(57)【要約】本発明の１つの実施例は、容量型結合を通して半導体チップ間通信を容易化するため、異なる半導体チップ上にパッドを電子的に整合させるシステムを提供する。このシステムは、第１チップと第２チップとの間のアラインメントを測定することにより作動するが、ここで第１チップ上の発信機パッドは第２チップ上の受信機パッドと容量結合するよう、第１チップが第２チップと相対する。次に、第１チップ上の送信機パッドを第２チップ上の隣接受信機パッドと関連付けるため、本システムは測定されたアラインメントを用いる。その後、送信機パッドに隣接する第２チップの対象受信機パッドに対してデータ信号が容量結合を通して通信するよう、本システムはデータ信号を第１チップ上の送信機パッドに対して選択的に発送する。
2005535116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量結合により半導体チップ間の通信を容易にするため、異なるパッド上でパッドを電子的に整合させるための方法であって、この方法が：
第１チップと第２チップ間の整合性を測定するステップであって；
第１チップが第２チップと相対し、これにより第１チップ上の送信機パッドが第２チップ上の受信機パッドと容量結合することを特徴としたステップと；
第１チップ上の送信機パッドを第２チップ上の隣接受信機パッドと関連付けるため、測定されたアラインメントを用いるステップと；
送信機パッドに隣接する第２チップの対象受信機パッドに対してデータ信号が容量結合を通して通信するよう、データ信号を第１チップ上の送信機パッドに対して選択的に発送するステップとを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
受信機パッドよりもはるかに多い小型送信機パッドをもつようにして、複数の送信機パッドで１つの受信機パッドを作動できるようにすることを特徴として、
データ信号を選択的に発送するステップが、１つの受信機パッドの下にある複数送信機パッドを同一の信号で作動させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、同一の信号で複数の送信機パッドを作動させるステップが、戻り電流を発生させるよう逆信号を用いて隣接送信機パッドを作動させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、送信機パッドが全体として受信機パッドよりも広い面積を覆い、これにより第１チップと第２チップ間のアラインメントの変動にかかわらず受信機パッドが送信機パッドの近辺にとどまることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
送信機パッドが第１チップの最上部金属層にあることを特徴とし；
受信機パッドが第２チップの最上部金属層にあることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、
送信機パッドが第１チップのオーバーグラス層で覆われることを特徴とし；
受信機パッドが第２チップのオーバーグラス層で覆われることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、送信機パッドに対してデータ信号を選択的に発送するステップが、データ信号を選択的に発送するための多重アレイを用いるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、この方法が定期的あるいは連続的に実施されることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
送信機パッドが第１チップ上の二次元アレイ内に配設されることを特徴とし；
受信機パッドが第２チップ上の二次元アレイ内に配設されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、受信機パッドと送信機パッドとが四角形であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、受信機パッドと送信機パッドとが四角形でないことを特徴とする方法。
【請求項１２】
容量結合により半導体チップ間の通信を容易にするため、異なる半導体チップ上でパッドを電子的に整合させる装置であって、この装置が：
第１チップと；
第２チップであって；
第１チップが第２チップと相対し、これにより第１チップ上の送信機パッドが第２チップ上の受信機パッドと容量結合することを特徴とするチップと；
第１チップと第２チップ間のアラインメントを測定するよう構成された測定機構と；
第１チップ上の送信機パッドを第２チップ上の隣接受信機パッドと関連付けるため、測定されたアラインメントを用いるよう構成された関連付け機構と；
送信機パッドに隣接する第２チップの対象受信機パッドに対してデータ信号が容量結合を通して通信するよう、データ信号を第１チップ上の送信機パッドに対して選択的に発送するよう構成された発送機構とを備える装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、
受信機パッドよりもはるかに多い小型送信機パッドをもつようにして、複数の送信機パッドで１つの受信機パッドが作動できるようにすることを特徴として、
データ信号を選択的に発送するステップが、１つの受信機パッドの下にある複数送信機パッドを同一の信号で作動させるステップを含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、発送機構が、戻り電流を発生させるため、逆信号を用いて隣接送信機パッドを作動させるよう構成されることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置であって、送信機パッドが全体として受信機パッドよりも広い面積を覆い、これにより第１チップと第２チップ間のアラインメントの変動にかかわらず受信機パッドが送信機パッドの近辺にとどまることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、
送信機パッドが第１チップの最上部金属層にあることを特徴とし；
受信機パッドが第２チップの最上部金属層にあることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、
送信機パッドが第１チップのオーバーグラス層で覆われることを特徴とし；
受信機パッドが第２チップのオーバーグラス層で覆われることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載の装置であって、送信機パッドに対してデータ信号を選択的に発送するステップが、データ信号を選択的に発送するため、多重アレイを用いるステップを含むことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１２に記載の装置であって、この装置が定期的あるいは連続的に作動することを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１２に記載の装置であって、
送信機パッドが第１チップ上の二次元アレイ内に配設されることを特徴とし；
受信機パッドが第２チップ上の二次元アレイ内に配設されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１２に記載の装置であって、受信機パッドと送信機パッドとが四角形であることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１２に記載の装置であって、受信機パッドと送信機パッドとが四角形でないことを特徴とする装置。
【請求項２３】
容量結合により半導体チップ間の通信を容易にするため、異なる構成半導体チップ上でパッドを電子的に整合させるシステムであって、このシステムが：
プロセッサを含む第１チップと；
メモリを含む第２チップであって；
第１チップが第２チップと相対し、これにより第１チップ上の送信機パッドが第２チップ上の受信機パッドと容量結合することを特徴とするチップと；
第１チップと第２チップ間のアラインメントを測定するよう構成された測定機構と；
第１チップ上の送信機パッドを第２チップ上の隣接受信機パッドと関連付けるため、測定されたアラインメントを用いるよう構成された関連付け機構と；
送信機パッドに隣接する第２チップの対象受信機パッドに対してデータ信号が容量結合を通して通信するため、データ信号を第１チップ上の送信機パッドに対して選択的に発送するよう構成された発送機構とを備えるシステム。
【請求項２４】
容量結合により半導体チップ間の通信を容易にするため、異なる半導体チップ上でパッドを電子的に整合させる装置であって、この装置が：
第１チップと；
第２チップであって；
第１チップが第２チップと相対し、これにより第１チップ上の送信機パッドが第２チップ上の受信機パッドと容量結合することを特徴とするチップと；
第１チップと第２チップ間のアラインメントを測定するよう構成された測定機構と；
第１チップ上の送信機パッドを第２チップ上の隣接受信機パッドと関連付けるため、測定されたアラインメントを用いるよう構成された関連付け機構と；
第１チップ上の選択された送信機パッドから容量結合を通して選択データ信号が受信されるよう、第２チップ上の受信機パッドからデータ信号を選択的に発送するよう構成された発送機構とを備える装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置であって、受信機パッドが全体として送信機パッドよりも広い面積を覆い、これにより第１チップと第２チップ間のアラインメントの変動にかかわらず送信機パッドが受信機パッドの近辺にとどまることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の装置であって、受信機パッドからデータ信号を選択的に発送するステップが、データ信号を選択的に発送するため、多重アレイを用いるステップを含むことを特徴とする装置。
【請求項２７】
光学的結合により半導体チップ間の通信を容易にするため、異なる半導体チップ上でパッドを電子的に整合させるための方法であって、この方法が：
第１チップと第２チップ間のアラインメントを測定するステップであって；
第１チップが第２チップと相対し、これにより第１チップ上の送信機パッドが第２チップ上の受信機パッドと光学的結合することを特徴とするチップと；
第１チップ上の送信機パッドを第２チップ上の隣接受信機パッドと関連付けるため、測定されたアラインメントを用いるステップと；
送信機パッドに隣接する第２チップの対象受信機パッドに対してデータ信号が光学的結合を通して通信するよう、データ信号を第１チップ上の送信機パッドに対して選択的に発送するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
技術分野
本発明は、集積回路間でデータを転送するプロセスに関する。さらに詳細には、本発明は、第１チップと第２チップ間のアラインメントの変化に耐えられるような方法で、第１チップ上の容量型送信機パッドを第２チップ上の容量型受信機パッドに整合させるための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
半導体技術の進化により、今では数千万個のトランジスタを含む大規模システムを１つの半導体チップに集積することが可能になった。このような大規模システムを１つの半導体チップに集積することにより、このシステムの作動速度が向上する。理由は、システム構成要素間の信号がチップ境界を越える必要がなく、距離的なチップ間伝播の遅延が起こりにくいためである。さらに、大規模システムを１つの半導体チップに集積することにより生産費用が低下できる。理由は、所定の計算タスクを実行するための半導体チップが少なくてすむからである。
【０００３】
残念なことに、半導体技術におけるこれらの進化は、チップ間通信技術の進化に対応するには至っていない。半導体チップは、典型的には、チップ間通信のための複数層の信号線を含むプリント基板上に集積される。しかし、半導体チップ上の信号線は、プリント基板上の信号線よりも約１００倍の密度で実装されている。したがって、半導体チップ上の信号線のごく一部だけがプリント基板を超えて他のチップにつながることができる。この問題は、半導体集積密度が上昇するにつれて、ボトルネックとして大きくなり始めている。
【０００４】
研究者は、半導体チップ間の通信のための代替技術の調査を始めている。ある有望な技術は、容量型送信機と受信機のアレイを半導体チップ上に集積してチップ間通信を容易にするというものである。第１のチップを第２のチップと相対させ、第１チップ上の送信機パッドを第２チップ上の受信機パッドと容量的に結合させるようにすれば、プリント基板内の信号線を介装して信号送信することなく第１チップから第２チップに直接信号を送信することが可能になる。
【０００５】
しかし、チップを適切に整合させることは容易ではない。１つの整合技術としては、組立プロセス中にチップを機械的に整合させ、その後、接着剤でチップを結合させるというものがある。残念ながら、不十分な試験しか行わなかった恒久的結合チップにより、マルチシップモジュール（ＭＣＭ）問題が発生し、これにより５ドルの不良チップが１０００ドルものＭＣＭ損傷をもたらしうる。チップを交換できるようにするためには、チップをそれぞれ堅固にくっつけはならない。
【０００６】
必要とされるものは、第１チップと第２チップ間のアラインメントの変化に耐えられるような方法で、第１チップ上の容量型送信機パッドを第２チップ上の容量型受信機パッドに整合させるための方法および装置である。
【０００７】
非アラインメントに耐えるための最も簡単な方法は、送信機パッドおよび／または受信機パッドを大きくすることであるが、これにより所定の半導体チップに集積可能なパッド数が少なくなり、その結果、チップ間通信帯域幅が小さくなるということに注意すること。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概要
本発明の１つの実施例は、容量型結合を通して半導体チップ間通信を容易にするため、異なる半導体チップ上でパッドを電子的に整合させるシステムを提供する。このシステムは、第１チップと第２チップとの間のアラインメントを測定することにより作動するが、ここで第１チップ上の発信機パッドが第２チップ上の受信機パッドと容量結合するよう、第１チップが第２チップと相対する。次に、第１チップ上の送信機を第２チップ上の隣接受信機パッドと関連付けるため、本システムは測定されたアラインメントを用いる。その後、送信機パッドに隣接する第２チップの対象受信機パッドに対してデータ信号が容量結合を通して通信するよう、本システムはデータ信号を第１チップ上の送信機パッドに対して選択的に発送する。
【０００９】
本実施例の変形例において、受信機パッドよりもはるかに多い小型送信機パッドをもつようにして、複数の送信機パッドにより１つの受信機パッドを作動できるようにする。本変形例では、１つの受信機パッドの下にある複数送信機パッドが同一の信号で作動される。
【００１０】
本実施例の変形例において、同一の信号で複数の送信機パッドを作動させるステップは、さらに戻り電流を発生させるよう逆信号を用いて隣接送信機パッドを作動させるステップを含む。
【００１１】
本実施例の変形例において、送信機パッドは全体として受信機パッドよりも広い面積を覆い、これにより第１チップと第２チップ間のアラインメントの変動にかかわらず受信機パッドが送信機パッドの近辺にとどまるようになる。
【００１２】
本実施例の変形例において、送信機パッドが第１チップの最上部の金属層内にあり、受信機パッドが第２チップの最上部の金属層内にある。
【００１３】
本実施例の変形例において、送信機パッドが第１チップ上のオーバーグラス層で覆われ、受信機パッドが第２チップ上のオーバーグラス層で覆われる。
【００１４】
本実施例の変形例において、送信機パッドに対してデータ信号を選択的に発送するステップが、データ信号を選択的に発送するための多重アレイを用いるステップを含む。
【００１５】
本実施例の変形例において、整合プロセスが定期的あるいは連続的に行われる。
【００１６】
本実施例の変形例において、送信機パッドが第１チップ上の二次元アレイ内に配設され、受信機パッドが第２チップ上の二次元アレイ内に配設される。
【００１７】
本実施例の変形例において、受信機パッドと送信機パッドとが四角形である。本実施例の変形例において、受信機パッドと送信機パッドとが四角形でない。
【００１８】
上述の技術により正確な機械的アラインメントに対する必要性が緩和され、作動中に２つのチップがそれぞれに対して動くことが許容されるようになる。このように、相対するチップは接着を必要としない。したがって、この技術により、不良チップの除去取替えが簡単になり、そのため既知の良品チップに対する要求事項が減少するとともに全体的な組立歩留りが改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
詳細な説明
以下の説明は当業者が本発明の実施・利用を可能にするよう提示するものであり、特定の応用例とその要求事項で示す。開示された実施例においてさまざまな改造例は当業者であればすぐに明らかになるものであり、ここで定義された一般的な原理は、本発明の考え方や適用範囲から逸脱することなく他の実施例や応用例でも適用可能である。これにより、本発明は、示した実施例だけに限定されるものではなく、ここで開示された原理や特性と両立する最大限の適用範囲についてのものである。
【００２０】
この詳細な説明で示したデータ構造とコードは、典型的にはコンピュータ読み込み可能保存媒体で保存されるものであるが、コンピュータシステムで利用するためのコードおよび／またはデータを保存可能な装置あるいは媒体であればよい。これには、ディスクドライブ、磁気テープ、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）といった磁気・光学保存装置や、通信媒体で具現化される（信号が変調される搬送波のある、あるいは搬送波のない）コンピュータ指令信号が含まれるが、これらに限定されるものではない。例えば、送信媒体は、インターネットといった通信ネットワークを含む。
【００２１】
送信機パッドと重なる整合受信機パッド
図１は、送信機パッドと重なる整合受信機パッドを含む送信機・受信機構成の断面を図示したものである。この例では、各受信機パッドに対して１つの送信機パッドがある。
【００２２】
図２は、本発明の１つの実施例による送信機高空間周波数の追加構成を図示する。この送信機高周波数は、各受信機パッド間に追加の小型送信機パッドを挿入することで達成される。この追加送信機パッドは、送信機チップと受信機チップ間のアラインメント変化を補償するよう選択的に利用可能である。細かい粒子の送信機パッド内で選択することにより、図１で図示する固定パッドよりも大きな非アラインメントが許容される。さらに、高空間周波数を用いることにより、受信機パッドエリアが正しいデータで完全に覆われるようにでき、受信機パッド間のパッドの一部をオフにして戻り電流を発生させるよう逆電流を送ることが可能になる。
【００２３】
図３は、送信機パッド上に整合させた４×１０アレイの受信機パッドの概略図であるが、ここで送信機パッドは受信機パッドよりも４倍高い空間周波数をもつ。図３において、アクティブな送信機パッドをハッチングで強調している。
【００２４】
図４は、同一の受信機・送信機パッドの概略であるが、ここでは受信機パッドが若干の横方向・回転方向の誤差で非アラインメントになっている点が異なっている。図３と同様に、アクティブな送信機パッドを強調している。図３は、かなりの横方向・回転方向の誤差があるにもかかわらず受信機パッドが適切に覆われるよう、送信機パッドがどのように活性化できるかを示す。
【００２５】
ずれに対する感受性のモデル
ここで、ずれに対する感受性を解析する数学的モデルを示す。モデル提示において、本モデルではｘ方向とｙ方向の両方の平行移動を個別に考え、パッドが四角形であると仮定する。本モデルにおける重要なパラメータは、チップ間でどの程度の電荷が移動するかというものである。電荷移動はキャパシタンスの重なりに関係する。パッドのピッチは、送信機から受信機までのパッド間隔よりも大きいことが想定できる（例えば、２５：ｍパッドピッチに対して２：ｍ間隔）ということに注意すること。したがって、パッドのエッジにおける縁取り部は一次解析では無視できる。これにより、受信機パッドと送信機パッド間のキャパシタンスは、送信機パッドと受信機パッド間の重なり面積にほぼ比例する。
【００２６】
固定送信機・受信機パッドに対する最大ずれ
図５は、電子的に調節できない固定送信機・受信機パッドに対する簡単なモデルを図示したものである。これらのパッドは特定の充填率をもつ。例えば、図１は、送信機パッドに対してほぼ１００％の面積充填率、受信機パッドに対して２５％（長さ寸法では５０％）の面積充填率で構成した断面を図示したものである。ピッチｐは、連続する受信機パッド間の中心間距離であることに注意すること。さらに、「充填率」という用語は、送信機パッドあるいは受信機パッドで覆われたチップ面積の比率ということに注意すること。
【００２７】
受信機パッドが送信機パッドの中心に水平方向で整合されていない場合の容量信号結合を検討する。送信機パッド上の電圧の振れがＶｔｘであるとすると、受信機パッド上の受信電圧の振れＶｒｘは次の式でモデル化できる：
【００２８】
【数１】
2005535116.tif 000003
【００２９】
ここで
Ｃｓは信号送信する結合キャパシタンスである；
Ｃｉは、受信機パッドが送信機パッドに対して非アラインメントになっている場合の隣接作動送信機パッドへの結合キャパシタンスである；
Ｃｐｐは受信機パッドから周囲金属構造への金属対金属寄生キャパシタンスである；
Ｃｐｅは受信機感度増幅器の寄生入力キャパシタンスである；
ｐは隣接受信機パッド間のピッチである。
【００３０】
最悪ケースにおいて、受信機パッド２における信号遷移が送信機パッド１の信号遷移の逆になる。この場合、寄生結合キャパシタンスＣｉは分子側に現れ、信号結合キャパシタンスから引かれる。
【００３１】
ＣｐｐとＣｐｅは受信機非整合に関して一定であるということに注意すること。さらに、送信機パッドが約１００％の充填率であり、縁取り部が無視される場合、ＣｓとＣｉの合計値は受信機非アラインメントに対して一定になる。したがって、受信機パッドが送信機パッドに対して整合しない場合、Ｃｓは小さくなり、Ｃｉは増加する。非アラインメントがｐ／２になった場合、ＣｉがＣｓと一致し、信号が完全に破壊される。
【００３２】
受信機および送信機の充填率
受信機が送信機に対して完全に整合する場合、受信機と送信機の両方に対する充填率が理想的には１００％になり、受信信号振幅が最大になる。しかし、受信機が非整合の場合、受信機の面積充填率は１００％より小さくなるはずである。送信信号に容量結合されていない受信機パッド部分は２つの方式で受信信号を減少させる。１つ目は、受信機パッドが、信号を寄生的にロードする裏板面積キャパシタンスをもつことである。２つ目は、受信機と隣接送信機パッドとの重なりで、さらに雑音を発生させることである。
【００３３】
受信機パッドが、上部の送信機パッドと下部の遮蔽金属層間の垂直方向の中心周りにある場合を検討する。解析を単純化するため、受信機感度増幅器には寄生キャパシタンスがなく、Ｃｐｅがゼロであると仮定する。この仮定の下、図６は、受信信号に対する固定送信機パッドアレイの線形非アラインメントを図示する。
【００３４】
図６からわかるとおり、送信機と受信機の充填率に関わらず、送信機パッドと受信機パッドがｘ方向とｙ方向いずれかにおけるパッドピッチの半分だけ非アラインメントになっている場合、容量的に移送される信号がゼロまで低下する。ｐ／２の非整合の場合、受信機パッドが、送信機パッドあるいは同量のアクティブに作動されたパッドと隣接パッド間のブランクのいずれかと重なる。第１のケースでは、信号は結合されない。第２のケースでは、２つの信号は等しく結合される。データパターンの一部については、信号が逆の振れになり、作動された信号からの結合信号と隣接パッドからの結合信号がお互いに打ち消しあう。
【００３５】
Ｃｐｅがゼロでない場合、２５％充填率の場合の信号移送は１００％の充填率の場合の信号移送よりも低下する。しかし、２５％の充填率の場合の信号転送では、ｐ／４までの線形ずれに対して最大値のままである。
【００３６】
１００％の送信機充填率では信号転送がさらに大きくなるが、容量結合電流に対する受動的戻り経路がなくなる。そのため、固定送信機パッドと受信機パッドに対しては、非移動金属線で送信機パッドを囲む必要がある。これらの非移動線は電力と接地電流とを運搬することができ、信号電流に対する戻り経路になる。
【００３７】
電子的調節のために送信機パッドを用いることの利点
本発明の１つの実施例において、受信機側で信号発送が行われる。この実施例は、受信機入力における寄生キャパシタンスに対して感受性が高い。受信機が、入力信号を検出するために感度増幅器を必要とし、これにより受信ノードが寄生キャパシタンスに対してさらに感受性が高くなるということに注意すること。これは問題になりうる。理由は、受信機入力で行う多重分離操作によりこれらの高感受性ノードに寄生キャパシタンスが加わるためである。感度増幅器の後で多重分離操作が別に行われる場合、データのリタイミングがさらに難しくなるという問題が起こりうる。
【００３８】
対照的に、送信機ノードは、受信機ノードよりも寄生キャパシタンスに対して感受性が低いため、送信機側の多重化回路で発生する遅延は送信機潜伏期で簡単に吸収できる。
【００３９】
送信機回路に対する高レベルモデル
図７は送信機用多重化回路を図示する。図７で示されている通り、多数のデータビットが多重化回路を通してさらに多くの送信機パッドに発送される。図７の最上部における制御入力により、データ入力を適当な送信場所に導く。反対側のチップ上の対応受信機パッドに対して送信機パッドが整合されるよう、この多重化回路は構成される。
【００４０】
電子的調節可能な送信機パッドアレイの４倍指定
長方形の電子的調節可能送信機アレイは４つのパラメータで記述できる：
ｋ−受信機パッドの空間周波数と送信機パッドの空間周波数の比；
ｍ−信号送信で用いる列にある送信機パッド数
ｎ−信号の逆送信で用いられる送信機パッド群サラウンドの幅（信号電流に対する戻り経路として用いられる）；
ｒ−特定の送信機ビットをシフトできる送信機パッド位置の数。
【００４１】
したがって、各送信機アレイは４組＜ｋ，ｍ，ｎ，ｒ＞で特定できる。以下にアレイの例を示す：
＜１，１，０，０＞−送信機パッドの空間周波数が受信機パッドの空間周波数と同じになる固定送信機アレイ；
＜２，２，０，１＞−２倍の送信機パッド空間周波数に増加するものであり、＜１，１，０，０＞と比較して非整合許容度がｐ／２追加に対して１つのパッド位置追加限界；
＜３，２，０，３＞−３倍の送信機パッド空間周波数に増加するものであり、＜１，１，０，０＞と比較して非整合許容度が１つの受信機パッドピッチｐの追加に対して３つのパッド位置追加限界；
＜４，３，１，４＞−４倍の送信機パッド空間周波数に増加するものであり、４つのパッド位置追加限界があり、送信機パッド群が信号を送信する３×３のパッドと、信号電流を打ち消す逆信号を送信する７つの追加周囲パッドとを含むもの。
【００４２】
これら４つの送信機配列の概略を、４×２アレイの受信機パッドについて図８で示す。
【００４３】
図９は、＜２，２，０，１＞送信機パッド配列に対する４つの可能な送信機パッド電気的割り当てを図示する。１〜８の値は、それぞれ送信機パッドが送信する信号を特定する。図９では図示されていないが、１〜８の受信機パッドはそれに対応する送信機パッドと重なる。
【００４４】
図１０は、＜４，＊，＊，４＞アレイに対する送信機パッド位置に対する電気的割り当てを図示する。＜４，４，０，４＞アレイは、各受信機に対して４×４の四角形のパッドを作動させる。受信機パッドが、例えば２５％充填率といった十分小さい値の場合、１つの受信機パッドを作動させるためには３×３の四角形で十分である。＜４，３，０，４＞アレイがこれを行う。
【００４５】
さらなる置換を＜４，３，１，４＞アレイで示す。このアレイでは、どこで逆信号が送信機パッド上で作動されているかを太文字で示している。逆信号を作動させることにより送信機パッドで作動される信号に対して戻り電流が得られることに注意すること。
【００４６】
＜４，＊，＊，４＞アレイ中の電気的割り当ては、図１０に示す割り当てから左または左、上または下にシフトできる。＜４，４，０，４＞と＜４，３，１，４＞アレイは５つの水平位置と５つの垂直位置をもつ、すなわち全体として２５の位置をもつ。＜４，３，０，４＞アレイは６つの水平位置と６つの垂直位置をもつ、すなわち全体として３６の位置をもつ。
【００４７】
角度誤差が小さい場合、単純な行列アドレスを用いることが可能である。角度誤差が大きい場合、アレイを超えて１つ以上の場所で行列アドレスを「シフト」する機能を含める必要がある。
【００４８】
図１１は、＜４，３，１，４＞送信機パッドアレイによる追加横向き割り当て限界を図示する。図１１でプロットされた公式は、図６で用いられるものと同一のキャパシタンスモデルを用いる。ここで受信機パッドは２５％充填率をもつと仮定される。
【００４９】
一般に、増幅特性曲線の水平部は、固定アレイに対してｐ／４から次の値まで延伸し
【００５０】
【数２】
2005535116.tif 000004
【００５１】
この増幅特性曲線のゼロ交差は、固定アレイに対してｐ／２から
【００５２】
【数３】
2005535116.tif 000005
【００５３】
まで延伸する。
【００５４】
多重化回路
電子的調節を行う上で必要な多重化アレイは、第１アレイが第２アレイ内にフィードし、第２アレイが送信機パッドを作動させる行アレイと列アレイとで構成することができる。
【００５５】
図１２は、＜２，２，０，１＞送信機パッドアレイを作動させるために用いることの可能な多重化アレイを図示する。図１２において、Ｈは全水平方向マルチプレクサへの左または右入力を選択し；Ｖは全垂直方向マルチプレクサへの最上部または最下部入力を選択し；Ｔｘｄａｔａ１−４は２×２受信機アレイに対する４つのデータ値を示す。
【００５６】
図１２において、多重化アレイには若干の冗長性があり、そのため単純化が可能である。単純化のため、図１２の回路は、全回路要素と入力が接続された状態が図示されている。全垂直方向マルチプレクサは同一のＶ制御信号を見て、全水平方向マルチプレクサは同一のＨ制御信号を見るということに注意すること。
【００５７】
次に、送信機パッドアレイにおける非作動パッドとともに正と逆の両方の信号を含むさらに複雑な例を検討する。図１３は、余分なシフト位置の３つのパッドをもつ送信機パッドの３倍の空間周波数に対して、パッドへの３つの電気的割り当てで考えうるものを図示する。図１４は＜３，２，１，３＞送信機パッドアレイに対する多重化回路を図示する。この多重化アレイは、各水平方向、垂直方向選択制御線におけるさまざまなシフト値をとる。これには、水平方向マルチプレクサで逆転信号あるいはアイドル信号を選択するため、逆選択信号を用いることが含まれる。４つの送信機パッド群内の角部において送信機パッドをアイドリングさせるため、水平方向マルチプレクサで両行列逆転信号が用いられる。
【００５８】
図１４において、３×３アレイもしくは受信機パッドに対する９つの送信機データ値それぞれは６個の多重化入力でロードされる。同様に、多重化の第２段階では、再び６個の多重化入力でマルチプレクサの第１段階をロードする。さらに、送信機パッド間で５つの水平方向有線発送チャネルが必要である。平均すると、送信機パッド間で３つの垂直方向有線発送チャネルが必要である。
【００５９】
垂直方向・水平方向選択マルチプレクサに対する真理表を図１５に示す。垂直方向マルチプレクサは、マルチプレクサより大きな送信値もしくは小さな送信値を単純に選択するだけである。水平方向マルチプレクサは、垂直方向と水平方向の両インバータ選択信号ＶｉｎｖとＨｉｎｖをそれぞれ受信する。真理表は、２つの逆転選択の１つが真であれば、水平方向マルチプレクサはその出力を逆転させるということを示している。しかし、ＨｉｎｖとＶｉｎｖの両方が真である場合、出力は接地点で一定に保持される。この論理式により、図１３の＜３，２，１，３＞アレイに対して示される電気的割り当てパターンが創生される。この割り当てパターンは同一数の信号と逆転信号パッドをもち、このチップ内における雑音を減少させるよう各信号に対する戻り電流経路をもたらすことに注意すること。
【００６０】
他の変形例
本発明では多くの変形例が考えうるが、そのうちの一部を以下で簡単に説明する。
【００６１】
１つの変形例において、送信機パッドではなく受信機パッドで電子的調節を行う。この変形例において、各受信機パッドがあるデータを受信し、その後、アラインメントの変化に対する補償を行うためこのデータを逆多重化する。最も一般的な場合、受信機パッドと送信機パッドの両方が電子的に調節可能ということに注意すること。
【００６２】
１つの変形例において、送信機パッドと受信機パッドが四角形以外の形状をとることもできる。考えうる形状には長方形、六角形、八角形、三角形がある。こういった別の形状により送信機パッドと受信機パッドの最小重なり面積が大きくなり、どの送信機パッドを利用可能にするかを決定する上で複雑さが増す可能性があるということに注意すること。
【００６３】
１つの変形例において、アレイは非長方形でも可能である。例えば、アレイは楕円形、台形、Ｌ字型形であってもよい。
【００６４】
１つの変形例において、ｘ方向とｙ方向は異なる空間周波数、整合許容値、アクティブに作動されるエクステントであってもよい。１つの方向が他の方向よりも非常に精度よく機械的整合できるのであれば、有用な最適化の例となる。
【００６５】
１つの変形例において、送信機パッドと受信機パッド間の結合が容量的ではなく光学的である。
【００６６】
本発明の実施例の上記記述は例証および説明の目的のためだけに提示したものである。こういった記述は排他的であることを意図したものではなく、本発明を開示した形式だけに限定することを意図したものでもない。したがって、当業者にとって、多数の改造例や変形例の実行は明らかである。さらに、上記の開示は本発明を限定することを意図したものではない。本発明の適用範囲は添付の請求項で定義される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明の１つの実施例による受信機パッドを位置合わせされた送信機パッドを図示する。
【図２】図２は、本発明の１つの実施例による送信機パッドに対する複数の異なる空間周波数を図示する。
【図３】図３は、本発明の１つの実施例による受信機パッドと重なる、位置合わせされた受信機パッドを図示する。
【図４】図４は、本発明の１つの実施例による受信機パッドと重なる、誤って位置合わせされた受信機パッドを図示する。
【図５】図５は、本発明の１つの実施例によるキャパシタンスの断面を図示する。
【図６】図６は、本発明の１つの実施例による誤アラインメントの関数となる受信信号のグラフを示す。
【図７】図７は、本発明の１つの実施例によるマルチプレクサ回路を図示する。
【図８】図８は、本発明の１つの実施例による異なる送信機アレイを図示する。
【図９】図９は、本発明の１つの実施例による異なる送信機アレイの電気的割り当てを図示する。
【図１０】図１０は、本発明の１つの実施例による他の送信機アレイに対する異なる電気的割り当てを図示する。
【図１１】図１１は、本発明の１つの実施例による誤アラインメントの関数となる受信信号を図示する。
【図１２】図１２は、本発明の１つの実施例によるマルチプレクサアレイを図示する。
【図１３】図１３は、本発明の１つの実施例による３×３型送信機アレイに対する送信機アレイの電気的割り当てを図示する。
【図１４】図１４は、本発明の１つの実施例による他のマルチプレクスアレイを図示する。
【図１５】図１５は、本発明の１つの実施例による、図１４のマルチプレクスアレイからの垂直方向と水平方向のマルチプレクサに対する真理値表を図示する。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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