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JP2001523898A - 改良型の超小型表面実装コンデンサおよびその作成 - Google Patents

改良型の超小型表面実装コンデンサおよびその作成

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Publication number
JP2001523898A
JP2001523898A JP2000521924A JP2000521924A JP2001523898A JP 2001523898 A JP2001523898 A JP 2001523898A JP 2000521924 A JP2000521924 A JP 2000521924A JP 2000521924 A JP2000521924 A JP 2000521924A JP 2001523898 A JP2001523898 A JP 2001523898A
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JP
Japan
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capacitor
thin film
wafer
capacitor device
film capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000521924A
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English (en)
Inventor
ジェナディー レットセプター
Original Assignee
エイブイエックス コーポレイション
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=22069917&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2001523898(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by エイブイエックス コーポレイション filed Critical エイブイエックス コーポレイション
Publication of JP2001523898A publication Critical patent/JP2001523898A/ja
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Abstract

(57)【要約】 極めて小さな寸法の重さ、幅、高さを有する表面実装コンデンサ(10)が作成される。例えば0402サイズ以下のコンデンサを、従来技術で達成されるよりも低い高さで作成することができる。コンポーネントはそのそれぞれの端部にL字形の終端(16、18)を有し、回路板に取り付けるための底部ランド(28、30)を提供する。コンポーネントはコンポーネントの上面を横切る終端間に大きなギャップ幅をもたらすため、無視できるサイズの上部ランド(32、24)を有する。一部の実施形態では、上面はまたその上に配置された定位機構を含むこともできる。本発明はまたコンデンサまたは他の表面実装コンポーネントを終端させるための改善された方法をも提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 本発明は一般により大きな回路板上に表面実装するように適合された小型の電
子コンポーネントに関する。より詳細には、本発明は種々の用途に使用される表
面実装コンデンサ装置に関する。
【0002】 業界の慣行によれば、表面実装コンポーネントのサイズは数字「XXYY」で
表される。ただし、XXとYYはそれぞれ百分の一インチ単位で表した長さと幅
である。電子デバイスにおける一般的な小型化の傾向にせき立てられて、この数
年間、ますます小さなサイズの表面実装コンポーネントを提供すべくかなりの努
力が費やされてきた。たとえば、市場では現在、僅か0402のサイズの表面実
装高周波/マイクロ波コンデンサが提供されている。
【0003】 これまでに行われた小型化にかかわらず、さらに小さなデバイスが求められて
いる。たとえば、現在市販されているものより高さの低い0402サイズのコン
デンサが提供されれば望ましいことである。さらに、より小さな幅・長さの高周
波/マイクロ波コンデンサができれば非常に有用である。
【0004】 (発明の概要) 本発明は、従来技術の構造および方法の様々な欠点を認識したものである。し
たがって、本発明の一目的は、複数の表面実装コンポーネントを提供することで
ある。
【0005】 本発明の具体的な一目的は、非常に小型の表面実装コンデンサ装置を提供する
ことである。
【0006】 本発明の具体的な一目的は、改良された終端(termination)構造
を有する非常に小型の表面実装コンデンサ装置を提供することである。
【0007】 本発明の他の一目的は、表面実装コンポーネントを製作するための新規な技術
を提供することである。
【0008】 上記目的のいくつかは、実質上L字形の終端部がその上に配置された装置本体
を備える表面実装コンデンサ装置によって達成される。装置本体は、施釉(gl
azed)アルミナなど上面と底面を有する絶縁基板を含む。基板上面の上に第
1のコンデンサ極板の形の第1の導電性パターンが画定される。導電性パターン
の上面に誘電層が配置される。誘電層上に前記第1のコンデンサ極板と位置合わ
せされた第2のコンデンサ極板を画定する第2の導電パターンが配置される。第
2のコンデンサ極板の上にカバー層が配置され、それに封止される。
【0009】 本発明のその他の目的は、コンデンサなど複数の表面実装コンポーネントを終
端させる改良された方法によって達成される。ウェハが準備される。このウェハ
から、垂直にダイスすることにより複数のコンポーネントが作成できる。ウェハ
は適切な接着剤など適当な技術によってキャリアに取り付けられる。終端部が塗
布(apply)される位置でウェハを貫いて第1の方向に一連の平行なチャネ
ルが切断される。次に終端部が塗布され、その後、第1の方向と垂直な第2の方
向でウェハを貫いて一連のカットが作成される。次いで個々のコンポーネントが
キャリアから取り外される。
【0010】 本発明のその他の目的、特徴および態様は、以下により詳しく論じる開示の諸
要素の様々な組合せおよび部分的組合せ、ならびにそれを実施する方法によって
提供される。
【0011】 (好ましい実施形態の詳細な説明) この議論は例示的実施形態の説明にすぎず、例示的構造で実施される本発明の
より広い態様を制限するものではないことを当業者は理解されよう。
【0012】 本発明は、従来技術に比べて有利な様々の特徴を有する表面実装コンポーネン
ト装置を提供する。例えば、薄膜コンデンサ装置を、従来よりも小さなサイズ、
低い高さで作成することができる。その上、本発明の装置は極めて均一な寸法特
性を示す。例示的実施形態で利用されるL字形終端構造は、普通なら表面実装プ
ロセスで生じる可能性のある短絡を低減させる。
【0013】 ここで図1を参照すると、プリント回路板12に表面実装したときのコンデン
サ10が示されている。コンデンサ10は、その対向する両端部に塗布された終
端部16および18を有する装置本体14を含む。これらの装置は、パッド20
などそれぞれの取付けパッドの所で回路板12に取り付けられる。既知のマイク
ロストリップ技術を用いて回路板12の上面にトレース22などの導電性トレー
スを画定することができる。図のように、導電性トレースはそれぞれの取付けパ
ッドから延びて、それぞれの回路との電気的連絡を行う。
【0014】 図2に示すように、装置本体14はしばしば方形であり、より長い長さ寸法と
より短い幅寸法を画定する。また装置本体14は幅よりも高さ寸法が小さいこと
が好ましい。図を見るとわかるように、終端部16および18は装置本体14の
側面には延びていない。
【0015】 コンデンサ10の終端構造および他の様々な態様は図3を参照すると最も説明
がしやすい。図のように、終端部16および18はそれぞれ装置本体14の端面
上に位置する主ランド24および26を有する。設置したとき、コンデンサ10
は、図のように完全に装置本体14の下を延びるそれぞれの装着(または「底部
」)ランド28および30上に載る。「上部」ランド32および34は製造プロ
セス中のはんだクリープによるものであり、通常は幅が0.05mmを超えない
。したがって、上部ランドは一般に無視できる。
【0016】 製造プロセス中、コンデンサ10は、通常設置されるのとは逆の向きで作成さ
れる。したがって、装置本体14はアルミナなどの剛性基部層36を含む。こう
した実施形態では、基部層36に隣接して釉層38が配置され、基板基部を形成
する。釉層38に隣接して第1の電極40が形成される。第1の電極40に対向
し、介在誘電層44に隣接して第2の電極42が形成される。図を見るとわかる
ように、第1の電極40は終端部18まで延び、第2の電極42は終端部16ま
で延びる。「カバー」層46はアルミナまたは同様の剛性層製とすることが好ま
しく、エポキシまたは適当な材料の層48を介して得られた構造に塗布される。
【0017】 上述の様々な層に加えて、コンデンサ10はその接着を提供するため釉層38
と電極40の間に第1のパッシベーション層を含むことが好ましい。第2のパッ
シベーション層も電極42と接着剤層48の間に塗布することができる。酸窒化
シリコンまたは酸化シリコンを使ってこれらのパッシベーション層を形成するこ
とが好ましい。好ましい実施形態では、電極40および42はアルミニウムであ
り、誘電層44は酸化シリコンまたは酸窒化シリコンである。
【0018】 図4は、従来技術の超小型コンデンサ装置の作成に利用されてきた構造を示す
。図を見るとわかるように、コンデンサ50はその各端部に塗布されたU字形終
端部54および56を有するコンデンサ本体52を含む。コンデンサ本体52は
ガラス基板58を含み、その上に第1のアルミニウム電極60が配置される。第
2のアルミニウム電極62が酸化シリコンと酸窒化シリコンの介在誘電層64の
上に配置される。次いで電極62の上に酸窒化シリコンパッシベーション層(図
示せず)を塗布することができる。最後に、ガラスカバー68を保持するため、
エポキシ層66が塗布される。
【0019】 比較のため、下記の表1に、図3の本発明の例示的0402コンデンサと、図
4の従来技術の0603コンデンサの様々な層厚を示す。
【0020】
【表1】
【0021】 一般に本発明のコンデンサ装置は薄膜技術で作成されたより大きなウェハ内に
多数製作されるものの1つである。例えば、ウェハ作成時に様々な電極をフォト
リソグラフィによって作成することができる。このようなウェハを作成するため
の薄膜技術は、参照により本明細書に組み込むRitchieらの米国特許第4
,453,199号に記載されている。
【0022】 本発明によって生成されるウェハに固有の剛性により、完成したウェハをラッ
プ仕上げして所望の厚さを得ることができる。このラップ仕上げステップで、最
終的に従来同じコンポーネントサイズで作られた他のコンデンサよりも高さの低
いコンデンサが得られる。例えば、従来技術による0402サイズの多くの薄膜
コンデンサは高さが最大で約0.55mmである。本発明によれば、コンデンサ
はこのサイズでわずか約0.40mm(通常0.40±0.05mm)の公称高
さのものが作成できる。0201サイズでは、わずか0.16mm(通常0.1
6±0.02mm)以下の極めて小さな高さのコンデンサが作成できる。
【0023】 図4の従来技術のコンデンサではU字形の終端構造を利用しているので、テー
プおよびリールパッケージングプロセスで高さ−幅の定位(orientati
on)が必要である。本発明のL字型終端部は、高さ−幅の定位に加えて、上部
−底部の定位も必要である。したがって、個々のコンデンサの「上部」は、ウェ
ハのこの側にプリンティングによって生成されるような定位マークを含んでいる
【0024】 本発明はさらに、ウェハの個々のコンデンサに終端部を塗布する新規な方法を
提供する。ここで図5Aを参照すると、このようなウェハ70はまず、より大き
なキャリア72に取り付けられる。キャリア72はガラスシートでよい。ウェハ
70は紫外光で軟化させた接着剤などの仮接着剤74を用いてキャリア72に接
着することが好ましい。「上部」定位マーク、およびマーク76が終端部の塗布
中に反転するようにウェハが定位されていることがわかる。
【0025】 次に図5Bに示すように、一連の平行なカットがウェハ70を貫いて第1の方
向に通常の技術で画定される。その結果、ストリップ80などの一連のコンデン
サアレイストリップがキャリア72上に生成される。次いでアレイストリップ間
のチャンネル78をサンドブラスティングなどによって粗面化し主ランド領域(
たとえばチャネル壁面)への終端部の接着を向上させ、続いて化学処理で清浄化
することができる。
【0026】 次に図Cを参照すると、キャリア72に取り付けた一連のアレイストリップの
上に次にシードマスクが配置される。図6を見るとわかるように、シャドーマス
ク82は、得られるコンデンサの「底部」の終端部ランド間の所望のギャップと
ほぼ等しい幅の平行なマスキング部材84を含む。
【0027】 シャドーマスクを定位置に置いて、終端部の主(主要)ランド部分が86に示
すように1回のスパッタリングで塗布される。このスパッタリングは高真空装置
内でCrとCuなど2つの層の堆積によって実施され、「底部」ランドの厚さは
直接スパッタリングによって達成され、主(主要)ランド厚さはチャネル内での
スパッタリングによって達成される。次いでNiB組体物からの無電解ニッケル
被覆を施して、はんだ塗布前にバリア層を形成することができる。
【0028】 終端部の塗布後、アレイストリップを第1の方向にダイスして、個々のコンデ
ンサ10を得る。図5Dを参照すると、次いで仮接着剤の溶解または剥離によっ
てキャリア72からコンデンサ10を取り外す。通常、これは接着剤に対してこ
のように作用する特殊な溶剤を用いて実施する。次いでニッケルおよびSnPb
のバレルプレーティングまたは他のはんだ付けプロセスを用いることができる。
【0029】 比較のため、下記表2に、図3の本発明の例示的0402コンデンサおよび図
4の従来の技術の0603コンデンサ内の好ましい終端構造の様々な細部を示す
【0030】
【表2】
【0031】 上記のプロセスでは、より小さなサイズで有効に終端する表面実装コンポーネ
ントが得られることが理解されよう。狭いストリップは脆く、したがって破損し
やすいので、個々のストリップのスパッタリングによってより小さなサイズを効
率よく終端させることは困難なことがしばしばであった。銀ペーストに浸漬し、
約700℃で焼結することによる終端は、アルミニウム―誘電体―アルミニウム
薄膜構造には適用できない。
【0032】 本発明の方法はまた、一般に従来技術に比べて寸法公差の改善された終端部を
もたらす。具体的には、ランドは同じサイズの従来技術の構造に比べて幅の均一
性が改善されると同時に、望ましくはより大きなランドギャップを示す。
【0033】 例えば、本発明に従って0402サイズで作成されたコンデンサは、公称幅が
約0.20mm(通常0.20±0.10mm)の「底部」ランドを有すること
ができる。こうした構造では、「底部」ランドを約0.35mm以上の公称ギャ
ップで分離することができ、無視できる「上部」ランドは公称ギャップが少くと
も約0.85mm(通常0.80〜1.05mm)である。これは、ランド幅が
公称で約0.25mm、公称ギャップ幅が約0.30mmの、従来技術の同じサ
イズのコンポーネントに匹敵するものである。
【0034】 従来技術に勝るもう1つの利点が、本発明に従って作成した例示的コンデンサ
によって達成される。具体的には、上述のように高さが低減され薄いカバー層が
極めて均一なため、コンデンサ装置を取り付けたときプリント回路板に非常に近
くなる薄膜構造が得られる。その結果、この装置は自己共振周波数(SRF)で
優れた均一性を示す。
【0035】 したがって、本発明は表面実装コンポーネントとして使用するように適合され
た新規な構造を提供することがわかる。本発明の好ましい実施形態を示し説明し
たが、当業者なら、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくそれに修正お
よび変更を加えることができよう。例えば、装置は1206、0805、060
3など、具体的に論じたもの以外の様々なコンポーネントサイズで作成すること
もできる。さらに、上記ではコンデンサについて特に論じたが、上述の終端機構
は、インダクタ、抵抗器、ヒューズなど他の表面実装コンポーネントにも使用で
きる。
【0036】 また、様々な実施形態の諸態様を全部または一部交換できることも理解された
い。さらに、上記の説明は例示的なものにすぎず、添付の特許請求の範囲に記載
の本発明を限定するものではないことも当業者なら理解されよう。
【図面の簡単な説明】
最良の様態を含めて当業者に対する本発明の完全かつ実施可能にする開示を、
図面の参照を含めて本明細書の以下の部分でより具体的に述べる。
【図1】 プリント回路板に装着された本発明の表面実装コンデンサ装置の透視図である
【図2】 図1の表面実装コンデンサ装置の拡大透視図である。
【図3】 図2の線3−3に沿って切り取った断面図である。
【図4】 従来技術のコンデンサ装置の図3と同様の断面図である。
【図5A】 本発明による複数の表面実装コンポーネント装置を終端させる様々なステップ
を示す図である。
【図5B】 本発明による複数の表面実装コンポーネント装置を終端させる様々なステップ
を示す図である。
【図5C】 本発明による複数の表面実装コンポーネント装置を終端させる様々なステップ
を示す図である。
【図5D】 本発明による複数の表面実装コンポーネント装置を終端させる様々なステップ
を示す図である。
【図6】 本発明による複数の表面実装コンポーネント装置を終端させるのに使用される
シャドーマスクの一部分の拡大平面図である。 本明細書で同じ参照文字を繰返し使用する場合、それは本発明の同じまたは類
似の特徴または要素を表すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG, KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,L U,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO ,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG, SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,U G,UZ,VN,YU,ZW

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的にL字形の終端部がその上に配置された装置本体を備
    える表面実装用の薄膜コンデンサ装置であって、前記装置本体が、 上面と底面を有する絶縁基板と、 前記基板の前記上面の上方に位置し、第1の極性のコンデンサ極板を画定する
    第1の導電性パターンと、 前記第1の導電性パターンの上面に位置する誘電層と、 前記誘電層上に位置し、前記第1のコンデンサ極板と位置合わせされた第2の
    コンデンサ極板を画定する第2の導電性パターンと、 前記第2の導電性パターンの上方に位置する平面状のカバー層と を有することを特徴とする薄膜コンデンサ装置。
  2. 【請求項2】 前記L字形終端部の底部ランドが前記装置本体の表面を越え
    て延びることを特徴とする請求項1に記載の薄膜コンデンサ装置。
  3. 【請求項3】 前記装置本体の上面に位置する定位標識をさらに備えること
    を特徴とする請求項2に記載の薄膜コンデンサ装置。
  4. 【請求項4】 前記装置本体が0402以下の寸法であることを特徴とする
    請求項2に記載の薄膜コンデンサ装置。
  5. 【請求項5】 前記装置本体が0.40mm以下の公称高さであることを特
    徴とする請求項4に記載の薄膜コンデンサ装置。
  6. 【請求項6】 前記カバー層が前記第2の導電性パターンに封止された剛性
    の絶縁材料層を備えることを特徴とする請求項1に記載の薄膜コンデンサ装置。
  7. 【請求項7】 前記カバー層が約0.1mmの厚さであることを特徴とする
    請求項6に記載の薄膜コンデンサ装置。
  8. 【請求項8】 前記カバー層が介在エポキシ層によって前記第2の導電性パ
    ターンに封止されることを特徴とする請求項6に記載の薄膜コンデンサ装置。
  9. 【請求項9】 前記絶縁基板が平面状アルミナ基板を備えることを特徴とす
    る請求項8に記載の薄膜コンデンサ装置。
  10. 【請求項10】 前記平面状アルミナ基板が施釉アルミナ基板を備えること
    を特徴とする請求項9に記載の薄膜コンデンサ装置。
  11. 【請求項11】 前記第1の導電性パターンおよび前記第2の導電性パター
    ンがそれぞれアルミニウムを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜コンデ
    ンサ装置。
  12. 【請求項12】 前記誘電層が酸化シリコンと酸窒化シリコンからなる群か
    ら選択した材料を含むことを特徴とする請求項11に記載の薄膜コンデンサ装置
  13. 【請求項13】 表面実装するためのコンデンサ装置であって、 サイズが0402以下で公称高さが約0.40mm以下の装置本体を備え、 前記装置本体がその中に配置されたコンデンサ構造を有し、前記コンデンサ構
    造が介在誘電体層で分離された少なくとも1つの第1の極性の電極と少なくとも
    1つの第2の極性の電極から形成され、 前記装置本体の対向する端面上に実質上L字形の終端部が配置されることを特
    徴とするコンデンサ装置。
  14. 【請求項14】 前記終端部の装着ランドが前記装置本体の底面に配置され
    、前記装置本体の上面に配置された定位標識をさらに備えることを特徴とする請
    求項13に記載のコンデンサ装置。
  15. 【請求項15】 前記装置本体が約0201以下のサイズであることを特徴
    とする請求項13に記載のコンデンサ装置。
  16. 【請求項16】 前記装置本体が約0.16mmの公称高さであることを特
    徴とする請求項15に記載のコンデンサ装置。
  17. 【請求項17】 前記装置本体の上面を横切る前記終端部間の公称ギャップ
    幅が少なくとも約0.85mmであることを特徴とする請求項13に記載のコン
    デンサ装置。
  18. 【請求項18】 前記装置本体の底面を横切る前記終端部間の公称ギャップ
    幅が少なくとも約0.35mmであることを特徴とする請求項13に記載のコン
    デンサ装置。
  19. 【請求項19】 前記コンデンサ構造がアルミニウム−誘電体−アルミニウ
    ム薄膜構造として形成されることを特徴とする請求項13に記載のコンデンサ装
    置。
  20. 【請求項20】 複数の表面実装コンポーネントを終端させる方法であって
    、 (a)第1および第2の方向にダイスすることによりそれから前記コンポーネ
    ントを複数個作成することのできるウェハを準備するステップと、 (b)前記ウェハをキャリアに取り付けるステップと、 (c)前記ウェハを置いて前記第1の方向に走る一連の平行なチャネルを終端
    部を塗布する場所で切断するステップと、 (d)前記平行なチャネル内に終端材料を塗布して、終端部を形成するステッ
    プと、 (e)前記第2の方向に前記ウェハを貫く一連のカットを形成するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
  21. 【請求項21】 前記キャリアから個々のコンポーネントを取り外すステッ
    プをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記ウェハが仮接着剤を用いて前記キャリアに取り付けら
    れることを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記個々のコンポーネントが前記キャリアから分離される
    ように前記仮接着剤に作用を加えることにより、前記個々のコンポーネントを前
    記キャリアから取り外すことを特徴とする請求項22に記載の方法。
  24. 【請求項24】 前記仮接着剤が紫外光で硬化する接着剤を含むことを特徴
    とする請求項22に記載の方法。
  25. 【請求項25】 ステップ(d)でシャドーマスクを用いたスパッタ技術に
    より前記平行なチャネル内に終端材料を塗布することを特徴とする請求項20に
    記載の方法。
  26. 【請求項26】 前記個々のコンポーネント上の終端部の主要ランドおよび
    底部ランドが1回のスパッタで同時に形成されることを特徴とする請求項25に
    記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記スパッタ技術が、好ましくは前記終端材料を2つの材
    料層に塗布することを特徴とする請求項25に記載の方法。
  28. 【請求項28】 前記表面実装コンポーネントが表面実装コンデンサを含む
    ことを特徴とする請求項20に記載の方法。
  29. 【請求項29】 複数の表面実装コンポーネントを製作する方法であって、 (a)第1および第2の方向にダイスすることによりそれから前記コンポーネ
    ントを複数個作成することができ、電気回路がその上に配置された剛性絶縁材料
    の上部層と底部層を含むウェハを準備するステップと、 (b)前記ウェハをラップ仕上げして、所定の実質上均一なその厚さを得るス
    テップと、 (c)前記ウェハをキャリアに取り付けるステップと、 (d)前記ウェハを置いて前記第1の方向に走る一連の平行なチャネルを終端
    部を塗布する場所で切断するステップと、 (e)前記平行なチャネル内に終端材料を塗布して、終端部を形成するステッ
    プと、 (f)前記第2の方向に前記ウェハを貫く一連のカットを形成するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
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