Brevet FR2785454A1 — publié le 20000505

La présente invention concerne de façon générale des microcircuits et plus particulièrement un orifice métallisé du type dit en "mitrailleuse de Gatling", c'est-à-dire une structure de conducteur métallisé qui comprend un orifice métallisé conducteur central entouré par des orifices métallisés de masse. Des circuits intégrés complexes actuels emploient typiquement plusieurs millions de transistors sur un substrat unique de circuit intégré. De multiples couches de matière conductrice sont formées en superposition au substrat afin que ces millions de transistors soient connectés entre eux et coopèrent tous les uns avec les autres. Pour faciliter une communication électrique entre couches conductrices, ce sont des structures d'orifices métallisés qui sont utilisées. Des orifices métallisés sont des ouvertures gravées à travers des couches diélectriques entre une première couche conductrice et une deuxième couche conductrice. Des connexions de cartes de circuit sont normalement classées en trois catégories. La première catégorie emploie une étoffe stratifiée chargée d'époxy. Les couches individuelles comportent des trajets électriquement conducteurs en cuivre configuré. La deuxième catégorie utilise une structure de base en étoffe chargée d'époxy. Cette base est ensuite couverte de multiples couches de diélectriques qui peuvent être traitées par imagerie photographique et de cuivre configuré. La troisième catégorie est composée de couches multiples de céramique stratifiée comportant du cuivre configuré individuellement. La présente invention concerne la formation d'orifices métallisés du type en "mitrailleuse de Gatling" qui se réfèrent à la deuxième catégorie, bien que les concepts exposés ici puissent s'appliquer aux deux autres méthodes de connexion. Des orifices métallisés peuvent être formés en perçant des orifices et en métallisant ensuite les trajets à travers les orifices. Les orifices métallisés peuvent s'étendre à travers la totalité de la carte à couches multiples. Selon cette configuration, les orifices métallisés sont couplés électriquement à chaque couche de cuivre, c'est-à-dire à chaque couche conductrice. En variante, des orifices métallisés peuvent être formés en utilisant une structure classique d'orifices métallisés engendrés par imagerie photographique. L'un des problèmes posés par les structures d'orifices métallisés employées dans des applications à haute fréquence est l'absence d'isolation électrique en courant alternatif, ou AC, entre l'orifice métallisé et le reste du microcircuit. Un autre problème est que des microcircuits classiques, c'est- à-dire formés soit par perçage soit par imagerie photographique, ne réalisent pas un environnement à impédance réglée à hautes fréquences. C'est le but de la présente invention que de remédier aux problèmes des orifices métallisés de l'art antérieur, notamment en ce qui concerne l'isolation électrique et un environnement réglé en hautes fréquences. Pour atteindre ce but, la présente invention réalise de façon générale une structure d'interconnexion d'orifices métallisés du type en "mitrailleuse de Gatling" qui comprend un orifice métallisé conducteur central et une série d'orifices métallisés de masse qui l'entourent. En effet, la série des orifices métallisés forme un blindage pour l'orifice métallisé central, ce qui réalise pour cet orifice métallisé central une isolation par rapport au reste du circuit. Une particularité de la présente invention est que la série des orifices métallisés de masse peut être modifiée, en ajustant leurs diamètres et leurs emplacements par rapport à l'orifice métallisé conducteur central, de façon à affecter l'impédance caractéristique d'ensemble de l'orifice métallisé central du type en "mitrailleuse de Gatling". Cette particularité est mise à profit pour la propagation des signaux de haute fréquence, d'un premier côté à l'autre du substrat. De façon plus spécifique, l'invention réalise selon un premier aspect une structure d'interconnexion destinée à connecter un premier côté d'une carte de circuit à un deuxième côté de la carte de circuit, caractérisée en ce qu'elle comprend: un orifice métallisé conducteur central; et une série d'orifices métallisés de masse, ladite série d'orifices métallisés de masse entourant sensiblement l'orifice métallisé conducteur, et en ce que l'orifice métallisé conducteur permet la propagation de signaux électriques depuis le premier côté vers le deuxième côté de la carte de circuit. La structure d'interconnexion comprend en outre de préférence: une attache par fil qui est électriquement connectée à l'orifice métallisé conducteur à une première extrémité et à une configuration conductrice à une deuxième extrémité. Selon un deuxième aspect, l'invention réalise une structure d'interconnexion destinée à connecter un premier côté d'un substrat à un deuxième côté du substrat, caractérisée en ce qu'elle comprend: un orifice métallisé conducteur central; une série d'orifices métallisés de masse, ladite série d'orifices métallisés de masse entourant sensiblement l'orifice métallisé conducteur, et une attache par fil qui est électriquement connectée à l'orifice métallisé conducteur à une première extrémité et à une configuration conductrice à une deuxième extrémité la configuration conductrice étant formée sur le premier côté du substrat, en ce que l'orifice métallisé conducteur permet la propagation de signaux électriques depuis le premier côté vers le deuxième côté du substrat. Les buts, particularités et avantages de l'invention exposés ci-dessus ainsi que d'autres ressortiront davantage à l'homme de l'art à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, pris en liaison avec les dessins dans lesquels: la FIG. 1 représente une vue en coupe transversale schématique d'une structure stratifiée à noyau époxy comportant un orifice métallisé en mitrailleuse de Gatling selon la présente invention; et la FIG. 2 représente une vue de dessus de l'orifice métallisé en mitrailleuse de Gatling. Richard J. Gatling est né en 1818 en Caroline du Nord, aux Etats Unis d'Amérique. Un peu après sa vingtième année, Gatling a inventé et a amélioré beaucoup d'instruments agricoles, y compris un semoir à coton et une charrue motorisée à vapeur. Mais ce pour quoi Gatling est le mieux connu est probablement la mitrailleuse à tir rapide qui porte son nom. A la suite du déclenchement de la Guerre Civile aux Etats Unis, Gatling s'est intéressé aux armes à feu. En 1862, il a breveté la mitrailleuse Gatling à tir rapide, à manivelle manuelle. La première mitrailleuse de Gatling comportait six canons de fusil montés autour d'un arbre central. Les canons tournaient autour de l'arbre pendant que la mitrailleuse était en fonctionnement. Chaque canon était chargé mécaniquement une fois au sommet d'une rotation et était déchargé une fois au bas d'une rotation. La cartouche vide était éjectée tandis que le canon avançait pour être rechargé. Les premiers modèles de mitrailleuses de Gatling tiraient approximativement 300 coups par minute. En 1882, Gatling avait amélioré sa structure de façon que la mitrailleuse tire 1200 coups par minute. La structure de la mitrailleuse de Gatling inspire la présente invention. Le modèle d'une série de canons autour d'un axe central est adopté dans une nouvelle structure d'orifices métallisés qui assure une meilleure isolation et une impédance réglée améliorée pour connecter électriquement un circuit situé sur un côté d'un substrat ou d'une carte de circuit imprimé au circuit situé sur un deuxième côté du substrat ou de la carte. La description qui suit exposera la présente invention dans un environnement de carte de circuit imprimé. Mais l'homme de l'art comprend l'applicabilité de la présente invention dans une large variété d'applications, y compris des substrats et des céramiques à couche unique et à couches multiples. La FIG. 1 est une vue en coupe transversale schématique d'une structure stratifiée à noyau époxy comportant un orifice métallisé du type en mitrailleuse de Gatling. Une configuration de cuivre électriquement conducteur 120 est formée sur le côté supérieur 112 d'un stratifié de base ou de noyau, constitué de multiples couches 10 d'étoffe chargées en époxy, et une autre configuration de cuivre électriquement conducteur 122 est formée sur son côté arrière 114. Des configurations de cuivre constituées des éléments 124 et 126 qui sont reliées électriquement à la masse sont formées aussi sur le stratifié 110, comme décrit de façon plus complète ci- dessous. Les configurations, c'est-à-dire les éléments , 122, 124 et 126, sont généralement disposées dans des plans à directions x et y. La section transversale montre aussi trois orifices percés en 130, 132 et 134 qui traversent le stratifié de base 110 ainsi que les configurations de cuivre 120, 122, 124 et 126. Chacun des orifices 130, 132 et 134 est généralement disposé dans une direction z, qui coupe les plans des configurations 120, 122, 124 et 126. Dès lors que les orifices ont été percés, un film sec (non représenté) peut être stratifié sous vide de manière classique sur le côté arrière 114. L'orifice en 130 est ensuite rempli d'un polymère conducteur, non représenté, susceptible d'être appliqué par métallisation et brasé, qui peut être appliqué sous forme de pâte ou de liquide d'une manière classique. Le polymère est ensuite cuit et le film sec est enlevé. Ceci forme alors l'orifice métallisé conducteur central en 130. Les orifices en 132 et 134 sont remplis et traités de la même manière. Une attache par fil 140 connecte électriquement l'orifice métallisé conducteur central 130 à la configuration électrique conductrice 120. Selon un autre mode de réalisation préféré, l'attache par fil pourrait être une attache par ruban ou par bande diélectrique ou toute matière qui peut propager un signal électrique à partir du conducteur central 130 par l'intermédiaire de l'orifice métallisé 132 de masse, vers la configuration électriquement conductrice 120. La FIG. 2 représente une vue de dessus de l'orifice métallisé en mitrailleuse de Gatling selon la présente invention. L'orifice métallisé conducteur central 130 est entouré par une série d'orifices métallisés de masse 132, 134 et 236. Un espace 220 isole l'orifice métallisé conducteur 130 d'un plan de masse 210 qui met électriquement à la masse la série des orifices métallisés 132, 134 et 236 de masse. La FIG. 2 illustre le conducteur central 130 entouré par huit orifices métallisés de masse. Ce nombre n'est pas terriblement important. Une isolation pourrait être réalisée avec un nombre d'orifices métallisés qui ne dépasse pas deux. Augmenter le nombre des orifices métallisés de masse augmente l'isolation électrique. Le réglage de l'impédance est atteint en faisant varier les diamètres des orifices métallisés, conducteur et de masse, ainsi que leurs positions relatives. Un avantage de la présente invention est qu'une propagation de signaux dans un boîtier employant les orifices métallisés en mitrailleuse de Gatling est améliorée tout en minimisant les parasites entre conducteurs de signaux et les bruits de distribution d'énergie. L'utilisation de l'orifice métallisé en mitrailleuse de Gatling permet aussi au concepteur de circuit de réduire l'espace entre deux régions de circuits, par exemple. REVENDICATIONS 1. Structure d'interconnexion destinée à connecter un premier côté d'une carte de circuit à un deuxième côté de la carte de circuit, caractérisée en ce qu'elle comprend: un orifice métallisé conducteur central (130); et une série d'orifices métallisés (132, 134) de masse, ladite série d'orifices métallisés de masse entourant sensiblement l'orifice métallisé conducteur, et en ce que l'orifice métallisé conducteur permet la propagation de signaux électriques depuis le premier côté (112) vers le deuxième côté (114) de la carte de circuit. 2. Structure d'interconnexion selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: une attache (140) par fil qui est électriquement connectée à l'orifice métallisé conducteur à une première extrémité et à une configuration conductrice (120) à une deuxième extrémité. 3. Structure d'interconnexion destinée à connecter un premier côté d'un substrat à un deuxième côté du substrat, caractérisée en ce qu'elle comprend: un orifice métallisé conducteur central (130); une série d'orifices métallisés (132, 134) de masse, ladite série d'orifices métallisés de masse entourant sensiblement l'orifice métallisé conducteur, et une attache (140) par fil qui est électriquement connectée à l'orifice métallisé conducteur à une première extrémité et à une configuration conductrice (120) à une deuxième extrémité la configuration conductrice étant formée sur le premier côté (112) du substrat, en ce que l'orifice métallisé conducteur permet la propagation de signaux électriques depuis le premier côté (112) vers le deuxième côté (114) du substrat.