JPWO2012111639A1

JPWO2012111639A1 - モジュール間通信装置

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Publication number: JPWO2012111639A1
Application number: JP2012555216A
Authority: JP
Inventors: 黒田　忠宏; 忠宏黒田; 仁揮石黒
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-02-14
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Abstract

モジュール間通信装置に関し、反射をより少なくして、通信チャネルを誘導結合よりも高速・広帯域にする。終端部材で終端された信号線路と帰還信号線路とを備えたモジュールを積層して信号線路同士及び帰還信号線路同士の間で容量結合および誘導結合を用いて結合する際に、終端部材のインピーダンスを、モジュール同士の結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスとする。

Description

本発明は、モジュール間通信装置に関するものであり、例えば、近接したモジュール間の無線データ通信を高速で行うための構成に関するものである。

近年、メモリカードとＰＣとの間で非接触でデータ通信行う等の複数のモジュールが近接した際に高速に無線データ通信できるモジュール間通信装置が開発されている。このようなモジュール間通信装置としては、その他に、半導体集積回路チップを封印したパッケージを複数積層したＰｏＰ（パッケージオンパッケージ）において、パッケージ越しに無線で半導体集積回路チップ間通信することも期待される。

本発明者は、プリント基板（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ；ＰＣＢ）や半導体集積回路チップの配線により形成されるコイルの誘導結合、即ち、磁界結合を用いて、実装基板間や半導体集積回路チップ間でデータ通信を行う電子回路を提案している（例えば、非特許文献１乃至非特許文献３参照）。

非特許文献１によれば、パッケージの中に封印された半導体集積回路チップの配線で形成されたコイルとパッケージ表面に装着されたフレキシブルプリント基板（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ；ＦＰＣ）のコイルによる誘導結合を用いて、パッケージに封印された半導体集積回路チップ内のデータをパッケージの外から検知して、半導体集積回路チップや半導体集積回路チップで構成されるシステムの評価やデバッグに用いることができる。

また、非特許文献２によれば、１つのパッケージの中に積層実装されたプロセッサ半導体集積回路チップとメモリ半導体集積回路チップがそれぞれの半導体集積回路チップの配線で形成されたコイル対による誘導結合を用いて両者の間で高速に通信できる。この技術を応用すれば、プロセッサを実装したパッケージとメモリを実装したパッケージが積層実装された状態で、パッケージに形成されたコイルの誘導結合を用いた無線データ通信により、プロセッサがメモリにデータを読み書きすることができる。

また、非特許文献３によれば、プリント基板上のコイル対による誘導結合を用いて、メモリカードとＰＣが非接触でデータ通信できる。

一方、マイクロストリップラインやバスラインを近接結合させて、容量結合及び誘導結合を利用してデータを無線通信することも提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献７参照）。特許文献１によれば、平行に配置した二本の伝送線路からなる差動伝送線路を互いに同一方向に平行に配置して、２つのモジュール間を無線通信することができる。

また、特許文献２によると、移動可能なドライバステージを結合要素を介して２つの対称的に配置された導体と電磁結合或いは容量結合することで、双方向伝送システムを構築することができる。

また、特許文献３によると、グランドプレーン上に誘電体膜を介して配置した二本のマイクロストリップラインを方向性結合器として用いて、二本のマイクロストリップラインに差動信号を入力して、２つのモジュール間で無線通信することができる。

また、特許文献４乃至特許文献７によると、２本のバス配線の一部を並行して配置することで、容量結合及び誘導結合により複数のプリント回路基板間で無線通信を行うことができる。

特開２００８−２７８２９０号公報特表２００３−５３３１３０号公報特開２００７−０４９４２２号公報特開平０７−１４１０７９号公報特開２００１−０２７９１８号公報特開２００２−１２３３４５号公報特開２００４−３１８４５１号公報

Ｈ．Ｉｓｈｉｋｕｒｏ，Ｔ．Ｓｕｇａｈａｒａ，ａｎｄＴ．Ｋｕｒｏｄａ， "ＡｎＡｔｔａｃｈａｂｌｅＷｉｒｅｌｅｓｓＣｈｉｐＡｃｃｅｓｓＩｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒＡｒｂｉｔｒａｒｙＤａｔａＲａｔｅｂｙＵｓｉｎｇＰｕｌｓｅ−ＢａｓｅｄＩｎｄｕｃｔｉｖｅ−ＣｏｕｐｌｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈＬＳＩＰａｃｋａｇｅ"，ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＳＳＣＣ‘０７），Ｄｉｇ．Ｔｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ，ｐｐ．３６０−３６１，６０８，Ｆｅｂ．２００７Ｋ．Ｎｉｉｔｓｕ，Ｙ．Ｓｈｉｍａｚａｋｉ，Ｙ．Ｓｕｇｉｍｏｒｉ，Ｙ．Ｋｏｈａｍａ，Ｋ．Ｋａｓｕｇａ，Ｉ．Ｎｏｎｏｍｕｒａ，Ｍ．Ｓａｅｎ，Ｓ．Ｋｏｍａｔｓｕ，Ｋ．Ｏｓａｄａ，Ｎ．Ｉｒｉｅ，Ｔ．Ｈａｔｔｏｒｉ，Ａ．Ｈａｓｅｇａｗａ，ａｎｄＴ．Ｋｕｒｏｄａ，"ＡｎＩｎｄｕｃｔｉｖｅ−ＣｏｕｐｌｉｎｇＬｉｎｋｆｏｒ３ＤＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆａ９０ｎｍＣＭＯＳＰｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄａ６５ｎｍＣＭＯＳＳＲＡＭ"，ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＳＳＣＣ‘０９），Ｄｉｇ．Ｔｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ，ｐｐ．４８０−４８１，Ｆｅｂ．２００９Ｓ．Ｋａｗａｉ，Ｈ．Ｉｓｈｉｋｕｒｏ，ａｎｄＴ．Ｋｕｒｏｄａ，"Ａ２．５Ｇｂ／ｓ／ｃｈＩｎｄｕｃｔｉｖｅ−ＣｏｕｐｌｉｎｇＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｆｏｒＮｏｎ−ＣｏｎｔａｃｔＭｅｍｏｒｙＣａｒｄ"，ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｏｌｉｄ−ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＳＳＣＣ‘１０），Ｄｉｇ．Ｔｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ，ｐｐ．２６４−２６５，Ｆｅｂ．２０１０

コイルを用いた磁界結合の場合、モジュール間或いは半導体集積回路チップ間無線データ通信に用いるコイルには、通常のコイルと同様に、インダクタンスＬの他にキャパシタンスＣが寄生するので、ある周波数、即ち、自己共振周波数でＬＣ共振する。通信で使われる信号の周波数がこの自己共振周波数に近づくと、信号が変化した後もしばらくは揺れ続けるために高速で通信するとシンボル間干渉を生じて、信頼性の高い通信ができないという問題がある。

コイルの誘導結合で実現できる通信速度の上限は、コイルの自己共振周波数のおよそ１／３〜１／２程度である。コイルの自己共振周波数は、コイルのＬＣ積の平方根に逆比例する。通信距離が遠くなるほど大きなコイルが必要になるので、Ｃが大きくなり、自己共振周波数が下がる。

積層された半導体集積回路チップ間の通信の場合は、例えば通信距離が５０μｍ程度なので、コイルの直径はその２倍の１００μｍ程度である。この場合はチャネルの帯域は１０ＧＨｚ以上になり、通信速度は送受信器の回路で決まる。

しかし、モジュール間の通信になると通信距離が長くなる。例えば、通信距離が１ｍｍの場合は、直径が１ｍｍ程度のコイルが必要になり、ＰＣＢ上のコイルの自己共振周波数は３ＧＨｚ程度になるので、通信速度は通信チャネルで決まり、１Ｇｂ／ｓ（毎秒１Ｇビット）程度が上限になる。

したがって、４Ｇｂ／ｓの通信速度を実現するためには、４組のコイルを図３９のように配置して４つの通信路を並列に使い、パラレル通信しなければならない。この時、隣接通信路間でクロストークを生じないように、コイルは一定の距離を離して配置される。なお、図における、Ｔ_x及びＲ_xはそれぞれ送信回路及び受信回路である。

ここで、送受信器を備えた集積回路とコイルとの間の配線長が揃わなかったり、或いは、送受信器の特性がばらつくと、図３９に示す信号波形に示すように、各チャネルで受信された信号のタイミングが揃わずに信号スキューが発生して信号の同期が困難になる。

通信距離が遠くなりコイルが大きくなるほど、また、通信速度が速くなりコイルの数が多くなるほど、コイルと集積回路の配線は長くなるので信号遅延も大きくなる。たとえ配線長を等しく揃えても、集積回路やコイルの製造ばらつきによる信号遅延のばらつきは大きくなる。このように、従来のパラレル通信では通信チャネルの並列数に上限があり、通信チャネルの高速化が課題であった。

また、送受信器を備えた集積回路をコイルの近くに設置できない場合は、両者を伝送線路で接続しなければならない。このとき、伝送線路のインピーダンス（特性インピーダンスと呼ぶ）は信号帯域で大きく変化しないが、コイルのインピーダンスは周波数に比例して変化する。したがって、両者の接続点でインピーダンスを整合させることが困難であり、信号が反射して信号品質が劣化し、信頼性の高い通信ができない。

例えば、４Ｇｂ／ｓでデジタル信号を伝送するためには、典型的には信号の立上り時間や立下り時間を５０ｐｓ程度に設計する。このデジタル信号には１／（２×５０ｐｓ）＝１０ＧＨｚまでの周波成分が含まれているので、信号周期（１／１０Ｇ＝１００ｐｓ）に比べて十分に短くない、例えば、１／４０より大きい遅延、即ち、1００ｐｓ／４０＝２．５ｐｓの遅延を生じる距離を信号伝送させるときは、伝送線路としての扱いが必要になる。

真空中を伝播する１０ＧＨｚの信号の波長は３０ｍｍであるので、２．５ｐｓの遅延は（３０ｍｍ／１００ｐｓ）×２．５ｐｓ＝０．７５ｍｍの距離に対応する。実際には、比誘電率が４程度の耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板ＦＲ４では波長短縮効果により伝播速度が半分になるので、２．５ｐｓの遅延は０．７５ｍｍ/２＝０．３７ｍｍに対応する。

つまり、約０．４ｍｍより長い距離の場合には伝送線路としての扱いが必要になり、インピーダンスの整合が必要になる。即ち、コイルの誘導結合を通信路に用いた従来技術では、送受信器を備えた集積回路をコイルから０．４ｍｍ以内に設置する必要があった。しかし、直径が１ｍｍのコイルをクロストークしないように離して配置した上に０．４ｍｍ以内に接続できるのは、せいぜい４つのコイルまでで、それ以上のコイルとの接続は困難になる。さらに、機器の設計制約上、集積回路装置を離れたところに配置したいことは多々ある。

一方、マイクロストリップラインを近接配置して容量結合及び誘導結合により無線通信を行う方式の場合に、インピーダンス整合について十分に考慮されていないため、信号に反射が生じるという問題がある。

即ち、本発明者は、鋭意研究の結果、２つのモジュールが近接すると、伝送線路のインピーダンスは近接効果により他方の伝送線路の影響を受け、単体の伝送線路の特性インピーダンスＺ₀と異なる値になり、このようなインピーダンスの変化が無視できないとの結論に至った。

２つのモジュールが近づくほど近接効果が大きくなり、伝送線路のインピーダンスはより小さくなる。このような結合状態にある伝送線路のインピーダンスを考慮してインピーダンス整合を取らないと、２つ或いはそれ以上のモジュールを近接配置して無線通信を行うと障害が発生することになる。本明細書ではこのような結合状態にある伝送線路のインピーダンスを結合系インピーダンスと呼びＺ_0-coupledで表す。

また、特許文献１の場合には、結合系インピーダンスＺ_0-coupledを全く考慮しておらず、単体の伝送線路の特性インピーダンスＺ₀しか考慮していないので、信号の反射が発生して高速通信が困難になるという問題がある。なお、シングル伝送の構成でも良い旨の言及もされているが、具体的構成は全く開示されていない。

また、特許文献３の場合にも、結合系インピーダンスＺ_0-coupledは勿論のこと、全くインピーダンス整合については特別の注意を払っていないので、信号の反射が発生して高速通信が困難になるという問題がある。また、２つのモジュールを互いに同じ向きに平行に配置しているが、グランドプレーンを用いているので、互いに向かい合わせる必要があり、向かい合わせる際の位置合わせ精度も問題になる。また、グランドプレーンを用いているので、３個以上のモジュールを積層することができないという問題もある。さらに、特許文献３の場合には、データをキャリア信号を用いて変調して通信しているので、送受信回路の構成が複雑化するという問題もある。

さらに、特許文献４乃至特許文献７の場合にも、結合系インピーダンスＺ_0-coupledを全く考慮しておらず、単体の伝送線路の特性インピーダンスＺ₀しか考慮していないので、信号の反射が発生して高速通信が困難になるという問題がある。また、具体的構成がバス配線とプリント回路基板に関するものであり、バス配線とプリント回路基板を用いて同一基板上に結合器が構成されているので、２つのモジュール間の通信に対応することができないという問題がある。

したがって、本発明は、結合系インピーダンスとして整合を取ることで、反射をより少なくして、通信チャネルを誘導結合よりも高速（広帯域）にすることを目的とする。

（１）上記の課題を解決するために、本発明は、モジュール間通信装置において、特性インピーダンスがＺ₀₁のインピーダンスを有する第１信号線路と、前記第１信号線路の帰還経路を提供する第１帰還信号線路と前記第１信号線路と前記第１帰還信号線路とを終端する第１終端部材と、送受信回路を備えた第１半導体集積回路装置とを少なくとも有する第１モジュールと、特性インピーダンスがＺ₀₂のインピーダンスを有する第２信号線路と、前記第２信号線路の帰還経路を提供する第２帰還信号線路と前記第２信号線路と前記第２帰還信号線路とを終端する第２終端部材と、送受信回路を備えた第２半導体集積回路装置とを少なくとも有する第２モジュールとを、互いに対向させて近接配置されるとともに、前記第１終端部材及び前記第２終端部材のインピーダンスが、前記Ｚ₀₁及びＺ₀₂とは異なる前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスであることを特徴とする。

このように、各モジュールに、第１モジュールと第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスを有する終端部材を用いているので、信号の反射を効果的になくすことができる。また、キャリア信号を用いて変調することなく、ベースバンドで通信しているので、より簡単な構成により高速通信が可能になる。

（２）また、本発明は、上記（１）において、前記第１信号線路が、第１絶縁性基板上に設けられた信号波長の１/１０以上の長さを有する信号線路であり、前記第１半導体集積回路装置が前記第１信号線路と前記第１帰還信号線路とに接続され、前記第２信号線路が、第２絶縁性基板上に設けられた信号波長の１/１０以上の長さを有する信号線路であり、前記第２半導体集積回路装置が、前記第２信号線路と前記第２帰還信号線路とに接続され、前記第１信号線路と前記第２信号線路とがその少なくとも一部が積層方向から見て投影的に重なり、且つ、前記第１帰還信号線路と前記第２帰還信号線路とがその少なくとも一部が積層方向から見て投影的に重なり、前記第１信号線路と前記第２信号線路の間に容量結合および誘導結合を用いて信号結合が生じ、前記第１帰還信号線路と第２帰還信号線路の間に容量結合および誘導結合を用いて帰還信号結合が生じ、前記信号結合によって前記第２信号線路に前記第１信号線路の信号が伝送されるように積層することを特徴とする。

（３）また、本発明は、上記（２）において、前記帰還信号結合が前記信号結合と同じもしくはそれよりも強いことを特徴とする。このように、前記帰還信号結合が前記信号結合と同じもしくはそれよりも強くなるように設定することによって、結合伝送線路の偶モードインピーダンスおよび奇モードインピーダンスが明確に規定され、実際の使用条件下ではこれらのインピーダンスが大きく変動することがないので、終端処理が容易になる。

（４）また、本発明は、上記（２）において、前記第１帰還信号線路が前記第１信号線路に対してコプレーナ構造を形成し、前記第２帰還信号線路が前記第２信号線路に対してコプレーナ構造を形成することを特徴とする。このように、帰還信号線路を信号線路に対してコプレーナ構造にすることによりノイズ耐性を高めることができる。

（５）また、本発明は、上記（４）において、前記第１帰還信号線路が前記第１信号線路の両側に対して対称構造を有し、前記第２帰還信号線路が前記第２信号線路の両側に対して対称構造を有することを特徴とする。このように、帰還信号線路を信号線路に対して対称構造にすることによって、同相ノイズ除去比が高まり、ノイズ耐性をより高めることができる。

（６）また、本発明は、上記（２）において、前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に第１電磁シールド層を有し、前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に第２電磁シールド層を有することを特徴とする。このように電磁シールド層を設けることによって、外部から電磁界ノイズが侵入することを低減することができ、それによって、ノイズ耐性をより高めることができる。

（７）また、本発明は、上記（２）において、前記第１信号線路と前記第２信号線路との間隔或いは前記第１信号線路と前記第２信号線路との重なりの幅のいずれかが信号の伝搬方向で異なることにより前記第１信号線路と前記第２信号線路との結合状態が前記信号の伝搬方向で異なることを特徴とする。

このように、第１信号線路と第２信号線路との結合状態を信号の伝搬方向で異なるようにすることで、信号線路の結合係数の周波数特性を平坦にし、広帯域な結合器を実現することができる。

（８）また、本発明は、上記（２）において、前記第１モジュール或いは第２モジュールの一方が、前記第１信号線路或いは第２信号線路に対して、ダミー結合器を挟んで、第３信号線路及び前記第３信号線路の帰還経路を提供する第３帰還信号線路とを有し、前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とを終端する第３終端部材と、前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とに接続された送受信回路を備えた第３半導体集積回路装置とを有することを特徴とする。

このように、一方のモジュールに２組の信号線路と帰還信号線路との対を設けることで、１つの伝送線路で複数に分岐した結合通信を実現することができる。

（９）また、本発明は、上記（２）において、前記第１信号線路が、前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスを有する第１引き出し用伝送線路を介して前記第１半導体集積回路装置と接続し、前記第２信号線路が、前記結合系インピーダンスを有する第２引き出し用伝送線路を介して前記第２半導体集積回路装置と接続していることを特徴とする。

このように、引き出し用伝送線路を設けることによって、半導体集積回装置を信号線路から離した位置に配置することができ、設計自由度が増す。

（１０）また、本発明は、上記（９）において、前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする。

このように、プレーン、典型的にはグランドプレーンを設けた場合には、少なくとも第１信号線路及び第２信号線路に対向する部分を欠落部とすることによって、結合器の配線間に電気力線を集中させることができ、結合器の結合度を上げることができる。

（１１）また、本発明は、上記（９）において、前記第１信号線路の線幅が、前記第１引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、前記第２信号線路の線幅が、前記第２引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする。このような線幅の関係に設定することによって、結合器の結合度を大きくすることができる。

（１２）また、本発明は、上記（９）において、前記第１信号線路と前記第２信号線路が積層方向からみて互いに整列した状態において、前記第１引き出し用伝送線路と前記第２引き出し用伝送線路とが互いに異なった方向に延在していることを特徴とする。このように、引き出し用伝送線路を異なった方向に引き出すことによって、引き出し用伝送線路間の結合を弱くすると、引き出し用伝送線路の結合系インピーダンスは特性インピーダンスと等しくなるので、モジュール間の距離の変動の影響を受けずにインピーダンスを設計することができる。

（１３）また、本発明は、上記（９）において、前記第１引き出し用伝送線路と前記第２引き出し用伝送線路との対向間隔が、前記第１信号線路と前記第２信号線路との対向間隔より広いことを特徴とする。このような構成を採用することによって、引き出し用伝送線路間の結合を弱くすることができる。

（１４）また、本発明は、上記（９）において、前記第１絶縁性基板の前記第１引き出し用伝送線路を配置した面と反対の面であって、前記第２モジュールに対向する面に、前記第１引き出し用伝送線路をシールドする第１補助電磁シールド層を有することを特徴とする。このような構成を採用することによって、引き出し用伝送線路間の結合を弱くすることができる。

（１５）また、本発明は、上記（９）において、前記第１信号線路と前記第１引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、前記第２信号線路と前記第２引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなることを特徴とする。このような構成により、インピーダンスの急激な変化がなくなるので、インピーダンスをほぼ均一にすることができ、それによって、反射が低減できるので、より広帯域な結合器を実現することができる。

（１６）また、本発明は、上記（９）において、前記第１信号線路の前記第１引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第１インピーダンス調整用伝送線路を有し、前記第１インピーダンス調整用伝送線路に、第１インピーダンス整合回路が接続され、前記第２信号線路の前記第２引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第２インピーダンス調整用伝送線路を有し、前記第２インピーダンス調整用伝送線路に、第２インピーダンス整合回路が接続されていることを特徴とする。

このように、インピーダンス調整用伝送線路とインピーダンス整合回路を設けることによって、結合線路のインピーダンスの製造ばらつきがあっても或いは線路間距離の変動があってもインピーダンス整合を精度良く取ることができ、それによって、信号の反射を防ぎ高速通信が可能になる。

（１７）また、本発明は、上記（１６）において、前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする。

（１８）また、本発明は、上記（１６）において、前記第１信号線路の線幅が、前記第１引き出し用伝送線路の線幅及び前記第１インピーダンス調整用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、前記第２信号線路の線幅が、前記第２引き出し用伝送線路の線幅及び前記第２インピーダンス調整用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする。このような線幅の関係に設定することによって、結合器の結合度を大きくすることができる。

（１９）また、本発明は、上記（９）において、前記第１信号線路の前記第１引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第３引き出し用伝送線路を有し、前記第３引き出し用伝送線路に、送受信回路を備えた半導体集積回路装置が接続されており、前記第２信号線路の前記第２引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第４引き出し用伝送線路を有し、前記第４引き出し用伝送線路に、送受信回路を備えた半導体集積回路装置が接続されていることを特徴とする。このような構成を採用することにより、一つの結合器で同時通信可能な２つのチャネルが設置できるので、データ通信速度を２倍にすることができる。

（２０）また、本発明は、上記（２）において、前記第１帰還信号線路が、前記第１信号線路と差動線路を構成し、前記第２帰還信号線路が、前記第２信号線路と差動線路を構成することを特徴とする。

このように、差動信号線路とすることにより、シングルエンドに比べて同相ノイズに対する耐性が高く、また、インピーダンスの制御がしやすく、コプレーナ構造の帰還経路を必ずしも必要としないので、設計が容易になる。

（２１）また、本発明は、上記（２０）において、前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に第１電磁シールド層を有し、前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に第２電磁シールド層を有することを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、ノイズ耐性をより高めることができる。

（２２）また、本発明は、上記（２０）において、前記第１信号線路と前記第２信号線路との間隔或いは前記第１信号線路と前記第２信号線路との重なりの幅のいずれかが信号の伝搬方向で異なることにより前記第１信号線路と前記第２信号線路との結合状態が前記信号の伝搬方向で異なることを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、信号線路の結合係数の周波数特性を平坦にし、広帯域な結合器を実現することができる。

（２３）また、本発明は、上記（２０）において、前記第１モジュール或いは第２モジュールの一方が、前記第１信号線路或いは第２信号線路に対して、ダミー結合器を挟んで、第３信号線路及び前記第３信号線路と差動線路を構成する帰還経路を提供する第３帰還信号線路とを有し、前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とを終端する第３終端部材と、前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とに接続された送受信回路を備えた第３半導体集積回路装置とを有することを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、１つの伝送線路で複数に分岐した結合通信を実現することができる。

（２４）また、本発明は、上記（２０）において、前記第１信号線路と前記第１帰還信号線路がそれぞれ前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合インピーダンスを有し且つ前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有し、前記第２信号線路と前記第２帰還信号線路がそれぞれ前記結合系インピーダンスを有し且つ前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有することを特徴とする。このように、引き出し用伝送線路を設けることによって、半導体集積回装置を信号線路から離した位置に配置することができ、差動による設計自由度に加えてさらに設計自由度が増す。

（２５）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする。

（２６）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、前記第２信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする。このような線幅の関係に設定することによって、結合器の結合度を大きくすることができる。

（２７）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１信号線路と前記第１帰還信号線との間隔が前記引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しく、前記第２信号線路と前記第２帰還信号線との間隔が前記引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しいことを特徴とする。このような間隔の関係に設定することにより、結合器の間隔が十分広くなり、結合器部分の特性インピーダンスは結合相手からの影響のみで決まるので、設計が容易になる。

（２８）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１信号線路と前記第１帰還信号線との間隔が、前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅より大きいか或いは等しく、前記第２信号線路と前記第２帰還信号線との間隔が、前記第２信号線路及び前記第２帰還信号線の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする。

このような線幅と間隔の関係に設定することによって、差動結合が疎になるので、設計が容易になる。特に、間隔が線幅より２倍以上になれば、結合が十分疎になるので望ましい。但し、３倍以上離すとインピーダンスに影響がなくなる。

（２９）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１信号線路と前記第２信号線路が積層方向からみて互いに整列した状態において、前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路と、前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路とが互いに異なった方向に延在していることを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、モジュール間の距離の変動の影響を受けずにインピーダンスを設計することができる。

（３０）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路と前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との対向間隔が、前記第１信号線路と前記第２信号線路との対向間隔より広いことを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、引き出し用伝送線路間の結合を弱くすることができる。

（３１）また、本発明は、上記（２４）において、少なくとも前記第１絶縁性基板の前記第１引き出し用伝送線路を配置した面と反対の面であって、前記第２モジュールに対向する面に、前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路をシールドする第１補助電磁シールド層を有することを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、引き出し用伝送線路間の結合を弱くすることができる。

（３２）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、前記第１帰還信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、前記第２信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、前記第２帰還信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなることを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、インピーダンスをほぼ均一にすることができ、それによって、反射が低減できるので、より広帯域な結合器を実現することができる。

（３３）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１信号線路の前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第１インピーダンス調整用伝送線路を有し、前記第１インピーダンス調整用伝送線路に、第１インピーダンス整合回路が接続され、前記第２信号線路の前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第２インピーダンス調整用伝送線路を有し、前記第２インピーダンス調整用伝送線路に、第２インピーダンス整合回路が接続されていることを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えて、信号の反射を防ぎ高速通信が可能になる。

（３４）また、本発明は、上記（２４）において、前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線路の前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側のそれぞれの端に送受信回路を備えた半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有するとともに、前記第２信号線路及び前記第２帰還信号線路の前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側のそれぞれの端に送受信回路を備えた半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有し、前記各引出し用伝送線路のインピーダンスは前記Ｚ₀₁及びＺ₀₂とは異なる前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスであることを特徴とする。この場合も、差動による設計自由度に加えてさらに設計自由度が増す。

（３５）また、本発明は、上記（３４）において、前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする。

（３６）また、本発明は、上記（３４）において、前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記各引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、前記第２信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記各引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする。このような線幅の関係に設定することによって、結合器の結合度を大きくすることができる。

（３７）また、本発明は、上記（３４）において、前記第１信号線路と前記第１帰還信号線との間隔が前記各引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しく、前記第２信号線路と前記第２帰還信号線との間隔が前記各引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しいことを特徴とする。このような間隔の関係に設定することにより、結合器の間隔が十分広くなり、結合器部分の特性インピーダンスは結合相手からの影響のみで決まるので、設計が容易になる。

開示のモジュール間通信装置によれば、結合系インピーダンスとして整合を取ることで、反射をより少なくして、通信チャネルを誘導結合よりも高速（広帯域）にすることが可能になる。

本発明の実施の形態のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。本発明の実施例１のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。本発明の実施例１のモジュール間通信装置の断面図である。本発明の実施例１の結合器の周波数特性の説明図である。本発明の実施例１における結合器のサイズと結合器の特性の関係の説明図である。本発明の実施例１についての電磁界解析シミュレーション結果の説明図である。本発明の実施例２のモジュール間通信装置の概念的断面図である。本発明の実施例３のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例４のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例５のモジュール間通信装置の構成説明図である。実施例５の構成についての電磁界シミュレーションによる周波数特性の説明図である。本発明の実施例６のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例７のモジュール間通信装置の概念的投影平面図である。本発明の実施例８のモジュール間通信装置の説明図である。本発明の実施例９のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。本発明の実施例１０のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例１１のモジュール間通信装置の概念的投影平面図である。本発明の実施例１２のモジュール間通信装置の概念的断面図である。本発明の実施例１３のモジュール間通信装置の概念的断面図である。本発明の実施例１４のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例１５のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例１６のモジュール単体の概念的平面図である。本発明の実施例１６の終端インピーダンス制御回路の一例の説明図である。本発明の実施例１７のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。本発明の実施例１８のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例１９のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。本発明の実施例１９のモジュール間通信装置の特性説明図である。本発明の実施例１９のモジュール間通信装置の他の特性説明図である。本発明の実施例１９のモジュール間通信装置を構成する送受信回路の構成説明図である。本発明の実施例１９のモジュール間通信装置を構成する送受信回路の動作波形の一例の説明図である。本発明の実施例１９における周波数特性の実測結果の説明図である。擬似ランダムデータを用いてデータ通信を行ったときの、ビット誤り率（ＢＥＲ）とデータ転送速度の関係の実測データの説明図である。本発明の実施例２０のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。本発明の実施例２１のモジュール間通信装置の構成説明図である。本発明の実施例２２のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。本発明の実施例２３のモジュール間通信装置の構成説明図である。インピーダンスの線幅依存性及び間隔依存性の説明図である。結合器と引き出し用の伝送線路の接続部分のパターンの説明図である。従来のコイルを用いたモジュール間データ通信の構成説明図である。

ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態のモジュール間通信装置を説明する。図１は、本発明の実施の形態のモジュール間通信装置の概念的斜視図であり、２つのモジュール１₁，１₂が、互いに近接配置されて伝送線路間の容量結合及び誘導結合によって、無線でデータ通信を行う。

各モジュール１₁，１₂は、それぞれ、絶縁性基板２₁，２₂上に設けられた信号波長の１/１０以上の長さを有し、特性インピーダンスがＺ₀のインピーダンスを有する結合器となる信号線路３₁，３₂と信号線路３₁，３₂の帰還経路を提供する帰還信号線路４₁，４₂とを有する。各信号線路３₁，３₂と帰還信号線路４₁，４₂とは終端部材５₁，５₂で接続されるとともに、各信号線路３₁，３₂と帰還信号線路４₁，４₂との間には送受信回路を備えた半導体集積回路装置６₁，６₂が接続されている。

この時、各信号線路３₁，３₂同士及び各帰還信号線路４₁，４₂同士は、積層方向から見て少なくともその一部が投影的に重なり、各信号線路３₁，３₂同士の間及び帰還信号線路４₁，４₂同士の間に容量結合および誘導結合による信号結合及び帰還信号結合が生じるように近接して積層する。

ここでは、帰還信号結合が信号結合と同じもしくはそれよりも強くなるように設定する。それによって、結合伝送線路の偶モードインピーダンスおよび奇モードインピーダンスが明確に規定されるので、実際の使用条件下ではこれらのインピーダンスが大きく変動することはなく、終端処理が容易になる。

また、終端部材５₁，５₂のインピーダンスは、単体における伝送線路の特性インピーダンスＺ₀ではなく、モジュール１₁とモジュール１₂との結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスＺ_0-coupledとする。終端部材５₁，５₂としては、抵抗或いはトランジスタを用いる。

絶縁性基板２₁，２₂として、絶縁性であれば何でも良く、柔らかくて基板の厚さが７５μｍ程度に薄く、メモリカードのような小さな装置に実装しやすいＦＰＣが好適であるが、ＰＣＢでも半導体基板でもパッケージ内の基板でも良い。

ＦＰＣの場合は、基板の両面に形成された厚さが３０μｍ程度の銅箔と基板を貫通して配線できるビアを印刷加工して伝送線路を形成することでき、伝送線路の特性インピーダンスは５０Ωが一般的であるが、結合系インピーダンスの値にする。

メモリカードとＰＣの間のデータ通信などの応用を想定した場合の通信距離は１ｍｍ前後である。また、図１は２つのモジュール１₁，１₂が近接する場合を図示しているが、モジュールの数は３つ以上でも構わない。また、モジュール１₁，１₂を近接して積層する場合には、同じ向きのまま積層しても良いし、同じ面が対向するように反転させて積層しても良い。なお、３つ以上のモジュールを積層する場合には、同じ向きのまま積層する。

また、帰還信号線路４₁，４₂は信号線路３₁，３₂に対してコプレーナ構造になるようにしても良いし、或いは、信号線路３₁，３₂とともに差動線路を構成するようにしても良い。差動信号線路の場合には、シングルエンドに比べて同相ノイズに対する耐性が高く、また、インピーダンスの制御がしやすく、コプレーナ構造の帰還経路を必ずしも必要としないので、設計が容易になる。

また、信号線路３₁，３₂の結合状態は、信号線路３₁，３₂同士の間隔或いは信号線路３₁，３₂同士の重なりの幅のいずれかを信号の伝搬方向で異ならせて、多節結合器としても良く、信号線路３₁，３₂の結合係数の周波数特性を平坦にし、広帯域な結合器を実現することができる。

また、信号線路３₁，３₂と半導体集積回路装置６₁，６₂との接続は、直接接続しても良いし、或いは、信号線路３₁，３₂より幅の狭い引き出し用の伝送線路を用いて接続しても良い。引き出し用の伝送線路同士の結合は弱い方が望ましいので、互いの対向間隔を信号線路３₁，３₂の対向間隔より広くしたり、或いは、投影的な重なりを少なくすることが望ましく、それによって、伝送線路の結合系インピーダンスは単体の特性インピーダンスＺ₀にほぼ等しくなるので、設計が容易になる。

このように、本発明の実施の形態によれば、通信チャネルの帯域を従来の誘導結合よりも広帯域（１０Ｇｂ／ｓ以上）にできるので、通信の高速化ができる。また、本発明を用いれば、通信チャネルのインピーダンスを通信帯域の範囲でほとんど変化せず長さに対しても均一になるように構成できるので、送受信回路との接続点でインピーダンス整合を取ったり、整合が取れた抵抗で終端することができて、通信チャネルから離れたところに送受信器を備えた集積回路を配置でき、設計の自由度が増す。また、より多くのチャネルを配置して接続することができるので、通信の高速化ができる。

本発明の他の適用分野としては、回路基板が上下に並んで複数配置されたときに、従来のコネクタやバックプレーンによる配線接続を用いずに無線でデータ通信するのに利用できる。或いは、装置内で回転するモジュールとその周辺で固定されたモジュールの間の無線データ通信に利用できる。

以上を前提として、次に、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１のモジュール間通信装置を説明する。図２は本発明の実施例１のモジュール間通信装置の概念的斜視図であり、図３はその断面図である。伝送線路結合器は、長さがＬ（典型的には５ｍｍ）で幅がＷ（典型的には２ｍｍ）の長方形をした信号線路１２₁，１２₂で構成される。周辺にコプレーナ伝送路で信号の帰還経路（リターンパス）１３₁，１３₂が設置されている。これらの信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路１３₁，１３₂は、ＦＰＣの基板１１₁，１１₂の表面に形成された厚さが３０μｍ程度の銅箔を加工して形成する。

伝送線路のインピーダンス（電圧と電流の比）は線路の場所に依らず、対象とする信号帯域内で周波数にほとんど依存せず、一定値である。伝送線路の「特性」を表現する特性インピーダンスＺ₀の値は、信号線路１２₁，１２₂と帰還経路１３₁，１３₂のレイアウトで決まり、基板１１₁，１１₂の誘電率や透磁率で決まる。

しかし、２つのモジュール１０₁，１０₂が近接すると、信号線路１２₁，１２₂のインピーダンスは近接効果により他方の信号線路１２₂，１２₁の影響を受け、Ｚ₀と異なる値になる。２つのモジュール１０₁，１０₂が近づくほど近接効果が大きくなり、信号線路１２₁，１２₂のインピーダンスはより小さくなる。

結合状態にある信号線路１２₁，１２₂のインピーダンスを本明細書では結合系インピーダンスと呼びＺ_0-coupledで表す。従来は特性インピーダンスＺ₀を制御したが、本発明では結合系インピーダンスＺ_0-coupledを制御する点が本質的に異なる。

デジタル信号を信号処理して送受信する送受信器を備えた半導体集積回路装置１５₁，１５₂を信号線路１２₁，１２₂の近く、例えば、１０Ｇｂ／ｓでデジタル信号を伝送する場合は０．４ｍｍ以下の距離に設置して配線接続する。送受信器の出力或いは入力インピーダンスは、結合系インピーダンスＺ_0-coupledに等しい抵抗（半導体集積回路装置１５₁，１５₂内に設置され、図には表示されていない）を用いて、信号線路１２₁，１２₂との間でインピーダンス整合されている。また、信号線路１２₁，１２₂の他端と帰還経路１３₁，１３₂の間は、結合系インピーダンスＺ_0-coupledに等しい抵抗１４₁，１４₂を用いて終端されてインピーダンス整合されている。

インピーダンスの制御は、抵抗の代わりにトランジスタのトランスコンダクタンスｇ_mを調整することでも実現できる。トランスコンダクタンスｇｍは、トランジスタのゲート・ソース間の電圧やドレインに流れる電流やトランジスタのチャネル形状に応じて変えることができる。（以降、抵抗で説明や図示されている場合は、トランジスタのトランスコンダクタンスを用いる場合も含む。）

伝送線路結合の結果、一方の信号線路１２₁，１２₂に信号に応じた電流が流れると、他方の信号線路１２₂，１２₁にそれと同一方向および逆方向の電流が流れて信号を伝送する。

２つのモジュール１０₁，１０₂は、両方とも固定設置されていて常に通信できる場合と、モジュールが移動して距離が近づいたときに通信できる場合がある。前者の例としては、パッケージ間通信やボード間通信がある。後者の例としては、非接触メモリカードや、パッケージ越しのプローブ装置や、回転部とのデータ通信の場合などがある。モジュールはプラスチックなどで封印され、２つのモジュールの間に接着用樹脂や空間が入ることがある。

信号線路１２₁，１２₂が設置される面は、ＦＰＣの基板１１₁，１１₂の対向面でもその反対面でも良い。なお、図２は、反対面に設置する場合を示しており、図３は対向面に設置する場合を示している。いずれにせよ、結合する伝送線路結合器間には誘電体（典型的な比誘電率は３乃至５）と空間（比誘電率は１）がある。

図４は、本発明の実施例１の結合器の周波数特性の説明図であり、図４（ａ）に示すように、一方の信号線路１２₁の両端子を端子１と端子２、他方の信号線路１２₂の両端子を端子１と同じ側の端子を端子３、反対側を端子４と呼ぶ。端子２と端子４が終端され、端子１から信号が入力して、端子３から信号が出力する場合を考える。

伝送線路結合で信号が伝送される通信チャネルの周波数特性Ｓ₃₁の典型例を図４（ｂ）に示す。結合強度が最大から３ｄＢ下がった周波数をｆ_Lとｆ_Hで表すと、ｆ_Lとｆ_Hとの中心周波数ｆ₀は、λを信号の波長、ｖを信号の速度とすると、下記の式（１）で表わされる。

比誘電率が４の誘電体の中で１０ＧＨｚの信号の波長は約１４ｍｍであるので、λ／４は約３．７ｍｍである。周波数と波長は逆比例するので、λ／４が５ｍｍになるのは周波数が約７ＧＨｚのときである。伝送線路結合においては伝送線路結合器の長さＬを１／４波長（λ／４）に設計するので、Ｌ＝５ｍｍにするとｆ₀＝７ＧＨｚになり、Ｌ＝７ｍｍにするとｆ₀＝５ＧＨｚになる。

また、結合強度が最大から３ｄＢ下がった周波数ｆ_Hからｆ_Lの間の周波数領域は結合強度が周波数にほとんど依存せず、信号波形を変形させることなく伝送できるので、この領域を信号帯域と考える。ｆ_Lはおよそ０．５×ｆ₀であり、ｆ_Hはおよそ１４×ｆ₀なので、信号帯域のｆ_H−ｆ_Lはおよそｆ₀になる。通信速度は信号帯域に比例するので、伝送線路長（Ｌ）を小さくするほど、広帯域になり、高速通信が可能になる。このように信号帯域の要求から、伝送線路結合器の長さＬを決める。

また、結合強度が十分大きくないと、信号ノイズ比を大きく取れないので、信頼性の高い通信ができない。電圧信号減衰の絶対値Ｃ（デシベル値）は、下記の式（２）で与えられる。

ここでＺ_0eは伝送線路対の偶モードでの特性インピーダンス、Ｚ_0oは伝送線路対の奇モードでの特性インピーダンスである。

２つの信号線路１２₁，１２₂が結合しているとき、両伝送線路を流れる信号は、同じ向きの信号（例えば両方ともローからハイに変化する）と逆向きの信号（一方がローからハイに変化するとき他方はハイからローに変化する）の合成で表現できる。つまり、偶モードで伝播する信号成分をＶ_even、奇モードで伝播する信号成分をＶ_odd とすると、線路１と線路２の信号Ｖ₁とＶ₂は、Ｖ_odd＝Ｖ₁−Ｖ₂、Ｖ_even＝０．５（Ｖ₁＋Ｖ₂)から、Ｖ₁＝Ｖ_even＋０．５Ｖ_odd、Ｖ₂＝Ｖ_even−０．５Ｖ_oddと表すことができる。

同相信号に対する伝送線路対の結合系インピーダンスを偶モードインピーダンス（Ｚ_0e）と呼び、逆相信号に対する伝送線路の結合系インピーダンスを奇モードインピーダンス（Ｚ_0o）と呼ぶ。偶モードでは信号が同相で変化するので、信号が逆相で変化する奇モードに比べて、線路間のキャパシタンスが実効的に減少する。

インピーダンスはキャパシタンスに逆比例するので、偶モードインピーダンス（Ｚ_0e）は奇モードインピーダンス（Ｚ_0o）よりも大きくなる。（Ｚ_0e−Ｚ_0o）／（Ｚ_0e＋Ｚ_0o）は１以下の値であるので、この差が大きいほどＣの値は小さくなり結合強度が強くなる。また、結合系インピーダンスＺ_0-coupledはＺ_0eとＺ_0oから、下記の式（３）のように決まる。

信号線路１２₁，１２₂の終端を結合系インピーダンスＺ_0-coupledと等しい抵抗で終端するか、或いは、結合系インピーダンスＺ_0-coupledと等しい特性インピーダンスＺ₀を持つ伝送線路と接続することで整合を取り信号の反射を抑制しながら、かつ、結合強度が大きくなるように結合器の寸法を設計する。

図５にこれらの関係を電磁界解析シミュレータで調べた結果を示す。図５（ａ）は、信号線路の幅Ｗ、間隔ｄ及び位置ずれｓの説明図であり、図５（ｂ）は、Ｚ_0oとＺ_0eの線幅Ｗ及び位置ずれＳ依存性の説明図であり、図５（ｃ）は、電圧信号減衰Ｃと線幅Ｗの相関関係の位置ずれＳ依存性の説明図である。配線幅Ｗによって結合器の周波数特性は変化し、Ｗが大きいほど結合が強い。また、伝送線路の位置がずれるほど結合は弱くなるが、伝送線路の幅の半分程度ずれても（例えば、Ｗ＝３ｍｍでｓ＝１．５ｍｍ）、結合強度は３ｄＢ低くなる（つまり半分になる）程度である。

ここで、偶モードおよび奇モードのインピーダンスＺ_0o，Ｚ_0eは、それぞれ信号線路１２₁と帰還経路１３₁の間の容量とインダクタンス、信号線路１２₂と帰還経路１３₂の間の容量とインダクタンス、および信号線路１２₁と信号線路１２₂の間の容量とインダクタンスできまる。このとき帰還経路１３₁と帰還経路１３₂の間の結合が弱いと、信号基準電位が定まらず結合伝送線路の偶モードインピーダンスおよび奇モードインピーダンスが明確に規定されない。その結果、実際の使用条件下ではこれらのインピーダンスが大きく変動することになり終端処理が困難となる。

この問題を回避するために、帰還経路１３₁と帰還経路１３₂の間も、信号線路１２₁，１２₂間と同等かもしくはそれ以上の結合が必要となる。

本発明の実施例１によれば、結合系インピーダンスＺ_0-coupledを基にしてインピーダンス整合しているので、信号の反射が少なくなり高速通信が可能になると共に、図６に示したように、コイルを用いた誘導結合のみの場合よりも広帯域な無線通信路を実現できる。

次に、図７を参照して、本発明の実施例２のモジュール間通信装置を説明する。図７は本発明の実施例２のモジュール間通信装置の概念的断面図であり、基板１１₁，１１₂上に凸状部材１６₁，１６₂を設けて、その上に跨るように信号線路１２₁，１２₂を設けたものであり、その他の構成は上記の実施例１と同様である。この場合の凸状部材１６₁，１６₂は、例えば、紫外線硬化型樹脂で形成する。

結合器を構成する信号線路１２₁，１２₂は湾曲しているので、信号線路１２₁，１２₂同士の間隔が徐々に変化し、結合器の中央で最も近くなり、線路間の結合容量が大きくなる。その結果、遇モードインピーダンスＺ_0oと奇モードインピーダンスＺ_0eの差が大きくなり、結合強度が大きくなる。

結合強度が強くなる結果、受信側の信号強度を大きくすることができる。また、結合強度が場所により異なり、下記式（４）のようにそれらの重ね合わせが結合伝送線路全体の結合係数Ｃ_total（ｆ）となる。

このように、位置の関数であるＣ（ｘ）を、Ｃ_total（ｆ）が平坦となるように調整することで、結合伝送線路の帯域を増やすことが出来る。なお、ＦＰＣのように基板１１₁，１１₂が柔らかな場合は、基板１１₁，１１₂そのものをお椀形に成型しても良い。

このように、本発明の実施例２においては、通信距離の短縮により伝送線路間の結合係数を大きくすることができ、受信機側のＳ／Ｎ比を高くすることができる。特に、連続的に変化する結合係数の強度を調整することで、伝送線路の結合係数の周波数特性を平坦にすることができ、周波数帯域を広げることができる。また、結合伝送線路のインピーダンスが不連続に変化することを防ぐことができ、終端処理が容易となる。これらの結果、信号伝送の信頼性を向上させることができる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図８を参照して、本発明の実施例３のモジュール間通信装置を説明する。図８（ａ）は、モジュール単体の概念的平面図であり、図８（ｂ）は、本発明の実施例３のモジュール間通信装置の概念的断面図である。本発明の実施例３においては、結合器の信号伝送方向となる信号線路１２₁，１２₂に対して左右両側に結合器に対して線対称となるように帰還経路１３₁，１３₂を形成する。

本発明の実施例３においては、帰還経路が信号線路１２₁，１２₂の両側に対称にしているので、信号線路１２₁，１２₂の一端Ａから他端Ｂに向かって流れた電流が、信号線路１２₁，１２₂の両横の帰還経路を通って他端Ｂから一端Ａの方向に戻るので、同一形状の２つのコイルが横に並んでそこに電流が逆方向に流れている状態と同じになる。

そのとき、この２つのコイルに同じ大きさの磁界がノイズとして貫通すると、その影響で２つのコイルに出現するノイズ信号は逆向きになり、相殺される。したがって、同相ノイズ除去比が高まり、ノイズ耐性が高まる。

次に、図９を参照して、本発明の実施例４のモジュール間通信装置を説明する。図９（ａ）は、モジュール単体の概念的平面図であり、図９（ｂ）は、本発明の実施例４のモジュール間通信装置の概念的断面図である。本発明の実施例４は、上述の実施例３のモジュールに対して、基板１１₁，１１₂の裏面に結合器を内包するように遮断層１７₁,１７₂を設けたものである。この遮断層１７₁，１７₂はＦＰＣの基板１１₁，１１₂の他方の面に形成されている銅箔により形成する。なお、図では結合器と半導体集積回路装置１５₁，１５₂が同じ平面上に配置されているが、半導体集積回路装置１５₁，１５₂はビアを用いて反対側に配置しても構わない。

このように、本発明の実施例４においては、遮断層１７₁，１７₂を設けているので遮断層１７₁，１７₂によって外部からの電磁界ノイズが結合器に侵入するのを低減する。その結果、ノイズ耐性が高まる。また逆に、結合器を用いた無線通信の影響が外部に電磁気的雑音として放射される（つまり電磁妨害）を遮断層によって低減する。その結果、電磁環境適合性が高まる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図１０及び図１１参照して、本発明の実施例５のモジュール間通信装置を説明する。図１０（ａ）は、本発明の実施例５のモジュール間通信装置の結合器の概念的斜視図であり、図１０（ｂ）は概念的平面図であり、図１０（ｃ）は、結合部の説明図である。

伝送線路結合器の配線幅を変えるとことで結合器の周波数特性が変わる。そこで、信号線路１２₁，１２₂の配線幅を一様にせずに変化させることで更に広帯域な結合器を実現できる。即ち、異なる幅の結合器を複数接続して多節にすれば良い。しかし、配線幅を変えると配線のインピーダンスを一定値に制御することが困難になり、信号の多重反射を生じる。そこで、本発明の実施例５においては、線幅を一定にしてインピーダンスを一定に制御しつつ、信号線路１２₁，１２₂が重なって結合する箇所が多節になってそれぞれの線幅が異なるように伝送線路結合器を屈曲した。

図１１は、実施例５の構成についての電磁界シミュレーショによる周波数特性の説明図であり、信号帯域１２．６ＧＨｚ、結合強度Ｓ₃₁−１４．５ｄＢが実現できる。このように、多節の構造にした場合、重複部分が大きな場所ほど線路間の結合容量が大きくなる。その結果遇モードと奇モードインピーダンスＺ_0o，Ｚ_0eの差が大きくなり、結合強度Ｃが大きくなる。

ｎ番目の節の結合強度をＣ_nとすると、その節で結合し受信端に伝わる信号の強度は、位相の変化も考慮して、下記の式（５）となる。

但し、各節の長さをＬ, 信号の速度および周波数をそれぞれｖ，ｆとして、θ＝２Ｌｆ／ｖとする。

全体の結合係数Ｃ_totalは各節から受信端に伝わる信号の重ね合わせとなるため、下記の式（６）で表わされる。

そこで、各節の結合強度をＣｎを、Ｃ_total（ｆ）が平坦となるように調整することで、結合伝送線路の帯域を増やすことが出来る。信号反射を防ぐために、曲面で伝送線路を構成した場合も同様な考えで、結合係数の周波数特性を平坦にし、広帯域な結合器を実現することができる。

このように、本発明の実施例５においては、信号線路１２₁，１２₂を多節にしているので、単節の結合器よりも広帯域な結合通信路を実現できる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図１２を参照して、本発明の実施例６のモジュール間通信装置を説明する。図１２（ａ）は、本発明の実施例６のモジュール間通信装置の一方の信号線路の概念的平面図であり、図１２（ｂ）は他方の信号線路の概念的平面図であり、図１２（ｃ）は、結合部の説明図である。

図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施例６においては、別の多節結合器の実現方法として、信号線路１２₁，１２₂を曲線的に曲げて節の数を非常に多くしたものである。

このように、本発明の実施例６においては、結合箇所が連続的に少しずつ変化するので、インピーダンスの急激な変化が少なく、更に広帯域化ができる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図１３を参照して、本発明の実施例７のモジュール間通信装置を説明する。図１３は、本発明の実施例７のモジュール間通信装置の概念的投影平面図である。図１３に示すように、信号線路１２₁，１２₂が互いに交差し、交差部分に結合器を構成する。

一定の幅でインピーダンスも均一な信号線路１２₁，１２₂を斜めに交差すると、交差部分の幅が交差部の中央で広くなり両側で狭くなるので、上述の実施例５と同様に広帯域になる。更に、信号線路１２₁，１２₂の相対位置が平面のいかなる方向にずれたとしても、交差部分の形状は一定となるため、モジュールの位置ずれによらず結合特性が一定になる効果もある。

このように、本発明の実施例７においては、信号線路１２₁，１２₂を斜めに交差させて配置しているので、広帯域な無線通信路を実現できる。また、モジュール１０₁，１０₂の相対位置がずれても通信路の特性が変化しない特長がある。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図１４を参照して、本発明の実施例８のモジュール間通信装置を説明する。図１４は、本発明の実施例８のモジュール間通信装置の説明図であり、２つのモジュールを平面図として示している。図に示すように、一方のモジュール１０₁に設けた１本の信号線１２₁と他方のモジュール１０₂に設けた複数の信号線路１２₂，１２₃を結合させたものである。

モジュール１０₁の半導体集積回路装置１５₁から送信された信号が、モジュール１０₂の半導体集積回路装置１５₂および半導体集積回路装置１５₃に同時に伝送できる。この場合、結合に用いられないところに半導体集積回路装置に接続されない結合器、即ち、ダミー結合器２０を設けることにより、信号線路１２₁のインピーダンスを一定にして、結合系インピーダンスＺ_0-coupledの制御を容易にすることができる。なお、図においては、他方のモジュール１０₂に２つの結合器を設けているが、３つ以上の結合器を設けても良い。

このように、本発明の実施例８においては、一方のモジュールに複数の結合器を設けているので、一つの伝送線路で複数に分岐した結合通信を実現でき、一つの半導体集積回路チップから複数の半導体集積回路チップにデータ通信できる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図１５を参照して、本発明の実施例９のモジュール間通信装置を説明する。図１５は、本発明の実施例９のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。信号線路１２₁，１２₂の結合系インピーダンスＺ_0-coupledと等しい特性インピーダンスＺ₀の伝送線路１８₁，１８₂で信号線路１２₁，１２₂と半導体集積回路装置１５₁，１５₂を接続している。信号線路１２₁，１２₂の結合部では強い結合を実現し、半導体集積回路装置１５₁，１５₂と信号線路１２₁，１２₂を接続する引出し線用の伝送線路１８₁，１８₂の部分では結合しないのが望ましい。

そのために、伝送線路１８₁，１８₂は結合部より細い線幅を使う。典型的には、信号線路１２₁，１２₂の線幅が２ｍｍであるのに対して、伝送線路１８₁，１８₂の線幅は０．３ｍｍである。伝送線路１８₁，１８₂と信号線路１２₁，１２₂の接合部では、インピーダンスの大きな不整合を生じないように、テーパ状にして線幅の違いを徐々に揃えるのが望ましい。また、信号線路１２₁，１２₂の結合系インピーダンスと伝送線路１８₁，１８₂の特性インピーダンスを揃えた結果、帰還経路１３₁，１３₂の形状も実施例１とは異なる。

両モジュール１０₁，１０₂の引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂間の結合が全くない場合は、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の結合系インピーダンスＺ_0-coupledは特性インピーダンスＺ₀に等しくなる。その場合、信号線路１２₁，１２₂の結合系インピーダンスＺ_0-coupledが例えば５０Ωとすると、信号線路１２₁，１２₂自体の特性インピーダンスＺ₀は５０Ωより高く、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の特性インピーダンスＺ₀は５０Ωに設計する。

或いは、両モジュール１０₁，１０₂の引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂間の結合が僅かあり、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の結合系インピーダンスＺ_0-coupledを５０Ωにするためには、その特性インピーダンスを５０Ωよりも少し高く、例えば、５５Ωに設計する。

上述の実施例１では、送受信器を備えた半導体集積回路装置１５₁，１５₂を信号線路１２₁，１２₂の直近（例えば０．４ｍｍ以内）に設置しなければならなかったが、本発明の実施例９においては、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂を設けているので、送受信器を備えた半導体集積回路装置１５₁，１５₂を信号線路１２₁，１２₂から離れたところにでも設置できるので、設計の自由度が増す。

また、半導体集積回路装置１５₁，１５₂と伝送線路１８₁，１８₂と信号線路１２₁，１２₂とが、その終端でインピーダンスが整合しているので信号の反射がおこらず、高い信頼性で高速通信できる。

次に、図１６を参照して、本発明の実施例１０のモジュール間通信装置を説明する。図１６（ａ）は、本発明の実施例１０のモジュール間通信装置の概念的断面図であり、図１６（ｂ）は概念的平面図であり、図１６（ｃ）は図１６（ｂ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図１６（ｄ）は図１６（ｂ）におけるＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。

この実施例１０においては、実施例９のコプレーナ構造の代わりにマイクロストリップ構造を採用したものであり、基板１１₁，１１₂の裏面にプレーン３１₁，３１₂を設け、ビア３２₁，３２₂及びランド３３₁，３３₂を介して抵抗１４₁，１４₂と接続している。

この場合、結合器を構成する信号線路１２₁，１２₂の部分において、プレーン３１₁，３１₂を排除することで、結合器の配線間に電気力線を集中させることができ、結合器の結合度を上げることができる。なお、このプレーン３１₁，３１₂は、一般的には接地されたグランドプレーンであるが、必ずしも接地している必要はない。

また、図１６（ｃ）及び図１６（ｄ）に示すように、信号線路１２₁，１２₂の幅Ｗ₁を伝送線路１８₁，１８₂の幅ｗ₁より細くしているので、後述する実施例２３で詳述するように、結合器の結合度を大きくすることができる。

次に、図１７を参照して、本発明の実施例１１のモジュール間通信装置を説明する。図１７は、本発明の実施例１１のモジュール間通信装置の概念的投影平面図である。図に示すように、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂がモジュール１０₁，１０₂間でほとんど結合しないように、モジュール１０₁とモジュール１０₂の引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の延在方向を互いに反対方向にした。

引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の結合がほとんどないので、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の結合系インピーダンスＺ_0-coupledは特性インピーダンスＺ₀に等しくなり、したがって、信号線路１２₁，１２₂の結合部の結合系インピーダンスＺ_0-coupledと等しくなるように引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の特性インピーダンスを設計すれば、信号の反射が起こらない。

このように、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の延在方向を互いに反対方向にして結合が起こらないようにしているので、モジュール１０₁，１０₂間の距離の変動の影響を受けずにインピーダンスを設計できるので確実に設計できる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図１８を参照して、本発明の実施例１２のモジュール間通信装置を説明する。図１８は、本発明の実施例１２のモジュール間通信装置の概念的断面図である。図に示すように、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂がモジュール１０₁，１０₂間でほとんど結合しないように、信号線路１２₁，１２₂をスルービア１９₁，１９₂を用いて基板１１₁，１１₂の引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂を設けた面と反対側の面に形成し、信号線路１２₁，１２₂同士が向かい合うようにモジュール１０₁とモジュール１０₂を配置することで、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂の距離を大きく離した。なお、帰還経路１３₁，１３₂も引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂と同じ面に設ける。

本発明の実施例１２においては、結合器となる信号線路１２₁，１２₂を設けた基板面には半導体集積回路装置１５₁，１５₂や抵抗１４₁，１４₂などの素子が存在しないので、信号線路１２₁，１２₂同士をより近くに配置して結合を強くし、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂同士をより遠くに配置して結合を弱くすることができる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図１９を参照して、本発明の実施例１３のモジュール間通信装置を説明する。図１９は、本発明の実施例１３のモジュール間通信装置の概念的断面図である。図に示すように、実施例１１とは異なり、両モジュール１０₁，１０₂の基板１１₁，１１₂が同じ向きに配置されている。この時、信号線路１２₁，１２₂の距離を短くして、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂間の距離を長くするために、下側のモジュール１０₂に立体構造２１を備えて、信号線路１２₂を持ち上げている。

本発明の実施例１３においては、基板１１₁，１１₂の向きを同じにした状態で、信号線路１２₁，１２₂同士をより近くに配置して結合を強くし、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂同士をより遠くに配置して結合を弱くすることができる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図２０を参照して、本発明の実施例１４のモジュール間通信装置を説明する。図２０（ａ）は、モジュール単体の概念的平面図であり、図２０（ｂ）は、本発明の実施例１４のモジュール間通信装置の概念的断面図である。本発明の実施例１４は、基板１１₁，１１₂を同じ向きに積層し、上部側に配置されるモジュール１０₁の基板１１₁の裏面の引き出し用の伝送線路１８₁を覆う位置に遮断層２２₁を設けたものである。

このように、本発明の実施例１４においては、遮断層２２₁を設けているので、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂同士の結合をなくすことができる。

本発明の実施例１４においては、遮断層２２₁を設けているので、基板１１₁,１０₂にビアや立体構造を必要とせずに、半導体集積回路装置１５₁，１５₂と伝送線路１８₁，１８₂と信号線路１２₁，１２₂とを、その終端でインピーダンスが整合することができ、したがって、信号の反射がおこらず、高い信頼性で高速通信できる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図２１を参照して、本発明の実施例１５のモジュール間通信装置を説明する。図２１は、モジュール単体の概念的平面図であり、図２１（ｂ）は、本発明の実施例１５のモジュール間通信装置の概念的断面図である。図に示すように、引き出し用の伝送線路１８₁，１８₂と信号線路１２₁，１２₂との接合部の側面を曲線にしたものである。

本発明の実施例１５においては、伝送線路１８₁，１８₂と信号線路１２₁，１２₂との接合部の側面を曲線にしているので、インピーダンスの急激な変化をなくし、インピーダンスを出来る限り均一にしている。その結果、インピーダンスがほぼ均一になるので信号の反射を低減でき広帯域な結合器を実現できる。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図２２及び図２３を参照して、本発明の実施例１６のモジュール間通信装置を説明する。図２２は、モジュール単体の概念的平面図である。図に示すように、信号線路１２₁（１２₂）他端にも伝送線路１８₃（１８₄）を設け、この伝送線路１８₃（１８₄）に終端インピーダンス整合回路２３₁（２３₂）を内蔵した半導体集積回路装置１５₁（１５₂）に接続したものである。
なお、半導体集積回路チップを結合器の直近に設置できれば伝送線路を介さずに直接配線で両者を接続しても良い。

インピーダンスの整合機能の全てもしくは一部が半導体集積回路装置１５₁（１５₂）の内部に搭載され、インピーダンスを調整できるようになっている。結合伝送路の線幅等パラメータの製造ばらつき、或いは、線路間距離の変動により、結合系インピーダンスＺ_0-coupledが変化した場合に、整合用インピーダンスの値が固定であると、インピーダンス不整合が生じ、結合係数が低下する。信号反射等をモニターするなどしてＺ_0-coupledの値を検出し、その変化に応じて終端インピーダンスを適応調整する。

図２３は、終端インピーダンス制御回路の一例の説明図であり、モジュール１０₂の半導体集積回路装置１５₁には、出力インピーダンスが可変の送信器が信号線路１２₂に接続されている。同一のレプリカ送信回路が搭載され、信号線路１２₂の他端に接続する可変終端抵抗と同一のレプリカ終端抵抗に接続される。例えば、伝送線路の結合係数が最大となる周波数に応じたパターン（００１１００１１・・等）を送信機から出力し、その際の送信機とレプリカ送信機の出力信号をモニターする。

結合伝送線路のインピーダンスと送信機および終端抵抗の値が同じとき、送信機の出力とレプリカ送信機の出力信号レベルが同じ値となる。この値を例えばピーク検出回路で検出して比較器で比較し両者が一致するように、Ｒ_tの値を変化させる。この際、伝送線路の他端の終端も同じ値に設定する。この時、インピーダンス整合が取れる前なので、低速通信モード等を用いて他端の可変終端抵抗の値を設定する。

両者が一致したＲ_tの値をレジスタ等に保持して、以降この設定値を使用する。通信時にもモニター回路を動作させて抵抗制御を行えば、通信距離が変動する等で、伝送線路のインピーダンスが変化した場合にも最適な終端抵抗値を保つことができる。

このように、本発明の実施例１５においては、終端インピーダンス調整回路２３₁，２３₂を設けているので、結合線路のインピーダンスが製造ばらつき、線路間距離の変動により変化しても、インピーダンス整合が取れるので、信号の反射を防ぎ高速通信ができる。なお、半導体集積回路装置１５₁，１５₂を信号線路１２₁，１２₂の直近に設置できれば伝送線路１８₁，１８₂を介さずに直接配線で両者を接続しても良い。なお、このような構成は、後述する帰還経路を信号線路と差動線路を構成するようにした場合にも、適用されるものである。

次に、図２４を参照して、本発明の実施例１７のモジュール間通信装置を説明する。図２４は、本発明の実施例１７のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。図に示すように、信号線路１２₁，１２₂の他端にも伝送線路１８₅，１８₆を設け、半導体集積回路装置１５₅，１５₆と接続し、各接続点で結合系インピーダンスとしてのインピーダンス整合を取る。

結合器の一方の端子１から端子２に電流を流すと、他方の結合器の端子４から端子３に流れる電流（逆方向電流）が端子３から端子４に流れる電流（順方向電流）に比べて十分に大きい場合に、例えば、１００倍大きい場合に、端子１から入力した信号を端子３から出力するのと同時に、端子２から入力した信号を端子４から出力することができるので、１つの結合器で２つの独立した通信路を形成できる。端子１から入力した信号を端子３から出力するのと同時に、端子４から入力した信号を端子２から出力することもできる。

Ｓ₃₁／ｓ₄₁を分離係数と呼ぶと、分離係数Ｓ₃₁／ｓ₄₁を十分に大きくできないとき、その原因は主に２つ考えられる。一つは、信号の反射である。インピーダンスの整合をより完璧に取れば、分離係数Ｓ₃₁／ｓ₄₁を高くできる。二つ目は、偶モードと奇モードでの信号伝播遅延の違いである。

例えば、マイクロストリップラインのように、比誘電体率の異なる材質を用いると、偶モードと奇モードにおいて電気力線の通る場所が異なることで、信号伝播遅延の差を生じ、結合器の遠方端でノイズが発生することが原因である。そこで、材料の誘電体率をできるだけ揃えれば、分離係数を高くすることができる。

本発明の実施例１７によれば、一つの結合器で同時通信可能な２つのチャネルが設置できるので、データ通信速度を２倍に高くできる。

次に、図２５を参照して、本発明の実施例１８のモジュール間通信装置を説明する。図２５（ａ）は、本発明の実施例１８のモジュール間通信装置の概念的断面図であり、図２５（ｂ）は概念的平面図であり、図２５（ｃ）は図２５（ｂ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図２５（ｄ）は図２５（ｂ）におけるＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。

この実施例１８においては、実施例１７のコプレーナ構造の代わりにマイクロストリップ構造を採用したものであり、基板１１₁，１１₂の裏面にプレーン３１₁，３１₂を設けている。

この場合も、結合器を構成する信号線路１２₁，１２₂の部分において、プレーン３１₁，３１₂を排除することで、結合器の配線間に電気力線を集中させることができ、結合器の結合度を上げることができる。なお、このプレーン３１₁，３１₂は、一般的には接地されたグランドプレーンであるが、必ずしも接地している必要はない。

また、図２５（ｃ）及び図２５（ｄ）に示すように、信号線路１２₁，１２₂の幅Ｗ₁を伝送線路１８₁，１８₂、１８₅，１８₆の幅ｗ₁より細くしているので、後述する実施例２３で詳述するように、結合器の結合度を大きくすることができる。

次に、図２６乃至図３２を参照して、本発明の実施例１９のモジュール間通信装置を説明する。図２６は、本発明の実施例１９のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。図に示すように、帰還経路２４₁，２４₂を信号線路１２₁，１２₂と同じ構成にして差動結合器としたものである。この場合も、帰還経路２４₁，２４₂と信号線路１２₁，１２₂とを結合系インピーダンスＺ_0-coupledに等しい特性インピーダンスＺ₀を有する抵抗１４₁，１４₂で終端する。

一本の線路の特性インピーダンスが例えば５０Ωならば、差動インピーダンスＺ_diffはおよそ１００Ωになる。正確には、２本の線路、即ち、帰還経路２４₁，２４₂と信号線路１２₁，１２₂が遠く、典型的には線路幅の３倍以上離れて結合しない場合は１００Ωになるが、２本の線路が近づいて近接効果が現れると１００Ωよりも少し小さく、典型的には１０％程度小さくなる。

長さ５ｍｍの２本の線路の幅Ｗと間隔Ｓをいろいろと変えた結合器の結合系インピーダンスＺ_0-coupled、結合係数Ｃ、帯域（３−ｄＢＢＷ）を電磁解析シミュレーションで求めた結果を下表に示す。通信距離は１ｍｍである。

幅が０．５ｍｍで間隔が１．５ｍｍから２．５ｍｍのときに結合係数Ｃが高くて、帯域（３−ｄＢＢＷ）も広い。但し、インピーダンスは１００Ω程度で、差動インピーダンスは２００Ω程度になる。このように、伝送線路結合器の寸法は、インピーダンスや結合係数や帯域などの設計目標値と、基板の材質などの物性値で決まる。

なお、終端抵抗は、例えば１．６ｍｍ×０．８ｍｍ程度の大きさの部品なので、伝送結合器の間隔が１．５ｍｍから２．５ｍｍのときは、伝送結合器の終端を緩やかに曲げて間隔を１．６ｍｍ程度にして終端抵抗と接続しやすくする。なお、急激に曲げるとインピーダンスが均一にならず望ましくない。

図２７及び図２８は、本発明の実施例１９のモジュール間通信装置の特性説明図である。図２７（ａ）は本発明の実施例１９のモジュール間通信装置の等価回路図であり、ここでは、結合器、即ち、帰還経路２４₁，２４₂と信号線路１２₁，１２₂の幅Ｗを０．５ｍｍ、間隔Ｓを１．５ｍｍ、距離ｄを１ｍｍとする。

図２７（ｂ）は、結合係数Ｓ₃₁の周波数特性の結合器長依存性の説明図であり、ここでは、結合器の長さＬをそれぞれ４ｍｍ、６ｍｍ、１０ｍｍにしたときの結合係数Ｓ₃₁を実測した結果を示す。図に示すように、Ｌを短くすると中心周波数がＬに逆比例して高くなり、中心周波数に比例して帯域が広くなる。

図２８（ａ）は、結合係数Ｓ₃₁の周波数特性の結合器の位置ずれ依存性の説明図であり、図に示すように、図２７（ａ）に示す方向にずれた場合も結合係数はほとんど変化しない。これらのことから、モジュールの相対位置が変わってもモジュール間で通信が可能なことが分かる。

図２８（ｂ）は、結合係数Ｓ₃₁の周波数特性の結合器の間隔ｄ依存性の説明図であり、結合器の幅Ｗを０．５ｍｍ、間隔Ｓを１．５ｍｍ、長さＬを６ｍｍにして、距離ｄをそれぞれ０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍにしたときの結合係数Ｓ₃₁を実測した結果を示す。図に示すように、モジュール間隔ｄが開いて通信距離が長くなると結合係数Ｓ₃₁は低くなるが、帯域はほとんど変わらない。従って、通信距離に応じて、受信器の入力段の増幅器のゲインを調整すれば、距離が変化しても同じ速度で通信できる。

図２９は、本発明の実施例１９のモジュール間通信装置を構成する送受信回路の構成説明図であり、図３０は動作波形の一例の説明図である。送信側のモジュールで送信デジタルデータに応じて出力バッファの出力電圧値を変化させると、差動結合器に流れる電流が変化し、受信モジュール側では送信モジュール側の電流の向きに対して逆向きに、送信側の信号波形を微分した信号が発生する。微分信号が発生する理由は、結合器の低域において、磁界結合と同様の周波数特性を有するからである。

受信器では、受信信号を広帯域低ノイズアンプで増幅した後にヒステリシス比較器を通して、元の信号を復元する。通信路で信号が微分されるときの送受信の方法としては、他にもいろいろ考えられる。例えば、受信器で積分回路を用いて積分しても良い。或いは、送信器と受信器で組み合わせて積分しても良い。積分演算は、アナログ回路で行ってもよいし、デジタル信号処理で行っても構わない。

図３１は、本発明の実施例１９における周波数特性の実測結果の説明図であり、シミュレーション結果にほぼ等しい周波数特性が得られた。

図３２は、擬似ランダムデータを用いてデータ通信を行ったときの、ビット誤り率（ＢＥＲ）とデータ転送速度の関係の実測データの説明図であり、実施例１９の構成により、高い信頼性で高速なデータ通信ができることが分かる。

このように、本発明の実施例１９においては、差動構成なのでシングルエンドに比べて同相ノイズに対する耐性が高い。また、結合系インピーダンスＺ_0-coupledの制御をしやすく、帰還経路が無くても良いので、設計が簡単である。なお、この実施例１７では差動線路の一方が信号経路で他方が帰還経路であるが、差動線路の他に帰還経路を設けても構わない。

次に、図３３を参照して、本発明の実施例２０のモジュール間通信装置を説明する。図３３は、本発明の実施例２０のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。この実施例１８においては、信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂のすべてに引き出し用の伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂を設けたものである。

この場合も、半導体集積回路装置１５₁，１５₂と伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂と信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂がそれぞれインピーダンス整合して接続され、信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の終端もインピーダンス整合されている。

モジュール１０₁とモジュール１０₂の伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂同士は結合しない方が望ましいので、例えば、伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂は信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂より細い線幅を用いたり、或いは、積層方向から見て投影的に同じ位置に配置されないように、それぞれの伝送線路を離してレイアウトするのが望ましい。

この図では差動伝送路が密に結合、典型的には伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂の間隔が幅の３倍以内に配置されて結合している。この場合、差動線路の他に別途、帰還経路を例えば伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂の隣に平行に設けたり、或いは、ＦＣＢの反対面に設けても良い。

本発明の実施例２０においては、引き出し用の伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂を設けているので、差動特性による効果に加えて、送受信器を備えた半導体集積回路装置１５₁，１５₂を信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂から離れたところにでも設置できるので、設計の自由度が増す。

次に、図３４を参照して、本発明の実施例２１のモジュール間通信装置を説明する。図３４（ａ）は、本発明の実施例２１のモジュール間通信装置の概念的断面図であり、図３４（ｂ）は概念的平面図であり、図３４（ｃ）は図３４（ｂ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図３４（ｄ）は図３４（ｂ）におけるＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。

この実施例２１においては、実施例２０にマイクロストリップ構造を採用したものであり、基板１１₁，１１₂の裏面にプレーン３１₁，３１₂を設け、ビア３２₁，３２₂及びランド３３₁，３３₂を介して抵抗１４₁，１４₂と接続している。

この場合、結合器を構成する信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の部分において、プレーン３１₁，３１₂を排除することで、結合器の配線間に電気力線を集中させることができ、結合器の結合度を上げることができる。なお、この場合も、プレーン３１₁，３１₂は、一般的には接地されたグランドプレーンであるが、必ずしも接地している必要はない。

また、図３４（ｃ）及び図３４（ｄ）に示すように、信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の幅Ｗ₁を伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂の幅ｗ₁より細くしているので、後述する実施例２３で詳述するように、結合器の結合度を大きくすることができる。また、信号線路１２₁，１２₂と帰還経路２４₁，２４₂の間隔Ｓ₁を伝送線路２５₁，２５₂と伝送線路２６₁，２６₂の間隔ｓ₁より広くしているので、この点でも結合器の結合度を大きくすることができる。

次に、図３５を参照して、本発明の実施例２２のモジュール間通信装置を説明する。図３５は、本発明の実施例２２のモジュール間通信装置の概念的斜視図である。この実施例２２においては、信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の他端にも引き出し用の伝送線路２５₃，２５₄，２６₃，２６₄を設け、この引き出し用の伝送線路２５₃，２５₄，２６₃，２６₄に半導体集積回路装置１５₅，１５₆を接続したものである。

本発明の実施例２２においては、差動特性による効果に加えて、一つの結合器で同時通信可能な２つのチャネルが設置できるので、データ通信速度を２倍に高くできる。

次に、図３６乃至図３８を参照して、本発明の実施例２３のモジュール間通信装置を説明する。図３６（ａ）は、本発明の実施例２３のモジュール間通信装置の概念的断面図であり、図３６（ｂ）は概念的平面図であり、図３６（ｃ）は図３６（ｂ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図であり、図３６（ｄ）は図３６（ｂ）におけるＢ−Ｂ′を結ぶ一点鎖線に沿った断面図である。

この実施例２３においては、実施例２２にマイクロストリップ構造を採用したものであり、基板１１₁，１１₂の裏面にプレーン３１₁，３１₂を設けるとともに、信号線路１２₁，１２₂と帰還経路２４₁，２４₂の間隔Ｓ₁を伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄と伝送線路２６₁，２６₂，２６₃，２６₄の間隔ｓ₁より広くしている

ここで、プレーン３１₁，３１₂を設ける意義を詳述する。差動型結合器に繋がる引き出し用の伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄，２６₁，２６₂，２６₃，２６₄には、信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の間隔が幅の３倍以上に配置されて疎に結合している場合と、間隔が幅の３倍以内に配置されて密に結合している場合がある。疎に結合している場合は、線路の差動モードの特性インピーダンスを規定するために、図に示すようにプレーン３１₁，３１₂上に配置される必要がある。

一方、密に結合している場合も、ノイズに対する耐性を上げるため、また同相モードの特性インピーダンスも規定するために、図に示すようにプレーン３１₁，３１₂上に配置されるのが望ましい。但し、結合器の部分においてはプレーン３１₁，３１₂を排除することで、結合器の配線間に電気力線を集中させることができ、結合器の結合度を上げることができる。

次に、伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄，２６₁，２６₂，２６₃，２６₄と、信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の間隔及び幅の関係を説明する。プレーン３１₁，３１₂と伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄，２６₁，２６₂，２６₃，２６₄の距離（ｔ）は、典型的には０．０２ｍｍ程度（フレキシブル基板の場合）〜０．１ｍｍ程度（ＦＲ４回路基板の場合）である。差動の特性インピーダンスを例えば１００Ωとする場合（各線単相で５０Ωに相当）、線幅ｗ₁と間隔ｓ₁は、典型的には０．１〜０．４ｍｍ程度になる。

引き出し用の伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄，２６₁，２６₂，２６₃，２６₄と結合器を構成する信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の接続部分での信号の反射を防ぐためには、伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄，２６₁，２６₂，２６₃，２６₄と結合器のインピーダンスを整合させる必要がある。結合器部分の特性インピーダンスＺ_verは遇モードインピーダンス（Ｚ_even,ver）および奇モードインピーダンス（Ｚ_odd,ver）を用いて上述の式（３）と同様に下記の式（７）で表わされる。

伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄，２６₁，２６₂，２６₃，２６₄の特性インピーダンスを例えば１００Ωとする場合、結合器部分の差動の特性インピーダンスＺ_verも１００Ω（単相で５０Ω）となるようにＺ_even,ver，Ｚ_odd,verを設定する。

図３７は、インピーダンスの線幅依存性及び間隔依存性の説明図であり、図３７（ａ）は、遇モードインピーダンスＺ_even,verの線幅依存性及び間隔依存性の説明図であり、図３７（ｂ）は奇モードインピーダンスＺ_odd,verの線幅依存性及び間隔依存性の説明図である。なお、ここでは、結合器間距離ｄ₁＝１ｍｍの場合の値を電磁界解析シミュレータで求めた結果を示している。

図３７に示すように、信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の間隔Ｓ₁を一定にして線幅Ｗ₁を広くすると線間容量が大きくなり、Ｚ_even,ver，Ｚ_odd,verのいずれも減少する。また、線幅Ｗ₁を一定にして間隔Ｓ₁を広く取ると、斜めに対向する線間距離の増加により容量が減少し、また磁束が形成される面積が大きくなるため、Ｚ_even,ver，Ｚ_odd,verは増大する。

一方、結合器間の結合度は、上述の式（２）と同様に、下記の式（８）で表される。

したがって、Ｚ_even,ver，Ｚ_odd,verの差を大きくとることで結合を強くすることができる。

図３７から、例えば、Ｗ₁＝０．５ｍｍ，ｓ₁＝０．２ｍｍにすると、Ｚ_even,ver≒６０Ω，Ｚ_odd,ver≒４５Ωとなり、Ｚ_ver≒５０Ωとなる。このとき結合度は−１７ｄＢ程度となる。次に、Ｗ₁＝２ｍｍ，ｓ₁＝０．８ｍｍ程度とすると、Ｚ_even,ver≒８０Ω，Ｚ_odd,ver≒３０Ωとなり、Ｚ_ver≒５０Ωとなる。このとき結合度は−７ｄＢ程度となり、さき程よりも結合が強くなる。

Ｗ₁とｓ₁をさらに広く取ると結合度を更に上げることができるが、結合器のサイズが大きくなり実装効率が劣化すること、また結合器の長さ方向との兼ね合いで周波数帯域が変化することなどの理由により、Ｗ₁とｓ₁には上限がある。

また、線幅や間隔が広いほど結合部の合わせ誤差の影響を受けにくく、典型的にはＷ₁＞０．３ｍｍが必要である。これらの理由からＷ₁≧ｗ₁となるように設計することで結合度を大きくすることができる。

また、結合器の線幅Ｗ₁を大きくすることで、１対の結合器を対向させて結合させる場合に、位置合わせの誤差を生じても結合度があまり低下せず、位置合わせの誤差許容範囲を大きくして実装を容易にする効果も生じる。

また、結合器の間隔Ｓ₁が狭くなると、結合器部分の特性インピーダンスは、他の３つの結合器からの影響を受けるので、設計が非常に難しくなる。一方、結合器の間隔Ｓ₁を十分に広く設定すると、結合器部分の特性インピーダンスは、結合相手からの影響のみで決まるので、設計が容易になる。したがって設計の容易さの観点からもＳ₁≧ｓ₁にすることが望ましい。

また、結合器の間隔Ｓ₁が線幅Ｗ₁よりも大きくなるほど、差動結合が疎になるので設計が容易になる。特に、間隔Ｓ₁が線幅Ｗ₁の２倍以上になると結合が十分疎になるので望ましい。一方、間隔Ｓ₁が線幅Ｗ₁の３倍以上になると、どれだけ間隔Ｓ₁を離してもインピーダンスに影響がなくなる。

したがって、この実施例２３では、結合器を構成する信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂の線幅Ｗ₁或いは間隔Ｓ₁を引き出し用の伝送線路２５₁，２５₂，２６₁，２６₂の線幅ｗ₁と間隔ｓ₁よりも大きくしているので、結合器の結合度を大きくすることができる。

図３８は、結合器を構成する信号線路１２₁，１２₂及び帰還経路２４₁，２４₂と引き出し用の伝送線路２５₁，２５₂，２５₃，２５₄，２６₁，２６₂，２６₃，２６₄の接続部分のパターンの説明図であり、いずれの場合も同様な効果がえられる。

以上の本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は、具体的に示した構成に限られるものではなく、互いに作用が矛盾しない限り、各特徴的構成を組み合わせても良いことは言うまでもない。例えば、上述のように、差動構成の実施例１７乃至実施例１９に記載された発明に対して、実施例２、実施例４、実施例５、実施例６、実施例７、実施例８、実施例１０、実施例１１、実施例１２、実施例１３、実施例１４或いは実施例１５の構成を適宜組み合わせても良いものである。

Claims

特性インピーダンスがＺ₀₁のインピーダンスを有する第１信号線路と、
前記第１信号線路の帰還経路を提供する第１帰還信号線路と
前記第１信号線路と前記第１帰還信号線路とを終端する第１終端部材と、
送受信回路を備えた第１半導体集積回路装置と
を少なくとも有する第１モジュールと、
特性インピーダンスがＺ₀₂のインピーダンスを有する第２信号線路と、
前記第２信号線路の帰還経路を提供する第２帰還信号線路と
前記第２信号線路と前記第２帰還信号線路とを終端する第２終端部材と、
送受信回路を備えた第２半導体集積回路装置と
を少なくとも有する第２モジュールとを、
互いに対向させて近接配置されるとともに、
前記第１終端部材及び前記第２終端部材のインピーダンスが、前記Ｚ₀₁及びＺ₀₂とは異なる前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスであることを特徴とするモジュール間通信装置。
前記第１信号線路が、第１絶縁性基板上に設けられた信号波長の１/１０以上の長さを有する信号線路であり、
前記第１半導体集積回路装置が前記第１信号線路と前記第１帰還信号線路とに接続され、
前記第２信号線路が、第２絶縁性基板上に設けられた信号波長の１/１０以上の長さを有する信号線路であり、
前記第２半導体集積回路装置が、前記第２信号線路と前記第２帰還信号線路とに接続され、
前記第１信号線路と前記第２信号線路とがその少なくとも一部が積層方向から見て投影的に重なり、且つ、
前記第１帰還信号線路と前記第２帰還信号線路とがその少なくとも一部が積層方向から見て投影的に重なり、
前記第１信号線路と前記第２信号線路の間に容量結合および誘導結合を用いて信号結合が生じ、前記第１帰還信号線路と第２帰還信号線路の間に容量結合および誘導結合を用いて帰還信号結合が生じ、
前記信号結合によって前記第２信号線路に前記第１信号線路の信号が伝送されるように積層することを特徴とする請求項１に記載のモジュール間通信装置。
前記帰還信号結合が前記信号結合と同じもしくはそれよりも強いことを特徴とする請求項２に記載のモジュール間通信装置。
前記第１帰還信号線路が前記第１信号線路に対してコプレーナ構造を形成し、
前記第２帰還信号線路が前記第２信号線路に対してコプレーナ構造を形成することを特徴とする請求項２に記載のモジュール間通信装置。
前記第１帰還信号線路が前記第１信号線路の両側に対して対称構造を有し、
前記第２帰還信号線路が前記第２信号線路の両側に対して対称構造を有することを特徴とする請求項４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に第１電磁シールド層を有し、
前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に第２電磁シールド層を有することを特徴とする請求項２に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第２信号線路との間隔或いは前記第１信号線路と前記第２信号線路との重なりの幅のいずれかが信号の伝搬方向で異なることにより前記第１信号線路と前記第２信号線路との結合状態が前記信号の伝搬方向で異なることを特徴とする請求項２に記載のモジュール間通信装置。
前記第１モジュール或いは第２モジュールの一方が、前記第１信号線路或いは第２信号線路に対して、ダミー結合器を挟んで、第３信号線路及び前記第３信号線路の帰還経路を提供する第３帰還信号線路とを有し、
前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とを終端する第３終端部材と、
前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とに接続された送受信回路を備えた第３半導体集積回路装置と
を有することを特徴とする請求項２に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路が、前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスを有する第１引き出し用伝送線路を介して前記第１半導体集積回路装置と接続し、
前記第２信号線路が、前記結合系インピーダンスを有する第２引き出し用伝送線路を介して前記第２半導体集積回路装置と接続していることを特徴とする請求項２に記載のモジュール間通信装置。
前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、
前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路の線幅が、前記第１引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路の線幅が、前記第２引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第２信号線路が積層方向からみて互いに整列した状態において、前記第１引き出し用伝送線路と前記第２引き出し用伝送線路とが互いに異なった方向に延在していることを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
前記第１引き出し用伝送線路と前記第２引き出し用伝送線路との対向間隔が、
前記第１信号線路と前記第２信号線路との対向間隔より広いことを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
少なくとも前記第１絶縁性基板の前記第１引き出し用伝送線路を配置した面と反対の面であって、前記第２モジュールに対向する面に、前記第１引き出し用伝送線路をシールドする第１補助電磁シールド層を有することを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第１引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、
前記第２信号線路と前記第２引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなることを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路の前記第１引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第１インピーダンス調整用伝送線路を有し、
前記第１インピーダンス調整用伝送線路に、第１インピーダンス整合回路が接続され、
前記第２信号線路の前記第２引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第２インピーダンス調整用伝送線路を有し、
前記第２インピーダンス調整用伝送線路に、第２インピーダンス整合回路が接続されていることを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、
前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする請求項１６に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路の線幅が、前記第１引き出し用伝送線路の線幅及び前記第１インピーダンス調整用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路の線幅が、前記第２引き出し用伝送線路の線幅及び前記第２インピーダンス調整用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項１６に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路の前記第１引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第３引き出し用伝送線路を有し、
前記第３引き出し用伝送線路に、送受信回路を備えた半導体集積回路装置が接続されており、
前記第２信号線路の前記第２引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第４引き出し用伝送線路を有し、
前記第４引き出し用伝送線路に、送受信回路を備えた半導体集積回路装置が接続されていることを特徴とする請求項９に記載のモジュール間通信装置。
前記第１帰還信号線路が、前記第１信号線路と差動線路を構成し、
前記第２帰還信号線路が、前記第２信号線路と差動線路を構成することを特徴とする請求項２に記載のモジュール間通信装置。
前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に第１電磁シールド層を有し、
前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に第２電磁シールド層を有することを特徴とする請求項２０に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第２信号線路との間隔或いは前記第１信号線路と前記第２信号線路との重なりの幅のいずれかが信号の伝搬方向で異なることにより前記第１信号線路と前記第２信号線路との結合状態が前記信号の伝搬方向で異なることを特徴とする請求項２０に記載のモジュール間通信装置。
前記第１モジュール或いは第２モジュールの一方が、前記第１信号線路或いは第２信号線路に対して、ダミー結合器を挟んで、第３信号線路及び前記第３信号線路と差動線路を構成する帰還経路を提供する第３帰還信号線路とを有し、
前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とを終端する第３終端部材と、
前記第３信号線路と前記第３帰還信号線路とに接続された送受信回路を備えた第３半導体集積回路装置と
を有することを特徴とする請求項２０に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第１帰還信号線路がそれぞれ前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合インピーダンスを有し且つ前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有し、
前記第２信号線路と前記第２帰還信号線路がそれぞれ前記結合系インピーダンスを有し且つ前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有することを特徴とする請求項２０に記載のモジュール間通信装置。
前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、
前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第１帰還信号線との間隔が前記引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路と前記第２帰還信号線との間隔が前記引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第１帰還信号線との間隔が、前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路と前記第２帰還信号線との間隔が、前記第２信号線路及び前記第２帰還信号線の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第２信号線路が積層方向からみて互いに整列した状態において、前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路と、前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路とが互いに異なった方向に延在していることを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路と前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との対向間隔が、
前記第１信号線路と前記第２信号線路との対向間隔より広いことを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
少なくとも前記第１絶縁性基板の前記第１引き出し用伝送線路を配置した面と反対の面であって、前記第２モジュールに対向する面に、前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路をシールドする第１補助電磁シールド層を有することを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、
前記第１帰還信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、
前記第２信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなり、
前記第２帰還信号線路と前記引き出し用伝送線路との結合部の側面が曲面からなることを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路の前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第１インピーダンス調整用伝送線路を有し、
前記第１インピーダンス調整用伝送線路に、第１インピーダンス整合回路が接続され、
前記第２信号線路の前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側の端に第２インピーダンス調整用伝送線路を有し、
前記第２インピーダンス調整用伝送線路に、第２インピーダンス整合回路が接続されていることを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線路の前記第１半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側のそれぞれの端に送受信回路を備えた半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有するとともに、
前記第２信号線路及び前記第２帰還信号線路の前記第２半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路との結合部との反対側のそれぞれの端に送受信回路を備えた半導体集積回路装置と接続する引き出し用伝送線路を有し、
前記各引出し用伝送線路のインピーダンスは前記Ｚ₀₁及びＺ₀₂とは異なる前記第１モジュールと前記第２モジュールとの結合状態における近接効果を反映した結合系インピーダンスであることを特徴とする請求項２４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１絶縁性基板の前記第１信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第１信号線路に対向する部分が欠落部となっている第１のプレーンを有し、
前記第２絶縁性基板の前記第２信号線路を配置した面と反対側の面に少なくとも第２信号線路に対向する部分が欠落部となっている第２のプレーンを有することを特徴とする請求項３４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記各引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅が、前記各引き出し用伝送線路の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項３４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第１帰還信号線との間隔が前記各引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路と前記第２帰還信号線との間隔が前記各引き出し用伝送線路同士の間隔より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項３４に記載のモジュール間通信装置。
前記第１信号線路と前記第１帰還信号線との間隔が、前記第１信号線路及び前記第１帰還信号線の線幅より大きいか或いは等しく、
前記第２信号線路と前記第２帰還信号線との間隔が、前記第２信号線路及び前記第２帰還信号線の線幅より大きいか或いは等しいことを特徴とする請求項３４に記載のモジュール間通信装置。