JPWO2005029099A1 - 電流測定装置及び試験装置と、これに用いる同軸ケーブル及び集合ケーブル - Google Patents

Abstract

測定第１端子と、測定第２端子との間を流れる被測定電流を測定する電流測定装置であって、一端が測定第１端子と電気的に接続され、他端が測定第２端子と電気的に接続された複数の１次コイルと、複数の１次コイルに流れる被測定電流に応じて、被測定電流を示す電圧を生じる２次コイルと、それぞれが複数の１次コイルのそれぞれに対応し、対応する１次コイルの一端と測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する複数の同軸ケーブルとを備え、同軸ケーブルのそれぞれは、信号線と、信号線を被覆する絶縁層と、絶縁層の外周に巻き付けられたテープ状の導電体を有する第１のシールドと、第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２のシールドとを有することを特徴とする電流測定装置を提供する。

Description

本発明は、電流測定装置及び試験装置と、これに用いる同軸ケーブル及び集合ケーブルに関する。特に本発明は、被測定電流を示す電圧を生じるコイルを備える電流測定装置と、被測定電流を電流源から伝送するために用いる低インピーダンスの同軸ケーブル及び集合ケーブルに関する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
１．特願２００３−３３０７３２ 出願日 ２００３年０９月２２日

従来、被測定電流が生じる磁界に基づいて電流を測定する電流測定装置が知られている。例えば、電流プローブは、トランスの１次側コイルに流れる被測定電流に応じて２次側コイルに生じる電圧に基づいて、電流を測定する。
電子デバイスの電源電流を測定する場合、電子デバイスの電源端子と電流測定装置の間を同軸ケーブル等により接続し、被測定電流を電流測定装置に入力する。この様な測定において、観測帯域は、容量、インダクタンス、及び特性インピーダンス等の要因によって定められる。

ここで、電源ラインの容量は変更できないため、観測帯域を広げるためには、インダクタンス及び特性インピーダンスを小さくすることが望ましい。このような低インピーダンスの同軸ケーブルの例としては、導体外周にポリエステル又はポリイミドを基体とするフィルム基材にアルミ箔等を貼着した導電積層体を、アルミ箔を導体側にして巻回し、この外周に更に絶縁層を設けるものが開示されている（特許文献１参照。）。
特公平４−５６４０８号公報

しかし、従来の電流プローブでは、被測定電流の流れている配線のインダクタンスの影響で、高精度な電流測定を行うことが困難であった。そのため、例えば、電子デバイスの試験において、高い精度のＩＤＤＴ試験を行うことは困難であった。また、電流プローブにおいては、１次コイルの巻数の２乗に比例してインダクタンスが増大するため、１次コイルの巻数を２以上とすると、電流測定における挿入インピーダンスが増大する。そのため、従来は、１次コイルの巻数が２以上である電流プローブを提供するのは困難であり、電流プローブにより、高い精度で微小電流を測定することは困難であった。

また、同軸ケーブルの特性インピーダンス値は、信号線（芯線）の外径と信号線の外周に設けられた絶縁体の外径とが近いほど小さくなることが知られている。ここで、上記の同軸ケーブルは、導電積層体を用いて信号線となる導体の有効断面積及び実効半径を増すことにより、信号線の外径と絶縁体の外径とを近づける。しかしながら、上記の同軸ケーブルは、特性インピーダンス値が５０Ω以上を対象としており、外周の絶縁体の肉厚を十分な厚さとすることによりカットスルー抵抗を大きくしている。

一方、電子デバイスの電源電流を測定することを目的として特性インピーダンス値が数Ωの同軸ケーブルを実現にするためには、絶縁体の厚さを極薄として絶縁体の外径を相対的に小さくする必要が生じる。これを実現するためには、カットスルー抵抗を大きくして絶縁体の剥き出しを容易にし、かつ、絶縁体の耐電圧を満足させることが必要となる。

そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電流測定装置及び試験装置と、これに用いる同軸ケーブル及び集合ケーブルとを提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

本発明の第１の形態によると、測定第１端子と、測定第２端子との間を流れる被測定電流を測定する電流測定装置であって、一端が前記測定第１端子と電気的に接続され、他端が前記測定第２端子と電気的に接続された１次コイルと、前記１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる２次コイルと、前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する同軸ケーブルとを備え、前記同軸ケーブルは、前記信号線と、前記信号線を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周に巻き付けられたテープ状の導電体を有する第１の前記シールドと、前記第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２の前記シールドとを有することを特徴とする電流測定装置を提供する。

複数の前記１次コイルと、前記複数の１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる前記２次コイルと、それぞれが前記複数の１次コイルのそれぞれに対応し、対応する前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する複数の前記同軸ケーブルとを備えてもよい。

前記２次コイルの一端と、他端とを電気的に接続する抵抗器を更に備え、前記電流測定装置は、前記２次コイルの前記一端の電位を、前記被測定電流を示す値として出力してもよい。

前記１次コイル、及び前記２次コイルのそれぞれが巻かれるコアを更に備えてもよい。

本発明の第２の形態によると、電子デバイスを試験する試験装置であって、前記電子デバイスに入力されるべき入力パターン信号を生成するパターン発生部と、前記電子デバイスに電力を供給する電源部と、前記入力パターン信号を前記電子デバイスに供給する信号入力部と、前記電子デバイスが有する電源端子と、前記電源部との間を流れる被測定電流を測定する電流測定部と、前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記電子デバイスの良否を判定する判定部と備え、前記電流測定部は、一端が前記電源端子と電気的に接続され、他端が前記電源部と電気的に接続された１次コイルと、前記１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる２次コイルと、前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する同軸ケーブルとを有し、前記同軸ケーブルは、前記信号線と、前記信号線を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周に巻き付けられたテープ状の導電体を有する第１の前記シールドと、前記第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２の前記シールドとを含むことを特徴とする試験装置を提供する。

前記電源部は、前記電子デバイスが前記電源端子に受け取るべき動作電圧を、前記１次コイルの前記他端に供給してもよい。

前記電源部は、前記１次コイルの前記他端を接地してもよい。

前記電流測定部は、前記入力パターン信号の値の変化に応じて、前記被測定電流を測定してもよい。

前記電流測定部は、複数の前記１次コイルと、前記複数の１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる前記２次コイルと、それぞれが前記複数の１次コイルのそれぞれに対応し、対応する前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する複数の同軸ケーブルとを有してもよい。

前記電子デバイスは、予め定められた電位を受け取る複数の前記電源端子を備え、それぞれの前記電源端子は、いずれかの前記１次コイルの前記一端と電気的に接続され、それぞれの前記１次コイルの前記一端は、いずれかの前記電源端子と電気的に接続されてもよい。

本発明の第３の形態によれば、信号線と、前記信号線を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周に巻き付けられたテープ状の導電体を有する第１のシールドと、前記第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２のシールドとを備える同軸ケーブルを提供する。。

前記信号線及び前記第１のシールド間の特性インピーダンス値は２．５Ω以下であってもよい。

前記第１のシールドは、テープ状の絶縁体と、前記テープ状の絶縁体より幅が広く、前記テープ状の絶縁体と平行に接する第１領域と、テープ幅方向の一方の縁部から予め定められた幅を有する、前記テープ状の絶縁体と重ならない第２領域とを含むテープ状の導電体により構成されるテープ状の複合テープ体を有し、前記複合テープ体は、前記テープ状の導電体における前記第１領域の少なくとも一部が、前記テープ状の導電体における既に前記絶縁層に巻き付けられた部分の前記第２領域の少なくとも一部と重なり、前記テープ状の絶縁体が、既に前記絶縁層に巻き付けられた前記テープ状の絶縁体と当該同軸ケーブルの半径方向において重ならず、かつ、前記テープ状の導電体側が前記絶縁層に接するように前記絶縁層の外周に巻き付けられてもよい。

前記テープ状の導電体は、テープ幅方向における前記第１領域が設けられた縁部と反対側の縁部から予め定められた幅を有する、前記テープ状の絶縁体と重ならない第３領域を含み、前記複合テープ体は、更に、前記テープ状の導電体における前記第３領域の少なくとも一部が、既に前記絶縁層に巻き付けられた前記テープ状の絶縁体の外側に重なるように前記絶縁層の外周に巻きつけられ、前記テープ状の導電体は、前記第３領域の少なくとも一部において前記第２のシールドに接してもよい。

本発明の第４の形態によれば、実質的に同一の長さを有する複数の同軸ケーブルと、前記複数の同軸ケーブルを、前記複数の同軸ケーブルの各端部が軸方向に対して揃うように平行に束ねる固定体と、前記複数の同軸ケーブルの各端部において軸方向と垂直な面を有し、前記複数の同軸ケーブルの各端部に露出された前記複数の同軸ケーブルの各信号線を電気的に接続する信号線接続導体が設けられた信号線接続具と、前記複数の同軸ケーブルの各端部の近傍において露出された前記複数の同軸ケーブルの各シールドを電気的に接続するシールド接続具とを有する集合ケーブルを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、被測定電流を複数の同軸ケーブルを介して伝送させ、各同軸ケーブルの特性インピーダンスのばらつきを少なくし、かつ低い特性インピーダンスを実現することにより、高精度な電流測定を行うことがことができる。

本発明の一実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る電流測定部１１０の構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る電流測定部１１０の構成の別の例を示す図である。 本実施形態に係る集合ケーブル５００の構成を示す図である。 本実施形態に係る信号線接続導体５６０の配線パターンの一例を示す図である。図６（ａ）は第１の配線パターン、図６（ｂ）は第２の配線パターン、図６（ｃ）は第３の配線パターンをそれぞれ示す。 本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の、軸方向と垂直な方向の断面を示す図である。 本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の構成を示す図である。 本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の、軸方向の断面を示す図である。 本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の構成の別の例を示す図である。 本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の特性を実測した結果を表形式により示す図である。 本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の特性インピーダンス値を実測した結果を示すグラフである。図１２（ａ）は同軸ケーブル２０４が１本の場合、図１２（ｂ）は同軸ケーブル２０４が５本の場合の特性インピーダンス値の実測結果を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係る試験装置１００の構成の一例を示す。本実施形態において、試験装置１００は、電子デバイス１０２を試験する試験装置であって、パターン発生部１０４、電源部１０８、信号入力部１０６、電流測定部１１０、及び判定部１１２を備える。

パターン発生部１０４は、電子デバイス１０２に入力されるべき入力パターン信号を生成する。電源部１０８は、電子デバイス１０２に電力を供給する。本実施形態において、電源部１０８は、電流測定部１１０を介して、電子デバイス１０２に電力を供給する。信号入力部１０６は、入力パターン信号を電子デバイス１０２に供給する。信号入力部１０６は、例えば、テストヘッドに設けられてよい。

電流測定部１１０は、電子デバイス１０２が有する電源端子と、電源部１０８との間を流れる被測定電流を測定する。本実施形態において、電流測定部１１０は、入力パターン信号の値の変化に応じて、被測定電流を測定する。電流測定部１１０は、例えば、入力パターン信号の変化に応じた、ＩＤＤ電流の遷移を測定してよい。本実施形態において、電源部１０８は、電子デバイス１０２のＶＤＤ電源端子に、動作電圧ＶＤＤを供給する。試験装置１００は、電子デバイス１０２に対するＩＤＤＴ試験を行ってよい。また、電流測定部１１０は、入力パターン信号の変化に応じたグランド電流の変化を測定してもよい。この場合、電源部１０８は、電子デバイス１０２のＶＳＳ電源端子を接地する。判定部１１２は、電流測定部１１０の測定結果に基づいて、電子デバイス１０２の良否を判定する。本実施形態において、判定部１１２は、当該測定結果が示す電流値が予め定められた値より大きい場合、電子デバイス１０２は不良であると判定する。

ここで、電子デバイスとは、与えられた電流又は電圧に応じて所定の作用を行う部品をいい、例えば、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のような能動素子から成る半導体部品を含む。更に、これらの部品はウェハに設けられた状態であってもよく、また、これら部品を結合して一つのパッケージに収めた部品や、これら部品をプリント基板に装着して所定の機能を実現したブレッドボード等の部品も含む。

図２は、本実施形態に係る電流測定部１１０の構成の一例を示す。電流測定部１１０は、複数の１次コイル２２、複数の同軸ケーブル２０４、測定第１端子２０８、測定第２端子２１０、抵抗器２０６、２次コイル２４、コア２０、及び電流値算出部２０２を有する。本実施形態において、電流測定部１１０は、ｎ個（ｎは、予め定められた正の整数である）の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）、及びｎ個の同軸ケーブル（２０４−１〜２０４−ｎ）を有する。電流測定部１１０は、測定第１端子２０８と、測定第２端子２１０との間を流れる被測定電流を測定する電流測定装置であってよい。

複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）は、一端が測定第１端子２０８と電気的に接続され、他端が測定第２端子２１０と電気的に接続される。例えば、１次コイル２２−ｋ（ｋは、１≦ｋ≦ｎを満たす整数である）の一端である端子２６−ｋは、測定第１端子２０８と電気的に接続される。また、１次コイル２２−ｋの他端である端子２８−ｋは、測定第２端子２１０と電気的に接続される。

複数の同軸ケーブル（２０４−１〜２０４−ｎ）は、それぞれが複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）のそれぞれに対応する。複数の同軸ケーブル（２０４−１〜２０４−ｎ）のそれぞれは、対応する１次コイル２２の一端と測定第１端子２０８とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する。当該シールドは接地されるのが好ましい。これに代えて、当該シールドは、予め定められた電圧を出力する電源に接続されてもよく、例えば電子デバイス１０２の動作電圧ＶＤＤを供給するＶＤＤ電源に接続されてよい。また、当該シールドは、測定第２端子２１０に接続されてもよい。本実施形態において、同軸ケーブル２０４−ｋが有する信号線は、１次コイル２２−ｋの一端である端子２６−ｋと、測定第１端子２０８とを電気的に接続する。複数の同軸ケーブル（２０４−１〜２０４−ｎ）は、それぞれ略等しい伝送インピーダンス特性を有するのが好ましい。

測定第１端子２０８は、図１に関連して説明した電子デバイス１０２の電源端子と電気的に接続する。また、測定第２端子２１０は、図１に関連して説明した電源部１０８と電気的に接続する。すなわち、端子２６−ｋは、当該電源端子と電気的に接続され、端子２８−ｋは、電源部１０８と電気的に接続される。

本実施形態において、端子２６−ｋは、電子デバイス１０２のＶＤＤ電源端子と電気的に接続する。電源部１０８は、電子デバイス１０２がＶＤＤ電源端子に受け取るべき動作電圧ＶＤＤを、端子２８−ｋに供給する。別の実施例において、端子２６−ｋは、電子デバイス１０２のＶＳＳ電源端子と電気的に接続してもよい。この場合、電源部１０８は、端子２８−ｋを接地する。

抵抗器２０６は、２次コイル２４の一端である端子３０と、他端である端子３２とを電気的に接続する。本実施形態において、抵抗器２０６は、予め定められたインピーダンスＺ０を有する。２次コイル２４は、複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）に流れる被測定電流に応じて、被測定電流を示す電圧を生じる。２次コイル２４の端子３２は接地される。本実施形態において、２次コイル２４は、被測定電流を示す電圧である端子３０の電位を電流値算出部２０２に供給する。

コア２０は、複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）、及び２次コイル２４のそれぞれが巻かれるコアである。コア２０は、強磁性体コアであるのが好ましい。コア２０は、例えばフェライトコアであってよい。

本実施形態において、コア２０は、環状の形状を有する。コア２０は、それぞれ略長方形の外周及び内周を有する環状の形状を有し、当該略長方形の一の長辺に複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）が巻かれ、他の長辺に２次コイル２４が巻かれる。別の実施例において、コア２０は、複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）の上に積層して２次コイル２４が巻かれるコアであってもよい。

コア２０は、過飽和コアであってもよい。この場合、被測定電流の大きさが予め定められた電流値を超えた場合にコア２０が飽和することにより、端子３０の電位が過剰に大きくなることを防ぐことができる。これにより、電流測定部１１０は、微小な被測定電流を効率よく測定することができる。

電流値算出部２０２は、端子３０の電位に基づいて、被測定電流を示す値を算出する。電流測定部１１０は、当該値を図１に関連して説明した判定部１１２に供給する。電流測定部１１０は、端子３０の電位を、被測定電流を示す値として出力してもよい。

本実施形態においては、複数の同軸ケーブル（２０４−１〜２０４−ｎ）が、電子デバイス１０２の電源端子と、複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）とを並列に接続する。そのため、本実施形態によれば、複数の同軸ケーブル（２０４−１〜２０４−ｎ）のそれぞれが有する特性インピーダンスの影響を低減することができる。

また、当該並列接続により、抵抗器２０６のインピーダンスＺ０の被測定電流に対する影響である挿入インピーダンスも低減される。そのため、本実施形態においては、１次コイル２２の巻数は、２以上であってよい。この場合、電流測定部１１０は、被測定電流を高い増幅度で増幅することができる。これにより、電流測定部１１０は、高い精度で微小電流を測定することができる。更には、本実施形態によれば、電子デバイス１０２の電源端子と、１次コイル２２とを同軸ケーブル２０４を介して接続することにより、配線の寄生インダクタンスを低減することができる。

図３は、図１に関連して説明した試験装置１００に係る試験方法の一例を示すフローチャートである。当該試験方法は、電子デバイスを試験する試験方法である。

本実施形態においては、試験装置１００は、まず、パターン発生段階Ｓ１０２で、図１に関連して説明した電子デバイス１０２に入力されるべき入力パターン信号を生成する。パターン発生段階Ｓ１０２は、図１に関連して説明したパターン発生部１０４を用いて行ってよい。次に、信号入力段階Ｓ１０４で、入力パターン信号を電子デバイス１０２に供給する。信号入力段階Ｓ１０４は、図１に関連して説明した信号入力部１０６を用いて行ってよい。

次に、電流測定段階Ｓ１０６で、図２に関連して説明した２次コイル２４に生じる、被測定電流を示す電圧を、被測定電流を示す測定結果として出力する。２次コイル２４は、図２に関連して説明した複数の１次コイル（２２−１〜２２−ｎ）に流れる被測定電流に基づいて当該電圧を生じる。本実施形態においては、図１に関連して説明した電源部１０８が、電子デバイス１０２に被測定電流を供給する。電流測定段階Ｓ１０６は、図１に関連して説明した電流測定部１１０を用いて行ってよい。

次に、判定段階Ｓ１０８で、電流測定段階Ｓ１０６の測定結果に基づいて、電子デバイス１０２の良否を判定する。本実施形態において、判定段階Ｓ１０８は、当該測定結果が示す電流値が予め定められた値より大きい場合、電子デバイス１０２は不良であると判定する。判定段階Ｓ１０８は、図１に関連して説明した判定部１１２を用いて行ってよい。試験装置１００は、判定段階Ｓ１０８の次に、動作を終了してよい。

図４は、本実施形態に係る電流測定部１１０の構成の別の例を示す。本例において、電子デバイス１０２は、予め定められた電位を受け取る複数の電源端子を備える。それぞれの電源端子は、いずれかの１次コイルの一端と電気的に接続され、それぞれの１次コイルの当該一端は、いずれかの電源端子と電気的に接続される。

本例において、電子デバイス１０２は、ｎ個のＶＤＤ電源端子（３０２−１〜３０２−ｎ）を有する。電流測定部１１０は、ｎ個の測定第１端子（２０８−１〜２０８−ｎ）を有する。測定第１端子２０８−ｋは、ＶＤＤ電源端子３０２−ｋと電気的に接続する。同軸ケーブル２０４−ｋは、測定第１端子２０８−ｋと、１次コイル２２−ｋの端子２６−ｋとを電気的に接続する。

本例によれば、電子デバイス１０２の複数のＶＤＤ電源端子（３０２−１〜３０２−ｎ）と、図１に関連して説明した電源部１０８との間を流れる電流を測定することができる。別の実施例においては、電子デバイス１０２は、更に多くのＶＤＤ電源端子を有してもよい。この場合、一の測定第１端子２０８が、複数のＶＤＤ電源端子３０２と電気的に接続する。また、更に別の実施例では、一のＶＤＤ電源端子３０２が、複数の測定第１端子２０８と電気的に接続してもよい。電子デバイス１０２は、電流測定部１１０と接続する複数の電源端子として、複数のＶＳＳ電源端子を有してもよい。

上記の図２及び図４に示した電流測定部１１０において、複数の端子２６は、互いに電気的に接続されてもよい。また、電流測定部１１０は、複数の１次コイル２２及び複数の同軸ケーブル２０４に代えて、１個の１次コイル２２及び当該１次コイル２２に接続された１個の同軸ケーブル２０４を備えてもよい。あるいは電流測定部１１０は、１個の１次コイル２２と、当該１次コイル２２に接続された複数の同軸ケーブル２０４を備えてもよい。この場合、複数の同軸ケーブル２０４のそれぞれの信号線は、当該１次コイル２２の端子２６と、複数の同軸ケーブル２０４に共通の測定第１端子２０８とを電気的に接続してもよく、これに代えて、当該１次コイル２２の端子２６と、複数の測定第１端子２０８のうち互いに異なる測定第１端子２０８とを電気的に接続してもよい。

図５は、本実施形態に係る集合ケーブル５００の構成を示す。本実施形態に係る集合ケーブル５００は、複数の同軸ケーブル２０４を近接して並列に配置することにより、集合ケーブル５００全体の特性インピーダンス値を、同軸ケーブルの特性インピーダンス値に対し同軸ケーブルの本数分の１に低減することを目的とする。

集合ケーブル５００は、複数の同軸ケーブル２０４と、固定体５４０と、信号線接続具５５０と、シールド接続具５７０とを備える。複数の同軸ケーブル２０４のそれぞれは、図２又は図４に示した同軸ケーブル２０４−１〜ｎのいずれかに対応する。複数の同軸ケーブル２０４のそれぞれは、例えば５００ｍｍ等の実質的に同一の長さを有し、各同軸ケーブル２０４の両端において、内部導体である信号線５２０を３ｍｍ、絶縁層５２５を０．８ｍｍ、外部導体であるシールド５３０を１．０ｍｍ剥き出された状態で用いられる。ここで、各同軸ケーブル２０４は、集合ケーブル５００の特性インピーダンス値を１Ω以下、より好ましくは０．５Ω以下に抑えるために、数Ω以下、より好ましくは２．５Ω以下の特性インピーダンス値となるように構成される。固定体５４０は、複数の同軸ケーブル２０４を、複数の同軸ケーブル２０４の各端部が軸方向に対して揃うように平行に束ね、複数の同軸ケーブル２０４を並列配置した状態に固定する。より具体的には、固定体５４０は、接着剤付きテープ体により構成され、複数の同軸ケーブル２０４の両端近傍部分において複数の同軸ケーブル２０４を固定してもよい。これに代えて固定体５４０は、プラスチックテープ体により構成され、複数の同軸ケーブル２０４の外周を融着により固定してもよい。あるいは固定体５４０は、熱収縮チューブ体により構成され、熱収縮されることにより複数の同軸ケーブル２０４を固定してもよい。

信号線接続具５５０は、複数の同軸ケーブル２０４の各端部において軸方向と垂直な面を有する。信号線接続具５５０には、複数の同軸ケーブル２０４の各端部に露出された各信号線５２０を電気的に接続する信号線接続導体５６０が設けられており、複数の信号線５２０を並列配置した状態で導通させる。信号線接続具５５０は、例えば同軸ケーブル２０４の軸方向と垂直に設けられたプリント基板であってよい。この場合、信号線接続具５５０は、各同軸ケーブル２０４の信号線５２０が挿入される複数のスルホールを有し、これらの複数のスルホールを信号線接続導体５６０により互いに接続する構造を採ってよい。これに代えて信号線接続具５５０は、金属帯体等を金型で成形して構成し、全面が信号線接続導体５６０として機能するプラグ体等として実現されてもよい。

信号線接続具５５０を用いて複数の同軸ケーブル２０４の各信号線５２０を電気的に接続することにより、露出された信号線５２０や絶縁層５２５等の長さ、インダクタンス、及び特性インピーダンス等を複数の同軸ケーブル２０４で同一に保ったまま複数の信号線５２０を相互に接続することができる。

シールド接続具５７０は、複数の同軸ケーブル２０４の各端部の近傍において露出された各シールド５３０を電気的に接続する。シールド接続具５７０は、例えば幅１．０ｍｍ、厚さ２０μｍの銅箔等であってよい。

以上に示した集合ケーブル５００によれば、複数の同軸ケーブル２０４を並列配置することにより、集合ケーブル５００全体の特性インピーダンス値を、同軸ケーブルの特性インピーダンス値に対し同軸ケーブルの本数分の１に低減することができる。すなわち例えば、５本の同軸ケーブル２０４を並列配置し、各同軸ケーブル２０４の特性インピーダンス値が２Ωの場合、集合ケーブル５００の特性インピーダンス値を０．４Ωに低減することができる。また、固定体５４０、信号線接続具５５０及びシールド接続具５７０を用いることにより、複数の同軸ケーブル２０４の長さ等を同一に保った状態で束ねて一体化することができ、各同軸ケーブル２０４に生じる特性のばらつきを最小限に抑えつつ、集合ケーブル５００の引き回しを容易にすることができる。

図６は、本実施形態に係る信号線接続導体５６０の配線パターンの一例を示す。図６（ａ）は第１の配線パターンを示す。第１の配線パターンは、例えば５本等の複数の同軸ケーブル２０４を一列に配列した集合ケーブル５００において、一列に配列された複数の信号線５２０を電気的に接続するために信号線接続具５５０上に設けられる。第１の配線パターンは、同軸ケーブル２０４の配列方向と垂直方向に曲げやすい集合ケーブル５００を実現するのに適している。
この場合、シールド接続具５７０は、複数の同軸ケーブル２０４の各シールド５３０間を当該シールド接続具５７０で包み込むことにより接続する。

図６（ｂ）は、第２の配線パターンを示す。第２の配線パターンは、例えば５本等の複数の同軸ケーブル２０４を、集合ケーブル５００が占有する部分の断面積を最小とするように配列した状態で各信号線５２０を電気的に接続するために、信号線接続具５５０上に設けられる。第２の配線パターンには、中心に配置される同軸ケーブル２０４の信号線５２０を挿入するスルーホールと、その周辺に配置される各同軸ケーブル２０４を信号線５２０挿入するスルーホールとの間にそれぞれ配線が設けられる。
この場合、斜め方向に並んだ同軸ケーブル２０４の各シールド５３０間をシールド接続具５７０で包みこむことにより接続した後、全ての同軸ケーブル２０４の各シールド５３０の外周をシールド接続具５７０で包み込むことにより接続する。

図６（ｃ）は、第３の配線パターンを示す。第３の配線パターンは、例えば９本等の多数の同軸ケーブル２０４を格子状に配列した状態で各信号線５２０を電気的に接続するために設けられる。そして、第３の配線パターンには、各行の行方向に配列された２以上の信号線５２０を挿入するスルーホールを電気的に接続する配線と、少なくとも１の列の列方向に配列された２以上の信号線５２０を挿入するスルーホールを電気的に接続するための配線とが設けられる。
この場合、まず中央の列方向に並んだ同軸ケーブル２０４の各シールド５３０間をシールド接続具５７０で包み込むことにより接続した後、全ての同軸ケーブル２０４の各シールド５３０の外周をシールド接続具５７０で包み込むことにより接続する。

図７は、本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の、軸方向と垂直な方向の断面を示す。また、図８は、本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の構成を示す。また、図９は、本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の、軸方向の断面を示す。同軸ケーブル２０４は、信号線５２０と、信号線５２０を被覆する絶縁層５２５と、絶縁層５２５の外周に巻き付けられたテープ状の複合テープ体７１０を有する第１シールド７３８と、第１シールド７３８の外周に設けられた導電体により構成される第２シールド７４０と、第２シールド７４０の外周に設けられた外皮７５０とを備える。

信号線５２０は、例えば０．５２ｍｍの錫メッキ軟銅線等の導電体である。絶縁層５２５は、信号線５２０に巻き付けられたテープ状の絶縁体、より具体的にはテープ状のプラスチック体を有する。すなわち例えば、絶縁層５２５は、厚さ１．２μｍ、比誘電率３．５のポリエステルナフタレート（ＰＥＮ）テープを１／２重ねで信号線５２０に巻き付けた第１絶縁層５２５ａを含んで構成される。更に絶縁層５２５は、例えば厚さ１．２μｍのホットメルト接着材付きで、比誘電率３．５のＰＥＮテープ等の接着剤付きのテープ状のプラスチック体を、接着層を内側として１／２重ねで第１絶縁層５２５ａの外周に巻き付けた第２絶縁層５２５ｂを含んでもよい。
この場合、第１絶縁層５２５ａは導体に均一に巻き付けられ、第２絶縁層５２５ｂは接着層を有するテープ状の絶縁体を第１絶縁層５２５ａの上に巻き付けた構成を採るため、巻き付けによる締め付け力が強くなる。このため、巻き付け後におけるテープ状の絶縁体のゆるみや、ゆるみに伴う外径の凸凹等が生じにくく、厚さと外径のバラツキが無く均一な極薄の絶縁体を実現することができる。この結果、同軸ケーブル２０４は、特性インピーダンス値を安定して２Ω等の低い値に保つことができる。

複合テープ体７１０は、テープ状の絶縁体７２０及び導電体７３０を重ねて構成される。絶縁体７２０は、例えば幅２．５ｍｍ、厚さ２．５μｍのＰＥＴテープ等であってよい。導電体７３０は、絶縁体７２０より幅が広く、例えば幅３．０ｍｍ、厚さ９μｍの銅箔テープ等であってよい。

本実施形態に係る複合テープ体７１０は、導電体７３０における幅方向の略中央位置に絶縁体７２０が位置するように重ねられており、導電体７３０側を内側として１／２重ねで絶縁層５２５の外周に巻き付けられる。より具体的には、導電体７３０は、絶縁体７２０より幅が広く、絶縁体７２０と平行に接する第１領域７３２と、テープ幅方向の一方の縁部から予め定められた幅を有する、絶縁体７２０と重ならない第２領域７３４と、テープ幅方向における第１領域７３２が設けられた縁部と反対側の縁部から予め定められた幅を有する、絶縁体７２０と重ならない第３領域７３６とを含む。そして、複合テープ体７１０は、導電体７３０における第１領域７３２の少なくとも一部が、導電体７３０における既に絶縁層５２５に巻き付けられた部分の第２領域７３４の少なくとも一部と重なり、絶縁体７２０が、既に絶縁層５２５に巻き付けられた絶縁体７２０と当該同軸ケーブル２０４の半径方向において重ならず、かつ、導電体７３０側が絶縁層５２５に接するように絶縁層５２５の外周に巻き付けられる。更に、複合テープ体７１０は、導電体７３０における第３領域７３６の少なくとも一部が、既に絶縁層５２５に巻き付けられた絶縁体７２０の外側に重なるように絶縁層５２５の外周に巻きつけられてもよい。

例えば図９において、複合テープ体７１０は、第１領域７３２ａの少なくとも一部が、既に絶縁層５２５に巻き付けられた部分である第２領域７３４ｂの少なくとも一部と重なり、絶縁体７２０ａが、既に絶縁層５２５に巻き付けられた絶縁体７２０ｂと当該同軸ケーブル２０４の半径方向において重ならず、第３領域７３６ａの少なくとも一部が、既に絶縁層５２５に巻き付けられた絶縁体７２０ｂの外側に重なるように、絶縁層５２５の外周に巻きつけられる。そして、導電体７３０の少なくとも一部は、第１シールド７３８の外面に露出するため、第３領域７３６の少なくとも一部において第２シールド７４０に接することとなる。この結果、導電体７３０及び第２シールド７４０は、一体としてシールド線として機能することとなり、同軸ケーブル２０４における絶縁体部分の外径を実質的に絶縁層５２５の外径とすることができる。したがって、信号線５２０の外径と絶縁体部分の外径を実質的に近づけることができ、特性インピーダンスを低減することができる。

以上に示した様に複合テープ体７１０は、絶縁層５２５へ巻き付ける際の張力に耐え、かつ、できるだけ薄くするために、例えば厚さ約９．０μｍの銅箔と、厚さ約２．５μｍのＰＥＴから構成される。この結果、複合テープ体７１０を絶縁層５２５に巻き付ける際に、複合テープ体７１０の伸びや切断を抑えると共に、しわや隙間が生じるのを防ぐことができる。そして、既に巻き付けられた第２領域７３４の上に第１領域７３２が重ねて巻き付けられる結果、第１シールド７３８を絶縁層５２５に密着させることができ、絶縁層５２５と接する部分に導電体７３０による円筒状のシールド層を構成することができる。更に、この様にして構成した複合テープ体７１０は、高いカットスルー抵抗を維持することができるため、絶縁体の剥離が容易となる。

第２シールド７４０は、例えば複数の導電線を予め定められた巻付間隔で第１シールド７３８の外周に巻き付けて設けられる。すなわち例えば第２シールド７４０は、０．０５ｍｍで３５本の錫メッキ軟銅線を巻付間隔４．５ｍｍで横巻きして設けられる。外皮７５０は、例えば厚さ１００μｍｍでＦＥＰ樹脂の押出層として設けられる。以上に例示した寸法に基づけば、同軸ケーブル２０４の外径は、０．８８ｍｍとなる。

以上に示した同軸ケーブル２０４によれば、極薄のテープ状のプラスチック体により絶縁層５２５を構成し、テープ状の絶縁体７２０及び導電体７３０を有する複合テープ体７１０により第１シールド７３８を構成することにより、特性インピーダンスが低く、特性のばらつきが小さく、かつカットスルー抵抗が高い伝送路を実現することができる。

図１０は、本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の構成の別の例を示す。図１０に示した同軸ケーブル２０４は、第３領域７３６を有しない点を除き図７から図９に示した同軸ケーブル２０４中の複合テープ体７１０と同様の構成を採るため、相違点を除き説明を省略する。本例における複合テープ体７１０は、導電体７３０におけるテープ幅方向の一方の縁部に絶縁体７２０が接するように重ねられる。

図１１は、以上に例示した寸法に基づく同軸ケーブル２０４の特性を実測した結果を表形式により示す。耐電圧の試験においては、信号線５２０と、第１シールド７３８及び第２シールド７４０との間に、交流電圧３００Ｖを６０秒印加して、これに耐えるか否かを試験した。絶縁抵抗の試験においては、信号線５２０と、第１シールド７３８及び第２シールド７４０との間に直流電圧２５０Ｖを加え１分間充電した後における絶縁抵抗値を測定した。

図１２は、本実施形態に係る同軸ケーブル２０４の特性インピーダンス値を実測した結果を示すグラフである。図１２（ａ）は同軸ケーブル２０４が１本の場合の特性インピーダンス値の実測結果を示す。図１２（ａ）の実測において、同軸ケーブル２０４の一端の信号線５２０と、第１シールド７３８及び第２シールド７４０とをＳＭＡコネクタに接続し、他端の信号線５２０と、第１シールド７３８及び第２シールド７４０とを短絡接続した。図１２（ｂ）は同軸ケーブル２０４が５本の場合の特性インピーダンス値の実測結果を示す。図１２（ｂ）の実測において、同軸ケーブル２０４の一端における信号線５２０同士を信号線接続具５５０に接続し、シールド５３０同士をシールド接続具５７０により接続してＳＭＡコネクタに接続した。また、同軸ケーブル２０４の他端における信号線５２０同士を信号線接続具５５０に接続し、シールド５３０同士をシールド接続具５７０により接続して、信号線接続具５５０及びシールド接続具５７０を短絡接続した。
図１１及び図１２に示した通り、以上に例示した寸法に基づく同軸ケーブル２０４によれば、高い耐電圧を有し、かつ、１本で２．０Ωから２．５Ω、５本で０．４Ωの特性インピーダンス値を有する同軸ケーブルを実現することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

以上に示したように、本発明によれば、被測定電流を複数の同軸ケーブルを介して伝送させ、各同軸ケーブルの特性インピーダンスのばらつきを少なくし、かつ低い特性インピーダンスを実現することにより、高精度な電流測定を行うことがことができる。

本発明の第３の形態によれば、信号線と、前記信号線を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外周に、テープ状の絶縁体と当該テープ状の絶縁体より幅が広いテープ状の導電体とを重ねて構成された複合テープ体を巻き付けてなる第１のシールドと、前記第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２のシールドとを備える同軸ケーブルを提供する。

前記第１のシールドは、前記テープ状の絶縁体と、前記テープ状の絶縁体より幅が広く、前記テープ状の絶縁体と平行に接する第１領域と、テープ幅方向の一方の縁部から予め定められた幅を有する、前記テープ状の絶縁体と重ならない第２領域とを含む前記テープ状の導電体により構成されるテープ状の前記複合テープ体を有し、前記複合テープ体は、前記テープ状の導電体における前記第１領域の少なくとも一部が、前記テープ状の導電体における既に前記絶縁層に巻き付けられた部分の前記第２領域の少なくとも一部と重なり、前記テープ状の絶縁体が、既に前記絶縁層に巻き付けられた前記テープ状の絶縁体と当該同軸ケーブルの半径方向において重ならず、かつ、前記テープ状の導電体側が前記絶縁層に接するように前記絶縁層の外周に巻き付けられてもよい。

Claims (13)

1. 測定第１端子と、測定第２端子との間を流れる被測定電流を測定する電流測定装置であって、
   一端が前記測定第１端子と電気的に接続され、他端が前記測定第２端子と電気的に接続された１次コイルと、
   前記１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる２次コイルと、
   前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する同軸ケーブルと
   を備え、
   前記同軸ケーブルは、
   前記信号線と、
   前記信号線を被覆する絶縁層と、
   前記絶縁層の外周に巻き付けられたテープ状の導電体を有する第１の前記シールドと、
   前記第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２の前記シールドと
   を有する
   ことを特徴とする電流測定装置。
2. 複数の前記１次コイルと、
   前記複数の１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる前記２次コイルと、
   それぞれが前記複数の１次コイルのそれぞれに対応し、対応する前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する複数の前記同軸ケーブルと
   を備えることを特徴とする請求項１記載の電流測定装置。
3. 前記２次コイルの一端と、他端とを電気的に接続する抵抗器を更に備え、
   前記電流測定装置は、前記２次コイルの前記一端の電位を、前記被測定電流を示す値として出力することを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。
4. 前記１次コイル、及び前記２次コイルのそれぞれが巻かれるコアを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電流測定装置。
5. 電子デバイスを試験する試験装置であって、
   前記電子デバイスに入力されるべき入力パターン信号を生成するパターン発生部と、
   前記電子デバイスに電力を供給する電源部と、
   前記入力パターン信号を前記電子デバイスに供給する信号入力部と、
   前記電子デバイスが有する電源端子と、前記電源部との間を流れる被測定電流を測定する電流測定部と、
   前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記電子デバイスの良否を判定する判定部と
   を備え、
   前記電流測定部は、
   一端が前記電源端子と電気的に接続され、他端が前記電源部と電気的に接続された１次コイルと、
   前記１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる２次コイルと、
   前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する同軸ケーブルと
   を有し、
   前記同軸ケーブルは、
   前記信号線と、
   前記信号線を被覆する絶縁層と、
   前記絶縁層の外周に巻き付けられたテープ状の導電体を有する第１の前記シールドと、
   前記第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２の前記シールドと
   を含むことを特徴とする試験装置。
6. 前記電流測定部は、前記入力パターン信号の値の変化に応じて、前記被測定電流を測定することを特徴とする請求項５に記載の試験装置。
7. 前記電流測定部は、
   複数の前記１次コイルと、
   前記複数の１次コイルに流れる前記被測定電流に応じて、前記被測定電流を示す電圧を生じる前記２次コイルと、
   それぞれが前記複数の１次コイルのそれぞれに対応し、対応する前記１次コイルの前記一端と前記測定第１端子とを電気的に接続する信号線と、シールドとを有する複数の同軸ケーブルと
   を有することを特徴とする請求項５記載の試験装置。
8. 前記電子デバイスは、予め定められた電位を受け取る複数の前記電源端子を備え、
   それぞれの前記電源端子は、いずれかの前記１次コイルの前記一端と電気的に接続され、
   それぞれの前記１次コイルの前記一端は、いずれかの前記電源端子と電気的に接続されることを特徴とする請求項７に記載の試験装置。
9. 信号線と、
   前記信号線を被覆する絶縁層と、
   前記絶縁層の外周に巻き付けられたテープ状の導電体を有する第１のシールドと、
   前記第１のシールドの外周に設けられた導電体により構成される第２のシールドと
   を備えることを特徴とする同軸ケーブル。
10. 前記信号線及び前記第１のシールド間の特性インピーダンス値は２．５Ω以下であることを特徴とする請求項９記載の同軸ケーブル。
11. 前記第１のシールドは、テープ状の絶縁体と、前記テープ状の絶縁体より幅が広く、前記テープ状の絶縁体と平行に接する第１領域と、テープ幅方向の一方の縁部から予め定められた幅を有する、前記テープ状の絶縁体と重ならない第２領域とを含むテープ状の導電体により構成されるテープ状の複合テープ体を有し、
    前記複合テープ体は、前記テープ状の導電体における前記第１領域の少なくとも一部が、前記テープ状の導電体における既に前記絶縁層に巻き付けられた部分の前記第２領域の少なくとも一部と重なり、前記テープ状の絶縁体が、既に前記絶縁層に巻き付けられた前記テープ状の絶縁体と当該同軸ケーブルの半径方向において重ならず、かつ、前記テープ状の導電体側が前記絶縁層に接するように前記絶縁層の外周に巻き付けられる
    ことを特徴とする請求項１０記載の同軸ケーブル。
12. 前記テープ状の導電体は、テープ幅方向における前記第１領域が設けられた縁部と反対側の縁部から予め定められた幅を有する、前記テープ状の絶縁体と重ならない第３領域を含み、
    前記複合テープ体は、更に、前記テープ状の導電体における前記第３領域の少なくとも一部が、既に前記絶縁層に巻き付けられた前記テープ状の絶縁体の外側に重なるように前記絶縁層の外周に巻きつけられ、
    前記テープ状の導電体は、前記第３領域の少なくとも一部において前記第２のシールドに接する
    ことを特徴とする請求項１１記載の同軸ケーブル。
13. 実質的に同一の長さを有する複数の同軸ケーブルと、
    前記複数の同軸ケーブルを、前記複数の同軸ケーブルの各端部が軸方向に対して揃うように平行に束ねる固定体と、
    前記複数の同軸ケーブルの各端部において軸方向と垂直な面を有し、前記複数の同軸ケーブルの各端部に露出された前記複数の同軸ケーブルの各信号線を電気的に接続する信号線接続導体が設けられた信号線接続具と、
    前記複数の同軸ケーブルの各端部の近傍において露出された前記複数の同軸ケーブルの各シールドを電気的に接続するシールド接続具と
    を有する集合ケーブル。

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