被动元件的预形体及其量产方法与流程

本发明涉及一种预形体(preform)，特别是涉及一种被动元件的预形体及其量产方法。

背景技术：

目前市面上的被动元件以电感器(inductor)举例来说，主要可分为薄膜式(thin film)、积层式(multilayer)及绕线式(wire wound)。如台湾第TW 201440090 A早期公开号发明专利案(以下称前案1)所公开的一种积层式电感器1(见图1)及其制造方法(见图2至图7)。

该积层式电感器1的制造方法，包含以下步骤：(A)由下而上依序积层压接一第一电路陶瓷母片110、一第二电路陶瓷母片120、一第三电路陶瓷母片130，及一第四电路陶瓷母片140(如图2所示)；(B)令一表面涂布有一焊垫电极(bonding pad)1501数组(array)的载膜150，面向该第一电路陶瓷母片110的一第一预定电路图案1120数组设置(如图3所示)；(C)将该焊垫电极1501数组转印至该第一电路陶瓷母片110上的第一预定电路图案1120数组从而构成一第一电路图案112数组(如图4所示)；(D)剥离该载膜150(如图5所示)；(E)烧结所述电路陶瓷母片110、120、130、140以构成一集合基板100(如图6所示)；及(F)以一刻划具160对该集合基板100施予刻划，令该集合基板100被分割成多个积层体10，且令集合基板100内的第一电路图案112数组被分割成多个第一电路图案112并构成如图1所示的积层式电感器1。

如图1所示，经该步骤(F)所刻划出的该积层式电感器1由下而上依序包含：一第一电路陶瓷片11、一第二电路陶瓷片12、一第三电路陶瓷片13，及一第四电路陶瓷片14。该第一电路陶瓷片11具有一非磁性体111，及该配置于该第一电路陶瓷片11的非磁性体111中的第一电路图案112。该第二电路陶瓷片12与该第三电路陶瓷片13分别具有一磁性体121、131，及一分别配置于其磁性体121、131中的第二电路图案122与第三电路图案132。该第四电路陶瓷片14具有一 非磁性体141，及一配置于该第四电路陶瓷片14的非磁性体141中的第四电路图案142。

该积层式电感器1是利用所述电路陶瓷片11、12、13、14的电路图案112、122、132、142以共同构成一内绕式的线圈。然而，详细地来说，于执行该步骤(A)前，是依序对多个陶瓷母片(图未示)贯孔以于各陶瓷母片形成多个通孔、于各通孔内填置导电糊以形成多个导通导体，以及在各陶瓷母片上涂置导电糊以形成各电路图案等多道程序，才可制得各电路陶瓷母片110、120、130、140。此外，在执行完该步骤(E)的烧结处理与该步骤(F)的刻划后才可取得各积层式电感器1的积层体10的外观面。就制程来说，前案1的程序相当繁琐，使制造成本提升。另外，因为积层体10是经堆栈烧结所述电路陶瓷母片110、120、130、140并施予刻划后所取得，使该积层式电感器1体积也随着提高，而不利于安排至电路板上的布局。

经上述说明可知，简化被动元件的外观面的制作方法以降低制作成本，是此技术领域的相关技术人员所待突破的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种被动元件的预形体。

本发明的另一目的在于提供一种被动元件的预形体的量产方法。

本发明的被动元件的预形体，是连接于一基板的一基座，该基座具有一轮廓面，且该基座的轮廓面包括相反设置的一第一侧缘及一第二侧缘。该被动元件的预形体包含：一主体部与至少一连接部。

该主体部具有一轮廓面，该主体部的轮廓面包括相反设置的一第一侧缘及一第二侧缘。该连接部具有一轮廓面，该连接部的轮廓面包括相反设置的一第一端与一第二端。该连接部的第一端与第二端是分别连接于该基座的第二侧缘与该主体部的第一侧缘，以令该连接部的轮廓面衔接于该主体部的轮廓面与该基座的轮廓面。在本实用新型中，该主体部与该连接部是由一相同于该基板的材质所构成，且该主体部与该连接部为一体者(unity)。

本发明的被动元件的预形体，该连接部的数量为两个，各连接部的一宽度是自该第一端朝该第二端的一第一方向递减，且所述连接部是沿一与该第一方向夹一预定角度的第二方向彼此间隔设置。

本发明的被动元件的预形体，各连接部的第二端具有至少一凹槽，各凹槽是自各连接部的轮廓面的一顶面区与一底面区其中的一者向其顶面区与其底面区其中另一者延伸，且是自各连接部的轮廓面沿该第二方向凹陷。

本发明的被动元件的预形体，各连接部的凹槽数量是两个，各连接部的所述两凹槽的其中一者是自其轮廓面的顶面区朝其底面区延伸，且各连接部的所述两凹槽的其中另一者是自其轮廓面的底面区朝其顶面区延伸。

本发明的被动元件的预形体，该材质是选自一以硅为主的材料或一金属材料；该以硅为主的材料是石英、硅晶圆、碳化硅，或氮化硅。

此外，本发明被动元件的预形体的量产方法，包含以下步骤：一步骤(a)与一步骤(b)。

该步骤(a)，是至少于一基板的一上表面或一下表面上形成一具有一预定图案的光阻层。该预定图案具有一覆盖该基板的上表面或下表面的数组。该数组具有多个外观形状，且各外观形状沿一第一方向依序具有彼此连接的一基座部、至少一桥接部与一本体部，所述外观形状的主体部是沿该第一方向或沿一与该第一方向夹一预定角度的第二方向彼此间隔排列。

该步骤(b)，是对该基板进行蚀刻(etching)，以令裸露于该光阻层的预定图案的数组外的基板被移除掉，并从而形成多个基座与多个对应连接于各基座的如前所述的被动元件的预形体。

本发明的被动元件的预形体的量产方法，该步骤(a)所形成的光阻层的数量是两个，且所述光阻层的预定图案的所述外观形状是彼此上下对准。

本发明的被动元件的预形体的量产方法，该步骤(a)的所述光阻层的各外观形状的桥接部的数量是两个，各外观形状的连接部的一宽度是沿该第一方向递减，且各外观形状的所述连接部是沿该第二方向彼此间隔设置。

本发明的被动元件的预形体的量产方法，至少形成于该基板的上表面的光阻层的各外观形状的各桥接部于邻近其本体部处形成有一缺口，且各缺口是自其桥接部的一周缘沿该第二方向凹陷。

本发明的被动元件的预形体的量产方法，于该步骤(b)后，还包含一步骤(c)与一步骤(d)，该步骤(c)是移除所述光阻层；该步骤(d)于该步骤(c)后，且是于所述被动元件的预形体的所述连接部处，由上而下或由下而上分别施予一外力，使各被动元件的预形体的连接部的第二端自各预形体的主体部的第一侧缘断裂，从而令各被动元件的预形体的主体部自各连接部脱离。

本发明的被动元件的预形体的量产方法，该步骤(a)的基板是由一材质所构成，该材质是选自一以硅为主的材料或一金属材料；该以硅为主的材料是石英、硅晶圆、碳化硅，或氮化硅。

本发明的被动元件的预形体的量产方法，还包含一于该步骤(a)前的步骤(a’)，构成该步骤(a)的基板的材质是选自该以硅为主的材料，该步骤(a’)是至少于该基板的上表面或下表面上形成一金属保护层，该步骤(a)的光阻层是形成于该金属保护层上。

本发明的有益效果在于，借由该被动元件的预形体预先成形于该基板，无须机械刻划，并利用所述连接部连接于各基座，使各主体部便于被折断，因而有利于量产化且制程简化。另外，相较多层陶瓷母片烧结，该被动元件的预形体为一体结构，因而具有较高的结构稳定度。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是一立体分解图，说明由中国台湾第TW 201440090A早期公开号发明专利案所公开的一种积层式电感器；

图2是一截面图，说明该积层式电感器的制造方法的一步骤(A)；

图3是一截面图，说明该积层式电感器的制造方法的一步骤(B)；

图4是一截面图，说明该积层式电感器的制造方法的一步骤(C)；

图5是一截面图，说明该积层式电感器的制造方法的一步骤(D)；

图6是一截面图，说明该积层式电感器的制造方法的一步骤(E)；

图7是一截面图，说明该积层式电感器的制造方法的一步骤(F)；

图8是一俯视示意图，说明本发明被动元件的预形体的一第一实施例；

图9是一局部截面图，说明以该第一实施例的被动元件的预形体所制作出的一电容器；

图10是一俯视示意图，说明本发明被动元件的预形体的一第二实施例；

图11是一俯视示意图，说明该第二实施例的被动元件的预形体的一主体部形成有多个沟槽的一态样；

图12是一俯视示意图，说明该第二实施例的被动元件的预形体的主体部形成有多个穿孔的另一态样；

图13是一俯视示意图，说明本发明被动元件的预形体的一第三实施例；

图14是一沿图13的直线XⅣ-XⅣ所取得的剖视示意图；

图15是一俯视示意图，说明本发明被动元件的预形体的量产方法的一实施例的一步骤(a)；

图16是一沿图15的直线XⅥ-XⅥ所取得的剖视示意图；

图17是一俯视示意图，说明该量产方法的实施例的一步骤(b)；

图18是一沿图17的直线XⅧ-XⅧ所取得的剖视示意图；

图19是一俯视示意图，说明该量产方法的实施例的一步骤(c)；

图20是一俯视示意图，说明该量产方法的实施例的一步骤(d)。

具体实施方式

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图8，本发明被动元件的预形体2的一第一实施例，是连接于一基板20的一基座200，该基座200具有一轮廓面203，且该基座200的轮廓面203包括相反设置的一第一侧缘204及一第二侧缘205。该被动元件的预形体2包含一主体部21与两个连接部22。

该主体部21具有一轮廓面210，该主体部21的轮廓面210包括相反设置的一第一侧缘211及一第二侧缘212。

各连接部22具有一轮廓面220，各连接部22的轮廓面220包括相反设置的一第一端221与一第二端222。如图8所示，各连接部22的第一端221与第二端222是分别连接于该基座200的第二侧缘205与该主体部21的第一侧缘211，以令各连接部22的轮廓面220衔接 于该主体部21的轮廓面210与该基座200的轮廓面203。各连接部22的第一端221朝其第二端222定义出一第一方向X，且所述连接部22是沿一与该第一方向X夹一预定角度的第二方向Y彼此间隔设置。在本发明各实施例中，该预定角度以90度为例作说明，但不以此为限。

更具体地来说，在本发明该第一实施例中，该基座200的轮廓面203是由如图8所示的该基座200的一顶面区、一底面区、一左侧面区、一右侧面区、一前面区与一背面区所共同定义而成；该主体部21的轮廓面210是由如图8所示的该主体部21的一顶面区、一底面区、一左侧面区、一右侧面区、一前面区与一背面区所共同定义而成；各连接部22的轮廓面220是由如图8所示的各连接部22的一顶面区、一底面区、一前面区与一背面区所共同定义而成；此外，该主体部21与该连接部22是由一相同于该基板20的材质所构成。较佳地，该材质是选自一以硅为主的材料(Si-based material)或一金属材料。更佳地，该以硅为主的材料可为石英(quartz)、硅晶圆(silicon wafer)、碳化硅(SiC)或氮化硅(Si₃N₄)。经前述说明可知，本发明该第一实施例的各连接部22的轮廓面220可衔接该基座200的轮廓面203与该主体部21的轮廓面210；此外，基于构成该基板20的该材质是选自该以硅为主的材料或该金属材料，该主体部21与所述连接部22是由该相同于该基板20的材质所构成，且该主体部21与该连接部22为一体者，以致该预形体2的主体部21的整体结构强度高，不像图1所示的积层式电感器1，于所述电路陶瓷片11、12、13、14相邻界面间存在有强度不足的问题。

整合本发明该第一实施例上述详细说明，简单地来说，本发明于上面所述的一体者，是被定义为一体结构。此外，所谓的一体结构，是指该主体部21是经由蚀刻一块材(bulk matter)所成形取得，以致于该主体部21结构强度高，且内部不存在有层间剥离的问题。该块材可以是一板状的块材，如，石英基板(quartz wafer)。

此处须补充说明的是，本发明被动元件的预形体2主要是通过微机电系统(MEMS)的制程来量产化。关于本发明被动元件的预形体2的相关量产方法，则容后说明。进一步地来说，本发明被动元件的预 形体2也同样可通过MEMS制程以简易地于预形体2的主体部21上制作出被动元件所需的线路。以电容器举例来说(参阅图9)，图9显示有采用本发明该第一实施例的预形体2并通过MEMS制程所制成的一电容器。如图9所示，将一第一电极层4、一介电层(dielectriclayer)5及一第二电极层6依序镀制于该主体部21的轮廓面210的顶面区上，以制作出该电容器。

参阅图10，本发明被动元件的预形体的一第二实施例，大致相同于该第一实施例，其不同处在于各连接部22的一宽度是自该第一端221朝第二端222(即，沿该第一方向X)递减。本发明该第二实施例的预形体2中的各连接部22宽度沿该第一方向X递减的目的，是配合本发明被动元件的预形体2的量产方法，其详细目的与用途则容后说明。

参阅图11与图12，为了于该主体部21上进行特殊线路布局以构成电感元件，还能通过MEMS制程在该主体部21上形成多个自该主体部21的轮廓面210的顶面区延伸至其底面区的沟槽213(如图11示)，或是多个贯穿该主体部21的轮廓面210的顶面区与底面区的穿孔214(如图12所示)。以电感元件举例来说，当构成该基板20的材质是石英时，该预形体2的主体部21在通过MEMS制程来完成绕线线路后，则可做为一用于高频频宽的空芯电感(air-core inductor)；例如，当构成该基板20的材质是选自该金属材料的铜(Cu)时，该预形体2的主体部21在通过MEMS制程来完成绕线线路后，也可做为该空芯电感器。但此处需补充说明的是，当构成该基板20的材质是选自该金属材质的铜，且欲通过MEMS制程在该预形体2的主体部21的所述沟槽213或所述穿孔214上完成绕线线路时，则需在完成绕线线路前镀覆上一绝缘层(insulator)以防止短路问题产生。

参阅图13与图14，本发明被动元件的预形体的一第三实施例，大致相同于该第二实施例，其不同处在于各连接部22的第二端222具有至少一凹槽2221。各连接部22的凹槽2221是自各连接部22的轮廓面220的顶面区及其底面区两者其中的一者向其顶面区及其底面区两者其中另一者延伸，且是自各连接部22的轮廓面220的背面区沿该第二方向Y凹陷。在本发明该第三实施例中，各连接部22的凹 槽2221数量是两个，各连接部22的所述两凹槽2221的其中一者(见显示于图14的上方凹槽2221)是自其轮廓面220的顶面区朝其底面区延伸，且各连接部22的所述两凹槽2221的其中另一者(见显示于图14的下方凹槽2221)则是自其轮廓面220的底面区朝其顶面区延伸。

此处值得补充说明的是，于图13中所显示的各凹槽2221是沿该第二方向Y凹陷以贯穿各连接部22的轮廓面220的前面区与背面区，但所述凹槽2221并不限于图13所示的态样，各凹槽2221也可以是未贯穿各连接部22的轮廓面220的前面区与背面区。各凹槽2221的目的是配合本发明被动元件的预形体2的量产方法，因此，各凹槽2221的详细目的与用途，也容后说明。

参阅图15至图18，本发明被动元件的预形体的量产方法的一实施例是以MEMS制程来实施，其依序包含一步骤(a)与一步骤(b)。

参阅图15与图16，该步骤(a)是于该基板20的一上表面201与一下表面202上各形成一具有一预定图案31的光阻层3。各预定图案31具有一覆盖该基板20的上表面201或下表面202的数组，各数组具有多个外观形状310，且各外观形状310沿该第一方向X依序具有彼此连接的一基座部311、两桥接部312与一本体部313。所述外观形状310的本体部313是沿该第一方向X或沿该第二方向Y彼此间隔排列，且所述外观形状310的基座部311是沿该第一方向X或沿该第二方向Y彼此连接。在本发明量产方法的该实施例中，各光阻层3的所述外观形状310是如图15所示，沿该第一方向X彼此间隔排列，且所述光阻层3的预定图案31的所述外观形状310是如图16所示，彼此上下对准。所述外观形状310的本体部313是沿该第二方向Y彼此间隔排列，所述外观形状310的基座部311是沿该第二方向Y彼此连接；各外观形状310的桥接部312的一宽度是沿该第一方向X递减，且各外观形状310的所述桥接部312是沿该第二方向Y彼此间隔设置。形成于该基板20的上表面201与下表面202的光阻层3的各外观形状310的各桥接部312于邻近其本体部313处形成有一缺口3121，且各缺口3121是自其桥接部312的一周缘沿该第二方向Y凹陷，以令各桥接部312与各本体部313彼此断开。简单地来说，各外观形状310的图形轮廓(即，基座部311、桥接部312与本体部313)， 是相同于如图13所示的该第三实施例的预形体2的基座200的轮廓面203的顶面区、预形体2的连接部22的轮廓面220的顶面区与预形体2的主体部21的轮廓面210的顶面区。

此处值得补充说明的是，当构成该基板20的材质是选自该以硅为主的材料时，为了进一步加强蚀刻时的保护效果，本发明量产方法还包含一于该步骤(a)前的步骤(a’)，该步骤(a’)是至少于该基板20的上表面201或下表面202上形成一金属保护层(图未示)，且该步骤(a)的光阻层3是形成于该金属保护层上。在本发明量产方法的该实施例中，该步骤(a’)是于该基板20的上表面201及下表面202上分别形成该金属保护层(图未示)，且该步骤(a)的各光阻层3是形成于各金属保护层(图未示)上。

再参阅图16并配合参阅图17与图18，该步骤(b)是对该基板20进行湿式蚀刻或干式蚀刻，以令裸露于所述光阻层3的预定图案31的数组外的基板20被移除掉，并从而形成多个基座200与多个对应连接于各基座200的如图13所示的被动元件的预形体2。

再参阅图18并配合参阅图19与图20，较佳地，于该步骤(b)后，还包含一步骤(c)与一步骤(d)。该步骤(c)是移除所述光阻层3，以于该基板20上留下如图19所示的预形体2的数组，与沿该第二方向Y彼此连接的基座200的数组。该步骤(d)于该步骤(c)后，且是于所述被动元件的预形体2的所述连接部22处，由上而下或由下而上分别施予一外力，使各被动元件的预形体2的连接部22的第二端222自各预形体2的主体部21的第一侧缘211断裂，从而令各被动元件的预形体2的主体部21自各连接部22脱离，以量产出所述预形体2的主体部21。

经前述量产方法的详细说明可知，位于各光阻层3的外观形状310的桥接部312处所述缺口3121是用来使该基板20于执行步骤(b)的蚀刻后，可形成如图13所显示的各预形体2的连接部22的凹槽2221，而显示于图13中的凹槽2221其目的则是令该量产方法于执行该步骤(d)时，有利于受该外力所折断以达量产化的效用。值得一提的是，各凹槽2221也可于该步骤(b)形成出各预形体2的连接部22后，另以一切割器(scriber)或另外以蚀刻方式形成于各预形体2的连接部 22上。

此处需补充说明的是，虽然本发明的量产方法是用来量产被动元件的预形体2，但就如同前述被动元件的预形体2的各实施例所说明一般，该被动元件的预形体2可通过MEMS制程于其主体部21上制作出被动元件所需的线路；因此，本发明的量产方法的步骤(d)也可在形成完被动元件所需的线路后才实施。

详细地来说，本发明被动元件的预形体2的量产方法，仅需通过该步骤(a)与该步骤(b)即可完成被动元件的预形体2的轮廓面，无需如同前案1所述般，各陶瓷母片尚需先经过贯孔、填置与涂布导电糊等程序以形成电路陶瓷母片110、120、130、140后，并经过烧结处理与刻划处理等程序后才可取得如图7所示的各积层式电感器1的积层体10的外观面。再者，本发明被动元件的预形体2中的主体部21与连接部22为一体者，主体部21的整体结构强度高，不像如图1所示的积层式电感器1般，于所述电路陶瓷片11、12、13、14相邻界面间存在有强度不足的问题。

综上所述，本发明被动元件的预形体2及其量产方法，可令呈数组排列设置的所述连接部22连接于各基座200，且所述连接部22中的凹槽2221设计，令各主体部21在通过MEMS制程完成被动元件所需线路后，使各主体部21便于被折断，有利于量产化且制程简化；此外，该被动元件的预形体2的连接部22与主体部21为一体结构，因而主体部21的整体结构强度高，所以确实能达成本发明的目的。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。