm氧化铝粉末的材料，作为构成第2收缩抑制层的收缩抑制层用原料片，用含有平均颗粒直径为2.0μm的氧化铝粉末的材料。
复合层合体L33中，作为构成第1收缩抑制层的收缩抑制层用原料片及构成第2收缩抑制层的收缩抑制层用原料片，使用含平均颗粒直径为0.5μm氧化铝粉的材料。
然后，分别以表面压力50Mpa、温度60℃对复合层合体L31-L33加压。接着按压刀具刃部，使其从复合层合体L31-L33的第1收缩抑制层一侧开始。贯穿第1收缩抑制层，直至多层集合底板，形成深350μm、剖面呈V字形、格子状的第1切入槽。还有取相邻的第1切入槽的间隔为15mm。
接着，和实施例1一样，加热复合层合体L31-L33，使复合层合体内多层集合底板烧结后，用刷子除去残留在烧结后多层集合底板上的收缩抑制层，得到多层集合底板S31-S33。
测量这些多层集合底板S31-S33特定方向上的每单位长度的最大翘曲量，结果是，多层集合底板S31为0.10％、多层集合底板S32为0.12％、多层集合底板S33为0.70％。
从以上可知：在复合层合体上，通过将第1收缩抑制层中氧化铝粉的平均颗粒直径取得比第2收缩抑制层中氧化铝粉的平均颗粒直径更大，从而能将多层集合底板的翘曲、变形设计成所希望的程度。换言之，能有效地控制多层集合底板的翘曲、变形。
<实施例4>
为了确认第8实施形态的效果，进行以下实验。
首先，和实施例1一样，制作120μm厚、平面尺寸135mm见方的多层集合底板用陶瓷原料片及收缩抑制层用原料片。
然后，6片多层集合底板用陶瓷原料片层叠在一起形成多层集合底板，在其一侧的主面、另一侧的主面上，分别层叠2片收缩抑制层用原料片，形成第1收缩抑制层、第2收缩抑制层，得到未烧结的复合层合体。还有，在本实施例中，为方便，不形成布线导体。
接着，在层叠方向上以表面压力50Mpa、温度60℃对该未烧结的复合层合体加压。
此后，压靠上刀具刃部，使其从第1收缩抑制层，贯穿第1收缩抑制层，直至多层集合底板，形成深350μm、剖面呈V字形、格子状的第1切入槽。还有，相邻的第1切入槽的间隔为20mm。
制作3片这样形成有第1切入槽的未烧结的复合层合体。
第1片未烧结的复合层合体以表面压力60Mpa、温度60℃再度加压，设这样制成的复合层合体为复合层合体L41。
第2片未烧结的复合层合体以表面压力100Mpa，温度60℃再加压，设这样制成的复合层合体为复合层合体L42。
最后，第3片未烧结的复合层压片不加压，原样地为复合层合体L43。
接着，和实施例1一样，加热复合层合体L41-L43，使复合层合体内多层集合底板烧结后，用刷子除去残留在烧结后多层集合底板的两个主面上的收缩抑制层，得到多层集合底板S41-S43。
此后，测量多层集合底板S41-S43特定方向上每单位长度的最大翘曲量(％)及多层集合底板S41-S43相邻第1切入槽间的间隔的误差。其结果示于下述表5。
                             表5
    多层集合基板 复合层合体加压的面压(MPa)   每单位长度的翘曲量(％)   第1切入槽间的间隔误差(％)
        第1切入槽
    形成前     形成后
    S41     50     60     0.12     ±0.05
    S42     50     100     0.10     ±0.05
    S43     50     -     0.70     ±1.0
从表5可知：预加压后，形成第1切入槽，之后，再通过对复合层合体加压，能将多层集合底板的翘曲、变形设计成所希望的程度。换言之，即能有效地抑制多层集合底板的翘曲、变形。
产业上应用的可能性
如上所述，本发明的陶瓷多层底板的制造方法对于以安装半导体器件为首的各种陶瓷多层底板的制造方法是有用的。

Claims (21)

1.一种陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于具备：
(1)制作未烧结的复合层合体的第1工序，该未烧结的复合层合体在含陶瓷粉的多层陶瓷原料层层叠而成的未烧结的多层集合底板的一侧主面及另一侧主面上，分别具有含有在前述陶瓷粉的烧结条件下不会烧结的难烧结性粉末的第1收缩抑制层及第2收缩抑制层，
(2)形成从前述第1收缩抑制层开始，贯穿前述第1收缩抑制层，直至前述未烧结的多层集合底板的一部分的第1切入槽的第2工序，
(3)在前述陶瓷粉烧结的条件下，烧结前述未烧结的复合层合体的第3工序，
(4)除去前述第1收缩抑制层及第2收缩抑制层，取出烧结好的多层集合底板的第4工序。
(5)沿前述第1切入槽分割前述烧结好的多层集合底板，取出多片陶瓷多层底板的第5工序，
其中，前述第1工序还具备在前述陶瓷原料层的层叠方向上以规定的压力对前述未烧结的复合层合体全体加压的工序。
2.根据权利要求1所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第2工序还具备从前述第2收缩抑制层开始，在前述第2收缩抑制层上形成第2切入槽的工序。
3.根据权利要求2所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第2切入槽做成其端部留在前述第2收缩抑制层中。
4.根据权利要求3所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第2切入槽的数量做成比前述第1切入槽的数量要多。
5.根据权利要求2所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
使前述第2切入槽贯穿前述第2收缩抑制层，直至前述未烧结的多层集合底板的一部分。
6.根据权利要求5所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
所述第2切入槽形成在与前述第1切入槽相对的位置上。
7.根据权利要求3所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第2切入槽与前述第1切入槽在平面透视图上正交。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第1收缩抑制层和前述第2收缩抑制层为互相厚度不同的层。
9.根据权利要求8所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第1收缩抑制层的厚度做得比前述第2收缩抑制层的厚度要厚。
10.根据权利要求9所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第1收缩抑制层中前述难烧结性粉末和前述第2收缩抑制层中前述难烧结性粉末为彼此平均颗粒直径不同的粉末。
11.根据权利要求10所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
使前述第1收缩抑制层中前述难烧结性粉末为平均颗粒直径比前述第2收缩抑制层中前述难烧结性粉末的平均颗粒直径大的粉末。
12.根据权利要求11所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
使前述第1收缩抑制层中所述难烧结性粉末的平均颗粒直径为1.0μm以上，使前述第2收缩抑制层中难烧结性粉末的平均颗粒直径为2.0μm以下。
13.根据权利要求8所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第1收缩抑制层中前述难烧结性粉末和前述第2收缩抑制层中前述难烧结性粉末为彼此平均颗粒直径不同的粉末。
14.根据权利要求13所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
使前述第1收缩抑制层中前述难烧结性粉末为平均颗粒直径比前述第2收缩抑制层中前述难烧结性粉末的平均颗粒直径大的粉末。
15.根据权利要求14所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
使前述第1收缩抑制层中所述难烧结性粉末的平均颗粒直径为1.0μm以上，使前述第2收缩抑制层中难烧结性粉末的平均颗粒直径为2.0μm以下。
16.根据权利要求1所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第2工序还具备在前述陶瓷原料层的层叠方向上，用比前述第1工序的压力更高的压力对前述未烧结的复合层合体全体加压的工序。
17.根据权利要求16所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
以表面压力50Mpa以下实施前述第1工序的加压、以表面压力100Mpa以上实施前述第2工序的加压。
18.根据权利要求1所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第2工序还具备在形成第1切入槽以后，在前述第1收缩抑制层上设置辅助片的工序，以及在设置前述辅助片之后，在前述陶瓷原料层的层叠方向上对前述未烧结的复合层合体全体加压的工序。
前述第4工序还具备除去前述辅助片的工序。
19.根据权利要求18所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
还具备在设置前述辅助片后，在前述陶瓷原料层的层叠方向上用比前述第1工序的压力更高的压力，对前述未烧结的复合层合体全体加压的工序。
20.根据权利要求1所述的陶瓷多层底板的制造方法，其特征在于：
前述第1工序还具备在前述陶瓷原料层之间配置布线导体的工序。
21.一种未烧结的复合层合体，其特征在于：
具有：
含陶瓷粉的多层陶瓷原料层层叠成的未烧结的多层集合底板、及
在前述未烧结的多层集合底板的一侧主面及另一侧主面上形成的、含在前述陶瓷粉的烧结条件下不烧结的难烧结性粉末的第1收缩抑制层及第2收缩抑制层、
再形成有从前述第1收缩抑制层开始、贯穿前述第1收缩抑制层、到达前述未烧结的多层集合底板的一部分的第1切入槽。
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