近几年，越来越需要具有更多功能、更高可靠性等的更小和更轻的 电子元件。因此，需要提高在衬底上安装元件的技术水平。提高衬底上 的安装技术的最典型和有效的方法是提高衬底上布线的密度。
为了响应对这种衬底的布线密度增加的需要，已经出现了通过层叠 其上印刷了导电膜等的多个生陶瓷片且通过加压和烧结此生陶瓷片制造 的多层陶瓷衬底。
为了减小多层陶瓷衬底自身的尺寸和厚度，在多层陶瓷衬底中形成 用于在其内安装电子元件的空腔是有效的。
然而，在这种具有空腔的多层陶瓷衬底中，由于获得多层陶瓷衬底 的制造工艺过程中进行的烧结步骤的结果，经常会降低空腔的底表面的 平整度。尤其是当空腔内具有台阶部分时，这种趋势更明显。随着这种 台阶部分的数量增加，问题更加严重。
在制造多层陶瓷衬底的烧结步骤中经常采用一种所谓的收缩减小工 艺。即，利用收缩减小工艺的多层陶瓷衬底制造方法中的烧结步骤在下 列状态中进行，其中设置包含无机粉末材料的收缩减小层，使其在通过 堆叠生陶瓷片而形成的生片堆层体的片堆叠方向覆盖两个端面，该无机 粉末材料在多个生陶瓷片中包含的陶瓷材料的烧结温度下不被烧结。在 这种收缩减小工艺中，在烧结步骤过程中，收缩减小层在主表面方向基 本上不收缩，从而抑制生陶瓷片。因此，所得到的多层陶瓷衬底不易于 出现非均匀变形。这样能够减小与多层陶瓷衬底共同设置的布线导体出 现不希望的变形和扭曲，从而有利于增加布线导体的密度。
然而，在具有空腔的多层陶瓷衬底中，难以发挥收缩减小层对空腔 的底面的抑制作用，通过仅采取收缩减小工艺，经常不能克服上述关于 空腔的底表面的平整度降低的问题。此外，当除了空腔以外的多层陶瓷 衬底部分的不希望的变形受到抑制时，空腔的底表面的平整度降低更值 得注意。
为了克服上述问题，例如，日本未审专利申请公开No.5-167253或 No.11-177238公开了在空腔的内部填充无机材料粉末或填充包含无机材 料粉末膏的情况下进行烧结的步骤，其中无机材料粉末在生陶瓷片中包 含的陶瓷材料的烧结温度下不会被烧结。然而，在此方法中，在烧结过 程中，在生陶瓷片和空腔中的无机材料粉末之间在片堆叠方向上会产生 收缩特性的差异。为此，空腔的周边易于开裂。当空腔内具有台阶部分 时，且随着这种台阶部分数量的增加，此问题越发严重。

据此，本发明的目的是提供一种能够克服上述问题的具有空腔的多 层陶瓷衬底的制造方法。
本发明涉及的多层陶瓷衬底的制造方法包含步骤：准备具有开口的 第一生陶瓷片和至少在与该开口对应的位置没有开口的第二生陶瓷片， 所述开口用于形成空腔；通过堆叠第一生陶瓷片和第二生陶瓷片制备具 有由该开口限定的空腔的生片堆叠体，使得空腔的腔口设置在生片堆叠 体的片堆叠方向的至少一个端面上；在片堆叠方向对生片堆叠体加压； 在烧结包含在第一和第二生陶瓷片中的陶瓷材料的温度下烧结该生片堆 叠体。为了解决上述技术问题，本发明的多层陶瓷衬底的制造方法包含 下列结构。
本发明的多层陶瓷衬底还包含制备包含无机材料粉末的收缩减小片 的步骤，该无机材料粉末在烧结生片堆叠体的步骤中不被烧结。
在制备生片堆叠体的步骤中，放置收缩减小片以便封闭空腔的腔口 且覆盖生片堆叠体的片堆叠方向的端面。
进行对生片堆叠体加压的步骤，以便压力作用在空腔的底表面上， 使得沿着限定空腔的腔口的边缘切割收缩减小片，将由收缩减小片的一 部分形成的收缩减小片块(sheet piece)置于空腔的底表面上。
结果，在其中收缩减小片块置于空腔的底表面上的状态下进行烧结 生片堆叠体的步骤。
最好是在烧结生片堆叠体之后除去收缩减小片块。
最好是进行对生片堆叠体加压的步骤，以便通过置于收缩减小片外 侧的弹性件给生片堆叠体加压。
最好是制备刚性板，此刚性板具有基本上等于或稍小于空腔的腔口 尺寸的开口，在刚性板置于弹性件和生片堆叠体之间的状态下进行对生 片堆叠体加压的步骤。可以将刚性板置于收缩减小片和弹性件之间，或 者置于生片堆叠体和收缩减小片之间。
最好是在生片堆叠体的制备步骤中，配置收缩减小片与生片堆叠体 的片堆叠方向的端面接触，在从收缩减小片除去收缩减小片块之后遗留 的收缩减小片的一部分留在生片堆叠体的片堆叠方向的端面上的状态下 进行烧结生片堆叠体的步骤。
最好是当仅在生片堆叠体的片堆叠方向的一个端面上形成了空腔 时，制备第二无机材料粉末，该无机材料粉末在烧结生片堆叠体的步骤 中不被烧结，当制备生片堆叠体时，设置包含第二无机材料粉末的收缩 减小层，使其覆盖生片堆叠体的与具有空腔的端面相对的端面。
可以制备第二无机材料粉末，该无机材料粉末在烧结生片堆叠体的 步骤中不被烧结，可以设置包含第二无机材料粉末且具有用于露出空腔 腔口的部分的收缩减小层，以便在生片堆叠体的制备步骤中覆盖生片堆 叠体的片堆叠方向的端面。 最好是第二无机材料粉末与包含在收缩减小片中的无机材料粉末相同。
最好是在烧结生片堆叠体之后除去收缩减小层。
将本发明应用于其中在空腔内至少具有一个台阶部分的情况尤其有 利，此台阶部分限定了比上面的腔口更小的腔口。在这种情况下，作为 对生片堆叠体加压的步骤的结果，仍然沿着台阶部分的边缘切割收缩减 小片，收缩减小片块仍然置于形成在台阶部分上的底表面上。
可以预先对收缩减小片进行处理，使得允许容易地在特定位置切割 收缩减小片。最好是预先在收缩减小片的特定位置形成穿孔。
通过下面参考附图对最佳实施例的描述，本发明的进一步的目的、 特征和优点将变得显而易见。

图1A-1C是依次说明根据本发明第一实施例包含在多层陶瓷衬底制 造方法中的典型步骤的截面图。
图2A-2C是依次说明根据本发明第二实施例包含在多层陶瓷衬底制 造方法中的典型步骤的截面图。
图3A-3B是依次说明根据本发明第三实施例包含在多层陶瓷衬底制 造方法中的典型步骤的截面图。

图1A-1C依次显示了根据本发明第一实施例包含在多层陶瓷衬底制 造方法中的典型步骤。
如图1A所示，制备具有开口2的第一生陶瓷片3，开口2形成空腔 1，制备至少在与开口2对应的位置没有开口，即在此实施例中没有开口 的第二生陶瓷片4。
通过利用已知的刮刀法或其它方法将浆料成型为片来形成第一和第 二生陶瓷片3和4，其中浆料是通过将陶瓷粉末分散在包含有机粘合剂 和有机溶剂的有机溶媒中制备的。
接着，通过堆叠第一生陶瓷片3和第二生陶瓷片4制备生片堆叠体 7。生片堆叠体7具有由开口2限定的空腔1，使得腔口6位于片堆叠方 向的至少一个端面上，即在此实施例中位于片堆叠方向的一个端面5上。
在图1A至1C中，没有示出对于将要得到的多层陶瓷衬底来说必须 的导电膜和布线导体，例如通孔导体。虽然第一和第二生陶瓷片3和4 中的每一个都显示为图1A至1C所示的单一结构，它们经常也可以由多 个堆叠的生陶瓷片构成。
同样如图1所示，制备包含无机材料粉末的收缩减小片8，此无机 材料粉末在包含在生陶瓷片3和4中的陶瓷材料的烧结温度下不会被烧 结。在上述制备生片堆叠体7的步骤中，放置收缩减小片8以便封闭空腔 1的腔口6，以覆盖生片堆叠体7的片堆叠方向的端面5。
如上所述，为了产生烧结温度差，包含在生陶瓷片3和4中的陶瓷 材料最好包含玻璃成份。包含在收缩减小片8中的无机材料粉末例如是 氧化铝粉末。
可以通过刮刀法或其它方法将膏体成型为片来制备收缩减小片8， 所述膏体是通过将上述无机材料粉末分散在包含有机粘合剂和有机溶剂 的有机溶媒中得到的。
接下来，如图1B所示，在片堆叠方向进行对生片堆叠体7加压的步 骤。在此步骤中，进行加压使得压力作用在空腔1的底表面9上。为此， 在此实施例中将弹性件10放置在收缩减小片8的外侧，通过弹性件10 对生片堆叠体7加压。
如图1B所示，在加压步骤过程中，弹性件10变形以便进入空腔1， 压力作用在空腔1的底表面9上。因此，压力可以作用在整个生片堆叠 体7上。
作为压力作用的结果，沿着限定腔口6的空腔1的边缘切开了收缩 减小片8。由收缩减小片8的一部分构成的收缩减小片块11设置在空腔 1的底表面9上，使得它们紧密接触，如图1B所示。
上述加压步骤也可以通过硬性加压进行，最好通过静水压进行。在 采用静水压的情况下，在袋(未示出)中真空包封收缩减小片8和弹性 件10，在此状态向其施加静水压。
由于收缩减小片8是通过将膏体成型为片而得到的，其中膏体是通 过将无机材料粉末分散在有机溶媒中得到的，因此可以容易地沿着空腔 1的腔口6的边缘切开。
根据需要，可以预先对收缩减小片8进行处理，使得在具体位置切 开更容易。例如，通过在收缩减小片8上与腔口6的边缘对应的位置， 即在图1A中由虚线12所示的位置形成穿孔，可以容易地沿着穿孔切开 收缩减小片8。也可以在收缩减小片8上形成V形槽来代替穿孔。
通过如此预先对收缩减小片8进行处理，使得在具体位置切开更容 易，不仅可以容易地在具体位置切开收缩减小片8，而且可以稳定地固 定切开位置。
例如，为了容易地在具体位置切开收缩减小片8，弹性件10可以配 置有象刀口形状的部分，代替对收缩减小片8的处理。
图1C示出了上述加压步骤完成之后的状态。在此状态，烧结生片堆 叠体7。在此烧结中，收缩减小片8的遗留部分放置在生片堆叠体7的 端面5上，收缩减小片块11放置在空腔1的底表面9上。由于在烧结步 骤中不烧结收缩减小片8的遗留部分和收缩减小片块11，因此它们基本 上不收缩。这样可以有效地减少在主表面方向生片堆叠体7的收缩，尤 其是，能够可靠地保持空腔1的底表面9的平整度。
这种烧结步骤完成之后，除去收缩减小片8的遗留部分和收缩减小 片块11。由于收缩减小片8的遗留部分和收缩减小片块11没有被烧结， 很容易将它们除去。
接下来，如果需要，将导电膜形成在外表面上，将电子元件(未示 出)插入空腔1中，建立电气连接，从而完成多层陶瓷衬底。
图2A至2C依次表示根据本发明第二实施例包含在多层陶瓷衬底制 造方法中的典型步骤。
图2A至2C所示的第二实施例与图1A至1C所示的第一实施例的显 著区别在于采用了所谓收缩减小工艺并且在空腔内部形成了多个台阶部 分。
首先，制备生片堆叠体15，如图2A所示。为了制备生片堆叠体15， 制备具有构成空腔16的开口17的第一生陶瓷片18、具有同样构成空腔 16的更小的开口19的第二生陶瓷片20和具有同样构成空腔16的更小 的开口21的第三生陶瓷片22，并且还制备没有开口的第四生陶瓷片23。
生陶瓷片18、20、22和23中的每一个可以是其中堆叠了多个生陶 瓷片的结构。
堆叠生陶瓷片18、20、22和23，从而形成空腔16，以便其腔口25 置于生片堆叠体15的片堆叠方向的一个端面24上。
制备有机材料粉末，这种有机材料粉末在生陶瓷片18、20、22和23 中包含的陶瓷材料的烧结温度下没有被烧结，即，在烧结生片堆叠体15 的过程中没有被烧结。形成包含无机材料粉末的收缩减小层27和28， 使其覆盖生片堆叠体15的片堆叠方向的端面24和26。
可以通过在生片堆叠体15的端面24和26上堆叠通过成型膏体而形 成的片来制备收缩减小层27和28，所述膏体是通过将上面的无机材料 粉末分散在有机溶媒中得到的。收缩减小层27之一具有通孔部分29， 从该通孔露出空腔16的腔口25。
包含在收缩减小层27和28中的无机材料粉末例如是氧化铝粉末。
作为例子，生片堆叠体15具有100mm×100mm的平面尺寸，1mm的厚 度。空腔16在由开口17所限定的部分具有3mm×3mm的平面尺寸和150μm 的厚度，在由开口19限定的部分具有2mm×2mm的平面尺寸和200μm的厚 度，在由开口21限定的部分具有1.5mm×1.5mm的平面尺寸和200μm的厚 度。收缩减小层27和28具有300μm至400μm的厚度。
如图2A所示，准备刚性板31，它具有基本上等于或稍小于空腔16 的腔口25的尺寸的开口30。例如，刚性板31由金属制成且具有大约10mm 的厚度。
同样如图2A所示，制备包含无机材料粉末的收缩减小片32，所述 无机材料粉末在烧结生片堆叠体15的步骤中不会被烧结。收缩减小片32 也可以通过与上述用于图1A至1C所示的收缩减小片8的方法类似的方 法形成，并且例如具有50μm至100μm的厚度。
接着，同样如图2A所示，将刚性板31放置在生片堆叠体15上，以 便形成具有收缩减小层27和28的叠层体，将收缩减小片32置于其上。
接下来，如图2B所示，在片堆叠方向进行对生片堆叠体15的加压 步骤，为了进行加压步骤，将弹性件33置于收缩减小片32的外侧，通 过弹性件33对生片堆叠体15加压。在该加压步骤中，弹性件33变形以 使压力作用在空腔16的底表面34上(参见图2A)。弹性件33也可以变 形，以使压力作用在形成在空腔16内部的台阶部分35上的底表面35(参 考图2A)上和形成在空腔16内的台阶部分37上的底表面38上(参见 图2A)。
结果，沿着限定开口25的边缘、限定比开口25小的开口19的台阶 部分35的边缘和限定更小开口21的台阶部分37的边缘切开收缩减小片 32。移动由收缩减小片32的部分形成的收缩减小片块39、40和41，以 便它们分别置于底表面34、38和36上。
在加压步骤，刚性板31的作用是允许沿着限定开口25的边缘容易 地切开收缩减小片32。刚性板31通过收缩减小层27作用在生片堆叠体 15的端面24上，以便确保端面24的平整度。
当在此加压步骤采用静水压时，将夹在收缩减小层27和28之间的 生片堆叠体15、刚性板31、收缩减小片32和弹性件33放入塑性包并真 空密封。将包含生片堆叠体15的真空密封结构放入静水压装置的桶中， 在例如60℃和500kgf/cm2下加压。
图2C示出了一种状态，其中在加压步骤之后已经除去了弹性件33 和刚性板31。当除去了刚性板31时，除了收缩减小片块39至41之外 的收缩减小片32的遗留部分与刚性板一起被除去。
接下来，在图2C所示的状态烧结生片堆叠体15。作为例子，在不 加压的时对生片堆叠体15在450℃进行四个小时的脱脂步骤和在900℃ 进行20分钟的主烧结步骤。由于在这种烧结步骤中基本上不烧结包含在 收缩减小层27和28中的无机材料粉末，因此收缩减小层27和28基本 上不收缩。因此，在烧结步骤中，生陶瓷片18、20、22和23仅在厚度 方向有实质上的收缩。通过收缩减小层27和28抑制且基本上避免了主 表面方向上的收缩。这样就能够减小堆叠体中由烧结生片堆叠体15而产 生的不希望的变形和扭曲。
由于在烧结步骤中基本上也不烧结包含在收缩减小片块39至41中 的无机材料粉末，因此收缩减小片块39至41基本上不收缩。因此，与 收缩减小片块39至41接触的空腔16的底表面34、38和36受到来自收 缩减小片块39至41的抑制力，防止了其收缩。结果，可以确保平整度。 空腔16的底表面34上的收缩减小片块39也起到减小空腔16的底表面 34的不平度的作用。
接下来，除去收缩减小片27和28以及收缩减小片块39至41。以 这种方式，可以在恰当的状态通过烧结生片堆叠体15得到所希望的多层 陶瓷衬底。
图3A和3B依次表示根据本发明第三实施例包含在多层陶瓷衬底制 造方法中的典型步骤。在这些附图中，没有示出进行加压步骤的状态。
与图2A至2C所示的第二实施例的方式类似，图3A和3B所示的第 三实施例也采用所谓的收缩减小工艺，但采用不同的收缩减小步骤。此 外，形成在空腔中的台阶部分的数量不同，这不是主要差别。
首先，制备生片堆叠体44，如图3A所示。制备具有构成空腔45的 相当大的开口46的第一生陶瓷片47和具有同样构成空腔45的相对小一 些的开口48的第二生陶瓷片49，以及制备没有开口的第三生陶瓷片50。 生陶瓷片47、49和50中的每一个可以由多个堆叠的生陶瓷片构成。通 过堆叠第一、第二和第三生陶瓷片47、49和50，制备具有空腔45的生 片堆叠体44，使得腔口52位于生片堆叠体44的片堆叠方向的一个端面 51上。
同样如图3A所示，制备收缩减小片53。通过基本上类似于上述收 缩减小片8或32的方法，得到具有基本上类似的成分的收缩减小片53。
制备具有开口54的刚性板55。刚性板55具有基本上类似于上述刚 性板31的结构。
放置收缩减小层57，以便覆盖与形成空腔45的侧面相对的生片堆 叠体44的端面56。收缩减小层57起着与上述收缩减小层27或28基本 上类似的功能，且具有基本上类似的成分。
然后在片堆叠方向对生片堆叠体44加压。在此加压步骤中，放置收 缩减小片53使其与生片堆叠体44的端面51接触，将刚性板55放置其 上。
尽管未示出，但在此加压步骤中也通过弹性件对生片堆叠体44加 压，使得压力作用在空腔45的底表面58上，如图1B或2B所示。
上述加压的结果是，沿着限定腔口52的边缘和空腔45中台阶部分 59的边缘切开收缩减小片53，其中台阶部分59限定了比腔口52更小的 腔口。如图3B所示，移动由收缩减小片53的切开部分形成的收缩减小 片块60和61，以便将它们置于空腔45的底表面58和在台阶部分59上 形成的底表面62上。
除了收缩减小片块60和61之外的收缩减小片53的部分63保留在 生片堆叠体44的端面51上。
在图3B所示的状态烧结生片堆叠体44。在此烧结步骤中，收缩减 小片53的遗留部分63具有与图2A至2C所示的第二实施例中的收缩减 小层27基本上类似的功能，且起着减小生陶瓷片47、49和50在主表面 方向上以及收缩减小层57收缩的作用。通过收缩减小片块60和61保持 了空腔45的底表面58和台阶部分59的底表面62的平整度。
在图3A和3B所示的第三实施例中，可以不用刚性板55进行加压步 骤。
上面已经参考所说明的实施例描述了本发明，应理解本发明并不限 于所公开的实施例。反之，本发明的目的是要覆盖包含在本发明的精神 和范围内的各种修改和等效的设置。
例如，在生陶瓷片4、23和50没有构成图1A至1C至图3A和3B所 示实施例中的空腔的开口时，它们也可以具有用于在与开口22、17、19、 21、46和48不对应的位置形成空腔的开口。在此情况下，例如，就形 成了具有在生片堆叠体的一个端面上设置的腔口的空腔和具有在另一个 端面上设置的腔口的空腔。在放置收缩减小层以便封闭空腔的腔口的状 态下进行加压步骤。
虽然每个图中仅示出了单个空腔1、16或45，也可以在一个生片堆 叠体的一个端面上形成多个空腔。
如上所述，当根据本发明烧结具有空腔的生片堆叠体时，由于在空 腔的底表面上放置了收缩减小片块，可以防止生片堆叠体在烧结过程中 在空腔底表面处的收缩。这样可以提供一种具有空腔的多层陶瓷衬底， 空腔中底表面的平整度高。
由于收缩减小片块不填充空腔，因此能够防止由于烧结过程中收缩 特性的差异而导致空腔的周边出现开裂。提高了多层陶瓷衬底的生产率， 增强了多层陶瓷衬底上布线的可靠性。
在下列状态下进行加压步骤，即放置收缩减小片使其封闭空腔的腔 口并且在片堆叠方向覆盖生片堆叠体的端面。通过加压步骤过程中施加 的一系列压力，沿着限定空腔的腔口的边缘切割收缩减小片，然后，由 收缩减小片的切开部分形成的收缩减小片块设置在了空腔的底表面上。 因此，可以在不进行用于对准收缩减小片块和空腔的特殊操作的情况下， 将收缩减小片块连续地和适当地定位在空腔的底表面上。这样可以简化 步骤且提高效率。
通过利用设置在收缩减小片外侧的弹性件给生片堆叠体加压，可以 使压力作用在空腔的底表面上。这样能够可靠地进行切割收缩减小片的 操作和将收缩减小片块定位到空腔的底表面上的操作。
通过在下列状态下进行加压步骤，即将具有开口的刚性板设置在弹 性件和生片堆叠体之间，刚性板具有尺寸基本上等于或稍小于空腔的腔 口的开口，可以在加压步骤过程中可靠地保持其上定位了生片堆叠体的 腔口的端面的平整度。
通过在生片堆叠体和收缩减小片之间放置刚性板，在加压步骤过程 中刚性板直接作用在收缩减小片的切割上，可以容易地切割收缩减小片。
在生片堆叠体的制造步骤中，在生片堆叠体的片堆叠方向上，放置 的收缩减小片与端面接触，而且当烧结生片堆叠体时，从收缩减小片除 去收缩减小片块之后保留下的收缩减小片部分留在了片堆叠方向的端面 上。这样能够减小烧结步骤中生片堆叠体的端面的收缩，可靠地保持端 面的平整度。
在上述情况下，通过放置收缩减小层使其覆盖生片堆叠体的与形成 了空腔的端面相对的端面，可以防止烧结过程中相对的端面的收缩，确 保其平整度。由于利用收缩减小片减小了生片堆叠体的一个端面的收缩， 并且利用收缩减小层减小了另一端面的收缩，得到的叠层陶瓷衬底不易 发生均匀变形。这样能够在多层陶瓷衬底的连接中设置的布线导体中减 少不希望的变形和扭曲，从而有利地提高了布线导体地密度。
当制造生片堆叠体时，在设置收缩减小层以便覆盖生片堆叠体的片 堆叠方向上的两个端面的情况下，同样实现了上述优点。
当提供收缩减小层时，和当包含在收缩减小层中的无机材料粉末和 包含在收缩减小片中的无机材料粉末相同时，当执行本发明的多层陶瓷 衬底的制造方法时，可以减少要处理的材料种类。这样可以节约成本， 避免复杂的材料管理。
在应用本发明的多层陶瓷衬底中，即使当空腔内具有至少一个台阶 部分时，此台阶部分限定了比空腔的腔口更小的腔口，也可以沿着台阶 部分的边缘切开收缩减小片，并且作为对生片堆叠体加压步骤的结果， 也可以将收缩减小片块置于形成在台阶部分的底表面上。据此，将本发 明应用于具有空腔的多层陶瓷层的制造方法尤其有利，其中空腔内至少 具有一个台阶部分。
当预先对收缩减小片进行处理，使其在特定位置易于切割，例如， 预先在其内形成穿孔时，可以在加压步骤中容易地切割收缩减小片，并 且可以稳定地设定收缩减小片的切割位置。