JP3963328B2 - 多層セラミック基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
本実施形態と先の第1の実施形態との相違は、キャビティを多段形状のキャビティ(本例の場合、二段形状の二段底キャビティ)とすることである。したがって、二段底キャビティとするために、キャビティの一番深い底面に対応して第1複合グリーンシートを配する他、キャビティの二段目の底面(段差面)に対応して第2複合グリーンシートを配すること、貫通孔の大きさが異なる切り込み形成シートを積層することが工程上の相違点である。
例えば、第1の実施形態の製造方法において、多層セラミック基板の層構造によっては上下の収縮抑制力のバランスが取れず、極端に描けば例えば図11に示すようにキャビテイ底面部が変形することがある。このような場合には、底面を挟む収縮抑制材グリーンシートの厚さを調整してやればよい。本実施形態は、このような調整を行った例である。
本実施形態は、焼失性シートを用いた例である。図14は、本実施形態の基本的な製造プロセスを示すものである。当該製造プロセスも、主に、焼成後にセラミック層となるグリーンシート及び収縮抑制材グリーンシートを積層しプレスする工程、これを焼成する工程、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工程、収縮抑制材グリーンシートの焼成物を除去する工程とから構成される。
本実施形態は、焼失性シートを多段構造(2段構造)のキャビティを有する多層セラミック基板の製造に適用した例である。図16は、2段構造のキャビティが形成される多層セラミック基板の製造に応用した実施形態を示すものである。この場合には、図16(a)に示すように、セラミックグリーンシートの積層体81の両面に収縮抑制材グリーンシート82,83を積層するとともに、キャビティの底面及び段差面にそれぞれ収縮抑制材グリーンシート片84,85及び焼失性シート片86,87を配する。そして、2段構造のキャビティ空間を埋める形で埋め込み用グリーンシート88を配した状態でプレス工程及び焼成工程を行う。本例の場合にも、積層体の平坦性が保たれており、プレス工程は容易である。
前述の各製造方法によって作製される多層セラミック基板においては、キャビティが特異的な形状を有しており、従来の多層セラミック基板のキャビティ形状と比べて樹脂封止において優位性を有している。以下、本実施形態の多層セラミック基板のキャビティ形状について説明する。なお、本実施形態の多層セラミック基板は、製造方法に関する第1の実施形態により作製されるものである。
本実施形態の多層セラミック基板は、キャビティを多段形状のキャビティ(本例の場合、二段形状の二段底キャビティ)とした例である。作製に際しては、製造方法に関する第2の実施形態に開示されるように、キャビティの一番深い底面に対応して第1複合グリーンシートを配する他、キャビティの二段目の底面(段差面)に対応して第2複合グリーンシートを配し、さらに各段のキャビティ部の寸法に合わせて大きさが異なる切り込み形成シートを積層する。
本実施例では、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。
本実施例では、多段形状のキャビティを有する多層セラミック基板を作製した。製造方法は、製造方法に関する第2の実施形態に示す通りであり、セラミックグリーンシートや収縮抑制グリーンシート等は、実施例1に準じて形成した。
本実施例においては、基板用セラミック材料としてアルミナ−ガラス系誘電体材料を準備した。そして、これを有機バインダー及び有機溶剤と混合し、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成した。
Claims (29)
- 複数のセラミック層が積層されるとともに、キャビティを有する多層セラミック基板であって、
前記キャビティの開口部における開口面積が、前記キャビティの深さ方向中途位置における開口面積よりも小であり、
且つ、前記キャビティの形状は深さ方向中途部が円弧状に膨出する形状とされ、キャビティの開口面積は、深さ方向中途位置に至るまで次第に増加し、次いで次第に減少しており、
前記キャビティ内をほぼ満たす形で樹脂が充填され、電子デバイスが樹脂封止されていることを特徴とする多層セラミック基板。 - 前記キャビティは平均開口面積が深さ方向において段階的に小となる多段形状を有し、少なくとも1段目のキャビティ部において、開口部における開口面積が深さ方向中途位置における開口面積よりも小であり、且つ、前記キャビティ部の形状は深さ方向中途部が円弧状に膨出する形状とされ、前記キャビティ部の開口面積は、深さ方向中途位置に至るまで次第に増加し、次いで次第に減少してい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。
- 2段目以降のキャビティ部において、開口部における開口面積が深さ方向中途位置における開口面積よりも小であ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。
- 2段目以降のキャビティ部は、深さに伴って開口面積が漸減する形状とされてい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。
- 前記2段目以降のキャビティ部の内壁の断面形状が略円弧形状であることを特徴とする請求項3または4項記載の多層セラミック基板。
- 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し、これをプレスした後、焼成することによりキャビティを有する多層セラミック基板を形成する多層セラミック基板の製造方法であって、
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し、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前記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、さらに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した状態で前記プレスを行った後、
前記基板用グリーンシートの表面の収縮を抑制し、且つ前記埋め込み用グリーンシートのキャビティ開口部表面の収縮を抑制することなく焼成を行い、
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ことを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。 - 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し、これをプレスした後、焼成することによりキャビティを有する多層セラミック基板を形成する多層セラミック基板の製造方法であって、
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し、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前記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、さらに前記積層体のキャビティ開口側の最外層基板用グリーンシートの表面にキャビティに対応した開口を有する収縮抑制材グリーンシートを積層した状態で前記プレスを行った後、焼成を行い、
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ことを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。 - 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の直上に積層されるキャビティ形成用グリーンシートにキャビティ形状に応じて貫通孔を形成するとともに、この貫通孔内に前記収縮抑制材グリーンシート片を嵌合することを特徴とする請求項6または7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の厚さが前記基板用グリーンシートの厚さと略一致するように設定することを特徴とする請求項8記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記キャビティは開口寸法が深さ方向において段階的に小となる多段形状を有し、段差を有する各底面を構成する基板用グリーンシート上にそれぞれ収縮抑制材グリーンシート片を配することを特徴とする請求項6から9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6または7記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記キャビティの底面を構成する基板用グリーンシートの直上に積層されるキャビティ形成用グリーンシートにキャビティ形状に応じて貫通孔を形成するとともに、この貫通孔内に前記収縮抑制材グリーンシート片及び焼失性シートを嵌合することを特徴とする請求項11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焼失性シートを合わせた厚さが前記基板用グリーンシートの厚さと略一致するように設定することを特徴とする請求項12記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記キャビティは開口寸法が深さ方向において段階的に小となる多段形状を有し、段差を有する各底面を構成する基板用グリーンシート上にそれぞれ収縮抑制材グリーンシート片及び焼失性シートを配することを特徴とする請求項11から13のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記焼失性シートは、樹脂材料により形成されていることを特徴とする請求項11から14のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記樹脂材料は、キャビティ形成用グリーンシートに含まれる樹脂材料と同一であることを特徴とする請求項15記載の多層セラミック基板の製造方法。
- キャビティ形成用グリーンシートにキャビティ形状に対応した切り込みを入れ、これによって分離された部分を前記埋め込み用グリーンシートとすることを特徴とする請求項6から16のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- キャビティ形成用グリーンシートにキャビティ形状に対応した貫通孔を形成し、この貫通孔に別途打ち抜き形成した埋め込み用グリーンシートを嵌合することを特徴とする請求項6から16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側における最外層の基板用グリーンシート表面に配される収縮抑制材グリーンシートにキャビティの開口形状に応じた貫通孔を形成し、ここに埋め込み用グリーンシートを嵌合することを特徴とする請求項6から18のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- キャビティ部分の収縮抑制材グリーンシート片の厚さを補正することを特徴とする請求項6から19のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記キャビティの底面を構成する基板用グリーンシートの直上に積層されるキャビティ形成用グリーンシートの厚さを他のキャビティ形成用グリーンシートの厚さと異なるようにし、前記収縮抑制材グリーンシート片の厚さを収縮抑制材グリーンシートの厚さと異なるように設定することを特徴とする請求項20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側とは反対側における最外層の基板用グリーンシート表面に配される収縮抑制材グリーンシートは、前記キャビティに対向する部分と他の部分とで厚さが異なるように設定することを特徴とする請求項20または21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は、所定の厚さを有する第1の収縮抑制材グリーンシートと、前記キャビティに対向する部分に貫通孔が形成された第2の収縮抑制材グリーンシートを積層することにより構成することを特徴とする請求項22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及び収縮抑制材グリーンシート片は、収縮抑制材料として、石英、クリストバライト、トリジマイトから選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項6から23のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記収縮抑制材グリーンシート及び収縮抑制材グリーンシート片は、トリジマイトと難焼結性の酸化物を含む組成物により形成されていることを特徴とする請求項24記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記焼成の際の焼成温度を1000℃以下とすることを特徴とする請求項6から25のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記焼成の後、残渣を洗浄する洗浄工程を行うことを特徴とする請求項6から26のいずれか1項記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記洗浄工程は、溶剤中での超音波洗浄により行うことを特徴とする請求項27記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記洗浄工程は、ウエットブラストにより行うことを特徴とする請求項27記載の多層セラミック基板の製造方法。
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