JP2005315706A - 透過減衰量測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定個数が多くても被測定物本来の特性を引き出し、高周波帯域でも簡易に精度良く透過減衰量を測定し得る透過減衰量測定システムを提供する。
【解決手段】この透過減衰量測定システムの場合、従来のシステムを改良して被測定物上にコネクタを設ける代わり、被測定物を実装接続する被測定物用実装ランド部８、及び接続用コネクタ（図示せず／略図するネットワークアナライザに接続された入力側，出力側のリジットケーブルの端部に設けられる）を半田接続するコネクタ半田接続用ランド部７，１２を有し、且つ実装ランド部８及び接続用ランド部７，１２をループ導通させる導電パターンが設けられたコネクタ接続用ランド付き基板を測定用実装基板６として備え、接続用ランド部７，１２に接続用コネクタを極性が合うように半田接続した状態で基板６の実装ランド部８に被測定物を実装接続するだけで透過減衰量を簡易に精度良く測定できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として電子部品の周波数（特に高周波帯域）に対する透過減衰量を測定するための透過減衰量測定システムに関する。

近年、パーソナルコンピュータやサーバコンピュータ等に用いられるＣＰＵ，電源部等のスイッチング周波数は、高速化・高周波化が顕著であり、その周辺に使用されるコンデンサ等の電子部品についても、高周波化に対応できるような研究開発が進んでいる。このようなコンデンサ等の電子部品の特性は、周波数に対する透過減衰量を測定することにより評価できるが、実際には高周波帯域に至る程、測定することが困難となっている。

そこで、高い周波数に対してコンデンサの特性が満足しているか、或いは高い周波数でコンデンサがどのような特性を有しているかを確認するため、コンデンサ等の電子部品である被測定物を対象として、その周波数（特に高周波帯域）に対する透過減衰量を測定・評価するためのシステムが必要とされている。

図４は、従来の透過減衰量測定システム（研究開発済みで実用化されているが、文献公知に係る発明でないもの）の基本構成を概略的に示した斜視図である。

この透過減衰量測定システムは、コンデンサ等の電子部品である被測定物５の周波数に対する透過減衰量を測定可能なネットワークアナライザ１と、このネットワークアナライザ１と被測定物５との間を繋ぐために一端側に接続用コネクタ３ａ，３ｂがそれぞれ接続され、且つ他端側がそれぞれネットワークアナライザ１本体内に電気的に接続された入力側，出力側のリジットケーブル２ａ，２ｂとを備えて成り、更に、被測定物５上の導電パターンの所定箇所に接続されるように設けられた被測定側接続用コネクタ４ａ，４ｂに対して入力側，出力側のリジットケーブル２ａ，２ｂにおける接続用コネクタ３ａ，３ｂをそれぞれ嵌合接続して各部をループ導通させた状態で被測定物５の周波数に対する透過減衰量をネットワークアナライザ１により測定可能な構成となっている。

具体的に言えば、この透過減衰量測定システムの場合、ネットワークアナライザ１から入力側のリジットケーブル２ａ経由で接続用コネクタ３ａ及び被測定側接続用コネクタ４ａを介して所定の周波数（ネットワークアナライザ１の仕様等で異なる）の測定用信号波が被測定物５に入力されると、その被測定物５に入力された測定用信号波が被測定側接続用コネクタ４ｂ及び接続用コネクタ３ｂを介して出力側のリジットケーブル２ｂ経由でネットワークアナライザ１へ戻るため、ネットワークアナライザ１では被測定物５へ入力した測定用信号波がどの程度出力されたかを透過減衰量（出力／入力の比で表わされる）として測定することができる。透過減衰量の評価概要では、被測定物５へ入力した測定用信号波のレベルに対して被測定物５から出力された測定用信号波のレベルが小さい程、透過減衰量が大きいことになる。

上述した透過減衰量測定システムの場合、被測定物へ直接的にコネクタ（被測定側接続用コネクタ）を設けてネットワークアナライザに接続された入力側，出力側のリジットケーブルの接続用コネクタとの間で嵌合接続する構成であるため、被測定物の測定個数が多ければ相当な工数を要して煩雑になってしまうという問題がある上、測定用信号波が高周波帯域であれば入力側，出力側のリジットケーブル相互間で電磁波が空中を伝播したり、或いは被測定物が接続される基板における形状や導電パターン等の影響により被測定物の本来の特性を引き出して測定することが困難になっているという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、測定個数が多い場合にも被測定物の本来の性能・特性を引き出し、高周波帯域に及んで簡易に精度良く透過減衰量を測定し得る透過減衰量測定システムを提供することにある。

本発明によれば、電子部品による被測定物の周波数に対する透過減衰量を測定可能なネットワークアナライザと、ネットワークアナライザと被測定物との間を繋ぐために一端側に接続用コネクタがそれぞれ接続され、且つ他端側がそれぞれ該ネットワークアナライザ本体内に電気的に接続された入力側，出力側のリジットケーブルとを備え、更に、被測定物上の導電パターンの所定箇所に接続されるように設けられた被測定側接続用コネクタに対して入力側，出力側のリジットケーブルにおける接続用コネクタをそれぞれ嵌合接続してループ導通させた状態で該被測定物の周波数に対する透過減衰量をネットワークアナライザにより測定可能な透過減衰量測定システムにおいて、被測定物上に被測定側接続用コネクタを設ける代わり、該被測定物を実装接続するための被測定物用実装ランド部、及び接続用コネクタを半田接続するために該被測定物用実装ランド部領域外に設けられたコネクタ半田接続用ランド部を有すると共に、該被測定物用実装ランド部及び該コネクタ半田接続用ランド部をループ導通させるための導電パターンが設けられたコネクタ接続用ランド付き基板を測定用実装基板として備えた透過減衰量測定システムが得られる。

又、本発明によれば、上記透過減衰量測定システムにおいて、コネクタ半田接続用ランド部は、入力側，出力側のリジットケーブルにおける接続用コネクタにあっての正極用のものを半田接続するためのコネクタ正極半田接続用ランド部、並びに負極用のものを半田接続するためのコネクタ負極半田接続用ランド部を含んで成る透過減衰量測定システムが得られる。

更に、本発明によれば、上記透過減衰量測定システムにおいて、測定用実装基板は、被測定物を実装接続するために被測定物用実装ランド部に設けられた被測定物用ランドパターン、及び接続用コネクタにあっての中心導体部を半田接続するためにコネクタ正極半田接続用ランド部に設けられたコネクタ正極用ランドパターンを含む第１層と、電源電圧を印加するための電源電圧用パターンを含む第２層と、接地接続を行うための接地用パターンを含む第３層と、接続用コネクタにあっての接地部を半田接続するためにコネクタ負極半田接続用ランド部に設けられたコネクタ負極用ランドパターンを含む第４層とによる４層構造から成る透過減衰量測定システムが得られる。

加えて、本発明によれば、上記透過減衰量測定システムにおいて、電源電圧用パターン及びコネクタ正極用ランドパターンは、測定用実装基板内のヴィアで導通すると共に、被測定物用ランドパターンにおける正極用のものにも導通しており、コネクタ負極用ランドパターンは、接地用パターン及び被測定物用ランドパターンにおける負極用のものと共に、測定用実装基板内のヴィアで導通している透過減衰量測定システムが得られる。

これらの何れか一つの透過減衰量測定システムにおいて、測定用実装基板は、被測定物用実装ランド部及びコネクタ半田接続用ランド部を一軸方向の長さ方向に沿って配置した長方形状であり、且つ同一面上で該長さ方向と垂直な方向の幅方向における寸法が被測定物の幅方向における寸法の１．５倍以内であることは好ましい。

本発明の透過減衰量測定システムの場合、従来のシステムを改良し、被測定物上に被測定側接続用コネクタを設ける代わり、被測定物を実装接続するための被測定物用実装ランド部、及び接続用コネクタを半田接続するために被測定物用実装ランド部領域外に設けられたコネクタ半田接続用ランド部を有すると共に、被測定物用実装ランド部及びコネクタ半田接続用ランド部をループ導通させるための導電パターンが設けられたコネクタ接続用ランド付き基板を測定用実装基板として備えるようにしているため、従来のように被測定物に被測定側接続用コネクタを接続する手間が無く、コネクタ半田接続用ランド部に接続用コネクタを極性が合うように半田接続した状態で測定用実装基板の被測定物用実装ランド部に被測定物を実装接続するだけで透過減衰量の測定を高周波帯域に及んで簡易に精度良く行うことができ、被測定物の個数に拘らず最低限の工数で測定を実施できて全体の検査時間を短縮できるようになる。又、測定用実装基板の構造及び形状や被測定物用実装ランド部及びコネクタ半田接続用ランド部を導通させるための導電パターンを工夫することにより、従来のように被測定物に被測定側接続用コネクタを直接設けていた場合と比べ、測定対象となる被測定物の個数が多い場合にも被測定物の本来の性能・特性をそれぞれ引き出して確認することができるようになる。

本発明の最良の形態に係る透過減衰量測定システムは、電子部品による被測定物の周波数に対する透過減衰量を測定可能なネットワークアナライザと、ネットワークアナライザと被測定物との間を繋ぐために一端側に接続用コネクタがそれぞれ接続され、且つ他端側がそれぞれネットワークアナライザ本体内に電気的に接続された入力側，出力側のリジットケーブルとを備え、更に、被測定物上の導電パターンの所定箇所に接続されるように設けられた被測定側接続用コネクタに対して入力側，出力側のリジットケーブルにおける接続用コネクタをそれぞれ嵌合接続してループ導通させた状態で被測定物の周波数に対する透過減衰量をネットワークアナライザにより測定可能な従来の透過減衰量測定システムを改良し、被測定物上に被測定側接続用コネクタを設ける手法を採用せず、その代わりに被測定物を実装接続するための被測定物用実装ランド部、及び接続用コネクタを半田接続するために被測定物用実装ランド部領域外に設けられたコネクタ半田接続用ランド部を有すると共に、被測定物用実装ランド部及びコネクタ半田接続用ランド部をループ導通させるための導電パターンが設けられたコネクタ接続用ランド付き基板を測定用実装基板として備えるようにしたものである。

但し、ここでのコネクタ半田接続用ランド部は、入力側，出力側のリジットケーブルにおける接続用コネクタにあっての正極用のものを半田接続するためのコネクタ正極半田接続用ランド部、並びに負極用のものを半田接続するためのコネクタ負極半田接続用ランド部を含んで成ることが好ましい。又、測定用実装基板は、被測定物を実装接続するために被測定物用実装ランド部に設けられた被測定物用ランドパターン、及び接続用コネクタにあっての中心導体部を半田接続するためにコネクタ正極半田接続用ランド部に設けられたコネクタ正極用ランドパターンを含む第１層と、電源電圧を印加するための電源電圧（Ｖｃｃ）用パターンを含む第２層と、接地（ＧＮＤ）接続を行うための接地用パターンを含む第３層と、接続用コネクタにあっての接地部を半田接続するためにコネクタ負極半田接続用ランド部に設けられたコネクタ負極用ランドパターンを含む第４層とによる４層構造から成ることが好ましい。

図１は、本発明の実施例１に係る透過減衰量測定システムに使用される測定用実装基板６の基本構造を示したもので、同図（ａ）は上面方向からの平面図に関するもの，同図（ｂ）は側面図に関するもの，同図（ｃ）は下面方向からの底面図に関するものである。

この測定用実装基板６の場合、図１（ａ）を参照すれば、上面には略中央部に被測定物を実装接続するための被測定物用実装ランド部８と、略図する接続用コネクタ（ネットワークアナライザに接続された入力側，出力側のリジットケーブルの端部に設けられるもので、基本的に図４に示した構成のものと同様な形態のもの）を半田接続するために被測定物用実装ランド部８領域外の周囲（被測定物用実装ランド部８領域における対向する短辺近傍）に設けられたコネクタ半田接続用ランド部７との導電パターンが施されており、図１（ｃ）を参照すれば、下面には接続用コネクタを半田接続するための別なコネクタ半田接続用ランド部１２の導電パターンが施されている。

このうち、被測定物用実装ランド部８の導電パターンについては、被測定物の形状・仕様に応じて異なる形態とすれば良いもので、例えば３端子型，２端子型，表面実装型等の場合にはその各種の形状・仕様に対応した導電パターンが施される。コネクタ半田接続用ランド部７は、入力側，出力側のリジットケーブルにおける接続用コネクタにあっての正極用のものを半田接続するためのコネクタ正極半田接続用ランド部となっている。コネクタ半田接続用ランド部１２は、同様に入力側，出力側のリジットケーブルにおける接続用コネクタにあっての負極用のものを半田接続するためのコネクタ負極半田接続用ランド部となっている。

又、図１（ｂ）を参照すれば、測定用実装基板６自体は、被測定物を実装接続するために被測定物用実装ランド部８に設けられた被測定物用ランドパターン、及び接続用コネクタにあっての中心導体部を半田接続するためにコネクタ正極半田接続用ランド部７に設けられたコネクタ正極用ランドパターンを含む第１層と、電源電圧（Ｖcc）を印加するための電源電圧用パターン９を含む第２層と、接地（ＧＮＤ）接続を行うための接地用パターン１０を含む第３層と、接続用コネクタにあっての接地部を半田接続するためにコネクタ負極半田接続用ランド部１２に設けられたコネクタ負極用ランドパターンを含む第４層とによる４層構造から成っている。

ここで、電源電圧用パターン９及び接地用パターン１０については、中央付近で分離されていた方が好ましい。又、電源電圧用パターン９及びコネクタ正極用ランドパターンは、測定用実装基板６内のヴィア（ＶＩＡ）で導通すると共に、被測定物用ランドパターンにおける正極用のものに導通している。更に、コネクタ負極用ランドパターンは、接地用パターン１０及び被測定物用ランドパターンにおける負極用のものと共に、測定用実装基板６内のヴィア（ＶＩＡ）で導通している。加えて、図１（ｂ）には、測定用実装基板６の下面（底面）側の所定箇所に配備されると共に、被測定物が接続用のコネクタの接続を要する場合に使用される被測定側コネクタ１１を示している。

このような構造の測定用実装基板６を図４に示したようなネットワークアナライザ１に接続された入力側，出力側のリジットケーブルの端部に設けられた接続用コネクタと共に使用して透過減衰量測定システムを構成すれば、従来のように被測定物５に各被測定側接続用コネクタ４ａ，４ｂを接続する手間が無く、コネクタ半田接続用ランド部７，１２に接続用コネクタを極性が合うように半田接続した状態で測定用実装基板６の被測定物用実装ランド部８に被測定物５を実装接続するだけで透過減衰量の測定を高周波帯域に及んで簡易に精度良く行うことができるため、被測定物５の個数に拘らず最低限の工数で測定を実施できて全体の検査時間を短縮することができる。

図２は、先の実施例１に係る透過減衰量測定システムに使用される測定用実装基板６の外形寸法を変形した実施例２に係る測定用実装基板１３における被測定物５の実装状態を示した上面方向からの平面図である。

この測定用実装基板１３の場合、基本構造は測定用実装基板６の場合と同様であるが、外形寸法が被測定物用実装ランド部８に実装接続された被測定物５との間で所定の関係となるように規定されている。具体的に言えば、測定用実装基板１３は、被測定物用実装ランド部８及びコネクタ半田接続用ランド部７，１２を一軸方向の長さ方向に沿って配置した長方形状となっており、且つ同一面上で長さ方向と垂直な方向の幅方向における寸法Ｗ２が被測定物５の幅方向における寸法Ｗ１の１．５倍以内（即ち、Ｗ２＜１．５Ｗ１）となっている。

図３は、この実施例２に係る測定用実装基板１３とその外形寸法が異なる比較例１，２に係る測定用実装基板とにそれぞれ実装された被測定物５における周波数ｆ（ＭＨｚ）に対する透過減衰量Ｌ（ｄＢ）の測定結果を示した特性図である。但し、ここでは、実施例２に係る測定用実装基板１３と比較例１，２に係る測定用実装基板とに対して共通して実装される被測定物５として、長さ１５ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ１．１ｍｍの外形寸法を持つ長方形状の表面実装型コンデンサを用い、実施例２に係る測定用実装基板１３には、長さ３０ｍｍ×幅１４．２ｍｍ×厚さ１．５６２ｍｍの外形寸法を持つ長方形状板を用い、比較例１に係る測定用実装基板には、長さ３０ｍｍ×幅２５．ｍｍ×厚さ１．５６２ｍｍの外形寸法を持つ長方形状板を用い、比較例２に係る測定用実装基板として、長さ６０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ１．５６２ｍｍの外形寸法を持つ長方形状板を用いているものとし、更に、各測定用実装基板の材料には、ガラス繊維強化エポキシ樹脂を用いているものとする。

図３からは、実施例２に係る測定用実装基板１３による被測定物５の特性Ｃ１の場合、幅を狭くして共振現象を抑制しているため、低周波帯域から１ＧＨｚに対する高周波帯域に至るまで透過減衰量Ｌ（被測定物５における出力／入力の比で表わされるもので、その縦軸の値が低い程、大きな値であることを示す）が−６０ｄＢ以下と低いレベルに抑制されていて被測定物５の本来の特性が良く引き出されているのに対し、比較例１，２に係る測定用実装基板による被測定物５の特性Ｃ２，Ｃ３の場合、幅が広いために共振現象を抑制できず、数百ＭＨｚにおいて測定用実装基板内で入力された測定用信号波が共振現象を起こして透過減衰量Ｌが高いレベルになって被測定物５の本来の特性が十分に引き出されなくなってしまうことが判る。従って、より高い周波数帯域で精度良く被測定物５の本来の性能・特性を引き出して透過減衰量Ｌを測定するためには、被測定物５を実装接続する測定用実装基板の形状を工夫して共振現象を抑制できるように幅寸法Ｗ２を規定することが重要であるといえる。

本発明の実施例１に係る透過減衰量測定システムに使用される測定用実装基板（コネクタ接続用ランド付き基板）の基本構造を示したもので、（ａ）は上面方向からの平面図に関するもの，（ｂ）は側面図に関するもの，（ｃ）は下面方向からの底面図に関するものである。 図１に示す実施例１に係る透過減衰量測定システムに使用される測定用実装基板の外形寸法を変形した実施例２に係る測定用実装基板における被測定物の実装状態を示した上面方向からの平面図である。 図２に示す実施例２に係る測定用実装基板とその外形寸法が異なる比較例に係る測定用実装基板とにそれぞれ実装された被測定物における周波数に対する透過減衰量の測定結果を示した特性図である。 従来の透過減衰量測定システムの基本構成を概略的に示した斜視図である。

符号の説明

１ ネットワークアナライザ
２ａ，２ｂ リジットケーブル
３ａ，３ｂ 接続用コネクタ
４ａ，４ｂ 被測定側接続用コネクタ
５ 被測定物
６，１３ 測定用実装基板（コネクタ接続用ランド付き基板）
７ コネクタ半田接続用ランド部（コネクタ正極半田接続用ランド部）
８ 被測定物用実装ランド部
９ 電源電圧用パターン
１０ 接地用パターン
１１ 被測定物側コネクタ
１２ コネクタ半田接続用ランド部（コネクタ負極半田接続用ランド部）

Claims (5)

1. 電子部品による被測定物の周波数に対する透過減衰量を測定可能なネットワークアナライザと、前記ネットワークアナライザと前記被測定物との間を繋ぐために一端側に接続用コネクタがそれぞれ接続され、且つ他端側がそれぞれ該ネットワークアナライザ本体内に電気的に接続された入力側，出力側のリジットケーブルとを備え、更に、前記被測定物上の導電パターンの所定箇所に接続されるように設けられた被測定側接続用コネクタに対して前記入力側，出力側のリジットケーブルにおける前記接続用コネクタをそれぞれ嵌合接続してループ導通させた状態で該被測定物の周波数に対する透過減衰量を前記ネットワークアナライザにより測定可能な透過減衰量測定システムにおいて、前記被測定物上に前記被測定側接続用コネクタを設ける代わり、該被測定物を実装接続するための被測定物用実装ランド部、及び前記接続用コネクタを半田接続するために該被測定物用実装ランド部領域外に設けられたコネクタ半田接続用ランド部を有すると共に、該被測定物用実装ランド部及び該コネクタ半田接続用ランド部をループ導通させるための導電パターンが設けられたコネクタ接続用ランド付き基板を測定用実装基板として備えたことを特徴とする透過減衰量測定システム。
2. 請求項１記載の透過減衰量測定システムにおいて、前記コネクタ半田接続用ランド部は、前記入力側，出力側のリジットケーブルにおける前記接続用コネクタにあっての正極用のものを半田接続するためのコネクタ正極半田接続用ランド部、並びに負極用のものを半田接続するためのコネクタ負極半田接続用ランド部を含んで成ることを特徴とする透過減衰量測定システム。
3. 請求項２記載の透過減衰量測定システムにおいて、前記測定用実装基板は、前記被測定物を実装接続するために前記被測定物用実装ランド部に設けられた被測定物用ランドパターン、及び前記接続用コネクタにあっての中心導体部を半田接続するために前記コネクタ正極半田接続用ランド部に設けられたコネクタ正極用ランドパターンを含む第１層と、電源電圧を印加するための電源電圧用パターンを含む第２層と、接地接続を行うための接地用パターンを含む第３層と、前記接続用コネクタにあっての接地部を半田接続するために前記コネクタ負極半田接続用ランド部に設けられたコネクタ負極用ランドパターンを含む第４層とによる４層構造から成ることを特徴とする透過減衰量測定システム。
4. 請求項３記載の透過減衰量測定システムにおいて、前記電源電圧用パターン及び前記コネクタ正極用ランドパターンは、前記測定用実装基板内のヴィアで導通すると共に、前記被測定物用ランドパターンにおける正極用のものに導通しており、前記コネクタ負極用ランドパターンは、前記接地用パターン及び前記被測定物用ランドパターンにおける負極用のものと共に、前記測定用実装基板内のヴィアで導通していることを特徴とする透過減衰量測定システム。
5. 請求項１〜４の何れか一つに記載の透過減衰量測定システムにおいて、前記測定用実装基板は、前記被測定物用実装ランド部及び前記コネクタ半田接続用ランド部を一軸方向の長さ方向に沿って配置した長方形状であり、且つ同一面上で該長さ方向と垂直な方向の幅方向における寸法が前記被測定物の幅方向における寸法の１．５倍以内であることを特徴とする透過減衰量測定システム。
   
   

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