JPH0196953A - 配線構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、半導体チップ・モジュールの相互接続構造
体に関するものである。

Ｂ、従来技術 セラミックその他の基板上に取り付けるチップの接続配
線の経路を決めるために、各種の技術が用いられている
。配線という用語は、導体を含み、またプリント導体を
包含する。この明細書では、接続配線はいくつかの１面
」を用いて行なうものとし、１面」上の大部分の配線は
単一の方向にあるものとする。「面」上の大部分の配線
の方向を、主ｌ！！ｉｌ！線方向またはｒ而」の主配線
方向と称する。

各種の方向に配線を行なうために、複数の「面」を使用
する。任意の方向への接続を行なうには、少なくとも２
つの異なる主配線方向が必要である。

３つ以上の主配線方向を使用すると、一般に任意の方向
への接続の接続長さが減少するという利点がある。接続
の長さを減らすことは、接続による抵抗損失に影響を与
え、全伝播遅延に影響を与え、かつ接続に必要な配線面
の総数にも影響を与えるため、重要な目標である。

上記の「面」という用語は、ある配線経路が、構成部品
上の他の配線経路と交差することを禁止する特性を持つ
配線を支持する、単体配線部品または基板を指す。その
ような構成部品の大部分は平坦であり、または平坦な特
徴を有するが、これらの構成部品が実際にこの平坦な特
徴を有する必要はない。それは、そのような構成部品を
指すのに使用されてきた（そしてこの明細書及び特許請
求の範囲で使用する）用語であり、反り、変形、丸み、
屈曲等があるために平坦な特徴を持たなくてもよい。

１つの配線配置では、使用する各方向は直交関係にある
。すなわち、どの配線の方向も、ある配線方向に対して
平行または垂直である。従来技術では、それに、前記の
各方向に斜め（たとえば４５６）のもう１つの方向を追
加している。米国特許第４２９８７７０号明細書には、
直交関係にある配線方向に対して４５°でない斜めの配
線方向が提案されている。

一部の技術では、単一の接続を行なうのに使用する異な
る配線面の数は、少数′に、場合によっては２つまたは
３つに制限されている。ただし、配線方向の数がそれに
限定される訳ではない。何組かの配線面を使用すること
が可能で、単一の接続は１組中の面だけを用いるが、配
線方向の異なる何組かの配線面を設けることができる。

上記の米国特許第４２９８７７０号明細書では、どの配
線面も他のどの配線面とも接続できることが開示されて
いるので、その方向はこの問題に対処するものでないこ
とに注目されたい。ただし、この技術を実施するには、
２つの選択を行なう必要がある。

第１に、使用する配線方向を選択しなければならない。

第２に、異なる配線面の組に、選択した配線方向のどれ
を与えるかを選択しなければならないことである。

上述の説明、及びこの明細書の残りの部分（及び特許請
求の範囲）で組という用語は、どの単一接続もその中で
完結する面に関連する多数の配線方向または配線方向群
を指す。また、任意の組の各面に関連する配線方向の数
は異なる配線方向の総数よりも少ないことを理解された
い（そうでない場合は「選択」は無意味になる）。

エラ力−（Ｅｃｋｅｒ　）及びレイデン（Ｌａｙｄｅｎ
　）の刊行物（下記に引用）は、この問題に取り組んだ
ものである。これらの刊行物では、１組が２つの面を含
む２組の配線面を使用することを開示している。いずれ
の組も、配線方向は互いに直交している。第１の組では
、組の各配線方向は、デカルト軸の１つに沿っている。

第２の組では、各配線方向は、デカルト軸から４５″傾
いている。

米国特許第３１７９９１３号、３４７０６１２号、４２
５４４４５号、４２９８７７０号及び４５３５３８８号
明細書に様々な技術が記載されている。さらに一般的な
考察が、プロジェット（Ｂ　ｌｏｄｇｅｔｔ　）・ジュ
ニアの論文、”超小形電子部品″ツケージング（旧ｃｒ
ｏｅ　Ｉｅｃｔｒｏｎ　ｉｃＰａｃｋａｇｉｎｇ）″、
サイエンティフィック・アメリカン（Ｓｃｉｅｎｔｉｆ
ｉｃ　Ａｍｅｒｉｃａｎ）、１９８３年、ｐ。

８６以降に出ている。他の配線配置の例が、リンスカー
（Ｌｉｎｓｋｅｒ）の論文、”ペナルティ機能駆動式配
線経路決定システムの反復改良（Ａｎ　Ｉｔｅｒａｔｉ
ｖｅＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　Ｐｅｎａｌｔｙ−Ｆｕｎ
ｃｔｉｏｎ−Ｄｒｉｖｅｎ　ｌＪｉｒｅＲｏｕｔｉｎｇ
　Ｓｙｓｔｅｍ）”、ＩＢＭジャーナル・オブ・リサー
チ・アンド・ディベロップメント（ＩＢＭＪｏｕｒｎａ
ｌ　ｏｆ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐ
ｍｅｎｔ）　、Ｖ　ｏ　１　。

２８、Ｎｏ、５、（１９８４年９月）、Ｉ）、６１３以
降に出ている。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 この発明の１目的は、標準化された配線方向を持つ１組
または数組の配線面を用いて、配線の長さを短縮、最適
化、または最小にすることにある。

この発明の他の目的は、各相互接続を、その組または対
の主配線方向がすべての主配線方向を含まないような、
１つの配線面の組または対の中にあるように限定する、
これらの技術に適用できる配線長さの短縮、最適化及び
最小化を提供することにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 この発明は、配線に隣接して支持される複数の電気デバ
イスまたは電子デバイスを接続する配線構造体をもたら
すことにより、上記及びその他の目的を実現する。この
配線構造体は複数組の配線面を含んでおり、それらの各
配線面は主配線方向に向いた導電性配線を支持し、さら
に理論的直交線の交点に配置された複数の接続部位を支
持する。

この発明によれば、各接続は１つの組の面内のみで行な
われる。選択したデバイスの選択した端子を、配線面上
の選択した１つの接続点と接続する手段がある。上記の
各配線面の組は、少な（とも第１及び第２の配線面、た
とえば少なくとも１対の配線面を含む。ある１組の第１
の配線面上の主配線方向は、その組の第２の配線面上の
主配線方向に対して鋭角をなす。１実施例では、すべて
の第１の配線面上の主配線方向は、他のすべての第１の
配線面上の主配線方向に対して直角または平行である。

第２の配線面上の主配線方向は、他のすべての第２の配
線面の主配線方向に対して直角または平行である。

この発明の１実施例による配線面の最少数は、４対の配
線面を含み、この実施例では、鋭角は約４５″である。

したがって、第１の配線面の対は、主配線方向が０＠　
（たとえば、直交座標系の横軸の方向）である第１の面
を含み、その対の第２の面は、主配線方向が約４５’　
　（同じ組の軸に対して）である。第２の対の主配線方
向は９０°と４５°、第３の組の対の主配線方向は９０
°と１３５°、第４の組の対の主配線方向は１８０°　
（または０＠）と１３５”である。

主配線方向がＸ方向（０°）とＹ方向（９０”）である
各対の第１の配線面については、配線を接続部位相互間
に配置することができる。一方、主配線方向がモジュー
ルの辺に対して直角または斜めである第２の配線面につ
いては、実際の配線を、接続部位の周囲を蛇行するよう
に、主配線方向から逸れさせなければならなくなること
もある。したがって、主配線方向の画定に際しては、接
続部位の周囲での配線の蛇行は考慮しない。さらに、線
の太さ及び接続部位相互の間隔に応じて、接続部位の周
囲での蛇行を、その交点に接続部位がある理論的直交線
に対して垂直にすることもできる。

（接続部位の）格子間隔を緩和（増大）させると、主配
線方向からの蛇行の極端な逸脱を緩和させることができ
る。

この発明の他の実施例では、配線配置は最低３対の配線
面を含み、主配線方向は上記の実施例とは異なる。この
発明のこの特定実施例では、第１の配線面の対の主配線
方向はＯ＠と６ｏ０、第２の配線面の対の主配線方向は
６０″と１２００、第３の配線面の対の主配線方向は１
２０’と１８０°　（Ｏ″と同じ）である。

より一般的に言えば、この発明の好ましい一群の実施例
による配線配置は、ｎ＋１対の面を有する。ｎは１より
大きい整数で、主配線方向はｏ″とｚ″）ｚ＠と２ｚ″
１２ｚ＠と３ｚ＠、・・・ｎｚ”と１８０°で表わすこ
とができる。ただし、２は１８０／　（ｎ＋１）である
。この配置では、各対の面の主配線方向は互いに鋭角を
なす。さらに、任意の組の各配線面は同一でない異なる
組の少なくとも１つの他の配線面の主配線方向と等しい
主配線方向を有する。

一般に、配線配置は、各種の配線面のほか、異なる配線
面の組または対の間に介在する複数の基準面ををする。

この基準面は、配線面を他の組または対の他の配線面と
の混信から遮蔽するための部分的に導電性の表面を存す
る。

上記のことから明らかなように、この発明を用いて、特
に上述した多層セラミック技術以外の各種の異なる技術
による相互接続配線を満たすことができる。たとえば、
各配線面は、異なるプリント回路板上にあっても、また
多層板の異なる段にあってもよい。

各種の実施例に応じて、面の対の最少ｉが指定されてい
るが、場合によっては、必要な相互接続配線に対処する
ため、最少よりも多くの配線面を用いてもよいことは明
らかである。さらに、接続配置に、すでに指定した主配
線方向の関係を示さない配線面、面の対または面の組が
あってもよい。

また、配線または導電性経路が双方向である限り、０°
の主配線方向は１８０’の主配線方向と同一であり、同
様に９０″と２７０”　、１３５＠と３１５°、４５″
と２２５″、その他の配線方向は同じであることも明ら
かである。最後に、各種の配線面は、主配線方向に走る
配線によって特徴付けられるが、そのことを、１つの面
内の配線が１００％主配線方向に向いていることを示す
と解釈すべきではない。そうではなくて、主配線方向は
特定の面内の大部分の配線の方向によって決まる。

この発明の他の態様では、配線配置は、複数の配線面の
対を含み、各対は主配線方向に走る配線を有する。各対
は第１及び第２の配線面を存する。

どの対の第１の配線面も、ある配線面の対の、他のすべ
ての第１の面の主配線方向に平行または直角な主配線方
向ををする。どの対の第２の配線面も、他のすべての第
２の配線面の主配途方向に平行または直角な主配線方向
を有する。第１の面の主配線方向は、モジュールの側面
に平行であってよく、第２の配線面の主配線方向は、モ
ジュールの稜に対して直角または斜めである。上記の配
置の結果、各配線面の対は、９０°未溝の角度だけ異な
る主配線方向を有する。

この発明の他の態様によれば、各組に少なくとも第１及
び第２の配線面を含む複数の配線面の組がある。ある組
の第１の配線面上の主配線方向は、同じ組の第２の配線
面上の主配線方向と鋭角をなす。各組の各配線面上の主
配線方向は、他の同一でない組の少なくとも１つの配線
面の主配線方向と同じである。たとえば、ｎ十１組の配
線面があり得る。ｎは１より大きい整数で、各組は１対
の面を含む。配線面の対の主配線方向は、直交座標系の
横軸に対して表わされ、０°とｚｏ、ｚｏと２ｚ″、２
２″と３ｚ″、・・・ｎｚ’と１８０’で表わすことが
できる。ただし、２は１８０／（ｎ＋１）である。

別の一群の実施例では、１組当たり少なくとも３面を含
む組を用いる。この場合、ある組の面の数よりも主配線
方向の数の方が多いが、各接続は依然として１つの組の
面内で行なわれる。したがって、すべての主配線方向を
もつ組はないので、この実施例のグループでは依然とし
て選択の問題がある。

Ｅ、実施例 この発明の配線配置は、複数組の配線面を使用する。第
１図ないし第４図は、この発明による異なる４種の配線
面の平面図である。この発明で使　。

用する配線面はすべて、３つの重要な要素、すなわち基
板、基板で支持された複数の導体、及び複数の接続部位
Ｃを有する。各配線面は、理論的直交線の交点に位置す
る接続部位Ｃを有し、理論的直交線は、モジュールの面
に平行である。これらの理論的直交線を、第１図で破線
で示し、そのうち２本をそれぞれ０１及び０２で示す。

接続部位Ｃは、論理サービス端子（ＬＳＴ）またはバイ
ア用の位置となる。ＬＳＴは、オフボード点との間を接
続する導体、たとえばパッケージに対する入出力導体へ
の接続部位となる。一方、バイアは、パッケージ内の接
続用の接続部位となる。接続部位Ｃはいずれも、隣接の
導体への接続のために使用できる可能性がある。第１図
ないし第４図では接続部位Ｃが各交点にある場合を示し
たが、一般に、すべての交点が接続部位として使用でき
るわけではない。さらに、ピン等の導電性部品を使って
、導体から接続部位Ｃを介して、配線面外にある電気デ
バイスまたは電子デバイスの端子に至る導電性経路を完
成することができる。接続部位Ｃはまた、隣接する導体
面を導電性部品を介して他の接続部位Ｃや隣接する導体
の１つなど、異なる配線面中の構成部品に接続する、プ
ログラマブル・バイアの位置にもなる。すなわち、１本
の相互接続が、プログラマブル・バイアを使用しないこ
ともあり、１本または複数を使用することもできる。

相互接続の最適化または相互接続長の短縮を行なうには
、後で詳細に説明するように、主配線方向が異なる、異
なる組の配線面を選択的に関連付ける。

第１図に示す特定の配線面、すなわち配線面１０は、は
ぼ直交する辺Ｅ１およびＥ２を有する。

第１図に示すように、主配線方向は、典型的な直交座標
系のＸ（または−Ｘ）方向である。この主配線方向は、
辺Ｅ１に平行で、辺Ｅ２に垂直である。線Ｘ１ないしＸ
４は、面１０の主配線方向中の配線トラックを代表する
。プリント導体は、必要に応じて配線トラックＸ１ない
しＸ４の一部またはすべてに設けることができる。第１
図に示す而１０には、接続部位間に１本の配線トラック
がある。当業者ならよく知っていることだが、各種のサ
イズ・パラメータに応じて、接続部位間に複数の配線ト
ラックを設けることができる。

第２図に示す配線面２０は、辺Ｅ３及びＲ４を有する。

面２０の主配線方向は辺Ｅ４にほぼ平行、辺Ｅ３に垂直
である。第２図の線Ｙ１ないしＹ４は、面２０の主配線
方向中の配線トラックを代表する。第１図及び第２図に
示す面の主配線方向は、直交座標系の軸に平行である。

一方、第３図及び第４図の面の主配線方向または導体の
方向は、直交座標系の軸に対して斜めである。詳細に述
べれば、第３図の主配線方向は、辺Ｅ５及びＲ６の両方
に対して斜めであり、第４図に示す配線面の主配線方向
も辺Ｅ７及びＲ８に対して斜めである。

第３図及び第４図で、線Ｄ工ないしＤＩＯも而３０及び
４０の配線トラックを示す。この発明の１実施例では、
面３０の主配線方向は、直交座標軸のいずれの軸とも約
４５＠の角度をなし、面４０の主配線方向も同様である
。面３０の主配線方向を４５＠とじ、面４０の主配線方
向を１３５’とする。面１０及び２０の配線トラックは
平行な直線からなるのに対し、而３０及び４０の配線ト
ラックは、平行な直線部分と、導体の経路を迂回させて
、配線面上のどの接続部位Ｃとも交差しないように蛇行
する部分とからなる。

第５図は、この発明による配線配置を含むモジュールの
断面図である。第５図は、モジュールが１個または複数
の電気または電子デバイスを支持する上部エレメントす
なわち面Ｔを含むことを概略的に示している。これらの
デバイスは、Ｈｌ、Ｒ２及びＲ３で示されている。これ
らの電気または電子デバイスＨ１ないしＲ３は、たとえ
ば半導体チップであってもよく、面または層Ｔ上に支持
される配線パターンに電気的に接続される。この発明の
配線配置は、各種の電気または電子デバイスの端子、た
とえば端子Ｔ１、Ｔ２などを接続できるようになってい
る。詳細にいえば、配線配置はたとえば組Ｓ１、Ｓ２、
Ｓ３及びＳ４を含めて、複数組の配線面を含んでいる。

第５図に示すように、各組は１対の配線面を存する。た
とえば組Ｓ１は配線面１ａ及び１ｂを含み、それぞれ配
線面１０及び３０を包含する。組Ｓ２は面２ａ及び２ｂ
を含み、たとえば面３０及び２０を包含する。

！、ＩＩ　Ｓ　３は面２０及び４０を含み、組Ｓ４は面
４０及び１０を含む。第５図で使用する面１０ないし４
０は、導体トラックＸ１〜Ｘ４、Ｙ１〜Ｙ４及びＤ１〜
ＤＩＯの一部に、または導電性パターンが選択した導体
パターンと選択した接続部位Ｃの間の導電性結線と共に
プリント回路配線が配設されている点で、第１図ないし
第４図に示すものとは異なる。各組の配線面は、基準面
Ｒ１−Ｒ４等の基準面により、隣接する組と分離するこ
とができる。基準面は、当技術で比較的よく行なわれて
いるように、異なる配線面間の電気的漏話を防止するた
めに設ける。基準面は３つの主要な構成要素、すなわち
基板、導電性経路が貫通するための〜複数のバイアすな
わち孔、及び基板上に支持され、バイアからは絶縁され
た導電性パターンををする。

第５図の断面図は、配線面の組Ｓ１〜Ｓ４を含む配線配
置と、上面Ｔとの関係を示すためのものである。典型的
なモジュールは、上記の構造のほかに、面群Ｍ１で表わ
される複数の信号再分配／電力面（及び場合によっては
追加の基準面ＲＯ）を含んでいる。さらに、典型的なモ
ジュールは、面の組Ｍ３で表わされる電力分配面を含む
ことができる。上記以外に、領域Ｍ２で表わされる図示
さ゛れない面の中に、他の面の対または１つもしくは複
数の組Ｓ１〜Ｓ４の複製も設けることができる。モジュ
ールは最後に、次段のパッケージ、マザー・ボード等へ
のコネクタをもたらす底面Ｂを含んでいる。

端子Ｔ１とＴ２の典型的な相互接続を第５図に示す。詳
細に述べると、端子Ｔ１は導電性エレメントすなわちピ
ンＰ１に、ピンＰ１の一端で接続している。ピンＰ１の
他端は、配線面２ａの特定の接続部位Ｃ３に接続してい
る。而Ｔと面２ａの間の面の孔により、ピンＰ１は介在
する部品から絶縁されたままとなる。第５図には示され
ていないが、接続部位Ｃ３は、配線面２ａの特定の導体
に接続されている。同じ特定の導体のもう１つの点は、
別の接続部位Ｃ４に接続されている。接続部位Ｃ４は、
プログラマブル・バイアＶ１または短いピンＶの一端に
接続している。同じバイアＶが面２ｂ上の接続部位Ｃ５
に接続している。接続部位Ｃ５は、面２ｂ上の特定の導
体に接続され、同じ特定の導体上のもう１つの点は、接
続部位Ｃ６に接続されている。接続部位Ｃ６は、別の導
電性エレメントすなわちピンＰ２に一端で接続している
。ピンＰ２の他端は、端子Ｔ２に接続されている。

第６図は、第５図に類似の、別の断面図で、この発明に
よる電気または電子デバイスの端子を接続するための面
の組の異なる使い方を示したものである。第５図に断面
を示した特定の接続では、単一のバイアを用い、したが
って、１つの電気または電子デバイスの１つの端子が、
第１の配線面２ａに接続され、第２の電気または電子デ
バイスが、同じ対の別の面２ｂに接続されていた。第６
図に示す特定の接続では、バイアｖ１及びｖ２を使用し
、相互接続される電気または電子デバイスの２つの異な
る端子が、それぞれ同じ配線面に接続される。詳細に述
べると、第６図に示すように、ピンＰ１は電子または電
気デバイスＨ１の端子を、面Ｓ２ａ上の接続部位Ｃ７に
接続する。面Ｓ２ａ上の導体は、接続部位Ｃ７と０８と
の間に接続されている。バイアＶ１は、接続部位Ｃ８を
、面Ｓ２ｂ上の接続部位Ｃ９に接続する。接続部位Ｃ９
は、面Ｓ２ｂ上の導体により、接続部位Ｃ１０に接続さ
れている。バイアＶ２は、接続部位Ｃ１０と面Ｓ２ａ上
の接続部位Ｃ１１との間に接続されている。面Ｓ２ａ上
のもう１つの導体は、接続部位Ｃ１ｌとＣ１２との間に
接続されている。最後に、ピンＰ２は、電子または電気
デバイスＨ３の端子と接続部位Ｃ１２との間に接続され
ている。

第１図ないし第６図から、この明細書に記載された配線
配置が、複数の電気または電子デバイス、たとえば共通
面Ｔの上面に支持されたデバイスＨ１とＨ３の接続を行
なうことは明らかである。この配線配置は、複数組（第
５図の８１〜Ｓ４）の配線面を含み、各配線面は主配線
方向に向かう導電性配線を支持し、さらに理論的直交線
の交点に配した複数の接続部位Ｃを支持する。

ＰＬ、Ｐ２等のピンは、選択したデバイスを、同一また
は異なる配線面上の選択した接続点と相互接続する。各
接続には、１組の面の中の面だけを使用する。

配線面の各組は、少なくとも第１及び第２の配線面を何
する。読取装置で第５図に示した各組について、第１の
配線面の主配線方向が、第２の配線面上の主配線方向と
鋭角をなすことを検証することができる。さらに、配線
面ｆａ１２ｂ１３ａ及び４ｂを第１の配線面であると考
えると、これらのすべての面上の配線方向は互いに垂直
または平行であることがわかる。同様に、面１ｂ１２ａ
１３ｂ及び４ａを第２の配線面であると考えると、読取
装置で、これらの面の主配線方向が、互いに平行または
垂直であることを検証することができる。

同様に、面１　ａｓ　２　ｂｓ　３　ａ及び４ｂ上の主
配線方向は、モジュールの１つに平行または垂直である
。一方、面１ｂｔ　２ａｚ　３ｂ及び４ａの主配線方向
は、モジュールの辺の少なくとも１辺と鋭角をなし、斜
めもしくは直角である。

この発明は、面１０〜４０（第１図ないし第４図）から
選択した面の対から形成された配線面の組に限定される
ものではない。詳細に述べると、第１図ないし第４図の
実施例では面の対の主配線方向は４５″であるが、たと
えば３０″、６０″等の他の鋭角も使用することができ
る。第５図に示す実施例では、各対の１面は他の各紙中
の面の１つの主配線方向に平行または垂直な主配線方向
を有する。同様に、これはこの発明に不可欠の性質では
ない。たとえば、この発明の他の実施例では、直交座標
系の横軸（配線面の１辺に平行）に対して０°、６０″
及び１２０°の主配線方向を存する配線面の組を設ける
。この発明のこの実施例では、第１の面の対は０＠及び
６０°の主配線方向、第２の対は６０°及び１２０＠の
主配線方向、第３の面の対は、１２０＠及び０″　（ま
たは０°と等しい１８０”）の主配線方向を存する。

−ｎ＋１対の配線面を用いた、より一般的な配線配置の
構成では、各面の対の主配線方向は０＠とシ″（第１の
対）、ｚｏと２ｚ＠が（第２の対）、２ｚ’と３２＠　
（第３の対）、以下同様にして最後の対ではｎｚ＠と１
８０’　　（または０″）である。ただし、２は１８０
／（ｎ＋１）である。ｎが１より大きい整数であれば、
面の多対は互いに２°の角度をなす主配線方向を存し、
ｚ＠は鋭角である。任意の対の配線方向を考慮すると、
その対の面の１つと共通の配線方向を持つ同一でない対
が少なくとも１つはある。

ｎ＝２ないし４の場合、面の対の代表的な配線方向を、
組の最少数の関数として、下記のように表にまとめるこ
とができる。

組１　　　組２　　　組３　　　組４　　　　組５ｎ＝
２０°、６０°６０°、１２０°１２０°、１８０’　
　　−−ｎ＝３０°、４５°４５°、９０°　９０°、
１３５°１３５°、１８０°　　　−ｎ＝４０°、３６
°３６°、７２°　７２°、１０８°１０８°、１４４
°１４４°、１８００これら３つの場合（ｎ＝２、：Ｌ
　４）を表にまとめたが、この発明は当然ｎ＞４の場合
にも適用することができる。

もう１つの例として、１組に３つの面を有する２組の配
線面の使用を考える。第１の組はＯｏ、４５＠及び９０
＠の主配線方向を使用し、第２の組は９０’　、１３５
’及び１８００の面を使用する。

以下に説明するように、この発明によれば、相互接続の
ための配線が減り（約１０％以上）、必要な配線面の数
が約１７ないし３０％減少する。

これらの利点は、バイア密度を減少させる必要なしに得
られ、１対の面（多層セラミック・モジュール設計の場
合など）、または１組の面内だけでプログラマブル・バ
イアを使用する技術の制約に適合している。第１図ない
し第４図に示す例から明らかなように、必要条件ではな
いが、（隣接する接続部位Ｃ間の）単一の配線チャネル
に単一の線または導体が設けられ、接続部位の間隔、導
線の太さ、及び導線間の間隔に余裕があれば、隣接する
接続部位間に複数の導体または線を設けることができる
。使用する配線面の全体（第１図ないし第５図）が、直
交座標系に対してそれぞれＸ（０”）、４５°、Ｙ　（
９０”　）及び１３５’の主配線方向を使用する。斜め
の面（主配線方向がそれぞれ４５°及び１３５°）は、
接続部位Ｃを迂回するための突出部（ジログ）または蛇
行を含んでいる。この配線配置は、少なくとも４対の配
線面、すなわち第１の対ではＸ（０°）と４５＠、第２
の対では４５°とＹ（９０＠）、第３の対ではＹ　（９
０＠）と１３５°、第４の対では１３５＠とＸ（０°）
の対を含んでいる。当然、必要な配線容量を実現するた
めに、最少数の組を繰り返すことができる。異なる電気
または電子デバイスの間の２ピン接続は、その２本の優
先軸（または主配線方向）が直線で引かれた端子間の接
続の方向に最も近い面の対の１つに割り当てられる。

第７図は、２つの斜めの面３０及び４０のうち１つの代
表的な２つの導体Ｄ３及びＤ４を示す。

第７図は、「最悪の場合」を想定して描いたものである
。これは、線の太さＷと、必要な接続部位からの隙間と
、（隣接する接続部位間の）格子間隔が、導電性パター
ンが隣接する接続部位Ｃ間を斜めに通ることができない
ようなものである場合である。換言すれば、接続部位の
直径ＣＤと、線の太さＷと、必要な接続部位の隙間の２
倍の和が、隣接する接続部位Ｃ相互の間隔に等しい。こ
れは、配線チャネル当たり１本の線を持つ通常の直交配
線に必要な最小条件である（チャネルとは隣接する接続
部位Ｃ相互間の領域である）。格子間隔がこの最小間隔
より大きい場合は、Ｘ方向のセグメントＳＸとＸ方向の
セグメントＳＹを、４５″の軸により近（なるように変
更することができ下記に説明するように、線の長さがさ
らに節減される。

Ｆ６発明の効果 線の長さの節減について説明するために、等方性の１組
の接続、たとえば、すべての配線方向が、実施される１
組の接続中で等しく表わされる接続を考える。いくつか
異なる接続が可能である。それには、ユークリッドすな
わち直線長（ＥＵＣＬと称する）、たとえば直交座標系
の直交軸に沿った最短マンハッタン長（ＭＡＮＨで表わ
す）、この発明に用いられる主配線方向に沿った最短経
路の最小接続長などがあるが、突出部や蛇行に必要な長
さ（Ｌ４５で表わす）、及び突出部や蛇行を含む同じ経
路の実際の接続長（Ｌ４５Ｊで表わす）は無視する。こ
れらの完全に等方性の接続の４つの異なる場合について
接続長の比を計算すると、結果は下記のようになる。

ＭＡＮＨ／ＥＵＣＬ＝１．２７３　　　　　（１）Ｌ４
５／ＥＵＣＬ＝１．０５５　　　　　　（２）Ｌ４５Ｊ
／ＥＵＣＬ＝１．１４５　　　　　（３）Ｌ４５／ＭＡ
ＮＨ＝０．８２９　　　　　　（４）Ｌ４５Ｊ／ＭＡＮ
Ｈ＝０．９００　　　　　（５）換言すれば、等方性接
続を行なうには、最短のマンハッタン接続の制約により
、ユークリッド（直線）の場合より２７．３％長い接続
配線が必要となる。Ｌ４５方式では（すなわち、この発
明によるが、蛇行や突出部に必要な長さは無視した場合
）、ユークリッドの場合より５．５％長い配線が必要に
なる。蛇行または突出部に必要な配線を考慮すると、こ
の発明では、ユークリッドの場合より１４．６％長い接
続配線が必要となる。当業者には明らかなことであるが
、ユークリッドの場合は接続配線が最短になるが、プリ
ント回路の相互接続にはまったく実用的でない。次の２
つの比を見ると、結果はさらに明らかである。次の比（
Ｌ４５／ＭＡＮＨ）は、この発明を用いると、必要な配
線が最短のマンハッタン長（蛇行及び突出に必要な長さ
は無視した）に比べて約１７％短縮されることを示して
いる。最後の比（Ｌ４５Ｊ／ＭＡＮＨ）は、蛇行または
突出に必要な配線長を加えても、なお最短のマンハッタ
ン長より１０％短いことを示している。

上で想定した最悪の場合でも、マンハッタン長より１０
％短縮されること（Ｌ４５Ｊ／ＭＡＮＨ＝０．９００）
に注目されたい。

従来技術に記載された方法（エラカーの方法参照）の代
替方法として、その軸が各面の対の中で互いに直交する
面の対、たとえば、１つの対がＸ−Ｙｌもう１つの対が
４５°−１３５°の面の対を想定することができる。こ
の方式をＭＡＮＨｌで表わす。この方式でも、Ｌ４５と
同様に突出部や蛇行の長さを無視する。突出部や蛇行の
長さを含めた場合の長さを、ＭＡＮＨＩＪで表わす。こ
の場合、ＭＡＮＨ１／ＭＡＮＨ＝０．９１８、ＭＡＮＨ
ＩＪ／ＭＡＮＨ＝０．９７５となる。このように、この
発明によれば、長さの節減は、２．５％（ＭＡＮＨＩＪ
／ＭＡＮＨ＝０．９７５）から、４倍の１０％（Ｌ４５
Ｊ／ＭＡＮＨ＝０．９００）に増大する。

上記の等方性の場合を考慮する以外に、約５０００の接
続を含む実際の接続リスト（８つの面の対のモジュール
用）を使用した。この特定の接続リストで、下記のこと
が判明した。

ＭＡＮＨ／ＥＵＣＬ＝１．２４１　　　　　　（６）Ｌ
４５／ＥＵＣＬ＝１．０５０　　　　　　　（７）Ｌ４
５Ｊ／ＥＵＣＬ＝１．１２９　　　　　　（８）Ｌ４５
／ＭＡＮＨ＝０．８４６　　　　　　　（９）Ｌ４５　
Ｊ／ＭＡＮＨ＝０．９１０　　　　　　（１０）この場
合と等方性の場合との差が小さいことは、接続の完全な
等方性からの偏りを反映したものであるが、それでもな
お、配線長の節減は明らかである。

すべての線の長さの改良を計算した他に、モジュールの
最長の線の長さの節減も考慮した。同じ５０００の接続
リストについて、モジュールの１側面より長い最短マン
ハッタン長を存する７０本の線（５０００本のうちの）
を考慮した。これらの７０本の線について、次のように
計算した。

ＭＡＮＨ／ＥＵＣＬ＝１．３４０　　　　　　（１１）
Ｌ４５／ＥＵＣＬ＝１．０８１　　　　　　　（１２）
Ｌ４５Ｊ／ＥＵＣＬ＝１．１７７　　　　　　（１３）
Ｌ４５／ＭＡＮＨ＝０．７９２　　　　　　　（１４）
Ｌ４５Ｊ／ＭＡＮＨ＝０．８７８　　　　　　　（１５
）このように、これらの特定の７０本の線については、
この発明の使用により、平均の線長の短縮（Ｌ４５Ｊ／
ＭＡＮＨ＝０．９００）ではなく、１２％の長さの短縮
ができる（Ｌ４５Ｊ／ＭＡＮＨ＝０．８７８）ことが判
明した。最長の線は斜めの軸により近くなる傾向がある
ため、この結果は驚くことではない。

上記の比の改善（比４．５．９．１０１１４．１５）は
、線の太さＷ及び最小配線間隔Ｓ１または接続部位の格
子間隔を変える必要なしに実現される。このことは・、
斜めに走る各配線の突出セグメントを、接続部位がある
交点で、理論的直交線に対してＯ″及び９０″をなすよ
うに選択することによって実現される。たとえば、セグ
メントＳＸは理論的直交線ＯＶ２に対して垂直、セグメ
ン）ＳＹは線ＯＨ２に対して垂直である。したがって、
ある配線セグメントと接続部位の間の最短経路の長さは
、通常のＸＹ配線の場合と同じである。

格子間隔が最小よりわずかに長い場合でも、突出セグメ
ントが４５″に近い角度となるようにすることにより、
性能及び配線長がさらに改善される。

突出部が必要のない範囲で、最短のマンハッタン長より
１７％の減少が得られる（比４）。

ある面内に隣接する直交線セグメント間の最短距離は、
電気的短絡を防止するため、製造許容誤差の範囲と合致
することが必要である。格子間隔の単位（第８図）で表
わすと、線間の最小間隔は０．４１４−Ｗである。０．
４＋＋＋ｍの格子間隔で「最悪の場合」を仮定した場合
、これはＷ＋Ｓ＝０．１７ｍｍとなる。したがって、Ｗ
　＝　０　、０８ｍｍ。

Ｓ＝０．０８ｍｍを選択することができる。

必要な配線面の数の削減に貢献する理由が２つある。

その１つは、この発明による配線配置が使用する全配線
長がより短＜、シたがって、配線面の数を、たとえばＸ
Ｙ直交配線で必要なよりも少なくすることができること
である。全接続長（突出部を無視）は、この発明に基づ
いて４つの異なる主配線方向（Ｘ１Ｙ１４５’　、１３
５°）を使用した場合、最短マンハッタン長に比べて約
１７％短縮する。この突出部を無視した全接続長によっ
て、どれだけの配線トラックが線によって占められるか
が決まり、必要な配線面の数が約１７％減少する。

必要な配線面の数を減少させる第２の効果は、直交また
は斜めの配線が、主配線方向がデカルト座標軸に沿って
いる配線面に比べて１．４１４倍の配線トラック容量（
隣接する接続部位Ｃ間）をもたらすことである。換言す
れば、すべての配線トラックが線で完全に詰まっている
とすれば、その主配線方向が側面の長さＭのモジュール
の直交座標軸の１つに平行な配線面は、Ｍ２に等しい長
さの線をすることになる。ただし、隣接する配線トラッ
ク間の間隔は１単位の長さである。他方、斜めの面（直
交座標軸に対して４５＠の主配線方向を有する）は長さ
１．４１４Ｍ２の線（突出部または蛇行に必要な線の長
さを無視した場合）を有する。

各種の配線面を、主配線方向を有するものとして説明し
てきたが、これはどの面上の配線もすべて平行である必
要があると解すべきではない。実際に、他の制約（電気
的及び製造上の間８）に応じて、主配線方向に平行でな
い軸に浴った「格外の」配線であってもよい。そうでは
なくて主配線方向は、大部分の導線に平行な方向によっ
て定義される。さらに、斜めの配線面については４５゜
の角度（デカルト座標系に対して）が好ましいが、当業
者には明白なように４５″以外の斜めの角度も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、この発明に基づいて用いる４種
の異なる配線面の概略図、第５図及び第６図は、この発
明に基づく配線面を有するモジュールの断面図、第７図
は、接続部位の周囲での蛇行を詳細に示す、たとえば第
３図に示すような配線面の部分図である。 ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のデバイスを支えて電気接続する配線構造体
   であって、 各組が少なくとも第１及び第２の配線面を含み、各配線
   面が主配線方向に向いた導電性配線及び直交線の交点に
   配置された複数の接続部位を有し、前記第１の配線面の
   主配線方向が前記第２の配線面の主配線方向に対して鋭
   角をなす複数組の配線面と、 選択した前記デバイスを前記配線面における選択した接
   続部位に接続する手段と、 を備えた配線構造体。
2. （２）前記導電性配線が、前記接続部位の周囲を蛇行す
   るように主配線方向から逸れている、特許請求の範囲第
   （１）項記載の配線構造体。