JP3151020B2 - 電圧測定装置 - Google Patents

電圧測定装置

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JP3151020B2 JP29419991A JP29419991A JP3151020B2 JP 3151020 B2 JP3151020 B2 JP 3151020B2 JP 29419991 A JP29419991 A JP 29419991A JP 29419991 A JP29419991 A JP 29419991A JP 3151020 B2 JP3151020 B2 JP 3151020B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧測定装置に係り、
より詳細には半導体素子の入出力端子の電圧波形の測定
に好適な電圧測定装置に関する。
【0002】LSI等の半導体素子を製造、利用する上
で、素子の入出力端子に現れる電圧波形を正確に測定し
ておくことが必要不可欠となっている。しかしながら、
近年の素子の高速化に伴い、通常のLSIテスタを用い
た電気的な測定方法では正確な測定が困難となってきて
いる。そのため、本出願人により電気光学結晶に半導体
素子の端子電圧を印加し、高速信号の測定が可能な電気
光学効果を利用して半導体素子の各端子の電圧波形を測
定する装置が出願されている。本発明は、かかる測定装
置において、電気光学結晶内を往復した光信号から端子
電圧値を求めるための変換係数を各端子ごとに測定し、
端子電圧のより正確な測定を可能とするものである。
【0003】
【従来の技術】図6に電気光学効果を利用した従来の電
圧測定装置の全体構成を示す。この電圧測定装置は、大
別して、レーザ光を発射する光源部10と、発射された
レーザ光を目的の光反射電極へ照射するための光走査部
3と、電気光学結晶24を有する測定部20と、被測定
物21をプリント板を介して電気的に駆動する測定物駆
動部2と、前記測定部内の光反射電極により反射された
レーザ光の偏光状態を解析する偏光状態解析部30と、
受光した偏光解析結果から電圧値の算出などを行う演算
部40と、これら全体の制御を行う制御部1とから構成
される。
【0004】光源部10は、光源11とドライバー12
からなる。光源11から発射されたレーザ光は、ビーム
スプリッタ31を通過し、光走査部3により照射位置を
定められて測定部20内の光反射電極26へ照射され
る。
【0005】測定部20の構成を図7に示す。図7にお
いて、被測定物21はプリント板22上に固定されてい
る。被測定物21の各端子は接触機構23を介して光反
射電極26と導通している。光走査部3により照射位置
を定められたレーザ光は、図示のように透明電極25を
通過し、光反射電極26で反射され、電気光学結晶25
内を往復して偏光解析部30へと送られる。
【0006】ここで、透明電極25は接地されており、
また、被測定物21の測定しようとする端子は接触機構
23を介して光反射電極26と電気的に導通しているた
め、被測定物21の端子電圧は光反射電極26と透明電
極25との間の電気光学結晶24に加わり、この部分に
ポッケルス効果(一次電気光学効果)が生じる。このポ
ッケルス効果とは、結晶に印加された電圧(電界の大き
さ)により結晶の屈折率が変化する現象であり、屈折率
の変化量は電界の1乗に比例する。従って、この屈折率
の変化によるレーザ光の偏光状態の変化を偏光解析器に
より検出することにより被測定物21の端子電圧波形を
得ることができる。この時、被測定物の端子電圧Vは偏
光解析器の出力Lの1次式で表される。
【0007】 V=K0 +K1 ×L (式1) 多くの場合、種々の変動要因のために、上記の関係から
端子の絶対電圧を測定することは難しく、ある基準電
圧、例えば被測定物の特定の位相における電圧値からの
相対電圧値ΔVのみの測定を行う。この時には、ΔVは
偏光解析器の出力の変化ΔLに比例する。
【0008】 ΔV=K×ΔL (式2) いずれの場合においても、この関係式における定数(以
下、変換係数という)をあらかじめ測定により求めてお
けば被測定物の端子電圧を演算により求めることができ
る。以下の説明においては簡単のため、式2により相対
電圧の測定を行う場合について説明を行うものとする。
【0009】具体的には、図6に示すように、ビームス
プリッタ31を介して受光手段32で受光した偏光解析
結果は制御部1へ送られ、あらかじめ測定され、変換係
数記憶部42に記憶されていた変換係数を用いて変換演
算部43で演算を行い、端子電圧波形をデータ出力装置
44に出力する。変換係数は、特定の参照電極にある電
圧を印加してその時の偏光解析器の出力との関係から決
定され、従来においては変換係数は被測定物の全ての端
子電圧測定について共通に使われていた。
【0010】なお、以上に説明した電圧測定装置の詳細
は特開平01−28566に記載されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、変換係
数を全ての端子電圧測定について共通に用いると、測定
した電圧値に誤差が生じる恐れがある。変換係数は理想
的には全ての端子で一定値をとるべきであるが、現実に
は結晶の位置による感度分布などにより、微妙に異なっ
ている場合があるからである。
【0012】従って、正確な測定を行うためには被測定
物の各端子について、それぞれの端子の位置、状態に応
じた係数を用いることが望ましい。また、各端子ごと変
換係数を測定する方法として、被測定物駆動部により各
端子に基準電圧または基準電圧波形を印加して測定する
方法が考えられるが、駆動部に命令を送る必要があり、
操作が煩雑である。また、変換係数は被測定信号の周波
数にも依存するため、この補正も行う必要がある。
【0013】本発明の目的は、上述のように電気光学効
果を利用し、偏光解析結果から実電圧値への変換係数を
各端子ごとに測定、登録することにより、端子電圧のよ
り正確な測定を可能とし、またその変換係数の簡便な測
定手段をもつ電圧測定装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、被測定物の複数の端子の電
圧を、端子に接触させた電気光学結晶内を往復するレー
ザ光の偏光状態検出信号により測定するとともに、該偏
光状態検出信号を電圧値に変換するための変換係数を該
被測定物の端子毎に記憶する変換係数記憶部を備えた電
圧測定装置において、前記電気光学結晶の面上に透明電
極と参照電極とを設け、前記参照電極に高周波数信号を
印加して高周波信号の変換係数を求め、前記透明電極又
は前記参照電極に直流電圧を印加して低周波信号の変換
係数を求め、前記高周波信号の変換係数と前記低周波信
号の変換係数とに基づいて変換係数の比を算出するよう
に構成した。
【0015】請求項2記載の発明は、請求項1に記載の
電圧測定装置において、前記変換係数の比に基づいて、
前記被測定物の端子毎の高周波信号の変換係数を求める
ように構成した。
【0016】さらに、請求項3記載の発明は、被測定物
の複数の端子の電圧を、端子に接触させた電気光学結晶
内を往復するレーザ光の偏光状態の変化を偏光解析器に
より検出することにより測定する電圧測定装置におい
て、前記電気光学結晶に接触している透明電極に任意の
基準電圧を印加するための電圧印加手段を有するよう構
成した。
【0017】
【作用】請求項1に記載された発明によれば、電気光学
結晶の面上に設けられた参照電極に高周波数信号が印加
され高周波信号の変換係数が求められる。次に、電気光
学結晶の面上に設けられた透明電極又は参照電極に直流
電圧が印加され低周波信号の変換係数が求められる。そ
して、高周波信号の変換係数と低周波信号の変換係数と
に基づいて変換係数の比が算出される。そして、被測定
物の端子電圧測定においては、この比の値を用いて変換
係数を補正し、各端子の電圧波形を測定する。従って、
高周波信号を印加することの可能な電極を別に設けるこ
とにより、変換係数を補正するために必要な、直流信号
と、高周波信号における変換係数の比を簡便に測定する
ことができる。
【0018】請求項2に記載された発明によれば、算出
された変換係数の比に基づいて、被測定物の端子毎の高
周波信号の変換係数が求められる。そして、この高周波
信号の変換係数に基づいて、高周波信号の電圧値が算出
される。
【0019】
【0020】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 [I] 第1実施例 図1および図2に本発明の第1実施例を示す。なお、図
1および図2において図6および図7と同一の構成部分
については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0021】本発明の第1実施例に係る電圧測定装置
が、従来の装置と異なる点は2つある。第1点は、測定
部20内の透明電極を従来のように接地せず、電圧印加
手段4を設けて任意の直流電圧を印加できるように構成
した点である。また、第2点は、演算部40内の変換係
数記憶部42を各端子ごとの変換係数を記憶できるよう
にしたことである。以下に、この装置の動作について、
変換係数の測定時と端子電圧の測定時とにわけて説明す
る。
【0022】変換係数の測定時 実際の被測定物の端子電圧測定のためには、偏光解析器
の出力信号を実電圧値に変換するための変換係数をあら
かじめ測定しておくことが必要となる。この変換係数の
測定方法について、図1、図2および図4のフローチャ
ートに基づいて説明する。
【0023】レーザ光を測定しようとする1の端子に照
射する(ステップ100)。この動作は、従来装置と同
様に光源部10、偏光解析部30および光走査部3を制
御部1により制御して行われる。
【0024】次に、測定に入るが、これは2段階にわけ
て行われる。まず、電圧印加手段4により任意の電圧V
low を透明電極25に印加する(ステップ110)。こ
の状態で、受光手段32により偏光解析結果を測定す
る。(ステップ120)。次に、電圧印加手段4により
low と異なる任意の電圧Vhiを透明電極25に印加す
る(ステップ130)。なお、電圧印加手段4は、制御
部1との関係などから決められるが、例えば、D/Aコ
ンバータなどが好適である。この状態で、受光手段32
により偏光解析結果を得る(ステップ140)。なお、
この2つの基準電圧についての測定は、測定結果の精度
をさらに上げるため複数回繰り返して行われる(ステッ
プ150)。次に、この2つの基準電圧値と各々の場合
の偏光解析結果の平均値とからその端子についての変換
係数を算出し、さらに必要であれば、予め測定しておい
たデータに基づいて変換係数の周波数補正を行う(ステ
ップ160)。そして、この値を変換係数記憶部42に
記憶し(ステップ170)、他の端子についての変換係
数の測定に移る(ステップ180)。
【0025】端子電圧の測定時 次に、被測定物21の各端子電圧の測定について、図
1、図2および図5のフローチャートに基づいて説明す
る。
【0026】まず、被測定物21を所定の位置に装着す
る(ステップ200)。この実施例の場合には、被測定
物21はプリント板22に装着され、各端子が接触機構
23を介して光反射電極26にと導通される。次に、測
定を行う端子にレーザ光を照射し(ステップ210)、
光反射電極26で反射して戻ってきた光の偏光状態を検
出することにより電圧値を決定する(ステップ220〜
230)。ここで用いる変換係数は、変換係数記憶部4
2内に各端子ごとに記憶されたものを逐次読み出して用
いる。
【0027】そして、以上の測定を必要な端子について
行い、端子電圧の測定を終了する(ステップ240)。 [II] 第2実施例 本発明の第2実施例の全体構成は図1に示す第1実施例
の場合と同様であるが、測定部20の部分を図3に示す
ものに置き換えて構成している。したがって、測定の全
体的な流れは第1実施例の場合と同様であるが、電圧変
換信号の信号波形の周波数依存性を測定するための端子
が設けてある点が異なっている。
【0028】以下、図3に基づいて第2実施例の動作に
ついて説明する。図3で、図2の場合と異なる点は、電
気光学結晶24上に参照電極27を設けた点である。こ
の参照電極27には、パルスジェネレータ28により高
周波信号が加えられる。通常、信号としては立上がり時
間の十分短いパルスを使うと良い。このパルス信号のL
OWレベルとHIレベルの電圧を2つの基準電圧とみな
し、高周波信号の場合の変換係数を求める。次に、参照
電極27または透明電極26に直流電圧を加え、同様に
低周波信号の場合の変換係数を求める。このようにして
得られた高周波信号の場合の変換係数をkAC、低周波信
号の場合の変換係数をkDCとすれば、変換係数の比γ
は、γ=kAC/kDCで求められる。よって、実施例1に
示すようにして得られた各端子ごとの変換係数にこのγ
を乗算すれば高周波信号の場合の各端子ごとの変換係数
を求めることができる。また、端子電圧の測定で得られ
た各端子の電圧値ΔVDCにこのγを乗算し、ΔVAC=γ
・ΔVDCとして高周波信号の電圧値を得ることもでき
る。
【0029】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載された発
明によれば、高周波信号を印加することの可能な電極を
別に設けることにより、変換係数を補正するために必要
な、直流信号と、高周波信号における変換係数の比を簡
便に測定することを可能にした。
【0030】請求項2に記載された発明によれば、各端
子ごとの変換係数に、請求項1に記載された発明にて算
出された比を乗算すれば、高周波信号の場合の各端子ご
との変換係数を求めることができる。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電圧測定装置の全体構成図であ
る。
【図2】請求項1記載の電圧測定装置の測定部を示す図
である。
【図3】請求項2記載の電圧測定装置の測定部を示す図
である。
【図4】変換係数測定時のフローチャートである。
【図5】端子電圧測定時のフローチャートである。
【図6】従来の電圧測定装置の全体構成図である。
【図7】従来の電圧測定装置の測定部を示す図である。
【符号の説明】
1…制御部 2…被測定物駆動部 3…光走査部 4…電圧印加手段 10…光源部 11…光源 12…ドライバー 20…測定部 21…被測定物 22…プリント板 23…接触機構 24…電気光学結晶 25…透明電極 26…光反射電極 27…参照電極 28…パルスジェネレータ 30…受光部 31…ビームスプリッタ 32…受光手段 40…演算部 41…変換係数演算部 42…変換係数記憶部 43…変換演算部 44…データ出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 19/00 - 19/32 G01R 31/28 - 31/3193 G01R 15/24 G01R 29/12 H01L 21/66

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物の複数の端子の電圧を、端子に
    接触させた電気光学結晶内を往復するレーザ光の偏光状
    態検出信号により測定するとともに、該偏光状態検出信
    号を電圧値に変換するための変換係数を該被測定物の端
    子毎に記憶する変換係数記憶部を備えた電圧測定装置に
    おいて、 前記電気光学結晶の面上に透明電極と参照電極とを設
    け、 前記参照電極に高周波数信号を印加して高周波信号の変
    換係数を求め、 前記透明電極又は前記参照電極に直流電圧を印加して低
    周波信号の変換係数を求め、 前記高周波信号の変換係数と前記低周波信号の変換係数
    とに基づいて変換係数の比を算出することを特徴とする
    電圧測定装置。
  2. 【請求項2】 前記変換係数の比に基づいて、前記被測
    定物の端子毎の高周波信号の変換係数を求めることを特
    徴とする請求項1に記載の電圧測定装置。
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