JP2000346886A - Ｅｍｉ測定装置およびｅｍｉ測定方法 - Google Patents

Ｅｍｉ測定装置およびｅｍｉ測定方法

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JP2000346886A
JP2000346886A JP11156317A JP15631799A JP2000346886A JP 2000346886 A JP2000346886 A JP 2000346886A JP 11156317 A JP11156317 A JP 11156317A JP 15631799 A JP15631799 A JP 15631799A JP 2000346886 A JP2000346886 A JP 2000346886A
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loop antenna
measurement
emi
phase
antenna
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Hiroshi Tabata
ひろし 田畑
Satoshi Hori
聖史 堀
Tsutomu Hanno
勉 半野
Toshiharu Horie
俊晴 堀江
Yoshiyuki Kamimura
美幸 上村
Atsushi Nakamura
篤 中村
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Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
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Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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    • G01R31/002—Measuring interference from external sources to, or emission from, the device under test, e.g. EMC, EMI, EMP or ESD testing where the device under test is an electronic circuit
    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣから放射されているＥＭＩ（ノイズ）の
各周波数における位相および大きさの分布を測定する。 【解決手段】 被測定物４に対して一定の位置関係を維
持する基点ループアンテナ７と、被測定物４に近接して
３次元方向に移動させられる測定用ループアンテナ２を
有する。測定用ループアンテナ２および基点ループアン
テナ７はスイッチ群部８に接続される。スイッチ群部８
と基点ループアンテナ７間に位相ずらし部２４が組み込
まれる。測定用ループアンテナ２は回転機構６に指示さ
れて回転制御される。アンテナ起電流につき位相をずら
し、切り離し、起電流順方向接続などの操作をし、また
測定用ループアンテナ２を移動、回転させて、極近傍の
各周波数のＥＭＩの位相と大きさの分布を測定する。位
相と大きさの分布を測定することができＩＣ内部回路の
電流源が計算でき、ＥＭＩ低減設計が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電磁波妨害（ＥＭ
Ｉ：electromagnetic interference：電波雑音干渉）を
起こす電子装置のノイズ（不要輻射：不要電磁エネルギ
ー放射）を測定するＥＭＩ測定技術に係わり、たとえば
ＩＣ等の電子部品を搭載した配線基板におけるノイズの
位置，大きさ，位相および周波数を測定する技術に適用
して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】不要輻射（ノイズ）の多い電子部品を実
装した配線基板の表裏面側のノイズを測定する装置とし
て空間的に２次元または３次元のノイズ測定ができるＥ
ＭＩ測定装置が知られている。３次元のノイズ測定がで
きるこの種のＥＭＩ測定装置については、たとえば特開
平6-58970 号公報および特開平6-58969 号公報に記載さ
れている。
【０００３】前者のＥＭＩ測定装置は、巻線コイルがア
レイ状に配置された妨害測定用アンテナ上にプリント配
線板をセットして、表側からＸＹＺ駆動が可能なロボッ
トの先端アームに取り付けた近磁界プローブを移動さ
せ、表方向ではＸＹＺ位置の３次元の不要輻射の磁界の
強度分布を測定し、裏方向では妨害測定用アンテナによ
ってＸＹ位置の２次元の不要輻射の磁界の強度分布を測
定する構成になっている。
【０００４】後者のＥＭＩ測定装置は、３次元のＸＹＺ
テーブルにプリント配線板をセットして、不要輻射の磁
界の強度分布を測定する構成となり、表側を測定したデ
ータをメモリに格納し、次に裏側を測定する。これによ
り、ノイズ発生源を表、裏二回に分けて測定することに
より、３次元分布を測定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】電気製品全般において
不要輻射（電磁波妨害）の低減が課題となっている。更
に最近では、製品のみならず基板部品レベル、特に集積
回路装置（ＩＣ）等を組み込んだ電気回路でもＥＭＩを
低減することが望まれている。
【０００６】ＩＣ全体からのＥＭＩが多いとわかって、
それを減少するための回路変更をする場合、ＩＣ内部に
は多くの電気回路が組み込まれているため、対象となる
回路を特定する測定技術（測定装置）が必要になる。
【０００７】しかし、従来のＥＭＩ測定装置では、ＩＣ
全体から放射されるＥＭＩの大きさは測定できても、位
相が測定できないためＩＣ内部回路のどの部分から放射
されているのか計算することはできなかった。
【０００８】本発明の目的は、位相を測定できるＥＭＩ
測定装置およびＥＭＩ測定方法を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、位相測定により高精
度にＥＭＩ（ノイズ）位置を特定できるＥＭＩ測定装置
およびＥＭＩ測定方法を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、ノイズの大きさ，位
相および周波数を測定できるＥＭＩ測定装置およびＥＭ
Ｉ測定方法を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、測定点に存在するノ
イズの３次元方向の測定が容易にできるＥＭＩ測定装置
およびＥＭＩ測定方法を提供することにある。
【００１２】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【００１４】（１）被測定物に対して相対的に３次元方
向に移動する移動機構に取り付けられた測定用ループア
ンテナと、前記被測定物に対して一定の位置関係を維持
するとともに前記測定用ループアンテナと同様の構造か
らなる基点ループアンテナと、前記測定用ループアンテ
ナおよび前記基点ループアンテナに接続され前記各アン
テナに発生した起電流から不要輻射の大きさと周波数を
測定するスペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と、前記
測定用ループアンテナおよび基点ループアンテナと前記
スペクトラムアナライザＥＭＩ測定器との間に設けられ
前記スペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と測定用ルー
プアンテナおよび基点ループアンテナの接続状態を切り
換えるスイッチ群部と、前記測定用ループアンテナまた
は前記基点ループアンテナに接続されてアンテナに発生
する起電流の位相を進めたり遅らせる位相ずらし部と、
前記各部を制御するとともに測定データを選択使用して
不要輻射の位相を求める計測計算制御部とを有し、ＥＭ
Ｉの大きさ，周波数および位相を測定する構成になって
いる。
【００１５】前記スイッチ群部は前記測定用ループアン
テナや前記基点ループアンテナの起電流を、前記スペク
トラムアナライザＥＭＩ測定器に単独に継いだり切り離
したり、両アンテナ起電流を切り離したり、直列に互い
に起電流を順方向に継いだり、互いに起電流を逆方向に
継いだりするスイッチ構成になっている。
【００１６】前記位相ずらし部はループアンテナの両端
間に直列に接続される抵抗およびコンデンサと、前記コ
ンデンサと並列に接続される位相ずらしスイッチで構成
されている。
【００１７】前記測定用ループアンテナは所定の傾きφ
を有する構造になっている。
【００１８】このようなＥＭＩ測定装置では以下の方法
によってＥＭＩ測定が行われる。
【００１９】被測定物に対して相対的に３次元方向に移
動する移動機構に取り付けられた測定用ループアンテナ
と、前記被測定物に対して一定の位置関係を維持すると
ともに前記測定用ループアンテナと同様の構造からなる
基点ループアンテナと、前記測定用ループアンテナおよ
び前記基点ループアンテナに接続され前記各アンテナに
発生した起電流から不要輻射の大きさと周波数を測定す
るスペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と、前記測定用
ループアンテナおよび基点ループアンテナと前記スペク
トラムアナライザＥＭＩ測定器との間に設けられ前記ス
ペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と測定用ループアン
テナおよび基点ループアンテナの接続状態を切り換える
スイッチ群部と、前記測定用ループアンテナまたは前記
基点ループアンテナに接続されてアンテナに発生する起
電流の位相を進めたり遅らせる位相ずらし部と、前記各
部を制御するとともに測定データを選択使用して不要輻
射の位相を求める計測計算制御部とを有し、前記スイッ
チ群部は前記測定用ループアンテナや前記基点ループア
ンテナの起電流を、前記スペクトラムアナライザＥＭＩ
測定器に単独に継いだり切り離したり、両アンテナ起電
流を切り離したり、直列に互いに起電流を順方向に継い
だり、互いに起電流を逆方向に継いだりするスイッチ構
成になり、前記位相ずらし部はループアンテナの両端間
に直列に接続される抵抗およびコンデンサと、前記コン
デンサと並列に接続される位相ずらしスイッチで構成さ
れるＥＭＩ測定装置を使用し、（ａ）被測定物に対面す
る前記測定用ループアンテナおよび基点ループアンテナ
に発生する起電流をスペクトラムアナライザＥＭＩ測定
器で検出して不要輻射の大きさ，周波数を測定し、
（ｂ）前記位相ずらし部の位相ずらしスイッチを操作す
るとともに前記スイッチ群部のスイッチを操作して各起
電流を測定し、（ｃ）またはスイッチ群部のスイッチを
操作をしないで測定用ループアンテナを３次元方向に移
動する移動機構によって被測定物から遠ざけて基点ルー
プアンテナに発生する起電流を測定するとともに前記測
定用ループアンテナを回転機構で１８０度回転させて起
電流を測定し、（ｄ）前記各測定データを選択使用して
前記計測計算制御部で計算して不要輻射の位相を求め、
（ｅ）求められた不要輻射の大きさ，周波数および位相
のデータを前記計測計算制御部のメモリに記憶し、これ
により、ＥＭＩの大きさ，周波数および位相を測定す
る。
【００２０】このＥＭＩ測定方法においては、所定の傾
きφを有する測定用ループアンテナを使用してＥＭＩ測
定が行われる。
【００２１】前記（１）の手段によれば、（ａ）３次元
的にアンテナを移動させることができる移動機構によ
り、被測定物の表面に高精度にアンテナを自動位置決め
しかつＥＭＩ測定ができる。
【００２２】（ｂ）アンテナθ方向の回転機構により、
各測定点において各角度の回転位置決めができその値を
自動測定できる。
【００２３】（ｃ）測定用ループアンテナと基点ループ
アンテナと、位相ずらし部と、スイッチ群部と、または
３次元移動機構、回転機構を計測計算制御部で制御しデ
ータを計測し、計算することで、ＥＭＩ極近磁界の無数
の各周波数での位相と大きさが測定できる （ｄ）アンテナθ方向の回転機構とその回転軸に対し、
傾きを持つループアンテナにより一軸回転機構というシ
ンプル機構で、容易に測定点での３次元方向のＥＭＩが
検出できる。
【００２４】（ｅ）従来において、多数の各周波数での
位相検出が困難で測定できないため、ＩＣ内部回路のど
の部分からＥＭＩ放射されているのかを知ることができ
なかったが、本発明でＥＭＩ極近磁界の各周波数での位
相と大きさが容易に測定できるので、マックスウエル方
程式、ビオサバールの法則を利用して、ＩＣ内部回路の
ある位置の各周波数での電流源の電流位相と大きさが分
かり、どのようにＥＭＩが放射されているのかを逆に計
算できるようになるので、ＩＣ内部回路のＥＭＩ低減対
策作業がより容易になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】（実施形態１）図１乃至図５は本発明の一
実施形態（実施形態１）であるＥＭＩ測定装置に係わる
図である。
【００２７】本実施形態１のＥＭＩ測定装置は、図１に
示すように、被測定物４上に位置する位置が固定される
基点ループアンテナ７と、この基点ループアンテナ７か
ら所定位置離れかつＸＹＺ方向の３次元方向に移動でき
る測定用ループアンテナ２を有している。測定用ループ
アンテナ２はＸＹ方向に移動制御される平面移動機構３
に回転機構６を介して固定されている。前記回転機構６
はその駆動によって測定用ループアンテナ２をθ方向に
回転させる構造になっている。
【００２８】前記被測定物４は、たとえば、配線基板３
０にＩＣ（集積回路装置）３１を搭載した構造になって
いる。図１では、説明の便宜上ＩＣ３１は一個しか示し
てないが、実際の配線基板３０には各所に複数のＩＣ３
１を配し、かつ各所に抵抗やコンデンサ等の受動部品を
複数配した構造になっている。
【００２９】被測定物４は、ステージ３２上に載置さ
れ、前記ステージ上に前記測定用ループアンテナ２およ
び基点ループアンテナ７が位置するようになる。
【００３０】平面移動機構３はＺ方向に移動制御される
上下移動機構５に取り付けられている。前記平面移動機
構３および上下移動機構５により３次元移動機構が構成
される。これらの図は一般的であることから模式的に示
してある。
【００３１】測定用ループアンテナ２と基点ループアン
テナ７は大きさが同じ同形状の構造になっている。図２
は測定用ループアンテナ２や基点ループアンテナ７を構
成するループアンテナを示す図であり、測定用ループア
ンテナ２や基点ループアンテナ７の先端はリング状のル
ープを構成している。
【００３２】また、前記測定用ループアンテナ２および
基点ループアンテナ７はスイッチ群部８に接続されてい
る。
【００３３】本実施形態１では、測定用ループアンテナ
２または基点ループアンテナ７とスイッチ群部８間に位
相ずらし部２４が組み込まれる。たとえば、本実施形態
１では基点ループアンテナ７とスイッチ群部８との間に
位相ずらし部２４が組み込まれる。
【００３４】スイッチ群部８はスペクトラムアナライザ
ＥＭＩ測定器１に接続されるとともに、計測計算制御部
２３に接続されて制御される。
【００３５】計測計算制御部２３はスペクトラムアナラ
イザＥＭＩ測定器１，スイッチ群部８，平面移動機構
３，上下移動機構５，回転機構６，位相ずらし部２４等
を制御するとともに、データを受けるようになってい
る。データは計測計算制御部２３の内部に組み込まれる
メモリに記憶されるようになっている。
【００３６】本実施形態１では、スイッチ群部８を設置
し、図１に示すように、測定用ループアンテナ２と、基
点ループアンテナ７と、この図の例の場合のように、基
点ループアンテナ７に位相ずらし部２４を設置し、スイ
ッチ群部８とスペクトラムアナライザのＥＭＩ測定器１
にそれぞれ電気接続する構造になっている。
【００３７】従って、基点ループアンテナ７の位相をず
らすことができ、測定用ループアンテナ２からの起電
流、基点ループアンテナ７からの起電流の両者アンテナ
の起電流を、スペクトラムアナライザのＥＭＩ測定器１
につき切り離したり、互いに起電流順方向に継いだり、
逆起電流順方向に継いだりし、相対するアンテナの片方
の起電流の位相を０度、また、１８０度の前進（または
後進）もスイッチ群部８で行なえる。これは平面移動機
構３、上下移動機構５、θ方向の回転機構６、および位
相ずらし部２４の操作、スイッチ群部８、およびスペク
トラムアナライザＥＭＩ測定器１の操作を制御し、計測
データを計算する計測計算制御部２３を備えているから
である。
【００３８】ここで平面移動機構３、Ｚ方向即ち上下移
動機構５、およびθ方向の回転機構６の各移動機構は、
被測定物４の回路を判断するに十分な停止位置精度を有
するものとする。測定用ループアンテナ２、および、基
点ループアンテナ７もまた、微少な寸法で指向性を有す
るものである。
【００３９】このような構造において、測定用ループア
ンテナ２を被測定物４の各所に移動させ、θ方向の回転
機構６の回転軸を中心に各角度に回転させ、位相ずらし
部２４の操作、および、スイッチ群部８の操作をするな
どの制御をする計測計算制御部２３の作用により、被測
定物４の極近傍の各測定地点において、各角度でのＥＭ
Ｉの位相、大きさを測定することができる。
【００４０】次に、測定方法を説明する。ここで以下、
計測計算制御部２３が動作することで、各機構部を操作
し、計測の操作をし、計測取得データを計算して、次の
ように測定作業を実施していく。
【００４１】図３は本実施形態１のＥＭＩ測定装置によ
る測定方法を説明する平面的模式図、図４は測定方法を
説明する模式図である。
【００４２】図３および図４の被測定物４において、あ
らかじめ測定する領域ＸＹと測定間隔ΔＸ，ΔＹおよび
被測定物４との距離Ｚ１，Ｚ２、さらにθ方向の回転機
構６の回転軸１２を中心とした測定用ループアンテナ２
の初期角度と偏角Δθおよび最終角度を設定しておく。
また基点ループアンテナ７は被測定物４の上にあって十
分出力が取れる場所に固定しておき、位相の基点とする
ためすべての測定操作において動かないものとしてお
く。
【００４３】まず最初に、図３に示すように、上記初期
設定に従って最初の測定点Ｐ１に測定用ループアンテナ
２を移動する。回転軸１２を回転させ測定用ループアン
テナ２を初期角度にしてＥＭＩの測定を開始する。
【００４４】そこでこの測定地点とこの角度でのＥＭＩ
測定方法を、代表例として図５の接続図を用いて説明す
る。位相ずらし部２４の実例として位相ずらしスイッチ
２５、抵抗器２６、コンデンサ２７の設置をしたもの、
また、スイッチ群部８の一実施例として、スイッチ９、
スイッチ１０、スイッチ１１を備えている例である図５
の場合で説明する。
【００４５】図５のように、位相ずらしスイッチ２５は
ａ接続状態とオープン状態の２状態があり、スイッチ群
部８の各スイッチはオープン状態とａ接続状態と、ｂ接
続状態の３状態がある。
【００４６】ここで以下、多数ある各周波数の内、ある
注目の周波数のＥＭＩの位相αと大きさに特定して説明
する。
【００４７】まず、ここで第１測定段取りとして位相ず
らしスイッチ２５をａ接続状態で測定作業を以下のよう
に行なう。
【００４８】（１）スイッチ群部８の各３つのスイッチ
をオープン状態にする。
【００４９】（２）スイッチ９をｂ状態にする。
【００５０】（３）これで基点ループアンテナ７のみが
ＥＭＩ測定器１に継がったのでスペクトル大きさデータ
Ｋ１を得る。
【００５１】スペクトル大きさデータＫ１を得る別の方
法として、スイッチ群部８の各３つのスイッチを全てａ
状態にし、計測計算制御部２３の制御により、測定用ル
ープアンテナ２を平面移動機構３と上下移動機構５で被
測定物４よりより遠ざけ、出力を微小にし基点ループア
ンテナ７のみの出力にし、これで基点ループアンテナ７
のスペクトル大きさデータＫ１を得てもよい。ここでこ
の後の操作として測定用ループアンテナ２はもとの位置
にもどしておく。
【００５２】（４）スイッチ群部８の各３つのスイッチ
を全てａ状態にする。
【００５３】（５）これで基点ループアンテナ７，測定
用ループアンテナ２の起電流合計がＥＭＩ測定器１に継
がったので、このスペクトルの大きさデータＳＰ１をス
ペクトラムアナライザのＥＭＩ測定器１から取得する。
【００５４】（６）次にスイッチ１０，１１をｂ状態に
する。あるいは特別な場合で、回転軸１２に対して測定
用ループアンテナ２が傾いていない形状であり、回転機
構６で本ループアンテナ２を１８０度回転しちょうど裏
表にできる時は前記（５）の状態のままでこの１８０回
転を実施することでもよい。
【００５５】（７）これで前記（６）のスイッチ１０，
１１をｂ状態にする操作により基点ループアンテナ７と
測定用ループアンテナ２の逆方向起電流、即ち測定用ル
ープアンテナ２の１８０度位相を進めた起電流との合計
がＥＭＩ測定器１に継がったので、このスペクトルの大
きさデータＳＮ１をスペクトラムアナライザのＥＭＩ測
定器１より得る。
【００５６】（８）これによりこの測定点での第１測定
段取りでのＥＭＩの大きさＳ１は、次式で与えられる。
【００５７】
【数１】Ｓ１＝｛（１／２）×（ＳＰ１）2 ＋（１／
２）×（ＳＮ１）2 −Ｋ１2 ｝1/2 また、基点ループアンテナ７の位相は測定されるすべて
の位相の基点となるが、この基点に対する位相α１は次
式で与えられる。
【００５８】
【数２】ＣＯＳα１＝｛（ＳＰ１）2 −（ＳＮ１）2 ｝
／４×Ｋ１×Ｓ１ ここでα１はプラス値とマイナス値の両方が取れこのま
までは不定である。そこで次に第２測定段取りを実施す
る。
【００５９】第２測定段取りは、位相ずらしスイッチ２
５をａ接続状態からオープン状態で測定作業を行なう。
本例の位相ずらし部２４はこの状態において基点ループ
アンテナ７の起電流の位相を抵抗器２６、コンデンサ２
７の交流回路作用でマイナスβ方向にずらすことにな
る。βはＥＭＩの注目の周波数の値によって変化するが
必ずマイナス方向である。
【００６０】測定作業は以下のように行なう。
【００６１】（１）スイッチ群部８の各３つのスイッチ
をオープン状態にする。
【００６２】（２）スイッチ９をｂ状態にする。
【００６３】（３）これで基点ループアンテナ７のみが
ＥＭＩ測定器１に継がったのでスペクトル大きさデータ
Ｋ２を得る。
【００６４】または別の方法として、スイッチ群部８の
各３つのスイッチを全てａ状態にし、計測計算制御部２
３の制御により、測定用ループアンテナ２を平面移動機
構３と上下移動機構５で被測定物４よりより遠ざけ、出
力を微小にし基点ループアンテナ７のみの出力にし、こ
れで基点ループアンテナ７のスペクトル大きさデータＫ
２を得てもよい。ここでこの後の操作として測定用ルー
プアンテナ２はもとの位置にもどしておく。
【００６５】（４）スイッチ群部８の各３つのスイッチ
を全てａ状態にする。
【００６６】（５）これで基点ループアンテナ７と測定
用ループアンテナ２の起電流合計がＥＭＩ測定器１に継
がったのでこのスペクトルの大きさデータＳＰ２を得
る。
【００６７】（６）次にスイッチ１０，１１をｂ状態に
する。あるいは特別な場合で、回転軸１２に対して測定
用ループアンテナ２が傾いていない形状であり、回転機
構６で本ループアンテナ２を１８０度回転しちょうど裏
表にできる時は（５）の状態のままでこの１８０回転を
実施することでもよい。
【００６８】（７）これで前記（６）の操作により基点
ループアンテナ７と測定用ループアンテナ２の逆方向起
電流、即ち測定用ループアンテナ２の１８０度位相を進
めた起電流との合計がＥＭＩ測定器１に継がったのでこ
のスペクトルの大きさデータＳＮ２を得る。
【００６９】（８）これにより第２測定段取りでのＥＭ
Ｉ大きさＳ２は、次式で与えられる。
【００７０】
【数３】Ｓ２＝｛（１／２）×（ＳＰ２）2 ＋（１／
２）×（ＳＮ２）2 −（Ｋ２）2 ｝1/2 また基点に対する位相α２は、次式で与えられる。
【００７１】
【数４】ＣＯＳα２＝｛（ＳＰ２）2 −（ＳＮ２）2 ｝
／４×Ｋ２×Ｓ２ 以上の第１測定段取り、第２測定段取りの作業では当然
Ｓ１とＳ２は同じ値となりこれをＥＭＩの大きさＳとす
る。
【００７２】ここでα１のプラス、マイナスは次のよう
に決定できる、まず、第１測定段取りより第２測定段取
りのほうが基点ループアンテナ７の位相がマイナスβで
あり、これを基準とした測定用ループアンテナ２の位相
のα２はα１よりβだけ進む。
【００７３】そこで今、α２をみて、もしα２がα１よ
り角度がβ進んでいる状態、すなわち、α２＝α１＋β
であれば、α１は事実上プラスでありα１の値をプラス
としαとする。
【００７４】もしα２がα１よりβ角度が後退していれ
ば絶対値（−α２）＝絶対値（−α１＋β）となるの
で、α１はマイナスでありこれを−αとする。
【００７５】このように、第１測定段取り、第２測定段
取りの値により、この測定点のある注目の周波数のＥＭ
Ｉの位相αと大きさＳを決めることができる。
【００７６】ここで、以上の説明は図５の例スイッチ群
部８のスイッチ設置例とその操作と計算式によるもので
あるが、スイッチ群部８内の構成において他に多くのス
イッチ設置例とその操作と計算式があり、それぞれにお
いて、同様に位相αと大きさＳを決められ、本発明に含
まれることをここで断っておき、またそれらの説明は省
く。
【００７７】以上はある注目の周波数での測定である
が、ここでまた他の多数の各周波数のＥＭＩも同様に求
めることができるのはいうまでもない。
【００７８】次に回転軸１２を回転させアンテナの角度
を偏角Δθ分回転させこの場所で測定するのでこれを説
明する。第１測定段取りではむろん位相ずらしスイッチ
２５はａ接続状態とし、基点ループアンテナ７は固定で
あるので前述のスペクトル大きさデータＫ１は同じであ
るので（１）から（３）の操作は除き、（４）から
（８）の操作を行なう。
【００７９】次に第２測定段取りで、むろん位相ずらし
スイッチ２５はオープン状態とし、基点ループアンテナ
７は固定であるので前述のスペクトル大きさデータＫ２
は同じであるので（１）から（３）の操作は除き、
（４）から（８）の操作を行なう。ここで求めたＳ１、
Ｓ２、α１、α２より同様にここの偏角Δθでの位相α
および大きさＳを求めることができる。
【００８０】以後、偏角Δθで指定した多数の角度に於
いて同様に測定し、Ｓとαを求め本測定点での測定を終
える。
【００８１】しかし一般に１つの角度をＸ方向にとり、
２つめの角度を偏角Δθ＝９０度すなわちＹ方向にとっ
た場合、この２つの角度でのデータ取得で十分である。
なぜなら、Ｘ方向，Ｙ方向それぞれ、この注目の周波数
でのデータをＳｘ，αｘ，Ｓｙ，αｙとすると、本測定
点のこの周波数のＥＭＩベクトルはＥＭＩｘ＝Ｓｘ×Ｃ
ＯＳ（ωｔ＋αｘ）、ＥＭＩy ＝Ｓｙ×ＣＯＳ（ωｔ＋
αｙ）で表され、この周波数のＥＭＩベクトルはこの周
波数の角速度ωに対応してαｘとαｙの位相差により右
回りまたは左回りのどちらかで回転し、その大きさはた
だ１つの楕円を描くからである。また他の多数の各周波
数も同様に各周波数に対応する楕円が求まるのは言うま
でもない。
【００８２】さらにまた次に、次の測定地点に間隔ΔＸ
の距離移動し同様に測定する。この測定を間隔ΔＸ、間
隔ΔＹの全測定点で実施し、この結果、領域ＸＹと上下
の高さＺにおける各測定地点でのＥＭＩデータを取得す
る。
【００８３】各測定地点のデータはＺ方向即ち上下移動
機構５の十分な停止位置精度により被測定物４に測定用
ループアンテナ２を極めて正確に接近位置決めが可能
で、被測定物４の極近傍のＥＭＩの測定ができる。
【００８４】さらに、前述のように、回転軸１２で測定
用ループアンテナ２の角度を偏角Δθ分回転させ、位相
ずらし部２４の位相ずらしスイッチ２５、スイッチ群部
８のスイッチ９，１０，１１の切り替えにより基点ルー
プアンテナ７の基点大きさデータＫ１，Ｋ２、またデー
タＳＰ１，ＳＮ１，ＳＰ２，ＳＮ２により、その測定地
点のその角度の極近傍ＥＭＩの、その周波数での大きさ
とその位相が計算により分かる。
【００８５】この極近傍ＥＭＩの位相，大きさを各測定
点で計算できると、これらのデータ行列の逆行列計算を
行うことによりＥＭＩを多く発生している被測定物４の
発生源位置での電流と電流の位相を計算し特定できる。
【００８６】次に測定の実施例を以下に説明する。
【００８７】（実施例１）本実施例１は測定点に在って
ＸＹＺの３次元方向のＥＭＩの、各周波数での大きさと
位相を容易に測定するものである。測定地点において３
次元方向でＥＭＩを測定するとよりその測定地点の極近
磁界ＥＭＩが完全に測定されたことになり、より詳しく
被測定物４のＥＭＩ発生源回路位置の回路電流を特定で
きる。
【００８８】本実施例は図６に示すように、θ方向の回
転機構６に、傾きφ（たとえばφ＝５４．７８度）を持
った傾斜型ループアンテナ１３を取り付ける。取り付け
方法は回転機構６の回転軸１２が傾きφ（φ＝５４．７
８度）を持った傾斜型ループアンテナ１３の中心１４を
通るようにする。
【００８９】本測定方法を次に説明する。初期設定に従
ってある測定点に平面移動機構３、上下移動機構５で５
４．７８度を持った傾斜型ループアンテナ１３（単にル
ープアンテナ１３とも呼称する）を移動させる。この測
定点の測定方法を図７で説明する。
【００９０】（１）まず、θ方向の回転機構６でループ
アンテナ１３をＸ軸１９と５４．７８度となる真上位置
に回転位置決めする。
【００９１】（２）ここですでに説明したように、ＥＭ
Ｉ測定器１とスイッチ群部８と位相ずらし部２４と傾斜
型ループアンテナ１３と基点ループアンテナ７でＥＭＩ
大きさと位相を測定する。
【００９２】（３）θ方向の回転機構６でループアンテ
ナ１３を１２０度回転し位置決めする。
【００９３】（４）ここで同様にＥＭＩ測定器１と、ス
イッチ群部８と、位相ずらし部２４と、本ループアンテ
ナ１３と、基点ループアンテナ７でＥＭＩ大きさと位相
を測定する。
【００９４】（５）θ方向の回転機構６でループアンテ
ナ１３をさらに１２０度回転させ位置決めする。
【００９５】（６）ここで同様にＥＭＩ大きさと位相を
測定する。
【００９６】（７）これで直角座標系軸でＸ′軸１５、
Ｙ′軸１６、Ｚ′軸１７においてそれぞれのＥＭＩ極近
磁界の大きさ、位相が判明した。
【００９７】一般にある地点のＥＭＩ極近磁界は注目の
一つの周波数に関して言うなら、先にも説明したように
ただ１つの楕円板１８の中心に関してその周波数ωに対
応して右あるいは左のどちらかにに伸縮回転しているベ
クトル２２である。よって直角座標系軸でＸ′軸１５、
Ｙ′軸１６、Ｚ′軸１７のデータを測定したので、これ
を被測定物４の基準直角座標系のＸ軸１９、Ｙ軸２０、
Ｚ軸２１に容易に座標変換できる。
【００９８】この座標変換後のデータの位相と大きさ
が、被測定物４のこの測定点のＸＹＺ方向３次元のこの
周波数のＥＭＩの大きさと位相のデータとなる。たとえ
ば、本周波数においてＳｘ、αｘ、Ｓｙ、αｙ、Ｓｚ、
αｚとすると、本測定点のこの周波数のＥＭＩベクトル
はＥＭＩｘ＝Ｓｘ×ＣＯＳ（ωｔ＋αｘ）、ＥＭＩy ＝
Ｓｙ×ＣＯＳ（ωｔ＋αｙ）、ＥＭＩｚ＝Ｓｚ×ＣＯＳ
（ωｔ＋αｚ）で表され、傾いた楕円となる。また他の
多数の各周波数でも同様の楕円が各周波数で求まるので
ある。
【００９９】次にまた、設定に従って次の測定点に間隔
ΔＸで平面移動機構３，上下移動機構５で５４．７８度
を持ったループアンテナ１３を移動させる。同様に、
Ｘ′軸１５、Ｙ′軸１６、Ｚ′軸１７のデータを測定
し、ＸＹＺ方向に座標変換し、３次元のＥＭＩの位相と
大きさのデータに変換する。
【０１００】この測定を間隔ΔＸ、間隔ΔＹの全測定点
で実施し、この結果、領域ＸＹと上下の高さＺにおける
各点でのＥＭＩデータを取得する。
【０１０１】このように指定測定地点を所定どうり順次
測定することにより、各周波数での極近磁界ＥＭＩのＸ
ＹＺ方向の３次元に関するそこの測定地点での位相と大
きさにおいて被測定物の測定領域での間隔でデータの行
列ができ、分布が求まったことになる。これにより、被
測定物４のＥＭＩ発生源電流位置の回路でのその周波数
における電流が３次元での楕円回転ベクトル状態とし
て、この測定データの行列逆計算で求められる。この電
流により、より詳しく被測定物４のＥＭＩ発生原因が追
求され、ＥＭＩ低減対策をより高度に嵩じることができ
る。
【０１０２】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１０３】たとえば、測定用ループアンテナのみを有
するＥＭＩ測定装置において、この測定用ループアンテ
ナを回転機構で支持してθ方向に回転可能とする構成に
しておき、測定用ループアンテナの姿勢の異なる複数の
状態でＥＭＩ測定を行い、これらの測定で得た測定デー
タを元にしてＥＭＩの大きさ，最大最小の方向を測定す
ることもできる。
【０１０４】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＩＣを
組み込んだ配線基板におけるＥＭＩ測定技術に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
い。
【０１０５】本発明は少なくとも不要輻射を発生する電
子装置のＥＭＩ測定技術には適用できる。
【０１０６】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【０１０７】（１）３次元的にアンテナを移動させるこ
とができる移動機構により、被測定物の表面に高精度に
アンテナを自動位置決めしかつＥＭＩ測定ができる。
【０１０８】（２）アンテナθ方向の回転機構により、
各測定点において各角度の回転位置決めができその値を
自動測定できる。
【０１０９】（３）測定用ループアンテナと基点ループ
アンテナと、位相ずらし部と、スイッチ群部と、または
３次元移動機構、回転機構を計測計算制御部で制御しデ
ータを計測し、計算することで、ＥＭＩ極近磁界の無数
の各周波数での位相と大きさが測定できる （４）アンテナθ方向の回転機構とその回転軸に対し、
傾きを持つループアンテナにより一軸回転機構というシ
ンプル機構で、容易に３次元方向のＥＭＩが検出でき
る。
【０１１０】（５）従来において、多数の各周波数での
位相検出が困難で測定できないため、ＩＣ内部回路のど
の部分からＥＭＩ放射されているのかを知ることができ
なかったが、本発明でＥＭＩ極近磁界の各周波数での位
相と大きさが容易に測定できるので、マックスウエル方
程式、ビオサバールの法則を利用して、ＩＣ内部回路の
ある位置の各周波数での電流源の電流位相と大きさが分
かり、どのようにＥＭＩが放射されているのかを逆に計
算できるようになるので、ＩＣ内部回路のＥＭＩ低減対
策作業がより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）であるＥＭ
Ｉ測定装置を示す模式図である。
【図２】本実施形態１のループアンテナを示す拡大正面
図である。
【図３】本実施形態１のＥＭＩ測定装置による測定方法
を説明する平面的模式図である。
【図４】本実施形態１のＥＭＩ測定装置による測定方法
を説明する模式図である。
【図５】本実施形態１のＥＭＩ測定装置の電気接続例を
示す説明図である。
【図６】本実施例１のＥＭＩ測定装置における傾斜型の
ループアンテナを取り付けた回転機構を示す模式図であ
る。
【図７】３次元測定と極近磁界の楕円板の説明図であ
る。
【符号の説明】
１…スペクトラムアナライザＥＭＩ測定器、２…測定用
ループアンテナ、３…平面移動機構、４…被測定物、５
…上下移動機構、６…回転機構、７…基点ループアンテ
ナ、８…スイッチ群部、９〜１１…スイッチ、１２…回
転軸、１３…傾斜型ループアンテナ、１４…中心、１５
…Ｘ′軸、１６…Ｙ′軸、１７…Ｚ′軸、１８…楕円
板、１９…Ｘ軸、２０…Ｙ軸、２１…Ｚ軸、２２…ベク
トル、２３…計測計算制御部、２４…位相ずらし部、２
５…位相ずらしスイッチ、２６…抵抗器、２７…コンデ
ンサ、３０…配線基板、３１…集積回路装置（ＩＣ）、
３２…ステージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 聖史 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 半野 勉 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 堀江 俊晴 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上村 美幸 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 中村 篤 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定物に対して相対的に３次元方向に
    移動する移動機構に取り付けられた測定用ループアンテ
    ナを有し被測定物から放射される不要輻射を測定するＥ
    ＭＩ測定装置であって、前記測定用ループアンテナはア
    ンテナの方向性を変化させる回転機構に支持されている
    ことを特徴とするＥＭＩ測定装置。
  2. 【請求項２】 被測定物に対して相対的に３次元方向に
    移動する移動機構に取り付けられた測定用ループアンテ
    ナと、前記被測定物に対して一定の位置関係を維持する
    とともに前記測定用ループアンテナと同様の構造からな
    る基点ループアンテナと、前記測定用ループアンテナお
    よび前記基点ループアンテナに接続され前記各アンテナ
    に発生した起電流から不要輻射の大きさと周波数を測定
    するスペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と、前記測定
    用ループアンテナおよび基点ループアンテナと前記スペ
    クトラムアナライザＥＭＩ測定器との間に設けられ前記
    スペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と測定用ループア
    ンテナおよび基点ループアンテナの接続状態を切り換え
    るスイッチ群部と、前記測定用ループアンテナまたは前
    記基点ループアンテナに接続されてアンテナに発生する
    起電流の位相を進めたり遅らせる位相ずらし部と、前記
    各部を制御するとともに測定データを選択使用して不要
    輻射の位相を求める計測計算制御部とを有し、ＥＭＩの
    大きさ，周波数および位相を測定することを特徴とする
    ＥＭＩ測定装置。
  3. 【請求項３】 前記スイッチ群部は前記測定用ループア
    ンテナや前記基点ループアンテナの起電流を、前記スペ
    クトラムアナライザＥＭＩ測定器に単独に継いだり切り
    離したり、両アンテナ起電流を切り離したり、直列に互
    いに起電流を順方向に継いだり、互いに起電流を逆方向
    に継いだりするスイッチ構成になっていることを特徴と
    する請求項２に記載のＥＭＩ測定装置。
  4. 【請求項４】 前記位相ずらし部はループアンテナの両
    端間に直列に接続される抵抗およびコンデンサと、前記
    コンデンサと並列に接続される位相ずらしスイッチで構
    成されていることを特徴とする請求項２または請求項３
    に記載のＥＭＩ測定装置。
  5. 【請求項５】 前記測定用ループアンテナは所定の傾き
    φを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
    ずれか１項に記載のＥＭＩ測定装置。
  6. 【請求項６】 被測定物に対して相対的に３次元方向に
    移動する移動機構に取り付けられた測定用ループアンテ
    ナと、前記被測定物に対して一定の位置関係を維持する
    とともに前記測定用ループアンテナと同様の構造からな
    る基点ループアンテナと、前記測定用ループアンテナお
    よび前記基点ループアンテナに接続され前記各アンテナ
    に発生した起電流から不要輻射の大きさと周波数を測定
    するスペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と、前記測定
    用ループアンテナおよび基点ループアンテナと前記スペ
    クトラムアナライザＥＭＩ測定器との間に設けられ前記
    スペクトラムアナライザＥＭＩ測定器と測定用ループア
    ンテナおよび基点ループアンテナの接続状態を切り換え
    るスイッチ群部と、前記測定用ループアンテナまたは前
    記基点ループアンテナに接続されてアンテナに発生する
    起電流の位相を進めたり遅らせる位相ずらし部と、前記
    各部を制御するとともに測定データを選択使用して不要
    輻射の位相を求める計測計算制御部とを有し、前記スイ
    ッチ群部は前記測定用ループアンテナや前記基点ループ
    アンテナの起電流を、前記スペクトラムアナライザＥＭ
    Ｉ測定器に単独に継いだり切り離したり、両アンテナ起
    電流を切り離したり、直列に互いに起電流を順方向に継
    いだり、互いに起電流を逆方向に継いだりするスイッチ
    構成になり、前記位相ずらし部はループアンテナの両端
    間に直列に接続される抵抗およびコンデンサと、前記コ
    ンデンサと並列に接続される位相ずらしスイッチで構成
    されるＥＭＩ測定装置を使用し、（ａ）被測定物に対面
    する前記測定用ループアンテナおよび基点ループアンテ
    ナに発生する起電流をスペクトラムアナライザＥＭＩ測
    定器で検出して不要輻射の大きさ，周波数を測定し、
    （ｂ）前記位相ずらし部の位相ずらしスイッチを操作す
    るとともに前記スイッチ群部のスイッチを操作して各起
    電流を測定し、（ｃ）またはスイッチ群部のスイッチを
    操作をしないで測定用ループアンテナを３次元方向に移
    動する移動機構によって被測定物から遠ざけて基点ルー
    プアンテナに発生する起電流を測定するとともに前記測
    定用ループアンテナを回転機構で１８０度回転させて起
    電流を測定し、（ｄ）前記各測定データを選択使用して
    前記計測計算制御部で計算して不要輻射の位相を求め、
    （ｅ）求められた不要輻射の大きさ，周波数および位相
    のデータを前記計測計算制御部のメモリに記憶し、 これにより、ＥＭＩの大きさ，周波数および位相を測定
    することを特徴とするＥＭＩ測定方法。
  7. 【請求項７】 所定の傾きφを有する測定用ループアン
    テナを使用してＥＭＩ測定を行うことを特徴とする請求
    項６に記載のＥＭＩ測定方法。
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