(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ少なくとも１つの入出力回路を有する複数の集積回路と、
前記集積回路の入出力回路に接続された伝送線路であって、かつ単位長さあたりの実効リアクタンスを信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化させる要素を備える伝送線路と
を備え、
前記伝送線路は、信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する単位長さあたりの実効リアクタンスにおける変化成分の最大値が、信号電圧及び信号電流に依存しない固定成分の値以上である
ことを特徴とするデータ伝送装置。
【請求項２】
前記伝送路線は、プリント配線基板内及びプリント配線基板上の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項３】
前記集積回路と前記伝送線路とは、同一のプリント配線基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項４】
前記伝送線路は、
接地された接地導電体と、
前記接地導電体との間に信号電圧が印加される信号導電体と、
前記要素を含みかつ前記信号導電体と前記接地導電体との間を絶縁する絶縁材料と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。
【請求項５】
前記要素は、誘電体及び磁性体のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載のデータ伝送装置。
【請求項６】
前記誘電体は、前記誘電体中に発生する電界と誘電分極との関係が非線形となることを特徴とする請求項５に記載のデータ伝送装置。
【請求項７】
前記誘電体は、チタン酸ジルコン酸鉛、タンタル酸ビスマスストロンチウム、強誘電体及び液晶の少なくとも１つであることを特徴とする請求項６に記載のデータ伝送装置。
【請求項８】
前記磁性体は、前記磁性体中に発生する磁界と磁化との関係が非線形となることを特徴とする請求項５に記載のデータ伝送装置。
【請求項９】
前記磁性体は、ＮｉＺｎフェライト及びセンダストの少なくとも１つであることを特徴とする請求項８に記載のデータ伝送装置。
【請求項１０】
前記接地導電体は、それぞれ並列的に配列された複数の閉鎖導管を形成し、
前記絶縁材料は、前記閉鎖導管のそれぞれの内部に充填され、
前記信号導電体は、前記絶縁材料のそれぞれの内部に配置され、
前記閉鎖導管は、上下左右に壁面を有する筒状の導管である
ことを特徴とする請求項４に記載のデータ伝送装置。
【請求項１１】
単位長さあたりの実効リアクタンスを信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化させる要素を備え、
信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する単位長さあたりの実効リアクタンスにおける変化成分の最大値が、信号電圧及び信号電流に依存しない固定成分の値以上である
ことを特徴とするデータ伝送用線路。
【請求項１２】
接地された接地導電体と、
前記接地導電体との間に信号電圧が印加される信号導電体と、
前記要素を含みかつ前記信号導電体と前記接地導電体との間を絶縁する絶縁材料と
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のデータ伝送用線路。
【請求項１３】
前記要素は、誘電体及び磁性体のいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載のデータ伝送用線路。
【請求項１４】
前記誘電体は、前記誘電体中に発生する電界と誘電分極との関係が非線形となることを特徴とする請求項１３に記載のデータ伝送用線路。
【請求項１５】
前記誘電体は、チタン酸ジルコン酸鉛、タンタル酸ビスマスストロンチウム、強誘電体及び液晶の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１４に記載のデータ伝送用線路。
【請求項１６】
前記磁性体は、前記磁性体中に発生する磁界と磁化との関係が非線形となることを特徴とする請求項１３に記載のデータ伝送用線路。
【請求項１７】
前記磁性体は、ＮｉＺｎフェライト及びセンダストの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１６に記載のデータ伝送用線路。
【請求項１８】
前記接地導電体は、プリント配線基板上及びプリント配線基板内のいずれかに形成され、
前記絶縁材料は、前記プリント配線基板内に配置され、
前記信号導電体は、前記絶縁材料の内部に配置される
ことを特徴とする請求項１２に記載のデータ伝送用線路。
【請求項１９】
前記接地導電体及び前記信号導電体は、プリント配線基板上に互いに離間して形成され、
前記絶縁材料は、前記プリント配線基板上における前記接地導電体と前記信号導電体との間に配置されかつ前記接地導電体及び前記信号導電体と接合されている
ことを特徴とする請求項１１に記載のデータ伝送用線路。
【請求項２０】
複数個相互に並列的に配列されていることを特徴とする請求項１１に記載のデータ伝送用線路。
【請求項２１】
前記接地導電体は、それぞれ並列的に配列された複数の閉鎖導管を形成し、
前記絶縁材料は、前記閉鎖導管のそれぞれの内部に充填され、
前記信号導電体は、前記絶縁材料のそれぞれの内部に配置され、
前記閉鎖導管は、上下左右に壁面を有する筒状の導管である
ことを特徴とする請求項１２に記載のデータ伝送用線路。
【請求項２２】
単位長さあたりの実効リアクタンスが信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する伝送線路を用意するステップと、
前記伝送路線を介して複数個の集積回路の間で信号の伝送を行うステップと
を備え、
信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する単位長さあたりの実効リアクタンスにおける変化成分の最大値が、信号電圧及び信号電流に依存しない固定成分の値以上である
ことを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項２３】
前記伝送を行うステップは、前記伝送線路内に前記信号に対応した非線形波を発生させるステップを備えることを特徴とする請求項２２に記載のデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ伝送装置、データ伝送用線路及びデータ伝送方法に関し、特に、集積回路間のデータ伝送装置、データ伝送用線路及びデータ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の集積回路間のデータ伝送方式として、例えば米国特許第５，３１９，７５５号（文献１）に記載のものがある。この方式では、図１に示すように、複数の集積回路チップ２に存在する入出力回路３が、データバスとなる伝送線路１によって接続され、この伝送線路１上でディジタル信号を往来させることによって、集積回路２間のデータ伝送を行うものである。【０００３】
しかし、この方式には、集積回路２間のデータ伝送速度に上限があり、数ＧＨz以上の基本クロックを伝送させることが困難であるという問題点があった。伝送線路１内を伝搬する信号の基本クロック周波数が数ＧＨｚ以下の場合には問題は小さいが、それ以上になると伝送線路１の性質により信号に分散現象が生じ、その影響が無視できなくなるためである。この分散現象は、周波数成分によってパルスの伝送速度が異なるために、入力パルスと出力パルスの形が異なってきたり、パルス幅に広がりが生じたりして、高速パルスの伝送が不可能となるというものである。この問題は、集積回路２の入出力回路３に付随する容量５の値が大きいほど顕著になる。【０００４】
一方、高速のパルスを発生させる技術として、米国特許第５，０２３，５７４号（文献２）に記載のものがある。この技術は、伝送線路に適当な間隔をおいて多くのバラクタダイオードを配置し、これによって非線形波を発生させるものである。この技術の問題点は、伝送線路の途中にバラクタダイオードをつける必要があるため、伝送線路の構造が非常に特殊の場合、つまり、基板上に形成されたマイクロストリップラインや、コプレーナラインのように、伝送線路が基板の表面に形成されている場合にしか適用できないところにある。【０００５】
その他、特開２００１−１１１４０８号公報（文献３）には、送信基板のインピーダンス不整合箇所と受信基板のインピーダンス不整合箇所との距離を、信号伝送時間が信号切り替え周期の半分の時間の整数倍となるように設定して、反射波に起因する信号の時間的揺らぎを抑えかつジッダを低減するように構成された高速信号伝送配線実装構造に関して記載されている。また、特開２００１−２５１０３０号公報（文献４）には、集積回路間の接続線路に容量負荷構造を設けることによって、信号伝送の遅延を制御するように構成された集積回路間の線路システムに関して記載されている。【０００６】
また、特開２００３−１９８２１５号公報（文献５）には、誘電体基板上に複数の回路部品を実装すると共に、当該誘電体基板上に当該各回路部品を接続する多数の伝送線路を形成した伝送線路基板において、線路長が長い伝送線路を低誘電率領域に形成すると共に、線路長が短い伝送線路を高誘電率領域に形成することによって、信号伝送速度を均一化する構成が記載されている。また、特開平５−６３３１５号公報（文献６）には、プリント配線基板上に設けた信号線路の一部に遅延パッドを設け、かつ制御信号とデータ信号の位相が互いに同相となるように遅延時間の変化に応じた個数の遅延パッドを設けるように構成された印刷プリント配線基板が記載されている。【０００７】
一方、特開平５−２８３８２４号公報（文献７）には、特定の誘電率を持つ回路基板に誘電率の異なる材質を塗布して誘電率を制御することによって、電極パッドの大きさの異なるデバイス間の反射を防止するように構成された回路基板が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、集積回路間でのデータ伝送において、数Ｇビット／秒から１０Ｇビット／秒以上の高速データ伝送速度を実現可能とすることにある。【０００９】
また、本発明の他の目的は、通常のプリント配線基板上だけでなく、高密度の多層プリント配線基板の層内に形成された伝送線路を使用しても、上記の高速データ伝送速度を実現可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、本発明に係るデータ伝送装置は、それぞれ少なくとも１つの入出力回路を有する複数の集積回路と、集積回路の入出力回路に接続された伝送線路であって、かつ単位長さあたりの実効リアクタンスを信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化させる要素を備える伝送線路とを備え、伝送線路は、信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する単位長さあたりの実効リアクタンスにおける変化成分の最大値が、信号電圧及び信号電流に依存しない固定成分の値以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るデータ伝送用配線は、単位長さあたりの実効リアクタンスを信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化させる要素を備え、伝送線路は、信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する単位長さあたりの実効リアクタンスにおける変化成分の最大値が、信号電圧及び信号電流に依存しない固定成分の値以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るデータ伝送方法は、単位長さあたりの実効リアクタンスが信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する伝送線路を用意するステップと、伝送路線を介して複数個の集積回路の間で信号の伝送を行うステップとを備え、伝送線路は、信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する単位長さあたりの実効リアクタンスにおける変化成分の最大値が、信号電圧及び信号電流に依存しない固定成分の値以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、伝送されるパルス信号の信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に応じて伝送線路（データ伝送用線路）の単位長さあたりの実効リアクタンスを変化させることができる。その結果、伝送されるパルス信号が、伝送線路中において非線形波を生じ、伝送線路による分散現象の影響を受けずに受信側に到着することが可能となる。このため、パルス波形の崩れが少なく、またパルス幅の広がりも少ないため、高速なデータ伝送が可能となる。【００１４】
また、従来と異なり伝送線路の途中にバラクタダイオードをつける必要がないので、通常のプリント配線基板上だけでなく、高密度の多層プリント配線基板の層内に形成された伝送線路を使用しても、上記の高速なデータ伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、伝送線路を介して複数の集積回路間でデータ伝送を行う集積回路間データ伝送装置の従来例を示すブロックダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る集積回路間データ伝送装置の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図３】図３は、図２に示す集積回路間データ伝送装置を実現するための具体的な構造例を示す平面図である。
【図４】図４は、図３におけるＡ−Ａ'線に沿った断面図である。
【図５】図５は、図３におけるＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。
【図６】図６は、伝送線路に使用される誘電体の電界と誘電分極との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、図６に示した特性を有する誘電体を伝送線路に使用した場合の伝送線路の容量と信号電圧との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、伝送線路に使用される磁性体の磁界と磁化との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、図８に示した特性を有する磁性体を伝送線路に使用した場合の伝送線路のインダクタンスと信号電流との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、本発明に係る第２の実施例に係る集積回路間データ伝送装置の構成を示すブロックダイアグラムである。
【図１１】図１１は、図１０に示す集積回路間データ伝送装置を実現するための具体的な構造例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１１におけるＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。
【図１３】図１３は、図１１におけるＤ−Ｄ'線に沿った断面図である。
【図１４】図１４は、実施例及び従来の集積回路間データ伝送装置についての回路シミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明に係る第３の実施例に係る伝送線路の構成を示す平面図である。
【図１６】図１６は、図１５におけるＥ−Ｅ'線に沿った断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。【００１７】
［実施例の概要］
図２及び図１０に示すように、本発明の実施例に係る集積回路間データ伝送装置は、複数の集積回路１０２と、集積回路１０２のそれぞれの接続される伝送線路（集積回路間データ伝送用線路）１０１とから構成される。【００１８】
集積回路１０２は、適宜の構成を有する内部回路１０４と、少なくとも１つの適宜の入出力回路１０３を有する。入出力回路１０３に伝送線路１０１が接続される。これらの回路構成は特に限定されるものではなく、公知の構成の集積回路１０２を使用可能である。【００１９】
伝送線路１０１は、単位長さあたりの実効リアクタンス成分が信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する。より具体的に言えば、伝送線路１０１は、単位長さあたりの実効容量成分及び実効インダクタンス成分の少なくとも一方を、信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化させる要素を備える。【００２０】
図３乃至図５に示すように、伝送路線１０１は、適宜のプリント配線基板２００内に形成されるものであってもよい。この場合、伝送線路１０１は、プリント配線基板２００上に形成された接地導電体３０５と、プリント配線基板２００内に配置された絶縁材料３と、この絶縁材料３の内部に配置された信号導電体２０１とから構成される。なお、接地導電体３０５は、プリント配線基板２００内に形成されてもよい。【００２１】
あるいは、図１１乃至図１３に示すように、伝送路線１０１は、適宜のプリント配線基板２００上に形成されるものであってもよい。この場合、伝送路線１０１は、プリント配線基板２００上に互いに離間して形成された接地導電体３０５及び信号導電体５０１と、プリント配線基板２００上における接地導電体３０５と信号導電体５０１との間に配置されかつ接地導電体３０５及び信号導電体５０１と接合される絶縁材料３とから構成される。【００２２】
ここで、接地導電体３０５は接地され、信号導電体２０１は接地導電体３０５との間に信号電圧が印加され、絶縁材料３は信号導電体２０１と接地導電体３０５との間を絶縁する。【００２３】
絶縁材料３には、伝送線路１０１の単位長さあたりの実効リアクタンスを信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化させる要素として、例えば誘電体３２０が含まれている。この誘電体３２０には、図６に示すように、当該誘電体３２０中に発生する電界と誘電分極との関係が非線形となる材料が使用される。例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、タンタル酸ビスマスストロンチウム、強誘電体及び液晶等の少なくとも１つを誘電体３２０として用いることができる。【００２４】
誘電体３２０の代わりに、上述した要素として、磁性体３３０を用いることもできる。この磁性体３３０には、図８に示すように、当該磁性体３３０中に発生する磁界と磁化との関係が非線形となる材料が使用される。例えば、ＮｉＺｎフェライト及びセンダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系合金）等の少なくとも１つを磁性体３３０として用いることができる。【００２５】
なお、伝送線路１０１において、信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化する単位長さあたりの実効リアクタンスにおける変化成分の最大値が、信号電圧及び信号電流に依存しない固定成分の値以上であることが好ましい。【００２６】
更に、上述した集積回路１０２と伝送線路１０１とは、図３乃至図５に示すように同一のプリント配線基板２００に形成されたのであってもよく、あるいは別々の基板に形成されたものであってもよい。あるいは、伝送線路１０１を単独に形成し、それぞれの集積回路１０２の入出力回路１０３と接続させた構成を採用することも可能である。【００２７】
以下に、本発明の実施例について、より詳しく説明する。【００２８】
［第１の実施例］
図２乃至図５を参照し、本発明の第１の実施例に係る集積回路間データ伝送装置１及び伝送線路１０１について説明する。
図２に示すように、複数の集積回路１０２は入出力回路１０３を有しており、これらの入出力回路１０３が伝送線路１０１に接続されている。入出力回路１０３からディジタルパルスを送受信することによって、集積回路１０２の間でデータの授受を行なう。【００２９】
図３乃至図５において、集積回路１０２は集積回路チップ１０２で構成され、プリント配線基板２００上に複数配置されている。集積回路チップ１０２は、入出力回路１０３として入出力端子１０３を有する。
プリント配線基板２００には伝送線路１０１が形成されている。伝送線路１０１はストリップ線路であり、絶縁材料３と、絶縁材料３上に形成された接地導電体３０５と、絶縁材料３内に配置された信号線導電体２０１とから構成されている。絶縁材料３には貫通ビア２１０が形成されている。この貫通ビア２１０を介して、集積回路チップ１０２の入出力端子１０３が信号導電体２０１に接続されている。【００３０】
絶縁材料３には誘電体３２０が用いられている。この誘電体３２０には、強誘電体や液晶のような、誘電体中の電界Ｅと誘電分極Ｐとが例えば図６に示されるような非線形の関係にあるものが用いられる。図６の例では、電界Ｅの絶対値の増加にしたがい、誘電分極Ｐの絶対値の増加が緩やかになっていく特性を有する。【００３１】
これにより、図７に示すように、ストリップ線路の単位長さあたりの容量成分Ｃ（ｐＦ）が信号電圧Ｖに依存して変化することとなる。図７の例では、信号電圧Ｖの増加にしたがい、容量成分Ｃが減少する。【００３２】
式（１）の関係を満たす場合には、伝送線路１０１への電気パルス信号の入力に対し、式（２）によって表されるパルス幅Ｔを有する非線形波が発生する。
Ｃ(Ｖ)＝１／（ａＶ＋ｂ）                                    …（１）
Ｔ＝［ＬＣ(Ｖ0)｛（ａＶ0＋ｂ）／ａ｝／Ａ］1/2               …（２）
ここで、Ａは、パルス振幅、Ｖ0は、信号電圧のオフセット値である。【００３３】
また、この非線形波の波形（信号電圧）は、例えば式（３）によって表せられる。
Ｖ(ｘ,ｔ)＝Ａsech2（ｋｘ−ωｔ）                           …（３）
ここで、ｋは式（４）を、ωは式（５）をそれぞれ満たす。
sinhｋ＝［Ａ／Ｆ(Ｖ0)］1/2                                  …（４）
ω＝［Ａ／｛ＬＣ(Ｖ0)Ｆ(Ｖ0)］1/2                         …（５）
但し、
Ｆ(Ｖ0)≡１／｛ａＣ(Ｖ0)｝＝ａ／ｂ＋Ｖ0                   …（６）
と定義した。Ｖ0は、信号電圧のオフセット値である。【００３４】
なお、本実施例では、図２に示すように、非線形容量８２０は、伝送線路１０１の信号導電体２０１と接地導電体３０５との間に形成される。【００３５】
また、本実施例に係る集積回路間データ伝送装置１においては、伝送線路１０１の単位長さ（ｃｍ）あたりの実効インダクタンス成分を信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化させるような誘電体を選択してもよい。【００３６】
伝送線路１０１に発生する非線形波は、分散のない孤立波のため、受信側でパルス幅が広がったり、波形が崩れたりすることはない。したがって、集積回路１０２間のデータ伝送で幅の短いパルスを用いることができ、数Ｇビット／秒から１０Ｇビット／秒以上の高速データ伝送が実現可能となる。【００３７】
以上では絶縁材料３として誘電体３２０を用いる例を説明したが、絶縁材料３として磁性体３３０を用いることもできる。この磁性体３３０には、当該磁性体３３０中に発生する磁界Ｈと磁化Ｍとが、例えば図８に示すような非線形の関係にあるものが用いられる。図８の例では、磁界Ｈの絶対値の増加にしたがい、磁化Ｍの絶対値の増加が緩やかになっていく特性を有する。【００３８】
このような磁性体３３０を絶縁材料３の一部に用いることによって、上述した誘電体３２０を用いた場合と同様に、伝送線路１０１への電気パルス信号の入力に対し非線形波を発生させることができる。
例えば、伝送線路１０１の単位長さ（ｃｍ）あたりの実効インダクタンス成分を信号電流に依存して例えば図９に示すような状態で変化（信号電流の増加にしたがい、実効インダクタンス成分を減少）させるように構成することによって、伝送線路１０１への電気パルス信号の入力に対し、非線形波を発生させることができる。したがって、集積回路１０２間のデータ伝送で幅の短いパルスを用いることができ、数Ｇビット／秒から１０Ｇビット／秒以上の高速データ伝送が実現可能となる。【００３９】
［第２の実施例］
図１０乃至図１３を参照し、本発明の第２の実施例に係る集積回路間データ伝送装置１及び伝送線路１０１について説明する。【００４０】
本実施例と第１の実施例との違いは、本実施例においては、伝送線路１０１における信号導電体５０１がプリント配線基板２００の表面に形成されているところにある。この伝送線路１０１が、プリント配線基板２００上に複数配置された集積回路１０２の入出力回路１０３に接続され、これらの集積回路１０２間でのデータの伝送が実行される。【００４１】
図１１乃至図１３において、集積回路１０２は集積回路チップ１０２で構成され、プリント配線基板２００上に複数配置されている。集積回路チップ１０２は、入出力回路１０３として入出力端子１０３を有する。
プリント配線基板２００には伝送線路１０１が形成されている。伝送線路１０１はコプレーナ線路であり、信号線導電体５０１と、信号線導電体５０１の両側に信号線導電体５０１から離間して配置された接地導電体３０５と、信号線導電体５０１と接地導電体３０５との間に介在する絶縁材料３とから構成されている。【００４２】
絶縁材料３の少なくとも一部として含まれる誘電体３２０に、強誘電体や液晶等のような誘電体中の電界Ｅと誘電分極Ｐとが非線形の関係にあるものを用いることによって、コプレーナ線路の単位長さあたりの容量成分Ｃが信号電圧Ｖに依存して変化する。このため、複数の集積回路１０２の間でデータ伝送を行う際には、伝送線路１０１中に、伝送すべき電気パルス信号に対応して非線形波が発生するので、数Ｇビット／秒から１０Ｇビット／秒以上の高速データ伝送が実現可能となる。【００４３】
なお、本実施例においても絶縁材料３に含まれる誘電体３２０の代わりに、磁性体３３０を使用することも勿論可能である。【００４４】
また、図１２及び図１３に示したプリント配線基板２００は、その全体が絶縁材料３、例えばシリコン、ガラス、あるいはセラミックス等で構成されているものであってもよい。
あるいは、プリント配線基板２００は、少なくともその一部が上記した誘電体３２０又は磁性体３３０を含む絶縁材料３で構成されているものであってもよい。この場合には、プリント配線基板２００の表面において信号線導電体５０１と接地導電体３０５との間に介在する絶縁材料３は、誘電体３２０又は磁性体３３０を含まない絶縁材料３であってもよい。【００４５】
本実施例では、図１０に示すように、集積回路１０２の入出力回路１０３と非線形容量８２０との接点が伝送線路１０１に接続されている。非線形容量８２０は、信号電圧が増加すると容量が減少する特性を持つため、伝送線路１０１の単位長さあたりの実効的容量が信号電圧に依存して変化することになる。したがって、伝送線路１０１中に非線形波が発生するように当該回路構成を調整することによって、本発明の実現が可能となる。【００４６】
本実施例における伝送線路１０１内に誘電体３２０又は磁性体３３０を含む絶縁材料３に非線形波が発生する条件の一つを確認するため、回路シミュレーション（ＳＰＩＣＥ）を行った。
このシミュレーションに使用した回路は、図１０に示したものと同様であり、全長９０ｃｍの伝送線路１０１に１ｃｍ間隔で複数個の非線形容量８２０及び複数個の集積回路１０２が接続されている。そして、伝送線路１０１のパラメータとして、単位長さ（１ｃｍ）あたりの容量Ｃ＝１．１ｐＦ、インダクタンスＬ＝２．９ｎＨ、抵抗Ｒ＝４．８ｍΩとし、非線形容量８２０としては、バリキャップダイオード（容量可変ダイオード）を用いた。非線形容量８２０の特性は、図７に示したものと同様であり、信号電圧が増加すると、容量値が減少するモデルとした。【００４７】
なお、上記シミュレーションに対する比較として、図１に示した従来の集積回路間データ伝送装置を使用し、各集積回路１０２内の固定容量８４０として、容量が信号電圧に依存せず一定値（２ｐF）を有するように構成されたものを使用して、検討を行った。【００４８】
伝送線路１０１の一端（送信側）に入力パルスとして幅０．３ｎｓの矩形パルス１１０１を与えたときに、伝送線路１０１の他端（受信側）に現れる波形を図１４に示す。従来のように容量値が一定の場合、受信側に現れる波形１１０３は、分散現象によってパルス幅が広がり、振幅も低下している。これに対し、本実施例のように非線形容量８２０を用いた場合、受信側に現れる波形１１０２にはパルス幅の広がりが少なく、振幅の低下もほとんど見られない。【００４９】
本発明においては、例えば、図１０に示される非線形容量８２０の容量値が、信号電圧に依存して変化することが、好ましい条件の一つである。
図１０において、非線形容量８２０の最大値が、伝送線路１０１の単位長さあたりの容量値（信号電圧に依存しない固定値）に比べて同程度あるいはそれ以上であることもまた、好ましい条件の一つである。この条件を満たすことによって、非線形容量８２０の影響が顕著になり、伝送線路１０１に非線形波が発生し易くなる。【００５０】
また、伝送線路１０１は、プリント配線基板２００の表面に形成されることが望ましいが、プリント配線基板２００の内部に形成されてもよい。伝送線路１０１がプリント配線基板２００の表面、すなわち回路基板表面に形成される場合には、回路基板の面積に応じた限られた数の伝送線路１０１しか形成できない。これに対し、伝送線路１０１が回路基板内部に形成される場合には、伝送線路１０１を回路基板内部あるいは多層基板内に積層した状態で形成できるので、層数を増加させることによって、伝送線路１０１の数を増加させることが可能となる。伝送線路１０１の数が決まっている場合には、多層化して面積を縮小することによって、大幅な小型化が図れ、高密度実装回路を実現することが可能となる。【００５１】
［第３の実施例］
図１５及び図１６を参照し、本発明の第３の実施例に係る伝送線路１０１について説明する。
本実施例に係る伝送線路１０１は、第１及び第２の実施例とは異なり、プリント配線基板２００とは別体に形成されるものである。個々の伝送線路１０１は複数個相互に並列的に配列され、適宜の外絶縁体６００で被覆されたフレキシブル多芯ケーブル７００を構成している。【００５２】
フレキシブル多芯ケーブル７００では、接地導電体３０５が、それぞれ平行に配列された複数の閉鎖導管８００を形成している。ここで、閉鎖導管８００とは、上下左右に壁面を有する筒状の導管のことをいう。それぞれの閉鎖導管８００の内部には、誘電体３２０又は磁性体３３０を少なくとも一部に含む絶縁材料３が充填されている。更に、絶縁材料３のそれぞれの内部には、信号導電体２０１が配置されている。【００５３】
このような構成にしても、単位長さあたりの容量成分Ｃが信号電圧Ｖに依存して変化するため、伝送線路１０１には第１の実施例と同様に非線形波が発生し、数Ｇビット／秒から１０Ｇビット／秒以上の高速データ伝送が実現可能となる。【００５４】
以上の各実施例において、伝送線路１０１はプリント配線基板２００上に形成され、単位長さあたりの実効リアクタンスが信号電圧及び信号電流の少なくとも一方に依存して変化するので、複数の集積回路１０２の間でデータ伝送を行う際には、伝送線路１０１中に、伝送すべき電気パルス信号に対応して非線形波が生じる。その結果、電気パルス信号は伝送線路１０１による分散現象の影響を受けずに受信側に到着する。このため、電気パルス信号のパルス波形の崩れが少なく、またパルス幅の広がりも少ないため、高速なデータ伝送が可能となる。【００５５】
したがって、上述した各実施例によれば、高速なデータ伝送をプリント配線基板２００によって実現できるため、高価な光通信や、同軸ケーブルを使用した場合に比較して大幅なコストダウンが可能となる。また、多くのチャネルを一枚のプリント配線基板２００に収めることができるため、高密度化に寄与する。つまり、低コストの高速高密度の集積回路間データ伝送を実現できるという効果がある。
【図１】
0004910696.tif 000002
【図２】
0004910696.tif 000003
【図３】
0004910696.tif 000004
【図４】
0004910696.tif 000005
【図５】
0004910696.tif 000006
【図６】
0004910696.tif 000007
【図７】
0004910696.tif 000008
【図８】
0004910696.tif 000009
【図９】
0004910696.tif 000010
【図１０】
0004910696.tif 000011
【図１１】
0004910696.tif 000012
【図１２】
0004910696.tif 000013
【図１３】
0004910696.tif 000014
【図１４】
0004910696.tif 000015
【図１５】
0004910696.tif 000016
【図１６】
0004910696.tif 000017