JP6335081B2 - 多層セラミック基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層セラミック基板およびその製造方法に関する。

多層セラミック基板は、相互に積層された複数の絶縁セラミック層を備える。多層セラミック基板は、絶縁セラミック層の元となる複数のグリーンシートを積層した積層体を焼成することによって製造される。

多層セラミック基板としては、少なくとも１つの絶縁セラミック層に空隙（キャビティ）を有するものが知られている。空隙を有する多層セラミック基板は、厚み方向に貫通する空隙が形成された少なくとも１つのグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層した積層体を焼成することによって製造される。空隙を有する多層セラミック基板では、空隙を有するグリーンシートと、空隙を有さないグリーンシートとの間における焼成時の収縮差に起因して、空隙に隣接する絶縁セラミック層にクラック（ひび割れ）が発生する場合がある。

特許文献１，２には、空隙を有する多層セラミック基板に発生するクラックを防止するために、グリーンシートを焼結させる温度では焼結せずにグリーンシートの収縮を抑制する収縮抑制層を、空隙に向かい合うグリーンシートの表面に形成し、収縮抑制層が形成された積層体を焼成することが記載されている。

特開２００６−１０８４８３号公報 特開２００３−３１８３０９号公報

特許文献１，２の技術では、積層体を焼成した後に収縮抑制層が焼結されずに残る。焼結していない状態の収縮抑制層を残したままにしておくと、多層セラミック基板の使用時に収縮抑制層を構成する粒子が離脱する虞がある。そのため、空隙に向かい合うグリーンシートの表面から収縮抑制層を除去する必要がある。しかしながら、空隙から収縮抑制層を除去するのに手間がかかるという課題があった。特に、多層セラミック基板の内部に閉塞された空間、並びに、比較的に深く形成された空隙では、グリーンシートの表面から収縮抑制層を除去することは困難であった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、多層セラミック基板の製造方法が提供される。この製造方法は、電気絶縁性を有する絶縁セラミック層の元となる複数のグリーンシートとして、厚み方向に貫通する空隙が形成された少なくとも１つのグリーンシートを含む複数のグリーンシートを用意し；前記複数のグリーンシートを積層することによって、前記複数のグリーンシートのうち少なくとも１つのグリーンシートに前記空隙が形成されたグリーンシート積層体を作製し；前記グリーンシートを焼結させる焼結温度より高い温度で焼結する収縮抑制層を前記グリーンシート積層体に積層した複合積層体を作製し；前記焼結温度で前記複合積層体を焼成することによって、複数の絶縁セラミック層のうち少なくとも１つの絶縁セラミック層に前記空隙が形成された多層セラミック基板を作製する。この製造方法において、前記グリーンシート積層体において前記空隙が形成されたグリーンシートに隣接する他のグリーンシートの表面のうち、少なくとも前記空隙に向かい合う部分に、アルミニウム粉末から成る第１材料粉末と、前記焼結温度より高い温度で焼結する第２材料粉末とを含有する空隙露出層を、積層し；前記複合積層体を焼成する際、前記他のグリーンシートに前記空隙露出層が形成された前記複数のグリーンシートを、前記焼結温度で焼結させる。この形態によれば、複合積層体を焼成する際に、空隙が形成されたグリーンシートに隣接する他のグリーンシートにおける過剰な収縮を空隙露出層によって抑制するとともに、空隙露出層には、第１材料粉末に由来する相互に結合した複数の粒子によって囲まれた領域に複数の第２材料粉末が保持された構造が形成される。そのため、空隙露出層を構成する粒子の脱離が抑制された状態で、空隙露出層は多層セラミック基板の一部として形成される。したがって、空隙から空隙露出層を除去する手間を必要としない。その結果、空隙を有する多層セラミック基板を製造するための工数を抑制しつつ、焼成時の収縮差に起因する絶縁セラミック層の欠陥（クラック、剥離および変形など）を防止できる。

（２）上記形態の製造方法において、前記第１材料粉末と、アルミナ粉末、ムライト粉末およびジルコニア粉末の少なくとも１つから主に成る前記第２材料粉末とを混合した混合物から、前記空隙露出層を形成してもよい。この形態によれば、空隙露出層を容易に実現できる。

（３）上記形態の製造方法において、前記第１材料粉末と前記第２材料粉末とを２５：７５から７５：２５までの重量比で混合した混合物から、前記空隙露出層を形成してもよい。この形態によれば、焼成時の収縮差に起因する絶縁セラミック層の欠陥を効果的に抑制できる。

（４）上記形態の製造方法において、前記複数のグリーンシートを積層する前に、前記他のグリーンシートの表面のうち、前記空隙に向かい合う第１部分と、前記第１部分から連続して前記第１部分の外側に広がる第２部分とに、前記空隙露出層を形成してもよい。この形態によれば、焼成時の収縮差に起因する絶縁セラミック層の欠陥を十分に抑制できる。

（５）上記形態の製造方法において、前記空隙は、前記多層セラミック基板の外部に開放された空間であってもよい。この形態によれば、多層セラミック基板の外部に開放された空間に隣接する絶縁セラミック層の欠陥を防止できる。

（６）上記形態の製造方法において、前記空隙は、前記多層セラミック基板の内部に閉鎖された空間であってもよい。この形態によれば、多層セラミック基板の内部に閉鎖された空間に隣接する絶縁セラミック層の欠陥を防止できる。

（７）本発明の一形態によれば、相互に積層された複数の絶縁セラミック層を備え、前記複数の絶縁セラミック層のうち少なくとも１つの絶縁セラミック層に空隙が形成された多層セラミック基板が提供される。この多層セラミック基板は、前記空隙が形成された絶縁セラミック層に隣接する他の絶縁セラミック層の表面のうち、少なくとも前記空隙に向かい合う部分に積層された空隙露出層を備え、前記空隙露出層は、相互に結合した複数のアルミニウム粒子によって囲まれた領域に複数のセラミック粉末が保持された構造を有する。この形態によれば、焼成時の収縮差に起因する他の絶縁セラミック層の欠陥（クラック、剥離および変形など）を防止できる。

本発明は、多層セラミック基板およびその製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、多層セラミック基板を備える装置、多層セラミック基板を製造する製造装置などの形態で実現することができる。

多層セラミック基板の断面を模式的に示す説明図である。 空隙露出層の詳細構造を模式的に示す説明図である。 空隙露出層の拡大断面を模式的に示す説明図である。 多層セラミック基板の製造方法を示す工程図である。 多層セラミック基板を製造する途中に作製される複合積層体を示す説明図である。 多層セラミック基板における焼成時の収縮差に起因する欠陥を評価する評価試験の結果を示す表である。

Ａ．実施形態
Ａ−１．多層セラミック基板の構成
図１は、多層セラミック基板１００の断面を模式的に示す説明図である。多層セラミック基板１００には、所定の機能を実現する回路の少なくとも一部が形成されている。本実施形態では、多層セラミック基板１００には、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）ディプレクサを構成する回路が形成されている。

図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。図１のＸＹＺ軸におけるＸ軸は、図１の紙面手前（−Ｘ軸側）から紙面奥（＋Ｘ軸側）に向かう軸である。図１のＸＹＺ軸におけるＹ軸は、図１の紙面右（−Ｙ軸側）から紙面左（＋Ｙ軸側）に向かう軸である。図１のＸＹＺ軸におけるＺ軸は、図１の紙面下（−Ｚ軸側）から紙面上（＋Ｚ軸側）に向かう軸である。

多層セラミック基板１００は、複数の絶縁セラミック層１１０ａ〜１１０ｆと、複数の貫通導体１２０と、複数の配線層１３０と、複数の空隙１４０ａ〜１４０ｃと、空隙露出層１５０ａ〜１５０ｅとを備える。本実施形態の説明では、複数の絶縁セラミック層１１０ａ〜１１０ｆを総称する場合、英文字を除いた符号「１１０」を用いる。本実施形態の説明では、複数の空隙１４０ａ〜１４０ｃを総称する場合、英文字を除いた符号「１４０」を用いる。本実施形態の説明では、空隙露出層１５０ａ〜１５０ｅを総称する場合、英文字を除いた符号「１５０」を用いる。

多層セラミック基板１００の絶縁セラミック層１１０は、電気絶縁性を有するセラミック材料から成る。本実施形態では、絶縁セラミック層１１０のセラミック材料は、ガラスの粉末（例えば、硼珪酸系ガラスの粉末）とアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末とを混合した低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）である。硼珪酸系ガラスは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）および酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を主成分とする。本実施形態では、絶縁セラミック層１１０を焼結させる焼結温度は、約９００℃である。

絶縁セラミック層１１０は、他の絶縁セラミック層１１０と相互に積層された状態で一体的に焼結されている。本実施形態では、多層セラミック基板１００には、−Ｚ軸側から順に、６つの絶縁セラミック層１１０ａ〜１１０ｆが積層されている。本実施形態では、絶縁セラミック層１１０は、ＸＹ平面に沿って広がった矩形状を成す。本実施形態では、絶縁セラミック層１１０の厚み方向は、Ｚ軸方向である。

多層セラミック基板１００の貫通導体１２０は、少なくとも１つの絶縁セラミック層１１０を貫通する導体である。貫通導体１２０は、配線層１３０と電気的に接続され、配線層１３０と共に回路を構成する。本実施形態では、貫通導体１２０は、Ｚ軸方向に延びた円柱状を成す。本実施形態では、貫通導体１２０は、銀（Ａｇ）の粉末を含有する導体ペーストを焼成して成り、銀（Ａｇ）を主成分とする。

多層セラミック基板１００の配線層１３０は、絶縁セラミック層１１０におけるＸＹ平面に沿った表面に広がった導体である。配線層１３０は、貫通導体１２０と電気的に接続され、貫通導体１２０と共に回路を構成する。本実施形態では、配線層１３０は、銀（Ａｇ）の粉末を含有する導体ペーストを焼成して成り、銀（Ａｇ）を主成分とする。

多層セラミック基板１００の空隙１４０は、少なくとも１つの絶縁セラミック層１１０を厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する空間である。空隙１４０は、キャビティ(cavity)とも呼ばれる。

本実施形態では、空隙１４０ａは、絶縁セラミック層１１０ａを貫通し、多層セラミック基板１００の外部に開放された空間である。本実施形態では、空隙１４０ａは、多層セラミック基板１００に実装される回路素子（図示しない）を収容する空間である。他の実施形態では、空隙１４０ａは、２層以上の絶縁セラミック層１１０を貫通する空間であってもよい。

本実施形態では、空隙１４０ｂ，１４０ｃの各々は、２層の絶縁セラミック層１１０ｃ，１１０ｄを貫通し、多層セラミック基板１００の内部に閉鎖された空間である。本実施形態では、空隙１４０ｂ，１４０ｃは、高周波に対する回路特性を実現するために絶縁セラミック層１１０の静電特性を調整する空間である。他の実施形態では、空隙１４０ｂ，１４０ｃは、絶縁セラミック層１１０の外部に連通され、絶縁セラミック層１１０を冷却する媒体（液体、気体など）を流す流路であってもよい。他の実施形態では、空隙１４０ｂ，１４０ｃは、１層の絶縁セラミック層１１０を貫通する空間であってもよいし、３層以上の絶縁セラミック層１１０を貫通する空間であってもよい。

多層セラミック基板１００の空隙露出層１５０は、空隙１４０が形成された絶縁セラミック層１１０に隣接する他の絶縁セラミック層１１０の表面のうち、少なくとも空隙１４０に向かい合う部分に積層された層である。空隙露出層１５０は、第１材料粉末と第２材料粉末とを混合した混合物を、絶縁セラミック層１１０を焼結させる焼結温度で焼成して成る。空隙露出層１５０の第１材料粉末は、絶縁セラミック層１１０を焼結させる焼結温度で部分的に溶融するアルミニウム（Ａｌ）の粉末である。空隙露出層１５０の第２材料粉末は、絶縁セラミック層１１０を焼結させる焼結温度より高い温度で焼結する材料粉末である。

本実施形態では、空隙露出層１５０の第２材料粉末は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末である。他の実施形態では、空隙露出層１５０の第２材料粉末は、ムライト（Ａｌ_６Ｓｉ_２Ｏ_１３）の粉末であってもよいし、ジルコニア（ＺｒＯ_２）の粉末であってもよい。

図２は、空隙露出層１５０の詳細構造を模式的に示す説明図である。空隙露出層１５０は、相互に結合した複数の粒子１５１によって囲まれた領域に複数のセラミック粉末１５２が保持された構造を有する。図２には、粒子１５１は、ハッチングが施されていない円で示され、セラミック粉末１５２は、ハッチングが施された円で示されている。空隙露出層１５０における複数の粒子１５１は、絶縁セラミック層１１０を焼結させる焼結温度で部分的に溶融する第１材料粉末に由来する。複数の粒子１５１は、隣り合う他の粒子１５１と結合している。本実施形態では、複数の粒子１５１は、複数のセラミック粉末１５２を取り囲む網目状に結合している。空隙露出層１５０における複数のセラミック粉末１５２は、絶縁セラミック層１１０を焼結させる焼結温度より高い温度で焼結する第２材料粉末に由来する。複数のセラミック粉末１５２は、隣り合う他のセラミック粉末１５２と結合していない。

図３は、空隙露出層１５０ｂ，１５０ｃの拡大断面を模式的に示す説明図である。空隙露出層１５０ｂは、空隙１４０ｂが形成された絶縁セラミック層１１０ｃに隣接する絶縁セラミック層１１０ｂの表面のうち、空隙１４０ｂに向かい合う部分に積層されている。本実施形態では、空隙露出層１５０ｂは、絶縁セラミック層１１０ｂの表面のうち、空隙１４０ｂに向かい合う第１部分１１１と、第１部分１１１から連続して第１部分１１１の外側に広がる第２部分１１２とに形成されている。すなわち、空隙露出層１５０ｂは、ＸＹ平面に沿って空隙１４０ｂより広い範囲にわたって形成されている。他の実施形態では、空隙露出層１５０ｂは、空隙１４０ｂの内側に形成されていてもよい。

空隙露出層１５０ｃは、空隙１４０ｂが形成された絶縁セラミック層１１０ｄに隣接する絶縁セラミック層１１０ｅの表面のうち、空隙１４０ｂに向かい合う部分に積層されている。本実施形態では、空隙露出層１５０ｃは、絶縁セラミック層１１０ｅの表面のうち、空隙１４０ｂに向かい合う第１部分１１１と、第１部分１１１から連続して第１部分１１１の外側に広がる第２部分１１２とに形成されている。すなわち、空隙露出層１５０ｃは、ＸＹ平面に沿って空隙１４０ｂより広い範囲にわたって形成されている。他の実施形態では、空隙露出層１５０ｃは、空隙１４０ｂの内側に形成されていてもよい。

空隙露出層１５０ｄは、空隙露出層１５０ｂと同様に、空隙１４０ｄが形成された絶縁セラミック層１１０ｃに隣接する絶縁セラミック層１１０ｂの表面のうち、空隙１４０ｃに向かい合う部分に積層されている。空隙露出層１５０ｅは、空隙露出層１５０ｃと同様に、空隙１４０ｃが形成された絶縁セラミック層１１０ｄに隣接する絶縁セラミック層１１０ｅの表面のうち、空隙１４０ｃに向かい合う部分に積層されている。

空隙露出層１５０ａは、空隙１４０ａが形成された絶縁セラミック層１１０ａに隣接する絶縁セラミック層１１０ｂの表面のうち、空隙１４０ａに向かい合う部分に積層されている。空隙１４０ｂと空隙露出層１５０ｂとの関係と同様に、本実施形態では、空隙露出層１５０ａは、ＸＹ平面に沿って空隙１４０ａより広い範囲にわたって形成されている。他の実施形態では、空隙露出層１５０ａは、空隙１４０ａの内側に形成されていてもよい。

Ａ−２．多層セラミック基板の製造方法
図４は、多層セラミック基板１００の製造方法を示す工程図である。図５は、多層セラミック基板１００を製造する途中に作製される複合積層体２００を示す説明図である。多層セラミック基板１００を製造する際には、製造者は、複数の絶縁セラミック層１１０の元となる複数のグリーンシート１１０ｐを用意する（工程Ｐ１１０）。これら複数のグリーンシート１１０ｐのうち、少なくとも１つのグリーンシート１１０ｐには、厚み方向に貫通する空隙１４０が形成されている。グリーンシート１１０ｐは、セラミック材料に、結合剤（バインダ）、可塑剤、溶剤などを混合して薄板状（シート状）に成形したものである。

本実施形態では、グリーンシート１１０ｐの原料は、硼珪酸系ガラスの粉末とアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末とを混合した低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）である。原料の硼珪酸系ガラスは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）および酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を主成分とする。本実施形態では、原料の硼珪酸系ガラス粉末の平均粒径は、約４μｍである。本実施形態では、原料のアルミナ粉末の平均粒径は、約３μｍであり、その比表面積は、１．８ｍ^２／ｇである。

本実施形態では、製造者は、グリーンシート１１０ｐの原料である硼珪酸系ガラス粉末とアルミナ粉末とを、体積比６０：４０、総量で１ｋｇとなるように秤量した後、これらの原料をアルミナ製の容器（ポット）に入れる。その後、製造者は、結合剤として１２０ｇのアクリル樹脂と、溶剤として適量のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）と、可塑剤として適量のジオクチルフタレート（ＤＯＰ）とを、ポット内の原料に加える。その後、製造者は、５時間、ポット内の原料を混合することによって、セラミックスラリを得る。その後、製造者は、ドクターブレード法によって、セラミックスラリからグリーンシート１１０ｐを作製する。本実施形態では、グリーンシート１１０ｐの厚みは、０．１５ｍｍである。

グリーンシート１１０ｐを作製した後、製造者は、打ち抜き加工によってグリーンシート１１０ｐに空隙１４０を形成する。本実施形態では、製造者は、絶縁セラミック層１１０ａの元となるグリーンシート１１０ｐに空隙１４０ａを形成する。本実施形態では、製造者は、絶縁セラミック層１１０ｃの元となるグリーンシート１１０ｐに空隙１４０ｂ，１４０ｃの一部をそれぞれ形成し、絶縁セラミック層１１０ｄの元となるグリーンシート１１０ｐに空隙１４０ｂ，１４０ｃの一部をそれぞれ形成する。

グリーンシート１１０ｐを作製した後、製造者は、貫通導体１２０および配線層１３０の元となる導体ペーストをグリーンシート１１０ｐに塗布する。貫通導体１２０および配線層１３０に用いられる導体ペーストは、原料粉末に、結合剤、可塑剤および溶剤などを混合したペーストである。本実施形態では、導体ペーストの原料粉末は、銀（Ａｇ）の粉末と硼珪酸系ガラスの粉末とを混合した混合粉末である。本実施形態では、製造者は、結合剤としてエチルセルロースと溶剤としてターピネオールとを加えた原料粉末を、３本ロールミルを用いて混練することによって、導体ペーストを得る。本実施形態では、製造者は、貫通導体１２０の位置に合わせてビア孔（貫通孔）をパンチング加工によってグリーンシート１１０ｐに形成した後、そのビア孔に導体ペーストを穴埋め印刷によって充填する。本実施形態では、製造者は、配線層１３０のパターンに合わせて、スクリーン印刷によって導体ペーストをグリーンシート１１０ｐの表面に塗布する。

複数のグリーンシート１１０ｐを用意した後（工程Ｐ１１０）、製造者は、空隙１４０が形成されたグリーンシート１１０ｐに隣接する他のグリーンシート１１０ｐの表面のうち、空隙１４０に向かい合う部分に空隙露出層１５０を積層する（工程Ｐ１２０）。本実施形態では、製造者は、絶縁セラミック層１１０の表面のうち、空隙１４０に向かい合う第１部分１１１と、第１部分１１１から連続して第１部分１１１の外側に広がる第２部分１１２とに、空隙露出層１５０を積層する。すなわち、製造者は、空隙１４０より広い範囲にわたって空隙露出層１５０を形成する。他の実施形態では、製造者は、空隙１４０の内側となる範囲に空隙露出層１５０を形成してもよい。

本実施形態では、製造者は、絶縁セラミック層１１０ｂの元となるグリーンシート１１０ｐの表面のうち、空隙１４０ａに対応する部分に空隙露出層１５０ａを積層し、空隙１４０ｂに対応する部分に空隙露出層１５０ｂを積層し、空隙１４０ｃに対応する部分に空隙露出層１５０ｄを積層する。本実施形態では、製造者は、絶縁セラミック層１１０ｅの元となるグリーンシート１１０ｐの表面のうち、空隙１４０ｂに対応する部分に空隙露出層１５０ｃを積層し、空隙１４０ｃに対応する部分に空隙露出層１５０ｅを積層する。

空隙露出層１５０の原料は、グリーンシート１１０ｐを焼結させる焼結温度で部分的に溶融するアルミニウム（Ａｌ）から成る第１材料粉末と、グリーンシート１１０ｐを焼結させる焼結温度より高い温度で焼結する第２材料粉末とを混合した混合物である。本実施形態では、空隙露出層１５０の第２材料粉末は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末である。他の実施形態では、空隙露出層１５０の第２材料粉末は、ムライト（Ａｌ_６Ｓｉ_２Ｏ_１３）の粉末であってもよいし、ジルコニア（ＺｒＯ_２）の粉末であってもよい。

本実施形態では、空隙露出層１５０の原料において、第１材料粉末と第２材料粉末との混合する比率は、重量比で７５：２５である。第１材料粉末と第２材料粉末との混合する比率は、２５：７５から７５：２５までの重量比であればよい。

本実施形態では、製造者は、空隙露出層１５０の原料である第１材料粉末と第２材料粉末とを秤量した後、これらの原料に結合剤としてエチルセルロースと溶剤としてターピネオールとを加えて、３本ロールミルを用いて混練することによって、空隙露出層１５０の元となるペーストを得る。本実施形態では、空隙１４０の位置に合わせて、空隙露出層１５０の元となるペーストをスクリーン印刷によってグリーンシート１１０ｐの表面に塗布する。これによって、空隙露出層１５０がグリーンシート１１０ｐの表面に積層される。

空隙露出層１５０をグリーンシート１１０ｐに積層した後（工程Ｐ１２０）、製造者は、複数のグリーンシート１１０ｐを積層したグリーンシート積層体１００ｐを作製する（工程Ｐ１３０）。本実施形態では、製造者は、空隙１４０の構造を維持するために、グリーンシート１１０ｐを焼結させる焼結温度で焼失する材料を、グリーンシート積層体１００ｐにおける空隙１４０に充填する。

グリーンシート積層体１００ｐを作製した後（工程Ｐ１３０）、製造者は、収縮抑制層２１０をグリーンシート積層体１００ｐに積層した複合積層体２００を作製する（工程Ｐ１４０）。収縮抑制層２１０の原料は、グリーンシート１１０ｐを焼結させる焼結温度より高い温度で焼結するセラミック粉末である。本実施形態では、製造者は、原料にアルミナ粉末のみを用いる点を除きグリーンシート１１０ｐと同様の製法で、収縮抑制層２１０を作製する。本実施形態では、収縮抑制層２１０の厚みは、０．３０ｍｍである。本実施形態では、製造者は、グリーンシート積層体１００ｐの＋Ｚ軸側および−Ｚ軸側の各表面に収縮抑制層２１０を積層した後、熱圧着によって隣り合うグリーンシート１１０ｐ同士を接合する。これによって、製造者は、複合積層体２００を得る。本実施形態では、製造者は、切削加工によって複合積層体２００を後工程の焼成に適した形状に成形する。本実施形態では、製造者は、２５０℃の大気中に１０時間、複合積層体２００を曝すことによって、複合積層体２００を脱脂する。

複合積層体２００を作製した後（工程Ｐ１４０）、製造者は、複合積層体２００を焼成する（工程Ｐ１５０）。これによって、製造者は、グリーンシート積層体１００ｐを焼結させた多層セラミック基板１００を得る。本実施形態では、製造者は、９００℃の大気中に６０分、複合積層体２００を曝すことによって、複合積層体２００を焼成する。本実施形態では、製造者は、研磨切削加工によって多層セラミック基板１００を成形する。他の実施形態では、製造者は、多層セラミック基板１００の表面に露出した配線層１３０の少なくとも一部にメッキを施してもよい。これらの工程を経て、多層セラミック基板１００が完成する。

複合積層体２００を焼成する間、収縮抑制層２１０は、グリーンシート１１０ｐを焼結させる焼結温度（９００℃）では焼結せずに、グリーンシート１１０ｐの収縮を抑制する。複合積層体２００の焼成を終えた後、製造者は、グリーンシート積層体１００ｐを焼結させた多層セラミック基板１００から収縮抑制層２１０を除去する。

複合積層体２００を焼成する間、空隙露出層１５０において、第１材料粉末は、グリーンシート１１０ｐを焼結させる焼結温度（９００℃）で相互に結合し、第２材料粉末は、グリーンシート１１０ｐを焼結させる焼結温度（９００℃）では焼結せずに、グリーンシート１１０ｐの収縮を抑制する。複合積層体２００の焼成を終えた後、空隙露出層１５０には、図２に示したように、相互に結合した複数の粒子１５１によって囲まれた領域に複数のセラミック粉末１５２が保持された構造が形成される。

Ａ−３．評価試験
図６は、多層セラミック基板１００における焼成時の収縮差に起因する欠陥を評価する評価試験の結果を示す表である。図６の評価試験では、試験者は、グリーンシート１１０ｐの組成、および、空隙露出層１５０の組成が異なる複数の多層セラミック基板１００を試料１〜１１として作製し、これらの試料について焼成時の収縮差に起因する欠陥を評価した。

試料１では、空隙露出層１５０の第１材料粉末は、アルミニウム（Ａｌ）の粉末であり、空隙露出層１５０の第２材料粉末は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末である。試料１では、第１材料粉末と第２材料粉末との比率は、重量比で７５：２５である。試料１では、グリーンシート１１０ｐの原料は、焼結温度９００℃で焼結する低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）である。

試料２は、第１材料粉末と第２材料粉末との比率が重量比で５０：５０である点を除き、試料１と同様である。試料３は、第１材料粉末と第２材料粉末との比率が体積比で２５：７５である点を除き、試料１と同様である。

試料４は、第２材料粉末がムライト（Ａｌ_６Ｓｉ_２Ｏ_１３）の粉末である点を除き、試料２と同様である。試料５は、第２材料粉末がジルコニア（ＺｒＯ_２）の粉末である点を除き、試料２と同様である。試料６は、グリーンシート１１０ｐの原料が焼結温度８５０℃で焼結するＬＴＣＣである点を除き、試料２と同様である。

試料７は、空隙露出層１５０が形成されていない点を除き、試料１と同様である。試料８は、空隙露出層１５０が形成されていない点を除き、試料１と同様である。

試料９は、空隙露出層１５０の原料が第１材料粉末のみである点を除き、試料１と同様である。試料１０は、空隙露出層１５０の原料が第２材料粉末のみである点を除き、試料１と同様である。

図６の評価試験によれば、試料１〜６に示すように、第１材料粉末および第２材料粉末を含有する空隙露出層１５０によって、焼成時の収縮差に起因する絶縁セラミック層１１０の欠陥（クラック、剥離および変形など）を防止できた。空隙露出層１５０が形成されていない試料７，８では、空隙１４０に向かい合う絶縁セラミック層１１０にクラックおよび剥離が発生した。第１材料粉末のみを含有する空隙露出層１５０を備える試料９では、空隙１４０に向かい合う絶縁セラミック層１１０にクラックおよび変形が発生した。第２材料粉末のみを含有する空隙露出層１５０を備える試料１０では、空隙１４０に向かい合う絶縁セラミック層１１０に剥離が発生した。

Ａ−４．効果
以上説明した実施形態によれば、複合積層体２００を焼成する際に、空隙１４０に向かい合うグリーンシート１１０ｐにおける過剰な収縮を空隙露出層１５０によって抑制するとともに、空隙露出層１５０には、相互に結合した複数の粒子１５１によって囲まれた領域に複数のセラミック粉末１５２が保持された構造が形成される。そのため、空隙露出層１５０は多層セラミック基板１００の一部として焼成される。したがって、空隙１４０から空隙露出層１５０を除去する手間を必要としない。その結果、空隙１４０を有する多層セラミック基板１００を製造するための工数を抑制しつつ、焼成時の収縮差に起因する絶縁セラミック層１１０の欠陥（クラック、剥離および変形など）を防止できる。

また、アルミニウム粉末とアルミナ粉末とを混合した混合物から空隙露出層１５０を形成するため、空隙露出層１５０を容易に実現できる。また、第１材料粉末と第２材料粉末とを２５：７５から７５：２５までの重量比で混合した混合物から空隙露出層１５０を形成するため、焼成時の収縮差に起因する絶縁セラミック層１１０の欠陥を効果的に抑制できる。また、空隙１４０に向かい合う第１部分１１１と、第１部分１１１から連続して第１部分１１１の外側に広がる第２部分１１２とに、空隙露出層１５０を形成するため、焼成時の収縮差に起因する絶縁セラミック層１１０の欠陥を十分に抑制できる。

Ｂ．他の実施形態
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１００…多層セラミック基板
１００ｐ…グリーンシート積層体
１１０，１１０ａ〜１１０ｅ…絶縁セラミック層
１１０ｐ…グリーンシート
１１１…第１部分
１１２…第２部分
１２０…貫通導体
１３０…配線層
１４０，１４０ａ〜１４０ｃ…空隙
１５０，１５０ａ〜１５０ｅ…空隙露出層
１５１…粒子
１５２…セラミック粉末
２００…複合積層体
２１０…収縮抑制層

Claims (7)

1. 電気絶縁性を有する絶縁セラミック層の元となる複数のグリーンシートとして、厚み方向に貫通する空隙が形成された少なくとも１つのグリーンシートを含む複数のグリーンシートを用意し、
   前記複数のグリーンシートを積層することによって、前記複数のグリーンシートのうち少なくとも１つのグリーンシートに前記空隙が形成されたグリーンシート積層体を作製し、
   前記グリーンシートを焼結させる焼結温度より高い温度で焼結する収縮抑制層を前記グリーンシート積層体に積層した複合積層体を作製し、
   前記焼結温度で前記複合積層体を焼成することによって、複数の絶縁セラミック層のうち少なくとも１つの絶縁セラミック層に前記空隙が形成された多層セラミック基板を作製する、多層セラミック基板の製造方法であって、
   前記グリーンシート積層体において前記空隙が形成されたグリーンシートに隣接する他のグリーンシートの表面のうち、少なくとも前記空隙に向かい合う部分に、アルミニウム粉末から成る第１材料粉末と、前記焼結温度より高い温度で焼結する第２材料粉末とを含有する空隙露出層を、積層し、
   前記複合積層体を焼成する際、前記他のグリーンシートに前記空隙露出層が形成された前記複数のグリーンシートを、前記焼結温度で焼結させることを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
2. 前記第１材料粉末と、アルミナ粉末、ムライト粉末およびジルコニア粉末の少なくとも１つから主に成る前記第２材料粉末とを混合した混合物から、前記空隙露出層を形成する、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材料粉末と前記第２材料粉末とを２５：７５から７５：２５までの重量比で混合した混合物から、前記空隙露出層を形成する、請求項１または請求項２に記載の多層セラミック基板の製造方法。
4. 前記複数のグリーンシートを積層する前に、前記他のグリーンシートの表面のうち、前記空隙に向かい合う第１部分と、前記第１部分から連続して前記第１部分の外側に広がる第２部分とに、前記空隙露出層を形成する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の多層セラミック基板の製造方法。
5. 前記空隙は、前記多層セラミック基板の外部に開放された空間である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の多層セラミック基板の製造方法。
6. 前記空隙は、前記多層セラミック基板の内部に閉鎖された空間である、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の多層セラミック基板の製造方法。
7. 相互に積層された複数の絶縁セラミック層を備え、前記複数の絶縁セラミック層のうち少なくとも１つの絶縁セラミック層に空隙が形成された多層セラミック基板であって、
   前記空隙が形成された絶縁セラミック層に隣接する他の絶縁セラミック層の表面のうち、少なくとも前記空隙に向かい合う部分に積層された空隙露出層を備え、
   前記空隙露出層は、相互に結合した複数のアルミニウム粒子によって囲まれた領域に複数のセラミック粉末が保持された構造を有することを特徴とする多層セラミック基板。

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