JP2006162290A - Magnetic field measuring apparatus, current measuring apparatus provided with it, and electrical field measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定対象物の周囲に発生する近傍磁界を測定する磁界測定装置、測定対象物が有する配線に流れる電流を測定する電流測定装置、および測定対象物の周囲に発生する近傍電界を測定する電界測定装置に関する。 The present invention relates to a magnetic field measurement device that measures a near magnetic field generated around a measurement object, a current measurement device that measures a current flowing through a wiring of the measurement object, and a near electric field generated around the measurement object. The present invention relates to an electric field measuring apparatus.
電子機器の高機能化およびクロック周波数の高周波数化にともない、電磁波障害(
Electro Magnetic Interference:略称EMI)が問題となっている。電磁波障害の対策には、現象の的確な把握が重要である。つまり電磁波障害の対策には、まず電磁波障害の原因となる電子機器の周囲の磁界または電界を測定して、電子機器から発生する電磁波の強度を的確に把握することが重要である。
As electronic devices become more functional and clock frequency higher, electromagnetic interference (
Electro Magnetic Interference (abbreviation EMI) is a problem. Accurate understanding of the phenomenon is important for countermeasures against electromagnetic interference. In other words, in order to prevent electromagnetic interference, it is important to first measure the magnetic field or electric field around the electronic device that causes the electromagnetic interference and accurately grasp the intensity of the electromagnetic wave generated from the electronic device.
図14は、電子機器から発生する電磁波の強度を測定する第1の従来の技術の電磁妨害測定装置1を示す斜視図である。第1の従来の技術の電磁妨害測定装置1では、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2に、プリント配線板3をセットし、近磁界プローブ4を3次元のX−Y−Z方向に駆動可能な搬送装置5の先端に固定して、近磁界プローブ4の出力を、妨害計測装置6によって計測することによって、プリント配線板3の上から不要輻射の磁界の強度分布を測定している(たとえば特許文献1参照)。第1の従来の技術では、プリント配線板から発生する3次元的な不要輻射によるノイズの電気回路に及ぼす影響を検討することができる。
FIG. 14 is a perspective view showing an electromagnetic
前述した第1の従来の技術では、近磁界プローブ4を3次元のX−Y−Z方向に移動させることができるが、近磁界プローブ4と測定対象物であるプリント配線板3との間の距離を一定に保って不要輻射の磁界の強度分布を測定する構成とはなっていない。したがって、不要輻射の磁界の強度分布を正確に測定することができない。
In the first conventional technique described above, the near-
図15は、電子機器から発生する電磁波の強度を測定する第2の従来の技術の電磁妨害波測定装置における近傍磁界プローブ7およびその近傍を拡大して示す図である。前述した問題に鑑み、第2の従来の技術では、近傍磁界プローブ7が設けられるセンサ位置移動装置8に、測定対象物と近傍磁界プローブ7との距離を測定するレーザ変位計9を設けて、測定対象物と近傍磁界プローブ7との距離を一定にするようにセンサ位置移動装置8を制御して、電磁波妨害データを測定している(たとえば特許文献2参照)。このような構成によって、近傍磁界プローブ7と測定対象物との間の距離を一定に保つことができ、測定対象物の表面が平面でない場合であっても、電磁妨害波の磁界の強度分布を測定することができる。
FIG. 15 is an enlarged view showing the near
測定対象物であるプリント配線基板への実装部品の高密度化が進んでおり、このため電磁波障害の原因となる配線を特定するためには、高分解能の電磁界測定が必要になってきている。高分解能の電磁界測定を実現するためには、磁界プローブと測定対象物とを十分に近づける必要がある。 The density of components mounted on the printed circuit board, which is the measurement object, is increasing, and therefore, high-resolution electromagnetic field measurement is required to identify the wiring that causes electromagnetic interference. . In order to realize high-resolution electromagnetic field measurement, it is necessary to bring the magnetic field probe and the measurement object close enough.
しかしながら第2の従来の技術では、近傍磁界プローブ7が設けられるセンサ位置移動装置8にレーザ変位計9を設けるので、磁界プローブ7およびレーザ変位計9を含むセンサ部が大きくなり、またプリント配線基板に搭載される部品が障害物になることによって、プリント配線基板3に形成される配線に、磁界プローブを十分に近づけることができなくなるという問題がある。
However, in the second conventional technique, the
また近傍磁界プローブ7に近接してレーザ変位計9が設けられるので、レーザ変位計9による侵襲性が大きくなり、言い換えると電磁場の乱れが大きくなるので、電磁界の強度を正しく測定することができないという問題がある。
Further, since the
測定対象物であるプリント配線基板の周囲の電界を測定する場合であっても、磁界の測定する場合と同様の問題がある。 Even when measuring the electric field around the printed circuit board, which is the object to be measured, there is the same problem as when measuring the magnetic field.
本発明の目的は、測定対象物の表面の形状にかかわらず、測定対象物の表面と磁界プローブとの距離を一定にして磁界を測定することができ、不要輻射の磁界の強度分布を正確に測定することができる磁界測定装置、それを備える電流測定装置、および測定対象物の表面の形状にかかわらず、測定対象物の表面と電界プローブとの距離を一定にして電界を測定することができ、不要輻射の電界の強度分布を正確に測定することができる電界測定装置を提供することにある。 The object of the present invention is to measure the magnetic field with a constant distance between the surface of the measurement object and the magnetic field probe, regardless of the shape of the surface of the measurement object, and to accurately calculate the intensity distribution of the unwanted radiation magnetic field. Regardless of the shape of the magnetic field measurement device that can be measured, the current measurement device equipped with it, and the surface of the measurement object, the electric field can be measured with the distance between the surface of the measurement object and the electric field probe constant. Another object of the present invention is to provide an electric field measuring apparatus capable of accurately measuring the intensity distribution of the electric field of unwanted radiation.
本発明は、測定対象物の周囲の磁界を測定する磁界測定装置であって、
磁界の変化に基づいて、磁界の変化に応じた信号を発生する磁界プローブと、
測定対象物の位置を示す座標を表す座標情報と、この座標情報によって測定対象物の形状を表す形状情報とを記憶する記憶手段と、
予め定める座標軸を有し、磁界プローブを移動させる移動手段と、
記憶手段に記憶される測定対象物の座標情報が表す座標を、前記予め定める座標軸における測定対象物の座標に変換する座標変換手段と、
磁界プローブによって発生する信号に基づいて、磁界の強度を出力する磁界出力手段と、
記憶手段に記憶される形状情報に基づいて、測定対象物の表面からの距離が一定となる複数の測定位置に、移動手段によって磁界プローブを移動させる制御手段と、
各測定位置において、前記磁界出力手段によって出力された磁界の強度を表す磁界情報を出力する情報出力手段とを含むことを特徴とする磁界測定装置である。
The present invention is a magnetic field measuring apparatus for measuring a magnetic field around a measurement object,
A magnetic field probe that generates a signal corresponding to the change in the magnetic field based on the change in the magnetic field;
Storage means for storing coordinate information representing coordinates indicating the position of the measurement object, and shape information representing the shape of the measurement object by this coordinate information;
A moving means having a predetermined coordinate axis and moving the magnetic field probe;
Coordinate conversion means for converting coordinates represented by the coordinate information of the measurement object stored in the storage means into coordinates of the measurement object on the predetermined coordinate axis;
Magnetic field output means for outputting the intensity of the magnetic field based on a signal generated by the magnetic field probe;
Control means for moving the magnetic field probe by the moving means to a plurality of measurement positions where the distance from the surface of the measurement object is constant based on the shape information stored in the storage means;
An information output means for outputting magnetic field information representing the intensity of the magnetic field output by the magnetic field output means at each measurement position.
また本発明は、前記測定対象物は、電子部品および配線を含んで形成される電子回路を有する回路形成基板であり、
前記記憶手段は、電子部品および配線の位置を示す座標を表す座標情報と、電子部品および配線の形状を表す形状情報と、電子部品および配線の接続経路を表す経路情報とを記憶し、
前記経路情報が表す接続経路のうちのいずれかを指示する指示手段と、
形状配置情報および経路情報に基づいて、回路形成基板の全領域のうち、指示手段によって指示された伝達経路に含まれる配線を含む一部を、測定領域として抽出する領域抽出手段とを含み、
前記制御手段は、領域抽出手段によって抽出された測定領域に、磁界プローブが臨むように、移動手段によって磁界プローブを移動させることを特徴とする。
Further, the present invention is a circuit forming substrate having an electronic circuit formed by including the electronic component and wiring, the measurement object,
The storage means stores coordinate information representing coordinates indicating the positions of the electronic component and the wiring, shape information representing the shape of the electronic component and the wiring, and route information representing a connection path of the electronic component and the wiring,
Instruction means for instructing any of the connection routes represented by the route information;
Based on the shape arrangement information and the path information, including a region extraction unit that extracts a part including the wiring included in the transmission path instructed by the instruction unit, as a measurement region, out of the entire region of the circuit formation substrate,
The control means moves the magnetic field probe by the moving means so that the magnetic field probe faces the measurement area extracted by the area extraction means.
また本発明は、前記情報出力手段は、測定対象物の形状情報と、磁界情報とを図形化して表す図形情報を出力することを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the information output means outputs graphic information representing the shape information of the measurement object and the magnetic field information as a graphic.
また本発明は、前記磁界測定装置を含む電流測定装置であって、
前記測定対象物は、配線およびグランド層を含む基板を有し、
前記形状情報は、配線とグランド層との形状および配置位置を表す形状配置情報を含み、
記憶手段に記憶される形状情報に基づいて、測定位置に配置される磁界プローブと配線との予め定める方向における距離、および予め定める方向における配線とグランド層との間の距離とを算出する距離算出手段と、
距離算出手段によって算出された距離と、磁界出力手段によって出力される磁界の強度とに基づいて、配線に流れる電流の電流値を算出する電流算出手段とを含むことを特徴とする電流測定装置である。
The present invention is also a current measuring device including the magnetic field measuring device,
The measurement object has a substrate including a wiring and a ground layer,
The shape information includes shape arrangement information representing the shape and arrangement position of the wiring and the ground layer,
Distance calculation for calculating a distance in a predetermined direction between the magnetic field probe arranged at the measurement position and the wiring and a distance between the wiring in the predetermined direction and the ground layer based on the shape information stored in the storage unit Means,
A current measurement device comprising: a current calculation unit that calculates a current value of a current flowing through the wiring based on the distance calculated by the distance calculation unit and the intensity of the magnetic field output by the magnetic field output unit. is there.
また本発明は、測定対象物の周囲の電界を測定する電界測定装置であって、
電界の変化に基づいて、電界の変化に応じた信号を発生する電界プローブと、
測定対象物の位置を示す座標を表す座標情報と、この座標情報によって測定対象物の形状を表す形状情報とを記憶する記憶手段と、
予め定める座標軸を有し、電界プローブを移動させる移動手段と、
記憶手段に記憶される測定対象物の座標情報が表す座標を、前記予め定める座標軸における測定対象物の座標に変換する座標変換手段と、
電界プローブによって発生する信号に基づいて、電界の強度を出力する電界出力手段と、
記憶手段に記憶される形状情報に基づいて、測定対象物の表面からの距離が一定となる複数の測定位置に、移動手段によって電界プローブを移動させる制御手段と、
各測定位置において、前記電界出力手段によって出力された電界の強度を表す電界情報を出力する情報出力手段とを含むことを特徴とする電界測定装置である。
Further, the present invention is an electric field measuring device for measuring an electric field around a measurement object,
An electric field probe that generates a signal corresponding to the change in the electric field based on the change in the electric field;
Storage means for storing coordinate information representing coordinates indicating the position of the measurement object, and shape information representing the shape of the measurement object by this coordinate information;
A moving means having a predetermined coordinate axis and moving the electric field probe;
Coordinate conversion means for converting coordinates represented by the coordinate information of the measurement object stored in the storage means into coordinates of the measurement object on the predetermined coordinate axis;
Electric field output means for outputting electric field strength based on a signal generated by the electric field probe;
Control means for moving the electric field probe by the moving means to a plurality of measurement positions where the distance from the surface of the measurement object is constant based on the shape information stored in the storage means;
And an information output unit that outputs electric field information representing the intensity of the electric field output by the electric field output unit at each measurement position.
また本発明は、前記測定対象物は、電子部品および配線を含んで形成される電子回路を有する回路形成基板であり、
前記記憶手段は、電子部品および配線の位置を示す座標を表す座標情報と、電子部品および配線の形状を表す形状情報と、電子部品および配線の接続経路を表す経路情報とを記憶し、
前記経路情報が表す接続経路のうちのいずれかを指示する指示手段と、
形状配置情報および経路情報に基づいて、回路形成基板の全領域のうち、指示手段によって指示された伝達経路に含まれる配線を含む一部を、測定領域として抽出する領域抽出手段とを含み、
前記制御手段は、領域抽出手段によって抽出された測定領域に、電界プローブが臨むように移動手段によって電界プローブを移動させることを特徴とする。
Further, the present invention is a circuit forming substrate having an electronic circuit formed by including the electronic component and wiring, the measurement object,
The storage means stores coordinate information representing coordinates indicating the positions of the electronic component and the wiring, shape information representing the shape of the electronic component and the wiring, and route information representing a connection path of the electronic component and the wiring,
Instruction means for instructing any of the connection routes represented by the route information;
Based on the shape arrangement information and the path information, including a region extraction unit that extracts a part including the wiring included in the transmission path instructed by the instruction unit, as a measurement region, out of the entire region of the circuit formation substrate,
The control means moves the electric field probe by the moving means so that the electric field probe faces the measurement region extracted by the area extraction means.
また本発明は、前記情報出力手段は、測定対象物の形状情報と、電界情報とを図形化して表す図形情報を出力する空白のことを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the information output means is a blank for outputting graphic information representing the shape information of the measurement object and the electric field information in a graphic form.
本発明によれば、座標変換手段が、記憶手段に記憶される測定対象物の座標情報が表す座標を、移動手段の予め定める座標軸における測定対象物の座標に変換することによって、磁界プローブと測定対象物との間の距離を実測しなくても、制御手段が記憶手段に記憶される座標情報が表す座標に基づいて、測定対象物の表面からの距離が一定となる複数の測定位置に、電界プローブを移動手段によって移動させるだけで、実際の磁界プローブと測定対象物との距離についても、複数の測定位置において一定とすることができる。 According to the present invention, the coordinate conversion means converts the coordinates represented by the coordinate information of the measurement object stored in the storage means into the coordinates of the measurement object on the predetermined coordinate axis of the movement means, thereby measuring the magnetic field probe and the measurement object. Even without actually measuring the distance to the object, based on the coordinates represented by the coordinate information stored in the storage means by the control means, a plurality of measurement positions where the distance from the surface of the measurement object is constant, The distance between the actual magnetic field probe and the measurement object can be made constant at a plurality of measurement positions simply by moving the electric field probe by the moving means.
磁界プローブによって発生する信号に基づいて、磁界出力手段は、磁界の強度を出力することができ、磁界出力手段によって出力された磁界の強度を表す磁界情報が情報出力手段によって出力されることによって、利用者は、各測定位置における磁界の強度について、すなわち測定対象物の周囲の磁界の分布を的確に知ることができる。得られた磁界情報を用いて電磁波障害の対策を行うことによって、電磁波障害を効果的に低減することができるようになる。 Based on the signal generated by the magnetic field probe, the magnetic field output means can output the strength of the magnetic field, and magnetic field information indicating the strength of the magnetic field output by the magnetic field output means is output by the information output means. The user can accurately know the intensity of the magnetic field at each measurement position, that is, the distribution of the magnetic field around the measurement object. By taking countermeasures against electromagnetic interference using the obtained magnetic field information, electromagnetic interference can be effectively reduced.
また磁界プローブと測定対象物との距離を一定に保つことによって、測定対象物が平面でない場合でも電磁妨害波となる磁界の分布を正確に測定することができる。さらに、測定対象物との距離検出に必要なレーザ変位計などの装置が不要になるため、磁界プローブの小型化が可能になり、磁界プローブを測定対象物に近接させて、高い分解能の測定が可能になる。また、測定対象物に近接するものは、磁界プローブのみとなり、侵襲性の問題も最小限に抑えることができる。 Further, by keeping the distance between the magnetic field probe and the measurement object constant, it is possible to accurately measure the distribution of the magnetic field that becomes an electromagnetic interference wave even when the measurement object is not flat. Furthermore, since a device such as a laser displacement meter that is necessary for detecting the distance to the measurement object is not required, the magnetic field probe can be miniaturized, and the magnetic field probe can be brought close to the measurement object to perform high-resolution measurement. It becomes possible. Further, only the magnetic field probe is close to the measurement object, and invasive problems can be minimized.
また本発明によれば、指示手段によって、経路情報が表す接続経路のうちのいずれかを指示すると、領域抽出手段が、回路形成基板の全領域のうち、指示手段によって指示された伝達経路に含まれる配線を含む測定領域を抽出する。制御手段は、領域抽出手段によって抽出された測定領域に臨むように、磁界プローブを移動手段によって移動させ、複数の測定位置において磁界の強度を磁界出力手段に測定させる。利用者は測定したい接続経路を指示手段によって指示することによって、試験対象物の周囲のうち、測定すべき領域を選択的に測定させることができ、磁界の強度を測定するための測定時間を短縮することができる。 Further, according to the present invention, when any one of the connection paths represented by the path information is instructed by the instruction unit, the area extraction unit is included in the transmission path instructed by the instruction unit among all the regions of the circuit formation substrate. The measurement area containing the wiring to be extracted is extracted. The control means moves the magnetic field probe by the moving means so as to face the measurement area extracted by the area extracting means, and causes the magnetic field output means to measure the magnetic field strength at a plurality of measurement positions. The user can selectively measure the area to be measured around the test object by indicating the connection path to be measured by the instruction means, thereby shortening the measurement time for measuring the magnetic field strength. can do.
また本発明によれば、情報出力手段が、測定対象物の形状情報と、磁界情報とを図形化して表す図形情報を出力する。測定対象物の形状情報と、磁界情報とは、図形として表されるので、利用者はこの図形を見るだけで、測定対象物の周囲の、磁界の強度分布を明確に把握することができる。したがって測定対象物において、電磁妨害波の発生源となっている部分の把握が容易となる。 According to the invention, the information output means outputs graphic information representing the shape information of the measurement object and the magnetic field information as a graphic. Since the shape information of the measurement object and the magnetic field information are represented as graphics, the user can clearly grasp the magnetic field intensity distribution around the measurement object simply by looking at the graphics. Therefore, it becomes easy to grasp the part that is the source of the electromagnetic interference wave in the measurement object.
また本発明によれば、形状情報は、配線とグランド層との形状および配置位置を表す形状配置情報を含む。距離算出手段によって、記憶手段に記憶される形状情報に基づいて、測定位置における磁界プローブと配線との距離、および配線とグランド層との間の距離とを表す距離情報を算出することができる。電流算出手段は、距離情報と、磁界強度情報とに基づいて、配線に流れる電流の電流値を求める。 Further, according to the present invention, the shape information includes shape arrangement information representing the shapes and arrangement positions of the wiring and the ground layer. The distance calculation means can calculate distance information representing the distance between the magnetic field probe and the wiring at the measurement position and the distance between the wiring and the ground layer based on the shape information stored in the storage means. The current calculation means obtains the current value of the current flowing through the wiring based on the distance information and the magnetic field strength information.
これによって配線を流れる電流を直接検出することなく、検出された磁界に基づいて、配線を流れる電流を求めることができる。たとえば電子回路が形成された基板の配線に流れる電流は微弱であり、また電子部品が密集して実装されるので、配線を流れる電流を直接検出することは困難であるが、本発明によれば、このような場合であっても、電流を求めることができる。 Thus, the current flowing through the wiring can be obtained based on the detected magnetic field without directly detecting the current flowing through the wiring. For example, the current flowing through the wiring of the substrate on which the electronic circuit is formed is weak and the electronic components are densely mounted, so that it is difficult to directly detect the current flowing through the wiring. Even in such a case, the current can be obtained.
本発明によれば、座標変換手段が、記憶手段に記憶される測定対象物の座標情報が表す座標を、移動手段の予め定める座標軸における測定対象物の座標に変換することによって、電界プローブと測定対象物との間の距離を実測しなくても、制御手段が記憶手段に記憶される座標情報が表す座標に基づいて、測定対象物の表面からの距離が一定となる複数の測定位置に、電界プローブを移動手段によって移動させるだけで、実際の電界プローブと測定対象物との距離についても、複数の測定位置において一定とすることができる。 According to the present invention, the coordinate conversion means converts the coordinates represented by the coordinate information of the measurement object stored in the storage means into the coordinates of the measurement object on the predetermined coordinate axis of the movement means, thereby measuring the electric field probe and the measurement. Even without actually measuring the distance to the object, based on the coordinates represented by the coordinate information stored in the storage means by the control means, a plurality of measurement positions where the distance from the surface of the measurement object is constant, The distance between the actual electric field probe and the measurement object can be made constant at a plurality of measurement positions simply by moving the electric field probe by the moving means.
電界プローブによって発生する信号に基づいて、電界出力手段は、電界の強度を出力することができ、電界出力手段によって出力された電界の強度を表す電界情報が情報出力手段によって出力されることによって、利用者は、各測定位置における電界の強度について、すなわち測定対象物の周囲の電界の分布を的確に知ることができる。得られた電界情報を用いて電磁波障害の対策を行うことによって、電磁波障害を効果的に低減することができるようになる。 Based on the signal generated by the electric field probe, the electric field output means can output the intensity of the electric field, and the electric field information indicating the intensity of the electric field output by the electric field output means is output by the information output means. The user can accurately know the intensity of the electric field at each measurement position, that is, the distribution of the electric field around the measurement object. By taking countermeasures against electromagnetic interference using the obtained electric field information, electromagnetic interference can be effectively reduced.
また電界プローブと測定対象物との距離を一定に保つことによって、測定対象物が平面でない場合でも電磁妨害波となる電界の分布を正確に測定することができる。さらに、測定対象物との距離検出に必要なレーザ変位計などの装置が不要になるため、電界プローブの小型化が可能になり、電界プローブを測定対象物に近接させて、高い分解能の測定が可能になる。また、測定対象物に近接するものは、電界プローブのみとなり、侵襲性の問題も最小限に抑えることができる。 Further, by keeping the distance between the electric field probe and the measurement object constant, it is possible to accurately measure the distribution of the electric field that becomes an electromagnetic interference wave even when the measurement object is not a plane. Furthermore, since a device such as a laser displacement meter necessary for detecting the distance to the object to be measured is not required, the electric field probe can be miniaturized, and the electric field probe can be brought close to the object to be measured for high resolution measurement. It becomes possible. Further, only the electric field probe is close to the measurement object, and invasive problems can be minimized.
また本発明によれば、指示手段によって、経路情報が表す接続経路のうちのいずれかを指示すると、領域抽出手段が、回路形成基板の全領域のうち、指示手段によって指示された伝達経路に含まれる配線を含む一部を含む測定領域を抽出する。制御手段は、領域抽出手段によって抽出された測定領域に臨むように、電界プローブを移動手段によって移動させ、複数の測定位置において電界の強度を電界測定手段に測定させる。利用者は測定したい接続経路を指示手段によって指示することによって、試験対象物の周囲のうち、測定すべき領域を選択的に測定させることができ、電界の強度を測定するための測定時間を短縮することができる。 Further, according to the present invention, when any one of the connection paths represented by the path information is instructed by the instruction unit, the area extraction unit is included in the transmission path instructed by the instruction unit among all the regions of the circuit formation substrate. A measurement area including a part including the wiring to be extracted is extracted. The control means moves the electric field probe by the moving means so as to face the measurement region extracted by the area extracting means, and causes the electric field measuring means to measure the electric field strength at a plurality of measurement positions. The user can selectively measure the area to be measured around the test object by indicating the connection path to be measured by the instruction means, thereby reducing the measurement time for measuring the electric field strength. can do.
また本発明によれば、情報出力手段が、測定対象物の形状情報と、電界情報とを図形化して表す図形情報を出力する。測定対象物の形状情報と、電界情報とは、図形として表されるので、利用者はこの図形を見るだけで、測定対象物の周囲の、電界の強度分布を明確に把握することができる。したがって測定対象物において、電磁妨害波の発生源となっている部分の把握が容易となる。 According to the invention, the information output means outputs graphic information representing the shape information of the measurement object and the electric field information as a graphic. Since the shape information of the measurement object and the electric field information are represented as graphics, the user can clearly grasp the intensity distribution of the electric field around the measurement object simply by looking at the graphics. Therefore, it becomes easy to grasp the part that is the source of the electromagnetic interference wave in the measurement object.
図1は、本発明の実施の磁界測定装置10の構成を示す機能ブロック図であり、図2は、磁界測定装置10の移動部13を示す斜視図である。磁界測定装置10は、磁界プローブ11と、記憶手段であるCAD(Computer Aided Design)データ記憶部12と、移動手段である移動部13と、座標変換手段である位置合せ部14と、磁界出力手段である電磁界測定器15と、Z座標算出部16と、磁界測定データ記憶部17と、制御手段である測定位置制御部18と、情報出力手段である表示部19とを含んで構成される。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of a magnetic field measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view illustrating a moving
磁界測定装置10は、測定対象物21の周囲の近傍磁界の測定に用いられる。本実施の形態において磁界の測定とは、磁界の強度の測定である。本実施の形態において測定対象物21は、電子部品22および配線23を含んで形成される電子回路24が、基板25に設けられて成る回路形成基板である。
The magnetic field measuring apparatus 10 is used for measuring a near magnetic field around the
磁界プローブ11は、ループ状のアンテナ31を含んで形成される。磁界プローブ11は、磁界の変化に基づいて、磁界の変化に応じた信号を発生する。磁界が変化すると、ループ状のアンテナ31に、磁界が変化によって誘起される誘導起電力が発生する。この誘導起電力に基づく信号、すなわち誘導起電力によってループ状のアンテナ31に流れる電流が、磁界プローブ11から磁界測定器15に与えられる。
The
CADデータ記憶部12は、測定対象物21の位置を示す座標を表す座標情報と、この座標情報によって測定対象物の形状を表す形状情報を記憶する。前記座標情報および形状情報は、プリント基板設計用のCADデータによって表される。CADのデータは、座標情報によって表される基板25の形状情報と、基板25に実装される電子部品22および配線23の幾何学的配置情報と、ネットリストと呼ばれる電子部品22の端子ピン33間の接続状態を表す接続状態情報とを含む。
The CAD
幾何学的配置情報は、電子部品22に関する電子部品関連情報と、配線23に関する配線関連情報とを含む。
The geometric arrangement information includes electronic component related information regarding the
電子部品関連情報は、電子部品22の形状を表す電子部品形状情報、電子部品22が配置される座標を表す電子部品配置情報、および電子部品22の接続端子である端子ピン33の位置および名称を表すピン情報を含む。電子部品22の形状情報は、電子部品22の寸法と、基板25の一表面32からの高さを表す。
The electronic component related information includes electronic component shape information indicating the shape of the
配線関連情報は、配線23の形状を表す形状情報、配線23が配置される座標を表す配線配置情報、および各配線23が含まれるネットの名称を表すネット名情報を含む。
The wiring related information includes shape information representing the shape of the
接続状態情報を、表1および表2に示す。接続状態情報は、配線23の経路接続経路を表す経路情報であって、ネット名情報と、このネット名情報が表すネットに接続される電子部品22を表す接続部品情報と、この電子部品22の接続されている端子ピン33を表す接続端子情報と、電子部品の内部の接続状態を表す内部接続状態情報とが含まれる。表1は、ネット名称情報と、接続部品情報と、接続端子情報とを表す。端子ピンを、単にピンと記載する場合がある。
The connection state information is shown in Tables 1 and 2. The connection state information is route information representing the route connection route of the
たとえば、第1ネット(net1)は、第1電子部品の第1ピンと、第2電子部品の第2ピンとを含む。 For example, the first net (net1) includes a first pin of a first electronic component and a second pin of a second electronic component.
信号グループとは、同一の信号の伝達経路であることを表し、たとえば表2に示すように、第1グループに含まれる第1ピンおよび第8ピンは、第1電子部品の内部で電気的に接続されていることを表す。 The signal group represents a transmission path of the same signal. For example, as shown in Table 2, the first pin and the eighth pin included in the first group are electrically inside the first electronic component. Indicates that it is connected.
移動部13は、予め定める座標軸を有し、測定位置制御部18から与えられる動作指令に基づいて、磁界プローブ11を移動させる。移動部13は、直交3軸ロボットによって実現される。移動部13の予め定める3つの座標軸をそれぞれ、X軸、Y軸およびZ軸とする。移動部13は、測定対象物11を載置する載置台34を有する。載置台34の載置面35は、Z軸に垂直な平面によって形成される。測定対象物11は、その基板25の厚み方向一表面上にのみ電子部品22が実装されており、基板25の厚み方向他表面は、略平面に形成される。測定対象物11は、基板25の厚み方向他表面が、載置面35に対向するように載置台34に載置される。したがって、基板11の厚み方向は、Z軸に平行となる。載置台34には、測定対象物11を載置面35上の予め定める位置に着脱可能に係止する係止部36が設けられる。測定対象物11は、載置台34の載置面35上に載置され、係止部36によって係止される。これによって測定中に、測定対象物11が不所望に移動してしまうことが防止される。基板25は、矩形板状であり、ここでは基板25の一表面の周縁部の各辺は、X軸方向またはY軸方向に平行に延びるように載置される。
The moving
位置合せ部14は、前記CADデータ記憶部12に記憶される測定対象物21の座標情報が表す座標を、前記予め定める座標軸における測定対象物21の座標に変換する。すなわち、前記CADデータ記憶部12に記憶される測定対象物21の座標情報が表す座標の座標系を、前記予め定める座標軸の座標系に変換する。これによって測定位置制御部18が、CADデータ記憶部12に記憶される測定対象物21の座標情報に基づいて、磁界プローブ11の座標を決定することによって、このデータ上での測定対象物21と磁界プローブ11との相対位置を、予め定める座標空間における磁界プローブ11と測定対象物21との実際の相対位置に反映させることができる。
The
位置合せ部14は、カメラ部38および座標変換部を含む。カメラ部38は、載置台34の載置面35を撮像するように載置台34のZ軸方向の一方に設けられる。カメラ部38は、載置台34に載置される測定対象物21を撮像する。座標変換部は、カメラ部38によって得られた画像情報に基づいて、CADデータ記憶部12に記憶される測定対象物21の座標情報が表す座標を、予め定める座標軸における座標に変換する。CADデータ記憶部12に記憶される測定対象物21の座標情報が表す座標は、CADデータを作成するときに予め定める座標系のものである。座標変換部は、このCADデータを作成するときに予め定める座標系の座標情報が表す座標を、移動部13の予め定める座標軸の座標系の座標に変換する。座標変換部は、たとえば回転、拡大、および縮小などによって座標を変換する。
The
電磁界測定器15は、周波数測定に使用されるスペクトルアナライザによって実現される。電磁界測定器15には、磁界プローブ11によって発生する信号が与えられ、この信号に基づいて磁界の強度を出力する。電磁界測定器15は、予め定める周波数帯の電磁波の強度、すなわち磁界の強度を出力する。具体的には電磁界測定器15は、磁界の強度を表す磁界強度情報を出力する。電磁界測定器15によって出力される磁界強度情報は、磁界測定データ記憶部17に与えられる。
The electromagnetic
Z軸座標算出部16は、測定位置制御部18から与えられる動作指令に基づいて、CADデータ記憶部12からCADデータを読み出し、この読み出したCADデータに基づいて、予め定めるXY平面上の測定位置において、磁界プローブ11と測定対象物21の一表面との距離が、予め定める距離T1となるようなZ軸の座標を算出する。
The Z-axis coordinate
磁界測定データ記憶部17は、測定位置制御部18から与えられる指令に基づいて、電磁界測定器14によって磁界の強度が測定された各測定位置の座標を表す測定位置情報と、各測定位置における磁界の強度を表す磁界強度情報とを含む磁界測定データを記憶する。
表3は、測定データ記憶部17に記憶される磁界測定データを示す。
The magnetic field measurement
Table 3 shows the magnetic field measurement data stored in the measurement
表示部19は、磁界測定データ記憶部17から与えられる各測定位置の磁界の強度を表す磁界測定データを表す磁界測定情報を出力する。表示部19は、たとえば液晶表示装置によって実現される。表示部19には、各測定位置の座標を表す測定位置情報と、各測定位置の磁界の強度を表す磁界強度情報とが表示される。これによって利用者は、測定対象物21の周囲の磁界の強度を、知ることができる。
The
測定位置制御部18は、たとえばマイクロコンピュータによって実現され、移動部13を制御して、予め定める測定位置に、磁界プローブ11を移動させる。測定位置制御部18は、CADデータに基づいて、予め定める測定範囲40を設定する。予め定める測定範囲40は、X軸およびY軸において測定対象物11が存在する範囲を表す。測定位置制御部18は、前記予め定める測定範囲内で、XYトレース経路41を設定する。XYトレース経路41は、基板25の一表面32側から見て、磁界プローブ11が移動する経路である。測定位置制御部18は、前記XYトレース経路41において、予め定める測定ピッチとなるように、複数の測定位置のX座標およびY座標を設定する。すなわち、隣接する測定位置のX軸方向の間隔TxおよびY軸方向の間隔Tyは、等しく選ばれる。前記予め定める測定ピッチは、磁界プローブ11の分解能に依存し、磁界プローブ11の分解能が低い場合には、分解能が高いものよりも測定ピッチが大きく選ばれる。
The measurement
図3は、測定位置制御部18が設定する予め定める測定範囲40およびXYトレース経路41を示す平面図であり、図4は図3の切断面線IV−IVから断面図である。図3および図4において、各測定位置を白抜きの丸印(○)で示している。
FIG. 3 is a plan view showing a
測定位置制御部18は、XYトレース経路41上に複数の測定位置のX軸の座標およびY軸の座標を設定すると、この測定位置のX軸の座標およびY軸の座標を表す座標情報を、Z座標算出部15に与え、Z座標算出部15に測定位置のX軸の座標およびY軸の座標に対応する位置のZ軸の座標を算出させる。Z座標算出部15は、測定位置制御部18から与えられる座標情報に基づいて、CADデータを参照し、測定位置における電子部品22の有無を確認する。測定位置に電子部品22が存在する場合には、Z軸座標算出部15は、測定位置において、CADデータの部品ライブラリとして登録されている電子部品22の高さを求め、磁界プローブ11と測定対象物21と間が、Z軸方向で一定の距離T1となるようなZ軸の座標を算出する。また測定位置に電子部品22が存在しない場合には、Z軸座標算出部15は、基板25の一表面32からの距離を求め、磁界プローブ11と測定対象物21とがZ軸方向で一定の距離T1となるようなZ軸の座標を算出する。
When the measurement
Z座標算出部15は、各測定位置において算出したZ軸の座標を表す座標情報を、測定位置制御部18に与える。測定位置制御部18は、Z軸座標算出部15から与えられる各測定位置のZ軸の座標を表す座標情報に基づいて、図4に示すXYZトレース経路42に沿って、磁界プローブ11を移動部13に移動させる。
The Z coordinate
磁界プローブ11は、ループ状のアンテナ31と、このアンテナ31を収容する収容体43とを有する。ループ状のアンテナ31は、略C字形状のループ部と、ループ部の両端部にそれぞれ接続される配線部とを有する。各配線部は、電磁界測定器15に接続される。
The
収容体43は、電磁波を透過する材料によって形成され、すなわち透磁率の大きな材料によって形成され、ループ状のアンテナ31を外囲して保護する。磁界プローブ11の予め定める座標空間における座標位置は、磁界プローブ11の先端44の中央、言い換えれば収容体43の先端の中央の座標とする。
The
磁界プローブ11のX軸の座標をX0とし、Y軸の座標をY0とし、磁界プローブ11のX軸方向の寸法をWxおよびY軸方向の寸法をWyとすると、磁界プローブ11のXY平面における外形は、P1(X0−Wx/2、Y0−Wy/2)、P2(X0+Wx/2、Y0−Wy/2)、P3(X0+Wx/2、Y0+Wy/2)、およびP4(X0−Wx/2、Y0+Wy/2)の4点によって囲まれる。
The coordinates of the X-axis of the
たとえば磁界プローブ11を、X軸方向で、座標が大きくなる方向に平行移動させる場合には、座標P2およびP3を結ぶ直線が、電子部品22と接触するか否か、すなわち座標P2およびP3を結ぶ直線に含まれる座標が、電子部品22が占める領域に入っているか否かを判断して、磁界プローブ11と電子部品22とが接触する、あるいは磁界プローブ11と電子部品22との間の間隙が予め定めるクリアランスより小さくなる場合には、電子部品22の高さを考慮して、Z座標算出部16は、測定位置におけるZ軸における座標を算出する。
For example, when the
このように測定位置制御手段19は、Z軸方向における測定対象物21の表面からの距離が一定となる複数の測定位置に、移動部13によって磁界プローブ11を移動させることができる。前述した位置合せ部14およびZ座標算出部15は、たとえばマイクロコンピュータによって実現される。
Thus, the measurement position control means 19 can move the
図5は、図4の切断面線V−Vから見た電界プローブ11の切断端面図である。測定位置制御部18は、電界プローブ11がXY平面上のXYトレース経路41を2回トレースするように移動部13を制御する。測定位置制御部18は、1回目の測定と、2回目の測定とにおいて、磁界プローブ11のループ状のアンテナ31の、ループ部の軸線L1の延びる方向が90度異なるように移動部13を制御する。たとえば、1回目の測定においては、磁界プローブ11aのループ状のアンテナ31aのように、前記軸線L1の延びる方向をX軸に平行に配置し、2回目の測定においては、磁界プローブ11bのループ状のアンテナ31bのように、前記軸線L1の延びる方向をY軸に平行に配置する。
FIG. 5 is a cut end view of the
磁界測定データ記憶部17には、1回目の測定と、2回目の測定とにおいて得られる各電界測定データと、1回目の測定および2回目の測定において取得された磁界強度の平均を表す電界測定データとが記憶される。これら3つの電界測定データを表す電界測定情報が表示部19に表示される。
The magnetic field measurement
以上のように磁界測定装置10では、磁界プローブ11と測定対象物21との間の距離を実測しなくても、CADデータを用いることによって、磁界プローブ11と測定対象物21との、予め定める方向における距離を一定に保つことができ、これによって測定対象物21の表面が平面ではない場合であっても、電磁妨害波の磁界分布を正確に測定することができる。
As described above, in the magnetic field measurement apparatus 10, the CAD data is used to determine the distance between the
また表示部19に表示される磁界情報によって、利用者は、各測定位置における磁界の強度について、すなわち測定対象物の周囲の磁界の強度分布を的確に知ることができる。得られた磁界情報を用いて電磁波障害の対策を行うことによって、電磁波障害を効果的に低減することができるようになる。
Further, the magnetic field information displayed on the
また予め定める方向において、磁界プローブ11と測定対象物21との距離を一定に保つことによって、測定対象物21が平面でない場合でも電磁妨害波となる磁界の分布を正確に測定することができる。さらに測定対象物21との距離の検出に、第2の従来の技術において用いられているようなレーザ変位計を用いる必要がないので、磁界プローブ11の小型化が可能になり、磁界プローブ11を測定対象物21に近接させて、高い分解能の測定が可能になる。また、測定対象物21に近接するものは、磁界プローブ11のみとなり、侵襲性の問題も最小限に抑えることができ、測定の精度を向上させることができる。
Further, by keeping the distance between the
図6は、本発明の他の実施の形態の磁界測定装置50の構成を示す機能ブロック図である。磁界測定装置50は、前述した図1に示す磁界測定装置10と同様な構成であって、磁界プローブ11と、記憶手段であるCADデータ記憶部12と、移動手段である移動部13と、座標変換手段である位置合せ部14と、磁界出力手段である電磁界測定器15と、Z座標算出部16と、磁界測定データ記憶部17と、制御手段である測定位置制御部18と、情報出力手段である表示部19と、測定対象ネット名記憶部51と、測定領域算出部52と、測定領域記憶部53と、指示部54とを含む。本実施の形態の磁界測定装置50は、前述した磁界測定装置1の構成に測定対象ネット名記憶部51と、測定領域抽出手段である測定領域算出部52と、測定領域記憶部53と、指示手段である指示部54とを付加した構成であるので、対応する部分には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
FIG. 6 is a functional block diagram showing a configuration of a magnetic field measuring apparatus 50 according to another embodiment of the present invention. The magnetic field measurement device 50 has the same configuration as the magnetic field measurement device 10 shown in FIG. 1 described above, and includes a
測定対象ネット名記憶部51は、測定対象となるネット名を表す測定対象ネット名情報を記憶する。測定対象ネット名記憶部51には、クロックラインなどのノイズ発生の主要因となり、論理設計すなわち回路設計段階から不要電磁輻射の原因となると予測されるネットを表すネット名情報が記憶される。
The measurement target net
指示部54は、経路情報が表す接続経路のうちのいずれか、すなわちネットを表すネット名のうちのいずれかを指示する指示情報を入力するための操作キーを含む。利用者は、指示部54の操作キーを操作することによって、前記測定対象とするネット名を表すネット名情報を測定対象ネット名記憶部51に記憶させることができる。
The
測定対象ネット名記憶部51は、指示部54によって入力された測定対象とするネット名を表すネット名情報を記憶する。
The measurement target net
測定領域算出部52は、測定対象ネット名記憶部51に記憶される測定対象ネット名に基づくネットと、CADデータ記憶部12に記憶されるCADデータとから、測定対象のネットの全ての配線を検索し、配線のX軸の座標およびY軸の座標の最小値と最大値とをそれぞれ求め、この配線のX軸の座標の最大値および最小値と、Y軸の座標の最小値および最大値と、予め定めるオフセット値から測定領域51を求める。
The measurement
電子部品22は、たとえば抵抗、コンデンサ、およびノイズ対策用部品などを含む。測定領域算出部52は、前述した表1および表2に示す接続状態情報に基づいて、電子部品22の内部で接続されているネットを、1つの測定対象ネットとする。たとえば、表1を参照して、第1電子部品の第1ピンを含む第1ネットと、第1電子部品の第8ピンを含む第2ネットは、表2に示すように第1ピンと第8ピンとが内部で接続されているので、これら第1および第2ネットを、測定対象のネットとする。集合抵抗(ブロック抵抗)などの電子部品22においては、3つ以上の端子ピン33を有するが、表2に示すように内部における接続状態を表すグループ情報が付加されることによって、3端子以上の端子ピン33を有する電子部品22の、各端子ピン33を含む複数のネットを、1つの測定対象ネットとすることができ、電子部品22によって分離されているネットに関しても、1つの測定対象のネットとすることができる。
The
たとえば測定対象のネット名として、第1ネットが測定対象ネット名記憶部51に記憶されているとすると、測定領域算出部52は、前述したように表1および表2に示す接続状態情報から、第1ネットと第2ネットとは第1電子部品によって接続されていると判断し、第1ネットおよび第2ネットに含まれる配線23に基づいて、測定領域51を求める。
For example, assuming that the first net is stored in the measurement target net
測定領域算出部52は、CADデータ記憶部12に記憶されるCADデータ、および測定対象ネット名記憶部51に記憶される測定対象のネット名とに基づいて、測定対象となるネットを抽出し、このネットに含まれる配線23を含む測定領域51を抽出する。測定領域51は、基板25の全領域のうちの一部である。
The measurement
図7は、測定領域51の求め方を説明するための図である。たとえば測定対象のネット名は、第1ネット(net1)であり、第1ネットには、第1電子部品IC1、第2電子部品IC2、および第3電子部品IC3とが接続されているとする。測定領域算出部52は、まず第1ネットに含まれる配線を検索して、X軸の座標およびY軸の座標の最小値を表す第1座標Pmin(Xmin、Ymin)と、X軸の座標およびY軸の座標の最大値を表す第2座標Pmax(Xmax、Ymax)とを求める。そして、前記第1座標Pminおよび第2座標Pmaxによって囲まれる矩形領域55の外周部にオフセット領域を設けた測定領域51を求める。測定領域51は、第1座標Pminの各座標からオフセット値Dをそれぞれ減算した第3座標Pdmin(Xmin−D、Ymin−D)と、第2座標Pmaxの各座標にオフセット値Dを加算した第4座標Pdmaxとによって囲まれる矩形領域である。
FIG. 7 is a diagram for explaining how to obtain the
測定領域51は、矩形状に選ばれる。配線23は、接続される電子部品22の端子ピン33の間で屈曲している場合があるが、測定領域51を矩形状とすることによって、このような屈曲している配線についても、測定領域51内に含ませることができる。
The
前記オフセット値Dは、予め定められる。オフセット値Dは、測定周波数に基づいて決定される。オフセット値Dは、実験を行うことによって決定されるが、概ね5mm程度に選ばれる。 The offset value D is determined in advance. The offset value D is determined based on the measurement frequency. The offset value D is determined by conducting an experiment, but is selected to be approximately 5 mm.
測定領域算出部52は、算出した測定領域51を表す測定領域情報を、測定領域記憶部53に与える。
The measurement
測定領域記憶部53は、測定領域算出部52から与えられる測定領域情報を記憶する。測定対象ネット名記憶部51および測定領域情報記憶部53は、たとえばフラッシュメモリを含んで実現される。
The measurement
測定位置制御部18は、測定領域記憶部53に記憶される測定領域情報に基づいて、この測定領域情報が表す測定領域51において、XYトレース経路41を設定する。測定位置制御部18は、前記測定領域51に磁界プローブ11が臨むように、移動部13によって磁界プローブ11を移動させ、X軸の座標およびY軸の座標が、この測定領域51内にある測定位置においてのみ、電磁界測定器15に磁界を測定させる。
Based on the measurement area information stored in the measurement
以上のように、指示部54によって指示されたネット名に基づいて、測定領域算出部52が、測定対象物21の全領域のうち、指示部54によって指示されたネットに含まれる配線を含む測定領域51を抽出する。測定位置制御部18は、測定領域算出部52によって抽出された測定領域51内で、磁界プローブ11を移動部13によって移動させ、複数の測定位置において磁界の強度を電磁界測定器に測定させる。利用者は、測定したいネットを指示部54によって指示することによって、試験対象物21の周囲のうち、測定すべき領域を選択的に測定させることができ、磁界の強度を測定するための測定時間を短縮することができる。また磁界測定装置50では、利用者が、ネット名を指定することによって、必要最小限の領域の測定が可能になるため、磁界を測定する時間を短縮することができる。またたとえばノイズ対策部品が含まれるネットを指定することによって得られた磁界測定データに基づいて、このノイズ対策部品の検証を円滑に行うことができ、ノイズ対策部品の選定を効率的に行うことができるようになる。
As described above, based on the net name instructed by the
またネット名を指定するだけで、このネット名が表すネットと、電子部品を介して接続されるネットとをまとめて1つの測定対象のネットとするので、共通の信号が伝達される配線23を含む領域を、まとめて測定することができる。
Also, simply by specifying the net name, the net represented by this net name and the net connected via the electronic component are combined into one measurement target net, so that the
図8は、本発明のさらに他の実施の形態の磁界測定装置60の構成を示す機能ブロック図である。磁界測定装置60は、前述した図1に示す磁界測定装置10と同様な構成であって、磁界プローブ11と、記憶手段であるCADデータ記憶部12と、移動手段である移動部13と、座標変換手段である位置合せ部14と、磁界出力手段である電磁界測定器15と、Z座標算出部16と、磁界測定データ記憶部17と、制御手段である測定位置制御部18と、情報出力手段である表示部19と、線路形状算出部61と、線路形状記憶部62と、電流算出部63と、電流測定データ記憶部64とを含む。本実施の形態の磁界測定装置50は、前述した磁界測定装置1の構成に、線路形状算出部61と、線路形状記憶部62と、電流算出部63と、電流測定データ記憶部64とを付加した構成であるので、対応する部分には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
FIG. 8 is a functional block diagram showing a configuration of a magnetic field measuring apparatus 60 according to still another embodiment of the present invention. The magnetic field measurement device 60 has the same configuration as the magnetic field measurement device 10 shown in FIG. 1 described above, and includes a
測定対象物11の基板25には、配線23の他に、グランド層65が設けられる。CADデータ記憶部12には、前述した形状情報に加えて、グランド層65の形状および配置を表すグランド層情報が記憶される。基板25は、絶縁性材料から成る基部66に、配線23およびグランド層65が形成されて成る。
In addition to the
図9は、配線23とグランド層65とによって形成されるマイクロストリップラインに流れる電流と、磁界との関係を説明する図である。測定対象物11の基板25の一表面25上に形成される配線23は、グランド層65とともにマイクロストリップラインを構成する。測定位置における磁界プローブ11のループ状のアンテナ31の、前記ループの中心軸L1から、電流を測定すべき配線23のZ軸方向における中心までの最短距離をrとし、Z軸方向における基板25の配線23からグランド層65までの基部66の厚みをhとし、測定位置における磁界の強度をHとすると、グランド層65を対称面とした鏡像電流Iは、近似式である式1によって表される。式1において円周率をπとする。鏡像電流Iは、配線23に流れる電流である。
I=π・r/h(r+2h)H …(1)
FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the current flowing in the microstrip line formed by the
I = π · r / h (r + 2h) H (1)
線路形状算出部11は、距離算出手段であって、磁界プローブ11から、基板25の表層に形成される配線23までの距離r、およびCADデータ記憶部12に記憶されるCADデータを参照して、測定位置における磁界プローブ11のループ状のアンテナ31のループ部の中心軸L1から、Z軸方向において電流を測定すべき配線23の中心までの距離rと、Z軸方向における基板25の配線23からグランド層65までの基部66の厚みhとを求める。測定位置における磁界プローブ11のループ状のアンテナ31のループ部の中心軸L1から、電流を測定すべき配線23のZ軸方向における中心までの最短距離rを、単に距離rと記載し、Z軸方向における基板25の配線23からグランド層65までの基部66の厚みhを単に厚みhと記載する。
The line
路線形状算出部61は、距離rを表す距離情報と、厚みhを表す厚み情報とを、路線形状記憶部62に与える。
The route
路線形状記憶部62は、路線形状算出部61から与えられる距離情報と厚み情報とを記憶する。路線形状記憶部62は、たとえばフラッシュメモリを含んで構成される。
The route
電流算出部63は、電流算出手段であって、電界測定データ記憶部17に記憶される磁界測定データ17と、路線形状記憶部62に記憶される距離情報と厚み情報とに基づいて、配線23に流れる電流の電流値を算出する。電流算出部63は、前述した式1に基づいて、配線23に流れる電流を算出する。電流算出部63は、算出した電流値を表す電流測定データを電流測定データ記憶部64に与える。
The
電流測定データ記憶部64は、電流算出部63によって算出された電流測定データを記憶する。
The current measurement
表示部19は、電流測定データ記憶部64に記憶される電流測定データが表す配線23に流れる電流値を表示する。
The
以上のように磁界測定装置60では、磁界測定データと、CADデータとを用いることによって、マイクロストリップラインの形状の抽出が可能になり、基板25の表層に設けられる配線23を流れる電流を算出することが可能になる。磁界測定装置60では、配線23を流れる電流を直接検出することなく、検出された磁界に基づいて、配線23を流れる電流を求めることができる。電子回路24が形成された基板25の配線23に流れる電流は微弱であり、配線23を流れる電流を直接検出することは困難であるが、本発明によれば、このような場合であっても、配線23を流れる電流の電流値を求めることができる。
As described above, the magnetic field measurement device 60 can extract the shape of the microstrip line by using the magnetic field measurement data and the CAD data, and calculates the current flowing through the
図10は、本発明のさらに他の実施の形態の磁界測定装置70の構成を示す機能ブロック図である。磁界測定装置70は、前述した図1に示す磁界測定装置10と同様な構成であって、磁界プローブ11と、記憶手段であるCADデータ記憶部12と、移動手段である移動部13と、座標変換手段である位置合せ部14と、磁界出力手段である電磁界測定器15と、Z座標算出部16と、磁界測定データ記憶部17と、制御手段である測定位置制御部18と、情報出力手段である表示部19と、線路形状算出部61と、線路形状記憶部62と、電流算出部63と、電流測定データ記憶部64と、表示データ変換部71と、重ね合わせ表示用データ記憶部72と、CADシステム73とを含む。本実施の形態の磁界測定装置70は、前述した磁界測定装置60の構成に、表示データ変換部71と、重ね合わせ表示用データ記憶部72と、CADシステム73とを付加した構成であるので、対応する部分には同様の参照符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
FIG. 10 is a functional block diagram showing a configuration of a magnetic field measuring apparatus 70 according to still another embodiment of the present invention. The magnetic field measurement device 70 has the same configuration as the magnetic field measurement device 10 shown in FIG. 1 described above, and includes a
磁界測定装置70は、測定対象物21の形状情報と、測定対象物21の周囲の磁界の強度を表す磁界情報とを図形化して表示部19に表示させる。
The magnetic field measurement device 70 displays the shape information of the
表示データ変換部71は、磁界測定データ記憶部17に記憶される磁界測定データ、および電流測定データ記憶部64に記憶される電流測定データを読み込み、CADデータに重ね合わせ表示可能なデータ形式である重ね合わせ表示用データに変換する。表示データ変換部71によって得られる重ね合わせ表示用データは、重ね合わせ表示用測定データ記憶部72に与えられる。
The display
重ね合わせ表示用測定データ記憶部72は、表示データ変換部71から与えられる重ね合わせ表示用データを記憶する。重ね合わせ表示用測定データ記憶部72は、たとえばフラッシュメモリを含んで実現される。
The overlay display measurement
CADシステム73は、CADデータと重ね合わせ表示用データを読み込み、表示部19に測定対象物21のCADデータが表す形状情報に、磁界測定データが表す磁界情報または電流測定データが表す電流情報とを重ね合わせた図形を表す図形情報を表示させる。測定対象物21の形状情報と、各測定位置における磁界の強さおよび電流値を表す情報は、図形として表される。
The
図11は、表示部19に、CADデータに基づく形状情報と、磁界測定データが表す磁界情報とを、重ね合わせて表示させた表示画面74を示す図である。形状情報は、測定対象物11をZ軸方向一方から見た平面図によって表される。表示画面74には、測定対象物21を表す図形が表示される。測定対象物21を表す図形は、電子部品22および配線23を表す図形を含む。
FIG. 11 is a diagram showing a
また表示画面74には、各測定位置のうち、予め定める範囲の磁界の強度となる測定位置を結ぶ等磁界線が表示される。
In addition, the
表4に、予め定める磁界の強さHの範囲と、予め定める磁界の強さHの範囲に含まれる磁界の強さとなった測定位置を結ぶ線の種類を表す。予め定める磁界の強さである測定位置を結ぶ線を、等磁界線と記載する。 Table 4 shows the types of lines connecting the predetermined magnetic field strength H range and the measurement positions at which the magnetic field strength included in the predetermined magnetic field strength H range. A line connecting measurement positions, which are predetermined magnetic field strengths, is referred to as an isomagnetic field line.
たとえば磁界の強さHが、96dBμA/m以上102dBμA/m未満となる測定位置は、細線2点鎖線によって結ばれる。図11に示すように、表示部19には、測定対象物21の形状を表す図形とともに、磁界を表す等磁界線が表示される。
For example, the measurement position where the magnetic field strength H is 96 dBμA / m or more and less than 102 dBμA / m is connected by a thin two-dot chain line. As shown in FIG. 11, the
以上のように磁界測定装置70では、CADデータに基づく形状情報と、磁界の強度を表す情報とが図形情報として表示部19に表示されるので、利用者は表示部19に表示される図形情報が表す図形を見るだけで、測定対象物21の周囲の、磁界の強度分布を明確に把握することができる。したがって測定対象物21において、電磁妨害波の発生源となっている部分の把握が容易となる。
As described above, in the magnetic field measuring device 70, the shape information based on the CAD data and the information indicating the strength of the magnetic field are displayed as graphic information on the
また磁界測定装置70は、図11に示すように測定対象物21の形状情報と、磁界情報とを、図形として表示部19に表示させるのと同様に、測定対象物21の形状情報と、電流測定データに基づく電流情報とを図形として表示部19に重ねて表示させることができる。したがって利用者は、表示部19に表示される図形を見るだけで、測定対象物21の配線23に流れる電流値を明確に把握することができる。
In addition, the magnetic field measuring device 70 is configured to display the shape information of the
図12は、本発明の実施の一形態の電界測定装置80の構成を示す機能ブロック図である。電界測定装置80は、電界プローブ81と、記憶手段であるCADデータ記憶部12と、移動手段である移動部13と、座標変換手段である位置合せ部14と、電界出力手段である電磁界測定器15と、Z座標算出部16と、電界測定データ記憶部82と、制御手段である測定位置制御部18と、情報出力手段である表示部19とを含んで構成される。電界測定装置80は、測定対象物21の周囲の、近傍磁界の測定に用いられる。
FIG. 12 is a functional block diagram showing a configuration of the electric field measurement apparatus 80 according to the embodiment of the present invention. The electric field measuring apparatus 80 includes an
磁界測定装置80は、前述の図1に示す実施の形態の磁界測定装置10における磁界プローブ11を電界プローブ81に置き換え、磁界測定データ記憶部17を電界測定データ記憶部82に置き換えた構成であって、その他の構成は、磁界測定装置10と同様であるので、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明を省略する場合がある。
The magnetic field measurement device 80 has a configuration in which the
電界プローブ81は、軸線が直交する3本の微小ポールアンテナを含んで構成される。電界プローブ81は、前記磁界プローブ11におけるループ状のアンテナ31を、微小ポールアンテナに置き換えた構成である。電界プローブ81では、電界に基づいて3本の微小ダイポールアンテナにおいて電圧が発生する。電磁界測定器15は、微小ダイポールアンテナに生じる電圧を、ダイオードによって検波し、ダイオードによって検波された直流電圧を抵抗によって検出することによって、予め定める周波数帯の電界の強度を出力する。
The
電界測定データ記憶部82は、測定位置と、この測定位置において、電界プローブ81で発生した信号に基づいて、電界測定器15によって出力される電界の強度を表す電界測定データを記憶する。表示部19は、電界測定データ記憶部82に記憶される電界測定データに基づいて、各測定位置を表す情報と、測定位置における電界の強度を表す電界情報とを表示する。
The electric field measurement
電界測定装置80では、電界プローブ81と測定対象物21との間の距離を実測しなくても、CADデータを用いることによって、電界プローブ81と測定対象物21との、予め定める方向における距離を一定に保つことができ、これによって測定対象物21の表面が平面ではない場合であっても、電磁妨害波の磁界分布を正確に測定することができる。
In the electric field measuring device 80, even if the distance between the
また表示部19に表示される電界情報によって、利用者は、各測定位置における電界の強度について、すなわち測定対象物の周囲の電界の分布を的確に知ることができる。得られた電界情報を用いて電磁波障害の対策を行うことによって、電界波障害を効果的に低減することができるようになる。
Further, the electric field information displayed on the
また予め定める方向において、電界プローブ81と測定対象物21との距離を一定に保つことによって、測定対象物21が平面でない場合でも電磁妨害波となる電界の分布を正確に測定することができる。さらに測定対象物21との距離の検出に、第2の従来の技術において用いられているようなレーザ変位計を用いる必要がないので、電界プローブ81の小型化が可能になり、電界プローブ81を測定対象物21に近接させて、高い分解能の測定が可能になる。また電界測定装置80によって、近傍電界の測定が可能になり、配線23と、グランド層65との共振によって発生する電磁波障害の検出が容易になる。
In addition, by keeping the distance between the
本発明の他の実施の形態の形態の電界測定装置は、図6に示す前述の実施の形態の磁界測定装置50における磁界プローブ11を電界プローブ81に置き換え、磁界測定データ記憶部17を電界測定データ記憶部82に置き換えた構成としてもよい。この場合にも、電界を測定するにあたり、前記磁界測定装置50と同様の効果を得ることができる。
In the electric field measuring apparatus according to another embodiment of the present invention, the
図13は、本発明のさらに他の実施の形態の形態の電界測定装置90を示すブロック図である。本実施の形態の電界測定装置90は、前述した図12に示す電界測定装置80の構成に加えて、表示データ変換部91、重ね合わせ表示用測定データ記憶部92および電界CADシステム93を備える。前述した実施の形態の電界測定装置80と同様な構成には、同様の参照符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 13 is a block diagram showing an electric field measuring apparatus 90 according to still another embodiment of the present invention. In addition to the configuration of the electric field measurement device 80 shown in FIG. 12 described above, the electric field measurement device 90 of the present embodiment includes a display
表示データ変換部91は、電界測定データ記憶部82に記憶される電界測定データを読み込み、CADデータに重ね合わせ表示可能なデータ形式である重ね合わせ表示用データに変換する。電界表示データ変換部91によって得られる重ね合わせ表示用データは、電界重ね合わせ表示用測定データ記憶部92に与えられる。
The display
電界重ね合わせ表示用測定データ記憶部92は、表示データ変換部91から与えられる重ね合わせ表示用データを記憶する。重ね合わせ表示用測定データ記憶部93は、たとえばフラッシュメモリを含んで実現される。
The electric field overlay display measurement
CADシステム93は、CADデータと重ね合わせ表示用データを読み込み、表示部19に測定対象物21のCADデータに基づく形状情報に、電界測定データが表す電界情報を重ね合わせて表示させる。
The
このように電界測定装置90では、測定対象物21の形状情報と、電界の強度を表す情報とを図形として表示するので、利用者はこの図形を見るだけで、測定対象物21の周囲の、電界の強度分布を明確に把握することができる。したがって測定対象物21において、電磁妨害波の発生源となっている部分の把握が容易となる。
As described above, the electric field measurement device 90 displays the shape information of the
本発明のさらに他の実施の形態において、前述した各実施の形態の磁界測定装置および電界測定装置を組合せて装置を構成してもよく、たとえば測定位置における磁界および電界を測定することができる電磁界測定装置を構成してもよい。また前述した移動部13は、直交3軸ロボットに限らず、アーム型ロボットでもよく、また3次元空間で磁界プローブ11を移動させることができる構成であればよい。
In still another embodiment of the present invention, an apparatus may be configured by combining the magnetic field measurement apparatus and the electric field measurement apparatus of the above-described embodiments. For example, an electromagnetic wave that can measure a magnetic field and an electric field at a measurement position A field measuring device may be configured. Further, the moving
本発明のさらに他の実施の形態において、前述した実施の形態の磁界測定装置70において、表示部19に、CADデータに基づく形状情報と、磁界測定データが表す情報とを、重ね合わせて、3次元の図形として表示させてもよい。
In still another embodiment of the present invention, in the magnetic field measurement apparatus 70 according to the above-described embodiment, the
また本発明のさらに他の実施の形態において、前述した実施の形態の磁界測定装置90において、表示部19に、CADデータに基づく形状情報と、電界測定データが表す情報とを、重ね合わせて、3次元の図形として表示させてもよい。
In still another embodiment of the present invention, in the magnetic field measurement apparatus 90 according to the above-described embodiment, the
10,50,60,70 磁界測定装置
11 磁界プローブ
12 CADデータ記憶部
13 移動部
14 位置合せ部
15 電磁界測定器
16 Z座標算出部
17 磁界測定データ記憶部
18 測定位置制御部
19 表示部
80,90 電界測定装置
81 電界プローブ
82 電界測定データ記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 50, 60, 70 Magnetic
Claims (7)
磁界の変化に基づいて、磁界の変化に応じた信号を発生する磁界プローブと、
測定対象物の位置を示す座標を表す座標情報と、この座標情報によって測定対象物の形状を表す形状情報とを記憶する記憶手段と、
予め定める座標軸を有し、磁界プローブを移動させる移動手段と、
記憶手段に記憶される測定対象物の座標情報が表す座標を、前記予め定める座標軸における測定対象物の座標に変換する座標変換手段と、
磁界プローブによって発生する信号に基づいて、磁界の強度を出力する磁界出力手段と、
記憶手段に記憶される形状情報に基づいて、測定対象物の表面からの距離が一定となる複数の測定位置に、移動手段によって磁界プローブを移動させる制御手段と、
各測定位置において、前記磁界出力手段によって出力された磁界の強度を表す磁界情報を出力する情報出力手段とを含むことを特徴とする磁界測定装置。 A magnetic field measuring apparatus for measuring a magnetic field around a measurement object,
A magnetic field probe that generates a signal corresponding to the change in the magnetic field based on the change in the magnetic field;
Storage means for storing coordinate information representing coordinates indicating the position of the measurement object, and shape information representing the shape of the measurement object by this coordinate information;
A moving means having a predetermined coordinate axis and moving the magnetic field probe;
Coordinate conversion means for converting coordinates represented by the coordinate information of the measurement object stored in the storage means into coordinates of the measurement object on the predetermined coordinate axis;
Magnetic field output means for outputting the intensity of the magnetic field based on a signal generated by the magnetic field probe;
Control means for moving the magnetic field probe by the moving means to a plurality of measurement positions where the distance from the surface of the measurement object is constant based on the shape information stored in the storage means;
An information output means for outputting magnetic field information representing the intensity of the magnetic field output by the magnetic field output means at each measurement position.
前記記憶手段は、電子部品および配線の位置を示す座標を表す座標情報と、電子部品および配線の形状を表す形状情報と、電子部品および配線の接続経路を表す経路情報とを記憶し、
前記経路情報が表す接続経路のうちのいずれかを指示する指示手段と、
形状配置情報および経路情報に基づいて、回路形成基板の全領域のうち、指示手段によって指示された伝達経路に含まれる配線を含む一部を、測定領域として抽出する領域抽出手段とを含み、
前記制御手段は、領域抽出手段によって抽出された測定領域に、磁界プローブが臨むように、移動手段によって磁界プローブを移動させることを特徴とする請求項1記載の磁界測定装置。 The measurement object is a circuit forming substrate having an electronic circuit formed including electronic components and wiring,
The storage means stores coordinate information representing coordinates indicating the positions of the electronic component and the wiring, shape information representing the shape of the electronic component and the wiring, and route information representing a connection path of the electronic component and the wiring,
Instruction means for instructing any of the connection routes represented by the route information;
Based on the shape arrangement information and the path information, including a region extraction unit that extracts a part including the wiring included in the transmission path instructed by the instruction unit, as a measurement region, out of the entire region of the circuit formation substrate,
2. The magnetic field measuring apparatus according to claim 1, wherein the control means moves the magnetic field probe by the moving means so that the magnetic field probe faces the measurement area extracted by the area extracting means.
前記測定対象物は、配線およびグランド層を含む基板を有し、
前記形状情報は、配線とグランド層との形状および配置位置を表す形状配置情報を含み、
記憶手段に記憶される形状情報に基づいて、測定位置に配置される磁界プローブと配線との予め定める方向における距離、および予め定める方向における配線とグランド層との間の距離とを算出する距離算出手段と、
距離算出手段によって算出された距離と、磁界出力手段によって出力される磁界の強度とに基づいて、配線に流れる電流の電流値を算出する電流算出手段とを含むことを特徴とする電流測定装置。 A current measuring device including the magnetic field measuring device according to claim 1,
The measurement object has a substrate including a wiring and a ground layer,
The shape information includes shape arrangement information representing the shape and arrangement position of the wiring and the ground layer,
Distance calculation for calculating a distance in a predetermined direction between the magnetic field probe arranged at the measurement position and the wiring and a distance between the wiring in the predetermined direction and the ground layer based on the shape information stored in the storage unit Means,
A current measuring apparatus comprising: a current calculating unit that calculates a current value of a current flowing through the wiring based on a distance calculated by the distance calculating unit and a magnetic field intensity output by the magnetic field output unit.
電界の変化に基づいて、電界の変化に応じた信号を発生する電界プローブと、
測定対象物の位置を示す座標を表す座標情報と、この座標情報によって測定対象物の形状を表す形状情報とを記憶する記憶手段と、
予め定める座標軸を有し、電界プローブを移動させる移動手段と、
記憶手段に記憶される測定対象物の座標情報が表す座標を、前記予め定める座標軸における測定対象物の座標に変換する座標変換手段と、
電界プローブによって発生する信号に基づいて、電界の強度を出力する電界出力手段と、
記憶手段に記憶される形状情報に基づいて、測定対象物の表面からの距離が一定となる複数の測定位置に、移動手段によって電界プローブを移動させる制御手段と、
各測定位置において、前記電界出力手段によって出力された電界の強度を表す電界情報を出力する情報出力手段とを含むことを特徴とする電界測定装置。 An electric field measuring device for measuring an electric field around a measurement object,
An electric field probe that generates a signal corresponding to the change in the electric field based on the change in the electric field;
Storage means for storing coordinate information representing coordinates indicating the position of the measurement object, and shape information representing the shape of the measurement object by this coordinate information;
A moving means having a predetermined coordinate axis and moving the electric field probe;
Coordinate conversion means for converting coordinates represented by the coordinate information of the measurement object stored in the storage means into coordinates of the measurement object on the predetermined coordinate axis;
Electric field output means for outputting electric field strength based on a signal generated by the electric field probe;
Control means for moving the electric field probe by the moving means to a plurality of measurement positions where the distance from the surface of the measurement object is constant based on the shape information stored in the storage means;
An electric field measurement apparatus comprising: information output means for outputting electric field information representing the intensity of the electric field output by the electric field output means at each measurement position.
前記記憶手段は、電子部品および配線の位置を示す座標を表す座標情報と、電子部品および配線の形状を表す形状情報と、電子部品および配線の接続経路を表す経路情報とを記憶し、
前記経路情報が表す接続経路のうちのいずれかを指示する指示手段と、
形状配置情報および経路情報に基づいて、回路形成基板の全領域のうち、指示手段によって指示された伝達経路に含まれる配線を含む一部を、測定領域として抽出する領域抽出手段とを含み、
前記制御手段は、領域抽出手段によって抽出された測定領域に、電界プローブが臨むように移動手段によって電界プローブを移動させることを特徴とする請求項5記載の電界測定装置。 The measurement object is a circuit forming substrate having an electronic circuit formed including electronic components and wiring,
The storage means stores coordinate information representing coordinates indicating the positions of the electronic component and the wiring, shape information representing the shape of the electronic component and the wiring, and route information representing a connection path of the electronic component and the wiring,
Instruction means for instructing any of the connection routes represented by the route information;
Based on the shape arrangement information and the path information, including a region extraction unit that extracts a part including the wiring included in the transmission path instructed by the instruction unit, as a measurement region, out of the entire region of the circuit formation substrate,
6. The electric field measuring apparatus according to claim 5, wherein the control means moves the electric field probe by the moving means so that the electric field probe faces the measurement region extracted by the area extracting means.
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- 2004-12-02 JP JP2004350170A patent/JP2006162290A/en active Pending
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