JP4454926B2 - グランド又は電源回路より伝送線をシールドするための装置 - Google Patents

グランド又は電源回路より伝送線をシールドするための装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は集積回路の分野に関し、特に、集積回路と、この集積回路との間で電気信号を伝送する少なくとも一組の伝送線に集積回路を接続するコンタクト・セットを備えた装置であって、このコンタクト・セットは、第１の基準電圧を受ける第１のコンタクト・ペアと、第２の基準電圧を受ける第２のコンタクト・ペアと、上記一組の伝送線に接続される信号コンタクトとしての第３のコンタクト・ペアとを少なくとも備える装置に関する。
【０００２】
この発明は光通信システム等通信分野において様々に利用でき、特に高速通信に利用できるものである。
【０００３】
【従来の技術】
高速集積回路を用いた通信では、CML(Common Mode Logic)、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)、PECL(Positive Emitter Coupled Logic) 等の集積回路の０.２Ｖ程度の低電圧で差動入出力アクセスを行うコンタクトが必要になることが多い。これらコンタクトはプリント基板（PCB）上のトラック（配線パターン）で生成された差動信号を伝送する差動伝送線に接続されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電磁気障害により集積回路の動作が阻害される可能性があるので、これらトラックは周辺電磁気による干渉、ノイズ等の障害から適切に保護する必要がある。
米国特許番号６、２１５，１８４には複数のコンタクトを介してプリント基板上の集積回路同士を接続する接続トラックが開示されているが、回路内に生じる干渉、ノイズ等の障害から回路を保護することについては記載も示唆も無い。さらには、所定電源手段からどのようにして接続手段をシールドするかについての示唆も無い。この特許の回路は正又は負の複数の異なる構成の電源供給手段の一つから電源電圧の供給を受けることができる。正の構成の電源手段ではグランドが低電圧に相当する。また負の構成の電源手段ではグランドが高電圧に相当する。シールド手段については、この特許の可能性として、”適切な”基準即ち非寄生基準により信号をシールドし、ノイズの影響を最も受けない信号に対して電磁気リターン・パスを形成することが考えられる。ここで、”適切な”基準は通常グランドに接地される。この特許の正又は負の電源供給手段構成では、シールド手段は改良すべきものがあり、各電源供給手段構成に応じてコンタクトを設ける必要がありコスト高となる。
【０００５】
この発明は、上記事情を考慮してなされたもので、所定構成の電源供給手段から影響を受けずに用いることができるシールド手段を備えた複数のコンタクトを提供することを目的としている。
【０００６】
この発明の装置は、集積回路と、該集積回路との間で電気信号を伝送する少なくとも一組の伝送線に前記集積回路を接続するコンタクト・セットを備えた装置であって、前記コンタクト・セットは、第１の基準電圧を受ける第１のコンタクト・ペアと、第２の基準電圧を受ける第２のコンタクト・ペアと、前記一組の伝送線に接続される信号コンタクトとしての第３のコンタクト・ペアとを少なくとも備え、前記信号コンタクトが前記第１、第２のコンタクト・ペアにより囲まれており、前記第１及び第２の基準電圧は前記集積回路の電源電圧に対応し、該電源電圧の一つは高電圧で他の電源電圧である低電圧より高く、電源電圧が一つの場合にはグランドに相当し、グランドが前記高電圧、前記低電圧のいずれに対応するかにより正又は負の電源供給手段が形成されることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
光通信等で集積回路を高速で用いる場合伝送される信号は差動信号となる。これらの信号は相補信号であり、入力信号を見た場合Ｉ，ＩＱ成分と称し、出力信号を見た場合Ｏ，ＯＱ成分と称するものである。図１Ａ乃至図２Ｃに示す各実施形態は入力信号を見た場合であるが、当然のことながら、この発明は出力信号を供給する接続手段を備えた回路にも適用できるものである。差動信号のＩ，ＩＱ成分は２本の伝送線で同時に伝送される。これら二つの信号成分の違いは例えば”０”、”１”の組み合わせによる２進デジタルデータとして表される。
【０００８】
図１Ａ、１Ｂにこの発明の一実施形態を示す。集積回路ＩＣが第１、第２の平行な差動伝送線Ｓ１，Ｓ２に接続されている。これに限らずこの発明は一本の伝送線にも適用できる。図１Ａ乃至図２Ｃに示す一本又は２本の伝送線Ｓ１，Ｓ２とコンタクトにより、この発明の装置により如何にして複数の線が接続されるかを示している。第１の伝送線Ｓ１は第１の分割線Ｓ１Ｉと第２の分割線Ｓ１ＩＱを備える。第２の伝送線Ｓ２は第１の分割線Ｓ２Ｉと第２の分割線Ｓ２ＩＱを備える。差動信号の各分割線ＳＩ又はＳＩＱは二つの異なるパス、即ち、信号を伝送する第１のパス又は線と基準電圧（この発明の応用により異なる）を伝送する第２のパス又は線より成る。
【０００９】
これら差動線により差動信号のＩ，ＩＱ成分が伝送される。差動線は導電材料で作られ絶縁材料上の基板に形成又はプリントされる。ここでの応用での機能である所定のルーティングに従って、複数の集積回路（図１Ａ，１Ｂには一つの集積回路しか示されていないが）を互いに接続するためのプリント基板（ＰＣＢ）がトラックアセンブリにより形成される。これら集積回路は通常絶縁材料から成るハウジング１に配置される。図に丸印で示す複数のコンタクトによりプリント配線と集積回路が接続される。集積回路がＢＧＡ（Ball Gate Array）型ハウジングに形成される場合、コンタクトは球状に形成されコネクション・ボールと呼ばれる。これらコンタクトは、信号コンタクトと呼ばれる伝送すべき差動信号を受けるコンタクトと電源供給コンタクトと呼ばれる回路の電源供給に用いられるコンタクトより成る。電源供給は二種類の異なる電源電圧により行われる。一方の電圧は他方の電圧より高く、通常いずれかがグランドに相当する。電源供給コンタクトは、高基準、低基準と呼ばれる２種類の異なる基準電圧のいずれかの電圧を受ける。図では電源供給コンタクトは陰影のある丸印で示めす。図１Ａ、１Ｂでは縦に陰影のある丸印が低基準電圧を受けるコンタクトを示し、斜めに陰影のある丸印が高基準電圧を受けるコンタクトを示す。
【００１０】
従って集積回路に対して２種類の電源供給構成が可能である。正の構成と称する第１の構成では低基準電圧がグランドに相当し、高基準電圧が一定な正の電圧＋Ｖｃｃに相当する。負の構成と称する第２の構成では低基準電圧が一定な負の電圧-Ｖｃｃに相当し、高基準電圧がグランドに相当する。これら構成のいずれを採用するかに応じて集積回路に電源電圧が供給される。これに対して、さらに考えられる応用例としては、例えばグランドのみの基準電圧となる。この場合、差動線の戻り線がグランドに接続される。プリント基板上の電源供給構成によってはグランドが同じコンタクトに接続されことはない。これは、図１Ａ、１Ｂに示すように構成に応じてプリント・トラックのルーティングが異なることを意味する。
【００１１】
図１Ａに正の構成であるこの発明の回路の一実施形態を示す。図１Ｂに図１Ａと同じ回路の負の構成を示す。図１Ａ、１Ｂに陰影のない丸印で示す信号コンタクトが、ハウジング１の一端において、一定基準電圧を受ける電源供給コンタクトにより囲まれるように設けられている。コンタクト・ペアはプリント基板面に垂直な面そしてさらにコンタクト・ペアに最も近いハウジング端部に垂直な面に対して対称に配される。このコンタクト配置は２種類の電源供給構成双方に適用できる。各電源供給構成において、伝送線そしてこれらに接続される信号コンタクトは、電源供給構成に応じて、グランド又は電源供給線により囲まれる。これにより、高周波で伝送される信号が電磁気障害から保護される。
【００１２】
図１Ａ、１Ｂに示す装置には様々な効果がある。第１に信号コンタクトのアクセス性が高い。信号コンタクトはハウジング１の端部に設けられているので伝送線に直接アクセスできる。第２に装置の対称性である。コンタクトは集積回路面に垂直な面に対称に設けられ、そして伝送線を分ける中点から伝送線に平行に延びている。これは信号によりカバーされる距離が伝送線上の各相補差動成分Ｉ、ＩＱによりカバーされる距離と略同じであり、既知の効果があることを意味する。第３の効果はシールド性である。各伝送線ペアは、ノイズの影響を受けない適切な基準線により信号コンタクトまで取り囲まれており、これは信号伝送には効果がある。
【００１３】
図２Ａ乃至２Ｃにこの発明のさらなる三つの実施形態を示す。なお、この発明はそれら実施形態に限定されるものではなく、各種変形例がこの発明の精神にもとることなく遂行できるものである。これらの図において図１Ａ，１Ｂと同様な要素には同じ参照符号を付与する。
【００１４】
図２Ａに示す実施形態では、集積回路面の一端に信号コンタクトが千鳥状であるが平行に２列に配列されており小スペースで済むという効果がある。電源供給コンタクトが信号コンタクトと同じ２列上に信号コンタクトと交互に配列されている。この実施形態ではコンタクト配列は対称ではなく、また図１Ａ，１Ｂに示す実施形態に対して直接的アクセス性に欠ける。
【００１５】
図２Ｂに示す実施形態では、信号コンタクトは千鳥状であるが平行に２列に配列されているのに対し、電源供給コンタクトは平行な４列に配列されている。さらに、各信号コンタクトは四方を電源供給コンタクトに囲まれている。この実施形態でもこれらコンタクトに必要なスペースは小さくて済むので多くのコンタクトをハウジング上に配列することが可能となる。さらには、コンタクトのさらなる列や層をハウジングの中心に向かって簡単に追加することができる。なお、この実施形態もコンタクト配列は対称ではない。
【００１６】
図２Ｃに示すさらなる実施形態では、ハウジングの一端に平行な列において、少なくとも一つの電源供給コンタクトを挟んで信号コンタクト・ペアが配列されている。他の電源供給コンタクトは信号コンタクト・ペアを囲むように信号コンタクト列の両側に配列されている。この実施形態のコンタクト配列は対称であり、伝送線のシールド効果が高い。しかし、上述の各実施形態に比べて多くのスペースを必要とする。
【００１７】
以上、この発明の好ましい実施形態である差動伝送線を含む集積回路について説明したが、この発明がそれら実施形態に限定されるものではなく、特にハウジング上のコンタクト位置、数については各種変形がこの発明の精神にもとることなく遂行できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】この発明の回路の一実施形態の構成を示す図である。
【図１Ｂ】この発明の回路の一実施形態の別の構成を示す図である。
【図２Ａ】この発明の回路の別の実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】この発明の回路のさらに別の実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】この発明の回路のさらに別の実施形態を示す図である。

Claims (8)

  1. 集積回路と、該集積回路との間で電気信号を伝送する少なくとも一組の伝送線に前記集積回路を接続するコンタクト・セットを備えた装置であって、前記コンタクト・セットは、第１の基準電圧を受ける第１のコンタクト・ペアと、第２の基準電圧を受ける第２のコンタクト・ペアと、前記一組の伝送線に接続される信号コンタクトとしての第３のコンタクト・ペアとを少なくとも備え、前記信号コンタクトが前記第１、第２のコンタクト・ペアにより囲まれており、
    前記第１及び第２の基準電圧は前記集積回路の電源電圧に対応し、該電源電圧の一つは高電圧で他の電源電圧である低電圧より高く、電源電圧が一つの場合にはグランドに相当し、グランドが前記高電圧、前記低電圧のいずれに対応するかにより正又は負の電源供給手段が形成されることを特徴とする装置。
  2. 前記一組の伝送線は差動電気信号を同時に平行に伝送する二つの伝送線を有し、これら伝送線が異なる所定の信号コンタクトに接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
  3. 前記一組の伝送線とは逆方向に前記電気信号を伝送する一組の戻り線をさらに備え、グランドに接地されるコンタクト・ペアが前記一組の戻り線に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
  4. 前記コンタクト・ペアの各々は前記集積回路面に垂直な面の両側に対称的に配され、そして、前記一組の伝送線の中央且つ前記一組の伝送線に並行に配されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の装置。
  5. 前記集積回路はハウジング内に集積され、前記一組の伝送線に直ちにアクセスできるように、前記信号コンタクトが前記ハウジングの一端に配列されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の装置。
  6. 前記ハウジングはＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）型であることを特徴とする請求項５記載の装置。
  7. 請求項１乃至６いずれかに記載の装置を支持する絶縁材サポートを有するプリント回路基板であって、前記一組の伝送線及び前記一組の戻り線が該プリント回路基板上に印刷されていることを特徴とするプリント回路基板。
  8. 請求項１乃至７いずれかに記載の装置を備えたことを特徴とする通信装置。
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