制造多个电子器件的方法 本发明涉及一种制造具有薄膜的可表面安装的多个电子器件的方法。这些电子器件包括：电阻器、电容器、感应器和熔断器，还包括无源网络，如RC和LCR网络等。
美国专利US 4,453,199中公开的一种专门用来制造多个具有薄膜的电容器的方法是此类制造方法中的一个例子。上述方法采用一个玻璃片作为衬底。使用掩模技术，并借助于溅射或蒸发等工艺，将非连续的薄膜状电极结构的正交阵列设置在玻璃片的主表面上。每个这种电极结构都包括一个底电极层和一个顶电极层，两者通过中间的绝缘层隔开，这两个电极层错开一定地偏移量从而使它们只有部分重叠在一起。覆上电极结构后，将玻璃片切成小条，每一条上都有一个电极结构的线性阵列。再按如下方法切割每一条，即：使底电极层都终止于该条的第一长边，而不终止于与其相对的第二长边；相反使顶电极层都终止于该条的第二长边，而不终止于与其相对的第一长边。然后使用如溅射涂膜等技术在每个条上沿其第一长边和第二长边方向设置电触头。一旦形成了上述触头之后，即可将该条切成单个的块状元件，每个这样的块状元件都包括一个电极结构和两个电触头。
上述方法有一个严重的缺点，即必须在设置电触头之前将玻璃片切成小条。这是不符合需要的，因为这意味着制造过程不能在玻璃片的层次上(为效率最高且最经济的批量生产情况)完成，而必须在相对逐个片的基础上利用原始衬底片的子片来完成(更加费时且因而成本高)。
本发明的一个目的是减轻这种缺点的影响。具体而言，本发明的一个目的是提供一种经济高效的制造多个电子器件的方法。更具体的讲，本发明的一个目的是提供一种元件制造方法，该方法可在玻璃片的层次上、即在衬底被切割之前完成整个元件的制造。
根据本发明，上述的和其它的目的是通过如下方法实现的，该方法如在本文开头段中所述，其特征在于它包括下列连续的步骤：
a)提供一个基本上呈平面的陶瓷衬底，该衬底具有互相平行的第一和
第二主表面，该衬底包含一组互相平行的槽，该槽从第一主表面贯
穿至第二主表面，该槽起到将衬底细分为若干个细长段的作用，这
些细长段平行于上述槽并位于连续的槽对之间，每个细长段都有两
个沿毗邻槽之边缘延伸的相对的壁，在每个细长段的第一和第二主
表面至少其中之一上覆有一层电极结构的薄膜；
b)借助于石印技术设置电触头，该电触头沿每个细长段的两壁延伸，
进而与每条细长段上的电极结构实现电接触；
c)沿一组大体上与每个细长段的纵向垂直的线将这些细长段分割成单
个的块状元件。
本发明的方法使用了一些特殊技术来实现上述目的。具体而言，步骤(a)中的陶瓷衬底在设置电触头之前被细分为条状段(它们彼此仍互相连接)，而该衬底实际上只在设置了电触头之后才切割成松散的块状元件(它们彼此完全分开)。这种细分方法使得可以采用三维石印技术在所有条状段的裸露侧壁上(即在玻璃片层次上)一同设置电触头，无需首先将这些条状段切开使它们彼此不相连(如现有技术中的方法那样)。下面将对这种三维石印方法进行更详细的阐述。
贯穿本文的术语“陶瓷”意欲有一个广阔的范围，因此应解释为包括下列种类的(电绝缘性)材料：
-磨料，如氧化铝、碳化硅和金刚石；
-耐火材料，如硅石、石英、铝硅酸盐、镁砂和锆氧土；
-玻璃质材料，如玻璃、玻璃陶瓷和搪瓷；
-工程陶瓷，如金属陶瓷和陶瓷复合材料结合各种其它的氧化物、碳
化物和氮化物。特别地，术语“玻璃”包括各种各样的具体类型的玻璃，如钠玻璃、硼硅玻璃、燧石玻璃、石英玻璃等。
本发明的方法中的步骤(a)可以通过不同的方式实现。一方面，可以在陶瓷片上覆上电极结构之前制成槽。另一方面可以在制成槽之前将电极结构覆在陶瓷片上。
本发明方法的一个特殊实施方案的特征在于：步骤(a)中的槽是通过对一块连续的陶瓷片(其上覆有或未覆电极结构)进行局部喷砂清理(powder-blasting)而形成的。这一过程可以通过一些方法实现，如制造一个包含与待形成的槽形状相符合的开口的掩模，然后通过这些开口对陶瓷片进行喷砂清理，直至形成穿透该陶瓷片的槽为止。这时使用的掩模可以是例如一种可取下的栅格，该栅格安放在陶瓷片上，或可以是一个石印掩模，该掩模是通过对一层可固化的抗蚀剂进行层压、曝光和显影而制成在陶瓷片表面上的。
前段所述及的实施方案的替代方案的特征在于步骤(a)中的槽通过如下方法形成：
-在一块连续的陶瓷片(其上覆有或未覆电极结构)的宽度方向上
连接至少一个刚性的支撑条；
-在陶瓷片上切割出槽，使槽穿入但并不穿透支撑条。切割操作可以使用如钢丝锯或激光束等来完成。在这个实施方案中，陶瓷片通过刚性支撑条来保持整体性，该支撑条可以由如金属或陶瓷等材料制成。
本发明的方法适用于制造不同类型的元件。如：(i)在一个特殊的实施方案中，步骤(a)中的电极结构是由一层导电材料的薄膜构成，该薄膜在每个细长段的两壁间延伸；所得的元件就可以用作一个薄膜电阻器或熔断器；(ii)一个替代实施方案，其特征在于步骤(a)中的电极结构依次包括：
-一个导电材料的底层，该底层延伸至每个细长段的第一壁，而并
未延伸至第二壁；
-一个绝缘材料层，它覆盖在底层上面；
-一个导电材料的表层，该表层延伸至每个细长段的第二壁，而并
未延伸至第一壁。此时，所得的元件可以用作一个薄膜电容器。如果需要，可以制出这种设计的一个变型，其中几层绝缘材料以下述方式堆叠在一起：将各交替层延伸到每个细长段的交替的壁上；按这种方式可以制成一个多层电容器。(iii)另一个实施方案，其特征在于每个元件均为一个串连的电容器对，且步骤(a)中的电极结构包括：
-一个导电材料的底层；
-一个绝缘材料的中间层；
-一个导电材料的表层，上述各层中的每一个层均大致覆盖每个细长段的整个表面。(iv)另一个实施方案，其特征在于每个元件均为一个感应器，且步骤(a)中的电极结构包括：
-一个导电材料的底层，该层具有沿各细长段纵向设置的单元的线性
阵列形式，每个单元均包含一个窄条，该窄条卷成螺旋线的形状，
该窄条的第一端延伸至细长段的第一壁，其第二端位于螺旋线的中
央；
-一个绝缘材料的中间层，该层设有一个通路连接部以连至底层中窄
条的第二端；
-一个导电材料的表层，该层具有沿各细长段纵向设置并与底层的单
元相配准的单元的线性阵列形式，其上的每个单元均包含一个窄
条，该窄条从中间层的通路连接部延伸到细长段的第二壁。
前述的实施方案(ii)可以借助于如国际专利申请WO-A96/30916(PHN15.692)中描述的方法来实现。该方法的基础是，如果一束平行的材料沉积束以下述方式导向衬底，即束流与衬底法线形成了一个锐角并与衬底上的细长段的长边垂直，那样每个细长段体均会“顺着”沉积束流方向在细长段壁上投下一个“阴影”；没有材料会沉积到该阴影部分中；例如，如果束流被导向每个细长段的第一壁，那么每个细长段的第二壁上将不会有材料沉积。
步骤(b)中所指的(三维)石印技术通常涉及一个如下步骤中所述的过程：I. 向步骤(a)中所得的衬底上涂覆可固化的光致抗蚀剂；II. 有选择地对光致抗蚀剂的局部区域进行固化，这种固化是通过用光
化辐射从多于一个侧面对衬底进行照射而施行的，该照射穿过一个
掩模；III.使用合适的显影剂有选择地将抗蚀剂的某些部分溶解；IV. 在细长段上所有未涂覆抗蚀剂的部分均涂覆上一层相对较厚的金属
涂层(例如，采用一种化学镀或电镀的方法)；V.使用合适的涂层消除剂将抗蚀剂的剩余部分除去。对上述方法有如下几点说明：-在步骤II中提到的照射可通过多种方法实现。例如：
-在一个特殊的实施方案中，对细长段的壁和第一主表面的照射
是通过以与衬底的法线成一个锐角的方向对衬底进行照射而实现
的，而对第二主表面的照射是通过在远离反射源的衬底侧面上安放
一个反射表面(镜)，并使用该反射表面将辐射线导向该第二主表
面；
-或者，也可以直接从两侧对衬底进行照射；这样对第二主表面
的照射可以在不使用反射表面的情况下得以实现；-在步骤I中使用的可固化的光致抗蚀剂可以是一种负光致抗蚀剂或正光致抗蚀剂。如果是正光致抗蚀剂，则在步骤III中将抗蚀剂受到照射(暴光)的部分除去。反之，如果是负光致抗蚀剂，则在步骤III中将抗蚀剂未受照射(未暴光)的部分除去；-由于步骤(a)中所得的衬底具有相对复杂的形状，进行步骤I的一个特别有利的方法是采用电泳沉积。那样，在进行步骤I之前必须使衬底具备一个金属化的表面。根据需要，这一要求也可以通过采用溅射涂膜的方法向(裸露的陶瓷)衬底上涂覆一薄层金属来实现/补充。
考虑到电触头的定位和数目较多，在步骤(b)中可以形成多种多样的方案。例如：
A)在步骤(b)中制成的电触头定位成可以正好彼此相对地位于每
个细长段的相对的壁上，从而使电触头位于直的对中轴线上、大
体上沿与细长段的纵向垂直的方向延伸。如果步骤(c)中的分割
线定位成使得在任何相邻的分割线对之间只有一条对中轴线的位
置，则将使所得的元件具有两个端子，即在块状陶瓷基体的两个
相对侧面的每个面上各有一个端子；
B)如果情形(A)中的分割线定位成使得在任何相邻的分割线对之
间有n条对中轴线(n＞1)，则将使所得的元件具有2n个端子，
即在块状陶瓷基体的两个相对侧面的每个面上各有n个端子；
C)如果在每个细长段其中一个壁上的电触头的间隔与另一个壁上
的电触头的间隔不同，则可以制成具有奇数个端子的元件。例如，
如果在每对相邻的分割线之间、在细长段的第一壁上有两个电触
头，而在另一壁上只有一个电触头，则每个所得的元件将有三个
端子。因而方案(B)和(C)可以制出多端子元件，如无源阵列(RC、LCR、LC网络等)。
本发明方法中的分割步骤(C)可用多种不同的方式实现，这些方式在本领域中是公知的，包括锯切、切割、沿划线切断和激光切割等方式。
根据需要，在本发明方法的任何地方均可以进行任意个补充步骤。例如，主要可以设想：
-在步骤(a)和步骤(b)之间沉积一层电镀籽晶层或粘附增强层；
-在步骤(b)和步骤(c)之间进行去除抗蚀剂的工序或(部分)腐
蚀操作；
-在步骤(c)所得的元件(的一部分)上沉积一层保护层。
本发明及其附带的优点将通过示例性实施方案并结合附图进行进一步的阐述，即：
图1是一个陶瓷片的透视图，该陶瓷片可用于本发明方法的一个特殊实施方案中；
图2示出图1中的主体在如步骤(a)中所述那样在其上制出槽后的情形；
图3a是图2中的主体在依步骤(a)覆上一侧电极结构后的一部分的剖视图，并示出如步骤(b)中述及的三维石印过程中的步骤II，其中使用的是正抗蚀剂；
图3b基本上与图3a相一致，只是其中使用的是负抗蚀剂；
图4是图3b中主体在根据步骤III除去了光致抗蚀剂中未照射部分后的局部透视图；
图5示出了图4中的主体在根据步骤IV在其上形成接触电极后并根据步骤V除去光致抗蚀剂之受照射部分后的情形；
图6是图5中主体的一个扩展的平面图，该图描绘出沿其切割衬底的多条分割线；
图7是对图6中主体实施步骤(c)所得的一个元件的透视图；
图8是一个连接有刚性支撑条的连续陶瓷片的透视图，该复合结构可用在本发明方法的另外一个实施方案中；
图9示出图8中主体的倒置的正视图，其上现已切出了槽以便如步骤
(a)所述将衬底片细分成纵向的细长段，从而形成对图2中的一种替代方案；
图10是一个覆有电极结构的连续陶瓷片的剖视图；
图11示出在图10中所示主体上使用本发明的方法后所得的电子器件；
图12基本与图5相一致，只是它描绘出电触头的另外一种排列方式。
在各个图中相应的构件用相同的标号标出。
实施方案1
图1-7示出了本发明方法的一个特殊的实施方案。
图1示出一个平陶瓷片1，它具有第一主表面1a和第二主表面1b。该片1是由例如钠玻璃等材料制成，厚度大约为0.5mm；其侧面尺寸大约为350×300mm2。
在图2中片1已经受了有选择的喷砂清理处理。这样制出了一组互相平行的槽3，该槽从第一主表面1a贯穿至第二主表面1b。这些槽3将衬底1细分成平行于槽3并位于连续的槽对之间的细长段5。每个细长段5均有两个相对的壁7a和7b，壁7a和7b沿相邻槽3的边缘延伸。片1通过一组连接桥4来保持其整体性，这些连接桥在其长度方向上以规则的间隔与细长段5相连。在这一特殊方案中，细长段5宽为1.5mm，其在两个连续的连接桥4之间的长度约为25mm。上述喷砂清理过程例如可按如下步骤进行：
-提供一个玻璃片1，例如SCHOTT AF45；
-在片1的表面1a上层叠一层ORDYL BF405(TOKYO OHKA)抗蚀剂；
-依照所需的槽3、连接桥4和细长段5的图案对该抗蚀剂层进行照
射；
-用例如碳酸钠等对受到照射的薄层进行显影处理，然后进行后烘
干；
-进行喷砂清理；
-用如乙醇胺等去除抗蚀剂的剩余部分。
图3a和3b示出图2中主体的剖视图。这时每个细长段5上已经设有一层电极结构9(步骤(a))。在这一特殊方案中，结构9依次包括：
-一个导电材料(如1μm的铝)制成的底层9a；
-一个绝缘材料(如0.5μm的Ta2O5或Si3N4)制成的中间层9b；
-一个导电材料(如1μm的铝)制成的表层9c；这几层9a、9b、9c中的每一层均基本上覆盖各细长段5的整个表面。层9a、9c可用溅射沉积的方法进行施加，而层9b可采用化学气相沉积(CVD)等方法进行施加。正如所述，层9c可由一层包含0.1μm厚Ti层和1μm厚Cu层的溅射双层9d来覆盖；该双层9d用以促进电触头的电流增长，即它充当电镀基体(见图5)。
电极结构9已覆盖上了一层光致抗蚀剂11(步骤(b)，步骤I)。可通过将整个衬底1浸入抗蚀剂浴中或在衬底1上喷涂抗蚀剂层11等方法实现这一目的；或者，可用层9d充当电镀基体以电泳沉积一层合适的抗蚀剂。
图3a中的抗蚀剂层11包括一种正光致抗蚀剂。使用从朝向第一主表面1a的未示出光源(未画出)发出的光化照射光束15(如紫外线)照射整个结构1、5、9、11(步骤II)。这些光源定向成使得光束15与表面1a的法线成一个锐角；在这种情形下，光束15也射向侧壁7a和7b。安装了一个反射表面(镜)17以使光束射向主表面1b。入射到该镜17上的光束15被反射成光束15’，该光束15’照射到表面1b上。这样即可获得一种三维的照射效果。照射穿过一个掩模，该掩模包括透明部分13和不透明部分13’，它们互相配合地放置以形成所需的图案。因此，并不是层11的所有部分都受到照射。正如所述，在衬底1的两侧均使用了掩模；但理论上讲，这是不必要的，在上掩模上的合适位置设置不透明部分13’可以省去一个独立的下掩模。
另一方面，图3b中的抗蚀剂层11包括一种负光致抗蚀剂(如，SHIPLEYED 2100，在100V和30℃时进行30秒钟的电泳涂覆，然后进行后烘干，得到一个厚度约为10μm的层11)。同理，使用从未示出的光源发出的有角度的光化辐射光束15(如紫外线)照射整个结构1、5、9、11。但此时光源的定位使得无需使用反射镜17即可使第一主表面1a和第二主表面1b均受到照射。照射穿过一个掩模，该掩模包括透明部分13和不透明部分13’，它们互相配合地放置以形成所需的图案(该图案与图3a中的图案正好相反)。
本实施方案的其余部分将在图3b(负光致抗蚀剂)中方案的基础上进行描述。
图4示出图3b中主体的一部分。在该状态下，图3b中抗蚀剂层11未受到照射的区域已经被溶解掉了(步骤III)，只剩下受到照射的部分；可以用如SHIPLEY 2005等显影剂进行上述溶解。结果在电极结构9的顶上形成了空白区19。使用一种电镀的方法(在籽晶层9d的顶上)可在这些空白区19中形成电触头。
在图5中，前述的电触头21已经形成(步骤IV)。正如所述，这些触头包括一个10μm厚的铜层21a和一个10μm厚的Pb40Sn60层21b。此外，图4所示的受照射的抗蚀剂部分11已使用如丙酮或SHIPLEY 2010等涂层消除剂去除(步骤V)。另外，层9c和9d的暴露区域(即未由触头21覆盖的区域)也已使用下述腐蚀剂去除：
-去除层9d中的Cu：(NH4)2S2O8；
-去除层9d中的Ti：H2O2；
-去除层9a、9b、9c：H3PO4/HAc/HNO3；
图6示出图5中主体的扩展平面图。它示出若干单个块状元件23的一个阵列，这些块状元件可以通过沿分割线25切割衬底1而互相分开。这种切割可以通过锯切、切割或沿线25照射激光束等方法实现。由此得到的每个块状元件23均为一个串联的电容器对，其中：
-壁7a上的层9c为第一(自由)电极(设有触头21)；
-壁7b上的层9c为第二(自由)电极(设有触头21)；
-层9a为公共电极；
-层9b为介电层。
-图7为带有SMD兼容电触头21的最终元件23的透视图。实施方案2
在一个与实施方案1不同的实施方案中，图3中的电极结构9只包含导电层9a，则最终元件23就用作薄膜电阻器或熔断器。该元件23的阻抗有下列因素决定：
-层9a的厚度；
-层9a中材料的电阻率；
-层9a的宽度(在平行于细长段5长度的方向上)；
-层9a(在细长段5相对壁上的触头21之末端边缘之间)的长度。实施方案3
图8和图9示出本发明方法的一个实施方案，并且示出分别对应于图1和图2的替换方案。
图8示出一块连续的平陶瓷片1(其上可能已经覆有或未覆有电极结构)，该片上安装有一个刚性支撑条2。支撑条2沿Y向延伸过片1的宽度。根据需要，也可使更多的这种支撑条在沿X轴向的更多位置上延伸过片1。支撑条2可由铝或玻璃等材料制成。在这个特殊的实施方案中，其端面尺寸为5×5mm2。支撑条2通过一种合适的粘结剂连接到片1的主表面1b上。
图9示出图8中主体的一个倒置的正视图，这时X轴指向图面平面而Y轴则指向右面。按照本发明方法的步骤(a)，在X方向制出若干个槽3，从而将片1细分成一组相互平行的纵向段5。这些槽3是用圆盘锯、钢丝锯或激光束等加工而成的。
槽3延伸穿透片1，但它们只是部分地穿过支撑条2。因此，支撑条2的部分4仍然保持为一个整体，并充当细长段5之间的连接桥，以保证各细长段仍然以平面布置状态相互连接。实施方案4
图10和图11涉及本发明方法的一个特殊的实施方案。
图10中平陶瓷片的一个主表面1a上设有电极结构9。这种结构9包括一个导电底层9a、一个中间介电层9b和一个导电表层9c。层9a和9c由Ni或Al等材料制成，而层9b则由Si3N4、SiO2或Al2O3等材料制成。
层9a和9c采用溅射沉积或蒸发等技术形成。这些层不连续，而是包括一些互相隔离的岛状物，这些岛状物沿垂直于图平面的方向延伸。这些岛状物可用如下方法形成，例如：
-提供连续的各层，然后对其进行有选择的腐蚀，只留下上述岛状物；
-直接通过一个掩模沉积出这些岛状物。覆盖层9b是连续的，并用CVD(化学气相沉积)或氧化MBE技术形成。
还有一个带图案的保护层9e，该层实际上是一个双层结构，包括0.5μm的SiN和10μm的聚酰亚胺；该层9e包括覆盖在岛状物9a上面的一些岛状物。
图10的结构可通过在指定的位置制出槽3的方法改造成步骤(a)中所述的结构，这些槽3向图平面内的方向延伸。这样可以形成一组细长段5，该细长段也向图平面内的方向延伸。然后按照本发明方法的步骤(b)可在这些细长段5的侧壁上设置电触头。
图11示出对图10中结构进行步骤(b)和步骤(c)后所得的结果。图中的元件23是一个串联的电容器对。电触头21是利用实施方案1中所述的工艺制出的。实施方案5
图12基本上与图5相一致，只是电触头21的排列方式不同。在图12中，沿细长段5的壁7a方向上的各电触头21的间距与壁7b上的各电触头21’的间距不同。特别地，采用图中的分割线25可以得到每块分别具有三个端子21、21和21’的块状元件23。