多層陶瓷基板及其制造方法
【專利說明】
[0001] 本發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/JP2009/057896,國際申請日為2009年4月 21日，進入中國國家階段的申請?zhí)枮?00980117809. X，名稱為"多層陶瓷基板及其制造方 法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及多層陶瓷基板及其制造方法，尤其涉及為了提高具有空腔的多層陶瓷 基板的強度而進行的改進。
【背景技術(shù)】
[0003] 作為本發(fā)明所感興趣的多層陶瓷基板的制造方法，例如有日本專利特開 2003-273513號公報（專利文獻1)中記載的方法。專利文獻1中，欲采用所謂的無收縮工藝 來制造帶空腔的多層陶瓷基板時，在外側(cè)約束層所產(chǎn)生的收縮抑制作用較弱的遠離空腔開 口端的位置處會產(chǎn)生較高程度的收縮，空腔可能會發(fā)生不期望的變形這樣的問題，為解決 該問題，沿著將要成為多層陶瓷基板的生層疊體的位于已形成空腔的部分的陶瓷生坯層， 形成包含收縮抑制用無機材料粉末的層間約束層，并同時在用包含收縮抑制用無機材料粉 末的外側(cè)約束層夾住生層疊體的狀態(tài)下實施燒成工序。
[0004] 通過上述專利文獻1中記載的制造方法，在燒成工序中，除了外側(cè)約束層所產(chǎn)生 的收縮抑制作用以外，層間約束層所產(chǎn)生的收縮抑制作用也發(fā)揮作用，可使陶瓷生坯層的 朝向主面方向的收縮實質(zhì)上不產(chǎn)生，并且可獲得在空腔處不會發(fā)生不期望的變形的多層陶 瓷基板。
[0005] 然而，在具有空腔的多層陶瓷基板中，存在規(guī)定空腔的底面的底壁部容易破損的 問題。
[0006] 隨著使用多層陶瓷基板的電子設(shè)備的小型化，要求多層陶瓷基板薄型化。因此，特 別是對于具有空腔的多層陶瓷基板，空腔中所要收納的安裝元器件的尺寸固定時，有時必 須使底壁部變薄以實現(xiàn)多層陶瓷基板的薄型化?；蛘?，為了在空腔中收納各種尺寸和形狀 的安裝元器件而必須提高規(guī)定空腔的周面的周壁部的高度時，需要與周壁部的高度的提高 量相對應(yīng)地使底壁部進一步變薄。該狀況的結(jié)果是底壁部容易破損，該破損的抑制成為一 大問題。
[0007] 此外，具有空腔的多層陶瓷基板的厚度并不一致，在規(guī)定空腔的底面的底壁部處 較薄，在規(guī)定空腔的周面的周壁部處較厚，因此本就容易因燒成而產(chǎn)生翹曲等不期望的變 形。此時，根據(jù)底壁部的厚度和周壁部的高度之間的關(guān)系，可能會更為顯著地產(chǎn)生翹曲等變 形。因此，若欲抑制翹曲等變形，則可能會限制多層陶瓷基板的設(shè)計的自由度。
[0008] 專利文獻1 :日本專利特開2003-273513號公報
[0009] 發(fā)明的揭示
[0010] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在規(guī)定空腔的底面的底壁部處不易發(fā)生破損的 多層陶瓷基板及其制造方法。
[0011] 本發(fā)明的更為特定的目的在于提供一種不僅能如上所述使空腔的底壁部不易破 損還可抑制翹曲等不期望的變形的多層陶瓷基板及其制造方法。
[0012] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明首先提供一種多層陶瓷基板，該多層陶瓷基板是包 括由具有空腔形成用通孔的第一陶瓷層構(gòu)成的周壁部和由不具有空腔形成用通孔的第二 陶瓷層構(gòu)成的底壁部的、帶空腔的多層陶瓷基板，其特征在于，在底壁部配置有包括熱膨脹 系數(shù)相對較高的高熱膨脹系數(shù)層和熱膨脹系數(shù)相對較低的低熱膨脹系數(shù)層在內(nèi)的至少2 種陶瓷層作為所述第二陶瓷層，且形成高熱膨脹系數(shù)層的至少一部分被第一低熱膨脹系數(shù) 層和第二低熱膨脹系數(shù)層夾住的層疊結(jié)構(gòu)。
[0013] 在本發(fā)明的多層陶瓷基板中，較好是底壁部的朝向外側(cè)的面由第一低熱膨脹系數(shù) 層形成，底壁部的與周壁部相接的面由第二低熱膨脹系數(shù)層形成。
[0014] 上述情況下，更好是在周壁部配置有具有比第二低熱膨脹系數(shù)層高的熱膨脹系數(shù) 的高熱膨脹系數(shù)層，并且在其最外層配置有熱膨脹系數(shù)相對較低的第三低熱膨脹系數(shù)層。
[0015] 此外，上述實施方式中，較好是底壁部還包括以與第二低熱膨脹系數(shù)層接觸的狀 態(tài)配置的第一層間約束層作為第二陶瓷層。這里，第一層間約束層包含在能使低熱膨脹系 數(shù)層所含的陶瓷材料燒結(jié)的燒成條件下實質(zhì)上不燒結(jié)的無機材料粉末，且處于無機材料粉 末因低熱膨脹系數(shù)層所包含的材料的浸透而固化的狀態(tài)。但是，第一層間約束層并不限于 被低熱膨脹系數(shù)層夾住。
[0016] 本發(fā)明的多層陶瓷基板中，較好是周壁部還包括沿著該周壁部的與底壁部相接的 面配置的第二層間約束層作為第一陶瓷層。這里，第二層間約束層包含在能使低熱膨脹系 數(shù)層所含的陶瓷材料燒結(jié)的燒成條件下實質(zhì)上不燒結(jié)的無機材料粉末，且處于無機材料粉 末因低熱膨脹系數(shù)層所包含的材料的浸透而固化的狀態(tài)。
[0017] 上述實施方式中，較好是規(guī)定第二層間約束層所具有的空腔形成用通孔的內(nèi)周緣 不位于比周壁部的規(guī)定與第二層間約束層相接的第一陶瓷層所具有的空腔形成用通孔的 內(nèi)周緣更靠外側(cè)的位置，且規(guī)定第二層間約束層所具有的空腔形成用通孔的內(nèi)周緣的至少 一部分位于比周壁部的規(guī)定與第二層間約束層相接的第一陶瓷層所具有的空腔形成用通 孔的內(nèi)周緣更靠內(nèi)側(cè)的位置。
[0018] 本發(fā)明還提供一種多層陶瓷基板的制造方法，該多層陶瓷基板包括由具有空腔形 成用通孔的第一陶瓷層構(gòu)成的周壁部和由不具有空腔形成用通孔的第二陶瓷層構(gòu)成的底 壁部，在底壁部配置有包括熱膨脹系數(shù)相對較高的高熱膨脹系數(shù)層和熱膨脹系數(shù)相對較低 的低熱膨脹系數(shù)層在內(nèi)的至少2種陶瓷層作為所述第二陶瓷層，且形成高熱膨脹系數(shù)層的 至少一部分被第一低熱膨脹系數(shù)層和第二低熱膨脹系數(shù)層夾住的層疊結(jié)構(gòu)。
[0019] 本發(fā)明的多層陶瓷基板的制造方法的特征在于，包括：準備第一陶瓷生坯層的工 序，該第一陶瓷生坯層是將要通過燒成成為所述第一陶瓷層的層，包含低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料， 具有所述空腔形成用通孔；作為將要通過燒成成為所述第二陶瓷層的第二陶瓷生坯層，分 別準備包含低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料的將要成為所述高熱膨脹系數(shù)層的高熱膨脹系數(shù)生坯層、包 含低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料的將要成為所述第一低熱膨脹系數(shù)層的第一低熱膨脹系數(shù)生坯層、包 含低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料的將要成為所述第二低熱膨脹系數(shù)層的第二低熱膨脹系數(shù)生坯層的 工序；制作復(fù)合層疊體的工序，該復(fù)合層疊體包括將所述第一陶瓷生坯層和所述第二陶瓷 生坯層層疊而成的生層疊體以及配置在該生層疊體的兩個主面上的外側(cè)約束層，該外側(cè)約 束層包含在能使所述低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)的燒成條件下實質(zhì)上不燒結(jié)的無機材料粉末； 將該復(fù)合層疊體在低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)的燒成條件下燒成的燒成工序；以及將外側(cè)約束 層從復(fù)合層疊體除去的工序。
[0020] 本發(fā)明的制造方法較好是用于制造底壁部的朝向外側(cè)的面由第一低熱膨脹系數(shù) 層形成、底壁部的與周壁部相接的面由第二低熱膨脹系數(shù)層形成的多層陶瓷基板。此時，較 好是生層疊體還包括以與第二低熱膨脹系數(shù)生坯層接觸的狀態(tài)配置的第一層間約束層作 為第二陶瓷生坯層。該第一層間約束層包含在能使低溫?zé)Y(jié)陶瓷材料燒結(jié)的燒成條件下實 質(zhì)上不燒結(jié)的無機材料粉末，經(jīng)燒成工序后處于無機材料粉末因低熱膨脹系數(shù)生坯層所包 含的材料的浸透而固化的狀態(tài)。
[0021] 此外，在本發(fā)明的制造方法中，較好是生層疊體還包括沿著多層陶瓷基板的周壁 部的與底壁部相接的面配置的第二層間約束層作為第一陶瓷生坯層。此時，第二層間約束 層包含在能使低熱膨脹系數(shù)層所包含的陶瓷材料燒結(jié)的燒成條件下實質(zhì)上不燒結(jié)的無機 材料粉末，經(jīng)燒成工序后處于無機材料粉末因低熱膨脹系數(shù)層所包含的材料的浸透而固化 的狀態(tài)。
[0022] 上述實施方式中，更好是在生層疊體中，第二層間約束層所具有的空腔形成用通 孔比周壁部的與第二層間約束層相接的第一陶瓷生坯層所具有的空腔形成用通孔小。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，因為在空腔的底壁部形成了高熱膨脹系數(shù)層的至少一部分被第一低 熱膨脹系數(shù)層和第二低熱膨脹系數(shù)層夾住的層疊結(jié)構(gòu)，所以在燒成后的冷卻過程中，在第 一低熱膨脹系數(shù)層和第二低熱膨脹系數(shù)層中產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。其結(jié)果是，可提高底壁部處的 強度，可使底壁部處不易發(fā)生破損。
[0024] 特別是如果底壁部的朝向外側(cè)的面由第一低熱膨脹系數(shù)層形成，底壁部的與周壁 部相接的面由第二低熱膨脹系數(shù)層形成，則第一低熱膨