CN117321429A - Ic的噪声耐量检测装置、ic的噪声耐量检测方法及ic的内部阻抗测定方法 - Google Patents

Ic的噪声耐量检测装置、ic的噪声耐量检测方法及ic的内部阻抗测定方法 Download PDF

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Abstract

信号发生部(10)将不同相位的第一交流信号及第二交流信号输出作为噪声。第一同轴线缆(21)传输第一交流信号。第二同轴线缆(22)传输第二交流信号。第一探针(40)与第一同轴线缆(21)连接,与印刷基板(50)之上的IC(51)接近地配置,将第一交流信号施加于IC(51)。第二探针(41)与第二同轴线缆(22)连接,与IC(51)接近地配置,将第二交流信号施加于IC(51)。判定装置(70)基于施加第一交流信号及第二交流信号后的IC(51)的状态,判定IC(51)是否产生误动作。

Description

IC的噪声耐量检测装置、IC的噪声耐量检测方法及IC的内部 阻抗测定方法
技术领域
本发明涉及IC的噪声耐量检测装置、IC的噪声耐量检测方法及IC的内部阻抗测定方法。
背景技术
已知由于从IC(Integrated Circuit)的外部传输来的电磁噪声,IC产生误动作(瞬停、动作异常)或破损。执行对电磁噪声进行了模拟的试验,在包含IC的设备出厂前对有无误动作或破损进行调查。对于对电磁噪声进行了模拟的试验,存在EFT/B(ElectricalFastTransient/Burst)试验、ESD(Electro Static Discharge)试验、传导抗扰试验、辐射抗扰试验或雷涌试验等。在无法满足试验的结果规格的情况下,进行再设计。对于作为误动作原因的IC的耐电磁噪声评价法,存在由IEC(International Electrotechnicalcommission)621132中的IEC62132-4规定的DPI(Direct Power Injection)法、或由IEC62132-9规定的表面扫描法等。
已知通过下面4个过程对IC的噪声耐量进行检测的IC的噪声耐量检测装置(例如参照专利文献1)。
在第一过程中,IC的噪声耐量检测装置的噪声源一边进行频率的扫描一边向电子产品所具有的传输线路注入共模噪声。
在第二过程中,IC的噪声耐量检测装置对频率特性进行测定,该频率特性表示经由传输线路向电子产品所具有的器件的端子注入的共模噪声的各频率中的噪声等级。
在第三过程中,IC的噪声耐量检测装置取得表示设备产生误动作的各噪声频率中的噪声等级的耐久特性。
在第四过程中,IC的噪声耐量检测装置根据频率特性和耐久特性对使电子产品产生误动作的共模噪声的频带进行确定。
另一方面,已知为了使得对测量系统的影响变小,非接触地对成为测定对象的IC施加噪声而对误动作进行确认的方法(例如,参照非专利文献1)。
专利文献1:日本特开2020-30073号公报(第6页的15~22行、图1)
非专利文献1:Investigation of Semi-Rigid Coaxial Test Probes asRFInjection Devices for Immunity Tests at PCB Level,IEEE open Access,VOLUME8,2020
发明内容
为了对IC的误动作条件进行测定,需要从外部对成为测定对象的IC的端子施加信号,确定所施加的信号的传输路径。
在现有的使用非接触探针的方法中,能够施加电场或磁场。但是,通过由所施加的电场或磁场产生的电流源或电压源,按照基尔霍夫法则而产生电流的返回路径。返回路径由依赖于空间的距离及构造等的电场耦合及磁场耦合等的寄生成分产生。因此,仅通过配置非接触探针无法确定传输路径。
如果使接触型探针与作为测定对象的IC接触,设置返回路径,则能够确定传输路径。但是,由于接触,作为测定对象的IC的动作条件会产生变化,因此难以准确地对IC的实际动作状态下的产生误动作的条件(下面,称为误动作条件)进行测定。
因此,本发明的目的在于提供能够准确地对IC的误动作条件进行测定的IC的噪声耐量检测装置、IC的噪声耐量检测方法及IC的内部阻抗测定方法。
本发明的IC的噪声耐量检测装置具有:信号发生部,其将不同相位的第一交流信号及第二交流信号输出作为噪声;第一同轴线缆,其用于传输第一交流信号;第二同轴线缆,其用于传输第二交流信号;第一探针,其在第一同轴线缆处,连接于与信号发生部相反侧的端部,与印刷基板之上的IC接近地配置;第二探针,其在第二同轴线缆处,连接于与信号发生部相反侧的端部,与IC接近地配置;以及判定装置,其基于施加了第一交流信号及第二交流信号后的IC或安装有IC的装置的动作状态,判定IC是否产生误动作。
本发明的IC的噪声耐量检测装置具有:信号发生部,其输出不同相位的第一交流信号及第二交流信号;多个第一同轴线缆,它们各自用于传输第一交流信号;多个第二同轴线缆,它们各自用于传输第二交流信号;多个第一探针,它们各自与所对应的第一同轴线缆连接,与印刷基板之上的IC接近地配置,用于将第一交流信号施加于IC;多个第二探针,它们各自与所对应的第二同轴线缆连接,与IC接近地配置,用于将第二交流信号施加于IC;多个第三探针,它们各自与IC接近地配置,用于对IC的输出信号进行测量;多个第三同轴线缆,它们与所对应的第三探针连接,用于传输IC的输出信号;判定装置,其在施加第一交流信号及第二交流信号后,基于从第三探针输入的IC的输出信号,判定IC是否产生误动作;第一开关,其设置于多个第一同轴线缆和信号发生部之间,用于对与信号发生部连接的1个第一同轴线缆进行切换;第二开关,其设置于多个第二同轴线缆和信号发生部之间,对与信号发生部连接的1个第二同轴线缆进行切换;以及第三开关,其设置于多个第三同轴线缆和判定装置之间,用于对与判定装置连接的1个第三同轴线缆进行切换。
本发明的IC的噪声耐量检测方法为IC的噪声耐量检测装置中的噪声耐量检测方法,该IC的噪声耐量检测装置具有:信号发生部,其构成为输出不同相位的第一交流信号及第二交流信号;第一同轴线缆,其用于传输第一交流信号;第二同轴线缆,其用于传输第二交流信号;第一探针,其与第一同轴线缆连接;第二探针,其与第二同轴线缆连接;以及判定装置。本发明的IC的噪声耐量检测方法具有下述步骤:将第一探针及第二探针与IC接近地配置;信号发生部输出第一交流信号及第二交流信号;以及判定装置基于IC、或安装有IC的印刷基板、或与安装有IC的印刷基板连接的不同的印刷基板的状态,判定IC是否产生误动作。
本发明的IC的内部阻抗测定方法包含下述步骤:使用电场探针对动作状态下的IC中的输出信号不产生变化的输出端子所生成的电场进行测定;使用磁场探针对输出端子所生成的磁场进行测定;以及
基于测定出的电场和测定出的磁场,对IC的输出端子的内部阻抗进行计算。
本发明的IC的内部阻抗测定方法包含下述步骤:测定向动作状态下的IC的作为测定对象的输入端子施加的电压;将具有比电压的振幅小的振幅的已知的模拟随机数的信号、或调制信号注入至输入端子;使用电场探针测定出输入端子所生成的电场;使用磁场探针测定出输入端子所生成的磁场;以及基于测定出的电场和测定出的磁场,对输入端子的内部阻抗进行计算。
本发明的IC的内部阻抗测定方法具有下述步骤:使用电场探针对已知阻抗的输入端子所生成的电场进行测定;使用磁场探针对已知阻抗的输入端子所生成的磁场进行测定;使用已知阻抗、已知阻抗的输入端子所生成的电场及磁场,对复数校正系数的频率特性进行计算;使用电场探针对作为测定对象的输入端子所生成的电场进行测定;使用磁场探针对作为测定对象的输入端子所生成的磁场进行测定;以及
使用复数校正系数的频率特性、作为测定对象的输入端子所生成的电场及磁场,对作为测定对象的输入端子的内部阻抗进行计算。
发明的效果
根据本发明,能够准确地对IC的误动作条件进行测定。
附图说明
图1是表示实施方式1的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图2是用于说明向IC 51注入第一交流信号及第二交流信号的图。
图3是表示判定装置70的结构例的图。
图4是表示同轴探针的例子的图。
图5是表示实施方式1的IC的噪声耐量检测方法的流程的流程图。
图6是实施方式1的第一测定方法的概略图。
图7是实施方式1的第二测定方法的概略图。
图8是实施方式1的第三测定方法的概略图。
图9是现有的测定装置的概略图。
图10是现有的其它测定装置的概略图。
图11是表示实施方式2的IC的噪声耐量检测方法的流程的流程图。
图12是表示实施方式2的响应图的例子的图。
图13是表示基于两个响应图实现的误动作条件的判定方法的流程的流程图。
图14是表示第二IC的响应图的图。
图15是用于说明使用了两个响应图的误动作条件的确定方法的图。
图16是表示实施方式2的变形例的IC的噪声耐量检测方法的流程的流程图。
图17是表示实施方式2的变形例的响应图的例子的图。
图18是表示实施方式3中的IC的输出端子的内部阻抗的测定方法的流程的流程图。
图19是表示包含内部阻抗的记载的响应图的例子的图。
图20是表示实施方式4中的IC的输入端子的内部阻抗的测定方法的流程的流程图。
图21是表示实施方式5的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图22是表示实施方式5的变形例的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图23是表示实施方式6涉及的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图24是表示实施方式6的变形例1的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图25是表示实施方式6的变形例2的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图26是表示实施方式6的变形例3的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图27是表示实施方式7的IC的噪声耐量检测装置的一部分的图。
图28是表示将噪声施加于印刷基板50的情况下的测定结果的图。
图29是表示使用了非接触的同轴探针(电场探针)的情况下的测定结果、使用了磁场探针的情况下的测定结果的图。
图30是表示对电源IC 51施加了噪声的情况下的IC 51的正常输出(1.35V)和异常输出的测定结果的图。
图31是表示将10V的信号注入至电源IC的反馈端子时的结果的图。
图32是表示实施方式7的变形例1的第一探针40的图。
图33是表示实施方式8的IC的噪声耐量检测装置的一部分的结构的图。
图34是表示将噪声施加于差分配线的情况下的误动作条件的测定结果的图。
图35是表示实施方式9的IC的噪声耐量检测装置的一部分的结构的图。
图36是表示实施方式10的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图37是表示实施方式11的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
图38是表示实施方式12中的电磁场探针的图。
图39是表示实施方式12的变形例中的电磁场探针的图。
图40是表示实施方式14中的内部阻抗Z(f)的推定结果的图。
图41是表示实施方式14涉及的执行基于校正复数系数β(f)实现的校正的情况下和未执行校正的情况下的相对于50Ω末端的内部阻抗Z(f)的推定值的频率特性的图。
图42是表示实施方式14中的内部阻抗的测定方法的流程的流程图。
具体实施方式
下面,参照附图对实施方式进行说明。
实施方式1
图1是表示实施方式1的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。该IC的噪声耐量检测装置对印刷基板50之上的IC 51的噪声耐量进行检测。噪声通常是指在成为测定对象的设备内部或外部产生而在配线或空间中传输的信号,但在本实施方式中,只要没有特别记载,将从外部有意地施加的信号称为噪声。但是,在评价基板等中,在基板设计时将信号源装至印刷基板的情况下,也可以将该信号源设为噪声的发生源。
噪声耐量检测装置具有信号发生部10、第一探针40、第二探针41、判定装置70、第一同轴线缆21、第二同轴线缆22。
信号发生部10将不同相位的第一交流信号及第二交流信号输出作为噪声。例如,信号发生部10也可以是每1个带宽输出大于或等于10个周期的第一交流信号及第二交流信号。
第一同轴线缆21传输第一交流信号。第二同轴线缆22传输第二交流信号。第一交流信号及第二交流信号的相位差能够设为180度。即,第一交流信号及第二交流信号能够设为差分信号。或者,也可以将第一交流信号及第二交流信号的相位差设为120度。
第一探针40与第一同轴线缆21连接。第一探针40与印刷基板50之上的IC 51接近地配置,将第一交流信号注入至IC 51。第一探针40也可以与印刷基板50之上的IC 51非接触地配置。
第二探针41与第二同轴线缆22连接。第二探针41与印刷基板50之上的IC接近地配置,将第二交流信号注入至IC 51。第二探针41也可以与印刷基板50之上的IC 51非接触地配置。
判定装置70基于第一交流信号及第二交流信号的注入后的IC 51的状态,判定IC51是否产生误动作。例如,判定装置70也可以基于IC 501的输出信号,判定IC 51是否产生误动作。
也可以是注入第一交流信号及第二交流信号的端子为IC 51的信号输入端子或信号输入输出端子,对来自IC 51的输出信号进行观测的端子为IC 51的信号输出端子或信号输入输出端子。
(信号发生部10)
信号发生部10产生评价用的两个信号。两个信号为相位不同的第一交流信号及第二交流信号。由信号发生部10生成的第一交流信号经由第一同轴线缆21注入至第一探针40。由信号发生部10生成的第二交流信号经由第二同轴线缆22注入至第二探针41。
例如,信号发生部10由两个输出的信号发生器或函数发生器、或2台信号发生器或函数发生器构成。
在信号发生部10由2台发生器构成的情况下,也可以通过从外部对各个发生器进行控制,从而使两者同步地输出相位不同的第一交流信号及第二交流信号。
也可以是从1台发生器经由耦合器、分配器或移相器等,生成大于或等于两个输出的信号。另外,也可以使用180度混合耦合器(别名:平衡-不平衡变换器)等生成作为相位不同的信号的一个例子的差分信号。通过使第一同轴线缆21的电长度与第二同轴线缆22的电长度不同,也能够生成相位不同的第一交流信号及第二交流信号。但是,在通过电长度进行调整的情况下,与从信号发生部10输出的信号的频率对应地,第一交流信号和第二交流信号的相位差产生变化。因此,优选使第一同轴线缆21的电长度、第二同轴线缆22的电长度相等,通过使信号发生部10的两个输出不同,从而形成第一交流信号和第二交流信号的相位差。
也可以并非如上所述是评价用的两个信号的相位不同,而是评价用的两个信号的振幅不同,也可以是相位及振幅不同。
关于同轴线缆21、22及探针40、41,在通常使用相同材料的电介质的情况下,使用相同长度者即可。更准确地说,通过对矢量网络分析仪(VNA)的反射特性或透过特性进行测定,或使用时域反射率测定法(TDR)对传输延迟时间或反射率进行测定,从而能够进行电长度的准确的测定。特别地,在从信号发生部10输出包含大于或等于1GHz的频率信号的信号的情况下,优选在考虑到同轴线缆21、22的个体差异而对电长度进行测定后实施本实施方式所涉及的测定。在电长度的测定结果是相位或振幅不同的情况下,通过相位器或衰减器等对信号发生部10的输出进行调整即可。
(探针)
由信号发生部10输出的信号被输入至同轴线缆21、22的第一端。第一探针40及第二探针41各自连接于同轴线缆21、22的第二端。第一探针40与第二探针41可以是相同种类的探针,也可以是不同种类的探针。但是,在使用了不同种类的探针的情况下,电长度不同并且与测定对象的耦合量的频率特性不同。因此,只要没有理由,优选使用相同种类的探针。
作为探针,存在电场探针和磁场探针。
电场探针具有同轴的芯线、安装于同轴的芯线前端的导体。该导体作为天线起作用。作为电场探针,例如使用贴片构造的电场探针或同轴探针。通过将电场探针的同轴的芯线的前端设为开放端,从而使得在同轴的芯线的前端部与成为测定对象的IC的端子或配线之间产生电位差,将电场叠加于测定对象。由此,将电力注入至测定对象。
磁场探针具有同轴的芯线、与同轴的芯线的前端连接的同轴的外导体。或者,磁场探针具有同轴的芯线、同轴的外导体、同轴的芯线的前端与同轴的外导体之间的50Ω的电阻部件。通过使同轴的芯线的前端与同轴的外导体短路或经由阻抗元件短路,从而使得电流流过同轴的芯线的前端,将磁场施加于测定对象。由此,将电力注入至测定对象。磁场探针也可以不具有同轴的芯线而具有卷绕为环状的包覆线。电压被施加于包覆线的两端。在磁场探针的情况下,也可以在同轴线缆的芯线设置耦合电容器(是与芯线串联地设置的电容器,也称为DC截止电容器)。例如,在将后述的双极电源用作放大器的情况下,有时双极电源的短路保护电路起作用,高频成分无法叠加。在这样的情况下通过将耦合电容器设置于磁场探针和双极电源之间,从而短路保护电路不起作用,能够将所需的高频信号叠加于磁场探针。另外,在如短脉冲发生器那样的产生脉冲状信号的装置中,在振幅成分大的低频成分(通常设为小于或等于60Hz的30倍的高次谐波即1.8kHz,但在本实施方式中设为小于或等于100kHz的频带)中,有时在磁场探针或信号发生器流过过电流,耦合电容器能够防止这样的过电流。另外,除了耦合电容器之外,也可以使用高通滤波器、带通滤波器、或带阻滤波器等滤波器将低频除去。
作为电场探针或磁场探针,存在有意地增加指向性的探针、有意地接近无指向性的探针。
关于如IC的端子等那样已知配线的朝向的要素,通过使用指向性的探针而增大耦合量,从而能够降低信号发生部10的输出功率。如果使用指向性的探针,则不仅能够减小信号发生部10的输出功率,还能够减小施加于探针的电压。在使用了指向性的磁场探针的情况下,由于能够减小流动的电流,因此能够将配线细化,并且还能够使磁场探针小型化。其结果,能够使施加位置的分辨率提高。因此,优选使用指向性的探针。
由于在将噪声施加于IC本身的情况下不知道IC内部的配线及键合导线的朝向,因此优选使用无指向性的探针。但是,在通过使指向性探针相对于IC旋转,能够发现耦合量变大的朝向的情况下,或者预先知晓键合导线的朝向的情况下,优选使用指向性探针。
使电场探针或磁场探针即第一探针40及第二探针41与印刷基板50之上的IC 51接近地配置。虽然还依赖于需要与IC 51的端子间的距离对应地决定的探针的位置分辨率、及由施加电压决定的绝缘破坏距离,但通常,优选以距离落入10mm以内的方式使第一探针40及第二探针41接近作为测定对象的IC 51的端子。
并且,在第一探针40及第二探针41中的一个探针的前端部位绝缘的情况下,优选使一个探针的前端与IC 51的端子接触地配置。这样,从一个探针辐射的电磁场成分容易注入至成为测定对象的IC 51,能够提高注入效率。其结果,不需要从信号发生部10输出振幅大的电压,因此能够将信号发生部10小型化,并且能够降低与信号发生部10连接的配线及一个探针的耐压及电流额定值。
在IC 51为引线框型的情况下,优选接近IC 51的端子或接近与IC 51的端子连接的配线而配置第一探针40及第二探针41中的一个探针。
将第一探针40及第二探针41中的一个探针配置于IC 51的上部,能够从外部将信号(噪声)施加于IC 51内部的键合导线。在IC 51如没有使用导线键合的倒装芯片型的IC、及TAB(Tape Automated Bonding)型的IC那样端子向下部伸出的情况下,配置为接近与IC51的端子连接的配线,或者使第一探针40及第二探针41中的一个探针接近IC 51的上部。这样,由于能够将噪声施加于IC 51的内部的半导体,因此能够对IC 51本身即IC 51的内部的噪声耐性进行测定。如果能够掌握IC 51内部的芯片及封装件的配线,则也能够对它们施加噪声。
上面对第一探针40及第二探针41中的一个探针进行了说明,对另一个探针的配置进行说明。另一个探针也与作为测定对象的IC 51接近地配置。优选相对于成为测定对象的1个IC 51而配置第一探针40及第二探针41。使用数个实例进行说明。
作为第一例,在希望对开关电源的电源输入端子施加噪声的情况下,将一个探针配置于作为测定对象的IC 51的电源输入端子附近(例如高度1mm的位置),将另一个探针配置于测定对象IC 51的电流路径即GND端子附近。如上所述,将一个探针配置于成为测定对象的IC 51的GND端子附近这一作法也能够应用于单端的高速信号线或传感器信号。
作为第二例,在通过规格表知晓半导体内部的模块图的情况下,通过将两个探针配置于安装有比较器、运算放大器、或二极管的配线之间,从而能够对IC 51的各个端子间的耐噪声性能进行调查。
作为第三例,在作为相位不同的信号的一个例子而使用了差分信号的情况下也能够以相同的方法对耐噪声性能进行评价。即,使一个探针与差分信号的单侧的线路接近地配置,使另一个探针与和前述线路成对的差分线路接近地配置。这样,由于能够对差分线路注入相位差不同的信号或振幅相等但相位差错开180度的差分信号,因此能够从外部以非接触的方式对差分线路注入差分信号。由此,能够将电压施加于与两个探针接近的配线之间或使电流流过上述配线之间,因此能够唯一地决定输入的信号的传输路径。原因在于,生成从一个探针施加的信号穿过而到达另一个探针的路径。此时,优选与IC 51的输出端子相比使两个探针接近IC 51的输入端子或输入输出端子。原因在于,IC 51的输入端子需要接收信号,因此设计为高灵敏度,易于受到噪声的影响。
作为第四例,在处理3相交流的情况下,配线间的相位差为120度。在这样的情况下,通过将相位相差120度的信号施加于第一探针40和第二探针41,从而能够对相对于噪声的误动作耐性进行测定。此外,如现有技术那样,在仅使用1个探针的方法中,无法在所施加的端子之间施加预期的噪声,因此难以对传输相位像上述那样不同的信号的配线进行测定。
图2是用于说明向IC 51注入第一交流信号及第二交流信号的图。
在图2中示出使用两个探针40、41将第一交流信号及第二交流信号注入至第一噪声施加部54及第二噪声施加部55的情况。如图2所示,经由与第一噪声施加部54及第二噪声施加部55连接的IC 51的内部的阻抗56而形成噪声的传输路径。虽然图2未记载,但在其它IC连接于作为测定对象的IC 51的情况下,由于该其它IC的内部阻抗也成为电流路径,因此形成经由各个IC的内部阻抗的电流路径。对于这样的测定对象,第一探针40与第一噪声施加部54通过寄生电容和互感经由空间而连接。第二探针41与第二噪声施加部55通过寄生电容和互感经由空间而连接。作为第一探针40及第二探针41,在使用了电场探针的情况下寄生电容成分处于支配性地位,在使用了磁场探针的情况下互感成分处于支配性地位。
由于将相位不同的信号注入至第一探针40和第二探针41之间,因此信号从一个探针经由IC 51的阻抗56朝向另一个探针流动。如现有技术(非专利文献1)所示,在使用1个探针进行测定的情况下无法决定电流路径,从探针经由针对各端子的寄生电容及测量系统的电源而形成施加信号的传输路径,因此动作容易由于测定条件、与系统电源连接的设备、及周围的电子设备等测定环境而变化。其结果,难以确保测定的再现性。
根据本实施方式,由于能够固定电流的路径,因此能够使测定的再现性提高。并且,通过形成信号的传输路径,从而形成电流的返回路径,因此信号容易注入至电路。
优选在IC 51进行了动作的状态下进行从外部施加信号的测定。原因在于,IC 51为半导体,因此在动作时和非动作时内部的阻抗不同。图2中的IC 51的内部阻抗56根据IC51的接通和断开而变化。
优选设置与IC 51的动作频率对应的测定时间。例如,如开关电源那样以100kHz进行动作的IC的周期为10μsec。在该情况下,在大于或等于1个周期,优选10个周期即100μsec左右的期间,以相同频率施加第一交流信号及第二交流信号。但是,由于频率为模拟值,因此对于特定频率的频带也可以采用该方法,但通常优选设定如下所述的带宽而穷举式地进行测定。即,在信号发生部10是能够对带宽进行设定的类型的情况下,通过对多个带宽进行设定而进行测定。例如,信号发生部10以如下带宽输出第一交流信号及第二交流信号,即,直至1MHz为止间隔为1kHz,直至100MHz为止间隔为1MHz,直至1GHz为止间隔为10MHz。由于带宽窄至几kHz~几百kHz,因此信号发生部10仅能够1个频率1个频率地产生第一交流信号及第二交流信号,在该情况下,信号发生部10也可以一边对第一交流信号及第二交流信号的频率进行扫描,一边对IC的噪声耐量进行测定。但是,在该情况下,同样地,IC 51有时不会立刻产生误动作,因此优选信号发生部10针对1个带宽以大于或等于10个周期,或以与IC51的动作频率相比使第一交流信号及第二交流信号的扫描速度延迟大于或等于10倍的方式,输出1个频率的第一交流信号及第二交流信号。
(判定装置)
判定装置70对由通过第一探针40及第二探针41作为噪声施加的第一交流信号及第二交流信号造成的误动作进行检测。作为判定装置70,最简单的装置是通知电子设备变得不进行动作的具有例如指示灯、或扬声器等的装置。就这样的装置而言,如果电子设备变得不进行动作,则发出声音、使原本点亮的指示灯熄灭、点亮或闪烁。特别地,在安装有成为测定对象的IC 51和上述通知变得不进行动作的装置的情况下,不需要追加的装置。
作为测定对象的IC 51、或具有与测定对象直接或间接地连接而对误动作进行检测的功能的IC也可以经由USB(Universal Serial Bus)连接器等连接器,经由线缆对外部的PC(Personal Computer)等发送通知误动作的信号。这样的IC也可以不经由线缆而是经由无线或超声波等电波或声波发送通知误动作的信号。但是,只要IC 51内部的判定装置未进行正常动作,则即使IC 51产生误动作,有时也会进行错误的判定。并且,即使在IC 51内部的判定装置正常地进行动作的情况下,至IC 51判定出误动作为止耗费时间,有时成为错误的结果。
图3是表示判定装置70的结构例的图。
判定装置70具有测量部71、运算部72及显示部73。这样的判定装置70的典型的例子是示波器、或实时频谱分析器。测量用线缆60与IC 51直接连接。测量用线缆60能够应用于IC 51具有对异常信号进行检测而输出特定的输出信号的连接器的情况。另一方面,在IC51不具有这样的连接器的情况下,判定装置70通过对IC 51的输出端子、与输出端子连接的配线的输出、或对由外部信号导致的输出信号的变化进行观测,从而能够对IC 51的误动作进行判定。进行测定的端子也可以不是输出端子而是输入端子或输入输出端子,但通过限制为输出端子和输入输出端子,从而能够缩短测定时间。或者,判定装置70也可以根据与连接至IC 51的IC不同的IC的动作状态的变化判定为误动作。例如,判定装置70也可以在IC51为电源IC的情况下通过对由电源IC进行电力供给而进行动作的CPU或FPGA等其它IC的动作状态进行监视,从而对电源IC的误动作状态进行判定。另外,并非必须将施加噪声的对象、对误动作状态进行监视的对象配置于同一基板之上。例如,在通过PHY连接了印刷基板的情况下,判定装置70也可以通过将噪声施加于一个印刷基板的PHY,对另一个印刷基板的PHY的动作状态进行监视,从而对施加了噪声的PHY的误动作状态进行判定。并且,也可以是在装置A向空间传输电波、超声波或光等信号的情况下,判定装置70根据接收到这些信号的装置B的动作状态,对装置A的动作状态进行监视。
作为测定所使用的探针,能够使用单端无源探针、FET(Field EffectTransistor)探针(也称为有源探针)、或差分探针等接触型的高阻抗探针。或者,作为测定所使用的探针,能够使用电流探针或罗氏线圈等非接触探针。并且,在接收信号时,通过使用光电场探针等光探针、或具有E/O变换装置的装置,还能够减小输出信号由于探针而畸变的影响。但是,IC 51的输出信号也可以不是电信号而是影像、声音、振动、热、光等。IC 51的输出信号也可以是与IC 51连接的周边设备的动作异常等。特别地,在输出直流的IC的情况下并非必然需要上述那样的装置,也可以通过测试仪对直流电压进行测定。
显示部73为示波器或测试仪的显示器。在判定装置70不具有显示部73(显示器)的情况下,能够将PC等连接于判定装置70,通过PC进行观测。
(测定方法)
下面对使用了探针的测定方法的一个例子进行说明。
如果印刷基板50之上的配线的返回路径是成为印刷基板50的接地的单端信号线,则将接触或非接触的探针连接于IC 51的输出位置即可。上述测定需要测定器,为了能够观察随时间的变化,最优选示波器,在输出不足的情况下及过大的情况下也可以适当使用前置放大器、衰减器、滤波器(低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器)或DC截止器等。另外,除了示波器之外,如果使用实时频谱分析器,则在GHz频带等高频带中也能够以大的动态范围(例如16位)捕捉随时间的变化。并且,在预先知晓施加了噪声时的IC 51的动作、及误动作产生时的频率特性的情况下,也可以在频谱分析器的零档位(zero span)模式下观察随时间的变化。另外,对误动作进行观测的IC 51的端子也可以仅为IC 51的输出输出信号的端子。原因在于,多数产生误动作的原因是由在输出信号中混入噪声导致的变化或者由IC 51本身无法输出所期望的信号造成的。判定装置70也可以对IC 51的输出信号进行傅里叶变换或短时傅立叶变换。
在将噪声施加于IC 51,IC 51产生了误动作或异常的情况下,优选立刻停止信号发生部10的输出或者使输出信号的振幅降低。虽然与IC 51的状态及写入至IC 51的固件的状态对应地响应不同,但关于能够自动恢复的IC 51,也可以在IC 51自动恢复后,对判定装置70的输出进行观测,将其结果反馈而重新开始信号发生部10的信号输出。
在IC 51无法自动恢复的情况下,需要使作为测定对象的IC 51的电源停止而进行重启。另外,在存在与作为测定对象的IC 51连接的周边电路、或其它印刷基板的情况下,也优选将包含IC 51的设备重启。另外,在通过设备重启后,并非全部都是IC 51立刻开始动作。因此,优选在电源及驱动用软件启动后,至IC 51开始动作为止等待,之后,在通过判定装置70对IC 51是否已返回到产生误动作前的状态进行确认后将设备重启。另外,在即使重启IC 51也没有返回到正常动作的情况下,由于是设备被破损的状态,因此优选通过新的设备重新开始测定或发出警报而提示作业者进行更换。
在检测出IC 51的误动作时,优选将信号发生部10的输出停止或者使输出信号的振幅降低。原因在于,IC 51的破损是由于大量电流流过配线及电路部件而产生的热量所引起的。导致上述那样的破损的信号流动的原因在于存在从第一探针40及第二探针41直接激励至IC 51的电流。另外,例如在电源IC的反馈配线产生了误动作的情况下,每单位时间能够持续流过大量电流,由于发热比散热大,因此使IC 51内部的键合导线等熔融,导致破损。另外,由于相同的理由,功率半导体等有时也会由于产生绝缘破坏电压而导致破损。因此,测定时并非必须要将输出电压升高至设备产生误动作为止,也可以在判定装置70的输出波形产生了变化的时间点将测定结束。
此外,也可以通过自动装置对从信号发生部10输出的第一交流信号及第二交流信号的振幅及频率、第一探针40及第二探针41的位置及朝向、有无误动作的判定及设备的重启等进行控制,连续地进行测定。特别地,也可以通过具有机械臂等的自动装置设定为第一探针40及第二探针41与测定对象之间的距离、及考虑了第一探针40及第二探针41的指向性的朝向恒定。另外,为了在作为测定对象的IC 51达到破损前对误动作进行判定,优选使信号发生部10的输出电压逐渐变化,对判定装置70的输出的变化进行观测。通过利用自动装置连续地进行这些控制,从而能够提早发现作为测定对象的IC 51的误动作,因此能够以发生破损前的条件(具体而言是电压及功率)将测定停止。另外,在将非接触探针用作探针的情况下,使与作为测定对象的IC 51的空间耦合量恒定,因此需要将作为测定对象的IC 51和非接触探针之间的距离维持为恒定。通过以机械手段对非接触探针的移动进行控制,从而能够提高测定的再现性。在将接触探针用作探针的情况下,接触探针的位置不会相对于所测定的端子偏离。因此,难以产生短路等,能够进行安全的测定。
下面,对本实施方式中的各部件进行详细的叙述。
<测定对象>
优选作为测定对象的IC 51处于动作状态。因此,如果接通电源则进行动作的安装于印刷基板50的IC 51成为评价对象。在IC 51的电源断开的情况下,IC 51所包含的半导体元件本身也始终为接通状态,或始终为断开状态。在半导体元件接通时,半导体元件为低阻抗。在半导体元件断开时,半导体元件为高阻抗。在IC 51的电源接通时和断开时,IC 51的阻抗不同。另外,在如使用了作为宽带隙半导体之一的GaN(氮化镓)的半导体元件那样常开型的半导体元件的情况下,上述阻抗相反。由于在任意者的情况下施加的信号的传输路径都会产生变化,因此无法正确地掌握IC 51相对于施加的信号的频率特性的变化。
因此,优选对例如IC 51的评价基板、试制基板或产品所搭载的IC 51进行测定。特别地,关于如FPGA(Field Programmable Gate Array)等那样可以通过软件改写电路的构件,优选固件处于与实际的产品接近的状态。关于如IC 51的评价基板那样能够从外部改写的构件,优选以接近实际产品的状态进行评价。
有时常模扼流圈、共模扼流圈、线间电容器、对地间电容器、阻尼电阻等噪声滤波器、及与IC的端子连接的配线长度在试制品与实际的产品之间不同。在这样的条件下谐振频率等会产生变化。但是,按照本实施方式,有意地将电压仅施加于IC 51的端子间,能够流过电流,因此能够进行不易根据IC 51的外部的配线及部件的状况而产生变化的测定。
也可以对无源部件的阻抗特性进行测定,在变换为包含寄生电容或残留电感等寄生成分的等效电路后,通过求解通常的串并联的电路方程式的后处理而对施加于IC 51内部的噪声进行计算。另外,这些处理也可以将上述等效电路输入至电路模拟器,对施加于内部的噪声进行计算。
成为进行评价的对象的IC 51包含开关电源等的需要反馈控制的IC、如PHY(PHYsical layer)芯片那样的通信用IC、传感器、SD存储卡等人手可接触的外部读卡器、DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)或CPU等处理高速信号的IC、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、或FPGA等具有特殊功能的IC等。但是,并不限于此,也可以是线性调节器等上述未涵盖的IC。
<信号发生部的输出信号>
接下来,对从信号发生部10输出的试验信号的使用方式的一个例子进行说明。
在第一步骤中,对输入试验信号即第一交流信号及第二交流信号的第一探针40及第二探针41进行操作而配置于所期望的IC 51或IC 51的端子附近。
在第二步骤中,将由信号发生部10输出的第一交流信号及第二交流信号的振幅设为最小,例如使第一交流信号及第二交流信号的频率在10秒期间从100kHz扫频至1GHz。由此,对在IC 51未发生误动作进行确认。
在第三步骤中,使由信号发生部10输出的第一交流信号及第二交流信号的振幅逐渐升高,以相同的频带进行测定,使IC 51变化至发生误动作的振幅为止。在IC 51未产生误动作的情况下,对第一探针40及第二探针41的位置进行变更。
在第四步骤中,在发生了误动作的情况下,将由信号发生部10输出的第一交流信号及第二交流信号的振幅固定而使频带变化。频带例如以10MHz为单位,分100次从100kHz扫频至1GHz。如果每1个频带以10秒程度进行扫频,则以1000秒,即15分钟左右结束测定。频带的刻度宽度为10MHz,但在该刻度充分的情况下,这里结束讨论。
在第五步骤中,为了对更小的频带中的IC 51的产生误动作的最低电压进行观测,如上所述在产生了误动作的频带内进一步使频带和施加电压(振幅)变化而产生误动作的判定。
通过进行上述测定,从而能够掌握各个频率的IC 51的产生误动作的电压(振幅)。在上面通过针对每1个频率将大于或等于10个周期的信号施加于测定对象,从而能够如通信电路那样对至产生误动作为止耗费时间的IC进行评价。原因在于,通信电路由于作出重发请求等,至判断为误动作为止需要时间,仅仅是短时间施加噪声大多不会产生误动作。
并且,由于对自然界产生的大量随机过程的效果进行模仿的加性白高斯噪声(AWGN:Additive White Gaussian Noise)能够视作具有带宽的信号,因此也可以从信号发生部10输出这样的信号。信号发生部10通过对正弦波进行脉冲调制,从而能够输出具有特定带宽的信号。此外,作为产生上述信号的信号发生部10的一个例子,能够使用Keysight公司的矢量信号发生器E8267D等。但是,在信号发生部10的输出小的情况下,也可以通过放大器将信号发生部10的输出放大。在频率为小于或等于50MHz的程度的情况下,也可以将双极电源用作信号发生部10。在信号发生部10为双极电源的情况下,能够与第一探针40、第二探针41的阻抗无关地,将恒定电压或恒定电流注入至IC 51。
在本实施方式中,将信号发生部10设为电压源,但也可以使用电流源。并且,在需要视作分布常数的频带(例如大于或等于100MHz)中,也可以将信号发生部10设为电源。另外,无论是施加电压、施加电流、还是施加功率,第一探针40及第二探针41的阻抗的频率特性是唯一确定的,能够相互变换。因此,信号发生部10可以是任意信号源及单元系统(unitsystem)。
<第一探针及第二探针>
第一探针40及第二探针41可以是电场探针、磁场探针、或能够收发电场和磁场这两者的探针等任意探针。但是,根据IC 51,端子的间隔有时为100μm左右,因此优选第一探针40及第二探针41的施加部的尺寸为与端子的间隔相同程度的尺寸。但是,在来自信号发生部10的施加电压及施加电流高的情况下,构成第一探针40及第二探针41的配线必须是具有电流容量,流过最大额定电流的配线。虽然会根据电导率及使用环境而变化,但在将通常的铜线用作配线的情况下,能够每1mm2(1平方毫米)流过1A左右的电流。构成第一探针40及第二探针41的同轴芯线与外导体之间的距离需要大于或等于绝缘破坏距离。通常的绝缘破坏距离是每1mm距离1kV左右。更详细而言,虽然遵循帕邢定律或修正帕邢定律,但绝缘破坏电压的再现性不高,并且起源于构造,因此是参考值。特别地,在同轴的芯线与外导体之间存在锐利的部位的情况下,需要使绝缘破坏距离更大,通常考虑到安全率(例如大于或等于3)而使用绝缘破坏电压。
根据本实施方式,能够通过第一探针40和第二探针41形成电流的路径,因此测定点间的阻抗变低,第一交流信号及第二交流信号容易混入至测定对象。其结果,能够减小从信号发生部10输出的第一交流信号及第二交流信号的电压、电流及功率,因此能够减小第一探针40及第二探针41。并且,通过减小第一探针40及第二探针41,从而能够减小与IC 51或与IC 51的端子接近的第一探针40的部位及第二探针41的部位。其结果,与现有方法相比,能够使施加部位的位置分辨率提高。另外,为了得到相同的施加电压也可以使第一探针40及第二探针41远离测定对象,能够减小探针对测定对象的影响。
作为能够减小所接近的部位的探针的例子,作为电场探针存在同轴探针,作为磁场探针存在环路探针。
图4是表示同轴探针的例子的图。
在同轴探针为电场探针的情况下,细线同轴或半刚性线缆的芯线44从外导体49凸出几百μm~几mm。在该同轴探针中未流过电流,能够使芯线变细,因此能够小型化。例如,在特性阻抗为50Ω的细线同轴的情况下,能够将芯线44的粗细设为直径40μm,将外导体49的直径设为200μm。其结果,还能够将同轴探针配置于IC 51的微小的端子附近,因此能够仅对IC 51的特定端子施加噪声。在半刚性线缆的情况下,能够将芯线44的粗细设为直径0.1mm,将外导体49的直径设为小于或等于1mm。也可以在细线同轴、半刚性线缆、或同轴线缆的前端安装探针。
在同轴探针为磁场探针的情况下,能够在芯线44与外导体49之间形成环路构造,因此如果利用上述细线同轴、或半刚性线缆,则能够容易地进行创建。但是,必须是如上所述满足电流容量的配线。
优选第一探针40及第二探针41与成为测定对象的IC 51、或与IC 51的端子之间的距离近。例如,优选距离小于或等于1mm。在导体部在第一探针40及第二探针41的前端露出的情况下,优选导体部被电介质覆盖,以即使与印刷基板50之上的铜箔等接触也不导通。在使用被电介质覆盖的第一探针40及第二探针41的情况下,或测定对象的表面绝缘的情况下,优选使第一探针40及第二探针41与测定对象的IC 51的表面的绝缘材料接触而进行测定。例如,在卡普顿(kapton)胶带等绝缘材料的情况下,能够提高10μm~100μm左右的施加位置的分辨率。
图5是表示实施方式1的IC的噪声耐量检测方法的流程的流程图。
在步骤S101中,将第一探针40及第二探针41与IC 51接近地配置。
在步骤S102中,信号发生部10将相位不同的第一交流信号及所述第二交流信号输出作为噪声。
在步骤S103中,判定装置70基于IC 51的状态,对IC 51是否产生误动作进行判定。
图6是实施方式1的第一测定方法的概略图。
将第一探针40配置于IC 51的1个端子附近,将第二探针41配置于IC 51的其它端子附近。通过从信号发生部10输出第一交流信号及第二交流信号,从而能够在IC 51的两个端子间施加噪声。
图7是实施方式1的第二测定方法的概略图。
将第一探针40配置于IC 51的端子附近。将第二探针41配置于IC 51的内部的半导体元件或键合导线附近。该方法是对于在基板之上观察不到IC 51的端子的BGA(Ball GridArray)类型也有效的方法。如果是该方法,则能够在BGA类型的IC 51的信号配线与GND端子之间施加电位差。
图8是实施方式1的第三测定方法的概略图。
将第一探针40和第二探针41配置于与IC 51的端子连接的印刷基板50之上的配线。能够对与IC 51的端子连接的印刷基板50之上的配线施加噪声。在该方法中,在IC 51的端子小的情况下,或如BGA类型那样在印刷基板表面无法直接观察到IC 51的端子的情况下,能够对与IC 51的端子连接的配线施加噪声。
图6~图8所涉及的探针位置的组合示出噪声施加方法的一个例子,并不限于这里示出的例子,可以是任意组合。
并且,在希望减少测定条件而简化评价的情况下,将从信号发生部10注入第一交流信号及第二交流信号的部位设为成为测定对象的IC 51的输入端子或输入输出端子,将对IC 51的输出信号进行检测的部位设为成为测定对象的IC 51的输出端子或输入输出端子。另外,关于单端信号,将一个探针配置于成为测定对象的IC 51的GND端子附近,将另一个探针配置于成为测定对象的IC 51的信号端子附近,由此能够减少组合的数量,高效地进行IC 51的评价。
也可以将从外部施加信号的部位仅限为输入端子或输入输出端子。原因在于,这些端子为高灵敏度,具有对如模拟信号等那样不具有阈值的信号进行检测的结构。另一方面,原因在于,输出端子大多不具有上述那样的结构,大多是为了不会由于输出端子本身的输出信号产生误动作,通过保护电路等对噪声进行抗噪。
优选以使得相对于测定对象的耦合量最大的方式对探针的朝向进行变更。在磁场探针的一种即环路探针的情况下,通过使环路面与IC 51的端子的朝向或配线的朝向中的至少任意一者平行而将耦合量设为最大,从而能够将向施加对象的噪声的施加量设为最大。在同轴探针或贴片探针的情况下,以相对面积相对于测定对象变得最大的直角的朝向,并且与测定对象之间的距离变得最小的方式配置探针,能够将耦合量设为最大,由此能够将向施加对象的噪声的施加量设为最大。通过这样将耦合量设为最大,从而能够减小信号发生部10的输出,因此能够将第一探针40及第二探针41小型化。另外,也可以预先掌握已知的测定对象的耦合量,对该耦合量进行校正。
<判定装置>
判定装置70优选对作为测定对象的电子设备整体的误动作进行检测。其理由在于,如果即使仅特定的IC进行了误动作,作为测定对象的电子设备也没有产生误动作,则没有问题。但是,在仅对整体的特性进行观测的情况下有时难以对测定对象产生误动作的预兆进行检测,导致测定对象破损。因此,优选信号发生部10使输出电压一点点地上升,判定装置70一边对整体的误动作进行测定,一边对施加信号的IC 51的输出波形进行观测。
但是,也可以不仅对误动作进行测定,还对导致误动作的预兆进行测定。具体而言,判定装置70对从外部施加了信号时的输出信号进行观测,还以改变了所施加的信号的电压及功率、频率时的条件进行测定。能够通过所施加的信号对输出波形的变化进行观测,在这些变化急剧的条件下大多会产生误动作。
为了对IC 51的状态进行测定,能够使用电磁场探针(电场探针或磁场探针)、电流探针(电流探针或罗氏线圈)、电场探针等非接触探针。由此,能够不易对测定对象的电磁环境造成影响。上述的非接触探针的测定在测定对象的内部的阻抗高的情况下是有效的,通常是接收输入信号的IC的端子。作为一个例子,存在与开关电源的反馈配线、水晶振荡器的输出端子连接的CPU或存储器(DDR)的输入端子等。
并且,测定用的探针与施加噪声用的第一探针40及第二探针41同样地,能够是具有指向性的探针。具体而言,优选以相对于测定对象的耦合量变得最大的方式对测定用的探针的朝向进行变更。例如,在环路探针的情况下,通过使环形面与IC 51的端子的朝向或配线的朝向平行,从而能够将耦合量设为最大。
<现有的测定法>
为了参考,对作为现有的IC的噪声耐量的测定法的一个例子的DPI(Direct PowerInjection)法进行说明。
图9是现有的测定装置的概略图。如图9所示,与信号发生部10连接的同轴线缆21被配置于IC 51附近。在同轴线缆21的芯线与作为测定对象的IC的端子之间配置1000pF的电容器C42。
图10是现有的其它测定装置的概略图。如图10所示,除了同轴线缆21的芯线与IC51的端子之间的电容器C42之外,在IC 51的GND端子53与同轴线缆21的外导体49之间也配置电容器C43。由此,能够对使从电容器C42传输来的噪声流过电容器C43的构造进行制作,因此能够得到与在本实施方式中叙述过的方法接近的特性。此外,电容器C42、电容器C43为层叠陶瓷电容器等物理电容器,不是由寄生电容形成的电容器。
但是,在同轴线缆的外导体49与成为印刷基板50的基准电位的GND的电位不同的情况下,得到与本实施方式不同的结果。在本实施方式中,由于同轴线缆的外导体没有与印刷基板50的GND连接,因此,即使两者存在电位差也能够进行测定。另一方面,在现有方法中,在两者的电位不同的情况下,会从一个导体向另一个导体传输信号。其结果,在与IC 51正常地进行动作时不同的条件下进行测定。另外,存在仅安装未注入信号的探针会产生误动作的情况或IC 51未启动的情况。例如,在印刷基板50通过电池等内部电池进行动作,信号发生部10与商用电源连接的情况下,包含DC偏置,两者的GND的电位未必一致。另外,在电子设备与商用电源连接的情况下,或相对于大地而被接地的情况下,作为直流成为相同电位,但作为交流,由于寄生成分,电子设备内的基准电位与接地未必成为相同电位。因此,在多数情况下,通过将探针的GND与成为测定对象的电子设备连接,从而难以使测定对象正常地进行动作。本实施方式能够除去产生这样的误动作的原因,因此与现有方法相比,对于任何IC及印刷基板均能够以相同的方式进行测定。
实施方式2
本实施方式涉及IC的误动作的判定方法。
电子设备的最明确的误动作是设备未进行动作。但是,应该停止的电子设备开始动作、电子设备瞬间停止、或信号产生延迟也属于误动作。即,在人或其它电子设备接收到电子设备的输出时能够判定为异常这一情况成为误动作。作为在试验环境中对该误动作进行模拟的方法,存在将由信号发生部10输出的第一交流信号及第二交流信号的电压、功率、频率、频率带宽、连续波或脉冲波作为参数,对误动作的有无进行测量的方法。
但是,仅在印刷基板等硬件的安装及对它们进行控制的软件的安装完成,已作为电子设备而完成的状态下能够使用上述方法。另外,即使在该状态下知晓IC 51的误动作,由于处于至少完成了试制的状态,因此在多数情况下无法进行IC的变更等大幅度的修正。在本实施方式中,提供在电子设备完成前的阶段实施IC的评价的方法。
具体而言,在本实施方式的噪声耐量测定方法中,搭载有成为测定对象的IC 51的电子设备处于动作状态,通过使从外部施加的第一交流信号及第二交流信号的频率和振幅变化,对IC 51的输出信号进行测定,从而对表示各频率和各振幅的输出信号的波形的响应图进行创建。
图11是表示实施方式2的IC的噪声耐量检测方法的流程的流程图。
在步骤S201中,将第一探针40及第二探针41与IC 51接近地配置。
在步骤S202中,信号发生部10将频率f设定为初始值f0,将振幅V设定为初始值V0。
在步骤S203中,信号发生部10输出频率为f、振幅为V、相位不同的第一交流信号及所述第二交流信号而作为噪声。通过第一探针40及第二探针41将第一交流信号及第二交流信号注入至IC 51。
在步骤S204中,判定装置70对IC 51的输出信号进行检测。
在步骤S205中,判定装置70对响应图中的与频率f、振幅V对应的网格写入输出信号的波形。
在步骤S206中,在频率f为结束值fn的情况下,处理进入步骤S208,在频率f不是结束值fn的情况下,处理进入步骤S207。
在步骤S207中,信号发生部10使频率f增加刻度宽度Δf的量。
在步骤S208中,在振幅V为结束值Vn的情况下,处理结束,在振幅V不是结束值Vn的情况下,处理进入步骤S209。
在步骤S209中,信号发生部10使振幅V增加刻度宽度ΔV的量。
图12是表示实施方式2的响应图的例子的图。图12的横轴表示向IC 51的输入端子输入的第一交流信号及第二交流信号的频率。图12的纵轴表示向IC 51的输入端子输入的第一交流信号及第二交流信号的振幅。通过划分横轴和纵轴,从而形成网格。响应图包含各网格中的输出波形。该输出波形表示频率特性。响应图的横轴的频率可以以等间隔记载,也可以不是等间隔,并且也可以是真值或对数。关于响应图的纵轴的振幅,可以以等间隔记载,也可以不是等间隔,也可以是真值或对数。纵轴的振幅根据信号发生部10、第一探针40及第二探针41的种类而变化。就纵轴的振幅而言,如果是电压、电流、功率、电场或磁场等能够作为电信号向IC注入的指标,则可以是任意信号的振幅。关于输入方法及输出方法,可以使用接触型的探针,也可以使用非接触型的探针。但是,在使用接触型探针的情况下,优选将测定出的输出波形设为对探针的内部电路成分进行校正后的信号波形,在使用非接触型探针的情况下优选设为通过天线系数进行校正后的信号波形。并且,在噪声滤波器或线圈等这样的IC 51之外的电路部件安装于IC 51的端子的情况下,优选预先对这些部件的频率特性进行测定,将测量到的输出波形校正为没有这些部件的情况下的信号波形。
在图12中,在频率轴、振幅轴上均为4,网格的数量为4×4,但并不限于此,可以是任意分割数量。并非必须对各轴以等间隔进行分割,特别地,也可以在容易产生误动作的频率、及电压附近精细地分割出网格。在这样的容易产生误动作的频带中,在误动作的方式根据带宽而不同的情况下,网格也可以叠放。并且,也可以针对频率轴以对数进行显示,针对振幅轴以真数进行显示。在该情况下,还优选信号发生部10在频率方向上以对数,在振幅方向上以真数使输出信号变化。通过在频率方向上设为对数,从而能够从低频带至高频带为止掌握大致的特性。另外,振幅方向大多为IC的阈值电压等,与真数成正比,因此虽然也取决于IC的特性,但在多数情况下可以是真数。
在能够依靠单一的IC对误动作进行判定的情况下,通过单一的响应图掌握产生误动作的频率和振幅。但是,例如也会产生如开关电源IC那样输出电压根据来自外部的信号而产生变化等不能称为误动作的情况。针对测定对象即第一IC对响应图进行创建,针对与第一IC连接的第二IC对响应图进行创建即可。第一IC是如开关电源IC那样的无法依靠单体对误动作进行判定的IC。第二IC是能够进行误动作的判定的IC。
图13是表示基于两个响应图实现的误动作条件的判定方法的流程的流程图。图14是表示第二IC的响应图的图。图15是用于说明使用了两个响应图的误动作条件的确定方法的图。
在步骤S601中,对第一IC的响应图进行创建。
在步骤S602中,对与第一IC连接的第二IC的响应图进行创建。
在步骤S603中,提取第二IC的响应图内的成为误动作条件的频率(f1)及振幅(amp1)的组合。
在步骤S604中,将第一IC的响应图内的输出信号中的包含提取出的频率(f1)及振幅(amp1)的组合在内的输出信号的针对第一IC的响应图内的频率及振幅的组合确定为第一IC的误动作条件。如图15所示,由于第一IC的响应图的网格A的输出波形包含振幅(amp1)和频率(f1),因此将网格A的频率f2及振幅amp2确定为第一IC的误动作条件。另外,由于第一IC的响应图的网格B的输出波形包含振幅(amp1)和频率(f1),因此将网格B的频率f3及振幅amp2确定为第一IC的误动作条件。
在通过第二IC无法进行误动作的判定的情况下,通过与第二IC连接的第三IC对误动作进行判定。如上所述,该方法仅应用于无法对第一IC的误动作的有无进行判定的情况。如果依靠第一IC单体能够对误动作进行判定,则并非必须使用这样的方法。但是,如上所述,由于即使第一IC未产生误动作,第二IC也有可能产生误动作,因此在依靠IC单体能够进行评价的情况下也能够使用本方法。
在响应图中,优选将频带分割得精细,例如以每1Hz等为单位进行设定,但测定时间庞大,难以在现实的时间中进行测定。因此,通过将从信号发生部10输出的第一交流信号及第二交流信号设为至少具有大于或等于1kHz的带宽的信号,从而能够缩短测定时间。原因在于,在CISPR11等规格试验中大多使用大于或等于9kHz的带宽,但通过设为比其窄的带宽,从而能够更准确地捕捉产生误动作的频带。
通过从信号发生部10输出将1个或多个正弦波叠加的连续波,从而能够缩短测定时间。在该情况下,同样地,将响应图切割为网格,在所对应的条件的网格内写入输出信号的波形即可。
通过从信号发生部10输出至少由振幅、上升时间、下降时间、周期、接通时间及占空(Duty)比决定的梯形波信号,也能够对响应图进行制作。例如,在由于电力而产生误动作的IC中,需要同时注入宽频带的信号,这样能够使用具有宽频带的梯形波。
通过传导瞬态试验(FET/B试验)等,也能够生成针对与脉冲信号类似的信号的响应图。在该情况下,向响应图的各网格内写入的输出信号也可以不是频率特性,而是使用了示波器的时间信号、或使用了实时频谱分析器的频谱图。判定装置70也可以对上述梯形波进行傅里叶变换而求出频率特性。信号发生部10也可以替代梯形波,通过使用具有高斯分布的波形将宽频带的信号施加于测定对象,其中,该高斯分布从中心频率起具有带宽。
以往,在电子设备包含多个IC的情况下,需要针对上述多个IC的组合对误动作条件进行评价。因此,如果多个IC的组合及连接关系产生变化,则必须对误动作条件进行再评价。在本实施方式中,通过预先针对各个IC对响应图进行制作,即使多个IC的组合及连接关系产生了变化也不需要进行误动作条件的再评价。通过预先准备各个响应图,从而能够在设计变更容易的设计初始阶段定量地对误动作的有无产生进行评价。
实施方式2的变形例
图16是表示实施方式2的变形例的IC的噪声耐量检测方法的流程的流程图。
在步骤S901中,将第一探针40及第二探针41与IC 51接近地配置。
在步骤S902中,信号发生部10将IC 51的端子编号P设定为0,将频率f设定为初始值f0,将振幅V设定为初始值V0。
在步骤S903中,信号发生部10输出频率为f、振幅为V、相位不同的第一交流信号及所述第二交流信号而作为噪声。通过第一探针40及第二探针41将第一交流信号及第二交流信号注入至IC 51的端子编号PN的端子。
在步骤S904中,判定装置70对IC 51的输出信号进行检测。
在步骤S905中,判定装置70向响应图中的与频率f、振幅V、端子编号P对应的网格写入输出信号的波形。
在步骤S906中,在频率f为结束值fn的情况下,处理进入步骤S908,在频率f不是结束值fn的情况下,处理进入步骤S907。
在步骤S907中,信号发生部10使频率f增加刻度宽度Δf的量。
在步骤S908中,在振幅V为结束值Vn的情况下,处理进入步骤S910,在振幅V不是结束值Vn的情况下,处理进入步骤S909。
在步骤S909中,信号发生部10使振幅V增加刻度宽度ΔV的量。
在步骤S910中,在端子编号P为结束值Pn的情况下,处理结束,在端子编号P不是结束值Pn的情况下,处理进入步骤S911。
在步骤S911中,信号发生部10使端子编号P增加1。
图17是表示实施方式2的变形例的响应图的例子的图。
实施方式2的变形例的响应图中写入的是向IC注入的交流信号的频率、向IC注入的交流信号的振幅、及IC的注入交流信号的端子的组合下的输出信号的波形。
实施方式3
本实施方式涉及IC 51的输出端子的内部阻抗的测定。
IC及IC的端子各自在内部形成有电路。在IC的端子间内部阻抗不同。例如,在输入端子的内部阻抗为0Ω,即接近短路的情况下,由于在IC内部的电路中未产生激励电压,因此输出小,在由于电压的原因而产生误动作的电路的情况下难以产生误动作。另一方面,在输入端子的内部阻抗例如1MΩ,即接近开路的情况下,由于激励电压变大,因此输出变大。通常,IC的端子的内部阻抗处于短路与开路的中间。IC的内部阻抗不仅具有电阻成分,还具有电感成分、电容成分及二极管等非线性成分。由于这样的内部阻抗的特性,会使从外部施加的信号在IC的内部生成的电压振幅产生变化。
图18是表示实施方式3中的IC的输出端子的内部阻抗的测定方法的流程的流程图。
在步骤S301中,设定为使信号发生部10的输出停止的状态。
在步骤S302中,在动作状态下的IC中的输出信号没有变化,或者在周期性地变化的输出端子PO附近配置电场探针,通过电场探针对由输出端子PO生成的电场E进行测定。
在步骤S303中,在与配置有电场探针的部位相同的部位配置磁场探针,通过磁场探针对由输出端子PO生成的磁场H进行测定。
也可以使用电场探针的天线系数、磁场探针的天线系数将所测定的电场和磁场变换为探针位置处的电场和磁场。特别地,关于电场,由于在附近区域(具体而言属于菲涅尔区域、或极附近区域,小于或等于大致1~3个波长左右的区域)使用,因此在与测定对象之间的距离与各探针的校正值不同的情况下,优选预先针对微带线路等已知的测定对象对天线系数进行计算。
在步骤S304中,判定装置70根据电场E和磁场H通过下式对阻抗Z进行计算。能够将阻抗Z视为IC 51的输出端子PO的内部阻抗。例如,在IC的内部阻抗高的情况下,由于未流过电流,因此磁场H小,电压升高,因此电场E变大。其结果,阻抗Z为大的值。
Z=E/H…(1)
如果为了简单而考虑仅连接IC 1和IC 2的配线,则流过IC 1的端子的电流与流过IC 2的端子的电流相等。但是,在IC 1的内部阻抗与IC 2的内部阻抗不同的情况下对IC 1的端子施加的电压与对IC 2的端子施加的电压不同,因此IC 1的端子附近的电场分布与IC2的端子附近的电场分布不同。即,由于内部阻抗高的激励电压高,因此电场大,内部阻抗低的激励电压低,因此电场小。根据该信息和由磁场探针测定出的磁场,能够对各IC的端子的内部阻抗进行预测。
并且,在与IC间的配线连接的阻尼电阻等部件的阻抗的频率特性已知或能够测定的情况下,也能够使用电路模拟器等,考虑到它们的阻抗特性、分压及分流,决定测定对象的阻抗。另外,也可以将已知阻抗有意地安装于配线而根据变化率对IC的内部阻抗进行计算。
经由IC端子的配线的连接目标可以是任意的,但优选是能够对阻抗的频率特性进行测定的无源电路。具体而言,在已知与IC连接的目标的电路常数的情况下,通过等效电路,将内部阻抗设为未知数,电流与电压的联立方程式成立。能够将该联立方程式作为最优决定方程式而使用最小二乘法求解,即通过基于一般逆矩阵的解法对内部阻抗的频率特性进行推定。另一方面,在与IC连接的目标的电路常数未知的情况下,如果再次实施求出上述电场和磁场的方法,将各IC的内部阻抗设为未知数,则根据各测量结果的电场和磁场,4个联立方程式成立。通过将该联立方程式作为最优决定方程式而使用最小二乘法求解,从而能够对各个内部阻抗进行推定。另外,如果测定值为频率数据,由R、L、C构成IC的内部,则也可以使用等效电路模型对理论解进行计算。此外,以与响应图的各个频率的网格相符的方式输出频率特性。但是,在网格大的情况下,也可以作为频率特性将数据保存为其它矩阵。
此外,在上面叙述了使用电场探针和磁场探针对IC的内部阻抗进行测定的方法,但并不限于此。也可以替代地使用如果对探针的特性进行校正则能够取得与电流或电压成比例的值的探针、光电场探针、或电流探针等。
图19是表示包含内部阻抗的记载的响应图的例子的图。如图19所示,在各频率中对内部阻抗进行测定,记载于响应图,从而在连接任意IC的情况下均能够高精度地对在IC的各端子激励出的信号振幅进行计算。在该情况下,优选不仅针对输出端子,而是针对IC的全部端子对包含内部阻抗的频率特性的响应图进行创建。
例如,上述这样的响应图能够用于如下情况。
分别从响应图提取第一IC的端子的内部阻抗、与第一IC的端子连接的第二IC的端子的内部阻抗。使用第一IC的端子的内部阻抗和第二IC的内部阻抗,能够对激励出第二IC的误动作电压时的第一IC的输入信号进行反向推定。由此,能够对针对第一IC的噪声的耐量进行推定。由于内部阻抗及输出波形包含频率特性,因此在第一IC的输入信号的反向推定的计算中,能够使用电路模拟器及通常的优化方法。
实施方式4
本实施方式涉及IC 51的输入端子的内部阻抗的测定。
图20是表示实施方式4中的内部阻抗的测定方法的流程的流程图。
在步骤S401中,设定为使信号发生部10的输出停止的状态。
在步骤S402中,将电场探针配置于动作状态下的IC的输入端子PI附近,通过电场探针,非接触地对施加于输入端子PI的电压的振幅V0进行测定。
在步骤S403中,信号发生部10输出具有比所测定的电压的振幅V0小的振幅V1的已知的模拟随机数的信号或调制信号。例如,使用第一探针40,将已知的模拟随机数的信号或调制信号注入至IC 51的输入端子PI。由于明确已知如果将与输入至输入端子PI的信号的振幅V0相同振幅的噪声注入至输入端子PI,则IC 51产生误动作,因此使作为噪声而赋予的信号的振幅V1比V0小。由此,能够避免IC 51由于噪声而产生误动作。
在步骤S404中,将电场探针配置于IC 51的输入端子PI附近,通过电场探针,非接触地对由输入端子PI生成的电场E进行测定。
优选对电场探针的信号进行测定的测定器为示波器或频谱分析器等。也可以根据需要通过前置放大器等对信号进行放大,或通过衰减器使信号衰减。对测定对象与电场探针之间的距离进行调整而进行满足测定器的测定条件的测定。
在步骤S405中,在与配置有电场探针的部位相同的部位配置磁场探针,通过磁场探针,非接触地对由输入端子PI生成的磁场H进行测定。
也可以使用电场探针的天线系数、磁场探针的天线系数将所测定的电场和磁场校正为探针位置处的电场和磁场。特别地,关于电场,由于在附近区域(具体而言属于菲涅尔区域、或极附近区域,小于或等于大致1~3个波长左右的区域)使用,因此在与测定对象之间的距离与各探针的校正值不同的情况下,优选预先针对微带线路等已知的测定对象对天线系数进行计算。判定装置70也可以根据所测定的电场E求出电压V,根据所测定的磁场H求出电流I。
在步骤S406中,判定装置70根据电场E和磁场H对阻抗Z(=E/H)进行计算。能够将阻抗Z视为IC的输入端子PI的内部阻抗。判定装置70也可以根据基于电场E的电压V、基于磁场H的电流I对阻抗Z(=V/I)进行计算。
并且,也可以针对与上述IC 51的端子通过配线连接的其它IC也通过上述方法而求出阻抗Z,通过电路计算而求出所期望的IC的阻抗。也可以针对与IC 51的端子连接的电阻、电容器、线圈、二极管等无源电路部件,在无源电路部件的输入输出端,也通过上述方法而求出阻抗Z,通过电路计算对所期望的IC的阻抗进行推定。
在电路计算中,将上述IC或无源电路的阻抗设为未知数,根据上述测定结果而作为电压或电流的公式进行求解,如果测定条件大于或等于上述未知数,则作为最优决定方程式,能够对上述未知数进行计算。
上述方法是对于接收信号或输出信号的IC的端子有效的方法,但无法对未接收信号的端子及未输出信号的端子进行测定。在这样的情况下,使用从外部施加信号而对IC 51的内部的阻抗进行推定的方法。但是,如果为了对阻抗进行测定而从外部输入比IC 51的端子的电压大的电压,则IC 51自身产生误动作,因此无法对IC 51的内部的阻抗进行测定。另一方面,如果IC 51的输出信号大,则从外部施加的信号会被覆盖,因此无法准确地对阻抗进行测定。在本实施方式中,如在无线通信中使用那样使用调制信号,或者生成已知的模拟随机数(M系列信号等的接收机侧已知在信号发生器侧生成的信号的信号),也能够根据发送信号(即,信号发生部10的输出信号)和接收信号(即,由判定装置70检测出的电场E或磁场H)的相关关系对内部的阻抗进行推定。
此外,也可以以与在实施方式2中叙述的响应图的网格相匹配的方式针对各个具有带宽的频带求出各频率的阻抗,将其结果写入至响应图。
实施方式5
本实施方式涉及关注IC 51的温度变化,对误动作进行确认的方法。
在从外部将噪声施加于IC 51而产生误动作时,在IC 51的内部,半导体元件的电压超过阈值而产生误动作。例如,有时噪声混入至用于对开关电源的电压进行监视的反馈配线,输出电压相对于所设计的值产生变化或者噪声叠加于输出电压。其结果,设备停止或原本停止的设备被驱动。在设备停止的情况下,温度降低,在设备被驱动的情况下,由于发热等,IC 51必定产生温度变化。关于电源的反馈配线,在由于所施加的噪声的信号,检测出输出电压降低的情况下,使占空比增加,由此进行使输出电压增加的处理。在检测出输出电压的增加的情况下,通过使占空比减少,输出电压降低。在输出电压产生变化的情况下,输出能量也产生变化,因此耗电量产生变化。因此,通过对测定对象的温度进行观测,从而能够不使测定设备与测定对象接近,在完全不对测量系统造成影响的情况下对误动作进行观测。
图21是表示实施方式5的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
实施方式5的IC的噪声耐量检测装置具有温度检测器91。
温度检测器91对IC 51、或与IC 51连接的与IC 51不同的IC的温度变化进行检测。作为温度检测器91,能够使用红外线照相机或非接触温度计。由此,能够从远处实时地对温度进行测定。特别地,由于需要观察温度变化,因此优选在没有风、温度恒定的环境中,等待至测定对象热稳定为止开始测定。在这样的测定对象及测定环境中,使通过信号发生部10从外部施加的第一交流信号及第二交流信号的振幅及频率变化,通过上述红外线照相机或非接触温度计对温度进行观测。
判定装置70基于IC 51、或与IC 51连接的与IC 51不同的IC的温度变化,判定IC51是否产生误动作。温度变化根据IC 51而不同,但判定装置70例如在检测出大于或等于5度的IC的温度变化的情况下,判断为IC 51产生误动作即可。由于在IC 51即将破损之前具有IC 51的温度急剧地变高的倾向,在检测出IC 51的温度变化时,通过使信号发生部10将输出停止,也能够将IC 51的破损防范于未然。
实施方式5的变形例1
图22是表示实施方式5的变形例的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
实施方式5的变形例的IC的噪声耐量检测装置具有天线92以替代温度检测器91。
天线92对从IC 51辐射的电磁波进行检测。天线92配置于IC 51的远处。
判定装置70基于第一交流信号及第二交流信号的频带之外的频带中的天线92处的接收电压的变化,判定IC 51是否产生误动作。
远处例如是1m左右的距离。或者,远处也可以设为相对于频率来说远离大于或等于1个波长的距离。例如,为了对100MHz的信号进行测定,可以将天线92设置于从IC 51远离3m左右的位置处。但是,通过这样隔开距离,从而S/N比减少,难以对由IC 51的变化导致的电磁波环境的变化进行观测。在这样的情况下,作为天线92,也可以使用抛物面天线或相控阵天线等具有高指向性的天线。另外,如果仅捕捉IC 51的状态的变化,则仅仅是相对变化即可,因此也可以将天线92配置于相对于频率来说小于或等于1个波长的距离。另外,也优选在收音机或电视、移动电话等的干扰噪声无法进入的屏蔽室或屏蔽罩、电磁波暗室内进行。
实施方式6
图23是表示实施方式6涉及的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
实施方式6的IC的噪声耐量检测装置的信号发生部10包含信号生成器11、同轴线缆20及平衡-不平衡变换器30。
信号生成器11与平衡-不平衡变换器30通过同轴线缆20进行连接。
信号生成器11生成电磁噪声即试验信号。信号生成器11例如是信号发生器或函数发生器等。
平衡-不平衡变换器30根据由信号生成器11生成的试验信号,生成振幅相等且相位相差180度的第一交流信号及第二交流信号。
平衡-不平衡变换器30将由信号生成器11生成的试验信号分离为差分信号(也称为差模或常模)、或同相信号(也称为共模)。在本实施方式中使用的平衡-不平衡变换器30是也称为180度混合耦合器的耦合器。通过平衡-不平衡变换器30,能够从由信号生成器11生成的1个试验信号,形成振幅相等且相位相差180度的两个交流信号。输入至平衡-不平衡变换器30的电力被分为两半而从两个端口输出。因此,如果考虑到插入损耗,则电力各自小于或等于1/2。平衡-不平衡变换器30由模拟电路构成,因此虽然也依赖于频率及平衡-不平衡变换器30的内部的电路,但相对于差分信号生成-30dB左右的同相信号。
在对偶极天线进行制作时通常会使用平衡-不平衡变换器30。偶极天线也用作发送天线,因此在本实施方式中存在很多能够输入信号施加所要求的大的电流、大的电压、或大的功率的偶极天线。并且,也可以是信号生成器11具有带通滤波器等,能够仅输出特定的频带。
平衡-不平衡变换器30具有1个输入端口、两个输出端口P1、P2。平衡-不平衡变换器30的输出端口P1经由第一同轴线缆21与第一探针40连接。平衡-不平衡变换器30的输出端口P2经由第二同轴线缆22与第二探针41连接。由此,能够将从信号生成器11输出的信号作为在第一探针40和第二探针41之间产生的差分信号而输出。
通过信号发生部10、第一探针40及第二探针41构成将差分信号注入至印刷基板50之上的IC 51的差分信号注入单元。为了制作差分信号,需要使从平衡-不平衡变换器30至第一探针40为止的电长度、从平衡-不平衡变换器30至第二探针41为止的电长度相等。通过在第一探针40和第二探针41之间产生电位差,从而能够使噪声电流流过IC 51及印刷基板50。
平衡-不平衡变换器30用于生成差分信号,并且还具有对信号生成器11进行保护,不易对测定对象造成影响这样的效果。关于对信号生成器11进行保护这一点,根据测定对象,有时测定对象的噪声大,噪声有可能经由探针40、41叠加至信号生成器11。通过使用平衡-不平衡变换器30,仅两个探针40、41的差分(常)模式成分经由同轴线缆21、22混入至信号生成器11。通过设置于平衡-不平衡变换器30的末端电阻(通常使用的是50Ω电阻)、平衡-不平衡变换器30的内部的损耗、或向探针40、41的反射,同相成分(共模成分)被消耗,不会混入至信号生成器11。根据这样的理由,能够对信号生成器11进行保护。另一方面,不对测量系统造成影响也是相同的理由,如果印刷基板50的信号传输至信号生成器11,则形成与正常动作时不同的信号的传输路径。通过具有平衡-不平衡变换器30,从而能够难以形成上述这样的传输路径,因此能够减小对测量系统的影响。
<差分信号>
本实施方式中的差分信号与输入至第一探针40和第二探针41的两个交流信号的相位相差180度。例如,在观察某个时刻的某个频率的电压时施加于第一探针40的电压为+1V,施加于第二探针41的电压为-1V。也可以更优选是从第一探针40输出的电磁场和从第二探针41输出的电磁场为相同振幅,并且为相反相位。在这样的情况下,能够从第一探针40向第二探针41形成电力线,因此产生电位差。其结果,在第一探针40和第二探针41之间流动电流。另外,在第一探针40和第二探针41之间存在配线或IC等导体的情况下,经由导体产生电力线,由此能够将第一探针40与第二探针41之间的电位差传递到导体。
在本实施方式中,通过差分信号能够在第一探针40和第二探针41之间形成最大电位差,因此特别优选。
由于第一同轴线缆21的长度和第二同轴线缆22的长度不同等原因,在从信号发生部10至第一探针40为止的电长度与从信号发生部10至第二探针41为止的电长度不相等的情况下,第一交流信号的相位与第二交流信号的相位之差不是180度。在这样的情况下,产生共模信号。
在使用不同种类的第一同轴线缆21和第二同轴线缆22,对大于或等于1GHz的频率进行测定的情况下,需要使第一同轴线缆21的电长度与第二同轴线缆22的电长度相等。优选电长度的测定是使用网络分析仪对S11(反射特性)进行测定、或通过具有TDR(TimeDomain Reflectometry)功能的示波器等对时域反射率进行测定,掌握电长度,对所产生的共模进行预测而进行测定。
<同相信号>
同相信号是以往在使用1个探针注入至IC时使用的信号。例如,在使用了图4那样的同轴探针的情况下,从同轴的芯线44输出的信号被施加于IC。所施加的信号经由寄生电容(也称为杂散电容)返回至同轴的外导体49。并且,在测定对象或信号发生部10使用相同电源系统的情况下,经由电源线传输信号。并且,存在由其它寄生电容构成的信号的传输路径。其中,寄生电容存在容易受到探针及测定器的配置等的影响,测定再现性低这样的问题。在经由电源线的情况下,测定环境由于系统电源的绕引而变化,因此容易受到测定环境及与电源线连接的其它设备的影响,难以得到测定再现性。
在本实施方式中,如果没有特别理由则优选仅产生差分信号,不产生同相信号,由此能够进行不依赖于测定环境及测量系统的配置的测定。
此外,也可以在一个配线使用衰减器、放大器或相位器,使振幅或相位产生变化。并且,在3相交流那样的情况下,通过将相位相差120度的第一交流信号及第二交流信号各自施加于第一探针40和第二探针41,从而能够对针对噪声的误动作耐性进行测定。
<控制装置>
IC的噪声耐量检测装置也可以具有用于对第一探针40及第二探针41的扫描进行控制的可动部及控制部。
由此,能够使测定对象与第一探针40及第二探针41之间的距离始终保持恒定。通过将距离保持恒定,从而能够使可以从第一探针40及第二探针41混入至作为测定对象的IC51的噪声不产生变化。
可动部使第一探针40及第二探针41向印刷基板50的X(横)、Y(纵)、Z(高度)及θ(指向性)方向移动。控制部对可动部的XYZθ方向的扫描进行控制。通过可动部及控制部,构成使印刷基板50之上的IC 51的进行测定的端子的位置移动的扫描单元。扫描单元也可以是能够由伺服电动机等控制的机器人。该控制部也可以进一步对由信号生成器11输出的交流信号的频率进行控制,进行误动作的确认处理。控制部也可以针对产生误动作而未进行自动恢复的设备,使设备重启。
实施方式6的变形例1
图24是表示实施方式6的变形例1的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。该IC的噪声耐量检测装置的信号发生部10具有配置于信号生成器11与平衡-不平衡变换器30之间的放大器31。放大器31与平衡-不平衡变换器30通过同轴线缆23进行连接。
放大器31将由信号生成器11生成的试验信号放大。
在注入至IC 51的作为电磁噪声的试验信号的电平弱,即使使信号生成器11的输出电压及频率产生变化,IC 51也不产生误动作的情况下,优选使用放大器31。
在放大器31的增益固定的情况下,也可以在信号生成器11与放大器31之间配置衰减器。放大器31的输出功率具有上限,在上限附近输出有可能畸变。因此,优选另外通过示波器、频谱分析器、或VNA(Vector Network Analyzer)等测定器对放大器31的输出波形进行测定。在放大器31的输出电压大的情况下,或放大器31的输出电流大的情况下,作为放大器31与平衡-不平衡变换器30之间的同轴线缆23,也可以使用大电压用的同轴线缆等。
实施方式6的变形例2
图25是表示实施方式6的变形例2的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。该IC的噪声耐量检测装置的信号发生部10具有第一放大器31、第二放大器32、同轴线缆24、同轴线缆25。
第一放大器31配置于平衡-不平衡变换器30与第一同轴线缆21的一端之间。第一放大器31将从平衡-不平衡变换器30输出的第一交流信号放大。第二放大器32配置于平衡-不平衡变换器30与第二同轴线缆22的一端之间。第二放大器32将从平衡-不平衡变换器30输出的第二交流信号放大。
平衡-不平衡变换器30与第一放大器31通过同轴线缆24进行连接。平衡-不平衡变换器30与第二放大器32通过同轴线缆25进行连接。
第一放大器31及第二放大器32通过平衡-不平衡变换器30将功率成为一半的信号放大,因此第一放大器31及第二放大器32的输出功率的允许值、平衡-不平衡变换器30的耐压及电流允许量并不严格。但是,由于需要对第一放大器31的输出信号的相位与第二放大器32的输出信号的相位之差进行调整,因此需要第一放大器31及第二放大器32的校准。
实施方式6的变形例3
图26是表示实施方式6的变形例3的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。该IC的噪声耐量检测装置的信号发生部10具有配置于放大器31与平衡-不平衡变换器30之间的方向性耦合器34。方向性耦合器34与平衡-不平衡变换器30通过同轴线缆26进行连接。
通过使用方向性耦合器34,能够对噪声流入放大器31及信号生成器11进行抑制。通过设置方向性耦合器34,对于测定对象即印刷基板50、及印刷基板50之上的IC 51而言,测定器侧示出高阻抗。其结果,能够在不对测量系统造成影响的情况下进行IC的噪声耐量的测定。通过设置方向性耦合器34,在强信号被注入至放大器31的情况下,还能够防止放大器31的输出的畸变及放大器31的破损。除了在放大器31与平衡-不平衡变换器30之间配置方向性耦合34之外,在平衡-不平衡变换器30与第一探针40之间、及平衡-不平衡变换器30与第二探针41之间配置方向性耦合器34也能够得到相同的效果。
在传输线路上传输的信号的反射波大的情况下,即负载的VSWR高的情况下,或者返回损耗小的情况下,对行进波与反射波的合成波进行测定。在这样的情况下,通过使用方向性耦合器34,从而能够取出仅与行进波电力对应的信号,或者分别取出与行进波电力和反射波电力各自对应的信号。因此,在存在反射波的状态下也能够可靠地进行电力的测定。
实施方式7
图27是表示实施方式7的IC的噪声耐量检测装置的一部分的图。
实施方式7的IC的噪声耐量检测装置与上述实施方式的IC的噪声耐量检测装置的区别在于,第一探针40为接触型的探针。
第二探针41与实施方式1同样地,与IC 51非接触地配置。
第一探针40为同轴探针。第一探针40的同轴的芯线44配置为与IC 51的接地端子53接触。
在现有技术中,将探针的外导体或基准电位连接于IC 51的接地端子,因此存在经由阻抗低的接地传输信号这样的问题。
在本实施方式中,第一探针40的同轴的芯线44与接地端子53接触,因此接地端子53与阻抗低的外导体绝缘。其结果,能够防止经由阻抗低的接地传输信号。另外,由于平衡-不平衡变换器30及信号生成器11的内部电阻,信号难以经由芯线44流动。因此,即使使第一探针的同轴的芯线44与IC 51的接地端子接触也能够减小对测定对象的动作的影响。
通过使第一探针40与接地端子53接触,与将第一探针40相对于IC 51非接触地配置时相比,能够高效地将噪声注入至IC 51。另外,能够将噪声注入至反馈配线等,该反馈配线以将传输差分信号的两个配线中的一个与IC 51的接地端子连接,使传输差分信号的两个配线中的另一个不与IC 51连接的方式构成。
图28是表示将噪声施加于印刷基板50的情况下的测定结果的图。印刷基板50为FR-4(Flame Retardant Type 4)基板。印刷基板50的特性阻抗为50Ω,电介质为0.8mm。
现有技术的结果示出相对于微带线路非接触地在60μm的距离处配置了同轴探针的芯线的情况下的同轴探针与微带线路的耦合量。实施方式7的结果示出将接触型探针连接于微带线路的GND面,并且相对于微带线路非接触地在60μm的距离处配置了同轴探针的芯线的情况下的相对于差分信号输入的微带线路的耦合量。如图27所示,在100kHz~3MHz中,在实施方式7中,增加了10dB~40dB左右的噪声注入量。在3MHz~200MHz中,在实施方式7中,增加了约5dB~10dB左右的噪声注入量。
图29是表示使用了非接触的同轴探针(电场探针)的情况下的测定结果、使用了磁场探针的情况下的测定结果的图。磁场探针的直径为10mm。在磁场探针的磁通在微带线路最为得到激励的朝向确定出磁场探针的朝向。如图28所示,至10MHz为止,在使用了磁场探针的情况下,差分信号与微带线路的耦合量约为-60dB。在使用了磁场探针的情况下,与使用了同轴探针的情况相比能够增大10dB左右的耦合量。
图30是表示对电源IC 51施加了噪声的情况下的IC 51的正常输出(1.35V)和异常输出的测定结果的图。电源IC 51的驱动频率为650kHz。通过实施方式7所涉及的方法,以650kHz将10V的信号注入至电源IC 51的使能信号。如图30所示的波形那样,在异常时,IC51的输出变化为2.25V或0.6V。
图31是表示将10V的信号注入至电源IC的反馈端子时的结果的图。电源IC的驱动频率为650kHz。通过本实施方式所涉及的方法,以650Hz将10V的信号注入至电源IC的反馈端子。
如图31所示,也会产生与注入的信号不同的频率的信号。特别地,在10kHz~100kHz中增加了20dB左右的噪声。这样,在即将导致误动作之前的状态下,有时会产生意外的噪声。由于这样的噪声,供给电源的IC有可能产生误动作。通过使用本实施方式,从而能够减少这样的问题。
实施方式7的变形例
图32是表示实施方式7的变形例1的第一探针40的图。
与IC 51的接地端子接触的同轴探针即第一探针40具有安装于同轴的芯线44的前端处的电容器等匹配电路Ma。优选电容器为层叠陶瓷电容器。
通过匹配电路Ma,能够取得第一探针40与信号生成器11的阻抗匹配。在使用了仅在50Ω系列中使用的函数发生器等信号生成器11的情况下,也能够使得不产生反射波。
并且,在输出信号的振幅大的测定对象的情况下,测定对象的直流成分及低频成分难以混入至第一探针40,因此能够防止信号生成器11由于过电压而产生误动作或破损。
不仅存在将匹配电路Ma串联地配置在第一探针40的同轴的芯线44的前端与测定对象之间的方法,也可以使用在第一探针40的同轴的芯线44的前端与外导体49之间并联地配置匹配电路Ma的方法。
另外,就信号生成器11而言,优选与第一探针40侧的阻抗无关地,使用能够输出大于或等于1MHz的信号的双极电源,但是,双极电源的输出的频率的上限为几个50MHz左右,因此在比其高的频率中,能够使用上述函数发生器或功率放大器等。
实施方式8
图33是表示实施方式8的IC的噪声耐量检测装置的一部分的结构的图。
实施方式8的IC的噪声耐量检测装置与上述实施方式的IC的噪声耐量检测装置的区别在于,第一探针40及第二探针41为接触型的探针。
第一探针40及第二探针41各自为同轴探针。第一探针40的同轴的芯线44配置为与IC 51的第一端子接触。第二探针41的同轴的芯线45配置为与IC 51的第二端子接触。
在实施方式8中,由于信号发生部10的基准电位与成为测定对象的印刷基板50或IC 51的基准电位未直接连接,因此通过使第一探针40及第二探针41接触,从而能够降低测定对象的误动作。
实施方式8的噪声耐量检测装置在对差分信号进行测定的情况下特别会发挥出效果。即,通过使第一探针40的同轴的芯线44、第二探针41的同轴的芯线45与传输差分信号的配线接触,从而能够将差分信号注入至IC 51,对IC 51的误动作进行判定。差分信号具有难以受到接触型的探针的影响这样的特征。优选两个接触型探针(第一探针40及第二探针41)的形状相同,优选从信号发生部10至各接触探针为止的电长度相等。
图34是表示将噪声施加于差分配线的情况下的误动作条件的测定结果的图。所使用的差分配线是与以太网(注册商标)线缆连接的PHY芯片的差分配线。如图34所示,可知在特定的频带(20MHz~60MHz)中,即使施加电平小也会产生误动作。
此外,也可以替代第一探针40的同轴的芯线44与IC 51的第一端子接触地配置,而是设为与安装有IC 51的印刷基板50之上的配线接触地配置。也可以替代第二探针41的同轴的芯线45与IC 51的第二端子接触地配置,而是设为与安装有IC 51的印刷基板50之上的配线接触地配置。
实施方式8的变形例
与实施方式7的变形例同样地,第一探针40具有安装于同轴的芯线44的前端处的电容器等匹配电路Ma。第二探针41也可以具有安装于同轴的芯线44的前端处的电容器等匹配电路Ma。
实施方式9
图35是表示实施方式9的IC的噪声耐量检测装置的一部分的结构的图。
实施方式9的IC的噪声耐量检测装置与上述实施方式的IC的噪声耐量检测装置的区别在于如下方面。
在实施方式9中,第一探针40及第二探针41各自为同轴探针。实施方式9的IC的噪声耐量检测装置具有将第一探针40的同轴的外导体和第二探针41的同轴的外导体连接的连接线缆80。
在第一同轴线缆21及第二同轴线缆22比第一交流信号及第二交流信号的波长长的情况下,由于第一同轴线缆21及第二同轴线缆22的前端的阻抗产生变化,在外导体产生驻波。其结果,有时由于频率而无法正确进行测定。这里,第一同轴线缆21及第二同轴线缆22比第一交流信号及第二交流信号的波长长是指长大于或等于约1/10波长。在第一交流信号及第二交流信号的频率为300MHz的情况下,波长为1m。由于由印刷基板50的电介质导致的波长缩短,波长为0.5m左右,因此1/10波长约为5cm。
在同轴线缆21、22比波长短的情况下,通过信号生成器11及平衡-不平衡变换器30,外导体为相同电位,因此在外导体不产生驻波。如果同轴线缆21、22比波长长大于或等于1/10波长,则驻波的影响变大。在这样的情况下,通过设置用于在第一探针40及第二探针41附近连接外导体的连接线缆80,从而能够降低同轴线缆21、22的影响。另外,由于根据频率的不同,连接线缆80本身的残留电感会产生影响,因此优选连接线缆80粗且短。并且,也可以不是如连接线缆80那样进行点连接,而是通过对外导体之间进行焊接,从而能够至更高的频率为止,在不产生驻波的情况下进行测定。
实施方式10
图36是表示实施方式10的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
IC的噪声耐量检测装置具有信号发生部10、第一探针40、第二探针41a、41b、判定装置70、第一同轴线缆21和第二同轴线缆22a、22b。
信号发生部10将不同相位的第一交流信号及第二交流信号输出作为噪声。第一交流信号及第二交流信号能够设为差分信号。
第一同轴线缆21传输第一交流信号。
第二同轴线缆22a、22b传输第二交流信号。
第一探针40与第一同轴线缆21连接。第一探针40与印刷基板50之上的IC 51接近地配置,将第一交流信号注入至IC 51。第一探针40也可以与印刷基板50之上的IC 51非接触地配置。
第二探针41a与第二同轴线缆22a连接。第二探针41a与印刷基板50之上的IC接近地配置,将第二交流信号注入至IC 51。第二探针41b与第二同轴线缆22b连接。第二探针41b与印刷基板50之上的IC接近地配置,将第二交流信号注入至IC 51。第二探针41a、41b也可以与印刷基板50之上的IC 51非接触地配置。
判定装置70基于第一交流信号及第二交流信号的注入后的IC 51的状态,判定IC51是否产生误动作。例如,判定装置70也可以基于IC 51的输出信号,判定IC 51是否产生误动作。
信号发生部10包含信号生成器11、平衡-不平衡变换器30、放大器31和功率分配器33。此外,探针的特性阻抗不一定是50Ω,因此,功率分配器33如果是功率分配器、平衡-不平衡变换器等对高频信号或电力进行配置的分配器,则可以使用任意分配器。信号生成器11生成作为电磁噪声的试验信号。
平衡-不平衡变换器30根据由信号生成器11生成的试验信号,生成振幅相等且相位相差180度的第一交流信号及第二交流信号。平衡-不平衡变换器30的输出第一交流信号的端口与第一同轴线缆21连接。
放大器31将第二交流信号放大。
功率分配器33与放大器31的输出连接。功率分配器33对放大器31的输出进行分支。
功率分配器33的两个输出与第二同轴线缆22a及22b连接。
根据本实施方式,在IC的多个点同时注入噪声。例如,能够将噪声同时注入至运算放大器的信号和电源。
在信号线抗噪声强,电源线抗噪声弱的情况下,也可以仅靠在配置于信号线附近的第一探针40或第二探针41a、41b之前配置放大器。并且,第一探针40、第二探针41a、41b也可以是接触型探针。例如,在已知IC 51的内部的电路包含比较器的情况下,也可以采用在GND和传输差分信号的配线安装接触型探针,在电源安装非接触探针等方法。
第一探针40及第二探针41a、41b也可以是电流探针或罗氏线圈等。不需要使全部探针都接近IC 51或印刷基板50。也可以将噪声注入至与印刷基板50连接的连接器。例如,为了确保电流容量,有时IC 51具有相同电位的多个电源端子。在这样的情况下,也可以将第二探针41a与IC 51的1个电源端子接近地配置,将第二探针41b与IC 51的其它电源端子接近地配置,将第一探针40与IC 51的接地端子接近地配置。由此,能够将信号同时注入至多个电源端子,能够将噪声高效地注入至IC 51。
实施方式11
由于频率、振幅、IC的端子的组合等,测定参数多,因此需要缩短测定时间。测定时间的大部分为使探针进行扫描的时间。在上述实施方式中,由于使用噪声施加用的两个探针、1个信号检测用的探针,因此有时探针之间相互缠绕,无法进行自动测定。
在本实施方式中,通过在测定对象即IC附近预先配置施加噪声的探针、对输出信号进行检测的探针,机械或电气地切换进行施加的探针及进行检测的探针,从而解决上述问题。
图37是表示实施方式11的IC的噪声耐量检测装置的结构的图。
IC的噪声耐量检测装置具有信号发生部10、多个第一同轴线缆21、多个第二同轴线缆22、多个第三同轴线缆96、多个第一探针40、多个第二探针41、多个第三探针61、第一开关93、第二开关94和第三开关95。
信号发生部10将不同相位的第一交流信号及第二交流信号输出作为噪声。
第一同轴线缆21传输第一交流信号。
第二同轴线缆22传输第二交流信号。
第一探针40与所对应的第一同轴线缆21连接。第一探针40与印刷基板50之上的IC51接近地配置,将第一交流信号注入至IC 51。
第二探针41与所对应的第二同轴线缆22连接。第二探针41与印刷基板50之上的IC51接近地配置,将第二交流信号注入至IC 51。
第三探针61与印刷基板50之上的IC 51接近地配置,对IC 51的输出信号进行测量。
第三同轴线缆96与所对应的第三探针61连接,对IC 51的输出信号进行传输。
判定装置70在注入第一交流信号及第二交流信号后,基于从第三探针61输入的IC51的输出信号,判定IC 51是否产生误动作。
第一开关93设置于多个第一同轴线缆21和信号发生部10之间。第一开关93对与信号发生部10连接的1个第一同轴线缆21进行切换。
第二开关94设置于多个第二同轴线缆22和信号发生部10之间。第二开关94对与信号发生部10连接的1个第二同轴线缆22进行切换。
第三开关95设置于多个第三同轴线缆96和判定装置70之间。第三开关95对与判定装置70连接的1个第三同轴线缆96进行切换。
第一探针40、第二探针41及第三探针61可以是非接触型探针,也可以是接触型探针。第一探针40、第二探针41及第三探针61可以是相同种类,也可以是不同的种类。
在本实施方式中,通过利用电信号对开关进行切换,从而能够对所使用的探针进行切换,因此能够以短时间实施IC 51的噪声耐量的检测。能够降低由于探针的扫描使探针与同轴线缆相互缠绕而导致机械臂停止或产生故障的可能性、及探针与测定对象短路的可能性。特别地,在同轴探针的情况下电场集中于前端部,因此多个同轴探针间的干涉小,即使与IC的端子相匹配地紧密地配置多个同轴探针也能够进行高精度的测定。另一方面,在环路探针的情况下,由于在与探针的环路面正交的朝向上产生磁场,因此如果在附近存在其它环路探针,则在多个探针之间产生干涉,难以掌握误动作特性。在这样的情况下,通过隔开多个探针之间的距离,或以各个环路探针的环路面正交的方式配置多个探针,从而能够降低干涉。因此,在对微小的IC进行测定时,由于上述理由,因此优选同轴探针。但是,在寻找容易产生误动作的端子等,测定对象的特性未知的情况下,优选使用能够掌握大致位置的磁场探针。
为了减少探针间的干涉,优选使各探针前端与测定对象之间的距离比探针前端之间的距离短。由此,在探针与测定对象之间容易产生寄生电容及互感。其结果,与信号经由其它探针返回到信号发生部10或判定装置70的量相比,能够增加注入至测定对象的量。
关于阻抗测定,也通过使用了相同信号切换机的装置进行测定。另外,关于电场探针和磁场探针的切换,利用由半导体元件构成的外部开关,使探针的前端开路或短路,由此能够在不更换探针的情况下进行测定。但是,在使用外部开关的情况下,需要配置为其信号不会对设备造成影响。
关于考虑了探针的指向性的配置,与上述实施方式同样地,优选以探针与测定对象的耦合量最大的朝向配置。
实施方式12
在实施方式4中,为了进行IC 51的内部阻抗测定法,需要将电场探针和磁场探针配置于测定对象的相同位置。但是,如果使电场探针及磁场探针物理地移动,则需要花费移动所需要的时间。另外,由于电场探针的前端部的大小与磁场探针的前端部的大小并非必然相同,因此并非必然能够将这些探针配置于相同位置。
图38是表示实施方式12中的电磁场探针的图。
该电磁场探针用于对IC 51的端子的电场及磁场进行测定。该电磁场探针是具有外导体49和芯线44的同轴探针。
芯线45的前端部与外导体49经由二极管D46进行连接。
在同轴探针的芯线44的前端部与外导体49之间设置对是否施加来自电池等直流电源的直流电压进行切换的开关或双工器等切换器SW。在切换器SW接通时,由于二极管D46的电阻值变小,因此图38的电磁场探针作为磁场探针起作用。在切换器SW断开时,由于二极管D46的电阻值变大,因此图38的电磁场探针作为电场探针起作用。
由于能够仅通过外部的信号电气地切换使电磁场探针作为电场探针进行动作或作为磁场探针进行动作,因此能够如上所述解决移动时间、及探针的尺寸的问题。在阻抗测定时,最优选在相同位置处在相同时刻对电场和磁场进行测定。但是,这在物理上是不可能的。但是,例如在信号的速度为1MHz的情况下,如果使用上述开关或二极管以100MHz进行接通/断开的切换,则能够在测定对象的电气特性产生变化前对电场和磁场进行测定。但是,在1次试用的情况下,测定定时有时会与测定对象的接通/断开切换的定时(timing)重叠,因此通过进行多次测定,求出统计的或仅出现相同特性的情况下的平均,能够等效地在相同位置在相同时刻对电场和磁场进行测定。
该电磁场探针不仅对噪声进行检测,也能够如实施方式1那样用作施加噪声的探针。此时,优选将偏置器(bias tee)等双工器用作将高频信号叠加于直流信号的装置。另外,为了除去直流成分以输入至测定器,使用DC截止器等无源电路即可。
实施方式12的变形例
图39是表示实施方式12的变形例中的电磁场探针的图。
该变形例的电磁场探针具有舌簧接点开关48、对舌簧接点开关48进行控制的磁铁MG以替代二极管D46。
例如,将磁铁MG设为永磁铁。通过相对于舌簧接点开关48使永磁铁接近或者远离,从而能够对舌簧接点开关48的开闭进行切换。
或者,将磁铁MG设为电磁铁。通过在舌簧接点开关48近傍配置电磁铁,使电流流过电磁铁,从而能够对舌簧接点开关48的开闭进行切换。在上面,将电磁场探针设为用于电场及磁场检测的检测用探针进行了说明,但也可以如实施方式1所示用作用于对测定对象施加噪声的探针。
实施方式13
本实施方式涉及向实际的电子设备的运用方法。上述实施方式涉及通常的IC的评价方法,但在能够设想具体的噪声源的情况下,能够有效地运用本实施方式的方法。下面对具体例进行叙述。
作为对实际的使用环境进行了模拟的试验,存在在EMC(ElectromagneticCompatibility)领域中使用的静电试验(ESD试验)、快速瞬态突发(EFT/B)试验、或雷涌试验等。成为这些噪声源的试验器的输出波形能够通过示波器等进行测定,因此能够掌握噪声源的频率特性。从噪声源向所期望的IC的传输经由传导、或空间、或这两者的传输路径。
在噪声源已知的情况下,根据在实施方式1~12中叙述的方法,由于IC的噪声耐量的频率特性是已知的,因此如果能够对从噪声源至IC为止的传输路径进行预测,则能够掌握施加于IC的噪声的频率特性。
如果使用Ansys公司的HFSS、CST公司的CSTStudo等电磁场模拟器,则能够对从噪声源至所期望的IC的端子为止的传输特性,具体而言S参数进行计算。
并且,如在实施方式3中叙述的那样,通过掌握IC的各端子的内部阻抗,从而能够掌握更准确的传输特性。而且,通过将成为输入信号的噪声源的频率特性与传输路径的频率特性组合,从而能够对施加于IC的电压及功率进行推定。
具体而言,利用S参数的流图(或信号流图)将通过电磁场模拟器或实测计算出的S参数结合,由此能够对从产生噪声的信号发生装置向发生误动作的IC的端子的传输特性进行推定。已知该方法在无线装置等的设计中是作为层次(level)图将各个部件的放大及衰减特性组合的方法。本方法对无线设计中的层次图进行了扩展。特别地,各部件(例如,将从噪声施加装置至探针为止汇总为一个部件,或被施加噪声的印刷基板等)的特性具有频率的振幅特性及相位特性,并且不放大而仅由衰减特性构成,因此在本实施方式中,将该方法称为噪声的层次图。在噪声的层次图中,与无线装置设计不同,需要将各个频率的传输延迟时间、部件的结合部处的反射和透过特性考虑在内,因此包含相位特性地进行结合是重要的。通过将该噪声的层次图与信号发生器的信号电平的频率特性结合,从而能够推定向产生误动作的IC的端子施加的噪声等级的频率特性。并且,通过对施加于该IC的端子的噪声等级的频率特性、在上述实施方式中示出的噪声的误动作频率特性进行比较,从而能够对有无误动作进行判定。
通过将施加于上述IC的电压及功率与使用在实施方式1~12中记载的IC的噪声耐量评价装置进行评价得到的结果进行比较,从而能够在不试行IC的误动作的情况下,在前期导入(front loading)设计中准确地对EMS即噪声耐量进行预测。
具体而言,作为需要EMS设计的例子,通过在具有触摸面板、按钮的电梯的操作面板、FA设备的操作装置、智能电话那样的具有触摸面板的电子设备等会被人触碰的电子设备中使用在本实施方式中叙述的方法,可以实现能够防止误动作、破损的设计。
在发电厂或工厂等,在扰乱电磁噪声环境的设备流入周围及接近的线缆的场所中,通过磁耦合会发生以下情况等,即,电磁噪声混入至本实施方式中叙述的通信用线缆,经由系统电源混入至电源电缆。在这样的情况下,如果按照本实施方式中叙述的方法,在设计阶段能够进行将提供给IC的噪声的影响抑制为最小限度的设计。通过根据需要配置电磁屏蔽、变阻器、避雷器、或对地间电容器等,也能够设置释放噪声的路径。在发电厂或工厂等中,瞬停及误动作可能是致命的,因此按照本方法的设计方法具有很高的效果。
另外,在独立地进行动作的宇宙产业、防卫产业、汽车产业(特别是自动辅助或自动驾驶)中,由于干扰等使设备产生误动作或破损。由于人的判断无法瞬时生效,有可能导致致命的结果。通过应用本方法,能够对抗干扰等强的电子设备进行制作,因此能够难以引起上述那样的问题。
除此之外,例如在空调机那样的民用设备中,也存在由感应雷导致的设备的破损应该减少这一课题。由感应雷导致的设备的破损大多例如是附近的送电线感应出了雷而引起的。因此,产生经由电源线混入由感应雷引起的噪声的路径。理想情况是在使噪声混入至设备前,利用对地间电容器等使电流流向接地。但是,由于雷也是交流信号,因此会受到残留电感的影响,因此无法全部流向接地。因此,一部分混入至设备的内部。在本方法中,能够在试制前对这样的路径进行预测。
通过本方法对噪声耐量进行评价,提高半导体元件本身对干扰噪声的耐量是有益的方法。特别地,通过将响应图等记载于规格表等,与印刷基板设计者共享,从而能够进行故障少的开发。
另外,印刷基板设计者接收通过本方法进行评价得出的结果,能够不选定容易受到噪声影响的IC。并且,对于电路图的IC的各端子,追加对干扰噪声的影响度是优选的设计方法。特别地,将噪声耐性低而必须留意噪声的频带记载下来,记载出要注意噪声滤波器部件的追加及配线的绕引,由此能够将在设计后可能发生的EMS故障限制为最小限度。
实施方式14
示出使用实施方式3所示的非接触式的电场和磁场的测定结果,对阻抗进行推定的具体的计算方法,使用该方法对实测结果进行计算得到的结果。为了示出评价结果而在已知阻抗的条件下进行了测定。具体而言,将信号发生器(具体而言,矢量网络分析仪)连接于使用了电介质厚度0.8mm的FR-4基板的特性阻抗50Ω的微带线路的一端。在末端开路的情况和短路的情况下,对电场及磁场进行了测定。具体而言,在矢量网络分析仪的其它端口对电场及磁场进行了测定。
关于阻抗的推定,想到单纯获得电场与磁场之比的方法。但是,已知在该方法中推定精度低。因此,在本实施方式中,通过使用已知的阻抗Z0计算出的校正系数,对电场与磁场之比进行校正。具体而言,将电场探针的接收电压的频率特性设为V1(f),将磁场探针的接收电压的频率特性设为V2(f),下式成立。
V1(f)=α1(f)×E(f)…(2)
V2(f)=α2(f)×E(f)…(3)
希望推定的阻抗Z(f)由下式表示。α1(f)、α2(f)、β(f)是依赖于频率的复数系数。α1(f)及α2(f)是已知的复数系数。β(f)是未知的复数校正系数。
[数学式1]
能够通过已知的阻抗要素Z0[Ω]对未知的复数校正系数β(f)进行计算。具体而言,通过下式对β(f)进行计算。为了求出复数校正系数β(f),在对电场E(f)和磁场H(f)进行测定时,优选使电场探针与测定对象的位置关系、及磁场探针与测定对象的位置关系恒定。
[数学式2]
图40是表示实施方式14中的内部阻抗Z(f)的推定结果的图。
在图40中示出,使用利用已知的阻抗Z0=50Ω的输入端子计算出的复数校正系数β(f),对内部阻抗Z(f)进行计算得到的结果。在100kHz~100MHz中,短路条件下的内部阻抗Z(f)为1Ω左右,开路条件下的内部阻抗Z(f)为1kΩ左右。
图41是表示实施方式14涉及的执行基于校正复数系数β(f)的校正的情况下和未执行校正的情况下的相对于50Ω末端的内部阻抗Z(f)的推定值的频率特性的图。
在执行了校正的情况下,内部阻抗Z(f)为恒定值(50Ω)。在未执行校正的情况下,即,仅通过电场与磁场之比对内部阻抗Z(f)进行计算的情况下,内部阻抗Z(f)不是恒定值(50Ω)。此次,作为已知的阻抗Z0使用了50Ω,但通过使用被认为与作为测定对象的输入端子的阻抗Z(f)接近的已知的阻抗Z0,能够使作为测定对象的输入端子的内部阻抗Z(f)的推定精度提高。
通过本实施方式所涉及的校正,存在能够使用相位成分这样的优点。频带中的相位成分在时域中表示时间差,因此通过包含相位成分能够对未使用校正的现有技术无法实现的阻抗的随时间的变化进行测定。由此,在作为IC的一种的功率半导体接通时和断开时,能够非接触地对其转变状态下的内部阻抗进行推定。其结果,在设计初始阶段的电路模拟中,能够进行高精度的设计。
图42是表示实施方式14中的内部阻抗的测定方法的流程的流程图。
在步骤S501中,在动作状态下的IC 51的已知的阻抗Z0的输入端子PI(0)近傍配置电场探针,通过电场探针非接触地对由已知的阻抗Z0的输入端子PI生成的电场E(f)进行测定。
在步骤S502中,在与配置有电场探针的部位相同的部位配置磁场探针,通过磁场探针非接触地对由已知的阻抗Z0的输入端子PI(0)生成的磁场H(f)进行测定。
在步骤S503中,判定装置70根据在步骤S501中测定出的电场E(f),按照式(2)对电压V1(f)进行计算。判定装置70根据在步骤S502中测定出的磁场H(f),按照式(3)对电压V2(f)进行计算。判定装置70使用计算出的V1(f)及V2(f)、已知的阻抗Z0,按照式(5)对复数校正系数β(f)进行计算。
在步骤S504中,将电场探针配置于动作状态下的IC 51的作为测定对象的输入端子PI附近,通过电场探针非接触地对由作为测定对象的输入端子PI生成的电场E(f)进行测定。
在步骤S505中,在与配置有电场探针的部位相同的部位配置磁场探针,通过磁场探针非接触地对由作为测定对象的输入端子PI生成的磁场H(f)进行测定。
在步骤S503中,判定装置70根据在步骤S504中测定出的电场E(f),按照式(2)对电压V1(f)进行计算。判定装置70根据在步骤S505中测定出的磁场H(f),按照式(3)对电压V2(f)进行计算。判定装置70使用计算出的V1(f)及V2(f)、在步骤S503中测定出的复数校正系数β(f),按照式(4)对作为测定对象的输入端子PI的内部阻抗进行计算。
应当认为此次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述说明的内容而是由权利要求书表示,旨在包含在与权利要求的范围均等的含义及范围内的所有变更。
标号的说明
10信号发生部,11信号生成器,20、21、22、22a、22b、23、24、25、26、96同轴线缆,30平衡-不平衡变换器,31、32放大器,33功率分配器,34方向性耦合器,40、41、41a、41b、61探针,44、45芯线,48舌簧接点开关,49外导体,50印刷基板,51IC,53接地端子,54第一噪声施加部,55第二噪声施加部,60测量用线缆,70判定装置,71测量部,72运算部,73显示部,80连接线缆,91温度检测器,92天线,93第一开关,94第二开关,95第三开关,C42、C43电容器,D46二极管,Ma匹配电路,P1、P2输出端口,SW切换器。

Claims (29)

1.一种IC的噪声耐量检测装置,其具有:
信号发生部,其将不同相位的第一交流信号及第二交流信号输出作为噪声;
第一同轴线缆,其用于传输所述第一交流信号;
第二同轴线缆,其用于传输所述第二交流信号;
第一探针,其在所述第一同轴线缆处,连接于与所述信号发生部相反侧的端部,与印刷基板之上的IC接近地配置;
第二探针,其在所述第二同轴线缆处,连接于与所述信号发生部相反侧的端部,与所述IC接近地配置;以及
判定装置,其基于施加了所述第一交流信号及所述第二交流信号后的所述IC或安装有所述IC的装置的动作状态,判定所述IC是否产生误动作。
2.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述第一交流信号及所述第二交流信号的相位差为180度。
3.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述第一交流信号及所述第二交流信号的相位差为120度。
4.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述判定装置基于所述IC或与所述IC连接的与所述IC不同的IC的输出信号,判定所述IC是否产生误动作。
5.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
还具有对所述IC的温度进行检测的温度检测器,
所述判定装置基于所述IC或与所述IC连接的与所述IC不同的IC的温度变化,判定所述IC是否产生误动作。
6.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
还具有对从所述IC辐射的电磁波进行检测的天线,
所述判定装置基于所述第一交流信号及所述第二交流信号的频带之外的频带中的所述天线处的接收电压的变化,判定所述IC是否产生误动作。
7.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述信号发生部包含:
信号生成器,其生成试验信号;以及
信号分配器,其根据所述试验信号生成振幅相等且相位相差180度的所述第一交流信号及所述第二交流信号。
8.根据权利要求7所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述信号发生部还包含放大器,
该放大器配置于所述信号生成器与所述信号分配器之间,将由所述信号生成器生成的所述试验信号放大。
9.根据权利要求8所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述信号发生部还包含方向性耦合器,该方向性耦合器配置于所述放大器与所述信号分配器之间,或配置于所述信号分配器与所述第一探针之间以及所述信号分配器与所述第二探针之间。
10.根据权利要求7所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述信号发生部还包含:
第一放大器,其配置于所述信号分配器与所述第一同轴线缆的一端之间,将从所述信号分配器输出的所述第一交流信号放大;以及
第二放大器,其配置于所述信号分配器与所述第二同轴线缆的一端之间,将从所述信号分配器输出的所述第二交流信号放大。
11.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
施加所述第一交流信号及所述第二交流信号的端子为所述IC的信号输入端子或信号输入输出端子,
对来自所述IC的输出信号进行观测的端子为所述IC的信号输出端子或信号输入输出端子。
12.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述第一探针及所述第二探针是与所述IC非接触地配置的。
13.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述第一探针为同轴探针,
所述同轴探针的同轴的芯线是与所述IC的接地端子接触地配置的,
所述第二探针是与所述IC非接触地配置的。
14.根据权利要求2所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述第一探针及所述第二探针各自为同轴探针,
所述第一探针的同轴的芯线是与所述IC的第一端子接触地配置的,
所述第二探针的同轴的芯线是与所述IC的第二端子接触地配置的。
15.根据权利要求13或14所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
还具有安装于所述同轴探针的前端的匹配电路。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述第一探针及所述第二探针各自为同轴探针,
还具有将所述第一探针的同轴的外导体和所述第二探针的同轴的外导体连接的线缆。
17.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
所述信号发生部包含:
信号生成器,其生成试验信号;
第一信号分配器,其根据所述试验信号输出振幅相等且相位相差180度的所述第一交流信号及所述第二交流信号;
放大器,其将所述第二交流信号放大;以及
第二信号分配器,其与所述放大器的输出连接,
该IC的噪声耐量检测装置具有:
两个所述第二同轴线缆,它们与所述第二信号分配器的输出连接;以及
两个所述第二探针,它们各自与所对应的所述第二同轴线缆连接。
18.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
还具有用于对所述IC的端子的电场及磁场进行测定的电磁场探针,
所述电磁场探针为具有外导体和芯线的同轴探针,
所述芯线的前端部与所述外导体经由二极管进行连接,
在所述芯线的前端部和所述外导体之间还具有对直流电压的施加的接通/断开进行控制的切换器。
19.根据权利要求1所述的IC的噪声耐量检测装置,其中,
还具有用于对所述IC的端子的电场及磁场进行测定的电磁场探针,
所述电磁场探针为具有外导体和芯线的同轴探针,
所述芯线的前端部与所述外导体经由舌簧接点开关进行连接,
还具有用于对所述舌簧接点开关进行控制的磁铁。
20.一种IC的噪声耐量检测装置,其具有:
信号发生部,其输出不同相位的第一交流信号及第二交流信号;
多个第一同轴线缆,它们各自用于传输所述第一交流信号;
多个第二同轴线缆,它们各自用于传输所述第二交流信号;
多个第一探针,它们各自与所对应的所述第一同轴线缆连接,与印刷基板之上的IC接近地配置,用于将所述第一交流信号施加于所述IC;
多个第二探针,它们各自与所对应的所述第二同轴线缆连接,与所述IC接近地配置,用于将所述第二交流信号施加于所述IC;
多个第三探针,它们各自与所述IC接近地配置,用于对所述IC的输出信号进行测量;
多个第三同轴线缆,它们与所对应的所述第三探针连接,用于传输所述IC的输出信号;
判定装置,其在施加所述第一交流信号及所述第二交流信号后,基于从所述第三探针输入的所述IC的输出信号,判定所述IC是否产生误动作;
第一开关,其设置于多个所述第一同轴线缆和所述信号发生部之间,用于对与所述信号发生部连接的1个所述第一同轴线缆进行切换;
第二开关,其设置于多个所述第二同轴线缆和所述信号发生部之间,对与所述信号发生部连接的1个所述第二同轴线缆进行切换;以及
第三开关,其设置于多个所述第三同轴线缆和所述判定装置之间,用于对与所述判定装置连接的1个所述第三同轴线缆进行切换。
21.一种IC的噪声耐量检测方法,其为IC的噪声耐量检测装置中的噪声耐量检测方法,该IC的噪声耐量检测装置具有:信号发生部,其构成为输出不同相位的第一交流信号及第二交流信号;第一同轴线缆,其用于传输所述第一交流信号;第二同轴线缆,其用于传输所述第二交流信号;第一探针,其与所述第一同轴线缆连接;第二探针,其与所述第二同轴线缆连接;以及判定装置,
该IC的噪声耐量检测方法具有下述步骤:
将所述第一探针及所述第二探针与所述IC接近地配置;
所述信号发生部输出所述第一交流信号及所述第二交流信号;以及
所述判定装置基于所述IC、或安装有所述IC的印刷基板、或与安装有所述IC的印刷基板连接的不同的印刷基板的状态,判定所述IC是否产生误动作。
22.根据权利要求21所述的IC的噪声耐量检测方法,其中,
所述信号发生部是能够对特定的频率进行选择而输出的装置,
所述输出的步骤包含所述信号发生部每单个带宽输出大于或等于10个周期的所述第一交流信号及所述第二交流信号的步骤。
23.根据权利要求21所述的IC的噪声耐量检测方法,其具有下述步骤:
使从所述信号发生部输出的所述第一交流信号及所述第二交流信号的频率及振幅变化;以及
对响应图进行创建,该响应图示出所述第一交流信号及所述第二交流信号的频率、及所述第一交流信号及所述第二交流信号的振幅的组合下的所述IC的输出信号。
24.根据权利要求23所述的IC的噪声耐量检测方法,其中,
还具有使施加所述第一交流信号及所述第二交流信号的所述IC的端子变化的步骤,
对所述响应图进行创建的步骤包含对示出如下信息的响应图进行创建的步骤,即,示出所述IC的端子或端子间、所述第一交流信号及所述第二交流信号的频率、及所述第一交流信号及所述第二交流信号的振幅的组合下的所述IC的输出信号。
25.根据权利要求23或24所述的IC的噪声耐量检测方法,其中,
由所述信号发生部输出的所述第一交流信号及所述第二交流信号具有至少大于或等于1kHz的带宽。
26.根据权利要求23所述的IC的噪声耐量检测方法,其包含下述步骤:
对第一IC的响应图进行创建;
对与所述第一IC连接的第二IC的响应图进行创建;
提取出所述第二IC的响应图内的成为误动作条件的频率及振幅的组合;以及
将所述第一IC的响应图内的输出信号中的包含所述提取出的频率及振幅的组合在内的输出信号的在所述第一IC的响应图内的频率及振幅的组合确定为所述第一IC的误动作条件。
27.一种IC的内部阻抗测定方法,其包含下述步骤:
使用电场探针测定出由动作状态下的IC中的具有周期性的输出信号生成的电场;
使用磁场探针测定出由所述输出信号生成的磁场;以及
基于所述测定出的电场和所述测定出的磁场,对所述IC的输出端子的内部阻抗进行计算。
28.一种IC的内部阻抗测定方法,其包含下述步骤:
测定向动作状态下的IC的作为测定对象的输入端子施加的电压;
将具有比所述电压的振幅小的振幅的已知的模拟随机数的信号、或调制信号注入至所述输入端子;
使用电场探针测定出所述输入端子所生成的电场;
使用磁场探针测定出所述输入端子所生成的磁场;以及
基于所述测定出的电场和所述测定出的磁场,对所述输入端子的内部阻抗进行计算。
29.一种IC的内部阻抗测定方法,其具有下述步骤:
使用电场探针对已知阻抗的输入端子所生成的电场进行测定;
使用磁场探针对所述已知阻抗的输入端子所生成的磁场进行测定;
使用所述已知阻抗、所述已知阻抗的输入端子所生成的所述电场及所述磁场,对复数校正系数的频率特性进行计算;
使用电场探针对作为测定对象的输入端子所生成的电场进行测定;
使用磁场探针对所述作为测定对象的输入端子所生成的磁场进行测定;以及
使用所述复数校正系数的频率特性、所述作为测定对象的输入端子所生成的所述电场及所述磁场,对所述作为测定对象的输入端子的内部阻抗进行计算。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023223414A1 (ja) * 2022-05-17 2023-11-23 日本電信電話株式会社 周波数帯域推定装置、周波数帯域推定方法、ems試験方法、及び、周波数帯域推定プログラム
CN116318381B (zh) * 2023-05-22 2023-07-21 电子科技大学 一种微波段时间光子晶体的时间维度拓扑边界态观测方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3220995B2 (ja) * 1991-02-27 2001-10-22 安藤電気株式会社 Ic回路の入力インピーダンス測定回路
JP2000314755A (ja) * 1999-04-28 2000-11-14 Ricoh Co Ltd 近傍電磁界検知プローブシステム
JP2003107116A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Hitachi Ltd 電磁波波源探査法および電磁波波源探査のためのプログラムならびに電磁波波源探査に用いる探査用アンテナ
AU2002351405A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-30 Mri Devices Corporation Method and apparatus for noise tomography
JP3613269B2 (ja) * 2002-08-28 2005-01-26 日本電気株式会社 ノイズイミュニティ評価装置及びノイズイミュニティ評価方法
JP2004150840A (ja) * 2002-10-29 2004-05-27 Hitachi Ltd 半導体集積回路の不良解析装置、システムおよび検出方法
JP2011041209A (ja) * 2009-08-18 2011-02-24 Panasonic Corp 半導体装置
JP2013137222A (ja) * 2011-12-28 2013-07-11 Tokyo Denshi Koeki Kk 静電気放電検出装置、静電気放電検出方法、変動電界耐性検査装置
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