(57)【要約】【課題】キャパシタの容量カップリングを用いて信号を伝送する信号伝送装置において、静電破壊などでキャパシタが導通したときにキャパシタの２つの電極の間に流れる電流を小さくする。【解決手段】キャパシタ３２の受信側電極Ｐｒに接続された信号ラインＬｒに、受信側電極Ｐｒを充放電する充放電回路３５を設けた。これにより、キャパシタ３２における容量カップリングによって受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ０を超えると、受信側電極Ｐｒを送信側電極Ｐｔｒと同程度の電圧近傍に至るまで充電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。【選択図】図３
2010103848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１半導体回路からの信号を伝送する第１信号線に接続された第１電極と信号を第２半導体回路に伝送する第２信号線に接続された第２電極とを有するキャパシタを備え、前記第１電極の電圧の変化に伴って変化する前記第２電極の電圧を用いて前記第１半導体回路からの信号を前記第２半導体回路に伝送する信号伝送装置であって、
前記第２電極の電圧が前記第２信号線の信号伝送に用いる論理電圧として予め設定された高位電圧と低位電圧とのうち該低位電圧側から該低位電圧より大きく前記高位電圧より小さい低側参照電圧より大きくなったときに前記第２電極の電圧が少なくとも前記低側参照電圧より大きく前記高位電圧より小さい高側参照電圧より大きくなるまで前記第２電極を充電する充電回路と、
前記第２電極の電圧が前記高位電圧側から前記高側参照電圧より小さくなったときに前記第２電極の電圧が少なくとも前記低側参照電圧より小さくなるまで前記第２電極を放電する放電回路と、
を備える信号伝送装置。
【請求項２】
前記第１信号線の信号伝送に用いる論理電圧は、前記第２信号線の信号伝送に用いる論理電圧と同じ電圧である請求項１記載の信号伝送装置。
【請求項３】
前記充電回路および前記放電回路は、単一の回路として構成されてなる請求項１または２記載の信号伝送装置。
【請求項４】
請求項３記載の信号伝送装置であって、
前記単一の回路は、
前記第２信号線と前記高位電圧が供給される高位電圧供給端子との間に接続された第１スイッチング素子と、
前記第２信号線と前記低位電圧が供給される低位電圧供給端子との間に接続された第２スイッチング素子と、
前記第２電極の電圧が前記低位電圧側から前記低側参照電圧より大きくなったときには前記第１スイッチング素子がオンすると共に前記第２スイッチング素子がオフするよう前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを制御し、前記第２電極の電圧が前記高位電圧側から前記高側参照電圧より小さくなったときには前記第１スイッチング素子がオフすると共に前記第２スイッチング素子がオンするよう前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを制御するスイッチング制御回路と、
を有する回路である
信号伝送装置。
【請求項５】
前記キャパシタは、前記第１電極が前記第１半導体回路を有する第１部材に配置され、前記第２電極が前記第２半導体回路を有する第２部材に配置されてなる請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の信号伝送装置。
【請求項６】
前記第１部材は、前記第１半導体回路が形成されたベアチップまたは該ベアチップが実装された配線基板である請求項５記載の信号伝送装置。
【請求項７】
前記第２部材は、前記第２半導体回路が形成されたベアチップまたは該ベアチップが実装された配線基板である請求項５または６記載の信号伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送装置に関し、詳しくは、第１半導体回路からの信号を伝送する第１信号線に接続された第１電極と信号を第２半導体回路に伝送する第２信号線に接続された第２電極とを有するキャパシタを備え、第１電極の電圧の変化に伴って変化する第２電極の電圧を用いて第１半導体回路からの信号を第２半導体回路に伝送する信号伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の信号伝送装置としては、キャパシタを介して送信回路からの信号を受信する受信回路へ伝送するものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この装置では、キャパシタの受信回路側の電極である受信側電極の電圧を論理閾値電圧の近傍電圧である待機電圧に給電し、送信回路からの信号でキャパシタにおける容量カップリングによって受信側電極の電圧が論理閾値電圧を超えて変化したときに受信側電極の電圧を待機電圧に戻すことにより、受信側電極の電圧が変化したときに受信回路に迅速に信号を伝送することができるとしている。
【非特許文献１】ロバート・ジェイ・ドロスト（Robert J. Drost）他３名，”Proximity Communication"，IEEE JOUNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS，VOL.39，NO.9，２００４年９月，ｐ．１５２９−１５３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の信号伝送装置では、受信側電極の電圧が論理閾値電圧近傍の待機電圧になるよう給電するため、静電破壊などによりキャパシタの２つの電極が導通すると２つの電極間に過大な電流が流れてしまう。こうした電流は、送信回路や受信回路の動作に影響を与えたり、装置全体の消費電力を増大させたりするため、より小さくすることが望ましい。
【０００４】
本発明の信号伝送装置は、第１半導体回路からの信号を伝送する第１信号線に接続された第１電極と信号を第２半導体回路に伝送する第２信号線に接続された第２電極とを有するキャパシタを備える信号伝送装置において、キャパシタが導通したときに第１電極と第２電極との間に流れる電流を小さくすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の信号伝送装置では、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の信号伝送装置は、
第１半導体回路からの信号を伝送する第１信号線に接続された第１電極と信号を第２半導体回路に伝送する第２信号線に接続された第２電極とを有するキャパシタを備え、前記第１電極の電圧の変化に伴って変化する前記第２電極の電圧を用いて前記第１半導体回路からの信号を前記第２半導体回路に伝送する信号伝送装置であって、
前記第２電極の電圧が前記第２信号線の信号伝送に用いる論理電圧として予め設定された高位電圧と低位電圧とのうち該低位電圧側から該低位電圧より大きく前記高位電圧より小さい低側参照電圧より大きくなったときに前記第２電極の電圧が少なくとも前記低側参照電圧より大きく前記高位電圧より小さい高側参照電圧より大きくなるまで前記第２電極を充電する充電回路と、
前記第２電極の電圧が前記高位電圧側から前記高側参照電圧より小さくなったときに前記第２電極の電圧が少なくとも前記低側参照電圧より小さくなるまで前記第２電極を放電する放電回路と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の信号伝送装置では、第１半導体回路から第１信号線に信号が伝送されて第１電極の電圧が第１信号の論理電圧の低位電圧側から高位電圧側に変化し、第２電極の電圧が低位電圧側から高位電圧側に変化して第２電極の電圧が低側参照電圧より大きくなると、第２電極の電圧が高側参照電圧より大きくなるまで第２電極が充電される。これにより、第２信号線の電圧が低位電圧側から高位電圧側に変化するから、第２半導体回路に信号を伝送することができる。また、第２の電極の電圧を高側参照電圧より大きくなるまで充電するから、第１電極と第２電極との電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタの第１電極と第２電極との間が導通したときに第１電極と第２電極との間に流れる電流を小さくすることができる。また、第１半導体回路から第１信号線に信号が伝送されて第１電極の電圧が高位電圧側から低位電圧側に変化し、第２電極の電圧が高位電圧側から高側参照電圧より小さくなると、第２電極の電圧が少なくとも低側参照電圧より小さくなるまで第２電極を放電する。これにより、第２信号線の電圧が高位電圧側から低位電圧側に変化して、第２半導体回路に信号を伝送することができる。また、第２の電極の電圧を低側参照電圧より小さくなるまで放電するから、第１電極と第２電極との電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタの第１電極と第２電極との間が導通したときに第１電極と第２電極との間に流れる電流を小さくすることができる。
【０００８】
こうした本発明の信号伝送装置において、前記第１信号線の信号伝送に用いる論理電圧は、前記第２信号線の信号伝送に用いる論理電圧と同じ電圧であるものとすることもできる。こうすれば、静電破壊などによりキャパシタの第１電極と第２電極との間が導通したときに第１電極と第２電極との間に流れる電流をより小さくすることができる。
【０００９】
また、本発明の信号伝送装置において、前記充電回路および前記放電回路は、単一の回路として構成されてなるものとすることもできる。この場合、前記単一の回路は、前記第２信号線と前記高位電圧が供給される高位電圧供給端子との間に接続された第１スイッチング素子と、前記第２信号線と前記低位電圧が供給される低位電圧供給端子との間に接続された第２スイッチング素子と、前記第２電極の電圧が前記低位電圧側から前記低側参照電圧より大きくなったときには前記第１スイッチング素子がオンすると共に前記第２スイッチング素子がオフするよう前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを制御し、前記第２電極の電圧が前記高位電圧側から前記高側参照電圧より小さくなったときには前記第１スイッチング素子がオフすると共に前記第２スイッチング素子がオンするよう前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子とを制御するスイッチング制御回路と、を有する回路であるものとすることもできる。第２電極の電圧が低位電圧側から低側参照電圧より大きくなったときには第１スイッチング素子がオンすると共に前記第２スイッチング素子がオフするから、第２電極を充電することができる。また、第２電極の電圧が高位電圧側から高側参照電圧より小さくなったときには第１スイッチング素子をオフすると共に前記第２スイッチング素子をオンするから、第２電極を放電することができる。
【００１０】
さらに、本発明の信号伝送装置において、前記キャパシタは、前記第１電極が前記第１半導体回路を有する第１部材に配置され、前記第２電極が前記第２半導体回路を有する第２部材に配置されてなるものとすることもできる。この場合、前記第１部材は、前記第１半導体回路が形成されたベアチップまたは該ベアチップが実装された配線基板であるものとしたり、前記第２部材は、前記第２半導体回路が形成されたベアチップまたは該ベアチップが実装された配線基板であるものとしたりすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の第１実施例としての２つのベアチップ間の信号を伝送する信号伝送装置３０の構成の概略を示す構成図であり、図２は信号伝送装置３０の要部の断面の概略を示す断面図であり、図３は信号伝送装置３０の回路構成の概略を示す回路図である。信号伝送装置３０は、図１，図２に例示するように、配線基板として構成されたボード１０の表面に実装され信号を送信する図示しない半導体回路が形成されたベアチップ１２からの信号を配線基板として構成されたボード２０の表面に実装され信号を受信する図示しない半導体回路が形成されたベアチップ２２に伝送する装置として構成されており、ボード１０に配置された送信側電極Ｐｔｒとボード２０に配置された受信側電極Ｐｒとから構成されるキャパシタ３２と、ベアチップ２２に形成されキャパシタ３２の受信側電極Ｐｒを充放電するための充放電回路３５とを備える。
【００１３】
キャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒは、ボード１０の裏面に形成されると共にボンディングワイヤ１４，電極パッド１６を介してベアチップ１２の半導体回路からの信号を伝送可能な信号ラインＬｔｒに接続されており、キャパシタ３２の受信側電極Ｐｒは、ボード２０の表面に形成されると共に電極パッド３４，ボンディングワイヤ２４，ベアチップ２２の充放電回路３５を介してベアチップ２２の半導体回路に信号を伝送可能な信号ラインＬｒに接続されている。ボード１０の表面およびボード２０の裏面には、それぞれ所定の絶縁性能を有する絶縁層３６，３８が送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間に介在するよう形成されている。
【００１４】
充放電回路３５は、図３に例示するように、端子Ｖ１にソースが接続されると共に信号ラインＬｒにドレインが接続されたＰＭＯＳ（P-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタＰＭ１（以下、トランジスタＰＭ１）と、信号ラインＬｒにドレインが接続されると共に端子Ｖ０にソースが接続されたＮＭＯＳ（N-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタＮＭ１（以下、トランジスタＮＭ１）と、トランジスタＮＭ１，ＰＭ１のスイッチングを制御するスイッチング制御回路４０とから構成されている。実施例では、端子Ｖ１には信号ラインＬｒの論理電圧として予め設定されている高位電圧Ｖ１（論理１の電圧，例えば、１Ｖ，３．３Ｖ，５Ｖなど）が供給され、端子Ｖ０には信号ラインＬｒの論理電圧として予め設定されている低位電圧Ｖ０（論理０の電圧，例えば、０Ｖなど）が供給されているものとした。なお、実施例では、信号ラインＬｒの高位電圧Ｖ１，低位電圧Ｖ０と信号ラインＬｔｒの論理電圧の高位電圧Ｖｔｒ１，低位電圧Ｖｔｒ０とは同じ電圧であるものとした。
【００１５】
スイッチング制御回路４０は、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮと参照電圧ＶＲＥＦ０とを比較するコンパレータ５０と、信号ラインＬｒの電圧ＶＲＸＩＮと参照電圧ＶＲＥＦ１とを比較するコンパレータ５２と、外部からクロック信号ＣＬＫが供給されコンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０がＪ入力に入力されると共にコンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１をインバータＩＮＶ１により反転した出力がＫ入力に入力されてＱ出力が出力端子ＶＯＵＴと接続されたＪＫ型のフリップフロップ５４と、偶数段のインバータで構成された遅延回路５６によりフリップフロップ５４のＱＢ出力（Ｑ出力の反転出力）を遅延回路５６の遅延時間ＴＤだけ遅延させたものとフリップフロップ５４のＱＢ出力との排他的論理和を演算して演算結果を出力ＶＴＲＩＧとして出力するＸＯＲ回路５８と、ＸＯＲ回路５８の出力ＶＴＲＩＧとフリップフロップ５４のＱＢ出力との論理積を演算して演算結果を出力ＶＰＲＥＮとしてトランジスタＮＭ１のゲートに入力するＡＮＤ回路６０と、ＸＯＲ回路５８の出力ＶＴＲＩＧとフリップフロップ５４のＱ出力の否定論理積を演算して演算結果を出力ＶＰＲＥＰとしてトランジスタＰＭ１のゲートに入力するＮＡＮＤ回路６２と、を備える。なお、参照電圧ＶＲＥＦ０は、信号ラインＬｒの低位電圧Ｖ０より高く高位電圧Ｖ１より低い電圧であればよく、例えば、０．１Ｖ，０．２Ｖ，０．３Ｖなどに設定するものとした。また、参照電圧ＶＲＥＦ１は、参照電圧ＶＲＥＦ０より高く信号ラインＬｒの高位電圧Ｖ１より低い電圧であればよく、高位電圧Ｖ１が１Ｖであるときには、例えば、０．９Ｖ，０．８Ｖ，０．７Ｖなどに設定するものとした。さらに、遅延回路５６の遅延時間ＴＤは、トランジスタＰＭ１をオンすると共にトランジスタＮＭ１をオフして受信側電極Ｐｒを充電したときに受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１を超えたり、トランジスタＰＭ１をオフすると共にトランジスタＮＭ１をオンして受信側電極Ｐｒを放電したときに受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ０未満となったりするのに十分な時間として予め設定されているものとした。そして、フリップフロップ５４に供給されるクロック信号ＣＬＫは、信号ラインＬｔｒを伝送する信号の周波数の２分の１の周波数で、信号ラインＬｔｒを伝送する信号の変化に対してコンパレータ５０，５２の出力ＶＣＯＭ０，ＶＣＯＭ１が変化するタイミングで変化するよう予め調整されて供給されるものとした。
【００１６】
続いて、こうして構成された信号伝送装置３０の動作について説明する。図４は、信号伝送装置３０の動作の一例を示すタイミングチャートである。最初に、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号（論理０から論理１に変化する信号）が伝送された場合について説明する。ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号が伝送され送信側電極Ｐｔｒの電圧が低位電圧Ｖｔｒ０（電圧Ｖ０）から高位電圧Ｖｔｒ１（電圧Ｖ１）に変化して、キャパシタ３２における容量カップリングによって受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが低位電圧Ｖ０から大きくなり参照電圧ＶＲＥＦ０を超えると、コンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０が立ち上がると共にフリップフロップ５４に供給されているクロック信号ＶＣＬＫが立ち上がる。このとき、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１以下でありコンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１は立ち下がった状態であるから、フリップフロップ５４のＱ出力、すなわち、出力ＶＯＵＴが立ち上がる。出力ＶＯＵＴが立ち上がっても、ＸＯＲ回路５８の入力のうち出力ＶＯＵＴが遅延回路５６を介して入力されるほうは、遅延回路５６の遅延時間ＴＤだけ立ち下がった状態が維持される。よって、出力ＶＯＵＴが立ち上がってから時間ＴＤの間、ＸＯＲ回路５８の出力ＶＴＲＩＧが立ち上がるため、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち下がりトランジスタＰＭ１がオンし、ＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち下がった状態であるからトランジスタＮＭ１はオフの状態で、受信側電極Ｐｒが充電されて受信側電極Ｐｒが参照電圧ＶＲＥＦ０から更に大きくなる。
【００１７】
こうして受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが大きくなり参照電圧ＶＲＥＦ１を超えると、コンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１が立ち上がるが、コンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０も立ち上がっているため、出力ＶＯＵＴ（フリップフリップ５４のＱ出力）は立ち上がった状態が維持される。このとき、ＸＯＲ回路５８の出力ＶＴＲＩＧが依然として立ち上がった状態であるため、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち下がった状態でトランジスタＰＭ１がオンすると共にＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち下がった状態でトランジスタＮＭ１はオフとなり、受信側電極Ｐｒの充電が継続され受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが更に大きくなる。
【００１８】
そして、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１を超えた状態で出力ＶＴＲＩＧが立ち下がると、出力ＶＰＲＥＰが立ち上がりトランジスタＰＭ１がオフとなり、受信側電極Ｐｒの充電が終了し受信側電極Ｐｒがハイインピーダンス状態となる。その後、フリップフロップ５４に供給されるクロック信号ＶＣＬＫが立ち下がるため、出力ＶＯＵＴ（Ｑ出力）の電圧が維持される。このように、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号（論理０から論理１に変化する信号）が伝送されると出力ＶＯＵＴが立ち上がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち上がる信号（論理０から論理１に変化する信号）を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒを送信側電極Ｐｔｒと同程度の電圧である高位電圧Ｖ１近傍に至るまで充電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流をより小さくすることができる。
【００１９】
次に、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号（論理１から論理０に変化する信号）が伝送された場合について説明する。ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号が伝送され送信側電極Ｐｔｒの電圧が高位電圧Ｖｔｒ１から低位電圧Ｖｔｒ０に変化して、キャパシタ３２における容量カップリングによって受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが高位電圧Ｖ１から下がって参照電圧ＶＲＥＦ１以下になると、コンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１が立ち下がると共にフリップフロップ５４に供給されているクロック信号ＶＣＬＫが立ち上がる。このとき、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮは参照電圧ＶＲＥＦ０より大きくコンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０は立ち上がった状態であるから、フリップフロップ５４のＱ出力、すなわち、出力ＶＯＵＴが立ち下がる。出力ＶＯＵＴが立ち下がって、ＸＯＲ回路５８の入力のうち出力ＶＯＵＴが遅延回路５６を介して入力されるほうは、遅延回路５６の遅延時間ＴＤだけ立ち上がった状態が維持される。よって、出力ＶＯＵＴが立ち上がってから時間ＴＤの間、ＸＯＲ回路５８の出力ＶＴＲＩＧが立ち上がるため、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち上がった状態でトランジスタＰＭ１がオフすると共にＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち上がってトランジスタＮＭ１がオンとなり、受信側電極Ｐｒが放電されて受信側電極Ｐｒが参照電圧ＶＲＥＦ１から更に小さくなる。
【００２０】
こうして受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが小さくなり参照電圧ＶＲＥＦ０未満に至ると、コンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０が立ち下がるが、コンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１も立ち下がっているため、出力ＶＯＵＴ（フリップフリップ５４のＱ出力）は立ち下がった状態が維持される。このとき、ＸＯＲ回路５８の出力ＶＴＲＩＧが依然として立ち上がった状態であるため、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち上がった状態でトランジスタＰＭ１がオフすると共にＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち上がった状態でトランジスタＮＭ１がオンとなり、受信側電極Ｐｒの放電が継続され受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが更に小さくなる。
【００２１】
そして、受信側電極Ｐｒが参照電圧ＶＲＥＦ０より小さくなった状態で出力ＶＴＲＩＧが立ち下がると、出力ＶＰＲＥＮが立ち下がりトランジスタＮＭ１がオフとなり、受信側電極Ｐｒの放電が終了し受信側電極Ｐｒがハイインピーダンス状態となる。その後、フリップフロップ５４に供給されるクロック信号ＶＣＬＫが立ち下がるため、出力ＶＯＵＴ（Ｑ出力）の電圧が維持される。このように、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号（論理０から論理１に変化する信号）が伝送されると出力ＶＯＵＴが立ち下がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち下がる信号（論理１から論理０に変化する信号）を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒを送信側電極Ｐｔｒと同程度の電圧である高位電圧Ｖ０近傍に至るまで放電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。
【００２２】
以上説明した第１実施例の信号伝送装置３０によれば、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号が伝送されて容量カップリングにより受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ０を超えると出力ＶＯＵＴが立ち上がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち上がる信号を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒを送信側電極Ｐｔｒと同程度の電圧である高位電圧Ｖ１近傍に至るまで充電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。また、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号が伝送されて容量カップリングにより受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１未満に至ると出力ＶＯＵＴが立ち下がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち下がる信号を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒを送信側電極Ｐｔｒと同程度の電圧である高位電圧Ｖ０近傍に至るまで放電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。よって、キャパシタが導通したときに送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間に流れる電流をより小さくすることができる。
【実施例２】
【００２３】
続いて、第２実施例の信号伝送装置１３０について説明する。図５は信号伝送装置１３０の回路構成の概略を示す回路図である。第２実施例の信号伝送装置１３０では、充放電回路１３５のスイッチング制御回路１４０の構成が第１実施例のスイッチング制御回路４０と異なる点を除いて、信号伝送装置３０と同一の構成をしている。ここでは、重複した説明を回避するために、信号伝送装置１３０の構成のうち信号伝送装置３０と同一の構成については詳細な説明を省略する。
【００２４】
スイッチング制御回路１４０は、図示するように、第１実施例のスイッチング制御回路４０の遅延回路５６およびＸＯＲ回路５８に代えて、コンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０とコンパレータ５２の出力を反転させたものとの論理積を演算するＡＮＤ回路１６４を備えている。ＡＮＤ回路１６４は、出力がＡＮＤ回路６０，ＮＡＮＤ回路６２に入力されている。
【００２５】
続いて、こうして構成された信号伝送装置１３０の動作について説明する。図６は、信号伝送装置１３０の動作の一例を示すタイミングチャートである。最初に、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号（論理０から論理１に変化する信号）が伝送された場合について説明する。ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号が伝送され送信側電極Ｐｔｒの電圧が低位電圧Ｖｔｒ０（電圧Ｖ０）から高位電圧Ｖｔｒ１（電圧Ｖ１）に変化して、キャパシタ３２における容量カップリングによって受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが低位電圧Ｖ０から大きくなり参照電圧ＶＲＥＦ０を超えると、コンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０が立ち上がると共にフリップフロップ５４に供給されているクロック信号ＶＣＬＫが立ち上がる。このとき、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１以下でありコンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１は立ち下がった状態であるから、フリップフロップ５４のＱ出力、すなわち、出力ＶＯＵＴが立ち上がり、ＡＮＤ回路１６４の出力が立ち上がる。出力ＶＯＵＴとＡＮＤ回路１６４の出力が立ち上がると、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち下がりトランジスタＰＭ１がオンすると共にＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち下がりトランジスタＮＭ１はオフとなり、受信側電極Ｐｒが充電されて受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ０から更に大きくなる。
【００２６】
こうして受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが大きくなり参照電圧ＶＲＥＦ１を超えると、コンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１が立ち上がるが、コンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０も立ち上がっているため、出力ＶＯＵＴ（フリップフリップ５４のＱ出力）は立ち上がった状態が維持されると共にＡＮＤ回路１６４の出力が立ち下がり、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち上がってトランジスタＰＭ１がオフすると共にＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち下がった状態でトランジスタＮＭ１がオフとなり、受信側電極Ｐｒの充電が終了し受信側電極Ｐｒがハイインピーダンス状態となる。その後、フリップフロップ５４に供給されるクロック信号ＶＣＬＫが立ち下がるため、出力ＶＯＵＴ（Ｑ出力）の電圧が維持される。このように、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号（論理０から論理１に変化する信号）が伝送されると、受信側電極Ｐｒが参照電圧ＶＲＥＦ１を超えるまで充電されると共に出力ＶＯＵＴが立ち上がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち上がる信号（論理０から論理１に変化する信号）を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１を超えるまで受信側電極Ｐｒを充電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。
【００２７】
次に、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号（論理１から論理０に変化する信号）が伝送された場合について説明する。ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号が伝送され送信側電極Ｐｔｒの電圧が高位電圧Ｖｔｒ１から低位電圧Ｖｔｒ０に変化して、キャパシタ３２における容量カップリングによって受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが高位電圧Ｖ１から下がって参照電圧ＶＲＥＦ１以下になると、コンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１が立ち下がると共にフリップフロップ５４に供給されているクロック信号ＶＣＬＫが立ち上がる。このとき、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮは参照電圧ＶＲＥＦ０より大きくコンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０は立ち上がった状態であるから、フリップフロップ５４のＱ出力、すなわち、出力ＶＯＵＴが立ち下がり、ＡＮＤ回路１６４の出力が立ち上がる。出力ＶＯＵＴが立ち下がりＡＮＤ回路１６４の出力が立ち上がると、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち上がった状態でトランジスタＰＭ１がオフすると共にＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち上がりトランジスタＮＭ１はオンとなり、受信側電極Ｐｒが放電されて受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１から更に小さくなる。
【００２８】
こうして受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが小さくなり参照電圧ＶＲＥＦ０より小さくなると、コンパレータ５０の出力ＶＣＯＭ０が立ち下がるが、コンパレータ５２の出力ＶＣＯＭ１も立ち下がっているため、出力ＶＯＵＴ（フリップフリップ５４のＱ出力）は立ち下がった状態が維持されると共にＡＮＤ回路１６４の出力が立ち下がり、ＮＡＮＤ回路６２からの出力ＶＰＲＥＰが立ち上がった状態でトランジスタＰＭ１がオフすると共にＡＮＤ回路６０の出力ＶＰＲＥＮが立ち下がりトランジスタＮＭ１がオフとなり、受信側電極Ｐｒの放電が終了し、受信側電極Ｐｒがハイインピーダンス状態となる。その後、フリップフロップ５４に供給されるクロック信号ＶＣＬＫが立ち下がるため、出力ＶＯＵＴ（Ｑ出力）の電圧が維持される。このように、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号（論理１から論理０に変化する信号）が伝送されると、受信側電極Ｐｒが参照電圧ＶＲＥＦ０より小さくなるまで充電されると共に出力ＶＯＵＴが立ち下がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち下がる信号（論理１から論理０に変化する信号）を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒを参照電圧ＶＲＥＦ０より小さくなるまで放電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。
【００２９】
以上説明した第２実施例の信号伝送装置１３０によれば、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち上がる信号が伝送されて受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ０を超えると出力ＶＯＵＴが立ち上がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち上がる信号を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＮが参照電圧ＶＲＥＦ１を超えるまで受信側電極Ｐｒを充電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。また、ベアチップ１２の半導体回路から信号ラインＬｔｒに立ち下がる信号が伝送されて受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ１未満に至ると出力ＶＯＵＴが立ち下がるため、ベアチップ２２の半導体回路に立ち下がる信号を伝送することができる。また、受信側電極Ｐｒの電圧ＶＲＸＩＮが参照電圧ＶＲＥＦ０より小さくなるまで受信側電極Ｐｒを放電するから、送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間の電圧差を小さくすることができ、静電破壊などによりキャパシタ３２の送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間が導通したときでも送信側電極Ｐｔｒと受信側Ｐｒとの間に流れる電流を小さくすることができる。よって、キャパシタが導通したときに送信側電極Ｐｔｒと受信側電極Ｐｒとの間に流れる電流をより小さくすることができる。
【００３０】
第１，第２実施例の信号伝送装置３０，１３０では、信号ラインＬｒの高位電圧Ｖ１と信号ラインＬｔｒの高位電圧Ｖｔｒ１とが同じ電圧であるものとしたが、信号ラインＬｒの高位電圧Ｖ１は参照電圧ＶＲＥＦ１より高い電圧であればよいから、信号ラインＬｔｒの高位電圧Ｖｔｒ１と異なる電圧であるものとしてもよい。また、信号ラインＬｒの低位電圧Ｖ０と信号ラインＬｔｒの低位電圧Ｖｔｒ０とが同じ電圧であるものとしたが、信号ラインＬｒの低位電圧Ｖ０は参照電圧ＶＲＥＦ０より低い電圧であればよいから、信号ラインＬｒの低位電圧Ｖｔｒ０と異なる電圧であるものとしてもよい。
【００３１】
第１，第２実施例の信号伝送装置３０，１３０では、電圧Ｖ１が供給される端子Ｖ１と信号ラインＬｒとの間にトランジスタＰＭ１が接続され、電圧Ｖ０が供給される端子Ｖ０と信号ラインＬｒとの間にトランジスタＮＭ１が接続されているものとしたが、端子Ｖ１，端子Ｖ０と信号Ｌｒとの間にはスイッチングが可能な素子が接続されていればよく、例えば、端子Ｖ１，端子Ｖ０と信号Ｌｒとの間をそれぞれオンオフ可能なスイッチで接続し、このスイッチをスイッチ制御回路３６からの信号でオンオフするものとしてもよい。
【００３２】
第１，第２実施例の信号伝送装置３０，１３０では、単一の充放電回路３５で受信側電極Ｐｒの充放電を行うものとしたが、受信側電極Ｐｒを充電する充電回路と受信側電極Ｐｒを放電する放電回路とを個別に設け、２つの回路により受信側電極Ｐｒの充放電を行うものとしてもよい。
【００３３】
第１，第２実施例の信号伝送装置３０，１３０では、ベアチップ１２からボンディングワイヤ１４，電極パッド１６を介して信号線Ｌｔｒに信号が伝送されるものとしたが、電極パッド１６に代えて信号を増幅する増幅回路をボード１０に形成して、ボンディングワイヤ１４からの信号を増幅回路で増幅して信号ラインＬｔｒに伝送するものとしてもよい。また、こうした増幅回路をベアチップ１２に形成して、ベアチップ１２の半導体回路からの信号を増幅回路で増幅してボンディングワイヤ１４，電極パッド１６を介して信号線Ｌｔｒに伝送するものとしてもよい。
【００３４】
第１，第２実施例の信号伝送装置３０，１３０では、送信側電極Ｐｔｒがボード１０に配置され、受信側電極Ｐｒがボード２０に配置されているものとしたが、図７の変形例の信号伝送装置２３０に例示するように、ベアチップ２２がボード１０に実装され、受信側電極Ｐｒがベアチップ２２に配置されているものとしてもよい。なお、信号ラインＰｒは図示していないが、ベアチップ２２に配置されているものとすることができる。また、送信側電極Ｐｒがベアチップ１２に配置されているものとしてもよい。また、こうしたベアチップ１２，２２がパッケージに封止された状態でボード１０，２０に実装されているものとしてもよい。
【００３５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、信号伝送装置の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例としての２つのベアチップ間の信号を伝送する信号伝送装置３０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】信号伝送装置３０の要部の断面の概略を示す断面図である。
【図３】信号伝送装置３０の回路構成の概略を示す回路図である。
【図４】信号伝送装置３０の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２実施例の信号伝送装置１３０の回路構成の概略を示す回路図である。
【図６】信号伝送装置１３０の動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】変形例の信号伝送装置２３０の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０，２０  ボード、１２，２２  ベアチップ、１４，２４  ボンディングワイヤ、１６，３４  電極パッド、３０，１３０，２３０，信号伝送装置、３２  キャパシタ、３５，１３５  充放電回路、３６，３８  絶縁層、４０，１４０  スイッチング制御回路、５０，５２  コンパレータ、５４  フリップフロップ、５６  遅延回路、５８  ＸＯＲ回路、６０，１６４  ＡＮＤ回路、６２  ＮＡＮＤ回路、ＩＮＶ１  インバータ、Ｌｒ，Ｌｔｒ  信号ライン、ＮＭ１  ＮＭＯＳトランジスタ（トランジスタ）、ＰＭ１  ＰＭＯＳトランジスタ（トランジスタ）、Ｐｒ  受信側電極、Ｐｔｒ  送信側電極、Ｖ０，Ｖ１  端子、ＶＯＵＴ  出力端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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