JPH1027878A - 集積回路とパッケージの外部端子との間の接続方法 - Google Patents

集積回路とパッケージの外部端子との間の接続方法

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JPH1027878A
JPH1027878A JP9085409A JP8540997A JPH1027878A JP H1027878 A JPH1027878 A JP H1027878A JP 9085409 A JP9085409 A JP 9085409A JP 8540997 A JP8540997 A JP 8540997A JP H1027878 A JPH1027878 A JP H1027878A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1ギガボーを上回る速度について集積回路パ
ッケージ内を走る信号間の干渉を、無視できる値に下げ
る。 【解決手段】 二対の一定二電位導線(18d、18
g;19d、19g)が、信号の単極式(unipolaire)伝
送導線(18s)とともに、ほぼ一定であって所与の特
徴的インピーダンスを有するほぼ同軸な三次元構造を形
成するよう、少なくとも二つのレベル(N1−N6)上
に配設され分布する導線を含む集積回路(11)のパッ
ケージ(10)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路と、パッ
ケージ、集積回路のパッケージ、およびそれによってで
きる電子アセンブリの外部端子との間の結合方法を対象
とする。より詳細には本発明は、シリアルデジタルデー
タ伝送リンクに接続された集積回路など、超高速で動作
する集積回路に適する。
【0002】
【従来の技術】集積回路のパッケージは通常、絶縁材に
支承され、集積回路の入出力端子をプリント回路カード
などの接続支持体の各端子に接続するようにした導線網
を含む。集積回路の端子には、信号端子と、集積回路へ
の電気エネルギー供給端子とがある。集積回路内で処理
される信号の周波数ならびに集積回路の入出力データの
伝送速度は高速化の一途をたどっているため、集積回路
パッケージの製造に関する問題は次第に急を要するよう
になってきている。パッケージ内の接続導線およびその
絶縁支持体は、もはや無視できないほどのコイル素子お
よびキャパシタンス素子をもっている。これらの寄生素
子は、信号の周波数および伝送速度の高速化に対する大
きな障害となっている。
【0003】出願人の特に欧州特許0368740号
(米国特許5254871号)から、パッケージ内に電
位面を内蔵することにより、コイル素子の寄生効果を減
少させる方法が知られている。これらの面は、プリント
回路カードの各面と、集積回路への電源供給端子に最も
近いところとに接続されるよう配設される。同じくこの
特許に説明されている改良点によれば、電源供給導線は
信号導線に対する電磁遮蔽の役割を有する。各電源供給
導線は、二つの信号導線パケット間の干渉を減らすため
に、これら二つのパケットの間に設置される。
【0004】しかしながら、これら手段でも今日必要と
される条件を満たすには不充分であることがわかった。
伝送速度は数ギガボーに達している。導線内の信号の理
論的速度は、光の速度を素材の誘電率で割ったものに等
しいことがわかっている。従ってギガボーの速度になる
と、導線上でほぼ20cm毎に、データビットを示す電
子の小さなパケットが生じる。4ギガボーの速度の場
合、この間隔が5cm程度に減少する。従って、隣接す
る導線上を走る他のパケットが通過することによりこれ
らの電子パケットが妨害されないようにすることが肝要
である。この妨害によって、電子パケットの減少、電子
パケットの広がりが生じたり、小型の寄生電子パケット
が信号パケット間に挿入されることがある。このような
状態においては、所望する信号と比べ、寄生電子に相当
するノイズが大きくなる。対応する電子パケットが減少
または広がった結果として、所望する信号の立ち上がり
が減衰されることがあることにより、ノイズはさらに増
加する。従って受信信号を再現することがきわめてむず
かしくなる。さらに、インピーダンスの調節が不充分な
ために生じる界面を原因とする単数または複数の反射を
信号が受けると、電子が各パケットから離れて寄生群を
形成し、そのため、信号を正しく伝送することが不可能
になる。
【0005】同一パッケージ内に性質の異なる信号の伝
送が同時に存在することにより別の問題が生じる。特
に、データ信号の処理とデータ伝送とに同時に使われる
集積回路用のパッケージの場合、これに該当する。例え
ば多重ノード情報処理システム内では、各ノードのノー
ド間通信モジュールは、例えば、別のノード内にあるデ
ータを探しに行くための手順を実行するために、プロセ
ッサとともにデータ処理を行うことと、1ギガヘルツを
上回る超高速シリアルノード間データ伝送を行うことに
用いられる。このモジュールを集積回路内に内蔵させる
ことにより問題が生じる。例えば、IBM社の登録商標
であるPowerPC620の名称により既知の種類の
単数または複数のプロセッサを内蔵するノードでは、C
MOS型スイッチングに適する集積回路の第一区分内で
データ処理が行われる。この型によれば、集積回路の信
号端子の入出力インタフェースとして使われる緩衝増幅
器は、3.3ボルトの信号立ち上がりに適し、1ボルト
程度のノイズを受け容れることができる。主たるノイズ
発生源は、電源供給導線のコイル素子およびキャパシタ
ンス素子による、電源供給電位の経時変動である。これ
ら素子の重要度は、パッケージ内の電圧面により低くな
る。しかしながら、区分の立ち上がりが比較的高く
(3.3V)、集積回路が良好に作動するために必要と
される電流の瞬間強度が高い(5アンペアまで)ため、
電位の変動量は依然として高い。変動の別の強度因は、
集積回路内の電源供給導線の必要寸法が小さいことであ
り、従って導線により、外部導線のコイル素子およびキ
ャパシタンス素子にかなりの抵抗が付加される。集積回
路はまた、超高速シリアルデジタルデータ伝送のために
使用される第二区分を含む。この場合、伝伝送号の振幅
は0.6ないし0.8ボルトというように1ボルト以
下、すなわち第一区分内で許容されるノイズと同程度で
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、1ギガボーを上回る速度について集積回路パッケー
ジ内を走る信号間の干渉を、無視できる値に下げること
である。
【0007】別の目的は、集積回路に最も近いところま
でインピーダンス連続性を確保することである。
【0008】別の目的は、良好なインピーダンス適合性
を同一の条件下で確保することである。
【0009】別の目的は、それぞれが信号または電源供
給電位用として使用することができ、接続端子の所与の
割り当てを行なわない、あらゆる用途に適合する「ユニ
バーサル」型パッケージをつくることである。
【0010】別の目的はさらに、本発明によるパッケー
ジの製造を簡単かつ低コストで行うことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
つの信号の単極式(unipolaire)伝送または差動式伝送の
ための少なくとも二つの一定電位の導線を含むパッケー
ジの外部端子への集積回路の接続方法であって、二対の
二電位導線で形成され、ほぼ一定であって所与の特徴的
インピーダンスを有するほぼ同軸な三次元構造に従って
信号の伝送が行われることを特徴とする接続方法を対象
とする。
【0012】従って本発明は、少なくとも二つのレベル
上に配設され、信号導線と、少なくとも二つの一定電位
の導線とに分類される導線を含む集積回路パッケージで
あって、二対の二電位導線が、一本または二本の信号導
線とともに、ほぼ一定であって所与の特徴的インピーダ
ンスを有するほぼ同軸な三次元構造を形成することを特
徴とする集積回路パッケージを対象とする。
【0013】本発明はまた、本発明による少なくとも一
つのパッケージの接続カード、あるいは本方法を使用す
るか前記に規定するパッケージを内蔵する装置、機器、
またはシステムなど、あらゆる電子アセンブリに関す
る。
【0014】本発明の特徴および長所は、例として示し
添付の図面を参照して行う説明から明らかになろう。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、少なくとも一つの集積回
路11を受け容れるようにした本発明によるパッケージ
10を示す図である。集積回路11は、電子部品を内蔵
し入出力端子12を有する能動面11aと、裏面11b
とを有する。集積回路11の能動面11aの外観を図3
Aにおいて点線で示した。例として採用し図3Aに示す
ような集積回路11は、超高速シリアルデータ伝送用に
使用される区域S1および論理的スイッチング信号の処
理に使用される区域S2から成る。二つの区域の境界は
専ら象徴的なものであり、図示例においては、区域S1
に関する入出力端子12は全て集積回路の一側面上にあ
ることを意味する。この側面を、図1に示すパッケージ
に接続された側面とみなすことにする。この側面の他の
端子は区域S2に関係することも可能である。この集積
回路は入出力情報サブシステムのインタフェースモジュ
ールとすることができ、その区域S1は情報システムの
ノード間通信に使用され、区域S2は入出力のノード間
通信を管理するためにプロセッサのノードのバスと結合
する。例えばこの場合、区域S1の信号の遷移は1ボル
ト未満の振幅を有するが、区域S2のそれは、ここでは
3.3Vと、比較的大きい振幅を有する。
【0016】パッケージに接続される図1に示す入出力
端子12は、区域S1に属し超高速シリアルデジタルデ
ータ伝送に使用される信号端子12sと、集積回路への
電気エネルギー供給に使用される電位端子12d、12
gとを含む。端子12gは、電気的アース(MOS(金
属−酸化物−半導体)技術ではVss)を表すが、端子
12dは、所与の一定電位(MOS技術でVdd)を表
す。もちろん他の電源電位をこれに加えることもでき
る。図示する集積回路は、追加信号入出力端子12Sお
よび追加電位入出力端子12Dおよび12Gも含み、こ
れらの端子は端子12s、12dおよび12gの間に挿
入される。本説明の第一部分はこれらの追加端子につい
ては言及しない。
【0017】パッケージ10は本来、内部端子14およ
び外部端子15を具備する接続構造12を含む。発明を
受け容れることができる接続構造は多数の既知の種類が
存在する。図示する接続構造は、多層矩形フレーム13
である。内部端子14は、集積回路の対応する各端子1
2に接続するためのものである。接続は、例えばTAB
(Tape−Automated Bonding)技
術のILB(Inner Lead Bonding)
溶接によって行われる直接法でも、通常「配線結合」
(wire bonding)と呼ばれる技術により接
続線16によって行われる図示のような間接法であって
もよい。外部端子15は、点線で非常に簡略して図示す
るプリント回路PCBなどの接続カードにパッケージを
接続するためのものである。
【0018】図2の下半分は、図1の断面の線に平行に
図1上に示しフレーム13に結合されている入出力端子
12を示す、一点鎖線で示す集積回路11の上部の部分
図である。図2の上半分は、図1の断面線に平行であっ
てこの図に示す断面線II−IIによるフレーム13の
部分概略図である。図1および図2に示すフレームは、
厚さがほぼ値tに等しく、例えば有機材などの同一の材
質から成り、六つの接続レベルN1−N6を形成する五
つの重畳絶縁層I1−I5を含む。レベルN1とN6と
はフレーム13の対向面を構成している。レベルN1
は、集積回路11用の空洞を形成するためのフレーム1
3の対応する開口部を塞ぐ板17を支承する。板17は
集積回路11の裏面11bを受け取るためのものであ
り、板17の外面に結合されたフィン型放熱器(図示せ
ず)などの冷却装置の方向に熱を排出するための熱界面
の役割を果たす。外部端子15がフレームのレベルN6
の表面上に配設されるため、図示するフレームはCMS
(表面実装素子)またはSMT(Surface Mo
unt Technology)素子である。網目格子
状に配置されたはんだ球の形状の外部端子15のため、
フレームはBGA(Ball Grid Array)
型である。図示するパッケージの寸法比は実際の寸法に
は対応せず、本発明の特徴をより明らかにするために変
えられている。
【0019】フレーム13は接続構造と同様、内部端子
14および/または外部端子15に接続された導線を含
む。図1および図2に示す導線はフレームの種々のレベ
ルN1−N6上に配設される。導線は、線状導線18
と、おおむねフレームの一つのレベル上まで伸張する平
形導線19とで構成される。平形導線19は電気エネル
ギー供給電位導線であり、レベルN1およびN5上にそ
れぞれ配設される二つのアース面19g、19’gと、
レベルN3上に配設される電圧面19dとを含む。線状
導線18はレベルN2およびN4を占め、レベルN4の
導線はレベルN2の導線とともに挿入位置にある。図示
例では、導線間の距離uは100μmであり、導線の幅
も同じく100μmであった。図2からわかるように、
レベルN2の導線18は、同一ピッチで集積回路の端子
12s、12dおよび12gと対応して配設される。
【0020】図1から、レベルN2およびN4の導線1
8の端部によりフレーム13の内部端子14が構成され
ているのがわかる。絶縁層I2、I3の(集積回路11
に向かう)内部の縁は、内部端子14用の第一段部D1
を形成するために、絶縁層I1の内部の縁から後退して
いる。同様に、絶縁層I4、I5の内部の縁は、他の内
部端子14を有する第二段部D2を形成するために、絶
縁層I2、I3の内部の縁から後退している。段部D1
およびD2上では、内部端子14がそれぞれ、上部絶縁
層I2−I3およびI4−I5に押し付けられてあるい
はそれらの近くに設置され、(集積回路に向かう)それ
らの内端は、それぞれ下側の絶縁層I1およびI3の縁
から離れている。
【0021】図1に示す平形導線19gおよび19d
は、導体延長部により、導体延長部が接触している絶縁
層I1およびI3の内部の縁を越えて伸張する。導体延
長部は、それぞれの上部絶縁層I1およびI3の側面壁
を覆う側面延長部20g、20dと、それぞれの段部D
1、D2の内側端部を覆うリム21g、21dとから成
る。段部D1およびD2上では、リム21が内部端子1
4から離れている。図示するパッケージ内では、レベル
N5の平形導線19’gは延長部をもたない。なぜな
ら、上側絶縁層l5は内部端子14をもたないからであ
る。
【0022】最後に、外部端子15は、フレームのレベ
ルに直角な穴22を介して、フレームの異なるレベルの
導線18および19の少なくとも一部に接続される。図
示する穴は、それぞれの外部端子15に接続するためフ
レーム13のレベルN6に出現し、同様にレベルN1上
にも出現する金属化穴である。しかしながら一般的に穴
は盲穴とすることができ、他の穴はフレームの内側にす
ることができることは明らかである。電位面19dおよ
び19gは、穴22dおよび22gを介して、それぞれ
の球15d、15gに接続される。図示例では、電源供
給球15dおよび15gは平形電源供給導線に接続され
るだけである。言い換えれば、電源供給に用いられる外
部端子15は線18には接続されないということであ
る。
【0023】このような条件下にあっては、図1および
図2に示すように、対応する内部端子14の接続によっ
て線18の機能が決定する。接続線16’を介して内部
端子14を集積回路の信号端子12sに接続することに
より、信号線18sが決定され、接続線16’を介して
内部端子14をリム21dまたは21gに接続すること
により、対応する電位導線18dまたは18gが決定さ
れる。集積回路の電位端子12dおよび12gは、接続
線16を介してそれぞれリム21dおよび21gに接続
される。内部端子14への接続線16’は単独のものと
するか、あるいは図1に示すように、電位端子12dま
たは12gへの接続線16の延長部とすることが可能で
ある。各リムの導通性により、各リムは何の制約もなく
集積回路の電源端子または内部端子14に簡単に接続す
ることができる。別の長所としては、各電源接続部1
6’は非常に短いため、対応する線18を簡単にリム2
1d、21gに接続することができる。
【0024】信号線18sは穴22sを介してそれぞれ
球15sに接続され、電位面19dおよび19gは穴2
2dおよび22gを介してそれぞれ球15d、15gに
接続され、電位線18d、18gは穴22D、22Gを
介してそれぞれ端子15D、15Gに接続される。
【0025】図2は、信号線へのデジタルデータの超高
速伝送にきわめて適した構成を示す図である。例えば絶
縁層I1およびI2との関連で示すように、各信号導線
18sは、電位導線19dおよび19g、ならびに電位
線18dおよび18gに取り囲まれる。異なる二つの電
位線の間に設置された信号線18sのアセンブリをトリ
プレットTと呼ぶことにする。絶縁層I1−I4の厚さ
tは、導線間の距離uにほぼ等しいのが好ましく、その
結果、各信号線を取り囲む電位線は各信号線を基準とし
て対称である。各信号線18sの周囲の電位導線18
d、18g、19g、19dのこの配置は、破線Xで示
す同軸ケーブルの電磁絶縁被覆に部分的に類似してい
る。図2に示すように、信号線18s内を電荷+Qが流
れると、静電効果により、それぞれの平坦導線19dお
よび19g内を電荷−Qd、−Qgが流れ、それぞれの
線18dおよび18g内では−QDおよび−QGが流
れ、関係式Q=Qd+Qg+QD+QGが満たされる。
一般的に、導線18s、18d、18g、19dおよび
19gで形成される同軸構造Xの導線の最適な配置は、
電位導線内の電荷を等分してQd=Qg=QD=QG=
Q/4とすることであることがわかる。絶縁層I1およ
びI2を構成する単数または複数の材質の誘電率は既知
であるので、厚さtおよび距離uの値を決めて、同軸構
造Xの所望する特徴的インピーダンスをほぼ得ることが
できる。もちろん、他の考慮すべき制約により、この理
想的な配置と比較して多かれ少なかれ差が生じることは
ある。しかしながら、前記の最良の条件に近付くために
いくつかの補正を行うことができる。例えば、重畳する
二つの層の間で厚さが変化する場合、材質の誘電率の違
いで相殺することができ、またその逆も可能である。
【0026】隣接する二つの同軸構造は少なくとも一つ
の共通導線をもつことができる。例えば図2に示す隣接
する二つのトリプレットは、例えば導線18gなど同一
の電位導線を共有することができる。しかしながらこの
場合、隣接する信号間に、なんらかの漏話が存在するこ
とがある。この問題を解決するために、隣接する二つの
信号線18sは、異なる二つの電位線18dおよび18
gによって分離される。言い換えれば、各信号線は、隣
接する信号線に共通ではない二つの電位線に取り囲まれ
る。中間の二つの線18dおよび18g上の異なる電位
は、隣接する構造の相補性に相当する。
【0027】図3BはレベルN2の上面図であり、線1
8のトリプレット配置を示す。図示するトリプレットT
は通常、パッケージの各側の二つの中間トリプレットを
除き、レベルN2の外側縁の近くまで、段部D1の拡散
束状に配設される。図示例においては、信号線18s
は、平行であってフレーム13の外側縁の近くの線に従
って配設されたそれぞれの穴22sを終端とすることに
注意されたい。この線上には、面19dおよび19gに
それぞれ通じる穴22dおよび22gも配設される。各
トリプレットの接地および電圧線18g、18dは、平
行であって縁からより引っ込んだ別の二つの線に従って
配設されるそれぞれの穴22G、22Dで終端する。従
って、周辺穴22および対応する外部端子15もトリプ
レット状に配設される。
【0028】図4は、図3Bに示すトリプレットTおよ
びそれより下部の隣接する四つのトリプレットに関する
穴22s、22Dおよび22Gの配置の部分拡大図であ
る。面19dおよび19gにそれぞれ結合している穴2
2dおよび22gがこれらのトリプレットに付加され
る。穴22dおよび22gは対応する信号穴22sとと
もに別のトリプレットを形成する。しかしながら場所の
理由から、図示する穴22dおよび22gは、各トリプ
レットTとともにカルテットKを形成するように、それ
ぞれ隣接する二つのトリプレットTによって分割され
る。図4に示すカルテットは破線によって限定される。
この穴22の配置により、対応する外部端子15と集積
回路11との間で電荷+Q、−Qd、−Qg、−QD、
および−QGの流れの連続性が確保される。電位穴のう
ちの一つのレベルにおいて電荷の流れの連続性が遮断さ
れると、信号の伝送が妨害されるという欠点がある。た
とえば穴22dのうちの一つが足りないと、線18s上
の信号と平行な面19d上を流れる電荷Qdは、穴22
s内の信号の流れに追随することができなくなり、別の
通路に従って流れ、信号および隣接信号の伝送を妨害す
る。また、線18dと結合している穴22Dがないと、
信号が穴22s内を上昇する間にこの線の端部に到達す
る電荷QDは、線18dのもう一方の端14側に反転
し、そこで流れ、信号の寄生反射を引き起こす。場合に
よってはこの妨害が許容されることがある。ここではカ
ルテット状の穴の配置により妨害が軽減される。同じ
く、カルテットは図示するように相補的に配設されるの
が好ましい。図4では、電位は相補的に交互に連続す
る。
【0029】図5は、穴22のカルテット状配置の変形
形態を示す図である。この変形形態によれば、信号穴2
2sは、面に通じる電位穴22dおよび22g間の同一
線上で交互に現れ、これらの穴の電位も交互である。線
18dおよび18gに関する電位穴22Dおよび22G
は、平行線上に交互に設置される。各カルテットはトリ
プレット22s、22D、22Gおよび穴22dまたは
22gから成り、各信号穴22sは、二つの穴22d、
22gおよび二つの穴22D、22Gに近いのが有利で
ある。この補完的配置により、高周波信号の伝送の寄生
効果が最小限に押えられる。この図から、場合に応じて
他の配置を採用することも可能であることが明らかにな
ろう。
【0030】トリプレットTは、ほぼ一定で所与の特徴
的インピーダンスを有するほぼ同軸な構造を、導線面1
9dおよび19gとともに形成することがわかった。こ
の状態は、超高周波信号の理想的な伝送を得るために、
集積回路の端子12とパッケージの外部端子15との間
において続けるべきであることがわかる。しかしなが
ら、図示するパッケージ内の穴22の配置はトリプレッ
トTを残しているが、その配置は所望する同軸構造を程
度の差こそあれ残すことができる。言い換えれば、この
配置は特徴的インピーダンスの所望する値を残さないよ
うし、あるインピーダンス不適合性を発生することがで
きる。しかしながら、この不適合性の効果を評価するた
めには、相対的な物理的および電気的寸法を考慮しなけ
ればならない。実際にはパッケージ10は、辺が40m
m、幅すなわちその外側面と内側面との間の間隔が12
mm、全厚さが2.2mm、各層が0.4mm程度の厚
みtを有する五つの絶縁層から成る、現在の技術の典型
的なフレームである。その結果、穴22の最大電気長は
およそ2mmであり、それによって生じるインピーダン
ス不適合性は、周波数が10ギガビット/秒以上になっ
てはじめて顕著となる。従ってそれより低い周波数では
不適合性は許容される。接続線16の場合も同様であ
る。従って、同軸構造は、パッケージの外部端子15お
よび集積回路の端子12に可能な限り近いところまで延
長され、これらの端子のレベルにおけるインピーダンス
の不適合性が、デジタルデータのシリアル伝送のために
使用される周波数において許容されるようにするのが好
ましいと言うことができる。
【0031】パッケージの外部端子15と集積回路の端
子12との間でほぼ連続的に一定な特徴的インピーダン
スを維持する同軸構造を得る方法として、例えば、導線
の下端が集積回路の端子に対し垂直になるTAB型のパ
ッケージを使用する方法があり、端子12は図示するよ
うに周辺にあっても、表面11a上に分散していてもよ
い。その場合、導線の内部および外部接続用の穴の寸法
はきわめて小さくすることができる。もちろん、特徴的
インピーダンスの所望する値をほぼ保存するために穴を
配置することもできる。図示するパッケージ内の穴22
もこれに相当し、本来であればこのように配置できた
が、後述する区分S2のために場所がなくこのようには
配置されなかった。
【0032】図6は、同軸構造Xの実施の変形形態を示
す図2と同様の断面図である。図2から、図示する同軸
構造Xは、フレーム13のレベルN2における水平トリ
プレットと、信号18sと二つの面19d、19gとに
よって形成される垂直トリプレットとから成る三次元で
あることがわかる。垂直トリプレットは必ずしも面であ
る必要はなく、線であってもよい。図6は、上側の二つ
の隅がそれぞれ線18d、18gから成り、下側の二つ
の隅が相補的に交互する別の二つの線18d、18gか
ら成る正方形の中央に置かれた信号線18sから成る十
字形同軸構造Xを示す。同じく図6では、隣接する二つ
の同軸構造Xは、二つの信号線18sの間に置かれた二
つの同一の電位線18d、18gを共有する。この垂直
配置は、導線18の水平配置と同じ方法で伸張すること
ができる。例えば異なるレベルに置かれた二つの線18
sは、異なる二つの電位線18d、18gによって分離
すると有利である。図6から、図示例以外の同軸構造も
採用することができることがわかる。
【0033】図7も別の実施形態を示す図である。例と
して図示したパッケージは、信号伝送が、単一線によっ
て行われる単極式(unipolaire)であるとみなしている。
しかしながら、本発明によるパッケージは差動式伝送に
適合させることもできる。図7は図2の上部の図と同様
の図であり、例えば差動緩衝増幅器(図示せず)から出
た一差動対の信号18s、18s*の使用を前提とする
ものである。図7に示すように、差動対18s、18s
*に適用される同軸構造Xは、それが図2の単一導線の
代わりに差動対を含むということを除いては、図2の構
造と同じである。
【0034】デジタルデータのシリアル伝送用の情報処
理機器に関する例により説明した同軸構造を有するパッ
ケージは、当然のことながら、超高周波で行われる他の
あらゆる伝送に適合することが可能である。
【0035】従って、本発明は、少なくとも一つの信号
の単極式(unipolaire)伝送または差動式伝送のための少
なくとも二つの一定電位の導線を含むパッケージ10の
外部端子15への集積回路11の接続方法であって、二
対の二電位導線18d、18g;19d、19gで形成
され、ほぼ一定であって所与の特徴的インピーダンスを
有するほぼ同軸な三次元構造に従って信号の伝送が行わ
れることを特徴とする接続方法を対象とする、と結論付
けることができる。
【0036】信号の単極式(unipolaire)伝送は信号導線
18sで行われるが、信号の差動式伝送は二つの信号導
線18s、18s*で行われる。
【0037】また、同軸構造は、パッケージの外部端子
および集積回路の端子に可能な限り近いところまで延長
されることが好ましいことがわかった。これによって生
じるインピーダンスの不適合性が、使用周波数において
許容されるだけで十分である。
【0038】従って本発明は、少なくとも二つのレベル
上に配設され、信号導線と、少なくとも二つの一定電位
の導線とに分類される導線を含む集積回路11のパッケ
ージ10であって、二対の二電位導線18d、18g;
19d、19gが、一本または二本の信号導線18s、
18s*とともに、ほぼ一定であって所与の特徴的イン
ピーダンスを有するほぼ同軸な三次元構造を形成するこ
とを特徴とするパッケージを対象とする。
【0039】隣接する二つの同軸構造は、少なくとも一
つの共通電位導線をもつことができること、および隣接
する二つの構造の電位導線は相補的に分散した電位を有
するのが好ましいことがわかった。
【0040】図示するパッケージにおいては一対だけが
線でつくられるが、図6の変形形態では二対が線でつく
られる。別の変形形態によれば、二対のうちの一つの導
線のみを平形とすることができる。要するに、二対のう
ちの少なくとも一つの導線を平形とし、他を線とするこ
とができる。図示するパッケージでは、第一対が平形導
線19d、19gでつくられ、第二対が、中間レベル上
の前記平形導線間に配設された線形導線18d、18g
でつくられ、平形導線は、中間線形導線とともに形成さ
れた同軸構造に共通な対を形成する。この場合、隣接す
る二つの構造の線形導線は異なる電位を有するのが好ま
しいことがわかっている。
【0041】図示例では、二つの導線面は、集積回路の
端子、および場合によっては電位導線の内部端子に対応
する面の接続に使用するリム21によってそれぞれ延長
される。この配置は、パッケージまたは集積回路の他の
任意の端子にリムを接続できるという長所をもたらす。
しかしながら、この配置は必要ではないことは明らかで
ある。例えば、リム21を構成する導電帯は、側面延長
部20にとってかわる導電穴によって下側または上側導
線面19に接続することができる。このような帯は同一
レベル上で面を延長することもできる。別の変形形態に
よれば、面のうちの少なくとも一つは、内側端子14に
類似し、同一レベル上または導電穴を介して異なるレベ
ル上に置かれた端子によって終端とすることができる。
【0042】図示例では、信号導線と二対の導線とはそ
れぞれ、場合によっては隣接する同軸構造に関する穴に
よって共有されることがある穴を介して前記外部端子の
うちの対応する端子に接続された端部を有する。使用す
るパッケージの種類によれば穴を使用しないようにする
ことができる。これらの穴は、同軸構造Xの特徴的イン
ピーダンスを有する構造を形成すること、あるいはしな
いことが可能であり、導線を集積回路の端子12に接続
するために、これらの導線の内端に同様の穴が存在する
ことが可能であることがわかっている。
【0043】また、前記対のいずれか一つの電位導線間
の非対称性は、例えば、導線間の厚さtおよび/または
距離u、および/または絶縁層の誘電率を調節すること
などいくつかの方法により相殺することができることも
わかっている。
【0044】図1および図2に示すパッケージにおいて
は、端子12S、12Dおよび12Gは、集積回路11
の入出力端子12s、12d、12g間に挿入される。
追加の電位端子12Dおよび12Gは、端子12dおよ
び12gのように、集積回路への電気エネルギー供給に
用いられる。名称の違いは、電気エネルギー供給用では
ない端子の各トリプレットの電位導線18dおよび18
gに接続された端子12dおよび12gを区別するのに
用いられる。端子12Dおよび12Gは、接続線16に
より対応する導線面19dおよび19gに接続され、好
ましくは、図2に示すように、接続線16’により上位
レベルN4の自由線18Dおよび18Gに接続される。
同様に、端子12Dおよび12Gは、同士間および/ま
たは端子12dおよび12gとともに相補的に設置され
るのが好ましい。図1および図2に示す信号端子12S
は、例えば、端子12sを介するデジタルデータのシリ
アル伝送に関する区域S1の電気回路の0点復帰、初期
化、および保守信号などのサービス信号の伝送のための
ものである。サービス信号はまれにしか使われず、実質
的に常に二つの電源電位のうちのいずれか一つを有す
る。従ってこれらの信号は「静的」信号とも呼ばれる。
しかしながらこれらの信号は高いインピーダンスを有す
るので、トリプレットの電位線として使用することはで
きない。端子12Sと対応する線16および18の配置
により、端子12sおよび対応する線16および18s
内のデータのシリアル伝送信号との相互作用が防止され
るのが好ましい。従って、図2において、端子12Sは
トリプレットの外側または隣接する二つのトリプレット
の間に設置される。また、これらの端子は、導線面19
dによって線18sから絶縁されるように、レベルN4
の線18Sに接続される。レベルN4においては、線1
8S間の相互作用を防止するために、少なくとも一つの
電位線18Dまたは18Gにより、線18S同士間も絶
縁するのが好ましい。図2の例においては線は、レベル
N2における場合と同様に、トリプレット状に配設され
る。従ってこの例は、専ら超高速データ伝送に用いるパ
ッケージに関する。
【0045】図3A、3B、3Cおよび3Dはそれぞ
れ、フレーム13のレベルN1、N2、N3およびN4
の上面図であり、パッケージ10の他の特徴を示す図で
ある。図3Aおよび図3Cに示す電位面19gおよび1
9dは、例えば、図示する導線面の対角線に沿った絶縁
帯23によって相互に電気的に絶縁される四部分Q1−
Q4に分割される。部分Q1は、データのシリアル伝送
のための区域S1の接続のためのものであるが、三つの
部分Q2−Q4は、集積回路11の区域S2の接続のた
めのものである。従って部分Q2−Q4の電位が大きく
変動しても部分Q1はその影響を受けない。三つの部分
Q2−Q4を、絶縁帯23によって分離されないように
して均一な導線面を形成するようにすることもできるこ
とに注意されたい。しかしながら、図示するような四つ
の部分への分割は、異なる機能を各部分にもたせること
ができるという長所を有する。例えば、区域S1のため
に二つの部分を使用し、区域S2のために部分を一つだ
けを使用し、S1およびS2の信号とは異なる信号を処
理する他の区域に別の部分を使用することができる。さ
らに、図示する全ての面は四つに分割され、従って両方
向性である。このようにして、区域S1を面19’gに
拡張するか、区域S1用として面19dおよび19’g
だけをとることができる。
【0046】図3Aからは、部分Q1はフレーム13の
開口部を取り囲むリング24により延長されることに留
意すべきである。リング24はパッケージの熱インタフ
ェース板17を接地するのに用いる。しかしながら、リ
ングは部分Q1の代わりに他の部分Q2−Q4のうちの
少なくとも一つに接続できることは明らかである。変形
形態では、リングを、板17と接触させるように部分の
うちの少なくとも一つを開口部の縁まで延長するタング
に置き換え、他の部分を板から離した状態のままにする
ことができる。これにより、部分の独立性を維持するこ
とができる。
【0047】また、図示する四つの部分Q1−Q4はそ
れぞれ分離コンデンサC1−C4を介して、パッケージ
の中央開口部の近辺に接続される。従ってこれらのコン
デンサはそれぞれ四つの動作周波数に調節することがで
き、自分が含む面19の電位の変動を最適に減衰する、
例えば、部分Q1に関するコンデンサC1は1ナノファ
ラド程度の静電容量を持つことができるが、これは10
0ないし1000nF程度とすることができるコンデン
サC2−C4の静電容量とは大きく異なる。
【0048】図3Bは既に説明した図であり、段部D1
が区域S1に近接していることと、接続線16の長さが
短く、そのためその寄生自己誘導成分がよく減少される
という理由から区域S1の接続のために使用するのが好
ましいレベルN2を示す図である。従って、集積回路の
区域S1に関する端子12s、12dおよび12gは部
分Q1の側に設置される。図示するレベルN2は四つの
同一の部分を有し、従って面19dおよび19gととも
に同軸構造Xを形成するためにトリプレット状に配設さ
れる線18を含む。レベルN2の四つの部分がこのよう
に同一の配設であることは、区域S1に関する超高周波
伝送のために、この部分のうちの任意の一つを使用する
ことも、またはそのうちの複数を使用することも可能で
あるという長所を有する。従ってこの配設は区域S2で
あればなお好適である。一実施変形形態によれば、レベ
ルN1−N3の全体は、端子12が集積回路の全周上に
分布する区域S1に用いることができる。その場合、上
位レベルは区域S2用に用いられる。また、図示するト
リプレットTは相互に分離されそれぞれ異なるが、線1
8は全て、各部分内に均一に分布させることが可能であ
ることは明らかである。その場合、トリプレットは線1
8の配置とは無関係に決めることができる。
【0049】一般的に、少なくとも一つの導線面を、電
気的に絶縁された部分に分割することができる。隣接す
る二つの導線面はそれぞれ、交互になっていない対応す
る部分をもつのが好ましい。また、少なくとも一つの部
分内で単数または複数のトリプレットを使用すること、
あるいは同一レベルまたは異なるレベルのトリプレット
全てを使用することができる。
【0050】別の変形形態によれば、トリプレットはき
わめて短くすることができ、また、穴22を介して、フ
レーム13の中央開口部にきわめて近い外部端子15に
接続することができる。しかしながら、フレーム13の
外周上に区域S1の外部端子15が配置されていること
により、PCB接続カード内で対応する高速移動が区域
S2に関する移動と混同されることが防止される。従っ
て、PCBカード内の二つの区域S1およびS2に関す
る信号の相互作用を軽減することが可能である。さら
に、この配置により、所望の値へのPCBカードのイン
ピーダンスの調節をより効果的に行うことができる。こ
れらの長所にさらに、PCBカードが支承するパッケー
ジ間にきわめて短い高速接続PCBカードを有するとい
う長所が加えられる。別の変形形態によれば、レベルN
2のトリプレットは、フレームの開口部に近い各穴22
に接続することができ、これらの穴は、フレーム13の
外周の外部端子15に接続するためにレベルN6上に配
設される対応するトリプレットに接続される。レベルN
6のトリプレットは、球15内で蛇行しなければならな
いことを除いては、図3B上に示すトリプレットと同様
である。従ってこの変形形態は、レベルN6上の各信号
線に三次元同軸構造を提供しないという欠点を有する。
従って、信号が隣接する球15を通る他の信号と相互作
用し、所望する値にトリプレットの特徴的インピーダン
スを合わせることがよりむずかしくなる。
【0051】図3Bは、各部分内の、外端が他のトリプ
レットTのようにフレームの外周に配設されない二つの
中間トリプレットも示す。これらの端部は、例えば出願
人の欧州特許出願A−0504061号(米国特許54
02440号)、欧州特許出願A−0504062号
(米国特許A−5398261号)、欧州特許出願A−
0504063号(米国特許5347538号)および
欧州特許出願A−0639912号において説明されて
いるような、インピーダンスの調節の基準として使われ
る標準抵抗(図示せず)につながる各穴22に接続され
る。
【0052】最後に、図3Dに示すレベルN4は、区域
S1のための部分Q1内で、この区域のサービス信号を
伝送すること、およびサービス信号同士を絶縁しつつ集
積回路11に電気エネルギーを供給することとに用いら
れることが予めわかっている。他の部分Q2−Q4内で
はレベルN4は、図示例におけるレベルN2の部分Q2
−Q4のように、部分S2のためのものである。段部D
2を始点とする導線はもはや、トリプレット上の配置を
必要としない。
【0053】パッケージ10の全ての外部端子15がフ
レームの線18に接続されることから、パッケージ10
の別の長所は、これらの端子に電位を印加するだけでフ
レーム13の外部導体部分に電界堆積によりめっきをお
こなうことができることである。面19のリム21のめ
っきも同じくこの電位を印加することによって行われ
る。これにより、これらの端子を周囲の金属バスに接続
し、バスに電位を印加し、めっき後バスの端子の接続を
外すことからなる従来のめっき方法を行わなくてよい。
この従来の方法は追加作業が必要である上に、接続線の
部分が端子に固定され、線の近辺のバスからの接続が外
されるという欠点があった。この部分の線は使用周波数
に対する寄生アンテナとなっていた。
【0054】図示例では、集積回路11は、100個の
出力電源端子12d、12g、12D、12Gと、32
8個の信号端子12s、12Sを有する。端子12D、
12Gおよび12Sは、区域S2に関する端子も含む。
パッケージは480個の外部端子15を有し、うち52
個は、電位面に接続された電源端子15d、15gに相
当する。他の328個の端子は信号に割り当てられ、区
域S1のシリアルデジタル伝送信号の端子15sと、区
域S1のサービス信号伝送端子15Sと、区域S2の信
号伝送端子15Sとを含む。残る100個の外部端子1
5は、区域S1のトリプレットTの電位線18d、18
gに接続された端子15D、15Gであるのが好まし
い。可能最小数よりも多いこれらの端子は、例えば、対
応する内部端子14を接続線16’を介して導線面のリ
ム21に接続することにより、導線面19の自己誘導を
減らすのに使用することができる。このようにして、ア
ースまたは適用例による電圧への接続を好都合にするこ
とができる。その結果、きわめて柔軟性の高い使用法が
可能となる。別の可能な変形形態によれば、線18dま
たは18g、あるいは18D、18Gは、面19dおよ
び19gに関する電位以外の電位において、集積回路へ
の電源供給に使用することができる。各内部端子14
を、図示例の接続線16を介して、集積回路の対応する
端子12に接続するだけでよい。また、特に電源の分離
に使用する組み込み容量をもうけるために、図示する電
位面以外の電位面19を追加し、対応する外部端子に接
続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】略図で示す接続カード上に実装された、本発明
による集積回路パッケージの一断面部分の斜視図であ
る。
【図2】下半分は、パッケージに接続された端子の配置
を示す、図1に示す集積回路の部分の上面図であり、上
半分は、図1に示すパッケージ内の導線の配置を示す、
図1の線分II−IIによる部分断面図であり、さら
に、集積回路の端子とパッケージの外部端子との間の接
続方法の第一実施例を示す図である。
【図3A】図1に示すパッケージの種々のレベルで使わ
れる導線を示す平面略図である。
【図3B】図1に示すパッケージの種々のレベルで使わ
れる導線を示す平面略図である。
【図3C】図1に示すパッケージの種々のレベルで使わ
れる導線を示す平面略図である。
【図3D】図1に示すパッケージの種々のレベルで使わ
れる導線を示す平面略図である。
【図4】図3Bに示すトリプレットおよびそれより下部
の隣接する四つのトリプレットに対する穴の相対配置の
拡大詳細図である。
【図5】穴の配置の変形形態を示す、図4と同様の図で
ある。
【図6】図1に示すパッケージ内の導線の配置の変形形
態を示す、図2の上部と同様の図である。
【図7】本発明による方法の第二の実施形態を示す、図
6と同様の図である。
【符号の説明】 10 パッケージ 11 集積回路 18d、18g、19d、19g 二電位導線 18s 単極式(unipolaire)伝送導線 N1−N6 レベル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミツシエル・モロー フランス国、78650・ベヌ、リユ・デ・シ エーヌ、44 (72)発明者 イブ・ストリコ フランス国、78340・レ・クレイ・ス・ボ ワ、リユ・モーリス・ジユエ、1・ビス

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一つの信号の単極式(unipola
    ire)伝送または差動式伝送のための少なくとも二つの一
    定電位の導線を含むパッケージ(10)の外部端子(1
    5)への集積回路(11)の接続方法であって、二対の
    二電位導線(18d、18g;19d、19g)で形成
    され、ほぼ一定であって所与の特徴的インピーダンスを
    有するほぼ同軸な三次元構造に従って信号の伝送が行わ
    れることを特徴とする接続方法。
  2. 【請求項2】 信号伝送が単極式(unipolaire)であり一
    つの信号導線(18s)に沿って行われることを特徴と
    する請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 信号伝送が差動式であり二つの信号導線
    (18s、18s*)に沿って行われることを特徴とす
    る請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 同軸構造が、パッケージの外部端子およ
    び集積回路の端子(12)に可能な限り近いところまで
    延長されることを特徴とする請求項1から3のいずれか
    一項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 少なくとも二つのレベル上に配設され、
    信号導線と、少なくとも二つの一定電位の導線とに分類
    される導線を含む集積回路(11)のパッケージ(1
    0)であって、二対の二電位導線(18d、18g;1
    9d、19g)が、一本または二本の信号導線(18
    s、18s*)とともに、ほぼ一定であって所与の特徴
    的インピーダンスを有するほぼ同軸な三次元構造を形成
    することを特徴とするパッケージ。
  6. 【請求項6】 隣接する二つの同軸構造が少なくとも一
    つの共通電位導線をもつことを特徴とする請求項5に記
    載のパッケージ。
  7. 【請求項7】 隣接する二つの構造の電位導線が相補的
    に分散した電位を有することを特徴とする請求項5また
    は6に記載のパッケージ。
  8. 【請求項8】 二対のうちの少なくとも一つの導線が平
    形(19d、19g)であり、他の導線が線形であるこ
    とを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の
    パッケージ。
  9. 【請求項9】 第一対が平形導線(19d、19g)で
    つくられ、第二対が、中間レベル上の前記平形導線間に
    配設された線形導線(18d、18g)でつくられ、平
    形導線が、中間線形導線とともに形成された同軸構造に
    共通な対を形成することを特徴とする請求項5から8の
    いずれか一項に記載のパッケージ。
  10. 【請求項10】 隣接する二つの構造の線形導線が異な
    る電位を有する(図2)ことを特徴とする請求項9に記
    載のパッケージ。
  11. 【請求項11】 対応する面を、集積回路の端子、およ
    び場合によっては電位導体の内部端子への接続に使用す
    る帯(21)により、導線面の少なくとも一つが延長さ
    れることを特徴とする請求項8から10のいずれか一項
    に記載のパッケージ。
  12. 【請求項12】 前記導線(18s)または二つの信号
    導線(18s、18s*)と、二対の導線とはそれぞ
    れ、場合によっては隣接する同軸構造に関する穴によっ
    て共有されることがある穴を介して前記外部端子のうち
    の対応する端子に接続された端部を有することを特徴と
    する請求項5から11のいずれか一項に記載のパッケー
    ジ。
  13. 【請求項13】 前記対の重ねられた電位導線間の非対
    称性が、対を分離する絶縁層の厚さおよび/または誘電
    率の違いにより相殺されることを特徴とする請求項5か
    ら12のいずれか一項に記載のパッケージ。
  14. 【請求項14】 平形導線がそれぞれ、電気的に絶縁さ
    れた少なくとも二つの部分に分割されることを特徴とす
    る請求項5から13のいずれか一項に記載のパッケー
    ジ。
  15. 【請求項15】 請求項1から4のいずれか一項に記載
    の方法を使用するか、あるいは請求項5から14のいず
    れか一項に記載の少なくとも一つのパッケージを内蔵す
    ることを特徴とする電子アセンブリ。
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