JP2000321321A - 集積回路の電気定数測定方法、及び測定システム - Google Patents
集積回路の電気定数測定方法、及び測定システムInfo
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- JP2000321321A JP2000321321A JP11130954A JP13095499A JP2000321321A JP 2000321321 A JP2000321321 A JP 2000321321A JP 11130954 A JP11130954 A JP 11130954A JP 13095499 A JP13095499 A JP 13095499A JP 2000321321 A JP2000321321 A JP 2000321321A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】集積回路の電源用リードフレームからのＳ１１
特性を計測することで、集積回路とプリント配線基板で
構成される電磁気回路の電気定数を算出する。 【解決手段】電源用リードフレーム１００１に取り付け
られた特性評価用コネクタ１１００は、同軸ケーブル１
１０１を経て、ネットワークアナライザ１２００に接続
される。このネットワークアナライザ１２００からの周
波数・Ｓパラメータ情報から、電気定数算出回路１２０
５で電気定数を計算し、その結果を出力部１２０７で出
力する。
特性を計測することで、集積回路とプリント配線基板で
構成される電磁気回路の電気定数を算出する。 【解決手段】電源用リードフレーム１００１に取り付け
られた特性評価用コネクタ１１００は、同軸ケーブル１
１０１を経て、ネットワークアナライザ１２００に接続
される。このネットワークアナライザ１２００からの周
波数・Ｓパラメータ情報から、電気定数算出回路１２０
５で電気定数を計算し、その結果を出力部１２０７で出
力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＩＣやＬＳＩなどの
集積回路に係り、特に電磁放射ノイズを予測するための
電気定数を計測する技術に関する。
集積回路に係り、特に電磁放射ノイズを予測するための
電気定数を計測する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣやＬＳＩなどの集積回路が高速に動
作すると、その負荷変動（ｄｉ／ｄｔ）と、集積回路の
リードフレームやプリント配線基板上のインダクタンス
Ｌ成分によってノイズが発生する。このノイズは、イン
ダクタンスが大きいほどノイズが増加する。また、この
高速な負荷変動によって発生したノイズは、集積回路の
リードフレームのインダクタンス、半導体の負荷、信号
線路の負荷によって共振したり、プリント配線基板の電
源・グランドのプレーンで共振を起こし、同時スイッチ
ングノイズによる集積回路自身の誤動作や、放射ノイズ
によってテレビやラジオなどに影響を与える可能性があ
った。
作すると、その負荷変動（ｄｉ／ｄｔ）と、集積回路の
リードフレームやプリント配線基板上のインダクタンス
Ｌ成分によってノイズが発生する。このノイズは、イン
ダクタンスが大きいほどノイズが増加する。また、この
高速な負荷変動によって発生したノイズは、集積回路の
リードフレームのインダクタンス、半導体の負荷、信号
線路の負荷によって共振したり、プリント配線基板の電
源・グランドのプレーンで共振を起こし、同時スイッチ
ングノイズによる集積回路自身の誤動作や、放射ノイズ
によってテレビやラジオなどに影響を与える可能性があ
った。
【０００３】そこで、これらのノイズによる影響を調べ
る場合、集積回路、及びプリント配線基板によって出来
るインダクタンスやキャパシタンスなどの電気定数を求
め、発生するノイズ量を見積もる必要がある。このよう
な負荷変動によって発生するノイズ量を予測するには、
「SIMULTANEOUS SWITCHING NOISE OF CMOS DEVICE
S AND SYSTEMS」Ramesh Senthinathan, John L. Prin
ce著 KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS（１９９４年）ｐｐ
３３〜５１）記載のような方法で発生するノイズを見積
もる必要があった。
る場合、集積回路、及びプリント配線基板によって出来
るインダクタンスやキャパシタンスなどの電気定数を求
め、発生するノイズ量を見積もる必要がある。このよう
な負荷変動によって発生するノイズ量を予測するには、
「SIMULTANEOUS SWITCHING NOISE OF CMOS DEVICE
S AND SYSTEMS」Ramesh Senthinathan, John L. Prin
ce著 KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS（１９９４年）ｐｐ
３３〜５１）記載のような方法で発生するノイズを見積
もる必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ノイズを見積もるため
には、ノイズ電流の流れる経路を求め、集積回路のリー
ドフレームやプリント配線基板のインダクタンスなどの
各経路電気定数を求める必要がある。集積回路のリード
フレームやプリント配線基板などの場合、三次元的な構
造や隣接する導体などの影響を考慮し、正確なノイズ伝
達経路を調べて電気定数を求めなければならない場合が
多い。
には、ノイズ電流の流れる経路を求め、集積回路のリー
ドフレームやプリント配線基板のインダクタンスなどの
各経路電気定数を求める必要がある。集積回路のリード
フレームやプリント配線基板などの場合、三次元的な構
造や隣接する導体などの影響を考慮し、正確なノイズ伝
達経路を調べて電気定数を求めなければならない場合が
多い。
【０００５】しかしながら、これらの方法が確立されて
いないために、ノイズの放射量を正確にに積もれていな
かったり、膨大な数値計算などを行う必要があった。そ
のため、使用するＬＳＩやプリント基板ごとに共振周波
数や放射ノイズ量を求めたり、適切なバイパスコンデン
サの容量・位置・個数を求めたり、フィルタを選定する
ことは困難であった。
いないために、ノイズの放射量を正確にに積もれていな
かったり、膨大な数値計算などを行う必要があった。そ
のため、使用するＬＳＩやプリント基板ごとに共振周波
数や放射ノイズ量を求めたり、適切なバイパスコンデン
サの容量・位置・個数を求めたり、フィルタを選定する
ことは困難であった。
【０００６】そこで本発明の目的は、集積回路の電源用
リードフレームからのＳ１１特性を計測することで、集
積回路とプリント配線基板で構成される電磁気回路の実
効インダクタンスやＩＣ自身のキャパシタンスを算出を
するものである。また本発明の別な目的は、プリント配
線基板に実装したバイパスコンデンサの効果を評価する
ものである。
リードフレームからのＳ１１特性を計測することで、集
積回路とプリント配線基板で構成される電磁気回路の実
効インダクタンスやＩＣ自身のキャパシタンスを算出を
するものである。また本発明の別な目的は、プリント配
線基板に実装したバイパスコンデンサの効果を評価する
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、集積回路の電源用リードフレームもしくは、グラン
ド用リードフレームに微小振幅の交流電圧を印可出来、
かつその交流電圧の反射波形を受信できるコネクタを設
けたものである。
に、集積回路の電源用リードフレームもしくは、グラン
ド用リードフレームに微小振幅の交流電圧を印可出来、
かつその交流電圧の反射波形を受信できるコネクタを設
けたものである。
【０００８】また、上記問題を解決するために、前記集
積回路の出力信号部に値が既知であるコンデンサを取り
付け、その状態で電源もしくはグランド部に複数の周波
数の微小振幅の交流電圧をそれぞれ印可し、その入力と
出力の振幅比を計測し、周波数と振幅比の関係を求め、
極値を持つときの周波数を算出する手段を有し、そのピ
ーク時の周波数のうちコンデンサの負荷によって極値の
周波数が変化する物を抽出し、その周波数の変化から集
積回路、及びプリント基板の電気定数を算出するもので
ある。
積回路の出力信号部に値が既知であるコンデンサを取り
付け、その状態で電源もしくはグランド部に複数の周波
数の微小振幅の交流電圧をそれぞれ印可し、その入力と
出力の振幅比を計測し、周波数と振幅比の関係を求め、
極値を持つときの周波数を算出する手段を有し、そのピ
ーク時の周波数のうちコンデンサの負荷によって極値の
周波数が変化する物を抽出し、その周波数の変化から集
積回路、及びプリント基板の電気定数を算出するもので
ある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示した実施の形
態を説明する。
態を説明する。
【００１０】図１〜５を用いて、本発明の第一の実施例
を説明する。第一の実施例は、プリント配線基板及びＬ
ＳＩの放射ノイズ特性を評価する装置に本発明を適用し
たものである。
を説明する。第一の実施例は、プリント配線基板及びＬ
ＳＩの放射ノイズ特性を評価する装置に本発明を適用し
たものである。
【００１１】まず初めに図３を用いて、本実施例の基本
的な原理を説明する。図３は、ＩＣの内部回路をモデル
化した物である。図３において、ＩＣの電源ピンのリー
ドフレームのインダクタンス３００１、グランドピンの
リードフレームのインダクタンス３００２、信号ピンの
リードフレームのインダクタンス３０１１をＬとして、
出力信号につけた付加容量３０１２をＣＬ、ＩＣ自身が
持っている容量３００５をＣｉとしている。同回路は、
キルヒホッフの法則から数１をが成り立つ。そして、数
１より、この回路の自己共振周波数を求めると数２及び
数３の様になる。
的な原理を説明する。図３は、ＩＣの内部回路をモデル
化した物である。図３において、ＩＣの電源ピンのリー
ドフレームのインダクタンス３００１、グランドピンの
リードフレームのインダクタンス３００２、信号ピンの
リードフレームのインダクタンス３０１１をＬとして、
出力信号につけた付加容量３０１２をＣＬ、ＩＣ自身が
持っている容量３００５をＣｉとしている。同回路は、
キルヒホッフの法則から数１をが成り立つ。そして、数
１より、この回路の自己共振周波数を求めると数２及び
数３の様になる。
【００１２】
【数１】
【００１３】
【数２】
【００１４】
【数３】
【００１５】数２及び数３の両辺を２乗して、和をとる
と、数４になる。
と、数４になる。
【００１６】
【数４】
【００１７】ここで、ω１およびω２つまり、ピークの
周波数ｆ１とｆ２は、付加容量ＣＬの一次関数となるの
で、負荷容量ＣＬを二つ以上の値で、それぞれピークの
周波数ｆ１とｆ２を計測する事で、ＩＣのリードフレー
ムのインダクタンスとＩＣ自身の容量Ｃｉを算出するこ
とが出来る。本実施例では、この原理を用いてインダク
タンスとＩＣ自身の容量Ｃｉを算出する。
周波数ｆ１とｆ２は、付加容量ＣＬの一次関数となるの
で、負荷容量ＣＬを二つ以上の値で、それぞれピークの
周波数ｆ１とｆ２を計測する事で、ＩＣのリードフレー
ムのインダクタンスとＩＣ自身の容量Ｃｉを算出するこ
とが出来る。本実施例では、この原理を用いてインダク
タンスとＩＣ自身の容量Ｃｉを算出する。
【００１８】図１は、計測システムの構成を示したもの
である。図１において、ＩＣ１００１は、電源用リード
フレーム１００１の半導体デバイスよりの部分に特性評
価用コネクタ１１００を取り付けられるように加工して
ある。このＩＣ１００１の電源用リードフレーム１００
１は、プリント配線基板の電源Ｖｃｃに接続してあり、
グランドピン１００２は、プリント配線基板のグランド
に接続している。出力信号ピンは、プリント配線基板上
の信号線を経て負荷容量ＣＬ１０１２へ接続した後、グ
ランドもしくは電源につながれている。入力信号１００
５は、出力信号１０１１と電源Ｖｃｃが低インピーダン
ス様な信号を入力する。
である。図１において、ＩＣ１００１は、電源用リード
フレーム１００１の半導体デバイスよりの部分に特性評
価用コネクタ１１００を取り付けられるように加工して
ある。このＩＣ１００１の電源用リードフレーム１００
１は、プリント配線基板の電源Ｖｃｃに接続してあり、
グランドピン１００２は、プリント配線基板のグランド
に接続している。出力信号ピンは、プリント配線基板上
の信号線を経て負荷容量ＣＬ１０１２へ接続した後、グ
ランドもしくは電源につながれている。入力信号１００
５は、出力信号１０１１と電源Ｖｃｃが低インピーダン
ス様な信号を入力する。
【００１９】本実施例では、入力がＬレベルで出力信号
１０１１と電源Ｖｃｃが低インピーダンスとなる場合を
表している。また、電源用リードフレーム１００１に取
り付けられた特性評価用コネクタ１１００は、インピー
ダンス５０Ωに整合されていて、同軸ケーブル１１０１
を経て、ネットワークアナライザ１２００、及び電源電
圧印可用電源モジュール１２１０に接続されている。
１０１１と電源Ｖｃｃが低インピーダンスとなる場合を
表している。また、電源用リードフレーム１００１に取
り付けられた特性評価用コネクタ１１００は、インピー
ダンス５０Ωに整合されていて、同軸ケーブル１１０１
を経て、ネットワークアナライザ１２００、及び電源電
圧印可用電源モジュール１２１０に接続されている。
【００２０】なお、電源モジュール１２１０の前段にイ
ンダクタＬ１２０１が、ネットワークアナライザ１２０
０の前段にコンデンサＣ１２０２が、それぞれ挿入され
ていて、電源モジュール１２１０側に高周波成分、ネッ
トワークアナライザ１２００側に直流成分が流れないよ
うにしてある。ネットワークアナライザ１２００から、
周波数・Ｓパラメータ情報を電気定数算出回路１２０５
に伝達し、電気定数算出回路１２０５で電気定数を抽出
し、その結果を出力部１２０７で出力する。
ンダクタＬ１２０１が、ネットワークアナライザ１２０
０の前段にコンデンサＣ１２０２が、それぞれ挿入され
ていて、電源モジュール１２１０側に高周波成分、ネッ
トワークアナライザ１２００側に直流成分が流れないよ
うにしてある。ネットワークアナライザ１２００から、
周波数・Ｓパラメータ情報を電気定数算出回路１２０５
に伝達し、電気定数算出回路１２０５で電気定数を抽出
し、その結果を出力部１２０７で出力する。
【００２１】次に本実施例の動作及び演算アルゴリズム
を図２のフローチャート、及び図３のＩＣの回路モデル
を用いて説明する。まず、ＩＣの名称登録や基板サイ
ズ、計測周波数レンジ設定、測定スパン設定、負荷容量
変更個数設定などの初期設定を行い、次に出力信号線の
負荷容量ＣＬ１０１２を設定し、その値を登録する。次
のステップで、図１に示した測定システムを用いて、各
周波数でのＳ１１の反射特性（振幅と位相）を計測す
る。そして、次のステップで、Ｓ１１の振幅特性から、
振幅がピークとなる周波数の抽出を行う。なお、このピ
ーク検出方法は、微分による検出方法など、一般的に用
いられている方法のいずれでも構わない。
を図２のフローチャート、及び図３のＩＣの回路モデル
を用いて説明する。まず、ＩＣの名称登録や基板サイ
ズ、計測周波数レンジ設定、測定スパン設定、負荷容量
変更個数設定などの初期設定を行い、次に出力信号線の
負荷容量ＣＬ１０１２を設定し、その値を登録する。次
のステップで、図１に示した測定システムを用いて、各
周波数でのＳ１１の反射特性（振幅と位相）を計測す
る。そして、次のステップで、Ｓ１１の振幅特性から、
振幅がピークとなる周波数の抽出を行う。なお、このピ
ーク検出方法は、微分による検出方法など、一般的に用
いられている方法のいずれでも構わない。
【００２２】そして、次のステップで、Ｓ１１の振幅で
ピークとなる周波数の分類を行う。分類としては、負荷
容量ＣＬによってピークの周波数が大きく変動するグル
ープと、負荷容量ＣＬによってピークの周波数が変動し
ない、もしくは変動量の少ないグループの２つに分類す
る。なお、周波数の変動量は、使用するＩＣやプリント
配線基板、測定機の精度に依存するため、しきい値は初
期条件としてあらかじめ設定した値を用いるか、ユーザ
が調節出来るようにしている。負荷容量ＣＬに依存しな
いピークの周波数のグループは、基板の寸法や筐体の辺
などの長さに共振しているものとして、その情報をディ
スプレイやプリンタ等の装置に出力する。
ピークとなる周波数の分類を行う。分類としては、負荷
容量ＣＬによってピークの周波数が大きく変動するグル
ープと、負荷容量ＣＬによってピークの周波数が変動し
ない、もしくは変動量の少ないグループの２つに分類す
る。なお、周波数の変動量は、使用するＩＣやプリント
配線基板、測定機の精度に依存するため、しきい値は初
期条件としてあらかじめ設定した値を用いるか、ユーザ
が調節出来るようにしている。負荷容量ＣＬに依存しな
いピークの周波数のグループは、基板の寸法や筐体の辺
などの長さに共振しているものとして、その情報をディ
スプレイやプリンタ等の装置に出力する。
【００２３】負荷容量ＣＬに依存するピークの周波数の
グループには、二つの周波数のデータが取り込まれるた
め、それぞれをｆ１とｆ２として、その値を格納する。
次に数４の左辺部の項にｆ１及びｆ２を代入を演算を施
し、配列変数Ｙ（ｉ）に値を取り込む。また負荷容量Ｃ
Ｌの逆数１／ＣＬを配列変数Ｘ（ｉ）に取り込む。そし
て、ここまでの操作を負荷容量ＣＬの値を変えて、少な
くとも２回以上繰り返して行う。その後、配列変数Ｙ
（ｉ）と配列変数Ｘ（ｉ）の相関関係を計算し、リード
フレームのインダクタンスとＩＣ自身の容量Ｃｉをもと
める。この計算は、２元の連立方程式から算出しても、
最小２乗法を用いて算出しても良い。
グループには、二つの周波数のデータが取り込まれるた
め、それぞれをｆ１とｆ２として、その値を格納する。
次に数４の左辺部の項にｆ１及びｆ２を代入を演算を施
し、配列変数Ｙ（ｉ）に値を取り込む。また負荷容量Ｃ
Ｌの逆数１／ＣＬを配列変数Ｘ（ｉ）に取り込む。そし
て、ここまでの操作を負荷容量ＣＬの値を変えて、少な
くとも２回以上繰り返して行う。その後、配列変数Ｙ
（ｉ）と配列変数Ｘ（ｉ）の相関関係を計算し、リード
フレームのインダクタンスとＩＣ自身の容量Ｃｉをもと
める。この計算は、２元の連立方程式から算出しても、
最小２乗法を用いて算出しても良い。
【００２４】次に図４及び図５に、本実施例を試験的に
調べた結果を示す。図４は、ＩＣの電源ピンにコネクタ
を取り付けて、そこでのＳ１１特性を測定した結果であ
る。なお、このときＩＣは、汎用ロジックＩＣ７４ＡＣ
０４を用いて、３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形基板に
取り付けた状態での測定結果である。図４に示したとお
り、負荷容量ＣＬに依存してＳ１１のピークの周波数が
移動するＦ１グループ、Ｆ２グループが観測されてい
る。このＦ１のグループとＦ２のグループから、ＩＣの
リードフレームのインダクタンスＬは、１７ｎＨ、ＩＣ
自身のキャパシタンス（容量）Ｃｉは、１３ｐＦとな
る。算出したンダクタンスＬとキャパシタンス（容量）
Ｃｉから、数２及び数３を用いて共振周波数を逆算した
結果を、図５に示す。同図のように、本発明で算出した
インダクタンスＬとキャパシタンス（容量）Ｃｉを用い
ることで、精度良く共振周波数を算出することが出来
る。
調べた結果を示す。図４は、ＩＣの電源ピンにコネクタ
を取り付けて、そこでのＳ１１特性を測定した結果であ
る。なお、このときＩＣは、汎用ロジックＩＣ７４ＡＣ
０４を用いて、３００ｍｍ×３００ｍｍの正方形基板に
取り付けた状態での測定結果である。図４に示したとお
り、負荷容量ＣＬに依存してＳ１１のピークの周波数が
移動するＦ１グループ、Ｆ２グループが観測されてい
る。このＦ１のグループとＦ２のグループから、ＩＣの
リードフレームのインダクタンスＬは、１７ｎＨ、ＩＣ
自身のキャパシタンス（容量）Ｃｉは、１３ｐＦとな
る。算出したンダクタンスＬとキャパシタンス（容量）
Ｃｉから、数２及び数３を用いて共振周波数を逆算した
結果を、図５に示す。同図のように、本発明で算出した
インダクタンスＬとキャパシタンス（容量）Ｃｉを用い
ることで、精度良く共振周波数を算出することが出来
る。
【００２５】以上述べたように、本実施例を用いること
で、放射ノイズで問題となるノイズの周波数の予測やＩ
Ｃのリードフレームのインダクタンス及び、キャパシタ
ンス（容量）Ｃｉを算出できる。
で、放射ノイズで問題となるノイズの周波数の予測やＩ
Ｃのリードフレームのインダクタンス及び、キャパシタ
ンス（容量）Ｃｉを算出できる。
【００２６】次に、図１及び６を用いて、本発明の第二
の実施例を説明する。第二の実施例は、プリント配線基
板及びＬＳＩの放射ノイズ特性を評価する装置に本発明
を適用したものである。
の実施例を説明する。第二の実施例は、プリント配線基
板及びＬＳＩの放射ノイズ特性を評価する装置に本発明
を適用したものである。
【００２７】本実施例の測定システムは、第一の実施例
と同じ構成を取っている。しかしながら、図１の電気定
数演算回路のアルゴリズムを変更している。そのアルゴ
リズムを図６を用いて説明する。基本原理は、第一の実
施例で用いた数１、及び数２，３を用いる。数２，３か
ら、数５，６に示したいようにα、βを定義する。
と同じ構成を取っている。しかしながら、図１の電気定
数演算回路のアルゴリズムを変更している。そのアルゴ
リズムを図６を用いて説明する。基本原理は、第一の実
施例で用いた数１、及び数２，３を用いる。数２，３か
ら、数５，６に示したいようにα、βを定義する。
【００２８】
【数５】
【００２９】
【数６】
【００３０】数２，３と数５，６から、Ｌ及びＣｉにつ
いて解くと、数７，８となる。
いて解くと、数７，８となる。
【００３１】
【数７】
【００３２】
【数８】
【００３３】数８を数７に代入すると、数９が得られ、
Ｌを求めることができる。
Ｌを求めることができる。
【００３４】
【数９】
【００３５】
【数１０】
【００３６】
【数１１】
【００３７】
【数１２】
【００３８】また、このＩＣのリードフレームのインダ
クタンスＬの値を数８に代入することで、ＩＣ自身のキ
ャパシタンスＣｉを求めることができる。本発明ではこ
のアルゴリズムを用いて、電気定数を求める。まず、第
一の実施例と同様にＩＣの名称登録や基板サイズ、計測
周波数レンジ設定、測定スパン設定、負荷容量変更個数
設定などの初期設定を行い、次に出力信号線の負荷容量
ＣＬ１０１２を設定し、その値を登録する。
クタンスＬの値を数８に代入することで、ＩＣ自身のキ
ャパシタンスＣｉを求めることができる。本発明ではこ
のアルゴリズムを用いて、電気定数を求める。まず、第
一の実施例と同様にＩＣの名称登録や基板サイズ、計測
周波数レンジ設定、測定スパン設定、負荷容量変更個数
設定などの初期設定を行い、次に出力信号線の負荷容量
ＣＬ１０１２を設定し、その値を登録する。
【００３９】次のステップで、図１に示した測定システ
ムを用いて、各周波数でのＳ１１の反射特性（振幅と位
相）を計測する。そして、次のステップで、Ｓ１１の振
幅特性から、振幅がピークとなる周波数の抽出を行う。
なお、このピーク検出方法は、微分による検出方法な
ど、一般的に用いられている方法のいずれでも構わな
い。
ムを用いて、各周波数でのＳ１１の反射特性（振幅と位
相）を計測する。そして、次のステップで、Ｓ１１の振
幅特性から、振幅がピークとなる周波数の抽出を行う。
なお、このピーク検出方法は、微分による検出方法な
ど、一般的に用いられている方法のいずれでも構わな
い。
【００４０】そして、次のステップで、Ｓ１１の振幅で
ピークとなる周波数の分類を行う。分類としては、負荷
容量ＣＬによってピークの周波数が大きく変動するグル
ープと、負荷容量ＣＬによってピークの周波数が変動し
ない、もしくは変動量の少ないグループの２つに分類す
る。なお、周波数の変動量は、使用するＩＣやプリント
配線基板、測定機の精度に依存するため、しきい値は初
期条件としてあらかじめ設定した値を用いるか、ユーザ
が調節出来るようにしている。負荷容量ＣＬに依存しな
いピークの周波数のグループは、基板の寸法や筐体の辺
などの長さに共振しているものとして、その情報をディ
スプレイやプリンタ等の装置に出力する。
ピークとなる周波数の分類を行う。分類としては、負荷
容量ＣＬによってピークの周波数が大きく変動するグル
ープと、負荷容量ＣＬによってピークの周波数が変動し
ない、もしくは変動量の少ないグループの２つに分類す
る。なお、周波数の変動量は、使用するＩＣやプリント
配線基板、測定機の精度に依存するため、しきい値は初
期条件としてあらかじめ設定した値を用いるか、ユーザ
が調節出来るようにしている。負荷容量ＣＬに依存しな
いピークの周波数のグループは、基板の寸法や筐体の辺
などの長さに共振しているものとして、その情報をディ
スプレイやプリンタ等の装置に出力する。
【００４１】負荷容量ＣＬに依存するピークの周波数の
グループには、二つの周波数のデータが取り込まれるた
め、それぞれをｆ１とｆ２として、その値を格納する。
次に数５，６を用いて、α，βをｆ１及びｆ２から算出
する。次に、α，β及びＣＬを用いて、ａ，ｂ，ｃの値
として、数１０，１１，１２を計算する。そして、数９
を用いて、ＩＣのリードフレームのインダクタンスＬを
算出し、そのＬの値を用いて、数８よりＩＣ自身のキャ
パシタンスＣｉを算出する。そして、これらの演算結果
からＩＣのリードフレームのインダクタンスＬとＩＣ自
身のキャパシタンスＣｉの計算結果を出力する。
グループには、二つの周波数のデータが取り込まれるた
め、それぞれをｆ１とｆ２として、その値を格納する。
次に数５，６を用いて、α，βをｆ１及びｆ２から算出
する。次に、α，β及びＣＬを用いて、ａ，ｂ，ｃの値
として、数１０，１１，１２を計算する。そして、数９
を用いて、ＩＣのリードフレームのインダクタンスＬを
算出し、そのＬの値を用いて、数８よりＩＣ自身のキャ
パシタンスＣｉを算出する。そして、これらの演算結果
からＩＣのリードフレームのインダクタンスＬとＩＣ自
身のキャパシタンスＣｉの計算結果を出力する。
【００４２】以上述べてきた方法によって、負荷容量Ｃ
Ｌを変更すること無しに、ＩＣの電気定数を算出するこ
とができる。
Ｌを変更すること無しに、ＩＣの電気定数を算出するこ
とができる。
【００４３】次に、図１及び７を用いて、本発明の第三
の実施例を説明する。第三の実施例は、プリント配線基
板及びＬＳＩの放射ノイズ特性を評価する装置に本発明
を適用したものである。
の実施例を説明する。第三の実施例は、プリント配線基
板及びＬＳＩの放射ノイズ特性を評価する装置に本発明
を適用したものである。
【００４４】本実施例の測定システムは、第一の実施例
と同じ構成を取っている。しかしながら、図１の電気定
数演算回路のアルゴリズムを変更している。そのアルゴ
リズムを図７を用いて説明する。基本原理は、第一の実
施例で用いた数１，及び数２，３を用いる。数２，３か
ら、Ｃｉについて整理すると数１３となる。
と同じ構成を取っている。しかしながら、図１の電気定
数演算回路のアルゴリズムを変更している。そのアルゴ
リズムを図７を用いて説明する。基本原理は、第一の実
施例で用いた数１，及び数２，３を用いる。数２，３か
ら、Ｃｉについて整理すると数１３となる。
【００４５】
【数１３】
【００４６】ここで、ＣＬをＣＬaとＣＬｂに変更し
て、そのときのピーク周波数（角速度）のうち小さい方
ωaとωｂが得られたとすると、数１３から、数１４の
等式が得られる。なお、ピーク周波数として、大きな値
を用いて計算しても構わない。
て、そのときのピーク周波数（角速度）のうち小さい方
ωaとωｂが得られたとすると、数１３から、数１４の
等式が得られる。なお、ピーク周波数として、大きな値
を用いて計算しても構わない。
【００４７】
【数１４】
【００４８】この数１４をＬについて整理すると、数１
５〜１８が得られる。
５〜１８が得られる。
【００４９】
【数１５】
【００５０】
【数１６】
【００５１】
【数１７】
【００５２】
【数１８】
【００５３】また、数１５で得られたＬ及びωa及びＣ
Ｌａを数１３に代入することで、Ｃｉを求めることがで
きる。なお、Ｃｉを求めるのにωｂ及びＣＬｂを用いて
も構わない。
Ｌａを数１３に代入することで、Ｃｉを求めることがで
きる。なお、Ｃｉを求めるのにωｂ及びＣＬｂを用いて
も構わない。
【００５４】本発明ではこのアルゴリズムを用いて、電
気定数を求める。まず、第一の実施例と同様にＩＣの名
称登録や基板サイズ、計測周波数レンジ設定、測定スパ
ン設定、負荷容量変更個数設定などの初期設定を行い、
次に出力信号線の負荷容量ＣＬ１０１２を設定し、その
値を登録する。次のステップで、図１に示した測定シス
テムを用いて、各周波数でのＳ１１の反射特性（振幅と
位相）を計測する。そして、次のステップで、Ｓ１１の
振幅特性から、振幅がピークとなる周波数の抽出を行
う。なお、このピーク検出方法は、微分による検出方法
など、一般的に用いられている方法のいずれでも構わな
い。そして、次のステップで、Ｓ１１の振幅でピークと
なる周波数の分類を行う。
気定数を求める。まず、第一の実施例と同様にＩＣの名
称登録や基板サイズ、計測周波数レンジ設定、測定スパ
ン設定、負荷容量変更個数設定などの初期設定を行い、
次に出力信号線の負荷容量ＣＬ１０１２を設定し、その
値を登録する。次のステップで、図１に示した測定シス
テムを用いて、各周波数でのＳ１１の反射特性（振幅と
位相）を計測する。そして、次のステップで、Ｓ１１の
振幅特性から、振幅がピークとなる周波数の抽出を行
う。なお、このピーク検出方法は、微分による検出方法
など、一般的に用いられている方法のいずれでも構わな
い。そして、次のステップで、Ｓ１１の振幅でピークと
なる周波数の分類を行う。
【００５５】分類としては、負荷容量ＣＬによってピー
クの周波数が大きく変動するグループと、負荷容量ＣＬ
によってピークの周波数が変動しない、もしくは変動量
の少ないグループの２つに分類する。なお、周波数の変
動量は、使用するＩＣやプリント配線基板、測定機の精
度に依存するため、しきい値は初期条件としてあらかじ
め設定した値を用いるか、ユーザが調節出来るようにし
ている。
クの周波数が大きく変動するグループと、負荷容量ＣＬ
によってピークの周波数が変動しない、もしくは変動量
の少ないグループの２つに分類する。なお、周波数の変
動量は、使用するＩＣやプリント配線基板、測定機の精
度に依存するため、しきい値は初期条件としてあらかじ
め設定した値を用いるか、ユーザが調節出来るようにし
ている。
【００５６】負荷容量ＣＬに依存しないピークの周波数
のグループは、基板の寸法や筐体の辺などの長さに共振
しているものとして、その情報をディスプレイやプリン
タ等の装置に出力する。
のグループは、基板の寸法や筐体の辺などの長さに共振
しているものとして、その情報をディスプレイやプリン
タ等の装置に出力する。
【００５７】負荷容量ＣＬに依存するピークの周波数の
グループには、二つの周波数のデータが取り込まれるた
め、それぞれをｆ１aとｆ２aとして、その値を格納す
る。
グループには、二つの周波数のデータが取り込まれるた
め、それぞれをｆ１aとｆ２aとして、その値を格納す
る。
【００５８】そして、次にＣＬの値を変更して再度、ｆ
１ｂとｆ２ｂを格納する。
１ｂとｆ２ｂを格納する。
【００５９】次にｆ（１，１）、ｆ（１，２）もしくは
ｆ（２，１）、ｆ（２，２）を用いて、数１６，１７，
１８を計算し、Ａ，Ｂ，Ｃとする。そして、Ａ，Ｂ，Ｃ
を数１５に代入して、Ｌを算出する。また、Ciは数１３
を用いて計算する。なお、本実施例ではｆ２を用いて計
算しているが、ｆ１でも構わない。
ｆ（２，１）、ｆ（２，２）を用いて、数１６，１７，
１８を計算し、Ａ，Ｂ，Ｃとする。そして、Ａ，Ｂ，Ｃ
を数１５に代入して、Ｌを算出する。また、Ciは数１３
を用いて計算する。なお、本実施例ではｆ２を用いて計
算しているが、ｆ１でも構わない。
【００６０】以上述べてきた方法によって、ＩＣの電気
定数を算出することができる。
定数を算出することができる。
【００６１】次に図８を用いて、本発明の第４の実施例
を説明する。図８は、ＩＣ周辺に搭載するバイパスコン
デンサやプリント配線基板の電源・グランド配線（プレ
ーン）の評価を行うための治具装置の概略である。ＩＣ
のリードフレームの実効的なインダクタンスやＩＣ自身
のキャパシタンス等の電気特性は、そのＩＣを実装する
プリント配線基板の電磁気的な状態に大きく影響され
る。そのため、ＩＣ周辺に搭載するバイパスコンデンサ
の評価もＩＣとプリント配線基板の両方が存在する事が
望ましい。
を説明する。図８は、ＩＣ周辺に搭載するバイパスコン
デンサやプリント配線基板の電源・グランド配線（プレ
ーン）の評価を行うための治具装置の概略である。ＩＣ
のリードフレームの実効的なインダクタンスやＩＣ自身
のキャパシタンス等の電気特性は、そのＩＣを実装する
プリント配線基板の電磁気的な状態に大きく影響され
る。そのため、ＩＣ周辺に搭載するバイパスコンデンサ
の評価もＩＣとプリント配線基板の両方が存在する事が
望ましい。
【００６２】そこで、本実施例では、ＩＣと同じ構造を
持つ治具ＩＣ８０００の半導体チップ８０２０の電源部
８００１とグランド部８００２にＳ１１測定用のコネク
タ８１００を取り付けてある。この治具ＩＣ８０００
は、電源・グランド層８３５０をもつ多層プリント基板
８００５に取り付けている。この基板８００５には、バ
イパスコンデンサ８３００が取り付けられていて、この
実装条件や容量について評価出来るようになっている。
持つ治具ＩＣ８０００の半導体チップ８０２０の電源部
８００１とグランド部８００２にＳ１１測定用のコネク
タ８１００を取り付けてある。この治具ＩＣ８０００
は、電源・グランド層８３５０をもつ多層プリント基板
８００５に取り付けている。この基板８００５には、バ
イパスコンデンサ８３００が取り付けられていて、この
実装条件や容量について評価出来るようになっている。
【００６３】測定用コネクタ８１００は、同軸ケーブル
を経由して、ネットワークアナライザに接続している。
このネットワークアナライザからＳ１１特性を測定する
ことで、治具ＩＣ８０００及び、電源・グランド層８３
５０、バイパスコンデンサ８３００を含めた電気特性が
評価出来る。図９に、試験的に本実施例を評価した結果
を示す。同図から、バイパスコンデンサの特性やＩＣの
共振、基板の共振を評価できることがわかる。
を経由して、ネットワークアナライザに接続している。
このネットワークアナライザからＳ１１特性を測定する
ことで、治具ＩＣ８０００及び、電源・グランド層８３
５０、バイパスコンデンサ８３００を含めた電気特性が
評価出来る。図９に、試験的に本実施例を評価した結果
を示す。同図から、バイパスコンデンサの特性やＩＣの
共振、基板の共振を評価できることがわかる。
【００６４】以上の様に本実施例で示した様なＩＣと同
じ電気特性を持つ治具を用いることで、基板実装状態を
想定した評価が出来る。
じ電気特性を持つ治具を用いることで、基板実装状態を
想定した評価が出来る。
【００６５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＩＣ及び
プリント基板の電気定数を求めることが出来る。
プリント基板の電気定数を求めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における測定システム示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の第１の実施例における解析状態示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３】ＩＣの等価回路を示す図。
【図４】本発明の第１の実施例を試験的に実行したとき
のＳ１１を測定した結果を示す特性図である。
のＳ１１を測定した結果を示す特性図である。
【図５】本発明の第１の実施例を試験的に実行し、ＩＣ
の電気定数を算出し、それを元に共振周波数を逆算した
結果を示す特性図である。
の電気定数を算出し、それを元に共振周波数を逆算した
結果を示す特性図である。
【図６】本発明の第２の実施例における解析状態示すフ
ローチャートである
ローチャートである
【図７】本発明の第３の実施例における解析状態示すフ
ローチャートである
ローチャートである
【図８】本発明の第４の実施例における測定システム示
す図である。
す図である。
１０００…ＩＣ、１００１…ＩＣの電源用リードフレー
ム、１００２…ＩＣのグランド用リードフレーム、１０
０３…入力信号、１０１１…出力信号、１０１２…負荷
コンデンサ、１１００…電気特性計測用コネクタ、１１
０１…同軸ケーブル、１２００…ネットワークアナライ
ザ、１２０１…高周波成分分離用インダクタ、１２０２
…直流成分分離用コンデンサ、１２０３…電気定数演算
部、１２０７…出力部、１２１０…低電圧電源、３００
１…ＩＣの電源用リードフレームのインダクタンス、３
００２…ＩＣのグランド用リードフレームのインダクタ
ンス、３００５…ＩＣのデバイス部のキャパシタンス、
３００７…ＩＣのスイッチング切り替えモデル、３０１
１…ＩＣの出力信号用リードフレームのインダクタン
ス、３０１２…負荷用キャパシタンス、８０００…ＬＳ
Ｉ、８００１…半導体チップの電源エリア、８００２…
半導体チップのグランドエリア、８００５…プリント配
線基板、８０１１…ＬＳＩのリードフレーム、８０２０
…半導体チップ、８１００…電気特性計測用コネクタ、
８１０１…バイパスコンデンサ、８３５０…プリント配
線基板の電源・グランドパターン。
ム、１００２…ＩＣのグランド用リードフレーム、１０
０３…入力信号、１０１１…出力信号、１０１２…負荷
コンデンサ、１１００…電気特性計測用コネクタ、１１
０１…同軸ケーブル、１２００…ネットワークアナライ
ザ、１２０１…高周波成分分離用インダクタ、１２０２
…直流成分分離用コンデンサ、１２０３…電気定数演算
部、１２０７…出力部、１２１０…低電圧電源、３００
１…ＩＣの電源用リードフレームのインダクタンス、３
００２…ＩＣのグランド用リードフレームのインダクタ
ンス、３００５…ＩＣのデバイス部のキャパシタンス、
３００７…ＩＣのスイッチング切り替えモデル、３０１
１…ＩＣの出力信号用リードフレームのインダクタン
ス、３０１２…負荷用キャパシタンス、８０００…ＬＳ
Ｉ、８００１…半導体チップの電源エリア、８００２…
半導体チップのグランドエリア、８００５…プリント配
線基板、８０１１…ＬＳＩのリードフレーム、８０２０
…半導体チップ、８１００…電気特性計測用コネクタ、
８１０１…バイパスコンデンサ、８３５０…プリント配
線基板の電源・グランドパターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横田 等 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所ＰＣ事業部内 Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AB14 AE01 AE02 AH01
Claims (4)
- 【請求項１】集積回路が形成されたチップと、前記チッ
プを外部と接続するリードフレームとを有する集積回路
デバイスであって、前記リードフレームのうち、一定の
直流電圧を供給するリードフレームに交流電圧を畳重さ
せ、かつその反射電圧を受信するための手段とを設けた
ことを特徴とした集積回路デバイス。 - 【請求項２】集積回路が形成されたチップと、前記チッ
プを外部と接続するためのリードフレームとを有する集
積回路デバイスであって、前記リードフレームのうち、
基準電位を供給するリードフレームに交流電圧を畳重さ
せ、かつその反射電圧を受信するための手段とを設けた
ことを特徴とした集積回路デバイス。 - 【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の集積回路デ
バイスにおいて、プリント配線基板と、前記リードフレ
ームに少なくとも２つ以上の周波数の交流正弦波電圧を
順次畳重させ、かつその反射電圧を受信する装置を有し
たことを特徴とした集積回路デバイスの電気定数計測シ
ステム。 - 【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の集積回路デ
バイスにおいて、前記リードフレームに少なくとも２つ
以上の周波数の交流正弦波電圧を順次畳重させ、かつそ
の反射電圧を受信する装置を有し、前記集積回路デバイ
スの信号出力部は、予め容量が自明である１種類以上コ
ンデンサを取り付けることができ、前記コンデンサの他
方を基準電位もしくは、一定電圧に接続した構造として
いる出力信号部であって、前記直流電圧を供給するリー
ドフレームに入力した信号の周波数と、そのときの入力
振幅と受信振幅の比の関数において、前記振幅比の極値
を検出する機能を有し、前記極値のうち、前記出力信号
部に取り付けられたコンデンサの容量の変更に関わらず
極値が任意の周波数以上変動する２つの極値のグループ
を抽出する機能を有し、前記２つの極値グループに対応
する２つ周波数グループ情報とコンデンサの容量の値か
ら、集積回路デバイスのリードフレームの実効インダク
タンスの値と集積回路デバイスのキャパシタンスの値を
算出する電気定数計測システムを有することを特徴とし
た集積回路デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130954A JP2000321321A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 集積回路の電気定数測定方法、及び測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11130954A JP2000321321A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 集積回路の電気定数測定方法、及び測定システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000321321A true JP2000321321A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15046533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11130954A Pending JP2000321321A (ja) | 1999-05-12 | 1999-05-12 | 集積回路の電気定数測定方法、及び測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000321321A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009230694A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Nec Corp | 電子回路基板の電源雑音抑制に関する設計妥当性検証装置と方法並びにプログラム |
| KR20140100680A (ko) * | 2013-02-07 | 2014-08-18 | 삼성전자주식회사 | Ｉｃ 전류 추출 방법 및 그 장치 |
| CN106093749A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-11-09 | 吴韵秋 | 一种毫米波/太赫兹超宽带开路—短路去嵌方法及系统 |
| WO2023020100A1 (zh) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 深圳飞骧科技股份有限公司 | 芯片测试系统 |
-
1999
- 1999-05-12 JP JP11130954A patent/JP2000321321A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009230694A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Nec Corp | 電子回路基板の電源雑音抑制に関する設計妥当性検証装置と方法並びにプログラム |
| US9008981B2 (en) | 2008-03-25 | 2015-04-14 | Nec Corporation | Apparatus, method and program for design validity verification of electronic circuit board with regard to power supply noise suppression |
| KR20140100680A (ko) * | 2013-02-07 | 2014-08-18 | 삼성전자주식회사 | Ｉｃ 전류 추출 방법 및 그 장치 |
| US10401397B2 (en) | 2013-02-07 | 2019-09-03 | Samsung Electronics Co., Ltd | Device for measuring integrated circuit current and method of measuring integrated circuit current using the device |
| KR102028921B1 (ko) | 2013-02-07 | 2019-10-08 | 삼성전자주식회사 | Ｉｃ 전류 추출 방법 및 그 장치 |
| CN106093749A (zh) * | 2016-06-12 | 2016-11-09 | 吴韵秋 | 一种毫米波/太赫兹超宽带开路—短路去嵌方法及系统 |
| CN106093749B (zh) * | 2016-06-12 | 2018-09-21 | 成都通量科技有限公司 | 一种毫米波/太赫兹超宽带开路—短路去嵌方法及系统 |
| WO2023020100A1 (zh) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 深圳飞骧科技股份有限公司 | 芯片测试系统 |
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