JP2017108021A - 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板 - Google Patents

Abstract

【課題】、セラミックグリーンシートの積層、圧着時における変形が少なく、歩留まりが高い等、量産性に優れた多層セラミック基板の製造方法を提供する。【解決手段】多層セラミック基板の製造方法は、セラミック焼結体を用意する工程（Ａ）と、セラミック焼結体の上面にキャビティの開口に対応する開口パターンを有するマスクを形成する工程（Ｂ）と、マスクの開口パターンから現われるセラミック焼結体の一部をブラスト加工により除去することにより、キャビティをセラミック焼結体に形成する工程（Ｃ）とを包含し、工程（Ａ）は更に、工程（Ｃ）でセラミック焼結体を除去する研削速度よりも小さい研削速度を有するストップ層を形成する工程を備え、工程（Ｃ）でキャビティの底面にストップ層を露出させる。【選択図】図２

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および多層セラミック基板に関する。

多層セラミック基板は、通信機器などの各種電子機器に用いられる配線基板として広く用いられている。多層セラミック基板を用いることによって、キャパシタ、コイル、伝送線路等の受動部品を基板内に組み込んだり、基板の表面に電子部品を実装したりすることが可能となり、小型のモジュールを実現することができる。さらに近年、多層セラミック基板にキャビティを設け、半導体ＩＣをキャビティ内に収納することによって、モジュール全体の低背化（low profile）、機能の高集積化・複合化が図られている。

このようなキャビティ付きの多層セラミック基板は、例えば特許文献１に開示されているように、キャビティを規定する開口を有するセラミックグリーンシートと、開口を有しないセラミックグリーンシートを積層、圧着した後、焼結することにより作製される。

特開２０１０−１８６８８０号公報

特許文献１の多層セラミック基板は、形成されるキャビティの底部の盛り上りを低減するが、モジュールの低背化の要求により、更なる低減が求められている。

本発明は、キャビティの底部における変形を少なく出来て、歩留まりが高い等、量産性に優れた多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板を提供する。

本発明はキャビティを形成した多層セラミック基板の製造方法であって、セラミック焼結体を用意する工程（Ａ）と、前記セラミック焼結体の上面に前記キャビティの開口に対応する開口パターンを有するマスクを形成する工程（Ｂ）と、前記マスクの開口パターンから現われる前記セラミック焼結体の一部をブラスト加工により除去することによりキャビティを前記セラミック焼結体に形成する工程（Ｃ）とを包含し、前記工程（Ａ）は更に、前記工程（Ｃ）でセラミック焼結体を除去する研削速度よりも小さい研削速度を有するストップ層を形成する工程を備え、前記工程（Ｃ）で前記キャビティの底面に前記ストップ層を露出させる。

前記工程（Ａ）は、ストップ層用のパターンを導電ペーストで形成した第１のセラミックグリーンシート、および、ストップ層用のパターンを有さない少なくとも１つの第２のセラミックグリーンシートを用意する工程と、前記第１セラミックグリーンシートおよび前記第２のセラミックグリーンシートを積層し、グリーンシート積層体を得る工程と、前記グリーンシート積層体を焼結させ、前記ストップ層を含むセラミック焼結体を得る工程とを含んでいてもよい。

前記第１のセラミックグリーンシートと前記ストップ層用のパターンとの間に、導電ペーストで形成した他のパターンを有し、前記工程（Ａ）において、前記セラミック焼結体は、前記ストップ層と、前記他のパターンによる電極とを含んでいてもよい。

前記セラミック焼結体の上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との間に位置するセラミック焼結体の少なくとも一部を、レーザ加工によって除去する工程（Ｄ）をさらに包含していてもよい。

前記セラミック焼結体の上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との間に位置するセラミック焼結体およびその下方に位置する前記ストップ層の少なくとも一部をレーザ加工によって除去する工程（Ｄ）をさらに包含していてもよい。

前記キャビティの底面において露出している前記ストップ層の領域は、前記ストップ層の一部によって前記ストップ層の他の領域と接続されていてもよい。

前記上面から前記底面までの深さをＤとし、前記焼結体の上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との水平距離をＬとし、Ｌ／Ｄが０．１以上１．２５以下であてもよい。

前記第１および第２のセラミックグリーンシートを用意する工程において、前記第１のセラミックグリーンシートおよび前記第２のセラミックグリーンシートの少なくとも一方は、内部配線、インダクタ、コンデンサ、ストリップライン、内部抵抗となるパターンを含んでいてもよい。

本発明の多層セラミック基板は、上面にキャビティを設けた多層セラミック基板であって、前記キャビティの底面に金属によって形成されたストップ層を有し、前記ストップ層の面粗さＲａが０．５μｍ以上２μｍ以下である。

前記多層セラミック基板の前記上面から前記キャビティの前記底面までの深さをＤとし、前記上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との水平距離をＬとし、Ｌ／Ｄが０．１以上１．２５以下であってもよい。

本発明によれば、キャビティの底部における変形を少なく出来て、歩留まりが高い等、量産性に優れた多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板が提供される。

（ａ）は、本実施形態の多層セラミック基板の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の１Ｂ−１Ｂ断面図であり、（ｃ）は、キャビティに半導体ＩＣチップが実装された多層セラミック基板の一例を示す斜視図である。 本実施形態の多層セラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態の多層セラミック基板の製造方法を示す工程を説明するための断面図である。 （ａ）から（ｄ）は、本実施形態の多層セラミック基板の製造方法を示す工程を説明するための断面図である。 （ａ）から（ｅ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例を示す工程を説明するための断面図である。 （ａ）から（ｅ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例での製造方法を示す工程を説明するための断面図である。 （ａ）から（ｅ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例での製造方法を示す工程を説明するための断面図である。 （ａ）から（ｅ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例での製造方法を示す工程を説明するための断面図である。 （ａ）から（ｅ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例での製造方法を示す工程を説明するための断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例１の試料のキャビティ底面の粗さを示す画像であり、（ｃ）および（ｄ）は、参考例１の試料のキャビティ底面の粗さを示す画像である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例１の試料のキャビティ底面の粗さを示す画像であり、（ｃ）および（ｄ）は、参考例３の試料のキャビティ底面の粗さを示す画像である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例１および参考例１のキャビティ底面の粗さプロファイルを示す図である。 （ａ）は、計測の定義を説明する図であり、（ｂ）および（ｃ）は、実施例１の試料の（ａ）に示す計測の度数分布を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施例１および参考例１の試料における７×５のキャビティのＸ方向の幅およびＹ方向の幅を示し、（ｃ）および（ｄ）は、実施例１および参考例１の試料における７×５のキャビティのＸ方向の幅およびＹ方向のピッチを示している。 （ａ）および（ｂ）は、実施例１および参考例２の試料におけるキャビティの断面像を示す。 実施例１、２および参考例１、２におけるＬおよびＤの関係を示す図である。 （ａ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す多層セラミック基板のキャビティに半導体ＩＣチップがフェイスダウンで実装された状態を示す斜視図であり、（ｃ）は、（ｂ）の１７Ｃ−１７Ｃ断面図である。 （ａ）から（ｃ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例を示す工程断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１８に示す工程断面図の手順で製造された多層セラミック基板の上面図および下面図である。 （ａ）から（ｃ）は、本実施形態の多層セラミック基板の他の例を示す工程断面図である。 図２０に示す工程断面図の手順で製造された多層セラミック基板の上面図である。 Ａｇ層およびセラミック層のブラスト加工による研削量を示す図である。

キャビティを有する多層セラミック基板の製造工程における、セラミックグリーンシート積層時の変形によるキャビティ底面の盛り上がりを抑制するためには、キャビティの形成をセラミックの焼結後に行うことが考えられる。しかし、一般的にセラミック焼結体にキャビティを形成しようとする場合、加工精度、特に、キャビティの深さをどのように制御するかが課題になると考えられる。本願発明者は、セラミック焼結体にキャビティを形成する方法として、ブラスト加工を採用するとともに、セラミック焼結体の内部にブラスト加工を抑制するストップ層を設けることにより、セラミックグリーンシート積層時の変形という課題を避けることができ、かつ、十分な加工精度および量産性を両立し得ることを見出した。以下、本発明の多層セラミック基板および多層セラミック基板の製造方法の一実施形態を詳細に説明する。

［多層セラミック基板の構造］
図１（ａ）は、本実施形態の多層セラミック基板の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線における断面を示している。

多層セラミック基板１０１は、上面１１０ａおよび下面１１０ｂを有し、内部にストップ層１１６を含むセラミック焼結体１１０を備えている。上面１１０ａには、半導体ＩＣチップなどの電子部品を収納するためのキャビティ１１１が設けられている。上面１１０ａには、１または複数の電極１１２が設けられていてもよい。また、下面１１０ｂには、１または複数の電極１１３が設けられていてもよい。

キャビティ１１１は、上面１１０ａからセラミック焼結体１１０の内部にかけて位置しており、上面１１０ａに開口１１１ａを有するリセス形状を有する。キャビティ１１１の底面１１１ｂには、ストップ層１１６の一部が露出している。

以下において説明するように、キャビティ１１１はブラスト加工によって形成されている。ストップ層１１６は、周囲のセラミックより軟らかい材質からなる層であり、ブラスト加工によるストップ層１１６の研削速度は、セラミックの研削速度よりも小さい。このため、キャビティ１１１の形成時において、底面１１１ｂにストップ層１１６が露出すると、研削速度が小さくなり研削が抑制され、実質的に研削が停止する。よって、キャビティ１１１の深さが適切に制御され、底面１１１ｂが平坦で平滑なキャビティ１１１が得られる。

ストップ層とセラミック層との研削速度の差を示す例として、図２２にＡｇ層とセラミック層とを同時にブラスト加工した場合の研削量の差を示す。図２２に示す横軸の範囲のうち、中央の領域ではセラミック層が露出しており、他の領域ではセラミック層上にＡｇ層が設けられている。ここで、セラミック層は以下において詳述する低温焼成多層セラミック基板である。

セラミック層が露出している領域とＡｇ層で覆われている領域との段差は約２０μｍである。ブラスト加工前後のＡｇ層表面の高さの差から、Ａｇ層は２〜４μｍ程度削られていることが分かった。したがって、この材料の組み合わせの場合、Ａｇ層が２〜４μｍ加工される間にセラミック層は約２０μｍ加工される。このことから材質間の加工レートの差が５〜１０倍程度あればストップ層として機能することがわかった。

底面１１１ｂ、つまり、底面１１１ｂにおいて露出しているストップ層１１６の表面粗さＲａは、例えば、０．５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。ブラスト加工の投射材がストップ層１１６の表面に投射されることによって、ストップ層１１６の表面粗さＲａは、セラミックと同時に焼成された電極の表面粗さに比べて大きくなっている。ストップ層１１６の表面粗さＲａが０．５μｍ以上であれば、ストップ層１１６の表面にハンダ等の接続を行う場合、アンカー効果により、はんだとストップ層１１６との間で強固な接続が得られる。ストップ層１１６の表面粗さＲａは、ブラスト加工に用いる投射材の材料、大きさ、形状等およびストップ層の材料等によって影響を受け得る。Ｒａが２μｍよりも大きくなると、キャビティに収納する電子部品等の底面とストップ層１１６との接触面積が小さくなる場合があるため、好ましくない。

一般にブラスト加工で対象物を研削すると、研削により形成した凹部の底面周縁には投射材がとどきにくいため、その側面と底面との境界が曲面となる。しかし、本実施形態の多層セラミック基板の製造方法によれば、レーザ加工により曲面の少なくとも一部を除去し得る。このため、底面の曲面（丸み）が少ないキャビティ１１１を形成することができる。具体的には、上面１１０ａから底面１１１ｂまでの深さをＤとし、セラミック焼結体１１０の上面１１０ａから垂直に見て、キャビティ―１１１の開口１１１ａの縁と、キャビティの底面１１１ｂで露出したストップ層１１６の領域１１６ｅの縁との水平距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄが０．１以上１．２５以下である。Ｌ／Ｄは、キャビティ内で側面と底面との境界の曲面と干渉することなく半導体ＩＣなどを収納するために１．２５以下が好ましく、加工コストを考慮して０．１以上が好ましい。

側面１１１ｓの粗さＲａは、レーザ加工が施されている場合、ストップ層１１６の表面粗さＲａよりも小さくなっている。

本実施形態では、ストップ層１１６の下方に、キャビティ１１１に収納される半導体ＩＣ等の放熱を行うための電極として、放熱用電極１１４が設けられている。放熱用電極１１４はストップ層１１６とは別に設けられていてもよいし、ストップ層１１６が放熱用電極１１４を兼ねていてもよい。

セラミック焼結体１１０の内部には、受動部品パターン１１８、導電性ビア１２０および配線パターン１１９が設けられている。受動部品パターン１１８は、導電性あるいは所定の抵抗値を有し、インダクタ、コンデンサ、ストリップライン、内部抵抗等を構成している。

配線パターン１１９は、上面１１０ａおよび下面１１０ｂと概ね平行な導電性薄層パターンによって構成されている。また、導電性ビア１２０は、上面１１０ａと下面１１０ｂとを結ぶ方向に伸びるビアホールおよびビアホール内に充填された柱状の導電体によって構成されている。配線パターン１１９および導電性ビア１２０は、受動部品パターン１１８、配線パターン１１９、電極１１２、電極１１３、放熱用電極１１４等と接続され、所定の回路を構成している。

図１（ｂ）に示すように、放熱用電極１１４に接続される導電性ビア１２０は、放熱経路として、下面１１０ｂに達していてもよい。また、更に下面１１０ｂにおいて、放熱用電極１１４に接続されている導電性ビア１２０と接続された放熱用電極１１５が設けられていてもよい。

多層セラミック基板１０１は、低温焼成多層セラミック（ＬＴＣＣ、Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であってもよいし、高温焼成多層セラミック（ＨＴＣＣ、Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板であってもよい。セラミック焼結体１１０および受動部品パターン１１８、配線パターン１１９、電極１１２、電極１１３、放熱用電極１１４、放熱用電極１１５には、焼成温度、用途等に応じたセラミック材料および導電性材料が用いられる。多層セラミック基板１０１が低温焼成多層セラミック基板である場合、８００℃から１０００℃程度の温度範囲で焼結することができるセラミック材料および導電性材料を用いる。例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｃａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含むセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含むセラミック材料が用いられる。また、ＡｇまたはＣｕを含む導電性材料が用いられる。セラミック材料の誘電率は３〜１５程度である。多層セラミック基板１０１が高温焼成多層セラミック基板である場合、Ａｌを主成分とするセラミック材料および、タングステンまたはモリブデンを含む導電性材料を用いることができる。

上述したように、ストップ層１１６は、ブラスト加工によってキャビティ１１１を形成する際、セラミックの研削を停止させる層として機能する。このため、ストップ層１１６は比較的硬度の小さい金属によって形成した方が好ましい。硬度が小さい、つまり、柔らかい金属によってストップ層１１６を構成することにより、投射材の運動エネルギーを吸収し、ストップ層１１６自体が削られるのを抑制できる。ただし抑制とは、ストップ層１１６の研削速度がセラミック焼結体１１０のセラミックよりも十分に小さければよいという意味であり、ブラスト加工によってストップ層１１６は削られてもよいことを示している。

また、セラミック焼結体１１０の内部にストップ層１１６を形成するため、焼成時に、上述したセラミック材料と反応しない金属であることが好ましい。具体的には、多層セラミック基板１０１が低温焼成多層セラミック基板である場合には、ストップ層１１６は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属によって形成されていることが好ましい。多層セラミック基板１０１が高温焼成多層セラミック基板である場合には、ストップ層１１６は、ＷやＭｏ等の金属によって形成されていることが好ましい。

上述したように、多層セラミック基板１０１が低温焼成多層セラミック基板である場合には、ストップ層１１６および放熱用電極１１４にＡｇ、Ｃｕ等の同じ金属を用いることができる。このため、２つの層を別々に設けず、ストップ層１１６または放熱用電極１１４のいずれか一方を形成することによって、他方の機能を兼ね備えてもよい。また、多層セラミック基板１０１が低温焼成多層セラミック基板であり、ストップ層１１６がＡｇ、Ｃｕ等で形成されている場合、ブラスト加工におけるストップ層とセラミック焼結体との研削速度比（選択比）は１：１０程度である。

多層セラミック基板１０１のサイズに特に制限はなく、用途、内部に含まれる受動部品の数、回路規模、キャビティ１１１の大きさや数などに応じたサイズで多層セラミック基板１０１を作製することができる。キャビティ１１１のサイズにも特に制限はない。大きな多層セラミック基板１０１を加工するため、あるいは、セラミック焼成体に複数の多層セラミック基板１０１が形成される場合には、ライン状にノズルが配置されたブラスト装置を用いることができる。

図１（ｃ）は、多層セラミック基板１０１に半導体ＩＣチップおよびキャパシタが実装された状態を示している。図１（ｃ）に示すように、キャビティ１１１内に半導体ＩＣチップ１５１が配置される。例えば、はんだ、熱伝導性の接着剤等によって半導体ＩＣチップ１５１がフェイスアップの状態で固定されている。半導体ＩＣチップ１５１の電極１５１ａと多層セラミック基板１０１の電極１１２とはボンディングワイヤ１５３によって接続される。電極１１２には、例えばキャパシタ１５２等の表面実装可能な受動部品や能動部品がはんだによって接続されていてもよい。また、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、キャビティ１１１内に半導体ＩＣチップ１５１がフェイスダウンで実装されていてもよい。この場合には、キャビティ１１１の底面に、半導体ＩＣチップ１５１の電極に対応する電極が設けられ、半田のリフロー等によってキャビティ１１１の底面の電極と半導体ＩＣチップ１５１の電極とが接続される。

［多層セラミック基板の製造方法］
多層セラミック基板の製造方法を説明する。図２は多層セラミック基板の製造方法を示すフローチャートである。図３、図４は多層セラミック基板の製造方法を示す工程断面図である。図２、図３および図４を参照しながら、本実施形態の多層セラミック基板の製造方法を説明する。以下の説明では、セラミックグリーンシートを積層し、１つの多層セラミック基板を構成する形態を例に挙げるが、２以上の多層セラミック基板を構成してもよい。

１． セラミック焼結体を用意する工程
（１） セラミックグリーンシートの用意
まずセラミック材料を用意する。上述した元素を含むセラミック材料を用意し、有機バインダ、可塑剤、溶剤を添加し、これらの混合物のスラリーを得る。また、上述した導電性材料の粉末を有機バインダおよび溶剤等と混合し、導電ペーストを得る。

ドクターブレード法、印刷法、インクジェット式塗布法、転写法等を用いて、スラリーから所定の厚さの層をキャリアフィルム２５０上に形成し、乾燥させて長尺のセラミックグリーンシートとする。乾燥後のセラミックグリーンシートの厚さは、例えば、２０μｍ〜２００μｍである。セラミックグリーンシートを切断することによって、図３（ａ）に示すように、所定の寸法に裁断された複数のセラミックグリーンシート２００を得る（Ｓ１１）。

（２） ビアホール、配線パターン、受動部品パターンの形成
図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように多層セラミック基板内で構成する回路に従い、レーザ、パンチング機等を用いた穴開け成形によって複数のセラミックグリーンシート２００にビアホール２０１を形成し（Ｓ１２）、スクリーン印刷によりスキージを用いて各ビアホール２０１に導電ペースト２０２を充填する（Ｓ１３）。また、スクリーン印刷等によって、導電ペーストをセラミックグリーンシートに印刷し、配線パターン２０３および受動部品パターン２０４をセラミックグリーンシート２００上に形成する（Ｓ１３）。ビアホール２０１の直径は例えば、６０μｍ〜２００μｍであり、配線パターン２０３および受動部品パターン２０４の厚さは、例えば、５μｍ〜３５μｍである。

各グリーンシートに形成するビアホール、配線パターン、受動部品パターンは、積層するセラミックグリーンシート２００の積層位置（レベル）によって異なり得る。複数のセラミックグリーンシート２００は、第１のセラミックグリーンシート２７０と第２のセラミックグリーンシート２６０とに分類される。第１のセラミックグリーンシート２７０には、後の工程において、ストップ層１１６となるストップ層用のパターン２０５が形成される。第２のセラミックグリーンシート２６０にはストップ層用のパターンは形成されない。本実施形態ではキャビティ１１１の底面に放熱用電極も形成するため、第１のセラミックグリーンシート２７０の主面２７０ａ上であって、キャビティ１１１の底面となる領域２０７を含む領域に放熱用電極のパターン２０６も導電ペーストを用いて形成する。上述した放熱用電極のパターン２０６とストップ層用のパターン２０５とは明確に分かれた層でなくてもよい。

（３） ストップ層用のパターン形成
ストップ層１１６となるストップ層のパターンを第１のセラミックグリーンシート２７０に形成する（Ｓ１３）。具体的には、キャビティ１１１の底面となる領域２０７を含む領域であって、放熱用電極のパターン２０６に重ねてストップ層用のパターン２０５を形成する。ストップ層用のパターン２０５は、ストップ層１１６を構成する金属元素を含み、スクリーン印刷等によって形成される。

（４） グリーンシート積層体の形成、仮圧着
第１および第２のセラミックグリーンシート２７０、２６０を積層し、グリーンシート積層体を形成する（Ｓ１４）。上述した第１のセラミックグリーンシート２７０および第２のセラミックグリーンシート２６０を、設計された回路を構成するように、仮圧着を行いながら順次積層する。仮圧着および積層の手順は一般的な多層セラミック基板の製造方法に従う。第１および第２のセラミックグリーンシート２７０、２６０の積層は、シート間の気泡を取り除きやすくするため、減圧下で行ってもよい。

これにより、図３（ｄ）に示すように、グリーンシート積層体２８０が得られる。このとき、多層セラミック基板のキャビティの底面となるレベル、つまり、グリーンシート積層体の積層方向におけるキャビティの底面となる高さ位置に第１のセラミックグリーンシート２７０の主面２７０ａに配置されたストップ層用のパターン２０５の表面が位置するようにする。したがって、グリーンシート積層体２８０において、ストップ層用のパターン２０５は第１および第２のセラミックグリーンシート２７０、２６０に挟まれている。

必要に応じて、グリーンシート積層体２８０の上面２８０ａおよび下面２８０ｂに、電極パターン２０９および電極パターン２１０をそれぞれ形成する（Ｓ１５）。電極パターン２０９および電極パターン２１０の周囲にオーバコート材をさらに配置してもよい。

（５） 本圧着
次に、グリーンシート積層体２８０を構成している第１および第２のセラミックグリーンシート２７０、２６０を互いに圧着させる（Ｓ１６）。例えば、グリーンシート積層体２８０を枠体内に装填し、冷間等方加圧（ＣＩＰ）装置などを用いて本圧着を行う。第１および第２のセラミックグリーンシート２７０、２６０中の樹脂および導電ペースト中の粘着剤が軟化し、互いに接着するように、本圧着中、全体を６０℃から９０℃の温度範囲でグリーンシート積層体２８０を加熱してもよい。

上述したように、グリーンシート積層体が、複数個の多層セラミック基板１０１が集合した大型基板を構成する場合、焼結後に個片の基板に分割するための分割用の溝を、本圧着後にナイフカッター等を用いて形成してもよい。

（６） 脱バインダ
グリーンシート積層体２８０からバインダを除去する（Ｓ１７）。具体的には、グリーンシート積層体２８０に含まれる樹脂、溶媒などの有機成分を加熱し、除去する。例えば、２００℃以上６００℃以下の範囲の温度で、１２０分以上６００分以下の時間、保持する。保持温度は一定であってもよいし、変化してもよい。例えば、５００℃になるまでグリーンシート積層体２８０を加熱し、その後、徐々に冷却する、あるいは、保持温度を徐々に低下させてもよい。この工程により、グリーンシート積層体２８０に含まれる樹脂、溶媒が消失する。

（７） 焼結
脱バインダ後のグリーンシート積層体２８０を焼結させる（Ｓ１８）。具体的には、セラミックグリーンシートに含まれるセラミックの焼結温度で、グリーンシート積層体２８０を保持し、セラミックの焼結を行う。例えば、８５０℃以上９４０℃以下の範囲の温度で、１００分以上１８０分以下の時間、保持する。これにより、図４（ａ）に示すような、内部にストップ層１１６を含むセラミック焼結体２９０が得られる。

２． マスキング工程
セラミック焼結体２９０にキャビティを形成するためのマスキングを行う。具体的には、図４（ａ）に示すように、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａにキャビティ１１１の開口に対応する開口パターン２１１ｐを有するマスク２１１を形成する（Ｓ１９）。次のブラスト加工によって、セラミック焼結体２９０は上面２９０ａに対して水平方向（横方向）にも研削されるため、この点を考慮して、開口パターン２１１ｐは、キャビティ１１１の開口よりも小さく設定することが好ましい。また、上面２９０ａから垂直な方向から見て、開口パターン２１１ｐは、キャビティ１１１の底面となる領域２０７を含んでいる。

マスク２１１は例えば、半導体製造技術で用いられるフォトレジストを塗布、露光および現像することによって形成してもよい。また露光フィルムを露光し、現像した後、開口パターン２１１ｐを有するフィルムをマスク２１１として用い、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａに位置合わせをして張り合わせてもよい。

フォトレジストを用いてマスク２１１を形成する場合には、例えば、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａに設けられたマークと露光時のフォトマスクとを位置合わせすることによって所定の位置に開口パターン２１１ｐが配置されたマスク２１１を形成することができる。また、露光フィルムを用いる場合には、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａに設けられたマークと露光フィルムとを位置合わせすればよい。これらの位置合わせは、露光装置の画像認識によって行うことができる。

３．ブラスト加工
ブラスト加工によって、キャビティ１１１をセラミック焼結体２９０に形成する。具体的には、図４（ｂ）に示すように、マスク２１１を用いて投射材１３１を投射し、上面２９０ａからセラミック焼結体２９０の一部を、ストップ層１１６が露出するまで、除去する（Ｓ２０）。

ブラスト加工はセラミックの研削加工に適した条件を用いる。特に、ファインブラスト、精密ブラスト、マイクロブラスト等と呼ばれる微細加工に適した条件でセラミック焼結体２９０を除去することが好ましい。具体的には投射材として、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンドなどの材料を用いることができる。投射材の形状は、粒子状であればよく、さらに加工性の良い砥粒、すなわち角のある形状が好ましい。また、投射材の大きさは、例えば、平均粒径(Ｄ５０)が１０〜２００μｍである。投射材の投射条件は、例えば、エアー加圧０．２〜０．６ＭＰａである。

投射材を噴射するノズルが１つである場合、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａにおいて、一定の速度でノズルを２次元に走査させることによって、均一な研削を行うことができる。また、複数のノズルがライン状に配置されている、あるいは、ノズル口がライン形状を有する場合、１次元の走査により広い面積で研削を行うことができる。このため、研削に要する時間を短縮することができるとともに研削の均一性を高めることができる。

１回の走査によって研削されるセラミック焼結体の厚さは、投射材の材質や平均粒径、その投射条件にもよるが、例えば、５μｍ〜５０μｍである。必要に応じて複数回走査を行い、所望の深さのキャビティ１１１を形成する。

ストップ層１１６とセラミック焼結体２９０との研削速度の差によってストップ層１１６が研削のストッパーとして機能する。キャビティ１１１の深さＤに相当するセラミック焼結体を除去できる時間よりも長い時間、研削を行っても、ストップ層１１６はあまり削られることがない。したがって、ブラスト加工における研削速度のばらつきを考慮して、深さＤを研削する時間よりも長い時間でブラスト加工を行ってもよい。例えば、ブラスト加工による深さ方向の研削速度がＲμｍ/ｍｉｎであり、キャビティ１１１の深さがＤμｍである場合、研削時間Ｔは１Ｄ／Ｒ≦Ｔ≦１．２Ｄ／Ｒであってもよい。

研削時間をこのように設定することにより、確実にストップ層１１６上のセラミック焼結体を除去することができる。また、研削時間を、深さＤを研削する時間よりも長い時間に設定することにより、キャビティ１１１の側面と底面との境界に形成される曲面を小さくすることができる。

また、よりキャビティ１１１の側面と底面との境界に形成される曲面を小さくするために、図４（ｂ）に示すように、上面２９０ａから垂直に見て、キャビティ１１１の開口１１１ａの縁と、キャビティ１１１の底面１１１ｂで露出したストップ層１１６の領域１１６ｅの縁との間に位置するセラミック焼結体の曲面部分２９０ｇ（ハッチングで示す）の少なくとも一部をブラスト加工により、更に除去してもよい。

４．レーザ加工
キャビティ１１１の側面と底面との境界に形成される曲面を小さくするために、図４（ｂ）に示されるセラミック焼結体の曲面部分２９０ｇをレーザ加工によって除去してもよい（Ｓ２１）。

レーザ加工には、セラミック焼結体２９０を構成しているセラミックを除去し得る波長およびパワーを有するレーザ光源が用いられる。例えば、セラミック基板にマーキンングを行うための、あるいは、セラミック基板にビアホールを形成するため等、セラミック基板を加工するためのレーザ光源を用いる。より具体的には、波長が５００ｎｍより大きいものが好ましく、特に１０００ｎｍ〜３０００ｎｍ程度であれば、減衰しにくく、安定した加工ができるため好ましい。例えば、出力が１０〜２００ＷのＮｄ：ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザ等を用いることができる。加工しにくいセラミックであれば、さらに波長の長いＣＯ₂レーザなどを用いてもよい。

図４（ｃ）に示すように、レーザ光１３２によってセラミック焼結体の曲面部分２９０ｇの少なくとも一部を除去することにより、キャビティ１１１の底面との境界に形成される曲面をより小さくすることができる。この際、レーザ光１３２によって、ストップ層１１６の一部が除去されてもよい。ただし、ストップ層１１６が、同じレベルで他の受動部品と接続されていたり、配線パターンと接続されている場合、レーザによってキャビティ１１１の底面に露出した領域１１６ｅの周囲全体を除去してしまうと、キャビティ１１１の底面１１１ｂに位置するストップ層１１６が電気的に分離してしまう。このため図４（ｄ）に示すように、キャビティ１１１の底面１１１ｂに露出したストップ層１１６の領域１１６ｅを規定する周縁の一部１１６ｒは、レーザ加工によって切断せず、領域１１６ｅとストップ層１１６の他の領域１１６ｆとの電気的接続を確保することが好ましい。

５．マスク除去
レーザ加工後、または、レーザ加工を行わない場合にはブラスト加工後、マスク２１１を除去する（Ｓ２２）例えば、有機溶剤によってマスク２１１を除去したり、剥離液を用いてマスク２１１を除去する。その後、必要に応じてキャビティ１１１が設けられたセラミック焼結体を洗浄し、乾燥させることによって図１（ａ）に示される多層セラミック基板が完成する。

グリーンシート積層体が、複数個の多層セラミック基板１０１が集合した大型基板を構成する場合、焼結によって得られた大型基板を分割用溝で切断することによって、複数の多層セラミック基板を得ることができる。

［効果等］
本実施形態の多層セラミック基板及びその製造方法によれば、グリーンシート積層体を焼結させた後、ブラスト加工により、キャビティが形成される。このため、開口が設けられたセラミックグリーンシートを積層することにより、シートがずれたり変形したりするといった課題が生じず、キャビティ、内部に形成される電極、受動部品等の変形が抑制される。したがって、製造時の誤差や変形が少なく、量産性よく多層セラミック基板を得ることができる。

また、セラミック焼結体の内部に形成したストップ層により、ブラスト加工での研削量のばらつきによる、キャビティ底面のうねりがなく、平坦な底面のキャビティが得られる。特に、セラミック焼結体の上面にそりやうねりが生じていても、ストップ層が平坦であれば、キャビティの底面も平坦にできる。また、投射材が底面となるストップ層に食い込みにくい。このため、キャビティの底面には異物が少なく、キャビティの形成後、異物を除去するなどの処理を行わなくてもよい。

ストップ層は、キャビティの底面に設ける放熱用電極を兼ねることができるため、別途、ストップ層または放熱用電極を設けなくてもよい。このため、製造工数を増やすことがない。

また、ストップ層とセラミック焼結体との研削速度の比（選択比）を大きくすればキャビティ全体の研削時間あるいは、キャビティの周縁部分における研削時間を長くすることにより、キャビティの側面と底面との間の曲面を小さくしたり、キャビティの側面の傾斜を小さくできる。

更に、ブラスト加工後、キャビティの側面と底面との間の曲面部分およびキャビティの側面をレーザ加工によって除去することにより、曲面部分を除去したり、側面の傾きを小さくしたりすることができる。これにより、キャビティの底面とキャビティの開口との面積差を小さくすることができる。よって、電子部品をキャビティに収納する場合におけるデッドスペースを小さくすることができる。

レーザ加工によって、ストップ層も除去する場合、キャビティ底面の周縁の少なくとも一部において、レーザ照射をおこなわないことによって、キャビティの底面に位置するストップ層の部分と、キャビティの周囲に位置するストップ層の部分とを電気的に接続できる。このため、ストップ層に導電性ビアを接続させなくてもキャビティの底面に位置するストップ層との配線が確保できる。

［多層セラミック基板の他の形態］
本実施形態の多層セラミック基板およびその製造方法には種々の改変が可能である。特に、キャビティ１１１内の構造には種々の改変が可能である。以下、他の形態によるキャビティ１１１内の構造と製造方法とを説明する。

（１）ストップ層のみを有する構造
多層セラミック基板はキャビティ１１１内にストップ層のみを有していてもよい。この場合、図５（ａ）に示すように、まず、ストップ層１１６が内部に設けられたセラミック焼結体２９０を用意する。

次に図５（ｂ）に示すように、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａにキャビティ１１１の開口に対応する開口パターン２１１ｐを有するマスク２１１を形成する。その後、図５（ｃ）に示すように、マスク２１１を用いて投射材１３１を投射し、上面２９０ａからセラミック焼結体２９０の一部を、ブラスト加工により除去することによって、ストップ層１１６を露出させる。これにより図５（ｄ）に示すように底面１１１ｂにストップ層１１６を有するキャビティ１１１が形成される。さらに、図５（ｅ）に示すように、必要に応じて、レーザ光１３２によるレーザ加工を行い、キャビティ１１１側面と底面との境界に位置する曲面を除去してもよい。これにより、多層セラミック基板１０２が形成される。

多層セラミック基板１０２においてキャビティ１１１内のストップ層１１６はキャビティ１１１形成時のストップ層として機能する。また、キャビティ１１１内に電子部品を収納する場合の放熱用電極、あるいは、はんだ付けが可能な下地として利用できる。

（２）ストップ層および電極を有する構造
多層セラミック基板はキャビティ１１１内にストップ層および電極を有していてもよい。この場合、図６（ａ）に示すように、まず、ストップ層１１６および電極１２１が内部に設けられたセラミック焼結体２９０を用意する。電極１２１には導電性ビア１２０が接続されている。

図６（ｂ）に示すように、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａにキャビティ１１１の開口に対応する開口パターン２１１ｐを有するマスク２１１を形成する。その後、図６（ｃ）に示すように、マスク２１１を用いて投射材１３１を投射し、上面２９０ａからセラミック焼結体２９０の一部を、ブラスト加工により除去することによって、ストップ層１１６および電極１２１を露出させる。これにより図６（ｄ）に示すように底面１１１ｂにストップ層１１６および電極１２１を有するキャビティ１１１が形成される。電極１２１も研削のストップ層として機能し得る。

図６（ｅ）に示すように、必要に応じて、レーザ光１３２によるレーザ加工を行い、キャビティ１１１側面と底面との境界に位置する曲面を除去してもよい。これにより、多層セラミック基板１０３が形成される。

多層セラミック基板１０３においてキャビティ１１１内に電極１２１が設けられているため、電子部品等をフェイスダウンでキャビティ１１１内に収納することができる。

（３）ストップ層を兼ねる放熱用電極を有する構造
多層セラミック基板はキャビティ１１１内にストップ層を兼ねる放熱用電極を有していてもよい。この場合、図７（ａ）に示すように、放熱用電極１１４が内部に設けられたセラミック焼結体２９０を用意する。ここで形成する放熱用電極１１４はストップ層を兼ねており、前記ストップ層が放熱用電極として機能する。放熱用電極１１４には導電性ビア１２０が接続されていたり、配線などがキャビティの下に引き回されていてもよい。

放熱用電極を有する場合もストップ層を有する場合と同様の工程によって、図７（ｅ）に示す、多層セラミック基板１０４が形成される。

多層セラミック基板１０４においてキャビティ１１１内の放熱用電極１１４は、研削のストップ層としても機能する。また、放熱用電極１１４には導電性ビア１２０が接続されているため、高い効率で放熱用電極１１４に接続された電子部品等の熱を多層セラミック基板１０４の外部へ逃がすことができる。

（４）ストップ層および放熱用電極を有する構造
図８（ａ）〜（ｅ）に示すように、多層セラミック基板はキャビティ１１１内に放熱用電極１１４およびストップ層１１６を有する多層セラミック基板１０５は上記実施形態で詳細に説明した通りである。

（５）高さの異なる２つの底面を有するキャビティの構造
多層セラミック基板は、高さの異なる２つの底面を有するキャビティを備えていてもよい。図９（ａ）に示すように、底面１１１ｂとなる位置および底面１１１ｂとは異なるレベルにある底面１１１ｂ’となる位置にそれぞれストップ層１１６、１１６’が配置されたセラミック焼結体２９０を用意する。

次に図９（ｂ）に示すように、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａにキャビティ１１１の開口に対応する開口パターン２１１ｐを有するマスク２１１を形成する。その後、図９（ｃ）に示すように、マスク２１１を用いて投射材１３１を投射し、上面２９０ａからセラミック焼結体２９０の一部を、ブラスト加工により除去することによって、ストップ層１１６’を露出させる。さらに、開口パターン２１１ｐ内において、ストップ層１１６上に位置しているセラミック焼結体をブラスト加工により除去する。これにより図９（ｄ）に示すように底面１１１ｂおよび底面１１１ｂ’を有するキャビティ１１１が形成される。底面１１１ｂにはストップ層１１６が位置し、底面１１１ｂ’には、ストップ層１１６’および電極１２１が位置している。

さらに、図９（ｅ）に示すように、必要に応じて、レーザ光１３２によるレーザ加工を行い、キャビティの側面と底面との境界に位置する曲面を除去してもよい。これにより、多層セラミック基板１０６が形成される。

多層セラミック基板１０６おいて、ストップ層１１６および１１６’はいずれもキャビティ１１１形成時のストップ層として機能する。このため、異なるレベルの底面１１１ｂ、１１１ｂ‘を有するキャビティ１１１を形成することができる。

（６） ストップ層を外側に有する構造
多層セラミック基板はセラミック焼結体の外側にストップ層を外部に有してもよい。これにより、キャビティの一部に貫通部分を形成することができる。

例えば、図１８（ａ）に示すように、セラミック焼結体２９０の内部にストップ層１１６が設けられ、下面２９０ｂにストップ層１１６’が設けられたセラミック焼結体２９０を用意する。ストップ層１１６は、例えば、図１９（ａ）に示され、矩形の中央部の四隅から放射状に延びる延長部を備えた形状を有する。また、ストップ層１１６’は、次の工程で説明するキャビティの開口に対応する開口パターン２１１ｐよりも大きい矩形形状を有する。

次に図１８（ｂ）に示すように、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａにキャビティの開口に対応する開口パターン２１１ｐを有するマスク２１１を形成する。その後、図１８（ｃ）に示すように、上面からセラミック焼結体の一部を、投射材１３１を用いたブラスト加工により除去し、ストップ層１１６、１１６’の領域２０７（図１８（ｂ））を露出させる。これにより底面にストップ層１１６を有するキャビティが形成される。ここで、ストップ層１１６’の領域２０７上のセラミック焼結体は除去されている。ストップ層１１６がマスクとして機能するため、ストップ層１１６とストップ層１１６’との間にはセラミック焼結体の一部２９０’が残っている。このセラミック焼結体の一部２９０’は、キャビティ内においてストップ層１１６を支持するブリッジとなる。

その後、例えば、ストップ層１１６’を除去することにより、図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、４箇所に貫通孔１１１ｃを有するキャビティ１１１を備えた多層セラミック基板が得られる。

図１９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、ストップ層１１６’を除去した後の多層セラミック基板の上面図および下面図である、図１９（ａ）に示すように、キャビティ１１１は、上面２９０ａにおいて矩形の開口を有し、底部にストップ層１１６が位置している。底部には、貫通孔１１１ｃが設けられている。下面２９０ｂから見た場合、破線で示すキャビティ１１１に対応する領域１１１’内において、４つの貫通孔１１１ｃおよびストップ層１１６に対応するセラミック焼結体の一部２９０’が位置している。

また、完全に貫通したキャビティ１１１を設けるために、ストップ層を用いてもよい。例えば、図２０（ａ）に示すように、下面２９０ｂにストップ層１１６’が設けられたセラミック焼結体２９０を用意する。ストップ層１１６’は、次の工程で説明するキャビティの開口に対応する開口パターン２１１ｐよりも大きく、例えば矩形形状を有する。図２０（ｂ）において示されている下面２９０ｂの電極２１０はこの工程において無くてもよく、図２０（ｃ）においてキャビティを形成した後にストップ層を除去し、その後に改めて電極２１０を設けてもよい。

次に図２０（ｂ）に示すように、セラミック焼結体２９０の上面２９０ａにキャビティの開口に対応する開口パターン２１１ｐを有するマスク２１１を形成する。その後、図２０（ｃ）に示すように、マスク２１１を用いて上面２９０ａからセラミック焼結体２９０の一部を、投射材１３１を用いたブラスト加工により除去し、ストップ層１１６’の領域２０７（図２０（ｂ））を露出させる。これにより下面２９０ｂにストップ層１１６’を有するキャビティが形成される。ここで、ストップ層１１６’の領域２０７上のセラミック焼結体はすべて除去されている。

その後、例えば、ストップ層１１６’を除去することにより、図２１に示すように、貫通するキャビティ１１１を備えた多層セラミック基板が得られる。

このように、セラミック焼結体の外部にストップ層を形成することによって、キャビティの一部に貫通孔を有する多層セラミック基板を実現することができる。また、セラミック焼結体の内部に設けたストップ層と外部にもうけたストップ層とを組み合わせることにより、複雑な形状を有し、かつ、位置あるいはサイズの精度が高いキャビティを備えた多層セラミック基板を提供することが可能である。

（実施例）
以下、本実施形態による多層セラミック基板および製造方法について実験を行った結果を説明する。本実施形態による多層セラミック基板を作製し、キャビティの形状等について測定を行った。

１．試料の作製
（実施例１）
多層セラミック基板は、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｃａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含むセラミック材料、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含むセラミック材料が用いられる。本実施例ではＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分とし、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とするセラミック材料を原料として、８０μｍの厚さのセラミックグリーンシートを用意した。これをグリーンシートＡとした。

ストップ層を形成するための導電ペーストとして、Ａｇペーストを用意し、グリーンシートＡの１つに、２０μｍの厚さのストップ層用のパターンを形成した。これをグリーンシートＢとした。グリーンシートＡを３層重ね、その上に、グリーンシートＢを配置した。さらにその上にグリーンシートＡを２層重ねた。得られたグリーンシート積層体をＣＩＰ装置で加圧し、本圧着を行った。その後、焼成炉で脱バインダを行い、９００℃で２時間焼結を行った。

得られたセラミック焼結体の主面に、厚さ１００μｍのＰＥＴ製フィルムを貼付した。、ブラスト加工のマスクとなるフィルムには１．７ｍｍ×１．２ｍｍの開口が縦および横に７×５個配置されている。

フィルムを貼付した焼結体にブラスト加工を行い、キャビティを形成した。ブラスト加工の条件は以下の通りである。ブラスト加工の終了後、フィルムを剥離し、実施例１の試料を得た。
砥粒：炭化ケイ素
平均粒径：５０μｍ
投射エアー圧：０．５ＭＰａ

（実施例２）
実施例１と同様、ブラスト加工を行い、更に、キャビティの側面と底面との境界に位置する曲面部分に対してレーザ加工を行った。レーザ加工の条件は以下の通りである。レーザ加工の終了後、フィルムを剥離し、実施例２の試料を得た。
レーザ：Ｎｄ−ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザースポット径：約１０μｍφ
出力：５０Ｗ

（参考例１）
グリーンシートＡのみを積層して積層体を形成したことを除き実施例１と同様に試料を作製し、参考例１の試料を得た。参考例１の試料はストップ層を有さない構造である。

（参考例２）
グリーンシートＡのみを積層して積層体を形成したことを除き実施例２と同様に試料を作製し参考例２の試料を得た。参考例１の試料と同様にストップ層を有さない構造である。

（参考例３）
グリーンシートＡを３層重ね、その上に、グリーンシートＢを配置した試料を作製し、キャビティを形成しないことを除き、実施例１と同様に試料を作製し、参考例３の試料を得た。参考例３の試料は、ストップ層と同じＡｇペーストで形成された電極を表面に備える。

２．測定および測定結果
（１）キャビティ底面の粗さの測定
実施例１および参考例１の試料におけるキャビティの底面の粗さを測定した。測定にはＢｒｕｋｅｒ社製走査型白色干渉顕微鏡を用いた。図１０（ａ）および（ｃ）に、実施例１および参考例１の測定した領域における高さ分布像を示す。また、図１０（ｂ）および（ｄ）に、顕微鏡像を示す。図１０（ａ）および（ｃ）において、色が濃いほど基準面から低い領域であり、色が薄い（明るい）ほど基準面から高い領域であることを示している。各図の右側に、濃度に対応する高さレベルが示されている。

図１０（ａ）では、色の濃い部分および色の薄い部分は少なく、基準面から大きく高さが異なる領域は少なく、概ね、基準面に対して±２０００ｎｍ程度以内に高さが分布している。これに対し、図１０（ｃ）の画像には、色の濃い領域および薄い領域が見られる。図１０（ｃ）において、白い点線内の領域は、特に色の薄い領域が集中しており、基準面よりも高いことを示している。具体的には、白い点線内の領域は基準面に対して＋４０００〜６０００ｎｍの高さを有している。一方色の濃い領域は基準面に対して−４０００〜−６０００ｎｍの高さを有している。観察した領域の算術平均粗さＲａは、実施例１（図１０（ａ））ではＲａ＝６００ｎｍであるのに対し、参考例１（図１０（ｃ））ではＲａ＝１５００ｎｍであった。

ブラスト加工後のストップ層の面状態をさらに詳しく評価した。図１１（ａ）および（ｂ）は、実施例１の高さ分布像および顕微鏡像を示し、図１０（ａ）および（ｂ）より拡大された観察画像である。また、比較としてトップ層と同じＡｇペーストで形成された電極を表面に備える参考例３の電極表面について評価した。図１１（ｃ）および（ｄ）は、参考例３の高さ分布像および顕微鏡像を示す。高さ分布像および顕微鏡像は、実施例１と同様に取得した。図１１（ａ）および（ｂ）と図１１（ｃ）および（ｄ）とにおいて、画像の倍率を揃えている。

これらの図を比較すれば明らかなように、実施例１の試料のキャビティ底面におけるストップ層表面の粗さは、参考例３の試料のストップ層表面の粗さよりも大きい。観察した領域のＲａは実施例１では、Ｒａ＝６８０ｎｍであり、比較例３では、４２０ｎｍであった。ブラスト加工の投射材がストップ層表面に投射されることによって、表面の粗さが適度に大きくなっている。

図１２（ａ）および（ｂ）は、図１０（ａ）および（ｃ）に示される領域における断面プロファイルを示している。実施例１（図１０（ａ））では、凹凸が小さいのに対して、参考例１（図１０（ｃ））では凹凸は大きい。最大断面粗さ（ＪＩＳＢ０６０１ ２００１で定義される最大うねり高さ）Ｗｔは実施例１では２．１μｍであり、参考例１では５．１μｍであった。

これらの結果から、実施例１の試料におけるキャビティの底面は平坦であり、粗さＲａも小さいのに対し、ストップ層を有しない場合には、キャビティの底面はうねりが見られ、Ｒａも大きいことが分かる。

（２） 基板内のキャビティの深さのばらつきの測定
図１３（ｂ）および（ｃ）は、（ａ）で示すように、実施例１の試料に形成された３５個のキャビティにおける、試料のステージを基準としてキャビティの底面までの基板の高さ（計測Ａ）、および基板上面を基準としてキャビティ底面までのキャビティの深さ（計測Ｂ）をそれぞれ計測した。計測には、接触式リニアゲージ（ミツトヨ製デジマチックインジケータ）を用い、キャビティ底面の中心で測定した。上面を基準としたときのキャビティ底面までの深さ（図１３（ｃ））は、ステージを基準としたときのキャビティ底面までの高さ（図１３（ｂ））よりも狭い範囲に分布していることから、ステージを基準としたときのキャビティ底面までの基板の高さ（図１３（ｂ））にはセラミック基板の厚さや、反り、うねりなどのばらつきを含むことが分かった。すなわち、本発明の加工により、セラミック基板の厚さや、反り、うねりなどによる影響を受けず、基板上面を基準として、精度良く深さの加工量を制御できることが分かる。上面を基準としたときの平均値は０．１４７ｍｍであり標準偏差σは０．００６であった。この結果から、厚さや、反り、うねりなどの変形がある基板でも基板上面基準でキャビティ加工が可能なことを示している。

（３） 基板内のキャビティの形状および位置のばらつきの測定
図１４（ａ）および（ｂ）は、実施例１および参考例１の試料における７行×５列のキャビティの任意の一列におけるＸ方向の幅およびＹ方向の幅を示している。また、図１４（ｃ）および（ｄ）は、実施例１および参考例１の試料における７行×５列のキャビティの任意の一行におけるＸ方向のピッチおよびＹ方向のピッチを示している。

実施例１の試料と参考例１の試料との違いは、ストップ層の有無であり、キャビティ形状や形成位置の精度は主としてマスクに依存すると考えられ、実施例１および参考例１において、特に大きさ差異は見られなかった。

（４）キャビティの断面プロファイル
図１５（ａ）および（ｂ）に、実施例１および実施例２の試料のキャビティの断面像を示す。図から分かるように実施例１の試料では、キャビティの開口から底面にかけて側面は滑らかな曲線を描いている。側面と底面との明確な境界は大きな曲面が形成されている。これに対し、レーザ加工を施した実施例２の試料では、側面と底面との間の曲面は、かなり小さくなっている。また、側面の傾きが小さくなり、垂直に近くなっている。

これらの結果から、レーザ工程を行うことにより、側面と底面との間の曲面を小さくでき、底面が拡大することが分かる。

実施例１、２および参考例１、２の試料について図１（ｂ）に示すキャビティの深さＤおよび、開口から見たキャビティの開口の縁と、キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との水平距離Ｌについて、キャビティの断面像から測定した結果を図１６に示す。また、測定結果から求めたＬ／Ｄの値を示す。

表１および図１６から、実施例および参考例のいずれにおいても、レーザ加工を行うことによって、Ｌを短くできることが分かる。また、レーザ加工を行うことによって、Ｌ／Ｄを０．３６以上１．１２以下にすることができることが分かる。

本開示の多層セラミック基板の製造方法は種々の用途に適したキャビティを有する多層セラミック基板に好適に用いられる。

１０１ 多層セラミック基板
１１０ セラミック焼結体
１１０ａ 上面
１１０ｂ 下面
１１１ キャビティ
１１１ａ 底面
１１２、１１３ 電極
１１４、１１５ 放熱用電極
１１６ ストップ層
１１８ 受動部品パターン
１１９ 配線パターン
１２０ 導電性ビア
１５１ 半導体ＩＣチップ
１５２ キャパシタ
１５３ ボンディングワイヤ
２００ セラミックグリーンシート
２０１ ビアホール
２０２ 導電ペースト
２０３ 配線パターン
２０４ 受動部品パターン
２０５ ストップ層用のパターン
２０６ 放熱用電極のパターン
２０９、２１０ 電極パターン
２５０ キャリアフィルム
２６０ 第２のセラミックグリーンシート
２７０ 第１のセラミックグリーンシート

Claims (10)

1. キャビティを形成した多層セラミック基板の製造方法であって、
   セラミック焼結体を用意する工程（Ａ）と、
   前記セラミック焼結体の上面に前記キャビティの開口に対応する開口パターンを有するマスクを形成する工程（Ｂ）と、
   前記マスクの開口パターンから現われる前記セラミック焼結体の一部をブラスト加工により除去することにより、前記キャビティを前記セラミック焼結体に形成する工程（Ｃ）とを包含し、
   前記工程（Ａ）は更に、前記工程（Ｃ）で前記セラミック焼結体を除去する研削速度よりも小さい研削速度を有するストップ層を形成する工程を備え、
   前記工程（Ｃ）で前記キャビティの底面に前記ストップ層を露出させる、多層セラミック基板の製造方法。
2. 前記工程（Ａ）は、
   ストップ層用のパターンを導電ペーストで形成した第１のセラミックグリーンシート、および、ストップ層のパターンを有さない少なくとも１つの第２のセラミックグリーンシートを用意する工程と、
   前記第１のセラミックグリーンシートおよび前記第２のセラミックグリーンシートを積層し、グリーンシート積層体を得る工程と、
   前記グリーンシート積層体を焼結させ、前記ストップ層を含む前記セラミック焼結体を得る工程と
   を含む請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。
3. 前記第１のセラミックグリーンシートと前記ストップ層のパターンとの間に、導電ペーストで形成した他のパターンを有し、前記工程（Ａ）において、前記セラミック焼結体は、前記ストップ層と、前記他のパターンによる電極とを含む、請求項２に記載の多層セラミック基板の製造方法。
4. 前記セラミック焼結体の上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との間に位置する前記セラミック焼結体の少なくとも一部を、レーザ加工によって除去する工程（Ｄ）をさらに包含する請求項１から３のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
5. 前記セラミック焼結体の上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との間に位置するセラミック焼結体およびその下方に位置する前記ストップ層の少なくとも一部をレーザ加工によって除去する工程（Ｄ）をさらに包含する請求項１から３のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
6. 前記キャビティの底面において露出している前記ストップ層の領域は、前記ストップ層の一部によって前記ストップ層の他の領域と接続されている請求項５に記載の多層セラミック基板の製造方法。
7. 前記上面から前記底面までの深さをＤとし、
   前記焼結体の上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との水平距離をＬとし、
   Ｌ／Ｄが０．１以上１．２５以下である請求項１から６のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
8. 前記第１および第２のセラミックグリーンシートを用意する工程において、前記第１のセラミックグリーンシートおよび前記第２のセラミックグリーンシートの少なくとも一方は、内部配線、インダクタ、コンデンサ、ストリップライン、内部抵抗となるパターンを含む請求項２に記載の多層セラミック基板の製造方法。
9. 上面にキャビティを設けた多層セラミック基板であって、
   前記キャビティの底面に金属によって形成されたストップ層を有し、
   前記ストップ層の面粗さＲａが０．５μｍ以上２μｍ以下である、多層セラミック基板。
10. 前記多層セラミック基板の前記上面から前記キャビティの前記底面までの深さをＤとし、
    前記上面から垂直に見て、前記キャビティの開口の縁と、前記キャビティの底面で露出した前記ストップ層の領域の縁との水平距離をＬとし、
    Ｌ／Ｄが０．１以上１．２５以下である請求項９に記載の多層セラミック基板。