JP4743208B2 - Method for measuring electrical characteristics of electronic components - Google Patents
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Description
本発明は平面伝送路を測定治具として用いた電子部品の電気特性測定方法、特に分布定数型の誤差モデルを用いて、電子部品単体のインピーダンス値やQ値等の電気特性を測定する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring electrical characteristics of an electronic component using a planar transmission line as a measuring jig, and more particularly to a method for measuring electrical characteristics such as impedance value and Q value of a single electronic component using a distributed constant type error model. Is.
高周波電子回路の動作周波数がますます高周波化し、回路に用いられる電子部品(以下、デバイスと記す)も高周波領域で正確な電気特性を測定しなければならなくなっている。チップインダクタやチップコンデンサなどの表面実装型デバイスの高周波電気特性の測定は、一般に困難であるが、従来よりデバイス単体のインピーダンス値やQ値といった高周波特性の測定は、一般的に3GHzまではインピーダンスアナライザを用いて実施されてきた。 As the operating frequency of high-frequency electronic circuits becomes higher and higher, electronic components (hereinafter referred to as devices) used in the circuit have to measure accurate electrical characteristics in the high-frequency region. Although it is generally difficult to measure high-frequency electrical characteristics of surface-mounted devices such as chip inductors and chip capacitors, measurement of high-frequency characteristics such as the impedance value and Q value of a single device is generally an impedance analyzer up to 3 GHz. Has been implemented.
インピーダンスアナライザによる測定では、デバイス単体の特性を求めるため、オープン補正、ショート補正を行い、テストフィクスチャや測定ケーブルの残留インピーダンスと浮遊アドミタンスの補正を行っている。しかしながら、インピーダンスアナライザは装置が複雑であり、高い周波数への対応が難しく、3GHz以上の周波数に対応していない。そのため、3GHz以上の高周波におけるデバイス測定ではネットワークアナライザが使用されている。 In the measurement using an impedance analyzer, open correction and short correction are performed to determine the characteristics of a single device, and residual impedance and stray admittance of the test fixture and measurement cable are corrected. However, the impedance analyzer has a complicated apparatus, and it is difficult to cope with a high frequency, and it does not correspond to a frequency of 3 GHz or more. Therefore, a network analyzer is used for device measurement at a high frequency of 3 GHz or higher.
ネットワークアナライザを用いたデバイス測定としては、1ポートによる測定法と2ポートによる測定法とが存在する。1ポート測定によるデバイス単体の測定法としては、同軸ケーブル先端でフル1ポート校正を行った後、同軸ケーブルと表面実装型デバイスを中継する治具を介して、デバイスを測定することが行われる。このような測定法の例として、SMAコネクタを装着し、SMAコネクタの電気長を測定した後、オープン補正、ショート補正を行ってデバイス単体の特性を得る方法が存在する。しかし、このような測定方法では精度のよいデータが得られない。これは、そもそも、ネットワークアナライザが伝達係数測定よりも反射係数測定を苦手にしている他、SMAコネクタの電気特性を正確に得ることが非常に難しいため、SMAコネクタの特性が測定誤差になるからである。 Device measurement using a network analyzer includes a one-port measurement method and a two-port measurement method. As a method for measuring a single device by 1-port measurement, a full 1-port calibration is performed at the tip of the coaxial cable, and then the device is measured via a jig that relays the coaxial cable and the surface-mounted device. As an example of such a measuring method, there is a method of obtaining characteristics of a single device by attaching an SMA connector, measuring the electrical length of the SMA connector, and performing open correction and short correction. However, accurate data cannot be obtained with such a measurement method. This is because, in the first place, the network analyzer is not good at measuring the reflection coefficient more than the transmission coefficient measurement, and it is very difficult to obtain the electrical characteristics of the SMA connector accurately. is there.
一方、2ポートによる測定は1ポートより精度よく測定できる。このような2ポート測定によるデバイスの測定方法としては、非特許文献1,2に示されるように、TRL校正やSOLT校正が知られている。SOLT校正は、5GHzを超える高周波では、平面伝送路上にデバイスの形状をした標準器を作製することが困難であること、高周波のオープン特性を定義することができないため、表面実装型デバイスの高周波測定に用いることができないこと、などの問題点がある。よって、表面実装型デバイスの高周波測定には、平面伝送路を用いて行うのが適している。この平面伝送路の測定系の誤差要因を除去する方法には、TRL校正法等がある。
On the other hand, measurement with two ports can be measured with higher accuracy than with one port. As a device measurement method based on such 2-port measurement, TRL calibration and SOLT calibration are known as shown in
前述のように、3GHz以上の周波数のデバイス測定ではネットワークアナライザが使用される。ネットワークアナライザによる測定では、1ポートによる測定よりも2ポートによる測定の方が、測定精度が優れている。しかし、TRL校正法などの公知の校正方法では、校正面までは校正されるが、それより先は校正されない。また、校正法のうち、シャント法はシリーズ法よりも、デバイス特性に近い特性が得られるが、測定基板のCPWの幅が異なると残留インピーダンスが異なり、この影響が測定値に反映され、この場合も基板特性を含んだ特性となってしまう。 As described above, a network analyzer is used for device measurement at a frequency of 3 GHz or more. In measurement using a network analyzer, measurement using two ports is superior to measurement using one port. However, in a known calibration method such as the TRL calibration method, the calibration surface is calibrated, but no further calibration is performed. Of the calibration methods, the shunt method provides characteristics closer to the device characteristics than the series method. However, if the CPW width of the measurement board is different, the residual impedance differs, and this effect is reflected in the measurement value. Will also include the characteristics of the substrate.
従って、TRL校正などにより得られる測定値は、校正面より先のデバイスと基板特性を含んでおり、校正基板の種類により異なるデータが得られることになる。また、一般に基板特性の影響をできるだけ少なくするために、基板をできるだけ薄くするなどの工夫がなされているが、これらの工夫を行ったとしても、得られたデータは、デバイス単体の特性ではない。 Accordingly, the measurement value obtained by TRL calibration or the like includes device and substrate characteristics ahead of the calibration surface, and different data can be obtained depending on the type of calibration substrate. In general, in order to reduce the influence of the substrate characteristics as much as possible, a device such as making the substrate as thin as possible is devised. However, even if these devices are used, the obtained data is not the characteristics of the device alone.
なお、2ポートによる測定の場合は、1ポート測定の場合のように、単純なモデルで誤差を表現できないので、残留インピータンスと浮遊アドミタンスの2つのパラメータで補正を行う、オープン/ショート補正は、適用不可能であった。 In the case of 2-port measurement, the error cannot be expressed with a simple model as in the case of 1-port measurement. Therefore, correction using two parameters of residual impedance and floating admittance, open / short correction, It was not applicable.
このように、デバイス単体の高周波データが得られないため、下記の問題が発生する。
(1)部品メーカーでは、従来、デバイス単体の特性としてインピーダンスアナライザのデータを用いているが、3GHz以上のネットワークアナライザによる高周波データにはデバイス特性と基板特性が含まれるため、インピーダンスアナライザの測定値とトレースせず、3GHz以上のデバイス単体のデータを提供できないといった問題があった。
(2)また、これらの高周波データは、部品の高周波データとして、電子機器セットメーカーなどの電子機器の設計者が使用する場合、高周波データと使用する設計基板が同じ設計であれば概ね問題はないが、通常、使用する基板と、高周波データを取得した測定基板は異なるため、現状提供されている高周波データでは、設計シミュレーションを精度よく行うことができないという問題があった。
(1) In the past, component manufacturers have used impedance analyzer data as the characteristics of a single device, but the high frequency data from a network analyzer of 3 GHz or higher includes device characteristics and board characteristics. There was a problem that data of a single device of 3 GHz or more could not be provided without tracing.
(2) In addition, when high-frequency data is used by a designer of an electronic device such as an electronic device set manufacturer as high-frequency data of a component, there is generally no problem if the design board used is the same as the high-frequency data. However, since the substrate to be used is usually different from the measurement substrate from which the high-frequency data is acquired, there is a problem that the design simulation cannot be performed with high-frequency data currently provided.
そこで、本発明の好ましい実施形態の目的は、被検体単体の電気特性を高精度に求めることができる電子部品の電気特性測定方法を提供することにある。 Accordingly, an object of a preferred embodiment of the present invention is to provide a method for measuring the electrical characteristics of an electronic component, which can determine the electrical characteristics of a single subject with high accuracy.
上記目的は本発明の好ましい実施形態に係る電子部品の電気特性測定方法により達成される。 The above object is achieved by a method for measuring electrical characteristics of an electronic component according to a preferred embodiment of the present invention.
本発明の好ましい第1の実施形態は、平面伝送路の校正面間に被検体をシリーズ接続し、上記平面伝送路を校正基準として利用した誤差補正方法により、校正面までの測定誤差を補正した被検体の電気特性を求める第1のステップと、上記平面伝送路のオープン状態の電気特性を測定する第2のステップと、分布定数型の誤差モデルにより、第1のステップで求めた被検体の電気特性を第2のステップで測定したオープン状態の電気特性を用いて補正する第3のステップと、上記平面伝送路の校正面間に予め値付けされたスルーチップをシリーズ接続し、上記平面伝送路を校正基準として利用した誤差補正方法により、校正面までの測定誤差を補正したスルーチップの電気特性を求める第4のステップと、分布定数型の誤差モデルにより、第4のステップで求めたスルーチップの電気特性を第2のステップで測定したオープン状態の電気特性を用いて補正する第5のステップと、分布定数型の誤差モデルにより、第3のステップで求めた被検体の電気特性を第5のステップで求めたスルーチップの電気特性を用いて補正し、被検体単体の電気特性を求める第6のステップと、を含むことを特徴とする電子部品の電気特性測定方法である。 In the first preferred embodiment of the present invention, the measurement error up to the calibration plane is corrected by an error correction method in which the subject is connected in series between the calibration planes of the plane transmission path and the plane transmission path is used as a calibration reference. A first step for determining the electrical characteristics of the subject, a second step for measuring the electrical characteristics of the planar transmission line in the open state, and a subject of the subject determined in the first step based on a distributed constant type error model A third step of correcting the electrical characteristics using the electrical characteristics in the open state measured in the second step, and a through chip pre-valued between the calibration surfaces of the planar transmission path are connected in series, and the planar transmission is performed. The fourth step of obtaining the electrical characteristics of the through chip in which the measurement error up to the calibration surface is corrected by the error correction method using the path as the calibration reference, and the distributed constant type error model A fifth step for correcting the electrical characteristics of the through chip obtained in the step 2 using the electrical characteristics in the open state measured in the second step, and a target obtained in the third step by using a distributed constant type error model. A sixth step of correcting the electrical characteristics of the specimen using the electrical characteristics of the through chip obtained in the fifth step and obtaining the electrical characteristics of the subject alone, and measuring the electrical characteristics of the electronic component Is the method.
本発明の好ましい第2の実施形態は、平面伝送路の校正面に被検体をシャント接続し、上記平面伝送路を校正基準として利用した誤差補正方法により、校正面までの測定誤差を補正した被検体の電気特性を求める第1のステップと、上記平面伝送路の校正面に予め値付けされたショートチップをシャント接続し、上記平面伝送路を校正基準として利用した誤差補正方法により、校正面までの測定誤差を補正したショートチップの電気特性を求める第2のステップと、分布定数型の誤差モデルにより、第1のステップで求めた被検体の電気特性を、第2のステップで求めたショートチップの電気特性を用いて補正し、被検体単体の電気特性を求める第3のステップと、を含むことを特徴とする電子部品の電気特性測定方法である。 In the second preferred embodiment of the present invention, the subject is shunt-connected to the calibration surface of the planar transmission path, and the measurement error up to the calibration plane is corrected by an error correction method using the planar transmission path as a calibration reference. A first step for obtaining the electrical characteristics of the specimen and a shunt connection of a short chip pre-valued to the calibration surface of the planar transmission path, and an error correction method using the planar transmission path as a calibration reference to the calibration plane. The second step for obtaining the electrical characteristics of the short chip in which the measurement error is corrected, and the short chip for which the electrical characteristics of the subject obtained in the first step are obtained in the second step by using a distributed constant type error model And a third step of obtaining the electrical characteristics of a single subject by correcting the electrical characteristics using the electrical characteristics of the electronic component.
ネットワークアナライザの2ポートによる、平面伝送路を用いた高周波測定においては、校正面までの測定誤差を補正することは可能であるが、校正面間の測定誤差を補正することができない。そのため、TRL校正などにより得られる測定値は、被検体単体の特性のほかに校正面間の基板特性とを含んでおり、校正基板の種類により異なるデータが得られることになる。そこで、本発明では、分布定数型のオープン補正およびスルー補正を行うことで、被検体の測定値から校正面間の測定誤差を除去するものである。2ポート測定では、1回の測定で4つのSパラメータ測定値が得られることを利用し、オープン状態およびスルー状態の測定値から、未知のモデルパラメータを同定可能とし、これを数学的に除去することにした。このようにして、基板特性の影響を受けない被検体単体の電気特性を求めることができる。本発明の方法において、校正面までの測定誤差を補正する誤差補正方法としては、TRL校正法のような公知の方法に限らず、2ポートのシリーズ法であれば、任意の補正方法を用いることができる。 In high-frequency measurement using a planar transmission path using two ports of a network analyzer, it is possible to correct a measurement error up to the calibration plane, but it is not possible to correct a measurement error between calibration planes. Therefore, measurement values obtained by TRL calibration and the like include not only the characteristics of a single object but also substrate characteristics between calibration surfaces, and different data can be obtained depending on the type of calibration board. Therefore, in the present invention, the measurement error between the calibration surfaces is removed from the measured value of the subject by performing distributed constant type open correction and through correction. In the 2-port measurement, it is possible to identify an unknown model parameter from the measured values in the open state and the through state by using the fact that four S-parameter measured values are obtained in one measurement, and mathematically remove this. It was to be. In this way, the electrical characteristics of a single subject that is not affected by the substrate characteristics can be obtained. In the method of the present invention, the error correction method for correcting the measurement error up to the calibration surface is not limited to a known method such as the TRL calibration method, and any correction method may be used as long as it is a two-port series method. Can do.
オープン補正は、平面伝送路の先端(校正面)間に何も接続しない状態で、ネットワークアナライザを用いて電気特性SOPENを測定すればよい。分布定数型の誤差モデルでは、オープン状態での特性SOPENは、被検体測定時には被検体に並列に接続されているものと考えることができる。この誤差要因を被検体測定値から除去するために、まずSパラメータ(散乱係数行列)をYパラメータ(アドミタンス係数行列)に変換し、被検体測定値からオープン測定値を引算すれば、簡単に誤差を除去することができる。その後、YパラメータをSパラメータに逆変換すれば、分布定数型のオープン補正は完了する。For open correction, the electrical characteristic S OPEN may be measured using a network analyzer in a state where nothing is connected between the tips (calibration surfaces) of the flat transmission line. In the distributed constant type error model, the characteristic S OPEN in the open state can be considered to be connected in parallel to the subject when the subject is measured. In order to remove this error factor from the measured object value, first, the S parameter (scattering coefficient matrix) is converted into the Y parameter (admittance coefficient matrix), and the open measured value is subtracted from the measured object value. Errors can be removed. Thereafter, if the Y parameter is inversely converted to the S parameter, the distributed constant type open correction is completed.
一方、スルー補正は、平面伝送路の先端(校正面)間に予め値付けされたスルーチップをシリーズ接続した状態でネットワークアナライザを用いて電気特性STHRUを測定すればよい。スルーチップとしては、被検体と同一形状で、かつ被検体の接続位置と同一位置に接続できるものがよい。分布定数型の誤差モデルでは、スルー状態での特性STHRUは、被検体測定時には被検体に直列に接続されているものと考えることができる。スルー状態での特性STHRUも、被検体の特性測定と同様に、平面伝送路を校正基準として利用した誤差補正方法により、校正面までの測定誤差を補正したスルーチップの電気特性を求め、そのスルーチップの電気特性をオープン補正して求めればよい。スルー状態での誤差要因を被検体測定値から除去するには、SパラメータをTパラメータ(伝送係数行列)に変換し、被検体測定値をスルー測定値で除算すれば、簡単に除去することができる。その後、TパラメータをSパラメータに逆変換すれば、分布定数型のスルー補正は完了し、被検体単体の散乱係数SD を求めることができる。On the other hand, in the through correction, the electrical characteristic S THRU may be measured using a network analyzer in a state where through chips that have been pre-valued are connected in series between the tips (calibration surfaces) of the flat transmission line. As the through chip, a chip having the same shape as the subject and capable of being connected to the same position as the connection position of the subject is preferable. In the distributed constant type error model, the characteristic S THRU in the through state can be considered to be connected in series to the subject when the subject is measured. The characteristic S THRU in the through state is also obtained from the electrical characteristics of the through chip with the measurement error up to the calibration surface corrected by the error correction method using the flat transmission line as the calibration reference, as in the case of the characteristic measurement of the subject. The electrical characteristics of the through chip may be obtained by open correction. In order to remove the error factor in the through state from the measured object value, the S parameter is converted into the T parameter (transmission coefficient matrix), and the measured object value is divided by the through measured value. it can. Thereafter, if the T parameter is inversely converted to the S parameter, the distributed constant type through correction is completed, and the scattering coefficient SD of the subject alone can be obtained.
なお、被検体の散乱係数SD をZパラメータに変換してインピーダンスZD を求めても、この値は平面伝送路の特性インピーダンスZO を無視し、かつスルーチップのインピーダンスを無視した値である。そこで、これらのインピーダンスが無視できない場合には、ZD に対し、平面伝送路の特性インピーダンスZO を乗じるとともに、スルーチップのインピーダンスを加えることにより、被検体単体のインピーダンスZDUT を求めることができる。Even if the impedance Z D is obtained by converting the scattering coefficient S D of the object into the Z parameter, this value is a value that ignores the characteristic impedance Z O of the planar transmission line and ignores the impedance of the through chip. . Therefore, when these impedances cannot be ignored, the impedance Z DUT of the subject alone can be obtained by multiplying Z D by the characteristic impedance Z O of the planar transmission line and adding the impedance of the through chip. .
上記説明は、シリーズ法で使用される平面伝送路における補正方法であるが、本発明はシャント法で使用される平面伝送路にも適用できる。すなわち、シャント法で使用される平面伝送路に被検体を接続して測定する場合、従来の補正方法では被検体と平面伝送路間で発生する容量成分による誤差要因を除去できないため、被検体単体の特性を正確に求めることができない。そこで、この誤差要因を除去するため、平面伝送路の校正面にショートチップをシャント接続した状態の電気特性SSHORT を測定する。シャント法で使用される平面伝送路の場合、信号導体がポート間で導通しているので、オープン状態での測定は不要である。ショートチップとしては、被検体と同一形状で、かつ被検体の測定位置と同一位置に接続できるものがよい。ショートチップをシャント接続した状態におけるショートチップと平面伝送路間で発生する誤差要因は、被検体をシャント接続した状態における被検体と平面伝送路間で発生する誤差要因とほぼ同一とみなすことができる。そこで、ショートチップをシャント接続した状態の電気特性SSHORT から測定誤差を同定し、被検体の測定値から測定誤差を除去する。このようにして、基板特性の影響を受けない被検体単体の電気特性を求めることができる。本発明では、2ポートのシャント法において、基板特性の影響を緩和した被検体単体の電気特性を求めることができる。Although the above description is a correction method in a planar transmission line used in the series method, the present invention can also be applied to a planar transmission line used in the shunt method. In other words, when measuring by connecting a subject to a flat transmission line used in the shunt method, the error correction due to the capacitive component generated between the subject and the flat transmission line cannot be removed by the conventional correction method. It is not possible to accurately determine the characteristics of Therefore, in order to remove this error factor, the electrical characteristic S SHORT in a state where the short chip is shunt-connected to the calibration surface of the planar transmission path is measured. In the case of a planar transmission line used in the shunt method, since the signal conductor is conducted between the ports, measurement in the open state is unnecessary. A short chip having the same shape as the subject and capable of being connected to the same position as the measurement position of the subject is preferable. The error factor that occurs between the short chip and the planar transmission line when the short chip is shunt-connected can be regarded as almost the same as the error factor that occurs between the subject and the planar transmission line when the subject is shunt-connected. . Therefore, the measurement error is identified from the electrical characteristic S SHORT in a state where the short chip is shunt-connected, and the measurement error is removed from the measured value of the subject. In this way, the electrical characteristics of a single subject that is not affected by the substrate characteristics can be obtained. In the present invention, in the 2-port shunt method, it is possible to obtain the electrical characteristics of a single object with the influence of the substrate characteristics alleviated.
シャント法での補正では、まず被検体の測定データ(校正面まで補正済み)SA とショートチップを接続した状態での測定データ(校正面まで補正済み)SSHORT とを求め、これらをZパラメータに変換してZA 、ZSHORT とする。その差ZD にショートチップのインピーダンスを加えることにより、被検体単体のインピーダンスZDUT を求めることができる。なお、ショートチップのインピーダンスが無視できる程度に小さい場合は、ZD にショートチップのインピーダンスを加える操作は省略できる。In the correction by the shunt method, first, the measurement data (corrected to the calibration surface) S A of the subject and the measurement data (corrected to the calibration surface) S SHORT with the short chip connected are obtained, and these are obtained as Z parameters. To Z A and Z SHORT . By adding the impedance of the short chip to the difference Z D , the impedance Z DUT of the subject alone can be obtained. If the short chip impedance is negligibly small, the operation of adding the short chip impedance to Z D can be omitted.
以上のように、本発明の一実施形態によれば、シリーズ法で使用される平面伝送路において、分布定数型の誤差モデルにより、平面伝送路のオープン状態の特性を測定したデータSOPENと、平面伝送路にスルーチップをシリーズ接続した状態の特性を測定したデータSTHRUとを用いて補正するので、校正面間の測定誤差を補正することができ、被検体単体の電気的特性を精度よく求めることができる。As described above, according to one embodiment of the present invention, in the flat transmission line used in the series method, the data S OPEN that measures the characteristics of the open state of the flat transmission line using a distributed constant type error model; Corrections are made using data S THRU that measures the characteristics of a through-chip connected in series to a flat transmission line, so that measurement errors between calibration surfaces can be corrected, and the electrical characteristics of a single subject can be accurately measured. Can be sought.
本発明の他の実施形態によれば、シャント法で使用される平面伝送路において、平面伝送路の校正面にショートチップをシャント接続した状態の電気特性SSHORT を測定し、分布定数型の誤差モデルにより、この電気特性SSHORT を用いて補正するので、校正面の測定誤差を補正することができ、被検体単体の電気的特性を精度よく求めることができる。According to another embodiment of the present invention, in a planar transmission line used in the shunt method, an electrical characteristic S SHORT in a state where a short chip is shunt-connected to the calibration surface of the planar transmission line is measured, and a distributed constant type error is measured. Since the correction is performed using the electrical characteristic S SHORT according to the model, the measurement error on the calibration surface can be corrected, and the electrical characteristic of the single object can be obtained with high accuracy.
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to examples.
この実施例の測定方法は、ネットワークアナライザを用いた2ポートのシリーズ法の一例であり、ここではRRRR法と呼ぶ。 The measurement method of this embodiment is an example of a 2-port series method using a network analyzer, and is referred to herein as the RRRR method.
−平面伝送路の準備−
測定治具10は、TRL法で用いた測定治具と同様のものであり、図1に示すように、誘電体基板11の上面に2つの信号導体12a,12bが一直線上にかつ一端が間隔をあけて配置され、信号導体12a,12bの幅方向両側に間隔をあけて接地導体13a,13bが配置された平面伝送路であるCPW(コプレーナウェーブガイド)を使用している。なお、基板11の裏面にも接地導体を設けてもよい。測定治具10の長さ方向両端部にはコネクタ14,15が取り付けられ、これらコネクタ14,15の信号線14a,15aが信号導体12a,12bに、GND部14b,15bが接地導体13a,13bにそれぞれ接続されている。コネクタ14,15は同軸ケーブル16,17を介してネットワークアナライザ18の測定ポート18a,18bに接続されている。−Preparation of planar transmission line−
The
−短絡基準の接続・測定−
本測定方法では、測定すべき校正基準は全て同じ短絡基準20であり、使用する測定治具10も同じ治具である。短絡基準20とは、電気的に短絡状態の部品一般を指し、チップ部品、金属片、工具などでもよい。望ましくは、ナイフエッジのような伝送路の長さ方向の接触長さが短いものがよい。短絡基準が理想的であれば、反射係数が−1(全反射)の値になるが、実際には短絡基準といえどもある程度のインダクタンスを持つので、インダクタンス値が既知である必要があるということである。通常、マイクロ波帯では、オープン状態と比較して短絡状態は比較的容易に理想に近い状態を得られる。高い測定精度が要求される場合には、簡単なシミュレーション等によって短絡基準のインダクタンスを求めれば良い。-Connection and measurement of short circuit reference-
In this measurement method, the calibration standards to be measured are all the same short-
測定治具10の伝送路特性が既知の場合には、短絡基準20を伝送路の3箇所で短絡させることで誤差係数を求め、伝送路特性が未知の場合には、短絡基準20を伝送路の4箇所で短絡させることで、伝送路特性と誤差係数とを同時に求めることができる。ここでは説明を簡単にするため、伝送路特性が既知の場合を例にして説明するが、伝送路特性が未知の場合の導出方法は、本願出願人の先願である特願2005−44916号を参照されたい。
When the transmission line characteristic of the measuring
まず、被検体測定時に被検体を接続する箇所(図1中の測定点P1)で信号導体12aと接地導体13aまたは13bとを短絡基準20により短絡し、この点を校正面とする。なお、この例では短絡基準20が信号導体12aと両方の接地導体13a,13bとを短絡させたが、信号導体12aと一方の接地導体とを短絡させてもよい。この時の測定結果をS11M1とし、測定点1における反射係数の真値をΓA1とする。ΓA1は短絡基準の真値であるが、これは短絡基準20の伝送路の長さ方向の大きさが測定信号波長と比較して十分に小さければ−1とすればよく、そうでなければ、短絡基準のインダクタンスの予想値をシミュレーション等で求めておくべきものである。First, the
次に、測定点P1よりポート1側にL1 だけ離れた伝送路上の位置(測定点P2)で短絡基準20を信号導体12aと接地導体13または13b間に接続して測定を行い、この時の測定結果をS11M2とする。この際、測定点P2における短絡基準20の反射係数の真値はΓA1であるが、測定点P1を基準面にとると、反射係数の真値は数式(1)のように変換される。ポート1側より入射した電磁波は、短絡基準20で全反射するため、測定点P1に短絡基準20を接続した場合と比較して往復分2L1 だけ伝送路を伝達する距離が短いからである。ここで、αは単位長さ当たりの伝送路の伝達度[U/mm]、βは伝送路の位相定数[rad/mm]であり、α,βは既知である。ΓA2は測定点P1を基準面とした場合の測定点P2に接続された短絡基準20の真値である。
続けて、測定点P1よりポート1側にL2 だけ離れた伝送路上の位置(測定点P3)に短絡基準20を接続して測定を行い、この時の測定結果をS11M3とする。測定点P2の場合と同様に測定点P1を基準面に取ると、反射係数の真値ΓA3は数式(2)のようになる。
−スルーチップの接続・測定−
次に、図2に示すようにスルー(ポート間直結)状態での測定を行う。ポート間を接続するために適当なデバイス(以下、スルーチップという)21を信号導体12a,12b間にシリーズ接続する。測定値は、反射係数がS11MT、S22MTで、伝達係数はS21MT、S12MTとする。なお、スルー測定におけるスルーチップ21の電気特性は未知で良く、例えば抵抗値が分からないチップ抵抗などでも良いが、伝達係数に方向性があってはならない。伝達係数は、直流磁界下のフェライトなどの特殊な材料を使用しない限り、相反定理により方向性を持たないので、通常この条件は自動的に満足される。-Through-chip connection and measurement-
Next, as shown in FIG. 2, measurement is performed in a through state (direct connection between ports). An appropriate device (hereinafter referred to as a through chip) 21 for connecting the ports is connected in series between the
−RRRR校正の誤差モデルの誤差係数の計算−
RRRR校正の誤差モデルを図3に示す。これは特に新規なものではなく、従来から使用されているTRL補正の誤差モデルと同じものである。図中のS11M 、S21M は反射係数及び伝達係数の測定値であり、S11A 、S12A 、S21A 、S22A は被検体の散乱係数の真値である。また、誤差係数Exx、Fxxは8個あるが、散乱係数測定は比測定であるので、このうち7個の誤差要因を定められれば良い。具体的には、E21=1と置けば良い。-Calculation of error coefficient of error model for RRRR calibration-
An error model of RRRR calibration is shown in FIG. This is not particularly novel, and is the same as the error model for TRL correction that has been conventionally used. In the figure, S 11M and S 21M are measured values of the reflection coefficient and the transmission coefficient, and S 11A , S 12A , S 21A and S 22A are the true values of the scattering coefficient of the object. Further, although there are eight error coefficients E xx and F xx , the scattering coefficient measurement is a ratio measurement, and therefore, seven error factors may be determined. Specifically, E 21 = 1 may be set.
さて、前述の短絡基準20の接続による測定結果から、図3中の各誤差係数を求めなければならないが、まずE11、E21、E12、E22、F11、F21、F12、F22は次式で求められる。なお、FxxはExxと同様のため、Exxのみ記載する。この段階ではE21,E12については、両者の積は求められるが、これらを別個独立に求めることはできない。なお、D1 は中間変数である。
次に、スルーチップの順方向および逆方向の伝達係数の測定結果S21MT、S12MTは、図3の誤差要因を用いて次式のように書ける。ただし、スルーチップ21の散乱係数の真値を仮にS11A , S21A , S12A ,S22A としておく。
ここで、S21MT、S12MTの比を考える。数式(4)をもとに、スルーチップ21の正逆方向の伝達係数が等しい(S21A =S12A )ことに注意しつつ整理すると、次式が得られる。ここで注目すべきは、スルーチップ21の散乱係数S11A , S21A , S12A ,S22A は除算ですべて消滅してしまう点である。つまり、スルーチップの散乱係数真値が不明であっても、スルーチップに方向性がない場合はS21MT、S12MT(これは測定可能量である)の比さえ分かれば、誤差係数の関係が決まるという事である。
数式(3)と数式(5)をもとに、次式の通り全誤差係数を決定できる。
以上で、全ての誤差係数を決定する事ができた。以上はポート1側からポート2側へ信号を印加した場合(順方向)の議論であるが、逆方向についてはE21=1とする代わりにF21=1とすれば導出できる。With the above, all error coefficients have been determined. The above is a discussion when a signal is applied from the
−被検体の測定とRRRR校正の実施−
誤差係数が求まれば、被検体22を測定治具10に接続し、その特性を測定する。例えばチップマウンタなどを用いて被検体22を吸着し、この被検体22を測定治具10の被検体測定位置へ接触させて、電気特性(S11M,S21M,S12M,S22M)を測定する。この際、被検体22が2端子の場合には、図4の(a)のように信号導体12a,12b間にシリーズ接続すればよいが、3端子または4端子の場合には、図4の(b)のように信号導体12a,12bおよび接地導体13a,13bの間に接続すればよい。したがって、RRRR測定方法は、2端子の電子部品の他、フィルタのような3端子以上の電子部品にも適用できる。-Measurement of subject and implementation of RRRR calibration-
When the error coefficient is obtained, the subject 22 is connected to the
RRRR校正の誤差モデルはTRL補正の誤差モデルと同じものであるから、実際の被検体測定結果から誤差の影響を除去するにはTRL補正と同様の計算を行えば良く、誤差の影響を除去する数式を以下に記載しておく。本式は2ポート測定の場合の反射係数をもとに計算する式であるが、誤差要因の影響を除去するには、ネットワークアナライザの4つのレシーバ出力から計算してもよい。また、3ポート以上の場合にも、本式と同様の式を使用してもよいし、あるいは回路シミュレーション手法を用いて誤差要因の影響を除去してもよい。要するに、どのような公知技術を選択してもよい。なお、数式(7)において、D2 は中間変数である。
−分布定数型オープン補正−
上述のRRRR校正では、被検体測定位置(校正面P1)までの誤差要因を除去できるが、被検体測定位置間の誤差、即ち校正面間の誤差要因は未考慮である。すなわち、図5に示すように、CPWである測定治具10の校正面間に存在する残留インピーダンスや浮遊アドミタンス等が補正されない。なお、図5では容量性の集中定数的な誤差要因を示しているが、以下に説明するオープン補正自体は任意の分布定数回路に適用できる。−Distributed constant open correction−
In the above-described RRRR calibration, the error factor up to the subject measurement position (calibration surface P1) can be removed, but the error between the subject measurement positions, that is, the error factor between the calibration surfaces is not considered. That is, as shown in FIG. 5, residual impedance, floating admittance, etc. existing between the calibration surfaces of the
分布定数型オープン補正の誤差モデルは、オープン特性が、被検体測定時には被検体に対して並列に接続されているとするものである。オープン測定は、測定治具10に何も接続しない状態の伝送路特性を測定し、RRRR校正を行い、誤差補正後の特性SOPEN(S11OPEN、S21OPEN、S12OPEN、S22OPEN)を求める。これは、校正面間のオープン特性である。The error model of the distributed constant type open correction is such that the open characteristic is connected in parallel to the subject when the subject is measured. In the open measurement, a transmission line characteristic in a state where nothing is connected to the
オープン補正の計算は、Sパラメータ(散乱係数)をYパラメータ(アドミタンス係数)に変換して行うと簡単である。任意の散乱係数行列Sをアドミタンス係数行列Yに変換するには次式を用いれば良い。
数式(8)により、被検体の散乱係数行列SA をアドミタンス係数行列YA に、オープン測定結果の散乱係数行列SOPENをアドミタンス係数行列YOPENに変換する。なお、被検体の散乱係数行列SA は、前述の通り伝送路に被検体22を接続し、RRRR校正を行って求めたものであり、校正面までの誤差要因を除去した被検体の特性である。そして、次式によってオープン特性の影響を除去したアドミタンス係数行列YD を得る。
上式で得られた被検体のアドミタンス行列YD を、次式で散乱係数行列SB に変換すればオープン補正は完了である。
−分布定数型スルー補正−
分布定数型オープン補正により、オープン特性の影響を除去した被検体の特性を得ることができた。しかし、こうして得られた特性には、まだ被検体単体の特性とは異なったものであると考えられる。この原因は、オープン補正では補正できない、校正面間の短絡状態にすると発生する誤差要因が存在するからである。すなわち、校正面間に被検体を接続したとき、伝送路幅と被検体幅とが異なる場合に生じる伝送路隅部の容量や、校正面間の接地面残留インダクタンスなどが考えられる。このような特性が分布定数的に発生する。−Distributed constant type through correction−
With the distributed constant type open correction, it was possible to obtain the characteristics of the subject from which the influence of the open characteristics was removed. However, it is considered that the characteristics thus obtained are still different from the characteristics of the subject alone. This is because there is an error factor that cannot be corrected by open correction, but occurs when a short-circuit between calibration surfaces is made. That is, when the subject is connected between the calibration surfaces, the capacity of the corner of the transmission path when the transmission path width and the subject width are different, the ground plane residual inductance between the calibration planes, and the like can be considered. Such characteristics occur in a distributed constant manner.
そこで、分布定数型スルー補正を導入する。分布定数型スルー補正の誤差モデルは、被検体測定時は、被検体特性とスルー特性が直列に接続されている状態である。通常、2端子電子部品の実装ランドは各ポート対称に設計することが一般的であるため、誤差要因が反射特性も含めて対称的であると仮定している。 Therefore, a distributed constant type through correction is introduced. The error model of the distributed constant type through correction is a state in which the subject characteristic and the through characteristic are connected in series when the subject is measured. Usually, since mounting lands for two-terminal electronic components are generally designed to be symmetrical with respect to each port, it is assumed that error factors are symmetrical including reflection characteristics.
図6に示すように、校正面間をスルーチップ23により接続させた状態で測定し、RRRR校正を行って誤差補正後の特性を得る。このデータに対し、さらに前述の分布定数型オープン補正を行って特性STHRU(S11THRU、S21THRU、S12THRU、S22THRU)を得る。この特性STHRUは、校正面までの測定誤差を補正(例えばRRRR校正)し、かつ校正面間でオープン補正した後のスルー特性である。ここで、スルーチップ23は、予め値付けされたものであり、被検体と同一形状で、かつ被検体の接続位置と同一位置に接続できるものが望ましい。実務上は、RRRR校正で実施したスルーチップ21と兼用することも可能である。As shown in FIG. 6, the measurement is performed with the calibration surfaces connected by the through
スルー補正の誤差モデルでは、被検体測定時に被検体特性SB とスルー特性STHRUとが直列に接続していると考えるので、SパラメータをTパラメータに変換して計算するのが簡単である。SパラメータからTパラメータへの変換には、次式を用いればよい。
数式(11)により、被検体特性SB を伝送係数行列TB に、スルー特性STHRUを伝送係数行列TTHRUにそれぞれ変換する。ここで、被検体特性SB は、校正面間に被検体22を接続して測定し、RRRR校正を行い、かつ分布定数型オープン補正を行った後の特性であり、数式(10)で求めた特性SB に等しい。The equation (11), the transmission coefficient matrix T B the object property S B, converts respectively the through characteristic S THRU transmission coefficient matrix T THRU. Here, object property S B is measured by connecting the
次式によってスルー特性の影響を除去した伝送係数行列TDUT を得る。
最後に、数式(13)により、TパラメータをSパラメータに変換してSDUT を求める。
ところで、スルー状態での測定値STHRUは、校正面間に接続したスルーチップ23のL=0(H)としたときの値である。したがって、被検体を測定して求めた特性SDUT は、被検体の真値よりもスルーチップ23のL値の分だけ小さい値となる。そこで、被検体の真値を補正するため、予めスルーチップ23のL値を電磁界シミュレータにより求めておき、後述するように最終的な被検体のインピーダンスZDUT を求める段階でL値の補正を行えばよい。By the way, the measured value S THRU in the through state is a value when L = 0 (H) of the through
RRRR校正、オープン補正、スルー補正により誤差要因を除去して得られた反射係数の真値S11A 、S21A は、次式により被検体のZパラメータZ11A 、Z21A に変換できる。
このZパラメータZ11A 、Z21A と基板の特性インピーダンスZ0 とを、それぞれ同じ周波数での値同士で乗じることにより、被検体のインピーダンスZDUT を求めることができる。このとき、スルーチップ23のインダクタンスで補正することで、インピーダンスZDUT の真値を得ることができる。
上記計算式では、スルーチップ23がインダクタとしての特性を有すると考えたが、より厳密な精度を求める場合は、電磁界シミュレータの解析結果から、スルーチップ23のより正確な等価回路モデル(LとRの直列回路など)を求め、そのインピーダンスを求めるのが望ましいことは言うまでもない。
In the above calculation formula, it is considered that the through
実施例1では誤差補正法をRRRR校正のシリーズ法を例として説明したが、誤差補正法の種類は、TRL校正のシリーズ法のような公知の方法でもよく、分布定数型オープン補正、分布定数型スルー補正の手順により、被検体単体の特性を従来よりも高精度に抽出することができる。 In the first embodiment, the error correction method has been described by taking the RRRR calibration series method as an example. However, the error correction method may be a known method such as the TRL calibration series method, distributed constant type open correction, distributed constant type. Through the through correction procedure, the characteristics of a single subject can be extracted with higher accuracy than before.
この実施例の測定方法は、ネットワークアナライザを用いた2ポートのシャント法の一例であり、ここではTRRR法と呼ぶ。 The measurement method of this embodiment is an example of a 2-port shunt method using a network analyzer, and is referred to herein as a TRRR method.
−平面伝送路の準備−
図7は、測定治具30をネットワークアナライザ38に接続した状態を示す。測定治具30は、誘電体基板31の上面に、1つの信号導体32と2つの接地導体33a,33bとからなる平面伝送路を形成したものである。この例では、信号導体32が誘電体基板31の長さ方向に連続的に形成され、信号導体32の幅方向両側に間隔をあけて接地導体33a,33bが形成されたCPW(コプレーナウェーブガイド)を使用した。なお、測定基板30の裏面にも接地導体を設けてもよい。測定治具30の長さ方向両端部にはコネクタ34,35が取り付けられ、これらコネクタ34,35の信号線34a,35aが信号導体12に、GND部34b,35bが接地導体33a,33bにそれぞれ接続されている。コネクタ34,35は同軸ケーブル36,37を介してネットワークアナライザ38の測定ポート38a,38bに接続されている。−Preparation of planar transmission line−
FIG. 7 shows a state in which the
−短絡基準の接続・測定−
本測定方法も、前述のRRRR法と同様に、測定治具30の伝送路特性が既知の場合には、短絡基準40を伝送路の3箇所で短絡させることで誤差係数を求める。短絡基準40はRRRR法で用いた短絡基準と同様のものを使用すればよい。伝送路特性が未知の場合には、短絡基準40を伝送路の4箇所で短絡させれば、伝送路特性と誤差係数とを同時に求めることができる。ここでは説明を簡単にするため、伝送路特性が既知の場合を例にして説明するが、伝送路特性が未知の場合の導出方法は、本願出願人の先願である特願2005−44916号を参照されたい。-Connection and measurement of short circuit reference-
Similarly to the above-described RRRR method, in this measurement method, when the transmission line characteristics of the measuring
まず、被検体測定時に被検体を接続する箇所(図7中の測定点P1)で信号導体32と接地導体33a,33bとを短絡基準40により短絡し、この点を校正面とする。この時の測定結果をS11M1とし、測定点P1における反射係数の真値をΓA1とする。次に、測定点P1よりポート1側にL1 ,L2 だけ離れた伝送路上の位置(測定点P2,P3)で、短絡基準40を信号導体32と接地導体33a,33b間に接続して測定を行い、この時の測定結果をS11M2,S11M3とする。短絡基準40の反射係数の真値ΓA2,ΓA3は、数式(1)および数式(2)と同様にして求められる。First, the
−スルー状態での測定−
短絡基準40による測定とは別に、スルー状態(ポート間直結状態)での測定を行う。スルー状態とは、実際には測定治具30に何も接続せずに測定を行う。測定値は、反射係数がS11MTで、伝達係数はS21MTとする。-Measurement in the through state-
Separately from the measurement based on the short-
−TRRR校正の誤差モデルの誤差係数の計算−
TRRR校正の誤差モデルを図8に示す。この誤差モデルは、図3の誤差モデルと同じものである。図中のS11M 、S21M は反射係数及び伝達係数の測定値であり、S11A 、S12A 、S21A 、S22A は被検体の散乱係数の真値である。また、誤差係数Exx、Fxxは8個あるが、散乱係数測定は比測定であるので、このうち7個の誤差要因を定められれば良い。具体的には、E21=1と置けば良い。-Calculation of error coefficient of TRRR calibration error model-
An error model of TRRR calibration is shown in FIG. This error model is the same as the error model of FIG. In the figure, S 11M and S 21M are measured values of the reflection coefficient and the transmission coefficient, and S 11A , S 12A , S 21A and S 22A are the true values of the scattering coefficient of the object. Further, although there are eight error coefficients Exx and Fxx, since the scattering coefficient measurement is a ratio measurement, it is only necessary to determine seven error factors. Specifically, E 21 = 1 may be set.
さて、前述の短絡基準40の接続による測定結果から、図中の各誤差係数を求めなければならないが、まずE11、E12、E22、F11、F21、F12 、F22は数式(3)と同様にして求められる。TRRR校正では、理想のスルー状態の散乱係数S11MT、S21MTを測定できているので、次式によりF22、F12を求めることができる。
以上で、全ての誤差係数を決定することができた。以上はポート1側からポート2側へ信号を印加した場合(順方向)の議論であるが、逆方向についてはE21=1とする代わりにF21=1とすれば導出できる。As described above, all error coefficients could be determined. The above is a discussion when a signal is applied from the
−被検体の測定とTRRR校正の実施−
誤差係数が求まれば、図9に示すように被検体41を測定治具30の信号導体32と一方の接地導体33aまたは33bとにシャント接続し、その特性を測定する。例えばチップマウンタなどを用いて被検体41を吸着し、この被検体41を伝送路30の被検体測定位置(P1)へ接触させて、電気特性(S11M,S21M,S12M,S22M )を測定すればよい。この際、使用する測定治具30はTRRR校正で用いたものと同じであり、測定治具30および同軸ケーブル36,37も接続状態のままとする。-Measurement of subject and implementation of TRRR calibration-
When the error coefficient is obtained, the subject 41 is shunt-connected to the
TRRR校正の誤差モデルはTRL補正の誤差モデルと同じものであるから、実際の被検体測定結果から誤差の影響を除去するにはTRL補正と同様の計算を行えば良い。誤差の影響を除去する計算式は数式7と同じであるが、計算式は数式7に限らず、どのような公知技術を用いてもよい。 Since the error model for TRRR calibration is the same as the error model for TRL correction, the same calculation as that for TRL correction may be performed in order to remove the influence of the error from the actual measurement result of the object. Although the calculation formula for removing the influence of the error is the same as Formula 7, the calculation formula is not limited to Formula 7, and any known technique may be used.
−分布定数型ショート補正−
上述のTRRR校正では、被検体測定位置(校正面P1)までの誤差要因を除去できるが、校正面P1における被検体41と平面伝送路間で発生する容量成分による誤差要因、すなわち、図9に示すように被検体41の電極と測定治具30のパターン間で発生する浮遊容量C成分を除去できない。この誤差要因を、図10に示すように、校正面P1に適当なデバイス(以下、ショートチップという)42をシャント接続することで除去する。ショートチップ42は、予め値付けされたものであり、好ましくは被検体41と同一形状で、かつ被検体41の測定位置と同一位置に接続できるものがよい。さらに好ましくは、被検体41と同種の電子部品がよい。つまり、被検体41を接続した時に発生するC成分は、ショートチップ42を接続した時に発生するC成分と同じと考えられるからである。校正面P1にショートチップ42をシャント接続した状態で測定し、TRRR校正を行い、誤差補正後の特性SSHORT (S11SHORT 、S21SHORT 、S12SHORT 、S22SHORT)を得る。−Distributed constant type short correction−
In the above-described TRRR calibration, the error factor up to the subject measurement position (calibration surface P1) can be removed. However, the error factor due to the capacitance component generated between the subject 41 and the planar transmission path on the calibration surface P1, ie, FIG. As shown, the stray capacitance C component generated between the electrode of the subject 41 and the pattern of the
次に、被検体41を校正面にシャント接続してTRRR校正した値SA と、ショートチップ42を校正面にシャント接続してTRRR校正した値SSHORT とを、それぞれZパラメータに変換して、ZA 、ZSHORT とし、
ところで、ショート状態での測定値SSHORT は、校正面に接続したショートチップ42のL値を0と仮定したときの値である。したがって、被検体41を測定して求めた特性SA は、被検体41の真値よりもショートチップ42のL値の分だけ小さい値となる。そこで、被検体41の真値を補正するため、予めショートチップ42のL値を電磁界シミュレータにより求めておき、後述するように最終的な被検体41のインピーダンスZDUT を求める段階でL値の補正を行えばよい。By the way, the measured value S SHORT in the short state is a value when the L value of the
次式のように、数式17により誤差要因を除去して得られたZD の反射係数および伝達係数Z11、Z21と基板の特性インピーダンスZ0 とを、それぞれ同じ周波数での値同士で乗じるとともに、ショートチップ42のL値で補正することで、測定基板およびショートチップの影響を緩和した被検体のインピーダンスZDUT 値を得ることができる。
上記計算式では、ショートチップ42がインダクタとしての特性を有すると考えたが、より厳密な精度を求める場合は、電磁界シミュレータの解析結果から、ショートチップ42のより正確な等価回路モデル(LとRの直列回路など)を用いることができるのは言うまでもない。
In the above calculation formula, it is considered that the
上記のように、2ポートのシリーズ測定法において、分布定数型オープン補正、分布定数型スルー補正を実施することにより、校正面間の残留インピーダンスと浮遊アドミタンスを補正でき、被検体単体の特性を抽出することができるようになった。ネットワークアナライザの2ポート測定において、基板特性を含まない被検体単体の高周波特性を得ることができるため、部品メーカーで従来より被検体単体の特性として用いてきた、インピーダンスアナライザの測定値とトレースした3GHz以上のネットワークアナライザによる高周波データを、ユーザーに提供することが可能になった。 As described above, in the 2-port series measurement method, by performing distributed constant type open correction and distributed constant type through correction, residual impedance and floating admittance between calibration surfaces can be corrected, and the characteristics of a single object can be extracted. I was able to do that. In the 2-port measurement of the network analyzer, it is possible to obtain the high-frequency characteristics of a single object that does not include board characteristics. Therefore, 3 GHz that is traced with the measured value of the impedance analyzer that has been used as a characteristic of a single object by a component manufacturer. It has become possible to provide high-frequency data from the network analyzer to users.
また、2ポートのシャント測定法において、分布定数型ショート補正を実施することにより、被検体をシャント接続した状態における被検体と平面伝送路間で発生する誤差要因を除去できる。このようにして、基板特性の影響を受けない被検体単体の電気特性を求めることができる。 Further, in the two-port shunt measurement method, by performing distributed constant type short correction, it is possible to remove an error factor that occurs between the subject and the planar transmission line in a state where the subject is shunt-connected. In this way, the electrical characteristics of a single subject that is not affected by the substrate characteristics can be obtained.
但し、インピーダンスアナライザによる測定値と本発明によるネットワークアナライザによる測定値を高精度にトレースさせるためには、測定治具、例えば被検体を保持する機構や、位置決め機構など、測定状態が同一であること、スルー補正で使用されるスルーチップの等価回路モデルの定義が同一であること、等の条件が必要である。 However, in order to trace the measurement value obtained by the impedance analyzer and the measurement value obtained by the network analyzer according to the present invention with high accuracy, the measurement state of the measurement jig, for example, a mechanism for holding the subject or a positioning mechanism, is the same. The conditions such as the definition of the equivalent circuit model of the through chip used in the through correction being the same are necessary.
また、電子機器セットメーカーなどの電子機器の設計者が、本発明による被検体単体の高周波データを設計シミュレーションとして使用する場合、必要な回路基板のパラメータと本発明による被検体の特性を重畳する技術を使用することにより、高精度なシミュレーションを再現することが可能になる。 In addition, when a designer of an electronic device such as an electronic device set manufacturer uses high-frequency data of a single subject according to the present invention as a design simulation, a technique for superimposing necessary circuit board parameters and the characteristics of the subject according to the present invention. By using, it becomes possible to reproduce a highly accurate simulation.
10,30 測定治具(平面伝送路)
12a,12b 信号導体
13a,13b 接地導体
18,38 ネットワークアナライザ
20,40 短絡基準
21 スルーチップ
22,41 被検体
23 スルーチップ
32 信号導体
33a,33b 接地導体
42 ショートチップ10, 30 Measuring jig (planar transmission path)
12a,
Claims (7)
上記平面伝送路のオープン状態の電気特性を測定する第2のステップと、
分布定数型の誤差モデルにより、第1のステップで求めた被検体の電気特性を第2のステップで測定したオープン状態の電気特性を用いて補正する第3のステップと、
上記平面伝送路の校正面間に予め値付けされたスルーチップをシリーズ接続し、上記平面伝送路を校正基準として利用した誤差補正方法により、校正面までの測定誤差を補正したスルーチップの電気特性を求める第4のステップと、
分布定数型の誤差モデルにより、第4のステップで求めたスルーチップの電気特性を第2のステップで測定したオープン状態の電気特性を用いて補正する第5のステップと、
分布定数型の誤差モデルにより、第3のステップで求めた被検体の電気特性を第5のステップで求めたスルーチップの電気特性を用いて補正し、被検体単体の電気特性を求める第6のステップと、を含むことを特徴とする電子部品の電気特性測定方法。A first step of obtaining electrical characteristics of a subject in which a measurement error up to the calibration plane is corrected by an error correction method using a series connection of the subject between calibration planes of the plane transmission path and using the plane transmission path as a calibration reference. When,
A second step of measuring the open state electrical characteristics of the planar transmission line;
A third step of correcting the electrical characteristics of the subject obtained in the first step by using the electrical characteristics in the open state measured in the second step by a distributed constant type error model;
Through chip electrical characteristics obtained by correcting the measurement error up to the calibration plane using an error correction method using the plane transmission path as a calibration reference by connecting a series of through-chips pre-valued between the calibration planes of the plane transmission path. A fourth step for determining
A fifth step of correcting the electrical characteristics of the through chip obtained in the fourth step by using the electrical characteristics in the open state measured in the second step by using a distributed constant type error model;
According to a distributed constant type error model, the electrical characteristics of the subject obtained in the third step are corrected using the electrical characteristics of the through chip obtained in the fifth step, and the electrical characteristics of the subject alone are obtained. And a method for measuring electrical characteristics of the electronic component.
YB =YA −YOPEN
の計算を行ってYB を求め、
上記YB をSパラメータに逆変換して、オープン補正後の被検体の散乱係数SB を求めることを特徴とする請求項1に記載の電子部品の電気特性測定方法。In the third step, the measurement data S A of the subject obtained in the first step and the data S OPEN in the open state obtained in the second step are converted into Y parameters, and Y A , Y OPEN age,
Y B = Y A -Y OPEN
Seeking Y B performs calculation,
The method of measuring an electrical property of an electronic component according to claim 1, wherein the Y B is inversely converted into an S parameter to obtain a scattering coefficient S B of the subject after open correction.
YTHRU=YC −YOPEN
の計算を行ってYTHRUを求め、
上記YTHRUをSパラメータに逆変換して、オープン補正後のスルーチップの散乱係数STHRUを求めることを特徴とする請求項2に記載の電子部品の電気特性測定方法。In the fifth step, the through-chip measurement data S C obtained in the fourth step and the open state data S OPEN obtained in the second step are converted into Y parameters, and Y C , Y OPEN age,
Y THRU = Y C -Y OPEN
Y THRU is calculated by calculating
3. The method for measuring electrical characteristics of an electronic component according to claim 2, wherein the Y THRU is inversely converted into an S parameter to obtain a through-chip scattering coefficient S THRU after open correction.
TD =(√TTHRU)-1TB (√TTHRU)-1
もしくは、
TD =(√TB )-1TTHRU(√TB )-1
の計算を行ってTD を求め、
上記TD をSパラメータに逆変換して、オープン補正後かつスルー補正後の被検体の散乱係数SD を求めることを特徴とする請求項3に記載の電子部品の電気特性測定方法。T B and T THRU are obtained by converting the scattering coefficient S B of the subject after the open correction and the scattering coefficient S THRU of the through chip after the open correction into T parameters,
T D = (√T THRU ) −1 T B (√T THRU ) −1
Or
T D = (√T B ) −1 T THRU (√T B ) −1
I asked to T D carried out of the calculation,
The T D is inversely converted into S-parameter, electrical characteristic measuring method of the electronic component according to claim 3, wherein the determination of the scattering coefficient S D of the object after the open corrected and slew correction.
上記平面伝送路の校正面に予め値付けされたショートチップをシャント接続し、上記平面伝送路を校正基準として利用した誤差補正方法により、校正面までの測定誤差を補正したショートチップの電気特性を求める第2のステップと、
分布定数型の誤差モデルにより、第1のステップで求めた被検体の電気特性を、第2のステップで求めたショートチップの電気特性を用いて補正し、被検体単体の電気特性を求める第3のステップと、を含むことを特徴とする電子部品の電気特性測定方法。A first step of obtaining an electrical characteristic of the subject in which the measurement error up to the calibration plane is corrected by an error correction method using the plane transmission path as a calibration reference by shunt-connecting the subject to the calibration plane of the planar transmission path; ,
Shunt connection of a short chip that has been pre-valued to the calibration surface of the planar transmission path, and the electrical characteristics of the short chip that has corrected the measurement error up to the calibration plane by using the planar transmission path as a calibration standard. A second step to seek;
Third, the electrical characteristics of the subject obtained in the first step are corrected using the electrical characteristics of the short chip obtained in the second step, and the electrical characteristics of the subject alone are obtained using the distributed constant type error model. And a method for measuring electrical characteristics of an electronic component comprising the steps of:
ZD =ZA −ZSHORT
の計算を行ってZD を求め、このZD に上記ショートチップのインピーダンスを加えることにより、被検体単体のインピーダンスZDUT を求めることを特徴とする請求項6に記載の電子部品の電気特性測定方法。The electrical property S A of the subject obtained in the first step and the electrical property S SHORT in the short state obtained in the second step are converted into Z parameters to be Z A and Z SHORT ,
Z D = Z A −Z SHORT
7. The electrical characteristic measurement of the electronic component according to claim 6, wherein Z D is obtained by performing calculation and the impedance Z DUT of the subject is obtained by adding the impedance of the short chip to Z D. Method.
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