FR2702595A1 - Structure de câblage multicouche. - Google Patents

Abstract

La structure de câblage multicouche selon l'invention comprend un substrat, deux couches de lignes (1, 2) et une pellicule d'isolation intercouche (3). La première couche de lignes (2) est constituée de lignes d'alimentation électrique/terre en forme de rubans qui s'étendent parallèlement entre eux. La deuxième couche de lignes est placée au-dessus ou au-dessous de la première couche de lignes, et elle s'étend sensiblement parallèlement à la première couche de lignes. La deuxième couche de lignes (1) est constituée de lignes de signal en forme de rubans qui s'étendent parallèlement entre elles et font un certain angle avec les lignes d'alimentation électrique/terre en forme de rubans de la première couche de lignes (2), suivant une position inclinée.

Description

La présente invention concerne une structure de câblage multicouche et, plus spécialement, des améliorations apportées à une structure de câblage multicouche destinée à assurer la connexion d'éléments de circuit rapides.

Des demandes de plus en plus fortes se sont faites pour améliorer les performances des ordinateurs de type universel afin qu'ils puissent suivre les progrès réalisés dans le domaine informatique. Pour augmenter les performances des ordinateurs, il est nécessaire de raccourcir leur cycle d'horloge. Dans ce but, il serait important, non seulement de disposer les éléments de circuit avec une plus grande densité d'intégration, mais aussi de réduire les retards de transfert des signaux dans les lignes connectant les éléments de circuit. ll existe donc une demande pour une structure de câblage dans laquelle les lignes sont courtes et sont disposées avec une densité d'intégration élevée, et qui permet aux ordinateurs de fonctionner à vitesse élevée et avec une grande fiabilité.

Une plaquette de circuit imprimé, une plaquette de câblage multicouche en pellicule épaisse, ou une plaquette de câblage multicouche en pellicule mince pour ordinateurs universels de hautes performances peuvent prendre la forme d'une structure de lignes à rubans symétriques ou d'une structure de lignes à rubans asymétriques. Comme on peut le voir sur la figure 1, la structure de lignes à rubans symétriques comprend une couche 1 de lignes de signal, des couches 2 de lignes de terre, et une couche isolante 3. La couche de lignes de signal est immergée dans la couche isolante 3. Les couches de lignes de terre 2 sont formées respectivement sur les surfaces principales de la couche 3.Inversement, la structure de lignes à rubans asymétriques comprend une couche isolante, une couche de lignes de signal immergée dans la couche isolante, et une couche de lignes de signal formée sur l'une des surfaces principales de la couche isolante.

Avec l'un ou l'autre type de structure de lignes à rubans, il est facile d'obtenir l'adaptation de l'impédance caractéristique de la couche de lignes de signal par simple modification du matériau de la couche isolante ou de la distance entre la couche de lignes de signal et la couche de lignes d'alimentation électrique.

Par conséquent, ces deux types de structures de lignes à rubans sont largement employés comme structure de câblage pour les hautes fréquences. Récemment, les éléments de circuit ont atteint des vitesses de fonctionnement accrues. Le retard de transfert du signal dans une structure de lignes à rubans de l'un ou l'autre type ne peut plus être négligé et doit être diminué le plus possible.

Divers procédés o#nt jusqu'ici été appliqués pour minimiser le retard de transfert de signal dans les structures de câblage multicouche. Un procédé consiste à séparer l'une de l'autre d'une plus grande distance la couche de lignes de signal et la couche de lignes de terre. Un autre procédé consiste, comme représenté sur la figure 2, à donner à la couche de lignes de terre 2 et à la couche de lignes d'alimentation électrique 4 la forme d'un filet, ce qui permet de diminuer la capacité de la couche 2 par rapport à la couche 1 de ligne de signal ou à la couche 4 de ligne d'alimentation électrique.

Les structures de lignes à rubans représentées sur les figures 1 et 2 présentent toutefois certains inconvénients. Tout d'abord, si deux ou plus de deux lignes d'alimentation électrique/terre (c'est-à-dire des lignes d'alimentation électriques et des lignes de terre) sont disposées dans la même couche, les parties des lignes d'alimentation électrique ou des lignes de terre se trouvant à des potentiels différents prennent un tracé irrégulier.En deuxième lieu, si les lignes d'alimentation électrique/terre doivent être orientées à 45 des lignes de signal pour constituer une couche de lignes de terre en forme de filet, il est besoin d'une grande quantité de données pour la conception assistée par ordinateur (CAO) pour dessiner cette structure de lignes de terre en forme de filet. (En particulier, il faut appliquer une énorme quantité de données de CAO pour dessiner un grand substrat de câblage, par exemple un substrat MCM). En troisième lieu, pour réaliser l'adaptation d'impédance des lignes de signal de la structure de lignes à rubans de la figure 2 qui possède une couche de lignes de terre en forme de filet, il faut effectuer une analyse tridimensionnelle, ce qui impose des calculs complexes.

On connaît une structure de câblage multicouche, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4866507, dans laquelle les lignes d'une couche sont orientées à 90 de celles se trouvant dans une couche adjacente. Cette structure de câblage multicouche vise à réaliser un transfert de signaux du type coplanaire. Dans cette structure, on dispose certaines lignes d'alimentation électrique d'une couche à angle droit des autres lignes d'alimentation électrique placées dans une autre couche. Puisque les lignes de signal et les lignes alimentation électrique/terre sont formées dans la même couche, il y a inévitablement une importante capacité de couplage entre chaque ligne de signal et chaque ligne d'alimentation électrique.Si les couches de la structure de câblage sont mutuellement écartées d'une distance relativement longue, ou bien si la couche de lignes de terre et la couche de lignes d'alimentation électrique sont en forme de filet, la capacité de câblage ne peut pas être diminuée. Dans ce cas, le retard de transfert de signal dans la structure de câblage multicouche ne peut pas être aussi court que cela serait souhaitable.

Comme décrit ci-dessus, les structures de lignes à rubans classiques ont des inconvénients en ce que la capacité de couplage entre la couche de lignes d'alimentation électrique et la couche de lignes de signal est grande et en ce que on ne peut pas réduire efficacement le retard de transfert de signal si les couches de la structure de câblage sont mutuellement écartées d'une distance relativement longue ou si la couche de lignes de terre et la couche de lignes d'alimentation électrique sont en forme de filet, si bien qu'il n'est pas possible de diminuer la capacité de câblage.

Les structures de lignes à rubans classiques ont aussi les inconvénients suivants. Comme ci-dessus indiqué, les lignes de signal et les lignes d'alimentation électrique/terre sont formées au même niveau. Ceci amène divers problèmes. Tout d'abord, la capacité de chaque ligne de signal ne peut pas être diminuée. En deuxième lieu, de nombreuses limitations sont imposées à la conception des lignes d'alimentation électrique. En troisième lieu, les points d'alimentation électrique sont éloignés les uns des autres si bien qu'il est difficile de réduire l'impédance des lignes d'alimentation électrique.

Un but de l'invention est de produire une structure de câblage multicouche permettant à un dispositif de fonctionner à une vitesse élevée et possédant une haute densité d'intégration et une grande fiabilité.

Un autre but de l'invention est de produire un dispositif à semiconducteur comprenant une structure de câblage multicouche qui permet au dispositif de fonctionner à vitesse élevée et qui possède une haute densité d'intégration et une grande fiabilité.

Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé une structure de câblage multicouche comprenant : une première couche de lignes comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation et, ou bien, de terre en forme de rubans s'étendant suivant une première direction; une deuxième couche de ligne placée au-dessus ou au-dessous de la première couche de lignes et comportant une ligne de signal en forme de ruban s'étendant suivant une deuxième direction; et une couche d'isolation intercouche disposée entre la première couche de lignes et la deuxième couche de ligne, la première direction étant dans une position inclinée par rapport à la deuxième direction.

Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé une structure de câblage multicouche comprenant: un substrat, une première couche de lignes comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre en forme de rubans s'étendant suivant une première direction; une deuxième couche de ligne placée au-dessus ou au-dessous de la première couche de lignes et comportant une ligne de signal en forme de ruban s'étendant suivant une deuxième direction; et une couche d'isolation intercouche disposée entre la première couche de lignes et la deuxième couche de ligne, la première direction étant parallèle à la deuxième direction.

Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un dispositif à semiconducteur comprenant : un substrat semiconducteur qui possède une surface principale ; un élément semiconducteur formé dans la surface principale du substrat semiconducteur; une structure de câblage multicouche placée au-dessus de l'élément semiconducteur ; et une première couche d'isolation intercouche disposée entre l'élément semiconducteur et la structure de câblage multicouche.La structure de câblage multicouche comprend : une première couche de lignes comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre en forme de rubans s'étendant dans une première direction; une deuxième couche de ligne placée au-dessus ou au-dessous de la première couche de lignes et comportant une ligne de signal en forme de ruban s'étendant dans une deuxième direction; et une couche d'isolation intercouche disposée entre la première couche de lignes et la deuxième couche de ligne, la première direction étant dans une position inclinée par rapport à la deuxième direction.

Selon un quatrième aspect de l'invention, il est proposé un dispositif à semiconducteur comprenant : un substrat semiconducteur qui possède une surface principale ; un élément semiconducteur formé dans la surface principale du substrat semiconducteur; une structure de câblage multicouche placée au-dessus de l'élément semiconducteur ; et une première pellicule d'isolation intercouche disposée entre l'élément semiconducteur et la structure de câblage multicouche.La structure de câblage multicouche comprend : un substrat ; une première couche de lignes comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien de terre en forme de rubans s'étendant dans une première direction; une deuxième couche de ligne placée au-dessus ou au-dessous de la première couche de lignes et comportant une ligne de signal en forme de ruban s'étendant dans une deuxième direction ; et une deuxième couche d'isolation intercouche disposée entre la première couche de lignes et la deuxième couche de ligne, la première direction étant parallèle à la deuxième direction.

La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels:
la figure 1 est une vue en perspective montrant une partie d'une structure de câblage multicouche classique;
la figure 2 est une vue en perspective d'une autre structure de câblage multicouche classique;
la figure 3 est une vue en perspective montrant une partie d'une structure de câblage multicouche selon un premier mode de réalisation de l'invention;
les figures 4A et 4B sont des vues en coupe exposant les étapes de fabrication de la structure selon le premier mode de réalisation de l'invention;;
la figure 5 est un graphe qui représente les relations existant entre la largeur de chaque ligne d'alimentation électrique/terre et la capacité de chaque ligne de signal, comme on l'observe dans une structure de câblage multicouche classique et dans la structure selon le premier mode de réalisation de l'invention;
la figure 6A est une vue en plan d'une couche de lignes d'une structure de câblage multicouche classique, tandis que la figure 6B est une vue en plan d'une couche de lignes de la structure selon le premier mode de réalisation de l'invention;
la figure 7 est une vue en plan montrant une variante de la structure de câblage selon le premier mode de réalisation de l'invention;
les figures 8A et 8B sont respectivement une vue en perspective et une vue en plan montrant toutes deux une structure de câblage multicouche selon un deuxième mode de réalisation de l'invention;;
la figure 9 est une vue en perspective d'une structure de câblage multicouche selon un troisième mode de réalisation de l'invention;
la figure 10 est une en perspective d'une structure de câblage multicouche selon un quatrième mode de réalisation de l'invention;
la figure 11 est une vue en perspective d'une structure de câblage multicouche selon un cinquième mode de réalisation de l'invention;
les figures 12A à 12D sont des vues illustrant quelques variantes de la structure selon le premier mode de réalisation de l'invention;
la figure 13 est une vue en plan montrant une variante du premier mode de réalisation, où certaines des lignes d'alimentation électrique/terre possèdent chacune une partie plus étroite que les autres parties;;
les figures 14A et 14B sont chacune une vue en plan d'une couche de lignes d'alimentation électrique/terre qui consiste en lignes d'alimentation électrique/terre ayant des largeurs différentes;
les figures 15 et 16 sont des vues en plan montrant deux variantes d'une structure de câblage multicouche selon l'invention;
les figures 17A à 17B sont des vues en plan montrant un mode de réalisation de l'invention, où deux modules de câblage sont formés dans deux régions d'un substrat;
la figure 17C est une vue en plan d'une variante du mode de réalisation représenté sur les figures 17A à 17B;
les figures 18A et 18B sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe montrant deux modes de réalisation de l'invention, où les lignes de signal sont disposées avec les lignes d'alimentation électrique/terre dans la même région d'une couche de lignes;;
la figure 19 est une vue en perspective illustrant une structure de câblage multicouche selon l'invention, où chaque couche de lignes d'alimentation électrique/terre possède un motif de mesure;
la figure 20 est une vue en section droite d'un module multipuce incorporant une structure de câblage multicouche selon l'invention;
les figures 21A et 21B sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe montrant toutes deux un mode de réalisation de l'invention, où une couche de lignes d'alimentation électrique/terre diffère de l'autre couche de lignes d'alimentation électrique/terre en ce qui concerne la largeur de ligne et le pas des lignes;
la figure 22 est une vue en plan d'une couche de lignes comprenant des lignes d'alimentation électrique fixées à un certain potentiel et des lignes de terre fixées à un potentiel différent; ;
les figures 23 et 24 sont des vues en section droite montrant des dispo sitifs LSI (intégrés à grande échelle) qui incorporent chacun la structure de câblage multicouche selon l'invention; et
la figure 25 est une vue en perspective d'une structure de câblage multicouche selon un autre mode de réalisation de l'invention.

On va maintenant décrire divers modes de réalisation de l'invention, en relation avec les dessins annexés.

La figure 3 est une vue en perspective d'une structure de câblage multicouche selon un mode de réalisation de l'invention. Les figures 4A et 4B sont des vues en section droite exposant deux des opérations de fabrication de la structure de câblage multicouche de la figure 3.

Comme on peut le voir sur la figure 3, la structure de câblage multicouche comprend un substrat S, des lignes de signal 1 formées sur le substrat S, une pellicule d'isolation intercouche 3 formée sur le substrat S et couvrant les lignes de signal 1, et des lignes 2 d'alimentation électrique/terre formées sur la pellicule isolante 3. Le substrat S est fait d'un matériau semiconducteur, par exemple du silicium, ou de céramique, par exemple d'alumine ou de nitrure d'aluminium. Les lignes de signal 1 sont des rubans métalliques parallèles. La pellicule d'isolation intercouche 3 est faite d'une matière organique isolante, par exemple de polyimide, ou d'une matière inorganique isolante, par exemple de l'oxyde de silicium.Les lignes d'alimentation électrique/terre 2 sont des rubans formés de motifs métalliques parallèles qui sont disposés à angle droit des lignes de signal 1.

Dans le cas où le substrat S est fait de nitrure de silicium, on fabrique la structure de câblage multicouche de la manière suivante. On forme d'abord un motif de câblage 11 (c'est-à-dire une première couche de lignes) sur le substrat de nitrure d'aluminium S. Plus spécialement, on forme une mince pellicule de titane sur le substrat S par pulvérisation, et on forme une mince pellicule d'aluminium sur la pellicule de titane, par pulvérisation également. On forme sur la pellicule d'aluminium un motif d'agent sensible de type réserve. En utilisant le motif d'agent sensible comme masque, on réalise une gravure sélective à la fois sur la pellicule de titane et la pellicule d'aluminium, de sorte qu'on forme un motif de câblage 11, comme représenté sur la figure 4A.Ensuite, on dépose du titane et du cuivre en phase vapeur sur le motif de câblage 11, de sorte qu'on forme une pellicule 12 déposée sous forme de vapeur. On revêt la pellicule 12 d'un agent sensible de type réserve et on forme ensuite un motif dans le motif d'agent sensible. On plaque à l'aide de cuivre et de nickel les parties de la pellicule 12 qui sont exposées via le motif d'agent sensible, de sorte qu'on forme un motif "traversant" 13 qui permet de connecter le motif de câblage 11 (c'est-à-dire la première couche de lignes) à la deuxième couche de lignes 17 (qui sera décrite ultérieurement). Après avoir retiré le motif d'agent sensible du motif traversant 13, on revêt de polyimide, par centrifugation, toute la surface de la structure résultante, puis on fait durcir dans un four.

Une pellicule isolante intercouche 15 est alors formée de la manière représentée sur la figure 4A.

Après cela, on fait déposer du titane et du cuivre en phase vapeur sur la pellicule d'isolation intercouche 15, si bien qu'on forme une pellicule déposée en phase vapeur 14 de la même manière que dans l'opération de formation du motif traversant 13. On revêt d'un agent sensible du type réserve la pellicule 14, puis on forme un motif dans le motif d'agent sensible. On plaque à l'aide de cuivre et de nickel les parties de la pellicule 14 qui sont exposées via ce motif d'agent sensible, de sorte qu'on forme la deuxième couche de lignes 17, comme illustré sur la figure 4B. On retire le motif d'agent sensible de la deuxième couche de lignes 17.

Ensuite, on revêt de polyimide, par centrifugation, toute la surface de la structure résultante, on la fait durcir dans un four, puis on y forme un motif. La pellicule d'isolation intercouche 16 est donc formée comme représenté sur la figure 4B.

On peut former d'autres couches de lignes à l'aide des opérations décrites en relation avec les figures 4A et 4B. Comme établi ci-dessus, on fabrique le motif de câblage 11, c'est-à-dire la première couche de lignes, en appliquant une gravure sélective à des pellicules métalliques minces. Au lieu de cela, on peut le former d'une couche plaquée. En outre, les procédés de formation des couches de lignes et des couches d'isolation ne se limitent pas à ceux qui ont été décrits en relation avec les figures 4A et 4B. Les couches de lignes et les couches d'isolation peuvent être formées par d'autres procédés sélectionnés en fonction du type de substrat utilisé, de l'appareil employé pour les former, et des caractéristiques souhaitées de la structure de câblage multicouche.

Pour réduire la capacité de la ligne de signal, la relation Wpg S Spg est préférable, où Wpg est la largeur de chaque ligne d'alimentation électrique/terre, et
Spg est l'intervalle d'écartement mutuel des lignes d'alimentation électrique/terre.

Pour augmenter la valeur admissible du courant qui circule dans chaque ligne d'alimentation électrique/terre de façon à réduire leur inductance, il faut que la largeur Ws de chaque ligne de signal et la largeur Swgp de chaque ligne d'alimentation électrique/terre présentent la relation Ws < Swgp. La largeur Ws de chaque ligne de signal et la largeur Wpg de chaque ligne d'alimentation électrique/terre doivent vérifier la relation 0,25 < Wpg/(Wpg + cSpg) 10,75.

Si la structure de câblage multicouche est destinée à transmettre des signaux de haute fréquence, il est souhaitable que leur pas intermédiaire corresponde à 1/10 de la longueur d'onde des signaux, ou moins. Si le pas intermédiaire est de cette valeur, l'induction de signaux de haute fréquence est empêchée dans les lignes d'alimentation électrique/terre, de sorte que la diaphonie ou toute détérioration des signaux n'est pas produite.

La ligne il de la figure 5 illustre la relation largeur-capacité de chaque ligne d'alimentation électrique/terre 2, laquelle relation a été déterminée pour des structures de câblage du type présenté sur la figure 3. Les pellicules d'isolation intercouche 3 possèdent une épaisseur de 15 #wn et une constante diélectrique de 3,5. La ligne b de la figure 5 représente la relation largeur-capacité de chaque ligne de la couche de lignes de terre 2 ou de la couche de lignes d'alimentation électrique 4, laquelle relation a été déterminée pour des structures de câblage classiques du type représenté sur la figure 2. Les structures classiques ont été réalisées en vue d'une comparaison avec celles de la figure 3. Les lignes de signal 1 étaient orientées à 45 par rapport aux lignes des couches 2 et 4 en forme de filet.

La figure 6A est une vue en plan de la figure 2, montrant la relation géométrique entre une ligne de signal 1 et la couche de lignes de terre 2 en forme de filet. La figure 6B est une vue en plan de la structure de la figure 3 qui illustre la relation géométrique entre une ligne de signal et les lignes d'alimentation électrique/terre. Les figures 6A et 6B ont été préparées dans l'hypothèse où aucune autre ligne de signal n'était disposée au voisinage de l'unique ligne de signal.

Comme cela dérive clairement des figures 6A et 6B, la capacité de chaque ligne de signal incorporée dans la structure de l'invention peut être beaucoup plus petite que celle de chaque ligne de signal utilisée dans la structure classique (figure 2) et ayant la même largeur. il est aussi évident que les lignes d'alimentation électrique/ terre peuvent avoir une largeur supérieure à celle des lignes d'alimentation électrique/terre incorporées dans la structure de câblage multicouche de la figure 2. Par conséquent, non seulement on peut former aisément les lignes d'alimentation électrique/terre, mais on peut aussi augmenter la capacité de circulation du courant dans chaque ligne d'alimentation électrique/terre.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, les lignes de signal 1 sont orientées à angle droit des lignes d'alimentation électrique/terre 2.

Néanmoins, comme représenté sur la figure 7, on peut former les lignes de signal 1 de façon qu'elles s'étendent suivant un angle o particulier par rapport aux lignes d'alimentation électrique/terre 2. Cette relation géométrique particulière entre les lignes de signal 1 et les lignes d'alimentation électrique/terre 2 est souhaitable dans le cas où la structure de câblage possède trois couches de lignes, ou plus ; les lignes de câblage peuvent être distinguées et la structure de câblage peut être conçue de manière plus aisée qu'autrement. L'angle 8 doit être de 9O'/n, où n est un entier. De préférence, l'angle O est 45 ou 900.

Comme décrit ci-dessus, les lignes de signal 1 sont des lignes inclinées par rapport aux lignes d'alimentation électrique/terre dans le premier mode de réalisation de l'invention. Par conséquent, l'aire sur laquelle chaque ligne de signal 1 recouvre l'une quelconque des lignes d'alimentation électrique/terre 2 est plus petite qu'autrement. Ceci permet de réduire fortement la capacité de couplage entre la couche de lignes de signal et la couche de lignes d'alimentation électrique/terre.

Des limitations moindres sont imposées à la conception des lignes d'alimentation électrique, par rapport au cas de la structure de câblage multicouche classique. On peut facilement appliquer des potentiels d'alimentation électrique ou des potentiels de terre de valeurs souhaitables en toute partie voulue des lignes d'alimentation électrique/terre 2, sans beaucoup affecter la caractéristique de transfert de signal des lignes de signal 1.

On va maintenant décrire une structure de câblage multicouche, qui est le deuxième mode de réalisation de l'invention, en relation avec les figures 8A et 8B. Le deuxième mode de réalisation se distingue en ce que des lignes d'alimentation électrique/terre 20 sont placées entre des premières lignes de signal 10, d'une part, et des deuxièmes lignes de signal 30, d'autre part.

La figure 8A est une vue en perspective de la structure de câblage multicouche selon le deuxième mode de réalisation, tandis que la figure 8B est une vue en plan de cette structure de câblage multicouche. Comme représenté sur les figures 8A et 8B, les premières lignes de signal 10 sont des rubans parallèles disposés dans un premier plan, et les deuxièmes lignes de signal 30 sont des rubans parallèles disposés dans le deuxième plan parallèle au premier plan. Les deuxièmes lignes de signal 30 sont orientées à angle droit des premières lignes de signal 10, dans une position inclinée. Des lignes d'alimentation électrique/terre 20, qui sont des rubans parallèles, sont placées entre les premier et deuxième plans et sont à 45 des lignes de signal 10 et 30, dans une position inclinée.Les lignes d'alimentation électrique/terre 20 sont une combinaison de lignes de terre 20a et de lignes d'alimentation électrique 20b, qui sont placées en alternance.

La structure des figures 8A et 8B comprend en outre deux pellicules d'isolation intercouche (non représentées). La première pellicule d'isolation est disposée entre les premières lignes de signal 10, d'une part, et les lignes d'alimentation électrique/terre 20, d'autre part. La deuxième pellicule d'isolation est placée entre les lignes d'alimentation électrique/terre 20, d'une part, et les deuxièmes lignes de signal 30, d'autre part.

Dans le deuxième mode de réalisation, les lignes de terre 20a et les lignes d'alimentation électrique 20b sont formées au même niveau. Le deuxième mode de réalisation est donc avantageux à deux titres. D'abord, on peut réaliser, à un taux réduit, l'adaptation de l'impédance caractéristique des premières lignes de signal 10 et des deuxièmes lignes de signal 30. En deuxième lieu, la capacité de couplage entre les premières lignes de signal 10 et les deuxièmes lignes de signal 30 peut être minimisée, à un coût réduit.

On va maintenant décrire, en relation avec la figure 9, une structure de câblage multicouche constituant le troisième mode de réalisation de l'invention. Le troisième mode de réalisation est une structure de câblage à quatre couches. Elle comprend une première couche 10 de lignes de signal, une deuxième couche de lignes de signal 30, une première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20, et une deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40. Elle se distingue en ce que la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20 est placée à l'extérieur par rapport à la première couche de lignes de signal 10, et la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40 est placée à l'extérieur par rapport à la deuxième couche de lignes de signal 30.

Plus particulièrement, comme on peut le voir sur la figure 9, la première couche de lignes de signal 10 est constituée de rubans parallèles, disposés dans un premier plan. La deuxième couche de lignes de signal 30 est disposée dans un deuxième plan parallèle au premier plan et est constituée de rubans parallèles.

Les rubans de la deuxième couche de lignes de signal 30 sont orientés à angle droit de ceux de la première couche de lignes de signal 10, dans une position inclinée.

La première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20, qui est constituée de rubans parallèles, est placée à l'extérieur par rapport à la première couche de lignes de signal 10. Les rubans de la couche 20 sont orientés à 90- des rubans de la première couche de lignes de signal 10, dans une position inclinée. La deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40, qui est constituée de rubans parallèles, est placée à l'extérieur par rapport à la deuxième couche de lignes de signal 30. Les rubans de la couche 40 sont orientés à 90- de ceux de la deuxième couche de lignes de signal 30, dans une position inclinée.La première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20 est une combinaison de lignes de terre 20a et de lignes d'alimentation électrique 20b, qui sont disposées en alternance. De même, la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40 est une combinaison de lignes de terre 40a et de lignes d'alimentation électrique 40b, qui sont disposées en alternance. Les lignes 20a et 20b sont orientées à 90- des lignes 40a et 40b, dans une position inclinée.

La structure de la figure 9 possède trois pellicules d'isolation intercouche (non représentées). Les pellicules d'isolation sont placées entre la première couche de lignes de signal 10 et la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20, entre la première couche de lignes de signal 10 et la deuxième couche de lignes de signal 30, et entre la deuxième couche de lignes de signal 30 et la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40, respectivement.

Avec la structure de câblage multicouche représentée sur la figure 9, il est possible de réaliser l'adaptation de l'impédance caractéristique de la première couche de lignes de signal 10 et de la deuxième couche de lignes de signal 30. De ce fait, les couches de lignes de signal 10 et 30 ne sont pas beaucoup influencées par la couche supérieure ou inférieure.

On va maintenant décrire, en relation avec la figure 10, une structure de câblage multicouche, qui est le quatrième mode de réalisation de l'invention. Le quatrième mode de réalisation est également une structure de câblage à quatre couches. Elle comprend une première couche de lignes de signal 10, une deuxième couche de lignes de signal 30, une première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20, et une deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/ terre 40. Elle se distingue en ce que la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20 est placée à l'intérieur par rapport à la première couche de lignes de signal 10, et en ce que la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/ terre 40 est placée à l'intérieur par rapport à la deuxième couche de lignes de signal 30.

Comme on peut le voir sur la figure 10, la première couche de lignes de signal 10 est constituée de rubans parallèles et est disposée dans un premier plan. La deuxième couche de lignes de signal 30 est disposée dans un deuxième plan, parallèle au premier plan, et est constituée de rubans parallèles. Les rubans de la deuxième couche de lignes de signal 30 sont orientés à angle droit par rapport à ceux de la première couche de lignes de signal 10, dans une position inclinée. La première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20, qui est constituée de rubans parallèles est placée à l'intérieur par rapport à la première couche de lignes de signal 10. Les rubans de la couche 20 sont orientés à 90 par rapport aux rubans de la première couche de lignes de signal 10, dans une position inclinée. La deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40, qui est constituée de rubans parallèles, est placée à l'intérieur par rapport à la deuxième couche de lignes de signal 30. Les rubans de la couche 40 sont orientés à 90' par rapport à ceux de la deuxième couche de lignes de signal 30, dans une position inclinée. La première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20 est une combinaison de lignes de terre 20a et de lignes d'alimentation électrique 20b, qui sont disposées en alternance. De même, la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40 est une combinaison de lignes de terre 40a et de lignes d'alimentation électrique 40b, qui sont disposées en alternance. Les lignes 20a et 20b sont orientées à 900 par rapport aux lignes 40a et 40b, dans une position inclinée.

La structure de la figure 10 possède trois pellicules d'isolation intercouche (non représentées), également. Les pellicules d'isolation disposées respectivement entre la première couche de lignes de signal 10 et la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20, entre la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20 et la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40, et entre la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40 et la deuxième couche de lignes de signal 30.

Avec la structure de câblage multicouche représentée sur la figure 10, on peut également réaliser l'adaptation de l'impédance caractéristique de la première couche de lignes de signal 10 et de la deuxième couche de lignes de signal 30.

On va maintenant décrire, en relation avec la figure 11, une structure de câblage multicouche, qui constitue le cinquième mode de réalisation de l'invention. Le cinquième mode de réalisation est une structure de câblage à cinq couches.

ll comprend une première couche de lignes de signal 10, une deuxième couche de lignes de signal 30, une première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20 placée au-dessous de la couche 10, une deuxième couche d'alimentation électrique/terre 40 placée au-dessus de la couche 30, et une troisième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 50 placée entre les couches 10 et 30. Le cinquième mode de réalisation est identique au deuxième mode de réalisation (figures 8A et 8B), sauf que deux composants supplémentaires, à savoir la première couche de lignes d'alimentation électrique/verre 20 et la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 40 sont placées respectivement au-dessous de la première couche de lignes de signal 10 et au-dessus de la deuxième couche de lignes de signal 30.

Dans le cinquième mode de réalisation également, les rubans de la première couche de lignes de signal 10 sont orientés à 900 par rapport à ceux de la deuxième couche de lignes de signal 30, dans une position inclinée. Les rubans des couches de lignes d'alimentation électrique/terre 20, 40 et 50 sont orientés à 45 par rapport aux rubans des deux couches de lignes de signal 10 et 30, dans une position inclinée.

La première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 20 est une combinaison de lignes de terre 20a et de lignes d'alimentation électrique 20b, qui sont disposées en alternance. De même, la deuxième couche de lignes d'alimen tation électrique/terre 40 est une combinaison de lignes de terre 40a et de lignes d'alimentation électrique 40b, qui sont disposées en alternance. De même, la troisième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 50 est une combinaison de lignes de terre 50a et de lignes d'alimentation électrique 50b. Les lignes 20a et 20b sont orientées à 900 par rapport aux lignes 50a et 50b, dans une position inclinée, ces dernières étant elles-mêmes orientées à 900 par rapport aux lignes 40a et 40b, dans une position inclinée.

Dans le cinquième mode de réalisation, même si la capacité de câblage de chaque ruban de ligne de signal n'est pas aussi diminuée que dans les troisième et quatrième modes de réalisation, on peut réduire plus fortement la capacité de couplage entre les rubans de la couche 10 et les rubans de la couche 30.

Les deuxième, troisième, quatrième et cinquième modes de réalisation ci-dessus décrits possèdent deux couches de lignes de signal; l'invention peut être appliquée à des structures de câblage multicouche possédant trois couches de lignes de signal, ou plus.

Les lignes d'alimentation électrique/terre 2 peuvent être connectées à une extrémité comme illustré sur la figure 12A. Selon une autre possibilité, les lignes 2 peuvent être connectées à leurs deux extrémités comme représenté sur la figure 12B. De plus, comme on peut le voir sur la figure 12C, certaines des lignes d'alimentation électrique/terre 5 à savoir les lignes 2a, peuvent être connectées à une extrémité et être placées entre les lignes 2b, tandis que les lignes d'alimentation électrique/terre 2b restantes peuvent être placées entre les lignes 2a et être connectées à une extrémité > si bien que les lignes 2a et 2b, possédant des potentiels différents, constituent une structure d'entrelacement.

La figure 12D montre une autre variante du premier mode de réalisation (figure 3), où les lignes d'alimentation électrique/terre 2a sont fixées à un premier potentiel et les lignes d'alimentation électrique/terre 2b sont fixées à un deuxième potentiel, différent du premier. Toutes les lignes d'alimentation élec trique/terre 2a et 2b sont formées au même niveau. Les lignes 2a sont connectées à leurs deux extrémités, en formant ainsi une électrode en échelle, tandis que les lignes 2b sont placées entre les lignes 2a et sont isolées les unes des autres.

L'électrode en forme d'échelle est connectée à une alimentation électrique et est donc fixée au premier potentiel. Les lignes d'alimentation électrique/terre 2b sont connectées aux autres lignes d'alimentation électrique/terre (non représentées) placées au-dessous des lignes 2b, et sont donc fixées au deuxième potentiel.

I1 est en outre possible de modifier, si nécessaire, la forme, la largeur et la disposition des lignes d'alimentation électrique/terre 2, afin de réaliser l'adaptation de l'impédance caractéristique des lignes de signal 1.

Dans certains cas, il est nécessaire de fixer la plupart des lignes de signal à une impédance caractéristique et les autres lignes de signal à une impédance caractéristique différente. A cet effet, certaines des premières lignes d'alimentation électrique/terre 2a et certaines des deuxièmes lignes d'alimentation électrique/terre 2b peuvent avoir chacune une partie plus étroite que leurs autres parties, comme illustré sur la figure 13, de sorte qu'une ligne de signal la croisant les parties rétrécies des lignes 2a et 2b possède une impédance caractéristique, tandis qu'une ligne de signal lb croisant les parties larges des lignes 2a et 2b possède une impédance caractéristique différente.Isolées des lignes d'alimentation électrique/terre 2a et 2b par une pellicule isolante (non représentée), les lignes de signal la et lb peuvent appliquer des impédances caractéristiques différentes aux signaux les traversant.

Comme on peut le comprendre en observant la figure 13, les lignes de signal la et lb ont la même largeur, tandis que les lignes d'alimentation électrique/ terre 2a fixées au premier potentiel ont la largeur Wa et les lignes d'alimentation électrique/terre 2b fixées au deuxième potentiel ont la largeur Wb. La largeur Wb est plus grande que Wa, c'est-à-dire Wa < Wb. Ainsi, l'impédance caractéristique
Za des lignes de signal 2a est inférieure à l'impédance caractéristique Zb des lignes de signal 2b, c'est-à-dire que Za > Zb.

La relation entre les impédances caractéristiques Za et Zb peut naturellement être inversée en Za < Zb. On peut réaliser ceci simplement en changeant la relation qui existe entre les largeurs Wa et Wb en Wa > Wb. Dans la structure de la figure 13, certaines des lignes d'alimentation électrique/terre 2a et certaines des lignes d'alimentation électrique/terre 2b n'ont qu'une seule partie rétrécie. Si nécessaire, chacune de ces lignes 2a et 2b peut avoir deux parties rétrécies, ou plus, ayant des largeurs différentes.

Un des avantages de la présente invention réside en ce qu'on peut former dans n'importe quelle couche d'alimentation électrique/terre des lignes d'alimentation électrique/terre fixées à des potentiels différents. Les lignes d'alimentation électrique/terre se trouvant à des potentiels différents peuvent avoir des largeurs différentes. Ainsi, les potentiels de ces lignes pouvant être reconnus visuellement. Ceci aide à diminuer les erreurs de conception et à faciliter l'examen visuel des lignes d'alimentation électrique/terre. Les figures 14A et 14B représen tent chacune une couche de lignes d'alimentation électrique/terre qui est constituée de lignes d'alimentation électrique/terre de largeurs différentes.

La couche d'alimentation électrique/terre représentée sur la figure 14A est constituée de deux types de lignes d'alimentation électrique/terre, à savoir les lignes 2a et les lignes 2b. Les lignes 2a ont la même largeur, et les lignes 2b ont une même largeur qui est plus grande que celle des lignes 2a. Comme cela paraît clairement sur la figure 14A, les lignes 2a et 2b sont disposées en alternance. Au lieu de cela, chaque ligne d'alimentation électrique/terre d'un premier type pourrait être placée au voisinage d'une sur deux des lignes d'alimentation électrique/terre de l'autre type. En tout cas, les lignes d'alimentation électrique/terre peuvent être placées dans n'importe quel ordre.

La couche d'alimentation électrique/terre représentée sur la figure 14B est constituée de trois types de lignes d'alimentation électrique/terre, à savoir les lignes 2a, 2b et 2c. Les lignes 2a ont la même largeur; les lignes 2b ont une même largeur supérieure à celle des lignes 2a ; les lignes 2c ont une même largeur, supérieure à celle des lignes 2b.

Les lignes d'alimentation électrique/terre représentées sur les figures 14A et 14B qui ont des largeurs différentes en fonction de leurs potentiels, se révèlent particulièrement utiles dans le cas où elles doivent être localement disposées dans un motif irrégulier, et non dans un motif régulier.

Dans tous les modes de réalisation décrits ci-dessus, les lignes de signal sont disposées dans une couche, et les lignes d'alimentation électrique/terre sont formées dans une autre couche, se trouvant à un niveau différent. Néanmoins, les lignes de signal et les lignes d'alimentation électrique/terre ont besoin d'être formées au même niveau pour constituer une structure de câblage spéciale, permettant de transférer des signaux entre des couches de lignes, ou de réaliser un but analogue.

Par exemple, comme représenté sur la figure 15, une ligne de signal lOL peut être disposée au même niveau que la couche de lignes d'alimentation électrique 20. De plus, une ligne d'alimentation électrique 20G peut être placée au même niveau que la couche de lignes de signal 20L, comme représenté sur la figure 16. Ainsi, la couche de lignes de signal peut s'étendre partiellement sur la couche de lignes d'alimentation électrique ou la couche de lignes de terre, tout en maintenant sa continuité. Inversement, une ligne d'alimentation électrique ou une ligne de terre peut être disposée dans une couche de lignes de signal, tout en maintenant sa continuité.

Avec l'invention, il est possible de former un câblage pour des modules de fonctions différentes sur un substrat, comme cela va être décrit en relation avec les figures 17A, 17B et 17C. La figure 17A est une vue en plan montrant deux régions 1 et 2, sur le substrat. La figure 17B est une vue en plan d'une couche de lignes d'alimentation électrique/terre qui est constituée de lignes d'alimentation électrique/terre 2a, 2b et 2c disposées dans la région 1, et de lignes d'alimentation électrique/terre 20 disposées dans la région 2. La figure 17C est également une vue en plan d'une couche de lignes d'alimentation électrique/terre constituée de lignes d'alimentation électrique/terre 2a, 2b et 2c disposées dans la région 1, et de lignes d'alimentation électrique/terre 20a, 20b disposées dans la région 2.

Dans la couche de lignes d'alimentation électrique/terre de la figure 17B, les lignes 2a et 2b sont orientées à 90 par rapport aux lignes 20 formées dans la deuxième région 2. On peut donc distinguer visuellement les lignes d'alimentation électrique/terre 2a et 2b vis-à-vis des lignes d'alimentation électrique/terre 20 disposées dans la deuxième région 2. il n'est pas besoin de dire qu'une couche de lignes de signal se trouvant à un niveau adjacent à la couche de lignes d'alimentation électrique/terre peut posséder un groupe de lignes de signal disposées dans une première région 1, et peut posséder un autre groupe de lignes de signal disposées dans une deuxième région 2 et orientées à 90~ par rapport à celles disposées dans la première région 1.Les lignes de signal de la première région peuvent donc être visuellement distinguées de celles disposées dans la deuxième région.

La couche de lignes d'alimentation électrique/terre de la figure 17C possède deux groupes de lignes d'alimentation électrique/terre. Les lignes d'alimentation électrique/terre 2a, 2b et 2c du premier groupe sont disposées dans la première région 1 et sont orientées parallèlement entre elles. Les lignes d'alimentation électrique/terre 20a et 20b du deuxième groupe sont disposées dans la deuxième région 2 et sont parallèles entre elles. Elles sont parallèles aux lignes du premier groupe, et ne font pas d'angle avec les lignes du premier groupe. Les lignes disposées dans l'une et l'autre région ont des largeurs différentes. Ainsi, toute ligne d'alimentation électrique qui est fixée à un potentiel particulier peut avoir une grande capacité de courant afin de permettre le passage d'un courant intense.Pour la même raison, lorsque certaines lignes ayant des potentiels différents sont connectées à une ligne de terre, la grande largeur de la ligne de terre peut servir à augmenter la capacité de courant de cette ligne de terre. Dans l'une ou l'autre région, les lignes sont mutuellement séparées par des intervalles réguliers, de sorte qu'elles peuvent être destinées de façon à être alignées avec une grille. Au lieu de cela, elles peuvent être mutuellement écartées d'intervalles irréguliers.

Dans les deux modes de réalisation des figures 17B et 17C, le nombre de potentiels différents existant dans la première région 1 est plus grand que celui existant dans la deuxième région 2. Ainsi, les motifs de rubans des régions 1 et 2 sont différents. Ceci permet de supprimer le bruit qui émane des lignes de terre.

Même si les motifs de rubans diffèrent en ce qui concerne le nombre des potentiels, ils peuvent être conçus de façon à rester des rubans continus.

Le concept de base de la couche de lignes représentée sur la figure 18A est tel que les lignes d'alimentation électrique/terre 2a et 2b sont disposées dans la deuxième région 2, tandis que les lignes de signal la sont disposées dans la première région 1. Toutefois, deux lignes de signal lb sont formées dans la deuxième région 2 et sont placées entre deux lignes d'alimentation électrique/terre adjacentes 2b. Du fait de la présence des lignes de signal lb, il est possible de concevoir la couche de lignes sans altérer le motif de rubans ordonné. Dans ce cas, l'écartement entre les lignes de signal lb et les lignes d'alimentation électrique/ terre 2a et 2b est différent de celui qui existe entre les lignes d'alimentation électrique/terre 2a et les lignes d'alimentation électrique/terre 2b. De ce fait, on peut réaliser l'adaptation de l'impédance des lignes de signal lb.

Dans la deuxième région 1, il n'y a aucune ligne autre que les lignes de signal la. Les lignes de signal la sont parallèles entre elles et font 90- avec les lignes d'alimentation électrique/terre 2a et 2b et les lignes de signal lb, qui sont toutes placées dans la deuxième région 2. On peut donc les distinguer des lignes placées dans la première région 1. Celles-ci peuvent naturellement être orientées suivant n'importe quel autre angle que 90, par rapport aux lignes 2a et 2b et aux lignes de signal lb.

il y a deux raisons pour placer les lignes de signal lb dans la deuxième région 2. La raison principale est que la première région 1 est trop petite pour loger toutes les lignes de signal. La raison secondaire est que certaines lignes de signal doivent être prévues à des fins de réparation. Si l'une des lignes de signal la de la première région 1 était coupée par accident, on pourrait utiliser l'une des lignes de signal lb de façon que la structure de câblage multicouche puisse continuer à fonctionner. Plus le substrat est grand, et plus la probabilité diminue que toutes les lignes de signal restent intactes et complètes.Par conséquent, le nombre de lignes de signal prévues à des fins de réparation influence le rendement d'un module comprenant la structure de câblage multicouche et divers éléments électroniques montés sur la structure de câblage.

La figure 18B est une vue en section droite d'une structure de câblage multicouche selon l'invention qui possède des lignes de signal pour réparation.

Comme représenté sur la figure 18B, une pellicule d'isolation intercouche 22 est formée sur un substrat 21. Les lignes de signal de réparation 23 (une seule est représentée) sont immergées dans la pellicule d'isolation 22 et sont disposées au même niveau qu'une couche de lignes d'alimentation électrique/terre. Chaque ligne de signal 22 est connectée, par ses deux extrémités, à un plot 25 via les conducteurs formés dans des trous traversants 24 qui ont été faits dans la pellicule isolante 22. Si une ligne de signal quelconque, connectant un élément à un autre, se coupe, on soudera les éléments électroniques par un fil aux plots qui sont connectés par l'une des lignes de signal de réparation 23.Enfin, les lignes de signal de réparation 23 aident à améliorer le rendement des modules montés sur la structure de câblage multicouche. il est souhaitable que la structure de câblage possède le plus grand nombre possible de lignes de signal de réparation, s'étendant dans les directions X et Y.

Dans la fabrication des structures de câblage multicouche à pellicule mince des types décrits ci-dessus, il faut examiner la structure, au moment de la formation de chaque couche de lignes, du point de vue de l'existence de courtscircuits entre une ligne d'alimentation électrique quelconque et une ligne de terre quelconque de la couche de lignes. Une fois que la structure de câblage a été fabriquée, il ntest plus possible de déterminer où des courts-circuits sont produits, s'il en a été détecté. Si une structure de câblage dans laquelle une ligne d'alimentation électrique et une ligne de terre ont été mises en court-circuit, devait se voir appliquer toutes les opérations de fabrication, ceci serait une perte de temps et diminuerait le rendement de la structure de câblage.

Pour déterminer si une ligne d'alimentation électrique quelconque et une ligne de terre quelconque sont en court-circuit ou non, on peut former des motifs de mesure 31a et 31b dans une couche de lignes d'alimentation électrique 2a et une couche de lignes de terre 2b, respectivement, comme cela est illustré sur la figure 19. Les motifs de mesure 31a et 31b peuvent servir à mesurer la résistance entre la ligne d'alimentation électrique et la ligne de terre. Le fait qu'un courtcircuit se soit ou non produit peut être facilement déterminé à partir de la résistance ainsi mesurée. L'utilisation des motifs de mesure 31a et 31b diminue finalement le temps de fabrication de la structure de câblage multicouche. Sur la figure 19, le numéro de référence 32 désigne des couches traversantes.

Si des potentiels d'alimentation électrique différents doivent être appliqués aux motifs de rubans formant chacune des lignes 2a et 2b, il faut répéter l'essai de court-circuit autant de fois qu'il y a de motifs de rubans. En d'autres termes, il n'est pas possible de déterminer l'existence d'un court-circuit entre une ligne d'alimentation électrique et une ligne de terre en n'effectuant l'essai qu'une seule fois. De ce point de vue, les couches de lignes d'alimentation électrique/terre représentées sur les figures 12A à 12D, où le même potentiel est appliqué à de nombreuses lignes d'alimentation électrique/terre, sont plus avantageuses.

Les structures de câblage multicouche selon l'invention peuvent être efficacement appliquées à un module multipuce du type représenté sur la figure 20.

Comme on peut le voir sur la figure 20, le module multipuce comprend un substrat de câblage multicouche 100, une section de câblage multicouche en pellicule mince 200 formée sur la surface supérieure du substrat 100, des puces intégrées à grande échelle (LSI) 400 (une seule est représentée) montées sur la section de câblage 200, des ailettes de rayonnement de chaleur 300 fixées à la surface inférieure du substrat de câblage 100, et un capuchon 500 recouvrant la section 200 et les puces LSI 400.

La chaleur produite par la puce LSI 400 se propage via le puits thermique H formé dans la section de câblage en pellicule mince 200 et le substrat de câblage multicouche 100. Ensuite, la chaleur est efficacement rayonnée dans l'atmosphère depuis les ailettes de rayonnement de chaleur 300 qui sont fixées à la surface inférieure du substrat 100.

La section de câblage multicouche en pellicule mince 200 possède des lignes de signal 10 et des lignes d'alimentation électrique/terre 20. Les lignes d'alimentation électrique/terre 20 sont orientées à angle droit par rapport aux lignes de signal 10, dans une position inclinée, exactement de la même manière que dans la structure de câblage multicouche de la figure 11. Si les lignes de signal connectant les puces LSI 400 sont formées principalement dans la section de câblage en pellicule mince 200, on peut réaliser le module multipuce, lequel possède des lignes de faible capacité et assure de manière appropriée le traitement des signaux à vitesse élevée.

Dans une structure de câblage multicouche qui possède un grand nombre de couches de lignes d'alimentation électrique/terre, chaque couche de lignes peut différer de toutes les autres couches de lignes en ce qui concerne la largeur et le pas des lignes. Les figures 21A et 21B sont respectivement une vue en plan et une vue en coupe, montrant une structure de câblage multicouche de ce type, conçue pour être utilisée dans un module multipuce tel que représenté sur la figure 20.

Comme on peut le voir sur la figure 21B, cette structure de câblage multicouche comprend un substrat de céramique 41, une première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 2a formée sur le substrat 41, une couche de lignes de signal (non représentée) placée au-dessus de la couche 2a, et une deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 2b placée au-dessus de la couche de lignes de signal.

Comme on peut le voir sur la figure 21A, les lignes de la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 2a ont une largeur Wgî et sont mutuellement écartées d'un pas Sgl, tandis que les lignes de la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 2b ont une largeur Wg2 et sont mutuellement écartées d'un pas Sg2. La largeur Wgl est supérieure à la largeur Wg2, et le pas Sg1 est plus grand que le pas Sg2. Ainsi : Wgl > Wg2 et Sgl > Sg#.

Dans le cas de la structure de câblage multicouche représentée sur les figures 21A et 21B, l'alimentation électrique est fournie à partir de la section d'entrée/sortie (non représentée) qui est formée dans le substrat de céramique 41 à la couche de lignes d'alimentation électrique/terre (non représentée) qui est formée dans le substrat de céramique 41. L'alimentation électrique est donc fournie à la première couche d'alimentation électrique/terre 2a via la section d'alimentation électrique 42 formée dans la surface du substrat 41. De plus, elle est fournie à la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 2b. Enfin, l'alimentation électrique est fournie aux éléments électroniques montés sur la structure de câblage multicouche.

Puisque Wgl > Wg2, Sgl > Sg2, alors, même si l'alimentation électrique est fournie à une section de câblage en pellicule mince qui possède des lignes placées suivant un pas court, en provenance de la section d'alimentation électrique 42, qui possède des lignes disposées suivant un pas long, le pas des lignes de la section 42 ne doit pas nécessaire être changé, et on peut réaliser une conception régulière. De plus, l'alimentation électrique peut être fournie aux éléments en plusieurs points.

La figure 22 est une vue en plan montrant une couche de lignes qui est constituée de lignes d'alimentation 2a et de lignes de terre 2b, lesquelles sont disposées au même niveau. Les lignes d'alimentation électrique 2a sont fixées à un potentiel, et les lignes de terre 2b sont fixées à un potentiel différent. Chaque ligne d'alimentation électrique 2a forme une paire avec une ligne de terre 2b. Les lignes 2a et 2b de la paire sont mutuellement écartées d'une distance SI. La distance S1 est suffisamment longue pour isoler électriquement la ligne d'alimentation électrique 2a et la ligne de terre 2b l'une de l'autre. Chaque paire de lignes est séparée des paires qui lui sont adjacentes d'une distance S2, qui est plus grande que la distance S1.Par conséquent, chaque ligne d'alimentation électrique 2a présente une impédance relativement faible, et la ligne de signal 1 possède une petite capacité.

Dans la couche de ligne d'alimentation électrique/terre de la figure 22, les lignes d'alimentation électrique 2a peuvent avoir une largeur qui diffère de celle des lignes de terre 2b, de manière à pouvoir être distinguées visuellement des lignes de terre 2b. Dans ce cas, on peut facilement reconnaître le potentiel d'une ligne quelconque, même si les lignes 2a et 2b sont disposées suivant un ordre différent de celui présenté sur la figure 22.

Dans la structure de câblage multicouche classique les pellicules d'isolation intercouche sont fabriquées à une plus grande épaisseur ou bien la couche de lignes d'alimentation électrique est fabriquée suivant la forme d'un filet, afin de diminuer la capacité des lignes de signal. Toutefois, si on diminue la capacité des lignes de signal par un autre procédé, la capacité de couplage entre une ligne d'alimentation électrique et une ligne de terre diminuera inévitablement puisque les lignes d'alimentation électrique/terre de la même couche sont fixées au même potentiel. il est donc difficile, avec la structure de câblage classique, de réduire l'impédance de chaque ligne d'alimentation électrique.

Dans la couche d'alimentation électrique/terre de la figure 22, les lignes d'alimentation électrique 2a sont fixées à un potentiel, tandis que les lignes de terre 2b sont fixées à un potentiel différent. Ainsi, la capacité de couplage entre chaque ligne d'alimentation électrique 2a et une ligne de terre adjacente 2b ne peut augmenter que si une ligne d'alimentation électrique 2a et une ligne de terre 2b sont juxtaposées, formant une paire de lignes, mais sont écartées l'une de l'autre d'une distance suffisamment longue pour être électriquement isolées l'une de l'autre. n est donc possible, non seulement de diminuer l'impédance de chaque ligne d'alimentation électrique, mais aussi de réduire la capacité de chaque ligne de signal.

Les structures de câblage multicouche selon cette invention peuvent être utilisées dans un dispositif intégré à grande échelle, représenté sur la figure 23, ou dans un dispositif intégré à grande échelle (LSI) représenté sur la figure 24. Le dispositif LSi de la figure 23 incorpore une structure de câblage multicouche qui possède deux couches de lignes d'alimentation électrique/terre et deux couches de lignes de signal. Le dispositif LSI de la figure 24 incorpore une structure de câblage multicouche qui possède une seule couche d'alimentation électrique/terre et deux couches de lignes de signal.

Dans le dispositif LSI représenté sur la figure 23, une pellicule d'isolation intercouche 52 est formée sur un substrat de silicium 51, et la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 53a, la première couche de lignes de signal 54a, la deuxième couche de lignes de signal 54b et la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 53b sont formées dans la pellicule d'isolation d'intercouche 52. La première couche de lignes de signal 54a est placée au-dessus de la première couche de lignes d'alimentation électrique/terre 53a; la deuxième couche de lignes de signal 54b est placée au-dessus de la première couche de lignes de signal 54a; et la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 53b est placée au-dessus de la deuxième couche de lignes de signal 54b.La première couche de lignes de signal 54a est connectée aux électrodes de grille formées sur le substrat 51, tandis que la deuxième couche de lignes d'alimentation électrique/terre 53b est connectée aux régions de diffusion 65 formées dans la surface du substrat 51. Les pellicules 75 d'isolation d'éléments sont formées dans la surface du substrat 51.

Dans le dispositif LSI de la figure 24, une pellicule d'isolation intercouche 62 est formée sur la région d'éléments d'un substrat de silicium de type n 61. La première couche de lignes de signal 63a, la couche de lignes d'alimentation électrique/terre 64 et la deuxième couche de lignes de signal 63b sont formées dans la pellicule d'isolation intercouche 62. La couche de lignes d'alimentation électrique/ terre 64 est placée au-dessus de la première couche de lignes de signal 63a, et la deuxième couche de lignes de signal 63b est placée audessus de la couche de lignes d'alimentation électrique/terre 64.La couche de lignes d'alimentation électrique/terre 64 est constituée de premières lignes d'alimentation électrique/ terre fixées à un premier potentiel et de deuxièmes lignes d'alimentation électrique/ terre fixées à un deuxième potentiel. Deux couches de lignes de signal supplémentaires peuvent être placées au-dessus de la région d'éléments du substrat 61, et une couche de lignes d'alimentation électrique/terre supplémentaire peut être placée au-dessus de la couche de lignes de signal supplémentaire supérieure.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus, où les lignes de signal sont placées dans une position inclinée par rapport aux lignes d'alimentation électrique/terre. L'invention peut être appliquée à la structure de câblage multicouche représentée sur la figure 25, où les lignes d'alimentation électrique/terre 2 parallèles s'étendent parallèlement aux lignes de signal 1.

Comme cela a été décrit, l'invention peut fournir des structures de câblage multicouche qui peuvent être utilisées pour connecter des éléments électroniques rapides et qui possèdent une haute densité d'intégration et une grande fiabilité.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir de la structure dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention.

Claims (16)

RESVENDICA1IONS

1. Structure de câblage multicouche, caractérisée en ce qu'elle comprend:

un substrat;

un première couche de lignes (2) comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre en forme de rubans, s'étendant dans une première direction;

une deuxième couche de ligne (1) placée au-dessus ou au-dessous de ladite première couche de lignes et comportant une ligne de signal en forme de ruban, s'étendant dans une deuxième direction; et

une couche d'isolation intercouche (3) disposée entre ladite première couche de lignes (2) et ladite deuxième couche de ligne (1), ladite première direction étant dans une position inclinée par rapport à ladite deuxième direction.

2. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première direction est orientée à 90 par rapport à ladite deuxième direction, dans une position inclinée.

3. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre en forme de rubans de ladite première couche de lignes (2) ont une largeur Wpg et sont disposées à des intervalles Spg, ladite largeur Wpg étant inférieure ou égale audit intervalle Spg.

4. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou les lignes d'alimentation électrique, et, ou bien, de terre en forme de rubans de ladite première couche de lignes (2) ont une largeur Wpg et la ligne de signal en forme de ruban de ladite deuxième couche de ligne (1) a une largeur Ws, ladite largeur Spg étant inférieure ou égale à ladite largeur Ws.

5. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une troisième couche de lignes (30) disposée à un niveau différent de ladite deuxième couche de ligne (10) et comportant une ou plusieurs lignes de signal en forme de rubans, et en ce que ladite première couche de lignes (20) est placée entre ladite deuxième couche de ligne (10) et ladite troisième couche de lignes (30).

6. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première couche de lignes comprend une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique (20L) et une ou plusieurs lignes de terre (20G) qui sont placées dans le même niveau.

7. Structure de câblage multicouche selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite ou lesdites lignes d'alimentation électrique et ladite ou lesdites lignes de terre sont disposées en alternance.

8. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une troisième couche de ligne (30) disposée à un niveau adjacent à ladite deuxième couche de ligne (10) et comportant une ligne de signal en forme de ruban, et une quatrième couche de lignes (40) disposée à un autre niveau adjacent de ladite troisième couche de ligne (30) et comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre.

9. Structure de câblage multicouche selon la revendication 8, caractérisée en ce que la ligne de signal en forme de ruban de ladite deuxième couche de ligne (10) est orientée à environ 90 de la ligne de signal en forme de ruban de ladite troisième couche de ligne (30) suivant une position inclinée, et la ou les lignes d'alimentation électrique/terre de ladite première couche de lignes (20) est orientée à environ 90 par rapport à la ou aux lignes d'alimentation électrique/ terre de ladite quatrième couche de lignes (40), suivant une position inclinée.

10. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une troisième couche de lignes (50) disposée à un niveau adjacent à ladite deuxième couche de ligne (20) et comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre, une quatrième couche de ligne (30) disposée à un niveau adjacent à ladite troisième couche de lignes (50) et comportant une ligne de signal, une cinquième couche de lignes (40) disposée à un niveau adjacent à ladite quatrième couche de ligne (30) et comportant une ou plusieurs lignes de signal en forme de rubans.

11. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première couche de lignes (2a, 2b) est constituée d'une pluralité de lignes d'alimentation électrique ou d'une pluralité de lignes de terre, qui sont connectées au niveau d'une extrémité ou des deux extrémités.

12. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première couche de lignes (2a, 2b, 2c) comporte des lignes ayant des largeurs différentes.

13. Structure de câblage multicouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première couche de lignes comporte un premier ruban possédant une certaine largeur et fixé à un certain potentiel et un deuxième ruban possédant une largeur différente et fixé à un potentiel différent.

14.Structure de câblage multicouche, caractérisée en ce qu'elle comprend:

un substrat;

une première couche de lignes (2) comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre en forme de rubans, s'étendant dans une première direction;

une deuxième couche de lignes (I) placée au-dessus ou au-dessous de ladite première couche de lignes (2), et comportant une ou plusieurs lignes de signal en forme de rubans s'étendant dans une deuxième direction; et

une couche d'isolation intercouche (3) disposée entre ladite première couche de lignes (2) et ladite deuxième couche de lignes (1), ladite première direction étant parallèle à ladite deuxième direction.

15. Dispositif à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend:

un substrat semiconducteur qui possède une surface principale;

un élément semiconducteur formé dans la surface principale dudit substrat semiconducteur;

une structure de câblage multicouche placée au-dessus dudit élément semiconducteur; et

une première couche d'isolation intercouche placée entre ledit élément semiconducteur et ladite structure de câblage multicouche,

ladite structure de câblage multicouche comprenant : une première couche de lignes comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre en forme de rubans, s'étendant dans une première direction; une deuxième couche de lignes placée au-dessus ou au-dessous de ladite première couche de lignes et comportant une ou plusieurs lignes de signal en forme de rubans s'étendant dans une deuxième direction; et une deuxième couche d'isolation intercouche disposée entre ladite première couche de lignes et ladite deuxième couche de lignes, ladite première direction étant dans une position inclinée par rapport à ladite deuxième direction.

16. Dispositif à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend:

un substrat semiconducteur possédant une surface principale;

un élément semiconducteur formé dans la surface principale dudit substrat semiconducteur;

une structure de câblage multicouche placée au-dessus dudit élément semiconducteur; et

une première couche d'isolation intercouche disposée entre ledit élément semiconducteur et ladite structure de câblage multicouche,

ladite structure de câblage multicouche comprenant : un substrat; une première couche de lignes comportant une ou plusieurs lignes d'alimentation électrique et, ou bien, de terre en forme de rubans s'étendant dans une première direction; une deuxième couche de lignes placée au-dessus ou au-dessous de ladite première couche de lignes et comportant une ou plusieurs lignes de signal en forme de rubans stétendant dans une deuxième direction; et

une deuxième couche d'isolation intercouche disposée entre ladite première couche de lignes et ladite deuxième couche de lignes, ladite première direction étant parallèle à ladite deuxième direction.