JP2023144360A

JP2023144360A - 測定用治具

Info

Publication number: JP2023144360A
Application number: JP2022051288A
Authority: JP
Inventors: 滉中島; Ko Nakajima; 悟鳥光; Satoru Torimitsu; 尚明三原; Naoaki Mihara
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2023-10-11

Abstract

【課題】フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスを測定することのできる測定用治具を提供する。【解決手段】フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスの測定に用いられる測定用治具１０であって、グランド用導体１１ｄに接続され、インピーダンスの測定の対象となる被測定物ＤＵＴが接地される接地用導体１１ｃおよび電気信号が伝送される伝送線路１１ｂを有する測定用基板１１と、接地用導体１１ｃに接地された被測定物ＤＵＴに積層される積層用導体１２と、伝送線路１１ｂと積層用導体１２とを接続する接続線路１３と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスの測定に用いられる測定用治具に関するものである。

従来のＧＨｚ帯を測定する高周波インピーダンスの測定用治具としては、基板上に設けられた一対の線路の一方に一部の導体を除去した欠落部を設け、欠落部を跨いでインピーダンスを測定する対象となる被測定物を配置し、ネットワークアナライザによって得られる信号のモード変換の特性に基づいて高周波インピーダンスを測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、プリント基板に対して半導体チップ等の電子部品を取り付けたり、半導体チップを積層したりする際には、フィルム状の接着剤を用いることによって、均一な接着剤層を形成し、プリント基板や電子部品の品質の向上を図るとともに、薄型化を図っている。

また、プリント基板は、電子部品の接着に導電性を付与したフィルム状の接着剤を用いることによって、グランドの安定化を図り、ノイズの影響を受けにくくしている。このため、プリント基板に用いられるフィルム状の接着剤は、厚さ方向におけるインピーダンスが小さいことが要求される。

特開２０１８－１５１２１１号公報

しかしながら、従来の測定用治具では、線路上に沿って配置された部材の一端部から他端部に向かう方向における高周波インピーダンスを測定することはできるが、フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスを測定することができない。このため、フィルム状の接着剤の開発や製造の現場においては、フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスの測定を可能とする装置や方法が求められている。

本発明の目的とするところは、フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスを測定することのできる測定用治具を提供することにある。

本発明に係る測定用治具は、フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスの測定に用いられる測定用治具であって、グランド用導体に接続され、インピーダンスの測定の対象となる被測定物が接地される接地用導体および電気信号が伝送される伝送線路を有する測定用基板と、前記接地用導体に接地された前記被測定物に積層される積層用導体と、前記伝送線路と前記積層用導体とを接続する接続線路と、を備えている。

また、本発明に係る測定用治具は、前記グランド用導体が、前記測定用基板における、前記接地用導体が配置された面の反対側の面に配置され、前記測定用基板が、前記接地用導体と前記グランド用導体とを導通させるビアを有している。

また、本発明に係る測定用治具は、前記接続線路が、帯状に形成されている。

また、本発明に係る測定用治具は、前記接続線路の前記積層用導体側の端部が、前記積層用導体の中央部に接続されている。

また、本発明に係る測定用治具は、前記積層用導体が、前記被測定物の大きさよりも大きく形成されている。

本発明によれば、接地用導体と積層用導体との間にフィルム状の被測定物を配置した状態とすることで、フィルム状の被測定物の厚さ方向におけるインピーダンスを測定することが可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る測定用治具の斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る測定用治具の側面断面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る試験用基板のコネクタおよび線路の影響を除去する方法を説明する概略図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るオープン測定用基板およびショート測定用基板の測定データを用いて測定用治具の影響を除去することについて説明する図である。図５は、本発明の第１実施形態に係るオープン測定用基板の側面断面図である。図６は、本発明の第１実施形態に係るショート測定用基板の側面断面図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る測定用治具の斜視図である。図８は、本発明の第３実施形態に係る測定用治具の斜視図である。

＜第１実施形態＞
図１乃至図６は、本発明の第１実施形態を示すものである。図１は測定用治具の斜視図であり、図２は測定用治具の側面断面図であり、図３は試験用基板のコネクタおよび線路の影響を除去する方法を説明する概略図であり、図４はショート測定用基板およびオープン測定用基板の測定データを用いて測定用治具の影響を除去することについて説明する図であり、図５はオープン測定用基板の側面断面図であり、図６はショート測定用基板の側面断面図である。

本実施形態の測定用治具１０は、例えば、プリント基板と半導体チップとを接続するための導電性を有するフィルム状の接着剤等、被測定物ＤＵＴとしてのフィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスの測定に用いられるものである。

ここで、被測定物ＤＵＴとしては、高速通信に用いられる例えば１ＧＨｚ以上の周波数の電気信号の伝送を行う回路に用いられる材料である。また、被測定物ＤＵＴは、矩形状に形成されたフィルム状の部材であり、例えば、厚さ方向の大きさが１５μｍ以上であり、厚さ方向におけるインピーダンスが１Ω以下である。

測定用治具１０は、図１及び図２に示すように、上面に被測定物ＤＵＴが載置される測定用基板１１と、測定用基板１１の上面に載置された被測定物ＤＵＴの上面に積層される積層用導体１２と、測定用基板１１の上面に配置された後述する線路と積層用導体１２とを接続する接続線路１３と、を備えている。

測定用基板１１は、図２に示すように、基材１１ａと、基材１１ａの上面側に配置され、電気信号が伝送される伝送線路１１ｂと、基材１１ａの上面に配置され、被測定物ＤＵＴが接地される接地用導体１１ｃと、基材１１ａの下面側に設けられたグランド用導体１１ｄと、接地用導体１１ｃとグランド用導体１１ｄとを接続する複数のビア１１ｅと、を有している。

基材１１ａは、例えば、ガラス繊維からなる布を樹脂で固めることによって形成された矩形の板状部材である。

伝送線路１１ｂは、銅箔等からなり、基材１１ａの上面において直線状に延在している。伝送線路１１ｂの両端部には、図３に示すように、測定機器としてのネットワークアナライザのポートを接続するためのコネクタ１１ｂ１が接続される。

接地用導体１１ｃは、矩形状に形成された銅箔等からなり、基材１１ａの上面において伝送線路１１ｂと間隔を置いて配置されている。接地用導体１１ｃは、各辺の大きさが、被測定物ＤＵＴの各辺の大きさよりも大きい矩形状である。接地用導体１１ｃは、各辺の大きさが、被測定物Ｍの各辺の大きさと同一であってもよい。

グランド用導体１１ｄは、銅箔等からなり、基材１１ａの下面側の全面にわたって配置されている。

複数のビア１１ｅは、それぞれ、基材１１ａを厚さ方向に貫通しており、接地用導体１１ｃとグランド用導体１１ｄとを接続している。

積層用導体１２は、矩形状に形成された銅箔等からなる。積層用導体１２は、各辺の大きさが、被測定物ＤＵＴの各辺の大きさと略同一である。

接続線路１３は、例えば、銅製の棒状部材からなり、一端部が伝送線路１１ｂの中間部にワイヤボンディングによって接続され、他端部が積層用導体１２にワイヤボンディングによって接続されている。

以上のように構成される測定用治具１０では、測定用基板１１の接地用導体１１ｃと積層用導体１２との間に被測定物ＤＵＴを配置し、測定用基板１１の伝送線路１１ｂの両端側のそれぞれのコネクタ１１ｂ１にネットワークアナライザのポート１およびポート２を接続すると、シャントスルー法によるインピーダンスの測定用の回路が構成される。

シャントスルー法では、ネットワークアナライザの信号源から測定用の電気信号を出力させることによって回路の特性（Ｓパラメータなど）を測定し、測定した回路の特性に基づいてインピーダンスを算出する。

このとき、算出されたインピーダンスには、伝送線路１１ｂおよびコネクタ１１ｂ１のインピーダンスの影響を含んでいるため、図３に示すように、予め伝送線路１１ｂおよびコネクタ１１ｂ１の回路の特性をキャンセルことによって、測定用治具１０の伝送線路１１ｂおよびコネクタ１１ｂ１の影響を除去したインピーダンスＺ_ｍｅａｓを取得する。

また、取得したインピーダンスＺ_ｍｅａｓには、接地用導体１１ｃ、ビア１１ｅ、積層用導体１２および接続線路１３の影響が含まれている。このため、被測定物ＤＵＴの正確なインピーダンスＺ_ＤＵＴを取得するために、以下の方法を用いて、接地用導体１１ｃ、ビア１１ｅ、積層用導体１２および接続線路１３の影響を除去する。

まず、図５に示すように、被測定物ＤＵＴに代えて絶縁体Ｉを配置したオープン測定用治具１０ａを用いてシャントスルー法によってインピーダンスＺ_оｐｅｎを測定するとともに、図６に示すように、被測定物ＤＵＴに代えて電気伝導率が高く電気抵抗が低い良導体Ｃを配置したショート測定用基板１０ｂを用いてシャントスルー法によってインピーダンスＺ_{ｓｈоｒｔ}を測定する。ここで、測定したオープン測定用治具１０ａのインピーダンスＺ_оｐｅｎに基づいて、オープン測定用治具１０ａのアドミタンスＹ_оｐｅｎを取得する（Ｙ_оｐｅｎ＝１／Ｚ_оｐｅｎ）。

次に、図４に示す式（１）に、インピーダンスＺ_{ｍｅａｓ、}インピーダンスＺ_{ｓｈоｒｔ}およびアドミタンスＹ_оｐｅｎを代入することによって、被測定物ＤＵＴのインピーダンスＺ_ＤＵＴを算出する。

このように、本実施形態の測定用治具１０によれば、フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスの測定に用いられる測定用治具１０であって、グランド用導体１１ｄに接続され、インピーダンスの測定の対象となる被測定物ＤＵＴが接地される接地用導体１１ｃおよび電気信号が伝送される伝送線路１１ｂを有する測定用基板１１と、接地用導体１１ｃに接地された被測定物ＤＵＴに積層される積層用導体１２と、伝送線路１１ｂと積層用導体１２とを接続する接続線路１３と、を備えている。

これにより、接地用導体１１ｃと積層用導体１２との間にフィルム状の被測定物ＤＵＴを配置した状態とすることで、フィルム状の被測定物ＤＵＴの厚さ方向におけるインピーダンスＺ_ＤＵＴを測定することが可能となる。

また、グランド用導体１１ｄは、測定用基板１１における、接地用導体１１ｃが配置された面の反対側の面に配置され、測定用基板１１は、接地用導体１１ｃとグランド用導体１１ｄとを導通させるビア１１ｅを有している、ことが好ましい。

これにより、一枚の測定用基板１１に、接地用導体１１ｃおよびグランド用導体１１ｄを配置することによって、小型化を図ることが可能となる。

＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態を示すものであり、測定用治具の斜視図である。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

本実施形態の測定用治具１０の接続線路１３ａは、銅箔等の導体を所定の幅寸法を有する帯状に形成されている。また、接続線路１３ａは、積層用導体１２側の端部が、積層用導体１２の上面の中央部に接続されている。

以上のように構成された測定用治具１０において、第１実施形態と同様に、被測定物ＤＵＴのインピーダンスＺ_ＤＵＴを取得することが可能である。

このように、本実施形態の測定用治具１０によれば、第１実施形態と同様に、接地用導体１１ｃと積層用導体１２との間にフィルム状の被測定物ＤＵＴを配置した状態とすることで、フィルム状の被測定物ＤＵＴの厚さ方向におけるインピーダンスＺ_ＤＵＴを測定することが可能となる。

また、接続線路１３ａは、帯状に形成されている、ことが好ましい。

これにより、接続線路１３ａにおけるインピーダンスを小さくすることが可能となり、被測定物ＤＵＴの厚さ方向におけるインピーダンスＺ_ＤＵＴの測定を正確に行うことが可能となる。

また、接続線路１３ａは、積層用導体１２側の端部が、積層用導体１２の中央部に接続されている、ことが好ましい。

これにより、測定用の電気信号を積層用導体１２の全面から均一に被測定物ＤＵＴに伝送することが可能となるので、被測定物ＤＵＴの厚さ方向におけるインピーダンスＺ_ＤＵＴをより正確に測定することが可能となる。

＜第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態を示すものであり、測定用治具の斜視図である。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

本実施形態の測定用治具１０の積層用導体１２ａは、各辺の大きさが、被測定物ＤＵＴの各辺の大きさよりも大きく形成されている。

また、積層用導体１２は、被測定物ＤＵＴの大きさよりも大きく形成されている、ことが好ましい。

これにより、測定用の電気信号を被測定物ＤＵＴの全面を介して確実に伝送させることが可能となるので、被測定物ＤＵＴの厚さ方向におけるインピーダンスＺ_ＤＵＴをより正確に測定することが可能となる。

尚、前記実施形態では、被測定物ＤＵＴとして、導電性を有するフィルム状の接着剤を示したが、これに限られるものではなく、厚さ方向におけるインピーダンスの測定が要求されるものであれば、例えば厚さが１ｍｍ以上の導電性を有する板状部材を被測定物としてもよい。

１０測定用治具
１１測定用基板
１１ｂ伝送線路
１１ｃ接地用導体
１１ｄグランド用導体
１１ｅビア
１２，１２ａ積層用導体
１３，１３ａ接続線路
ＤＵＴ被測定物

Claims

フィルム状の部材の厚さ方向における高周波インピーダンスの測定に用いられる測定用治具であって、
グランド用導体に接続され、インピーダンスの測定の対象となる被測定物が接地される接地用導体および電気信号が伝送される伝送線路を有する測定用基板と、
前記接地用導体に接地された前記被測定物に積層される積層用導体と、
前記伝送線路と前記積層用導体とを接続する接続線路と、を備えた
測定用治具。
前記グランド用導体は、前記測定用基板における、前記接地用導体が配置された面の反対側の面に配置され、
前記測定用基板は、前記接地用導体と前記グランド用導体とを導通させるビアを有している
請求項１に記載の測定用治具。
前記接続線路は、帯状に形成されている
請求項１または２に記載の測定用治具。
前記接続線路は、前記積層用導体側の端部が、前記積層用導体の中央部に接続されている
請求項１または２に記載の測定用治具。
前記積層用導体は、前記被測定物の大きさよりも大きく形成されている
請求項１または２に記載の測定用治具。