CN1856216A - 多层陶瓷基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层陶瓷基板及其制造方法,在制造具有空腔的多层陶瓷基板之际,可以制造尺寸精度及空腔底面的平面度优良的多层陶瓷基板。将含有对应空腔形成贯通孔的陶瓷生片的多层陶瓷生片层叠做成层叠体,将其冲压后,通过烧成形成具有空腔的多层陶瓷基板。此时,在层叠体最外层的陶瓷生片的表面层叠抑制收缩材料生片的同时,在空腔底部露出的陶瓷生片上对应空腔形状配置抑制收缩材料生片切片。进而在该抑制收缩材料生片切片上配置烧失性薄片。并且在抑制收缩材料生片切片或烧失性薄片切片上,在以填埋空腔的形式配置与陶瓷生片分离的填埋用生片(通过切槽分离的部分)的状态下,进行冲压及烧成,烧成后除去填埋用生片的烧成物。
Description
技术领域
本发明涉及具有空腔的多层陶瓷基板及其制造方法,尤其涉及适用无收缩烧成方法制造具有空腔的多层陶瓷基板之际的制造方法的改良及具有通过上述制造方法形成的特殊形状的空腔的多层陶瓷基板。
背景技术
在电子器械等领域中,广泛使用用于安装电子器件的基板,但近年来,作为适应电子器械小型轻量化或多功能化等的要求,且具有高可靠性的基板,提出了多层陶瓷基板并实用化。多层陶瓷基板通过多个陶瓷层层叠构成,在各陶瓷层上一体地装入配线导体或电子元件,可以实现电路基板的高密度化。
并且,在上述多层陶瓷基板中,以进行电子器械更小型化、低高度等为目的,形成有收纳电子器件的空腔(凹部)的多层陶瓷基板也被实用化。在附带这种空腔的多层陶瓷基板的场合,由于能以在空腔内收纳电子器件的状态安装,所以能更充分地满足上述的要求,也可以实现多层陶瓷基板自身的小型化、低高度。
可是,上述多层陶瓷基板在将多个生片(グリ一ンシ一ト)层叠形成层叠体后,通过将其烧成形成。并且,上述生片伴随该烧成工序的烧结一定收缩,成为多层陶瓷基板尺寸精度降低的很大要因。具体地,伴随上述收缩产生收缩波动,在最后得到的多层陶瓷基板中,尺寸精度停留在0.5%左右。
根据这种状况,在多层陶瓷基板烧成工序中,抑制生片的面内方向的收缩、只在厚度方向收缩的所谓无收缩烧成方法被提出(例如,参照专利文献1特开平10-75060号公报等)。也如专利文献1上也记载的那样,将在上述烧成温度也不收缩的薄片粘贴在生片的层叠体上,当以这种状态进行烧成时,能抑制上述面内方向的收缩,只在厚度方向上收缩。根据这种方法,可以将多层陶瓷基板面内方向的尺寸精度改善至0.05%左右。
但是,在制作具有上述空腔的多层陶瓷基板时,即使适用上述的无收缩烧成方法,也有未必能得到足够的尺寸精度或平面度等问题。这是由于,在通常的无收缩烧成方法中,空腔底部抑制收缩的约束力不起作用。当空腔底部抑制收缩的约束力不起作用时,就不能充分确保空腔底面装载电子器件的平面度,恐怕对电子器件的安装带来障碍。
因此,在空腔底面也配有抑制收缩薄片,尝试消除上述的不良(例如,参照专利文献2特开2003-318309号公报等)。在专利文献2记载的发明中,在底膜上形成含有抑制收缩用无机材料的抑制收缩用薄片,在抑制收缩用薄片上,开设相当于空腔底面轮廓形状的切槽,除去切槽外侧部分后,在用于制作生的基板用层叠体的基板用陶瓷生片的层叠工序中,在提供陶瓷空腔底面的基板用陶瓷生片上,复制保持在载体薄膜上的抑制收缩用薄片,以在空腔底面上配置抑制收缩用薄片的状态实施烧成工序。由此,能提高烧成后基板用层叠体尺寸精度,同时在空腔中难以产生不希望的变形,能以很高的可靠性实现配线的高密度化。
可是,如上述专利文献2记载的发明,只在提供空腔底面的基板用陶瓷生片上配置抑制收缩用薄片,难以完全消除例如空腔变形等的问题。特别是,在多层陶瓷基板的制造方法中,需要将多枚生片层叠的层叠体冲裁,在具有上述空腔的多层陶瓷基板的制造方法中,冲裁工序中空腔开口部压溃变形的可能性很高。另外,在烧成工序中,也能看到空腔开口部周边隆起的现象,恐怕还会成为变形的原因。
另外,作为制作具有空腔的多层陶瓷基板的别的方法,也考虑将生片层叠烧成,其后,对烧结的层叠体实施开孔加工。可是,由于烧结的层叠体既硬又脆,所以难以高精度加工,需要昂贵的设备等,在制造成本上问题也很多。
发明内容
本发明就是鉴于这种现在的实际情况而提出的,目的在于提供一种在制造具有空腔的多层陶瓷基板之际,可以简单且低成本地制造尺寸精度、平面度优良的多层陶瓷基板,并且也可以消除空腔周边部变形等的产生的制造方法。
为了实现上述目的,本发明的多层陶瓷基板的制造方法,将含有对应空腔形成贯通孔的空腔形成用生片的多枚基板用生片层叠做成层叠体,将其冲压后,烧成,从而形成具有空腔的多层陶瓷基板,其特征在于,在成为上述层叠体最外层的基板用生片的表面上分别层叠抑制收缩材料生片的同时,在构成上述空腔底面的基板用生片上配置抑制收缩材料生片切片,而且,在上述抑制收缩材料生片切片上以填埋上述空腔的形式配置与上述各空腔形成用生片分离的填埋用生片,在此状态下进行上述冲压及烧成,烧成后除去上述填埋用生片的烧成物。
本发明的制造方法,如上所述,由于在空腔底部露出的基板用生片上也以配置抑制收缩材料生片切片的状态实施无收缩烧成方法,所以能确保尺寸精度,也能充分确保空腔底面的平面度。与此同时,由于以在空腔内配置填埋用生片的状态进行层叠体的冲压,所以可与无空腔的层叠体相同通过平板模具等可以很容易地冲压,也不会产生空腔开口部的压溃或空腔开口部周边的隆起等产生变形。
在上述制造方法中,上述填埋用生片为载置在抑制收缩材料生片切片上的形式,此时,当抑制收缩材料生片的约束力也达到上述填埋用生片上时,伴随填埋用生片收缩的应力通过抑制收缩材料生片也有可能对空腔底部的基板用生片产生影响。在担心上述影响时,最好在上述填埋用生片与抑制收缩材料生片切片之间使约束力不起作用。
即,特征是在抑制收缩材料生片切片与上述填埋用生片之间夹有烧失性薄片。在这种场合下,上述填埋用生片通过烧失性薄片载置在抑制收缩材料生片上,另外,上述烧失性薄片伴随烧成快速地烧失。因而,在烧成时,抑制收缩材料生片的约束力不会对上述填埋用生片起作用,空腔底面不会受填埋用生片的收缩应力影响。另外,伴随烧成上述填埋用生片烧失,填埋用生片的烧成物也快速地除去。
再者,在本发明中,所谓空腔底面在空腔深度方向上所谓构成底部的面全部适合,例如在空腔具有多级形状的场合,不仅是最深部分的底面,比其浅的相对该底面具有阶梯的阶梯面也适合于底面。另外,填埋用生片需要与空腔形成用生片分离,但这种场合的分离不仅包括例如切槽贯通空腔形成用生片的厚度方向的情况,而且也包括切槽不贯通空腔形成用生片的厚度方向的情况。
另一方面,在通过上述制造方法制造的多层陶瓷基板中,空腔形状呈与现有的不同的特殊形状。对其规定的基析即为本发明的多层陶瓷基板。即,本发明的多层陶瓷基板在多层陶瓷层层叠的同时,具有空腔,其特征在于,上述空腔开口部的开口面积比上述空腔深度方向中间位置的开口面积小。
在本发明的多层陶瓷基板中,上述空腔形状在例如空腔内树脂封固电子器件的场合是有利的。在具有空腔的多层陶瓷基板中,在空腔内收纳电子器件,并进行树脂封固的情形多。在进行这种树脂封固的场合,由于构成多层陶瓷基板的陶瓷与进行封固的树脂材料热膨胀率不同,产生封固的树脂剥离脱落的问题。特别是,由于反复长时间温度变化,上述问题变得显著。在本发明的多层陶瓷基板中,如上所述,由于空腔开口部的开口面积比空腔深度方向中间位置的开口面积小,所以在空腔内填充并硬化的树脂,不能穿过空腔开口部,所以在空腔内以所说的抱入的形式物理地被保持。因而,能防止封固的树脂从陶瓷上剥离或脱落,另外即使树脂剥离,也不会从空腔脱落。
在多层陶瓷基板上,一般在空腔底面或多层陶瓷基板内部形成导体图案,但当以在空腔底部配置抑制收缩材料生片切片的状态下通过无收缩烧成方法试作导体图案以横跨空腔底面周边部的状态形成的多层陶瓷基板时,产生该导体图案以与空腔侧壁的接触部为边界而断线的问题。这种断线起因是:由于相对空腔侧壁下端部(连接在底面形成用生片上的空腔形成用生片的内周边部)的抑制收缩材料生片切片及抑制收缩材料生片的约束力比其它的部分弱,所以例如构成空腔侧壁下端部的空腔形成用生片在远离空腔中心方向收缩很大,此时的应力集中在与空腔侧壁下端部连接的导体图案或底面形成用陶瓷层上。
为了消除这种不良情况,在横跨空腔底面的周边部地形成导体图案的部分上,使抑制收缩材料生片切片的端面位于比层叠在其正上方的填埋用生片的端面更靠外侧是很有效的。对其进行规定的基板即是本发明多层陶瓷基板的第2构成,该多层陶瓷基板具有空腔,将包含构成该空腔底面的底面形成用陶瓷层和具有对应该空腔开口形状的贯通孔的空腔形成用陶瓷层的陶瓷层层叠一体化,其特征在于,在上述底面形成用陶瓷层上以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案,对应上述底面周边部的部分中至少与上述导体图案重叠的部分上,在底面形成用陶瓷层正上方层叠的第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面位于比上述第1空腔形成用陶瓷层正上方层叠的第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面更靠外侧。
另外,用于制造上述第2构成的多层陶瓷基板的制造方法,除上述制造方法的构成外,还具有以下特征的工序:在构成空腔底面的基板形成用生片上,以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案的工序;形成在贯通孔内填埋抑制收缩材料生片切片的第1空腔形成用生片和层叠在上述第1空腔形成用生片正上方、具有以填埋上述空腔的形式与空腔形成用生片分离的填埋用生片的第2空腔形成用生片的工序;使空腔底面、上述抑制收缩材料生片切片和上述填埋用生片重叠,分别在构成上述空腔底面的基板形成用生片正上方层叠上述第1空腔形成用生片,在上述第1空腔形成用生片正上方层叠上述第2空腔形成用生片,得到上述层叠体的工序;以及在上述烧成后,除去上述填埋用生片的烧成物的工序,在上述层叠体内,使对应空腔底面周边部的部分中至少与上述导体图案重叠的部分的上述抑制收缩材料生片切片的端面位于比上述第2空腔形成用生片具有的填埋用生片的端面更靠外侧。
根据这些的发明,配置在空腔底面的抑制收缩材料生片切片与层叠在其上的第2空腔形成用生片的构成空腔周围的区域为面接触,通过该面接触约束第2空腔形成用生片、层叠在其上的空腔形成用生片向面内方向的收缩。因而,由于向导体图案施加的应力被分散,所以能抑制空腔底面导体图案的断线。
并且,从烧成后的层叠体除去抑制收缩材料生片、抑制收缩材料生片切片及填埋用生片的残渣,得到至少在导体图案与空腔底面周边部重叠的部分,在底面形成用陶瓷层正上方层叠的第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面位于比第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面更靠外侧的多层陶瓷基板。这种多层陶瓷基板,能防止在空腔底面形成的导体图案的断线。
再者,在上述第2构成的多层陶瓷基板中,所谓空腔底面在空腔深度方向所谓构成底部的区域全部适合,例如在空腔具有多级形状时,不仅最深部分的底面,比其浅的相对该底面具有阶梯的阶梯面也适合于底面。另外,填埋用生片需要与空腔形成用生片分离,但所谓这种分离,不仅包括例如切槽贯通空腔形成用生片的厚度方向的情况,而且也包括切槽不贯通空腔形成用生片的厚度方向的情况。而且,在本发明中,所谓外侧是指俯视多层陶瓷基板空腔时的空腔的外侧。
对于上述断线问题,在对应空腔底面周边部的部分中至少在导体图案表面,形成在烧成之际的烧成温度下软化的软化层也是很有效的。对其进行规定的基板即是本发明多层陶瓷基板的第3构成,该多层陶瓷基板通过将多枚基板用生片层叠后烧成而制成,具有空腔,将包含构成上述空腔底面的底面形成用陶瓷层的陶瓷层层叠一体化,其特征在于,在上述底面形成用陶瓷层上以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案,上述底面形成用陶瓷层上对应上述底面周边部的部分中至少在上述导体图案的表面上,具有在上述烧成之际的烧成温度下软化的软化层。
另外,用于制造上述第3构成的多层陶瓷基板的制造方法,除上述的制造方法的构成外,还有如下特征:在构成上述空腔底面的基板形成用生片上以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案,上述底面形成用生片上对应上述周边部的部分中至少在上述导体图案的表面上,形成在上述烧成之际的烧成温度下软化的软化层,之后将在贯通孔内填埋抑制收缩材料生片切片的空腔形成用生片层叠在构成上述空腔底面的基板形成用生片正上方,使空腔底面与上述抑制收缩材料生片切片重叠,并且使以填埋上述空腔的形式与上述各空腔形成用生片分离的填埋用生片配置在上述抑制收缩材料生片切片上,层叠空腔形成用生片,在此状态下进行上述冲压及烧成,烧成后除去上述填埋用生片的烧成物。
第3构成的多层陶瓷基板由于也以在空腔底部露出的基板用生片上配置抑制收缩材料生片切片的状态下实施无收缩烧成,所以能确保尺寸精度,另外,也能充分确保空腔底面的平面度。与此同时,由于以在空腔内配置填埋生片的状态进行层叠体冲压,所以与无空腔的层叠体同样通过平板模具等可以容易地冲压,不会产生空腔开口部的压溃或空腔开口部周边的隆起等产生的变形。
另外,由于在导体图案与空腔侧壁下端部之间夹有软化层,所以烧成时构成空腔侧壁下端部的空腔形成用生片在向远离空腔中心方向收缩之际,空腔侧壁下端部在软化的软化层表面滑动地移动。因此,由于空腔形成用生片向面内方向收缩而引起的向导体图案的应力集中通过软化层缓和,能抑制空腔底面导体图案的断线。
并且,从烧成后的层叠体除去抑制收缩材料生片、抑制收缩材料生片切片及填埋用生片的残渣,得到对应空腔周边部的部分中至少在导体图案的表面具有软化层,空腔底面的导体图案没有断线的多层陶瓷基板。
再者,在该第3构成的多层陶瓷基板中,所谓空腔底面也在空腔深度方向所谓构成底部的区域全部适合,例如在空腔具有多级形状时,不仅最深部分的底面,比其浅的相对该底面具有阶梯的阶梯面也适合于底面。另外,填埋用生片需要与空腔形成用生片分离,但这种分离不仅包括例如切槽贯通空腔形成用生片的厚度方向的情况,而且也包括切槽不贯通空腔形成用生片的厚度方向的情况。
根据本发明的制造方法,在具有空腔的多层陶瓷基板的制造中,可以制造尺寸精度、平面度优良的多层陶瓷基板,并且可以制造没有空腔开口部压溃或空腔开口部周边隆起等变形的多层陶瓷基板。另外,在本发明的制造方法中,由于不需要烧结后的开孔加工,所以也不需要用于开孔的特别的设备,可以简单且低成本地制造上述多层陶瓷基板。
另一方面,根据本发明的多层陶瓷基板,在例如空腔内收纳电子器件进行树脂封固时,即使长年多次承受热应力,树脂也不会剥离或脱落。因而,可以实现具有高可靠性的多层陶瓷基板。
而且,根据第2、第3构成的多层陶瓷基板及其制造方法,除上述效果外,还可以提供伴随空腔周围区域向面内方向收缩的导体图案不断线的多层陶瓷基板。
附图说明
图1是表示成为制造对象的多层陶瓷基板的一例的主要部分概略剖视图。
图2是表示第1实施方式的制造流程的流程图。
图3(a)是陶瓷生片的概略侧视图,(b)是抑制收缩材料生片的概略侧视图。
图4(a)是第1复合生片的概略俯视图,(b)是最上层复合生片的概略俯视图。
图5是切槽形成薄片的概略俯视图。
图6是表示第1实施方式的多层陶瓷基板制造流程的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示空腔形成工序,(d)表示抑制收缩薄片的除去工序。
图7是表示向在第1实施方式中制作的多层陶瓷基板安装电子器件的安装状态的概略剖视图。
图8是模式地表示多层陶瓷基板空腔形状的一例的图。
图9是表示在空腔内树脂封固电子器件的状态的概略剖视图。
图10(a)是在第2实施方式中制作的第2复合生片的概略俯视图,(b)是第2切槽形成薄片的概略俯视图。
图11是表示第2实施方式中具有2级构造的空腔的多层陶瓷基板制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示陶瓷多层基板。
图12是表示向在第2实施方式中制作的多层陶瓷基板安装电子器件的安装状态的概略剖视图。
图13是模式地表示具有多级形状空腔的多层陶瓷基板的空腔形状的一例的图。
图14是模式地表示具有多级形状空腔的多层陶瓷基板的空腔形状的其它例子的图。
图15是表示多层陶瓷基板空腔底面部的变形的主要部分概略剖视图。
图16是表示第3实施方式的层叠体的构成例的主要部分概略剖视图。
图17是表示第3实施方式的层叠体的其它的构成例的主要部分概略剖视图。
图18是表示第4实施方式的多层陶瓷基板制造流程的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示填埋用生片烧成物的除去工序,(d)表示已完成的多层陶瓷基板。
图19是表示向陶瓷生片应用抑制收缩材料生片切片及烧失性薄片切片的适用工序的概略立体图。
图20是表示第5实施方式的具有2级构造空腔的多层陶瓷基板制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示陶瓷多层基板。
图21(a)表示第6实施方式的多层陶瓷基板一例的概略俯视图,(b)是(a)的主要部分放大俯视图,(c)是(a)中沿X-X线的主要部分概略剖视图,(d)是(c)的主要部分放大剖视图。
图22是详细地表示图21所示的多层陶瓷基板的空腔形状的图。
图23是表示在空腔内树脂封固电子器件的状态的概略剖视图。
图24(a)是陶瓷生片的概略侧视图,(b)是抑制收缩材料生片的概略侧视图。
图25(a)是第1复合生片的概略俯视图,(b)是最上层复合生片概略俯视图。
图26是切槽形成薄片的概略俯视图。
图27是底面形成用生片的概略俯视图。
图28是表示第6实施方式的多层陶瓷基板制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示空腔形成工序,(d)表示抑制收缩薄片除去工序。
图29是表示抑制收缩材料薄片切片与填埋用生片做成大体相同形状的场合的多层陶瓷基板制造流程的层叠工序的主要部分概略剖视图。
图30是表示向在第6实施方式中制作的多层陶瓷基板安装电子器件的安装状态的概略剖视图。
图31是表示第7实施方式的多层陶瓷基板的一例的概略俯视图。
图32是表示第7实施方式的多层陶瓷基板的其它例的概略俯视图。
图33是表示第7实施方式的多层陶瓷基板的另外其它例的概略俯视图。
图34是第8实施方式的多层陶瓷基板,是表示具有多级构造空腔的多层陶瓷基板的一例的主要部分概略剖视图。
图35是表示具有多级形状空腔的多层陶瓷基板的空腔形状的一例的图。
图36是表示具有多级形状空腔的多层陶瓷基板的空腔形状的其它例的图。
图37(a)是在第8实施方式中制作的第2复合生片的概略俯视图,(b)是第2切槽形成薄片的概略俯视图。
图38是第2底面形成用生片的概略俯视图。
图39是表示第8实施方式的具有2级构造空腔的多层陶瓷基板的制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序。
图40是表示向在第8实施方式中制作的多层陶瓷基板安装电子器件的安装状态的概略剖视图。
图41是表示多层陶瓷基板空腔底面部的变形的主要部分概略剖视图。
图42是表示第9实施方式的层叠体的一例的主要部分概略剖视图。
图43是表示第9实施方式的层叠体的其它构成例的主要部分概略剖视图。
图44是表示第10实施方式的多层陶瓷基板制造流程的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示填埋用生片烧成物的除去工序,(d)表示已完成的多层陶瓷基板。
图45是表示向陶瓷生片应用陶瓷生片切片及烧失性薄片切片的适用工序的概略立体图。
图46是表示第11实施方式的具有2级构造的空腔的多层陶瓷基板制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示多层陶瓷基板。
图47(a)表示第12实施方式的多层陶瓷基板的一例的概略俯视图,(b)是(a)的主要部分概略剖视图。
图48是表示第12实施方式的多层陶瓷基板的层叠工序的主要部分概略剖视图。
图49(a)表示第13实施方式的多层陶瓷基板的一例的概略俯视图,(b)是(a)的主要部分放大俯视图,(c)是(a)中沿X-X线的主要部分概略剖视图,(d)是(c)的主要部分放大剖视图。
图50是详细地表示图49所示的多层陶瓷基板的空腔形状的图。
图51是表示在空腔内树脂封固电子器件的状态的概略剖视图。
图52(a)是陶瓷生片的概略侧视图,(b)是抑制收缩材料生片的概略侧视图。
图53(a)是第1复合生片的概略俯视图,(b)是最上层复合生片概略俯视图。
图54是切槽形成薄片的概略俯视图。
图55是底面形成用生片的概略俯视图。
图56是表示第13实施方式的多层陶瓷基板制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示空腔形成工序,(d)表示抑制收缩薄片除去工序。
图57是表示向在第13实施方式中制作的多层陶瓷基板安装电子器件的安装状态的概略剖视图。
图58是表示第14实施方式的多层陶瓷基板的一例的概略俯视图。
图59是表示第14实施方式的多层陶瓷基板的其它例的概略俯视图。
图60是表示第14实施方式的多层陶瓷基板的另外其它例的主要部分概略俯视图。
图61是第15实施方式的多层陶瓷基板,是表示具有多级构造空腔的多层陶瓷基板的一例的主要部分概略剖视图。
图62是表示具有多级形状空腔的多层陶瓷基板的空腔形状的一例的图。
图63是表示具有多级形状空腔的多层陶瓷基板的空腔形状的其它例的图。
图64(a)是在第15实施方式中制作的第2复合生片的概略俯视图,(b)是第2切槽形成薄片的概略俯视图。
图65是第2底面形成用生片的概略俯视图。
图66是表示第15实施方式的具有2级构造空腔的多层陶瓷基板的制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序。
图67是表示向在第15实施方式中制作的多层陶瓷基板安装电子器件的安装状态的概略剖视图。
图68是表示多层陶瓷基板空腔底面部的变形的主要部分概略剖视图。
图69是表示第16实施方式的层叠体的一例的主要部分概略剖视图。
图70是表示第16实施方式的层叠体的其它构成例的主要部分概略剖视图。
图71是表示第17实施方式的多层陶瓷基板制造流程的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示填埋用生片烧成物的除去工序,(d)表示已完成的多层陶瓷基板。
图72是表示向陶瓷生片应用收缩抑制材料生片切片及烧失性薄片切片的适用工序的概略立体图。
图73是表示第18实施方式的具有2级构造的空腔的多层陶瓷基板制造流程的例子的主要部分概略剖视图,(a)表示层叠工序,(b)表示烧成工序,(c)表示陶瓷多层基板。
图74表示在实施例1中制作的多层陶瓷基板的空腔形状的代用附图照片。
图75表示在实施例2中制作的多层陶瓷基板的空腔形状的代用附图照片。
具体实施方式
以下,关于适用本发明的多层陶瓷基板的制造方法,以及通过上述制造方法制作、具有特殊的空腔形状的多层陶瓷基板,参照附图详细说明。
(第1实施方式)
首先,在本实施方式中,关于成为制造对象的多层陶瓷基板进行说明。在本实施方式中,成为制造对象的多层陶瓷基板是具有用于收纳电子器件的空腔(凹部)的多层陶瓷基板。
图1是表示具有空腔的多层陶瓷基板1的最简单的模型例,在本例中,多层(这里9层)陶瓷层2~10层叠一体化。在这些陶瓷层2~10中,下面的2层2、3是没形成用于形成空腔的贯通孔的平坦的陶瓷层,其中上层的陶瓷层3的上面3a的一部分面面临空腔底部,构成空腔底面。
另一方面,在上述陶瓷层3上层叠的其余的陶瓷层4~10,对应空腔各自形成贯通孔,通过连通这些贯通孔,空腔11作为规定的空间构成。空腔11的开口形状,例如是正方形,但不限于这种形状,可以做成长方形或椭圆形等任意形状。但是,在空腔11的开口形状做成正方形或长方形时,最好在角部附带圆角做成圆弧形状。由此能缓和在角部产生的应力,能消除在角部产生裂纹等的不良的情况。在采用使用抑制收缩薄片的无收缩烧成法的场合,在上述空腔11中,侧壁为向外侧牵引的形式,担心在空腔11开口形状的角部应力集中产生裂纹。角部附带圆角、做成圆弧状,能缓和上述应力集中,从而能防止产生裂纹。这时,圆弧的曲率半径R最好为0.05mm或以上。上述曲率半径R对应抑制收缩薄片的厚度设定则更好,例如在抑制收缩薄片厚度为75μm时,上述曲率半径R做成0.1mm或以上不会产生裂纹。在抑制收缩薄片厚度为250μm时,上述曲率半径R做成0.51mm或以上不会产生裂纹。另外,虽无图示,在空腔11底面通常设置有用于装载电子器件的导体图案,也有设置有放热用导通孔等的场合。
具有上述空腔11的多层陶瓷基板1通过先将多层生片层叠,然后将其冲裁做成层叠体后烧成而制作,但为了确保尺寸精度,需要抑制烧成时的收缩。另外,仅此并不够,需要消除例如冲裁工序之际的空腔11开口部的压溃或由于空腔11开口部周边隆起引起的变形。
因此,在本实施方式中,采用无收缩烧成方法的同时,以在相当于空腔的空间内配置填埋用生片的状态进行冲裁工序或烧成工序,实现消除冲裁时的压溃等。以下,关于本实施方式的多层陶瓷基板的制造流程进行说明。
图2表示本实施方式的制造流程的工序流程图。本实施方式的制造流程如图2所示,基本上至少具有层叠体形成工序(步骤S1)、烧成工序(步骤S2)和空腔形成工序(步骤S3)。除此之外,还可以具有抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)。层叠体形成工序(步骤S1)包括生片形成工序(步骤S11)、复合生片形成工序(步骤S12)、切槽形成工序(步骤S13)、导通孔形成工序(步骤S14)、导体印刷工序(步骤S15)、层叠工序(步骤S16)及冲裁工序(步骤S17)。
以下,关于各工序进行说明,在制作上述多层陶瓷基板时,首先进行作为层叠体形成工序(步骤S1)的最初的工序的生片形成工序(步骤S11)。在该生片形成工序(步骤S11)中,形成图3(a)所示的陶瓷生片(相当于基板用生片)21和图3(b)所示的抑制收缩材料生片22。这些陶瓷生片21及抑制收缩材料生片22,通常通过靠紧在塑料薄片等的支撑体23表面上形成。作为支撑体23使用的塑料薄片只要表面平滑,什么都可以,但最好为例如PET(polyethyleneterephthalate)薄片等。支撑体23的厚度最好为在工序中不变化,且容易操作的厚度,一般为50μm~150μm。
作为上述陶瓷生片21的制作方法,可以例举例如将陶瓷粉末和有机载色剂混合调制浆料(介质糊膏),将其通过流延法(ドクタ一ブレ一ド)等薄片成形法在支撑体23(PET薄片等树脂薄片)上成膜的方法等。在将制作的多层陶瓷基板做成玻璃陶瓷基板时,只要使用陶瓷粉末和玻璃粉末,将它们与有机载色剂混合而成的浆料使用即可。
再者,所谓有机载色剂是将粘结剂溶解在有机溶剂中的物质,主要是由萜品醇、丁醚、丙酮、甲苯、异丙醇等溶剂、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等粘结剂、苯二甲酸二正丁酯等可塑剂构成。有机载色剂的含有量不特别限定,通常的含有量例如只要粘结剂为质量的1~5%,溶剂为质量的10~50%即可。
介质糊膏既可以为如前所述含有有机载色剂的有机系列涂料,也可以为使水溶性粘结剂、分散剂等溶解于水中的水溶系列涂料。这里,水溶系列粘结剂不特别限定,只要从聚乙烯醇、纤维素、水溶性丙稀酸树脂、乳胶等适宜选择即可。
另外,如上所述,在介质糊膏内含有陶瓷粉末,但构成该陶瓷粉末的介质瓷器组成物的组成等是任意的。因而,在制作陶瓷粉末之际,只要根据介质瓷器组成物的组成选择原料(主要成分及次要成分)即可。这时,原料的主要成分或次要成分的材料样态不特别限定。另外,作为原料的主要成分及次要成分,可以使用氧化物或通过烧成成为氧化物的化合物。再者,作为通过烧成成为氧化物的化合物,例如碳酸盐、硝酸盐、乙二酸盐和有机金属化合物等。当然,作为原料也可以并用氧化物和通过烧成成为氧化物的化合物。原料中的各成分含有量只要烧成后成为上述介质瓷器组成物的组成地确定即可。另外,上述陶瓷粉末的制法也是任意的,例如也可以是根据液相合成法或固相法的任意一种取得的粉末。
在制作LTCC基板的玻璃陶瓷基板时,如上所述并用陶瓷粉末(陶瓷成份)与玻璃粉末(玻璃成份),但此时这些玻璃成份和陶瓷成份只要是基于作为目的的介电常数或烧成温度适宜选择即可。具体地,可以例示有在1000℃或以下烧成并可以做成玻璃陶瓷基板的氧化铝(陶瓷成份:结晶相)与氧化硅(玻璃成份:玻璃相)的组合。其它,作为陶瓷成份可以采用氧化镁、尖晶石、二氧化硅、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、堇青石、锶长石、石英、硅酸锌、氧化锆和二氧化钛等。作为玻璃成份可以使用硼硅酸玻璃、硼硅酸钡玻璃、硼硅酸锶玻璃、硼硅酸锌玻璃和硼硅酸钾玻璃等。玻璃成份为体积的60~80%,作为骨料的陶瓷成份为体积的40~20%最好。这是因为若玻璃的成份超出上述范围,就难以成为复合组成物,强度及烧结性降低。
另一方面,抑制收缩材料生片22的制作方法也与上述陶瓷生片21的制作方法基本相同,但在生片内含有的成份不同。即,抑制收缩材料生片22由在陶瓷生片21烧结的温度难以收缩的抑制收缩材料构成,是抑制了自身收缩的生片。作为抑制收缩材料,可以使用含有石英、方英石或者鳞石英的至少一种的组成物等。或者,也可以作为含有氧化铝的组成物。
这些抑制收缩材料由于不在陶瓷生片21含有的陶瓷成份或玻璃成份的烧成温度烧结或只一部分烧结,所以在陶瓷生片21的烧成温度不产生收缩。因而,如果将由上述抑制收缩材料构成的抑制收缩材料生片22与陶瓷生片21紧贴并层叠,则可抑制陶瓷生片21烧成时在平面方向收缩而起作用。
再者,在形成抑制收缩材料生片22之际,除上述抑制收缩材料(含有石英、方英石或鳞石英的至少一种的组成物)外,也可以含有上烧结辅助剂,这时也能取得同样的效果。在含有烧结辅助剂时,该烧结辅助剂在陶瓷成份或玻璃成份的烧成温度烧结,但作为抑制收缩材料的石英、方英石或鳞石英的热膨胀系数分别约为20ppm/℃、50ppm/℃、40ppm/℃,由于比陶瓷成份或玻璃成份的大,所以即使烧结辅助剂烧成后收缩,烧成前与烧成后的尺寸变化也会抵消,能抑制陶瓷生片21的收缩。
在并用烧结辅助剂时,作为使用的烧结辅助剂,可以例举在陶瓷成份或玻璃成份的烧结开始温度或以下软化或生成液相的氧化物。在使用前者时,由于通过烧结辅助剂软化,上述抑制收缩材料粒子彼此结合,所以烧结;在使用后者时,由于通过收缩助剂生成液相,上述抑制收缩材料粒子表面反应,粒子彼此结合,所以烧结。作为烧结辅助剂使用的氧化物,不特别限定,可以例举硅酸铅铝玻璃、硅酸铅碱玻璃、硅酸铅碱土玻璃、硼硅酸铅玻璃、硼硅酸碱玻璃、硼酸铝铅玻璃、硼酸铅碱玻璃、硼酸铅碱土玻璃和硼酸铅锌玻璃等,只要选择其中的一种或以上使用即可。
另外,作为烧结辅助剂也可以使用碱金属化合物。碱金属化合物具有促进SiO2进行烧结的效果。因而,如果向含有石英、方英石及鳞石英的至少一种的组成物添加碱金属化合物,伴随陶瓷生片21的烧成,抑制收缩材料生片22就轻微烧结。这里,碱金属化合物不特别限定,可以例举例如碳酸锂、碳酸钾、碳酸钠、氧化锂和氧化钾等。
而且,作为使用于抑制收缩材料生片22上的材料,也可以使用含有鳞石英和难烧结性的氧化物的组成物。鳞石英是根据组成的选择能使烧结温度有各种变化的材料。但是,鳞石英的热膨胀系数很大,根据温度热膨胀系数也可以达到40ppm/℃。因此,例如与玻璃陶瓷材料(约3~10ppm/℃)的热膨胀差过大,有时陶瓷生片21在烧结前就会剥落。所以,为了防止这种事情,添加在陶瓷生片21的烧成温度下不烧结的氧化物,调节热膨胀系数,抑制陶瓷生片21在烧结前剥落。作为在陶瓷生片21的烧成过程中不烧结的氧化物不特别限定,可以例举例如石英、熔融石英、氧化铝、富铝红柱石和氧化锆等。
如以上所述制作陶瓷生片21或抑制收缩材料生片22,但这些陶瓷生片21或抑制收缩材料生片22每层的厚度考虑后述的通孔电极或内部电极的形成,最好为20μm~300μm左右。
上述陶瓷生片21或抑制收缩材料生片22制作后,在复合生片形成工序(步骤S12)中,利用这些制作复合生片(使陶瓷生片与抑制收缩材料生片组合的生片)。这里制作的复合生片是层叠在构成空腔底面的基板用生片(陶瓷生片)正上方的第1复合生片和作为最上层的抑制收缩材料生片而层叠的最上层复合生片。
为了制作第1复合生片26,如图4(a)所示,首先在上述生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片21上设置第1贯通孔24。第1贯通孔24既可以例如以将陶瓷生片21紧贴在支撑体23表面的状态,将陶瓷生片21的规定部分通过冲孔模具冲裁形成,也可以通过激光器、微型钻、冲孔等形成。第1贯通孔24对应空腔形状形成,其形状没有特别限定,例如既可以是正方形,也可以是长方形或圆形等。
接着,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片22在支撑体23上与上述第1贯通孔24大体同形状地切断,做成第1嵌合薄片25(相当于抑制收缩材料生片切片)。将其嵌入陶瓷生片21的第1贯通孔24内,形成第1复合生片26。此时,为使第1复合生片26平坦,陶瓷生片21与第1嵌合薄片25厚度最好相同。
最上层复合生片29的制作方法也与前面的第1复合生片26的制作方法相同,但在最上层复合生片29中,如图4(b)所示,在抑制收缩材料生片22上设置贯通孔,在这里嵌合陶瓷生片。即,在生片形成工序(步骤S11)制作的抑制收缩材料生片22上,设置对应空腔开口的第2贯通孔27。第2贯通孔27的形成方法与上述第1贯通孔24相同。并且,将在生片形成工序(步骤S11)制作的陶瓷生片21在支撑体23上与上述第2贯通孔27大体同形状地切断,做成第2嵌合薄片28。将第2嵌合薄片28嵌入抑制收缩材料生片22的第2贯通孔27内,从支撑体23剥离做成最上层复合生片29。再者,这时,为使最上层复合生片29平坦,抑制收缩材料生片22与第2嵌合薄片28的厚度也最好相同。
在切槽形成工序(步骤S13)中,在上述陶瓷生片21上形成切槽,做成空腔形成用生片。即,在切槽形成工序(步骤S13)中,在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片21上设置切槽(或不连续部)31,做成如图5所示的切槽形成薄片30。所谓切槽31是贯通陶瓷生片21厚度方向的不连续部。另外,在不连续部中也包括在薄片厚度方向不贯通的部分。为使在将切槽形成薄片30重叠在先制作的第1复合生片26上时,与第1贯通孔24重合,将切槽31与第1贯通孔24同位置、大体同形状地形成。切槽31以将陶瓷生片21紧贴在支撑体23表面不变的状态,既可以在陶瓷生片21的规定部分挤压冲孔模具形成,也可以通过激光器、微型钻、冲孔等形成。
再者,切槽形成工序(步骤S13)既可以一枚一枚地在陶瓷生片21上开设切槽,也可以将2枚或以上的陶瓷生片21重叠后开设切槽。在任意一场合下,在切槽形成薄片30中,原样保留由切槽31分离的部分30a,在层叠及烧成之际作为填埋用生片利用。
以上制作的第1复合生片26或切槽形成薄片30以及构成空腔底面的陶瓷生片等、烧成后构成多层陶瓷基板的各陶瓷层的陶瓷生片(以下,将这些合起来称为“介质层薄片”)上,形成导通孔或通孔电极、内部电极图案等。
例如在导通孔形成工序(步骤S14)中,在介质层薄片上形成用于形成通孔电极的孔的导通孔。导通孔通过激光器、微型钻、冲孔等形成。当向介质层薄片照射激光时,能使介质层薄片的陶瓷粉末或粘结剂树脂升华而开孔。使用的激光最好为波长短的UV-YAG激光器或受激准分子激光器。这样,如果使用激光形成导通孔,就很容易将导通孔直径做成100μm或以下。另外,微型钻或冲孔与激光比较,导通孔径难于做很小,但具有可以以低成本加工的优点。无论哪个,在通过这些方法形成的导通孔上填充导电体糊膏,能高精度地形成微少的通孔电极。
在导体印刷工序(步骤S15)中,向在导通孔形成工序(步骤S14)中形成的导通孔填充导电性糊膏,形成通孔电极。作为导电性糊膏使用含有例如铜、银、银钯、钯、镍等金属粉末或合金粉末,调整成具有规定的流动性的粘度的通孔电极糊膏。另外,在导体印刷工序(步骤S15)中,在介质层薄片的表面上以规定的图案印刷内部电极图案。内部电极图案的糊膏与上述导电性糊膏相同使用含有例如铜、银、银钯、钯、镍等金属粉末或合金粉末,调整成具有规定的流动性的粘度的通孔电极糊膏。内部电极糊膏与通孔电极糊膏也可以是不同的材料。
再者,介质层薄片的构成材料具有耐还原性,由于也能在导电材料上使用廉价的卑金属,所以导电材料也可以使用镍或镍合金。镍合金最好为从锰、铬、钴及铝等中选择的1种或以上的元素与镍的合金,合金中的镍含有量最好为质量的95%或以上。再者,通孔电极及内部电极图案也可以含有质量的0.1%左右以下的磷等各种微量成份。内部电极图案的厚度根据用途适宜确定,例如最好为1μm~15μm左右,如果是2.5μm~10μm左右则更好。
通孔电极糊膏或内部电极糊膏与和介质糊膏相同的载色剂均匀混合制作。通孔电极糊膏或内部电极糊膏的载色剂含有量与介质糊膏同样地调整。另外,在通孔电极糊膏或内部电极糊膏中,根据需要也可以添加分散剂、可塑剂、介质材料、绝缘材料等的添加物。该添加量合计最好为质量的10%或以下。
接着,在介质层薄片上印刷通孔电极糊膏或内部电极糊膏,形成通孔电极或内部电极图案。通孔电极将通孔电极糊膏通过例如埋孔印刷填充并固化形成。内部电极图案例如在陶瓷生片21上将内部电极糊膏通过丝网印刷以规定的图案图敷形成。
通过上述在各介质层薄片上形成通孔电极或内部电极图案后,将在层叠工序(步骤S16)中制作的各薄片层叠,形成层叠体32。图6(a)至图6(b)表示从该层叠工序(步骤S16)至抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)的层叠体的构成。再者,关于图6(c)所示的工序与图6(d)所示的工序,附记有顺序相反的场合或同时进行的场合。
在上述层叠工序(步骤S16)中,如图6(a)所示,从最下层开始抑制收缩材料生片22、陶瓷生片21、第1复合生片26、切槽形成薄片30、最上层复合生片29顺次层叠。再者,各薄片只要至少1枚或以上即可,也可以多枚。本例中,将2枚陶瓷生片21层叠,其上层叠第1复合生片26及6枚切槽形成薄片30。因而,这样的9层相当于基板用生片,第1复合生片26及6枚切槽形成薄片30相当于空腔形成用生片。层叠体32的构成既可以上下相反,也可以夹持抑制收缩材料生片22上下相同地层叠各薄片。
另外,例如如上所述,在2枚或以上切槽形成薄片30层叠时,各切槽形成薄片30的材质既可以相同,也可以不同。但是,在后者的场合,在各切槽形成薄片30中,冲裁时的压缩率、烧成时的收缩率、热膨胀系数等最好大致相等。由此,能抑制由于各切槽形成薄片30的压缩率、收缩率、热膨胀系数的差产生的基板翘曲。
这样层叠的层叠体32全体的厚度根据多层陶瓷基板小型化及低高度的要求,最好为1mm或以下。另外,层叠体32中构成空腔的部分的空腔形成用生片(6枚切槽形成薄片30及第1复合生片26)的积层高度(相当于空腔深度)符合收纳在空腔的电子器件的尺寸而设定。
上述层叠工序(步骤S16)之后,进行冲裁工序(步骤S17),该冲裁工序(步骤S17)是将在层叠工序(步骤S16)中制作的层叠体32压接的工序。压接通过装入普通的上下冲头(パンチ)为平坦的模具内而进行。压接的条件最好为:压接压力为30Mpa~80Mpa,压接时间为10分钟左右。在本实施方式中,层叠体32的最上层面、最下层面各自为平坦面,而且,在形成空腔的部分原样保留通过切槽31分离的部分31a,填埋用生片做成将其填埋的形式,所以在进行冲裁之际能均匀地施加压力。因而,不会如现有技术那样空腔开口部会因附加的压力压溃变形,或者产生损伤。
接着,进行烧成工序(步骤S2)。在烧成工序(步骤S2)中,烧成在冲裁工序(步骤S17)压接的层叠体32。再者,在烧成之际,通常对制作的层叠体32进行脱粘结剂处理,但这种场合下的脱粘结剂处理条件以通常的条件即可。在进行脱粘结剂处理后,进行烧成,形成层叠烧成体34。烧成时的气体介质不特别限定。一般地,在通孔电极及内部电极图案上使用镍或镍合金等卑金属的场合下,最好为还原性气体介质。烧成温度最好为800℃~1000℃。能同时烧成导体材料或电阻材料,这种多层陶瓷基板可以作为高频重叠模块、天线开关模块、滤波组件等LTCC模块使用。
实施过烧成工序(步骤S2)的层叠烧成体34如图6(b)所示,切槽形成薄片30的切槽31内侧部分30a从空腔突出。这是基于以下理由。当烧成层叠体32时,作为介质层薄片的陶瓷生片21与第1复合生片26及切槽形成薄片30烧结、收缩。此时,陶瓷生片21紧贴在下层的抑制收缩材料生片22上。抑制收缩材料生片22如前所述,在介质层薄片的烧成温度不收缩。因此,能抑制陶瓷生片21的平面方向收缩。另外,切槽形成薄片30的切槽31的外侧部分30b由于紧贴在上层的最上层复合生片29上,所以同样能抑制收缩。而且,在空腔底部,由于陶瓷生片21与第1复合生片26的第1嵌合薄片25紧贴,所以同样能抑制收缩。
与此相反,切槽形成薄片30的切槽31的内侧部分30a由于在上层侧没有抑制收缩的薄片,所以不能抑制收缩。因而,切槽31的内侧部分30a在平面方向收缩,从切槽31的外侧部分30b分离。这种收缩随着从空腔底部的第1嵌合薄片25向上层方向离开而变大,,厚度方向的收缩率只变小切槽31的内侧部分30a在平面方向收缩的量。因而,第1嵌合薄片25、第2嵌合薄片28和夹持在其间的部分(上述切槽31的内侧部分30a)在烧成后成为从层叠烧成体34的表面突出的形状。
如上所述,第1嵌合薄片25或第2嵌合薄片28、夹持在其间的部分(上述切槽31的内侧部分30a)为与陶瓷生片21或切槽形成薄片30的切槽31的外侧部分30b等不同的收缩状态,例如切槽形成薄片30的切槽31的内侧部分30a完全从外侧部分30b分离。另外,即使底部,上述第1嵌合薄片25通过烧成脆化,该部分的约束力也变弱。因而,填埋空腔的第1嵌合薄片25或第2嵌合薄片28、夹持在其间的部分(上述切槽31的内侧部分30a)受小的刺激就能脱落,由此能形成空腔35。再者,即使空腔的形状很复杂时,也能很容易地使切槽31的内侧部分30a脱落。另外,为了使切槽31的内侧部分30a脱落,也可以施加很小的力。
即,如图6(c)所示,除去上述第1嵌合薄片25或第2嵌合薄片28、夹持在其间的部分(上述切槽31的内侧部分30a)形成空腔的同时,根据需要进行抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)。在抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)中,如图6(d)所示,除去层叠烧成体34的最上层的薄片35或最下层的薄片36(抑制收缩材料生片22或最上层复合生片29的烧成物)。除去这些的方法既可以将层叠烧成体34在溶剂中进行通常的超声波洗净,也可以在层叠烧成体34上实施湿喷。湿喷是使在水中混合研磨剂的液体用来自压缩机的压缩空气加速,向被加工物猛吹,同时进行洗净和表面处理的方法。另外,用鳞石英硅石系列或方英石硅石系列等材料形成抑制收缩材料生片22的场合,烧成后由于最上层的薄片35与最下层的薄片36的主要部分自然剥离,所以只要仅洗净剩余的部分即可。
除以上的工序外,根据需要进行切断工序、研磨工序等,得到图1所示的多层陶瓷基板。在切断工序中,既可以用金刚切割刀分割,在层叠烧成体34较厚时也可以用切割方式切断。研磨工序通过例如擦光(ラツピング)进行。研磨是在旋转平台上不含磨粒,在加工液中含有磨粒,研磨加工对象的加工法。另外,也可以作为使用湿式滚筒的方法。
在制造的多层陶瓷基板1上,装载电子器件40,图7表示装载电子器件40的状态。如图7所示,电子器件40收纳在多层陶瓷基板1的空腔11中。电子器件40通过接合线41与在多层陶瓷基板1上形成的电极(省略图示)连接。电极是在多层陶瓷基板1表面上印刷的表面电极、通孔电极及在多层陶瓷基板1内部印刷的内部电极等。这样,通过本实施方式的制造方法制作的多层陶瓷基板能将电子器件收纳在多层陶瓷基板内部,能满足小型化及低高度的要求。
另外,在通过上述制造方法制作的多层陶瓷基板中,空腔具有特殊的形状,与现有的多层陶瓷基板空腔形状比较,在树脂封固上具有优越性。以下,关于制作的多层陶瓷基板空腔形状进行说明。
如上所述,根据有关制造方法的第1实施方式制作的多层陶瓷基板1是多层(这里9层)陶瓷层2~10通过烧成层叠一体化的基板。这里,上述陶瓷层2~10中,对于下面的2层2、3是没形成用于形成空腔的贯通孔的平坦的陶瓷层,其中成为上层的陶瓷层3的上面3a的一部分面临空腔底部,构成空腔底面。另外,上述陶瓷层3上层叠的剩余的陶瓷层4~10对应空腔各自形成贯通孔,通过连通这些贯通孔,作为规定的空间构成空腔11。
如在上述制造方法中所述,在制作上述多层陶瓷基板1之际,通过第1嵌合薄片25或最上层复合生片29以及抑制收缩材料生片22约束基板用生片进行烧成,实现抑制面内方向的收缩。这种场合下,由于在烧成之际上述层叠体两面被抑制收缩材料生片22约束,所以烧成后各基板用生片应该只在厚度方向收缩,面方向不收缩。
可是,若详细地观察,对于距抑制收缩生片(第1嵌合薄片25、最上层复合生片29及抑制收缩生片22)最近的基板用生片在面方向几乎没有收缩,但随着远离抑制收缩生片,虽然少但在面方向收缩。这种面方向的收缩随远离抑制收缩生片逐渐变大。因此,详细观察空腔11形状,如图8模式地表示,比抑制收缩生片最近的开口部更靠内部的方向开口面积成为很大、所谓的鼓形。
关于这点进一步详细说明,在上述空腔11中,开口部11的开口尺寸W1比空腔11深度方向中间位置的开口尺寸W2小。即,空腔11的开口部11a的开口面积比空腔11深度方向中间位置11b的开口面积小。本例中,空腔11的开口面积至深度方向中间位置11b逐渐增加,接着逐渐减少,空腔11内壁的剖面形状为略圆弧状。因而,空腔11的形状为在深度方向中间部分为圆弧状地膨胀出来的形状,成为上述的鼓形。
空腔11具有上述形状的多层陶瓷基板1由于为上述特殊的空腔形状,所以在可靠性上具有很大的优点。例如,如图9所示,电子器件40安装在空腔11内,通过树脂100树脂封固时,如上述由于空腔11的开口部11a的开口尺寸比内部小,所以填充的树脂100不会脱落。如上述所述,通过树脂100进行树脂封固时,构成多层陶瓷基板1的各陶瓷层2~10与进行封固的树脂100热膨胀率不同。于是,产生因此封固的树脂100剥离,从空腔11脱落的问题。特别是,由于反复长期间地温度变化,上述问题变得显著。在上述多层陶瓷基板1中,由于空腔11的开口部11a的开口面积比空腔11深度方向中间位置11b的开口面积小,所以在空腔11内填充并硬化的树脂100因内部体积较大,所以不能穿过空腔11的开口部11b,保持在空腔11内。
具有以上特殊形状的空腔11的多层陶瓷基板1到目前为止不曾实现,除通过第1嵌合薄片25或最上层复合生片29以及抑制收缩生片22约束基板用生片进行烧成外,还在形成烧成前的层叠体之际,在形成空腔的部分上原样地保留从切槽31分离的部分31a,做成作为填埋用生片将其填埋的形式,在进行冲裁之际能均匀地施加压力而形成。虽然详细理由不清楚,但仅用抑制收缩生片约束不能做成上述空腔形状,而适用本发明的制造方法能初次实现是实验确认的。
(第2实施方式)
本实施方式与上述的第1实施方式不同,空腔为多级形状的空腔(本例中为二级形状的二级底空腔)。因而,由于做成二级底空腔,除对应空腔最深的底面配有第1复合生片外,对应空腔第二级底面(阶梯面)配有第2复合生片、层叠贯通孔大小不同的切槽形成薄片是工序上的不同点。
在本实施方式中,在复合生片形成工序(步骤S12)中,形成图10(a)所示的第2复合生片43。在制作第2复合生片43之际,首先在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片21上设置与上述第1贯通孔24重合且比第1贯通孔24大的第3贯通孔44。第3贯通孔44的形成方法与上述第1贯通孔24的形成方法相同。
并且,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片22与第3贯通孔44大体同形状地切断,做成第3嵌合薄片45,嵌入第3贯通孔44内。而且,在该嵌入的第3嵌合薄片45上设置与第1贯通孔24同位置且大体同形状的第4贯通孔46,在这里嵌入将陶瓷生片21与第4贯通孔46大体同形状地切断的第2嵌合薄片28。这样,形成第2复合生片43。在制作第2复合生片43之际,也可以与上述顺序相反,先将第2嵌合薄片28嵌入第4贯通孔46内,之后将第3嵌合薄片45嵌入第3贯通孔44内。
另外,在本实施方式中,在切槽形成工序(步骤S13)中,如图10(b)所示,形成与第1实施方式的切槽形成薄片30不同的切槽形成薄片(第2切槽形成薄片47)。该第2切槽形成薄片47与上述的切槽形成薄片30的不同是切槽48的尺寸比切槽31的尺寸大。具体地,在第2切槽形成薄片47中,切槽48与第2复合生片43的第3贯通孔44在同一位置做成大体相同形状。
在本实施方式中,图11(a)表示将各薄片层叠的层叠体49的例子。从下向上顺次如下层叠。即,从最下层开始抑制收缩生片22、陶瓷生片21、第1复合生片26、切槽形成薄片30、第2复合生片43、第2切槽形成薄片47、最上层复合生片29顺次层叠。再者,各薄片的层叠枚数对于抑制收缩生片22、第1复合生片26、第2复合生片43及最上层复合生片29为1枚。当然,也可以将这些多枚重叠使用。关于陶瓷生片21、切槽形成薄片30及第2切槽形成薄片47,依赖多层陶瓷基板上要求的层间电极图案构成或内部装载的电子器件的尺寸,通常使用2枚或以上。本例中,为2枚陶瓷生片21、6枚切槽形成薄片30、4枚第2切槽形成薄片47重叠。当然,不拘泥于这样,各薄片的层叠数为任意。另外,层叠体49除图11(a)所示的空腔外,也可以例如在抑制收缩生片22侧具有别的空腔。
当烧成上述层叠体49时,如图11(b)所示,填埋空腔的部分49a在平面方向收缩,成为从空腔突出的形状。并且,与上述的第1实施方式相同,除去该部分,根据需要进行抑制收缩薄片除去工序(步骤S4),如图11(c)所示,完成具有二级底空腔51的多层陶瓷基板50。
图12表示在具有二级底空腔51的多层陶瓷基板50上安装电子器件40的例子。如图12所示,电子器件40收纳在下侧的空腔部51a中。电子器件40通过接合线41与上侧的空腔部51b的底部的电极连接。这样,通过本实施方式的制造方法制作的多层陶瓷基板50能将电子器件40及接合线41收纳在多层陶瓷基板50的内部。由此,接合线等不会从多层陶瓷基板表面突出,且平坦。另外,即使内部具有多层介质层的多层陶瓷基板,也能高密度地安装电子器件40,能满足小型化及低高度的要求。
再者,通过应用本实施方式的多层陶瓷基板的制造方法,在多层陶瓷基板内部也能形成三级底以上的多级底空腔。例如,在上述层叠体形成工序中,在设置有与上述第2贯通孔在同一位置且大体同形状的切槽或不连续部的陶瓷生片与上述最上层复合生片之间,从下向上顺次在陶瓷生片上设置与上述第2贯通孔重合且比该第2贯通孔大的第4贯通孔,将与该第4贯通孔大体同形状同厚度的抑制收缩生片嵌入该第4贯通孔内,在嵌入该第4贯通孔内的该抑制收缩生片上设置与上述第2贯通孔同位置且大体同形状的第5贯通孔,将与该第5贯通孔大体同形状同厚度的陶瓷生片嵌入该第5贯通孔的第3复合生片和设置有与上述第4贯通孔同位置且大体同形状的切槽或不连续部的陶瓷生片各自做成至少1枚重叠夹持的状态。并且,在层叠方向冲裁形成层叠体。由此,经过空腔形成工序,能形成三级底空腔。
如上所述,在空腔为多级形状的空腔(本例为二级形状的二级底空腔)时,各空腔也具有特殊的形状,与现有的多层陶瓷基板的多级空腔比较,在树脂封固上具有优越性。以下,关于制作的多层陶瓷基板的空腔形状进行说明。
图13是模式地表示具有多级形状空腔的多层陶瓷基板的图。该多层陶瓷基板50经过图11所示的工序制作,与图12所示的多层陶瓷基板相同,具有由空腔部51a、51b构成的二级底空腔51。这里,在各空腔部51a、51b中,随着远离抑制收缩生片22,面方向的收缩逐渐变大,各开口部的开口尺寸比深度方向中间位置的开口尺寸小。即,对于第1级(图中上侧)的空腔部51b,在开口部的开口尺寸为W3,深度方向中间位置的开口尺寸为W4时,W3<W4。同样,对于第2级(图中下侧)的空腔部51a,在开口部的开口尺寸为W5,深度方向中间位置的开口尺寸为W6时,W5<W6。各空腔部51a、51b侧壁的剖面形状为圆弧状,因而各空腔部51a、51b的形状呈所谓的壶形。
再者,关于第2级以后的空腔部(这里为空腔部51a),未必为限于上述壶形,如图14所示,也可以是开口面积最大,深度方向逐渐减小的形状。这时,在开口部的开口尺寸为W5,深度方向中间位置的开口尺寸为W6时,W5>W6,相对于第1级(上侧)空腔部51b为壶形,第2级(下侧)空腔部51a呈所谓的碗状。通过将第2级以后的空腔部形状做成上述碗状,在将电子器件安装在该空腔部51a上之际,接合线等的安装变容易,可以高效率地安装器件。
在上述的多层陶瓷基板50中,在多级形状的空腔51内,至少第1级(上侧)空腔部51b的形状成为比开口部更靠内部的位置为开口面积很大的鼓形,因而,在各空腔部51a、51b中可以确保树脂封固的可靠性。
(第3实施方式)
例如,在第1实施方式的制造方法中,多层陶瓷基板的层构造不能取得上下的收缩抑制力的平衡,如果极端地描绘,则例如图15所示空腔底面部发生变形。在时,只要调整夹持底面的抑制收缩材料生片的厚度即可。本实施例是进行这种调整的例子。
即,如图16所示,调整在空腔形成部上嵌合抑制收缩材料生片(第1嵌合薄片25)的第1复合生片26的厚度。这时,为了修正上述厚度的变化,只要调整第1嵌合薄片25的厚度即可,也可以调整第1复合生片全体的厚度。或者,如图17所示,也可以调整对应抑制收缩材料生片22的空腔的部分的厚度。这时,抑制收缩材料生片22如图17所示,只要通过将厚度薄的抑制收缩材料生片22a与在空腔形成部上设置贯通孔并在这里嵌合陶瓷生片的抑制收缩材料生片22b层叠而构成即可。由此,能分别控制抑制层叠体全体的收缩和抑制空腔底面部的收缩。
再者,关于抑制收缩材料生片22b,嵌合的陶瓷生片的形状(贯通孔的形状)不拘泥于与空腔形状相同,只要考虑抑制收缩力的平衡来确定即可。另外,关于第1嵌合薄片25或抑制收缩材料生片22a、22b的厚度,同样也只要考虑抑制收缩力的平衡来适当设定即可。
(第4实施方式)
本实施方式是使用烧失性薄片的例子。图18表示本实施方式的基本构造流程。该制造流程也主要由将烧成后成为陶瓷层的生片及抑制收缩材料生片层叠并冲裁的工序、将其烧成的工序、烧成后除去填埋用生片的烧成物的工序、除去抑制收缩材料生片的烧成物的工序构成。
在制作多层陶瓷基板之际,首先如图18(a)所示,根据构成多层陶瓷基板的陶瓷层的层数,将多层陶瓷生片作为基板用生片层叠。这里,将9枚陶瓷生片61~69层叠。各陶瓷生片61~69通过制作例如混合陶瓷粉末、有机粘结剂及有机溶剂得到的浆料状的介质糊膏,将其在例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄片等支撑体上利用流延法等成膜而形成。上述陶瓷粉末或有机载色剂(有机粘结剂及有机溶剂)可以使用公知的任意一种。
这里,对于上述陶瓷生片61~69中、下侧的2枚陶瓷生片61、62不需要用于形成空腔的贯通孔,作为通常的平坦生片形成。在这2枚陶瓷生片61、62中,上侧的陶瓷生片62构成空腔底面。
在构成上述空腔底面的上述陶瓷生片62上,层叠其余的7枚陶瓷生片63~69,但在这些陶瓷生片63~69上,对应上述空腔11的开口形状,开设规定形状的切槽63a~69a,分离对应空腔空间的部分63b~69b被。因而,这7枚陶瓷生片63~69相当于空腔形成用生片。
在本实施方式中,除去与构成上述空腔底面的陶瓷生片62连接的陶瓷生片63,将通过切槽64a~69a分离的部分64b~69b作为填埋用生片利用。另外,不限于上述,例如可以在各陶瓷生片64~69上形成对应空腔的贯通孔,在这里嵌合另外形成的填埋用生片,但考虑生产率,如上所述将通过切槽64a~69a分离的部分64b~69b作为填埋用生片利用是有利的。
另一方面,关于与构成上述空腔底面的陶瓷生片62连接的陶瓷生片63,形成对应空腔的贯通孔63a,在除去该部分的陶瓷生片的同时,将适合上述贯通孔63a形状的抑制收缩材料生片切片70a及烧失性薄片切片71a嵌入贯通孔63a,将其填埋。图19详细地表示。
即,首先如图19(a)所示,形成陶瓷生片63,如图19(b)所示,冲裁形成对应空腔开口形状的贯通孔63a。另外,如图19(c)所示,形成抑制收缩材料生片70,如图19(d)所示,将其与上述贯通孔63a的形状大体一致地冲裁,形成抑制收缩材料生片切片70a。同样,如图19(e)所示,形成烧失性薄片71,如图19(f)所示,将其与上述贯通孔63a的形状大体一致地冲裁,形成烧失性薄片切片71a。接着,如图19(g)所示,将上述抑制收缩材料生片切片70a及烧失性薄片切片71a顺次嵌合在上述陶瓷生片63的贯通孔63a上,做成填埋上述贯通孔63a的形状。因而,最好使上述抑制收缩材料生片切片70a及烧失性薄片切片71a合起来的厚度与上述陶瓷生片63的厚度大体一致地设定。
在上述抑制收缩材料生片70(抑制收缩材料生片切片70a)上,使用在上述陶瓷生片61~69的烧成温度不收缩的材料,例如含有鳞石英或方石英以及石英、熔融石英、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、氮化铝、氮化硼、氧化镁、碳化硅等的组成物,使这些抑制收缩材料生片切片71a与陶瓷生片(这里为陶瓷生片62)连接配置,进行烧成,抑制陶瓷生片62的面内方向的收缩。
在上述烧失性薄片71(烧失性薄片切片71a)上,使用在上述陶瓷生片61~69的烧成温度下烧失的材料,例如树脂材料。特别是最好使用与在陶瓷生片61~69内含有的有机粘结剂相同的材料。如果在烧失性薄片71(烧失性薄片切片71a)上使用与在陶瓷生片61~69内含有的有机粘结剂相同的材料,在烧成之际上述烧失性薄片71(烧失性薄片切片71a)就确实烧失。另外,如上所述上述烧失性薄片切片71a既可以通过冲裁薄片化的制品而形成,也可以通过例如印刷法等形成。
如上所述,层叠陶瓷生片61~69,其两面、即在最外层的陶瓷生片61、69的表面上,重合抑制收缩材料生片72、73。作为抑制收缩材料生片72、73的材质,与上述的抑制收缩材料生片70的材质相同。再者,关于在对应空腔形成贯通孔(切槽69a)的陶瓷生片69侧配置的抑制收缩材料生片73,与陶瓷生片69同样设置对应空腔开口形状的贯通孔73a,在这里事先嵌入另外冲裁形成的填埋用陶瓷生片切片74。
将这些层叠的层叠体的层叠状态如图18(a)所示,在多层陶瓷生片61~69层叠的层叠体两面上层叠抑制收缩材料生片72、73,抑制层叠体全体面内方向的收缩地构成。另外,在空腔底面露出的陶瓷生片62上,连接有配置在上述陶瓷生片63的贯通孔63a内的抑制收缩材料生片切片70a,在该部分也抑制面内方向的收缩地构成。
对应空腔的空间通常这个阶段也作为空间(凹部)形成,但在本实施方式的制造方法中,是通过上述陶瓷生片64~69的切槽64a~69a分离的部分64b~69b以及填埋用陶瓷生片切片74作为填埋陶瓷生片而配置的形状,在观察层叠体全体的形状时,作为无凹部的平坦层叠体形成。
层叠上述陶瓷生片61~69或抑制收缩材料生片72、73的层叠体在烧成前需要通过冲裁工序冲裁。此时,当形成对应空腔的凹部时,产生凹部压溃等,担心空腔开口部等发生变形。在本实施方式中,通过上述填埋用陶瓷生片制作在层叠方向厚度均匀的层叠体,包括空腔部分平坦化,从而能使用通常的平板模具冲裁,可以用容易的方法进行冲裁工序。再者,层叠体的冲裁工序如上所述既可以通过夹在平板模具间并加压进行,也可以例如用防水性树脂等覆盖层叠体,进行静水压冲裁。
上述冲裁工序后,如图18(b)所示,通过烧成各陶瓷生片61~69成为陶瓷层2~10,此时层叠并约束抑制收缩材料生片72、73,所以上述陶瓷生片61~69只在厚度方向收缩,在面方向几乎不收缩。对于在空腔底部露出的62也能抑制面内方向的收缩。
另外,在对应空腔空间填埋配置的填埋用生片(通过陶瓷生片64~69的切槽64a~69a分离的部分64b~69b以及填埋用陶瓷生片切片74)与抑制收缩材料生片切片70a之间,介有上述烧失性薄片切片71a,其在陶瓷生片61~69烧结前烧失。由此,对于这些填埋用生片,配置在空腔底部的抑制收缩材料生片切片70a的约束力不起作用,因而在面内方向收缩,这些烧成物75成为如图18(b)所示,从烧成后的层叠体突出厚度方向收缩少的量的形状。由于上述约束力不起作用,所以通过这样收缩,不会对上述抑制收缩材料生片切片70a及其下的陶瓷生片62施加应力,也不会损坏通过陶瓷生片62烧成形成的陶瓷层3的平坦性等。
在烧成完成后,如图18(c)所示,将上述填埋用生片的烧成物75从空腔空间除去。上述烧成物通过烧失性薄片切片71a的烧失从上述抑制收缩材料生片切片70a分离,例如可以上下反转,很容易地除去。
最后,除去上述抑制收缩材料生片72、73和抑制收缩材料生片切片70a烧成后的残渣76,完成如图18(d)所示的具有空腔11的多层陶瓷基板1。抑制收缩材料生片72、73和抑制收缩材料生片切片70a烧成后的残渣76可以以任何的洗净工序很容易地除去,例如可以以超声波洗净程度的刺激很容易地除去。因而,作为洗净工序,只要在溶剂中进行超声波洗净工序等即可,但例如在使用氧化铝系列的生片作为上述抑制收缩材料生片时,由于残渣76不会自然剥离,所以需要通过湿喷工序等研磨洗净除去残渣76。
以上制作的多层陶瓷基板1是尺寸精度或空腔底面的平面度等优良的制品,不会产生空腔开口部压溃或空腔开口部周边隆起等变形。
(第5实施方式)
本实施方式是烧失性薄片适用于制造具有多级构造(2级构造)空腔的多层陶瓷基板的例子。图20表示应用于制造形成有2级构造的空腔的多层陶瓷基板的实施方式。在这种场合下,如图20(a)所示,在陶瓷生片的层叠体81的两面上层叠抑制收缩材料生片82、83的同时,在空腔底面及阶梯面分别配置抑制收缩材料生片84、85及烧失性薄片切片86、87。并且,在以填埋2级构造空腔空间的形式配置填埋用生片88的状态下,进行冲裁工序及烧成工序。本例的场合下,也能保持层叠体的平坦性,容易进行冲裁工序。
烧成后,如图20(b)所示,填埋用生片的烧成物89成为从层叠体突出的形状,与上述相同,例如可以上下反转,很容易地除去。得到的多层陶瓷基板90,如图20(c)所示,不仅全体尺寸精度优良,而且空腔91的底面91a或阶梯面91b的尺寸精度或平面度也优良。再者,在上述2级构造的空腔91的场合下,在底面91a上装载电子器件,在阶梯面上设置有通过接合线与上述电子器件连接的导体图案。
(第6实施方式)
本实施方式是关于横跨空腔底面周边部地形成导体图案的多层陶瓷基板的实施方式。
图21(a)~(d)是表示具有空腔111的多层陶瓷基板101的最简单的模型例,本例中,多层(这里9层)陶瓷层102~110层叠一体化。在这些陶瓷层102~110中、下面的2层102、103是没形成用于形成空腔的贯通孔的平坦陶瓷层,其中上面层陶瓷层103相当于底面形成用陶瓷层,其上面的一部分面临空腔111底部,构成空腔底面111a。
另一方面,在上述陶瓷层103上层叠的其余的陶瓷层104~110,对应空腔111侧壁各自形成贯通孔104a~110a,相当于空腔形成用陶瓷层。并且,其中的陶瓷层104相当于第1空腔陶瓷层,陶瓷层105相当于第2空腔陶瓷层。由陶瓷层103构成的底面111a与陶瓷层104~110的贯通孔104a~110a的壁面相连而成的侧壁,作为规定的空间构成空腔111。空腔111的开口形状例如与上述的第1实施方式相同。
在陶瓷层103的表面,横跨空腔111的底面111a周边部地形成有导体图案112。导体图案112的一端在空腔111的底面111a上露出,与收纳在空腔111内的电子器件连接。另外,导体图案112的另一端配置在陶瓷层103与陶瓷层104之间,与在多层陶瓷基板101的内部形成的内部电极或配线等连接。在图21中,表示对于四边形状的空腔111,从平面看时在相对的2边设置长方形的导体图案112各2个合计4个的状态,导体图案112的形状及个数可以任意设定。图示省略,在空腔111底面111a上也有设置散热用导通孔的场合。
在本实施方式的多层陶瓷基板101中,构成空腔111底面111a的周边部的4边中,至少在与导体图案112重叠的2边中,陶瓷层104的贯通孔104a的壁面位于比层叠在陶瓷层104正上方的陶瓷层105的贯通孔105a的壁面更靠外侧。另外,在本实施方式中,陶瓷层104的贯通孔104a的开口面积比陶瓷层105的贯通孔105a的开口面积大,空腔111的开口尺寸成为在底面111a附近扩大的形状。
设置在陶瓷层104上的贯通孔104a,其壁面只要比陶瓷层105的贯通孔105a稍位于外侧即可,例如只要陶瓷层104的贯通孔104a的壁面与陶瓷层105的贯通孔105a的壁面的距离A为0.1mm或以上即可。但是,当使陶瓷层104的贯通孔104a的壁面过于靠外侧时,由于在空腔111底部形成的死区也变大,所以上述距离A最好为0.5mm或以下。
在通过后述的各制造方法制作的多层陶瓷基板中,也与上述的第1实施方式相同,空腔具有特殊的形状。具体地,如图22模式地表示那样,比抑制收缩材料生片最近的开口部更靠内部的部分成为开口面积大的、所谓的鼓形。
在上述空腔111中,开口部111b的开口尺寸W1比空腔111深度方向中间位置的开口尺寸W2小。即,空腔111的开口部111b的开口面积比空腔111的深度方向中间位置111c的开口面积小。本例中,空腔111的开口面积至深度方向中间位置111c逐渐增加,接着至少到陶瓷层105逐渐减少,空腔111的内壁的剖面形状为大体圆弧状。因而,空腔111的形状做成深度方向中间部圆弧状地膨胀出来的形状,成为上述鼓形。
再者,在本实施方式中,对应在底面形成用陶瓷层103正上方层叠的陶瓷层104的贯通孔104a的位置不在空腔111的深度方向中间位置111c。
空腔111具有上述形状的多层陶瓷基板101因为为上述特殊的空腔形状,所以在可靠性方面具有的优点。例如,如图23所示,电子器件140安装在空腔111内,在通过树脂J树脂封固时,如上所述由于空腔111的开口部111b的开口尺寸比内部小,所以充填的树脂J不会脱落。在现有的形状中,通过树脂J进行树脂封固时,由于构成多层陶瓷基板101的各陶瓷层102~110与进行封固的树脂J热膨胀率不同,产生封固的树脂J剥离从空腔111脱落的问题。特别是,由于反复长时间温度变化,上述问题变得显著。在上述多层陶瓷基板101中,由于空腔111的开口部111b的开口面积比空腔111的深度方向中间位置111c的开口面积小,所以向空腔111内填充并硬化了的树脂J因内部体积很大不能穿过空腔111的开口部111b,所以保持在空腔111内。
上述构成的多层陶瓷基板1通过实施以下的制造流程而形成。以下,关于本实施方式的多层陶瓷基板制造流程进行说明。
在本实施方式中,也在采用无收缩烧成方法的同时,以在相当于空腔的空间内配置填埋用生片的状态进行冲裁工序或烧成工序,实现消除冲裁时的压溃等,这与上述第1实施方式相同。制造流程的工序流程也以图2为准。
即,在图2的生片形成工序(步骤S11)中,形成图24(a)所示的陶瓷生片(相当于基板用生片)121和图24(b)所示的抑制收缩材料生片122。这些陶瓷生片121及抑制收缩材料生片122通常紧贴在塑料薄片等支撑体123的表面上形成。
如上制作陶瓷生片121和抑制收缩材料生片122,但这些陶瓷生片121或抑制收缩材料生片122的每层的厚度考虑到后述的通孔电极或内部电极的形成,最好为20μm~300μm左石。
上述陶瓷生片121及抑制收缩材料生片122制作后,利用这些制作复合生片(组合陶瓷生片与抑制收缩材料生片的生片)(步骤S12)。这里制作的复合生片是层叠在底面形成用生片的正上方的第1复合生片(第1空腔形成用生片)和作为最上层的抑制收缩材料生片层叠的最上层复合生片。
为了制作第1复合生片126,如图25(a)所示,首先在上述生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片121上设置第1贯通孔124。第1贯通孔124例如既可以以将陶瓷生片121贴紧在支撑体123表面的状态,通过冲孔模具冲裁陶瓷生片121的规定部分形成,也可以通过激光、微型钻、冲孔等形成。第1贯通孔124是对应空腔形状形成的,其形状不特别限定,例如既可以是正方形,也可以是长方形或圆形等。
另外,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片22在支撑体23上与上述第1贯通孔124大体同形状地切断,做成第1嵌合薄片125(相当于抑制收缩材料生片切片)。将其嵌入陶瓷生片121的第1贯通孔124内,形成第1复合生片126。此时,为使第1复合生片126做成平坦,陶瓷生片121与第1嵌合薄片125的厚度最好相同。
最上层复合生片129的制作方法也与上述的第1复合生片126的制作方法相同,但在最上层复合生片29中,如图25(b)所示,在抑制收缩材料生片122上设置贯通孔,在这里嵌合陶瓷生片切片。即,在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片122上,设置对应空腔开口形状的第2贯通孔127。第2贯通孔127的形成方法与上述1第1贯通孔24相同。并且,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片在支撑体上与上述第2贯通孔127大体同形状地切断,做成第2嵌合薄片128。在抑制收缩材料生片122的第2贯通孔127内嵌入第2嵌合薄片128,从支撑体123剥离后,做成最上层复合生片129。另外,这时为使最上层复合生片129也做成平坦,抑制收缩材料生片122与第2嵌合薄片128的厚度最好相同。
在切槽形成工序(步骤S13)中,在上述陶瓷生片121上形成切槽,做成空腔形成用生片。即,在切槽形成工序(步骤S13)中,在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片121上设置切槽(或不连续部)131,做成如图26所示的切槽形成薄片130。所谓切槽131是在陶瓷生片121的厚度方向上贯通的不连续部。再者,在不连续部上也包括不贯通薄片厚度方向的部分。这里,在使切槽形成薄片130重叠在图27所示的底面形成用生片132及第1复合生片126上时,切槽131包围的部分切槽形成薄片130a的端面如图28所示,至少在空腔底面形成用生片132上形成的导体图案112横跨空腔111底面111a的周边部而形成的部分上,位于比第1复合生片126的第1贯通孔124的开口壁面靠内侧而设定。另外,切槽131形成为在切槽形成薄片130上重叠最上层复合生片129时,与第2贯通孔127重合地与第2贯通孔127同位置、大体同形状。
切槽131既可以以将陶瓷生片121贴紧在支撑体123表面上的状态,在陶瓷生片121的规定部分挤压冲孔模具形成,也可以通过激光、微型钻、冲孔等形成。
再者,切槽形成工序(步骤S13)既可以一枚枚地在陶瓷生片121上开设切槽,也可以将2枚或以上的陶瓷生片21重叠后开设切槽。在任意一种场合下,在切槽形成薄片130上,都原样保留相当于通过切槽131分离的部分的切槽131的内侧部分130a,在层叠及烧成之际作为填埋用生片利用。
在以上制作的第1复合生片126或切槽形成薄片130及构成空腔底面的陶瓷生片(底面形成用生片)等、烧成后构成多层陶瓷基板的各陶瓷层的陶瓷生片(以下将这些合起来称为“介质层薄片”)上,形成导通孔或通孔电极、内部电极图案等。通孔电极通过将通孔电极糊膏通过例如埋孔印刷充填固化而形成。内部电极图案通过例如在陶瓷生片上将内部电极糊膏通过丝网印刷以规定的图案图敷形成。
具体地,在导通孔形成工序(步骤S14)中,形成用于在介质层薄片上形成通孔电极的孔的导通孔。在导体印刷工序(步骤S15)中,在导通孔形成工序(步骤S14)中形成的导通孔上填充导电性糊膏,形成通孔电极。另外,在导体印刷工序(步骤S15)中,在介质层薄片表面上以规定的图案印刷内部电极图案。特别是,在导体印刷工序(步骤S15)中,如图27所示,在陶瓷生片121的表面上形成导体图案112,制作底面形成用生片132。导体图案112在烧成后的多层陶瓷基板上为横跨构成空腔111的底面111a的区域的周边部(图27中虚线所示)而形成。
通过上述,在各介质层薄片上形成通孔电极或内部电极图案后,将在层叠工序(步骤S16)中制作的各薄片层叠,形成层叠体133。图28(a)至图28(d)表示从该层叠工序(步骤S16)至抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)的层叠体的构成。再者,对于图28(c)所示的工序与图28(d)所示的工序附记了也有顺序相反的场合或同时进行的场合。
在上述层叠工序(步骤S16)中,如图28(a)所示,从最下层开始抑制收缩生片122、陶瓷生片121、底面形成用生片132、第1复合生片126、切槽形成薄片130、最上层复合生片129依次层叠。
在本实施方式中,在烧成后的多层陶瓷基板的空腔111的底面111a的周边部与导体图案112平面重叠的部分,需要使第1嵌合薄片125(抑制收缩材料薄片切片)的端面位于比层叠在其上的切槽形成薄片130的切槽131的内侧部分(填埋用生片)130a的端面更靠外侧而设定。在本实施方式中,如图28(a)所示,使第1嵌合薄片125(抑制收缩材料薄片切片)的大小比通过层叠在其上的切槽形成薄片130的切槽131分离的部分(填埋用生片)大地进行设定。
第1嵌合薄片125(抑制收缩材料薄片切片)的端面只要位于比层叠在其上的切槽131的内侧部分130a(填埋用生片)的端面稍微靠外侧的位置即可,在烧成后的多层陶瓷基板上,只要使陶瓷层104的贯通孔104a的壁面与陶瓷层105的贯通孔105a的壁面的距离A为0.1mm~0.5mm来分别设定第1嵌合薄片125及最下层的切槽形成薄片130的切槽131的内侧部分130a的形状即可。
再者,各薄片只要是至少1枚或以上即可,也可以是多枚。本例中,1枚陶瓷生片121与1枚底面形成用生片132层叠,而且在其上层叠1枚第1复合生片126及6枚切槽形成薄片130。因而,这9层相当于基板用生片,第1复合生片126及6枚切槽形成薄片130相当于空腔形成用生片。再者,空腔形成用生片中的第1复合生片126相当于第1空腔形成用生片,最下层的切槽形成薄片130相当于第2空腔形成用生片。层叠体133的构成既可以上下相反,也可以夹持抑制收缩材料生片122上下相同地层叠各薄片。
另外,例如如上所述在层叠2枚或以上切槽形成薄片130时,各切槽形成薄片130的材质既可以相同,也可以不同。但是,在后者的场合下,对于各切槽形成薄片130,最好冲裁时的压缩率、烧成时的收缩率、热膨胀系数等大致相等。由此,能抑制由于各切槽形成薄片130的压缩率、收缩率、热膨胀系数之差产生的基板翘曲。
这样层叠的层叠体133全体的厚度根据多层陶瓷基板小型化及低高度的要求,最好为1mm或以下。另外,层叠体133中、构成空腔的部分的空腔形成用生片(6枚切槽形成薄片130及第1复合生片126)的层叠高度(相当于空腔深度)符合空腔收纳的电子器件的尺寸而设定。
上述层叠工序(步骤S16)后,进行冲裁工序(步骤S17),该冲裁工序(步骤S17)是将在层叠工序(步骤S16)中制作的层叠体133压接的工序。压接是装入普通的上下冲头为平坦的模具上进行。压接的条件最好为:压接压力为30Mpa~80Mpa,压接时间为10分钟左右。在本实施方式中,层叠体133的最上层面、最下层面各自为平坦面,而且,由于在形成空腔的部分上原样保留切槽131的内侧部分130a,做成作为填埋用生片将其填埋的形式,所以在进行冲裁之际能均匀地施加压力。因而,不会如现有技术那样空腔开口部因附加的压力压溃变形,或者产生损伤。
接着,进行烧成工序(步骤S2)。在烧成工序(步骤S2)中,烧成在冲裁工序(步骤S17)中压接的层叠体133。再者,在烧成之际,通常对制作的层叠体133进行脱粘结剂处理,这时的脱粘结剂处理条件以通常的条件即可。在进行脱粘结剂处理后,进行烧成,形成层叠烧成体134。烧成时的气体介质不特别限定。一般,在通孔电极及内部电极图案上使用镍或镍合金等卑金属时,最好做成还原性气体介质。烧成温度最好为800℃~1000℃。能同时烧成导体材料或电阻材料,这种多层陶瓷基板可以作为高频重叠模块、天线开关模块、滤波组件等LTCC模块使用。
实施烧成工序(步骤S2)的层叠烧成体134如图28(b)所示,切槽131的内侧部分130a从空腔突出。这是基于以下理由。当烧成层叠体133时,作为介质层薄片的陶瓷生片121、底面形成用生片132、第1复合生片126及切槽形成薄片130烧结、收缩。此时,陶瓷生片121紧贴在下层的抑制收缩生片122上。抑制收缩生片122如前所述,在介质层薄片的烧成温度不收缩。因此,能抑制陶瓷生片121的平面方向收缩。另外,切槽形成薄片130的切槽131的外侧部分130b由于紧贴在上层的最上层复合生片129上,所以同样能抑制收缩。而且,在空腔底部,由于底面形成用生片132与第1复合生片126的第1嵌合薄片125紧贴,所以同样能抑制收缩。
对此,切槽形成薄片130的切槽131的内侧部分130a由于在上层侧没有抑制收缩的薄片,所以不能抑制收缩。因而,切槽131的内侧部分130a在平面方向上收缩,从切槽131的外侧部分130b分离。这种收缩随从空腔底部的第1嵌合薄片125向上层方向远离而变大,厚度方向的收缩率只变小切槽131的内侧部分130a在平面方向收缩的量。因而,第1嵌合薄片125、第2嵌合薄片128和夹持在其间的部分(上述切槽131的内侧部分130a)在烧成后成为从层叠烧成体134的表面突出的形状。
例如如图29所示,第1嵌合薄片(抑制收缩材料薄片切片)303与被切槽形成薄片的切槽包围的区域(填埋用生片)309做成大体同形状的同时,在与导体图案301重叠的部分,在使抑制收缩材料薄片303与其上的填埋用生片309端面位于同一平面上时,产生以横跨空腔底面周边部的状态配置的导体图案301断线的问题。对于底面形成用生片302中的第1嵌合薄片303配置的区域(空腔底面)由于第1嵌合薄片303较强的约束力在面内方向几乎不收缩,空腔侧壁周围的区域(切槽形成薄片304、第1复合生片305、底面形成用生片302)随着朝向层叠方向中央,存在抑制收缩材料生片306及最上层复合生片307的约束力变弱的倾向,所以约束力很弱的空腔侧壁下端部308向远离空腔的面内方向收缩很大。其结果,空腔底面周边部应力集中,引起位于这部分的导体图案301断线。
因此,在本实施方式中,在空腔底面周边部的至少与导体图案112重合的部分上,使第1嵌合薄片(抑制收缩材料薄片切片)125的端面位于比切槽形成薄片130的切槽131的内侧部分(填埋用生片)130a的端面更靠外侧。由此,第1嵌合薄片125上面的一部分面接触在最下层的切槽形成薄片130下面的一部分上,通过该接触面125a第1嵌合薄片125的约束力也达到层叠在其上的多个切槽形成薄片130的空腔侧壁附近区域。因此,第1嵌合薄片125约束切槽形成薄片130(空腔侧壁下端部)向面内方向收缩,因此对导体图案112施加的应力很微弱,能抑制导体图案112断线。
如前所述,第1嵌合薄片125、第2嵌合薄片128、夹持在其间的部分(上述切槽131的内侧部分130a)成为与陶瓷生片121、切槽形成薄片130的切槽131的外侧部分130b等不同的收缩状态,例如切槽形成薄片130的切槽131的内侧部分130a完全从外侧部分130b分离。另外,在底部,上述第1嵌合薄片125通过烧成脆化,在该部分的约束力也变弱。因而,如图28(c)所示,填埋空腔的第1嵌合薄片125、第2嵌合薄片128、夹持在其间的部分(上述切槽131的内侧部分130a)受小的刺激就能脱落。再者,在空腔的形状较复杂时,也能容易地使切槽131的内侧部分130a脱落。另外,为了使切槽31的内侧部分130a脱落,也可以施加较小的力。
即,如图28(c)所示,除去上述第1嵌合薄片125、第2嵌合薄片128、夹持在其间的部分(上述切槽131的内侧部分130a)形成空腔的同时,根据需要进行抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)。在抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)中,如图28(d)所示,除去层叠烧成体134的最上层的薄片135、最下层的薄片136(抑制收缩材料生片122、最上层复合生片129的烧成物)。除去这些的方法既可以是将层叠烧成体134在溶剂中进行通常的超声波洗净,也可以对层叠烧成体134实施湿喷。湿喷是将在水中混合了研磨剂的液体通过来自压缩机的压缩空气加速,向被加工物猛吹,同时进行洗净和表面处理的方法。另外,抑制收缩材料生片用鳞石英硅石系列或方英石硅石系列等的材料形成时,烧成后由于最上层的薄片135与最下层的薄片136的主要部分自然剥离,所以只要对剩余的部分洗净即可。
再者,如图28(c)所示,第1嵌合薄片125的烧成物中至少与切槽形成薄片130的外侧部分130b重叠的部分崩溃,该崩溃的部分省略图示,在脱落前的位置(空腔111底面附近的死区)残留残渣。因而,这种残渣最好通过湿喷等洗净、除去。除去第1嵌合薄片125残渣既可以与层叠烧成体134最上层薄片135、最下层薄片136(抑制收缩材料生片122、最上层复合生片129的烧成物)的洗净除去同时进行,也可以另外进行。
除以上的工序外,根据需要进行切断工序、研磨工序,得到图21所示的多层陶瓷基板1。在切断工序中,既可以用金刚切割刀分割,在层叠烧成体134较厚时也可以用切割方式切断。研磨工序通过例如擦光进行。研磨是在旋转平台上不含磨粒,在加工液中含有磨粒,研磨加工对象的加工法。另外,也可以作为使用湿式滚筒的方法。
在制造的多层陶瓷基板101上装载电子器件140,图30表示装载电子器件140的状态。如图30所示,电子器件140收纳在多层陶瓷基板101的空腔111中。电子器件140的里面与在空腔111的底面111a上露出的导体图案112连接。而且,电子器件140通过接合线41与在多层陶瓷基板101上形成的电极(省略图示)连接。电极是多层陶瓷基板101表面上印刷的表面电极、通孔电极以及在多层陶瓷基板101的内部印刷的内部电极等。这样,通过本实施方式的制造方法制作的多层陶瓷基板能将电子器件收纳在多层陶瓷基板内部,能满足小型化及低高度的要求。
(第7实施方式)
第7实施方式是在整个空腔底面周边部全体,使第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面位于比第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面更靠外侧的例子。以下,对于与第6实施方式重复的部分省略说明。
在上述第6实施方式中,在空腔111底面111a周边部中不存在图案112的边上,由于不用担心该导体图案112断线,所以在相当于抑制收缩材料生片的第1嵌合薄片125与填埋用生片130a使端面位于同一平面上。因此,对应该部分的切槽形成薄片130不受第1嵌合薄片125的约束力向面内方向收缩较大,但例如在空腔111的侧壁下方的陶瓷层的层间设置内部电极图案时,担心该内部电极图案断线。
因此,在本实施方式中,在整个空腔111底面111a的周边部全体,使第1嵌合薄片125的端面位于双填埋用生片130a端面更靠外侧,使陶瓷层104的贯通孔104a壁面位于比陶瓷层105的贯通孔105a壁面更靠外侧。即,如图31所示,在本实施方式的多层陶瓷基板145中,在没形成空腔111的底面111a的导体图案112的周边部上,也使陶瓷层104的贯通孔104a壁面位于比陶瓷层105的贯通孔105a的壁面更靠外侧。
为了得到如图31所示的多层陶瓷基板145,在第1复合生片126与切槽形成薄片130层叠时,只要设定使第1嵌合薄片125的端面全体位于切槽形成薄片130的切槽131的内侧部分(填埋用生片)130a的外侧即可。由此,由于第1嵌合薄片125约束切槽形成薄片130的内周边部附近全体,所以在空腔111的底面111a的周边部全体,能抑制切槽形成薄片130向面内方向收缩。其结果,不仅能抑制导体图案112的断线,还能抑制设置在空腔侧壁下方的内部电极图案的断线。
图32是表示在具有四边形的开口的空腔111的周边部的所有边上设置导体图案112的例子的图。在图32所示的多层陶瓷基板101中,在空腔111的底面111a周边部全体上,陶瓷层104的贯通孔104a的壁面位于比陶瓷层105的贯通孔105a的壁面更靠外侧,能确实抑制空腔底面上露出的导体图案112或内部电极图案的断线。
另外,例如如图33所示,导体图案112也可以形成在空腔111的底面111a的全体上。这时在得到的多层陶瓷基板101上,至少与导体图案112重叠部分的陶瓷层104的贯通孔104a的壁面也位于比陶瓷层105的贯通孔105a的壁面更靠外侧,从而能确实抑制导体图案112或内部电极图案的断线。
(第8实施方式)
以下,关于第8实施方式进行说明。本实施方式与上述第6实施方式的不同是空腔为多级形状的空腔(本例的场合为二级形状的二级底空腔)。
以下,关于具有二级底空腔的多层陶瓷基板,参照图34进行说明。图34所示的多层陶瓷基板150具有二级底空腔151,多层(这里14层)陶瓷层层叠一体化。陶瓷层103相当于底面形成用陶瓷层,其上面的一部分面临空腔底部,构成二级底空腔151最深的底面151a。构成多层陶瓷基板150的陶瓷层中、陶瓷层102~109的构成与第6实施方式大致相同。陶瓷层110的一部分构成二级底空腔151的第1段底面151b。因而,陶瓷层110相当于底面形成用陶瓷层。另外,在陶瓷层110的表面上设置有导体图案152。
层叠在陶瓷层110上的陶瓷层153~157各自具有贯通孔153a~157a,相当于空腔形成用陶瓷层。由于陶瓷层153~157的贯通孔153a~157a相连通,所以构成规定二级底空腔151中较浅的空间的侧壁。
在本实施方式的多层陶瓷基板150中,在第1段底面151b的导体图案152以横跨底面151b周边部的状态形成的部分上,连接在陶瓷层110上的陶瓷层153的贯通孔153a的壁面位于陶瓷层154的贯通孔154a壁面的外侧。
在制作本实施方式的多层陶瓷基板之际,如后所述,除对应空腔最深的底面配有第1复合生片外,对应空腔第1级底面(阶梯面)配有第2复合生片,而且符合空腔尺寸,层叠大小不同的切槽形成薄片。
图35是详细地表示图34所示的多层陶瓷基板空腔形状的图。这里,在各空腔部151c、151d中,随着远离抑制收缩生片,面方向的收缩逐渐变大,各开口部的开口尺寸比深度方向中间位置的开口尺寸小。本例中,最接近表面的第1级空腔部151c的形状为深度方向中间部膨胀突出的形状,该空腔部151c的开口面积至深度方向中间位置逐渐增加,接着至少从第1级空腔部151c底面数到第2层空腔形成用陶瓷层逐渐减少。即,对于空腔部151c,在开口部的开口尺寸为W3,深度方向中间位置的开口尺寸为W4时,W3<W4。同样,对于空腔部151d,在开口部的开口尺寸为W5,深度方向中间位置的开口尺寸为W6时,W5<W6。另外,各空腔部151c、151d的侧壁剖面形状为圆弧状,因而各空腔部151c、151d的形状呈所谓的壶形。
再者,关于第2级以后的空腔部(这里为空腔部151),不限于上述壶形,如图36所示,也可以是开口面积最大,深度方向逐渐减小的形状。在这种场合下,在开口部的开口尺寸为W5,深度方向中间位置的开口尺寸为W6时,W5>W6,相对于第1级空腔部151c为壶形,第2级空腔部151d呈所谓的碗状。通过将第2级以后的空腔部形状做成上述碗状,在将电子器件安装在该空腔部151d上之际,接合线的安装变容易,可以高效率地安装器件。
在本实施方式的多层陶瓷基板150中,如上所述,在多级形状的空腔151内,至少空腔部151c的形状为内部的开口面积比开口部大的鼓形,因而,在各空腔部151c、151d中可以确保树脂封固的可靠性。
以下,关于上述构成的多层陶瓷基板150的制造方法进行说明。本实施方式与上述第6实施方式的不同是空腔做成多级形状的空腔(本例的场合为二级形状的二级底空腔)。因而,为了做成二级底空腔,除对应空腔最深的底面配有第1复合生片外,对应空腔第1级底面(阶梯面)配有第2复合生片、层叠贯通孔大小不同的切槽形成薄片是工序上的不同点。
在本实施方式中,在复合生片形成工序(步骤S12)中,形成图37(a)所示的第2复合生片143。在制作第2复合生片143之际,首先在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片121上设置与上述第1贯通孔124重合且比第1贯通孔124大的第3贯通孔144。第3贯通孔144的形成方法与上述第1贯通孔124的形成方法相同。
并且,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片122与第3贯通孔144大体同形状地切断,做成第3嵌合薄片145,嵌入第3贯通孔144内。而且,在该嵌入的第3嵌合薄片145上设置与切槽131同位置且大体同形状的第4贯通孔146,在这里嵌入将陶瓷生片121与第4贯通孔146大体同形状地切断的第2嵌合薄片128。这样,形成第2复合生片143。在制作第2复合生片143之际,也可以与上述顺序相反,先将第2嵌合薄片128嵌入第4贯通孔146内,之后将第3嵌合薄片145嵌入第3贯通孔144内。
另外,在本实施方式中,在切槽形成工序(步骤S13)中,如图37(b)所示,形成与第6实施方式的切槽形成薄片130不同的切槽形成薄片(第2切槽形成薄片147)。该第2切槽形成薄片147与上述切槽形成薄片130的不同是切槽148的尺寸比切槽131的尺寸大。具体地,在第2切槽形成薄片147中,切槽148做成与第2复合生片143的第3贯通孔144重合且比第3贯通孔144小的形状。与切槽形成薄片130相同,在第2切槽形成薄片147上,也原样保留通过切槽148分离的部分147a,在层叠及烧成之际作为填埋用生片利用。
另外,在导体印刷工序(步骤S15)中,如图38所示,在最上层的切槽形成薄片130的表面横跨空腔底面151b的周边部形成导体图案152,制作第2底面形成用生片158。另外,与第6实施方式相同,在生片121表面上形成导体图案112,制作底面形成用生片132。
在本实施方式中,在生片形成工序(步骤S11)中嵌入第2复合生片143的第3嵌合薄片145(第3贯通孔144)的大小、在切槽形成工序(步骤S13)中制作在第2切槽形成薄片147上形成的切槽148的区域的大小分别需要注意。具体地,在第2底面形成用生片158上层叠第2复合生片143与第2切槽形成薄片147时,至少在横跨第1级的底面151b的周边部地设置导体图案152的部分,设定第2复合生片143的第3嵌合薄片145(第3贯通孔144)的端面,使其位于通过第2切槽形成薄片147的切槽148分离的部分147a的端面更靠外侧。再者,如第3嵌合薄片145,在作为端面存在外周端面与内周端面的场合,只要使对向空腔侧壁的面的外周端面位于比通过切槽148分离的部分147a的端面更靠外侧即可。
在本实施方式中,图39(a)表示各薄片层叠的层叠体154的例子。构成层叠体154的各层从下向上顺次如下层叠。即,从最下层开始抑制收缩材料生片122、陶瓷生片121、底面形成用生片132、第1复合生片126、切槽形成薄片130、第2底面形成用生片158、第2复合生片143、第2切槽形成薄片147、最上层复合生片129顺次层叠。再者,对于抑制收缩生片122、底面形成用生片132、第1复合生片126、第2底面形成用生片158、第2复合生片143及最上层复合生片129,各薄片的层叠枚数为1枚。当然,也可以将这些多枚重叠使用。关于陶瓷生片121、切槽形成薄片130及第2切槽形成薄片147依赖于多层陶瓷基板要求的层间的电极图案构成或内部装载的电子器件的尺寸,通常使用2枚或以上。本例中为1枚陶瓷生片121、5枚切槽形成薄片130、4枚第2切槽形成薄片147重叠。当然,不拘泥于这样,各薄片的层叠数可为任意。另外,层叠体154除图39(a)所示的空腔外,也可以例如在抑制收缩生片122侧具有别的空腔。
当烧成上述层叠体154时,如图39(b)所示,得到层叠烧成体155。在层叠烧成体155中,填埋空腔的部分156a在平面方向收缩,成为从空腔突出的形状。并且,与上述第6实施方式相同,除去该部分,根据需要进行抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)等,如图34所示,完成具有二级底空腔151的多层陶瓷基板150。
图40表示在具有二级底空腔151的多层陶瓷基板150上安装电子器件140的例子。如图40所示,电子器件140收纳在下侧的空腔部中。电子器件140通过接合线141与上侧的空腔部底面151b上露出的导体图案152连接。这样,通过本实施方式的制造方法制作的多层陶瓷基板150能将电子器件140及接合线141收纳在多层陶瓷基板150的内部。由此,接合线等不会从多层陶瓷基板表面突出较为平坦。另外,即使内部具有多层介质层的多层陶瓷基板也能高密度地安装电子器件,能满足小型化及低高度的要求。
另外,由于使第3嵌合薄片145的端面位于比通过第2切槽形成薄片147的切槽148分离的部分147a的端面更靠外侧,所以第3嵌合薄片145的约束力也会达到层叠在其上的多枚第2切槽形成薄片147上。其结果,能抑制第2切槽形成薄片147向远离空腔的方向收缩。随之,加在第1级的底面151b表面的导体图案152上的应力弱,结果能抑制导体图案152断线。
再者,通过应用本实施方式的多层陶瓷基板的制造方法,在多层陶瓷基板内部也能形成三级或以上的多级底空腔。例如,在上述层叠体形成工序中,在设置有与上述第3贯通孔在同一位置且大体同形状的切槽或不连续部的陶瓷生片与上述最上层复合生片之间,从下向上顺次在陶瓷生片上设置与上述第3贯通孔重合且比该第3贯通孔大的第5贯通孔,将与该第5贯通孔大体同形状同厚度的抑制收缩生片嵌入该第5贯通孔内,在嵌入该第5贯通孔内的该抑制收缩生片上设置与上述切槽148同位置且大体同形状的第6贯通孔,做成将与该第6贯通孔大体同形状同厚度的陶瓷生片嵌入该第6贯通孔内的第3复合生片和设置有与上述第5贯通孔同位置且大体同形状的切槽或不连续部的陶瓷生片各自至少1枚重叠夹持的状态。并且,在层叠方向冲裁形成层叠体。由此,经过空腔形成工序,能形成三级底空腔。
并且,在最上级底面形成导体图案,并其使横跨在该底面与侧壁的分界部时,与具有二级底空腔的多层陶瓷基板的制造流程相同,使嵌入第3复合生片的嵌合薄片(抑制收缩材料生片切片)的端面位于比层叠在其上的陶瓷生片的切槽或不连续部(填埋用生片)的端面更靠外侧。由此,能抑制在最上段底面形成的导体图案的断线。
(第9实施方式)
例如,在第6实施方式的制造方法中,根据多层陶瓷基板的层构造不能取得上下收缩抑制力的平衡,如果极端地描绘,则产生例如图41所示的空腔底面部变形。在时,只要调整夹持底面的抑制收缩材料生片的厚度即可。本实施例是进行这种调整的例子。
即,如图42所示,调整在空腔形成部嵌合抑制收缩材料生片切片(第1嵌合薄片125)的第1复合生片126的厚度。这种场合下,为了修正上述厚度的变化,只要调整第1嵌合薄片125的厚度即可,但也可以调整第1复合生片全体的厚度。或者,如图43所示,也可以调整对应抑制收缩材料生片122空腔的部分的厚度。这时,抑制收缩材料生片122如图43所示,只要通过将厚度薄的抑制收缩材料生片122a与在空腔形成部设置贯通孔并在这里嵌合陶瓷生片的抑制收缩材料生片122b层叠构成即可。由此,能分别控制抑制层叠体全体的收缩与抑制空腔底面部的收缩。
再者,关于抑制收缩材料生片122b,嵌合的陶瓷生片的形状(贯通孔的形状)不拘泥于与空腔形状相同,只要考虑抑制收缩力的平衡决定即可。另外,关于第1嵌合薄片125或抑制收缩材料生片122a、122b的厚度,同样也只要考虑抑制收缩力的平衡适当设定即可。另外,在抑制收缩材料生片122b的贯通孔上,也可以取代陶瓷生片嵌合烧失性薄片。将嵌合的陶瓷生片与烧失性薄片的厚度做成与抑制收缩材料生片122b的厚度相同,从而在进行冲裁之际能均匀地施加压力。
(第10实施方式)
本实施方式是在制造图21所示的多层陶瓷基板101之际使用烧失性薄片的例子。图44表示本实施方式的基本制造流程。该制造流程主要由烧成后成为陶瓷层的生片及抑制收缩材料生片层叠并冲裁的工序、将其烧成的工序、烧成后除去填埋用生片的烧成物的工序、除去抑制收缩材料生片的烧成物的工序构成。
在制作多层陶瓷基板之际,首先如图44(a)所示,根据构成多层陶瓷基板的陶瓷层数,将多层陶瓷生片作为基板用生片层叠。这里,将9枚陶瓷生片161~169层叠。各陶瓷生片161~169通过例如制作混合陶瓷粉末、有机粘结剂及有机溶剂得到的浆料状的介质糊膏,将其在例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄片等支撑体上通过流延法等成膜形成。作为上述陶瓷粉末或有机载色剂(有机粘结剂及有机溶剂)也可以使用公知的任意一种。
这里,对于上述陶瓷生片161~169中、下侧的2枚陶瓷生片161、162,不需要用于形成空腔的贯通孔,作为通常的平坦生片形成。在2枚陶瓷生片161、162中、上侧的陶瓷生片162相当于构成空腔底面的底面形成用生片。
在上述陶瓷生片162上,其余的7枚陶瓷生片163~169层叠,在这些陶瓷生片163~169上,对应上述空腔111的开口形状,开设规定形状的贯通孔163a、164a及切槽165a~169a,分离对应空腔空间的部分163b~169b。因而,这7枚陶瓷生片163~169相当于空腔形成用生片。
在本实施方式中,除去与构成上述空腔底面的陶瓷生片162连接的陶瓷生片163及其上的陶瓷生片164,将通过切槽165a~169a分离的部分165b~169b作为填埋用生片利用。再者,关于陶瓷生片165~169,不限于上述,也可以例如在各陶瓷生片165~169上形成对应空腔的贯通孔,在这里嵌合另外形成的填埋用生片,但当考虑生产率时,如上述将通过切槽165a~169a分离的部分165b~169b作为填埋用生片利用是有利的。
另一方面,关于与构成上述空腔底面的陶瓷生片162连接的陶瓷生片163,形成贯通孔163a,除去该部分的陶瓷生片,并且将适合上述贯通孔163a形状的抑制收缩材料生片170a嵌入贯通孔163a,将其填埋。
抑制收缩材料生片切片170a通过使抑制收缩材料生片符合上述贯通孔163a的形状冲裁而得到。抑制收缩材料生片的冲裁可以与例如上述第6实施方式相同。上述抑制收缩材料生片使用在上述陶瓷生片161~169的烧成温度下不收缩的材料,例如含有鳞石英、方石英以及石英、熔融石英、氧化铝、富铝红柱石、氧化锆、氮化铝、氮化硼、氧化镁、炭化硅等组成物,使这些抑制收缩材料生片切片170a与陶瓷生片(这时为陶瓷生片162)连接配置,进行烧成,能抑制陶瓷生片162在面内方向收缩。
另外,关于连接在上述陶瓷生片163的陶瓷生片164,形成对应空腔的贯通孔164a,除去这部分的陶瓷生片,并且将适合上述贯通孔164a形状的烧失性薄片切片171a及陶瓷生片切片172a嵌入贯通孔164a,将其填埋。图45对此详细地进行了表示。
即,首先如图45(a)所示,形成陶瓷生片164,如图45(b)所示,冲裁形成对应空腔开口形状的贯通孔164a。另外,如图45(c)所示,形成陶瓷生片172,如图45(d)所示,使其与上述贯通孔164a的形状大体一致地冲裁形成陶瓷生片切片172a。同样,如图45(e)所示,形成烧失性薄片171,如图45(f)所示,使其与上述贯通孔陶瓷生片164a的形状大体一致地冲裁形成烧失性薄片171a。接着,如图45(g)所示,在上述陶瓷生片164的贯通孔164a上顺次嵌合上述烧失性薄片切片171a、陶瓷生片切片172a,做成填埋上述贯通孔164a的形式。因而,上述烧失性薄片171a与陶瓷生片172a合起来的厚度最好与上述陶瓷生片164的厚度大体一致地设定。
在本实施方式中,需要注意贯通孔163a、抑制收缩材料生片切片170a、贯通孔164a及切槽165a~169a的大小。即,在构成空腔底面的陶瓷生片162上层叠陶瓷生片163~169时,至少在与导体图案112重叠的部分,使抑制收缩材料生片切片170a的端面(陶瓷生片163的贯通孔163a壁面)位于比陶瓷生片切片172a及通过切槽165a~169a分离的部分165b~169b的端面更靠外侧地控制设置在各自的陶瓷生片上的贯通孔或切槽的形状。
上述烧失性薄片171(烧失性薄片切片171a)使用在上述陶瓷生片161~169的烧成温度下烧失的材料,例如树脂材料等。特别是,最好使用与在陶瓷生片161~169内含有的有机粘结剂相同的材料。如果烧失性薄片171(烧失性薄片切片171a)使用与在陶瓷生片161~169内含有的有机粘结剂相同的材料,在烧成之际上述烧失性薄片171(烧失性薄片切片171a)就确实烧失。再者,上述烧失性薄片171a既可以如上述通过冲裁薄片形成,也可以通过例如印刷法等形成。
如上层叠陶瓷生片161~169,其两面、即在最外层的陶瓷生片161、169的表面上使抑制收缩材料生片173、174重叠。作为抑制收缩材料生片173、174的材质,与上述的抑制收缩材料生片的材质相同。再者,关于在对应空腔形成贯通孔(切槽169a)的陶瓷生片169侧配置的抑制收缩材料生片174,与陶瓷生片169相同设置对应空腔开口形状的贯通孔174a,在这里事先嵌入另外冲裁形成的填埋用陶瓷生片切片175。
这些层叠的层叠体的层叠状态如图44(a)所示,在多枚陶瓷生片161~169层叠的层叠体两面上层叠抑制收缩材料生片173、174,使抑制层叠体全体在面内方向的收缩而构成。在陶瓷生片162的表面上,形成导体图案112使其横跨空腔底面周边部。另外,在构成陶瓷生片162的空腔底面区域上,连接有配置在上述陶瓷生片163的贯通孔163a内的抑制收缩材料生片切片170a,该部分也为抑制面内方向的收缩而构成。
对应空腔的空间通常也在这个阶段作为空间(凹部)形成,但在本实施方式的制造方法中,填埋上述陶瓷生片164内的陶瓷生片切片172a、通过上述陶瓷生片165~169的切槽165a~169a分离的部分165b~169b以及填埋用陶瓷生片切片175成为作为填埋用陶瓷生片而配置的形式,在观察层叠体全体形状时,作为无凹部的平坦层叠体形成。
上述陶瓷生片161~169、抑制收缩材料生片173、174层叠的层叠体在烧成前需要通过冲裁工序冲裁。此时,当形成对应空腔的凹部时,产生凹部压溃,担心空腔开口部等发生变形。在本实施方式中,通过上述填埋用陶瓷生片制作在层叠方向厚度均匀的层叠体,包括空腔部分被平坦化,所以能使用通常的平板模具冲裁,可以用容易的方法进行冲裁工序。再者,层叠体的冲裁工序,如上所述既可以夹在平板模具间通过加压进行,也可以例如用防水性树脂等覆盖层叠体,进行静水压冲裁。
上述冲裁工序后,如图44(b)所示,通过烧成各陶瓷生片161~169做成陶瓷层102~110,由于此时层叠约束抑制收缩材料生片173、174,所以上述陶瓷生片161~169只在厚度方向收缩,面内方向几乎不收缩。对于在空腔底部露出的陶瓷生片162也能抑制面内方向的收缩。
另外,在对应空腔空间填埋配置的填埋用生片(陶瓷生片切片172a、通过陶瓷生片164~169的切槽164a~169a分离的部分164b~169b以及填埋用陶瓷生片切片175)与抑制收缩材料生片切片170a之间,介有上述烧失性薄片切片171a,其在陶瓷生片161~169烧结前烧失。由此,对于这些填埋用生片,配置在空腔底部的抑制收缩材料生片切片170a的约束力不起作用,因而在面内方向收缩,这些烧成物176成为如图44(b)所示,从烧成后的层叠体突出在厚度方向收缩少的量的形状。由于上述约束力不起作用,所以通过这样收缩,不会对上述抑制收缩材料生片切片170a及其下的陶瓷生片162施加应力,也不会损坏通过陶瓷生片162烧成形成的陶瓷层103的平坦性等。
在烧成完成后,如图44(c)所示,将上述填埋用生片的烧成物176从空腔空间除去。上述烧成物由于烧失性薄片切片171a的烧失从上述抑制收缩材料生片切片170a分离,例如可以上下反转,容易地除去。
最后,除去上述抑制收缩材料生片173、174和抑制收缩材料生片切片170a烧成后的残渣177,完成如图44(d)所示的具有空腔111的多层陶瓷基板101。抑制收缩材料生片173、174和抑制收缩材料生片切片170a烧成后的残渣177可以通过任何的洗净工序容易地除去,例如可以以超声波洗净的刺激很容易地除去。因而,作为洗净工序,只要在溶剂中进行超声波洗净工序等即可,例如在使用氧化铝系列的生片作为上述抑制收缩材料生片时,由于残渣176不会自然玻璃,所以需要通过湿喷工序等研磨洗净除去残渣176。
以上制作的多层陶瓷基板101是尺寸精度及空腔底面的平面度等优良的制品,也不会产生空腔开口部压溃或空腔开口部周边隆起等变形。而且,能抑制向远离空腔111侧壁下端部的空腔的方向的收缩,从而能抑制伴随上述收缩的导体图案112的断线。
(第11实施方式)
本实施方式是将烧失性薄片适用于制造具有多级构造(2级构造)空腔的多层陶瓷基板的例子。图46表示应用于形成有2级构造的空腔的多层陶瓷基板的制造的实施方式。在这种场合下,如图46(a)所示,在陶瓷生片的层叠体181的两面层叠抑制收缩材料生片182、183的同时,在空腔底面及阶梯面分别配置抑制收缩材料生片184、185及烧失性薄片切片186、187。并且,在以填埋2级构造空腔空间的形式配置填埋用生片188的状态下,进行冲裁工序及烧成工序。本例的场合下,也能保持层叠体的平坦性,容易进行冲裁工序。再者,在本例中,不进行将对应配置有烧失性薄片187的层的填埋用生片188的厚度变薄的修正。
烧成后,如图46(b)所示,填埋用生片的烧成物189成为从层叠体突出的形状,与上述相同,例如可以上下反转,容易地除去。得到的多层陶瓷基板190如图46(c)所示,不仅全体尺寸精度优良,而且空腔191的底面191a、阶梯面191b的尺寸精度、平面度也优良。另外,能抑制随着空腔周围区域向面内方向的收缩的导体图案112及导体图案152的断线。再者,对于上述2级构造的空腔191,在底面191a上装载电子器件,在阶梯面上设置有与上述电子器件通过接合线连接的导体图案。
(第12实施方式)
本实施方式的第1空腔形成用陶瓷层与第2空腔形成用陶瓷层具有同一形状的贯通孔,是使上述贯通孔一部分互相重叠而错开配置的例子。在上述第6~第11实施方式中,表示第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔的开口面积比第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔的开口面积大的情况,若在空腔底面周边部中至少与导体图案重叠的部分上,第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面位于比第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面更靠外侧,则这些贯通孔面积的大小关系或形状等可以任意。
以下,对于本实施方式的多层陶瓷基板,以图47所示的只横跨四边形的空腔111的底面111a周边部的1边而设置导体图案112的多层陶瓷基板201为例进行说明。
在制造多层陶瓷基板201之际,如图48所示,在复合生片形成工序S12中,使第1嵌合薄片212(抑制收缩材薄片切片)的形状与其上层叠的切槽形成薄片130的切槽内侧部分(填埋用陶瓷生片)130a的形状相同,形成第1复合生片211(第1空腔形成用生片)。
并且,在层叠工序S16中,从最下层开始抑制收缩材料生片122、陶瓷生片121、底面形成用生片132、第1复合生片211、多枚切槽形成薄片130、最上层复合生片129顺次层叠得到层叠体。此时,至少在与导体图案112重叠的部分,使第1嵌合薄片212(抑制收缩材料薄片切片)的端面位于比层叠在其上的切槽形成用生片130的切槽的内侧部分(填埋用生片)130a的端面更靠外侧,使第1嵌合薄片212与配置在其上的填埋用生片130a成为一部分相互重叠而错开的状态,将第1复合生片211与切槽形成用生片130层叠。
其后,与上述第6实施方式相同,进行烧成工序S2、空腔形成工序S3及抑制收缩薄片除去工序S4。在得到的多层陶瓷基板201中,陶瓷层202的贯通孔202a与陶瓷层105的贯通孔105a做成同一形状,同时使贯通孔202a、105a一部分相互重合而错开地配置。由此,实现对应导体图案112的部分的陶瓷层202的贯通孔202a壁面位于比陶瓷层105的贯通孔105a的壁面更靠外侧的状态。
(第13实施方式)
本实施方式是在对应空腔底面的周边部的部分中的导体图案的表面上形成在烧成之际的烧成温度下软化的软化层的多层陶瓷基板的实施方式。
图49(a)~(d)是表示具有空腔411的多层陶瓷基板401的最简单的模型例,本例中,多层(这里9层)陶瓷层402~410层叠一体化。对于在这些陶瓷层402~410中、下面的2层402、403是没有形成用于形成空腔的贯通孔的平坦陶瓷层,其中上层的陶瓷层403相当于底面形成用陶瓷层,其上面的一部分面临空腔411底部,构成空腔底面411a。
另一方面,在上述陶瓷层403上层叠的其余的陶瓷层404~410对应空腔411侧壁各自形成贯通孔404a~410a,相当于空腔形成用陶瓷层。陶瓷层403构成的底面411a与陶瓷层404~410的贯通孔404a~410a相连通而成的侧壁,作为规定的空间构成空腔411。空腔411的开口形状,与上述第1实施方式等相同。
在陶瓷层403的表面上,以横跨空腔411的底面411a周边部的状态形成导体图案412。导体图案412的一端在空腔411的底面411a上露出,与收纳在空腔411内的电子器件连接。另外,导体图案412的另一端配置在陶瓷层403与陶瓷层404之间,与在多层陶瓷基板411内部形成的内部电极或配线等连接。图49表示在四边形的空腔411内,俯视时在相对的2边上设置长方形的导体图案412各2个合计4个的状态,导体图案412的形状及个数可以任意设定。省略图示,在空腔411的底面411a上也有设置散热用导通孔等的场合。
在本实施方式的多层陶瓷基板401中,对应空腔411底面周边部的部分中、至少在导体图案412的表面配置软化层413。图49所示的软化层413形成为对空腔411的底面411a的周边部中、设置导体图案412的2边镶边的带状。
软化层413由在将各种生片层叠后冲裁,烧成得到多层陶瓷基板1之际的烧成温度下软化的材料构成。烧成之际,通过在成为空腔形成用陶瓷层404~410的空腔形成用生片与底面形成用生片及导体图案412之间介有软化了的软化层413,利用空腔形成用生片的收缩,能缓和施加在陶瓷层403或导体图案412上的应力,抑制导体图案412的断线。
作为构成软化层413的材料,要求在用于得到多层陶瓷基板401的烧成之际的烧成温度下软化,另外,最好不与陶瓷层反应。作为这样的材料,例如可以使用玻璃,特别是,最好为与在陶瓷层402~410内含有的玻璃同一种类的玻璃。具体地,可以使用硼硅酸玻璃、硼硅酸钡玻璃、硼硅酸锶玻璃、硼硅酸锌玻璃、硼硅酸钾玻璃等。
软化层413的空腔411外侧的宽度最好能确保抑制导体图案412的断线。具体地,空腔411的底面411a的周边部与软化层413外侧周边的距离A1最好为0.1mm~0.5mm。
另外,软化层413的空腔411的内侧宽度,详细将在以后叙述,从确保陶瓷层403的空腔411的底面411a的平坦性等观点出发,尽量小为好。具体地,空腔411的底面411a周边部与软化层413的内周边部的距离A2可以为例如0.5mm或以下(但不包括0)。另外,为了确实防止导体图案412的断线,距离A2最好为0.05mm~0.5mm,0.1mm~0.5mm则更好。
而且,软化层413的膜厚若过小,恐怕就不能充分地抑制导体图案412的断线,相反若过大,在基板用生片层叠时恐怕就会带来障碍。考虑这些因素,软化层413的膜厚最好为0.005mm~0.02mm。
然而,通过后述的各制造方法制作的多层陶瓷基板的空腔仍具有特殊的形状,如图50模式地表示那样,比抑制收缩生片最近的开口部更靠内部的部分的开口面积大,呈所谓的鼓形。
关于这点更详细说明,对于上述空腔411,开口部411b的开口尺寸W1比空腔411深度方向中间位置的开口尺寸W2小。即,空腔411的开口部411b的开口面积比空腔411深度方向中间位置411c的开口面积小。本例中,空腔411的开口面积至深度方向中间位置411c逐渐增加,接着逐渐减少,空腔411的内壁剖面形状为大体圆弧状。因而,空腔411的形状为深度方向中间部圆弧状地膨胀突出的形状,成为上述鼓形。
在空腔411具有上述形状的多层陶瓷基板401之中,由于是上述特殊的空腔形状,在可靠性上具有较大优点。例如,如图51所示,电子器件440安装在空腔411内,在通过树脂J树脂封固时,如上述由于空腔411的开口部411b的开口尺寸比内部小,所以充填了的树脂J不会脱落。在现有的形状中,通过树脂J进行树脂封固时,由于构成多层陶瓷基板401的各陶瓷层402~410与进行封固的树脂J热膨胀率不同,产生封固的树脂J剥离、从空腔411脱落的问题。特别是,由于反复长时间地温度变化,上述问题变得显著。在上述多层陶瓷基板401中,由于空腔411的开口部411b的开口面积比空腔411深度方向中间位置411c的开口面积小,所以空腔411内填充并硬化了的树脂J,因内部体积很大,不能穿过空腔411的开口部411b,而保持在空腔411内。
上述构成的多层陶瓷基板401,通过实施以下的制造流程形成。以下,关于本实施方式的多层陶瓷基板的制造流程进行说明。
在本实施方式中,也在采用无收缩烧成方法的同时,以在相当于空腔的空间内配置填埋用生片的状态进行冲裁工序或烧成工序,消除冲裁时的压溃,这与上述第1实施方式相同。制造流程中的工序流程也以图2为准。
即,在图2的生片形成工序(步骤S11)中,形成图52(a)所示的陶瓷生片(相当于基板用生片)421和图52(b)所示的抑制收缩材料生片422。这些陶瓷生片421及抑制收缩材料生片422通常紧贴在塑料薄片等支撑体423的表面形成。上述陶瓷生片421或抑制收缩材料生片422的制作方法与上述第1实施方式等相同。
上述陶瓷生片421及抑制收缩材料生片422制作后,在复合生片形成工序(步骤S12)中,利用这些制作复合生片(组合陶瓷生片与抑制收缩材料生片的生片)。这里制作的复合生片是层叠在底面形成用生片正上方的第1复合生片和作为最上层的抑制收缩材料生片层叠的最上层复合生片。在制作第1复合生片426时,如图53(a)所示,首先,在上述生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片421上设置第1贯通孔424。
接着,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片422在支撑体423上与上述第1贯通孔424大体同形状地切断,做成第1嵌合薄片425(相当于抑制收缩材料生片)。将其嵌入陶瓷生片421的第1贯通孔424内,形成第1复合生片426。此时,为使第1复合生片426成为平坦,陶瓷生片421与第1嵌合薄片425的厚度最好相同。
最上层复合生片429的制作方法也与上述的第1复合生片426的制作方法相同,在最上层复合生片429中,如图53(b)所示,在抑制收缩材料生片422上设置贯通孔,在这里嵌入陶瓷生片。即,在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片422上,设置对应空腔开口的第2贯通孔427。第2贯通孔427的形成方法与上述第1贯通孔424相同。并且,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片421在支撑体423上与上述第2贯通孔427大体同形状地切断,做成第2嵌合薄片428。将第2嵌合薄片428嵌入抑制收缩材料生片422的第2贯通孔427内,从支撑体423剥离做成最上层复合生片429。另外,这种场合下,为使最上层复合生片429也做成平坦,抑制收缩材料生片422与第2嵌合薄片428的厚度最好相同。
在切槽形成工序(步骤S13)中,在上述陶瓷生片421上形成切槽,做成空腔形成用生片。即,在切槽形成工序(步骤S13)中,在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片421上设置切槽(或不连续部)431,做成如图54所示的切槽形成薄片430。所谓切槽431是在陶瓷生片421的厚度方向贯通的不连续部。再者,在不连续部中也包括在厚度方向不贯通薄片的部分。形成切槽431,使得在将切槽形成薄片430重叠在先制作的第1复合生片426上时,与第1贯通孔424重合,与第1贯通孔424同位置、大体同形状。切槽431既可以以将陶瓷生片421紧贴在支撑体423表面的状态,在陶瓷生片421的规定部分挤压冲孔模具形成,也可以通过激光、微型钻、冲孔等形成。
再者,切槽形成工序(步骤S13)既可以一枚枚地在陶瓷生片421上设置切槽,也可以将2枚或以上的陶瓷生片421重叠后一齐设置切槽。在任意一种场合下,在切槽形成薄片430中都原样保留通过切槽431分离的部分430a,在层叠及烧成之际作为填埋用生片利用。
在以上制作的第1复合生片426或切槽形成薄片430(空腔形成用生片)及构成空腔底面的陶瓷生片(底面形成用生片)等、烧成后构成多层陶瓷基板的各陶瓷层的陶瓷生片(以下将这些合起来称为“介质层薄片”)上,形成导通孔或通孔电极、内部电极图案等。通孔电极将通孔电极糊膏通过例如埋孔印刷充填并固化形成。内部电极图案通过例如在陶瓷生片上将内部电极糊膏以规定的图案通过丝网印刷涂敷形成。
具体地,在导通孔形成工序(步骤S14)中,形成用于在介质层薄片上形成通孔电极的孔的导通孔。在导体印刷工序(步骤S15)中,在导通孔形成工序(步骤S14)中形成的导通孔上填充导电性糊膏,形成通孔电极。另外,在导体印刷工序(步骤S15)中,在介质层薄片表面以规定的图案印刷内部电极图案。在导体印刷工序(步骤S15)中,在基板用生片表面形成内部电极图案(导体图案)。例如如图55所示,在陶瓷生片421表面形成导体图案412,使其横跨空腔411的底面411a的区域的周边部(图中虚线所示)。
在软化层形成工序(步骤S16)中,在导体印刷工序(步骤S15)形成导体图案412的基板用生片中的一部分上形成软化层413,得到图55所示的底面形成用生片432。在烧成后的多层陶瓷基板401中,在对应成为空腔411的底面411a的区域的周边部的部分中、至少与导体图案412重叠的部分上形成软化层413即可。在图55中,烧成后成为空腔411的底面的区域的周边部(图中虚线所示)中、对设置有导体图案412的2边进行镶边地形成软化层413。
作为构成软化层413的材料,可以使用任意一种在实施后述的烧成工序(步骤S2)之际的烧成温度下软化的材料。另外,构成软化层413的材料是对导体图案412或基板用生片不产生不良影响的材料也很重要。这样的材料最好为玻璃,特别是,使用与用在基板用生片上的玻璃相同的玻璃作为软化层413为好。
通过上述,在各介质层薄片上形成通孔电极或内部电极图案,接着在形成软化层413后,在层叠工序(步骤S17)中层叠制作的各薄片,形成层叠体433。图56(a)至图56(d)表示从该层叠工序(步骤S17)到抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)的层叠体的构成。再者,对于图56(c)所示的工序与图56(d)所示的工序,附记了也有顺序相反的场合或同时进行的场合。
在上述层叠工序(步骤S17)中,如图56(a)所示,从最下层开始抑制收缩材料生片422、陶瓷生片421、底面形成用生片432、第1复合生片426、切槽形成薄片430、最上层复合生片429顺次层叠。
上述层叠工序(步骤S17)后,进行冲裁工序(步骤S18),该冲裁工序(步骤S18)是将在层叠工序(步骤S17)中制作的层叠体433压接的工序。压接是装入普通的上下冲头为平坦的模具中进行。压接的条件最好为:压接压力为30Mpa~80Mpa,压接时间为10分钟左右。在本实施方式中,层叠体433的最上层面、最下层面各自为平坦面,而且,在形成空腔的部分上原样保留通过切槽431分离的部分430a,作为填埋用生片做成将其填埋的形式,所以进行冲裁之际能均匀地施加压力。因而,不会有如现有技术那样空腔开口部会因附加的压力压溃变形,或者产生损伤。
接着,进行烧成工序(步骤S2)。在烧成工序(步骤S2)中,烧成在冲裁工序(步骤S18)中压接的层叠体433。再者,在烧成之际,通常对制作的层叠体433进行脱粘结剂处理,这时的脱粘结剂处理条件以通常的条件即可。在进行脱粘结剂处理后,进行烧成,形成层叠烧成体434。烧成时的气体介质不特别限定。一般,在通孔电极及内部电极图案上使用镍或镍合金等卑金属时,最好做成还原性气体介质。烧成温度最好为800℃~1000℃。能同时烧成导体材料或电阻材料,这种多层陶瓷基板可以作为高频重叠模块、天线开关模块、滤波组件等LTCC模块使用。
实施烧成工序(步骤S2)的层叠烧成体434如图56(b)所示,切槽形成薄片430的切槽431的内侧部分430a从空腔突出。这是基于以下理由。当烧成层叠体433时,作为介质层薄片的陶瓷生片421、底面形成用生片432、第1复合生片426及切槽形成薄片430烧结、收缩。此时,陶瓷生片421紧贴在下层的抑制收缩材料生片422上。抑制收缩材料生片422如前所述在介质层薄片的烧成温度下不收缩。因此,能抑制陶瓷生片421在平面方向的收缩。另外,切槽形成薄片430的切槽431的外侧部分430b由于紧贴在上层的最上层复合生片429上,所以同样能抑制收缩。而且,在空腔底部,由于底面形成用生片432与第1复合生片426的第1嵌合薄片425紧贴,所以同样能抑制收缩。
与此相反,切槽形成薄片430的切槽431的内侧部分430a由于上层侧没有抑制收缩的薄片,所以不能抑制收缩。因而,切槽431的内侧部分430a在平面方向收缩,从切槽431的外侧部分430b分离。这种收缩随着从空腔底部的第1嵌合薄片425向上层方向远离而变大,厚度方向的收缩率只变小切槽431的内侧部分430a在平面方向收缩的量。因而,第1嵌合薄片425、第2嵌合薄片428和夹持在其间的部分(上述切槽431的内侧部分430a)在烧成后成为从层叠烧成体434的表面突出的形状。
在本实施方式中,在实施烧成工序(步骤S2)之际的烧成温度下软化了的软化层413介于构成空腔411a侧壁下端部的空腔形成用生片(构成第1复合生片426的陶瓷生片421)与导体图案412之间。因此,空腔形成用生片在向远离空腔中心的方向收缩之际,在软化了的软化层413表面滑动地移动,所以能缓和施加在导体图案412上的应力。因而,能抑制导体图案412的断线。
再者,对于空腔底面周边部中不存在导体图案412的2边,由于没形成软化层413,所以该区域向面内方向收缩很大,但不会对露出在空腔底面上的导体图案412产生不良影响。
如前所述,第1嵌合薄片425、第2嵌合薄片428、夹持在其间的部分(上述切槽431的内侧部分430a)成为与陶瓷生片421或切槽形成薄片430的切槽431的外侧部分430b等不同的收缩状态,例如切槽形成薄片430的切槽431的内侧部分430a从外侧部分430b完全分离。另外,在底部,上述第1嵌合薄片425也通过烧成脆化,在该部分的约束力也变弱。因而,如图56(c)所示,填埋空腔的第1嵌合薄片425、第2嵌合薄片428、夹持在其间的部分(上述切槽431的内侧部分430a)受小的刺激就能脱落。再者,在空腔的形状复杂时,也能容易地使切槽431的内侧部分430a脱落。另外,为了使切槽431的内侧部分430a脱落,也可以施加较小的力。
即,如图56(c)所示,在除去上述第1嵌合薄片425、第2嵌合薄片428、夹持在其间的部分(上述切槽431的内侧部分430a)形成空腔的同时,根据需要进行抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)。在抑制收缩薄片除去工序(步骤S4)中,如图56(d)所示,除去层叠烧成体434的最上层的薄片435、最下层的薄片436(抑制收缩材料生片422、最上层复合生片429的烧成物)。除去这些的方法既可以将层叠烧成体434在溶剂中进行通常的超声波洗净,也可以在层叠烧成体434上实施湿喷。另外,抑制收缩材料生片422用鳞石英硅石系列或方英石硅石系列等的材料形成时,烧成后由于最上层的薄片435与最下层的薄片436的主要部分自然剥离,所以只要洗净剩余的部分即可。
除以上的工序外,根据需要进行切断工序、研磨工序,能得到图49所示的多层陶瓷基板401。在切断工序中,既可以用金刚切割刀分割,在层叠烧成体434较厚时也可以用切割方式切断。研磨工序通过例如擦光进行。研磨是在旋转平台上不含磨粒,在加工液中含有磨粒,研磨加工对象的加工法。另外,也可以使用湿式滚筒的方法。
在制造的多层陶瓷基板401中,装载电子器件440,图57表示装载电子器件40的状态。如图57所示,电子器件40收纳在多层陶瓷基板401的空腔411中。电子器件40的里面与在空腔411的表面露出的导体图案412连接。而且,电子器件40通过接合线441与在多层陶瓷基板401上形成的电极(省略图示)连接。电极是在多层陶瓷基板401表面上印刷的表面电极、通孔电极以及在多层陶瓷基板401内部印刷的内部电极等。这样,通过本实施方式的制造方法制作的多层陶瓷基板,能将电子器件收纳在多层陶瓷基板内部,能满足小型化及低高度的要求。
(第14实施方式)
第14实施方式是对空腔底面周边部全体进行镶边地形成软化层的例子。
在上述第13实施方式中,在空腔411底面411a周边部不存在导体图案412的边,不担心该导体图案412断线,所以不存在软化层。因此,对应该部分的空腔411的底面411a受很强的第1嵌合薄片425的约束力,结果在空腔411的底面411a与其外侧的分界部上产生很大的应力。例如在空腔411侧壁下方的陶瓷层的层间设置内部电极图案时,恐怕该内部电极图案会断线。
因此,在本实施方式中,软化层413的形状做成对空腔411底面周边部全体进行镶边那样的例如框状。如图58所示,在本实施方式的多层陶瓷基板445中,在没形成空腔411的导体图案412的部分,沿空腔411的底面周边部全体即沿空腔411侧壁的下端部,配置软化层413。软化层413配置在陶瓷层403与陶瓷层404之间。
为了得到如图58所示的多层陶瓷基板445,在软化层形成工序(步骤S16)中,只要对在烧成后成为空腔411底面的区域的周边部全体进行镶边地形成软化层413、形成底面形成用生片432即可。
在以上的多层陶瓷基板445中,空腔411的底面411a的周边部中没形成导体图案412的部分也配置软化层413。因此,空腔411的底面411a的周边部中没形成导体图案412的部分上也通过软化层413能缓和向底面形成用生片施加的应力,其结果能抑制配置在空腔侧壁下方的内部电极图案的断线。
图59是表示在具有四边形开口的空腔411的周边部的所有边上设置导体图案412的例子的图。这种场合下,也对空腔411的底面411a的周边部全体进行镶边地形成软化层413。另外,在多层陶瓷基板中,例如如图60所示,导体图案也可以在空腔底面全体形成。在任意一种场合下,都能确实抑制在空腔底面上露出的导体图案412或内部电极图案的断线。
(第15实施方式)
以下,关于第15实施方式进行说明。本实施方式与上述第13实施方式的不同是空腔为多级形状的空腔(本例中为二级形状的二级底空腔)。
以下,关于具有二级底空腔的多层陶瓷基板参照图61进行说明。图61所示的多层陶瓷基板450具有二级底空腔451,多层(这里14层)陶瓷层层叠一体化。陶瓷层403相当于底面形成用陶瓷层,其上面的一部分面临空腔底部,构成二级底空腔451最深的底面451a。构成多层陶瓷基板450的陶瓷层中到陶瓷层402~409的构成与第13实施方式大致相同。陶瓷层410的一部分构成二级底空腔451的第二级底面451b。因而,陶瓷层410相当于底面形成用陶瓷层。另外,在陶瓷层410的表面设置有导体图案452。
层叠在陶瓷层410上的陶瓷层453~457各自具有贯通孔453a~457a,相当于空腔形成用陶瓷层。通过陶瓷层453~457的贯通孔453a~457a连通,构成规定二级底空腔451中较浅的空间的侧壁。
在本实施方式的多层陶瓷基板450中,在第二级底面451b中导体图案452以横跨底面451b周边部地形成时,周边部中至少在导体图案452表面上配置第2软化层458。
在制作本实施方式的多层陶瓷基板之际,如后所述,除对应空腔最深的底面配有第1复合生片外,对应空腔第二级底面(阶梯面)配有第2复合生片,而且符合各段空腔部的尺寸,层叠大小不同的切槽形成薄片。
图62是详细地表示图61所示的多层陶瓷基板空腔形状的图。这里,在各空腔部451c、451d的侧壁上,随着远离抑制收缩材料生片,面方向的收缩逐渐变大,各开口部的开口尺寸比深度方向中间位置的开口尺寸小。即,对于空腔部451c,在开口部的开口尺寸为W3,深度方向中间位置的开口尺寸为W4时,W3<W4。同样,对于空腔部451d,在开口部的开口尺寸为W5,深度方向中间位置的开口尺寸为W6时,W5<W6。另外,各空腔部451c、451d侧壁的剖面形状为圆弧状,因而,各空腔部451c、451d的形状呈所谓的壶形。
再者,关于第2级以后的空腔部(这里为空腔部451d),不限于上述壶形,如图63所示,也可以是开口面积最大、深度方向开口面积逐渐减小的形状。在这种场合下,在开口部的开口尺寸为W5,深度方向中间位置的开口尺寸为W6时,W5>W6,相对于第1段空腔部451c为壶形,第2级的空腔部451d呈所谓的碗状。通过将第2级以后的空腔部形状做成上述碗状,在将电子器件安装在该空腔部451d中之际,接合线的安装变容易,可以高效率地安装器件。
在本实施方式的多层陶瓷基板450中,如上所述,在多级形状的空腔451内,至少空腔部451c的形状为内部的开口面积比开口部大的鼓形,因而,在各空腔部451c、451d中可以确保树脂封固的可靠性。
以下,关于上述构成的多层陶瓷基板450的制造方法进行说明。本实施方式与上述第13实施方式的不同之外是空腔做成多级形状的空腔(本例中为二级形状的二级底空腔)。因而,为了做成二级底空腔,除对应空腔最深的底面配有第1复合生片外,对应空腔第二级底面(阶梯面)配有第2复合生片、层叠贯通孔的大小不同的切槽形成薄片是工序上的不同点。
在本实施方式中,复合生片形成工序(步骤S12)形成图64(a)所示的第2复合生片443。在制作第2复合生片443之际,首先在生片形成工序(步骤S11)中制作的陶瓷生片421上设置与上述第1贯通孔424重合且比第1贯通孔424大的第3贯通孔444。第3贯通孔444的形成方法与上述第1贯通孔424的形成方法相同。
并且,将在生片形成工序(步骤S11)中制作的抑制收缩材料生片422,与第3贯通孔444大体同形状地切断,做成第3嵌合薄片445,嵌入第3贯通孔444内。而且,在该嵌入的第3嵌合薄片445上设置与第1贯通孔424同位置且大体同形状的第4贯通孔446,在这里嵌入将陶瓷生片421与第4贯通孔446大体同形状地切断的第2嵌合薄片428。这样,形成第2复合生片443。在制作第2复合生片443之际,也可以与上述顺序相反,先将第2嵌合薄片428嵌入第4贯通孔446内,之后将第3嵌合薄片445嵌入第3贯通孔444内即可。
另外,在本实施方式中,在切槽形成工序(步骤S13)中,如图64(b)所示,形成与第13实施方式的切槽形成薄片430不同的切槽形成薄片(第2切槽形成薄片447)。该第2切槽形成薄片447与上述切槽形成薄片430的不同之处是切槽448的尺寸比切槽431的尺寸大。具体地,在第2切槽形成薄片447中,切槽448与第2复合生片443的第3贯通孔444同位置并大体同形状。
另外,在导体印刷工序(步骤S15)中,如图65所示,在最上层的切槽形成薄片430的表面形成导体图案452,使其横跨空腔底面451b的周边部,制作第2底面形成用生片453。另外,与第13实施方式相同,在生片421表面形成导体图案412,制作底面形成用生片432。
而且,在软化层形成工序(步骤S16)中,如图65所示,烧成后成为空腔411的第二级底面451b的区域的周边部(图中虚线所示)中、至少对设置有导体图案452的2边进行镶边地形成第2软化层458。
在本实施方式中,图66(a)表示各薄片层叠了的层叠体454的例子。构成层叠体454的各层从下向上顺次如下层叠。即,从最下层开始抑制收缩材料生片422、陶瓷生片421、底面形成用生片432、第1复合生片426、切槽形成薄片430、第2底面形成用生片453、第2复合生片443、第2切槽形成薄片447、最上层复合生片429顺次层叠。再者,对于抑制收缩材料生片422、底面形成用生片432、第1复合生片426、第2底面形成用生片453、第2复合生片443及最上层复合生片429,各薄片的层叠枚数为1枚。当然,也可以将这些多枚重叠使用。关于陶瓷生片421、切槽形成薄片430及第2切槽形成薄片447,依赖于多层陶瓷基板要求的层间电极图案构成、内部装载的电子器件的尺寸,通常使用2枚或以上。本例中,为1枚陶瓷生片421、5枚切槽形成薄片430、4枚第2切槽形成薄片447重叠。当然,不拘泥于这样,各薄片的层叠数可为任意。另外,层叠体454除图66(a)所示的空腔外,也可以例如在抑制收缩材料生片422侧具有别的空腔。
若烧成上述层叠体454,则如图66(b)所示,得到层叠烧成体455。在层叠烧成体455中,填埋空腔的部分456a在平面方向收缩,成为从空腔突出的形状。并且,与上述第13实施方式相同,除去该部分,根据需要进行抑制收缩薄片除去工序(步骤S4),如图61(图62)所示,完成具有二级底空腔451的多层陶瓷基板450。
图67表示在具有二级底空腔451的多层陶瓷基板450上安装电子器件440的例子。如图67所示,电子器件440收纳在下侧的空腔部中,与在最深的底面411a上露出的导体图案412连接。电子器件440通过接合线441与在上侧的空腔部底面451b上露出的导体图案452连接。这样,通过本实施方式的制造方法制作的多层陶瓷基板450能将电子器件440及接合线441收纳在多层陶瓷基板450的内部。由此,接合线等不会从多层陶瓷基板表面突出,平坦地做成。另外,在内部具有多层介质层的多层陶瓷基板中,也能高密度地安装电子器件,能满足小型化及低高度的要求。
另外,由于在二级底空腔451的第二级底面451b的周边部中导体图案452表面上配置第2软化层458,所以能缓和在陶瓷层453~457的侧壁下端部向面内方向收缩之际向导体图案452的应力集中,从而能抑制导体图案452的断线。
再者,通过应用本实施方式的多层陶瓷基板的制造方法,在多层陶瓷基板内部也能形成三级底或以上的多级底空腔。这种场合下,例如在形成导体图案,使其横跨第三级底面周边部时,与具有二级底空腔的多层陶瓷基板的制造流程相同,在规定的位置配置软化层。由此,能抑制在第三级底面上形成的导体图案的断线。
(第16实施方式)
例如,在第13实施方式的制造方法中,根据多层陶瓷基板的层构造不能取得上下收缩抑制力的平衡,如果极端地描绘,则例如图68所示空腔底面部发生变形。在时,只要调整夹持底面的抑制收缩材料生片的厚度即可。本实施例是进行这种调整的例子。
即,如图69所示,调整在空腔形成部嵌合抑制收缩材料生片(第1嵌合薄片425)的第1复合生片426的厚度。这时,为了修正上述厚度的变化,只要调整第1嵌合薄片425的厚度即可,也可以调整第1复合生片全体的厚度。或者,如图70所示,也可以调整对应抑制收缩材料生片422的空腔的部分的厚度。这时,抑制收缩材料生片422如图70所示,只要通过将厚度薄的抑制收缩材料生片422a与在空腔形成部设置贯通孔并在这里嵌合陶瓷生片的抑制收缩材料生片422b层叠而构成即可。由此,能分别控制抑制层叠体全体的收缩与抑制空腔底面部的收缩。
再者,关于抑制收缩材料生片422b,嵌合的陶瓷生片的形状(贯通孔的形状)不拘泥于与空腔形状相同,只要考虑收缩抑制力的平衡确定即可。另外,关于第1嵌合薄片425、抑制收缩材料生片422a、422b的厚度,同样也只要考虑收缩抑制力的平衡适当设定即可。另外,在抑制收缩材料生片422b的贯通孔上,也可以取代陶瓷生片嵌合烧失性薄片,这时,在进行冲裁之际也能均匀地施加压力。
(第17实施方式)
本实施方式是在制造图49所示的多层陶瓷基板401之际使用烧失性薄片的例子。图71是表示本实施方式的基本制造流程。该制造流程主要由将烧成后成为陶瓷层的生片及抑制收缩材料生片层叠并冲裁的工序、将其烧成的工序、烧成后除去填埋用生片的烧成物的工序、除去抑制收缩材料生片的烧成物的工序构成。
在制作多层陶瓷基板之际,首先如图71(a)所示,根据构成多层陶瓷基板的陶瓷层数,将多层陶瓷生片作为基板用生片层叠。这里,将9枚陶瓷生片461~469层叠。例如通过制作混合陶瓷粉末、有机粘结剂及有机溶剂得到的浆料状的介质糊膏,将其例如在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄片等支撑体上通过流延法等成膜,形成各陶瓷生片461~469。作为上述陶瓷粉末或有机载色剂(有机粘结剂及有机溶剂)可以使用公知的任意一种。
这里,对于上述陶瓷生片461~469中、下侧的2枚陶瓷生片461、462,不需要用于形成空腔的贯通孔,作为通常的平坦生片形成。在这2枚陶瓷生片461、462中、上侧的陶瓷生片陶瓷生片462相当于构成空腔底面的底面形成用生片。
在上述陶瓷生片陶瓷生片462上,其余的7枚陶瓷生片463~469层叠,在这些陶瓷生片463~469上,对应上述空腔411的开口形状,开设规定形状的贯通孔463a及切槽464a~469a,分离对应空腔空间的部分463b~469b。因而,这7枚陶瓷生片463~469相当于空腔侧壁形成用生片。
在本实施方式中,除去与构成上述空腔底面的陶瓷生片462连接的陶瓷生片463,将通过切槽464a~469a分离的部分464b~469b作为填埋用生片利用。再者,不限于上述,例如也可以在各陶瓷生片464~469上形成对应空腔的贯通孔,在这里嵌合另外形成的填埋用生片,但当考虑生产率时,如上述将通过切槽464a~469a分离的部分464b~469b作为填埋用生片利用是有利的。
另一方面,关于与构成上述空腔底面的陶瓷生片462连接的陶瓷生片463,形成对应空腔的贯通孔463a,除去该部分的陶瓷生片,并且将适合上述贯通孔463a形状的抑制收缩材料生片切片470a及烧失性薄片切片471a嵌入贯通孔463a,将其填埋。图72详细地表示这一内容。
即,首先如图72(a)所示,形成陶瓷生片463,如图72(b)所示,冲裁形成对应空腔开口形状的贯通孔463a。另外,如图72(c)所示,形成抑制收缩材料生片470,如图72(d)所示,使其与上述贯通孔463a的形状大体一致地冲裁,形成抑制收缩材料生片切片470a。同样,如图72(e)所示,形成烧失性薄片471,如图72(f)所示,使其与上述贯通孔463a的形状大体一致地冲裁,形成烧失性薄片切片471a。接着,如图72(g)所示,在上述陶瓷生片463的贯通孔463a上顺次嵌合上述抑制收缩材料生片切片470a及烧失性薄片切片471a,做成填埋上述贯通孔463a的形式。因而,上述抑制收缩材料生片切片470a与烧失性薄片要片471a合起来的厚度最好与上述陶瓷生片463的厚度大体一致地设定。
在上述抑制收缩材料生片470(抑制收缩材料生片切片470a)上,使用在上述陶瓷生片461~469的烧成温度下不收缩的材料,例如鳞石英等,在上述烧失性薄片471(烧失性薄片切片471a)上,使用在上述陶瓷生片461~469的烧成温度下烧失的材料,例如树脂材料等。
如上将陶瓷生片461~469层叠,其两面、即在最外层的陶瓷生片461、469的表面上,使抑制收缩材料生片473、474重合。作为抑制收缩材料生片473、474的材质,与上述抑制收缩材料生片470的材质相同。再者,关于在对应空腔形成贯通孔(切槽469a)的陶瓷生片469侧配置的抑制收缩材料生片474,与陶瓷生片469相同设置对应空腔开口形状的贯通孔474a,在这里事先嵌入另外冲裁形成的填埋用陶瓷生片切片475。
将这些层叠的层叠体的层叠状态如图71(a)所示,在多层陶瓷生片461~469层叠的层叠体两面上层叠抑制收缩材料生片473、474,使抑制层叠体全体在面内方向的收缩而构成。在陶瓷生片462的表面上,以横跨空腔底面周边部的状态形成导体图案412。另外,在构成陶瓷生片462的空腔底面的区域上,连接有配置在上述陶瓷生片463的贯通孔463a内的抑制收缩材料生片切片470a,该部分也为抑制面内方向的收缩地构成。
对应空腔的空间通常也在这个阶段作为空间(凹部)形成,在本实施方式的制造方法中,通过上述陶瓷生片464~469的切槽464a~469a分离的部分464b~469b以及填埋用陶瓷生片切片475成为作为填埋用陶瓷生片配置的形状,在观察层叠体的全体形状时,作为无凹部的平坦的层叠体而形成。
上述陶瓷生片461~469、抑制收缩材料生片473、474层叠的层叠体在烧成前需要通过冲裁工序冲裁。此时,若形成对应空腔的凹部,则产生凹部压溃,恐怕空腔开口部等发生变形。在本实施方式中,通过上述填埋用陶瓷生片制作在层叠方向厚度均匀的层叠体,包括空腔部分被平坦化,所以能使用通常的平板模具冲裁,可以以容易的方法进行冲裁工序。再者,层叠体的冲裁工序既可以如上述通过夹在平板模具间加压进行,也可以例如用防水性树脂等覆盖层叠体,进行静水压冲裁。
上述冲裁工序后,如图71(b)所示,通过烧成各陶瓷生片461~469做成陶瓷层402~410,此时由于层叠约束抑制收缩材料生片473、474,所以上述陶瓷生片461~469只在厚度方向收缩,在面内方向几乎不收缩。关于在空腔底部露出的陶瓷生片462也能抑制面内方向的收缩。
另外,在对应空腔空间填埋配置的填埋用生片(通过陶瓷生片464~469的切槽464a~469a分离的部分464b~469b以及填埋用陶瓷生片切片475)与抑制收缩材料生片切片470a之间,介有上述烧失性薄片切片471a,其在陶瓷生片461~469烧结前烧失。由此,对于这些填埋用生片,配置在空腔底部的抑制收缩材料生片470a的约束力不起作用,因而在面内方向收缩,这些烧成物476如图71(b)所示,成为从烧成后的层叠体突出在厚度方向收缩少的量的形状。由于上述约束力不起作用,所以通过这样收缩,不会对上述抑制收缩材料生片切片470a及其下的陶瓷生片462施加应力,也不会损坏通过陶瓷生片462烧成形成的陶瓷层403的平坦性等。
在烧成完成后,如图71(c)所示,将上述填埋用生片的烧成物476从空腔空间除去。上述烧成物通过烧失性薄片切片471a的烧失从上述抑制收缩材料生片切片470a分离,例如可以上下反转,很容易地除去。
最后,除去上述抑制收缩材料生片473、474、抑制收缩材料生片切片470a烧成后的残渣477,完成如图71(d)所示的具有空腔411的多层陶瓷基板401。抑制收缩材料生片473、474、抑制收缩材料生片切片470a烧成后的残渣477能进行任何的洗净工序容易地除去,例如可以以超声波洗净的刺激容易地除去。因而,作为洗净工序,只要在溶剂中进行超声波洗净工序等即可,例如在使用氧化铝系列的生片作为上述抑制收缩材料生片时,由于残渣476不会自然剥离,所以需要通过湿喷工序等研磨洗净除去上述残渣476。
以上制作的多层陶瓷基板401是尺寸精度、空腔底面的平面度等优良的制品,也不会产生空腔开口部压溃或空腔开口部周边隆起等的变形。而且,在多层陶瓷基板401中,由于形成软化层413,所以能抑制导体图案412的断线。
(第18实施方式)
本实施方式是将烧失性薄片适用于制造具有多级构造(2级构造)空腔的多层陶瓷基板的例子。图73表示应用于形成2级构造的空腔的多层陶瓷基板的制造的实施方式。在这种场合下,如图73(a)所示,在陶瓷生片的层叠体481的两面上层叠抑制收缩材料生片482、483,并且在空腔底面及阶梯面分别配置抑制收缩材料生片切片484、485及烧失性薄片切片486、487。并且,在以填埋2级构造空腔空间的形式配置填埋用生片488的状态下,进行冲裁工序及烧成工序。本例也能保持层叠体的平坦性,容易进行冲裁工序。
在烧成后,如图73(b)所示,填埋用生片的烧成物489成为从层叠体突出的形状,与上述相同,例如可以上下反转,很容易地除去。得到的多层陶瓷基板490如图73(c)所示,不仅全体尺寸精度优良,而且空腔491的底面491a、阶梯面491b的尺寸精度、平面度也优良。另外,在各底面分别配置软化层413及第2软化层458,能抑制随空腔周围区域向面内方向的收缩的导体图案412及导体图案452的断线。再者,在上述2级构造的空腔491的场合下,在底面491a上装载电子器件,在阶梯面上设置有与上述电子器件通过接合线连接的导体图案。
实施例
以下,关于适用本发明的具体的实施例基于实验结果说明。
(实施例1)
在本实施例中,作为陶瓷生片材料,准备了氧化铝玻璃系列介质材料。将粘结剂与有机溶剂混合,通过流延法制作厚度为125μm的陶瓷生片。另一方面,作为抑制收缩材料准备了鳞石英硅石系列材料。与陶瓷生片材料相同,将粘结剂、有机溶剂混合,通过流延法制作厚度为125μm的抑制收缩生片。
在陶瓷生片上用模具形成边长4mm的正方形第1贯通孔。另一方面,从抑制收缩生片上同样用模具冲裁边长4mm的正方形,形成第1嵌合薄片。将第1嵌合薄片嵌入第1贯通孔,制作第1复合生片。第1复合生片的厚度为125μm。接着,在陶瓷生片上用模具暂时冲裁边长2mm的正方形,将冲下的部分再次嵌入原来的空腔部中,制作切槽形成薄片。准备6枚该切入形成薄片。下一步,在抑制收缩生片上用模具形成边长4mm的正方形的第6贯通孔。从陶瓷生片上同样用模具冲裁边长为4mm的正方形,形成第2嵌合薄片。将第2嵌合薄片嵌入第6贯通孔,制作最上层复合生片。切槽形成薄片的厚度为125μm。
从最下层开始顺次层叠1枚抑制收缩生片、5枚陶瓷生片、1枚第1复合生片、4枚切槽形成薄片、1枚最上层复合生片,将这些做成层叠体。将层叠体装入普通的上下冲头平坦的模具中,在70Mpa下加压7分钟后,在900℃下烧成。
烧成后,空腔部的内侧薄片从层叠烧成体的表面突出。当将其自然剥离时,在空腔部的角部附着残渣,通过在有机溶剂中超声波洗净可以脱落。另外,也能使抑制收缩生片与最上层复合生片脱落。
这样得到的多层陶瓷基板的厚度为0.59mm,空腔部的尺寸为空腔开口部的一边为4mm,深度为0.30mm。图74表示得到的多层陶瓷基板的剖面照片。由图74可知,空腔部呈在内部的开口面积比开口部大的鼓形。
(实施例2)
在本实施例中,制作具有多级形状的空腔的多层陶瓷基板。制造方法如有关制造方法的第2实施方式所示,陶瓷生片、抑制收缩生片等以实施例1为标准形成。
在得到的多层陶瓷基板中,第1空腔部的开口部尺寸为5mm,深度为0.24mm;第2空腔部的开口部尺寸为2mm,深度为0.18mm。图75表示得到的多层陶瓷基板的剖面照片。由图75可知,各空腔部呈在内部的开口面积比开口部大的鼓形。
(实施例3)
在本实施例中,作为基板用陶瓷材料,准备了氧化铝玻璃系列介质材料。并且,将其与粘结剂及有机溶剂混合,通过流延法制作厚度为125μm的陶瓷生片。
另一方面,作为抑制收缩用材料准备了鳞石英硅石系列材料。和陶瓷材料相同,将其与粘结剂及有机溶剂混合,通过流延法制作厚度为110μm及125μm的抑制收缩材料生片。另外,作为烧失性材料,准备在将上述基板用陶瓷材料、抑制收缩材料薄片化时使用的树脂,将其溶入有机溶剂,通过流延法作成厚度为15μm的烧失性薄片。
将形成陶瓷生片的空腔的部分用模具冲裁成边长为2mm的正方形。另一方面,从厚度为110μm的抑制收缩材料生片及烧失性薄片上同样冲裁边长的2mm的正方形薄片,将其适用于上述陶瓷生片的空腔部中。做成空腔底面用复合生片。
接着,将形成其它的陶瓷生片空腔的部分用边长2mm的正方形的模具暂时冲裁,将冲裁下的部分再次嵌入原来的空腔部中。将其做成空腔形成用陶瓷生片,准备6枚。
下一步,将形成厚度为125μm的抑制收缩材料生片的空腔的部分用边长2mm的正方形模具冲裁,在这里应用陶瓷生片。将其做成最上层复合生片。
在将2枚形成空腔底面部的没任何加工的陶瓷生片层叠的基础上,层叠上述空腔底面用复合生片,在其上将上述6枚空腔形成用陶瓷生片层叠。而且,在其上层叠最上层复合生片,在相反面层叠也层叠没有任何加工的抑制收缩材料生片(厚度为125μm)。空腔部层叠体的剖面如图18(a)所示。
将这样得到的层叠体装入普通的上下冲头为平坦的模具中,在压力为700kg/cm2下加压7分钟后,在900℃下烧成。烧成后的陶瓷基板在面内方向不收缩,只厚度方向收缩较大。空腔部分的层叠体由于也在面内方向也收缩,所以厚度方向收缩很小,上部从基板平面突出。
鳞石英硅石系列的抑制收缩材料在烧成后从陶瓷基板自然剥离,由于在空腔内部的角部等附着残渣,所以在有机溶剂中用超声波洗净。这样,得到全体厚度为0.55mm、空腔开口部的一边为2mm、空腔深度为0.42mm的陶瓷多层基板。在这种多层陶瓷基板的空腔中,安装电子器件的底面十分平坦。
Claims (88)
1.一种多层陶瓷基板,在层叠多层陶瓷层的同时,具有空腔,其特征在于,
上述空腔开口部的开口面积比上述空腔深度方向中间位置的开口面积小。
2.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔形状做成深度方向中间部膨出的形状,空腔开口面积至深度方向中间位置逐渐增加,接着逐渐减少。
3.根据权利要求2所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔内壁的剖面形状为大体圆弧形状。
4.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔具有平均开口面积在深度方向阶梯地变小的多级形状,至少在第1级的空腔部,开口部的开口面积比深度方向中间位置的开口面积小。
5.根据权利要求4所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述第1级空腔部的形状做成深度方向中间部膨出的形状,该空腔部的开口面积至深度方向中间位置逐渐增加,接着逐渐减少。
6.根据权利要求4或5所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在第2级以后的空腔部,开口部的开口面积比深度方向中间位置的开口面积小。
7.根据权利要求4所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
第2级以后的空腔部做成随深度开口面积递减的形状。
8.根据权利要求5所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述各空腔部内壁的剖面形状为大体圆弧形状。
9.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在上述空腔内安装电子器件,进行树脂封固。
10.一种多层陶瓷基板,具有空腔,将含有构成该空腔底面的底面形成用陶瓷层和具有对应该空腔开口形状的贯通孔的空腔形成用陶瓷层的陶瓷层层叠一体化,其特征在于,
在上述底面形成用陶瓷层上以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案,
在对应上述底面周边部的部分中至少与上述导体图案重合的部分上,在底面形成用陶瓷层正上方层叠的第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面位于比在上述第1空腔形成用陶瓷层正上方上层叠的第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面更靠外侧。
11.根据权利要求10所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔开口面积比上述第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔开口面积大。
12.根据权利要求11所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在上述空腔底面周边部全体,第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面位于比上述第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面更靠外侧。
13.根据权利要求10所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述第1空腔形成用陶瓷层与上述第2空腔形成用陶瓷层具有同一形状的贯通孔,上述贯通孔以一部分相互重合而错开的状态进行配置。
14.根据权利要求10所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述第1空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面与上述第2空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面的距离为0.1mm~0.5mm。
15.根据权利要求10所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔开口部的开口面积比上述空腔深度方向中间位置的开口面积小。
16.根据权利要求15所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔形状做成深度方向中间部膨出的形状,空腔的开口面积至深度方向中间位置逐渐增加,接着至少到上述第2空腔形成用陶瓷层逐渐减少。
17.根据权利要求16所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔内壁的剖面形状为大体圆弧形状
18.根据权利要求10所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔具有开口尺寸在深度方向阶梯地变小的多级形状,
在具有阶梯的各底面中以横跨底面周边部的状态形成导体图案的底面上,在底面形成用陶瓷层正上方层叠的空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面位于比在该空腔形成用陶瓷层正上方层叠的空腔形成用陶瓷层的贯通孔壁面更靠外侧。
19.根据权利要求18所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
至少在最接近表面的空腔部,开口部的开口面积比深度方向中间位置的开口面积小。
20.根据权利要求19所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述最接近表面的空腔部的形状做成深度方向中间部膨出的形状,该空腔部的开口面积至深度方向中间位置逐渐增加,接着到从该空腔部底面开始数第2层的空腔形成用陶瓷层逐渐减少。
21.根据权利要求19所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在第2级以后的空腔部,开口部的开口面积比深度方向中间位置的开口面积小。
22.根据权利要求19所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
第2级以后的空腔部做成至少到从该空腔部底面开始数第2层的空腔形成用陶瓷层随深度开口面积递减的形状。
23.根据权利要求21或22所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述各空腔部内壁的剖面形状为大体圆弧形状。
24.根据权利要求10所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在上述空腔内安装电子器件,进行树脂封固。
25.一种多层陶瓷基板,通过将多层基板用生片层叠后烧成而制成,具有空腔,将含有构成上述空腔底面的底面形成用陶瓷层的陶瓷层层叠一体化,其特征在于,
在上述底面形成用陶瓷层上以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案,
在上述底面形成用陶瓷层上对应上述底面周边部的部分中至少在上述导体图案的表面上,具有在上述烧成之际的烧成温度下软化的软化层。
26.根据权利要求25所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在上述周边部全体上形成上述软化层。
27.根据权利要求25所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述底面周边部与上述软化层外周边部的距离为0.1mm~0.5mm。
28.根据权利要求25所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述底面周边部与上述软化层内周边部的距离为0.5mm或以下。
29.根据权利要求25所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述软化层由玻璃构成。
30.根据权利要求29所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述玻璃与上述陶瓷层含有的玻璃相同。
31.根据权利要求25所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔开口部的开口面积比上述空腔深度方向中间位置的开口面积小。
32.根据权利要求31所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔形状做成深度方向中间部膨出的形状,空腔开口面积至深度方向中间位置逐渐增加,接着逐渐减少。
33.根据权利要求32所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔内壁的剖面形状为大体圆弧形状。
34.根据权利要求25所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述空腔具有开口尺寸在深度方向阶梯地变小的多级形状,
在具有阶梯的各底面中以横跨底面周边部的状态形成导体图案的底面上,构成该底面的底面形成用陶瓷层上对应上述底面的周边部的部分中至少在上述导体图案的表面上具有上述软化层。
35.根据权利要求34所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
至少在第1级空腔部,开口部的开口面积比深度方向中间位置的开口面积小。
36.根据权利要求35所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述第1级空腔部的形状做成深度方向中间部膨出的形状,该空腔部的开口面积至深度方向中间位置逐渐增加,接着逐渐减少。
37.根据权利要求35所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在第2级以后的空腔部,开口部的开口面积比深度方向中间位置的开口面积小。
38.根据权利要求35所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
第2级以后的空腔部做成随深度开口面积递减的形状。
39.根据权利要求37或38所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
上述各空腔部的内壁剖面形状为大体圆弧形状。
40.根据权利要求25所述的多层陶瓷基板,其特征在于,
在上述空腔内安装电子器件,进行树脂封固。
41.一种多层陶瓷基板的制造方法,用于将含有对应空腔形成贯通孔的空腔形成用生片的多层基板用生片层叠,做成层叠体,将其冲压后,烧成,从而形成具有空腔的多层陶瓷基板,其特征在于,
在上述层叠体最外层的基板用生片的表面上分别层叠抑制收缩材料生片,并且
在构成上述空腔底面的基板用生片上配置抑制收缩材料生片切片,
而且,在上述抑制收缩材料生片切片上以填埋上述空腔的形式配置与上述各空腔形成用生片分离的填埋用生片,在此状态下进行上述冲压及烧成,
烧成后除去上述填埋用生片的烧成物。
42.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在构成上述空腔底面的基板用生片的正上方层叠的空腔形成用生片上对应空腔形状形成贯通孔,并且在该贯通孔内嵌合上述抑制收缩材料生片切片。
43.根据权利要求42所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片切片的厚度与上述基板用生片的厚度大体一致地设定。
44.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述空腔具有开口尺寸在深度方向阶梯地变小的多级形状,在构成具有阶梯的各底面的基板用生片上分别配置抑制收缩材料生片切片。
45.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述抑制收缩材料生片切片与上述填埋用生片之间夹有烧失性薄片。
46.根据权利要求45所述的多层陶瓷基板制造方法,其特征在于,
在构成上述空腔底面的基板用生片正上方层叠的空腔形成用生片上对应空腔形状形成贯通孔,并且在该贯通孔内嵌合上述抑制收缩材料生片切片及烧失性薄片。
47.根据权利要求46所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片切片与烧失性薄片合起来的厚度与上述基板用生片的厚度大体一致地设定。
48.根据权利要求45所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述空腔具有开口尺寸在深度方向阶梯地变小的多级形状,在构成具有阶梯的各底面的基板用生片上分别配置抑制收缩材料生片切片及烧失性薄片。
49.根据权利要求45所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述烧失性薄片由树脂材料形成。
50.根据权利要求49所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述树脂材料与空腔形成用生片含有的树脂材料相同。
51.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在空腔形成用生片上开设对应空腔形状的切槽,将由此分离的部分做成上述填埋用生片。
52.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在空腔形成用生片上形成对应空腔形状的贯通孔,在该贯通孔内嵌合另外冲裁形成的填埋用生片。
53.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述空腔开口侧的最外层的基板用生片表面上配置的抑制收缩材料生片上形成对应空腔开口形状的贯通孔,在这里嵌合填埋用生片。
54.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
修正空腔部分的抑制收缩材料生片切片的厚度。
55.根据权利要求54所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
使在构成上述空腔底面的基板用生片正上方层叠的空腔形成用生片的厚度与其它的空腔形成用生片的厚度不同,设定上述抑制收缩材料生片切片的厚度,使其与抑制收缩用薄片的厚度不同。
56.根据权利要求54所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在与上述空腔开口侧相反侧的最外层基板用生片表面上配置的抑制收缩材料生片,对向上述空腔的部分与其它部分厚度不同地设定。
57.根据权利要求56所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片通过将具有规定厚度的第1抑制收缩材料生片与在对向上述空腔的部分上形成贯通孔的第2抑制收缩材料生片层叠而构成。
58.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
包括:在构成上述空腔底面的基板形成用生片上,以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案的工序;形成在贯通孔内填埋抑制收缩材料生片切片的第1空腔形成用生片和层叠在上述第1空腔形成用生片正上方、具有以填埋上述空腔的形式与空腔形成用生片分离的填埋用生片的第2空腔形成用生片的工序;使空腔底面、上述抑制收缩材料生片切片和上述填埋用生片重叠地分别在构成上述空腔底面的基板形成用生片正上方层叠上述第1空腔形成用生片,在上述第1空腔形成用生片正上方层叠上述第2空腔形成用生片,得到上述层叠体的工序;以及在上述烧成后,除去上述填埋用生片的烧成物的工序,
在上述层叠体上,使空腔底面对应周边部的部分中至少与上述导体图案重叠的部分的上述抑制收缩材料生片切片的端面位于比上述第2空腔形成用生片具有的填埋用生片的端面更靠外侧。
59.根据权利要求58所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片切片的大小比上述填埋用生片的大小大。
60.根据权利要求59所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述空腔底面周边部全体,使上述抑制收缩材料生片切片的端面位于比上述填埋用生片的端面更靠外侧。
61.根据权利要求58所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片切片与上述填埋用生片为同一形状,层叠上述第1空腔形成用生片与上述第2空腔形成用生片,使上述抑制收缩材料生片切片与上述填埋用生片成为一部分相互重叠而错开的状态。
62.根据权利要求58所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
至少上述导体图案与空腔底面周边部重叠的部分的上述抑制收缩材料生片切片的端面与上述填埋用生片的端面的距离为0.1mm~0.5mm。
63.根据权利要求58所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述第1空腔形成用生片上对应空腔形状形成贯通孔,并且在该贯通孔内嵌合上述抑制收缩材料生片切片。
64.根据权利要求63所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片切片的厚度与上述第1空腔形成用生片的厚度大体一致地设定。
65.根据权利要求58所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述空腔具有开口尺寸在深度方向阶梯地变小的多级形状,在构成具有阶梯的各底面的基板用生片上分别配置抑制收缩材料生片切片。
66.根据权利要求65所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在具有上述阶梯的各底面上配置抑制收缩材料生片切片之际,至少在上述导体图案与空腔底面周边部重合的部分上,使上述抑制收缩材料生片切片的端面位于比在该抑制收缩材料生片切片正上方层叠的填埋用生片的端面更靠外侧。
67.根据权利要求58所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述抑制收缩材料生片切片与上述填埋用生片之间夹有烧失性薄片。
68.根据权利要求67所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述第2空腔形成用生片上对应上述填埋用生片形状形成贯通孔,并且在该贯通孔内嵌合基板用生片及烧失性薄片。
69.根据权利要求68所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述基板用生片与烧失性薄片合起来的厚度与上述第2空腔形成用生片的厚度大体一致地设定。
70.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在构成上述空腔底面的基板形成用生片上以横跨上述空腔底面周边部的状态形成导体图案,在上述底面形成用生片上对应上述周边部的部分中至少在上述导体图案表面上,形成在上述烧成之际的烧成温度下软化的软化层,之后,
将在贯通孔内填埋有抑制收缩材料生片切片的空腔形成用生片层叠在构成上述空腔底面的基板形成用生片正上方,使得空腔底面与上述抑制收缩材料生片切片重叠,并且使以填埋上述空腔的形式与上述各空腔形成用生片分离的填埋用生片配置在上述抑制收缩材料生片切片上,层叠空腔形成用生片,在此状态下进行上述冲压及烧成,
烧成后除去上述填埋用生片的烧成物。
71.根据权利要求70所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述底面周边部全体上形成上述软化层。
72.根据权利要求70所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
使上述底面周边部与上述软化层外周边部的距离为0.1mm~0.5mm地形成上述软化层。
73.根据权利要求70所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
使上述底面周边部与上述软化层内周边部的距离为0.5mm或以下地形成上述软化层。
74.根据权利要求70所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述软化层使用玻璃。
75.根据权利要求74所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述玻璃与上述基板用生片内含有的玻璃相同。
76.根据权利要求70所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述底面形成用生片正上方层叠的空腔形成用生片上对应空腔形状形成贯通孔,并且在该贯通孔内嵌合上述抑制收缩材料生片切片。
77.根据权利要求76所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片切片的厚度使与上述基板用生片的厚度大体一致地设定。
78.根据权利要求70所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述空腔具有开口尺寸在深度方向阶梯地变小的多级形状,在构成具有阶梯的各底面的基板用生片上分别配置抑制收缩材料生片切片。
79.根据权利要求78所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在具有上述阶梯的各底面上配置抑制收缩材料生片切片之际,在具有阶梯的各底面中以横跨底面周边部的状态形成导体图案的底面上,在构成该底面的底面形成用生片上对应上述周边部的部分中至少在上述导体图案的表面上形成上述软化层。
80.根据权利要求70所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述抑制收缩材料生片切片与上述填埋用生片之间夹有烧失性薄片。
81.根据权利要求80所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
在上述底面形成用生片正上方层叠的空腔形成用生片上对应空腔形状形成贯通孔,并且在该贯通孔内嵌合上述抑制收缩材料生片切片及烧失性薄片。
82.根据权利要求81所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片切片与烧失性薄片合起来的厚度与上述空腔形成用生片的厚度大体一致地设定。
83.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片及抑制收缩材料生片切片作为抑制收缩材料含有从石英、方石英和鳞石英中选择的至少1种。
84.根据权利要求83所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述抑制收缩材料生片及抑制收缩材料生片切片由含有鳞石英和难烧结性氧化物的组成物形成。
85.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述烧成之际的烧成温度为1000℃或以下。
86.根据权利要求41所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述烧成后,进行洗净残渣的洗净工序。
87.根据权利要求86所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述洗净工序在溶剂中通过超声波洗净进行。
88.根据权利要求86所述的多层陶瓷基板的制造方法,其特征在于,
上述洗净工序通过湿喷进行。
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