專利名稱：制造復(fù)合式無(wú)源元件的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明系關(guān)于一種制造以陶瓷或玻璃作為基板且以厚膜封裝技術(shù)進(jìn)行包裝的薄膜復(fù)合式無(wú)源元件的方法。
Mandai等在美國(guó)專利第5,495,387號(hào)中揭示一種以厚膜方法制造的RC陣列，如

圖1所示，其系由多個(gè)陶瓷薄片所形成的薄層狀陶瓷體塊11，在此陶瓷體塊11的內(nèi)部形成多對(duì)彼此相對(duì)且分別位于不同薄片上的兩個(gè)電容電極(未圖示)，且于溫度1200～1300℃之間進(jìn)行燒結(jié)，以形成陶瓷體塊11。然后，在陶瓷體塊11的表面12上再分別形成第一端電極15、第二端電極16、接地電極17及多個(gè)電阻18，且第一端電極1 5連接至各電容的一電極，各電阻18的一端連接至第一端電極15、各電阻18的另一端連接至第二端電極16，各電容的另一電極共同連接至接地電極17。且由上述的多個(gè)電容、多個(gè)電阻18、第一端電極15、第二端電極17及接地電極18共同構(gòu)成RC陣列。最后，再以傳統(tǒng)的厚膜封裝技術(shù)加以封裝，就完成了厚膜RC復(fù)合元件的制造。
上述的RC復(fù)合元件的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品價(jià)格低。但其缺點(diǎn)是由于制造過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)1000℃以上的高溫?zé)Y(jié)，故產(chǎn)品的穩(wěn)定性不高，即良品率不佳。另外，通常還存在被采用的各種材料間的搭配問(wèn)題及元件體積不易小型化的問(wèn)題。
另一方面，采用薄膜制造技術(shù)來(lái)制造RC復(fù)合元件的方法見之于美國(guó)專利第5,355,014號(hào)。其中，系采用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)在硅基板之上分別形成具有肖特基二極管(Schottky Diode)的RC網(wǎng)路。之后，以IC封裝技術(shù)進(jìn)行包裝。通常，此種傳統(tǒng)的封裝技術(shù)分成晶圓研磨、晶圓切割、晶粒粘著、焊線，封膠，蓋印(marking)，引線完成(lead finish)，焊線(trim/form)、及包裝等步驟。
經(jīng)由此方法所制成的RC復(fù)合元件具有小型化及良率高的優(yōu)點(diǎn)。但是，其缺點(diǎn)是此類產(chǎn)品的價(jià)格遠(yuǎn)高于同等的厚膜式復(fù)合無(wú)源元件，因?yàn)楸∧な綇?fù)合無(wú)源元件的封裝過(guò)程復(fù)雜，特別是在焊線步驟中需要采用金作焊線，更使這類元件的價(jià)格居高不下。
有鑒于此，本發(fā)明提出一種在陶瓷或玻璃等高硬度的基板上制造薄膜復(fù)合式無(wú)源元件且以厚膜封裝技術(shù)進(jìn)行包裝的方法，以解決上述問(wèn)題。
依照本發(fā)明的方法，包括如下步驟第一步驟，形成以陶瓷或玻璃作為材料的基板，并采用上釉或研磨拋光等方式對(duì)此陶瓷或玻璃基板進(jìn)行平坦化處理；第二步驟，在此陶瓷或玻璃基板上以半導(dǎo)體制造過(guò)程的方法形成所需要的復(fù)合式無(wú)源元件，此復(fù)合式無(wú)源元件包括RC陣列元件、LC陣列元件及RLC陣列元件等等；第三步驟，利用厚膜封裝的方法，對(duì)所形成的此復(fù)合式無(wú)源元件進(jìn)行封裝，得到成品化的復(fù)合式無(wú)源元件。
利用以上的方法所制造的復(fù)合式無(wú)源元件具有體積小，生產(chǎn)良品率高且生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
圖4為各個(gè)電阻R及電容C的位置的示意圖。符號(hào)說(shuō)明R電阻C電容1接地端2第一電極端3第二電極端10陶瓷或玻璃基板20電阻層201電阻區(qū)域30第一金屬導(dǎo)電層40介電層401電介質(zhì)區(qū)域50第二金屬導(dǎo)電層501第一電極區(qū)域502接地區(qū)域503第二電極區(qū)域圖2是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的RC陣列的一個(gè)例子的電路圖，圖2為一L型電路結(jié)構(gòu)，共有四組電阻R及電容C相串聯(lián)的電路分支，節(jié)點(diǎn)1、2及3分別為接地端、第一電極端及第二電極端。圖3A至3D表示依制造過(guò)程前后順序，圖2的RC陣列沿其縱方向的剖面圖。圖3B′至3C′表示依制造過(guò)程前后順序，圖2的RC陣列在各個(gè)制造過(guò)程中的俯視圖。圖3D′表示成品化的晶粒側(cè)視圖。圖4為各個(gè)電阻R及電容C的位置的示意圖。
形成厚度約為0.3至1.2mm的陶瓷或玻璃基板10，以陶瓷或玻璃基板取代傳統(tǒng)的硅基板的原因是陶瓷或玻璃材料的強(qiáng)度遠(yuǎn)勝于硅，因此有利于下述的封裝制造過(guò)程。例如，可采用Al2O3或AlN等材料作為陶瓷基板，而作為玻璃基板的材料有一般玻璃及硬玻璃等。之后，采用上釉或研磨拋光等方式對(duì)陶瓷或玻璃材料進(jìn)行平坦化處理。
接著，如圖3A所示，以濺鍍或蒸鍍的方法，在所形成的陶瓷或玻璃基板的整個(gè)表面上形成一層厚度約為200A至2000A的電阻層20，其材料為TaN、Ta3Al2及NiCr等。然后，再以濺鍍或蒸鍍的方法，在電阻層20之上形成厚度約為500A至3000A的第一金屬導(dǎo)電層30，接下來(lái)，借由光刻(photolithography)及蝕刻技術(shù)，對(duì)金屬導(dǎo)電層30進(jìn)行蝕刻，得到第一金屬導(dǎo)電層30的圖案，如圖3A所示，其中，201為所曝露出的電阻區(qū)域，緊接著，以另一道光罩對(duì)電阻區(qū)域201進(jìn)行光刻及蝕刻，以形成所需要的電阻圖案。在本例中，所形成的電阻圖案為直線電阻R，如圖4所示。
在上述制造過(guò)程中，亦可先形成電阻層20，蝕刻出電阻圖案，再覆蓋第一金屬導(dǎo)電層30，蝕刻出的第一金屬導(dǎo)電層的圖案作為電阻的兩個(gè)電極區(qū)域。
接著，如圖3B所示，以濺鍍或CVD的方法，在整個(gè)表面上形成一層厚度約為340A至3000A的介電層40，以作為電容的電介質(zhì)，其材料為Ta2O5、SiO2或Al2O3等。然后，借由光刻及蝕刻技術(shù)，蝕刻出電容的電介質(zhì)區(qū)域401。
再接著，以濺鍍或蒸鍍的方法，在整個(gè)表面上形成第二層金屬導(dǎo)電層50，其系由導(dǎo)電性良好的Al及Cu等材料。然后，借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成如圖3B所示的圖案。其中，區(qū)域501對(duì)應(yīng)于第一電極端，區(qū)域502對(duì)應(yīng)于接地端，區(qū)域503對(duì)應(yīng)于第二電極端，于此時(shí)，其俯視圖如圖3B′所示。由區(qū)域502、區(qū)域503以及電介質(zhì)區(qū)域401共同構(gòu)成電容，如圖4所示。之后，在400℃至500℃的溫度內(nèi)對(duì)晶片進(jìn)行20分鐘的回火處理，以消除應(yīng)力。
至此，形成各個(gè)電阻、電容、接地端、第一電極端、第二電極端及其配線。
然后，采用激光修正技術(shù)，對(duì)晶片進(jìn)行電阻值的修正，以將電阻值往上修整至所需的精確度。
之后，對(duì)晶片進(jìn)行電阻及電容的電特性量測(cè)。接下來(lái)，采用厚膜的方法對(duì)所形成的晶粒進(jìn)行封裝。
如圖3C所示，利用網(wǎng)版印刷技術(shù)，將一層由樹脂等材料構(gòu)成的保護(hù)層(passivation)60印制在晶粒表面上，于此時(shí)，其俯視圖如圖3C′所示，使除了兩個(gè)接地端、四個(gè)第一電極及四個(gè)第二電極之外的其他表面部分皆被保護(hù)層60覆蓋，接著在約200℃溫度下進(jìn)行干燥。此兩個(gè)接地端對(duì)應(yīng)于圖2中的節(jié)點(diǎn)1、四個(gè)第一電極對(duì)應(yīng)于圖2中的節(jié)點(diǎn)2及四個(gè)第二電極對(duì)應(yīng)于圖2中的節(jié)點(diǎn)3，其皆作為晶粒引出端。
然后，同樣利用網(wǎng)版印刷技術(shù)，在保護(hù)層60之上印制表示其元件參數(shù)的文字層70，此文字層亦經(jīng)過(guò)約200℃的低溫干燥處理。
在文字層70的干燥之后，對(duì)晶片進(jìn)行裂片處理，其中包含二次分割，第一次分割將晶片變成條狀，第二次分割之后，將得到包含每一RC陣列的各個(gè)晶粒。
接著，如圖3D所示，再利用網(wǎng)片印刷技術(shù)制作端電極80，端電極80主要系由銀構(gòu)成，這些端電極分別與晶粒引出端連接，且從晶粒的上表面經(jīng)由各側(cè)面，延伸至晶粒的底面。然后，在260℃以下進(jìn)行低溫硬化處理。
之后，再在這些端電極之上電鍍一層金屬90，如Ni或Cu等，以得到有利于后續(xù)SMT著裝的焊接特性。至此得到上述L型RC陣列的成品，此時(shí)的晶粒側(cè)視圖如圖3D′所示。
最后，對(duì)所形成的成品進(jìn)行電阻及電容特性的全面檢測(cè)，以及包裝。
以上為L(zhǎng)型復(fù)合式RC元件的整個(gè)制造過(guò)程。對(duì)于其他類型例如π型復(fù)合式RC元件，其制造過(guò)程步驟與L型復(fù)合式RC元件完全相同，所不同的是在各步驟中形成的圖案。
顯然，在上述具體的實(shí)施例僅為了易于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而并非將本發(fā)明狹義地限制于此實(shí)施例。
例如，可將上述的方法應(yīng)用于制造LC(電感及電容)復(fù)合式元件。其差別在于制造LC復(fù)合元件時(shí)，不形成電阻層20，而是在金屬導(dǎo)電層30中直接形成所需要的電感圖案，除此之外，其余的制造過(guò)程皆與上述制造RC復(fù)合元件類似。
又例如，亦可以將上述的方法應(yīng)用于制造RCL(電阻、電容及電感)復(fù)合式元件。在制造RCL復(fù)合元件時(shí)，是在金屬導(dǎo)電層30中再形成所需要的電感圖案，除此之外，其余的制造過(guò)程皆與上述制造RC復(fù)合元件類似。
可見，在不超出本發(fā)明的精神及以下權(quán)利要求范圍的情況，可以將上述的方法應(yīng)用于各種復(fù)合式無(wú)源元件。
權(quán)利要求
1.一種制造復(fù)合式RC元件的方法，包含如下步驟第一步驟，形成絕緣材料的基板，且對(duì)該基板進(jìn)行平坦化處理；第二步驟，在該陶瓷或玻璃基板上形成該復(fù)合式RC元件，該第二步驟包含如下子步驟形成一電阻層及一第一金屬導(dǎo)電層的子步驟，系以濺鍍或蒸鍍的技術(shù)在該基板上依序形成一電阻層及一第一金屬導(dǎo)電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，在該電阻層中形成作為電阻的圖案，且在該第一金屬導(dǎo)電層中形成作為電阻的兩個(gè)電極的圖案；形成一介電層的子步驟，系以濺鍍或CVD的技術(shù)在該第一金屬導(dǎo)電層之上形成一介電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成該電介質(zhì)的圖案；形成一第二金屬導(dǎo)電層的子步驟，系以濺鍍或蒸鍍的技術(shù)在該介電層之上形成第二金屬導(dǎo)電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成該第二金屬導(dǎo)電層的圖案；第三步驟，采用厚膜封裝的方式進(jìn)行封裝，該第三步驟具有如下子步驟印制保護(hù)層的子步驟，系利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在晶粒表面之上印制保護(hù)層且進(jìn)行干燥；印制文字的子步驟，系利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在保護(hù)層之上印制文字層且進(jìn)行干燥；裂片的子步驟，系進(jìn)行裂片處理以得到各個(gè)晶粒，此晶粒即為該復(fù)合式RC元件；端銀的子步驟，系制作端電極且進(jìn)行干燥；電鍍的子步驟，系進(jìn)行電鍍處理；電特性檢測(cè)的子步驟，系對(duì)所形成的該復(fù)合式RC元件進(jìn)行電特性的全面檢測(cè)；包裝的子步驟，系對(duì)所形成的該復(fù)合式RC元件進(jìn)行包裝。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在形成該第二金屬導(dǎo)電層的子步驟之后，加上如下子步驟回火處理的子步驟，系對(duì)所形成的晶片進(jìn)行回火處理，以消除應(yīng)力；激光修正的子步驟，系采用激光修正技術(shù)對(duì)晶片進(jìn)行電阻值的修正；電特性量測(cè)的子步驟，系對(duì)晶片進(jìn)行電阻及電容的電特性量測(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，該平坦化處理的方式為上釉或研磨拋光。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，該基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，該基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料構(gòu)成。
6.一種制造復(fù)合式LC元件的方法，包含如下步驟第一步驟，形成絕緣材料的基板，且對(duì)該基板進(jìn)行平坦化處理；第二步驟，在該陶瓷或玻璃基板上形成該復(fù)合式LC元件，該第二步驟包含如下子步驟形成一第一金屬導(dǎo)電層的子步驟，系以濺鍍或蒸鍍的技術(shù)在該基板上形成一第一金屬導(dǎo)電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，在該第一金屬導(dǎo)電層中形成作為電感的圖案；形成一介電層的子步驟，系以濺鍍或CVD的技術(shù)在該第一金屬導(dǎo)電層之上形成一介電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成該電介質(zhì)的圖案；形成一第二金屬導(dǎo)電層的子步驟，系以濺鍍或蒸鍍的技術(shù)在該介電層之上形成第二金屬導(dǎo)電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成該第二金屬導(dǎo)電層的圖案；第三步驟，采用厚膜封裝的方式進(jìn)行封裝，該第三步驟具有如下子步驟印制保護(hù)層的子步驟，系利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在晶粒表面之上印制保護(hù)層且進(jìn)行干燥；印制文字的子步驟，系利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在保護(hù)層之上印制文字層且進(jìn)行干燥；裂片的子步驟，系進(jìn)行裂片處理以得到各個(gè)晶粒，此晶粒即為該復(fù)合式RC元件；端銀的子步驟，系制作端電極且進(jìn)行干燥；電鍍的子步驟，系進(jìn)行電鍍處理；電特性檢測(cè)的子步驟，系對(duì)所形成的該復(fù)合式LC元件進(jìn)行電特性的全面檢測(cè)；包裝的子步驟，系對(duì)所形成的該復(fù)合式LC元件進(jìn)行包裝。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在形成該第二金屬導(dǎo)電層的子步驟之后，加上如下子步驟回火處理的子步驟，系對(duì)所形成的晶片進(jìn)行回火處理，以消除應(yīng)力；激光修正的子步驟，系采用激光修正技術(shù)對(duì)晶片進(jìn)行電阻值的修正；電特性量測(cè)的子步驟，系對(duì)晶片進(jìn)行電阻及電容的電特性量測(cè)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，此平坦化處理的方式為上釉或研磨拋光。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料構(gòu)成。
11.一種制造復(fù)合式RLC元件的方法，包含如下步驟第一步驟，形成絕緣材料的基板，且對(duì)該基板進(jìn)行平坦化處理；第二步驟，在該陶瓷或玻璃基板上形成該復(fù)合式RLC元件，該第二步驟包含如下子步驟形成一電阻層及一第一金屬導(dǎo)電層的子步驟，系以濺鍍或蒸鍍的技術(shù)依序在該基板上形成一電阻層及一第一金屬導(dǎo)電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，在該電阻層中形成作為電阻的圖案，且在該第一金屬導(dǎo)電層中分別形成作為電阻的兩個(gè)電極及作為電感的圖案；形成一介電層的子步驟，系以濺鍍或CVD的技術(shù)在該第一金屬導(dǎo)電層之上形成一介電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成該電介質(zhì)的圖案；形成一第一金屬導(dǎo)電層的子步驟，系以濺鍍或蒸鍍的技術(shù)在該介電層之上形成第二金屬導(dǎo)電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成該第二金屬導(dǎo)電層的圖案；第三步驟，采用厚膜封裝的方式進(jìn)行封裝，該第三步驟具有如下子步驟印制保護(hù)層的子步驟，系利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在晶粒表面之上印制保護(hù)層且進(jìn)行干燥；印制文字層的子步驟，系利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在保護(hù)層之上印制文字層且進(jìn)行干燥；裂片的子步驟，系進(jìn)行裂片處理以得到各個(gè)晶粒，此晶粒即為該復(fù)合式RLC元件；端銀的子步驟，系制作端電極且進(jìn)行干燥；電鍍的子步驟，系進(jìn)行電鍍處理；電特性檢測(cè)的子步驟，系對(duì)所形成的該復(fù)合式RLC元件進(jìn)行電特性的全面檢測(cè)；包裝的子步驟，系對(duì)所形成的該復(fù)合式RLC元件進(jìn)行包裝。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，在形成該第二金屬導(dǎo)電層的子步驟之后，加上如下子步驟回火處理的子步驟，系對(duì)所形成的晶片進(jìn)行回火處理，以消除應(yīng)力；激光修正的子步驟，系采用激光修正技術(shù)對(duì)晶片進(jìn)行電阻值的修正；電特性量測(cè)的子步驟，系對(duì)晶片進(jìn)行電阻及電容的電特性量測(cè)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，此平坦化處理的方式為上釉或研磨拋光。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，該基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料構(gòu)成。
16.一種制造復(fù)合式RC元件的方法，包含如下步驟第一步驟，形成絕緣材料的基板，且對(duì)該基板進(jìn)行平坦化處理；第二步驟，在該陶瓷或玻璃基板上形成該復(fù)合式RC元件，包含如下子步驟形成一電阻層及一第一金屬導(dǎo)電層的子步驟，以濺鍍或蒸鍍的方法且借由光刻及蝕刻技術(shù)，在該陶瓷或玻璃基板的整個(gè)表面上依序地形成一層電阻層及第一金屬導(dǎo)電層，且分別蝕刻此電阻層及此第一金屬導(dǎo)電層，各個(gè)電阻圖案作為多個(gè)電阻，且以所形成的該第一金屬導(dǎo)電層的圖案作為該多個(gè)電阻的兩個(gè)電極區(qū)域；形成一介電層的子步驟，以濺鍍或CVD的方法，在該第一金屬導(dǎo)電層之整個(gè)表面上形成一介電層，且借由光刻及蝕刻技術(shù)，蝕刻出多個(gè)電容的電介質(zhì)區(qū)域，且露出此多個(gè)電阻的此兩個(gè)電極區(qū)域；形成一第二金屬導(dǎo)電層的子步驟，以濺鍍或蒸鍍的方法，在整個(gè)表面上形成第二金屬導(dǎo)電層，其系由導(dǎo)電性良好的Al及Cu等材料構(gòu)成。再借由光刻及蝕刻技術(shù)，形成與此多個(gè)電阻的兩個(gè)電極相連接的第一電極區(qū)域及第二電極區(qū)域，此第二電極區(qū)域亦作為此多個(gè)電容的下電極，且同時(shí)形成一接地區(qū)域，此接地區(qū)域亦作為此多個(gè)電容的上電極；回火的子步驟，對(duì)所形成的晶片進(jìn)行回火處理，以消除應(yīng)力，且采用激光修正技術(shù)，對(duì)晶片進(jìn)行電阻值的修正，以將電阻值往上修整至所需的精確度；電特性量測(cè)的子步驟，對(duì)晶片進(jìn)行電阻及電容的電特性量測(cè)；第三步驟，采用厚膜封裝的方式對(duì)所形成的晶粒進(jìn)行封裝，該第三步驟具有如下子步驟印制保護(hù)層的子步驟，利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在晶粒表面之上印制保護(hù)層且進(jìn)行干燥；印制文字的子步驟，利用網(wǎng)版印刷技術(shù)在保護(hù)層之上印制文字層且進(jìn)行干燥；裂片處理的子步驟，進(jìn)行裂片處理，以得到各個(gè)包含一復(fù)合式RC元件的晶粒；端銀的子步驟，制作端電極；電鍍處理的子步驟，進(jìn)行電鍍處理；電特性全面檢測(cè)的子步驟，對(duì)所形成的該復(fù)合式RC元件進(jìn)行電特性的全面檢測(cè)；包裝的子步驟，對(duì)所形成的該復(fù)合式RC元件進(jìn)行包裝。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，此平坦化處理的方式為上釉或研磨拋光等。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，該基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，該基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提出一種在陶瓷或玻璃基板上制造薄膜復(fù)合式無(wú)源元件且以厚膜封裝技術(shù)加以包裝的方法。包含如下步驟:第一,形成以陶瓷或玻璃作為材料的基板,并采用上釉或研磨拋光等方式對(duì)其進(jìn)行平坦化處理;第二,在其上以半導(dǎo)體制造過(guò)程的方法形成所需要的復(fù)合式無(wú)源元件,此復(fù)合式無(wú)源元件包括RC陣列元件、LC陣列元件及R陣列元件等等;第三,利用厚膜封裝的方法,對(duì)所形成的此復(fù)合式無(wú)源元件進(jìn)行封裝,得到成品化的復(fù)合式無(wú)源元件。
文檔編號(hào)H03H7/00GK1377050SQ0111200
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2001年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月26日
發(fā)明者陳俊杰, 陳隆欣 申請(qǐng)人:光頡科技股份有限公司