(57)【要約】  実施形態には、第１誘電体層と、第２誘電体層と、第３誘電体層と、第４誘電体層とを備え、１または複数の誘電体層が、複数の金属層を有する、多層装置が含まれる。多層装置はさらに、第１金属層および第２金属層を接続する第１ビアと、第２金属層および第４金属層を接続する第２ビアと、第１金属層および第２金属層を接続する第３ビアと、第３金属層および第４金属層を接続する第４ビアを備える。第１ビアは第２ビアと隣接し、第３ビアは第４ビアと隣接する。少なくとも、いくつかのビアは、互いに対して異なる深度を持つ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層基板を作成する方法であって、
第１誘電体層を提供する段階と、
前記第１誘電体層の第１面をパターニングして第１金属層を提供する段階と、
前記第１誘電体層の第２面をパターニングして第２金属層を提供する段階と、
第２誘電体層および第３誘電体層を提供する段階と、
前記第２誘電体層の第１面をパターニングして第３金属層を提供する段階と、
前記第３誘電体層の第１面をパターニングして第４金属層を提供する段階と、
前記第２誘電体層の第２面を前記第１誘電体層の前記第１面に接続する段階と、
前記第３誘電体層の第２面を前記第１誘電体層の前記第２面に接続する段階と、
両面レーザ加工を介して複数の前記金属層間に複数のビアを作成する段階と
を備え、
前記複数のビアのうち少なくともいくつかのビアが互いに対して異なる深度を持ち、その結果、（ｉ）第１ビアが前記第１金属層および前記第２金属層を接続し、第２ビアが前記第２金属層および前記第４金属層を接続し、（ｉｉ）第３ビアが前記第１金属層および前記第２金属層を接続し、第４ビアが前記第３金属層および前記第４金属層を接続し、
（ｉ）前記第１ビアが前記第２ビアと隣接し、（ｉｉ）前記第３ビアが前記第４ビアと隣接する
方法。
【請求項２】
前記第２誘電体層がプレパターニングされ、前記第３金属層を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第３誘電体層がプレパターニングされ、前記第４金属層を提供する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１誘電体層がプレパターニングされ、前記第１金属層および前記第２金属層を提供する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２誘電体層の前記第２面を前記第１誘電体層の前記第１面に接続する段階が、前記第２誘電体層の前記第２面を前記第１誘電体層の前記第１面に積層する段階を含み、
前記第３誘電体層の前記第２面を前記第１誘電体層の前記第２面に接続する段階が、前記第３誘電体層の前記第２面を前記第１誘電体層の前記第１面に積層する段階を含む、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
第４誘電体層を提供する段階と、
前記第４誘電体層の第１面をパターニングして第５金属層を提供する段階と、
前記第４誘電体層の第２面を前記第３誘電体層の第２面に接続する段階と、
さらに、両面レーザ加工を介して複数の前記金属層間に複数のビアを作成し、その結果、第５ビアが前記第５金属層および前記第１金属層を接続する段階
をさらに含む、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第４誘電体層がプレパターニングされ、前記第５金属層を提供する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第４誘電体層の前記第２面を前記第３誘電体層の前記第２面に接続する段階が、前記第４誘電体層の前記第２面を前記第３誘電体層の前記第２面に積層する段階を含む、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも、（ｉ）前記第１ビアおよび前記第２ビア、または、（ｉｉ）前記第３ビアおよび前記第４ビアのいずれか１つが、互いに対してずれている、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
第１誘電体層の第１面が第１金属層を含み、前記第１誘電体層の第２面が第２金属層を含む、前記第１誘電体層と、
第２誘電体層の第１面が第３金属層を含み、前記第２誘電体層の第２面が、前記第１誘電体層の前記第１面に接続されている、前記第２誘電体層と、
第３誘電体層の第１面が第４金属層を含み、前記第３誘電体層の第２面が前記第１誘電体層の前記第２面に接続されている、前記第３誘電体層と、
前記第１金属層および前記第２金属層を接続する第１ビアと、
前記第２金属層および前記第４金属層を接続する第２ビアと、
前記第１金属層および前記第２金属層を接続する第３ビアと、
前記第３金属層および前記第４金属層を接続する第４ビアと、
を備え、
（ｉ）前記第１ビアが前記第２ビアと隣接し、かつ（ｉｉ）前記第３ビアが前記第４ビアと隣接し
少なくとも、複数の前記ビアのいくつかが、互いに対して異なる深度を持つ、
多層装置。
【請求項１１】
前記第２誘電体層がプレパターニングされ、前記第３金属層を提供する、請求項１０に記載の多層装置。
【請求項１２】
前記第３誘電体層がプレパターニングされ、前記第４金属層を提供する、請求項１０または請求項１１に記載の多層装置。
【請求項１３】
前記第１誘電体層がプレパターニングされ、前記第１金属層および前記第２金属層を提供する、請求項１０から請求項１２の何れか一項に記載の多層装置。
【請求項１４】
前記第２誘電体層の前記第２面が前記第１誘電体層の前記第１面に積層され、
前記第３誘電体層の前記第２面が前記第１誘電体層の前記第２面に積層される、
請求項１０から請求項１３の何れか一項に記載の多層装置。
【請求項１５】
第４誘電体層の第１面が第５金属層を含み、前記第４誘電体層の第２面が前記第３誘電体層の第２面に接続されている前記第４誘電体層と、
前記第５金属層および前記第１金属層を接続する第５ビアと
をさらに備える、請求項１０から請求項１４の何れか一項に記載の多層装置。
【請求項１６】
前記第４誘電体層がプレパターニングされ、前記第５金属層を提供する、請求項１５に記載の多層装置。
【請求項１７】
前記第４誘電体層の前記第２面が前記第３誘電体層の前記第１面に積層される、請求項１５に記載の多層装置。
【請求項１８】
少なくとも、（ｉ）前記第１ビアおよび前記第２ビア、または、（ｉｉ）前記第３ビアおよび前記第４ビアのいずれか１つが、互いに対してずれている、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の多層装置。
【請求項１９】
前記第１、第２、第３、第４ビアのそれぞれが、テーパー形状である、請求項１０から１８のいずれか一項に記載の多層装置。
【請求項２０】
前記装置がプリント基板（ＰＣＢ）を含む、請求項１０に記載の多層装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／９５０，７３８号に基づく優先権を主張する２０１５年３月９日に出願された米国特許出願第１４／６４２，０９８号に基づく優先権を主張し、両出願は本明細書に参照によりその全体が組み込まれる。
【０００２】
本開示の実施形態は、小型電子デバイスに関し、特に、両面レーザ加工で作成される複数のビア構造を含む多層電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの小型電子デバイスまたはチップは、例えば、絶縁体層、再配線層（ＲＤＬ）、ボンドパッドなどの複数の他の層および要素と共に、複数の基板または誘電体層、および金属層から構成され得る多層デバイスである。様々な層および要素、特に、金属層、任意のＲＤＬ、ボンドパッドなどを電気的に接続するべく、複数のビア構造（一般的にはビアと呼ばれる）が当該多層デバイス内に作成され、一般的には様々な層を通って鉛直方向に延伸している。複数のビアは一般的に、ある種の穿孔加工によって作成され、その後、例えば金属などの導電性材料で充填される。使用され得る穿孔加工の例には、機械的穿孔加工、レーザ加工などが含まれるが、これらに限定されない。使用され得る穿孔加工に関する特定例の１つは、両面レーザ加工と呼ばれ、単一のレーザを２段階の穿孔加工に用いて実施され得る。まず、基板の一方の面で、レーザによる穿孔が行われる。基板はその後、裏返され、基板の他の一方の面でレーザによる穿孔が行われる。しかしながら、一般的に、そのような両面レーザ加工は、２つの金属層のみを含む、単一の基板でのみ実施可能である。従って、多層小型電子デバイスの多くには、より複雑で高価な層のビルドアップが必要である。多層小型電子デバイスにおいては、各基板は、機械的穿孔加工、または、レーザ穿孔加工のいずれか１つによって穿孔され、その後、各層の穿孔された複数のビアが、複数の他の層にある複数の他のビアと適切に整列するように、複数の層が共に接続される。
【発明の概要】
【０００４】
様々な実施形態において、本開示は、多層基板を作成する方法であって、第１誘電体層を提供する段階と、第１誘電体層の第１面をパターニングして第１金属層を提供する段階と、第１誘電体層の第２面をパターニングして第２金属層を提供する段階とを含む方法を提供する。この方法はさらに、第２誘電体層および第３誘電体層を提供する段階と、第２誘電体層の第１面をパターニングして第３金属層を提供する段階と、第３誘電体層の第１面をパターニングして第４金属層を提供する段階とを含む。この方法はまた、第２誘電体層の第２面を第１誘電体層の第１面と接続する段階と、第３誘電体層の第２面を第１誘電体層の第２面と接続する段階と、両面レーザ加工を介して複数の金属層の間に複数のビアを作成する段階とを含む。ビアのうち少なくともいくつかは、第１ビアが第１金属層および第２金属層を接続し、第２ビアが第２金属層および第４金属層を接続し、第３ビアが第１金属層および第２金属層を接続し、第４ビアが第３金属層および第４金属層を接続するというように、互いに対して異なる深度を有する。第１ビアは第２ビアと隣接し、第３ビアは第４ビアと隣接する。
【０００５】
様々な実施形態において、本開示はまた、第１誘電体層の第１面が第１金属層を含み、第１誘電体層の第２面が第２金属層を含む、第１誘電体層と、第２誘電体層の第１面が第３金属層を含み、第２誘電体層の第２面が第１誘電体層の第１面に接続されている、第２誘電体層と、第３誘電体層の第１面が第４金属層を含み、第３誘電体層の第２面が第１誘電体層の第２面に接続されている、第３誘電体層とを有する、多層装置を提供する。多層装置はさらに、第１金属層および第２金属層を接続する第１ビアと、第２金属層および第４金属層を接続する第２ビアと、第１金属層および第２金属層を接続する第３ビアと、第３金属層および第４金属層を接続する第４ビアとを含む。第１ビアは第２ビアと隣接し、第３ビアは第４ビアと隣接する。ビアのうち少なくともいくつかは、互いに対して異なる深度を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本開示の実施形態は、添付図面と併せて、以下の詳細な説明によって、容易に理解できるであろう。この説明を容易にするべく、同様の参照番号は同様の構造的要素を示す。様々な実施形態は、添付図面内の図の中で、限定ではなく例示として示されている。
【０００７】
【図１Ａ】実施形態に係る、多層基板の実施例の断面図を概略的に図示する。
【図１Ｂ】実施形態に係る、多層基板の実施例の断面図を概略的に図示する。
【図１Ｃ】実施形態に係る、多層基板の実施例の断面図を概略的に図示する。
【０００８】
【図２】実施形態における、多層装置を作成する方法の実施例のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
様々な実施形態によれば、多層基板またはプリント基板（ＰＣＢ）は、基板内のビア構造が互いに異なる深度を持つように穿孔される。例えば、基板の上表面から延伸するビアは、基板上の上表面の第１金属層から、基板内の第２金属層の深度（または、第２金属層よりわずかに深い）のみに延伸し、第１金属層を第２金属層と電気的に接続し得るのに対し、第２ビアは、基板の下表面上の第４金属層から、第２金属層の深度（または、第２金属層よりわずかに深い、つまり、第１ビアの深度および第２ビアの深度は、所望の複数の金属層を電気的に接続するための金属を充填できるチャネルを、両方のビアが形成することを可能にするのに十分深い必要がある）のみに延伸し、第４金属層を第２金属層と電気的に接続し得る。従って、第１ビアは、第１金属層および第２金属層の間の深度のみで延伸し得るのに対し、第２ビアは、第４金属層および第２金属層の間の深度で延伸し得る。これにより、両面レーザ加工を用いて１段階で基板を穿孔することが可能になる。この場合、第１ビアおよび第２ビアはそれぞれ、上面レーザおよび下面レーザによって作成される。
【００１０】
図１Ａは、複数の基板１０２および金属層１０４の形式の多層を含む基板またはＰＣＢ１００ａの実施例の断面図を、概略的に図示する。図１Ａの実施例では、３つの誘電体層１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃが提供されるのに対し、４つの金属層１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃおよび１０４ｄが提供されている。第１金属層１０４ａは第１誘電体層１０２ａの表面上に含まれ、第２金属層１０４ｂは第１誘電体層１０２ａおよび第２誘電体層１０２ｂの間に含まれ、第３金属層１０４ｃは第２誘電体層１０２ｂおよび第３誘電体層１０２ｃの間に含まれ、第４金属層１０４ｄは第３誘電体層１０２ｃの表面上に含まれる。基板またはＰＣＢ１００ａ内には、例えば、絶縁体層、再配線層（ＲＤＬ）、ソルダーマスク、接着層などの他の層が一般的に含まれるが、見やすくするべく、図示されていない。同様に、他のデバイスおよび基板へのワイヤボンディング接続、フリップチップ接続、ソルダーボール接続を可能にするべく、ボンドパッド、バンプパッド、およびボールパッドが基板またはＰＣＢ１００ａ上に一般的に含まれているが、見やすくするべく、図示されていない。
【００１１】
図１Ａから分かるように、様々な金属層を接続するべく、複数のビア１０６が提供されている。第１ビア１０６ａおよび第２ビア１０６ｂは隣接しており、第１金属層１０４ａを第４金属層１０４ｄと電気的に接続する。第３ビア１０６ｃは、第１金属層１０４ａを第２金属層１０４ｂと電気的に接続し、これに対して第４ビア１０６ｄは、第４金属層１０４ｄを第２金属層１０４ｂと電気的に接続する。従って、第３ビア１０６ｃおよび第４ビア１０６ｄは隣接する。第５ビア１０６ｅは、第１金属層１０４ａを第３金属層１０４ｃと電気的に接続し、これに対して第６ビア１０６ｆは、第４金属層１０４ｄを第３金属層１０４ｃと電気的に接続する。従って、第５ビア１０６ｅおよび第６ビア１０６ｆは隣接する。
【００１２】
様々な実施形態によれば、複数のビア１０６は両面レーザ加工を介して作成される。従って、第１または上面レーザは第１ビア１０６ａを作成し、これに対して第２または下面レーザは第２ビア１０６ｂを作成する。その後、基板１００ａは移動され（あるいは、別の方法として、上面レーザおよび下面レーザを含む装置が、基板１００ａに対して移動され）、上面レーザが第３ビア１０６ｃを作成するのに対し、下面レーザが第４ビア１０６ｄを作成する。最後に、基板１００ａは再度移動され（あるいは、別の方法として、上面レーザおよび下面レーザを含む装置が、基板１００ａに対して再度移動され）、側面レーザが第５ビア１０６ｅを作成するのに対し、下面レーザが第６ビア１０６ｆを作成する。別の方法として、上面レーザがビア１０６ａ、１０６ｃおよび１０６ｅを作成し、その後、下面レーザがビア１０６ｂ、１０６ｄおよび１０６ｆを作成することもできる。結果的に、図１Ａから分かるように、様々なビア１０６は互いに対して異なる深度である。両面レーザ加工は、より小さいビア、および、より小さいビア面積を提供し、基板１００ａの密集したレイアウトに対して強く要求されている柔軟性をもたらす。複数のビア１０６が穿孔された後で、複数のビア１０６は金属などの適切な導電性材料で充填される。
【００１３】
様々な実施形態によれば、誘電体層１０２のうち１または複数は、誘電体層１０２上でのマスキング層（図示せず）の堆積およびエッチングを行うことで、誘電体層１０２上に金属層１０４の所望するパターンを描画し、その後、誘電体層１０２上で金属層１０４の堆積を行うことを含む、公知の加工法を使用して、金属層１０４によりパターニングされる。誘電体層１０２は、誘電体層１０２の単一の表面上に位置する１つの金属層１０４を含み得る。また、誘電体層１０２は、２つの金属層１０４を含み得る。この場合、１つの金属層１０４は、誘電体層１０２の第１表面に位置し、他方の金属層１０４は、第１表面と反対側にある、誘電体層１０２の第２表面に位置する。別の方法として、１または複数の誘電体層１０２が、所望の金属層１０４によりプレパターニングされるか、複数の金属層１０４がそれを含み得る。従って、プレパターニングされた誘電体層１０２は、異なる企業から入手され得るか、基板またはＰＣＢ１００ａを作成する組織によって作成され得る。実施形態によれば、エポキシまたは他の接着剤を誘電体層１０２上に提供することと、複数の誘電体層１０２を共に、少なくともいくらかの圧力によって圧縮することとを含む積層加工を使用して、複数の誘電体層１０２は互いに接続される。また、積層加工は、複数の誘電体層１０２を共に圧縮しながら、いくらかの熱を加えることを含み得る。
【００１４】
図１Ａは、３つの誘電体層１０２および４つの金属層１０４を含む基板またはＰＣＢ１００ａの実施例を概略的に図示しているが、適宜、用途に応じて、より多い、または少ない誘電体層１０２および金属層１０４が利用され得る。例えば、図１Ｂは、４つの誘電体層１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃおよび１０２ｄ、ならびに、５つの金属層１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄおよび１０４ｅを含む基板またはＰＣＢ１００ｂの実施例の断面図を概略的に図示している。第１ビア１０６ａおよび第２ビア１０６ｂは、第１金属層１０４ａを第５金属層１０４ｅと電気的に接続するのに対し、第３ビア１０６ｃは、第１金属層１０４ａを第２金属層１０４ｂと電気的に接続する。図から分かるように、第１ビアおよび第２ビアは隣接し、第３ビアと第４ビアも同様である。第４ビア１０６ｄは、第５金属層１０４ｅを第２金属層１０４ｂと電気的に接続する。第５ビア１０６ｅは、第１金属層１０４ａを第３金属層１０４ｃと電気的に接続するのに対し、第６ビア１０６ｆは、第５金属層１０４ｅを第３金属層１０４ｃと電気的に接続する。図１Ｂの例示的な実施形態は、図１Ａに関して説明した方法と似た方法で作成され得る。
【００１５】
図１Ｃは、図１Ａの実施形態と似た基板またはＰＣＢ１００ｃの実施例の断面図を概略的に図示している。図から分かるように、第５ビア１０６ｅは、第１金属層１０４ａを第３金属層１０４ｃと電気的に接続するのに対し、第６ビア１０６ｆは、第４金属層１０４ｄを第３金属層１０４ｃと電気的に接続する。しかしながら、第５ビア１０６ｅは、第６ビア１０６ｆに対してずれている。従って、第５ビア１０６ｅおよび第６ビア１０６ｆは互いにずれているが、それでも、第３金属層１０４ｃを通して隣接している。このような実施形態は、空間が限定されている場合、および、一般的に、上のビア／ビアパッドと下のビア／ビアパッドとを整合させることが不可能である場合に有用である。複数のビアが部分的に、または完全にずれることができる。
【００１６】
上記の通り、実施形態において、複数のビア１０６を作成するべく、両面レーザ加工が使用され得る。両面レーザ加工を用いて複数のビアを穿孔する間に複数回レーザをパルスすることにより、上述の図において、テーパー形状を持つ複数のビア１０６ができる。また、図１Ａから図１Ｃの例示的な実施形態は、６個のビア、１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅおよび１０６ｆを図示しているが、適宜、用途に応じて、より多い、または少ないビアが含まれ得ることに留意すべきである。
【００１７】
図２は、実施形態における、多層装置を作成する方法の実施例のフロー図である。２０２では、第１誘電体層を提供する。２０４では、第１誘電体層の第１面がパターニングされ、第１金属層を提供する。２０６では、第１誘電体層の第２面がパターニングされ、第２金属層を提供する。２０８では、第２誘電体層および第３誘電体層を提供する。２１０では、第２誘電体層の第１面がパターニングされ、第３金属層を提供する。２１２では、第３誘電体層の第１面がパターニングされ、第４金属層を提供する。２１４では、第２誘電体層の第２面が第１誘電体層の第１面と接続される。２１６では、第３誘電体層の第２面が第１誘電体層の第２面と接続される。２１８では、両面レーザ加工を介して、金属層の間に複数のビアが作成され、少なくともいくつかのビアは、互いに対して異なる深度を有し、その結果、（ｉ）第１ビアは第１金属層および第２金属層を接続し、第２ビアは第２金属層および第４金属層を接続し、（ｉｉ）第３ビアは第１金属層および第２金属層を接続し、第４ビアは第３金属層および第４金属層を接続し、さらに、（ｉ）第１ビアは第２ビアと隣接し、（ｉｉ）第３ビアは第４ビアと隣接する。
【００１８】
特定の実施形態が本明細書で図示、および説明されているが、同じ目的を達成するように企図された、多様な別の、および／または同等の実施形態、あるいは実装が、本発明の範囲を逸脱することなく、図示および説明された実施形態に置き換わり得る。本願は、本明細書で論じられる複数の実施形態の何れの改変または変形も包含することを意図されている。従って、本発明に係る実施形態は、特許請求の範囲、および、その均等物によってのみ限定されることが、明白に意図されている。
【図１Ａ】
2017513208.tif 000003
【図１Ｂ】
2017513208.tif 000004
【図１Ｃ】
2017513208.tif 000005
【図２】
2017513208.tif 000006
【国際調査報告】
2017513208.tif 000007
2017513208.tif 000008
2017513208.tif 000009