JP5413299B2 - 電界感知プローブ及び電界の検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板に代表される回路基板において、回路基板上の配線から放射される電界を検知して観測する電界感知プローブ及び電界の検出方法に関する。

電子機器の多くは多機能及び高速処理が要求されており、プリント基板上で発生する信号・放射ノイズは、電子機器の性能を大きく低下する要因となっている。特に携帯電話又は無線機能を有するノートパソコン等では、ノイズ障害の影響を直接受けるため、設計段階におけるノイズ発生源の検知及びノイズ発生の抑止対策が望まれている。これらのノイズ対策に関して、いわゆる電磁界シミュレーションを活用した構造設計評価が行われている。しかしながら、実際の回路基板の表面及びその近傍における電界分布計測技術は確立されておらず、シミュレーション精度の検証は未だなされていないのが現状である。

サイズが電界の波長程度のアンテナを用いて、プリント基板から離れた場所における遠方電界分布を計測する手法は良く知られている。計測結果と測定対象であるプリント基板の設計データとを用いて、プリント基板近傍の電界分布を逆演算する手法も検討されている。しかしながら、上記のような電界分布計測法では、プリント基板上に設けられた配線の一本一本から放射される電界を推定することは難しく、シミュレーション精度の検証への適用は困難である。

特許文献１には、プローブ先端のコイル部を透過する磁束により発生する誘導電流を検出することにより放射磁界を計測する技術が開示されている。
特許文献２には、例えばセミリジッドケーブル等の同軸ケーブルの芯線を露出し、露出した芯線を誘電率の高い物質で覆うことにより電界を検出する技術が開示されている。
特許文献３には、同軸ケーブルの外部導体と内部導体との間にある誘電体層の幅を狭くすることにより、余計な電界成分を遮蔽する技術が開示されている。

特開２０００−２１４２００号公報 特開２００７−２７８８２０号公報 特開平５−２６４６７２号公報

特許文献１に開示されている磁界プローブは、飽くまで磁界を検出するための構造であり、電界を検出するにはコイル部を短絡させる必要がある。短絡させたコイル部を用いて電界を検出する場合、露出しているコイル伝送路であらゆる方向から到来する電界成分を同時に検出してしまうという問題がある。近年のプリント基板では、配線幅だけではなく配線間隔も微細化されており、特許文献１の手法では測定対象の近傍の他配線又は周りの素子から放射される電磁界をも検出してしまうため、電磁ノイズ源の詳細な探査は困難である。

特許文献２に開示されている電界感知プローブでは、空間分解能が極めて低いため、詳細な電磁ノイズ源を特定するには、別途に分解能の高い電界感知プローブを用意する必要がある。
特許文献３に開示されている電界感知プローブでは、測定感度が極めて低いため、電界感知プローブの先端部を被測定対象に極めて近接させないと実質的にはノイズ源の探査ができないという問題がある。従って、特に電子部品の搭載された凹凸のある測定対象の場合に凹凸に沿った走査測定が必要であり、探査に長時間を要し、電磁ノイズの発生箇所を迅速に探し出すことはできない。

上記した従来技術の問題に対処する方策として、以下の手法が考えられる。先ず、空間分解能は低いが高感度の電界感知プローブを用いて電磁ノイズの大体の発生箇所を探し出す。その後、感度は低いが高空間分解能の電界感知プローブを用いて電磁ノイズの発生箇所の詳細を調べる。
しかしながら上記の手法では、電磁ノイズの測定時において、電界感知プローブを交換する作業が必須となる。この場合、特に高空間分解能の電界感知プローブを装着する際に、位置ずれ等の校正が必要であり、煩雑で長時間を要する。

上記した従来技術の問題に対処する他の方策として、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する方法も考えられる。しかしながらこの場合、２つの電界感知プローブの測定位置のずれを補正する必要があり、煩雑で長時間を要する。また、高感度の電界感知プローブによる測定時に、その電界を高空間分解能の電界感知プローブが乱してしまうという問題も生じる。

本発明は、上記の諸問題に鑑みてなされたものであり、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がなく、簡素なプローブ構成により高感度で探知範囲の広い電界検知と、高空間分解能で詳細な電界検知とを適宜行うことを可能とし、短時間で容易に所期の電界検知を実現する利便性に優れた電界感知プローブ及び電界の検出方法を提供することを目的とする。

電界感知プローブの一態様は、芯状の第１の導体と、前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体とを含み、前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部が露出しており、前記第１の導体及び前記第２の導体を用いた第１の電界検知と、前記第２の導体及び前記第３の導体を用いた第２の電界検知とを選択的に行う。

電界感知プローブの他態様は、芯状の第１の導体と、前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と、前記第３の導体の表面を被覆した第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層の表面を被覆した第４の導体とを含み、前記第１の導体の先端部及び前記第３の導体の先端部が露出しており、前記第１の導体及び前記第２の導体を用いて第１の電界検知を行うと共に、前記第３の導体及び前記第４の導体を用いて第２の電界検知を行う。

電界の検出方法の一態様は、芯状の第１の導体と、前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体とを含み、前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部が露出する電界感知プローブを用いて、前記第１の導体及び前記第２の導体を用いた第１の電界検知と、前記第２の導体及び前記第３の導体を用いた第２の電界検知とを選択的に行う。

電界の検出方法の他態様は、芯状の第１の導体と、前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と、前記第３の導体の表面を被覆した第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層の表面を被覆した第４の導体とを含み、前記第１の導体の先端部及び前記第３の導体の先端部が露出する電界感知プローブを用いて、前記第１の導体及び前記第２の導体を用いて第１の電界検知を行うと共に、前記第３の導体及び前記第４の導体を用いて第２の電界検知を行う。

上記した諸態様によれば、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がなく、簡素なプローブ構成により高感度で探知範囲の広い電界検知と、高空間分解能で詳細な電界検知とを適宜行うことが可能となり、短時間で容易に所期の電界検知が実現する。

第１の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す斜視図である。 第１の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す一部断面図である。 第１の実施形態による電界感知プローブを備えた電界検知システムの一構成を示す模式図である。 図３の電界検知システムの主要構成を示す模式図である。 第１の実施形態による電界検知システムを用いた電界検知方法を示す模式図である。 第１の実施形態による電界検知システムを用いた電界検知方法のフロー図である。 図６のステップＳ２，Ｓ４による測定結果の一例を示す特性図である。 第１の実施形態の変形例１による電界感知プローブを一部拡大して示す概略断面図である。 第１の実施形態の変形例１による電界感知プローブを得るための手法（１）を説明するための概略断面図である。 第１の実施形態の変形例１による電界感知プローブを得るための手法（２）を説明するための概略断面図である。 第１の実施形態の変形例２による電界感知プローブの製造方法を工程順に示す概略断面図である。 第１の実施形態の変形例２による電界感知プローブの製造方法を工程順に示す概略断面図である。 第１の実施形態の変形例２による電界感知プローブの製造方法を工程順に示す概略断面図である。 第１の実施形態の変形例２による電界感知プローブの製造方法を工程順に示す概略断面図である。 第２の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す斜視図である。 第２の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す一部断面図である。 第２の実施形態による電界感知プローブを備えた電界検知システムの一構成を示す模式図である。 図１７の電界検知システムの主要構成を示す模式図である。

以下、いくつかの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す斜視図である。
図２は、第１の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す一部断面図である。
電界感知プローブ１０は、図１（ａ）に示すように、同軸ケーブル１と、同軸ケーブル１に接続された切り替えスイッチ２と、出力端子３とを備えて構成される。
同軸ケーブル１は、第１の導体１１、第１の絶縁層１２、第２の導体１３、第２の絶縁層１４、及び第３の導体１５を備えた多層同軸構造とされる。

第１の導体１１は、芯状の内部導体線である。第１の絶縁層１２は、第１の導体１１の表面（側面）を被覆している。第２の導体１３は、第１の絶縁層１２の表面を被覆している。第２の絶縁層１４は、第２の導体１３の表面を被覆している。第３の導体１５は、第２の絶縁層１４の表面を被覆している。
第１の導体１１は例えば８０μｍ径、第２の導体１３は例えば外径３３０μｍとされ、第１の導体１１及び第２の導体１３の特性インピーダンスが例えば５０Ωに整合されている。第２の絶縁層１４は、第２の導体１３を中心導体としたときの第３の導体１５との特性インピーダンスを５０Ωに整合すべく、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の比誘電率２程度の材料を用い、例えば外径１．０７ｍｍ程度とされる。第１の絶縁層１２も同様にＰＴＦＥ等の絶縁材料からなる。

第１の導体１１の先端部１１ａ及び第２の導体１３の円環状の先端部１３ａは、同軸ケーブル１の先端表面１ａにおいて露出している。第２の導体１３の表面（側面）の一部が露出するように、第１の導体１１、第１の絶縁層１２及び第２の導体１３が、第２の絶縁層１４の円環状の先端部１４ａ及び第３の導体１５の円環状の先端部１５ａから突出している。この突出部分を突出部１ｂとする。突出部１ｂの延伸長は例えば０ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。

切り替えスイッチ２は、スイッチ２ａ，２ｂを実現する機能を有している。第３の導体１５は接地されて接地（グランド）電位とされる。
スイッチ２ａは、出力端子３と接続されており、第１の導体１１又は第２の導体１３を選択して出力端子３と接続する２：１のスイッチ機能である。スイッチ２ｂは、グランド電位の第３の導体１５と接続されており、第２の導体１３の接地又は非接地を選択するスイッチ機能である。

電界感知プローブ１０では、切り替えスイッチ２により、第１のプローブ又は第２のプローブが選択される。第１のプローブは、第１の導体１１、第２の導体１３、及び出力端子３により構成される。第２のプローブは、第２の導体１３、第３の導体１５、及び出力端子３により構成される。

第１のプローブを選択するには、図１（ｂ）に示すように、スイッチ２ａにより第１の導体１１を出力端子３と接続すると共に、スイッチ２ｂにより第２の導体１３を接地して第３の導体１５と共にグランド電位とする。
第２のプローブを選択するには、図１（ｃ）に示すように、スイッチ２ａにより第１の導体１２を出力端子３と接続すると共に、スイッチ２ｂを開放して第２の導体１３を非接地の状態とする。

第１のプローブでは、同軸ケーブル１の先端表面１ａから露出する第１の導体１１の先端部１１ａが、被測定対象から放射される電界の検知部位となる。この先端部１１ａはその表面積が極めて小さい。従って、第１のプローブを用いることにより、電界検知の感度は小さいが、被測定対象から放射される電界を高い空間分解能で検出し、電磁ノイズ放射源の精密な探索が可能となる。第１のプローブでは、第２の導体１３及び第３の導体１５がグランド電位とされるため、第１の導体１１への影響はない。

第２のプローブでは、同軸ケーブル１の先端表面１ａから露出する第２の導体１３の先端部１３ａが、被測定対象から放射される電界の検知部位となる。この先端部１３ａは、先端部１１ａと比べてその表面積が大きい。特に、突出部１ｂを設けることにより、その突出長に応じた第２の導体１３の側面部分も電界の検知部位となる。この側面部分が先端部１３ａに加わり、更に表面積が大きくなるとともに、側面部分により被測定対象の周辺部分における電界も検知される。従って、第２のプローブを用いることにより、広範囲の電界探知が可能となり、空間分解能は小さいが、被測定対象から放射される電界を高い感度で検出し、広い検知範囲で電磁ノイズ放射源の大まかな探索が可能となる。第２のプローブでは、第３の導体１５がグランド電位とされるため、第２の導体１３への影響はない。

このように、電界感知プローブ１０では、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がない。切り替えスイッチ２による選択動作のみで、高空間分解能の第１のプローブと高感度の第２のプローブとを自在に選択することができる。

以下、上記のように構成された電界感知プローブ１０を用いた電界検知方法について説明する。
図３は、第１の実施形態による電界感知プローブ１０を備えた電界検知システムの一構成を示す模式図である。図４は、図３の電界検知システムの主要構成を示す模式図である。図５は、この電界検知システムを用いた電界検知方法を示す模式図である。

図３の電界検知システムでは、２１は電界感知プローブ１０が設置されるプローブステージである。プローブステージ２１には、中心軸廻りに電界感知プローブ１０を適宜回動（矢印Ｒ方向）させる機構が設けられている。２２はプローブステージ２１を矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向、矢印Ｘ方向に移動自在なプローブ移動機構である。２３はプローブ移動機構２２の駆動を制御するステージコントローラである。２４は電界感知プローブ１０で検知された電界分布を計測して表示するスペクトラム・アナライザ等の計測機器である。電界感知プローブ１０の出力端子３が計測機器２４の入力端子２４ａに接続される。２５はプローブ移動機構２２で配線等を走査する様子を画像観測するＣＣＤカメラ等の観察機器である。２６は、電界感知プローブ１０の切り替えスイッチ２、プローブステージ２１、プローブ移動機構２２、ステージコントローラ２３、計測機器２４及び観察機器２５を統括制御するパーソナル・コンピュータ等の制御機器である。
図４では、同軸ケーブル１、切り替えスイッチ２、プローブステージ２１、計測機器２４、制御機器２６の接続状態をブロック図として簡明に示す。

プリント基板２０の製造方法の一環として、図５に示すように、プリント基板２０の電界検知試験を行う。
先ず、配線図面（配線データ）等に従って、プリント基板２０上に配線２７をリソグラフィー等を用いて適宜にパターン形成する。

次に、電界検知システムを用いて、プリント基板２０上に形成された配線４７から放射される電界を検知する。
観察機器２５によりプリント基板２０上の電界検知対象となる配線２７を観察する。観察機器２５で生成された画像信号は制御機器２６に送信され、制御機器２６の表示部に適宜表示される。ステージコントローラ２３は、制御機器２６からのステージ制御信号に従ってプローブ移動機構２２を駆動する。これにより、プローブステージ２１に設置された電界感知プローブ１０は、プリント基板２０上において、検知対象である配線２７と所定距離を保ち非接触の状態で走査する。走査方向は、配線２７の長手方向と交わる方向、例えば配線２７の長手方向に直交する方向（図５に矢印Ａで示す。）とする。電界感知プローブ１０で検知された電界分布に基づいて生成された測定信号は、出力端子３から計測機器２４の入力端子２４ａに送信される。計測機器２４は、制御機器２６からの指示に従って、測定信号に基づき検知された電界分布の例えばスペクトラム解析を行う。

電界検知システムを用いた電界検知方法のフローを図６に示す。
本実施形態では、電界検知を行うに際して、先ず、切り替えスイッチ２により第２のプローブを選択する（ステップＳ１）。切り替えスイッチ２の動作は制御機器２６により制御される。第２のプローブを用いた高感度の電界検知により、被測定対象である配線について当初の大まかな（ラフな）測定を行う（ステップＳ２）。

ステップＳ２による測定結果の一例を図７（ａ）に示す。図７（ａ）は配線から放射される電界分布図であり、横軸及び縦軸は測定位置を示す。
このように、ステップＳ２では、被測定対象である配線について、その周辺部位も含めた広範囲の測定を行う。

次に、ステップＳ２の測定結果に基づいて、高い空間分解能で精密な測定を行いたい場合には、切り替えスイッチ２により第１のプローブを選択する（ステップＳ３）。第１のプローブを用いた高空間分解能の電界検知により、詳細な測定を行う（ステップＳ４）。

ステップＳ４による測定結果の一例を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）においても、横軸及び縦軸は測定位置を表している。このように、ステップＳ４では、特に高空間分解能で精密な測定を行いたい配線について、被測定対象を当該配線に絞った詳細な測定を行う。図７（ｂ）の例では、ステップＳ４による測定の結果から、当該配線が、それぞれ所定の電界分布を構成する並行した４本の配線であることが判る。

以上説明したように、本実施形態では、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がない。本実施形態の電界感知プローブ１０によれば、簡素なプローブ構成により、高感度で探知範囲の広い電界検知と、高空間分解能で詳細な電界検知とを適宜行うことが可能となり、短時間で容易に所期の電界検知が実現する。

−変形例−
以下、第１の実施形態の諸変形例について説明する。

（変形例１）
本例では、第１の実施形態と同様の電界感知プローブを開示するが、同軸ケーブルの先端表面に工夫が施されている点で相違する。
図８は、第１の実施形態の変形例１による電界感知プローブを一部拡大して示す概略断面図である。

本例の電界感知プローブは、同軸ケーブル１の突出部１ｂにおいて、第１の導体１１の先端部１１ａ及び第１の絶縁層１２の先端部１２ａが、第２の導体１３の先端部１３ａから後退するように形成されている。後退量は例えば０ｍｍ〜２ｍｍ程度とされている。このことは逆に見れば、先端部１３ａが先端部１１ａよりも突出していることになる。この突出部分を第２の導体１３の突出部１３ｂとする。

切り替えスイッチ２により、図１（ｂ）と同様に第１のプローブを選択した場合について説明する。第１のプローブでは、同軸ケーブル１の先端表面１ａから露出する第１の導体１１の先端部１１ａが、被測定対象から放射される電界の検知部位となる。ここで、先端部１１ａが第２の導体１３の先端部１３ａから後退しているため、被測定対象から放射した電界のうち、先端部１１ａに対して所定傾斜角以上の斜め方向からの電界の一部は、突出部１３ｂで遮断される。その結果、被測定対象から放射される電界を更に高い空間分解能で検出し、電磁ノイズ放射源の極めて精密な探索が可能となる。

切り替えスイッチ２により、図１（ｃ）と同様に第２のプローブを選択した場合では、第１の実施形態の電界感知プローブ１０と同様である。即ち、広範囲の電界探知が可能となり、空間分解能は小さいが、被測定対象から放射される電界を高い感度で検出し、広い検知範囲で電磁ノイズ放射源の大まかな探索が可能となる。

図８のような電界感知プローブにおける同軸ケーブル１の先端表面１ａを得るには、例えば以下の２つの手法（１），（２）が考えられる。

手法（１）
図９（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様の同軸ケーブル１を用意する。
図９（ｂ）に示すように、第１の絶縁層１２の絶縁材料、例えばＰＴＦＥの熱膨張率等を勘案して、この同軸ケーブル１の突出部１ｂを所定温度に加熱する。これにより、第１の絶縁層１２が熱膨張し、第２の導体１３の先端部１３ｂから所定量（〜２ｍｍ程度）だけ突出する。このとき、第１の絶縁層１２と共に第１の導体１１の先端部１１ａも同様に突出する。第１の絶縁層１２及び第１の導体１１の突出部分を、例えば図９（ｂ）中の破線に沿って切断して除去する。
そして、図９（ｃ）に示すように、同軸ケーブル１の突出部１ｂが元の温度まで冷却することにより、第１の絶縁層１２及び第１の導体１１が切断された分だけ先端部１３ｂから後退する。

手法（２）
先ず、手法（１）と同様に第１の実施形態と同様の同軸ケーブル１を用意する。
図１０（ａ）に示すように、同軸ケーブル１の突出部１ｂにおいて、第２の導体１３に１周分の切り込みをし、第２の導体１３の切り込みにより離間した部分１３Ａを所定幅（〜２ｍｍ程度）だけ前方（先端部１３ａ側の方向）にスライドさせる。このとき、先端表面１ａでは、第２の導体１３に突出部１３ｂが形成される。
そして、図１０（ｂ）に示すように、第２の導体１３と離間部分１３Ａとの間の隙間を導電部材３１、例えばハンダ又は銀（Ａｇ）ペースト等を用いて埋め込む。

以上説明したように、本例では、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がない。本例の電界感知プローブによれば、簡素なプローブ構成により、高感度で探知範囲の広い電界検知と、極めて高い空間分解能で詳細な電界検知とを適宜行うことが可能となり、短時間で容易に所期の電界検知が実現する。

（変形例２）
本例では、第１の実施形態と同様の電界感知プローブを開示するが、同軸ケーブルの先端部分に電界絞りが設けられる点で相違する。
図１１〜図１４は、第１の実施形態の変形例２による電界感知プローブの製造方法を工程順に示す概略断面図である。

本例では、電界感知プローブの構成をその製造方法と共に説明する。
先ず、図１１（ａ）に示すように、ＳＯＩ基板４０のＳＯＩ層４３を加工する。
詳細には、シリコン基板４１上に絶縁層４２を介してＳＯＩ層４３を備えたＳＯＩ基板４０を用意する。ＳＯＩ基板４０のＳＯＩ層４３上にレジストを塗布し、リソグラフィーによりレジストを加工して、例えば外形が矩形状で中央部位に矩形の開口４５ａと、開口４５ａを囲む円弧環状の複数の切り込み開口４５ｂを有するレジストマスク４５を、チップごとに複数形成する。レジストマスク４５を用いてＳＯＩ層４３をドライエッチングする。絶縁層４２上には、レジストマスク４５の形状に倣って、外形が矩形状であり、中心部位に貫通孔である矩形の開口４４ａと、開口４４ａを囲む円弧環状の複数の切り込み開口４４ｂを有する絞り構造膜４４が形成される。開口４４ａは、例えば１ｍｍ以下の所定幅、ここでは５０μｍ〜１００μｍ程度に形成される。隣接する絞り構造膜４４との間の領域は、チップごとに切り出す際のダイシング領域４６となる。レジストマスク４５は、灰化処理等により除去される。図１２（ａ）に、レジストマスク４５を除去した後の絞り構造膜４４の平面図を示す。

続いて、図１１（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜４７を形成する。
詳細には、ＳＯＩ基板４０の裏面を含む全面、即ち絞り構造膜４４の表面及びシリコン基板４１の裏面を熱酸化する。絞り構造膜４４の表面及びシリコン基板４１の裏面には、シリコン酸化膜４７が形成される。熱酸化によりシリコン酸化膜４７を形成する代わりに、ＣＶＤ法等によりシリコン基板４１の裏面にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の絶縁膜を形成するようにしても良い。

続いて、図１１（ｃ）に示すように、シリコン基板４１の裏面のシリコン酸化膜４７を加工する。
詳細には、先ず、シリコン基板４１の裏面のシリコン酸化膜４７上にレジストを塗布し、リソグラフィーによりレジストを加工して、後述する同軸ケーブルよりも大きい径、例えば直径２．２ｍｍ程度の円形状の開口４８ａを有するレジストマスク４８を形成する。
次に、レジストマスク４８を用い、フッ酸（ＨＦ）水溶液等によりシリコン基板２１の裏面のシリコン酸化膜４７をウェットエッチングする。シリコン酸化膜４７には、レジストマスク４８の開口４８ａに倣った開口４７ａが形成される。

続いて、図１１（ｄ）に示すように、シリコン基板４１の裏面に凹部４１ａを形成する。
詳細には、シリコン酸化膜４７（及びレジストマスク４８）をマスクとして用い、シリコン基板４１の裏面をシリコン基板４１の表面のシリコン酸化膜４７の裏面が露出するまでドライエッチングする。シリコン基板４１の裏面には、シリコン酸化膜４７の開口４７ａに倣った凹部４１ａが形成される。凹部４１ａは、例えば２ｍｍ径程度の第１の実施形態と同様の同軸ケーブル１が挿入できるサイズに形成される。

続いて、図１１（ｅ）に示すように、フッ酸（ＨＦ）水溶液等によりシリコン酸化膜４７をウェットエッチングして除去する。このとき、シリコン酸化膜４７と共にレジストマスク４８が剥離して除去される。

続いて、図１１（ｆ）に示すように、ＳＯＩ基板４０の裏面に導電膜４９を形成する。
詳細には、例えば、チタン（Ｔｉ）等をスパッタ法等により膜厚２０ｎｍ程度に、金（Ａｕ）又は銅（Ｃｕ）等を真空蒸着法等により膜厚３００ｎｍ程度に順次成膜する。凹部４１ａの内壁面を含むシリコン基板４１の裏面に、導電膜４９が形成される。
続いて、図１２（ｂ）に示すように、ＳＯＩ基板４０のダイシング領域４６に沿って、絞り構造チップ５１ごとに切り出す。

電界絞りの形成と並行して、図１３（ａ）に示すように、同軸ケーブル１の突出部１ｂにおける第３の導体１３の先端部１３ａを覆うように、導電性粘着膜５２を貼付する。導電性粘着膜５２としては、例えば市販されている汎用の導電性テープ等を用いることができる。

続いて、図１３（ｂ）に示すように、同軸ケーブル１の突出部１ｂの先端部分に絞り構造チップ５１を装着する。
詳細には、絞り構造チップ５１の凹部４１ａの底面４１ｂの導電膜４９上にシリコン酸化物又はシリコン窒化物等の誘電体層５３を形成する。この誘電体層５３は形成しなくても良い。そして、同軸ケーブル１の突出部１ｂの先端部分を、その第１の導体１１の先端部１１ａが誘電体層５３を介して開口５１ａに位置整合するように、絞り構造チップ５１の凹部４１ａ内に挿入する。導電性粘着膜５２により、同軸ケーブル１が絞り構造チップ５１の凹部４１ａ内に固定されると共に、同軸ケーブル１の第２の導体１３と導電膜４９とが電気的に接続される。

しかる後、図１３（ｃ）に示すように、絞り構造チップ５１の不要部分を除去する。
詳細には、絞り構造膜４４の隣接する切り込み開口４４ｂ間の梁部分を、例えばレーザ加工によりカットし、絞り構造膜４４の切り込み開口４４ｂの円形の内側部分のみを残す。これにより、第１の導体１１の先端部１１ａと開口４４ａが位置整合して対向配置される平板状の電界絞り４が形成される。
以上により、図１４に示すように、同軸ケーブル１及び電界絞り４を備えた電界感知プローブ３０が形成される。

電界感知プローブ３０において、切り替えスイッチ２により第１のプローブを選択した場合について説明する。
第１のプローブでは、同軸ケーブル１の先端表面１ａから露出する第１の導体１１の先端部１１ａが、被測定対象から放射される電界の検知部位となる。上記のように、本例による電界感知プローブ３０では、同軸ケーブル１の突出部１ｂの先端部分に電界絞り４を設ける。電界絞り４により、被測定対象から放射される電界のうち、電界絞り４の開口４４ａの形成位置に対応した所定の方向に放射される電界のみ、即ち、被測定対象から垂直に放射される電界のみを、比較的簡素な構成で極めて高い空間分解能に検出することができる。
また、電界絞り４が同軸ケーブル１の先端面とほぼ同一形状及び同一サイズの平板状とされている。従って、微細な配線を電界検知対象とすべく同軸ケーブル１の先端サイズを更に小さくする必要がある場合に、電界絞り４を設けても当該先端サイズの増大を招くことがない。

電界感知プローブ３０において、切り替えスイッチ２により第２のプローブを選択した場合について説明する。
電界絞り４では、絞り構造膜４４、導電膜４９、及び導電性粘着膜５２が全て導電性のものである。電界絞り４は第２の導体１３の先端部１３ａと接続されている。第２のプローブでは、突出部１ｂにおける第２の導体１３の側面部分に加え、電界絞り４の絞り構造膜４４の表面（被測定対象との対向面）が電界の検知部位となる。絞り構造膜４４の対向面は表面積が大きい。そのため、第２のプローブでは、更に広範囲の電界探知が可能となり、空間分解能は小さいが、被測定対象から放射される電界を極めて高い感度で検出し、広い検知範囲で電磁ノイズ放射源の大まかな探索が可能となる。

以上説明したように、本例では、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がない。本例の電界感知プローブ３０によれば、簡素なプローブ構成により、高感度で探知範囲の広い電界検知と、極めて高い空間分解能で詳細な電界検知とを適宜行うことが可能となり、短時間で容易に所期の電界検知が実現する。

（第２の実施形態）
本実施形態では、第２の実施形態と同様の電界感知プローブを開示するが、同軸ケーブルの構成が若干異なる点で相違する。
図１５は、第２の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す斜視図である。
図１６は、第２の実施形態による電界感知プローブの概略構成を示す一部断面図である。
電界感知プローブ６０は、図１５に示すように、同軸ケーブル６１及び出力端子５，６を備えて構成される。電界感知プローブ６０は、第１の実施形態による電界感知プローブ１０の切り替えスイッチ２のようなスイッチを有しない。
同軸ケーブル６１は、第１の導体１１、第１の絶縁層１２、第２の導体１３、第２の絶縁層１４、第３の導体１５、第３の絶縁層１６、及び第４の導体１７を備えた多層同軸構造とされる。

第１の導体１１は、芯状の内部導体線である。第１の絶縁層１２は、第１の導体１１の表面（側面）を被覆している。第２の導体１３は、第１の絶縁層１２の表面を被覆している。第２の絶縁層１４は、第２の導体１３の表面を被覆している。第３の導体１５は、第２の絶縁層１４の表面を被覆している。第３の絶縁層１６は、第３の導体１５の表面を被覆している。第４の導体１７は、第３の絶縁層１６の表面を被覆している。

第１の導体１１は例えば８０μｍ径、第２の導体１３は例えば外径３３０μｍとされ、第２の導体１３よりも内側の特性インピーダンスが例えば５０Ωに整合されている。第１の絶縁層１２、第２の絶縁層１４、及び第３の絶縁層１６は、ＰＴＦＥ等の絶縁材料からなる。第３の導体１５は例えば外径５１０μｍとされ、第３の絶縁層１６は例えば外径１．６７ｍｍとされている。

第１の導体１１の先端部１１ａ及び第３の導体１５の円環状の先端部１５ａは、同軸ケーブル６１の先端表面６１ａにおいて露出している。第３の導体１５の表面（側面）の一部が露出するように、第１の導体１１、第１の絶縁層１２、第２の導体１３、第２の絶縁層１４、及び第３の導体１５が、第３の絶縁層１６の円環状の先端部１６ａ及び第４の導体１７の円環状の先端部１７ａから突出している。この突出部分を突出部６１ｂとする。突出部６１ｂの延伸長は例えば０ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。

電界感知プローブ６０では、第１のプローブ及び第２のプローブが各々別系統として独立に構成されている。
第１のプローブは、第１の導体１１、第２の導体１３、及び出力端子５により構成される。第１の導体１１と出力端子５とが接続され、第２の導体１３はグランド電位とされる。
第２のプローブは、第３の導体１５、第４の導体１７、及び出力端子６により構成される。第３の導体１５と出力端子６とが接続され、第４の導体１７はグランド電位とされる。

第１のプローブでは、同軸ケーブル６１の第１の導体１１の先端部１１ａが、被測定対象から放射される電界の検知部位となる。この先端部１１ａはその表面積が極めて小さい。従って、第１のプローブを用いることにより、電界検知の感度は小さいが、被測定対象から放射される電界を高い空間分解能で検出し、電磁ノイズ放射源の精密な探索が可能となる。
第２のプローブでは、同軸ケーブル６１の第３の導体１５の先端部１５ａが、被測定対象から放射される電界の検知部位となる。この先端部１５ａは、先端部１１ａと比べてその表面積が大きい。特に、突出部６１ｂを設けることにより、その突出長に応じた第３の導体１５の側面部分も電界の検知部位となる。この側面部分が先端部１５ａに加わり、更に表面積が大きくなるとともに、側面部分により被測定対象の周辺部分における電界も検知される。従って、第２のプローブを用いることにより、広範囲の電界探知が可能となり、空間分解能は小さいが、被測定対象から放射される電界を高い感度で検出し、広い検知範囲で電磁ノイズ放射源の大まかな探索が可能となる。

このように、電界感知プローブ６０では、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がない。第１のプローブ及び第２のプローブが別途独立に構成されているため、第１のプローブによる高空間分解能の電界検出と、第２のプローブによる高感度の電界検出とを同時に、或いは任意に行うことができる。

本実施形態では、電界感知プローブ６０を備えた電界検知システムを、例えば図１７のように構成する。図１８に、同軸ケーブル６１、プローブステージ２１、計測機器２４、制御機器２６の接続状態をブロック図として簡明に示す。
この電界検知システムは、第１の実施形態による電界検知システムとほぼ同様であるが、計測機器２４に、電界感知プローブ６０の出力端子５，６と接続される入力端子２４ａ，２４ｂがそれぞれ設けられている点で相違する。
なお、計測機器２４に２つの入力端子２４ａ，２４ｂを設ける代わりに、電界感知プローブ６０の出力端子５，６と接続される２つの計測機器を設けるようにしても良い。

本実施形態では、電界検知を行うに際して、第２のプローブを用いた高感度の電界検知と、第１のプローブを用いた高空間分解能の電界検知とを、スイッチによる切り換えをすることなく同時に並行して、或いは任意に行う。
第２のプローブを用いた高感度の電界検知では、被測定対象である配線について大まかな（ラフな）測定を行う。第１のプローブを用いた高空間分解能の電界検知では、被測定対象である配線について、より詳細な測定を行う。

以上説明したように、本実施形態では、電界感知プローブを交換したり、高空間分解能の電界感知プローブと高感度の電界感知プローブとを隣接して配置する必要がない。本実施形態の電界感知プローブ６０によれば、簡素なプローブ構成により、高感度で探知範囲の広い電界検知と、高空間分解能で詳細な電界検知とを同時に、或いは任意に行うことが可能となり、より短時間で容易に所期の電界検知が実現する。

以下、本件の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
芯状の第１の導体と、
前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と
を含み、
前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部が露出しており、
前記第１の導体及び前記第２の導体を用いた第１の電界検知と、前記第２の導体及び前記第３の導体を用いた第２の電界検知とを選択的に行うことを特徴とする電界感知プローブ。

（付記２）前記第２の導体の表面の一部が露出するように、前記第１の導体、前記第１の絶縁層及び前記第２の導体が前記第３の導体の先端部から突出していることを特徴とする付記１に記載の電界感知プローブ。

（付記３）前記第１の導体の先端部が前記第２の導体の先端部から後退していることを特徴とする付記１又は２に記載の電界感知プローブ。

（付記４）前記第１の導体又は前記第２の導体を選択して出力端子に接続する切り替えスイッチを更に含むことを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の電界感知プローブ。

（付記５）前記第２の導体と電気的に接続されて前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部を覆うとともに、開口を有する電界絞りを更に含むことを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の電界感知プローブ。

（付記６）前記電界絞りは、前記第１の導体の先端部と対向する位置に前記開口が形成されていることを特徴とする付記５に記載の電界感知プローブ。

（付記７）芯状の第１の導体と、
前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と、
前記第３の導体の表面を被覆した第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層の表面を被覆した第４の導体と
を含み、
前記第１の導体の先端部及び前記第３の導体の先端部が露出しており、
前記第１の導体及び前記第２の導体を用いて第１の電界検知を行うと共に、前記第３の導体及び前記第４の導体を用いて第２の電界検知を行うことを特徴とする電界感知プローブ。

（付記８）前記第３の導体の表面の一部が露出するように、前記第１の導体、前記第１の絶縁層、前記第２の導体、前記第２の絶縁層及び前記第３の導体が前記第４の導体の先端部から突出していることを特徴とする付記７に記載の電界感知プローブ。

（付記９）芯状の第１の導体と、
前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と
を含み、
前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部が露出する電界感知プローブを用いて、
前記第１の導体及び前記第２の導体を用いた第１の電界検知と、前記第２の導体及び前記第３の導体を用いた第２の電界検知とを選択的に行うことを特徴とする電界の検出方法。

（付記１０）芯状の第１の導体と、
前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と、
前記第３の導体の表面を被覆した第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層の表面を被覆した第４の導体と
を含み、
前記第１の導体の先端部及び前記第３の導体の先端部が露出する電界感知プローブを用いて、
前記第１の導体及び前記第２の導体を用いて第１の電界検知を行うと共に、前記第３の導体及び前記第４の導体を用いて第２の電界検知を行うことを特徴とする電界の検出方法。

１ ６１ 同軸ケーブル
１ａ，６１ａ 先端表面
１ｂ，１３ｂ，６１ｂ 突出部
２ 切り替えスイッチ
２ａ，２ｂ スイッチ（の機能）
３，５，６ 出力端子
４ 電界絞り
１０，３０，６０ 電界感知プローブ
１１ 第１の導体
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ 先端部
１２ 第１の絶縁層
１３ 第２の導体
１３Ａ 離間部分
１４ 第２の絶縁層
１５ 第３の導体
１６ 第３の絶縁層
１７ 第４の導体
２０ プリント基板
２１ プローブステージ
２２ プローブ移動機構
２３ ステージコントローラ
２４ 計測機器
２４ａ，２４ｂ 入力端子
２５ 観察機器
２６ 制御機器
２７ 配線
３１ 導電部材
４０ ＳＯＩ基板
４１ シリコン基板
４１ａ 凹部
４２ 絶縁層
４３ ＳＯＩ層
４４ 絞り構造膜
４４ａ，４５ａ，４７ａ，４８ａ 開口
４４ｂ，４５ｂ 切り込み開口
４５，４８ レジストマスク
４６ ダイシング領域
４７ シリコン酸化膜
４９ 導電膜
５１ 絞り構造チップ
５２ 導電性粘着膜
５３ 誘電体層

Claims (8)

1. 芯状の第１の導体と、
   前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
   前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と
   を含み、
   前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部が露出しており、
   前記第１の導体及び前記第２の導体を用いた第１の電界検知と、前記第２の導体及び前記第３の導体を用いた第２の電界検知とを選択的に行うことを特徴とする電界感知プローブ。
2. 前記第２の導体の表面の一部が露出するように、前記第１の導体、前記第１の絶縁層及び前記第２の導体が前記第３の導体の先端部から突出していることを特徴とする請求項１に記載の電界感知プローブ。
3. 前記第１の導体の先端部が前記第２の導体の先端部から後退していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電界感知プローブ。
4. 前記第１の導体又は前記第２の導体を選択して出力端子に接続する切り替えスイッチを更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電界感知プローブ。
5. 前記第２の導体と電気的に接続されて前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部を覆うとともに、開口を有する電界絞りを更に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電界感知プローブ。
6. 芯状の第１の導体と、
   前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
   前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と、
   前記第３の導体の表面を被覆した第３の絶縁層と、
   前記第３の絶縁層の表面を被覆した第４の導体と
   を含み、
   前記第１の導体の先端部及び前記第３の導体の先端部が露出しており、
   前記第１の導体及び前記第２の導体を用いて第１の電界検知を行うと共に、前記第３の導体及び前記第４の導体を用いて第２の電界検知を行うことを特徴とする電界感知プローブ。
7. 芯状の第１の導体と、
   前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
   前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と
   を含み、
   前記第１の導体の先端部及び前記第２の導体の先端部が露出する電界感知プローブを用いて、
   前記第１の導体及び前記第２の導体を用いた第１の電界検知と、前記第２の導体及び前記第３の導体を用いた第２の電界検知とを選択的に行うことを特徴とする電界の検出方法。
8. 芯状の第１の導体と、
   前記第１の導体の表面を被覆した第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の表面を被覆した第２の導体と、
   前記第２の導体の表面を被覆した第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層の表面を被覆した第３の導体と、
   前記第３の導体の表面を被覆した第３の絶縁層と、
   前記第３の絶縁層の表面を被覆した第４の導体と
   を含み、
   前記第１の導体の先端部及び前記第３の導体の先端部が露出する電界感知プローブを用いて、
   前記第１の導体及び前記第２の導体を用いて第１の電界検知を行うと共に、前記第３の導体及び前記第４の導体を用いて第２の電界検知を行うことを特徴とする電界の検出方法。

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