TW543234B

TW543234B - Electromagnetically coupled interconnect system architecture

Info

Publication number: TW543234B
Application number: TW091109486A
Authority: TW
Inventors: Charles A Miller
Original assignee: Formfactor Inc
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-07-21
Also published as: WO2002091616A2; CN1620652A; KR20040012802A; KR101069295B1; US7889022B2; DE60141659D1; JP2009124714A; WO2002091616A3; AU2002236576A1; US20020186106A1; CN1333354C; EP1830280A1; US7612630B2; US20100045407A1; EP1830280B1; JP4256168B2; EP1388070A2; KR20080036147A; DE60128730D1; JP2005513824A

Description

543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（1) 發明背景發明範圍本發明大體上是關於一種電磁不接觸互接架構，用於在電子部件-諸如積體電路-及/或電系統之間提供通訊路徑，特別是關於一種電互接架構，其中電子元件直接或經由中間裝置’藉由不接觸的近端連接互相電磁親合。相關技藝說明電子系統的積體電路與其他元件典型上經由接線.的互接結構互相通訊。例如，在資料處理或計算系統中，平行接線的介面-諸如匯流排-可將微處理器鏈接至系統中的其他積體電路，諸如記憶體積體電路。爲了互相通訊，系統的全部積體電路與其他電子元件必須以直流（D c )路徑實體連接至接線的互接結構。另言之，積體電路與其他電子元件必須與接線的互接結構實體接觸。其後，積體電路與其他系統元件可以透過接線的互接結構互相送出電子信號。大體上，在任何時候，只有一積體電路或系統元件在接線的互接結構上送出信號，但全部積體電路與系統元件典型上監視在接線的互接結構上行進的每一信號。通常，一積體電路或系統元件忽視在接線的互接結構上輸送的資料’除非資料定址至該積體電路或系統元件。在典型接線的互接結構中，每一接線的信號線通常由一在印刷電路板或類似者之獨立軌線實施。在每一積體電 i紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） ^ ： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（9 路或系統元件中的驅動器或接收機傳輸及接收在接線的互接結構之每一線上輸送的信號。驅動器與接收機藉由實體接觸於線，因而與線產生電連接，以進行此工作。然而，此先前的方法具有若干缺點：它們成本高昂，它們耗電，它們可能使高頻信號失真及衰減，且它們通常需要大的電容式靜電放電（E SD)保護裝置。在很多高頻應用中，接線的互接結構-而非積體電路或系統元件本身的速率-造成的信號失真通常限制積體電路與系統元件能夠互相通訊的速率或資料率。發明槪述本發明是針對用於在電子系統的元件之間進行不接觸、近端連接的方法與裝置。在一實施例中，複數電子部件-諸如積體電路-電磁耦合至一傳輸線。第一電子部件調諧待送到另一電子部件的資料。調諧的資料信號藉由電磁耦合，自第一電子部件通訊至傳輸線，然後自傳輸線通訊至另一電子部件，免除在任一電子部件與傳輸線之間的實體接觸之需求。在其他實施例中，電子部件-諸如積體電路-直接互相電磁耦合，免除了中間媒介的需求。圖式簡單說明圖1繪示本發明之一示範性實施例，其中積體電路電磁耦合至一傳輸線。 _______ - ^ . _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

543234 A7 ___B7___ 五、發明説明（3) 圖2是平視圖，繪示在一印刷電路板上之圖1的積體電路。圖3是圖2之積體電路與印刷電路板的部分剖視圖。圖4繪示可對應於圖1的積體電路1 4之示範性積體電路方塊圖。圖5繪示本發明之一示範性實施例，其中八積體電路電磁耦合至一傳輸線。圖6 a與6 b繪示示範性發射機與接收機電路，其可對應於圖4之收發機1 6。圖7繪示用於本發明之一示範性實施例的示範性耦合特徵資料。圖8繪示一示範性積體電路的方塊圖，其可對應於一積體電路’該積體電路可用於本發明的複數不接觸互接。圖9繪示本發明之一示範性實施例，其中複數積體電路各電磁耦合至複數傳輸線。圖1 0是來自圖9之剖視圖。 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製圖1 1是本發明之一實施例的剖、側視圖，其中子卡電磁耦合至一母板。圖1 2是圖1 1之接頭元件的詳細剖視圖。圖1 3繪示一示範性積體電路，其可用於圖1 4所示之本發明的實施例。圖1 4繪示本發明之一示範性實施例的剖視圖，其中複數積體電路電磁耦合至一環匯流排結構。圖1 5繪示本發明之一示範性實施例的剖視圖，其中本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 543234 A7 B7 五、發明説明（4) 複數堆疊的積體電路係電磁耦合。圖1 6繪示本發明之一示範性實施例的雙側係電磁親合。其中積體電路圖1 7 a - 1 7 c繪示本發明之一示範性實施例，其中二或更多積體電路直接電磁耦合。圖1 8繪示一積體電路的示範性實施例有一螺旋電磁耦合器。圖19繪示一對應於圖18之等效電路圖積體電路具 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 元件對照表 :電子系統 10, 2:邏輯電路 4 14(1)-14 積體電路電磁耦合器經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15:輸入/輸出介面 1 6 :收發機 18:電磁耦合器 1 8 ( 1 )至 1 8 ( 8 1 9 :阻抗 21:印刷電路板 2 2 :傳輸線 2 3 :返回線 2 7，2 9 :特徵阻抗 3 2 :晶粒 3 4，3 6 :絕緣層本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（5) 3 8，4 6，4 8 :屏蔽平面 5 0 :間隙或「窗戶」 5 9 :電子系統 60，6〇（l)-60(x):積體電路 6 2 :收發機 6 2 :電磁耦合器 6 2 ( 1 ) - 6 2 ( X ):收發機 62 (1) -62 (X):電磁耦合器 64:輸入/輸出介面 6 5 :表面 6 6 :印刷電路板 6 7 :通路 6 8 :電磁親合器 6 9 :屏蔽平面 7 2 :間隙 7 4 :屏蔽平面 7 6 :傳輸線 7 8 :屏蔽平面 7 9 :電子系統 8 0 :軌線 8 2 :母板 8 6 :子板 86(l)-86(x):子板 8 9，9 0 :傳輸線 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（6) 9 2 :電磁耦合器 9 3 :邏輯電路 9 4 :輸入/輸出介面 9 5 :輸入信號 9 6 :接收機 9 7 :輸出信號 9 8 :電磁耦合器 1 0 0 :發射機 1 0 2 :電磁耦合器 1 0 4 :印刷電路板 1〇6 :軌線 1 0 8 :屏蔽平面 112 (1) -112 (3):積體電路 114:印刷電路板 1 1 5 ·接地接頭 116:基材 118(1)-118(3):電磁耦合器 1 2 0 :軌線 1 2 1 :間隙 122，124，126:屏蔽平面 1 2 8 :閭隙 1 3 0 :積體電路 1 3 2 :基材 1 3 4 :電磁耦合器 _；__ 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（7) 1 3 8 :屏蔽平面 1 4 0 :電磁耦合器 1 4 4 :屏蔽平面 1 4 6 :印刷電路板 1 4 8 :傳輸線 2〇2 :屏蔽平面或屏蔽通路 2〇4 :屏蔽平面 2 0 6 :間隙 2 0 8 :屏蔽平面 2 1 0 :間隙 3〇0 :發射機 3 0 2 :端子 3 0 2，3 0 4 :屏蔽平面 3〇6 : X〇R閘 3 0 8 :輸出 312:耦合迴路 4 0 0 :接收機 4 0 2 :耦合迴路 4 0 2 :半導體基材 4 0 4 :放大器 4 0 4 :.螺旋耦合器 4 0 6 :收發器電路 4 0 8 :位元同步器 4 0 8 :功能電路 __- m - 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

543234 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____B7_五、發明説明（8) 4 1 〇 :輸出 4 1 2 :輸出 6 0 〇 :積體電路 601，602:電磁耦合器 6 0 4 :積體電路 6 ◦ 6，6 0 6 :軌線 61〇:積體電路 6 1 1，6 1 2，6 1 3 :電磁耦合器 6 1 4，6 1 8 :積體電路 648，650，652，654:屏蔽材料660，662，664，666，668，37 0 ，6 7 2，6 7 4 :電磁耦合器發明詳細說明本發明是針對一種用於在電子系統中的元件之間進行不接觸、近端連接的方法與裝置。（此處使用的「不接觸」意指缺少直接實體或機械式接觸，電子可經由彼而流動，即，「不接觸」意指導體之間的直接電接觸是不需要的 )。以下說明本發明的示範性實施例。然而，本發明不限於以下的示範性實施例或示範性實施例操作的方式或在此說明者。圖1至4繪示本發明之一示範性實施例。如圖1所示，電子系統10包含複數積體電路14 (1)-14(X )及傳輸線2 2。如圖1所不’ 一^傳輸線典型上包含返 _；_______- ~____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 、11 -線· 543234 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（9) 回線2 3。如圖2與3所不，積體電路14 (1) _ 14 (X )安裝在一印刷電路板2 1上，且傳輸線2 2埋放於印刷電路板中。另外，傳輸線2 2可位於印刷電路板2 1 的表面上。如圖1所示，傳輸線2 2較佳爲終止於它的特徵阻抗2 7、2 9，以減少或消除反射。積體電路1 4 ( 1 ) - 1 4 ( X )可以是任何型式的積體電路或電子電路。例如，一或更多積體電路1 4 ( 1 )-1 4 ( X )可以是（無限制性）記憶體裝置、微處理器、微控制器、數位邏輯裝置、類比裝置或前述的任何組合。圖4繪示一可用於本發明之示範性積體電路1 4的方塊圖。雖然並非積體電路1 4的一部分，但爲了淸楚及討論的目的，傳輸線2 2也顯示於圖4。如圖4所示，積體電路1 4可包含一邏輯電路1 2，其執行積體電路的功能。積體電路1 4也可包含一輸入/ 輸出介面1 5 ，用於控制往返於邏輯電路1 2之信號的輸入與輸出。此信號可以是任何型式的類比或數位信號。例如，在資料處理或計算系統中，信號可以包含-無限制性-資料信號、位址信號、控制信號、計時信號、時脈信號等。此處使用的術語「資料」與「信號」企圖包含全部此類信號。每一積體電路1 4也可以包含一無線電頻率（R F ) 收發機1 6與一小的電磁耦合器1 8。較佳地，電磁耦合器足夠小，以致於可使用標準半導體製造技術，使它形成於積體電路之上或之中。另外，電磁親合器1 8可製造成 _- 19 - 本紙張尺度適用中周國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（爲半導體封裝的一部分。於是，電磁耦合器較佳爲小於典型的半導體晶粒。在圖1 - 4所示實施例中，輸入/輸出介面1 5較佳爲提供一串接介面至收發機1 6 ，且收發機 1 6使用任何適當的R F調諧方案，將自輸入/輸出介面 1 5接收的資料編碼。適當的r f調諧方案之非限制例包含振調幅（A Μ )、調頻（F Μ )、相碼調諧（P C Μ ) 、相調諧（Ρ Μ )或前述的任何組合。所相信的是，用於數據機技術的調諧方案於本發明中特別有利。然而，收發機與特定調諧方案的特定設計對於本發明而言不重要，且任何適當的收發機與調諧方案可以用於本發明。收發機1 6提供調諧的信號至電磁耦合器1 8。電磁耦合器1 8較佳爲形成於積體電路1 4上，或形成其之一部分。如圖4所示，電磁耦合器1 8之一端較佳爲接地，豆可另外終止於阻抗1 9，‘以獲得所欲的方向耦合、功率或失真特徵。此外，電磁耦合器1 8可以終止或連接至一參考電壓，而非接地或開路。電磁耦合器1 8配置於傳輸線2 2附近，以電磁耦合至傳輸線2 2。較佳地，電磁耦合器1 8配置於傳輸線 2 2之約十公厘以內。然而，本發明不限於將電磁耦合器 1 8配置於傳輸線2 2的十公厘以內。傳輸線2 2典型上埋放於或位於印刷電路板2 1之中或之上。因爲電磁耦合器1 8電磁耦合至傳輸線2 2，故由收發機1 6提供至電磁耦合器1 8的調諧信號在資傳輸線感應一類似但衰減的信號。於是，一不接觸通訊路徑或通道提供於積體電路 ______-12 -___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ϋ 訂 I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2l〇X297公釐） A7 B7 五、發明説明（1) 1 4與傳輸線2 2之間。傳輸線2 2可以是任何型式的傳輸線，包含（但不限於）微條狀線、條狀線、雙絞線、同軸電纜、地上線、波導或前述的任何組合、混合或修改。傳輸線2 2之特殊設計或實施對於本發明而言並不重要，實際上，能與電磁親合器1 8電磁親合及將所接收的信號導通或接通之任何結構皆可充當本發明的傳輸線2 2。與匕的丨寸疋貫施方式無關’傳輸線2 2較佳爲埋放於印刷電路板2 1中。然而，傳輸線可以形成或安裝，以在電磁耦合的電路之間提供互接的通道。如上述，爲了防止反射或使減至最小，傳輸線2 2較佳爲使其一端或二端終止於它的特徵阻抗2 7、2 9。印刷電路板2 1較佳爲爲常用於電子領域中的典型印刷電路板。然而，印刷電路板2 1的設計與構成對於本發明而言不重要，且可以是能夠支撐電子部件的任何基材，且傳輸線或導體可接合或形成在基材上或基材中。積體電路1 4 ( 1 )感應於傳輸線2 2上的調諧信號可以由系統1 〇中的另一積體電路1 4 ( X )偵測。即，傳輸線2 2中的調諧信號在另一積體電路或諸電路1 4 ( X )-其電磁親合器1 8 ( X )配置於傳輸線2 2附近，以電磁耦合至傳輸線-的電磁耦合器1 8 ( X )中感應一類似但衰減的信號。假設積體電路構建成爲如圖4所示，由一電磁耦合器 1 8送出的調諧信號由收發機1 6解碼（解調）。然後， -1Δ -_ _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（解碼的資料提供至輸入/輸出匯流排1 5，其提供資料至邏輯電路1 2。應該注意，電磁耦合器1 8與傳輸線2 2之間的耦合可以藉由使電磁耦合器1 8的接地端終止於電磁耦合器的特徵阻抗1 9 ，如圖4所不，而選擇性成爲具有方向性。然後，依電磁耦合器1 8之何端終止於接地（特徵阻抗 1 9如圖4所示）及何端連接至收發機1 6而定，電磁親合器1 8可以感應一沿著傳輸線2 2而只在一方向行進的 R F信號，且可接收一沿著傳輸線2 2而只在相反方向行進的R F信號。例如，一電磁波-其行進於傳輸線2 2，俾使它的波前首先通過耦合器1 8的接地端，其後通過耦合器1 8連接至收發機1 6的端部-將在耦合器1 8中產生一信號，其由收發機1 6偵測。另一方面，一沿著傳輸線2 2而在相反方向行進的電磁波將在耦合器1 8中產生一波，其由阻抗1 9消散；收發機1 6不會偵測到此波。如果阻抗1 9不存在（例如，耦合器1 8接地或開路 )，則產生於耦合器1 8中的波將耦合器1 8的端部反射回到收發機1 6中。於是，若無阻抗1 9，則在傳輸線 2 2上行進於任一方向的波由收發機1 6偵測到。與阻抗1. 9是否存在無關，由收發機1 6的發射機部分產生的電磁波將沿著耦合器1 8，自收發機傳播至耦合器的接地端。沿著耦合器1 8傳播的波將促使一波在相同的方向產生於傳輸線2 2中。如果阻抗Γ 9不存在，則耦 i氏張尺度適财關家縣（CNS ) A4規格（210X297公釐) ^ ' 裝：訂線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 543234 A7 B7 五、發明説明（1多合器1 9中的波將耦合器1 8的接地端反射，且朝向收發機1 6傳播回去。反射波將於傳輸線2 2中，在與反射波相同的方向產生一波。於是，若無阻抗1 9，則波將在二方向產生於傳輸線2 2中。然而，如果阻抗1 9存在，則耦合器1 8產生的初始波將不沿著耦合器1 8，朝向收發機1 6傳播回去。初始波將由阻抗1 9消散。在此狀況，一波只在一方向產生於傳輸線2 2中。於是，如果阻抗1 9存在，則收發機1 6 的發射機部分將只在一方向，於傳輸線2 2中產生波。當（例如）積體電路1 4 ( 1 )的邏輯電路1 2是微處理器且另一積體電路或諸積體電路1 4 ( x )的邏輯電路1 2是記憶體或與微處理器通訊而不互相通訊的其他裝置時，耦合器1 8與傳輸線2 2之間的方向稱合-如上述-可以是有利的。針對圖5，討論此狀況之一例如下。在此狀況，積體電路1 4 ( 1 )的電磁耦合器1 8之定向可以將信號傳輸至傳輸線2 2的右邊，且接收行進至傳輸線2 2左邊的信號。積體電路或諸積體電路1 4 ( X )的電磁耦合器1 8之定向是傳輸信號至左邊，及接收傳輸至右邊的信號。當那些積體電路中的任一積體電路傳輸至積體電路1 4 ( 1 )時，此方向耦合可限制積體電路或諸積體電路1 4 (. X )所抽取的負載。當然，藉由只讓電磁耦合器1 8開路或接地，可使電磁耦合器1 8與傳輸線2 2 之間的耦合成爲雙向。一簡單、示範性收發機電路繪示於圖6 a與6 b中。 __________ - 1R - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2l〇X297公釐） ^--^----受-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、-!

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（1予圖6 a繪示電路之示範性發射機3 0 0部分，圖6 b繪牙; 電路之示範性接收機4 0 0部分。待傳輸的資料於X〇R 閘3 0 6的端子3 0 2輸入。一方波載體信號於X〇r聞 3 0 6的端子3 0 4輸入。方波載體信號可以是系統時脈信號。X〇R閘3 0 6的輸出3 0 8是雙極相移鍵合（b P S K )調諧信號，其含有待傳輸的資料與時脈二者。電阻3 1 0控制將流過耦合迴路3 1 2的電流數量。耦合迴路3 1 2射出對應於調諧信號的電磁能量，其-如上述-在電磁耦合至耦合迴路3 1 2的任何其他耦合迴路或傳輸線中感應一類似但衰減的調諧信號。在圖6 b所示的示範性接收機電路4 0 0中，藉由電磁耦合至耦合迴路4 0 2的任何其他耦合迴路或傳輸線傳 . 輸調諧信號，一衰減的調諧信號乃產生於耦合迴路4 0 2 中。調諧信號由放大器4 0 4放大。放大的調諧信號由位元同步器4 0 8解調。如果位元同步器4 0 8需要一相鎖定迴路電路，則可使用典型上在大多數積體電路中可看到的相鎖定迴路電路。位元同步器4 0 8在輸出4 1 0輸出來自調諧信號的解調資料與時脈信號。此外，如果一系統時脈信號由一發射機使用以調諧所傳輸的信號時，位元同步器時脈輸出也可充當在輸出4 1 2的系統時脈信號。可以使用其他位元同步器時脈恢復方案’其包含（但不限於 )延遲鎖定迴路與早-遲鑑別器。應該強調的是，上述收發機設計只是示範性。收發機的特殊設計對於本發明而言不重要’且任何適當的收發機 ________- 17 -_____ 本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

543234 A7 B7 五、發明説明（1歹可以使用於本發明。於是，依據本發明之上述實施例，系統1 〇中的二或更多積體電路可以互相通訊’不需要導體的直接電接觸。在第一積體電路14(1)的電磁耦合器18與在另一積體電路1 4 ( X )的電磁耦合器1 8之間的全部或部分路徑可以稱爲不接觸通訊通道或路徑。圖5繪示一示範性電子系統1 1，其中八積體電路 1 4 ( 1 )至1 4 ( 8 )電磁耦合至傳輸線2 2。例如，八積體電路可以是微處理器1 4 ( 1 )與七記憶體裝置 14 (2) - 14 (7)。八積體電路 14 (1)至 14 (8 )安裝於一印刷電路板（圖5中未顯示）上。各電磁耦合器1 8 ( 1 )至1 8 ( 8 )電磁耦合至傳輸線2 2。系統1 1可被部分或全部屏蔽。示範性屏蔽構造更詳細說明如下。系統1 1可以操作之一示範性方式係如下。在此例中 ’積體電路1 4 ( 1 )-係微處理器-想要將資料寫入積體電路1 4 ( 4 )，其在此例中是記憶體裝置。爲了如此做’積體電路1 4 ( 1 )將下列諸項調諧：待寫至記憶體的資料、一寫入命令碼及一位址，該位址指認記憶體裝置 1 4 ( 4 )與待寫入載體信號中的資料在記憶體裝置1 4 (4 )中的位置二者。因爲電磁耦合器1 8 ( 1 )電磁耦合至傳輸線2 2 ，故電磁耦合器1 8 ( 1 )中的調諧信號在傳輸線上產生一類似但衰減的信號，其則在各電磁耦合器1 8 ( 2 )至1 8 ( 8 )中產生一類似但更衰減的信號 __________ - 1R - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）产 * 受 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -!·口經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 ___ B7 五、發明説明（$ 。以此方式，其他積體電路14(2)至14 (8)中的各積體電路-於此例中全部是記憶體裝置-接收微處理器 1 4 ( 1 )所傳輸的資料，寫入命令與位址。因爲位址將記憶體裝置1 4 ( 4 )識別爲傳輸所指定的接收者，故只有記憶體裝置1 4 ( 4 )保存及處理資料。當然，如果系統的實施需要比單一通道可支援者更高的資料率，則可以使用複數傳輸線與通道。雖然在本發明中不需要，但屏蔽材料可以配置於電子系統1 0中，以部分或完全屏蔽圖1 - 3所示及說明於上的不接觸通訊通道或路徑。例如，如圖2與3所示，一屏蔽平面3 8可屏蔽積體電路1 4上的電路，以隔離於電磁耦合器1 8。（圖2是 .平視圖，繪示安裝在印刷電路板2 1上表面之圖1的複數積體電路1 4 ( 1 ) - 1 4 ( X )，圖3是圖2之印刷電路板2 1與積體電路1 4 ( 1 )及1 4 ( X )的部分剖視圖。）如圖3所示，積體電路的主動電路元件（例如，繪示於圖4的邏輯電路1 2、輸入/輸出介面1 5與收發機 1 6 )係製造於一晶粒3 2上，其包含一半導體基材與形成於其上的各種金屬化及絕緣層。一屏蔽平面3 8配置於晶粒上的電路與電磁耦合器 1 8之間。屏蔽平面可以是任何型式的導電材料，其適於吸收或阻礙電磁信號。絕緣層3 4、3 6可形成於環繞屏蔽平面3 8的晶粒3 2上。在圖3的示範性實施例中，屏蔽平面3 8的通路（v i a ) 3 9係爲了電連接積體電路 ___ - 1Q - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（7 1 4上的主動電路（例如，圖4的收發機1 6 )與電磁耦合器1 8而設。雖然本發明不需要，但屏蔽平面3 8可接地，且可供應連接，以接地至電磁耦合器1 6或積體電路 1 4。另外，屏蔽平面3 8可電連接至一電壓源，且提供電力或參考電壓至積體電路1 4。一或更多屏蔽平面也可以設在印刷電路板21之中或之上。例如，屏蔽平面4 6可以埋放或形成於傳輸線2 2 與積體電路1 4之間的印刷電路板2 1之中或之上。如圖 3的示範性實施例所示，屏蔽平面4 6中的一或更多間隙或「窗戶」5 0允許經由（諸）間隙5 0電磁耦合於電磁耦合器1 8與傳輸線2 2之間。再次，屏蔽平面4 6可以連接至地面、參考電壓、或電力，且用於提供地面連接、參考電壓或電力至印刷電路板2 1或積體電路14。屏蔽平面3 8也可以當作間隙5 0的蓋子或遮蓋物，其防止來自耦合迴路1 8的輻射，或防止傳輸線2 2影響晶粒上的電路。另一屏蔽平面4 8可以設在印刷電路板2 1之中或之上，俾使傳輸線2 2配置於屏蔽平面4 6與屏蔽平面4 8 之間。再次，這些屏蔽平面4 6、4 8可以連接至地面、參考電壓或電力，且用於提供地面連接、參考電壓或電力至印刷電路板2 1或積體電路1 4。如圖3所示，絕緣層-諸如層40、4 1、42與43 -也可以包含於印刷電路板21之中或之上。於是，上述屏蔽平面部分屏蔽自一積體電路1 4上的 -----90-___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（電磁耦合器1 8至另一積體電路上的電磁耦合器1 8之通訊路徑。額外的屏蔽平面、軌線或線可以配置於通訊路徑的周圍’以更完全屏蔽通訊路徑。例如，額外的屏蔽可以設在傳輸線2 2周圍，以更完全屏蔽傳輸線。此外，屏蔽材料可以配置於電子系統1 〇本身的周圍，以完全或部分「關閉」整個系統。組成收發機的電路可以使用標準半導體製造技術，製造於積體電路上。即，它可以只設計及製造成另一片組成積體電路的總電路。電子耦合器與屏蔽平面同樣可以使用標準半導體製造技術，製造於積體電路之上或之中。很多多工、資料交換與通訊方案及協定在電子領域中是習知的，且任何此方案或諸方案或其組合可以使用於上述實施例，以在積體電路之間傳輸資料。例如，習知的多工方案包含（但不限於）分時多工、分頻多工與分碼多工。示範.性、習知的協定包含（但不限於）可度量同調介面 (SCI)、火線、乙太網路與通用串列匯流排。再次，任何此多工方案或協定或其組合可以使用於本發明。如所知者，衰減的數量-其發生於電子耦合器1 8之一信號與產生於傳輸線2 2中的對應信號之間（或在傳輸線2 2之一信號與電磁耦合器1 8的對應信號之間）可以容易地設計成爲上述本發明的實施例之任何變形。以下是影響衰減量之非限制的參數串列：電磁耦合器1 8與傳輸線2 2的接近程度；電磁耦合器1 8與傳輸線2 2的實體定向；電磁耦合器1 8相對於載體信號波長的長度；電磁 _______ -91 -__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ϋ I J 訂"~ II ――線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 543234 A7 B7__ 五、發明説明（1尹耦合器1 8與傳輸線2 2的形狀。使用專精於此技藝的人習知之影響耦合的這些與其他參數’則無線通過電磁耦合器1 8與傳輸線2 2之間的信號衰減可以預選及設計於系統1 0中。然而，應該注意，當大量積體電路1 4的電磁耦合器 1 8緊密耦合（即，耦合至實質上減少衰減量）至傳輸線 2 2時，每一電磁耦合器在沿著傳輸線2 2行進時自R F 信號抽取實質數量的功率，且當它到達一在傳輸線2 2末端的積體電路時，R F信號可能變成嚴重衰減。在此狀況，較佳爲設計電磁親合器1 8 ’以較不緊趙耦1合至傳輸線 2 2，以致於它們不抽取比所需者實質上更多的功率，以允許進入的R F信號由收發機1 6正確偵測。於是，一般而言，鬆散的耦合優於緊密的耦合，特別是在很多裝置共用一共同通道的系統中尤然。然而，在只有少數裝置耦合在一起的系統中，可能需要較緊密的耦合，以減少裝置之間的衰減及減少不想要的輻射。例如，較緊密的耦合在系統-其具有八或更少的電子裝置電磁耦合至一傳輸線路一中可能是適當的。下表I總結已知下列示範性參數時的三鏈接預算分析 ’其可應用於廣大範圍的操作狀況，以用於繪示在上圖3 的實施例。假設載體頻率在1 - 1 〇 G Η z的範圍，且電磁鍋合器1 8約爲2 - 3公厘長及在屏蔽平面4 6上方約 5 0微米。絕緣層3 6與3 8 —起是約2 5微米厚。傳輸線2 2約爲1 5 0微米寬，與屏蔽8平面4 6及4 8的間 -99 -_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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T e 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 五、發明説明（29 隔約爲1 5 0微米。應該強調的是，上述尺· vf Ώ曰— <八可只是不範性，且當作下述示範性鏈接預算分析的框架設宏。 ^ 本發明絕不限於上述尺寸或下述操作範圍。表I的示範性狀況# 1至# 3代表減少的系統成本與複雜性，其代價是減少資料率性能。以毫瓦特爲單位的雜訊功率N i由下式表示： N i = 1 0 0 0 k T e B，其中： k = l . 38xl0_23 焦爾/度 (波茲曼常數） (F - 1 ) T ο

To = 37〇K (100 °C) F二接收機的雜訊數字 B =以赫茲表示的頻率之頻寬所以，對於一給定的信號與雜訊比（S N R )之可用信號頻寬可以d Bm表示而由下式計算： N i (dBm)- 10Log[1000 k Te B] 解B : B = [10 Λ (Ni (dBm) /10)]/[1000 k Te] 0 · 3位兀/赫茲是在適度的實施中之雙極相移鍵合 (B P S K )數位調諧方案所需的近似頻寬。更複雜的調諧方案與電路能夠導出更高的位元/赫茲密度。同樣地，分散光譜技術可在較低的 S N R比導出較低的位元/赫蔹密度，而導出較低的位元 -- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂線- 543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2) 誤差率，其代價是額外的系統複雜性。示範性狀況# 1代表一鏈接預算，其中系統發射機電壓（例如，圖4的收發機）是2.4伏特尖峰至尖峰成爲50歐姆（+11.6 dBm)，使用1 8分貝的傳輸電磁耦合器1 8損失，接收電磁耦合器1 8具有額外的1 8分貝損失，而印刷電路板（P C B )與其他系統損失總共是6分貝。在此狀況，所欲的鏈接界限是1 0分貝，而所欲的信號與雜訊比（ S N R )是2 5分貝。假設保守的接收機實施雜訊數字是 8分貝。.因此，可用的雜訊頻寬超過1 〇 G Η Z，對應於每赫兹頻寬0 _ 3位元的3十億位元/秒（G b /秒）資料率。在此狀況，信號位準功率不需要是實施的限制因子〇示範性狀況# 2代表代表一鏈接預算，其中發射機電懕減少6分貝至1 , 2伏特尖峰至尖峰而成爲50歐姆（ + 5. 5dBm)，及一損失更大的2 2分貝傳輸電磁耦合器1 8，且接收電磁耦合器1 8具有額外的2 2分貝損失。狀況# 2的鏈接界限已減少至更保守的値8分貝。接收機實施的雜訊數字已增加至9分貝。此系統可以代表比狀況# 1所示的系統更經濟的系統，以供實施。在狀況# 2，假設每赫茲〇 . 3 位元的頻寬，則可用的雜訊頻寬是1 . 6 G Η z ，對應於 4 8 〇 M b /秒的資料率。示範性狀況# 3將發射機電壓進一步減少至0 · 6 3 ____-94-___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）裝----τ--訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 543234 A7 B7 五、發明説明（2? 電壓尖峰至尖峰（0 d B m )，使系統實施的損失進一步增加，且使上述狀況# 1與# 2中的系統之鏈接界限減少。狀況# 3代表成本更低的實施方式，其仍支援8 1 M b /秒資料通道。示範性狀況# 1至# 3代表用於各種發射機位準、接收機實施與信號頻寬之廣大範圍的操作狀況。在表I之値的範圍以外的很多操作狀況可由專精於此技藝的人實施。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____- 7^ - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 543234 A7 B7 五、發明説明（表1 單位狀況#1 狀況#2 狀況#3 發射機之電壓輸出伏特P-P 2.4 1.2 0.63 均方根電壓=Vp-p/2.88 伏特均方根 0.83 0.42 0.22 發射機輸出(毫瓦成爲50歐姆） dBm 11.6 5.5 0.0 離開的親合損失 dB 18 22 26 進入的親合損失 dB 18 22 26 印刷電路板與其他系統損失 dB 6 6 6 在接收機之無線電頻率信號功率 dBm -30 -44 -58 所欲之鏈接界限 dB 10 8 6 所欲之SNR dB 25 20 15 雜訊功率預算 dBm -65 -72 -79 接收機之雜訊數字 dB 8 9 10 接收機(F)之雜訊數字比 6 8 10 等效雜訊溫度Te=(F-l)X370 度K 1965 2569 3330 可用之信號頻寬 Hz 10.6E+9 1.6E+9 270.8E+6 在0.3位元/赫茲之位元率(BPSK) Mb/Sec 3,168 481 81 裝 Ί 訂線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9R - 543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2亨圖7繪示在一接地的屏蔽平面上方的二2 . 5公厘、 5 0歐姆微條軌線之間以分貝表示的電磁耦合衰減。一軌線-其代表上述實施例的電磁耦合器1 8 -由一信號產生器（例如，圖4的收發機1 6 )驅動，信號產生器具有 5 ◦歐姆的輸出阻抗，且終止於一個5 0歐姆電阻。另一軌線-其代表上述實施例的傳輸線2 2 -的二端終止於 5 0歐姆的阻抗。二微條之間的間隔是〇 . 〇 5公厘（圖 A)或〇 · 4公厘（圖B)。微條模型用於保守及容易地模擬耦合的評估；本發明的寬側結構可達成的實際耦合値將導致較少的哀減及/或較小的結構。再次，必須強調，以上的尺寸只是示範性，且充當展示於圖7之樣品資料的框架。本發明絕不限於上述尺寸或 .圖7所展示的樣品資料。圖8 - 1 0繪示一積體電路的替代實施例，其可用於電子系統1 0 。如圖8所示，與圖4繪示的積體電路不同-其只包含一收發機，而積體電路6 0包含複數收發機 6 2 ( 1 ) — 6 2 ( X )，其各類似於圖4所繪示的收發機1 6。如同圖4的積體電路1 4，積體電路6 0可以也包含一邏輯電路1 2與一輸入/輸出介面6 4。一般而言，積體電路6 0能夠藉由利用圖4的積體電路1 4之任何.方式而使用於電子系統1 〇。然而，積體電路6 0可以不接觸耦合至與它所具有的收發機6 2數目一樣多的傳輸線。圖9繪示一電子系統5 9的示範性構造，其中複數積 ----— -97 -_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) 裝·

、1T 線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（2令體電路60 (1)-60 (X)各具有四收發機62。複數積體電路6 0 ( 1 )_ 6 0 ( X )安裝於一印刷電路板 6 6的表面6 5上。埋放於印刷電路板中（在圖5中以虛外形線的形式顯示）是四傳輸線7 6。如上述，傳輸線 7 6另外可形成於印刷電路板6 6上。複數積體電路6 〇 (1) - 60 (X)中的每一積體電路上之四電磁耦合器 6 8中的每一電磁耦合器耦合至傳輸線7 6之一。較佳地，每一電磁親合器62 (1) -62 (X)配置於它的對應傳輸線7 6之約五公厘內。然而，本發明不限於將任何電磁耦合器6 2安置於一傳輸線7 6之五公厘內。以此方式，傳輸線7 6形成四路徑、匯流排狀的結構，其中複數積體電路6 0 ( 1 ) - 6 0 ( X )可透過匯流排狀的結構 . 互相不接觸通訊。如上述，圖9之電子系統1 0中的不接觸通訊路徑可選擇性被完全或部分屏蔽。圖1 0繪示一示範性實施例，而電子系統5 9的部分屏蔽繪示於圖9。如圖1 0所示，一屏蔽平面6 9屏蔽積體電路6 0上的電路，而與積體電路6 0上的四電磁耦合器6 8隔離。積體電路6 0中的四收發機6 3之每一收發機係經由延伸通過一屏蔽平面6 9 中的獨立間隙之通路6 7，電連接至積體電路6 0上的電磁耦合器6 8.。額外的屏蔽可由配置於傳輸線7 6之間的屏蔽平面或軌線8 0提供，而其他屏蔽可由屏蔽平面7 4 與7 8 -傳輸線7 6位於其間，如圖6所示-提供。如果包含屏蔽平面7 4，則在每一電磁耦合器6 8與每一傳輸 _；___-9R-__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）批衣 J 訂線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 543234 A7 ______ Β7 五、發明説明（2争線7 6之間的屏蔽平面7 4中之間隙7 2包含於屏蔽平面 7 4中。然後，積體電路6 〇可定位於印刷電路板6 6上 ’以致於它的電磁耦合器6 8經由間隙7 2，電磁耦合至傳輸線7 6 如同以上圖1 - 4所示的實施例，一或更多屏蔽平面可接地，且可供應接地連接至積體電路6 0或印刷電路板 6 6。類似地，一或更多屏蔽平面可連接至一電源，且供應電力或參考電壓至積體電路6 0或印刷電路板6 6。雖然上述本發明的實施例不接觸傳輸資料於積體電路之間，但本發明不限於信號之不接觸傳輸於積體電路之間。圖1 1繪示一電子系統7 9之示範性實施例，其中信號不接觸傳輸於一電子系統而非積體電路的元件（即，子板與母板）之間。如圖11所示，複數子板86 (1)-86 (X)實體連接至一母板8 2。傳統邊緣接頭8 4可用於將子板 86 (1)-86 (X)安裝至母板82。每一子板86 包含一傳輸線9 0，其埋放於子板8 6中或位於子板8 6 上。母板8 2也包含一傳輸線8 9，其較佳爲埋放於母板中，但另外可位於母板上。子板8 6的傳輸線9 0電連接至電磁耦合器9 2，其-於子板8 6安裝至母板8 2時-安置成爲靠近.母板8 2中的傳輸線8 9，俾使子板8 6的電磁耦合器9 2電磁耦合至母板8 2的傳輸線8 9。較佳地，一電磁耦I合器9 2配置在它的對應傳輸線9 0之約五公厘內。然而，本發明不限於將任意電磁耦合器9 2安置 _—__- 9Q 一__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7_______ 五、發明説明（2} 於一傳輸線8 9之五公厘內。依此方式，子板8 6可與母板8 2不接觸通訊。圖1 1所示不接觸通訊路徑可選擇性被部分或全部屏蔽。圖1 2顯示一子板8 6與一母板8 2的部分剖視圖’ 且繪示可用於部分屏蔽圖1 1所示實施例的示範新屏蔽。如圖1 2所示，一屏蔽平面或屏蔽通路2 0 2可配置於子板8 6中，以屏蔽子板，與電磁耦合器9 2隔離。當然，屏蔽量最依賴於電磁耦合器9 2由屏蔽材料環繞而與子板 8 6上的其他元件電磁隔離的程度。如同此處所述的其他實施例，專精於此技藝的人於是可藉由選擇性安置屏蔽平面或材料於電磁耦合器9 2周圍，調整子板8 6與電磁耦合器9 2屏蔽的程度。在圖1 2所示例子中，屏蔽平面 2 0 2包含一間隙2 1 0，傳輸線9 0經由彼而電連接至電磁耦合器9 2。也可以屏蔽母板8 2中的傳輸線8 9。如圖1 2所示 ’傳輸線8 9可配置於屏蔽平面2 0 4與2 0 8之間。亦如所示，屏蔽平面2 0 4包含一靠近電磁耦合器9 2 ;的間隙2 0 6，允許一不接觸通訊路徑，其通過電磁耦合器 9 2與傳輸線8 9之間的間隙。傳輸線8 9可藉由包含額外的屏蔽平面-其更完全圍繞傳輸線-而被更完全屏蔽。例如，額外的屏蔽平面可以包含於傳輸線8 9的前方與傳輸線的後方（自圖1 2透視）。如上述，屏蔽平面可以連接至電力或接地，以提供電力或參考信號至母板8 2或子板8 6 〇 — ____-λΠ-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐）批衣 I ΙΊ n ϋ ^ 111 — ϋ n ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 _ B7 五、發明説明（2亨子板8 6可包含積體電路或其他系統元件，其依據本發明的原則而電磁耦合至傳輸線9 0。例如，子板8 6可包含配合圖1 - 1 〇說明如上的構造。另外，子板8 6可包含積體電路或其他系統元件，其經由接觸連接，傳統式耦合至傳輸線9 0。當然，子板8 6可包含複數軌線9 0 ’且子卡上之每一此類軌線與系統元件之間的連接可包含不接觸連接與傳統接觸連接的組合。 • 應該注意，本發明不需要使傳輸線配置於任何特殊匯流排結構中。圖1 3與1 4繪示本發明之一示範性實施例 ’其使用鏈環或環形匯流排配置。如圖1 3所示’積體電路9 0可具備一傳輸耦合器 1 〇 2與一獨立接收耦合器9 8，其適於經由一電磁耦合的環或訊標環匯流排而通訊。積體電路9 〇也可包含一邏輯電路9 2，其經由輸入/輸出介面9 4而通訊。一接收機9 6將到達電磁耦合器9 8的R F信號解調，以產生一輸入信號9 5至輸入/輸出介面9 4。典型上，輸入信號 9 5傳送由電磁耦(合至ϊ哀匯流排的另一元件所傳輸的資料。如果資料定址至積體電路9 0，則輸入/輸出介面9 4 將資料轉送到邏輯電路9 3。否則，輸入/輸出介面9 4 將資料編碼爲輸出信號9 7，且將它轉送到發射機i 〇〇。發射機1 0. 0將輸出信號9 7所調諧的R f信號供應至電磁耦合器1 〇 2。 fe入/輸出介面9 4也將源自於邏輯電路9 3的任何貪料編碼，以送到環匯流排上的另一元件。輸入/輸出介 --—_—_____ __ 本紙張尺度適用巾國國家標準（€奶）八4規格（2淑297公慶)~' --*— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 ____B7_ 五、發明説明（2声面9 4將資料與資料之指定接收者的位址編碼，且將編碼的輸出信號9 7輸送至發射機1 0 0，其將編碼的信號傳輸於環匯流排。圖1 4是印刷電路板1 0 4的簡化剖視圖，印刷電路板1 0 4具備與圖1 3的積體電路9 0類似之若干積體電路9 0。埋放於或位於印刷電路板1 〇 4的獨立短軌線 1 0 6電磁耦合相鄰的積體電路9 0上之一對耦合器9 8 與1 0 2。也可包含諸如配合本發明的其他實施例而說明如上的屏蔽。例如，屏蔽平面1 0 8可將軌線1 0 6互相屏蔽。雖然未顯示於圖1 4，但印刷電路板9 0也可包含軌線1 0 8上下的屏蔽平面，且積體電路9 0可包含一屏蔽平面，其在電磁耦合器9 8與1 0 2上方，且在實施於 . 積體電路9 0之基材上的電路下方，以提供屏蔽。‘ 雖然本發明的上述實施例使用一傳輸線作爲中間匯流排狀結構，以在積體電路之間通訊，但本發明不限於涉及一傳輸線或任何型式的匯流排配置之不接觸傳輸。圖1 5 - 1 6繪示本發明之一示範性實施例，其中積體電路互相直接不接觸通訊。如圖1 5所示（剖側視圖），複數（在此例中是三）積體電路1 1 2 ( 1 ) - 1 1 2 (3)係垂直堆疊。例如，積體電路11 2 (3)可包含一電腦處理器，而積體電路1 1 2 ( 1 )與1 1 2 ( 3 ) 可實施處理器所所存取的記憶體。每一積體電路1 1 2 ( 1) _112 (3)包含一基材116 ，其中形成電路。例如’電路可包含一邏輯電路、一輸入/輸出介面、與一 ______-λ? ._ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21 ΟΧ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 ___ B7 五、發明説明（坪收發機或諸收發機，其構建於與圖4的積體電路1 4、圖 8的積體電路6 0或圖1 3的積體電路9 0者類似的配置。各積體電路1 12 (1) - 1 12 (3)中的收發機連接至一對應的電磁耦合器1 1 8 ( 1 ) - 1 1 8 ( 3 )，其較佳爲形成於基材1 1 6之上或之中。電磁耦合器 1 1 8 ( 1 ) - 1 1 8 ( 3 )互相靠近，以互相電磁耦合。依此方式，積體電路112 (1)-112 (3)經由矽互相不接觸通訊，不需要通路或導電的垂直元件以與堆疊的晶粒互接。積體電路112 (1) -112 (3)可配置成俾使各電磁耦ί合器118 (1) - 118 (3)電磁親合至全部其他電磁耦合器。另外，耦合器1 1 8 ( 1 ) - 1 1 8 (3 )可調諧且「緊密」耦合，以充當共振電壓器，在電石放親合器1 1 8 ( 1 ) - 1 1 8 ( 3 )之間的任一方向垂直傳送R F信號，而無最小的衰減。在此配置中，一積體電路1 1 8的傳輸將由全部其他積體電路接收及解碼。然而，只有傳輸所定址的積體電路將保留及處理傳輸內的資料。另外，各積體電路1 1 2可配置（或屏蔽）成爲俾使它的電磁耦合器118只電磁耦合至緊鄰於上方及/或下方的積體電路之電磁耦合器。可以使用一通訊協定，諸如配合圖1 3與1 4而說明如上者。例如，於自鄰居收到傳輸時，積體電路1 1 8將傳輸的目標位址解碼。如果傳輸定址至積體電路，則積體電路將傳輸內的資料解碼及處理 __________ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

543234 A7 _B7______ 五、發明説明（3) 。然而，如果傳輸未定址至積體電路’則積體電路將傳輸送到它的另一鄰居。可以包含光學屏蔽。例如’屏蔽平面1 2 6可包含於 .於積體電路11 8 (1) - 118 (3) ’以屏蔽各積體電路中的電路，與電磁親合器118 (1) - 118 (3 )隔離。如果包含此屏蔽平面1 2 6 ’則平面中的間隙 1 28必須包含於電磁賴合器1 1 8 (1) - 1 1 8 (3 )之間。可依據上述屏蔽原則而包含額外的屏蔽’以提供更完整的屏蔽。如圖15所示，堆疊的積體電路112(1)-1 1 2 ( 3 )可選擇性安裝在印刷電路板1 1 4上。堆疊的積體電路1 1 2 ( 1 ) - 1 1 2 ( 3 )可與印刷電路板 1 1 4形成傳統實體接觸型電連接。另外，堆疊的積體電路1 1 2 ( 1 ) - 1 1 2 ( 3 )可與印刷電路板1 1 4不接觸通訊。此配置繪示於圖1 5。在該處，積體電路 1 1 2 ( 3 )與印刷電路板1 1 4不接觸通訊，且印刷電路板包含依據上述屏蔽原則的選擇性屏蔽。亦如圖1 5所示，可包含電力與接地接頭1 1 5，以提供電力、接地與參考電壓連接至積體電路118(1)-118(3)。如所示，印刷電路板1 1 4 -其可類似於圖3的印刷電路板2 1 包含一配置於二屏蔽平面1 2 2與1 2 4之間的軌線1 2 0。軌線1 2 0可轉送無線電頻率信號至印刷電路板1 1 4上的其他電子元件。其他電路元件的例子包含-但不限於-積體電路或其他堆疊的積體電路。積體 _______-^4-__- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 B7 五、發明説明（邛電路1 1 2 ( 3 )的電磁耦合器1 χ 8 ( 3 )靠近選擇性屏蔽平面1 2 2中的間隙1 2 1 ，以致於耦合器1 1 8 ( 3 )電磁耦合至軌線1 2 〇。依據上述屏蔽原則，可以包含額外的屏蔽平面或材料，以更完全屏蔽軌線1 2 0及電磁耦I合器1 1 8 ( 3 )與軌線1 2 0之間的不接觸通訊路徑。圖1 6繪示一示範性實施例，其中一部分積體電路 1 3 0與積體電路的另一部分不接觸通訊。如所示，一積體電路1 3 0具有形成於它的半導體基材1 3 2之頂與底表面上的電路。電路可以包含邏輯電路、輸入//輸出介面電路' 及無線電頻率收發機，其配置成類似於圖4之積體電路14、圖8的積體電路60、；圖13的積體電路 9 0 ° —電磁耦合器1 3 4配合在基材1 3 2之一側的電路’一第二電磁耦合器1 4 〇配合在基材之另一側的電路。依此方式將耦合1 3 4與1 4 0電磁耦合，以致於在基材1 3 2之一側的電路可與在基材之另一側的電路不接觸通訊。完全或部分屏蔽可選擇性包含於圖1 5所示的實施例。例如，屏蔽平面1 3 8與1 4 4可適當配置，以屏蔽在基材1 3 2二側的積體電路，與耦合器1 3 4、1 4 0隔離。可依據上述原則，包含額外的屏蔽，以更完全屏蔽積體電路，與耦合器i 3 4、；L 4 0隔離。間隙於需要時設於屏蔽中，以允許親合器1 3 4與1 4 0互相電磁親合。如同在上圖1 5所示之「堆疊」的積體電路，圖1 6 n 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）装-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 ____B7 五、發明説明（邛所示的雙側式實施例可安裝在印刷電路板1 4 6上。如配合圖1 5說明於上者，傳統實體接觸的結構可以用於與印刷電路板1 4 6通訊，或者，可以使用依據本發明的不接觸耦合。圖1 6繪示後者，其具有選擇性屏蔽平面3 〇 2 、3 0 4，用於屏蔽傳輸線1 4 8。間隙3 0 6設於屏蔽平面3 0 2中，以允許親合器1 4 0親合至傳輸線1 4 8 。如上述，可以添加額外的屏蔽，以更完全屏蔽軌線 1 4 8 〇雖然圖1 6中未顯示，但可以包含電力與接地接頭（諸如圖1 5的1 1 5 )，以提供電力、接地與參考電壓連接至積體電路1 3 0。此外，類似於積體電路1 3 0的複數積體電路（電路整合於基材的二側）可堆疊，如圖1 5 所示。. 當然，二或更多積體電路-各具有一電磁耦合器—可只配置成俾使它們的電磁耦合器足夠靠近，而使它們互相電磁耦合。較佳地，互相電磁耦合的電磁耦合器互相配置成約二十五公厘。然而，本發明不限於將任何電磁耦合器配置於任何其他電磁耦合器的二十五公厘內。圖1 7 a至1 7 c繪示示範性配置，其中二或更多積體電路配有在二或更多積體電路之間的一直接無線通訊路徑或通道。稹體電路可安裝在一印刷電路板（未顯示）或用於固定積體電路的其他基材或框架上。這些示範性配置中，一電磁耦合器形成於積體電路之一外邊緣上。圖 1 7 a中，積體電路6 0 0與6 0 4配置成俾使它們可互 _：______- - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）：訂 I 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3， ~ 相無線通訊。圖1 7b中，三積體電路6 1 0、6 ] /1 X 4 、 4 1 8配置成俾使各積體電路可互相無線通訊。圖丨了 c 中’一積體電路6 3 0包含四電磁耦合器，每一電磁親a 器配置成爲電磁耦合至積體電路6 3 4 - 6 4 6之一。依據上述屏蔽原則，可選擇性包含及配置屏蔽材料，以完全或部分屏蔽或「關閉」積體電路之間的一或更多不接觸通訊通道。例如，屏蔽材料（圖1 7 a - 1 7 c不顯示）可安置於電磁耦合器6 01、602、61 1、 612、613、660、662、664、666、 6 6 8、670、672、674 與上述圖 17a - 1 7 c所示任何積體電路上的電路之間。如圖1 7 a所示 ’屏蔽平面或軌線6 0 6、6 0 8也可配置成俾使屏蔽二或更多耦合的電磁耦合器6 0 1、6 0 2之間的不接觸通訊路徑。雖然圖1 7 a中未顯示，但額外的屏蔽平面或軌線可包含於積體電路6 0 0與6 0 4之上及之下（自圖 17a透視），以更完全屏蔽耦合器601與606之間的不接觸通訊路徑。類似地，屏蔽材料6 2 0、6 2 2可配置成屏蔽圖1 7 b中的耦合器6 1 1 、6 1 2、6 1 3 之間的不接觸通訊路徑，偶外的屏蔽（未顯示）可包含於積體電路6 1 〇、6 1 4、6 1 8之上及之下（自圖 1 7 b透視）.，以更完全屏蔽路徑。圖1 7 c同樣顯示示範性屏蔽材料6 5 0，其屏蔽耦合器6 5 0與6 6 2之間的不接觸通訊路徑，以與耦合器6 6 4及6 6 6之間的不接觸通訊路徑隔離。屏蔽材料6 4 8、6 5 4、6 5 2類本紙張尺度適财關家辟（CNS ) A4規格（210X297公釐)^ ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· -訂 -線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A7 _____— —_B7 五、發明説明（3尹似地屏蔽下列耦合器對之間的不接觸通訊路徑：6 6 8與 670、672與674及650、652。額外的屏蔽材料（未顯示）可安置於相鄰耦合器之間的耦合區域之上及之下（自圖1 7 c透視），以更完全屏蔽接觸通訊路徑〇雖然圖1 - 1 7 C顯示的電磁耦合器由直線導體形成 ’但耦合器可由任何其他形狀-包含（但不限於）螺旋形-的導體形成。實際上，電磁耦合器的形狀與尺寸可以選擇’以達成預定的電感與電容位準，形成調諧或共振電路或無線電頻率變壓器結構。此外，如配合圖i — 1 6所示積體電路說明於上者，電磁耦合器601、602、 611、612、613、660、662、664、 666、668、670、672、674 較佳爲使用標準半導體製造技術，形成於積體電路之上或之中。另外，電磁耦合器可以製造成爲半導體封裝的一部分。圖8繪示一示範性螺旋耦合器4 0 4，其形成於半導體基材4 0 2之上或之中。也形成於基材上的是收發機電路4 0 6與功能電路4 0 8，其可類似於圖4、8、1 3 所示的相同電路。圖1 9繪示一電路，其模擬螺旋耦合器 4 〇 4與收發機電路4 0 6及傳輸線（圖1 8未顯示）或相同的耦合器-螺旋耦合器4 0 4耦合至彼-之等效阻抗。圖19中，L1與C1代表螺旋耦合器404及它與收發機電路4 0 6的連接路徑之電感與電容；R 1代表收發機電路4 0 6的輸入或輸出阻抗；L 2與C 2代表傳輸線 _______ _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）辦衣：訂線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 543234 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（邱 (圖1 8未顯示）-螺旋耦合器4 0 4耦合至彼-之電感與電容。螺旋耦合器4 0 4與傳輸線或相同的耦合器之間的間隔可以選擇爲提供一鏈接耦合因子k，其在略大於〇 . 〇至1 · 0的範圍。電感L1與L2及電容（：1與（：：2可具有適當大小，以在R F載體信號的頻率f。共振如下： fc=l/[2PI(LlCl)1/2] = l/[2PI(L2C2)1/2] 〔工〕獲得所欲的電路品質因子Q之收發機的輸入阻抗R 1 係如下： Q = R1/[(L1C1)1/2] 〔 2〕更局値的Q使螺旋親合器1 1 8與傳輸線之間的親合量增加，而且減少R F信號頻寬。Q的適當選擇於是依收發機可忍受的信號衰減量而定。如果電磁耦合器之間的緊密耦合係所欲者，則電磁耦合器可以是R F信號載體頻率的波長的四分之一，於是形成共振耦合結構。然而，如上述，如果大量積體電路的電 &么親合益緊抬親合於一^傳輸線’則各電磁親合器於無線電頻率信號沿著傳輸線行進時，自無線電頻率信號抽取實質數量的功率，且無線電頻率信號在它到達傳輸線末端的積體電路以前可能變成嚴重衰減。如上述，在此狀況，較佳爲使電磁耦合器具有適當大小，以較不緊密耦合至傳輸線，以致於它們不抽取比實質上所需要者更多的功率，允許一進入的無線電頻率信號由收發機正確地偵測。在只有少數積體電路互相不接觸連接之處，增加積體電路之間的耦 __-叫- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 -線_ 543234 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（邛合’以減少射出的無線電頻率能量之數量，因此減少屏蔽的需求，此可能是有利的。雖然以上的說明書已經說明本發明的較佳實施例，但專精於此技藝的人可對於較佳實施例做很多修改，不會偏離本發明的廣.大特點。例如，應該了解，本發明可以與傳統貪料通訊技術一起使用。例如，上述電子系統也可以包含經由實體接觸而傳統式通訊的積體電路與其他系統元件。舉另一例，任何上述收發機能夠以一電路取代，該電路只傳輸或只接收在本發明之一已知的應用中認爲是適當者。此外，圖4 ' 8、13中的輸入/輸出介面1 5、64 、9 4可構建成爲除了一收發機與一邏輯電路以外，尙與其他元件通訊。而且，圖3中，積體電路1 4可以安裝在印刷電路板2 1的二側上，而間隙設在屏蔽平面4 8中，以允許安裝在印刷電路板2 1下方（自圖3透視）的積體電路上之耦合器1 8電磁耦合於傳輸線2 2。類似地，積體電路或積體電路的堆疊可以安裝在圖 1 0、1 4、1 5與1 6所示之印刷電路板的二側上。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims

543234 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 "" 1 · 一種電子系統，包含·· 一傳輸線，及. 複數電子部件，各部件包括一電磁耦合器，各該電子部件沿著該傳輸線的長度而配置，且與該傳輸線隔離，但足夠接近該傳輸線，俾使該電子部件的電磁耦合器電磁耦合至該傳輸線，因此，提供至該複數電子部件之一的電磁耦合器之資料不接觸通訊至該傳輸線，及自該傳輸線不接觸通訊至該複數電子部件之至少另一電子部件的電磁耦合器。 2 _如申請專利範圍第1項之電子系統，其中該複數電子部件之至少一電子部件是積體電路。 3 .如申§靑專利範圍第2項之電子系統，其中該積體電路之電磁耦合器小於該積體電路。 4 .如申請專利範圍第2項之電子系統，其中該積體電路之電磁耦合器與該積體電路之封裝整合。 5 .如申請專利範圍第2項之電子系統，其中又包括屏蔽材料，其配置於該積體電路上的電路與該積體電路的電磁耦合器之間。 6 ·如申請專利範圍第1項之電子系統，其中該複數電子部件之至少二電子部件是積體電.路。· 7 .如申請專利範圍第6項之電子系統，其中又包括一基材，該傳輸線包括一配置於該基材上的導電材料，且各該積體電路接合至該基材。 · 8 ·如申請專利範圍第1項之電子系統，其中該複數本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -41 _ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 電子部件的至少一部件是第一電路板。 9 .如申請專利範圍第8項之電子系統，其中該傳輸線配置於第二電路板上。 1 0 ·如申請專利範圍第1項之電子系統，其中又包括屏蔽材料，其配置成至少部分屏蔽該傳輸線。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項之電子系統，其中該屏蔽材料包含間隙，該複數電子部件的電磁耦合器經由該間隙而電磁耦I合至該傳輸線。 1 2 .如申請專利範圍第i項之電子系統，其中又包換複數傳輸線。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之電子系統，其中該複數電子部件的至少一部件包含複數電磁耦合器。 1 4 _如申請專利範圍第1 3項之電子系統，其中該至少一電子部件的各電磁耦合器電磁耦合至該複數傳輸線的對應傳輸線。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之電子系統，其中又包含屏蔽材料，其配置於該複數傳輸線的各傳輸線之間。. 1 6 .如申請專利範圍第1項之電子系統，其中該複數電子部件沿著該傳輸線配置，俾使該電子部件的各部件之電磁耦合器與該傳輸線的間隔不大.於約十公厘。 1 7 · —種電子系統，包含：一第一積體電路，其包含一第一電磁耦合器，及一第二積體電路，其包含一第二電磁耦合器，.及該第一積體電路與該第二積體電路配置成爲俾使該第本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -42 - -裝-- -1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂' 線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234

、申請專利範圍〜電磁耦合器與，以便電磁耦合，因此’提供至該第一電磁耦合器的資料不接觸通訊至該第二電磁耦合器。. 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項之電子系統，其中該第〜電磁耦合器與該第二電磁耦合器的間隔不大於約十公厘。弟—'電親合窃2互相隔離，但足夠靠近 9 ·如申請專利範圍第1 7項之電子系統，其中又路安裝在該經濟部智慧財產局員工消費合作社印製包含一基材，該第一積體電路與該第二積體電基材。 2 0 _如申請專利範圍第1 7項之電子系包含一基材，該第一積體電路安裝在該基材，體電路安裝在該第一積體電路。 2 1 .如申請專利範圍第1 7項之電子系統，其中該第一電磁耦合器小於該第一積體電路。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之電子系統，其中該第二電磁耦合器小於該第二積體電路。 2 3 .如申請專利範圍第1 7項之電子系包含屏蔽材料，其配置於該第一積體電路上的一電磁耦合器之間。統，其中又且該第二積統，其中又電路與該第 2 4 ·如申請專利範圍第2 3項之電子系包含屏蔽材料，其配置於該第二積體電路上的二電磁耦合器之間。 ‘ 2 5 ·如申請專利範圍第1 7項之電子系統，其中又統，其中又電路與該第 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂線· 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 43- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 543234 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 4 包含屏蔽材料，其配置成爲至少部分屏蔽在該第一電磁耦合器與該第二電磁耦合器之間的不接觸通訊通道。 2 6 ·如申請專利範圍第i 7項之電子系統，其中又包3複數積體電路’各積體電路包含一電磁親合器，該複數積體電路配置成爲俾使該複數積體電路的各積體電路之一電磁耦合器電磁耦合於該積體電路的至少另一積體電路之一電磁耦合器。 2 7 . —種用於電子系統之方法，該電子系統包含一具有一傳輸線的基材及複數電子部件，複數電子部件沿著 §亥傳輸線的長度，安裝於該基材上，該複數電子部件的各部件與该傳輸線隔離，但足夠接近該傳輸線，以電磁親合至該傳輸線，該方法包含：提供資料至該電子部件中的第一電子部件之第一電磁耦合器；將來自該第一電磁耦合器的資料電磁耦合至該傳輸線將來自該傳輸線的資料電磁耦合至該電子部件中的第二電子部件之第二電磁耦合器。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之方法，其中該第一與該第二電子部件中的至少一電子部.件是積體電路。 2 9 .如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該第一與該第二電子部件二者是積體電路。 3 〇 .如申請專利範圍第2 7項之方法，其中該複數電子部件沿著該傳輸線配置，俾使該電子部件的各電子部本&「張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ^44 - ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

543234 A8 B8 C8 D8 r、申請專利範圍 5 件之電磁耦合器與該傳輸線的間隔不大於約十公厘 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂線經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）