CN104471865A - 定向耦合式通信装置 - Google Patents

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Abstract

涉及定向耦合式通信装置，作为耦合***阻抗，容易进行匹配，进一步减少反射，利用电感耦合使通信信道变得高速，并且，提高信号强度，提高通信的可靠性。层叠具有耦合器的模块，利用电容耦合和电感耦合，使耦合器彼此进行耦合，其中，所述耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，该反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号。

Description

定向耦合式通信装置
技术领域
本发明涉及定向耦合式通信装置，例如涉及如下结构：不使用接触式的连接器，而利用接近的1对传输线路的电容耦合和电感耦合，以非接触方式在模块之间或端接之间高速地进行数据通信。
背景技术
现有，在组合模块来构筑***的情况下，各模块之间的信号配线利用连接器连接。例如，在移动电话中，显示模块或相机模块与主体的主基板利用连接器与柔性基板的配线连接。
在特性阻抗因连接器变得不连续时，信号的一部分发生反射，通过的信号产生失真。这成为符号间干涉的原因，产生妨碍通信高速化这样的问题。此外，在为了增加信号条数或使连接器小型化而减少连接器的端子间隔时，信号之间的串扰增加，因此，结果妨碍了通信的高速化或设备的小型化。
为了解决这些问题而升级连接器的材料或制造过程时，制造成本增加。此外，利用连接器连接模块的作业难以自动化，组装成本高。这妨碍了设备的低价格化。此外，在设备的使用中，还存在连接器因振动等而脱落等事故，使得设备的可靠性下降。
本发明人提出了如下电子电路：使用由利用印刷基板(Printed Circuit Board：PCB)或半导体集成电路芯片的配线形成的线圈的电感耦合、即、磁场耦合，在安装基板之间或半导体集成电路芯片之间进行数据通信(例如，参照非专利文献1～非专利文献3)。
另一方面，还提出了：使微带或总线进行接近耦合，利用电容耦合和电感耦合对数据进行无线通信(例如，参照专利文献1或专利文献2)。根据专利文献1，能够使由二条传输线路构成的差动传输线路彼此沿相同的方向平行地配置，在两个模块之间进行无线通信，其中，所述二条传输线路平行地配置，利用端接电阻进行端接匹配。
此外，根据专利文献2，能够使用二条微带作为定向耦合器，向二条微带输入微波带的差动信号，在两个模块之间进行无线通信，二条微带经由电介质膜配置在接地面上，利用端接电阻进行端接匹配。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-278290号公报
专利文献2：日本特开2007-049422号公报
非专利文献
非专利文献1：H.Ishikuro，T.Sugahara，and T.Kuroda，“An Attachable WirelessChip Access Interface for Arbitrary Data Rate by Using Pulse-Based Inductive-Couplingthrough LSI Package”，IEEE International Solid-State Circuits Conference(ISSCC‘07)，Dig.Tech.Papers，pp.360-361，608，2月.2007
非专利文献2：K.Niitsu，Y.Shimazaki，Y.Sugimori，Y.Kohama，K.Kasuga，I.Nonomura，M.Saen，S.Komatsu，K.Osada，N.Irie，T.Hattori，A.Hasegawa，and T.Kuroda，“An Inductive-Coupling Link for 3D Integration of a 90nm CMOS Processor and a 65nmCMOS SRAM”，IEEE International Solid-State Circuits Conference(ISSCC‘09)，Dig.Tech.Papers，pp.480-481，2月.2009
非专利文献3：S.Kawai，H.Ishikuro，and T.Kuroda，“A 2.5Gb/s/chInductive-Coupling Transceiver for Non-Contact Memory Card”，IEEE InternationalSolid-State Circuits Conference(ISSCC‘10)，Dig.Tech.Papers，pp.264-265，2月.2010
发明内容
发明要解决的问题
为了解决与这样的连接器相关的问题，本发明的发明人提出了如下装置：利用由电子电路基板的配线形成的传输线路之间的电容耦合和电感耦合，在模块之间(或设备之间)高速地进行无线数据通信(如需要可参照特愿2011-032886号)。
图52是本发明人提出的模块之间通信装置的概念立体图，其将耦合器设为差动结构，与单端方式相比，提高了针对同相噪声的耐性。如图34所示，将反馈线路2241、2242设为与信号线路2121、2122相同的结构，设为差动耦合器。在该情况下，利用具有与耦合***阻抗Z0-coupled相等的特性阻抗Z0的电阻2141、2142对反馈线路2241、2242与信号线路2121、2122进行端接。
在该提案的情况下，由于为差动结构，因此与单端方式相比，针对同相噪声的耐性提高，此外，与单端方式相比，容易控制耦合***阻抗Z0-coupled。
图53是本发明人提出的其它模块之间通信装置的概念立体图，在该提案中，对信号线路2121、2122以及反馈线路2241、2242全部设置有引出用的传输线路2251、2252、2261、2262。
在该情况下，半导体集成电路装置2151、2152、传输线路2251、2252、2261、2262、信号线路2121、2122以及反馈线路2241、2242分别阻抗匹配地连接，信号线路2121、2122以及反馈线路2241、2242的端接也设为阻抗匹配。
但是在图52或图53所示的结构中，需要4个信号线路(2121、2122、2241、2242)和两个端接电阻2141、2142，在图39的情况下，还需要4个引出用的传输线路(2251、2252、2261、2262)，部件数量多，且端接电阻的体积大，因此，存在安装体积大且成本高这样的问题。
此外，4个信号线路(2121、2122、2241、2242)相互进行电容/电感耦合，因此，比较难以取得耦合***阻抗的匹配，容易发生信号反射。此外，由于不能调整端接电阻的值，因此，存在容易发生信号反射等问题。
此外，仅将传输的近端串扰用于信号接收，而远端串扰在端接电阻上作为热被舍弃，因此，存在能够用于接收的信号能量小这样的问题。
因此，本发明的目的在于，减少所需的部件数，减小安装体积，降低成本，能够使耦合***阻抗容易实现匹配，或能够调整端接电阻的值，从而使信号的反射进一步减少，或者，增加能够用于接收的信号的能量，提高信号强度，提高通信的可靠性。
用于解决问题的手段
(1)为了解决上述问题，定向耦合式通信装置的特征在于具有：第1模块，其具有第1耦合器，该第1耦合器设置在第1绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号；以及第2模块，其具有第2耦合器，该第2耦合器设置在第2绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号；所述第1模块与所述第2模块层叠为，所述第1耦合器与所述第2耦合器的至少一部分在从层叠方向观察时投影重合，在所述第1耦合器与所述第2耦合器之间，利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
这样，在一个端部与输入/输出连接线连接且另一个端部与输入/输出连接线或接地线中的任意一个连接的第1耦合器与第2耦合器之间产生电磁场耦合，由此，构成耦合器的信号线路仅为两个，因此，与在先申请的发明相比，所需的部件数量减少，安装体积减小，成本降低，比较容易取得耦合***阻抗的匹配。
(2)此外，本发明的特征在于，在上述(1)中，以如下状态层叠所述第1模块与所述第2模块：与所述第1耦合器连接的输入/输出连接线和与所述第2耦合器连接的输入/输出连接线之间的信号耦合弱于所述第1耦合器与所述第2耦合器之间的信号耦合。
这样，期望在对通信没有实际贡献的第1耦合器上连接的输入/输出连接线与第2耦合器上连接的输入/输出连接线之间的信号耦合弱于对通信有贡献的第1耦合器与第2耦合器之间的信号耦合的状态下，进行层叠。
(3)此外，本发明的特征在于，在上述(1)或(2)中，所述第1模块以及所述第2模块中的至少一方具有半导体集成电路装置，该半导体集成电路装置具有与所述输入/输出连接线连接的收发电路。
这样，仅在第1模块以及所述第2模块中的至少一方设置具有收发电路的半导体集成电路装置即可。在对双方设置的情况下，两者之间进行直接通信，在仅对一方设置半导体集成电路装置的情况下，另一方承担通信的媒介。
(4)此外，本发明的特征在于，在上述(3)中，所述半导体集成电路装置中具有的所述收发电路的输入/输出端子与阻抗匹配电路连接。
收发电路的输入/输出端子与阻抗匹配电路连接，由此，能够不使用端接电阻而在半导体集成电路装置侧进行端接匹配，由此，能够抑制信号的反射。
(5)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，与所述第1耦合器的另一个端部连接的是输入/输出连接线，与所述第2耦合器的另一个端部连接的是输入/输出连接线。
通过这样构成，从耦合器的两端输入差动信号，由此，以往作为热而被舍弃的远端串扰使信号加强，因而通信的可靠性提高。即，(+)信号的远端串扰加强(-)信号的近端串扰，(-)信号的远端串扰加强(+)信号的近端串扰，从而加强接收信号。此外，在耦合器的两端始终施加(+)和(-)的信号，因此，公共信号不会变化，不需要的辐射(噪声)减小。
(6)此外，本发明的特征在于，在上述(5)中，与所述第1耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部沿所述第1耦合器的长轴方向延伸，并且，与所述第2耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部沿所述第2耦合器的长轴方向延伸。
通过采用这样的连接结构，在耦合器中传输的信号的电流强度在第1耦合器与第2耦合器的宽度方向上没有不同，因此，能够进行高精度的通信。
(7)此外，本发明的特征在于，在上述(5)中，与所述第1耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部连接于所述第1耦合器的沿着长轴方向的侧面的端部，并且，与所述第2耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部连接于所述第2耦合器的沿着长轴方向的侧面的端部。
通过采用这样的连接结构，能够使包含耦合器的输入/输出连接线小型化。
(8)此外，本发明的特征在于，在上述(5)～(7)的任意一个中，将所述第1耦合器或所述第2耦合器中的至少一方载置在突起部上，并且，载置在所述突起部上的耦合器在所述输入/输出连接线的连接部附近沿着所述突起部的侧面配置。
这样，通过在突起部上载置至少一方的耦合器，能够无需考虑半导体集成电路装置的厚度而以任意间隔使第1耦合器与第2耦合器相对。此外，通过沿着突起部的侧面配置输入/输出连接线的连接部，能够使与第1耦合器连接的输入/输出连接线和与第2耦合器连接的输入/输出连接线之间的信号耦合弱于第1耦合器与第2耦合器之间的信号耦合。
(9)此外，本发明的特征在于，在上述(5)中，与所述第1耦合器连接的输入/输出连接线以及与所述第2耦合器连接的输入/输出连接线是键合线。这样，可以使用键合线作为连接耦合器与收发电路的输入/输出连接线。
(10)此外，本发明的特征在于，在上述(5)～(8)的任意一个中，与所述第1耦合器连接的输入/输出连接线以及与所述第2耦合器连接的输入/输出连接线是信号线路。这样，可以使用信号线路作为连接耦合器与收发电路的输入/输出连接线，由此，能够与耦合器分离地设置收发电路，此外，能够使施加(+)信号的输入/输出连接线与施加(-)信号的输入/输出连接线的长度高精度地等长。
(11)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，与所述第1耦合器的另一个端部连接的是接地线，与所述第2耦合器的另一个端部连接的是接地线。
这样，耦合器的另一个端部可以与接地线连接，输入信号在与接地线连接的另一端被反射，相反极性的反射信号从另一端向一个端子行进，因此，与从耦合器的两端输入差动信号时同样地，远端串扰使信号加强，因此，通信的可靠性提高。
(12)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(11)的任意一个中，所述第1耦合器的长度大于所述第2耦合器的长度。这样，通过在耦合器的长度中设置差异，能够增大进行模块层叠时的位置对准余量。
(13)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(12)的任意一个中，所述第1耦合器的长轴与所述第2耦合器的长轴相互不平行。这样，通过使耦合器的长轴彼此不平行，能够增大模块的层叠时的位置对准余量。
(14)此外，本发明的特征在于，在上述(5)中，所述第1耦合器以及所述第2耦合器为多次弯曲成两端接近的形状。这样，耦合器不需要为矩形，而可以设为多次弯曲成两端接近的形状，例如弯曲为コ字状，由此，能够使整体结构变得紧凑，容易使输入/输出信号线等长或缩短。
(15)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(14)中，在所述第1绝缘性基板的与配置有所述第1耦合器的面相反侧的面或者所述第2绝缘性基板的与配置有所述第2耦合器的面相反侧的面中的至少一方上具有电磁屏蔽层。这样，通过设置电磁屏蔽层，能够降低从外部侵入电磁场噪声的情况，由此，能够提高噪声耐性。
(16)此外，本发明的特征在于，在上述(15)中，所述电磁屏蔽层在与所述第1耦合器或所述第2耦合器相对的位置具有缺口部。这样，通过在电磁屏蔽层中设置缺口部，能够使电力线集中在耦合器之间，提高耦合器的耦合度。此外，在不使两模块相对地层叠而在相同方向层叠的情况下，这是必需的。
(17)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，所述定向耦合式通信装置中层叠有第3模块，该第3模块中设置有第3耦合器和第4耦合器，所述第3耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，在绝缘性基板上，所述第4耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，所述第3模块层叠为，所述第3耦合器与所述第4耦合器在从层叠方向观察时至少一部分投影重合，在所述第3耦合器与所述第4耦合器之间利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
这样，模块不限于两个，也可以设置3个以上的模块。
(18)此外，本发明的特征在于，在上述(17)中，所述第3耦合器的两端部与第1耦合器的两端部通过等长配线连接，所述第1模块成为所述第2模块与所述第3模块之间的通信媒介。
在该情况下，能够以插件或主板方式使用第1模块，使其成为第2模块与第3模块之间的通信媒介。
(19)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，所述第1模块的设置在所述第1绝缘性基板上的第1耦合器具有与至少2个耦合器对应的长度，所述定向耦合式通信装置中层叠有第3模块，该第3模块中设置有第4耦合器，在绝缘性基板上，所述第4耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，
所述第3模块层叠为，所述第1耦合器与所述第4耦合器在从层叠方向观察时至少一部分投影重合，在所述第1耦合器与所述第4耦合器之间，利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
这样，可以构成为替代设置第3耦合器，而使第1耦合器具有与至少2个耦合器对应的长度，这也能够构成与多个模块通信的多点总线。
(20)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，在所述第1绝缘性基板的与层叠所述第2模块的面相反侧的面上层叠设置有第3耦合器的第3模块，在绝缘性基板上，所述第3耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，所述第3模块层叠为，在所述第1耦合器与所述第3耦合器之间利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
通过这样构成，也能够进行多个模块之间的通信。此外，在该情况下，第2耦合器与第3耦合器之间的直接通信因第1耦合器作为屏蔽物发挥作用而被遮断。
(21)此外，本发明的特征在于，在上述(17)、(19)或(20)的任意一个中，所述第1模块搭载有微处理器作为半导体集成电路装置，所述第2模块以及所述第3模块搭载有与所述微处理器之间进行通信的半导体记录装置作为半导体集成电路装置。
这样，作为使用3个以上模块的通信的典型例，可举出1个微处理器和由微处理器控制的多个半导体集成电路装置之间的通信。
(22)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，在所述第1耦合器与所述第2耦合器之间***有加强电磁场耦合的板状的电介质。这样，通过在第1耦合器与第2耦合器之间***板状的电介质，即使第1耦合器与第2耦合器的间隔变得略大，也能够进行电磁场耦合。
(23)此外，本发明的特征在于，在上述(17)或(18)中，所述第1耦合器以及所述第3耦合器分别由两个耦合器和连结所述两个耦合器的端接电阻构成。这样，构成闭路的第1耦合器以及第3耦合器分别利用两个耦合器和连结两个耦合器的端接电阻构成，由此，能够在宽频带中维持耦合度的平坦性，降低信号的失真。
(24)此外，本发明的特征在于，在上述(1)或(4)的任意一个中，所述第1耦合器以及第2耦合器是具有相同曲率半径的圆弧状耦合器。这样，通过将第1耦合器以及第2耦合器设为圆弧状耦合器，能够以自由的角度引出第1模块以及第2模块的引出传输线路。
(25)此外，本发明的特征在于，在上述(24)中，所述第2模块的所述第2耦合器的中心与所述第1模块的所述第1耦合器的中心一致，所述第2模块相对于所述第1模块旋转自如地设置。这样，通过设置为旋转自如，能够进行基于工作部件彼此的电磁场耦合的通信。
(26)此外，本发明的特征在于，在上述(24)或(25)中，所述第2耦合器的圆弧的长度小于所述第1耦合器的圆弧的长度。这样，在设为圆弧状耦合器的情况下，即使各耦合器的圆弧的长度不同，也能够维持良好的耦合度。
(27)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，所述定向耦合式通信装置中还设置了具有第3耦合器的第3模块，该第3耦合器设置在第3绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，所述第1模块～所述第3模块层叠为，所述第1耦合器、所述第2耦合器与所述第3耦合器在从层叠方向观察时至少一部分投影重合，在所述第1耦合器、所述第2耦合器以及所述第3耦合器之间利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
该样，将3个模块层叠为耦合器彼此投影重合，能够构成以任意一个模块为总线的多点总线。其结果是能够从作为总线的模块对其它两个模块同时进行通信。
(28)此外，本发明的特征在于，在上述(1)～(4)的任意一个中，在所述第1绝缘性基板的与层叠有所述第1模块的面相反侧的面上，以所述第1耦合器的长边方向与第3耦合器的长边方向垂直的方式层叠具有第3耦合器的第3模块。这样，即使将第3耦合器设置在同一基板的背面，也能够防止第1耦合器与第3耦合器之间的电磁干涉。
(29)此外，本发明的特征在于，在定向耦合式通信方法中，具有：弧状的第1耦合器，其设置在第1绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号；以及弧状的第2耦合器，其一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，所述第2耦合器的耦合器直径小于所述第1耦合器的耦合器直径，所述第2耦合器相对于所述第1耦合器以同心圆状且旋转自如的方式组装在所述第1耦合器的内侧。这样，通过将第2耦合器以同心圆状且旋转自如地组装在第1耦合器的内部，能够作为旋转部的电磁场连接器发挥作用。
(30)此外，本发明的特征在于，在上述(26)或(29)中，所述第1耦合器以及所述第2耦合器被设置在开闭自如的壳体的铰链部中。这样，作为旋转部的电磁场连接器，设置在开闭自如的壳体的铰链部的连接器是典型的例子。
发明效果
根据公开的定向耦合式通信装置，能够容易作为耦合***阻抗而实现匹配，进一步减少反射，利用电感耦合使通信信道变得高速(更宽频带)，并且，能够提高信号强度，提高通信的可靠性。
附图说明
图1是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的概念结构图。
图2是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的概略局部结构图。
图3是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的概略剖视图。
图4是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的动作原理(1)的说明图。
图5是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的动作原理(2)的说明图。
图6是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的动作原理(3)的说明图。
图7是本发明的实施例1的定向耦合式差动通信装置的结构说明图。
图8是本发明的实施例1中使用的耦合器要素的结构说明图。
图9是本发明的实施例1中使用的耦合器要素的层叠状态的剖视图。
图10是本发明的实施例1中使用的收发电路的电路图。
图11是本发明的实施例2的定向耦合式差动通信装置的说明图。
图12是构成本发明的实施例3的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图。
图13是构成本发明的实施例4的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的俯视图。
图14是构成本发明的实施例5的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图。
图15是构成本发明的实施例6的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图。
图16是示出构成本发明的实施例7的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的耦合状态的俯视图。
图17是构成本发明的实施例8的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图。
图18是构成本发明的实施例9的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素附近的剖视图。
图19是本发明的实施例10的定向耦合式差动通信装置中使用的收发电路的电路图。
图20是本发明的实施例11的定向耦合式差动通信装置的概念结构图。
图21是本发明的实施例11的定向耦合式差动通信装置的概略结构图。
图22是示出本发明的实施例11的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图。
图23是利用半导体芯片构成第1模块以及第2模块的情况下的说明图。
图24是本发明的实施例12的定向耦合式差动通信装置的剖视图。
图25是本发明的实施例13的定向耦合式差动通信装置的概略结构图。
图26是本发明的实施例14的定向耦合式差动通信装置的结构说明图。
图27是本发明的实施例15的定向耦合式差动通信装置的概念结构图。
图28是示出本发明的实施例15的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图。
图29是本发明的实施例16的定向耦合式差动通信装置的概念结构图。
图30是示出本发明的实施例16的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图。
图31是本发明的实施例17的定向耦合式差动通信装置的概念结构图。
图32是示出本发明的实施例17的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图。
图33是构成本发明的实施例18的定向耦合式通信装置的模块的结构说明图。
图34是本发明的实施例18的定向耦合式通信装置的动作原理(1)的说明图。
图35是本发明的实施例18的定向耦合式通信装置的动作原理(2)的说明图。
图36是本发明的实施例18的定向耦合式通信装置的动作原理(3)的说明图。
图37是本发明的实施例18的定向耦合式通信装置的动作原理(4)的说明图。
图38是本发明的实施例19的定向耦合式差动通信装置的结构说明图。
图39是本发明的实施例20的定向耦合式差动通信装置的结构说明图。
图40是电磁场模拟结果的说明图。
图41是本发明的实施例21的定向耦合式差动通信装置的概念结构图。
图42是本发明的实施例22的定向耦合式差动通信装置的概念结构图。
图43是本发明的实施例23的定向耦合式差动通信装置的概念结构图。
图44是示出本发明的实施例24的定向耦合式差动通信装置的概念结构的剖视图。
图45是本发明的实施例25的定向耦合式差动通信装置的说明图。
图46是引出传输线路的引出方向的说明图。
图47是本发明的实施例26的定向耦合式差动通信装置的概略结构图。
图48是本发明的实施例27的定向耦合式差动通信装置的概略结构图。
图49是耦合度的角度θ关联性的说明图。
图50是本发明的实施例28的定向耦合式差动通信装置的概略结构图。
图51是本发明的实施例29的定向耦合式差动通信装置的概略结构图。
图52是本发明人提出的模块之间通信装置的概念立体图。
图53是本发明人提出的其它模块之间通信装置的概念立体图。
具体实施方式
此处，参照图1～图6，对本发明的实施方式的定向耦合式通信装置进行说明。图1是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的概念结构图，将具有第1耦合器121和收发电路151的第1模块101以及具有第2耦合器122和收发电路152的第2模块102层叠为第1耦合器121与第2耦合器122至少一部分投影重合，使第1耦合器121与第2耦合器122进行电磁场耦合，即，利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。此外，虽然不是必需的，但期望使收发电路151以及收发电路152的输入/输出阻抗等于第1耦合器121与第2耦合器122处于耦合状态时它们之间的耦合***阻抗Z0-coupled而设为阻抗匹配。
本发明的适用对象是作为分布常数电路处理的领域，并以各耦合器具有长于信号波长的长度、典型地具有信号波长的1/10以上的长度为前提，与作为集中常数电路处理的线圈为完全不同的对象。
图2是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的概略部分结构图，图2(a)是第1模块的俯视图，图2(b)是第2模块的俯视图，图2(c)是使第2模块正反面反转而层叠的情况下的透视俯视图。如图2(a)所示，在第1绝缘性基板111上形成有第1耦合器121，第1耦合器121的两个端部与输入/输出连接线131、141连接。此外，如图2(b)所示，第2模块102也与第1模块101同样，在第2绝缘性基板112上形成有第2耦合器122，第2耦合器122的两个端部与输入/输出连接线132、142连接。在该情况下，输入/输出连接线132、142是对通信没有实际贡献的部分，因此，将它们配置为耦合状态弱于对通信有贡献的第1耦合器121与第2耦合器122之间的电磁场耦合。
图2(c)是使第2模块正反面反转而层叠的情况下的透视俯视图，第1模块101的输入/输出连接线131、141的引出方向与第2模块102的输入/输出连接线132、142的引出方向彼此为相反方向，因此，能够大幅降低输入/输出连接线131、141与输入/输出连接线132、142之间的电磁场耦合。
此外，此处，输入/输出连接线131、141和输入/输出连接线132、142构成为应用分布常数电路的信号线路，但也可以使用键合线。此外，输入/输出连接线131、141和输入/输出连接线132、142的连接部沿第1耦合器121以及第2耦合器122的长轴方向延伸，但也可以使输入/输出连接线131、141和输入/输出连接线132、142分别连接于第1耦合器121以及第2耦合器122的沿着长轴的侧面的端部。
此外，第1耦合器121与第2耦合器122的长度不需要相等，也可以设为彼此不同的长度，或者，也可以使第1耦合器121与第2耦合器122的长轴彼此不平行，由此，能够增大层叠时的位置对准余量。此外，第1耦合器121与第2耦合器122的形状不需要是矩形，例如也可以是コ字状弯曲2次的形状，或者使コ字的两端进一步弯曲2次而合计弯曲4次的形状。这样，通过设为耦合器的两端接近的形状，使耦合器和输入/输出连接线的连接部位接近，由此，能够使相同耦合长度的耦合器紧凑地构成。
图3是本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的概略剖视图，在相对介电常数为ε2的第1绝缘性基板111以及第2绝缘性基板112的背面分别形成有电磁屏蔽层161、162，此处，为了提高耦合度，在电磁屏蔽层161、162的与第1耦合器121以及第2耦合器122的相对部位形成有缺口部171、172。
此外，在第1绝缘性基板111以及第2绝缘性基板112的正反面形成有用于保护的相对介电常数为ε3的覆盖层181、182、191、192。第1模块101与第2模块102隔着空隙或相对介电常数为ε1的绝缘膜相对地层叠。
关于第1绝缘性基板111、第2绝缘性基板112、覆盖层181、182、191、192以及绝缘膜的材质，可以使用聚酰亚胺树脂、环氧树脂、苯酚树脂或丙烯酸树脂等树脂，此处，期望设定为ε1＜ε2＜ε3。为了任意设定相对介电常数，通过基底树脂的种类和添加物来进行调整即可。此外，作为基板，以上述那样的树脂为基底的柔性基板(FPC)是柔性的，基板的厚度薄到75μm左右，因此，容易安装于便携电话那样的小装置，但不限于FPC，也可以是印刷电路基板(PCB)、半导体基板或者封装内的基板。
在耦合器线路之间的介电常数低于耦合器线路的其它周边的介电常数时，近端串扰小而远端串扰大，因此，通过利用远端串扰，能够确保通信的可靠性。其结果是，例如具有如下优点：能够使两个模块接近配置，即使残留间隙也没有关系，能够简便且低廉地进行模块的连接。或者，能够更加扩大夹着绝缘膜进行接近连接时的绝缘膜的选择。
接下来，参照图4～图6，对本发明的实施方式的定向耦合式通信装置的动作原理进行说明。首先，如图4(a)所示，设第1耦合器121的(+)1信号的输入端为A1端，设第1耦合器121的(-)1信号的输入端为B1端。同样，设第2耦合器122的(+)1信号的输出端为A2端，设第2耦合器122的(-)2信号的输出端为B2端。
图4(b)是示出(+)1信号的一例的波形图，图4(c)是与(+)1信号对应的相反极性(-)1信号的波形图，由(+)1信号和(-)1信号构成差动信号。此外，信号波形分别是RT时间的上升或下降时间。
在信号(+)1从第1耦合器121的A1端朝B1端传输时，在传输的信号的波头处，电流和电压发生变化。在第1耦合器121与第2耦合器122之间，互容C和互感M连续地存在，因此，由于i＝C(dv/dt)以及v＝L(di/dt)的耦合作用，在第2耦合器122中，感生流过电容耦合性电流和电感耦合性电流。
电容耦合性电流在从第1耦合器121朝第2耦合器122流过偏移电流之后，从该点向左右方向观察到的第2耦合器122的阻抗相等，因此，左右相等地分开而分流到两端。即，电容耦合性电流的一半倒流回近端(A2端)，一半向远端(B2端)前进。任意一个电流均在处于流向前方的端接电阻上产生正的电压信号。此外，在图1所示的收发电路151、152存在用于端接匹配的端接电阻。
在向近端(A2端)倒流的信号中，作为其电流信号源的波头从A1端朝B1端在第1耦合器121中前进，并以相同的速度朝A2端倒流过第2耦合器122，因此，成为图5(a)所示的波形。
即，在第1耦合器121中传输的信号的波头被输入到A1端起经过了波的上升时间RT后，完全进入第1耦合器121，在朝B1端传输的期间内，从朝B1端前进的电流信号源发出的偏移电流的一半以相同的速度向A2端倒流，因此，在A2端处成为恒定电流值。在设信号(+)1从A1端传输到B2端的时间为TD时，在到达B1端的时刻，向第2耦合器122偏移的偏移电流的一半进一步耗费时间TD而返回到第2耦合器122的A2端，因此，如图5(a)所示，A2端中出现的耦合信号(+)2为2TD的时间宽度的脉冲信号。
此外，在朝B2端前进的剩余一半的电流中，电流信号源朝B1端前进，因此，与其同时地积累电流量，在TD之后到达B2端，成为图5(b)所示的波形。
另一方面，电感耦合性电流是因在第2耦合器122中由电感耦合感生的电压源而流动的电流，其方向与第1耦合器121的电流循环的方向相反，在宏观上，从B2端朝向A2端而成为图5(c)所示的波形。因此，在A2端因电感耦合而产生的信号与在A2端因电容耦合而产生的信号为相同的符号，相互加强而成为图5(e)所示的波形。
此外，如图5(d)所示，在B2端产生的信号与因电容耦合而在B2端产生的信号为相反的符号而相互削弱，其结果是，如图5(f)所示，在B2端往往传输负的信号。
即，从A1端输入的信号(+)1因耦合器而在A2端产生相同极性的耦合信号(+)2，并且，在B2端产生相反极性的耦合信号(+)2。另一方面，从B1端输入的信号(-)1因耦合器而在A2端产生图6(a)所示的相反极性的耦合信号(-)2，在B2端产生与图6(b)所示的相同极性的耦合信号(-)2。
因此，在A2端，耦合信号(+)2和耦合信号(-)2双方均为与信号(+)1相同的极性，相互加强地重合，由此生成图6(c)的信号。同样，在B2端，耦合信号(+)2和耦合信号(-)2双方均为与信号(+)1相反的极性，相互加强地重合，由此生成图6(d)的信号。其结果是，如果在差动信号(+)2-(-)2的中央附近判定极性，则能够利用第2模块102接收向第1模块101输入的数字信号。
此处，将从A1端输入的信号(+)1因耦合器而在A2端产生的相同极性的耦合信号(+)2称作近端串扰，将在B2端产生的相反极性的耦合信号(+)2称作远端串扰。即，从B1端输入的信号(-)1因耦合器而在A2端产生的相反极性的耦合信号(-)2为远端串扰，在B2端产生的相同极性的耦合信号(-)2为近端串扰。
在现有的差动耦合器中，利用近端串扰进行通信，而远端串扰在端接电阻中作为热被消耗，没能在通信中利用。另一方面，在本发明的实施方式的定向耦合式差动通信装置中，利用了极性彼此相反的差动信号的远端串扰，因此，能够增大接收信号。
此外，耦合器例如可以对在基板的两面形成的厚度为20μm左右的铜箔和贯通基板的孔进行印刷加工，形成信号的传输线路。传输线路的特性阻抗通常为50Ω，但也可以是其它值。
如果假定应用于便携电话的显示模块与主板之间的数据通信，则通信距离(耦合器之间的距离)为0.1mm左右，但在数mm～数cm的距离的情况下也相同。
两个模块的连接是典型的例子，但模块的数量也可以是3个以上。例如，如后述的实施例15所示，本发明也包含如下情况等：在PCB的双面装配两个半导体芯片，构成设置在PCB上的耦合器的传输线路与两个半导体芯片上的传输线路进行耦合，与设置在PCB上的和传输线路连接的半导体芯片一起，3个半导体芯片进行通信。此外，在该情况下的半导体芯片可以是任意组合，例如，可以将设置在PCB中的与传输线路连接的半导体芯片设为微处理器，将其它半导体芯片设为存储器芯片。
此外，为了提高第1耦合器与第2耦合器之间的耦合效率，可以在第1耦合器与第2耦合器之间***板状的电介质，使得即使第1耦合器与第2耦合器的间隔稍大，也能够产生电磁场耦合。
此外，在第1绝缘性基板上设置第3耦合器而构成闭路的情况下，分别利用两个耦合器和连结它们的端接电阻构成第1耦合器以及第3耦合器，能够使驻波衰减，在宽频带中维持耦合度的平坦性，消除信号失真。
此外，通过将所述第1耦合器以及第2耦合器设为具有相同曲率半径的圆弧状耦合器，能够以自由的角度引出第1模块以及第2模块的引出传输线路。
在该情况下，使第2模块的第2耦合器的中心与第1模块的第1耦合器的中心一致，将第2模块设置为相对于第1模块旋转自如，由此，能够基于工作部件彼此的电磁场耦合进行通信。
此外，在设为弧状耦合器的情况下，可以使第2耦合器的弧的长度小于第1耦合器的弧的长度，即使各耦合器的弧的长度不同，也能够维持良好的耦合度。
此外，还可以设置有第3模块，该第3模块设置在第3绝缘性基板上，具有第3耦合器，该第3耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，将第1模块～第3模块层叠为第1耦合器、第2耦合器与第3耦合器在从层叠方向观察时至少一部分投影重合，在第1耦合器与第2耦合器与第3耦合器之间利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
该样，通过将3个模块层叠为耦合器彼此投影重合，能够构成以任意一个模块为总线的多点总线。其结果是，能够从作为总线的模块向其它两个模块同时进行通信。
此外，当在第1绝缘性基板的背面设置第3耦合器的情况下，可以将具有第3耦合器的第3模块层叠为第1耦合器的长边方向与第3耦合器的长边方向垂直，从而能够防止第1耦合器与第3耦合器之间的电磁干涉。
此外，可以在弧状的第1耦合器的内侧组装弧状的第2耦合器，使得第2耦合器相对于第1耦合器同心圆状地自如旋转，从而能够作为旋转部的电磁场连接器而发挥作用，其中，所述第1耦合器设置在第1绝缘性基板上，其一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，所述第2耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号。
在该情况下，作为旋转部的电磁场连接器，将第1耦合器以及第2耦合器设置在开闭自如的壳体的铰链部中的连接器是典型的例子。
总结以上说明，根据本发明的实施方式的定向耦合式通信装置，得到下述作用效果。
1)能够利用两个信号线路构成以往需要4个信号线路和两个端接电阻的耦合器。
2)进行电容/电感耦合的线路为两个，因此，与以往的4个信号线路相互进行电容/电感耦合的情况相比，比较容易取得耦合***阻抗的匹配。
3)能够使用收发电路具有的可变电阻来进行端接匹配，因此，不会发生信号反射。
4)远端串扰使信号加强，因此通信的可靠性提高。
5)在耦合器的两端始终施加(+)和(-)的信号，因此，公共信号不会变化，不需要的辐射(噪声)减少。
实施例1
接下来，参照图7～图9，对本发明的实施例1的定向耦合式差动通信装置进行说明。图7是本发明的实施例1的定向耦合式差动通信装置的结构说明图，图7(a)是概略立体图，此处为实现主基板(主板)与子基板的模块之间的接口的例子。例如，在便携电话的主基板40上，设置有使用FPC 421、422的耦合器要素411、412，在显示模块(子基板)50的背面，设置有使用FPC 521、522的耦合器要素511、512。
在各耦合器要素411、412、511、512中，设置有耦合器431、432、531、532，并经由引出传输线路441、442、451、452、541、542、551、552与收发电路46、56分别连接。此处构成为，利用主基板40上设置的台部件611、612，使耦合器要素411、412中设置的耦合器431、432与耦合器要素511、512中设置的耦合器531、532靠近地设置。此外，主基板40与子基板50使用支承部件62进行层叠。此外，包含该实施例1在内，在下述的各实施例中，在彼此相对的耦合器彼此的电磁场耦合中，设定为取得耦合***阻抗Z0-coupled的匹配。
图8和图9是本发明的实施例1中使用的耦合器要素的说明图，其中，图8(a)是设置在主基板侧的耦合器要素的俯视图，图8(b)是设置在子基板侧的耦合器要素的俯视图，图8(c)是使子基板侧的耦合器要素反转而重合的情况下的透视俯视图。在耦合器要素41中，对一个面的铜箔进行图案形成，形成耦合器43和引出传输线路44、45，使另一个面形成平板47。
耦合器43的尺寸在基板为FPC的情况和PCB的情况下是不同的，其根据通信距离或通信速度变化，作为一例，长度为5mm且宽度为0.5mm。关于引出传输线路44、45的尺寸，作为一例，在宽度为0.3mm且两个引出传输线路44、45按宽度的3倍以内的间隔而接近配置时，紧密地形成耦合。
在发送侧的耦合器的两端输入差动信号，从接收侧的耦合器的两端输出差动信号。期望连接发送器与耦合器的引出传输线路或连接耦合器与接收器的引出传输线路等长，使得信号的延迟相等。引出传输线路44、45从耦合器43的两端弯曲而折回到耦合器43的中央时，耦合器43与引出传输线路44、45不发生电容/电感耦合即可，作为标准，隔开宽度的3倍程度以上间隔。例如，在耦合器43的宽度为0.5mm且引出传输线路44、45的宽度为0.3mm的情况下，期望隔开1mm～1.5mm以上间隔。
另一方面，在过于隔开间隔时，耦合器43和引出传输线路44、45成为圈的形状而具有电感成分，而与寄生电容发生谐振。在希望使谐振频率充分高而扩大能够用于通信的频带的情况下，为了减小电感成分，减小被耦合器43和引出传输线路44、45围着的面积的做法是有效的。在圈为四边形的情况下，电感由短边决定，因此，减小耦合器43与引出传输线路44、45的间隔是有效的。
此外，在设置在相反侧的面的平板47中，设置有将与耦合器43相对的部位去除后的缺口部48。由此，能够增强耦合器43的耦合度。此外，在PCB的情况下，由于基板较厚，因此，在两个耦合器充分接近地配置的情况下，来自平板的影响足够小，不需要将耦合器的相反面的平板切除。
如图8(b)所示，设置在子基板侧的耦合器要素也形成为与图8(a)所示的耦合器要素相同的形状。在如图8(c)所示那样层叠子基板和母基板的情况下，为了充分减小引出传输线路44、45与引出传输线路54、55之间的耦合，两引出传输线路44、45、54、55彼此分离地设置，彼此投影不重合。
图9是层叠子基板和母基板的状态的剖视图，在FPC 42、52的双面设置有用于保护的覆盖层491、492、591、592，它们隔着空隙相对配置。空隙的间隔为0mm～数cm。此外，也可以不隔开间隙，例如，利用粘接剂等，夹着FPC的覆盖层或由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等材料构成绝缘膜而将耦合器43和耦合器53粘合为投影重合。
图10是本发明的实施例1中使用的收发电路的电路图，上侧构成发送电路，下侧构成接收电路。发送电路发送NRZ(Non Return to Zero：不归零)波形。
实施例2
图11是本发明的实施例2的定向耦合式差动通信装置的说明图，此处，仅对与实施例1的不同点进行说明。图11(a)是台部件附近的立体图，图11(b)是图11(a)中的箭头方向的剖视图。如图所示，设置在母基板侧的耦合器要素41的引出传输线路44、45在连接部附近附在台部件61的侧面。
另一方面，子基板侧的耦合器要素51的引出传输线路54、55为与图7相同的状态，因此，引出传输线路44、45的延伸方向与引出传输线路54、55的延伸方向不同。因此，引出传输线路44、45与引出传输线路54、55之间的距离远离，因此，能够大幅降低两者的耦合度。
实施例3
接下来，参照图12，对本发明的实施例3的定向耦合式差动通信装置进行说明。图12是构成本发明的实施例3的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图，图12(a)是设置在主基板侧的耦合器要素的俯视图，图12(b)是设置在子基板侧的耦合器要素的俯视图，图12(c)是使子基板侧的耦合器要素反转而重合的情况下的透视俯视图。
在该实施例3中，如图12(a)或图12(b)所示，引出传输线路44、45、54、55与耦合器43、53的沿着长轴的侧面的端部连接。通过这样构成，如图12(c)所示，在使耦合器要素41、51重叠的情况下，引出传输线路44、45与引出传输线路54、55的投影完全不重合，因此，具有能够进一步减小引出传输线路之间的耦合的优点。
不过，另一方面，在耦合器43和耦合器53中，在耦合器43、53与引出传输线路44、45、54、55的连接点的附近，电流流过的部位不同，因此，在耦合器43、53的端部和中央，阻抗有可能不相等。相反，交叉部分的有效宽度在交叉部的中央较大而在两侧较小，因此，能够形成宽频带。
实施例4
接下来，参照图13，对本发明的实施例4的定向耦合式差动通信装置进行说明。图13是耦合器要素的俯视图，将耦合器433弯折为コ字状，使得耦合器433的两端接近。在以下的说明中，采用了按コ字状使耦合器433弯曲2次的情况，但本实施例也包含使弯曲数进一步增加的情况，弯曲成耦合器433的两端接近的事例。
这样，通过弯折耦合器433，能够减小耦合器433的占有面积。例如，在耦合器433的全长为5mm的情况下，通过进行弯折，能够使长度L减小到2.5mm左右。不过，期望的是，弯折的耦合器433的间隔S在耦合器433的相对的部位离开耦合器433的宽度W的3倍以上，使得不会发生电容耦合和电感耦合。例如，在W＝0.5mm的情况下，S＝1.5mm，因此，在按中心线的长度来考虑时，耦合器433的中央部的长度为2.0mm(＝1.5mm+0.5mm×2)，此外，两肋的长度L为1.5mm〔＝(5mm-2mm)/2)〕。此外，此处对母基板侧的耦合器进行了说明，但设置在子基板侧的耦合器也设为相同的结构，并层叠为与耦合器完全重合。
此外，在该实施例4中，容易使作为差动信号线的引出传输线路44、45与耦合器433连接。即，在图13中，在使来自下方的引出传输线路44、45与耦合器433连接时，如实施例1所示，在耦合器不是コ字型而为一条直线时，为了利用等长配线使差动信号线与耦合部的两端连接，相比作为与耦合器直接连接的部分的上部端子，距信号到来方向的距离较近的下部端子的连接线需要产生多余迂回，而通过设为コ字型，能够大幅缩短迂回的部分。
实施例5
接下来，参照图14，对本发明的实施例5的定向耦合式差动通信装置进行说明。图14是构成本发明的实施例5的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图，图14(a)是设置在主基板侧的耦合器要素的俯视图，图14(b)是设置在子基板侧的耦合器要素的俯视图，图14(c)是使子基板侧的耦合器要素反转而重合的情况下的透视俯视图。
此处，如图14(a)所示，采用实施例1的结构作为设置在主基板侧的耦合器要素41，如图14(b)所示，采用实施例3的结构作为设置在主基板侧的耦合器要素51，并且，使耦合器43的长度大于耦合器53的长度。
这样，在加长一个耦合器43时，另一个耦合器53只要位于该长度之中则可配置在任意位置，从而使位置对准的制约变少。或者，能够移动模块来进行通信，或一边移动一边进行通信。此外，耦合器的长度的大小关系也可以相反。同样，也可以增大一个耦合器的宽度，提高沿宽度方向对准位置的自由度。
实施例6
接下来，参照图15，对本发明的实施例6的定向耦合式差动通信装置进行说明。图15是构成本发明的实施例6的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图，图15(a)是设置在主基板侧的耦合器要素的俯视图，图15(b)是设置在子基板侧的耦合器要素的俯视图，图15(c)是使子基板侧的耦合器要素反转而重合的情况下的透视俯视图。
在该实施例6中，如图15(c)所示，在重合耦合器要素时，以耦合器43与耦合器53的长轴不平行的方式构成耦合器要素41和耦合器要素51。在宽度固定且阻抗均匀的耦合器43、53倾斜地交叉时，交叉部分的宽度在交叉部的中央较大而在两侧较小，因此成为宽频带。此外，即使耦合器43、53的相对位置在平面的某个方向发生偏差，交叉部分的形状也是固定的，因此，具有使耦合特性固定而与模块的位置偏差无关的效果。
这样，在本发明的实施例6中，使耦合器43、53倾斜地交叉配置，因此，能够实现宽频带无线通信线路。此外，具有如下优点：即使耦合器要素41与耦合器要素51的相对位置发生偏差，通信线路的特性也不会变化。
实施例7
接下来，参照图16，对本发明的实施例7的定向耦合式差动通信装置进行说明。图16是示出构成本发明的实施例7的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的耦合状态的俯视图，与图7同样，对各基板设置两个耦合器431、432、531、532并使它们重合。
在该情况下，电磁场沿着耦合器线路而在垂直方向上产生，因此，沿耦合器的长轴方向、即线路长度方向配置多个耦合器431、432、531、532。通过这样的配置，能够减小耦合器之间的干涉，提高可靠性，此外，能够如图16所示那样形成接近配置，因此，能够提高安装密度。
实施例8
接下来，参照图17，对本发明的实施例8的定向耦合式差动通信装置进行说明。图17是构成本发明的实施例8的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素的说明图，图17(a)是设置在主基板侧的耦合器要素的俯视图，图17(b)是设置在子基板侧的耦合器要素的俯视图，图17(c)是使子基板侧的耦合器要素反转而重合的情况下的透视俯视图。
在该实施例8中，没有引出传输线路，而使用较短的键合线612、632、641、642连接具有收发电路的半导体集成电路装置65、66和耦合器43、53。
实施例9
接下来，参照图18，对本发明的实施例9的定向耦合式差动通信装置进行说明。图18是构成本发明的实施例9的定向耦合式差动通信装置的耦合器要素附近的剖视图，基本结构与图9所示的结构相同。
此处，耦合器之间的间隙的相对介电常数ε1(在间隙为空隙的情况下，相对介电常数为ε0＝1)低于耦合器线路的其它周边的介电常数ε2。例如，作为FPC的基底树脂的聚酰亚胺的相对介电常数为3.2，在聚酰亚胺中添加有添加物而得到的覆盖层的相对介电常数为3.4。另一方面，空气的相对介电常数为1.0，PET的介电常数为3.0。因此，在两个耦合器43、53之间，将间隙设为空隙，或者，夹设由PET等相对介电常数低于3.2的材料构成的绝缘膜。
这样，在耦合器线路之间的介电常数低于耦合器线路的其它周边的介电常数时，近端串扰小而远端串扰大。其原因是，如上述图5(d)所示，由电感耦合性电流导致的远端处的传输信号与因电容性耦合而产生的信号为相反的符号而相互削弱，结果如图5(f)所示，在远端往往传输负的信号。即，这是因为，远端串扰是从电感耦合导致的信号减去电容耦合导致的信号后的信号，在降低耦合器线路之间的介电常数时，电容耦合导致的信号变小，远端串扰变大。
在该实施例9中，也与其它实施例同样地利用远端串扰，因此，能够确保通信的可靠性。其结果是，例如具有如下优点：能够使两个模块接近配置，即使残留间隙也没有关系，能够简便且低廉地进行模块的连接。或者，能够更加扩大夹着绝缘膜接近连接时的绝缘膜的选择。
实施例10
接下来，参照图19，对本发明的实施例10的定向耦合式差动通信装置进行说明，该实施例10是涉及收发电路的实施例，其它结构与实施例1～实施例10相同。
图19是本发明的实施例10的定向耦合式差动通信装置中使用的收发电路的电路图，在输入/输出端侧设置如下阻抗匹配电路：排列多个端接电阻，利用开关切换连接，由此能够调整电阻值。
这样，通过在收发电路侧设置阻抗匹配电路，使得不需要与耦合器连接的端接用的电阻部件，能够变得低廉且减小安装体积。此外，即使通信距离出现偏差、位置对准出现偏差或耦合器的阻抗出现偏差，也能够在电路中调整电阻值，因此，能够抑制信号的反射。此外，在上述的在先申请发明中，需要端接用的电阻部件，不能进行阻抗的调整。
此外，如图19所示，阻抗的调整电路可以利用数字电路实现，也可以利用模拟电路实现。例如，如图19所示，在不将接收信号输入到晶体管的栅极而输入到源极时，通过晶体管的栅极的偏置施加方式，能够改变从源极观察到的输入阻抗。
实施例11
接下来，参照图20～图23，对本发明的实施例11的定向耦合式差动通信装置进行说明。图20是本发明的实施例11的定向耦合式差动通信装置的概念结构图，第1模块70与第2模块80经由设置有两个耦合器92、93的第3模块90进行通信。
在该情况下，第1模块70以及第2模块80与上述子基板的结构相同，分别设置有耦合器72、82，并通过引出传输线路73、74、83、84与具有收发电路的半导体集成电路装置75、85连接。
另一方面，第3模块90具有两个耦合器92、93，并利用引出传输线路94、95连接这两个耦合器92、93。此处，引出传输线路94与引出传输线路95等长。
图21是本发明的实施例11的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图21(a)是第3模块的俯视图，图21(b)是第1模块以及第2模块的俯视图，图21(c)是将第1模块以及第2模块反转而重合的情况下的透视俯视图。
图22是示出本发明的实施例11的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图，使用作为PCB基板的FR4基板99作为第3模块90的基板。此处，在FR4基板99的背面，还设置有电磁屏蔽用的平板96，并且，在正反面设置有覆盖层97、98。
构成第1模块70和第2模块80的耦合器72、82以及引出传输线路73、74、83、84是利用PCB或FPC的配线或者封装内的基板或半导体芯片的配线形成的。
在该情况下，第1模块70和第2模块80与设置在第3模块90中的耦合器92、93进行电容耦合以及电感耦合，由此在第1模块70与第2模块80之间进行数据通信。
图23是利用半导体芯片构成第1模块以及第2模块的情况下的说明图，图23(a)是使半导体芯片向下的情况下的剖视图，图23(b)是使半导体芯片向上的情况下的剖视图。
如图23(a)所示，在利用半导体芯片77、87构成第1模块以及第2模块的情况下，利用半导体芯片的配线形成耦合器72、82，使用凸点78、88与第3模块90连接。在该情况下，耦合器不隔着半导体基板而以较短的距离相对，因此，耦合度变大。
另一方面，如图23(b)所示，在使半导体芯片77、87向上的情况下，利用键合线79、89与第3模块90连接。在该情况下，隔着半导体基板进行耦合，因此，耦合度一定程度变小。
实施例12
接下来，参照图24，对本发明的实施例12的定向耦合式差动通信装置进行说明。图24是本发明的实施例12的定向耦合式差动通信装置的剖视图，此处，使用FPC 91作为第3模块90的基板，利用半导体芯片77、87构成第1模块70以及第2模块80，并且，利用键合线79、89使该半导体芯片77、87与PCB 100连接。此外，在PCB 100中，使用FR4基板101，在背面形成平板102，并且，在正反面设置覆盖层103、104。在该情况下，也与图23(a)的情况同样地，不隔着半导体基板而进行耦合。
实施例13
接下来，参照图25，对本发明的实施例13的定向耦合式差动通信装置进行说明。图25是本发明的实施例13的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图25(a)是第3模块的俯视图，图25(b)是第1模块以及第2模块的俯视图，图25(c)是使第1模块以及第2模块反转而重合的情况下的透视俯视图。
该实施例13相当于在上述实施例11的等长配线上将耦合器92、93挪动为横向配置的方式。即，只要引出传输线路94与引出传输线路95等长，则怎样引出配线都没有问题。
实施例14
接下来，参照图26，对本发明的实施例14的定向耦合式差动通信装置进行说明。图26是本发明的实施例14的定向耦合式差动通信装置的结构说明图，图26(a)是第3模块的俯视图，图26(b)是第1模块以及第2模块的俯视图。
该实施例14对应于图13所示的实施例4，其使各耦合器72、82、92、93弯曲为コ字状。如实施例11所示，在利用半导体芯片的配线形成耦合器72、82时，在耦合器72、82的全长没有收敛到一片芯片中的情况下成为问题。例如，在耦合器72、82的全长为5mm而一片半导体芯片为4mm的情况下，不能利用半导体芯片的配线形成直线状的耦合器72、82。此外，即使在一片半导体芯片大于耦合器72、82的全长的情况下，连接耦合器72、82的两端和收发电路67、68的差动信号端的配线变长，配线长度不相等，由此，存在差动信号的相位从180°发生偏差，容易接收到噪声等问题。
如图26所示，这样的问题可通过将耦合器72、82弯折为其两端接近的形状来解决。此外，能够缩短用于连接收发电路67、68的配线，因此，能够高精度地形成等长配线。
实施例15
接下来，参照图27和图28，对本发明的实施例15的定向耦合式差动通信装置进行说明。图27是本发明的实施例15的定向耦合式差动通信装置的概念结构图，在第1模块120、第2模块130以及第3模块140中分别设置具有收发电路的半导体集成电路装置124、134、144和耦合器121、131、141，在第1模块120与第2模块130之间以及第1模块120与第3模块140之间进行通信。
在该情况下，在第1模块120～第3模块140中，耦合器121、131、141与半导体集成电路装置124、134、144之间分别利用引出传输线路122、123、132、133、142、143进行连接。此外，此处将半导体集成电路装置124设为微处理器，将半导体集成电路装置134、144设为半导体存储装置(存储器)。
图28是示出本发明的实施例15的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图，使用作为PCB基板的FR4基板125作为第1模块120的基板。此处，还在FR4基板125的表面设置覆盖层126。
第2模块130层叠在第1模块120的表面侧，使得耦合器131与第1模块120的耦合器121在层叠方向上投影重合。另一方面，第3模块140层叠在第1模块120的背面侧，使得耦合器141与第1模块120的耦合器121在层叠方向上投影重合。
在该情况下，在仅与一个存储器(134、144)进行通信时，另一个存储器(144、134)识别出该情况而无视通信内容即可。另一方面，从各存储器(134、144)向微处理器(124)分别以分时方式单独进行通信。
此外，在该实施例15中，由于耦合器121位于FR4基板125的表面，因此耦合器121与耦合器131之间的距离小于耦合器121与耦合器141之间的距离，耦合器121与耦合器131的耦合度强于耦合器121与耦合器141的耦合度。但是，也可以使用多层配线基板作为FR4基板125，并利用FR4基板125的内部的配线构成耦合器121，由此，使耦合器121与耦合器131之间的距离和耦合器121与耦合器141之间的距离大体相等，耦合器121与耦合器131的耦合度和耦合器121与耦合器141的耦合度大体相等。
实施例16
接下来，参照图29和图30，对本发明的实施例16的定向耦合式差动通信装置进行说明。图29是本发明的实施例16的定向耦合式差动通信装置的概念结构图，在第1模块150、第2模块130以及第3模块140中分别设置具有收发电路的半导体集成电路装置154、134、144和耦合器1511、1512、131、141，在第1模块150与第2模块130之间以及第1模块150与第3模块140之间进行通信。
在该情况下，在第1模块150中，使两个耦合器1511、1512利用连接传输线路155串联连接，并利用引出传输线路152、153与半导体集成电路装置154连接。
与上述实施例15同样，在第2模块130与第3模块140中，耦合器131、141与半导体集成电路装置134、144之间分别通过引出传输线路132、133、142、143连接。此外，此处将半导体集成电路装置154设为微处理器，将半导体集成电路装置134、144设为半导体存储装置(存储器)。
图30是示出本发明的实施例16的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图，作为第1模块150的基板，使用作为PCB基板的FR4基板156。此处，还在FR4基板156的背面设置电磁屏蔽用的平板157，并在正反面设置覆盖层158、159。
第2模块130层叠为，耦合器131与第1模块150的耦合器1511在层叠方向上投影重合。另一方面，第3模块140层叠为，耦合器141与第1模块150的耦合器1512在层叠方向上投影重合。
在该情况下，也与上述实施例15同样，能够从微处理器(154)同时向两个存储器(134、144)进行通信，从各存储器(134、144)向微处理器(154)以分时方式进行通信。不过，当信号在耦合器中衰减时，半导体集成电路装置154、134、144内设置的收发器与耦合器1511、1512、131、141之间的信号长度不同，因此，向各耦合器1511、1512、131、141的两端输入的差动信号的振幅和相位发生偏差，信号传递性能劣于耦合器为1个情况。
此外，在图中，在第1模块150中设置有两个耦合器1511、1512，但也可以设置3个以上的耦合器，在该情况下，可以使与耦合器的数量对应的数量的模块进行耦合。不过，耦合器的数量越多，则信号传递性能越差。
实施例17
接下来，参照图31和图32，对本发明的实施例17的定向耦合式差动通信装置进行说明。图31是本发明的实施例17的定向耦合式差动通信装置的概念结构图，在第1模块160、第2模块130以及第3模块140中分别设置具有收发电路的半导体集成电路装置164、134、144和耦合器161、131、141，在第1模块160与第2模块130之间以及第1模块160与第3模块140之间进行通信。
在该情况下，第1模块160具有能够与两个耦合器131、141对应的长度，通过引出传输线路162、163与半导体集成电路装置164连接。第2模块130和第3模块140与上述实施例15相同，耦合器131、141与半导体集成电路装置134、144之间分别通过引出传输线路132、133、142、143连接。此外，此处也将半导体集成电路装置164设为微处理器，将半导体集成电路装置134、144设为半导体存储装置(存储器)。
图32是示出本发明的实施例17的定向耦合式差动通信装置的具体的结构的剖视图，作为第1模块160的基板，使用作为PCB基板的FR4基板165。此处，还在FR4基板165的背面设置电磁屏蔽用的平板166，并在正反面设置覆盖层167、168。
第2模块130层叠为，耦合器131与第1模块160的耦合器161的一部分在层叠方向上投影重合。另一方面，第3模块140层叠为，耦合器141与第1模块160的耦合器161的其它部分在层叠方向上投影重合。
在该情况下，也与上述实施例16同样，能够从微处理器(164)向两个存储器(134、144)同时进行通信，从各存储器(134、144)向微处理器(164)以分时方式进行通信。不过，当信号在耦合器1511、1512中衰减时，半导体集成电路装置164、134、144内设置的收发器与耦合器161、131、141之间的信号长度不同，因此，向各耦合器161、131、141的两端输入的差动信号的振幅和相位发生偏差，信号传递性能变差。
此外，在图中，在第1模块160中，将耦合器161的长度设为与两个耦合器对应的长度，但也可以设为与3个以上的耦合器对应的长度，在该情况下，能够使与耦合器的长度对应的数量的模块进行耦合。不过，耦合器的数量越多，则信号传递性能越差。
实施例18
接下来，参照图33～图37，对本发明的实施例18的定向耦合式通信装置进行说明。图33是构成本发明的实施例18的定向耦合式通信装置的模块的结构说明图，图33(a)是第1模块的俯视图，图33(b)是第2模块的俯视图，图33(c)是使第2模块反转而重合的情况下的透视俯视图。
如图33(a)或图33(b)所示，在各模块1101、1102中，在FPC 1111、1112上形成耦合器1121、1122，使耦合器1121、1122的一端与引出传输线路1131、1132连接，并使另一端与端接线1141、1142连接。此外，在FPC 1111、1112的背面设置有平板1151、1152，在与耦合器1121、1122相对的部分形成有平板的缺口部1161、1162。
接下来，参照图34～图37，对本发明的实施例18的动作原理进行说明，不过其与在图4～图6中说明的动作原理基本相同。首先，如图34(a)所示，设耦合器1121的(+)1信号的输入端为A1端，设耦合器1121的与端接线1141的连接点为B1端。同样，设耦合器1122的信号的输出端为A2端，设耦合器1122的与端接线1142的连接点为B2端。
图34(b)是示出(+)1信号的一例的波形图，图34(c)是B1端的反射波的波形图。B1端与端接线1141连接，被设置为端接电位(VTT)，因此，B1端的电位始终为端接电位(VTT)而不变化。因此，(+)1信号到达B1端时，在B1端的电位固定，相反极性的波形形成为反射波而朝A1端行进。在该情况下，在经过了(+)1信号到达B1端为止的时间TD后，产生反射波。
在信号(+)1从耦合器1121的A1端朝B1端传输时，与在图4～图6中说明的动作原理完全相同，由于i＝C(dv/dt)以及v＝L(di/dt)的耦合作用，在耦合器1122中感生流过电容耦合性电流和电感耦合性电流，在A2端，出现图35(a)所示的波形的电容耦合信号。此外，在B2端，出现图35(b)所示的电容耦合信号。
另一方面，电感耦合性电流也与在图4～图6中说明的动作原理完全相同，为图35(c)所示的波形，与电容耦合信号重合而成为图35(e)所示的波形。
此外，如图35(d)所示，在B2端产生的信号与因电容耦合而在B2端产生的信号为相反的符号而相互削弱，结果如图35(f)所示，在B2端往往传输负的信号。
另一方面，根据与在图4～图6中说明的动作原理相同的原理，因来自B1端的反射波而在A2端产生图36(a)所示的相反极性的反射波的耦合信号，在B2端产生图36(b)所示的相同极性的耦合信号。此外，在A2端出现的耦合信号是在经过了(+)1信号在耦合器1121中往复所需的时间2TD之后出现的。另一方面，在B2端出现的耦合信号与在B1端开始反射的同时产生，因此需要TD的时间。
因此，在A2端，通过图35(e)所示的耦合信号与图36(a)所示的耦合信号的重合，由此生成图36(c)的信号。同样，在B2端，通过图35(f)所示的耦合信号与图36(b)所示的耦合信号的重合，由此生成图36(d)的信号。
图36(d)所示的到达B2端的耦合信号因B2端与端接线1142连接而短路，因此成为相反极性的反射波，在A2端表现为图37(a)所示的波形。该反射波的信号延迟时间TD，整体延迟2TD，其中，时间TD是在耦合器1122中进行传输的时间。
因此，在A2端，通过图37(a)所示的波形和与图36(c)相当的图37(b)所示的波形的重合，由此出现图37(c)所示的波形。因此，在该实施例18中，也将与远端串扰相当的、在B2端出现的耦合信号用于通信，因此，能够提高信号传输的可靠性。
此外，在设图34的耦合器1121、1122的长度为图4的耦合器121、122的长度的一半时，对图35～图37进行说明的波形从耦合器的一端到达另一端的时间为TD/2，往复所需的时间为TD。因此，图37(c)中的2TD为TD的一半，因此，图37(c)的波形与图6(c)的波形相等。即，该实施例18的耦合器能够利用实施例1的耦合器的一半的长度对相同的信号进行通信，能够减小耦合器。不过，由于不是差动信号而是单端方式信号，因此，针对同相噪声的耐性低。
实施例19
接下来，参照图38，对本发明的实施例19的定向耦合式差动通信装置进行说明，其为实施例1的定向耦合式差动通信装置的改进例。图38是本发明的实施例19的定向耦合式差动通信装置的结构说明图，图38(a)是概略立体图，图38(b)是概略侧视图。此处，在实现主基板(主板)与子基板的模块之间的接口时，在子基板的表面直接设置耦合器。
与实施例1同样地，在主基板40上设置有使用FPC 421、422的耦合器要素411、412，在各耦合器要素411、412中设置有耦合器431、432，并使它们经由引出传输线路441、442、451、452与收发电路46连接。
另一方面，将耦合器531、532直接设置在显示模块(子基板)50的表面，并经由引出传输线路541、542、551、552与收发电路56连接。此处构成为，利用主基板40中设置的台部件611、612使耦合器要素411、412中设置的耦合器431、432与子基板50中设置的耦合器531、532接近设置。此外，主基板40与子基板50使用支承部件62进行层叠。此处，在彼此相对的耦合器彼此的电磁场耦合中，还设定为取得耦合***阻抗Z0-coupled的匹配。
这样，在本发明的实施例19中，能够利用子基板上的配线形成耦合器和引出传输线路，不需要FPC，因此，能够实现低成本化。此外，在实施例1的情况下，需要使FPC以小曲率半径弯曲，在实施例19中，不使用FPC，因此能够简化制造工序。
实施例20
接下来，参照图39，对本发明的实施例20的定向耦合式差动通信装置进行说明，其是实施例19的定向耦合式差动通信装置的改进例。图39是本发明的实施例19的定向耦合式差动通信装置的结构说明图，图39(a)是概略立体图，图39(b)是概略侧视图。此处，在实现主基板(主板)与子基板的模块之间的接口时，将耦合器直接设置在母基板以及子基板的表面，并使用电介质加强电磁场耦合。
将直接耦合器431、432设置在主基板40的表面，并经由引出传输线路441、442、451、452与收发电路46连接。另一方面，将耦合器531、532直接设置在显示模块(子基板)50的表面，并经由引出传输线路541、542、551、552与收发电路56连接。
此处，在耦合器431、432和耦合器531、532之间，设置由相对介电常数大于1的物质、例如BaO-R2O2-TiO2等构成的电介质陶瓷等电介质691、692，来增强耦合器431、432和耦合器531、532之间的电磁场耦合。此外，主基板40与子基板50使用支承部件62进行层叠。此处，在彼此相对的耦合器彼此的电磁场耦合中，设定为取得耦合***阻抗Z0-coupled的匹配。
这样，在本发明的实施例20中，能够利用母基板以及子基板上的配线形成耦合器和引出传输线路，不需要台部件以及FPC，因此，能够实现低成本化。此外，在实施例1的情况下，需要使FPC以小曲率半径弯曲，而在实施例20中，不使用FPC，因此能够简化制造工序。
实施例21
接下来，参照图40和图41，对本发明的实施例21的定向耦合式差动通信装置进行说明，该实施例21是上述的实施例11的改进例。即，已知在实施例11中，根据电磁场模拟的结果，在图21(a)所示的闭路中，在耦合器92、93的长度较大的情况下，在闭路内存在驻波，信号产生失真。
图40是电磁场模拟结果的说明图，在耦合器的长度L为2.5mm的情况下，得到平坦的特性，但在长度为5.0mm，7.5mm、10.0mm的情况下，在耦合度中出现起伏，失去平坦性。另外，L＝5.0mm、7.5mm、10.0mm的情况下的峰值为0.638dB＠7.000GHz、0.699dB＠5.100GHz、0.673dB＠4.050GHz。
图41是本发明的实施例21的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图41(a)是第3模块的俯视图，图41(b)是第1模块以及第2模块的俯视图，图41(c)是使第1模块以及第2模块反转而重合的情况下的透视俯视图。
在该实施例21中，如图41(a)所示，第3模块90中设置的两个耦合器分别由两个耦合器921、922、两个耦合器931、932以及连结它们的端接电阻923、933构成。此处，引出传输线路94与引出传输线路95等长。端接电阻923、933的电阻值与引出传输线路94和引出传输线路95的特性阻抗取得匹配。
此外，在第1模块70以及第2模块80中，与上述实施例11同样地分别设置有耦合器72、82，并通过引出传输线路73、74、83、84与具有收发电路的半导体集成电路装置连接。
这样，在本发明的实施例21中，在闭路内***端接电阻，使信号取得端接匹配，由此，能够使驻波衰减，消除信号失真。
实施例22
接下来，参照图42，对本发明的实施例22的定向耦合式差动通信装置进行说明，该实施例22是上述的实施例13的改进例。即，已知在实施例13中，与实施例11同样地，在构成第3模块的闭路中，在耦合器92、93的长度较长的情况下，在闭路内存在驻波，信号发生失真。
图42是本发明的实施例22的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图42(a)是第3模块的俯视图，图42(b)是第1模块以及第2模块的俯视图，图42(c)是使第1模块以及第2模块反转而重合的情况下的透视俯视图。
在该实施例22中，如图42(a)所示，第3模块90中设置的两个耦合器分别由两个耦合器921、922、两个耦合器931、932以及连结它们的端接电阻923、933构成。此处，引出传输线路94与引出传输线路95为等长。端接电阻923、933的电阻值使引出传输线路94与引出传输线路95的特性阻抗匹配。
此外，在第1模块70以及第2模块80中，与上述实施例13同样，分别设置有耦合器72、82，并通过引出传输线路73、74、83、84与具有收发电路的半导体集成电路装置连接。
这样，在本发明的实施例22中，也在闭路内***端接电阻，使信号取得端接匹配，由此，能够使驻波衰减，消除信号失真。
实施例23
接下来，参照图43，对本发明的实施例23的定向耦合式差动通信装置进行说明，该实施例23是上述的实施例14的改进例。即，已知在实施例14中，与实施例11同样地，在构成第3模块的闭路中，在耦合器92、93的长度较长的情况下，在闭路内存在驻波，信号发生失真。
图43是本发明的实施例23的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图43(a)是第3模块的俯视图，图43(b)是第1模块以及第2模块的俯视图。
在该实施例23中，如图43(a)所示，第3模块90中设置的两个耦合器分别由两个耦合器921、922、两个耦合器931、932以及连结它们的端接电阻923、933构成。此处，引出传输线路94与引出传输线路95为等长。端接电阻923、933的电阻值使引出传输线路94与引出传输线路95的特性阻抗匹配。
此外，在第1模块70以及第2模块80中，与上述实施例14同样，分别设置有耦合器72、82，并分别通过引出传输线路73、74、83、84与收发电路67、68连接。
这样，在本发明的实施例23中，闭路中设置的耦合器由两个耦合器和连结它们的端接电阻构成，因此，能够与实施例21或实施例22同样地使耦合度特性变得平坦，由此，能够消除信号失真。
实施例24
接下来，参照图44，对本发明的实施例24的定向耦合式差动通信装置进行说明。该实施例24是通过对上述实施例11的定向耦合式差动通信装置中的第1模块70以及第2模块80进行封装而形成的，此外的耦合器彼此的耦合状态等与实施例11相同。
图44是示出本发明的实施例24的定向耦合式差动通信装置的概念结构的剖视图，在封装的内部安装有半导体集成电路芯片。
如图44所示，在利用封装1701、1702构成第1模块以及第2模块的情况下，利用封装1701、1702的配线形成耦合器1721、1722，并使用在基板1711、1712的背面形成的凸点1741、1742与第3模块90连接。
在本发明的实施例24中，利用封装的配线构成耦合器，因此，与使用半导体芯片的配线构成耦合器的情况相比，能够配置到第3模块的耦合器端附近，能够增强耦合度。此外，在图中，使用基板1711、1712的半导体芯片搭载面侧的配线形成耦合器，但也可以使用基板1711、1712的背面侧的配线形成耦合器。
实施例25
接下来，参照图45和图46，对本发明的实施例25的定向耦合式差动通信装置进行说明。该实施例25为了使用上述实施例15的定向耦合式差动通信装置作为多点总线而进行了设计变更。
图45是本发明的实施例25的定向耦合式差动通信装置的说明图，重叠地安装各耦合器要素1801、1802、1803，构成多点总线。此外，在各耦合器要素1801、1802、1803中，分别在FPC 1811、1812、1813的表面设置耦合器1821、1822、1823，并与引出传输线路1831、1841、1832、1842、1833、1843连接。此外，在FPC 1811、1812、1813的背面设置有平板1851、1852、1853，在平板1851、1852、1853中，将与耦合器1821、1822、1823对应的部分设为缺口部1861、1862、1863。
此外，在FPC 1811、1812、1813的正反两面，设置有用于保护的覆盖层1871、1881、1872、1882、1873、1883，并经由空隙相对配置。空隙的间隔为0mm～数cm。此外，也可以不隔开间隙，例如，利用粘接剂等，夹着FPC的覆盖层或由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等材料构成的绝缘膜，将耦合器1821、1822、1823粘合为投影重合。此外，不限于FPC，也可以是印刷电路基板(PCB)、半导体基板或封装内的基板。
图46是引出传输线路的引出方向的说明图，图46(a)是配置在下层的耦合器要素1801以及配置在上层的耦合器要素1803的俯视图，图46(b)是配置在中间的耦合器要素1802的俯视图。此外，图46(c)是如图45那样层叠的情况下的部分透视俯视图。此时，相对于中间的耦合器要素1802的引出传输线路1832、1842的引出方向，使上下的耦合器要素1801、1803的引出传输线路1831、1841、1833、1843的引出方向相反，使得引出传输线路之间的耦合减小。
在本发明的实施例25中，将3个耦合器设为在层叠方向上投影重合，因此，构成以正中间的耦合器要素1802为总线的多点总线，能够从耦合器1822向耦合器1821以及耦合器1823同时进行通信。此外，也可以构成以下方的耦合器要素1801为总线的多点总线，能够从耦合器1821向耦合器1822以及耦合器1823同时进行通信。
实施例26
接下来，参照图47，对本发明的实施例26的定向耦合式差动通信装置进行说明。图47是本发明的实施例26的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图47(a)是第3模块的上表面图，图47(b)是第3模块的底面图，图47(c)是第3模块主要部分透视俯视图。如图47(c)所示，将设置在绝缘性基板190的正反面的耦合器1911、1912配置在彼此垂直方向上，使得耦合器1911与耦合器1912之间不会产生干涉。此外，附图中的符号1921、1922、1931、1932为引出传输线路。此外，图中的符号1941、1942、1951、1952分别为平板以及平板的缺口部。
因此，即使耦合器1911与第1模块的耦合器进行耦合，耦合器1912与第2模块的耦合器进行耦合，第1模块与第2模块之间也不会发生耦合，因此，不会产生串扰。
实施例27
接下来，参照图48和图49，对本发明的实施例27的定向耦合式差动通信装置进行说明，该实施例27是上述的实施例1的变形例。图48是本发明的实施例27的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图48(a)是第1模块的耦合器要素的俯视图，图48(b)是第2模块的耦合器要素的俯视图。此外，图48(c)是使第2模块正反面反转而层叠的情况下的透视俯视图。
在该实施例27中，如图48(a)所示，将第1模块的耦合器要素41中设置的耦合器43设为圆弧状耦合器。此外，如图48(b)所示，将设置在第2模块中的耦合器要素51上设置的耦合器53也设为与耦合器43相同的形状的圆弧状耦合器。此处，如图48(c)所示，使第2模块在旋转角度θ的状态下层叠。此外，此处使第2模块的正反面反转而层叠，但也可以不反转地进行层叠。
图49是耦合度的角度θ关联性的说明图，图49(a)是θ＝0°的情况下的耦合度的说明图，图49(b)是θ＝90°的情况下的耦合度的说明图，图49(c)是θ＝180°的情况下的耦合度的说明图。如图所示，通过电磁场模拟可知，在θ＝0°～θ＝180°之间得到稳定的耦合度。
因此，能够以自由角度引出第1模块以及第2模块的引出传输线路44、45、54、55，能够增大设计自由度。此外，针对第1模块以及第2模块，通过旋转自如地进行设置，能够形成旋转部中使用的电磁场耦合连接器。
实施例28
接下来，参照图50，对本发明的实施例28的定向耦合式差动通信装置进行说明，该实施例28是上述的实施例27的变形例。图50是本发明的实施例28的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，图50(a)是第1模块的耦合器要素的俯视图，图50(b)是第2模块的耦合器要素的俯视图。此外，图50(c)是层叠有第2模块的情况下的透视俯视图。此外，此处使第2模块的正反面反转而层叠，但也可以不反转地进行层叠。
在该实施例28中，如图50(a)所示，将第1模块的耦合器要素41中设置的耦合器43与实施例27同样地设为大致圆状的圆弧状耦合器。另一方面，如图50(b)所示，设置在第2模块的耦合器要素51的耦合器53为新月状的圆弧状耦合器。
如图50(c)所示，将一个耦合器设为新月状的圆弧状耦合器，无论以什么角度θ进行耦合，耦合度也基本不变，因此，能够形成在旋转部中使用的电磁场耦合连接器。
实施例29
接下来，参照图51，对本发明的实施例29的定向耦合式差动通信装置进行说明。图51是本发明的实施例29的定向耦合式差动通信装置的概略结构图，是适合作为旋转部中使用的电磁场耦合连接器的结构。图51(a)是装置的部分透视主要部分立体图，图51(b)和图51(c)是电磁场耦合连接器的立体图。
如图51(a)所示，在PC主体部201与PC显示器202之间的耦合部的铰链203中，固定设置与引出传输线路2051、2061连接的弧状耦合器2041，将与引出传输线路2052、2062连接的弧状耦合器2042以嵌套状旋转自如地组装到弧状耦合器2041的内部中，形成电磁场连接器。
如图51(b)所示，弧状耦合器2041、2042沿着铰链203的延伸方向具有厚度。弧状耦合器2042以同心圆状旋转自如的方式嵌套状地嵌入弧状耦合器2041的内部。此外，图51(b)示出打开PC显示器202的状态的结构。
或者，如图51(c)所示，也可以加长铰链203的延伸方向的长度，使信号沿长度方向、即铰链203的延伸方向流动。
这样，在本发明的实施例29中，在铰链部中设置有电磁场耦合连接器，因此，不需要利用配线使PC主体部201与PC显示器202连接。
标号说明
101 第1模块
102 第2模块
111 第1绝缘性基板
112 第2绝缘性基板
121 第1耦合器
122 第2耦合器
131、132、141、142 输入/输出连接线
151、152 收发电路
161、162 电磁屏蔽层
171、172 缺口部
181、182、191、192 覆盖层
40 主基板
41、411、412、51、511、512 耦合器要素
42、421、422、52、521、522 FPC
43、431、432、433、53、531、532 耦合器
44、441、442、45、451、452、55、541、542、551、552 引出传输线路
46、56 收发电路
47、471、472、57、571、572 平板
48、481、482、58、581、582 缺口部
491、492、591、592 覆盖层
50 子基板
61、611、612 台部件
62 支承部件
631、632、641、642 键合线
65、66 半导体集成电路装置
67、68 收发电路
691、692 电介质
70 第1模块
71、81、91：FPC
72、82、92、921、922、93、931、932 耦合器
73、74、83、84、94、95 引出传输线路
75、85 半导体集成电路装置
76、86、96 平板
77、87 半导体芯片
78、88 凸点
79、89 键合线
80 第2模块
90 第3模块
923、933 端接电阻
97、98 覆盖层
99 FR4基板
100 PCB
101 FR4基板
102 平板
103、104 覆盖层
1101、1102 模块
1111、1112 FPC
1121、1122 耦合器
1131、1132 引出传输线路
1141、1142 端接线
1151、1152 平板
1161、1162 缺口部
120、150、160 第1模块
121、131、141、1511、1512、161 耦合器
122、123、132、133、142、143 引出传输线路
124、134、144、154、164 半导体集成电路装置
125、156、165RF4 基板
126、158、159、167、168 覆盖层
130 第2模块
140 第3模块
152、153、162、163 引出信号线路
155 连接传输线路
1701、1702 封装
1711、1712 基板
1721、1722 耦合器
1731、1732 帽
1741、1742 凸点
1801、1802、1803 耦合器要素
1811、1812、1813 FPC
1821、1822、1823 耦合器
1831、1832、1833、1841、1842、1843 引出传输线路
1851、1852、1853 平板
1861、1862、1863 缺口部
1871、1872、1873、1881、1882、1883 覆盖层
190 绝缘性基板
1911、1912 耦合器
1921、1922、1931、1932 引出传输线路
1941、1942 平板
1951、1952 缺口部
201 PC主体部
202 PC显示器
203 铰链
2041、2042 弧状耦合器
2051、2052、2061、2062 引出传输线路
2101、2102 模块
2111、2112 基板
2121、2122 信号线路
2141、2142 电阻
2151、2152 半导体集成电路装置
2241、2242 反馈线路
2251、2252、2261、2262 传输线路

Claims (30)

1.一种定向耦合式通信装置，其特征在于，该定向耦合式通信装置具有：
第1模块，其具有第1耦合器，该第1耦合器设置在第1绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，该反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号；以及
第2模块，其具有第2耦合器，该第2耦合器设置在第2绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，该反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号；
所述第1模块与所述第2模块层叠为，所述第1耦合器与所述第2耦合器的至少一部分在从层叠方向观察时投影重合，在所述第1耦合器与所述第2耦合器之间，利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
2.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
以如下状态层叠所述第1模块与所述第2模块：与所述第1耦合器连接的输入/输出连接线和与所述第2耦合器连接的输入/输出连接线之间的信号耦合弱于所述第1耦合器与所述第2耦合器之间的信号耦合。
3.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1模块以及所述第2模块中的至少一方具有半导体集成电路装置，该半导体集成电路装置具有与所述输入/输出连接线连接的收发电路。
4.根据权利要求3所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述半导体集成电路装置中具有的所述收发电路的输入/输出端子与阻抗匹配电路连接。
5.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
与所述第1耦合器的另一个端部连接的是输入/输出连接线，与所述第2耦合器的另一个端部连接的是输入/输出连接线。
6.根据权利要求5所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
与所述第1耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部沿所述第1耦合器的长轴方向延伸，并且，与所述第2耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部沿所述第2耦合器的长轴方向延伸。
7.根据权利要求5所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
与所述第1耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部连接于所述第1耦合器的沿着长轴方向的侧面的端部，并且，与所述第2耦合器的两个端部连接的输入/输出连接线的连接部连接于所述第2耦合器的沿着长轴方向的侧面的端部。
8.根据权利要求5所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
将所述第1耦合器或所述第2耦合器中的至少一方载置在突起部上，并且，载置在所述突起部上的耦合器在所述输入/输出连接线的连接部附近沿着所述突起部的侧面配置。
9.根据权利要求5所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
与所述第1耦合器连接的输入/输出连接线以及与所述第2耦合器连接的输入/输出连接线是键合线。
10.根据权利要求5所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
与所述第1耦合器连接的输入/输出连接线以及与所述第2耦合器连接的输入/输出连接线是信号线路。
11.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
与所述第1耦合器的另一个端部连接的是接地线，
与所述第2耦合器的另一个端部连接的是接地线。
12.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1耦合器的长度大于所述第2耦合器的长度。
13.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1耦合器的长轴与所述第2耦合器的长轴相互不平行。
14.根据权利要求5所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1耦合器以及所述第2耦合器为多次弯曲成耦合器两端接近的形状。
15.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
在所述第1绝缘性基板的与配置有所述第1耦合器的面相反侧的面或者所述第2绝缘性基板的与配置有所述第2耦合器的面相反侧的面中的至少一方具有电磁屏蔽层。
16.根据权利要求15所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述电磁屏蔽层在与所述第1耦合器或所述第2耦合器相对的位置具有缺口部。
17.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述定向耦合式通信装置中层叠有第3模块，该第3模块中设置有第3耦合器和第4耦合器，
在所述第1模块的所述第1绝缘性基板上，所述第3耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，
在绝缘性基板上，所述第4耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，
所述第3模块层叠为，所述第3耦合器与所述第4耦合器在从层叠方向观察时至少一部分投影重合，在所述第3耦合器与所述第4耦合器之间利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
18.根据权利要求17所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第3耦合器的两端部与第1耦合器的两端部通过等长配线连接，
所述第1模块成为所述第2模块与所述第3模块之间的通信媒介。
19.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1模块的设置在所述第1绝缘性基板上的第1耦合器具有与至少2个耦合器对应的长度，
所述定向耦合式通信装置中层叠有第3模块，该第3模块中设置有第4耦合器，在绝缘性基板上，所述第4耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，
所述第3模块层叠为，所述第1耦合器与所述第4耦合器在从层叠方向观察时至少一部分投影重合，在所述第1耦合器与所述第4耦合器之间，利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
20.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
在所述第1绝缘性基板的与层叠有所述第2模块的面相反侧的面上层叠设置有第3耦合器的第3模块，在绝缘性基板上，所述第3耦合器的一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，
所述第3模块层叠为，在所述第1耦合器与所述第3耦合器之间利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
21.根据权利要求17所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1模块搭载有微处理器作为半导体集成电路装置，
所述第2模块以及所述第3模块搭载有与所述微处理器之间进行通信的半导体记录装置作为半导体集成电路装置。
22.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
在所述第1耦合器与所述第2耦合器之间***有加强电磁场耦合的板状的电介质。
23.根据权利要求17所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1耦合器以及所述第3耦合器分别由两个耦合器和连结所述两个耦合器的端接电阻构成。
24.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1耦合器以及第2耦合器是具有相同曲率半径的圆弧状耦合器。
25.根据权利要求24所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第2模块的所述第2耦合器的中心与所述第1模块的所述第1耦合器的中心一致，所述第2模块相对于所述第1模块旋转自如地设置。
26.根据权利要求24所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第2耦合器的圆弧的长度小于所述第1耦合器的圆弧的长度。
27.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述定向耦合式通信装置中还设置了具有第3耦合器的第3模块，该第3耦合器设置在第3绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，
所述第1模块～所述第3模块层叠为，所述第1耦合器、所述第2耦合器与所述第3耦合器在从层叠方向观察时至少一部分投影重合，在所述第1耦合器、所述第2耦合器以及所述第3耦合器之间利用电容耦合和电感耦合产生信号耦合。
28.根据权利要求1所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
在所述第1绝缘性基板的与层叠有所述第1模块的面相反侧的面上，以所述第1耦合器的长边方向与第3耦合器的长边方向垂直的方式层叠具有第3耦合器的第3模块。
29.一种定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述定向耦合式通信装置具有：
弧状的第1耦合器，其设置在第1绝缘性基板上，一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号；以及
弧状的第2耦合器，其一个端部与输入/输出连接线连接，并且，另一个端部与接地线或被输入反转信号的输入/输出连接线中的任意一个连接，所述反转信号是向与所述一个端部连接的输入/输出连接线输入的信号的反转信号，
所述第2耦合器的耦合器直径小于所述第1耦合器的耦合器直径，所述第2耦合器相对于所述第1耦合器以同心圆状且旋转自如的方式组装在所述第1耦合器的内侧。
30.根据权利要求29所述的定向耦合式通信装置，其特征在于，
所述第1耦合器以及所述第2耦合器被设置在开闭自如的壳体的铰链部中。
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