KR20120070789A - 근장 스캔 보정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근장 스캔 보정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩의 근장 스캔 측정용 안테나의 특정을 보정하기 근장 스캔 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 평면 형태를 갖는 평면 테스트 픽스처, 평면 테스트 픽스처와 설정된 이격 거리에 위치하며 자기장(magnetic field)을 포함한 데이터를 획득하는 안테나, 및 안테나에서 획득한 데이터를 분석하는 스펙트럼 분석부를 포함하는 근장 스캔 보정 장치가 제공된다.

Description

근장 스캔 보정 방법 및 장치{Apparatus and Method for Near Field Scan Calibration}
본 발명은 근장 스캔(near field scan) 보정 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 칩의 근장 스캔 측정용 안테나의 특성을 보정하기 위한 근장 스캔 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자 기기는 주어진 전자파 환경에서 정상적으로 동작하고 자체에서 발생하는 전자파 방해를 제한하여 다른 시스템에 나쁜 영향을 주지 않도록 할 필요가 있으나, 그 때문에 전자파 방사를 극도로 억제하거나 전자파 장해에 대한 내성을 과다하게 설계하는 것은 많은 경제적 부담을 수반하므로 양자의 적절한 조화를 도모하는 것이 필요하다.
전자파는 인체에 영향을 주어 경우에 따라서는 암의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 인체에의 영향뿐 아니라 전기 전자 시스템에의 오작동도 야기시키는 것을 볼 수 있는 있는데 이 현상을 전자파 적합성(Electro Magnetic Compatibility: EMC)이라고 한다.
EMC(Electro Magnetic Compatibility)란 전자파에 의해 전기전자 시스템이 영향을 받아 오동작이나 동작 불능상태를 야기하는 현상을 의미하는 것으로 사용되는데, EMI(Electro Magnetic Interference)와 EMS(Electro Magnetic Susceptibility)를 모두 포함하는 것이다. 한편, 최근의 추세는 EMC 현상을 측정하는 범위를 종래의 PCB 수준까지 하던 것에서 PCB에 탑재되는 반도체 칩 수준까지 그 범위를 확대하고 있다. 이에 따른 반도체 칩 EMC 측정 관련 표준화를 IEC에서 진행하고 있으며 기 제정된 표준으로 IEC61967과 IEC62132가 있다. IEC61967은 전자파 방사(Electromagnetic Emission)에 관련된 것이고 IEC62132는 전자파 내성(Electromagnetic Immunity)에 관련된 것이다. 한편, IEC61967.3과 6에 마이크로스트립 라인(microstrip line)을 사용하여 측정에 사용될 안테나 특성에 대한 보정(calibration)을 제시하고 있다.
이것은 표준(Standard) PCB에 적용되어 전원(power) 및 신호선 단을 마이크로스트립 라인에 연결하여 반도체 칩 전체에서 나오는 자기장을 검출하는데 있어 그 폭이 1mm 정도로 좁은 라인이므로 EMC를 측정하기 위한 프로브를 제작하려면 그 각도나 위치에 따른 오차를 보정하기가 어렵다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 반도체 칩의 근장 스캔의 필요성이 증대하고 있는 추세에 따라 측정용 안테나의 특성을 보정하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 기존 마이크로스트립 라인에 연결하여 반도체 칩 전체에서 나오는 자기장을 검출함으로써 발생했던 프로브의 각도나 위치에 따른 오차를 보정하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 평면 테스트 픽스처; 상기 평면 테스트 픽스처와 설정된 이격 거리에 위치하며, 자기장(magnetic field)을 포함한 데이터를 획득하는 안테나; 및 상기 안테나에서 획득한 데이터를 분석하는 스펙트럼 분석부를 포함한다.
상기 평면 테스트 픽스처는 원형 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 평면 테스트 픽스처는 삼각형 또는 사각형을 포함하는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 평면 테스트 픽스처와 상기 안테나의 이격 거리는 1mm인 것을 특징으로 한다.
상기 안테나를 제1 포트로 설정하며, 상기 평면 테스트 픽스처를 제2 포트로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 안테나에서 획득하는 데이터는, 전달 계수와 반사 계수를 포함한 상기 평면 테스트 픽스처의 표면에 수직으로 발생하는 공간 상의 자기장의 크기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기장은 도체로 전달되는 전도성 방출(Conducted Emission: CE)을 분석하여 확보하는 것을 특징으로 한다.
상기 평면 테스트 픽스처는 금속 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 평면 테스트 픽스처의 중앙으로 급전하는 단계; 상기 평면 테스트 픽스처와 설정된 이격 거리에 위치시킨 안테나에서 자기장(magnetic field)을 포함한 데이터를 확보하는 단계; 및 상기 데이터를 이용하여 근장 스캔 측정용 안테나의 특성을 추출하는 단계를 포함한다.
상기 평면 테스트 픽스처는 원형 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 평면 테스트 픽스처는 삼각형 또는 사각형을 포함하는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 평면 테스트 픽스처의 중앙으로 급전하는 단계는, 크기별로 복수의 평면 테스트 픽스처를 구비하며, 구비된 각 평면 테스트 픽스처로 급전하는 것을 특징으로 한다.
상기 평면 테스트 픽스처와 상기 안테나의 이격 거리는 1mm인 것을 특징으로 한다.
상기 안테나를 제1 포트로 설정하며, 상기 평면 테스트 픽스처를 제2 포트로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터를 확보하는 단계는, 전달 계수와 반사 계수를 포함한 상기 평면 테스트 픽스처의 표면에 수직으로 발생하는 공간 상의 자기장의 크기를 확보하는 것을 특징으로 한다.
상기 자기장은 도체로 전달되는 전도성 방출(Conducted Emission: CE)을 분석하여 확보하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 칩의 근장 스캔 측정을 반도체 칩에 직접할 수 있도록 표준적인 보정 방법을 제공해 줌으로써 이와 관련된 측정을 편리하고도 유용하게 수행할 수 있도록 해 준다. 즉, 종래의 마이크로스트립 라인을 통한 방법은 폭이 좁아 프로브 제작을 위한 보정 데이터의 확보가 어려우나, 본 발명은 원형 테스트 픽스처 또는 다각형 테스트 픽스처를 활용하여 용이하게 프로브 제작을 위한 보정 데이터를 확보할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따르면, 표준 프로브 제작이 가능하므로 근장 스캔용 측정 장치 산업에 유용하게 활용이 될 수 있다.
도 1은 종래의 보정용 마이크로스트립 라인의 단면 구조를 도시한 도면.
도 2는 종래의 보정용 마이크로스트립 라인을 다른 각도에서 본 단면 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 평면 형태의 테스트 픽스처를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 원형 테스트 픽스처를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 원형 테스트 픽스처를 이용하여 안테나 데이터를 추출하는 과정을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.
상술한 바와 같이 IEC61967.3과 6에 마이크로스트립 라인을 사용하여 측정에 사용될 안테나특성에 대한 보정(calibration)을 제시하고 있다. 도 1은 종래의 보정용 마이크로스트립 라인의 단면 구조를 도시하고 있다.
도 1은 IEC61967.6의 Annex에 언급이 된 "프로브 보정 절차 - 마이크로스트립 라인 방법(Probe Calibration Procedure - Microstripline Method)"에 설명되어 있는 보정용 마이크로스트립 라인을 도시한다.
도 1을 참조하면, 1mm의 폭과 50mm 이상의 길이를 가지는 금속 재질의 마이크로스트립 라인(100)의 단면 구조로 50오옴(ohm)의 임피던스(ZO)를 가지도록 제작이 된다.
이에 대해 구체적으로 알아보면, 마이크로스트립 라인(100)은 중간에 위치한 유전체(110)에 의해 금속 재질의 그라운드(ground)(120)와 약 0.6mm 이격되어 있으며, 유전체의 유전율(
Figure pat00001
)은 약 4.7 정도가 된다. 상술한 바와 같이 마이크로스트립 라인(100)의 폭은 1mm 정도가 되기 때문에 EMC를 측정하기 위한 프로브를 제작하는데 어려움이 있다.
도 2는 종래의 보정용 마이크로스트립 라인을 다른 각도에서 본 단면 구조를 도시하고 있다. 도 2는 스펙트럼 분석부(200)와 신호 생성부(220), 신호 생성부(220)에서 발생된 신호에 의한 자기장(magnetic field)을 측정하는 자기장 프로브(magnetic field probe)(250), 자기장 프로브(250)를 몰딩하고 있는 자기장 프로브 몰딩부(210), 50오옴(ohm)의 임피던스(ZO) 마이크로스트립 라인(230), 마이크로스트립 라인의 터미널(240)를 포함한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 마이크로스트립 라인 테스트 픽스처(test fixture)는 PCB 수준에서 파워 및 신호단에 마이크로스트립 라인(230)을 연결하여 PCB 상의 칩 전체에서 나오는 자기장을 검출한다. 마이크로스트립 라인(230)의 폭은 1mm 정도의 좁은 것이므로 측정용 자기장 프로브(250)를 제작하기 위한 보정에 난점이 많다. 또한 마이크로스트립 라인(230)과 자기장 프로브(250)의 각도와 위치한 거리 등에 따른 오차를 보정하여야 하는데 폭이 좁은 마이크로스트립 라인(230)으로 인해 오차 보정이 매우 어렵게 된다.
따라서 본 발명은 마이크로스트립 라인 테스트 픽스처가 아닌 원형 테스트 픽스처를 제안하고, 제안한 원형 테스트 픽스처를 이용하여 프로브 특성을 보정하는 방안을 제안한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 특성 평가용 테스트 픽스처를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 특성 평가용 테스트 픽스처에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 3을 참조하면, 기존의 마이크로스트립 라인 테스트 픽스처 대신 평면 형태의 테스트 픽스처(300)로서 일종의 패치 안테나(Patch Antenna) 구조를 갖는 것임을 알 수 있다. 도 3을 살펴보면 평면 형태의 직사각형 모양의 테스트 픽스처(300)가 도시되어 있다. 또한, 도 3은 도 2에 도시된 바와 같이, 평면 형태의 테스트 픽스처(300)에 의해 발생되는 자기장을 측정하는 자기장 프로브(310)와 자기장 프로브에서 측정한 자기장을 분석하는 스펙트럼 분석부(미도시)를 포함한다.
도 3은 직사각형 모양의 테스트 픽스처(300)를 도시하고 있으나, 테스트 픽스처(300)의 모양은 이에 한정되는 것이 아니다. 일정한 폭을 가지고 있는 테스트 픽스처를 형성하는 다양한 모양을 가질 수 있다. 즉, 직사각형을 포함하는 사각 형태 이외에도 삼각 형태, 오각 형태 등 다양한 모양의 다각형의 테스트 픽스처를 모두 이에 포함될 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 구조는 상부의 금속 재질의 평면 테스트 픽스처(300)가 등 전위를 가지기 때문에 급전점을 제외한 다른 부분의 자기장이 일정하다는 특성을 가지고 있다. 따라서 평면 테스트 픽스처(300)는 기존 마이크로스트립 라인 테스트 픽스처와 달리 위치에 따라 자기장이 일정하므로 위치에 대한 제약이 없다는 장점이 있다. 상술한 바와 같이 자기장 프로브(310)는 평면 형태의 테스트 픽스처에서 발생되는 자기장을 측정하고, 측정한 자기장을 스펙트럼 분석부(미도시)로 제공한다. 스펙트럼 분석부(미도시)는 자기장 프로브(310)로부터 제공받은 자기장을 분석하여 최적의 데이터를 추출한다.
다만, 사각 형태의 평면 테스트 픽스처는 프로브의 각도에 따라 오차가 발생한다는 단점이 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안테나 특성 평가용 테스트 픽스처를 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 안테나 특성 평가용 테스트 픽스처에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 4는 기존의 마이크로스트립 라인 테스트 픽스처 대신 원형의 테스트 픽스처(400)를 도시하고 있다.
상술한 바와 같이 사각 형태의 평면 테스트 픽스처는 프로브의 각도에 따라 오차가 발생하지만, 원형의 테스트 픽스처(400)는 각도에 의한 오차가 발생하지 않아 제약 없이 사용할 수 있다. 즉, 이와 같은 구성을 이용함으로써 마이크로스트립 라인 테스트 픽스처의 단점으로 지적되는 것을 해결할 수 있게 된다.
도 4 역시 도 3에서와 동일하게 원형의 테스트 픽스처에 의해 발생되는 자기장을 측정하는 자기장 프로브(410)와 자기장 프로브에서 측정한 자기장을 분석하는 스펙트럼 분석부(미도시)를 포함할 수 있다. 자기장 프로브(410)는 원형 테스트 픽스처(400)에서 발생되는 자기장을 측정하고, 측정한 자기장을 스펙트럼 분석부로 제공한다. 스펙트럼 분석부는 자기장 프로브(410)로부터 제공받은 자기장을 분석하여 최적의 데이터를 추출한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 특성을 보정하는 과정을 도시하고 있다. 이하 도 5를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 특성을 보정하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 5에 의하면, 안테나 특성을 보정하는 과정은 원형 테스트 픽스처를 준비하는 단계(S510), 확보된 원형 테스트 픽스처의 사이즈별로 데이터를 적용하는 단계(S520), 최적의 안테나 데이터를 추출하는 단계(S530) 및 추출한 데이터를 이용하여 안테나 프로브를 제작하는 단계(S540)를 포함한다.
이에 대해 구체적으로 살펴보면, 안테나 특성 보정 과정은 먼저 원형의 테스트 픽스처를 준비하는 단계를 수행한다(S510). 물론 원형 테스트 픽스처의 직경에 따른 최적의 안테나 데이터를 미리 확보할 수 있다.
원형 테스트 픽스처의 표면에서 1mm 떨어진 곳에 근장 스캔을 위한 데이터를 확보하기 위해 자기장 프로브(안테나)를 위치시킨다. 이후 자기장 프로브(안테나)를 제1 포트(포트-1)로 설정하고 원형 테스트 픽스처를 제2 포트(포트-2)로 설정하여 각각의 반사계수와 전달계수를 확보한다.
반사계수와 전달계수와 함께 원형 테스트 픽스처의 표면에 수직으로 발생하는 공간 상의 자기장(H-Field)의 세기를 측정한다. 자기장(H-Field)의 결과는 도체 표면의 분포로 A/m라는 단위로 표현되지만 일반적으로 EMC 측정에서는 스펙트럼 분석부(Spectrum Analyzer)에 의해 분석이 되어 dBuV로 표현된다. 통상 도체 표면의 자기장(H-Field)는 공간 상의 자기장(H-Field)와 동일하게 나타나지 않는다. 도체 표면의 자기장(H-Field)을 구하기 위해서는 공간 상으로 방사되는 복사성 방출(Radiated Emission: RE)이 아닌 도체로 전달되는 전도성 방출(Conducted Emission: CE)을 분석하여 그 데이터를 확보한다. 이와 같이 확보된 원형 테스트 픽스처의 데이터를 원형 크기별로 적용한다(S520).
일반적으로 RE는 전자파가 공기 중으로 방사되어 전달되는 전자파 잡음을 의미하며, CE는 전자파가 신호선 또는 전원선 같은 매질을 통해서 전달되는 전자파 잡음을 의미한다.
측정한 자기장의 세기는 도체 표면에서 주변부보다 가운데 부분이 강한 자기장이 측정되는데 이것은 급전점이 중앙에 배치되어 신호가 인가되기 때문이다.
상술한 과정을 통해 안테나(프로브) 데이터가 추출되고(S530), 이와 같이 확보된 데이터들은 근장 스캔용 안테나를 제작할 때 기준(표준) 데이터로 활용될 수 있으므로 EMC 측정에 유용하게 쓰이게 된다. 즉, 이와 같은 방식을 통해 근장 스캔용 표준 안테나가 제작된다(S540).
도 5는 원형 테스트 픽스처를 이용하여 근장 스캔 안테나 데이터를 추출하는 과정에 대해 알아보았지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 3에 도시되어 있는 평면 사각 형태의 테스트 픽스처를 이용하여 근장 스캔 안테나 데이터를 추출하는 과정 역시 도 5에서 설명한 방법과 동일하게 수행될 수 있다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 평면 형태를 갖는 평면 테스트 픽스처;
    상기 평면 테스트 픽스처와 설정된 이격 거리에 위치하며, 자기장(magnetic field)을 포함한 데이터를 획득하는 안테나; 및
    상기 안테나에서 획득한 데이터를 분석하는 스펙트럼 분석부
    를 포함하는 근장 스캔 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평면 테스트 픽스처는 원형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 평면 테스트 픽스처는 삼각형 또는 사각형을 포함하는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평면 테스트 픽스처와 상기 안테나의 이격 거리는 1mm인 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 안테나를 제1 포트로 설정하며, 상기 평면 테스트 픽스처를 제2 포트로 설정하는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 안테나에서 획득하는 데이터는, 전달 계수와 반사 계수를 포함한 상기 평면 테스트 픽스처의 표면에 수직으로 발생하는 공간 상의 자기장의 크기를 포함하는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 자기장은 도체로 전달되는 전도성 방출(Conducted Emission: CE)을 분석하여 확보하는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 평면 테스트 픽스처는 금속 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 장치.
  9. 평면 테스트 픽스처(test fixture)의 중앙으로 급전하는 단계;
    상기 평면 테스트 픽스처와 설정된 이격 거리에 위치시킨 안테나에서 자기장(magnetic field)을 포함한 데이터를 확보하는 단계; 및
    상기 데이터를 이용하여 근장 스캔 측정용 안테나의 특성을 추출하는 단계
    를 포함하는 근장 스캔 보정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 평면 테스트 픽스처는 원형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 평면 테스트 픽스처는 삼각형 또는 사각형을 포함하는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 평면 테스트 픽스처의 중앙으로 급전하는 단계는,
    크기별로 복수의 평면 테스트 픽스처를 구비하며, 구비된 각 평면 테스트 픽스처로 급전하는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 평면 테스트 픽스처와 상기 안테나의 이격 거리는 1mm인 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 안테나를 제1 포트로 설정하며, 상기 평면 테스트 픽스처를 제2 포트로 설정하는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 데이터를 확보하는 단계는,
    전달 계수와 반사 계수를 포함한 상기 평면 테스트 픽스처의 표면에 수직으로 발생하는 공간 상의 자기장의 크기를 확보하는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자기장은 도체로 전달되는 전도성 방출(Conducted Emission: CE)을 분석하여 확보하는 것을 특징으로 하는 근장 스캔 보정 방법.
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