JP2007150672A - 導電層、信号伝送基板、及び、通信装置 - Google Patents

導電層、信号伝送基板、及び、通信装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 伝送効率を低下させることなくコストダウンさせる。
【解決手段】 信号を伝送させる複数の低抵抗領域と、隣接する低抵抗領域を互いに絶縁させる高抵抗領域とを有し、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する為の信号伝送基板に含まれた導電層に、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する通信チップ、又は、隣接する低抵抗領域を電気的に接続させる接続部材のいずれか一方を選択的に挿入可能な穴を複数形成する。
【選択図】 図6

Description

この発明は、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する為の信号伝送基板に含まれた導電層、該導電層を含んだ信号伝送基板、及び、該信号伝送基板を有した通信装置に関する。
近年、個別に配線を必要とすることなく、複数の素子(以下、DST(Diffusive Signal-Transmission)チップと称する)の各々が信号を中継して当該信号を目的地に向けてパケットで伝送させていく技術(以下、二次元拡散信号伝送(2D(Dimension)−DST)テクノロジと称する)が、例えば特許文献1や非特許文献2に開示されている。なお、特許文献1には、複数の低抵抗層と高抵抗層から成る導電層を有した通信装置が示されている。
特開2004−328409号公報 株式会社セルクロス、[平成16年11月検索]、インターネット、〈http://www.utri.co.jp/venture/venture2.html〉
上記特許文献1に示されたような通信装置には、信号伝送を実行する為に各低抵抗層間の全てにおいてDSTチップが配置されている。このようなDSTチップは大量生産によってその単価が低減するため上記の如き通信装置を比較的コストアップさせない。しかしながらこのような通信装置を広く普及させる為には更なるコストダウンが望ましいと考えられる。
ここで、例えば幾つかの低抵抗層間でDSTチップを配置しないことにより通信装置をコストダウンさせる方法が考えられる。しかしながらこのようにDSTチップを一部間引いて配置した場合、選択可能な伝送経路の減少や最短経路の消失等の伝送効率を低下させる問題が発生し得る。
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、伝送効率を低下させることなくコストダウンを実現可能な通信装置、該通信装置を構築する為の信号伝送基板、及び、該信号伝送基板に含まれた導電層を提供することを目的とする。
上記の課題を解決する本発明の一態様に係る導電層は、信号を伝送させる複数の低抵抗領域と、隣接する低抵抗領域を互いに絶縁させる高抵抗領域とを有し、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する為のものであり、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する通信チップ、又は、隣接する低抵抗領域を電気的に接続させる接続部材のいずれか一方を選択的に挿入可能な穴が複数形成されている。なお、上記導電層では、低抵抗領域は四角形状に形成され、通信チップは低抵抗領域の4辺に接する態様で配設され得る。また、低抵抗領域は十文字状に形成され、低抵抗領域の境界に通信チップが配設され得る。
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る信号伝送基板は、信号を伝送させる複数の低抵抗領域と、隣接する低抵抗領域を互いに絶縁させる高抵抗領域とを有し、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する為のものであり、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する通信チップ、又は、隣接する低抵抗領域を電気的に接続させる接続部材のいずれか一方を選択的に挿入可能な穴が複数形成されている。
また、上記の課題を解決する本発明の一態様に係る通信装置は、上記信号伝送基板を有しており、複数の穴の各々に、通信チップ又は接続部材のいずれか一方が挿入されている。
本発明の導電層、信号伝送基板、及び、通信装置を採用すると、選択可能な伝送経路の減少や最短経路の消失がなくDSTチップの数を削減させられる為、伝送効率を低下させることなくコストダウンを実現させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態の通信装置について説明する。
図1は、本実施形態の通信装置を構築する為の信号伝送基板100の構成を示した図である。図1(a)は、本実施形態の信号伝送基板100の一部分の上面図である。また、図1(b)は、本実施形態の信号伝送基板100の断面図であって、図1(a)におけるA−A断面の図である。
本実施形態の信号伝送基板100は、七層構造の基板であり、下側から絶縁層112、グランド層120、絶縁層114、信号層130、絶縁層116、電源層140、絶縁層118の順に積層されたものである。
絶縁層112、114、116、及び、118は、例えば絶縁性及び柔軟性を有した布から成る。絶縁層112は、信号伝送基板100の外部とグランド層120とを絶縁する。また、絶縁層114は、グランド層120と信号層130とを絶縁する。また、絶縁層116は、信号層130と電源層140とを絶縁する。また、絶縁層118は、電源層140と信号伝送基板100の外部とを絶縁する。これらの絶縁層には、それぞれ、後述のDSTチップ搭載コネクタ210又はコネクタ230(図1(b)において破線で示されている)のいずれか一方を挿通させる穴112a、114a、116a、及び、118aが複数形成されている。
グランド層120及び電源層140は、例えば導電性及び柔軟性を有した布から成る。グランド層120は、二次元拡散信号伝送テクノロジを実施する際のグランド電位となる層である。また、信号層130は、二次元拡散信号伝送テクノロジによる各DSTチップ間で伝送される信号の電位となる層である。また、電源層140は、各DSTチップに電源電圧を供給する為の層である。これらの層には、それぞれ、DSTチップ搭載コネクタ210又はコネクタ230のいずれか一方を挿通させる穴120a、130a、及び、140aが複数形成されている。なお、信号層130の素材については後述する。
各層は、それぞれに形成された穴が同心円となるように積層される。なお、上側に積層される層に従い、その穴径が大きい。具体的には、穴118aが最も大きく、穴140a及び116aがそれよりも小さく且つ互いに同一径であり、穴130a、114a、及び、120aがさらにそれらよりも小さく且つ互いに同一径である。従って、各層の穴によって構成される穴部150は、図1(b)に示されたように階段状となる。ただし、最下層である絶縁層112の穴112aは、DSTチップ搭載コネクタ210又はコネクタ230の爪部(後述)を層構造に係合させる為に穴130a等よりも大きく形成されている。各層の穴径を上記の如く設定することにより、各穴部150において、信号層130及び電源層140の一部が上方に露出し、グランド層120の一部が下方に露出する。これにより、DSTチップ搭載コネクタ210又はコネクタ230は、各穴部150にセットされたとき、各導電層と電気的に接続される。
図2は、本実施形態の信号伝送基板100に含まれた信号層130を抽出して示した図である。図2(a)は、本実施形態の信号層130の一部分の上面図である。また、図2(b)は、本実施形態の信号層130の断面図であって、図2(a)におけるB−B断面の図である。
本実施形態の信号層130は、絶縁性及び柔軟性を有した布を下地とし、所定の領域に導電性の糸136を縫い付けたものである。そして上記特許文献1の低抵抗層と同様の機能を有する複数の低抵抗領域132、及び、上記特許文献1の高抵抗層と同様の機能を有する高抵抗領域134を有している。本実施形態における複数の低抵抗領域132の各々は導電性繊維を用いた導電性の糸136が縫い付けられた領域であり、その縫い付け領域は信号層130上において略正方形を成す。また、高抵抗領域134は、導電性の糸136が縫い付けられていない領域である。また、複数の低抵抗領域132はマトリクス状に配置されており、それらの各々は、上下左右方向に関し、隣接する低抵抗領域132の各々と所定の間隔を空けて位置している。なお、ここでいう所定の間隔とは、穴130aの直径と実質的に等しい。
ここで、図2(a)及び(b)では、導電性の糸136は、Y方向に関し、隣接するX方向に沿った糸において所定の間隔を空けて縫い付けられたように示されている。しかしながらこれは説明を分かり易くする為に示されたものであり、導電性の糸136は、実際には上記隣接する糸同士が密着するように縫い付けられている。
図3は、本実施形態の信号伝送基板100に含まれた信号層130の製造方法を説明する為の図である。なお、図3では、説明の便宜上、信号層130の一部を抽出して示している。
高抵抗領域134を成す布地に低抵抗領域132を形成する場合、作業者(例えばミシンのような機械を操作する作業者)は、先ず、導電性の糸136を、X方向に沿って上記正方形の一辺に相当する長さ分だけ縫い付ける。そして導電性の糸136を、最後に縫い付けられたX方向沿いの糸に密着するように、糸の径の分だけY方向にシフトさせてX方向沿いに同様に縫い付ける。これを繰り返し、縫い付け部分のY方向の長さが上記正方形の一辺の長さに達したとき、一つの低抵抗領域132の形成作業が完了する。一つの形成作業が完了すると、作業者は、次に形成され得る低抵抗領域132の箇所に糸を送る。
図3を用いて説明を加えると、作業者は、低抵抗領域132Aを形成する為に導電性の糸136を布地に縫い付けていき、当該糸を終点136eに縫い付けて低抵抗領域132Aの形成作業を完了させる。そして糸を切断することなく始点136sに送り、低抵抗領域132Bを低抵抗領域132Aと同様に形成する。このような作業を繰り返すことにより、高抵抗領域134を成す布地に複数の低抵抗領域132が形成される。
ここで、信号層130中の各低抵抗領域132を互いに絶縁させる為に、各低抵抗領域132を結ぶ上記の如き始点から終点への糸を切断する必要がある。本実施形態では、プレス加工によって信号層130に複数の穴130aを形成する際に、上記の如き始点から終点への糸の各々も一緒に、プレス機械の型によってプレスして切断する。このように穴130aを形成する作業と上記切断作業とを兼ねることにより、製造工程を削減している。なお、プレス加工において、プレス機は、信号層130を、隣接する二つの低抵抗領域132の各々の一辺の中点に抜き形状が接するように位置決めしてプレスし、各穴130aを形成する。
図4は、本実施形態の通信装置300の一部の断面図であって、DSTチップ搭載コネクタ210を穴部150に埋設させた状態を示した断面図である。
DSTチップ搭載コネクタ210は、二次元拡散信号伝送テクノロジによる信号伝送を実行する為のDSTチップ212を搭載したコネクタである。DSTチップ搭載コネクタ210は、DSTチップ212に加え、穴部150に埋設されて各層との電気的接続を果たす為のコネクタ部220を有している。コネクタ部220は、三つの異なる円筒部220a、220b、及び、220cが同軸で階段状に配置されたような形状を有しており、最も細い円筒部220cの先端には、全方位に係合部分を有した爪部220dが形成されている。
円筒部220aは、三つの異なる円筒部の中で最も径が太く、絶縁層118の穴118aと略同一径を有しており、その下側に金属切片222を露出させている。金属切片222は、DSTチップ搭載コネクタ210が穴部150に埋設されたときに、当該穴部150において露出された電源層140の一部と接触する。また、円筒部220aの上方にはDSTチップ212が搭載されており、金属切片222の一端は当該DSTチップ212に接続されている。従って、DSTチップ搭載コネクタ210を穴部150に埋設したとき、電源層140とDSTチップ212とが電気的に接続される。これにより、DSTチップ212は、電源電圧を電源層140から得ることができる。
円筒部220bは、円筒部220aよりも径が細く、円筒部220cよりも径が太い。また、電源層140及び絶縁層116の穴140a及び116aと略同一径を有しており、その下側に二つの金属切片224a及び224bを露出させている。金属切片224a及び224bの各々は、DSTチップ搭載コネクタ210が穴部150に埋設されたときに、当該穴部150において露出された隣接する二つの低抵抗領域132のいずれか一方であって、それぞれ異なる低抵抗領域132の一部と接触する。また、金属切片224a及び224bの一端は、それぞれ独立して当該DSTチップ212に接続されている。従って、DSTチップ搭載コネクタ210を穴部150に埋設させたとき、金属切片224aと一つの低抵抗領域132、及び、金属切片224bと前記の低抵抗領域132に隣接する低抵抗領域132とがそれぞれ電気的に接続される。
円筒部220cは、信号層130、絶縁層114、及び、グランド層120の穴130a、114a、及び、120aと略同一径を有している。なお、円筒部220cは、金属露出部分を有しておらず、主に、位置決めの為のガイド、及び、次に説明される爪部220dを成す為に存在する。
爪部220dは、DSTチップ搭載コネクタ210を層構造に係合させる為のものであり、その外周が穴120aよりも大きく且つ穴112aよりも小さく形成されている。DSTチップ搭載コネクタ210を穴部150に埋設するとき、爪部220dによって信号層130、絶縁層114、及び、グランド層120の各々は、その穴径を広げるように撓み、当該爪部220dが穴120aを挿通されると元の形状に戻る。そして爪部220dの上面がグランド層120と接触し、DSTチップ搭載コネクタ210が層構造に係合される。ここで、爪部220dの上面には、その一端がDSTチップ212に接続された金属切片226が露出している。従って、DSTチップ搭載コネクタ210を穴部150に埋設させたとき、グランド層120とDSTチップ212とが電気的に接続される。DSTチップ212は、低抵抗領域132とグランド層120に接続されることにより、二次元拡散信号伝送テクノロジによって隣接する低抵抗領域132に信号を伝送することができるようになる。
図5は、本実施形態の通信装置300の一部の断面図であって、コネクタ230を穴部150に埋設させた状態を示した断面図である。
コネクタ230は、DSTチップ搭載コネクタ210のコネクタ部220と同一形状を有している。すなわちDSTチップ搭載コネクタ210及びコネクタ230は、信号伝送基板100への埋設部分が同一形状である。従って、DSTチップ搭載コネクタ210及びコネクタ230を各穴部150に選択的に埋設させることが可能となる。
コネクタ230では、コネクタ部220の円筒部220bに相当する円筒部分の下面全周にのみ金属切片232が露出している。金属切片232は、コネクタ230が穴部150に埋設されたときに、当該穴部150において露出された隣接する二つの低抵抗領域132の各々の一部と接触する。従って、コネクタ230を穴部150に埋設させたとき、隣接する二つの低抵抗領域132は、金属切片232を介して電気的に接続される。コネクタ230は、DSTチップ212を有さない為、また、金属切片222、226を有さない為、DSTチップ搭載コネクタ210に比べて製造コストが安い。
図6は、本実施形態の通信装置300の利点を説明する為の図であり、従来例及び本実施形態の通信装置の一部分を示した上面図である。なお、説明を分かり易くする為に、従来例の通信装置を示した図6(a)では、層構造に内在するDSTチップ及び低抵抗領域を破線で示している。また、本実施形態の通信装置300を示した図6(b)では、低抵抗領域132を破線、DSTチップ搭載コネクタ210を白丸、コネクタ230を黒丸で示している。
図6(a)に示された従来例の通信装置では、DSTチップの数を削減してコストダウンさせる為に、位置Pを始めとする数箇所を除いてDSTチップを配置している。ここで、信号送信元がDSTチップ400Aであり、最終目的地がDSTチップ400Fである場合、通信装置は、最短伝送経路として、例えば、DSTチップ400A、400B、400C、400D、400E、400Fを設定する。すなわちこの場合、通信装置は、四つのDSTチップを中継地点として信号を伝送する。
図6(b)に示された本実施形態の通信装置300では、DSTチップの数を削減してコストダウンさせる為に、位置Pに相当する箇所を始めとする数箇所にコネクタ230を配置し、他の箇所にDSTチップ搭載コネクタ210を配置している。ここで、信号送信元が上記DSTチップ400Aに相当するDSTチップ搭載コネクタ210Aであり、最終目的地が上記DSTチップ400Fに相当するDSTチップ搭載コネクタ210Cである場合、通信装置300は、最短伝送経路として、例えば、DSTチップ搭載コネクタ210A、210B、230A、210Cを設定する。すなわちこの場合、通信装置300は、一つのDSTチップ及び一つのコネクタから成る計二つを中継地点として信号を伝送する。
上記二つの例のいずれによってもDSTチップ数の削減によるコストダウンは実現可能であるが、本実施形態の通信装置300の場合、図6(a)の従来例と比較して、伝送経路の中継地点の数を低減させられる。さらに、コネクタ230Aが隣接する二つの低抵抗領域132を接続させている為、通信装置300が設定可能な伝送経路の数が多い。すなわち本実施形態の通信装置300によると、選択可能な伝送経路の減少や最短経路の消失がなくDSTチップの数を削減させられる為、伝送効率が低下することなくコストダウンが実現される。
また、DSTチップと短絡部材(コネクタ230)とを選択的に配置できるようにした本実施形態の通信装置300は、DSTチップの配置条件(製品の用途の相違や製品のグレードによって異なる配置間隔や個数等)が異なる多様化な製品に容易に対応可能である。
なお、信号層130を製造するときに、各低抵抗領域132を結ぶ糸を選択的に切断せずに、幾つかの低抵抗領域132同士を接続させた状態にすることにより、DSTチップの数を削減させる方法が考えられる。しかしながら大量生産が想定される信号層130において、穴130aの形成及び糸切断の為のプレス加工を施す箇所を製品毎に変更させた場合、様々なプレスの型を製作する必要があり、コストアップにつながる。また、低抵抗領域132同士の接続を細い糸で果たす場合、スループットが低下し、結果的に伝送効率が悪くなる。この為、各低抵抗領域132間は、DSTチップ搭載コネクタ210又はコネクタ230のいずれか一方で接続させる必要がある。
以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば、各図面の低抵抗領域の個数や大きさ或いは形状は、説明の便宜上示されたものであり、実際には設計に応じて適宜変更され得る。
例えば、図7は、本発明の別の実施の形態の信号伝送基板に含まれた信号層を抽出して示した図である。別の実施形態の低抵抗領域132sには、基本的には本実施形態の低抵抗領域132と同様に、X方向沿いの複数本の糸が互いに密着して配列されたように縫い付けられている。しかしながらこの実施形態では、穴130aが本実施形態のものと比べて大きく形成されている(或いは低抵抗領域132sが低抵抗領域132よりも小さく形成されている)。この為、導電性の糸136は穴130aを避けるように縫い付けられ、結果として、低抵抗領域132sは、正方形の各辺に、穴130aを避けるような凹部を有した形状となっている。この場合、隣接する低抵抗領域132sの間隔は、穴130aの直径よりも狭くなる。
なお、信号層130は、互いに絶縁された複数の低抵抗領域132を配置したものであれば良い為、本実施形態のような糸136を使用したものに限定されない。例えば、信号層の下地となる絶縁性シート状素材に導電性シート状素材を接着したものであっても、高抵抗材に低抵抗材を埋設したものであっても良い。
また、各絶縁層、グランド層120、信号層130の下地、及び、電源層140は、本実施形態では布から成るが、これらの層は絶縁性、伸縮性があり、縫製作業が可能な素材であれば良く、別の実施形態では、絶縁性のゴム、スポンジ、伸縮性のあるフィルム(特にウレタン系のフィルム)等が想定される。
また、本実施形態では低抵抗領域の形状が正方形であるが、別の実施形態では例えば十文字状等の他の有用な様々な形状が採用され得る。この場合、正方形の四辺に接する穴130aの各々が、十文字の上下左右の各端部に接するように当該十文字の低抵抗領域が配列される。従って、隣り合う低抵抗領域は、十文字の端部間に埋設されたDSTチップ搭載コネクタ210又はコネクタ230を介して電気的に接続される。
本発明の実施の形態の通信装置を構築し得る信号伝送基板の構成を示した図である。 本発明の実施の形態の信号伝送基板に含まれた信号層を抽出して示した図である。 本発明の実施の形態の信号伝送基板に含まれた信号層の製造方法を説明する為の図である。 本発明の実施の形態の通信装置の一部の断面図であって、DSTチップ搭載コネクタを穴部に埋設させた状態を示した断面図である。 本発明の実施の形態の通信装置の一部の断面図であって、コネクタを穴部に埋設させた状態を示した断面図である。 本発明の実施の形態の通信装置の利点を説明する為の図であり、従来例及び本実施形態の通信装置の一部を示した上面図である。 本発明の別の実施の形態の信号伝送基板に含まれた信号層の一部を抽出して示した上面図である。
符号の説明
100 信号伝送基板
130 信号層
130a 穴
132 低抵抗領域
134 高抵抗領域
136 導電性の糸
150 穴部
210 DSTチップ搭載コネクタ
230 コネクタ
300 通信装置

Claims (5)

  1. 信号を伝送させる複数の低抵抗領域と、隣接する低抵抗領域を互いに絶縁させる高抵抗領域とを有した、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する為の信号伝送基板に含まれた導電層において、
    二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する通信チップ、又は、隣接する低抵抗領域を電気的に接続させる接続部材のいずれか一方を選択的に挿入可能な穴が複数形成されたこと、を特徴とする導電層。
  2. 前記低抵抗領域は四角形状に形成され、前記穴は低抵抗領域の4辺に接する態様で配設されていることを特徴とする請求項1に記載の導電層。
  3. 前記低抵抗領域は十文字状に形成され、前記低抵抗領域の境界に前記穴が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の導電層。
  4. 信号を伝送させる複数の低抵抗領域と、隣接する低抵抗領域を互いに絶縁させる高抵抗領域とを有し、二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する為の信号伝送基板において、
    二次元拡散信号伝送テクノロジによって信号を伝送する通信チップ、又は、隣接する低抵抗領域を電気的に接続させる接続部材のいずれか一方を選択的に挿入可能な穴が複数形成されたこと、を特徴とする信号伝送基板。
  5. 請求項4に記載の信号伝送基板を有した通信装置であって、
    前記複数の穴の各々に、前記通信チップ又は前記接続部材のいずれか一方を挿入したこと、を特徴とする通信装置。
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