專利名稱：無源電子元件的基于激光的終結的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有效且準確地形成無源電子元件，且尤其涉及準確地終結下一代微型無源電子元件的末端的方法。
背景技術：
微型的無源電子電路組件傳統(tǒng)上是在襯底上制成矩陣。本發(fā)明所關心的無源電子元件的示例性類型為電阻器和電容器。圖1A和1B顯示了電阻器矩陣，其中襯底10包括第一(或上)主要表面14和第二(或下)主要表面16，它們分別承載第一隔開的分段電導線18和第二隔開的分段電導線20(后者的末端部分在圖1B中以虛線表示)。分段導線18是平行對齊的，分段導線20也是平行對齊的。
每個分段導線18包括多個電極墊22，相鄰的電極墊22彼此以一小距離24間隔開，并且它們都是沿著第一主要表面14對齊的。除了兩個終端的分段導線18之外，每個分段導線18均位于兩個相鄰的分段導線18之間，并且它們彼此是以相對較寬的空間26和相對較窄的空間或稱道(street)28u間隔開的。類似地，每個分段導線20包括多個電極墊30，相鄰的電極墊30彼此以一小距離24間隔開，并且它們都是沿著第二主要表面16對齊的。除了兩個終端的分段導線20之外，每個分段導線20位于兩個相鄰的分段導線20之間，并且它們彼此以相對較寬的空間26和相對較窄的空間或道281間隔開。
電導線還被排列成空間對齊的成對電導線，各對電導線由第一主要表面14上的一條電導線18和第二主要表面16上的一條電導線20組成。第一主要表面14進一步包括多個電阻材料區(qū)域32，它們位于相鄰電導線18的電極墊22之間的空間26，如圖1A和1B所示。第二主要表面16也可以包括多個電阻材料區(qū)域32，它們位于電導線20的相鄰電極墊30之間的空間26，這些區(qū)域32未顯示于附圖中。
圖2和4顯示介電材料襯底34，其用于制造電容器。襯底34包括第一(或上)主要表面36和第二(或下)主要表面38，在它們之間以平面平行排列的方式內部堆疊多個隔開的片式電極40。圖4顯示內部電極40暴露的側邊緣42。主要表面36和38上都沒有形成電導線。
將襯底10和34加以切割(有時稱切割成電路小片)，以形成單個的無源電子元件。圖3A和3B分別顯示襯底10被切開后形成多個電阻器條棒48的第一主要表面14和第二主要表面16。條棒48隨后被切割成分開的芯片電阻器52(示于圖5)。電容器54(示于圖6)則是將襯底34切成電路小片所形成的，不形成條棒。每個芯片電阻器52包括導電的互連部分56，互連部分延伸于每一對空間上對齊的電導線18和20之間。電容器54包括導電的互連部分58，其跨接著內部電極40的側邊緣42。導電的互連部分56是通過施加金屬涂層(例如銀膏)至電阻器襯底10的側邊緣部分60來形成的。當形成導電的互連部分56和58時需要高度準確，以確保金屬涂層不延伸越過電阻材料區(qū)域32，和確保不會越過第一或第二主要表面36、38從而連接兩個導電的互連部分58，并由此而形成會使所得芯片電阻器52或電容器54變成短路的導電橋接。
在空間上對齊成對的電導線18和20之間形成導電互連部分56的大部分現(xiàn)有技術方法涉及施加電阻涂層，該電阻涂層在施加金屬涂層時覆蓋并保護由主要表面14的電極墊22之間的空間26所界定的電阻材料區(qū)域32。然而，與現(xiàn)有技術的0402芯片電阻器(長度和寬度尺寸分別為大約1.0mm×0.5mm)相比較，最近在組件微型化的技術進步已導致形成的芯片電阻器52的長度和寬度尺寸分別為大約0.6mm×0.3mm(0201芯片電阻器)，且厚度為大約90微米到大約150微米。小尺寸的芯片電阻器52使得準確且有效地施加電阻涂層難以達成。因此，芯片制造商已經(jīng)開始在條棒48上而非分離的芯片電阻器52上形成導電的互連部分56，這是因為條棒48的尺寸顯然較大(通常長度和寬度尺寸分別介于約36mm到約80mm之間、及介于約3.2mm到約0.6mm之間)，因而在處理期間較易掌控。
一種在芯片電阻器52上形成導電互連部分56的現(xiàn)有技術方法涉及將襯底10切成多個條棒48，且然后把每個條棒48的側邊緣60浸于金屬涂層物中。然而，隨著條棒48和芯片電阻器52的尺寸縮小，通過浸泡來準確施加金屬涂層實際上變成不可能。因此，金屬涂層會橋接電阻材料區(qū)域32，并導致所得的芯片電阻器52變成短路。
第二種在芯片電阻器52上形成導電互連部分56的現(xiàn)有技術方法描述于授予Garcia等人的美國專利第5,753,299號，其涉及將阻擋涂層網(wǎng)版印刷到條棒48上，從而該使阻擋涂層只覆蓋所選擇的電阻材料區(qū)域32。然后以金屬涂層濺鍍到被阻擋材料所涂覆的條棒48上，從而形成導電的互連部分56。最后，從條棒48上去除阻擋涂層，以暴露電阻材料區(qū)域32，并且切割條棒48以形成多個獨立的芯片電阻器52。網(wǎng)版印刷是一種機械加工，因而已經(jīng)達到其固有的尺寸極限。詳言之，網(wǎng)版印刷漸漸正在變得無法有效地形成下一代的微型芯片電阻器，這是因為此方法無法提供足夠的電導線平直度或準確性。此外，網(wǎng)版印刷導致形成不均勻線，且所造成的參差不齊邊緣影響了下一代的微型芯片電阻器。
第三種形成導電互連部分56的現(xiàn)有技術方法則涉及以緊密堆疊方式面對面地將許多條棒48組合，從而形成固定結構，然后再噴涂以金屬涂層。固定結構中最上面和最下面(終端)的條棒48則犧牲掉了，因為這些終端條棒48上的電阻材料區(qū)域32是被用金屬涂層過度噴涂的。所以導電的互連部分56形成于其它堆疊條棒上。最后，切割每個條棒48以形成多個芯片電阻器52。
關于終結電容器的末端，傳統(tǒng)的終結系統(tǒng)是當它們呈單個的分立的電容器形式時終結末端。更具體地說，在未終結的電容器上形成導電互連部分58的大部分常見的現(xiàn)有技術方法涉及，握持分離而未終結的電容器的末端，將它浸于粘性終結膏(termination paste)內。一旦終結膏變干，即重新定位分離而部分終結的電容器，以便把相對的末端浸于粘性終結膏內。隨著電容器54的尺寸縮小，通過浸泡來準確施加終結膏實際上變成不可能。因此，金屬涂層會橋接兩個導電的互連部分58，致使所得到的名義上的電容器54變成短路。
因為接近其物理極限，所以所有現(xiàn)有技術的方法都不適于準確地終結下一代微型無源電子元件(包括芯片電阻器和電容器)的末端。因此，需要高度有效而準確的方法來終結下一代的微型無源電子元件。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在無源電子元件的相對表面上所形成的導電區(qū)域之間形成導電互連部分的方法，用以終結其末端。
本發(fā)明的優(yōu)選方法涉及施加激光燒蝕涂層(其優(yōu)選是非光敏性涂層)至襯底的第一(上)和第二(下)主要表面中的每一表面。第一和第二主要表面分別支承第一和第二互相隔開的電導線，這些電導線在長度方向排列成空間上對齊的構成不同對的第一電導線和第二電導線。對準并導向UV激光束，使之入射于襯底上，該UV激光束所具有的光斑尺寸和能量分布足以從第一和第二主要表面的選定區(qū)域去除激光燒蝕涂層。UV激光束和襯底相對于彼此而移動，以去除足夠量的激光燒蝕涂層，并因此而暴露至少部分長度的第一和第二電導線。襯底然后被斷裂成多個條棒，每一條棒包括側邊緣，而空間上對齊構成不同對的第一和第二電導線沿著這些側邊緣延伸。導電的涂層材料施加到條棒的側邊緣，從而在空間上對齊的每對電導線之間形成導電的互連部分。
某些類型的襯底并不在第二(下)主要表面上支承電導線，因此第二(下)主要表面便留下空缺。為了在此類襯底上實施所述優(yōu)選方法以制造電阻器，UV激光束從第二主要表面去除多量的激光燒蝕涂層，以暴露出本來會支承電導線以形成前述空間上對齊的電導線對的空缺位置。在形成條棒時，施加導電的涂層材料，以在被暴露的空缺位置形成電導線，并且施加至條棒的側邊緣，以使第二主要表面上新形成的電導線與第一主要表面上既存的電導線互連。
為了在具有空缺的第一和第二主要表面的襯底上實施本方法以用于電容器，UV激光束從第一和第二主要表面去除多量的激光燒蝕涂層，以暴露出要在該處形成導電區(qū)域的窄條介電材料。在形成條棒時，施加導電的涂層材料，以橋接并因此連接內部電極的側邊緣，同時結合到第一和第二主要表面上的被暴露的介電材料。實施于不支承電導線的襯底上的這些方法，也可以應用于其它無源電子元件，包括芯片電感器和變阻器。
本方法的優(yōu)選選項包括在形成導電的互連部分之后，從條棒上去除殘余量的激光燒蝕涂層。
雖然用UV激光光束來去除激光燒蝕涂層是優(yōu)選的，但是本方法也可利用發(fā)出不同光波長的激光來實施，以去除多量的不同的兼容波長的激光可去除涂層。
在第一優(yōu)選實施例中，襯底包括陶瓷材料并且支承電阻材料區(qū)域，而所形成的無源電子元件的類型是電阻器。
在第二優(yōu)選實施例中，襯底包括介電材料，而所形成的無源電子元件的類型是電容器。
所述方法的優(yōu)選實施方案涉及在襯底的一個或兩個所述主要表面中形成多個刻劃線。每條刻劃線位于被稱為“道(street)”的區(qū)域內，該區(qū)域處在相鄰的電導線之間，并且大致平行或垂直于相鄰電導線的長度方向。施加在刻劃線任一側的斷裂力使得襯底整齊地斷裂成獨立的無源電子元件，它們具有為刻劃線所界定的側邊緣?？虅澗€優(yōu)選是通過沿著襯底導向UV激光束而形成的，以便去除襯底的一部分厚度從而形成淺的溝槽。溝槽具有漸縮的寬度，該寬度從襯底的表面收縮直至溝槽的底部，以界定出尖銳的折斷線。UV激光束的特征在于其能量分布和光斑尺寸足以在沒有相當?shù)囊r底熔化量的情況下形成刻劃線，所以明確界定的尖銳折斷線形成高應力集中區(qū)域，該區(qū)域延伸至襯底的厚度內并且沿著折斷線的長度方向。因此，響應施加至溝槽任一側的斷裂力，多個深度方向上的破裂會在高應力集中區(qū)域行進至襯底的厚度內，從而使襯底整齊地斷裂成獨立的電路組件，其具有折斷線所界定的側邊緣。
優(yōu)選用UV激光來燒蝕激光燒蝕涂層和形成刻劃線，這是因為兩種UV激光處理操作之間的切換只涉及引入光束整形光學元件和光束功率調整。用高斯形狀的激光束來形成刻劃線，而利用通過插入光束整形物鏡所形成的均勻形狀的激光束來燒蝕激光燒蝕涂層。
根據(jù)以下參考附圖所作的優(yōu)選實施例的詳細敘述，本發(fā)明其它方面和優(yōu)點就會變得顯而易見。


圖1A是現(xiàn)有技術的襯底板的平面圖，該襯底板承載著位于相鄰電導線之間的電阻材料區(qū)域的矩陣，當襯底被切成電路小片并被終結時，便形成多個獨立的芯片電阻器。
圖1B是位于相鄰電導線之間的多個電阻材料區(qū)域的部分放大等軸測圖，所述區(qū)域位于圖1A中的現(xiàn)有技術襯底板的左上角。
圖2是現(xiàn)有技術的襯底板的平面圖，當襯底板被切成電路小片并被終結時便形成多個個別的電容器。
圖3A和3B分別是現(xiàn)有技術的條棒的前面和后面主要表面的等軸測圖，這些表面是通過使圖1A和1B中的襯底板在相鄰電導線之間的垂直方向上斷開而形成的。
圖4是一部分等軸測圖，所顯示的是從襯底的前面或后面主要表面其中之一看到的圖2中襯底的側邊緣。
圖5是多種現(xiàn)有技術的電阻器當中一種的等軸測圖，該電阻器是通過將圖3A和3B中的條棒切成電路小片并加以終結，成為獨立和分立的電阻器而形成的。
圖6是多種現(xiàn)有技術的電容器當中一種的等軸測圖，該電阻器是通過將圖4的條棒切成電路小片并加以終結，成為獨立和分立的電容器而形成的。
圖7是圖1A和1B所示的那種預先刻劃的襯底板的平面圖，其中承載電阻材料的主要表面為激光燒蝕涂層所覆蓋。
圖8A是圖7中襯底的承載電阻材料的上主要表面的平面圖，顯示了涂覆激光燒蝕性材料的電導線暴露于UV激光輸出之后的情形。
圖8B是電導線的暴露部分的部分放大等軸測圖，所述電導線的暴露部分位于圖8A中襯底板的左上角。
圖8C是圖7中襯底板的下主要表面的平面圖，顯示了涂覆激光燒蝕性材料的電導線暴露于UV激光輸出之后的情形。
圖9是電阻器條棒的承載電阻材料的上主要表面的等軸測圖，所述電阻器條棒是通過將圖8A、8B和8C的襯底斷開而形成的。
圖10是圖9中條棒的等軸測圖，所述條棒具有金屬化的側邊緣，這些側邊緣形成空間上對齊的電導線對之間的導電互連部分。
圖11是圖2所示那種預先刻劃的襯底板的平面圖，其中主要表面之一被激光燒蝕涂層所涂覆。
圖12是圖11所示襯底板的主要表面的平面圖，顯示的是UV激光去除了多條激光燒蝕涂層材料之后的情形。
圖13是電容器條棒的其中一個主要表面的等軸測圖，該電容器條棒是通過將圖12中的襯底斷開而形成的。
圖14是圖13中條棒的等軸測圖，其具有金屬化的側邊緣，這些側邊緣形成內部電極與主要表面之間的導電互連部分。
具體實施例方式如上所述，在空間上對齊的成對電導體中的每個電導體之間形成導電互連部分的現(xiàn)有技術方法，涉及依序把電阻涂層施加至條棒，且隨后再施加金屬涂層。然而，有鑒于技術進步已導向形成和使用微型的下一代無源電子元件，這些現(xiàn)有技術方法正在迅速變得不再適用。
相比之下，本發(fā)明優(yōu)選方法涉及將激光燒蝕涂層施加至仍為平板形式的襯底；沿著電導線的長度，引導UV激光器所發(fā)出的均勻形狀的激光束，以去除足量的激光燒蝕涂層從而暴露電導線；使襯底斷裂成具有暴露的側邊緣的多個條棒；使條棒的側邊緣金屬化以形成導電的互連部分。因為激光燒蝕涂層是在電路組件仍處于其較大尺寸的襯底板形式時施加的，所以與根據(jù)現(xiàn)有技術技術試圖將電阻涂層施加至較小尺寸的條棒形式相比，可以取得更高的準確性和效率。UV激光器是優(yōu)選的，這是因為用以制成激光燒蝕涂層的有機材料可被激光輻射的UV波長干凈地燒蝕。
本發(fā)明的優(yōu)選方法可被用來終結各式各樣的無源電子元件的末端。在此配合無源電子元件所用的“襯底”一詞指的是單層結構，以及并固堆疊(consolidated stack)、多層和層疊多層(laminatedmulti-layer)的結構。無源電子元件的襯底有不同類型，包括但不限于優(yōu)選的陶瓷和類似陶瓷的材料，如下所述。
第一種類型是陶瓷襯底，其結構為單層或多層板形式，舉例來說，包括高溫共燒陶瓷(high temperature co-fired ceramic，HTCC)或低溫共燒陶瓷(low temperature co-fired ceramic，LTCC)材料的生胚(軟)板或燒制(硬)板。
第二種類型是單層燒制的陶瓷襯底，該襯底經(jīng)圖案化而具有獨立的(芯片)電阻器或電阻器網(wǎng)絡；壓電式、電光式或光電式裝置；電感器；或是建構于較大的多元件陶瓷襯底上的其它獨立組件。
第三種類型是以多層陶瓷技術實現(xiàn)的，對于HTCC或LTCC材料而言，此類型包括芯片電容器；多種組件(例如電阻器、電容器和電感器)的矩陣構成的網(wǎng)絡；以及包含無源組件的HTCC和LTCC電子封裝件，或用于作為插入器，將半導體(例如硅)器件連接至其它電子封裝件的電子封裝件。
第四種類型是經(jīng)過燒制或是未經(jīng)燒制的專用陶瓷襯底，且具有單層或多層結構，舉例來說，其諸如為變阻器或熱阻器的襯底之類。本領域技術人員所稱的熱阻器和變阻器襯底的單層結構是碟、棒、襯墊、厚板、薄板、管形和珠狀當中任一種。
本發(fā)明的示例性的優(yōu)選方法將參考分立的芯片電阻器的形成來描述，且隨后再參考分立的芯片電容器的形成來描述。
關于芯片電阻器52的形成，本發(fā)明的優(yōu)選方法涉及將激光燒蝕涂層70施加至襯底10的第一主要表面14和第二主要表面16中的每一表面，如示于圖7中的主要表面14。襯底10優(yōu)選是陶瓷材料，但也可以是具有適當?shù)碾姾蜋C械性質的替代性材料。優(yōu)選的激光燒蝕涂層70是非光敏性的激光燒蝕阻擋層，其系有機材料。激光燒蝕涂層70可以是但并非必須是聚酰亞胺；它可以是與所選襯底10兼容的任何激光燒蝕阻擋材料。激光燒蝕涂層70優(yōu)選完全覆蓋襯底10的第一和第二主要表面14和16中的每一表面。
其后，將一UV激光束對準并引導入射到襯底10上，該UV激光束所具有的光斑尺寸和能量分布足以從第一和第二主要表面14和16的選定區(qū)域去除激光燒蝕涂層70。UV激光束是被沿著電導線18和20(它們構成一個空間上對齊的電導線對)各自的至少部分長度導向的，借以去除足量的激光燒蝕涂層70，從而暴露出第一和第二導線18和20各自的至少部分長度，如圖8A、8B和8C所示。圖8A和8B顯示激光燒蝕涂層70保留在襯底板10的第一主要表面14的電阻材料區(qū)域32上和小部份的電極墊22上。圖8C顯示激光燒蝕涂層70保留在空間26所界定的區(qū)域上，其中空間26位于第二主要表面16上的電極墊30之間。從至少部分第一和第二主要表面14和16去除激光燒蝕涂層70可以是同時進行的，或者順序地從第一和第二主要表面14和16其中之一進行去除，然后再對另一個進行去除。
優(yōu)選的UV激光器發(fā)出均勻形狀的激光束，其波長小于400納米，更優(yōu)選是355納米、266納米或213納米(UV激光器被定義為發(fā)出光的波長短于400納米的激光器)。本發(fā)明方法所使用的優(yōu)選激光器是Q開關和二極管泵浦的固態(tài)UV激光器，其包括固態(tài)激光物質，例如Nd:YAG、Nd:YLF、Nd:YAP或Nd:YVO4，或是摻雜了鈥或鉺的YAG晶體。UV激光是優(yōu)選的，這是因為大部分的激光燒蝕阻擋涂層在UV范圍表現(xiàn)出強吸收性；但也可使用產(chǎn)生的激光束波長會徹底去除有機材料的任何激光源。優(yōu)選的激光器提供調和產(chǎn)生的由一個或多個激光脈沖組成的UV激光輸出，其波長例如為355納米(三倍頻Nd:YAG)、266納米(四倍頻Nd:YAG)或213納米(五倍頻Nd:YAG)，而主要為TEM00的空間模分布。波長355納米的激光輸出是特別優(yōu)選的，這是因為在此波長的調和晶體的可獲得性和腔內加倍性可允許獲得最大的功率和脈沖重復率。激光優(yōu)選具有圓或方的均勻光束，其底面積直徑或側面長度介于約30微米到約300微米之間。激光器優(yōu)選工作于大約15千赫茲到大約100千赫茲的高脈沖重復率以及大約0.5瓦到大約10瓦的功率水平。脈沖長度優(yōu)選是大約30納秒，但也可以是任何適當?shù)拿}沖長度。UV激光束的每個脈沖的能量優(yōu)選介于約50微焦耳到約1000微焦耳之間。
UV激光脈沖可以通過各式各樣公知的光學器件，包括光束擴展器或是上準直(upcollimator)透鏡組件(其例如具有2倍的光束擴展倍率)，而轉換成放大、準直的脈沖，這些光學器件是沿著激光束路徑設置的。光束定位系統(tǒng)典型地引導準直脈沖，使其穿過光束整形物鏡而到達陶瓷襯底上所需的激光靶位置。集成在型號為43xx和44xx系列的小面積微加工系統(tǒng)(所述系統(tǒng)是由美國俄勒岡州Portland的電子科學工業(yè)公司即本案申請人所制造的)內的光束定位系統(tǒng)，適合實施本發(fā)明，用以在較小的(即小于10.2cm×10.2cm(4英時×4英時)的)陶瓷襯底上燒蝕激光燒蝕涂層。某些這類系統(tǒng)使用X-Y線性馬達來移動襯底以及X-Y臺座從而移動光束整形物鏡，它們是形成長而直的切口的有成本效益的定位系統(tǒng)。本領域技術人員會認識到，也可選擇采用這樣的系統(tǒng)其具有單一的X-Y臺座用于襯底定位，且具有固定的光束位置和光束整形光學元件。
接下來，將襯底10斷裂成多個條棒48，每個條棒包括側邊緣60，空間上對齊的構成不同對的第一和第二電導線18和20沿著側邊緣60延伸。條棒48示于圖9。示例性的條棒48被用來形成0402型的芯片電阻器。
將導電材料涂敷到條棒48的側邊緣60以形成位于各電導線18和20之間的導電互連部分56，其中所述電導線包括空間對齊的電導線對。圖10是條棒48的圖解，該條棒具有的側邊緣60已經(jīng)涂有導電材料從而形成導電互連部分56。導電材料通常是作為金屬膏被施加到條棒48上的。該金屬膏優(yōu)選以厚度大致均勻的連續(xù)層的形式散布在側邊緣60上，因為金屬膏中的空隙會導致導電互連部分中斷。而且，如果所施加的膏層太厚，則產(chǎn)生的導電互連部分56的寬度及其均勻度可能會受到不利影響。施加金屬膏的示例性方法包括計量法(metering)、散布法(spreading)和濺射法?？蛇x擇的是，接著通過加熱或在環(huán)境溫度下使金屬膏干燥來設定導電互連部分56。一旦激光燒蝕涂層70就位，便可用導電材料完全地覆蓋條棒48，因為激光燒蝕涂層70會保護整個條棒48，只是暴露的電導線18和20及其相關的側邊緣60除外。因此，導電涂層僅僅覆蓋這些區(qū)域，從而形成導電互連部分56。在施加導電材料和形成導電互連部分56后，使條棒48斷裂成多個芯片電阻器52。
使襯底10斷裂成多個條棒48可以通過多種方法來實現(xiàn)。一種示例性優(yōu)選方法涉及通過沿著道28u的長度方向引導UV激光束，從而在襯底10上形成刻劃線72(示于圖7、8A、8B和8C)，道28u沿著襯底10的主要表面14延伸，并基本平行于導電線18。襯底10吸收至少一部分激光束所射出的能量，因此可以在深度方向除去一部分襯底10，從而沿著道28u形成淺溝槽，道28u是借助于形成在襯底10上的圖案，由導電線18和電阻材料區(qū)域32產(chǎn)生的。當在道28u的每個刻劃線72的任一側上向襯底10施加斷裂力時，襯底板10就斷裂成獨立的條棒片48，每個條棒片包括多個芯片電阻器52。用于形成刻劃線72的優(yōu)選激光器與上述用于執(zhí)行從導電線18去除激光燒蝕涂層70的激光器相同，其中波束整形物鏡被移去以提供高斯形狀的光束?？虅澗€的優(yōu)選深度是襯底10深度的大約10％，對于250微米厚的襯底而言就是25微米。
條棒48斷裂成多個分立的芯片電阻器52涉及沿著道86u的長度方向引導UV激光束，以在襯底10中形成刻劃線72，道86u沿著襯底10的主要表面14延伸，并基本垂直于導電線18。道86u上的每條刻劃線72優(yōu)選是按上述方式形成的。當在刻劃線72的任一側上向條棒48施加斷裂力時，條棒48就斷裂成多個獨立的芯片電阻器52。
在一個優(yōu)選實施例中，在用激光燒蝕涂層70涂覆襯底10之前，或在UV激光沿著導電線18的長度方向清除激光燒蝕涂層70(“預刻劃”)之前，在襯底10上形成道86u以及道28u上的刻劃線72，其中道28u上的刻劃線72被用于將襯底10斷裂成條棒48，而道86u被用于將條棒48斷裂成多個獨立的芯片電阻器52。預刻劃的一個優(yōu)點就是它使得涂覆激光燒蝕涂層之后對條棒48的處理達到最少。
在另一優(yōu)選實施例中，沿著道28u形成的并用于將襯底10斷裂成條棒48的刻劃線72，要深于沿著道86u形成的刻劃線72，沿著道86u形成的刻劃線72并用于使條棒48單個化(singulate)而成為多個獨立的芯片電阻器52。道86u上刻劃線72的深度取決于是否金屬層(例如導電線)出現(xiàn)在沒有刻劃線的下主要表面16上。在沒有金屬層時，刻劃線72的深度可以是襯底厚度的大約5％-8％，而在有金屬層時，等于或大于襯底厚度的10％。
本發(fā)明的方法優(yōu)選進一步涉及從具有導電互連部分56的芯片電阻器52上去除殘余的激光燒蝕涂層70。雖然可以通過各種方法來除去殘余的激光燒蝕涂層70，但所選方法應該與使用的電阻材料匹配。一種示例性去除方法涉及在烘箱中焙燒芯片電阻器52。另一種示例性方法涉及利用水溶性的激光燒蝕涂層，該涂層可以通過用水或另一種溶劑清洗而被去除。這種處理可能伴隨以研磨動作?？蛇x擇的是，殘余的激光燒蝕涂層70可以保留在原處。
關于分立電容器54的形成，本發(fā)明的一種優(yōu)選方法涉及向襯底34的被預刻劃的第一和第二主要表面36和38上都施加激光燒蝕涂層70，如圖11中所示的主要表面36。如上所述，襯底34包括介電材料，并且優(yōu)選是由多層陶瓷材料形成的。在焙燒操作之前預刻劃陶瓷材料，這是因為軟陶瓷材料的燒蝕閾值較低。激光燒蝕涂層70是在焙燒處理之后施加的，否則如果有涂層70的話，焙燒處理將會去除該涂層。主要表面36和38均都被預刻劃以便使相對厚的介電襯底34斷裂?？蛇x擇的是，所有的處理步驟可以在焙燒前進行，包括加入終止金屬和在一個操作中焙燒全部結構。
如以上參考電阻器所作的描述，然后，對準并引導UV激光束，使其入射到襯底34上，該激光束所具有的光斑尺寸和能量分布足以從第一和第二主要表面36和38的選定區(qū)域去除激光燒蝕涂層。引導UV激光束以從第一和第二主要表面36和38去除激光燒蝕涂層70，去除量應在要形成導電區(qū)域的位置暴露出介電材料條90，如圖12所示。激光工藝的一個主要優(yōu)點就是它補償收縮和翹曲的能力，且因此而允許沿著非垂直的線或不是完美平直的線進行激光燒蝕。用來去除激光燒蝕涂層70的激光器，以及這些激光器優(yōu)選工作的參數(shù)，與以上參考芯片電阻器所描述的相同。
如以上參考電阻器所作描述，襯底34然后被斷裂成多個條棒50，每個條棒包括側邊緣62。條棒50示于圖13中。襯底34斷裂成多個條棒50可以通過以上參考芯片電阻器所描述的任一種方法來實現(xiàn)。
接著，施加導電材料以跨越條棒50的側邊緣62形成橋接，從而形成內部電極40的導電互連部分58，并連接到主要表面36和38上暴露的介電材料條90。圖14是條棒50的圖解，該條棒50包括側邊緣62，該側邊緣已經(jīng)被涂覆導電材料從而在先前暴露的條90上形成導電互連部分58。導電材料優(yōu)選是如以上參考電阻器所描述的那樣被施加到條棒50上的。
施加導電材料并形成導電互連58以及導電線之后，條棒50被斷裂成多個分立的電容器54。條棒50斷裂成多個分立的電容器54可以通過以上參考芯片電阻器所描述的若干方法中的任一種來進行。
如以上針對電容器54所表明的，某些類型的襯底不支承導電線，因此存在空缺的主要表面?？赏ㄟ^在形成導電互連部分的過程中形成導電線，來實現(xiàn)在這類襯底上實施所述優(yōu)選方法。將激光燒蝕涂層施加到主要表面，且UV激光束去除激光燒蝕涂層以露出空缺位置，在這些空缺位置本應存在導電線，從而形成空間對齊的上下導電體對。在使襯底斷裂從而形成條棒之后，導電涂層材料覆蓋暴露的空缺位置以形成導電線并且圍繞側邊緣的環(huán)繞部分，從而形成與導電線的導電互連。
以上所描述的技術可以類似地用于制造其它微型電子元件，例如電感器和變阻器。
本發(fā)明的一個優(yōu)點就是，在襯底是板狀的時候進行激光燒蝕涂層的去除，因而便于保持激光束和襯底的對準。對準是通過使激光束對準基準點來進行的。這樣的對準可以通過各種方式完成，包括板對準和圖案對準。圖案對準的一個實例涉及使激光束與一個或兩個導電線對準，或者與刻劃線對準。實施圖案對準的一個優(yōu)點就是它最大程度上減小了或消除了圖案必須精確地與襯底對準的需要。板對準的一個實例涉及使激光束與陶瓷板自身或其一部分對準，例如對準它的角部或已在板中鉆出的對準孔。當襯底是板式的時候進行激光燒蝕涂層的去除，可以維持第一和第二相對主要表面對齊。這樣便于獲得更大的精確度和更整齊的條棒側邊緣。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于其在芯片電阻器或電容器上產(chǎn)生極準確的“包卷”(wraparound)終結條。在芯片電阻器的情況下，其從電導線到電阻材料區(qū)域的邊緣能產(chǎn)生非常直的線。
對于本領域技術人員而言，顯然可以針對上述實施例的細節(jié)做許多改變，而不偏離本發(fā)明的主要原理。因此，本發(fā)明的范圍應該只由所附權利要求范圍所決定。
權利要求
1.一種制造無源電子元件的方法，該無源電子元件是由襯底形成的，所述襯底具有相對的第一和第二主要表面，所述第一和第二主要表面分別承載第一和第二互相間隔的電導體，所述電導體在長度方向排列為空間上對齊的構成不同對的第一電導體和第二電導體，并且包括導電互連部分，所述導電互連部分位于所述空間上對齊構成不同對的第一和第二電導體之間，所述方法包括將激光燒蝕涂層施加至所述襯底的相對的第一和第二主要表面；引導紫外線(UV)激光束入射至所述襯底上，該激光束所具有的光斑尺寸和能量分布足以從所述第一和第二主要表面的選定區(qū)域去除所述激光燒蝕涂層；在所述激光束與多個空間上對齊構成對的第一和第二電導體中的每一對之間進行對準并產(chǎn)生相對運動，以去除足量的所述激光燒蝕涂層，從而沿著所述第一和第二電導體的長度暴露所述電導體；使所述襯底斷裂成多個條棒，每個條棒具有側邊緣，而所述空間上對齊構成不同對的第一和第二電導體條沿著所述側邊緣延伸；以及沿著所述條棒的側邊緣施加導電材料，以在所述空間上對齊構成對的第一和第二電導體之間形成導電互連部分。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述襯底包括介電材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述無源電子元件是電容器。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述襯底的第一主要表面和第二主要表面其中之一承載電阻材料區(qū)域，所述電阻材料區(qū)域位于相鄰的各所述第一電導體之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述無源電子元件是電阻器。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括在暴露所述第一和第二電導體之后，從所述條棒去除殘余量的所述激光燒蝕涂層。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括使所述條棒單個化而形成分立的無源電子元件。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括燒制所述條棒。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述UV激光束的波長小于大約400納米。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其中所述UV激光束的波長選自大約355納米、大約266納米和大約213納米。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述UV激光束的對準涉及對準與所述襯底有關的參考基準。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述參考基準是第一和第二主要表面其中之一上的至少一個電導體。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述參考基準是刻劃線。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述參考基準包括鉆入所述襯底的多個孔。
15.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中使所述襯底斷裂成多個條棒是以下面方式完成的在所述襯底上，在相鄰對的第一和第二電導體之間且沿著其中之一的長度形成刻劃線，并在刻劃線的任一側對所述襯底施加斷裂力，以將所述襯底斷裂成獨立的片，每一片包括多個限制電流材料區(qū)域。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中所述刻劃線是在暴露所述第一和第二電導體之前，在所述襯底中形成的。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中所述刻劃線是在已暴露所述第一和第二電導體之后，在所述襯底中形成的。
18.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中在所述襯底中形成所述刻劃線包括使特征在于能量和光斑尺寸的UV激光束與形成于所述襯底上的道對準，該道間隔開所述限制電流材料區(qū)域；使所述UV激光束與所述襯底之間產(chǎn)生相對運動，以使所述激光束導向沿著道的長度方向且在深度方向去除襯底材料，而形成淺溝槽，該UV激光束的能量和光斑尺寸能在沒有相當?shù)囊r底材料熔化量的情況下實現(xiàn)深度方向的去除，由此形成于所述襯底材料中的溝槽的寬度是從襯底表面收縮直至溝槽的底部，呈尖銳的折斷線的形式；且所述溝槽的形狀形成高應力集中區(qū)域，該高應力集中區(qū)域延伸至所述襯底的厚度內并且沿著所述折斷線，由此多個深度上的破裂響應施加至所述溝槽任一側的斷裂力，而行進至所述襯底的厚度內，使該襯底整齊地斷裂成條棒，所述條棒具有為所述折斷線所界定的側邊緣。
19.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述光斑尺寸的直徑是大約30微米。
20.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述UV激光束的每個脈沖的能量是在大約50微焦耳到大約1000微焦耳之間。
21.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述襯底包括陶瓷材料。
22.一種制造無源電子元件的方法，該無源電子元件是由襯底形成的，所述襯底具有相對的第一和第二主要表面，并且包括導電互連部分，所述導電互連部分位于空間上對齊的構成不同對的第一和第二主要表面的選定區(qū)域之間，所述方法包括將激光可去除涂層施加至所述襯底的相對的第一和第二主要表面；引導激光束入射至所述襯底上，該激光束具有的光斑尺寸和能量分布足以從所述第一和第二主要表面的多個選定區(qū)域去除所述激光可去除涂層；在所述激光束與所述第一和第二主要表面的多個選定區(qū)域中每一區(qū)域之間進行對準并產(chǎn)生相對運動，以去除足量的所述激光可去除涂層而暴露所述多個選定區(qū)域；使所述襯底斷裂成多個條棒，每個條棒具有側邊緣，而沿著所述側邊緣設置所述空間上對齊構成不同對的第一和第二主要表面的選定區(qū)域；以及沿著所述條棒的側邊緣施加導電材料，以在所述空間上對齊的構成對的第一和第二主要表面的選定區(qū)域之間形成導電互連部分。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，進一步包括在所述襯底中形成刻劃線，其所述位于選定區(qū)域內，所述刻劃線界定所述條棒的側邊緣。
24.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中所述刻劃緣是在施加所述激光可去除涂層之前，在所述襯底中形成的。
25.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中所述激光束是紫外線(UV)型激光，且所述激光可去除涂層是激光燒蝕涂層。
全文摘要
終結無源電子元件的末端涉及將激光燒蝕涂層(70)施加至襯底(10和34)的各相對的主要表面(14和16、36和38)。引導所具有的光斑尺寸和能量分布足以從主要表面的多個選定區(qū)域去除激光燒蝕涂層的UV激光束入射到襯底上。UV激光束和襯底之間的相對運動去除足量的激光燒蝕涂層，以暴露相對的主要表面的多個選定區(qū)域。襯底然后被斷裂成多個條棒(48和50)，每個條棒包括側邊緣(60和62)，沿著側邊緣，設置相對主要表面的空間上對齊的不同對的選定區(qū)域。導電材料被施加至側邊緣，以在空間上對齊的每對選定區(qū)域之間形成導電互連部分(56和58)。
文檔編號H01C17/242GK101091225SQ200480031984
公開日2007年12月19日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權日2003年11月4日
發(fā)明者E·J·斯溫森, D·J·加西亞, B·S·弋德華特 申請人:電子科學工業(yè)公司