JP3922079B2

JP3922079B2 - キャビティ付き多層セラミック基板の製造方法

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Publication number: JP3922079B2
Application number: JP2002117291A
Authority: JP
Inventors: 英幸原田; 幸治流郷
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: JP2003318309A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、キャビティ付き多層セラミック基板の製造方法に関するもので、特に、いわゆる無収縮プロセスを適用して製造されるキャビティ付き多層セラミック基板において、良好な形態を有するキャビティを実現するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に対する小型軽量化、多機能化、高信頼性化等の要望に応え得るものとして、多層セラミック基板が提案されかつ実用化されている。また、キャビティが形成された多層セラミック基板も実用化されており、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部品を収容した状態で実装することができるので、上述のような要望をより十分に満足させることができ、また、多層セラミック基板自身の小型化および低背化をさらに進めることができる。
【０００３】
このような多層セラミック基板を製造しようとする場合、導体膜やビアホール導体などの配線導体を形成した複数のセラミックグリーンシートを積層することによって、生の積層体を得、この生の積層体を、プレスした後、焼成する工程が実施され、焼結後の積層体を作製するようにされる。その後、焼結後の積層体の外表面上に、必要に応じて、導体膜をさらに形成し、必要な電子部品を実装すれば、多層セラミック基板が完成される。
【０００４】
上述した多層セラミック基板の製造方法において、焼成工程を実施したとき、生の積層体が収縮することは避けられないが、この収縮が特に不均一に生じる場合には、多層セラミック基板における配線の高密度化を阻害することになるので、焼成工程の間、積層体に備えるセラミック層の寸法や形状などについての精密な制御技術が求められる。特に、キャビティが形成された生の積層体を焼成する場合には、不均一な収縮がより生じやすく、したがって、このような制御技術の実現がより意義深いものとなる。
【０００５】
上述のような焼成時のセラミックの寸法や形状などについての精密な制御を可能とする方法として、いわゆる無収縮プロセスによる多層セラミック基板の製造方法がある。図９を参照して、この無収縮プロセスによる多層セラミック基板の製造方法について説明する。図９には、焼成前の生の複合積層体１が断面図で示されている。なお、図９において、導体膜やビアホール導体のような配線導体の図示は省略されている。
【０００６】
図９を参照して、生の複合積層体１は、複数の第１の基板用セラミックグリーンシート２と複数の第２のセラミックグリーンシート３とを積層することによって得られた生の基板用積層体４と、この生の基板用積層体４の積層方向での各端面に沿って配置される外側拘束層５および６とを備えている。
【０００７】
第１の基板用セラミックグリーンシート２には、貫通孔７が設けられ、それによって、生の基板用積層体４には、その積層方向での一方の端面に開口８を位置させているキャビティ９が形成されている。
【０００８】
外側拘束層５および６は、上述した基板用セラミックグリーンシート２および３に含まれる基板用セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用無機材料を含んでいる。また、キャビティ９の開口８側に位置する外側拘束層５には、キャビティ９の開口８を露出させる貫通部１０を有している。
【０００９】
このような生の複合積層体１は、上述した基板用セラミックグリーンシート２および３ならびに外側拘束層５および６の積層を終えた後、積層方向にプレスされる。このプレス工程において、上述した外側拘束層５の貫通部１０は、キャビティ９の底面１２にまでプレス作用が及ぼされることを可能にする。
【００１０】
プレス工程の後、生の複合積層体１は焼成される。この焼成工程において、基板用セラミックグリーンシート２および３に含まれる基板用セラミック材料が焼結する温度条件が付与され、基板用積層体４が焼結する。このとき、外側拘束層５および６に含まれる収縮抑制用無機材料は実質的に焼結しないため、外側拘束層５および６においては実質的な収縮が生じない。したがって、外側拘束層５および６による収縮抑制作用が生の基板用積層体４に及ぼされることになり、基板用積層体４にあっては、厚み方向には収縮するが、基板用セラミックグリーンシート２および３の主面方向には収縮が生じにくくなる。その結果、焼結後の基板用積層体４の寸法精度を高くでき、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。
【００１１】
なお、上述した焼成工程の後、外側拘束層５および６は除去され、それによって、焼結後の基板用積層体４が取り出される。
【００１２】
上述した無収縮プロセスによる多層セラミック基板の製造方法は、キャビティの内部に少なくとも１つの段部が形成されているキャビティ付多層セラミック基板の製造においても適用される。
【００１３】
図１０は、このような段部を有するキャビティが形成された多層セラミック基板を製造する途中の段階で得られる生の複合積層体１４を示す、図９に相当する図である。図１０において、図９に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１０を参照して、生の複合積層体１４に備える生の基板用積層体１５では、２種類の第１の基板用セラミックグリーンシート２ａおよび２ｂが用いられる。一方の第１の基板用セラミックグリーンシート２ａには、貫通孔７ａが設けられ、他方の第１の基板用セラミックグリーンシート２ｂには、貫通孔７ａより小さい貫通孔７ｂが設けられる。したがって、生の基板用積層体１５に形成されるキャビティ９ａは、段部１６を有している。このような段部１６の形成の結果、キャビティ９ａには、その最下端に位置する底面１７の他、段部１６の上面にも底面１８が形成される。
【００１５】
しかしながら、図９に示したキャビティ９が形成された生の複合積層体１または図１０に示したキャビティ９ａが形成された生の複合積層体１４は、これを焼成するとき、次のような問題にしばしば遭遇する。
【００１６】
生の複合積層体１または１４を焼成するとき、外側拘束層５および６から生の基板用積層体４または１５に対して収縮抑制作用が及ぼされるが、この収縮抑制作用は、外側拘束層５および６から離れるに従って、すなわち、キャビティ９または９ａが設けられた部分について言えば、開口８から離れるに従って、より弱くなる。そのため、開口８からより離れた位置では、外側拘束層５および６による収縮抑制作用が十分に届かない。
【００１７】
したがって、図９および図１０において、キャビティ９および９ａの底面１２および１７に沿ってそれぞれ図示された矢印１３および１９で示すような方向の収縮が比較的高い度合いをもって生じてしまう。その結果、焼結後の基板用積層体４および１５において、キャビティ９および９ａの形状において不所望な歪みが生じるとともに、基板用積層体４および１５において全体的に反りが生じることがある。
【００１８】
また、図１０に示すように、キャビティ９ａの内部に形成された段部１６の特に底面１８の近傍には、焼成時の変形を抑制する手段が全く存在していないので、焼成時において、矢印２０で示す方向の収縮が生じやすく、そのため、歪みがより生じやすく、また、この歪みの度合いも比較的高くなる傾向がある。
【００１９】
上述のように、キャビティ９または９ａの形状に歪みが生じていたり、基板用積層体４または１５に反りが生じていたりすると、基板用積層体４または１５への電子部品の実装工程、特にキャビティ９または９ａ内への電子部品の実装工程において支障が生じたり、また、多層セラミック基板を製造するため、複数の基板用積層体４または１５を集合させたマザー状態の基板を用意し、これを分割して複数の多層セラミック基板を得る工程が採用される場合には、分割時において不良を招くことがある。
【００２０】
また、キャビティ９または９ａの形状に歪みが生じていることは、基板用積層体４または１５において、焼成による収縮が均一に生じていないことを意味しており、したがって、配線導体において不所望な変形が生じていることがある。
【００２１】
このような問題を解決し得るとされた従来技術として、たとえば、特開平８−２４５２６８号公報に記載された技術および特開平１２−２８１４５２号公報に記載された技術がある。
【００２２】
特開平８−２４５２６８号公報においては、生の基板用積層体の、キャビティの開口側に位置している外側拘束層と同じ厚みであって同じ組成からなる収縮抑制層をキャビティの内部に形成し、その上に、基板用セラミックグリーンシートと同種の材料からなる成形体を形成し、均一に圧力をかけながら焼成する方法が記載されている。
【００２３】
他方、特開平１２−２８１４５２号公報においては、キャビティの内部に収縮抑制層を形成せずに、生の基板用積層体を挟むように、キャビティに連通する貫通部が設けられたアルミナを含むグリーンシートを配置し、圧力をかけながら焼成する方法が記載されている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−２４５２６８号公報に記載の方法では、各キャビティ毎に所定の厚みを有する収縮抑制層をキャビティの内部に形成する必要があるが、そのための工程は、容易には実施することができず、また、この公報には、これを容易に実施するための方法が記載されていない。また、段部が形成されたキャビティにあっては、その内部に収縮抑制層を形成することがさらに困難になることが推定される。
【００２５】
他方、特開平１２−２８１４５２号公報に記載の方法では、図９または図１０に示した生の複合積層体１または１４と実質的に同様の構造物が焼成されることになるので、焼成時に圧力がかけられるが、生の複合積層体１または１４に関連して前述した問題と実質的に同様の問題に遭遇する。
【００２６】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、キャビティ付き多層セラミック基板の製造方法を提供しようとすることである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板用セラミック材料を用意する工程と、基板用セラミック材料の焼結温度では焼結しない第１の収縮抑制用無機材料を用意する工程と、基板用セラミック材料を用いて、キャビティを形成するための貫通孔を有する第１の基板用セラミックグリーンシートと少なくとも貫通孔の位置には貫通孔を有しない第２の基板用セラミックグリーンシートとをそれぞれ作製する工程と、第１の基板用セラミックグリーンシートと第２の基板用セラミックグリーンシートとを積層することによって、積層方向での少なくとも一方の端面に開口を位置させるように貫通孔によって形成されたキャビティを有する生の基板用積層体を作製するとともに、第１の収縮抑制用無機材料を用いて、生の基板用積層体の積層方向での各端面に沿って外側拘束層をそれぞれ設け、それによって、生の基板用積層体の両端面が外側拘束層によって覆われた生の複合積層体を作製する、複合積層体作製工程と、生の複合積層体を積層方向にプレスする、プレス工程と、次いで、生の複合積層体を焼成する、焼成工程とを備える、キャビティ付き多層セラミック基板の製造方法に向けられるものであって、前述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００２８】
すなわち、この発明は、さらに、基板用セラミック材料の焼結温度では焼結しない第２の収縮抑制用無機材料を用意する工程と、第２の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に形成する工程と、キャリアフィルム上で、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る工程と、収縮抑制用シートの、キャビティの底面の形状に相当する部分を除く部分を、キャリアフィルムから除去する工程とを備える。
【００２９】
そして、前述した複合積層体作製工程は、生の基板用積層体を作製するための第１の基板用セラミックグリーンシートと第２の基板用セラミックグリーンシートとの積層工程において、キャビティの底面を与える第２の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キャビティの底面に相当する形状の収縮抑制用シートを転写する工程を備え、焼成工程は、生の積層体の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にある複合積層体に対して実施される。
【００３０】
この発明において、外側拘束層は、キャビティの開口を露出させる貫通部を有していることが好ましい。
【００３１】
また、プレス工程は、キャビティの底面にもプレス作用が及ぼされるように実施されることが好ましい。
【００３２】
この発明において、第１の基板用セラミックグリーンシートとして、そこに設けられる貫通孔の大きさが互いに異なる少なくとも２種類のものが作製され、それによって、生の基板用積層体に形成されるキャビティは、少なくとも１つの段部を有していてもよい。この場合には、収縮抑制用シートが配置されるキャビティの底面は、段部の上面にも与えられることになる。
【００３３】
また、焼成工程において、１０００℃以下の温度が適用されることが好ましい。
【００３４】
また、基板用セラミック材料は、ガラスまたはガラスとセラミックとの混合物を含み、ガラス／セラミックの重量比が１００／０ないし５／９５の範囲内に選ばれていることが好ましい。
【００３５】
また、第１および第２の収縮抑制用無機材料は、互いに同じ無機材料を含むことが好ましい。
【００３６】
また、焼成工程の後、通常、外側拘束層および収縮抑制用シートは除去される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、この発明の第１の実施形態を説明するためのものである。ここで、図１には、生の複合積層体２１を作製するために実施される典型的な工程が順次示されている。
【００３８】
生の複合積層体２１は、図１（５）に示すように、生の基板用積層体２２の積層方向での各端面が外側拘束層２３および２４によってそれぞれ覆われた状態を有している。
【００３９】
生の基板用積層体２２は、複数の第１の基板用セラミックグリーンシート２５および複数の第２の基板用セラミックグリーンシート２６を積層した構造を有している。第１の基板用セラミックグリーンシート２５には、貫通孔２７が設けられている。したがって、生の基板用積層体２２には、その積層方向での一方の端面に開口２８を位置させたキャビティ２９が貫通孔２７によって形成されている。
【００４０】
また、キャビティ２９の底面３０上には、収縮抑制用シート３１が配置されている。
【００４１】
なお、図１等においては、基板用セラミックグリーンシート２５および２６に関連して設けられる導体膜やビアホール導体のような配線導体の図示が省略されている。
【００４２】
図１（５）に示した生の複合積層体２１を作製するため、次のような工程が実施される。
【００４３】
まず、基板用セラミックグリーンシート２５および２６に含まれる基板用セラミック材料が用意される。また、外側拘束層２３および２４に含まれる第１の収縮抑制用無機材料が用意されるとともに、収縮抑制用シート３１に含まれる第２の収縮抑制用無機材料が用意される。
【００４４】
基板用セラミック材料は、第１および第２の収縮抑制用無機材料の選択の幅を広げ、かつ配線導体の導電成分として、ニッケルまたは銅のような卑金属を用いることを可能にするため、１０００℃以下の温度で焼結可能なものであることが好ましい。そのため、基板用セラミック材料としては、ガラスまたはガラスとセラミックとの混合物を含む低温焼結セラミック材料が用いられることが好ましい。ここで、ガラス／セラミックの重量比は１００／０ないし５／９５の範囲内に選ばれることが好ましい。セラミックとしては、たとえばアルミナが用いられる。また、ガラスは、当初からガラス粉末として含有されていても、後述する焼成工程においてガラス質を析出するものであってもよい。ガラスとしては、たとえばホウケイ酸系のものが有利に用いられる。
【００４５】
基板用セラミック材料が、上述のように、１０００℃以下の温度で焼結する場合には、第１および第２の収縮抑制用無機材料としては、たとえば、アルミナおよびジルコニアの少なくとも一方を好適に用いることができる。この場合、第１および第２の収縮抑制用無機材料が、互いに同じ無機材料を含んでいると、用意すべき材料の共通化を図れ、工程管理の煩雑化を避け、ひいては、製造コストの低減を期待することができる。
【００４６】
次に、前述した基板用セラミック材料を用い、これに有機ビヒクルおよびその他の必要な添加剤を添加し、これらを混合することによって、スラリーを作製し、このスラリーに対してドクターブレード法等を適用してシート状に成形することにより、第１および第２の基板用セラミックグリーンシート２５および２６が作製される。これら第１および第２の基板用セラミックグリーンシート２５および２６のうち、第１の基板用セラミックグリーンシート２５には、キャビティ２９のための貫通孔２７が設けられる。
【００４７】
また、第１の収縮抑制用無機材料を用いて、外側拘束層２３および２４となる複数の無機材料シートが作製される。無機材料シートは、基板用セラミックグリーンシート２５の場合と実質的に同様の方法を適用しながら、第１の収縮抑制用無機材料を含むスラリーを作製し、これにドクターブレード法等を適用してシート状に成形することによって得ることができる。また、外側拘束層２３となる無機材料シートには、貫通部３２が設けられる。
【００４８】
また、第２の収縮抑制用無機材料を用いて、収縮抑制用シート３１が作製される。収縮抑制用シート３１の作製方法について、図２を参照して説明する。
【００４９】
第２の収縮抑制用無機材料を含むスラリーがまず作製される。次に、図２（１）に示すように、キャリアフィルム３３上で、上述のスラリーに対してドクターブレード法等を適用して、これをシート状に成形することによって、収縮抑制用シート３１がキャリアフィルム３３上に形成される。なお、図２（１）では、キャリアフィルム３３は、収縮抑制用シート３１によって隠れるため、図示されないが、図２（２）では図示されている。
【００５０】
次に、図２（１）に示すように、キャビティ２９の底面３０の輪郭に相当する形状の切り込み３４が、収縮抑制用シート３１に入れられる。この切り込み３４の形成にあたっては、たとえばレーザ、パンチング刃等が適用される。切り込み３４は、収縮抑制用シート３１のみに形成されることが好ましいが、キャリアフィルム３３の厚み方向を貫通しない程度であれば、キャリアフィルム３３にまで到達するように形成されてもよい。
【００５１】
次に、図２（２）に示すように、収縮抑制用シート３１の、切り込み３４の外側の領域、すなわちキャビティ２９の底面３０の形状に相当する部分を除く部分が、キャリアフィルム３３から除去される。このようにして、キャビティ２９の底面３０の形状に相当する形状を有する収縮抑制用シート３１がキャリアフィルム３３によって保持された状態のものが得られる。図１（１）には、このように、キャリアフィルム３３によって保持された収縮抑制用シート３１が図示されている。
【００５２】
図１（１）に示すように、貫通孔が設けられていない前述した複数の第２の基板用セラミックグリーンシート２６が積層される。
【００５３】
次に、第２の基板用セラミックグリーンシート２６の最も上に位置するもの、すなわち、キャビティ２９の底面３０を与える第２の基板用セラミックグリーンシート２６上に、キャリアフィルム３３上に保持された収縮抑制用シート３１が、図１（２）に示すように、転写される。
【００５４】
次に、図１（３）に示すように、貫通孔２７を有する第１の基板用セラミックグリーンシート２５が、その貫通孔２７内に収縮抑制用シート３１を位置させるように位置合わせされながら、第２の基板用セラミックグリーンシート２６上に積層される。
【００５５】
次に、図１（４）に示すように、所定の枚数の第１の基板用セラミックグリーンシート２５が積層される。このようにして、生の基板用積層体２２が得られる。
【００５６】
次に、図１（５）に示すように、生の基板用積層体２２の積層方向での各端面上に、前述した無機材料シートが積層され、それによって、生の基板用積層体２２の両端面が外側拘束層２３および２４によって覆われた生の複合積層体２１が得られる。
【００５７】
なお、外側拘束層２３および２４となる無機材料シートは、図１（５）では、２枚ずつ積層されているように図示されているが、その積層数は、外側拘束層２３および２４による収縮抑制作用が十分に発揮される限り、任意に増減することができる。また、収縮抑制用シート３１についても、図示したように、単に１枚だけが配置されるのではなく、収縮抑制用シート３１による収縮抑制作用を考慮して、２枚以上積層されてもよい。
【００５８】
生の複合積層体２１は、次いで、積層方向にプレスされる。このプレス工程では、たとえば、静水圧プレスまたは剛体プレスが適用される。このプレス工程は、キャビティ２９の底面３０にもプレス作用が及ぼされるように実施されることが好ましい。また、キャビティ２９の底面３０とキャビティ２９の開口２８の周辺部とに対して互いに同じ圧力が付与されることが好ましい。
【００５９】
そのため、特に静水圧プレスが有利に適用される。静水圧プレスは、キャビティ２９の底面３０と開口２８の周辺部とに互いに同じ圧力を一挙に加えることが容易であるためである。静水圧プレスが適用される場合、生の複合積層体２１を金型とともにプラスチックからなる袋に入れ、この袋によって真空パック状態にし、これを静水圧プレス装置の水槽内に入れ、たとえば６０℃の温度で３０ＭＰａの圧力を付与することによって、プレス工程が実施される。
【００６０】
他方、剛体プレスが適用される場合には、弾性体が用いられ、外側拘束層２３に設けられた貫通部３２を通してキャビティ２９内に弾性体が入り込むようにされ、それによって、キャビティ２９の底面３０にまでプレス作用が及ぶようにされることが好ましい。
【００６１】
次に、生の複合積層体２１は、基板用セラミックグリーンシート２５および２６に含まれる基板用セラミック材料が焼結する温度条件下で焼成される。より具体的には、通常の酸化性雰囲気において、まず、有機成分を分解かつ焼失させる脱脂工程が実施され、次いで、本焼成工程が実施される。なお、脱脂工程では、たとえば、２００〜６００℃程度の温度が付与され、本焼成工程では、８００〜１０００℃程度の温度が付与されることが好ましい。この焼成工程では、生の複合積層体２１は、その積層方向にプレスが付与されない状態で実施される。
【００６２】
上述した焼成工程を終えた後に得られる焼結後の基板用積層体４０を備える複合積層体４１が図３に示されている。図３において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。図３に示した焼結後の基板用積層体４０は、第１および第２の基板用セラミックグリーンシート２５および２６の焼結によって得られた第１および第２のセラミック層４２および４３を備えている。
【００６３】
焼成工程において、外側拘束層２３および２４に含まれる第１の収縮抑制用無機材料粉末は実質的に焼結しないため、外側拘束層２３および２４には実質的な収縮が生じない。したがって、外側拘束層２３および２４による収縮抑制作用が、生の基板用積層体２２に及ぼされる。その結果、焼結後の基板用積層体４０にあっては、セラミック層４２および４３を、厚み方向にのみ収縮し、主面方向には収縮が実質的に生じない状態で得ることができる。
【００６４】
また、キャビティ２９の底面３０上には、収縮抑制用シート３１が配置されている。この収縮抑制用シート３１に含まれる第２の収縮抑制用無機材料も、焼成工程において、実質的に焼結しないため、収縮抑制用シート３１にも実質的な収縮が生じない。したがって、前述の図９に矢印１３で示した方向の収縮が、収縮抑制用シート３１によって抑制され、その結果、キャビティ２９の形状が不所望に歪んだり、基板用積層体４０において全体的に反りが生じたりすることを防止することができる。
【００６５】
また、キャビティ２９の底面３０上に収縮抑制用シート３１を配置することにより、次のような効果も奏される。
【００６６】
図８は、図３に示した焼結後の基板用積層体４０の一部を拡大して示す断面図であり、図８（ａ）は、収縮抑制用シート３１がキャビティ２９の底面３０上に配置された場合を示し、図８（ｂ）は、収縮抑制用シートが配置されない場合を示している。
【００６７】
図８（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示すように、キャビティ２９の底面３０に端部が露出するビアホール導体３６が設けられている場合、図８（ａ）のように、収縮抑制用シート３１がキャビティ２９の底面３０上に配置されていると、焼成工程の結果、ビアホール導体３６が底面３０から隆起することを抑制することができるが、図８（ｂ）のように、収縮抑制用シートが配置されていないと、ビアホール導体３６が底面３０から隆起することを抑制することができず、比較的高い隆起部３７が形成されてしまう。
【００６８】
ある特定的な実験によれば、図８（ｂ）のように、キャビティ２９の底面３０上に収縮抑制用シートを配置しなかった場合には、ビアホール導体３６の隆起３７の高さが５０μｍであったのに対し、図８（ａ）のように、キャビティ２９の底面３０上に収縮抑制用シート３１を配置すると、ビアホール導体３６の隆起の高さを１５μｍにまで抑制することができた。
【００６９】
次に、外側拘束層２３および２４ならびに収縮抑制用シート３１が除去され、それによって、図４に示すような焼結後の基板用積層体４０が取り出される。外側拘束層２３および２４ならびに収縮抑制用シート３１は、前述したように、焼結していないため、その除去は比較的容易に行なうことができる。
【００７０】
次に、焼結後の基板用積層体４０に対して、必要に応じて、外部導体膜が形成され、キャビティ２９内および／または外表面上に電子部品が実装されることによって、目的とするキャビティ付き多層セラミック基板が完成される。
【００７１】
図５ないし図７は、この発明の第２の実施形態を説明するためのものである。ここで、図５は図１（５）に、図６は図２（２）に、および図７は図４に、それぞれ、相当する図である。図５ないし図７において、図１ないし図４に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７２】
この第２の実施形態は、キャビティの内部に少なくとも１つの段部が形成されているキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法に関するものである。
【００７３】
図５を参照して、生の複合積層体５１に備える生の基板用積層体５２では、２種類の第１の基板用セラミックグリーンシート２５ａおよび２５ｂが用いられる。一方の第１の基板用セラミックグリーンシート２５ａには、貫通孔２７ａが設けられ、他方の第１の基板用セラミックグリーンシート２５ｂには、貫通孔２７ａより小さい貫通孔２７ｂが設けられている。したがって、生の基板用積層体５２に形成されるキャビティ２９ａは、段部５３を有している。このような段部５３の形成の結果、キャビティ２９ａは、その最下端に位置する底面５４の他、段部５３の上面にも底面５５が形成される。
【００７４】
上述の底面５４および５５上には、それぞれ、収縮抑制用シート５６および５７が配置されている。
【００７５】
生の複合積層体５１の作製方法は、図１を参照して前述した生の複合積層体２１の作製方法と基本的に同様である。この場合、底面５４上に配置される収縮抑制用シート５６については、図１および図２を参照して説明した収縮抑制用シート３１の場合と実質的に同様の転写方法によって、底面５４上に配置した状態を得ることができる。
【００７６】
他方、段部５３上の底面５５の形状に相当する形状を有する収縮抑制用シート５７については、図６に示すように、キャリアフィルム５８上で成形された後、切り込み５９を形成しながら、パンチャー（シート打ち抜き機）によって、切り込み５９によって囲まれた領域を打ち抜き、次いで、切り込み５９の外側に切り込み６０を形成し、切り込み６０の外側の部分をキャリアフィルム５８から除去することによって得ることができる。このような工程順を採用する方が、位置認識の容易さの観点から好ましい。
【００７７】
図５に示した生の複合積層体５１を得た後、第１の実施形態の場合と実質的に同様の工程が実施され、最終的に、図７に示すような焼結後の基板用積層体６１が得られる。焼結後の基板用積層体６１は、第１の基板用セラミックグリーンシート２５ａおよび２５ｂにそれぞれ由来する第１のセラミック層４２ａおよび４２ｂ、ならびに第２の基板用セラミックグリーンシート２６に由来する第２のセラミック層４３を備えている。
【００７８】
このような焼結後の基板用積層体６１を得るための焼成工程において、図５に示した生の複合積層体５１における外側拘束層２３および２４ならびに収縮抑制用シート５６および５７は、第１の実施形態の場合と同様、収縮抑制作用を発揮し、焼結後の基板用積層体６１の全体的な反りを防止するとともに、キャビティ２９ａにおける不所望な歪みを防止する。特に、収縮抑制用シート５６にあっては、図１０に示した矢印１９方向の収縮を抑制し、収縮抑制用シート５７にあっては、図１０に示した矢印２０方向の収縮を抑制する。したがって、キャビティ２９ａにおける段部５３においても、不所望な歪みが生じることを有利に抑制することができる。
【００７９】
以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【００８０】
たとえば、基板用積層体における積層数や、キャビティの数、大きさおよび位置、あるいは、段部が設けられるキャビティにあっては、段部の数等については、得ようとするキャビティ付き多層セラミック基板の設計に応じて任意に変更することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、生の基板用積層体を挟むように外側拘束層が配置されるとともに、生の基板用積層体におけるキャビティの底面上に収縮抑制用シートが配置され、その状態で焼成工程が実施されるので、外側拘束層および収縮抑制用シートによる収縮抑制作用のため、焼結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にくくすることができ、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。
【００８２】
したがって、キャビティ付き多層セラミック基板に備える基板用積層体を得るため、複数の基板用積層体が集合されたマザー状態の積層体から分割する工程が実施される場合、このような分割工程において、キャビティの不所望な変形のため、不良品がもたらされる問題を回避することができる。
【００８３】
また、キャビティの不所望な変形のために生じ得るキャビティ内への電子部品の実装不良の問題も回避することができる。また、キャビティの不所望な変形による配線導体における不所望な変形や断線も生じにくくすることができる。
【００８４】
また、キャビティの底面に端部が露出するビアホール導体が設けられている場合、収縮抑制用シートがキャビティの底面上に配置されていると、焼成工程の結果、ビアホール導体が底面から隆起することを抑制することができる。
【００８５】
また、上述したような収縮抑制用シートをキャビティの底面上に配置するにあたって、収縮抑制用シートをキャリアフィルム上に形成し、キャリアフィルム上で、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、収縮抑制用シートの、キャビティの底面の形状に相当する部分を除く部分を、キャリアフィルムから除去した上で、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第２の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キャビティの底面に相当する形状の収縮抑制用シートを転写するようにしているので、収縮抑制用シートがキャビティの底面上に配置された状態を容易にかつ能率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を説明するためのもので、生の複合積層体２１を作製するために実施される典型的な工程を順次示す断面図である。
【図２】図１（２）に示した収縮抑制用シート３１の転写工程の前に実施される準備工程を示す平面図である。
【図３】図１（５）に示した生の複合積層体２１を焼成した後に得られる複合積層体４１を示す断面図である。
【図４】図３に示した複合積層体４１から外側拘束層２３および２４ならびに収縮抑制用シート３１を除去して得られた焼結後の基板用積層体４０を示す断面図である。
【図５】この発明の第２の実施形態を説明するためのもので、生の複合積層体５１を示す、図１（５）に相当する断面図である。
【図６】図５に示した収縮抑制用シート５７の転写前に実施される準備工程を示す平面図である。
【図７】図５に示した生の複合積層体５１を焼成する工程を経て得られた焼結後の基板用積層体６１を示す断面図である。
【図８】図３に示した焼結後の基板用積層体４０の一部を拡大して示す断面図であり、収縮抑制用シート３１がビアホール導体３６に対して及ぼす効果を説明するためのものである。
【図９】この発明にとって興味ある従来の製造方法を実施してキャビティ付き多層セラミック基板を製造する途中の段階で得られる生の複合積層体１を示す断面図である。
【図１０】この発明にとって興味ある従来の製造方法を実施して段部１６が設けられたキャビティ９ａを備える多層セラミック基板を製造する途中の段階で得られる生の複合積層体１４を示す断面図である。
【符号の説明】
２１，５１生の複合積層体
２２，５２生の基板用積層体
２３，２４外側拘束層
２５，２５ａ，２５ｂ第１の基板用セラミックグリーンシート
２６第２の基板用セラミックグリーンシート
２７，２７ａ，２７ｂ貫通孔
２８開口
２９，２９ａキャビティ
３０，５４，５５底面
３１，５６，５７収縮抑制用シート
３２貫通部
３３，５８キャリアフィルム
３４，５９，６０切り込み
４０，６１焼結後の基板用積層体
５３段部

Claims

基板用セラミック材料を用意する工程と、
前記基板用セラミック材料の焼結温度では焼結しない第１の収縮抑制用無機材料を用意する工程と、
前記基板用セラミック材料を用いて、キャビティを形成するための貫通孔を有する第１の基板用セラミックグリーンシートと少なくとも前記貫通孔の位置には貫通孔を有しない第２の基板用セラミックグリーンシートとをそれぞれ作製する工程と、
前記第１の基板用セラミックグリーンシートと前記第２の基板用セラミックグリーンシートとを積層することによって、積層方向での少なくとも一方の端面に開口を位置させるように前記貫通孔によって形成されたキャビティを有する生の基板用積層体を作製するとともに、前記第１の収縮抑制用無機材料を用いて、前記生の基板用積層体の積層方向での各端面に沿って外側拘束層をそれぞれ設け、それによって、前記生の基板用積層体の両端面が前記外側拘束層によって覆われた生の複合積層体を作製する、複合積層体作製工程と、
前記生の複合積層体を積層方向にプレスする、プレス工程と、
次いで、前記生の複合積層体を焼成する、焼成工程と
を備え、さらに、
前記基板用セラミック材料の焼結温度では焼結しない第２の収縮抑制用無機材料を用意する工程と、
前記第２の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に形成する工程と、
前記キャリアフィルム上で、前記収縮抑制用シートに、前記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る工程と、
前記収縮抑制用シートの、前記キャビティの底面の形状に相当する部分を除く部分を、前記キャリアフィルムから除去する工程と
を備え、
前記複合積層体作製工程は、前記生の基板用積層体を作製するための前記第１の基板用セラミックグリーンシートと前記第２の基板用セラミックグリーンシートとの積層工程において、前記キャビティの底面を与える前記第２の基板用セラミックグリーンシート上に、前記キャリアフィルム上に保持された前記キャビティの底面に相当する形状の前記収縮抑制用シートを転写する工程を備え、
前記焼成工程は、前記生の積層体の前記キャビティの底面上に前記収縮抑制用シートが配置された状態にある前記複合積層体に対して実施される、
キャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。
前記外側拘束層は、前記キャビティの開口を露出させる貫通部を有している、請求項１に記載のキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。
前記プレス工程は、前記キャビティの底面にもプレス作用が及ぼされるように実施される、請求項２に記載のキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。
前記第１の基板用セラミックグリーンシートとして、そこに設けられる前記貫通孔の大きさが互いに異なる少なくとも２種類のものが作製され、それによって、前記生の基板用積層体に形成される前記キャビティは、少なくとも１つの段部を有し、前記収縮抑制用シートが配置される前記キャビティの底面は、前記段部の上面にも与えられる、請求項１ないし３のいずれかに記載のキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。
前記焼成工程において、１０００℃以下の温度が適用される、請求項１ないし４のいずれかに記載のキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。
前記基板用セラミック材料は、ガラスまたはガラスとセラミックとの混合物を含み、ガラス／セラミックの重量比が１００／０ないし５／９５の範囲内に選ばれている、請求項１ないし５のいずれかに記載のキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。
前記第１および第２の収縮抑制用無機材料は、互いに同じ無機材料を含む、請求項１ないし６のいずれかに記載のキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。
前記焼成工程の後、前記外側拘束層および前記収縮抑制用シートを除去する工程をさらに備える、請求項１ないし７のいずれかに記載のキャビティ付き多層セラミック基板の製造方法。