JP2013005252A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの不要電波の影響を低減する共に、情報漏洩を防止する通信装置及び電子装置を提供すること。
【解決手段】通信装置は、平面投影においてループ状を形成する第１ループ及び第２ループを有する第１アンテナ線と、平面投影においてループ状を形成する第３ループ及び第４ループを有する第２アンテナ線と、を備える。第１アンテナ線と第２アンテナ線とは磁気結合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気を用いる通信装置に関し、特に半導体チップ間の通信に適用可能な通信装置に関する。また、本発明は、当該通信装置を備える電子装置に関する。

１つの半導体パッケージにおける半導体チップ間の接続、例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）の半導体チップとＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やフラッシュメモリ等の半導体メモリチップとの接続、には、ワイアボンディングが用いられている。

ワイアボンディング以外による情報伝達として磁気結合を用いた情報伝達も提案されている（非特許文献１）。この方式においては、半導体チップにコイルを形成し、半導体チップ間でトランスを形成して磁気的に結合させている。

磁気的結合を用いて信号伝送する場合、単純なコイルによる結合では、結合すべき半導体チップ間以外の外部から電波（ノイズ）が入った場合に誘起される電圧も受信回路に入ってしまう。そこで、伝送信号に特殊な信号処理をして、例えば搬送周波数を変調し、その変調成分だけ取り出すようにして、ノイズを低減することが行われている。また、伝送信号を符号化して（例えばハミングコード）ある程度のビット欠陥があっても正確な信号を再現することも行われている。さらに、受信信号を送信側に送り返して元の情報と照合し、合致していれば取りこみ、不一致ならば再送信する手段もある。

特許文献１には、ループ・アンテナ同士の電磁誘導作用による非接触通信を行う通信装置が開示されている。特許文献１通信装置は、導体面と、導体面の一方の面に、第１の磁性体シートを介して配設された第１のループ・アンテナと、第１のループ・アンテナとは逆のループ方向でほぼ同形状の開口構造からなり、導体面の他方の面に、第１のループ・アンテナとはほぼ重なるように第２の磁性体シートを介して配設された、第２のループ・アンテナと、第１及び第２のループ・アンテナで送受信される通信信号を処理する通信回路と、を具備する。

特開２０１０−２７８５１８号公報

三浦典之ら、"A 0.7V 20fJ/bit Inductive-Coupling Data Link with Dual-Coil Transmission Scheme"、2010 IEEE Symposium on VLSI Circuits/Technical Digest of Technical Papers、２０１０年、ｐｐ．２０１−２０２

以下の分析は、本発明の観点から与えられる。

ワイアボンディング方式においては、構造が複雑化すると共に、半導体チップ間の情報伝達を高速かつ低電力で実現することが困難となる。例えば、複数の半導体チップが積層するようにパッケージ化されている場合、特に半導体記憶装置の大容量化に対応するＳＳＤ（Solid-State Drive）等においては、ボンディングパッドの位置は半導体チップの周縁領域に限られることになる。この場合、半導体チップ中心付近にある回路に接続するためには、半導体チップの内部配線でボンディングパッドと中心付近にある回路とを電気的に接続する必要がある。このため、配線長が長くなり、情報伝達が遅れると共に電力ロスが生じることになる。

また、ワイアボンディングによる構造の複雑化を避けるため、半導体チップを貫通する貫通孔を形成し、貫通孔に導電体を充填することにより半導体チップ間を電気的に接続するＴＳＶ（Through Silicon Via）が検討されている。しかし、この方式においては製造プロセスが複雑化してしまう。

一方、磁気的結合による信号伝送においては、３つの問題がある。第１には、ノイズ対策として符号化又は情報の確認を行うと、最終的な情報伝達完了までに時間を要してしまうことである。第２に、外部から強力な磁界が与えられると入力回路に大きな入力信号が入り、当該回路が飽和し、回復までに時間を要してしまうことである。さらに悪い場合には、入力回路が過大入力により破壊されるおそれもある。第３に、磁気結合部分から外部に漏れる微弱な電磁波を検知して半導体装置内部の情報を盗み出すサイドチャネルアタックが可能となってしまうことである。サイドチャネルアタック対策としては、漏洩する電磁波を最小限に抑える対策を講じる必要がある。また、サイドチャネルアタック対策として信号を暗号化することが考えられるが、信号を暗号化するとその伝送が遅れることになってしまう。さらに、磁気的結合による信号伝送においては、外部から不正に侵入して虚偽の信号を入力することも可能である。

情報漏洩や不正侵入を防ぐ手段として、パーマロイ等の透磁率の高い材料で囲み、磁気シールドを形成する方式が考えられるが、プラスチックパッケージに比べてコストが高くなってしまう。また、磁気シールドを外してしまうと情報漏洩や不正侵入を防止することができなくなってしまう。

特許文献１通信装置においては、磁性体シートが存在するので、通信方向（垂直方向）から入射した電波は磁性体シートによって曲げられてしまう。したがって、通信方向から入射したノイズを第１のループ・アンテナと第２のループ・アンテナとで打ち消すことはできない。すなわちノイズを低減することはできない。一方、特許文献１通信装置において磁性体シート及び導体面を設けないとすると、通信方向から入射した通信用の信号を打消しにより低減することになってしまう。

本発明の第１視点によれば、平面投影においてループ状を形成する第１ループ及び第２ループを有する第１アンテナ線と、平面投影においてループ状を形成する第３ループ及び第４ループを有する第２アンテナ線と、を備える通信装置が提供される。第１アンテナ線と第２アンテナ線とは磁気結合されている。

本発明の第２視点によれば、第１ループ及び第１ループとは逆向きの磁界に対応する第２ループを有する第１アンテナ線と、第３ループ及び第３ループとは逆向きの磁界に対応する第４ループを有する第２アンテナ線と、を備える通信装置が提供される。第１アンテナ線と第２アンテナ線とは磁気結合されている。

本発明の第３視点によれば、本発明の通信装置と、第１電子素子と、第１電子素子に積層された第２電子素子と、を備える電子装置が提供される。第１アンテナ線は第１電子素子に設けられている。第２アンテナ線は第２電子素子に設けられている。

本発明の第４視点によれば、本発明の通信装置と、第１基板と、第１基板に積層された第２基板と、を備える電子装置が提供される。第１アンテナ線は第１基板に設けられている。第２アンテナ線は第２基板に設けられている。

本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。

本発明においては、１つのアンテナ線において逆向きの磁界対を発生させることができる。これにより、外部からの不要電波の影響を低減することができる。例えば、外部からノイズ電波が入射しても、磁界対で打ち消し合いノイズを低減することができる。また、外部から侵入されても磁界対で打ち消し合い、不正侵入を抑制することができる。また、外部から強力な磁界が加えられても、磁界対で打ち消し合い、入力回路の飽和状態や破壊を抑制することができる。

本発明においては、２つのアンテナ線で外部に対して閉じた磁界を形成することができる。これにより、外部で発生磁界を検知されることを抑制して、情報漏洩を防止することができる。

また、上記効果により、信号の符号化等の措置を講じる必要がないので、迅速な信号伝送を実現することができる。また、磁気シールドのような措置も講じる必要がないので、コストの増大を抑制することができる。

本発明においては、磁気結合により信号伝送するので、高速かつ低電力で信号を伝送することができる。

本発明の第１実施形態に係る電子装置の模式図。 図１に示すアンテナ線の概略上面図。 図１に示すアンテナ線の概略側面図。 第１実施形態に係る電子装置の図１〜図３とは異なる態様の電子装置の模式図。 本発明の通信装置の模式図。 本発明の第２実施形態に係る電子装置の模式図。 本発明の第３実施形態に係る電子装置の模式図。 本発明の第４実施形態に係る電子装置の模式図。 本発明の第５実施形態に係る電子装置及び通信装置におけるアンテナ線の概略平面図。 本発明の第６実施形態に係る電子装置及び通信装置におけるアンテナ線の概略平面図。 本発明の第６実施形態に係る電子装置の検査方法を示す模式図。 本発明の第６実施形態に係る電子装置の検査方法を示す模式図。 本発明の第７実施形態に係る電子装置及び通信装置におけるアンテナ線の概略平面図。

上記各視点の好ましい形態について以下に記載する。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１ループと第２ループとは、互いが発生した磁界を打ち消し合うような形状を有する。第３ループと第４ループとは、互いが発生した磁界を打ち消し合うような形状を有する。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、平面投影において、第１ループにおける電流方向と第２ループにおける電流方向とは逆向きである。第３ループにおける電流方向と第４ループにおける電流方向とは逆向きである。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１ループと第２ループとは、平面投影において線対称又は点対称のような関係にある。第３ループと第４ループとは、平面投影において線対称又は点対称のような関係にある。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ線と第２アンテナ線とは、平面投影において第１ループと第４ループとが重複すると共に、第２ループと第３ループとが重複するように配置されている。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１ループにおいて発生する磁界方向と第４ループにおいて発生する磁界方向は同じである。第２ループにおいて発生する磁界方向と第３ループにおいて発生する磁界方向は同じである。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ線と第２アンテナ線は同一形状を有する。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ線及び第２アンテナ線は８の字形状を有する。８の字の交点は接触していない。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ線及び第２アンテナ線は、一方のループと他方のループとを接続するために各ループから突出した平行線を有する。平行線の間隔は、各ループの大きさより狭い。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ線及び第２アンテナ線において、一方のループと他方のループは別個の導体によって形成されている。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１アンテナ線及び第２アンテナ線において、一方のループと他方のループとはスイッチ回路を介して接続されている。スイッチ回路は、第１ループと第２ループとで発生する磁界の相対的向きを切り替える。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、第１〜第４ループのうち少なくとも１つは多重巻きの導体を有する。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、通信装置は、第１アンテナ線と第２アンテナ線との磁気結合を強化する磁性材料をさらに備える。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、磁性材料は、第１アンテナ線と第２アンテナ線の間であり、平面投影において第１〜第４ループのうち少なくとも１つのループ内に配置されている。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、磁性材料は、２つのアンテナ線に挟まれていない領域において、平面投影において１つのアンテナ線の２つのループに掛かるように配置されている。

上記第１視点又は第２視点の好ましい形態によれば、１つのアンテナ線における２つのループの中心間距離は、隣接するアンテナ線の間隔以上である。

上記第３視点又は第４視点の好ましい形態によれば、第１電子素子及び第２電子素子のうち少なくとも一方又は第１基板及び第２基板のうち少なくとも一方は、第１アンテナ線及び第２アンテナ線のうち少なくとも一方における少なくとも１つのループ内に形成された貫通孔を有する。貫通孔内に磁性材料が挿入されている。

本発明の第１実施形態に係る通信装置及び電子装置について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る電子装置の模式図を示す。図２に、図１に示すアンテナ線の概略上面図を示し、図３に、図１に示すアンテナ線の概略側面図を示す。

電子装置１００は、第１電子素子１１と、第２電子素子２１と、を備える。電子装置１００としては、例えば半導体装置を挙げることができる。この場合、第１電子素子１１及び第２電子素子２１としては、例えば、積層された半導体チップを挙げることができる。

第１電子素子１１は、第１アンテナ線１２と、第１アンテナ線１２に接続された第１送受信回路１３を有する。第２電子素子２１は、第２アンテナ線２２と、第２アンテナ線２２に接続された第２送受信回路２３を有する。本発明の通信装置は、第１アンテナ線１２、第１送受信回路１３、第２アンテナ線２２及び第２送受信回路２３を有する。第１送受信回路１３及び第２送受信回路２３は、送信回路及び受信回路であってもよい。第１アンテナ線１２と第２アンテナ線２２のうち、一方が送信アンテナとなり、他方が送信アンテナからの電波を受信する受信アンテナとなる。

次に、本発明の通信装置におけるアンテナ線について説明する。以下の説明においては、第１アンテナ線１２を例にして説明するが、第２アンテナ線２２についても同様である。

第１アンテナ線１２は、１本の導体によって８の字状に形成されている。すなわち、例えば、図２に示す形態においては、１本の導体は、接続線１２ｃの上側、第２ループ１２ｂの上側、第１ループ１２ａ、第２ループ１２ｂの下側、及び接続線１２ｃの下側の順に第１アンテナ線１２を構成している。第１アンテナ線の両端は第１送受信回路１３に接続されている。図２に示すような平面投影において、第１アンテナ線１２は、環状をなす第１ループ１２ａ及び第２ループ１２ｂを有し、さらに第１アンテナ線１２と第１送受信回路１３とを接続する接続線１２ｃを有する。第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂとは隣接している。図２に示す平面図においては、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂは交差点Ｘで接続しているような形状となっている。交差点Ｘにおいて、第１アンテナ線１２は、図３に示すように接触していない。

第１アンテナ線１２に電流が流れたとき、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂとでは異なる方向に電流が流れる。例えば、図２に示す矢印方向のように、第１ループ１２ａでは右回り方向に、第２ループ１２ｂでは左回り方向に電流が流れる。このため、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂとでは、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂが形成するループ面（図２が示す平面と同等の面）に対して異なる向きの磁力線（磁束）が形成されることになる。

第１ループ１２ａ及び第２ループ１２ｂの形状は、種々の形状を採ることができる。例えば、図１及び図２に示すような多角形であってもよいし、円形、楕円形等であってもよい。第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂの形状は類似の形状であると好ましく、同一の形状であるとより好ましい。また、第１ループ１２ａの大きさと第２ループ１２ｂの大きさは同等であると好ましく、同一であるとより好ましい。例えば、図２に示す形態においては、第１送受信回路１３に接続するための接続線１２ｃ部分以外を除き、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂとは交差点Ｘを対称点とする点対称、又は交差点Ｘを通る軸に対して線対称となっている。第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂが同一形状及び同一の大きさを有すると、外部から第１アンテナ線１２に対してループ面方向からノイズ電波（侵入電波含む）が入射してきたとしても、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂとで逆向きの磁力線を発生することにより打ち消し合い、ノイズ電波の影響を低減することができる。

第１アンテナ線１２と第２アンテナ線２２とは、磁気結合するように配置すると好ましい。また、このため、第１アンテナ線１２の形状と第２アンテナ線２２の形状は類似すると好ましく、同一であるとより好ましい。さらに、第１アンテナ線１２の大きさと第２アンテナ線２２の大きさは類似すると好ましく、同一であるとより好ましい。

図２に示す形態においては、第１アンテナ線１２及び第１送受信回路１３と、第２アンテナ線２２と第２送受信回路２３とは、点対称の関係にあるように配置されている。第１アンテナ線１２及び第２アンテナ線２２を垂直方向から見た平面投影において、第１アンテナ線１２の第１ループ１２ａと第２アンテナ線２２の第４ループ２２ｂとは重複するように配置すると好ましい。同様に、第１アンテナ線１２の第２ループ１２ｂと第２アンテナ線２２の第３ループ２２ａとは重複するように配置すると好ましい。

第１アンテナ線１２の第１ループ１２ａ第１中心１２ｄと第２ループ１２ｂの第２中心１２ｅとの距離をＡとし、第１電子素子１１と第２電子素子２１との距離、すなわち第１アンテナ線１２と第２アンテナ線２２との距離をＤとすると、Ｄ≦Ａであると好ましい。Ｄ＞Ａである場合、送信アンテナは自分自身の周囲に閉じた磁界を作り、受信アンテナに届く磁界が微弱になってしまうおそれがあるからである。電子素子１１，２１が半導体チップである場合、その厚さは例えば３０μｍとすることができる。この場合、例えば、第１アンテナ線１２と第２アンテナ線２２間の距離Ｄは１００μｍ以内とすることができ、中心間距離Ａは例えば１００μｍ〜２００μｍとすることができる。

電子素子１１，２１は、半導体チップ等を実装する基板であってもよい。図４に、第１実施形態に係る電子装置の図１〜図３とは異なる態様の電子装置の模式図を示す。電子装置６００は、第１基板１２１、及び第１基板１２１に積層された第２基板１３１をさらに備える。第１電子素子１１及び第１アンテナ線１２は第１基板１２１に形成されている。第２電子素子２１及び第２アンテナ線２２は、第２基板１３１に形成されている。第１電子素子１１は、第１送受信回路１３を含んでいる。第２電子素子２１は、第２送受信回路２３を含んでいる。この場合、第１アンテナ線１２及び第２アンテナ線２２は、第１基板１２１及び第２基板１３１上に形成するプリント配線として形成することができる。以下の説明においては、アンテナ素子を形成する基材として電子素子を例にして説明するが、図４に示すように電子素子を基板に置き換えて適用することもできる。

図１〜３においては、２つのループを有するアンテナ線を示したが、４以上（偶数）のループを有するアンテナ線にしてもよい。

次に、本発明に通信装置の動作について説明する。図５に、本発明の通信装置の模式図を示す。ここでは、第１アンテナ線１２を送信用のアンテナ線、第２アンテナ線２２を受信用のアンテナ線とし、第１電子素子１１と第２電子素子２１間の信号伝送について説明する。

第１アンテナ線１２においては、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂとでは逆向きの磁界対が発生される。同様に、第２アンテナ線２２においても、第３ループ２２ａと第４ループ２２ｂとでは逆向きの磁界対が発生される。このとき、磁気結合することにより、１つのループに発生した誘導起電力と別のループに発生した誘導起電力は合成して信号成分として再生される。これにより、送信アンテナから受信アンテナへ信号が伝送される。

第１アンテナ線１２と第２アンテナ線２２とでは、磁気結合されることにより、図５に示すような磁界ループ４１が形成される。磁界ループ４１の形成により、第１アンテナ線１２及び第２アンテナ線２２で発生した磁界は外部へ漏洩しにくくなっている。これにより、サイドチャネルアタックを困難にし、情報漏洩を抑止することができる。

本発明の通信装置に外部から強力な磁界が加えられたり、ノイズ電波が入ってきたり、不正侵入があったりした場合であっても、各アンテナ線において形成された磁界対によって打ち消し合い、起電力が発生することを抑制することができる。したがって、外部から強力な磁界が加えられたとしても入力回路が飽和状態となることを抑制することができる。ノイズ電波が入ってきたとしてもノイズの影響を低減することができる。不正侵入があったとしても虚偽情報の伝送を抑制することができる。

内部からの電波漏洩対策や外部からの不要電波の流入対策として信号の符号化や変調を行う必要がないので、信号伝送の遅延を抑制することができる。また、磁気シールドのような遮蔽が不要であり、コスト増大を防止することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る通信装置及び電子装置について説明する。図６に、本発明の第２実施形態に係る電子装置の模式図を示す。図６において、図１〜図５に示す要素と同じ要素には同じ符号を付してある。

本発明の第２実施形態に係る通信装置及び電子装置２００は、第１実施形態に係る通信装置及び電子装置の他に、さらに第１アンテナ線１２と第２アンテナ線２２との磁気結合を促進する磁性材料５１ａ，５１ｂをさらに備える。磁性材料５１ａ，５１ｂは、磁気結合を強化可能な透磁率を有するものであればよく、磁性材料５１ａ，５１ｂとしては例えばフェライトを挙げることができる。

磁性材料５１ａ，５１ｂは、第１アンテナ線１２と第２アンテナ線２２との間に配置することができる。図６に示す形態においては、平面投影において、第１磁性材料５１ａが、第２電子素子２１における第２アンテナ線２２の第３ループ２２ａ内に配置され、第２磁性材料５１ｂが、第２アンテナ線２２の第４ループ２２ｂ内に配置されている。

磁性材料５１ａ，５１ｂは、例えば、第１電子素子１１と第２電子素子２１とを積層接合する接着材（不図示）中に配置することができる。

第２実施形態によれば、磁界ループの形成を促進することができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る通信装置及び電子装置について説明する。図７に、本発明の第３実施形態に係る電子装置の模式図を示す。図７において、図１〜図６に示す要素と同じ要素には同じ符号を付してある。

第１及び第２実施形態においては、２つの電子素子が積層されていたが、第３実施形態においては３つの電子素子が積層されている。すなわち、本発明の第３実施形態に係る通信装置及び電子装置３００は、第２実施形態に係る通信装置及び電子装置の他に、第３電子素子３１、第３電子素子３１に設けられ、第５ループ３２ａ及び第６ループ３２ｂを有する第３アンテナ線３２、第３アンテナ線３２に接続された第３送受信回路３３、並びに第５ループ３２ａ及び第６ループ３２ｂ内に設けられた第３磁性材料５２ａ及び第４磁性材料５２ｂをさらに備える。これにより、３以上の電子素子間で信号伝送を行うことができる。

また、本発明の第３実施形態に係る通信装置及び電子装置３００は、さらに、磁気結合の形成を強化する第５磁性材料５３及び第６磁性材料５４を備える。第５磁性材料５３及び第６磁性材料５４は、磁気結合を強化可能な透磁率を有するものであればよく、磁性材料５３，５４としては例えばフェライトを挙げることができる。第５磁性材料５３及び第６磁性材料５４は最上位及び最下位のアンテナ線よりも外側に配置されている。すなわち、第５磁性材料５３は、第１アンテナ線１２よりも上に配置されている。第６磁性材料５４は、第３アンテナ線３２よりも下に配置されている。

第５磁性材料５３及び第６磁性材料５４は、平面投影において２つのループに掛かるように配置されている。すなわち、第５磁性材料５３は、第１アンテナ線１２上に、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂの両方に掛かるように配置されている。これにより、第１ループ１２ａと第２ループ１２ｂ間の磁気結合を強化することができる。また、第６磁性材料５４は、第３アンテナ線３２の下に、第５ループ３２ａと第６ループ３２ｂの両方に掛かるように配置されている。これにより、第５ループ３２ａと第６ループ３２ｂ間の磁気結合を強化することができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る通信装置及び電子装置について説明する。図８に、本発明の第４実施形態に係る電子装置の模式図を示す。図８において、図１〜図７に示す要素と同じ要素には同じ符号を付してある。第４実施形態においては、ＴＳＶ技術を用いて磁気結合を促進させている。

第１電子素子１１は、第１アンテナ線１２の第１ループ１２ａ内に形成された第１貫通孔１１ａ及び第２ループ１２ｂ内に形成された第２貫通孔１１ｂを有する。同様に、第２電子素子２１は、第２アンテナ線２２の第１ループ２２ａ内に形成された第３貫通孔２１ａ及び第４ループ２２ｂ内に形成された第４貫通孔２１ｂを有する。第３電子素子３１は、第３アンテナ線３２の第５ループ３２ａ内に形成された第５貫通孔３１ａ及び第６ループ３２ｂ内に形成された第６貫通孔３１ｂを有する。図８に示す形態においては、第１貫通孔１１ａ、第４貫通孔２１ｂ及び第６貫通孔３１ｂは直線的に配置されている。同様に、第２貫通孔１１ｂ、第３貫通孔２１ａ及び第５貫通孔３１ａは直線的に配置されている。第１磁性材料５５ａは、第１貫通孔１１ａ、第４貫通孔２１ｂ及び第６貫通孔３１ｂに挿入されている。同様に、第２磁性材料５５ｂは、第２貫通孔１１ｂ、第３貫通孔２１ａ及び第５貫通孔３１ａに挿入されている。第１磁性材料５５ａ及び第２磁性材料５５ｂは、磁気結合を強化可能な透磁率を有するものであればよく、第１磁性材料５５ａ及び第２磁性材料５５ｂとしては例えばフェライトを挙げることができる。

本実施形態によれば、第１〜第３アンテナ線１２〜３２において一括して磁気結合を強化することができる。これにより、より少ない駆動電力で信号伝送を実現することができる。

次に、本発明の第５実施形態に係る通信装置及び電子装置について説明する。図９に、本発明の第５実施形態に係る電子装置及び通信装置におけるアンテナ線の概略平面図を示す。本発明の第５実施形態に係る通信装置及び電子装置は、図１〜図８に示したアンテナ線とは異なる形態のアンテナ線について説明する。

図１〜図８に示したアンテナ線は各ループが一重巻きであったが、本実施形態におけるアンテナ線６２は、第１ループ６２ａ及び第２ループ６２ｂ共に多重巻きとなっている。すなわち、第１ループ６２ａ及び第２ループ６２ｂはコイル状となっている。これにより、アンテナ線６２が発生する磁界を強化することができる。なお、図９に示す交差点Ｘ，Ｙにおいて、アンテナ線は接触していない。

また、アンテナ線６２は、図１〜図８に示したアンテナ線とはループ間の接続態様が異なっている。第１ループ６２ａ及び第２ループ６２ｂからは、他方のループと接続するための２本の第２接続線６２ｄが引き出されている。２本の第２接続線６２ｄは途中で交差している。２本の第２接続線６２ｄ間の間隔Ｄ２は、第１ループ６２ａ及び第２ループ６２ｂの大きさより狭く、２本の接続線６２ｄが接触しない程度に可能な限り近接させると好ましい。また、２本の接続線６２ｄは平行にすると好ましい。これにより、第２接続線６２ｄの部分で不要な磁界が形成されることを抑制し、情報漏えいを防止することができる。

第５実施形態に係るアンテナ線は、第１〜第４実施形態に係る通信装置及び電子装置においてアンテナ線として使用することができる。

次に、本発明の第６実施形態に係る通信装置及び電子装置について説明する。図１０に、本発明の第６実施形態に係る電子装置及び通信装置におけるアンテナ線の概略平面図を示す。

本発明の第６実施形態に係る電子装置及び通信装置におけるアンテナ線７２は、第１ループ７２ａと第２ループ７２ｂとの間に、第２接続線７２ｄを介して各ループ７２ａ，７２ｂに接続されたスイッチ回路７６を有する。第１ループ７２ａと第２ループ７２ｂとは別個の導体で形成されている。図１０においては多重巻き（コイル状）の第１ループ７２ａと第２ループ７２ｂを図示しているが、第１ループ７２ａ及び第２ループ７２ｂは一重巻きであってもよい。

スイッチ回路７６は、第２ループ７２ｂにおける電流方向に対する第１ループ７２ａの電流方向を変更させるものである。図１０の下図に、スイッチ回路７６の一例を示す。この場合、入力端子Ｅの電圧がハイのとき、第１ループ７２ａと第２ループ７２ｂの電流は、逆方向に巻くようになる。入力端子Ｅの電圧がローのとき、第１ループ７２ａと第２ループ７２ｂの電流は同じ方向に巻くようになる。各ループの相対的な電流方向を変化させることにより、通信装置の検査をすることができる。

図１０に示す形態は、第５実施形態におけるアンテナ線を基にしているが、第１実施形態において示したアンテナ線であっても同様である。

図１１及び図１２に、本発明の第６実施形態に係る電子装置の検査方法を示す模式図を示す。電子装置５００は、第１アンテナ線８２、第１送受信回路８３、第２アンテナ線９２及び第２送受信回路９３を備える。第１アンテナ線８２は、各ループの間に第１スイッチ回路８６を有する。第２アンテナ線９２は、各ループの間に第２スイッチ回路９６を有する。通常の動作の際には、第１スイッチ回路８６及び第２スイッチ回路９６は、各アンテナ線８２，９２の各ループ間において逆方向の磁界が発生させるように電流方向を設定する。一方、検査の際には、第１スイッチ回路８６及び第２スイッチ回路９６は、各アンテナ線８２，９２の各ループ間において同方向の磁界が発生するように電流方向を設定する。このとき、例えば、図１１に示すように、外部送信アンテナ線１０１及び外部送信回路１０２により電子装置５００外部から磁界を与えてメモリテストのための信号を磁気結合部分から入力することができる。また、図１２に示すように、外部受信アンテナ線１０３及び外部受信回路１０４により電子装置５００から外部に漏れる磁界を検知して第１アンテナ線８２及び第２アンテナ線９２間で伝送している情報を検知することができる。これにより、外部から非破壊で検査することが可能となる。

次に、本発明の第７実施形態に係る通信装置及び電子装置について説明する。図１３に、本発明の第７実施形態に係る電子装置及び通信装置におけるアンテナ線の概略平面図を示す。

第１〜第６実施形態においては一体的に形成されたアンテナ線において逆向きの磁界を形成していたが、第７実施形態においては、１つのアンテナ線を複数に分離して構成している。アンテナ線１１１は、第１ループ線１１２ａ、第１ループ線１１２ａに接続された第１送受信回路１１３ａ、第２ループ線１１２ｂ、及び第２ループ線１１２ｂに接続された第２送受信回路１１３ｂを有する。アンテナ線１１１は、第１〜第６実施形態における１つのアンテナ線及び１つの送受信回路に相当する。第１ループ線１１２ａ及び第２ループ線１１２ｂは、別個の導体で形成されているが、１つのアンテナ線の第１ループ及び第２ループに相当する。図１３においては多重巻き（コイル状）の第１ループ線１１２ａ及び第２ループ線１１２ｂを図示しているが、第１ループ線１１２ａ及び第２ループ線１１２ｂは一重巻きであってもよい。

アンテナ線１１１においては、第１送受信回路１１３ａ及び第２送受信回路１１３ｂは、第１ループ線１１２ａと第２ループ線１１２ｂとで逆向きの磁界を発生させる。すなわち、第１送受信回路１１３ａ及び第２送受信回路１１３ｂは、第１ループ線１１２ａに流れる電流と第２ループ線１１２ｂに流れる電流とを逆位相にする。これにより、２つのループ線を用いて第１〜第６実施形態と同様の効果を得ることができる。

スイッチ回路を用いずにアンテナ線を２つに分離することにより、スイッチ回路における寄生抵抗及び寄生容量による電力ロスを防止したり、信号反射を抑制したりすることができる。また、１つのアンテナ線１１１を第１ループ線１１２ａと第２ループ線１１２ｂに分け、第１送受信回路１１３ａ及び第２送受信回路１１３ｂの２つの回路で駆動することにより、各ループにおける抵抗の影響を低減することができる。これにより、第１ループ線１１２ａ及び第２ループ線１１２ｂの導体を細くすることができ、アンテナ線１１１の占有体積を減少させることができる。

本発明の通信装置及び電子装置は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。

本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。

本発明は、半導体チップを積層した半導体装置やインタポーザ基板を積層した半導体装置において、半導体チップ間の信号伝送又はインタポーザ基板間の信号伝送に適用することができる。

１１ 第１電子素子
１１ａ 第１貫通孔
１１ｂ 第２貫通孔
１２ 第１アンテナ線
１２ａ 第１ループ
１２ｂ 第２ループ
１２ｃ 接続線
１２ｄ 第１中心
１２ｅ 第２中心
１３ 第１送受信回路
２１ 第２電子素子
２１ａ 第３貫通孔
２１ｂ 第４貫通孔
２２ 第２アンテナ線
２２ａ 第３ループ
２２ｂ 第４ループ
２３ 第２送受信回路
３１ 第３電子素子
３１ａ 第５貫通孔
３１ｂ 第６貫通孔
３２ 第３アンテナ線
３２ａ 第５ループ
３２ｂ 第６ループ
３３ 第３送受信回路
４１ 磁界ループ
５１ａ 第１磁性材料
５１ｂ 第２磁性材料
５２ａ 第３磁性材料
５２ｂ 第４磁性材料
５３ 第５磁性材料
５４ 第６磁性材料
５５ａ 第１磁性材料
５５ｂ 第２磁性材料
６２ アンテナ線
６２ａ 第１ループ
６２ｂ 第２ループ
６２ｃ 第１接続線
６２ｄ 第２接続線
７２ アンテナ線
７２ａ 第１ループ
７２ｂ 第２ループ
７２ｃ 第１接続線
７２ｄ 第２接続線
７６ スイッチ回路
８２ 第１アンテナ線
８３ 第１送受信回路
８６ 第１スイッチ回路
９２ 第２アンテナ線
９３ 第２送受信回路
９６ 第２スイッチ回路
１００，２００，３００，４００，５００，６００ 電子装置
１０１ 外部送信アンテナ線
１０２ 外部送信回路
１０３ 外部受信アンテナ線
１０４ 外部受信回路
１１１ アンテナ線
１１２ａ 第１ループ線
１１２ｂ 第２ループ線
１１３ａ 第１送受信回路
１１３ｂ 第２送受信回路
１２１ 第１基板
１３１ 第２基板
Ｘ，Ｙ 交差点

Claims (20)

1. 平面投影においてループ状を形成する第１ループ及び第２ループを有する第１アンテナ線と、
   平面投影においてループ状を形成する第３ループ及び第４ループを有する第２アンテナ線と、を備え、
   前記第１アンテナ線と前記第２アンテナ線とは磁気結合されていることを特徴とする通信装置。
2. 第１ループ及び前記第１ループとは逆向きの磁界に対応する第２ループを有する第１アンテナ線と、
   第３ループ及び前記第３ループとは逆向きの磁界に対応する第４ループを有する第２アンテナ線と、を備え、
   前記第１アンテナ線と前記第２アンテナ線とは磁気結合されていることを特徴とする通信装置。
3. 前記第１ループと前記第２ループとは、互いが発生した磁界を打ち消し合うような形状を有し、
   前記第３ループと前記第４ループとは、互いが発生した磁界を打ち消し合うような形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 平面投影において、前記第１ループにおける電流方向と前記第２ループにおける電流方向とは逆向きであり、
   前記第３ループにおける電流方向と前記第４ループにおける電流方向とは逆向きであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の通信装置。
5. 前記第１ループと前記第２ループとは、平面投影において線対称又は点対称のような関係にあり、
   前記第３ループと前記第４ループとは、平面投影において線対称又は点対称のような関係にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の通信装置。
6. 前記第１アンテナ線と前記第２アンテナ線とは、平面投影において前記第１ループと前記第４ループとが重複すると共に、前記第２ループと前記第３ループとが重複するように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の通信装置。
7. 前記第１ループにおいて発生する磁界方向と前記第４ループにおいて発生する磁界方向は同じであり、
   前記第２ループにおいて発生する磁界方向と前記第３ループにおいて発生する磁界方向は同じであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の通信装置。
8. 前記第１アンテナ線と前記第２アンテナ線は同一形状を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の通信装置。
9. 前記第１アンテナ線及び前記第２アンテナ線は８の字形状を有し、
   ８の字の交点は接触していないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の通信装置。
10. 前記第１アンテナ線及び前記第２アンテナ線は、一方のループと他方のループとを接続するために各ループから突出した平行線を有し、
    前記平行線の間隔は、各ループの大きさより狭いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の通信装置。
11. 前記第１アンテナ線及び前記第２アンテナ線において、一方のループと他方のループは別個の導体によって形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の通信装置。
12. 前記第１アンテナ線及び前記第２アンテナ線において、一方のループと他方のループとはスイッチ回路を介して接続され、
    前記スイッチ回路は、前記第１ループと前記第２ループとで発生する磁界の相対的向きを切り替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の通信装置。
13. 前記第１〜第４ループのうち少なくとも１つは多重巻きの導体を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の通信装置。
14. 前記第１アンテナ線と前記第２アンテナ線との磁気結合を強化する磁性材料をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の通信装置。
15. 前記磁性材料は、前記第１アンテナ線と前記第２アンテナ線の間であり、平面投影において前記第１〜第４ループのうち少なくとも１つのループ内に配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の通信装置。
16. 前記磁性材料は、２つのアンテナ線に挟まれていない領域において、平面投影において１つのアンテナ線の２つのループに掛かるように配置されていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の通信装置。
17. １つのアンテナ線における２つのループの中心間距離は、隣接するアンテナ線の間隔以上であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の通信装置。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の通信装置と、
    第１電子素子と、
    前記第１電子素子に積層された第２電子素子と、を備え、
    前記第１アンテナ線は前記第１電子素子に設けられ、
    前記第２アンテナ線は前記第２電子素子に設けられていることを特徴とする電子装置。
19. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の通信装置と、
    第１基板と、
    前記第１基板に積層された第２基板と、を備え、
    前記第１アンテナ線は前記第１基板に設けられ、
    前記第２アンテナ線は前記第２基板に設けられていることを特徴とする電子装置。
20. 前記第１電子素子及び前記第２電子素子のうち少なくとも一方又は前記第１基板及び前記第２基板のうち少なくとも一方は、前記第１アンテナ線及び前記第２アンテナ線のうち少なくとも一方における少なくとも１つのループ内に形成された貫通孔を有し、
    前記貫通孔内に磁性材料が挿入されていることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の電子装置。

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