JP2008172029A

JP2008172029A - 多層セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JP2008172029A
Application number: JP2007003908A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hatanaka; 潔畑中; Haruo Nishino; 晴雄西野
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: JP4967668B2

Abstract

【課題】開口寸法の小さなキャビティを有する多層セラミック基板を製造するに際して、キャビティ内の焼成物の除去を容易なものとする。
【解決手段】キャビティに対応して貫通孔が形成されたキャビティ形成用グリーンシート３０を含む複数のセラミックグリーンシート２１を積層して積層体とする工程と、積層体の最外層表面にそれぞれ収縮抑制材グリーンシート２２及び最上層複合グリーンシート２９を積層する工程と、キャビティの底面に収縮抑制材グリーンシート片である第１嵌合シート２５を配する工程と、第１嵌合シート２５上にキャビティを埋める形で埋め込み用グリーンシート３１ａ及び第２嵌合シート２８を配しプレスを行う工程と、積層体を焼成する工程と、焼成後にキャビティ内の焼成物を除去する工程とを有する。埋め込み用グリーンシート３１ａ及び第２嵌合シート２８の少なくとも一部の縮率をセラミックグリーンシート２１の縮率よりも大とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法に関するものであり、特に無収縮焼成方法を適用してキャビティを有する多層セラミック基板を製造する際の製造方法の改良に関する。

電子機器等の分野においては、電子デバイスを実装するための基板が広く用いられているが、近年、電子機器の小型軽量化や多機能化等の要望に応え、且つ高信頼性を有する基板として、多層セラミック基板が提案され実用化されている。多層セラミック基板は、複数のセラミック層を積層することにより構成され、各セラミック層に配線導体や電子素子等を一体に作り込むことで、回路基板の高密度化が可能となっている。

そして、前記多層セラミック基板においては、電子機器のさらなる小型化、低背化等を進めることを目的に、電子デバイスを収納するキャビティ（凹部）が形成された多層セラミック基板も実用化されている。このようなキャビティ付き多層セラミック基板の場合には、キャビティ内に電子デバイスを収容した状態で実装することができるので、前述の要望をより十分に満足させることができ、多層セラミック基板自体の小型化、低背化を実現することも可能である。

前述の多層セラミック基板は、一般的に、複数のグリーンシートを積層して積層体を形成した後、これを焼成することにより形成される。そして、前記グリーンシートは、この焼成工程における焼結に伴って必ず収縮し、多層セラミック基板の寸法精度を低下する大きな要因となっている。具体的には、前記収縮に伴って収縮バラツキが発生し、最終的に得られる多層セラミック基板においては、寸法精度は、０．５％程度に留まっている。

このような状況から、多層セラミック基板の焼成工程において、グリーンシートの面内方向の収縮を抑制し、厚さ方向にのみ収縮させる、いわゆる無収縮焼成方法が提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１等にも記載されるように、前記焼成温度でも収縮しないシートをグリーンシートの積層体に貼り付け、この状態で焼成を行うと、前記面内方向の収縮が抑制され、厚さ方向にのみ収縮する。この方法によれば、多層セラミック基板の面内方向の寸法精度を０．０５％程度にまで改善することが可能である。

ただし、前記キャビティを有する多層セラミック基板を作製する場合には、前記のような無収縮焼成方法を適用しても、必ずしも十分な寸法精度や平面度等が得られないという問題がある。これは、通常の無収縮焼成方法では、キャビティの底部に収縮抑制の拘束力が働かないことによる。キャビティの底部に収縮抑制の拘束力が働かないと、キャビティの底面の電子デバイス搭載に十分な平面度を確保することができず、電子デバイスの実装に支障をきたすおそれがある。

そこで、キャビティの底面にも収縮抑制シートを配し、前記の不都合を解消することが試みられている（例えば、特許文献２等を参照）。特許文献２記載の発明では、収縮抑制用無機材料を含む収縮抑制用シートをキャリアフィルム上で形成し、収縮抑制用シートに、キャビティの底面の輪郭に相当する形状の切り込みを入れ、切り込みの外側の部分を除去した後、生の基板用積層体を作製するための基板用セラミックグリーンシートの積層工程において、キャビティの底面を与える基板用セラミックグリーンシート上に、キャリアフィルム上に保持された収縮抑制用シートを転写し、キャビティの底面上に収縮抑制用シートが配置された状態で焼成工程を実施している。これにより、焼成後の基板用積層体の寸法精度を高くできるとともに、キャビティにおいて不所望な歪みを生じ難くすることができ、配線の高密度化を高い信頼性をもって達成することができるとしている。
特開平１０−７５０６０号公報特開２００３−３１８３０９号公報

しかしながら、前記特許文献２記載の発明のように、キャビティの底面を与える基板用セラミックグリーンシート上に収縮抑制用シートを配置しただけでは、例えばキャビティの変形等の問題を完全に解消することは難しい。特に、多層セラミック基板の製造方法においては、複数のグリーンシートを積層した積層体のプレスが必要であり、前記キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法では、プレス工程においてキャビティ開口部が潰れて変形する可能性が高い。また、焼成工程においても、キャビティ開口部周辺が盛り上がるという現象が見られ、やはり変形の原因となるおそれがある。

また、キャビティを有する多層セラミック基板を作製する別の方法として、グリーンシートを積層して焼成し、その後、焼結した積層体に穴開け加工を施すことも考えられる。しかしながら、焼結した積層体は硬くて脆いことから、精度の高い加工が難しく、高価な設備が必要となる等、製造コストの点でも問題が多い。

このような課題を解消することを目的に、本願出願人は、特願２００５−３５９５９１において、キャビティの底面を構成する基板用グリーンシート上に収縮抑制材グリーンシート片を配し、さらに収縮抑制材グリーンシート片上にキャビティを埋める形で各キャビティ形成用グリーンシートとは分離された埋め込み用グリーンシートを配した状態でプレス及び焼成を行う多層セラミック基板の製造方法を提案するに至った。

前記製造方法によれば、キャビティを有する多層セラミック基板を製造するに際し、寸法精度や平面度に優れた多層セラミック基板を簡単、且つ低コストで製造することが可能であり、しかもキャビティ周辺部における変形等の発生も解消することが可能である。

ところで、近年、多層セラミック基板に実装される電子デバイスの小型化が進められており、これに対応して多層セラミック基板に形成されるキャビティの寸法も小さくなる傾向にある。キャビティの寸法が小さくなると、焼成後に埋め込み用グリーンシートの焼成物を除去するのが難しくなり、製造歩留まりの低下が大きな問題となっている。特に、開口寸法が２ｍｍ角以下のキャビティにおいて顕著である。

本発明は、このような課題に鑑みて提案されたものであり、特願２００５−３５９５９１において提案した多層セラミック基板の製造方法の更なる改良を実現することを目的とし、特に、キャビティ寸法が小さくなった場合にも、焼成後に埋め込み用グリーンシートの焼成物を簡単且つ確実に除去することが可能な多層セラミック基板の製造方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の多層セラミック基板の製造方法は、キャビティに対応して貫通孔が形成されたキャビティ形成用グリーンシートを含む複数の基板用グリーンシートを積層して積層体とする工程と、前記積層体の最外層となる基板用グリーンシートの表面にそれぞれ収縮抑制材グリーンシートを積層する工程と、前記キャビティの底面を構成する基板用グリーンシート上に収縮抑制材グリーンシート片を配する工程と、前記収縮抑制材グリーンシート片上に前記キャビティを埋める形で埋め込み用グリーンシートを配しプレスを行う工程と、前記積層体を焼成する工程と、焼成後に前記埋め込み用グリーンシートの焼成物を除去する工程とを有し、前記埋め込み用グリーンシートの少なくとも一部の縮率を前記基板用グリーンシートの縮率よりも大とすることを特徴とする。

本発明の製造方法においては、先ず、キャビティの底部に露呈する基板用グリーンシート上にも収縮抑制材グリーンシート片を配した状態で無収縮焼成方法を実施しているので、寸法精度が確保され、また、キャビティ底面の平面度も十分に確保される。それと同時に、キャビティ内に埋め込み用グリーンシートを配した状態で積層体のプレスを行うようにしているので、キャビティの無い積層体と同様に平板の金型等によって容易にプレスすることが可能であり、キャビティ開口部の潰れやキャビティ開口部周辺の盛り上がり等により変形が生ずることもない。

また、本発明の製造方法においては、埋め込み用グリーンシートの少なくとも一部の縮率を前記基板用グリーンシートの縮率よりも大としているので、キャビティの開口寸法が小さい場合にも、焼成後に埋め込み用グリーンシートの焼成物が多層セラミック基板から確実に分離され、速やかに除去される。例えば、前記縮率差を１％以上とすれば、キャビティの開口面積が４ｍｍ^２以下であっても、前記焼成物が簡単に除去される。

本発明の製造方法によれば、キャビティを有する多層セラミック基板の製造において、寸法精度や平面度に優れた多層セラミック基板を製造することが可能であり、しかもキャビティ開口部の潰れやキャビティ開口部周辺における盛り上がり等の変形の無い多層セラミック基板を製造することが可能である。また、本発明の製造方法では、焼結後の穴開け加工が不要であるので、穴開けのための特別な設備も不要であり、簡単且つ低コストに前記多層セラミック基板を製造することが可能である。さらに、本発明の製造方法によれば、キャビティの開口寸法が小さい場合にも、焼成後に埋め込み用グリーンシートの焼成物を簡単に除去することができ、製造歩留まりを大幅に向上することが可能である。

以下、本発明を適用した多層セラミック基板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本実施形態において、製造対象となる多層セラミック基板について説明する。本実施形態において、製造対象となる多層セラミック基板は、電子デバイス等を収容するためのキャビティ（凹部）を有する多層セラミック基板である。

図１は、キャビティを有する多層セラミック基板１の最も単純なモデル例を示すものであり、本例の場合、複数（ここでは１３層）のセラミック層２〜１４が積層一体化されている。これらセラミック層２〜１４のうち、下の６層（セラミック層２〜７）については、キャビティ形成のための貫通孔が形成されていない平坦なセラミック層であり、これらの中で上層となるセラミック層７の上面７ａの一部がキャビティの底部に臨み、キャビティの底面を構成することになる。

一方、前記セラミック層７上に積層される残りのセラミック層８〜１４は、キャビティに対応してそれぞれ貫通孔が形成されており、これら貫通孔が連なることにより、キャビティ１５が所定の空間として構成されている。本例の場合、キャビティ１５が３箇所形成されている。各キャビティ１５の開口形状は、例えば正方形であるが、これに限らず、長方形や長円形等、任意の形状とすることができる。各キャビティ１５の開口寸法は任意であるが、例えば２ｍｍ角（開口面積２ｍｍ×２ｍｍ＝４ｍｍ^２）以下である場合に残渣の除去が難しくなることから、本発明を適用することの効果が大きい。また、図示はしていないが、各キャビティ１５の底面には、電子デバイスを搭載するための導体パターンを設けてあることが通常であり、また放熱用のビアホール等が設けてある場合もある。

前述のようなキャビティ１５を有する多層セラミック基板１は、複数のグリーンシートを積層し、これをプレスして積層体とした後、焼成することで作製するが、寸法精度を確保するために、焼成時の収縮を抑制する必要がある。また、それだけでは不十分であり、例えばプレス工程の際のキャビティ１５の開口部の潰れや、キャビティ１５の開口部周辺の盛り上がりによる変形を解消する必要がある。さらには、特にキャビティ１５の開口寸法が小さい場合に、キャビティ１５内の残渣の除去についても留意する必要がある。

そこで、本実施形態では、無収縮焼成方法を採用するとともに、キャビティに相当する空間内に埋め込み用グリーンシートを配した状態でプレス工程や焼成工程を行い、プレス時の潰れ等を解消するようにする。また、埋め込み用グリーンシートの焼成時における縮率を大きくすることで、キャビティ１５の開口寸法が小さい場合にも、キャビティ１５内の残渣（焼成物）を速やかに除去可能とする。以下、本実施形態の多層セラミック基板の製造プロセスについて説明する。

本実施形態の製造プロセスの工程フローを図２に示す。本実施形態の製造プロセスは、図２に示す通り、基本的には、積層体形成工程（ステップＳ１）と焼成工程（ステップＳ２）、焼成物除去工程（ステップＳ３）とを少なくとも有するものである。これらに加えて、収縮抑制シート除去工程（ステップＳ４）を有していても良い。積層体形成工程（ステップＳ１）には、グリーンシート形成工程（ステップＳ１１）、複合グリーンシート形成工程（ステップＳ１２）、キャビティ形成用グリーンシート形成工程（ステップＳ１３）、ビアホール形成工程（ステップＳ１４）、導体印刷工程（ステップＳ１５）、積層工程（ステップＳ１６）、及びプレス工程（ステップＳ１７）が含まれる。

以下、各工程について説明すると、前述の多層セラミック基板を作製するには、先ず、積層体形成工程（ステップＳ１）における最初の工程であるグリーンシート形成工程（ステップＳ１１）を行う。このグリーンシート形成工程（ステップＳ１１）では、図３（ａ）に示すセラミックグリーンシート（基板用グリーンシートに相当する。）２１と、図３（ｂ）に示す収縮抑制材グリーンシート２２とを形成する。これらセラミックグリーンシート２１及び収縮抑制材グリーンシート２２は、通常、プラスチックシート等の支持体２３の表面に密着させて形成する。支持体２３として使用するプラスチックシートは、表面が平滑なシートであれば如何なるものであっても良いが、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等が好ましい。支持体２３の厚さは、工程中に変形せず、且つ扱い易い厚さであることが好ましく、一般的には５０〜１５０μｍである。

前記セラミックグリーンシート２１の作製方法としては、例えば、セラミック粉末と有機ビヒクルを混合してスラリー（誘電体ペースト）を調製し、これをドクターブレード法等のシート成形法により支持体２３（ＰＥＴシート等の樹脂シート）上に成膜する方法等を挙げることができる。作製する多層セラミック基板をガラスセラミック基板とする場合には、セラミック粉末に加えてガラス粉末を用い、これらを有機ビヒクルと混合したスラリーを使用すればよい。

なお、有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものであり、主としてテルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン、イソプロピルアルコール等の溶媒、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等のバインダ、ジ−ｎ−ブチルフタレート等の可塑剤で構成される。その他、解こう剤、湿潤剤等を入れても良い。有機ビヒクルの含有量は、特に限定されず、通常の含有量、例えば、バインダは１〜５質量％、溶剤は１０〜５０質量％とすればよい。

誘電体ペーストは、前述のように有機ビヒクルを含有する有機系塗料としてもよいし、水に水溶性バインダ、分散剤等を溶解させた水溶系塗料としてもよい。ここで、水溶系バインダは、特に限定されず、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂、エマルジョン等から適宜選択すればよい。

また、前記の通り、誘電体ペーストにはセラミック粉末が含まれるが、当該セラミック粉末を構成する誘電体磁器組成物の組成等は任意である。したがって、セラミック粉末の作製に当たっては、誘電体磁器組成物の組成に応じて原料（主成分及び副成分）を選択すればよい。この場合、原料である主成分や副成分の材料形態は特に限定されない。また、原料である主成分及び副成分としては、酸化物や、焼成により酸化物となる化合物が用いられる。なお、焼成により酸化物になる化合物としては、例えば炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、有機金属化合物等が例示される。勿論、原料として、酸化物と、焼成により酸化物になる化合物とを併用してもよい。原料中の各成分の含有量は、焼成後に前記誘電体磁器組成物の組成となるように決定すればよい。また、前記セラミック粉末の製法も任意であり、例えば液相合成法、あるいは固相法のいずれから得られた粉末であっても良い。

ＬＴＣＣ基板であるガラスセラミック基板を作製する場合には、前記の通りセラミック粉末（セラミック成分）とガラス粉末（ガラス成分）を併用するが、このときこれらガラス成分とセラミック成分は、目的とする比誘電率や焼成温度に基づいて適宜選択すればよい。具体的には、１０００℃以下で焼成してガラスセラミック基板とすることが可能なアルミナ（セラミック成分：結晶相）と酸化ケイ素（ガラス成分：ガラス相）の組み合わせを例示することができる。その他、セラミックス成分としては、マグネシア、スピネル、シリカ、ムライト、フォルステライト、ステアタイト、コージェライト、ストロンチウム長石、石英、ケイ酸亜鉛、ジルコニア、チタニア等を用いることができる。ガラス成分としては、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸バリウムガラス、ホウケイ酸ストロンチウムガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス、ホウケイ酸カリウムガラス等を用いることができる。ガラス成分は６０〜８０体積％とし、骨材であるセラミックス成分を４０〜２０体積％とすることが好ましい。ガラス成分が前記範囲を外れると複合組成物となり難く、強度及び焼結性が低下するからである。

一方、収縮抑制材グリーンシート２２の作製方法も、前記セラミックグリーンシート２１の作製方法と基本的には同様であるが、グリーンシートに含まれる成分が異なる。すなわち、収縮抑制材グリーンシート２２は、セラミックグリーンシート２１が焼結する温度では収縮し難い収縮抑制材料からなり、自身の収縮が抑制されたグリーンシートである。収縮抑制材料としては、石英、クリストバライト、若しくはトリジマイトの少なくとも一種を含む組成物等が使用可能である。あるいは、アルミナを含む組成物としても良い。

これらの収縮抑制材料は、セラミックグリーンシート２１に含まれるセラミック成分やガラス成分の焼成温度では焼結しないか、あるいは一部しか焼結しないため、セラミックグリーンシート２１の焼成温度では収縮が生じない。したがって、前記収縮抑制材料から構成される収縮抑制材グリーンシート２２を、セラミックグリーンシート２１と密着して積層すれば、セラミックグリーンシート２１の焼成時の平面方向の収縮を抑制するように働く。

なお、収縮抑制材グリーンシート２２の形成に際しては、前記収縮抑制材料（石英、クリストバライト、若しくはトリジマイトの少なくとも一種を含む組成物）に加えて焼結助剤を含有させてもよく、この場合にも同様の効果を得ることができる。焼結助剤を含有させた場合には、当該焼結助剤がセラミック成分やガラス成分の焼成温度で焼結するが、収縮抑制材料である石英、クリストバライト、若しくはトリジマイトの熱膨張係数がそれぞれ約２０ｐｐｍ／℃、約５０ｐｐｍ／℃、約４０ｐｐｍ／℃であり、セラミック成分やガラス成分に比べて大きいことから、焼結助剤が焼成後に収縮したとしても焼成前と焼成後の寸法変化が相殺され、セラミックグリーンシート２１の収縮を抑制することができる。

焼結助剤を併用する場合、使用する焼結助剤としては、セラミック成分やガラス成分の焼結開始温度以下で軟化するか、液相を生成する酸化物を挙げることができる。前者を用いた場合は、焼結助剤が軟化することによって前記収縮抑制材料の粒子同士が結合するため焼結し、後者を用いた場合は、収縮助剤が液相を生成することによって前記収縮抑制材料の粒子表面が反応し、粒子同士が結合するため焼結することとなる。焼結助剤として用いられる酸化物としては、特に限定されるものではないが、珪酸鉛アルミガラス、珪酸鉛アルカリガラス、珪酸鉛アルカリ土類ガラス、ホウ珪酸鉛ガラス、ホウ珪酸アルカリガラス、ホウ酸アルミ鉛ガラス、ホウ酸鉛アルカリガラス、ホウ酸鉛アルカリ土類ガラス、ホウ酸鉛亜鉛ガラス等を挙げることができ、これらのうちの一種以上を選択して用いればよい。

また、焼結助剤としてアルカリ金属化合物を用いることも可能である。アルカリ金属化合物にはＳｉＯ_２の焼結の進行を促す効果がある。したがって、石英、クリストバライト、及びトリジマイトの少なくとも一種を含む組成物にアルカリ金属化合物を添加すれば、セラミックグリーンシート２１の焼成に伴って収縮抑制材グリーンシート２２が焼結することとなる。ここで、アルカリ金属化合物は特に限定されないが、例えば、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、酸化リチウム、酸化カリウム等を挙げることができる。

さらに、収縮抑制材グリーンシート２２に使用する材料として、トリジマイトと難焼結性の酸化物を含む組成物を用いることも可能である。トリジマイトは、組成の選択により焼結温度を種々変化させることができる材料である。ただし、トリジマイトは熱膨張係数が大きく、温度によっては熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃にも達する。このため、例えばガラスセラミック材料（約３〜１０ｐｐｍ／℃）との熱膨張差がありすぎて、セラミックグリーンシート２１が焼結する前に剥れてしまうことがある。そこで、これを防ぐためにセラミックグリーンシート２１の焼成温度で焼結しない酸化物を加えて熱膨張係数を調節し、セラミックグリーンシート２１が焼結する前に剥れてしまうことを抑止する。セラミックグリーンシート２１の焼成過程において焼結しない酸化物としては、特に限定されないが、例えば石英、溶融石英、アルミナ、ムライト、ジルコニア等を挙げることができる。

以上のようにしてセラミックグリーンシート２１や収縮抑制材グリーンシート２２を作製するが、これらセラミックグリーンシート２１や収縮抑制材グリーンシート２２の一層当たりの厚さは、後述するビア電極や内部電極の形成を考慮して、２０μｍ〜３００μｍ程度とすることが好ましい。

前記セラミックグリーンシート２１及び収縮抑制材グリーンシート２２の作製の後、複合グリーンシート形成工程（ステップＳ１２）において、これらを利用して複合グリーンシート（セラミックグリーンシートと収縮抑制材グリーンシートとを組み合わせたグリーンシート）を作製する。ここで作製する複合グリーンシートは、キャビティの底面を構成する基板用グリーンシート（セラミックグリーンシート）の直上に積層される第１複合グリーンシートと、最上層の収縮抑制材グリーンシートとして積層される最上層複合グリーンシートである。

第１複合グリーンシート２６を作製するには、図４（ａ）に示すように、先ず、前記グリーンシート形成工程（ステップＳ１１）で作製したセラミックグリーンシート２１に第１貫通孔２４を設ける。第１貫通孔２４は、例えばセラミックグリーンシート２１を支持体２３の表面に密着させたままの状態で、セラミックグリーンシート２１の所定の部分をパンチャーの金型で打ち抜いて形成しても良く、レーザ光、マイクロドリル、パンチング等により形成しても良い。第１貫通孔２４はキャビティ形状に対応して形成されるものであり、その形状は特に限定されず、例えば正方形であっても良く、長方形や円形等であっても良い。

次いで、グリーンシート形成工程（ステップＳ１１）で作製した収縮抑制材グリーンシート２２を、支持体２３の上で前記第１貫通孔２４と略同形状に切断し、第１嵌合シート２５（収縮抑制材グリーンシート片に相当する。）とする。これをセラミックグリーンシート２１の第１貫通孔２４に嵌め込み、第１複合グリーンシート２６を形成する。このとき、第１複合グリーンシート２６を平坦なものとするために、セラミックグリーンシート２１と第１嵌合シート２５の厚さは同一とすることが好ましい。

最上層複合グリーンシート２９の作製方法も先の第１複合グリーンシート２６の作製方法と同様であるが、最上層複合グリーンシート２９においては、図４（ｂ）に示すように、収縮抑制材グリーンシート２２に貫通孔を設け、ここにセラミックグリーンシート片を嵌め合わせる。すなわち、グリーンシート形成工程（ステップＳ１１）で作製した収縮抑制材グリーンシート２２に、キャビティの開口に応じた第２貫通孔２７を設ける。第２貫通孔２７の形成方法は、前述の第１貫通孔２４と同じである。そして、グリーンシート形成工程（ステップＳ１１）と同様の工程で作製したセラミックグリーンシートを支持体２３の上で前記第２貫通孔２７と略同形状に切断し、第２嵌合シート２８とする。収縮抑制材グリーンシート２２の第２貫通孔２７に第２嵌合シート２８を嵌め込み、支持体２３から剥離して最上層複合グリーンシート２９とする。なお、この場合にも、最上層複合グリーンシート２９を平坦なものとするために、収縮抑制材グリーンシート２２と第２嵌合シート２８の厚さは同一とすることが好ましい。

前記第２嵌合シート２８は、埋め込み用グリーンシートに該当するものであり、特にキャビティ１５の開口寸法が小さい場合、焼成後に収縮抑制材グリーンシート２２との分離が不十分となるおそれがある。埋め込み用グリーンシートの分離が不十分であると、残渣である焼成物の除去が難しくなり、製造歩留まりの低下を招く。そこで、本実施形態では、前記第２嵌合シート２８の焼成後における縮率を、多層セラミック基板１を構成するセラミックグリーンシート２１の縮率よりも大とし、焼成物が簡単に除去できるようにする。

この場合、第２嵌合シート２８とセラミックグリーンシート２１の縮率差が１％以上となるように設定することが好ましい。すなわち、第２嵌合シート２８の縮率をＳ１、セラミックグリーンシート２１の縮率をＳ２とした時に、［（Ｓ１−Ｓ２）／Ｓ２］×１００で表される縮率差を１％以上とすることが好ましい。前記縮率差を１％以上とすることで、例えばキャビティ１５の開口寸法が２ｍｍ角（開口面積２ｍｍ×２ｍｍ＝４ｍｍ^２）以下である場合にも、焼成後にキャビティ１５内に残渣として残る焼成物を速やかに除去することが可能になる。

前記第２嵌合シート２８の焼成後における縮率を、多層セラミック基板１を構成するセラミックグリーンシート２１の縮率よりも大とするためには、例えば第２嵌合シート２８を形成するためのセラミックグリーンシートに含まれるバインダ成分の比率をセラミックグリーンシート２１に含まれるバインダ成分の比率よりも大としたり、あるいは第２嵌合シート２８を形成するためのセラミックグリーンシートに含まれるセラミック成分やガラス成分として、セラミックグリーンシート２１に含まれるセラミック成分やガラス成分よりも縮率の大きなものを用いればよい。

キャビティ形成用グリーンシート形成工程（ステップＳ１３）では、最上層複合グリーンシート２９と同様の手法により、前記セラミックグリーンシート２１に貫通孔２１ａを形成し、セラミックグリーンシート２１よりも焼成後における縮率が大きな埋め込み用グリーンシート片３１ａを前記貫通孔２１ａに挿入し、キャビティ形成用グリーンシート３０とする。埋め込み用グリーンシート片３１ａには、先の第２嵌合シート２８と同様のセラミックグリーンシートを打ち抜いたものを用いればよい。

図５は、前記キャビティ形成用グリーンシート３０の作製プロセスを示すものである。キャビティ形成用グリーンシート３０を作製するには、先ず、図５（ａ）に示すように、支持体２３上に形成されたセラミックグリーンシート２１を用意し、図５（ｂ）に示すように、キャビティ１５に対応して貫通孔２１ａを形成する。貫通孔２１ａは、例えば図６に示すように、パンチ４１及びダイ４２を用い、セラミックグリーンシート２１を支持体２３とともに打ち抜くことにより形成する。

次に、図５（ｃ）に示すように、前記貫通孔２１ａを形成したセラミックグリーンシート２１上に、セラミックグリーンシート２１よりも焼成後における縮率が大きな埋め込み用グリーンシート３１を重ね、図５（ｄ）に示すように、埋め込み用グリーンシート３１を前記貫通孔２１ａとほぼ同一形状に打ち抜き、埋め込み用グリーンシート片３１ａを貫通孔２１ａ内に挿入する。前記埋め込み用グリーンシート３１の打ち抜き及び埋め込み用グリーンシート片３１ａの貫通孔２１ａ内への挿入も、図７に示すように、パンチ４１及びダイ４２を用いて行えばよい。

前記埋め込み用グリーンシート片３１ａの挿入の後、図５（ｅ）に示すように余分な埋め込み用グリーンシート３１を除去し、図５（ｆ）に示すように支持体２３も剥離除去する。さらに、図５（ｇ）に示すように、支持基板４３上に載置し、加圧及び加熱することにより、キャビティ形成用グリーンシート３０を平坦化する。

以上により作製した第１複合グリーンシート２６やキャビティ形成用グリーンシート３０、さらにはキャビティの底面を構成するセラミックグリーンシートを含む基板形成用グリーンシート（セラミックグリーンシート２１）等、焼成後に多層セラミック基板の各セラミック層を構成するセラミックグリーンシート（以下、これらを併せて「誘電体層シート」と称する。）には、ビアホールやビア電極、内部電極パターン等を形成する。

例えばビアホール形成工程（ステップＳ１４）では、誘電体層シートにビア電極を形成するための孔であるビアホールを形成する。ビアホールは、レーザ光、マイクロドリル、パンチング等により形成する。誘電体層シートにレーザ光を照射すると、誘電体層シートのセラミック粉末やバインダ樹脂を昇華させることで孔をあけることができる。使用するレーザは、波長の短いＵＶ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザが好ましい。このようにレーザ光を使用してビアホールを形成すれば、ビアホールの径を容易に１００μｍ以下にすることができる。また、マイクロドリルやパンチングは、レーザ光に比べビアホールの径を小さくすることは難しいが、低コストで加工できるというメリットがある。いずれにしても、これらの手法により形成されるビアホールに導電体ペーストを充填することで、微少なビア電極を精度良く形成できる。

導体印刷工程（ステップＳ１５）では、ビアホール形成工程（ステップＳ１４）で形成したビアホールに導電性ペーストを充填し、ビア電極を形成する。導電性ペーストとしては、例えば銅、銀、銀パラジウム、パラジウム、ニッケル等の金属粉末又は合金粉末を含有して、所定の流動性を有する粘度に調整されたビア電極ペーストを用いる。また、導体印刷工程（ステップＳ１５）では、誘電体層シートの表面に内部電極パターンを所定のパターンで印刷する。内部電極パターンのペーストは前述の導電性ペーストと同様、例えば銅、銀、銀パラジウム、パラジウム、ニッケル等の金属粉末又は合金粉末を含有して、所定の流動性を有する粘度に調整された内部電極ペーストを用いる。内部電極ペーストとビア電極ペーストは異なる材料であっても良い。

なお、誘電体層シートの構成材料が耐還元性を有しており、導電材料に安価な卑金属を用いることもできるので、導電材料としてはニッケルあるいはニッケル合金を用いても良い。ニッケル合金としては、マンガン、クロム、コバルトおよびアルミニウムなどから選択される１種以上の元素とニッケルとの合金が好ましく、合金中におけるニッケルの含有量は９５質量％以上であることが好ましい。なお、ビア電極及び内部電極パターンは、リン（Ｐ）などの各種微量成分を０．１質量％程度以下含有していても良い。内部電極パターンの厚さは用途に応じて適宜決定されるが、例えば、０．５μｍ〜５μｍ程度であることが好ましく、０．５μｍ〜２．５μｍ程度であればより好ましい。

ビア電極ペースト、あるいは内部電極ペーストは、誘電体ペーストと同様のビヒクルと混練して作製される。ビア電極ペースト或いは内部電極ペーストにおけるビヒクルの含有量は誘電体ペーストと同様に調整する。また、ビア電極ペースト或いは内部電極ペーストには、必要に応じて分散剤、可塑剤、誘電体材料、絶縁体材料などの添加物を添加してもよい。その添加量は、合計で１０質量％以下とすることが好ましい。

続いて、ビア電極ペースト或いは内部電極ペーストを誘電体層シートに印刷し、ビア電極或いは内部電極パターンを形成する。ビア電極は、ビア電極ペーストを例えば穴埋め印刷により充填して固化させることにより形成する。内部電極パターンは、例えば、セラミックグリーンシート２１に内部電極ペーストをスクリーン印刷により所定のパターンで塗布することにより形成する。

前記により各誘電体層シートにビア電極や内部電極パターンを形成した後、積層工程（ステップＳ１６）において作製した各シートを積層し、積層体３２を形成する。積層体３２の構成を図８に示す。また、この積層工程（ステップＳ１６）から収縮抑制シート除去工程（ステップＳ４）までにおける積層体の構成を図９（ａ）から図９（ｄ）に示す。なお、図９においては、１つのキャビティの近傍部分のみを示す。

前記積層工程（ステップＳ１６）では、図９（ａ）に示すように、最下層から収縮抑制グリーンシート２２、セラミックグリーンシート２１、第１複合グリーンシート２６、キャビティ形成用グリーンシート３０、最上層複合グリーンシート２９の順に積層する。なお、各シートは少なくとも１枚以上あれば良く、複数枚であっても良い。本例の場合、セラミックグリーンシート２１を６枚積層し、その上に第１複合グリーンシート２６及び６枚のキャビティ形成用グリーンシート３０を積層している。したがって、これら１３層が基板用グリーンシートに相当することになる。また、第１複合グリーンシート２６及び６枚のキャビティ形成用グリーンシート３０によってキャビティが形成される。

このようにして積層される積層体３２の全体の厚さは、多層セラミック基板の小型化及び低背化の要求から、１ｍｍ以下であることが好ましい。また、積層体３２のうち、キャビティを構成する部分となる６枚のキャビティ形成用グリーンシート３０及び第１複合グリーンシート２６）の積層高さ（キャビティの深さに相当する。）は、キャビティに収容する電子デバイスの寸法に合わせて設定する。

前記積層工程（ステップＳ１６）の後、プレス工程（ステップＳ１７）を行うが、このプレス工程（ステップＳ１７）は、積層工程（ステップＳ１６）で作製した積層体３２を圧着する工程である。圧着は通常の上下パンチが平坦な金型に入れて行なう。圧着の条件は、圧着の圧力が３０〜８０ＭＰａで、圧着時間は１０分程度が好ましい。本実施形態では、積層体３２の最上層面、最下層面がそれぞれ平坦面となっており、さらに、キャビティを形成する部分に切り込み３１により分離された部分３１ａをそのまま残し、埋め込み用グリーンシートとしてこれを埋める形としているので、プレスを行なう際に均一に圧力をかけることができる。したがって、従来技術のようにキャビティの開口部が、付加する圧力で潰れて変形したり、損傷を生じたりすることはない。

なお、前述のプレス工程において、キャビティ部分とそれ以外の部分に均一に圧力を加えるためには、キャビティ内を埋める形で形成されている埋め込み用積層体部分と、それ以外の積層体部分（セラミックグリーンシート２１の積層体部分）について、プレス時の縮率が近似していることが好ましい。具体的には、第１嵌合シート２５、６枚の埋め込み用グリーンシート片３１ａ及び第２嵌合シート２８により構成される埋め込み用積層体部分のプレス時の縮率と、第１複合グリーンシート２６と６枚のキャビティ形成用グリーンシート３０を構成する７枚のセラミックグリーンシート２１及び最上層複合グリーンシート２９を構成する収縮抑制材グリーンシート２２により構成される外側積層体部のプレス時の縮率の差が、５％以下であることが好ましい。これにより前記均一な加圧が可能となる。例えば、前記埋め込み用グリーンシート片３１ａを樹脂材料のみにより形成すると、埋め込み用積層体部分のプレス時の縮率がセラミックグリーンシート２１等により構成される積層体部のプレス時の縮率より小さくなり過ぎ、均一な加圧が難しくなる。これに対して、埋め込み用積層体部分にセラミック材料を含むグリーンシートを用いることで、プレス時の縮率差を抑えることができ、均一な加圧が可能である。

次に、焼成工程（ステップＳ２）を行う。焼成工程（ステップＳ２）では、プレス工程（ステップＳ１７）で圧着した積層体３２を焼成する。なお、焼成に際しては、通常、作製した積層体３２に対して脱バインダ処理を行うが、この場合の脱バインダ処理条件は通常のもので良い。脱バインダ処理を行った後、焼成を行い、積層焼成体３４を形成する。焼成時の雰囲気は、特に限定されない。一般に、ビア電極及び内部電極パターンにニッケルあるいはニッケル合金等の卑金属を用いる場合には、還元性雰囲気とすることが好ましい。焼成温度は８００℃〜１０００℃とすることが好ましい。導体材料や抵抗材料を同時焼成することができ、このような多層セラミック基板は、高周波重畳モジュール、アンテナスイッチモジュール、フィルタモージュール等のＬＴＣＣモジュール用として使用することができる。

焼成工程（ステップＳ２）を施した積層焼成体３４では、図９（ｂ）に示すように、キャビティ形成用グリーンシート３０の貫通孔３０ａの内側の部分（埋め込み用グリーンシート片３０ａが積層された部分）が、貫通孔３０ａの外側部分（セラミックグリーンシート２１部分）から分離する。キャビティの開口寸法が小さい場合、特に上部に配されるキャビティ形成用グリーンシート３０において、最上層複合グリーンシート２９による拘束力によってセラミックグリーンシート２１の収縮が抑えられ、貫通孔３０ａの内側部分と外側部分の分離が不十分になる傾向にあるが、本実施形態においては、埋め込み用グリーンシート片３０ａをセラミックグリーンシート２１よりも焼成後の縮率が大きい材料により形成しているので、確実に分離することが可能である。

前述のように、第１嵌合シート２５や第２嵌合シート２８、これらの間に挟まれた部分（前記埋め込み用グリーンシート片３０ａが積層された部分）は、セラミックグリーンシート２１等とは異なる収縮状態となり、キャビティ形成用グリーンシート３０の貫通孔３０ａの内側の部分（埋め込み用グリーンシート片３０ａが積層された部分）は貫通孔３０ａの外側部分（セラミックグリーンシート２１部分）から完全に分離される。また、底部においても、前記第１嵌合シート２５が焼成により脆化しており、この部分での拘束力も弱くなっている。したがって、キャビティを埋めていた第１嵌合シート２５や第２嵌合シート２８、これらの間に挟まれた部分（埋め込み用グリーンシート片３０ａが積層された部分）は、僅かな刺激で脱落させることができ、これによりキャビティ３５を形成することができる。なお、キャビティの形状が複雑な場合においても容易に埋め込み用グリーンシート片３０ａが積層された部分を脱落させることができる。

焼成物除去工程（ステップＳ３）において、前記第１嵌合シート２５や第２嵌合シート２８、これらの間に挟まれた部分（前記埋め込み用グリーンシート片３０ａが積層された部分）を除去してキャビティを形成した後、必要に応じて収縮抑制シート除去工程（ステップＳ４）を行う。収縮抑制シート除去工程（ステップＳ４）では、積層焼成体３４の最上層のシート３５や最下層のシート３６（収縮抑制材グリーンシート２２や最上層複合グリーンシート２９の焼成物）を除去する。これらを除去する方法は、積層焼成体３４を溶剤中で通常の超音波洗浄を行なうこととしても良く、積層焼成体３４にウェットブラストを施すこととしても良い。ウェットブラストは、水に研磨剤を混合した液体をコンプレッサからの圧縮空気で加速させ、被加工物に吹きつけて、洗浄と表面処理を同時に行なう方法である。また、収縮抑制材グリーンシート２２をトリジマイト−シリカ系やクリストバライト−シリカ系等の材料で形成した場合、焼成後、最上層のシート３５と最下層のシート３６の主要部分は自然剥離するので、僅かに残る部分を洗浄すれば良い。

以上の工程の他、必要に応じて切断工程、研磨工程等を行い、図１に示す多層セラミック基板１を得る。切断工程では、ダイヤモンドスクライブで分割しても良く、積層焼成体３４が厚い場合はダイシング方式で切断しても良い。研磨工程は、例えばラッピングにより行なう。ラッピングは回転定盤に砥粒を含まず、加工液中に砥粒を含ませ、加工対象を砥ぐ加工法である。また、湿式バレルを用いる方法としても良い。

製造される多層セラミック基板１には、電子デバイス５０が搭載されるが、この電子デバイス５０を搭載した状態を図１０に示す。図１０に示すように、電子デバイス５０は多層セラミック基板１のキャビティ１５の中に収容される。電子デバイス５０は、ボンディングワイヤ５１で多層セラミック基板１に形成された電極（図示は省略する。）に接続される。電極は、多層セラミック基板１の表面に印刷された表面電極、ビア電極、さらには多層セラミック基板１の内部に印刷された内部電極等である。このように本実施形態の製造方法により作製される多層セラミック基板は、電子デバイスを多層セラミック基板の内部に収容でき、小型化及び低背化の要求を満足することができる。

（第２の実施形態）
先の実施形態では、最上層複合グリーンシート２９の第２嵌合シート２８の他、キャビティ形成用グリーンシート３０の埋め込み用グリーンシート片３１ａについても、縮率を高くし、キャビティ内の焼成物を確実に分離するとともに、焼成物を簡単に除去できるようにしている。ただし、このようなプロセスを採用した場合、キャビティ形成用グリーンシート３０を構成するセラミックグリーンシート２１に別途形成した埋め込み用グリーンシート片３１ａを挿入する必要がある。

本実施形態は、縮率の高い埋め込み用グリーンシートの挿入を必要最小限にし、製造プロセスの簡略化を実現したものである。すなわち、本実施形態においては、図１１に示すように、最上層複合グリーンシート２９の第２嵌合シート２８のみをセラミックグリーンシート２１よりも焼成後の縮率が高いシートとし、キャビティ形成用グリーンシート３０については、セラミックグリーンシート２１の切断片２１ｂをそのまま埋め込み用グリーンシート片として利用し、焼成物の除去を容易なものとしながら、工程の簡略化を図っている。

先にも述べたように、キャビティの開口寸法が小さい場合、特に上部に配されるキャビティ形成用グリーンシート３０において、最上層複合グリーンシート２９による拘束力によってセラミックグリーンシート２１の収縮が抑えられ、埋め込み用グリーンシートと周囲のセラミックグリーンシート２１の分離が不十分になる傾向にある。一方、最上層複合グリーンシート２９から離れるにしたがって、最上層複合グリーンシート２９による拘束力が低下し、セラミックグリーンシート２１が収縮するので、十分に分離される傾向にある。そこで、最上層複合グリーンシート２９の第２嵌合シート２８のみをセラミックグリーンシート２１よりも焼成後の縮率が高いシートとすれば、分離し難い部分での分離を確実なものとすることができ、焼成物を簡単に除去することが可能になる。

本実施形態においては、キャビティ形成用グリーンシート３０の形成方法のみが第１の実施形態と異なり、その他の製造プロセスは第１の実施形態と同様である。

なお、縮率の高い埋め込み用グリーンシートの挿入は、前述の最上層複合グリーンシート２９に限られるものではなく、種々変更することが可能である。例えば、前記最上層複合グリーンシート２９に加えて、最も下層に配されるキャビティ形成用グリーンシート３０にも縮率の高い埋め込み用グリーンシートを挿入してもよい。あるいは、最も上層に配されるキャビティ形成用グリーンシート３０にも縮率の高い埋め込み用グリーンシートを挿入してもよい。さらには、複数のキャビティ形成用グリーンシート３０に縮率の高い埋め込み用グリーンシートを挿入することも可能である。この場合、例えば複数枚おきに縮率の高い埋め込み用グリーンシートを挿入すればよい。

（第３の実施形態）
本実施形態は、焼失性シートを用いた例である。焼失性シートは、焼成により速やかに焼失し、キャビティ内の焼成物の除去がより簡単なものとなる。

図１２は、第１の実施形態において焼失性シートを適用した例を示すものであり、図１３は、第２の実施形態において焼失性シートを適用した例を示すものである。いずれも各グリーンシートを積層した状態を示す。いずれの場合にも、第１複合グリーンシート２６において、第１嵌合シート２５（収縮抑制材グリーンシート片に相当する。）上に焼失性シート片６０が重ねて配された状態で貫通孔に挿入されており、焼失性シート片６０上に埋め込み用グリーンシート片３１ａが重ねられている。

前記焼失性シート片６０には、基板形成用グリーンシートやキャビティ形成用グリーンシート３０を構成するセラミックグリーンシート２１の焼成温度で焼失する材料、例えば樹脂材料等が用いられる。特に、セラミックグリーンシート２１に含まれる有機バインダーと同一の材料を用いることが好ましい。焼失性シート片６０にセラミックグリーンシート２１に含まれる有機バインダーと同一の材料を用いれば、焼成の際に確実に前記焼失性シート片６０が焼失する。なお、前記焼失性シート片６０は、シート化したものを打ち抜くことにより形成してもよいし、例えば印刷法等により形成してもよい。

前記のように焼失性シート片６０を第１嵌合シート２５と埋め込み用グリーンシート片３１ａの間に介在させることで、埋め込み用グリーンシート片の焼成物をより簡単にキャビティ空間から除去することが可能となる。例えば、前記焼成物は、焼失性シート片６０の焼失により底面においても第１嵌合シート２５から分離され、例えば上下反転することで、容易に除去することが可能となる。

なお、本実施形態においても、第１複合グリーンシート２６の形成方法のみが第１の実施形態や第２の実施形態と異なり、その他の製造プロセスは第１の実施形態や第２の実施形態と同様である。

（第４の実施形態）
本実施形態は、キャビティを多段形状（ここでは２段形状）で形成する場合に適用した実施形態である。図１４に、キャビティを２段形状で形成する場合の積層体の積層構造の一例を示す。キャビティを２段形状で形成する場合、例えば図１４に示すように、１段目キャビティに対応して開口寸法の大きな貫通孔が形成された第１キャビティ形成用グリーンシート７０と、２段目キャビティに対応して開口寸法の小さな貫通孔が形成された第２キャビティ形成用グリーンシート８０とを積層する。第１キャビティ形成用グリーンシート７０と第２キャビティ形成用グリーンシート８０は、いずれもセラミックグリーンシート２１により形成されるものであり、それぞれ貫通孔内に挿入材が挿入されている。

前記積層に際して、最下層に収縮抑制材グリーンシート２２を配し、最上層に最上層複合グリーンシート２９を配することは、先の各実施形態の場合と同様である。また、２段目のキャビティの底面に対応して第１複合グリーンシート２６を配し、２段目キャビティの底面に収縮抑制材グリーンシートにより形成された第１嵌合シート２５を配することも同様である。キャビティを２段形状で形成する場合には、さらに、１段目のキャビティの底面に対応して、第２複合グリーンシート９０を配する。この第２複合グリーンシート９０は、セラミックグリーンシート２１により形成されており、１段目のキャビティに対応して形成される貫通孔内に、前記２段目のキャビティの底面に対応して収縮抑制材グリーンシートにより形成された第３嵌合シート９１が配されている。

例えば２段目のキャビティの開口寸法が２ｍｍ角以下である場合には、この２段目のキャビティを埋める埋め込み積層体部を焼成後の縮率がセラミックグリーンシート２１よりも大きなグリーンシートとすることにより、焼成後のキャビティ内の焼成物の除去が容易なものとなる。具体的には、以上のように構成される積層体において、第２キャビティ形成用グリーンシート８０及び第２複合グリーンシート９０の貫通孔内に、セラミックグリーンシート２１よりも焼成後の縮率の大きな埋め込み用グリーンシート片３１ａを挿入する。あるいは、図１５に示すように、第２複合グリーンシート９０の貫通孔内にセラミックグリーンシート２１よりも焼成後の縮率の大きな埋め込み用グリーンシート片３１ａを挿入し、第２キャビティ形成用グリーンシート８０にはセラミックグリーンシート２１の切断片２１ｂをそのまま埋め込み用グリーンシート片として挿入する。なお、いずれの場合にも、１キャビティ形成用グリーンシート７０や最上層複合グリーンシート２９の貫通孔には、セラミックグリーンシート２１の切断片２１ｂが挿入されている。

以上のように、キャビティを多段形状で形成する場合にも、開口寸法の小さなキャビティ部に縮率の高いグリーンシートを埋め込むことにより、キャビティ内の焼成物（残渣）を簡単に除去することが可能になる。

挿入材については種々変更が可能であり、例えば、図１４及び図１５に示す例では、開口寸法の小さな２段目のキャビティに対応する第２キャビティ形成用グリーンシート８０及び第２複合グリーンシート９０にのみ縮率の高いグリーンシートを挿入するようにしたが、１段目のキャビティに対応する第１キャビティ形成用グリーンシート７０や最上層複合グリーンシート２９にも縮率の高いグリーンシートを挿入するようにしてもよい。また、第３の実施形態のように、焼失性シートを介在させることも可能である。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。

（実験１）
本実験例では、第１の実施形態の製造プロセス（ただし、焼失性シート有り）に従ってキャビティを有する多層セラミック基板を作製した。多層セラミック基板の作製に際しては、セラミックグリーンシートの材料として、アルミナ−ガラス系誘電体材料を準備した。バインダと有機溶剤を混合し、ドクターブレード法により厚さ１２５μｍのセラミックグリーンシートを作製した。一方、収縮抑制材料としてトリジマイト−シリカ系材料を準備した。セラミックグリーンシート材料と同じくバインダ、有機溶剤を混合し、ドクターブレード法により厚さ１２５μｍの収縮抑制グリーンシートを作製した。

セラミックグリーンシートに金型で２ｍｍ四方の貫通孔を形成した。一方、収縮抑制グリーンシートを金型で２ｍｍ四方の形状に打ち抜き、第１嵌合シートを形成した。同様に、樹脂材料からなる焼失性樹脂シートを２ｍｍ四方の形状に打ち抜き、焼失性シート片を形成した。これら第１嵌合シート及び焼失性シート片を貫通孔に嵌めこみ、第１複合グリーンシートを作製した。作製した第１複合グリーンシートの厚さは１２５μｍであった。

次に、セラミックグリーンシートに金型で２ｍｍ四方の形状に一旦打ち抜き、打ち抜いた部分に焼成後の縮率がセラミックグリーンシートとは異なる各種埋め込み用グリーンシート片を嵌め込み、キャビティ形成用グリーンシートを作製した。前記キャビティ形成用グリーンシートの厚さも１２５μｍであり、これを６枚用意した。さらに収縮抑制グリーンシートに金型で２ｍｍ四方の貫通孔を形成し、キャビティ形成用グリーンシートに埋め込んだ埋め込み用グリーンシート片と同様の埋め込み用グリーンシート片を嵌め込み、最上層複合グリーンシートを作製した。

これらを、最下層から収縮抑制グリーンシートを１枚、セラミックグリーンシートを６枚、第１複合グリーンシートを１枚、キャビティ形成用グリーンシートを６枚、最上層複合グリーンシートを１枚の順に積層し積層体とした。積層体を通常の上下パンチが平坦な金型に入れて７０ＭＰａで７分間加圧した後、９００℃で焼成した。

以上の製造プロセスに従い、埋め込み用グリーンシート片の焼成後における縮率を種々変更し、多層セラミック基板の作製を行った。なお、埋め込み用グリーンシート片の縮率は、セラミックグリーンシートと使用するセラミック材料の組成を変えることで調整した。また、比較例として、埋め込み用グリーンシート片として基板を構成するセラミックグリーンシートを打ち抜き形成したセラミックグリーンシート片を用いてキャビティ形成用グリーンシート及び最上層複合グリーンシートを作製し、これを積層して焼成を行った。埋め込み用グリーンシート片（挿入材）の縮率を表１に、前記縮率と焼成物の除去率の関係を表２に示す。埋め込み用グリーンシート片の焼成後における縮率は、所定の方向（Ｘ方向）における縮率（Ｘ縮率）及びこれと直交する方向の縮率（Ｙ縮率）を計測した。

埋め込み用グリーンシート片の縮率をセラミックグリーンシートの縮率よりも大とすることで、キャビティ内の焼成物の除去率が向上しているが、２ｍｍ角のキャビティにおいては、埋め込み用グリーンシート片の縮率とセラミックグリーンシートの縮率の縮率差を１％以上とすることで、除去率１００％が達成されることがわかった。

（実験２）
本実験例では、第１の実施形態の製造プロセス（ただし、焼失性シート有り）に従ってキャビティを有する多層セラミック基板を作製した。セラミックグリーンシート、収縮抑制グリーンシート、第１複合グリーンシート、及び最上層複合グリーンシートの作製方法は、先の実験１と同様である。キャビティ形成用グリーンシートは、金型で２ｍｍ四方の形状に切り込みを入れ、切り込み内のセラミックグリーンシート片をそのまま埋め込み用グリーンシート片として利用した。

実験１と製造プロセスに従い、最上層複合グリーンシートの貫通孔に嵌め込まれる埋め込み用グリーンシート片の焼成後における縮率を種々変更し、多層セラミック基板の作製を行った。埋め込み用グリーンシート片の縮率と焼成物の除去率の関係を表３に示す。

本実験例においても、最上層複合グリーンシートの貫通孔に嵌め込まれる埋め込み用グリーンシート片の縮率をセラミックグリーンシートの縮率よりも大とすることで、キャビティ内の焼成物の除去率が向上している。また、２ｍｍ角のキャビティにおいて、最上層複合グリーンシートの貫通孔に嵌め込まれる埋め込み用グリーンシート片の縮率とセラミックグリーンシートの縮率の縮率差を１％以上とすることで、除去率１００％が達成されることがわかった。

製造対象となる多層セラミック基板の一例を示す要部概略断面図である。多層セラミック基板の製造プロセスの一例を示すフローチャートである。（ａ）はセラミックグリーンシートの概略側面図であり、（ｂ）は収縮抑制材グリーンシートの概略側面図である。（ａ）は第１複合グリーンシートの概略平面図であり、（ｂ）は最上層複合グリーンシートの概略平面図である。キャビティ形成用グリーンシートの作製プロセスを工程順に示す概略断面図である。セラミックグリーンシートの貫通孔の形成に用いるパンチ及びダイの一例を模式的に示す概略断面図である。セラミックグリーンシートの貫通孔に埋め込み用グリーンシート片を挿入する際に用いるパンチ及びダイの一例を模式的に示す概略断面図である。第１の実施形態における積層体の構成を示す概略断面図である。第１の実施形態における多層セラミック基板の製造プロセスを示す要部概略断面図であり、（ａ）は積層工程、（ｂ）は焼成工程、（ｃ）は焼成物除去工程、（ｄ）は収縮抑制シート除去工程を示す。第１の実施形態で作製された多層セラミック基板への電子デバイスの実装状態を示す概略断面図である。第２の実施形態における積層体の構成を示す概略断面図である。第１の実施形態における積層体に焼失性シートを追加した場合の構成を示す概略断面図である。第２の実施形態における積層体に焼失性シートを追加した場合の構成を示す概略断面図である。２段キャビティに適用した場合の積層体の構成例を示す概略断面図である。２段キャビティに適用した場合の積層体の他の構成例を示す概略断面図である。

符号の説明

１多層セラミック基板、２〜１４セラミック層、１５キャビティ、２１セラミックグリーンシート、２２収縮抑制材グリーンシート、２３支持体、２４第１貫通孔、２５第１嵌合シート、２６第１複合グリーンシート、２７第２貫通孔、２８第２嵌合シート、２９最上層複合グリーンシート、３０キャビティ形成用グリーンシート、３１埋め込み用グリーンシート、３１ａ埋め込み用グリーンシート片、３２積層体、３４積層焼成体、４１パンチ、４２ダイ、４３支持基板、５０電子デバイス、５１ボンディングワイヤ、６０焼失性シート、７０第１キャビティ形成用グリーンシート、８０第２キャビティ形成用グリーンシート、９０第２複合グリーンシート

Claims

キャビティに対応して貫通孔が形成されたキャビティ形成用グリーンシートを含む複数の基板用グリーンシートを積層して積層体とする工程と、
前記積層体の最外層となる基板用グリーンシートの表面にそれぞれ収縮抑制材グリーンシートを積層する工程と、
前記キャビティの底面を構成する基板用グリーンシート上に収縮抑制材グリーンシート片を配する工程と、
前記収縮抑制材グリーンシート片上に前記キャビティを埋める形で埋め込み用グリーンシートを配しプレスを行う工程と、
前記積層体を焼成する工程と、
焼成後に前記埋め込み用グリーンシートの焼成物を除去する工程とを有し、
前記埋め込み用グリーンシートの少なくとも一部の縮率を前記基板用グリーンシートの縮率よりも大とすることを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
前記縮率差を１％以上とすることを特徴とする請求項１記載の多層セラミック基板の製造方法。
前記キャビティ内の積層体部とそれ以外の積層体部のプレス時における縮率差を５％以下とすることを特徴とする請求項２記載の多層セラミック基板の製造方法。
前記収縮抑制材グリーンシート片と前記埋め込み用グリーンシートの間に焼失性シートを介在させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の多層セラミック基板の製造方法。
前記キャビティの開口面積が４ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の多層セラミック基板の製造方法。