JP2998742B1 - バイアホールインダクタンスの測定方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 基板の貫通孔に設けたバイアホールのインダ
クタンスを精度よく測定する。 【解決手段】 ３個のバイアホール５，６，７は、測定
ヘッド１の測定用コンタクト２，３，４との接触部５
ａ，６ａ，７ａを基板の表面側に集中させて設けられて
おり、さらに３個のバイアホール５，６，７は、基板の
裏面側に設けた導電膜（Ａｕメッキ等）８により直列に
接続されている。測定ヘッド１の測定コンタクト２，
３，４のうち、ＧＮＤ用測定コンタクト２，４を並列接
続のバイアホール５，７に直に接触させ、信号入力用測
定コンタクト３を測定対象のバイアホール６に直に接触
させる。そして、ネットワークアナライザから測定ヘッ
ド１の測定コンタクト３を通して高周波信号を測定対象
のバイアホール６に入力し、３個のバイアホール５，
６，７からなる直列回路での周波数の変化に伴うインピ
ーダンスの測定値に基づいてバイアホールのインダクタ
ンスを抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の貫通孔に設
けたバイアホールのインダクタンスを測定するバイアホ
ールインダクタンスの測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高周波帯に用いる半導体装置では、基板
に設けたバイアホールのもつインダクタンス成分が回路
に影響を与えることがあり、半導体装置を設計する際に
バイアホールのもつインダクタンスを実測する必要があ
る。

【０００３】従来例に係るバイアホールのインダクタン
スを測定する方法の一例を図５及び図６に示す。

【０００４】図５（ａ）に示される従来例では、測定対
象のバイアホール３９を中心として入力用パッド３７と
出力用パッド３８をマイクロストリップライン４０，４
１で接続し、その周辺にＧＮＤ端子用バイアホール３３
〜３６を配置し、これらの要素を用いてバイアホールイ
ンダクタンス測定用回路としての図５（ｂ）に示される
Ｔ型回路の等価回路を構成している。

【０００５】一方、２組の測定用コンタクト２５，２６
として、１個の信号用端子２８，３１と２個のＧＮＤ端
子２７，２９，３０，３２とを組み合わせたものを用い
ている。

【０００６】そして、２組の測定用ヘッド２５，２６の
信号用端子２８，３１をパッド３７、３８に、２個のＧ
ＮＤ端子２７，２９，３０，３２をパッド３３，３４，
３５，３６にそれぞれ接触させ、ネットワークアナライ
ザから図５（ｂ）に示されるバイアホールインダクタン
ス測定用回路としてのＴ型回路（等価回路）に測定信号
を入出力させ、図６の周波数とインピーダンスとの特性
図を用いて、Ｔ型回路（等価回路）での周波数の変化に
伴うインピーダンスの測定値に基づいてバイアホール３
９のインダクタンスＬ1を抽出している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５
（ａ）に示される従来例では、図５（ｂ）の等価回路か
ら明らかなように、マイクロストリップライン４０，４
１及びＧＮＤ端子用バイアホール３３〜３６に寄生する
バイアホールインダクタンスＬ2，Ｌ3などの不確定要素
が含まれ、測定対象のバイアホール３９のインダクタン
スＬ1を精度よく測定することができないという問題が
ある。

【０００８】また特開昭６３−０６７５７７号公報に
は、図７に示されるバイアホールのインダクタンスを測
定する方法が開示されている。

【０００９】図７に示されるバイアホールのインダクタ
ンスを測定する方法では、図５のバイアホール３９に代
えて、２個のバイアホール３９ａ，３９ｂとコンデンサ
３９ｃを用いたローパスフィルタを構成し、このローパ
スフィルタを用いて２個のバイアホール３９ａ，３９ｂ
のインダクタンスＬ1を測定するようにしている。

【００１０】図７の例では、コンデンサ３９ｃの容量Ｃ
が既知であることを利用し、図８に示すｄＢとインピー
ダンスとの特性を用いて、遮断周波数ｆcからバイアホ
ール３９ａ，３９ｂのインダクタンスＬ1を抽出してい
る。

【００１１】図７（ａ）に示される従来例では、図７
（ｂ）の等価回路から明らかなように、マイクロストリ
ップライン４０，４１及びＧＮＤ端子用バイアホール３
３〜３６に寄生するバイアホールインダクタンスＬ3な
どの不確定要素が含まれ、測定対象のバイアホール３９
ａ，３９ｂのバイアホールインダクタンスＬ1を精度よ
く測定することができないという問題がある。

【００１２】本発明の目的は、基板の貫通孔に設けたバ
イアホールのインダクタンスを測定するバイアホールイ
ンダクタンスの測定方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るバイアホールインダクタンスの測定方
法は、基板の貫通孔に設けたバイアホールのインダクタ
ンスを測定する方法であって、少なくとも２個以上のバ
イアホールを直列に接続する工程と、前記直列回路の両
端に測定用コンタクトを接触させる工程とを有し、前記
直列接続されたバイアホールの測定用コンタクトとの接
触部を基板の一面側に集中させるものである。

【００１４】また本発明に係るバイアホールインダクタ
ンスの測定方法は、基板の貫通孔に設けたバイアホール
のインダクタンスを測定する方法であって、 少なくとも
１個のバイアホールからなる第１のバイアホール群と、
２個以上の他のバイアホールを並列に接続した第２のバ
イアホール群とを、直列に接続する工程と、前記第１の
バイアホール群と第２のバイアホール群のそれぞれの一
端に測定用コンタクトを接触させる工程とを有し、第１
のバイアホール群から少なくとも１個のバイアホールの
測定用コンタクトと、第２のバイアホール群から少なく
とも２個のバイアホールの測定用コンタクトとの接触部
を基板の一面側に集中させるものである。

【００１５】また前記バイアホールは、基板の他面側に
設けた導電膜により直列に接続されるものである。

【００１６】また前記各バイアホールは、いずれも同一
サイズである。

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。

【００１９】（実施形態１）図１（ａ）は、本発明の実
施形態１に係るバイアホールインダクタンスの測定方法
を示す構成図、（ｂ）は、等価回路図、図２は、周波数
とインピーダンスとの関係を示す特性図である。

【００２０】図１に示す本発明の実施形態１に係るバイ
アホールインダクタンスの測定方法は、基板の貫通孔に
配線処理した３個のバイアホール５，６，７を一組とし
て用いている。

【００２１】３個のバイアホール５，６，７は、測定ヘ
ッド１の測定用コンタクト２，３，４との接触部５ａ，
６ａ，７ａを基板の一面（表面）側に集中させて設けら
れており、さらに３個のバイアホール５，６，７は、基
板の他面（裏面）側に設けた導電膜（Ａｕメッキ等）８
により直列に接続されている。

【００２２】さらに３個のバイアホール５，６，７は、
図１（ｂ）に示すように、一つのバイアホール６に並列
接続のバイアホール５，７を直列接続して直列回路を構
成している。

【００２３】また３個のバイアホール５，６，７は同一
サイズであり、隣接して設けられ、また３個のバイアホ
ール５，６，７は、測定ヘッド１の測定用コンタクト
２，３，４と同一ピッチで並んでいる。

【００２４】一方、一つの測定用コンタクト３は信号入
力用、残りの測定用コンタクト２，４は接地（ＧＮＤ）
用として機能し、一つの測定用コンタクト３は測定対象
のバイアホール（接触部６ａ）６に直に接触し、残りの
測定用コンタクト２，４は並列接続のバイアホール（接
触部５ａ，７ａ）５，７に直にそれぞれ接触するように
なっている。

【００２５】次に、図１に示す本発明の実施形態１に係
るバイアホールのインダクタンスを測定する方法につい
て説明する。

【００２６】測定ヘッド１の測定コンタクト２，３，４
のうち、ＧＮＤ用測定コンタクト２，４を並列接続のバ
イアホール５，７に直に接触させ、信号入力用測定コン
タクト３を測定対象のバイアホール６に直に接触させ
る。

【００２７】そして、ネットワークアナライザから測定
ヘッド１の測定コンタクト３を通して高周波信号を測定
対象のバイアホール６に入力し、３個のバイアホール
５，６，７からなる直列回路（図１（ｂ）参照）での周
波数の変化に伴うインピーダンスの測定値に基づいてバ
イアホールのインダクタンスを抽出する。

【００２８】図１（ｂ）に示すように、３個のバイアホ
ール５，６，７は、直列接続となるように基板裏面のＡ
ｕメッキ８で共通に接続されており、バイアホール５，
７のインダクタンスＬ2とＬ3は回路からすると、ＧＮＤ
に接続されている。

【００２９】ネットワークアナライザから高周波信号を
入力して行なう測定では図２に示すように、直列回路に
入力される周波数（ＧＨZ）の変化に伴うインピーダン
ス（Ｚin）を測定する。

【００３０】図１（ｂ）に示すように本発明の実施形態
１では、３個のバイアホール５，６，７が直列接続され
ており、１個のバイアホール６のインダクダンスＬ1と
２個並列のバイアホール５，７のインダクダンスＬ2，
Ｌ3とを直列接続した回路構成になっているため、直列
接続の３個のバイアホール５，６，７からなる直列回路
のインピーダンス（Ｚin）は下記の式で表わすことがで
きる。

【００３１】 Ｚin＝ｊωＬ1＋ｊω{（Ｌ2＋Ｌ3）／２）} ここで、１個のバイアホール６のインダクダンスＬ1と
２個並列のバイアホール５，７のインダクダンスＬ2，
Ｌ3とを直列接続した回路構成になっているが、前記段
落番号

【００２３】に記述したように、３個のバイアホール
５，６，７は同一サイズであるから、Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌ3＝
Ｌであり、上述した式は、 Ｚin＝ｊω（３／２）Ｌとなる。 したがって、Ｌ＝（２／３）Ｉｍ［Ｚin］／ω
となり、図２のインピダンス［Ｚin］−周波数（ＧＨ
ｚ）の直線状の特性９から測定対象のバイアホール６の
インダクタンスＬ1を抽出することができる。

【００３２】なお、図１に示す本発明の実施形態１に係
るバイアホールインダクタンスの測定方法では、基板の
貫通孔に配線処理した３個のバイアホール５，６，７を
一組として用いたが、これに限定されるものではなく、
３個以上のバイアホールを一組として用いてもよい。

【００３３】（実施形態２）図３（ａ）は、本発明の実
施形態２に係るバイアホールイン、ダクタンスの測定方
法を示す構成図、（ｂ）は、等価回路図、図４は、周波
数とインピーダンスとの関係を示す特性図である。

【００３４】図３に示す本発明の実施形態２に係るバイ
アホールインダクタンスの測定方法は、基板の貫通孔に
配線処理した２個のバイアホール５，６を一組として用
いている。

【００３５】２個のバイアホール５，６は、測定ヘッド
１の測定用コンタクト２，３との接触部５ａ，６ａを基
板の一面（表面）側に集中させて設けられており、さら
に２個のバイアホール５，６は、基板の他面（裏面）側
に設けた導電膜（Ａｕメッキ等）８により直列に接続さ
れている。

【００３６】一方、一つの測定用コンタクト３は信号入
力用、残りの測定用コンタクト２は接地（ＧＮＤ）用と
して機能し、一の測定用コンタクト３は測定対象のバイ
アホール（接触部６ａ）６に直に接触し、残りの測定用
コンタクト２は並列接続のバイアホール（接触部５ａ）
５に直にそれぞれ接触するようになっている。

【００３７】図３に示す本発明の実施形態２に係るバイ
アホールのインダクタンスを測定するには、測定ヘッド
１の測定コンタクト２，３のうち、ＧＮＤ用測定コンタ
クト２をバイアホール５に直に接触させ、信号入力用測
定コンタクト３を測定対象のバイアホール６に直に接触
させる。

【００３８】ネットワークアナライザから高周波信号を
入力して行なう測定では図２に示すように、直列回路に
入力される周波数（ＧＨZ）の変化に伴うインピーダン
ス（Ｚin）を測定する。

【００３９】図３（ｂ）に示すように本発明の実施形態
２では、２個のバイアホール５，６が直列接続されてお
り、バイアホール５のインダクダンスＬ1とバイアホー
ル６のインダクダンスＬ2とを直列接続した回路構成に
なっているため、直列接続の２個のバイアホール５，６
からなる直列回路のインピーダンス（Ｚin）は下記の式
で表わすことができる。

【００４０】 Ｚin＝ｊω（Ｌ1＋Ｌ2）ここで、バイアホール５のインダクダンスＬ1とバイア
ホール６のインダクダンスＬ2とを直列接続した回路構
成になっているが、前記段落番号

【００２３】に記述したように、３個のバイアホール
５，６，７は同一サイズであるから、Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌであ
り、上述した式は、 Ｚin＝ｊω（２Ｌ）となる。 したがって、Ｌ＝（１／２）Ｉｍ［Ｚin］／ω
となり、図４のインピダンス［Ｚin］−周波数（ＧＨ
ｚ）の直線状の特性１０から測定対象のバイアホール６
のインダクタンスＬ1を抽出することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
確定要素となる受動素子が回路素子に含まれないため、
バイアホールインダクタンスを極めて容易に、しかも精
度良く抽出することができる。

【００４２】さらに、マイクロ波，ミリ波帯における高
周波測定には、主として２個のＧＮＤ用−１個の信号用
のコンタクト構成の測定ヘッドが多く使用されており、
その測定ヘッドをそのまま用いて測定することができ
る。

【００４３】さらに、バイアホールは２個の組合わせに
より測定可能であり、レイアウト面積を減らしてバイア
ホールインダクタンスを簡単に精度良く抽出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係るバイアホ
ールインダクタンスの測定方法を示す構成図、（ｂ）
は、等価回路図である。

【図２】周波数とインピーダンスとの関係を示す特性図
である。

【図３】（ａ）は、本発明の実施形態２に係るバイアホ
ールインダクタンスの測定方法を示す構成図、（ｂ）
は、等価回路図である。

【図４】周波数とインピーダンスとの関係を示す特性図
である。

【図５】（ａ）は、従来例に係るバイアホールインダク
タンスの測定方法を示す構成図、（ｂ）は、等価回路図
である。

【図６】周波数とインピーダンスとの関係を示す特性図
である。

【図７】（ａ）は、従来例に係るバイアホールインダク
タンスの測定方法を示す構成図、（ｂ）は、等価回路図
である。

【図８】周波数とｄＢとの関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ 測定ヘッド ２，３，４ 測定用コンタクト ５，６，７ バイアホール ８ 導電膜

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の貫通孔に設けたバイアホールのイ
   ンダクタンスを測定する方法であって、 少なくとも２個以上のバイアホールを直列に接続する工
   程と、 前記直列回路の両端に測定用コンタクトを接触させる工
   程とを有し、前記直列接続されたバイアホールの測定用コンタクトと
   の接触部を基板の一面側に集中させる ことを特徴とする
   バイアホールインダクタンスの測定方法。
2. 【請求項２】 基板の貫通孔に設けたバイアホールのイ
   ンダクタンスを測定する方法であって、 少なくとも１個のバイアホールからなる第１のバイアホ
   ール群と、２個以上の他のバイアホールを並列に接続し
   た第２のバイアホール群とを、直列に接続する工程と 、前記第１のバイアホール群と第２のバイアホール群のそ
   れぞれの一端に測定用コンタクトを接触させる工程とを
   有し 、第１のバイアホール群から少なくとも１個のバイアホー
   ルの測定用コンタクトと、第２のバイアホール群から少
   なくとも２個のバイアホールの測定用コンタクトとの接
   触部を基板の一面側に集中させることを特徴とする バイ
   アホールインダクタンスの測定方法。
3. 【請求項３】 前記バイアホールの接続は、基板の他面
   側に設けた導電膜により接続されることを特徴とする請
   求項１又は２に記載のバイアホールインダクタンスの測
   定方法。
4. 【請求項４】 前記各バイアホールは、いずれも同一サ
   イズであることを特徴とする請求項１又は３に記載のバ
   イアホールインダクタンスの測定方法。