[发明专利]多层陶瓷衬底及其制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及多层陶瓷衬底及其制造方法。特别是，本发明涉及具有安装和固定电子单元在内的空腔的多层陶瓷衬底及其制造方法。

背景技术

近年来，功能更多、可靠性更高的小型轻便电子单元的需求一直在增加。因此需要增加衬底上的引线密度。

针对增大衬底引线密度的需要，已经开发了通过堆叠多片印制导电薄膜的陶瓷生片并且压制和煅烧陶瓷生片制造多层陶瓷衬底。

为了减少多层陶瓷衬底的尺寸和厚度，在多层陶瓷衬底内形成用于安装电子单元的腔体是有效的。

但是在这种具有腔体的多层陶瓷衬底中，在煅烧期间腔体底面端部容易开裂。据认为发生这种开裂是因为腔体存在导致难以在煅烧之前以均匀的压力压制将变成多层陶瓷衬底的整个生片堆叠，残余应力作用在腔体底面的端部。

为了解决上述问题，日本未审查专利申请公开No.9-39160揭示了一种方法，其中具有腔体的生片堆叠在夹持在一对橡胶片之间的同时被真空包装，并且在静态液体中作等压压制。

日本未经审查的专利公开No.9-181449揭示了一种方法，其中利用隆起形状与腔体相似的弹性件压制生片堆叠。

虽然上述两种方法着力于将压力均匀地施加在整个生片堆叠上，但是实际上是相当困难的。例如在日本未经审查的专利公开No.9-181449所揭示的方法中，必须及时和严格地限定所用弹性件的形状和性质。而且任何类型的弹性件都几乎不可能将压力均匀地施加在整个生片堆叠上。

即，在试图将压力均匀地施加在具有腔体的生片堆叠的方法中，几乎不可能克服局部剩余应力的问题。为此，在煅烧过程中叠加收缩应力。在当前情况下，根据叠加收缩应力的方式几乎不可能防止腔体底面四周开裂。

发明内容

因此，本发明的目标是提供一种制造能够克服上述问题的多层陶瓷衬底的方法并提供由该制造方法获得的多层陶瓷衬底。

为了实现上述目标，按照本发明的一个方面，提供一种制造具有腔体的多层陶瓷衬底的方法，包含以下步骤：形成具有形成腔体的开口的第一陶瓷生片和至少在对应开口的位置没有开口的第二陶瓷生片；通过将第一陶瓷生片和第二陶瓷生片堆叠为腔体的孔径沿堆叠方向位于陶瓷生片至少一个端面上来形成具有由开口限定的腔体的生片堆叠；煅烧生片堆叠；以及制备抑制第一陶瓷生片与第二陶瓷生片之间界面上产生的收缩应力的收缩抑制材料，其中形成生片堆叠的步骤包括沿着第一陶瓷生片与第二陶瓷生片之间的边界界面制作收缩抑制材料的收缩抑制层从而使收缩抑制层暴露于腔体内周表面的底部。

在这种情况下，抑制了煅烧期间腔体底面部分端部产生的收缩应力，并且开裂不会发生。这可以制造出高度可靠的多层陶瓷衬底。

而且由于如上所述抑制了煅烧期间在腔体底面部分端部产生的收缩应力，所以无需如煅烧前压制生片堆叠步骤中所用那样及时和严格地限定弹性体的形状和性质。这可以减少压制步骤中的设备费用并且提高压制步骤的效率。

比较好的是，收缩抑制层作为收缩抑制垫暴露于腔体内周表面的整个四周。

比较好的是，收缩抑制垫的面积大于或等于第一陶瓷生片主表面面积的10％左右。或者，收缩抑制垫沿第一陶瓷生片与第二陶瓷生片之间界面形成于具有基本等同于第一陶瓷生片的平面形状的层。这使收缩抑制垫可靠地达到抑制收缩应力的效果。

比较好的是，收缩抑制垫的厚度小于或等于腔体深度的20％左右。这可以防止腔体侧壁部分发生不希望的变形。

比较好的是，收缩抑制垫包含玻璃成份，并且玻璃成份的软化温度小于或等于第一和第二陶瓷生片的收缩起始温度。

比较好的是，第一和第二陶瓷生片包含玻璃成份。在这种情况下，比较好的是第一和第二陶瓷生片中玻璃成份的含量小于收缩抑制垫中玻璃成份的含量。这可以容易地提供所需性质的收缩抑制垫。

比较好的是，收缩抑制垫内所含玻璃成份包括与第一和第二陶瓷生片内所含相同类型的玻璃成份。在这种情况下，更好的是收缩抑制垫所含玻璃成份与第一和第二陶瓷生片的相同。在这种情况下，可以提高煅烧后收缩抑制垫与第一和第二陶瓷生片之间界面的粘合强度。

本发明还可应用于利用所谓收缩抑制工艺制造多层陶瓷衬底的方法，它基本上防止生片堆叠在煅烧期间沿其主表面方向收缩。

比较好的是，多层陶瓷衬底制造方法进一步包含制备烧结温度大于第一和第二陶瓷生片内所含陶瓷材料的禁止收缩无机材料的步骤。在形成生片堆叠过程中，在形成开口以露出腔体孔的同时形成包含收缩阻止无机材料的收缩阻止层以沿片一堆叠方向覆盖生片堆叠的端面。在煅烧第一和第二生片堆叠所含陶瓷材料的条件下进行煅烧生片堆叠的步骤。