专利名称：制造复合式无源元件的方法
背景技术：
本发明系关于一种制造以陶瓷或玻璃作为基板且以厚膜封装技术进行包装的薄膜复合式无源元件的方法。
Mandai等在美国专利第5,495,387号中揭示一种以厚膜方法制造的RC阵列，如
图1所示，其系由多个陶瓷薄片所形成的薄层状陶瓷体块11，在此陶瓷体块11的内部形成多对彼此相对且分别位于不同薄片上的两个电容电极(未图示)，且于温度1200～1300℃之间进行烧结，以形成陶瓷体块11。然后，在陶瓷体块11的表面12上再分别形成第一端电极15、第二端电极16、接地电极17及多个电阻18，且第一端电极1 5连接至各电容的一电极，各电阻18的一端连接至第一端电极15、各电阻18的另一端连接至第二端电极16，各电容的另一电极共同连接至接地电极17。且由上述的多个电容、多个电阻18、第一端电极15、第二端电极17及接地电极18共同构成RC阵列。最后，再以传统的厚膜封装技术加以封装，就完成了厚膜RC复合元件的制造。
上述的RC复合元件的优点是产品价格低。但其缺点是由于制造过程中需要经过1000℃以上的高温烧结，故产品的稳定性不高，即良品率不佳。另外，通常还存在被采用的各种材料间的搭配问题及元件体积不易小型化的问题。
另一方面，采用薄膜制造技术来制造RC复合元件的方法见之于美国专利第5,355,014号。其中，系采用传统的半导体技术在硅基板之上分别形成具有肖特基二极管(Schottky Diode)的RC网路。之后，以IC封装技术进行包装。通常，此种传统的封装技术分成晶圆研磨、晶圆切割、晶粒粘着、焊线，封胶，盖印(marking)，引线完成(lead finish)，焊线(trim/form)、及包装等步骤。
经由此方法所制成的RC复合元件具有小型化及良率高的优点。但是，其缺点是此类产品的价格远高于同等的厚膜式复合无源元件，因为薄膜式复合无源元件的封装过程复杂，特别是在焊线步骤中需要采用金作焊线，更使这类元件的价格居高不下。
有鉴于此，本发明提出一种在陶瓷或玻璃等高硬度的基板上制造薄膜复合式无源元件且以厚膜封装技术进行包装的方法，以解决上述问题。
依照本发明的方法，包括如下步骤第一步骤，形成以陶瓷或玻璃作为材料的基板，并采用上釉或研磨抛光等方式对此陶瓷或玻璃基板进行平坦化处理；第二步骤，在此陶瓷或玻璃基板上以半导体制造过程的方法形成所需要的复合式无源元件，此复合式无源元件包括RC阵列元件、LC阵列元件及RLC阵列元件等等；第三步骤，利用厚膜封装的方法，对所形成的此复合式无源元件进行封装，得到成品化的复合式无源元件。
利用以上的方法所制造的复合式无源元件具有体积小，生产良品率高且生产成本低的优点。
图4为各个电阻R及电容C的位置的示意图。符号说明R电阻C电容1接地端2第一电极端3第二电极端10陶瓷或玻璃基板20电阻层201电阻区域30第一金属导电层40介电层401电介质区域50第二金属导电层501第一电极区域502接地区域503第二电极区域图2是依照本发明第一实施例的RC阵列的一个例子的电路图，图2为一L型电路结构，共有四组电阻R及电容C相串联的电路分支，节点1、2及3分别为接地端、第一电极端及第二电极端。图3A至3D表示依制造过程前后顺序，图2的RC阵列沿其纵方向的剖面图。图3B′至3C′表示依制造过程前后顺序，图2的RC阵列在各个制造过程中的俯视图。图3D′表示成品化的晶粒侧视图。图4为各个电阻R及电容C的位置的示意图。
形成厚度约为0.3至1.2mm的陶瓷或玻璃基板10，以陶瓷或玻璃基板取代传统的硅基板的原因是陶瓷或玻璃材料的强度远胜于硅，因此有利于下述的封装制造过程。例如，可采用Al2O3或AlN等材料作为陶瓷基板，而作为玻璃基板的材料有一般玻璃及硬玻璃等。之后，采用上釉或研磨抛光等方式对陶瓷或玻璃材料进行平坦化处理。
接着，如图3A所示，以溅镀或蒸镀的方法，在所形成的陶瓷或玻璃基板的整个表面上形成一层厚度约为200A至2000A的电阻层20，其材料为TaN、Ta3Al2及NiCr等。然后，再以溅镀或蒸镀的方法，在电阻层20之上形成厚度约为500A至3000A的第一金属导电层30，接下来，借由光刻(photolithography)及蚀刻技术，对金属导电层30进行蚀刻，得到第一金属导电层30的图案，如图3A所示，其中，201为所曝露出的电阻区域，紧接着，以另一道光罩对电阻区域201进行光刻及蚀刻，以形成所需要的电阻图案。在本例中，所形成的电阻图案为直线电阻R，如图4所示。
在上述制造过程中，亦可先形成电阻层20，蚀刻出电阻图案，再覆盖第一金属导电层30，蚀刻出的第一金属导电层的图案作为电阻的两个电极区域。
接着，如图3B所示，以溅镀或CVD的方法，在整个表面上形成一层厚度约为340A至3000A的介电层40，以作为电容的电介质，其材料为Ta2O5、SiO2或Al2O3等。然后，借由光刻及蚀刻技术，蚀刻出电容的电介质区域401。
再接着，以溅镀或蒸镀的方法，在整个表面上形成第二层金属导电层50，其系由导电性良好的Al及Cu等材料。然后，借由光刻及蚀刻技术，形成如图3B所示的图案。其中，区域501对应于第一电极端，区域502对应于接地端，区域503对应于第二电极端，于此时，其俯视图如图3B′所示。由区域502、区域503以及电介质区域401共同构成电容，如图4所示。之后，在400℃至500℃的温度内对晶片进行20分钟的回火处理，以消除应力。
至此，形成各个电阻、电容、接地端、第一电极端、第二电极端及其配线。
然后，采用激光修正技术，对晶片进行电阻值的修正，以将电阻值往上修整至所需的精确度。
之后，对晶片进行电阻及电容的电特性量测。接下来，采用厚膜的方法对所形成的晶粒进行封装。
如图3C所示，利用网版印刷技术，将一层由树脂等材料构成的保护层(passivation)60印制在晶粒表面上，于此时，其俯视图如图3C′所示，使除了两个接地端、四个第一电极及四个第二电极之外的其他表面部分皆被保护层60覆盖，接着在约200℃温度下进行干燥。此两个接地端对应于图2中的节点1、四个第一电极对应于图2中的节点2及四个第二电极对应于图2中的节点3，其皆作为晶粒引出端。
然后，同样利用网版印刷技术，在保护层60之上印制表示其元件参数的文字层70，此文字层亦经过约200℃的低温干燥处理。
在文字层70的干燥之后，对晶片进行裂片处理，其中包含二次分割，第一次分割将晶片变成条状，第二次分割之后，将得到包含每一RC阵列的各个晶粒。
接着，如图3D所示，再利用网片印刷技术制作端电极80，端电极80主要系由银构成，这些端电极分别与晶粒引出端连接，且从晶粒的上表面经由各侧面，延伸至晶粒的底面。然后，在260℃以下进行低温硬化处理。
之后，再在这些端电极之上电镀一层金属90，如Ni或Cu等，以得到有利于后续SMT着装的焊接特性。至此得到上述L型RC阵列的成品，此时的晶粒侧视图如图3D′所示。
最后，对所形成的成品进行电阻及电容特性的全面检测，以及包装。
以上为L型复合式RC元件的整个制造过程。对于其他类型例如π型复合式RC元件，其制造过程步骤与L型复合式RC元件完全相同，所不同的是在各步骤中形成的图案。
显然，在上述具体的实施例仅为了易于说明本发明的技术内容，而并非将本发明狭义地限制于此实施例。
例如，可将上述的方法应用于制造LC(电感及电容)复合式元件。其差别在于制造LC复合元件时，不形成电阻层20，而是在金属导电层30中直接形成所需要的电感图案，除此之外，其余的制造过程皆与上述制造RC复合元件类似。
又例如，亦可以将上述的方法应用于制造RCL(电阻、电容及电感)复合式元件。在制造RCL复合元件时，是在金属导电层30中再形成所需要的电感图案，除此之外，其余的制造过程皆与上述制造RC复合元件类似。
可见，在不超出本发明的精神及以下权利要求范围的情况，可以将上述的方法应用于各种复合式无源元件。
权利要求
1.一种制造复合式RC元件的方法，包含如下步骤第一步骤，形成绝缘材料的基板，且对该基板进行平坦化处理；第二步骤，在该陶瓷或玻璃基板上形成该复合式RC元件，该第二步骤包含如下子步骤形成一电阻层及一第一金属导电层的子步骤，系以溅镀或蒸镀的技术在该基板上依序形成一电阻层及一第一金属导电层，且借由光刻及蚀刻技术，在该电阻层中形成作为电阻的图案，且在该第一金属导电层中形成作为电阻的两个电极的图案；形成一介电层的子步骤，系以溅镀或CVD的技术在该第一金属导电层之上形成一介电层，且借由光刻及蚀刻技术，形成该电介质的图案；形成一第二金属导电层的子步骤，系以溅镀或蒸镀的技术在该介电层之上形成第二金属导电层，且借由光刻及蚀刻技术，形成该第二金属导电层的图案；第三步骤，采用厚膜封装的方式进行封装，该第三步骤具有如下子步骤印制保护层的子步骤，系利用网版印刷技术在晶粒表面之上印制保护层且进行干燥；印制文字的子步骤，系利用网版印刷技术在保护层之上印制文字层且进行干燥；裂片的子步骤，系进行裂片处理以得到各个晶粒，此晶粒即为该复合式RC元件；端银的子步骤，系制作端电极且进行干燥；电镀的子步骤，系进行电镀处理；电特性检测的子步骤，系对所形成的该复合式RC元件进行电特性的全面检测；包装的子步骤，系对所形成的该复合式RC元件进行包装。
2.如权利要求1所述的方法，其中，在形成该第二金属导电层的子步骤之后，加上如下子步骤回火处理的子步骤，系对所形成的晶片进行回火处理，以消除应力；激光修正的子步骤，系采用激光修正技术对晶片进行电阻值的修正；电特性量测的子步骤，系对晶片进行电阻及电容的电特性量测。
3.如权利要求2所述的方法，其中，该平坦化处理的方式为上釉或研磨抛光。
4.如权利要求3所述的方法，其中，该基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料构成。
5.如权利要求3所述的方法，其中，该基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料构成。
6.一种制造复合式LC元件的方法，包含如下步骤第一步骤，形成绝缘材料的基板，且对该基板进行平坦化处理；第二步骤，在该陶瓷或玻璃基板上形成该复合式LC元件，该第二步骤包含如下子步骤形成一第一金属导电层的子步骤，系以溅镀或蒸镀的技术在该基板上形成一第一金属导电层，且借由光刻及蚀刻技术，在该第一金属导电层中形成作为电感的图案；形成一介电层的子步骤，系以溅镀或CVD的技术在该第一金属导电层之上形成一介电层，且借由光刻及蚀刻技术，形成该电介质的图案；形成一第二金属导电层的子步骤，系以溅镀或蒸镀的技术在该介电层之上形成第二金属导电层，且借由光刻及蚀刻技术，形成该第二金属导电层的图案；第三步骤，采用厚膜封装的方式进行封装，该第三步骤具有如下子步骤印制保护层的子步骤，系利用网版印刷技术在晶粒表面之上印制保护层且进行干燥；印制文字的子步骤，系利用网版印刷技术在保护层之上印制文字层且进行干燥；裂片的子步骤，系进行裂片处理以得到各个晶粒，此晶粒即为该复合式RC元件；端银的子步骤，系制作端电极且进行干燥；电镀的子步骤，系进行电镀处理；电特性检测的子步骤，系对所形成的该复合式LC元件进行电特性的全面检测；包装的子步骤，系对所形成的该复合式LC元件进行包装。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在形成该第二金属导电层的子步骤之后，加上如下子步骤回火处理的子步骤，系对所形成的晶片进行回火处理，以消除应力；激光修正的子步骤，系采用激光修正技术对晶片进行电阻值的修正；电特性量测的子步骤，系对晶片进行电阻及电容的电特性量测。
8.如权利要求7所述的方法，其中，此平坦化处理的方式为上釉或研磨抛光。
9.如权利要求8所述的方法，其中，该基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料构成。
10.如权利要求8所述的方法，其中，该基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料构成。
11.一种制造复合式RLC元件的方法，包含如下步骤第一步骤，形成绝缘材料的基板，且对该基板进行平坦化处理；第二步骤，在该陶瓷或玻璃基板上形成该复合式RLC元件，该第二步骤包含如下子步骤形成一电阻层及一第一金属导电层的子步骤，系以溅镀或蒸镀的技术依序在该基板上形成一电阻层及一第一金属导电层，且借由光刻及蚀刻技术，在该电阻层中形成作为电阻的图案，且在该第一金属导电层中分别形成作为电阻的两个电极及作为电感的图案；形成一介电层的子步骤，系以溅镀或CVD的技术在该第一金属导电层之上形成一介电层，且借由光刻及蚀刻技术，形成该电介质的图案；形成一第一金属导电层的子步骤，系以溅镀或蒸镀的技术在该介电层之上形成第二金属导电层，且借由光刻及蚀刻技术，形成该第二金属导电层的图案；第三步骤，采用厚膜封装的方式进行封装，该第三步骤具有如下子步骤印制保护层的子步骤，系利用网版印刷技术在晶粒表面之上印制保护层且进行干燥；印制文字层的子步骤，系利用网版印刷技术在保护层之上印制文字层且进行干燥；裂片的子步骤，系进行裂片处理以得到各个晶粒，此晶粒即为该复合式RLC元件；端银的子步骤，系制作端电极且进行干燥；电镀的子步骤，系进行电镀处理；电特性检测的子步骤，系对所形成的该复合式RLC元件进行电特性的全面检测；包装的子步骤，系对所形成的该复合式RLC元件进行包装。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在形成该第二金属导电层的子步骤之后，加上如下子步骤回火处理的子步骤，系对所形成的晶片进行回火处理，以消除应力；激光修正的子步骤，系采用激光修正技术对晶片进行电阻值的修正；电特性量测的子步骤，系对晶片进行电阻及电容的电特性量测。
13.如权利要求12所述的方法，其中，此平坦化处理的方式为上釉或研磨抛光。
14.如权利要求13所述的方法，其中，该基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料构成。
15.如权利要求13所述的方法，其中，该基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料构成。
16.一种制造复合式RC元件的方法，包含如下步骤第一步骤，形成绝缘材料的基板，且对该基板进行平坦化处理；第二步骤，在该陶瓷或玻璃基板上形成该复合式RC元件，包含如下子步骤形成一电阻层及一第一金属导电层的子步骤，以溅镀或蒸镀的方法且借由光刻及蚀刻技术，在该陶瓷或玻璃基板的整个表面上依序地形成一层电阻层及第一金属导电层，且分别蚀刻此电阻层及此第一金属导电层，各个电阻图案作为多个电阻，且以所形成的该第一金属导电层的图案作为该多个电阻的两个电极区域；形成一介电层的子步骤，以溅镀或CVD的方法，在该第一金属导电层之整个表面上形成一介电层，且借由光刻及蚀刻技术，蚀刻出多个电容的电介质区域，且露出此多个电阻的此两个电极区域；形成一第二金属导电层的子步骤，以溅镀或蒸镀的方法，在整个表面上形成第二金属导电层，其系由导电性良好的Al及Cu等材料构成。再借由光刻及蚀刻技术，形成与此多个电阻的两个电极相连接的第一电极区域及第二电极区域，此第二电极区域亦作为此多个电容的下电极，且同时形成一接地区域，此接地区域亦作为此多个电容的上电极；回火的子步骤，对所形成的晶片进行回火处理，以消除应力，且采用激光修正技术，对晶片进行电阻值的修正，以将电阻值往上修整至所需的精确度；电特性量测的子步骤，对晶片进行电阻及电容的电特性量测；第三步骤，采用厚膜封装的方式对所形成的晶粒进行封装，该第三步骤具有如下子步骤印制保护层的子步骤，利用网版印刷技术在晶粒表面之上印制保护层且进行干燥；印制文字的子步骤，利用网版印刷技术在保护层之上印制文字层且进行干燥；裂片处理的子步骤，进行裂片处理，以得到各个包含一复合式RC元件的晶粒；端银的子步骤，制作端电极；电镀处理的子步骤，进行电镀处理；电特性全面检测的子步骤，对所形成的该复合式RC元件进行电特性的全面检测；包装的子步骤，对所形成的该复合式RC元件进行包装。
17.如权利要求16所述的方法，其中，此平坦化处理的方式为上釉或研磨抛光等。
18.如权利要求17所述的方法，其中，该基板系由Al2O3或AlN等陶瓷材料构成。
19.如权利要求17所述的方法，其中，该基板系由一般玻璃或硬玻璃等玻璃材料构成。
全文摘要
本发明提出一种在陶瓷或玻璃基板上制造薄膜复合式无源元件且以厚膜封装技术加以包装的方法。包含如下步骤:第一,形成以陶瓷或玻璃作为材料的基板,并采用上釉或研磨抛光等方式对其进行平坦化处理;第二,在其上以半导体制造过程的方法形成所需要的复合式无源元件,此复合式无源元件包括RC阵列元件、LC阵列元件及R阵列元件等等;第三,利用厚膜封装的方法,对所形成的此复合式无源元件进行封装,得到成品化的复合式无源元件。
文档编号H03H7/00GK1377050SQ0111200
公开日2002年10月30日 申请日期2001年3月26日 优先权日2001年3月26日
发明者陈俊杰, 陈隆欣 申请人:光颉科技股份有限公司