KR20230170949A - Ic의 노이즈 내량 검출 장치 및 ic의 노이즈 내량 검출 방법 - Google Patents

Ic의 노이즈 내량 검출 장치 및 ic의 노이즈 내량 검출 방법 Download PDF

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유스케 야마카지
마사오미 와시노
노부유키 하루나
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

신호 발생부(10)는, 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력한다. 제1 동축 케이블(21)은 제1 교류 신호를 전송한다. 제2 동축 케이블(22)은 제2 교류 신호를 전송한다. 제1 프로브(40)는, 제1 동축 케이블(21)과 접속되고, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 근접하여 배치되고, 제1 교류 신호를 IC(51)에 인가한다. 제2 프로브(41)는, 제2 동축 케이블(22)과 접속되고, IC(51)에 근접하여 배치되고, 제2 교류 신호를 IC(51)에 인가한다. 판정 장치(70)는, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 인가 후의 IC(51)의 상태에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정한다.

Description

IC의 노이즈 내량 검출 장치, IC의 노이즈 내량 검출 방법, 및 IC의 내부 임피던스 측정 방법
본 개시는, IC의 노이즈 내량(immunity) 검출 장치, IC의 노이즈 내량 검출 방법, 및 IC의 내부 임피던스 측정 방법에 관한 것이다.
IC(Integrated Circuit)의 외부로부터 전파해 오는 전자 노이즈(electromagnetic noise)에 의해, IC가 오동작(순간 정지나 동작 이상) 또는 파괴되는 것이 알려져 있다. 전자 노이즈를 모의한 시험이 행해져, IC를 포함하는 기기의 출하 전에 오동작 또는 파괴의 유무가 조사되고 있다. 전자 노이즈를 모의한 시험에는, EFT/B(Electrical Fast Transient/Burst) 시험, ESD(Electro Static Discharge) 시험, 전도 내량 시험, 방사 내량 시험, 또는 번개 서지 시험 등이 있다. 시험의 결과 규격을 만족시키지 못하는 경우는, 재설계가 행해진다. 오동작의 원인인 IC의 내(耐) 전자 노이즈 평가법에는, IEC(International Electrotechnical commission) 621132 중의 IEC62132-4에 의해 정해져 있는 DPI(Direct Power Injection)법, 또는 IEC62132-9에 의해 정해져 있는 표면 주사법 등이 있다.
이하의 4개의 과정에 의해, IC의 노이즈 내량을 검출하는 IC의 노이즈 내량 검출 장치가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1을 참조).
제1 과정에서는, IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 노이즈원(noise source)이 전자 제품에 구비된 전송 선로로 주파수를 소인(sweep)하면서 커먼 모드 노이즈를 주입한다.
제2 과정에서는, IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 전송 선로를 거쳐 전자 제품에 구비된 디바이스의 단자에 주입된 커먼 모드 노이즈의 각 주파수에 있어서의 노이즈 레벨을 나타내는 주파수 특성을 측정한다.
제3 과정에서는, IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 디바이스에 오동작이 발생하는 각 노이즈 주파수에 있어서의 노이즈 레벨을 나타내는 내구 특성을 취득한다.
제4 과정에서는, IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 주파수 특성과 내구 특성으로부터 전자 제품에 오동작을 발생시키는 커먼 모드 노이즈의 주파수대를 특정한다.
한편, 측정계로의 영향이 작아지도록, 비접촉으로 측정 대상으로 되는 IC에 노이즈를 인가하고, 오동작을 확인하는 방법이 알려져 있다(예를 들면 비특허문헌 1을 참조).
[특허문헌 1] 일본특허공개 제2020-30073호 공보(6페이지 15~22행, 도 1)
[비특허문헌 1] Investigation of Semi-Rigid Coaxial Test Probes as RF Injection Devices for Immunity Tests at PCB Level, IEEE open Access, VOLUME8, 2020
IC의 오동작 조건을 측정하기 위해서는, 측정 대상으로 되는 IC의 단자에 외부로부터 신호를 인가하고, 인가한 신호의 전파 경로를 정할 필요가 있다.
종래의 비접촉 프로브를 이용하는 수법에서는, 전계 또는 자계를 인가할 수 있다. 그러나, 인가한 전계 또는 자계에 의해 생기는 전류원 또는 전압원에 의해, 키르히호프의 법칙에 따라 전류의 리턴 경로가 생긴다. 리턴 경로는, 공간의 거리 및 구조 등에 의존하는 전계 결합 및 자계 결합 등의 기생 성분에 의해 생긴다. 따라서, 비접촉 프로브를 배치하는 것만으로는 전파 경로가 정해지지 않는다.
측정 대상의 IC에 접촉형 프로브를 접촉시켜, 리턴 경로를 마련하면 전파 경로를 정할 수 있다. 그러나, 접촉시키는 것에 의해 측정 대상의 IC의 동작 조건이 변화하므로, IC의 실제의 동작 상태에 있어서의 오동작하는 조건(이하, 오동작 조건)을 정확하게 측정하는 것은 곤란하다.
그런 이유로, 본 개시의 목적은, IC의 오동작 조건을 정확하게 측정할 수 있는 IC의 노이즈 내량 검출 장치, IC의 노이즈 내량 검출 방법, 및 IC의 내부 임피던스 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력하는 신호 발생부와, 제1 교류 신호를 전송하기 위한 제1 동축 케이블과, 제2 교류 신호를 전송하기 위한 제2 동축 케이블과, 제1 동축 케이블에 있어서, 신호 발생부와는 반대측의 단부에 접속되고, 프린트 기판 상의 IC에 근접하여 배치되는 제1 프로브와, 제2 동축 케이블에 있어서, 신호 발생부와 반대측의 단부에 접속되고, IC에 근접하여 배치되는 제2 프로브와, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 인가한 후의 IC 또는, IC가 실장된 장치의 동작 상태에 근거하여, IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 판정 장치를 구비한다.
본 개시의 IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하는 신호 발생부와, 각각이, 제1 교류 신호를 전송하기 위한 복수의 제1 동축 케이블과, 각각이, 제2 교류 신호를 전송하기 위한 복수의 제2 동축 케이블과, 각각이, 대응하는 제1 동축 케이블과 접속되고, 프린트 기판 상의 IC에 근접하여 배치되고, 제1 교류 신호를 IC에 인가하기 위한 복수의 제1 프로브와, 각각이, 대응하는 제2 동축 케이블과 접속되고, IC에 근접하여 배치되고, 제2 교류 신호를 IC에 인가하기 위한 복수의 제2 프로브와, 각각이, IC에 근접하여 배치되어, IC의 출력 신호를 계측하기 위한 복수의 제3 프로브와, 각각이, 대응하는 제3 프로브와 접속되고, IC의 출력 신호를 전송하기 위한 복수의 제3 동축 케이블과, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 인가 후에, 제3 프로브로부터 입력되는 IC의 출력 신호에 근거하여, IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 판정 장치와, 복수의 제1 동축 케이블과 신호 발생부 사이에 마련되어, 신호 발생부와 접속하는 1개의 제1 동축 케이블을 전환하기 위한 제1 스위치와, 복수의 제2 동축 케이블과 신호 발생부 사이에 마련되어, 신호 발생부와 접속하는 1개의 제2 동축 케이블을 전환하는 제2 스위치와, 복수의 제3 동축 케이블과 판정 장치 사이에 마련되어, 판정 장치와 접속하는 1개의 제3 동축 케이블을 전환하기 위한 제3 스위치를 구비한다.
본 개시의 IC의 노이즈 내량 검출 방법은, 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하도록 구성된 신호 발생부와, 제1 교류 신호를 전송하기 위한 제1 동축 케이블과, 제2 교류 신호를 전송하기 위한 제2 동축 케이블과, 제1 동축 케이블과 접속되는 제1 프로브와, 제2 동축 케이블과 접속되는 제2 프로브와, 판정 장치를 구비한 IC의 노이즈 내량 검출 장치에 있어서의 노이즈 내량 검출 방법이다. 본 개시의 IC의 노이즈 내량 검출 방법은, 제1 프로브 및 제2 프로브를 IC에 근접하여 배치하는 스텝과, 신호 발생부가, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하는 스텝과, 판정 장치가, IC, 또는 IC가 실장된 프린트 기판, 또는 IC가 실장된 프린트 기판에 접속되는 다른 프린트 기판 상태에 근거하여, IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 스텝을 포함한다.
본 개시의 IC의 내부 임피던스 측정 방법은, 전계 프로브를 이용하여, 동작 상태의 IC에 있어서의 출력 신호가 변화하지 않는 출력 단자가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과, 자계 프로브를 이용하여, 출력 단자가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과, 측정된 전계와 측정된 자계에 근거하여, IC의 출력 단자의 내부 임피던스를 산출하는 스텝을 포함한다.
본 개시의 IC의 내부 임피던스 측정 방법은, 동작 상태의 IC의 측정 대상의 입력 단자에 인가되고 있는 전압을 측정하는 스텝과, 전압의 진폭보다 작은 진폭을 갖는 기지의 의사 난수의 신호, 또는 변조 신호를 입력 단자에 주입하는 스텝과, 전계 프로브를 이용하여, 입력 단자가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과, 자계 프로브를 이용하여, 입력 단자가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과, 측정된 전계와 측정된 자계에 근거하여, 입력 단자의 내부 임피던스를 산출하는 스텝을 포함한다.
본 개시의 IC의 내부 임피던스 측정 방법은, 전계 프로브를 이용하여, 기지의 임피던스의 입력 단자가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과, 자계 프로브를 이용하여, 기지의 임피던스의 입력 단자가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과, 기지의 임피던스와, 기지의 임피던스의 입력 단자가 생성하는 전계 및 자계를 이용하여, 복소 보정 계수의 주파수 특성을 산출하는 스텝과, 전계 프로브를 이용하여, 측정 대상의 입력 단자가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과, 자계 프로브를 이용하여, 측정 대상의 입력 단자가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과, 복소 보정 계수의 주파수 특성과, 측정 대상의 입력 단자가 생성하는 전계 및 자계를 이용하여, 측정 대상의 입력 단자의 내부 임피던스를 산출하는 스텝을 포함한다.
본 개시에 의하면, IC의 오동작 조건을 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 실시의 형태 1의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 IC(51)로의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주입을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 판정 장치(70)의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 동축 프로브의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시의 형태 1의 IC의 노이즈 내량 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 6은 실시의 형태 1의 제1 측정 방법의 개략도이다.
도 7은 실시의 형태 1의 제2 측정 방법의 개략도이다.
도 8은 실시의 형태 1의 제3 측정 방법의 개략도이다.
도 9는 종래의 측정 장치의 개략도이다.
도 10은 종래의 다른 측정 장치의 개략도이다.
도 11은 실시의 형태 2의 IC의 노이즈 내량 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 실시의 형태 2의 응답 맵의 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 2개의 응답 맵에 의한 오동작 조건의 판정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 제2 IC에 대한 응답 맵을 나타내는 도면이다.
도 15는 2개의 응답 맵을 이용한, 오동작 조건의 특정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 실시의 형태 2의 변형예의 IC의 노이즈 내량 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 실시의 형태 2의 변형예의 응답 맵의 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 실시의 형태 3에 있어서의 IC의 출력 단자의 내부 임피던스의 측정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 19는 내부 임피던스의 기재를 포함하는 응답 맵의 예를 나타내는 도면이다.
도 20은 실시의 형태 4에 있어서의 IC의 입력 단자의 내부 임피던스의 측정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 21은 실시의 형태 5의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 22는 실시의 형태 5의 변형예의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 23은 실시의 형태 6에 따른 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 24는 실시의 형태 6의 변형예 1의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 25는 실시의 형태 6의 변형예 2의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 26은 실시의 형태 6의 변형예 3의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 27은 실시의 형태 7의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
도 28은 프린트 기판(50)에 노이즈를 인가한 경우의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 29는 비접촉의 동축 프로브(전계 프로브)를 이용한 경우의 측정 결과와, 자계 프로브를 이용한 경우의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 30은 전원 IC(51)에 노이즈 인가한 경우의, IC(51)의 정상 출력(1.35V)과 이상 출력의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 31은 전원 IC의 피드백 단자에 10V의 신호를 주입했을 때의 결과를 나타내는 도면이다.
도 32는 실시의 형태 7의 변형예 1의 제1 프로브(40)를 나타내는 도면이다.
도 33은 실시의 형태 8의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 34는 차동 배선에 노이즈를 인가한 경우에 있어서의 오동작 조건의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 35는 실시의 형태 9의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 36은 실시의 형태 10의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 37은 실시의 형태 11의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 38은 실시의 형태 12에 있어서의 전자계 프로브를 나타내는 도면이다.
도 39는 실시의 형태 12의 변형예에 있어서의 전자계 프로브를 나타내는 도면이다.
도 40은 실시의 형태 14에 있어서의 내부 임피던스 Z(f)의 추정 결과를 나타내는 도면이다.
도 41은 실시의 형태 14에 의한 보정 복소 계수 β(f)에 의한 교정을 실행하는 경우와, 교정을 실행하지 않는 경우의 50Ω 종단에 대한 내부 임피던스 Z(f)의 추정값의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 42는 실시의 형태 14에 있어서의 내부 임피던스의 측정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
이하, 실시의 형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은, 실시의 형태 1의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)의 노이즈 내량을 검출한다. 노이즈란, 일반적으로 측정 대상으로 되는 기기의 내부 또는 외부에서 생겨, 배선 또는 공간을 전파하는 신호인 것이지만, 본 실시의 형태에 있어서 특히 기재가 없는 한은 외부로부터 의도적으로 인가하는 신호를 노이즈라고 부른다. 다만, 평가 기판 등에 있어서, 기판 설계 시에 프린트 기판에 신호원을 내장한 경우에는, 이 신호원을 노이즈의 발생원이라고 해도 상관없다.
노이즈 내량 검출 장치는, 신호 발생부(10)와, 제1 프로브(40)와, 제2 프로브(41)와, 판정 장치(70)와, 제1 동축 케이블(21)과, 제2 동축 케이블(22)을 구비한다.
신호 발생부(10)는, 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력한다. 예를 들어, 신호 발생부(10)는, 1개의 대역폭당 10주기 이상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하는 것으로 해도 좋다.
제1 동축 케이블(21)은, 제1 교류 신호를 전송한다. 제2 동축 케이블(22)은, 제2 교류 신호를 전송한다. 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 위상차는, 180도로 할 수 있다. 즉, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호는, 차동 신호로 할 수 있다. 혹은, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 위상차는, 120도로 해도 좋다.
제1 프로브(40)는, 제1 동축 케이블(21)과 접속된다. 제1 프로브(40)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 근접하여 배치되고, 제1 교류 신호를 IC(51)에 주입한다. 제1 프로브(40)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 비접촉으로 배치되는 것으로 해도 좋다.
제2 프로브(41)는, 제2 동축 케이블(22)과 접속된다. 제2 프로브(41)는, 프린트 기판(50) 상의 IC에 근접하여 배치되고, 제2 교류 신호를 IC(51)에 주입한다. 제2 프로브(41)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 비접촉으로 배치되는 것으로 해도 좋다.
판정 장치(70)는, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주입 후의 IC(51)의 상태에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 판정 장치(70)는, IC(501)의 출력 신호에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 것으로 해도 좋다.
제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 주입하는 단자는, IC(51)의 신호 입력 단자 또는 신호 입출력 단자로 하고, IC(51)로부터의 출력 신호를 관측하는 단자는, IC(51)의 신호 출력 단자 또는 신호 입출력 단자로 해도 좋다.
(신호 발생부(10))
신호 발생부(10)는, 평가용의 2개의 신호를 발생한다. 2개의 신호는, 위상이 다른 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호이다. 신호 발생부(10)가 생성한 제1 교류 신호가 제1 동축 케이블(21)을 거쳐, 제1 프로브(40)에 주입된다. 신호 발생부(10)가 생성한 제2 교류 신호가 제2 동축 케이블(22)을 거쳐, 제2 프로브(41)에 주입된다.
예를 들면, 신호 발생부(10)는, 2 출력의 시그널 제너레이터 또는 펑션 제너레이터, 또는 2대의 시그널 제너레이터 또는 펑션 제너레이터에 의해 구성되어 있다.
신호 발생부(10)가 2대의 제너레이터에 의해 구성되는 경우에는, 외부로부터 각각의 제너레이터를 제어하는 것에 의해, 양자를 동기시켜 위상이 다른 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력시켜도 좋다.
1대의 제너레이터로부터 커플러, 분배기, 또는 이상기 등을 거쳐, 2 출력 이상의 신호가 생성되는 것으로 해도 좋다. 또, 180도 하이브리드 커플러(별명：벌룬) 등을 이용하여 위상이 다른 신호의 일례인 차동 신호를 생성할 수도 있다. 제1 동축 케이블(21)의 전기 길이와 제2 동축 케이블(22)의 전기 길이를 다르게 하는 것에 의해, 위상이 다른 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 생성하는 것도 가능하다. 다만, 전기 길이로 조정하는 경우, 신호 발생부(10)로부터 출력되는 신호의 주파수에 따라, 제1 교류 신호와 제2 교류 신호의 위상차가 변화한다. 따라서, 제1 동축 케이블(21)의 전기 길이와, 제2 동축 케이블(22)의 전기 길이를 동일하게 하고, 신호 발생부(10)의 2 출력을 다르게 하도록 하는 것에 의해 제1 교류 신호와 제2 교류 신호의 위상차를 만드는 것이 바람직하다.
상기와 같이 평가용의 2개의 신호의 위상이 다른 것이 아니라, 평가용의 2개의 신호의 진폭이 다른 것이어도 좋고, 위상 및 진폭이 다른 것이어도 좋다.
동축 케이블(21, 22) 및 프로브(40, 41)에 대해서는, 일반적으로 동일한 재료의 유전체가 이용되고 있는 경우에는, 동일한 길이의 것을 이용하면 된다. 보다 정확하게는, 벡터 네트워크 애널라이저(VNA)의 반사 특성 또는 투과 특성을 측정하거나, 또는 시간 영역 반사율 측정법(TDR)을 이용하여 전파 지연 시간 또는 반사율을 측정하는 것에 의해, 전기 길이의 정확한 측정을 하는 것이 가능해진다. 특히 1GHz 이상의 주파수 신호를 포함하는 신호를 신호 발생부(10)로부터 출력하는 경우에는, 동축 케이블(21, 22)의 개체차를 고려하여 전기 길이를 측정하고 나서 본 실시의 형태에 의한 측정을 실시하는 것이 바람직하다. 전기 길이의 측정의 결과, 위상 또는 진폭이 다른 경우에는, 위상기 또는 감쇠기 등에 의해, 신호 발생부(10)의 출력을 조정하면 된다.
(프로브)
동축 케이블(21, 22)의 제1 단에는, 신호 발생부(10)가 출력한 신호가 입력된다. 동축 케이블(21, 22)의 제2 단에는, 제1 프로브(40), 및 제2 프로브(41)가 각각 접속되어 있다. 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41)는, 동일한 종류의 프로브여도 다른 종류의 프로브여도 상관없다. 다만, 다른 종류의 프로브를 이용한 경우에는, 전기 길이가 다르고, 및 측정 대상과의 결합량의 주파수 특성이 다르다. 따라서, 이유가 없는 한은 동일한 종류의 프로브를 이용하는 것이 바람직하다.
프로브에는, 전계 프로브와 자계 프로브가 있다.
전계 프로브는, 동축의 심선과, 동축의 심선의 선단에 첨부된 도체를 갖는다. 이 도체는, 안테나로서 기능한다. 전계 프로브로서, 예를 들면 패치 구조의 전계 프로브 또는 동축 프로브가 이용된다. 전계 프로브의 동축의 심선의 선단을 개방단으로 하는 것에 의해, 동축의 심선의 선단부와 측정 대상으로 되는 IC의 단자 또는 배선과의 사이에 전위차를 발생시키도록 하여, 측정 대상으로 전계를 중첩한다. 이것에 의해, 측정 대상으로 전력이 주입된다.
자계 프로브는, 동축의 심선과, 동축의 심선의 선단에 접속된 동축의 외부 도체를 갖는다. 혹은, 자계 프로브는, 동축의 심선과, 동축의 외부 도체와, 동축의 심선의 선단과 동축의 외부 도체 사이의 50Ω의 저항 부재를 갖는다. 동축의 심선의 선단을 동축의 외부 도체와 단락, 또는 임피던스 소자 경유로 단락하는 것에 의해, 동축의 심선의 선단에 전류가 흐르도록 하여, 측정 대상에 자계를 더한다. 이것에 의해, 측정 대상에 전력이 주입된다. 자계 프로브는, 동축의 심선을 구비하고 하지 않고, 루프 모양으로 감긴 피복선을 구비하는 것이라도 좋다. 피복선의 양단에 전압이 인가된다. 자계 프로브의 경우, 동축 케이블의 심선에 커플링 콘덴서(심선에 직렬로 마련하는 콘덴서로 DC컷 콘덴서라고도 불림)를 마련해도 좋다. 예를 들면, 후술하는 바이폴러 전원을 앰프로서 이용하는 경우에 있어서는, 바이폴러 전원의 단락 보호 회로가 작동하고, 고주파 성분이 중첩할 수 없는 경우가 있다. 그러한 경우에 있어서 커플링 콘덴서를 자계 프로브와 바이폴러 전원의 사이에 마련하는 것에 의해, 단락 보호 회로가 작동하지 않고, 필요한 고주파 신호를 자계 프로브에 중첩할 수 있다. 또, 단펄스 발생기와 같은 펄스 형상 신호를 발생시키는 장치에 있어서도, 진폭 성분이 큰 저주파 성분(일반적으로는 60Hz의 30배의 고조파인 1.8kHz 이하로 여겨지지만, 본 실시의 형태에서는 100kHz 이하의 대역)에 있어서, 자계 프로브 또는 신호 발생기에 과전류가 흐르는 경우가 있고, 커플링 콘덴서는 이러한 과전류를 막을 수 있다. 또, 커플링 콘덴서 이외에도 하이 패스 필터, 밴드 패스 필터, 또는 밴드 리젝트 필터 등의 필터를 이용하여 저역을 제거해도 상관없다.
전계 프로브 또는 자계 프로브에는, 의도적으로 지향성을 증가시키고 있는 것과, 의도적으로 무지향성에 가깝게 한 것이 있다.
IC의 단자 등과 같이 배선의 방향을 알고 있는 것에 관해서는, 지향성 프로브를 이용하여 결합량을 크게 하는 것에 의해, 신호 발생부(10)의 출력 전력을 낮출 수 있다. 지향성 프로브를 이용하면, 신호 발생부(10)의 출력 전력을 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 프로브에 인가하는 전압을 작게 할 수 있다. 지향성의 자계 프로브를 이용한 경우에는, 흐르게 할 수 있는 전류를 작게 할 수 있기 때문에, 배선을 가늘게 할 수 있고, 또한, 자계 프로브도 작게 할 수 있다. 그 결과, 인가 위치의 분해능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 지향성 프로브를 이용하는 것이 바람직하다.
IC 자체에 노이즈를 인가하는 경우에는 IC 내부의 배선, 및 본딩와이어의 방향을 모르기 때문에, 무지향성 프로브를 이용하는 것이 바람직하다. 다만, 지향성 프로브를 IC에 대해서 회전시키는 것에 의해, 결합량이 커지는 방향을 찾아낼 수 있는 경우, 혹은 IC 내부의 배선, 및 본딩와이어의 방향을 사전에 알고 있는 경우에는, 지향성 프로브를 이용하는 것이 바람직하다.
전계 프로브 또는 자계 프로브인 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 근접하여 배치시킨다. IC(51)의 단자간의 거리에 따라 정해지는 필요한 프로브의 위치 분해능, 및 인가 전압에 의한 절연 파괴 거리에도 의존하지만, 통상은, 측정 대상의 IC(51)의 단자로부터 10mm 이내에 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 근접시키는 것이 바람직하다.
또, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41) 중 한쪽 프로브의 선단 개소가 절연되어 있는 경우에는, 한쪽 프로브의 선단을 IC(51)의 단자에 접촉시켜 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하는 것에 의해, 한쪽의 프로브로부터 방사되는 전자계 성분이 측정 대상으로 되는 IC(51)에 주입하기 쉬워져, 주입 효율을 높일 수 있다. 그 결과, 신호 발생부(10)로부터 진폭이 큰 전압을 출력할 필요가 없기 때문에, 신호 발생부(10)를 소형화할 수 있고, 또한, 신호 발생부(10)와 접속하는 배선 및 한쪽의 프로브의 내압 및 전류 정격을 낮출 수 있다.
IC(51)가 리드 프레임 타입인 경우에는, IC(51)의 단자 또는 IC(51)의 단자에 접속되는 배선에 근접하여, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41) 중 한쪽의 프로브를 배치하는 것이 바람직하다.
제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41) 중 한쪽의 프로브를 IC(51)의 상부에 배치하고, IC(51) 내부의 본딩와이어에 외부로부터 신호(노이즈)를 인가할 수 있다. IC(51)가, 와이어본딩을 사용하지 않는 플립 칩 타입의 IC, 및 TAB(Tape Automated Bonding) 타입의 IC와 같이, 하부에 단자가 나와 있는 경우에는, IC(51)의 단자에 접속되어 있는 배선에 근접하여, 혹은 IC(51)의 상부에 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41) 중 한쪽의 프로브를 근접하여 배치한다. 이와 같이 하는 것에 의해, IC(51)의 내부의 반도체에 노이즈를 인가할 수 있으므로, IC(51) 자체, 즉 IC(51)의 내부의 노이즈 내성을 측정할 수 있다. IC(51)의 내부의 다이 및 패키지의 배선을 파악할 수 있다면, 그것들에 대해서 노이즈를 인가할 수도 있다.
상기에서는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41) 중 한쪽의 프로브에 대해 설명을 행했지만 다른 쪽의 프로브의 배치에 대해 설명한다. 다른 쪽의 프로브도 측정 대상의 IC(51)에 근접하여 배치된다. 측정 대상으로 되는 1개의 IC(51)에 대해서, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 배치하는 것이 바람직하다. 몇 가지의 실례를 이용하여, 설명한다.
제1 예로서, 스위칭 전원의 전원 입력 단자에 노이즈를 인가하고 싶은 경우에는, 한쪽의 프로브를 측정 대상의 IC(51)의 전원 입력 단자의 근방(예를 들면 높이 1mm의 위치), 다른 쪽의 프로브를 측정 대상 IC(51)의 전류 경로인 GND 단자의 근방에 배치한다. 이와 같이 한쪽의 프로브를 측정 대상으로 되는 IC(51)의 GND 단자의 근방에 배치하는 것은, 싱글 엔드의 고속 신호선, 또는 센서 신호에 대해서도 적용할 수 있다.
제2 예로서, 반도체 내부의 블럭도를 스펙 시트 등에 의해 아는 경우에 있어서는, 비교기, 연산 증폭기, 또는 다이오드가 실장된 배선 사이에, 2개의 프로브를 배치하는 것에 의해, IC(51)의 각각의 단자 사이에서의 내 노이즈 성능을 조사할 수 있다.
제3 예로서, 위상이 다른 신호의 일례로서 차동 신호를 이용한 경우에 대해서도 마찬가지의 방법으로 내 노이즈 성능을 평가할 수 있다. 즉, 차동 신호의 편측의 선로에 한쪽의 프로브를 근접하여 배치하고, 그 쌍으로 되는 차동 선로에 다른 쪽의 프로브를 근접하여 배치한다. 이와 같이 하는 것에 의해, 차동 선로에 대해서 위상차가 다른 신호, 또는 진폭이 동일하고 위상차가 180도 다른 차동 신호를 주입할 수 있기 때문에, 차동 선로에 대해서 비접촉으로 외부로부터 차동 신호를 주입할 수 있다. 이것에 의해, 2개의 프로브가 근접한 배선간에 전압을 인가하는 것, 또는, 상기의 배선간에 전류를 흐르게 할 수 있기 때문에, 입력한 신호의 전파 경로를 일의로 결정할 수 있다. 왜냐하면, 한쪽의 프로브로부터 인가된 신호가, 다른 쪽의 프로브로 빠져 나가는 경로가 생성되기 때문이다. 이 때, IC(51)의 출력 단자보다 IC(51)의 입력 단자, 또는 입출력 단자에 2개의 프로브를 근접시키는 것이 바람직하다. 왜냐하면, IC(51)의 입력 단자가 신호를 수신할 필요가 있기 때문에, 고감도로 설계되어 있고, 노이즈의 영향을 받기 쉽기 때문이다.
제4 예로서, 3상 교류를 취급하는 경우에는, 배선간의 위상차가 120도가 된다. 이러한 경우에 있어서는, 위상이 120도 다른 신호를 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41)에 인가하는 것에 의해, 노이즈에 대한 오동작 내성을 측정할 수 있다. 또, 종래와 같이, 1개의 프로브 밖에 이용하지 않는 수법에서는, 인가하는 단자의 사이에 의도한 노이즈를 인가할 수가 없었기 때문에, 이와 같이 위상이 다른 신호가 전송되는 배선에 대해서 측정하는 것은 곤란했다.
도 2는, IC(51)로의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주입을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에는, 2개의 프로브(40, 41)를 이용하여 제1 노이즈 인가부(54) 및 제2 노이즈 인가부(55)에 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 주입하고 있는 모습이 나타나고 있다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 제1 노이즈 인가부(54) 및 제2 노이즈 인가부(55)에 접속되는 IC(51)의 내부의 임피던스(56)를 거쳐 노이즈의 전파 경로가 형성된다. 도 2에는 기재되어 있지 않지만, 측정 대상의 IC(51)에 다른 IC가 접속되어 있는 경우에는, 그 다른 IC의 내부 임피던스도 전류 경로가 되기 때문에, 각각의 IC의 내부 임피던스를 거친 전류의 경로가 형성된다. 이러한 측정 대상에 대해서, 제1 프로브(40)와 제1 노이즈 인가부(54)는, 기생 용량과 상호 유도에 의해, 공간을 경유하여 접속된다. 제2 프로브(41)와 제2 노이즈 인가부(55)는, 기생 용량과 상호 인덕턴스에 의해, 공간을 경유하여 접속된다. 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)로서, 전계 프로브를 이용한 경우는 기생 용량 성분이 지배적이며, 자계 프로브를 이용한 경우는 상호 인덕턴스 성분이 지배적이다.
제1 프로브(40)와 제2 프로브(41) 사이에 위상이 다른 신호가 주입되기 때문에, 한쪽의 프로브로부터 다른 쪽의 프로브를 향해, IC(51)의 내부 임피던스(56)를 경유하여 신호가 흐른다. 선행 기술(비특허문헌 1)에서 나타나는 바와 같이, 1개의 프로브를 이용하여 측정하는 경우에는 전류의 경로가 정해지지 않고, 프로브로부터 각 단자에 대한 기생 용량, 및 측정계의 전원 경유로 인가 신호의 전파 경로가 형성되기 때문에, 측정 조건, 계통 전원에 접속되는 기기, 및 주위의 전자 기기 등의 측정 환경에 의해 동작이 변화하기 쉽다. 그 결과, 측정의 재현성을 확보하는 것이 어렵다.
본 실시의 형태에 의하면, 전류의 경로를 고정할 수 있으므로, 측정의 재현성을 향상시킬 수 있다. 또한, 신호의 전파 경로를 형성하는 것에 의해, 전류의 리턴 경로가 형성되기 때문에 신호를 회로에 주입하기 쉬워진다.
외부로부터 신호를 인가하는 측정에서는, IC(51)가 동작한 상태에서 행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, IC(51)는 반도체이기 때문에, 동작시와 비동작시에 있어서 내부의 임피던스가 다르기 때문이다. 도 2에 있어서의 IC(51)의 내부 임피던스(56)가 IC(51)의 온과 오프에서 변화한다.
IC(51)의 동작 주파수에 따른 측정 시간을 마련하는 것이 바람직하다. 예를 들면 스위칭 전원과 같이 100kHz에서 동작하는 IC의 주기는 10μsec이다. 이 경우, 1주기 이상, 바람직하게는 10주기 즉 100μsec 정도의 사이, 동일한 주파수에서 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 인가하는 것이 바람직하다. 다만, 주파수는 아날로그값이므로, 특정 주파수의 대역에 대해서는 이 방법도 좋지만, 일반적으로는 이하에 설명하는 것 같은 대역폭을 설정하여 망라적으로 측정하는 것이 바람직하다. 즉, 신호 발생부(10)가 대역폭을 설정할 수 있는 타입의 경우에는, 복수의 대역폭을 설정하는 것에 의해 측정을 행한다. 예를 들면, 신호 발생부(10)는, 1MHz까지는 1kHz 간격의 대역폭, 100MHz까지는 1MHz 간격의 대역폭, 1GHz까지는 10MHz 간격의 대역폭으로 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력한다. 대역폭이 수 kHz~수 100kHz로 좁기 때문에, 신호 발생부(10)가, 1개의 주파수씩 밖에 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 발생할 수 없는 경우에는, 신호 발생부(10)가, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주파수를 소인시키면서, IC의 노이즈 내량이 측정되는 것으로 해도 좋다. 다만, 그 경우에 있어서도 IC(51)가 즉시 오동작하지 않는 경우가 있기 때문에, 신호 발생부(10)는, 1개의 대역폭에 대해 10주기 이상, 또는 IC(51)의 동작 주파수보다 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 소인 속도를 10배 이상 늦게 하여, 1개의 주파수의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
(판정 장치)
판정 장치(70)는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)에 의해 노이즈로서 인가된 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호에 의한 오동작을 검출한다. 판정 장치(70)로서 가장 단순한 것은, 전자 기기가 동작하지 않게 된 것을 알리는, 예를 들면 표시등, 또는 스피커 등을 갖는 장치이다. 이러한 장치는, 전자 기기가 동작하지 않게 되면, 소리가 울리거나 점등하고 있던 표시등이 사라지거나, 점등하거나, 점멸하거나 한다. 특히 측정 대상으로 되는 IC(51)와 상기의 동작하지 않게 된 것을 알리는 장치가 실장되어 있는 경우에는, 추가의 장치는 불필요하다.
측정 대상의 IC(51), 또는 측정 대상에 직접 또는 간접적으로 접속되어 오동작을 검출하는 기능이 있는 IC는, USB(Universal Serial Bus) 커넥터 등의 커넥터를 거쳐, 케이블을 경유하여 외부의 PC(Personal Computer) 등에 오동작을 알리는 신호를 송신해도 좋다. 그러한 IC는, 케이블 경유가 아니어도 무선 또는 초음파 등의 전파 또는 음파를 경유하여 오동작을 알리는 신호를 송신해도 좋다. 다만, IC(51)의 내부의 판정 장치가 정상 동작하고 있지 않는 한, IC(51)가 오동작하고 있어도 잘못된 판정이 되어 버리는 경우가 있다. 또한, IC(51)의 내부의 판정 장치가 정상으로 동작하는 경우에도, IC(51)가 오동작을 판정하기까지 시간이 걸려, 잘못된 결과로 되는 경우가 있다.
도 3은, 판정 장치(70)의 구성예를 나타내는 도면이다.
판정 장치(70)는, 계측부(71), 연산부(72), 및 표시부(73)를 구비한다. 이러한 판정 장치(70)의 대표적인 것은, 오실로스코프, 또는 실시간 스펙트럼 애널라이저이다. 계측용 케이블(60)은, IC(51)에 직접 접속되어 있다. 계측용 케이블(60)은, IC(51)가 이상 신호를 검지하여 특정의 출력 신호를 출력하는 커넥터를 갖는 경우에 적용할 수 있다. 한편, IC(51)가 이러한 커넥터를 갖지 않는 경우에는, 판정 장치(70)는, IC(51)의 출력 단자, 출력 단자에 접속되는 배선의 출력, 또는 외부 신호에 의한 출력 신호의 변화를 관측하는 것에 의해, IC(51)의 오동작을 판정할 수 있다. 측정하는 단자는 출력 단자 뿐만이 아니라, 입력 단자, 또는 입출력 단자여도 상관없지만, 출력 단자와 입출력 단자로 좁히는 것에 의해 측정 시간을 짧게 할 수 있다. 또는, 판정 장치(70)는, IC(51)에 접속되는 IC와는 다른 IC의 동작 상태의 변화를 가지고, 오동작으로 판정해도 상관없다. 예를 들면, 판정 장치(70)는, IC(51)가 전원 IC였을 경우에는 전원 IC로부터의 전력 공급을 받아 동작하는 CPU 또는 FPGA 등의 다른 IC의 동작 상태를 감시하는 것에 의해, 전원 IC의 오동작 상태를 판정해도 상관없다. 또, 노이즈를 인가하는 대상과, 오동작 상태를 감시하는 대상이 반드시 동일 기판 상에 배치되어 있을 필요는 없다. 예를 들면 PHY에 의해 프린트 기판이 접속되어 있는 경우, 판정 장치(70)는, 한쪽의 프린트 기판의 PHY에 노이즈를 인가하고, 다른 쪽의 프린트 기판의 PHY의 동작 상태를 감시하는 것에 의해, 노이즈를 인가한 PHY의 오동작 상태를 판정해도 상관없다. 또한 장치 A가, 전파, 초음파 또는 광 등의 신호를 공간에 전파하는 경우에 있어서, 판정 장치(70)는, 그러한 신호를 수신한 장치 B의 동작 상태에 의해, 장치 A의 동작 상태를 감시해도 상관없다.
측정에 이용하는 프로브로서, 싱글 엔드의 패시브 프로브, FET(Field Effect Transistor) 프로브(액티브 프로브라고도 불림), 또는 차동 프로브 등의 접촉형의 하이 임피던스 프로브를 이용할 수 있다. 혹은, 측정에 이용하는 프로브로서, 전류 프로브 또는 로고스키 코일 등의 비접촉 프로브를 이용할 수 있다. 또한 신호를 수신할 때에는, 광 전계 프로브 등의 광 프로브, 또는 E/O 변환 장치를 구비한 장치를 사용하는 것에 의해 출력 신호가 프로브에 의해 비뚤어지는 영향도 작게 할 수 있다. 다만, IC(51)의 출력 신호는, 전기 신호 뿐만이 아니라, 영상, 소리, 진동, 열, 광 등이어도 좋다. IC(51)의 출력 신호는, IC(51)가 접속되는 주변 기기의 동작 이상 등이어도 좋다. 특히, 직류를 출력하는 IC의 경우에 있어서 상기와 같은 장치가 반드시 필요한 것은 아니고, 테스터에 의해 직류 전압을 측정해도 좋다.
표시부(73)는, 오실로스코프 또는 테스터의 모니터이다. 판정 장치(70)가, 표시부(73)(모니터)를 갖지 않는 경우에는, 판정 장치(70)에 PC 등을 접속하여, PC에 의해 관측할 수 있다.
(측정 방법)
이하에 프로브를 이용한 측정 방법의 일례를 설명한다.
프린트 기판(50) 상의 배선의 리턴 경로가 프린트 기판(50)의 그라운드로 되는 싱글 엔드의 신호선이면, IC(51)의 출력 위치에 접촉 또는 비접촉의 프로브를 접속하면 된다. 상기의 측정에는 측정기가 필요하지만, 시간 변화를 볼 수 있기 때문에 오실로스코프가 가장 바람직하고, 출력이 부족한 경우, 및 너무 큰 경우에는 적절히 프리앰프, 감쇠기, 필터(로우 패스 필터, 하이 패스 필터, 밴드 패스 필터, 또는 밴드 리젝트 필터), 또는 DC 컷 등을 이용해도 좋다. 또, 오실로스코프 외에도 실시간 스펙트럼 애널라이저를 이용하면 GHz대 등의 높은 주파수 대역에 있어서도 큰 다이나믹 레인지(예를 들면 16비트)로 시간 변화를 파악할 수 있다. 또한, 노이즈를 인가했을 때의 IC(51)의 거동, 및 오동작 발생시의 주파수 특성을 사전에 알고 있는 경우에 있어서는, 스펙트럼 애널라이저의 제로 스팬 모드에서 시간 변화를 봐도 상관없다. 또, 오동작을 관측하는 IC(51)의 단자는, IC(51)의 출력 신호를 출력하는 단자만으로도 상관없다. 이것은, 오동작하는 원인의 대부분이 출력 신호에 노이즈가 혼입하는 것에 의한 변화이거나, 혹은 IC(51) 자체가 소망의 신호를 출력할 수 없게 되는 것에 의하는 것이기 때문이다. 판정 장치(70)는, IC(51)의 출력 신호를 푸리에 변환, 또는 숏타임 푸리에 변환해도 좋다.
IC(51)에 노이즈를 인가하여, IC(51)에 오동작, 또는 이상이 발생한 경우는, 즉시 신호 발생부(10)의 출력을 정지하거나, 혹은 출력 신호의 진폭을 저하시키는 것이 바람직하다. IC(51)의 상태, 및 IC(51)에 기입된 펌웨어의 상태에 따라 대응이 다르지만, 자동 복구할 수 있는 IC(51)에 관해서는, IC(51)가 자동 복구하고 나서, 판정 장치(70)의 출력을 관측하고, 그 결과를 피드백하여 신호 발생부(10)의 신호의 출력을 재개해도 좋다.
IC(51)가 자동으로 복구할 수 없는 경우에 있어서는, 측정 대상의 IC(51)의 전원을 정지시켜 재기동할 필요가 있다. 또, 측정 대상의 IC(51)에 접속되는 주변 회로, 또는 다른 프린트 기판이 있는 경우에 있어서도, IC(51)를 포함하는 기기를 재기동하는 것이 바람직하다. 또, 기기에 따라서는 재기동 후에, 곧바로 IC(51)가 동작하기 시작하는 것 뿐만이 아니다. 따라서, 전원 및 구동용 소프트웨어가 기동하고 나서, IC(51)가 동작을 개시할 때까지 기다리고, 그 후, 판정 장치(70)에 의해, IC(51)가 오동작하기 전의 상태로 돌아오고 있는지 여부를 확인하고 나서 기기를 재기동하는 것이 바람직하다. 또, 재기동해도 IC(51)가 정상 동작으로 돌아오지 않는 경우에는, 기기가 파괴된 상태이기 때문에 새로운 기기로 측정을 재개하거나, 경계를 높여 작업자에게 교환을 재촉하는 것이 바람직하다.
IC(51)의 오동작이 검출되었을 때에는, 신호 발생부(10)의 출력을 정지하거나, 혹은 출력 신호의 진폭을 저하시키는 것이 바람직하다. 왜냐하면, IC(51)의 파괴는, 많은 전류가 배선 및 회로 부품에 흐르는 것에 의해 발생하는 열에 의해 야기되기 때문이다. 상기와 같은 파괴에 이르는 신호가 흐르는 원인에는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)로부터 IC(51)에 직접 여기하는 전류가 있다. 또, 예를 들면 전원 IC의 피드백 배선이 오동작한 경우에 있어서는, 단위 시간당 전류를 계속 많이 흐르게 하는 것이 가능하고, 방열보다 발열이 커지는 것에 의해 IC(51) 내부의 본딩와이어 등을 융해시켜, 파괴에 이른다. 또, 마찬가지의 이유로 파워 반도체 등은 절연 파괴 전압을 발생시키는 것에 의해 파괴에 이르는 경우도 있다. 그 때문에, 측정시에 반드시, 기기가 오동작할 때까지 출력 전압을 올리지 않아도, 판정 장치(70)의 출력 파형이 변화한 시점에서 측정을 끝내도 상관없다.
또, 신호 발생부(10)로부터 출력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 진폭 및 주파수, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 위치 및 방향, 오동작의 판정의 유무, 및 기기의 재기동 등을 자동기(automatic system)에 의해 제어하고, 연속적으로 측정을 행해도 좋다. 특히, 로봇암 등을 구비한 자동기에 의해, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)와 측정 대상의 거리, 및 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 지향성을 고려한 방향이 일정하게 되도록 설정하는 것으로 해도 좋다. 또, 측정 대상의 IC(51)가 파괴에 이르기 전에 오동작을 판정하기 위해서는, 신호 발생부(10)의 출력 전압을 서서히 변화시켜, 판정 장치(70)의 출력의 변화를 관측하는 것이 바람직하다. 그러한 제어를 자동기에서 연속적으로 행하는 것에 의해, 측정 대상의 IC(51)의 오동작을 조기에 발견할 수 있으므로, 파괴가 일어나기 전의 조건(구체적으로는 전압 및 전력)으로 측정을 멈출 수 있다. 또, 프로브로서 비접촉 프로브를 이용하는 경우에는, 측정 대상의 IC(51)와의 공간 결합량을 일정하게 하기 위해, 측정 대상의 IC(51)와 비접촉 프로브와의 거리를 일정하게 유지할 필요가 있다. 기계적인 수단으로 비접촉 프로브의 이동을 제어하는 것에 의해, 측정의 재현성을 올릴 수 있다. 프로브로서 접촉 프로브를 사용하는 경우에는, 측정하는 단자에 대해서 접촉 프로브의 위치가 어긋나는 경우가 없다. 따라서, 단락 등이 발생하기 어렵고, 안전한 측정이 가능해진다.
이하에서는, 본 실시의 형태에 있어서의 각 부품에 대해 상세하게 설명한다.
＜측정 대상＞
측정 대상의 IC(51)는 동작 상태인 것이 바람직하다. 그 때문에, 전원을 넣으면 동작하는 프린트 기판(50)에 실장된 IC(51)가 평가 대상으로 된다. IC(51)의 전원이 오프인 경우에는, IC(51)에 포함되는 반도체 소자 자체도 상시 온 상태, 또는 상시 오프 상태로 되고 있다. 반도체 소자가 온일 때에는, 반도체 소자는 저 임피던스로 된다. 반도체 소자가 오프일 때에는, 반도체 소자는 고 임피던스로 된다. IC(51)의 전원이 온일 때와 오프일 때에, IC(51)의 임피던스가 다르다. 또, 와이드밴드 갭 반도체의 하나인 GaN(질화 갈륨)을 이용한 반도체 소자와 같이 통상 온인 반도체 소자의 경우에는, 상기의 임피던스는 반대로 된다. 어느 경우에 있어서도 인가한 신호의 전파 경로도 변화하기 때문에, IC(51)의 인가한 신호에 대한 주파수 특성의 변화를 정확하게 파악할 수가 없다.
그 때문에, 예를 들면, IC(51)의 평가 기판, 시작(試作) 기판, 또는 제품 탑재된 IC(51)를 측정하는 것이 바람직하다. 특히 FPGA(Field Programmable Gate Array) 등과 같이 소프트웨어로 회로를 재기록할 수 있는 것에 대해서는, 펌웨어가 실제의 제품에 가까운 것인 상태가 바람직하다. IC(51)의 평가 기판과 같이 외부로부터 재기록이 가능한 것에 대해서는, 실제의 제품에 가까운 상태로 평가하는 것이 바람직하다.
노멀 모드 초크 코일, 커먼 모드 초크 코일, 선간 콘덴서, 대지간 콘덴서, 덤핑 저항 등의 노이즈 필터, 및 IC의 단자에 접속되는 배선 길이가, 시작품과 실제의 제품에서 다른 경우가 있다. 그러한 조건 하에 있어서는 공진 주파수 등이 변화해 버린다. 그러나, 본 실시의 형태에 따르면 의도한 IC(51)의 단자간에만 전압을 인가하여, 전류를 흐르게 할 수 있기 때문에, IC(51)의 외부의 배선 및 부품의 상황에 따라 변화하기 어려운 측정을 할 수 있다.
수동 부품의 임피던스 특성을 측정하고, 기생 용량 또는 잔류 인덕턴스 등의 기생 성분을 포함하는 등가 회로로 변환한 후, 일반적인 직병렬의 회로 방정식을 푸는 후처리에 의해 IC(51)의 내부에 인가되는 노이즈를 산출해도 상관없다. 또, 이러한 처리는 회로 시뮬레이터에 상기의 등가 회로를 입력하고, 내부에 인가되는 노이즈를 산출해도 상관없다.
평가하는 대상으로 되는 IC(51)는, 스위칭 전원 등의 피드백 제어가 필요한 IC, PHY(PHYsical layer) 칩과 같은 통신용 IC, 센서, SD 메모리 카드 등의 사람의 손이 닿는 외부 카드 리더, DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) 또는 CPU 등의 고속 신호를 취급하는 IC, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 또는 FPGA 등 특수한 기능을 갖는 IC 등이 포함된다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 선형 레귤레이터 등 상기에 포함되지 않는 IC여도 상관없다.
＜신호 발생부의 출력 신호＞
다음에, 신호 발생부(10)로부터 출력하는 시험 신호의 사용법의 일례에 대해 설명한다.
제1 스텝에 있어서, 시험 신호인 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 입력하는 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 조작하여 소망의 IC(51) 또는 IC(51)의 단자의 가까이에 배치한다.
제2 스텝에 있어서, 신호 발생부(10)가 출력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 진폭을 최소로 하여, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주파수를 예를 들면 100kHz에서 1GHz까지 10초 걸쳐 스위프시킨다. 이것으로 IC(51)에 오동작이 일어나지 않는 것을 확인한다.
제3 스텝에 있어서, 신호 발생부(10)가 출력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 진폭을 서서히 올려, 같은 주파수대에서 측정을 행하고, IC(51)에 오동작이 일어나는 진폭까지 변화시킨다. IC(51)에 오동작이 발생하지 않는 경우는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 위치를 변경한다.
제4 스텝에 있어서, 오동작이 일어난 경우에는, 신호 발생부(10)가 출력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 진폭을 고정하여 주파수대를 변화시킨다. 주파수대는 예를 들면 10MHz마다 100회로 나누어 100kHz에서 1GHz까지를 스위프한다. 1 대역당 10초 정도로 스위프하면 1000초, 즉 15분 정도로 측정을 끝낼 수 있다. 주파수대의 등급폭은, 10MHz이지만, 그 등급으로 충분한 경우에는 여기서 검토를 종료한다.
제5 스텝에 있어서, 보다 작은 대역에 있어서의 IC(51)의 오동작이 발생하는 최저 전압을 관측하기 위해서, 상기와 같이 오동작이 발생한 대역 내에서 대역과 인가 전압(진폭)을 더 변화시켜 오동작의 판정을 행한다.
상기의 측정을 하는 것에 의해, 주파수마다의 IC(51)의 오동작하는 전압(진폭)을 파악할 수 있다. 상기에 있어서 1개의 주파수당 10주기 이상의 신호를 측정 대상으로 인가하는 것에 의해, 통신 회로와 같이 오동작할 때까지 시간이 걸리는 IC를 평가하는 것이 가능해진다. 왜냐하면, 통신 회로는, 재발송 요구를 하는 것 등에 의해, 오동작으로 판단될 때까지 시간을 필요로 하기 때문에, 노이즈를 단시간 인가한 것만으로는 오동작은 발생하지 않는 경우가 많기 때문이다.
또한, 자연계에서 발생하는 다수의 랜덤 과정의 효과를 모방하는 가산성 백색 가우스 잡음(AWGN：Additive White Gaussian Noise)은 대역폭을 갖는 신호로서 생각할 수 있기 때문에, 이러한 신호를 신호 발생부(10)로부터 출력해도 좋다. 신호 발생부(10)는, 정현파를 펄스 변조하는 것에 의해, 특정 대역폭을 갖는 신호를 출력할 수 있다. 또, 상기의 신호를 발생시키는 신호 발생부(10)의 일례로서, Keysight사의 벡터 신호 발생기 E8267D 등을 이용할 수 있다. 다만, 신호 발생부(10)의 출력이 작은 경우는, 신호 발생부(10)의 출력을 앰프에 의해 증폭해도 좋다. 주파수가 50MHz 이하 정도인 경우에는, 바이폴러 전원을 신호 발생부(10)로서 이용해도 상관없다. 신호 발생부(10)가 바이폴러 전원인 경우에는, 제1 프로브(40), 제2 프로브(41)의 임피던스에 관계없이, 일정 전압 또는 일정 전류를 IC(51)에 주입할 수 있다.
본 실시의 형태에 있어서는, 신호 발생부(10)를 전압원으로 하고 있지만, 전류원을 이용해도 좋다. 나아가 분포 정수로서 고려할 필요가 있는 주파수 대역(예를 들면 100MHz 이상)에 있어서는, 신호 발생부(10)를 전력원으로 해도 좋다. 또, 인가 전압이어도, 인가 전류여도, 인가 전력이어도, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 임피던스의 주파수 특성은 일의로 정해지기 때문에, 서로 변환할 수 있다. 따라서, 신호 발생부(10)는, 어떠한 신호원 및 단위계여도 상관없다.
＜제1 프로브 및 제2 프로브＞
제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)는, 전계 프로브, 자계 프로브, 또는 전계와 자계의 양쪽 모두를 송수신할 수 있는 프로브 등, 어떠한 것이라도 상관없다. 다만, IC(51)에 따라서는 단자의 간격이 100μm 정도인 경우도 있으므로, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 인가부의 치수가 단자의 간격과 동일한 정도의 치수인 것이 바람직하다. 다만, 신호 발생부(10)로부터의 인가 전압 및 인가 전류가 높은 경우에는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 구성하는 배선은, 전류 용량을 갖고, 최대 정격 전류를 흐르게 할 수 있는 것이어야 한다. 도전율 및 사용 환경에 의해 바뀌지만, 배선으로서 일반적인 구리선을 이용한 경우는, 1mm2(1평방 밀리미터)당 1A 정도의 전류를 흐르게 할 수 있다. 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 구성하는 동축의 심선과 외부 도체의 거리는, 절연 파괴 거리 이상으로 할 필요가 있다. 일반적인 절연 파괴 거리는 거리 1mm당 1kV 정도이다. 보다 자세하게는 파셴의 법칙(Paschen's law), 또는 수정 파셴의 법칙에 따르지만, 절연 파괴 전압은 재현성이 높지 않은 것, 및 구조에 기인하기 때문에, 참고값이다. 특히, 동축의 심선과 외부 도체의 사이에 예리한 개소가 존재하는 경우에는, 절연 파괴 거리를 그 이상으로 크게 할 필요가 있고, 통상, 안전률(예를 들면 3 이상)을 고려하여 절연 파괴 전압을 이용한다.
본 실시의 형태에 따르면, 전류의 경로를 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41)에 의해 만들어 낼 수 있기 때문에, 측정점 사이의 임피던스가 낮아지고, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호가 측정 대상으로 혼입하기 쉬워진다. 그 결과, 신호 발생부(10)로부터 출력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 전압, 전류, 및 전력을 작게 할 수 있으므로, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 작게 할 수 있다. 또한, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)가 작아지는 것에 의해, IC(51), 또는 IC(51)의 단자에 근접시키는 제1 프로브(40)의 개소 및 제2 프로브(41)의 개소를 작게 할 수 있다. 그 결과, 종래의 방법에 비해, 인가 개소의 위치 분해능을 향상시킬 수 있다. 또, 동일한 인가 전압을 얻기 위해 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 측정 대상으로부터 떼어놓아도 좋고, 측정 대상으로의 프로브의 영향을 작게 할 수 있다.
근접하는 개소를 작게 할 수 있는 프로브의 예로서, 전계 프로브로서는 동축 프로브, 자계 프로브로서는 루프 프로브가 있다.
도 4는, 동축 프로브의 예를 나타내는 도면이다.
동축 프로브가 전계 프로브인 경우에는, 세선 동축, 또는 세미리지드(semi-rigid) 케이블의 심선(44)이 외부 도체(49)로부터 수 100μm~수 mm만큼 돌출한다. 이 동축 프로브에는, 전류가 흐르지 않고, 심선을 가늘게 할 수 있기 때문에 소형화할 수 있다. 예를 들면 특성 임피던스가 50Ω의 세선 동축의 경우에는, 심선(44)의 굵기를 직경 40μm, 외부 도체(49)의 직경을 200μm로 할 수 있다. 그 결과, 동축 프로브를 IC(51)의 미세한 단자의 근방에도 배치할 수 있으므로, IC(51)의 특정 단자에만 노이즈를 인가할 수 있다. 세미리지드 케이블의 경우에는, 심선(44)의 굵기를 직경 0.1mm, 외부 도체(49)의 직경을 1mm 이하로 할 수 있다. 세선 동축, 세미리지드 케이블, 또는 동축 케이블의 선단에 프로브를 부착해도 좋다.
동축 프로브가 자계 프로브인 경우에는, 심선(44)과 외부 도체(49) 사이에 루프 구조를 형성할 수 있기 때문에, 상기의 세선 동축, 또는 세미리지드 케이블을 이용하면 용이하게 작성 가능하다. 다만, 상술한 바와 같이 전류 용량을 만족시키는 배선일 필요가 있다.
제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)와 측정 대상으로 되는 IC(51), 또는 IC(51)의 단자와의 거리는 가까운 것이 바람직하다. 예를 들어, 거리는, 1mm 이하인 것이 바람직하다. 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 선단에 도체부가 노출하고 있는 경우에는, 프린트 기판(50) 상의 동박 등과 접촉해도 도통하지 않도록, 도체부가 유전체로 덮여 있는 것이 바람직하다. 유전체로 덮인 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 이용하는 경우, 또는 측정 대상의 표면이 절연되어 있는 경우에는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 측정 대상의 IC(51)의 표면의 절연 재료에 접촉시켜 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 캡톤 테이프 등의 절연 재료의 경우에는, 10μm~100μm 정도의 인가 위치의 분해능을 향상할 수 있다.
도 5는, 실시의 형태 1의 IC의 노이즈 내량 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S101에 있어서, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 IC(51)에 근접하여 배치한다.
스텝 S102에 있어서, 신호 발생부(10)가, 위상이 상위한(different) 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력한다.
스텝 S103에 있어서, 판정 장치(70)가, IC(51)의 상태에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정한다.
도 6은, 실시의 형태 1의 제1 측정 방법의 개략도이다.
제1 프로브(40)를 IC(51)의 하나의 단자의 근방에 배치하고, 제2 프로브(41)를 IC(51)의 다른 단자의 근방에 배치한다. 신호 발생부(10)로부터 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하는 것에 의해, IC(51)의 2개의 단자 사이에 노이즈를 인가할 수 있다.
도 7은, 실시의 형태 1의 제2 측정 방법의 개략도이다.
제1 프로브(40)를 IC(51)의 단자의 근방에 배치한다. 제2 프로브(41)를 IC(51)의 내부의 반도체 소자 또는 본딩와이어의 근방에 배치한다. 이 방법은, IC(51)의 단자가 기판 상에 보이지 않는 BGA(Ball Grid Array) 타입에 대해서도 유효한 방법이다. 이 방법이면, BGA 타입의 IC(51)의 신호 배선과 GND 단자 사이에 전위차를 더할 수 있다.
도 8은, 실시의 형태 1의 제3 측정 방법의 개략도이다.
IC(51)의 단자에 접속되는 프린트 기판(50) 상의 배선에, 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41)를 배치한다. IC(51)의 단자에 접속되는 프린트 기판(50) 상의 배선에 노이즈를 인가할 수 있다. 이 방법에서는, IC(51)의 단자가 작은 경우, 또는 BGA 타입과 같이 IC(51)의 단자가 직접 프린트 기판 표면에 보이지 않는 경우에, IC(51)의 단자에 접속되는 배선에 노이즈를 인가할 수 있다.
도 6~도 8에 의한 프로브의 위치의 조합은, 노이즈 인가 방법의 일례를 나타낸 것이며, 여기에 나타낸 것에 한정되지 않고, 어떠한 조합이어도 상관없다.
또한, 측정 조건을 줄여 평가를 간이화하고 싶은 경우에 있어서는, 신호 발생부(10)로부터 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 주입하는 개소는 측정 대상으로 되는 IC(51)의 입력 단자 또는 입출력 단자로 하고, IC(51)의 출력 신호를 검출하는 개소는 측정 대상으로 되는 IC(51)의 출력 단자 또는 입출력 단자로 한다. 또, 싱글 엔드의 신호에 대해서는 한쪽의 프로브를 측정 대상으로 되는 IC(51)의 GND 단자의 근방에 배치하고, 다른 쪽의 프로브를 측정 대상으로 되는 IC(51)의 신호 단자의 근방에 배치하는 것에 의해, 조합의 수를 감소시키고, IC(51)의 평가를 효율적으로 행할 수 있다.
입력 단자 또는 입출력 단자에만 외부로부터 신호를 인가하는 개소를 좁혀도 좋다. 그러한 단자는 고감도인 것, 아날로그 신호 등과 같이 임계값을 갖지 않는 신호를 검출하는 것과 같은 구성을 갖기 때문이다. 한편, 출력 단자는 그러한 구성을 갖지 않은 경우가 많고, 출력 단자 자신의 출력 신호에 의해 오동작하지 않도록 보호 회로 등에 의해 노이즈에 대해서 완강하게 되어 있는 경우가 많기 때문이다.
측정 대상에 대해서 결합량이 최대로 되도록 프로브의 방향을 변경하는 것이 바람직하다. 자계 프로브의 일종인 루프 프로브의 경우에는, 루프면과 IC(51)의 단자의 방향이나 배선의 방향 중 적어도 어느 한쪽을 평행하게 하는 것에 의해 결합량을 최대로 하는 것에 의해 인가 대상으로의 노이즈의 인가량을 최대로 할 수 있다. 동축 프로브 또는 패치 프로브의 경우에는, 측정 대상에 대해서 대향 면적이 최대로 되는 직각의 방향, 또한 측정 대상과의 거리가 최소로 되도록 프로브를 배치하는 것으로 결합량을 최대로 하는 것에 의해 인가 대상으로의 노이즈의 인가량을 최대로 할 수 있다. 이와 같이 결합량을 최대로 하는 것에 의해, 신호 발생부(10)의 출력을 작게 할 수 있기 때문에, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 소형화할 수 있다. 또, 미리 기지의 측정 대상에 대해 결합량을 파악해 두고, 그 결합량을 보정하는 것으로 해도 좋다.
＜판정 장치＞
판정 장치(70)는, 바람직하게는 측정 대상의 전자 기기 전체의 오동작을 검출한다. 그 이유로서는, 특정의 IC만이 오동작했다고 해도, 측정 대상의 전자 기기가 오동작하지 않으면 문제는 되지 않기 때문이다. 다만, 전체의 특성만을 관측하는 경우에 있어서 측정 대상이 오동작하는 징조를 검지하는 것이 어렵고, 측정 대상이 파괴에 이르는 경우도 있다. 따라서, 신호 발생부(10)는 출력 전압을 조금씩 상승시켜, 판정 장치(70)는, 전체의 오동작을 측정하면서, 신호를 인가하고 있는 IC(51)의 출력 파형을 관측하는 것이 바람직하다.
다만, 오동작뿐만 아니라 오동작에 이르는 징조를 측정하는 것만이라도 좋다. 구체적으로는, 판정 장치(70)는, 외부로부터 신호를 인가했을 때의 출력 신호를 관측하고, 인가한 신호의 전압 및 전력, 주파수를 변화시켰을 때의 조건과 함께 측정한다. 인가하는 신호에 의해 출력 파형의 변화를 관측할 수 있고, 그러한 변화가 급격한 조건에서 오동작이 발생하는 경우가 많다.
IC(51)의 상태를 측정하기 위해서, 전자계 프로브(전계 프로브 또는 자계 프로브), 전류 프로브(전류 프로브 또는 로고스키 코일), 광 전계 프로브 등의 비접촉 프로브를 이용할 수 있다. 이것에 의해, 측정 대상의 전자 환경에 영향을 주기 어렵게 할 수 있다. 이러한 비접촉 프로브의 측정이 유효한 것은, 측정 대상의 내부의 임피던스가 높은 경우이며, 일반적으로 입력 신호를 받는 IC의 단자가 해당한다. 일례로서 스위칭 전원의 피드백 배선, 수정 발진기의 출력 단자가 접속되는 CPU, 또는 메모리(DDR)의 입력 단자 등이 있다.
또한, 측정용 프로브는, 노이즈 인가용의 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)와 마찬가지로, 지향성을 갖는 것으로 할 수 있다. 구체적으로는, 측정 대상에 대해서 결합량이 최대로 되도록 측정용의 프로브의 방향을 변경하는 것이 바람직하다. 예를 들면 루프 프로브의 경우에는 루프면과, IC(51)의 단자의 방향 또는 배선의 방향을 평행하게 하는 것에 의해, 결합량을 최대로 할 수 있다.
＜종래의 측정법＞
참고를 위해, 종래의 IC의 노이즈 내량의 측정법의 일례인 DPI(Direct Power Injection)법에 대해 설명한다.
도 9는, 종래의 측정 장치의 개략도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 신호 발생부(10)와 접속되는 동축 케이블(21)이 IC(51)의 근방에 배치된다. 동축 케이블(21)의 심선과 측정 대상의 IC의 단자 사이에 1000pF의 콘덴서 C42가 배치된다.
도 10은, 종래의 다른 측정 장치의 개략도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 동축 케이블(21)의 심선과 IC(51)의 단자 사이의 콘덴서 C42에 부가하여, IC(51)의 GND 단자(53)와 동축 케이블(21)의 외부 도체(49) 사이에도 콘덴서 C43이 배치된다. 이와 같이 하는 것에 의해, 콘덴서 C42로부터 전파한 노이즈가 콘덴서 C43에 흐르는 구조를 만들 수 있기 때문에, 본 실시의 형태에서 설명한 방법에 가까운 특성을 얻을 수 있다. 또, 콘덴서 C42나 콘덴서 C43은 적층 세라믹 콘덴서 등의 물리적인 콘덴서이며, 기생 용량에 의한 콘덴서는 아니다.
그러나, 동축 케이블의 외부 도체(49)와 프린트 기판(50)의 기준 전위가 되는 GND의 전위가 다른 경우에 있어서는, 본 실시의 형태와는 다른 결과로 된다. 본 실시의 형태에 있어서는, 동축 케이블의 외부 도체와 프린트 기판(50)의 GND가 접속되는 경우는 없기 때문에, 양자에 전위차가 있어도 측정할 수 있다. 한편, 종래 수법에 있어서는, 양자의 전위가 다른 경우에 있어서, 한쪽의 도체로부터 다른 쪽의 도체에 신호가 전파해 버린다. 그 결과, IC(51)가 정상으로 동작하고 있을 때와는 다른 조건으로 측정이 행해진다. 또, 신호를 주입하고 있지 않는 프로브를 부착하는 것만으로 오동작하는 경우, 또는 IC(51)가 기동하지 않는 경우가 있다. 예를 들면, 프린트 기판(50)이 배터리 등의 내부 전지에서 동작하고 있고, 신호 발생부(10)가 상용 전원에 접속되는 경우에는, DC 바이어스를 포함하여 양자의 GND의 전위는 반드시 일치하지 않는다. 또, 전자 기기가 상용 전원에 접속된 경우, 또는 그라운드에 대해서 접지된 경우에 있어서도, 직류로서는 동전위로 되지만, 교류로서는 기생 성분에 의해, 반드시 전자 기기 내의 기준 전위는 그라운드와 동전위는 되지 않는다. 그 때문에, 많은 경우에 있어서, 프로브의 GND와 측정 대상으로 되는 전자 기기를 접속하는 것에 의해, 측정 대상을 정상으로 동작시키는 것은 어렵다. 본 실시의 형태는, 그러한 오동작을 발생시키는 요인을 없앨 수 있기 때문에, 종래의 수법과 비교하면, 어떠한 IC 및 프린트 기판에 대해서도, 동일하게 측정할 수 있다.
실시의 형태 2.
본 실시의 형태는, IC의 오동작의 판정법에 관한 것이다.
전자 기기의 가장 명확한 오동작은, 기기가 동작하지 않게 되는 것이다. 그러나, 정지하고 있어야 할 전자 기기가 동작을 시작하는 것, 전자 기기가 순간 정지하는 것, 또는 신호에 지연이 생기는 것도 오동작에 해당한다. 즉, 전자 기기의 출력을 사람 또는 다른 전자 기기가 받았을 때에, 이상으로 판정할 수 있는 것이 오동작으로 된다. 이 오동작을 시험 환경에서 모의하는 방법으로서, 신호 발생부(10)가 출력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 전압, 전력, 주파수, 주파수 대역폭, 연속파 또는 펄스파를 파라미터로서, 오동작의 유무를 계측하는 방법이 있다.
다만, 상기의 방법을 이용할 수 있는 것은, 프린트 기판 등의 하드웨어의 실장, 및 그것들을 제어하는 소프트웨어의 실장이 완료되고, 전자 기기로서 완성된 상태뿐이다. 또, 이 상태에 있어서 IC(51)의 오동작을 알 수 있었다고 해도, 적어도 시작(試作)(prototype)이 완료된 상태이므로, IC의 변경 등의 대폭적인 수정을 할 수 없는 경우가 많다. 본 실시의 형태에 있어서는 전자 기기가 완성되기 전의 단계에 있어서, IC의 평가를 실시하는 방법을 제공한다.
구체적으로는, 본 실시의 형태의 노이즈 내량 측정 방법에서는, 측정 대상으로 되는 IC(51)가 탑재된 전자 기기가 동작 상태에 있어서, 외부로부터 인가하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주파수와 진폭을 변화시켜, IC(51)의 출력 신호를 측정하는 것에 의해, 각 주파수와 각 진폭에 있어서의 출력 신호의 파형을 나타내는 응답 맵을 작성한다.
도 11은, 실시의 형태 2의 IC의 노이즈 내량 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S201에 있어서, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 IC(51)에 근접하여 배치한다.
스텝 S202에 있어서, 신호 발생부(10)가, 주파수 f를 초기값 f0, 진폭 V를 초기값 V0로 설정한다.
스텝 S203에 있어서, 신호 발생부(10)가, 주파수가 f이고, 진폭이 V고, 위상이 상위한 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력한다. 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)에 의해, IC(51)에 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 주입한다.
스텝 S204에 있어서, 판정 장치(70)가, IC(51)의 출력 신호를 검출한다.
스텝 S205에 있어서, 판정 장치(70)가, 응답 맵에 있어서의 주파수 f, 진폭 V에 대응하는 그리드에 출력 신호의 파형을 기입한다.
스텝 S206에 있어서, 주파수 f가 종료값 fn인 경우에는, 처리가 스텝 S208로 진행하고, 주파수 f가 종료값 fn이 아닌 경우에는, 처리가 스텝 S207로 진행한다.
스텝 S207에 있어서, 신호 발생부(10)는, 주파수 f를 등급폭 Δf만큼 증가시킨다.
스텝 S208에 있어서, 진폭 V가 종료값 Vn인 경우에는, 처리가 종료되고, 진폭 V가 종료값 Vn이 아닌 경우에는, 처리가 스텝 S209로 진행한다.
스텝 S209에 있어서, 신호 발생부(10)는, 진폭 V를 등급폭 ΔV만큼 증가시킨다.
도 12는, 실시의 형태 2의 응답 맵의 예를 나타내는 도면이다. 도 12의 가로축은, IC(51)의 입력 단자에 입력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주파수를 나타낸다. 도 12의 세로축은, IC(51)의 입력 단자에 입력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 진폭을 나타낸다. 가로축과 세로축을 구획하는 것에 의해, 그리드가 형성된다. 응답 맵은, 각 그리드에 있어서의 출력 파형을 포함한다. 이 출력 파형은, 주파수 특성을 나타낸다. 응답 맵의 가로축의 주파수는 등간격으로 기재하고 있지만 등간격이 아니어도 좋고, 나아가 진수 또는 대수여도 좋다. 응답 맵의 세로축의 진폭에 대해서도 등간격으로 기재하고 있지만 등간격이 아니어도 좋고, 진수 또는 대수라도 좋다. 세로축의 진폭은, 신호 발생부(10), 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 종류에 따라 바뀐다. 세로축의 진폭은, 전압, 전류, 전력, 전계, 또는 자계 등의 IC에 전기 신호로서 주입할 수 있는 것이면 어떠한 신호의 진폭이어도 좋다. 입력 방법 및 출력 방법에 대해서는, 접촉형의 프로브를 이용해도, 비접촉형의 프로브를 이용해도 상관없다. 다만, 접촉형 프로브를 이용하는 경우는, 측정한 출력 파형을 프로브의 내부 회로 성분을 보정한 신호 파형으로 하는 것이 바람직하고, 비접촉형 프로브를 이용하는 경우에는 안테나 계수로 보정한 신호 파형으로 하는 것이 바람직하다. 또한, IC(51)의 단자에 노이즈 필터, 또는 코일 등과 같은, IC(51) 이외의 회로 부품이 실장되어 있는 경우는, 그러한 부품의 주파수 특성을 사전에 측정하고, 계측한 출력 파형을 그러한 부품이 없는 경우의 신호 파형으로 보정하는 것이 바람직하다.
도 12에 있어서, 그리드의 수는 주파수축, 진폭축 모두 4×4이지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 어떠한 분할수라도 좋다. 반드시 각 축에 대해 등간격으로 분할할 필요는 없고, 특히 오동작이 발생하기 쉬운 주파수, 및 전압 부근에 있어 그리드를 세세하게 잘라도 좋다. 그러한 오동작이 발생하기 쉬운 대역에 있어서, 대역폭에 따라 오동작의 방식이 다른 경우에 있어서는, 그리드가 오버랩하고 있어도 상관없다. 또한, 주파수 축에 대해 대수로 표시하고, 진폭 축에 대해 진수로 표시해도 좋다. 이 경우에는, 신호 발생부(10)는, 주파수 방향에 대해서는 대수로, 진폭 방향에 대해서 진수로 출력 신호를 변화시키는 것도 바람직하다. 주파수 방향으로 대수로 하는 것에 의해 낮은 주파수 대역으로부터 높은 주파수 대역까지 대략적인 특성을 파악할 수 있다. 또, 진폭 방향은 IC의 임계값 전압으로 되는 등, 진수에 비례하는 일이 많기 때문에, IC의 특성에도 따르지만, 대부분의 경우는 진수라도 상관없다.
단일의 IC로 오동작을 판정할 수 있는 경우에 있어서는, 단일의 응답 맵으로 오동작하는 주파수와 진폭을 파악한다. 다만, 예를 들면 스위칭 전원 IC와 같이 외부로부터의 신호에 의해 출력 전압이 바뀌는 것 등, 오동작이라고는 할 수 없는 경우가 발생한다. 측정 대상인 제1 IC에 대해 응답 맵을 작성하고, 제1 IC에 접속되는 제2 IC에 대해 응답 맵을 작성하면 된다. 제1 IC는, 스위칭 전원 IC와 같은 단체에서는 오동작을 판정할 수 없는 IC이다. 제2 IC는, 오동작의 판정을 할 수 있는 IC이다.
도 13은, 2개의 응답 맵에 의한 오동작 조건의 판정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 14는, 제2 IC에 대한 응답 맵을 나타내는 도면이다. 도 15는, 2개의 응답 맵을 이용한, 오동작 조건의 특정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
스텝 S601에 있어서, 제1 IC에 대한 응답 맵을 작성한다.
스텝 S602에 있어서, 제1 IC와 접속되는 제2 IC에 대한 응답 맵을 작성한다.
스텝 S603에 있어서, 제2 IC에 대한 응답 맵 내의 오동작 조건으로 되는 주파수(f1) 및 진폭(amp1)의 조합을 추출한다.
스텝 S604에 있어서, 제1 IC에 대한 응답 맵 내의 출력 신호 중, 추출한 주파수(f1) 및 진폭(amp1)의 조합을 포함하는 출력 신호의 제1 IC에 대한 응답 맵 내의 주파수 및 진폭의 조합을 제1 IC의 오동작 조건으로서 특정한다. 도 15에 도시하는 바와 같이, 제1 IC에 대한 응답 맵의 그리드 A의 출력 파형이 진폭(amp1)과 주파수(f1)를 포함하므로, 그리드 A의 주파수 f2 및 진폭 amp2가 제1 IC의 오동작 조건으로서 특정된다. 또, 제1 IC에 대한 응답 맵의 그리드 B의 출력 파형이 진폭(amp1)과 주파수(f1)를 포함하므로, 그리드 B의 주파수 f3 및 진폭 amp2가 제1 IC의 오동작 조건으로서 특정된다.
제2 IC에 의해 오동작의 판정을 할 수 없는 경우에는, 제2 IC에 접속되는 제3 IC에 의해 오동작을 판정한다. 상술한 바와 같이, 이 수법은, 제1 IC의 오동작의 유무를 판정할 수 없는 경우에만 적용되는 것이다. 제1 IC 단체로 오동작을 판정할 수 있는 것이면, 이러한 수법을 반드시 이용할 필요는 없다. 다만, 상술한 바와 같이 제1 IC가 오동작하지 않아도 제2 IC가 오동작하는 것은 있을 수 있으므로, IC 단체로 평가할 수 있는 경우에 있어서도 본 수법을 이용할 수 있다.
응답 맵에 있어서, 주파수 대역의 분할은 세세하게, 예를 들면 1Hz마다 등으로 설정하는 것이 바람직하지만, 측정 시간이 방대하고, 현실적인 시간에 측정하는 것은 곤란하다. 그래서, 신호 발생부(10)로부터 출력하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 적어도 1kHz 이상의 대역폭을 갖는 신호로 하는 것에 의해 측정 시간을 단축할 수 있다. CISPR11 등의 규격 시험에 있어서는 9kHz 이상의 대역폭이 이용되는 것이 많지만, 그것보다 좁은 대역폭으로 하는 것에 의해 오동작하는 대역을 보다 정확하게 파악할 수 있기 때문이다.
1개 또는 복수의 정현파를 중첩한 연속파를 신호 발생부(10)로부터 출력하는 것에 의해 측정 시간을 단축할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 응답 맵을 그리드로 잘라, 대응하는 조건의 그리드 내에 출력 신호의 파형을 기입하면 된다.
신호 발생부(10)로부터 적어도 진폭, 상승 시간, 하강 시간, 주기, 온 시간, 및 듀티비(duty ratio)가 정해진 사다리꼴파 신호를 출력하는 것에 의해, 응답 맵을 만들 수도 있다. 예를 들면, 전력에 의해 오동작하는 IC에는, 넓은 대역의 신호를 동시에 주입할 필요가 있지만, 이와 같이 넓은 주파수 대역을 갖는 사다리꼴파를 이용할 수 있다.
전도 과도 시험(FET/B 시험) 등에 의해, 임펄스 신호와 유사한 신호에 대한 응답 맵을 생성할 수도 있다. 이 경우에는 응답 맵의 각 그리드 내에 기입하는 출력 신호는 주파수 특성이 아니어도 좋고, 오실로스코프를 이용한 시간 신호, 또는 실시간 스펙트럼 애널라이저를 이용한 스펙트로그램이어도 좋다. 판정 장치(70)는, 상기의 사다리꼴파를 푸리에 변환하여 주파수 특성을 구해도 좋다. 신호 발생부(10)는, 사다리꼴파 대신에, 중심 주파수로부터 대역폭을 갖는 가우스 분포를 갖는 파형을 이용하는 것에 의해 광대역의 신호를 측정 대상으로 인가해도 좋다.
종래는, 전자 기기에 복수의 IC가 포함되어 있는 경우에, 이러한 복수의 IC의 조합에 대해서, 오동작 조건을 평가할 필요가 있었다. 그러므로, 복수의 IC의 조합 및 접속 관계가 변하면, 오동작 조건을 재평가해야 했다. 본 실시의 형태에 있어서는, IC마다 응답 맵을 사전에 만들어 두는 것에 의해, 복수의 IC의 조합 및 접속 관계가 바뀌었다고 해도 오동작 조건의 재평가가 불필요해진다. 각각의 응답 맵을 사전에 준비해 두는 것에 의해, 설계 변경이 용이한 설계 초기 단계에서 오동작의 발생 유무를 정량적으로 평가할 수 있다.
실시의 형태 2의 변형예.
도 16은, 실시의 형태 2의 변형예의 IC의 노이즈 내량 검출 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S901에 있어서, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 IC(51)에 근접하여 배치한다.
스텝 S902에 있어서, 신호 발생부(10)가, IC(51)의 단자 번호 P를 0, 주파수 f를 초기값 f0, 진폭 V를 초기값 V0로 설정한다.
스텝 S903에 있어서, 신호 발생부(10)가, 주파수가 f이고, 진폭이 V이고, 위상이 다른 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력한다. 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)에 의해, IC(51)의 단자 번호 PN의 단자에 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 주입한다.
스텝 S904에 있어서, 판정 장치(70)가, IC(51)의 출력 신호를 검출한다.
스텝 S905에 있어서, 판정 장치(70)가, 응답 맵에 있어서의 주파수 f, 진폭 V, 단자 번호 P에 대응하는 그리드에 출력 신호의 파형을 기입한다.
스텝 S906에 있어서, 주파수 f가 종료값 fn인 경우에는, 처리가 스텝 S908로 진행하고, 주파수 f가 종료값 fn이 아닌 경우에는, 처리가 스텝 S907로 진행한다.
스텝 S907에 있어서, 신호 발생부(10)는, 주파수 f를 등급폭 Δf만큼 증가시킨다.
스텝 S908에 있어서, 진폭 V가 종료값 Vn인 경우에는, 처리가 스텝 S910으로 진행하고, 진폭 V가 종료값 Vn이 아닌 경우에는, 처리가 스텝 S909로 진행한다.
스텝 S909에 있어서, 신호 발생부(10)는, 진폭 V를 등급폭 ΔV만큼 증가시킨다.
스텝 S910에 있어서, 단자 번호 P가 종료값 Pn인 경우에는, 처리가 종료하고, 단자 번호 P가 종료값 Pn이 아닌 경우에는, 처리가 스텝 S911로 진행한다.
스텝 S911에 있어서, 신호 발생부(10)는, 단자 번호 P를 1만큼 증가시킨다.
도 17은, 실시의 형태 2의 변형예의 응답 맵의 예를 나타내는 도면이다.
실시의 형태 2의 변형예의 응답 맵은, IC에 주입되는 교류 신호의 주파수, IC에 주입되는 교류 신호의 진폭, 및 IC의 교류 신호를 주입하는 단자의 조합에 있어서의, 출력 신호의 파형이 기입된다.
실시의 형태 3.
본 실시의 형태는, IC(51)의 출력 단자의 내부 임피던스의 측정에 관한 것이다.
IC 및 IC의 단자에는, 각각, 내부에 회로가 형성되고 있다. 내부 임피던스가 IC의 단자 사이에서 다르다. 예를 들어, 입력 단자의 내부 임피던스가 0Ω, 즉 단락에 가까운 경우에는, IC 내부의 회로에 여기 전압이 발생하지 않기 때문에 출력은 작고, 전압 기인으로 오동작하고 있는 회로의 경우에 있어서는 오동작하기 어렵다. 한편, 입력 단자의 내부 임피던스가 예를 들면 1MΩ, 즉 개방에 가까운 경우에는, 여기 전압이 커지기 때문에, 출력은 커진다. 통상, IC의 단자의 내부 임피던스는 단락과 개방의 중간에 있다. IC의 내부 임피던스는, 저항 성분뿐만 아니라 인덕턴스 성분, 캐패시턴스 성분, 및 다이오드 등의 비선형 성분도 갖는다. 이러한 내부 임피던스의 특성에 의해 외부로부터 인가된 신호가, IC의 내부에 생성하는 전압 진폭이 변화한다.
도 18은, 실시의 형태 3에 있어서의 IC의 출력 단자의 내부 임피던스의 측정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S301에 있어서, 신호 발생부(10)의 출력을 정지한 상태로 설정한다.
스텝 S302에 있어서, 동작 상태의 IC에 있어서의 출력 신호가 변화하지 않거나, 또는 주기성을 갖고 변화하는 출력 단자 PO의 근방에 전계 프로브를 배치하여, 전계 프로브에 의해, 출력 단자 PO가 생성하는 전계 E를 측정한다.
스텝 S303에 있어서, 전계 프로브를 배치한 개소와 동일한 개소에 자계 프로브를 배치하여, 자계 프로브에 의해, 출력 단자 PO가 생성하는 자계 H를 측정한다.
측정된 전계와 자계는, 전계 프로브의 안테나 계수와, 자계 프로브의 안테나 계수를 이용하여, 프로브 위치에 있어서의 전계와 자계로 변환해도 좋다. 특히 전계에 관해서는, 근방 영역(구체적으로는 프레넬 영역, 또는 극히 근방 영역에 속하고, 대체로 1~3 파장 정도 이하의 영역)에서 이용하기 때문에, 측정 대상과의 거리가 각 프로브의 교정값과 다른 경우에는, 마이크로 스트립 선로 등의 기지의 측정 대상에 대해서 안테나 계수를 산출해 두는 것이 바람직하다.
스텝 S304에 있어서, 판정 장치(70)는, 전계 E와 자계 H로부터 임피던스 Z를 이하의 식에 의해 산출한다. 임피던스 Z를 IC(51)의 출력 단자 PO의 내부 임피던스로 간주할 수 있다. 예를 들면, IC의 내부 임피던스가 높은 경우에는, 전류가 흐르지 않기 때문에 자계 H는 작아지고, 전압이 상승하므로 전계 E는 커진다. 그 결과 임피던스 Z는 큰 값으로 된다.
Z=E/H … (1)
단순화를 위해 IC1와 IC2만이 접속된 배선을 고려하면, IC1의 단자에 흐르는 전류와, IC2의 단자에 흐르는 전류는 동일해진다. 그러나, IC1의 내부 임피던스와 IC2의 내부 임피던스가 다른 경우에는 IC1의 단자에 인가되는 전압과 IC2의 단자에 인가되는 전압이 다르기 때문에, IC1의 단자의 근방의 전계 분포와 IC2의 단자의 근방의 전계 분포가 다르다. 즉, 내부 임피던스가 높은 쪽의 여기 전압이 높아지기 때문에 전계가 커지고, 내부 임피던스가 낮은 쪽의 여기 전압이 낮아지기 때문에 전계가 작아진다. 이 정보와 자계 프로브에 의해 측정한 자계로부터, 각 IC의 단자의 내부 임피던스를 예측할 수 있다.
또한, IC간의 배선에 접속되어 있는 덤핑 저항 등의 부품의 임피던스의 주파수 특성이 기지, 또는 측정할 수 있는 경우에 있어서는, 회로 시뮬레이터 등을 이용하여, 그러한 임피던스 특성, 분압 및 분류를 고려하여, 측정 대상의 임피던스를 결정할 수도 있다. 또, 기지의 임피던스를 배선에 의도적으로 실장하여 변화율로부터 IC의 내부 임피던스를 산출해도 상관없다.
IC 단자의 배선을 통한 접속처는 어떠한 것이라도 상관없지만, 임피던스의 주파수 특성을 측정할 수 있는 수동 회로가 바람직하다. 구체적으로는 IC에 연결되는 앞의 회로 정수를 알고 있는 경우에는 등가 회로에 의해, 내부 임피던스를 미지수로 하여, 전류와 전압의 연립 방정식이 성립한다. 이 연립 방정식을 과잉 결정 방정식(overdetermined equation)으로서 최소 이승법을 이용하여 푸는 것, 즉 일반 역행열에 따른 해법에 따라 내부 임피던스의 주파수 특성을 추정할 수 있다. 한편, IC에 연결되는 앞의 회로 정수가 미지인 경우에는, 상기의 전계와 자계를 구하는 방법을 재차 실시하고, 각 IC의 내부 임피던스를 미지수로 하면, 각 측정 결과의 전계와 자계로부터 4개의 연립 방정식이 성립한다. 이 연립 방정식을 과잉 결정 방정식으로서 최소 이승법을 이용하여 푸는 것에 의해 각각의 내부 임피던스를 추정할 수 있다. 또, 측정값은 주파수 데이터이며, R, L, C로 IC의 내부가 구성되어 있다면, 등가 회로 모델을 이용하여 이론해를 산출해도 좋다. 또, 주파수 특성은 응답 맵의 주파수마다의 그리드에 맞도록 출력한다. 다만, 그리드가 큰 경우에는, 주파수 특성으로서 다른 행렬로서 데이터를 보존해도 상관없다.
또, 상기에서는 전계 프로브와 자계 프로브를 이용하여, IC의 내부 임피던스를 측정하는 방법을 설명했지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 프로브의 특성을 보정하면 전류 또는 전압에 비례한 값을 취득할 수 있는 프로브, 광 전계 프로브, 또는 전류 프로브 등을 대신 이용해도 상관없다.
도 19는, 내부 임피던스의 기재를 포함하는 응답 맵의 예를 나타내는 도면이다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 각 주파수에 있어서 내부 임피던스를 측정하고, 응답 맵에 기재하는 것에 의해, 어떠한 IC를 접속하는 경우에 있어서도 정밀도 좋게 IC의 각 단자에 여기되는 신호 진폭을 산출할 수 있다. 이 경우에 있어서, 출력 단자 뿐만이 아니라 IC의 모든 단자에 있어서 내부 임피던스의 주파수 특성을 포함하는 응답 맵을 작성하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 이러한 응답 맵은, 이하와 같은 경우에 이용할 수 있다.
제1 IC의 단자의 내부 임피던스와, 제1 IC의 단자에 접속하는 제2 IC의 단자의 내부 임피던스를 각각 응답 맵으로부터 추출한다. 제1 IC의 단자의 내부 임피던스와 제2 IC의 내부 임피던스를 이용하여, 제2 IC의 오동작 전압이 여기되었을 때의 제1 IC의 입력 신호를 역추정할 수 있다. 이것에 의해, 제1 IC에 대한 노이즈의 내량을 추정할 수 있다. 내부 임피던스 및 출력 파형에 주파수 특성을 포함하기 때문에, 제1 IC의 입력 신호의 역추정의 계산에는, 회로 시뮬레이터 및 일반적인 최적화 수법을 이용할 수 있다.
실시의 형태 4.
본 실시의 형태는, IC(51)의 입력 단자의 내부 임피던스의 측정에 관한 것이다.
도 20은, 실시의 형태 4에 있어서의 내부 임피던스의 측정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S401에 있어서, 신호 발생부(10)의 출력을 정지한 상태로 설정한다.
스텝 S402에 있어서, 동작 상태의 IC의 입력 단자 PI의 근방에 전계 프로브를 배치하여, 전계 프로브에 의해, 입력 단자 PI에 인가되고 있는 전압의 진폭 V0를 비접촉으로 측정한다.
스텝 S403에 있어서, 신호 발생부(10)는, 측정된 전압의 진폭 V0보다 작은 진폭 V1을 갖는 기지의 의사 난수의 신호, 또는 변조 신호를 출력한다. 예를 들어, 제1 프로브(40)를 이용하여, 기지의 의사 난수의 신호 또는 변조 신호를 IC(51)의 입력 단자 PI에 주입한다. 입력 단자 PI에 입력되는 신호의 진폭 V0와 동일한 진폭의 노이즈를 입력 단자 PI에 주입하면, IC(51)가 오동작하는 것은 분명하기 때문에, 노이즈로서 주는 신호의 진폭 V1을 V0보다 작게 한다. 이것에 의해, IC(51)가 노이즈에 의해 오동작하는 것을 피할 수 있다.
스텝 S404에 있어서, IC(51)의 입력 단자 PI의 근방에 전계 프로브를 배치하여, 전계 프로브에 의해, 입력 단자 PI가 생성하는 전계 E를 비접촉으로 측정한다.
전계 프로브의 신호를 측정하는 측정기는 오실로스코프, 또는 스펙트럼 애널라이저 등이 바람직하다. 필요에 따라서 프리앰프 등으로 신호를 증폭하는 것, 또는 감쇠기로 신호를 감쇠시켜도 좋다. 측정 대상과 전계 프로브의 거리를 조정하여 측정기의 측정 조건을 만족시키는 측정을 행하는 것으로 한다.
스텝 S405에 있어서, 전계 프로브를 배치한 개소와 동일한 개소에 자계 프로브를 배치하여, 자계 프로브에 의해, 입력 단자 PI가 생성하는 자계 H를 비접촉으로 측정한다.
측정된 전계와 자계는, 전계 프로브의 안테나 계수와, 자계 프로브의 안테나 계수를 이용하여, 프로브 위치에 있어서의 전계와 자계로 보정해도 좋다. 특히 전계에 관해서는, 근방 영역(구체적으로는 프레넬 영역, 또는 극히 근방 영역에 속하고, 대체로 1~3 파장 정도 이하의 영역)에서 이용하기 때문에, 측정 대상과의 거리가 각 프로브의 교정값과 다른 경우에는, 마이크로 스트립 선로 등의 기지의 측정 대상에 대해서 안테나 계수를 산출해 두는 것이 바람직하다. 판정 장치(70)는, 측정된 전계 E로부터 전압 V를 구하고, 측정된 자계 H로부터 전류 I를 구해도 좋다.
스텝 S406에 있어서, 판정 장치(70)는, 전계 E와 자계 H로부터 임피던스 Z(=E/H)를 산출한다. 임피던스 Z를 IC의 입력 단자 PI의 내부 임피던스로 간주할 수 있다. 판정 장치(70)는, 전계 E에 근거하는 전압 V와, 자계 H에 근거하는 전류 I로부터 임피던스 Z(=V/I)를 산출해도 좋다.
또한, 상기의 IC(51)의 단자에 배선을 통해 접속되는 다른 IC에 대해서도 상기의 방법으로 임피던스 Z를 구하고, 회로 계산으로부터 소망의 IC의 임피던스를 구해도 좋다. IC(51)의 단자에 접속되는 저항, 콘덴서, 코일, 다이오드 등의 수동 회로 부품에 대해서도 수동 회로 부품의 입출력단에 있어서, 상기의 방법으로 임피던스 Z를 구하고, 회로 계산에 의해 소망의 IC의 임피던스를 추정해도 상관없다.
회로 계산에서는, 상기의 IC 또는 수동 회로의 임피던스를 미지수로서, 상기의 측정 결과로부터 전압 또는 전류의 식으로서 풀고, 측정 조건이 상기의 미지수 이상이 되면 과잉 결정 방정식으로서, 상기의 미지수를 산출할 수 있다.
상기의 방법은, 신호를 수신하고 있거나, 또는 출력하고 있는 IC의 단자에 대해서는 유효한 방법이지만, 신호를 수신하고 있지 않는 단자 및 출력하고 있지 않는 단자를 측정할 수 없다. 그러한 경우에 있어서는, 외부로부터 신호를 인가하여 IC(51)의 내부의 임피던스를 추정하는 방법을 이용한다. 다만, 임피던스를 측정하기 위해서 IC(51)의 단자의 전압보다 큰 전압을 외부로부터 입력하면 IC(51) 자체가 오동작하기 때문에, IC(51)의 내부의 임피던스를 측정할 수 없다. 한편으로 IC(51)의 출력 신호가 크면 외부로부터 인가한 신호가 묻히기 때문에, 임피던스를 정확하게 측정할 수 없다. 본 실시의 형태에서는, 무선 통신에서 이용되도록 변조 신호를 이용하는 것, 혹은 기지의 의사 난수(M 계열 신호 등의 수신기측이 신호 발생기측에서 생성한 신호를 알고 있는 신호)를 생성하는 것에 의해 송신 신호(즉, 신호 발생부(10)의 출력 신호)와 수신 신호(즉, 판정 장치(70)에 의해 검출된 전계 E 또는 자계 H)의 상관으로부터 내부의 임피던스를 추정할 수도 있다.
또, 실시의 형태 2에서 설명한 응답 맵의 그리드에 맞추도록 대역폭을 갖는 대역마다 각 주파수의 임피던스를 구하고, 그 결과를 응답 맵에 기입하는 것으로 해도 좋다.
실시의 형태 5.
본 실시의 형태는, IC(51)의 온도 변화에 주목하여, 오동작을 확인하는 방법에 관한 것이다.
IC(51)에 외부로부터 노이즈를 인가하여 오동작이 발생할 때에는, IC(51)의 내부에서는 반도체 소자의 전압이 임계값을 초과하여 오동작이 발생한다. 예를 들면, 스위칭 전원의 전압을 모니터하기 위한 피드백 배선에 노이즈가 혼입하여, 출력 전압이 설계한 값으로부터 변화하거나, 혹은 출력 전압에 노이즈가 중첩하는 경우가 있다. 그 결과, 기기가 정지하거나, 정지하고 있던 기기가 구동하거나 한다. 기기가 정지한 경우에는, 온도가 저하하고, 기기가 구동한 경우는, 발열하는 등, 반드시 IC(51)에 온도 변화가 생긴다. 전원의 피드백 배선에 관해서는, 인가한 노이즈의 신호에 의해, 출력 전압의 저하가 검출된 경우에, 듀티비를 증가시키는 것에 의해, 출력 전압을 증가시키는 처리가 행해진다. 출력 전압의 증가가 검출된 경우에, 듀티비를 감소시키는 것에 의해, 출력 전압이 저하한다. 출력 전압이 변화하는 경우에 있어서, 출력 에너지도 변화하기 때문에 소비 전력이 변화한다. 그 때문에, 측정 대상의 온도를 관측하는 것에 의해, 측정 대상에 측정 기기를 근접시키지 않고, 측정계에 완전히 영향을 주는 일 없이 오동작을 관측할 수 있다.
도 21은, 실시의 형태 5의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
실시의 형태 5의 IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 온도 검출기(91)를 구비한다.
온도 검출기(91)는, IC(51), 또는 IC(51)에 접속되는 IC(51)와는 다른 IC의 온도 변화를 검출한다. 온도 검출기(91)로서, 적외선 카메라 또는 비접촉 온도계를 이용할 수 있다. 이것에 의해, 실시간으로 온도를 먼 곳에서부터 측정할 수 있다. 특히 온도 변화를 볼 필요가 있기 때문에, 바람이 없는, 온도가 일정한 환경에서, 측정 대상이 열적으로 안정될 때까지 기다리고 나서 측정을 개시하는 것이 바람직하다. 그러한 측정 대상 및 측정 환경에 있어서, 신호 발생부(10)에 의해 외부로부터 인가하는 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 진폭 및 주파수를 변화시켜, 상기의 적외선 카메라 또는 비접촉 온도계에 의해 온도를 관측한다.
판정 장치(70)는, IC(51), 또는 IC(51)에 접속되는 IC(51)와는 다른 IC의 온도 변화에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정한다. IC(51)에 의해 온도 변화는 다르지만, 판정 장치(70)는, 예를 들어 5도 이상의 IC의 온도 변화가 검출된 경우에는, IC(51)가 오동작하고 있다고 판단하면 된다. IC(51)가 파괴되기 직전은 IC(51)가 급격하게 고온으로 되는 경향이 있기 때문에, IC(51)의 온도 변화를 검출했을 때에는, 신호 발생부(10)가 출력을 정지하는 것에 의해, IC(51)의 파괴를 미리 방지할 수도 있다.
실시의 형태 5의 변형예 1.
도 22는, 실시의 형태 5의 변형예의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
실시의 형태 5의 변형예의 IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 온도 검출기(91) 대신에, 안테나(92)를 구비한다.
안테나(92)는, IC(51)로부터 방사되는 전자파를 검출한다. 안테나(92)는, IC(51)의 먼 곳에 배치된다.
판정 장치(70)는, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주파수대 이외의 주파수대에 있어서의 안테나(92)에 있어서의 수신 전압의 변화에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정한다.
먼 곳이란, 예를 들면 1m 정도의 거리이다. 혹은, 먼 곳은, 주파수에 대해서 1파장 이상 먼 거리라고 해도 좋다. 예를 들면 100MHz의 신호를 측정할 때에는, IC(51)로부터 3m 정도 떨어진 위치에 안테나(92)를 설치하는 것이 좋다. 다만, 그처럼 거리를 떼어놓는 것에 의해, S/N비가 감소하고, IC(51)의 변화에 의한 전파 환경의 변화를 관측하기 어려워진다. 그러한 경우에는, 안테나(92)로서, 파라볼라 안테나 또는 위상 어레이 안테나 등 높은 지향성을 갖는 안테나를 이용해도 좋다. 또, IC(51)의 상태의 변화를 파악하는 것뿐이라면, 상대 변화만으로 좋기 때문에, 주파수에 대해서 1파장 이하의 거리에 안테나(92)를 배치해도 좋다. 또, 라디오 또는 텔레비전, 휴대전화 등의 외란 노이즈가 들어가지 않는 쉴드룸 또는 쉴드텐트, 전파 암실 내에서 행하는 것도 바람직하다.
실시의 형태 6.
도 23은, 실시의 형태 6에 따른 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
실시의 형태 6의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 신호 발생부(10)는, 신호 생성기(11), 동축 케이블(20), 및 벌룬(30)을 포함한다.
신호 생성기(11)와 벌룬(30)은, 동축 케이블(20)에 의해 접속된다.
신호 생성기(11)는, 전자 노이즈인 시험 신호를 생성한다. 신호 생성기(11)는, 예를 들면 시그널 제너레이터 또는 펑션 제너레이터 등이다.
벌룬(30)은, 신호 생성기(11)에 의해 생성된 시험 신호로부터, 진폭이 동일하고, 또한 위상이 180도 상위한 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 생성한다.
벌룬(30)은, 신호 생성기(11)에 의해 생성된 시험 신호를 차동 신호(디퍼런셜(differential) 모드, 또는 노멀 모드라고도 불림), 또는 동상 신호(커먼 모드라고도 불림)로 분리한다. 본 실시의 형태에서 사용하는 벌룬(30)은, 180도 하이브리드 커플러라고도 불리는 커플러이다. 벌룬(30)에 의해, 신호 생성기(11)에 의해 생성된 1개의 시험 신호로부터, 진폭이 동일하고 위상이 180도 상위한 2개의 교류 신호를 만들어 낼 수 있다. 벌룬(30)에 입력된 전력이 반씩 2개의 포트로부터 출력된다. 따라서, 삽입 손실을 고려하면 전력은, 각각 1/2 이하로 된다. 벌룬(30)은, 아날로그 회로로 구성되어 있기 때문에, 주파수 및 벌룬(30)의 내부의 회로에도 의존하지만, 차동 신호에 대해서 -30dB 정도의 동상 신호가 생성된다.
벌룬(30)은, 다이폴 안테나를 만들 때에 사용되는 일반적인 것이다. 다이폴 안테나는, 송신 안테나로서도 사용되기 때문에, 본 실시의 형태에 있어서 신호 인가에 요구되는 큰 전류, 큰 전압, 또는 큰 전력을 입력할 수 있는 것은 많이 존재한다. 또한, 신호 생성기(11)가 밴드 패스 필터 등을 갖고, 특정 대역만을 출력할 수 있도록 해도 좋다.
벌룬(30)은, 1개의 입력 포트와, 2개의 출력 포트 P1, P2를 갖는다. 벌룬(30)의 출력 포트 P1은 제1 동축 케이블(21)을 거쳐 제1 프로브(40)에 접속된다. 벌룬(30)의 출력 포트 P2는 제2 동축 케이블(22)을 거쳐 제2 프로브(41)에 접속된다. 이것에 의해, 신호 생성기(11)로부터 출력된 신호를 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41) 사이에 생기는 차동 신호로서 출력할 수 있다.
신호 발생부(10), 제1 프로브(40), 및 제2 프로브(41)에 의해, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 대해서 차동 신호를 주입하는 차동 신호 주입 수단이 구성된다. 차동 신호를 만들기 위해서는, 벌룬(30)으로부터 제1 프로브(40)까지의 전기 길이와, 벌룬(30)으로부터 제2 프로브(41)까지의 전기 길이를 동일하게 할 필요가 있다. 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41) 사이에 전위차가 발생하는 것에 의해, 노이즈 전류를 IC(51) 및 프린트 기판(50)에 흐르게 할 수 있다.
벌룬(30)은, 차동 신호를 생성하기 위해서 이용되지만, 또한, 신호 생성기(11)를 보호하는 것, 측정 대상에 영향을 주기 어렵게 하는 효과도 있다. 신호 생성기(11)를 보호하는 것에 관해서는, 측정 대상에 따라서는 측정 대상의 노이즈가 크고, 프로브(40, 41)를 거쳐 신호 생성기(11)에 노이즈가 중첩해 버릴 우려가 있다. 벌룬(30)을 이용하는 것에 의해, 2개의 프로브(40, 41)의 차동(노멀) 모드 성분만이 동축 케이블(21, 22)를 거쳐 신호 생성기(11)에 혼입한다. 벌룬(30)에 마련된 종단 저항(일반적으로 이용되는 것은 50Ω 저항), 벌룬(30) 내부의 손실, 또는 프로브(40, 41)로의 반사에 의해, 동상 성분(커먼 모드 성분)은 소비되어, 신호 생성기(11)에는 혼입하지 않는다. 이러한 이유로, 신호 생성기(11)를 보호할 수 있다. 한편, 측정계에 영향을 주지 않는 것도 마찬가지의 이유이며, 신호 생성기(11)에 프린트 기판(50)의 신호가 전파해 버리면, 정상인 동작 시와는 다른 신호의 전파 경로가 형성된다. 벌룬(30)이 있는 것에 의해, 그러한 전파 경로를 만들기 어렵게 할 수 있으므로, 측정계에 대한 영향을 작게 할 수 있다.
＜차동 신호＞
본 실시의 형태에 있어서의 차동 신호는, 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41)에 입력하는 2개의 교류 신호의 위상이 180도 상위하다. 예를 들면, 임의의 시각의, 임의의 주파수의 전압을 보았을 때에 제1 프로브(40)에 인가되는 전압이 ＋1V이고, 제2 프로브(41)에 인가되는 전압이 -1V로 된다. 더 바람직하게는, 제1 프로브(40)로부터 출력되는 전자계와 제2 프로브(41)로부터 출력되는 전자계가 동일 진폭이고, 또한 반대 위상으로 되도록 해도 좋다. 이러한 경우에는, 제1 프로브(40)로부터 제2 프로브(41)를 향해 전기력선이 생기기 때문에 전위차가 발생한다. 그 결과, 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41) 사이에 전류가 흐른다. 또, 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41) 사이에 배선, 또는 IC 등의 도체가 있는 경우에 있어서는, 도체 경유로 전기력선이 발생하는 것에 의해, 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41) 사이의 전위차를 도체에 전달할 수 있다.
본 실시의 형태에서는, 차동 신호에 의해, 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41) 사이에 최대의 전위차를 만들 수 있기 때문에, 특히 바람직하다.
제1 동축 케이블(21)의 길이와 제2 동축 케이블(22)의 길이가 다른 것 등이 원인으로, 신호 발생부(10)로부터 제1 프로브(40)까지의 전기 길이와, 신호 발생부(10)로부터 제2 프로브(41)까지의 전기 길이가 동일하지 않은 경우에는, 제1 교류 신호의 위상과 제2 교류 신호의 위상의 차가 180도는 아니다. 이러한 경우에는, 커먼 모드 신호가 발생한다.
다른 종류의 제1 동축 케이블(21)과 제2 동축 케이블(22)을 이용하여, 1GHz 이상의 주파수를 측정하는 경우에는, 제1 동축 케이블(21)의 전기 길이와 제2 동축 케이블(22)의 전기 길이를 동일하게 할 필요가 있다. 전기 길이의 측정에는 네트워크 애널라이저를 이용하여 S11(반사 특성)을 측정하는 것, 또는 TDR(Time Domain Reflectometry) 기능을 갖는 오실로스코프 등에 의해 시간 영역 반사율을 측정하고, 전기 길이를 파악하고, 발생하는 커먼 모드를 예측하고 나서 측정하는 것이 바람직하다.
＜동상 신호＞
동상 신호는, 종래에 있어서, 1개의 프로브를 이용하여 IC에 주입할 때에 이용되는 신호이다. 예를 들면, 도 4와 같은 동축 프로브를 이용한 경우에는, 동축의 심선(44)로부터 출력된 신호는 IC에 인가된다. 인가된 신호는, 동축의 외부 도체(49)에 기생 용량(부유 용량이라고도 불림)을 거쳐 돌아온다. 또한, 측정 대상 또는 신호 발생부(10)가 동일한 전원 계통을 이용하고 있는 경우에 있어서, 전원선 경유로 신호가 전송한다. 또한, 그 외의 기생 용량으로 구성되는 신호의 전파 경로가 존재한다. 다만, 기생 용량은, 프로브 및 측정기의 배치 등의 영향을 받기 쉽고, 측정 재현성이 낮다고 하는 문제가 있다. 전원선 경유의 경우, 측정 환경이 계통 전원의 라우팅으로 바뀌기 때문에, 측정 환경 및 전원선에 접속된 다른 기기의 영향을 받기 쉽고, 측정 재현성을 얻기 어렵다.
본 실시의 형태에서는 특별히 이유가 없으면 차동 신호만을 발생시키는 것이 바람직하고, 동상 신호를 발생시키지 않는 것에 의해, 측정 환경 및 측정계의 배치에 의존하지 않는 측정을 할 수 있다.
또, 한쪽의 배선에 감쇠기, 앰프, 또는 위상기를 이용하여, 진폭 또는 위상을 변화시켜도 상관없다. 또한, 3상 교류와 같은 경우에는, 위상이 120도 상위한 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 각각 제1 프로브(40)와 제2 프로브(41)에 인가하는 것에 의해, 노이즈에 대한 오동작 내성을 측정할 수 있다.
＜제어 장치＞
IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 주사를 제어하기 위한 가동부 및 제어부를 구비해도 좋다.
이것에 의해, 측정 대상과 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 거리가 일정하게 유지되는 것에 의해, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)로부터 측정 대상의 IC(51)에 혼입시킬 수 있는 노이즈를 변화하지 않도록 할 수 있다.
가동부는, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 프린트 기판(50)의 X(가로), Y(세로), Z(높이), 및 θ(지향성) 방향으로 이동시킨다. 제어부는, 가동부의 XYZθ 방향의 주사를 제어한다. 가동부 및 제어부에 의해, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)의 측정하는 단자의 위치를 이동시키는 주사 수단이 구성된다. 주사 수단은, 서보모터 등으로 제어 가능한 로봇이어도 좋다. 이 제어부는, 또한, 신호 생성기(11)가 출력하는 교류 신호의 주파수를 제어하거나, 오동작의 확인 처리를 행해도 좋다. 제어부는, 오동작이 발생하여 자동 복귀하지 않는 기기에 관해서는, 기기를 재기동시켜도 좋다.
실시의 형태 6의 변형예 1.
도 24는, 실시의 형태 6의 변형예 1의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 신호 발생부(10)는, 신호 생성기(11)와 벌룬(30) 사이에 배치되는 앰프(31)를 구비한다. 앰프(31)와 벌룬(30)은, 동축 케이블(23)에 의해 접속된다.
앰프(31)는, 신호 생성기(11)에 의해 생성된 시험 신호를 증폭한다.
IC(51)에 주입되는 전자 노이즈로서의 시험 신호의 레벨이 약하고, 신호 생성기(11)의 출력 전압 및 주파수를 변화시켜도, IC(51)가 오동작하지 않는 경우에, 앰프(31)를 이용하는 것이 바람직하다.
앰프(31)의 게인이 고정되고 있는 경우에는, 신호 생성기(11)와 앰프(31)의 사이에 감쇠기를 배치해도 좋다. 앰프(31)의 출력 전력에는 상한이 있고, 상한 가까이에 있어서는 출력이 왜곡될 가능성이 있다. 따라서, 앰프(31)의 출력 파형을 별도로, 오실로스코프, 스펙트럼 애널라이저, 또는 VNA(Vector Network Analyzer) 등의 측정기에 의해 측정하는 것이 바람직하다. 앰프(31)의 출력 전압이 큰 경우, 또는 앰프(31)의 출력 전류가 큰 경우에 있어서는, 앰프(31)와 벌룬(30) 사이의 동축 케이블(23)로서 큰 전압용의 동축 케이블 등을 이용해도 좋다.
실시의 형태 6의 변형예 2.
도 25는, 실시의 형태 6의 변형예 2의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 신호 발생부(10)는, 제1 앰프(31)와, 제2 앰프(32)와, 동축 케이블(24)과, 동축 케이블(25)을 구비한다.
제1 앰프(31)는, 벌룬(30)과, 제1 동축 케이블(21)의 일단 사이에 배치된다. 제1 앰프(31)는, 벌룬(30)으로부터 출력된 제1 교류 신호를 증폭한다. 제2 앰프(32)는, 벌룬(30)과, 제2 동축 케이블(22)의 일단 사이에 배치된다. 제2 앰프(32)는, 벌룬(30)으로부터 출력된 제2 교류 신호를 증폭한다.
벌룬(30)과, 제1 앰프(31)는, 동축 케이블(24)에 의해 접속된다. 벌룬(30)과, 제2 앰프(32)는, 동축 케이블(25)에 의해 접속된다.
제1 앰프(31) 및 제2 앰프(32)는, 벌룬(30)에 의해, 전력이 반으로 된 신호를 증폭하기 때문에, 제1 앰프(31) 및 제2 앰프(32)의 출력 전력의 허용값, 벌룬(30)의 내압 및 전류 허용량이 엄격하게 되지 않는다. 그러나, 제1 앰프(31)의 출력 신호의 위상과 제2 앰프(32)의 출력 신호의 위상의 차를 조정할 필요가 있기 때문에, 제1 앰프(31) 및 제2 앰프(32)의 교정이 필요하다.
실시의 형태 6의 변형예 3.
도 26은, 실시의 형태 6의 변형예 3의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 이 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 신호 발생부(10)는, 앰프(31)와 벌룬(30) 사이에 배치되는 방향성 결합기(34)를 구비한다. 방향성 결합기(34)와 벌룬(30)은, 동축 케이블(26)에 의해 접속된다.
방향성 결합기(34)를 이용하는 것에 의해, 앰프(31) 및 신호 생성기(11)에 노이즈가 흘러드는 것을 억제할 수 있다. 방향성 결합기(34)를 마련하는 것에 의해, 측정 대상인 프린트 기판(50), 및 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 있어 측정기측은 높은 임피던스로 보인다. 그 결과, 측정계에 영향을 주지 않고 IC의 노이즈 내량의 측정이 가능해진다. 방향성 결합기(34)를 마련하는 것에 의해, 앰프(31)에 강한 신호가 주입된 경우에도, 앰프(31)의 출력의 왜곡, 및 앰프(31)의 파손을 방지할 수 있다. 앰프(31)와 벌룬(30) 사이에 방향성 결합기(34)를 배치하는 것 외에도, 벌룬(30)과 제1 프로브(40), 및 벌룬(30)과 제2 프로브(41)의 각각의 사이에 방향성 결합기(34)를 배치해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
전송 선로 상을 전파하는 신호의 반사파가 큰 경우, 즉 부하의 VSWR이 높은 경우, 혹은 리턴 로스가 작은 경우에는, 진행파와 반사파의 합성파를 측정하게 된다. 이러한 경우에, 방향성 결합기(34)를 이용하는 것에 의해, 진행파 전력에만 대응하는 신호를 취출하거나, 혹은 진행파 전력과 반사파 전력의 각각에 대응하는 신호를 별도로 취출할 수 있다. 따라서, 반사파가 있는 상태에서도 전력의 측정을 확실히 행할 수 있다.
실시의 형태 7.
도 27은, 실시의 형태 7의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 일부를 나타내는 도면이다.
실시의 형태 7의 IC의 노이즈 내량 검출 장치가, 상술한 실시 형태의 IC의 노이즈 내량 검출 장치와 상위한 점은, 제1 프로브(40)가 접촉형 프로브인 점이다.
제2 프로브(41)는, 실시의 형태 1과 마찬가지로, IC(51)에 비접촉으로 배치된다.
제1 프로브(40)는 동축 프로브이다. 제1 프로브(40)의 동축의 심선(44)이 IC(51)의 그라운드 단자(53)에 접촉하여 배치된다.
종래에는, 프로브의 외부 도체 또는 기준 전위를 IC(51)의 그라운드 단자에 접속하고 있었기 때문에, 임피던스가 낮은 그라운드 경유로 신호가 전파한다고 하는 문제가 있다.
본 실시의 형태에 있어서는, 제1 프로브(40)의 동축의 심선(44)이 그라운드 단자(53)에 접촉하기 때문에, 그라운드 단자(53)는, 임피던스가 낮은 외부 도체와 절연된다. 그 결과, 임피던스가 낮은 그라운드 경유로 신호가 전파하는 것을 방지할 수 있다. 또, 벌룬(30) 및 신호 생성기(11)의 내부 저항을 위해, 신호가 심선(44) 경유로 흐르기 어렵다. 그 때문에, 제1 프로브의 동축의 심선(44)을 IC(51)의 그라운드 단자에 접촉시켜도 측정 대상의 동작에 대한 영향을 작게 할 수 있다.
제1 프로브(40)를 그라운드 단자(53)에 접촉시키는 것에 의해, 제1 프로브(40)를 IC(51)에 대해서 비접촉으로 배치할 때와 비교하여, IC(51)에 노이즈를 효율적으로 주입할 수 있다. 또, 차동 신호를 전송하는 2개의 배선의 한쪽을 IC(51)의 그라운드 단자에 접속하고, 차동 신호를 전송하는 2개의 배선의 다른 쪽을 IC(51)에 접속하지 않도록 하는 것에 의해 구성되는 피드백 배선 등에 노이즈를 주입할 수 있다.
도 28은, 프린트 기판(50)에 노이즈를 인가한 경우의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 프린트 기판(50)은 FR-4(Flame Retardant Type 4) 기판이다. 프린트 기판(50)의 특성 임피던스는 50Ω이며, 유전체는 0.8mm이다.
종래의 결과는, 마이크로 스트립 선로에 대해서 비접촉으로 60μm의 거리에 동축 프로브의 심선을 배치한 경우에 있어서의 동축 프로브와 마이크로 스트립 선로의 결합량을 나타낸다. 실시의 형태 7의 결과는, 접촉형 프로브를 마이크로 스트립 선로의 GND면에 접속하고, 또한, 마이크로 스트립 선로에 대해서 비접촉으로 60μm의 거리에 동축 프로브의 심선을 배치한 경우에 있어서의 차동 신호 입력에 대한 마이크로 스트립 선로의 결합량을 나타낸다. 도 27에 도시하는 바와 같이, 100kHz~3MHz에 있어서, 실시의 형태 7에서는, 10dB~40dB 정도, 노이즈 주입량이 증가하고 있다. 3MHz~200MHz에 있어서는, 실시의 형태 7에서는, 약 5dB~10dB 정도 노이즈 주입량이 증가하고 있다.
도 29는, 비접촉의 동축 프로브(전계 프로브)를 이용한 경우의 측정 결과와, 자계 프로브를 이용한 경우의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 자계 프로브의 직경은 10mm이다. 자계 프로브의 자속이 마이크로 스트립 선로에 가장 여기하는 방향으로 자계 프로브의 방향을 정했다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 10MHz까지에 있어서, 자계 프로브를 이용한 경우에, 차동 신호와 마이크로 스트립 선로의 결합량은, 약 -60dB이다. 자계 프로브를 이용한 경우에는, 동축 프로브를 이용한 경우에 비해 10dB 정도 결합량을 크게 할 수 있다.
도 30은, 전원 IC(51)에 노이즈 인가한 경우의, IC(51)의 정상 출력(1.35V)과 이상 출력의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 전원 IC(51)의 구동 주파수가 650kHz이다. 실시의 형태 7에 의한 방법에 따라, 전원 IC(51)의 인에이블 신호에 650kHz에서 10V의 신호를 주입했다. 도 30에 나타내는 파형과 같이, 이상 시에는, IC(51)의 출력이 2.25V 또는 0.6V로 변화한다.
도 31은, 전원 IC의 피드백 단자에 10V의 신호를 주입했을 때의 결과를 나타내는 도면이다. 전원 IC의 구동 주파수가 650kHz이다. 본 실시의 형태에 의한 방법에 따라, 전원 IC의 피드백 단자에 650Hz에서 10V의 신호를 주입했다.
도 31에 도시하는 바와 같이, 주입한 신호와는 다른 주파수의 신호도 발생하고 있다. 특히 10kHz~100kHz에 있어서 20dB 정도의 노이즈가 증가한다고 할 수 있다. 이와 같이, 오동작에 이르기 직전 상태에 있어서는, 의도하지 않는 노이즈가 발생하고 있는 경우가 있다. 이러한 노이즈에 의해, 전원을 공급하는 IC가 오동작할 우려가 있다. 본 실시의 형태를 이용하는 것에 의해, 이러한 문제를 저감할 수 있다.
실시의 형태 7의 변형예.
도 32는, 실시의 형태 7의 변형예 1의 제1 프로브(40)를 나타내는 도면이다.
IC(51)의 그라운드 단자와 접촉하는 동축 프로브인 제1 프로브(40)는, 동축의 심선(44)의 선단에 부착된 콘덴서 등의 정합 회로 Ma를 구비한다. 콘덴서는, 적층 세라믹 콘덴서가 바람직하다.
정합 회로 Ma에 의해, 제1 프로브(40)와 신호 생성기(11)의 임피던스 정합을 취할 수 있다. 50Ω계로밖에 사용할 수 없는 펑션 제너레이터 등의 신호 생성기(11)를 이용한 경우에도, 반사파가 발생하지 않도록 할 수 있다.
또한, 출력 신호의 진폭이 큰 측정 대상의 경우에는, 측정 대상의 직류 성분 및 저주파 성분이 제1 프로브(40)에 혼입하기 어려워지기 때문에, 신호 생성기(11)가 과전압에 의해 오동작 또는 파괴하는 것을 방지할 수 있다.
제1 프로브(40)의 동축의 심선(44)의 선단과 측정 대상 사이에 정합 회로 Ma를 직렬로 배치하는 방법뿐만 아니라, 제1 프로브(40)의 동축의 심선(44)의 선단과 외부 도체(49) 사이에 정합 회로 Ma를 병렬로 배치하는 방법을 이용해도 좋다.
또, 신호 생성기(11)는, 제1 프로브(40)측의 임피던스에 의하지 않고, 1MHz 이상의 신호를 출력 가능한 바이폴러 전원을 이용하는 것이 바람직하다. 다만, 바이폴러 전원의 출력의 주파수는, 수 50MHz 정도가 상한이기 때문에, 그것보다 높은 주파수에 있어서는, 상기의 펑션 제너레이터 또는 파워 앰프 등을 이용할 수 있다.
실시의 형태 8.
도 33은, 실시의 형태 8의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
실시의 형태 8의 IC의 노이즈 내량 검출 장치가, 상술한 실시 형태의 IC의 노이즈 내량 검출 장치와 상위한 점은, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)가 접촉형 프로브인 점이다.
제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)는, 각각 동축 프로브이다. 제1 프로브(40)의 동축의 심선(44)이 IC(51)의 제1 단자에 접촉하여 배치된다. 제2 프로브(41)의 동축의 심선(45)이 IC(51)의 제2 단자에 접촉하여 배치된다.
실시의 형태 8에 있어서, 신호 발생부(10)의 기준 전위와, 측정 대상으로 되는 프린트 기판(50) 또는 IC(51)의 기준 전위는, 직접 접속되지 않기 때문에, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)를 접촉시키는 것에 의해, 측정 대상의 오동작을 저감할 수 있다.
실시의 형태 8의 노이즈 내량 검출 장치는, 차동 신호를 측정하는 경우에 있어서, 특히 효과를 발휘한다. 즉, 차동 신호를 전송하는 배선에, 제1 프로브(40)의 동축의 심선(44)과 제2 프로브(41)의 동축의 심선(45)을 접촉시키는 것에 의해, 차동 신호를 IC(51)에 주입하여, IC(51)의 오동작을 판정할 수 있다. 차동 신호는 접촉형의 프로브의 영향을 받기 어렵다고 하는 특징을 갖는다. 2개의 접촉형 프로브(제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41))의 형상이 동일한 것이 바람직하고, 신호 발생부(10)로부터 각 접촉 프로브까지의 전기 길이가 동일한 것이 바람직하다.
도 34는, 차동 배선에 노이즈를 인가한 경우에 있어서의 오동작 조건의 측정 결과를 나타내는 도면이다. 사용한 차동 배선은, 이더넷(등록상표) 케이블에 연결되는 PHY 칩의 차동 배선이다. 도 34에 도시하는 바와 같이, 특정 주파수대(20MHz~60MHz)에 있어서, 인가 레벨이 작아도 오동작하는 것을 알 수 있다.
또, 제1 프로브(40)의 동축의 심선(44)이 IC(51)의 제1 단자에 접촉하여 배치되는 대신에, IC(51)가 실장된 프린트 기판(50) 상의 배선에 접촉하여 배치되는 것으로 해도 좋다. 제2 프로브(41)의 동축의 심선(45)이 IC(51)의 제2 단자에 접촉하여 배치되는 대신에, IC(51)가 실장된 프린트 기판(50) 상의 배선에 접촉하여 배치되는 것으로 해도 좋다.
실시의 형태 8의 변형예.
실시의 형태 7의 변형예와 마찬가지로, 제1 프로브(40)는, 동축의 심선(44)의 선단에 부착된 콘덴서 등의 정합 회로 Ma를 구비한다. 제2 프로브(41)는, 동축의 심선(44)의 선단에 부착된 콘덴서 등의 정합 회로 Ma를 구비하는 것으로 해도 좋다.
실시의 형태 9.
도 35는, 실시의 형태 9의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 일부의 구성을 나타내는 도면이다.
실시의 형태 9의 IC의 노이즈 내량 검출 장치가, 상술한 실시 형태의 IC의 노이즈 내량 검출 장치와 상위한 점은, 이하이다.
실시의 형태 9에 있어서, 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)는, 각각 동축 프로브이다. 실시의 형태 9의 IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 제1 프로브(40)의 동축의 외부 도체와, 제2 프로브(41)의 동축의 외부 도체를 접속하는 접속 케이블(80)을 구비한다.
제1 동축 케이블(21) 및 제2 동축 케이블(22)이, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 파장에 대해서 긴 경우에는, 제1 동축 케이블(21) 및 제2 동축 케이블(22)의 선단의 임피던스가 변화하는 것에 의해, 외부 도체에 정재파가 발생한다. 그 결과, 주파수에 따라서는 정확하게 측정할 수 없는 경우가 있다. 여기서, 제1 동축 케이블(21) 및 제2 동축 케이블(22)이, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 파장에 대해서 길다는 것은, 약 1/10 파장 이상 긴 것을 의미한다. 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주파수가 300MHz인 경우에는, 파장이 1m이다. 프린트 기판(50)의 유전체에 의한 파장 단축에 의해 파장이 0.5m 정도가 되므로, 1/10 파장은, 약 5cm로 된다.
동축 케이블(21, 22)이 파장에 대해서 짧은 경우에는, 신호 생성기(11) 및 벌룬(30)을 통해서, 외부 도체는 동전위로 되므로, 외부 도체에 정재파가 발생하지 않는다. 동축 케이블(21, 22)이 파장보다 1/10 파장 이상 길면, 정재파의 영향이 커진다. 그러한 경우에 있어서는, 외부 도체를 제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41)의 바로 옆에 접속하기 위한 접속 케이블(80)을 마련하는 것에 의해, 동축 케이블(21, 22)의 영향을 저감할 수 있다. 또, 주파수에 따라서는 접속 케이블(80) 자체의 잔류 인덕턴스가 영향을 주기 때문에, 접속 케이블(80)은 굵고, 짧은 것이 바람직하다. 또, 접속 케이블(80)과 같이 점 접속이 아니고, 외부 도체 사이를 납땜하는 것에 의해, 보다 높은 주파수까지, 정재파를 발생시키는 일 없이 측정이 가능해지도록 해도 좋다.
실시의 형태 10.
도 36은, 실시의 형태 10의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 신호 발생부(10)와, 제1 프로브(40)와, 제2 프로브(41a, 41b)와, 판정 장치(70)와, 제1 동축 케이블(21)과, 제2 동축 케이블(22a, 22b)을 구비한다.
신호 발생부(10)는, 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력한다. 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호는, 차동 신호로 할 수 있다.
제1 동축 케이블(21)은 제1 교류 신호를 전송한다.
제2 동축 케이블(22a, 22b)은 제2 교류 신호를 전송한다.
제1 프로브(40)는, 제1 동축 케이블(21)과 접속된다. 제1 프로브(40)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 근접하여 배치되고, 제1 교류 신호를 IC(51)에 주입한다. 제1 프로브(40)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 비접촉으로 배치되는 것으로 해도 좋다.
제2 프로브(41a)는, 제2 동축 케이블(22a)과 접속된다. 제2 프로브(41a)는, 프린트 기판(50) 상의 IC에 근접하여 배치되고, 제2 교류 신호를 IC(51)에 주입한다. 제2 프로브(41b)는, 제2 동축 케이블(22b)과 접속된다. 제2 프로브(41b)는, 프린트 기판(50) 상의 IC에 근접하여 배치되고, 제2 교류 신호를 IC(51)에 주입한다. 제2 프로브(41a, 41b)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 비접촉으로 배치되는 것으로 해도 좋다.
판정 장치(70)는, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주입 후의 IC(51)의 상태에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정한다. 예를 들어, 판정 장치(70)는, IC(51)의 출력 신호에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 것으로 해도 좋다.
신호 발생부(10)는, 신호 생성기(11)와, 벌룬(30)과, 앰프(31)와, 파워 스플리터(33)를 포함한다. 또, 프로브의 특성 임피던스는 반드시 50Ω이 아니기 때문에, 파워 스플리터(33)는 파워 디바이더나 벌룬 등의 고주파의 신호 또는 전력을 분배하는 분배기이면 어떠한 것을 이용해도 상관없다. 신호 생성기(11)는, 전자 노이즈인 시험 신호를 생성한다.
벌룬(30)은, 신호 생성기(11)에 의해 생성된 시험 신호로부터, 진폭이 동일하고, 또한 위상이 180도 상위한 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 생성한다. 벌룬(30)의 제1 교류 신호를 출력하는 포트는, 제1 동축 케이블(21)과 접속된다.
앰프(31)는, 제2 교류 신호를 증폭한다.
파워 스플리터(33)는, 앰프(31)의 출력과 접속된다. 파워 스플리터(33)는, 앰프(31)의 출력을 분기한다.
파워 스플리터(33)의 2개의 출력은, 제2 동축 케이블(22a 및 22b)과 접속된다.
본 실시의 형태에 의하면, IC의 복수 점에 동시에 노이즈를 주입할 수 있다. 예를 들면 연산 증폭기의 신호와 전원에 동시에 노이즈를 주입할 수 있다.
신호선이 노이즈에 강하고, 전원선이 노이즈에 약한 경우에 있어서는, 신호선 근방에 배치하는 제1 프로브(40) 또는 제2 프로브(41a, 41b)의 직전에 앰프를 배치해도 좋다. 또한, 제1 프로브(40), 제2 프로브(41a, 41b)는, 접촉형 프로브여도 좋다. 예를 들면 IC(51)의 내부의 회로가 비교기를 포함하는 것을 알고 있는 경우에, GND와 차동 신호를 전송하는 배선에 접촉형 프로브를 부착하고, 전원에는 비접촉 프로브를 부착하는 것 등의 방법을 취해도 상관없다.
제1 프로브(40) 및 제2 프로브(41a, 41b)는, 전류 프로브, 또는 로고스키 코일 등이라도 좋다. 모든 프로브를 IC(51) 또는 프린트 기판(50)에 근접시킬 필요는 없다. 프린트 기판(50)에 접속되는 커넥터에 노이즈를 주입해도 좋다. 예를 들면, 전류 용량을 확보하기 위해서 IC(51)가 동전위의 복수의 전원 단자를 구비하는 경우가 있다. 그러한 경우에는, 제2 프로브(41a)를 IC(51)의 하나의 전원 단자에 근접하여 배치하고, 제2 프로브(41b)를 IC(51)의 다른 전원 단자에 근접하여 배치하고, 제1 프로브(40)를 IC(51)의 그라운드 단자에 근접하여 배치하는 것으로 해도 좋다. 이것에 의해, 복수의 전원 단자에 신호를 동시에 주입할 수 있고, IC(51)에 노이즈를 효율적으로 주입할 수 있다.
실시의 형태 11.
주파수, 진폭, IC의 단자의 조합 등, 측정 파라미터가 많기 때문에, 측정 시간의 단축이 필요하다. 측정 시간의 대부분은, 프로브를 주사하는 시간이다. 상기의 실시 형태에서는, 노이즈 인가용의 2개의 프로브와, 1개의 신호 검출용 프로브를 이용하게 되기 때문에, 프로브끼리 얽혀, 자동 측정할 수 없게 되는 경우가 있다.
본 실시의 형태에서는, 노이즈를 인가하는 프로브와, 출력 신호를 검출하는 프로브를 측정 대상인 IC의 근방에 미리 배치해 두고, 인가하는 프로브 및 검출하는 프로브를 기계적 또는 전기적으로 전환하는 것에 의해, 상기의 문제를 해결한다.
도 37은, 실시의 형태 11의 IC의 노이즈 내량 검출 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
IC의 노이즈 내량 검출 장치는, 신호 발생부(10)와, 복수의 제1 동축 케이블(21)과, 복수의 제2 동축 케이블(22)과, 복수의 제3 동축 케이블(96)과, 복수의 제1 프로브(40)와, 복수의 제2 프로브(41)와, 복수의 제3 프로브(61)와, 제1 스위치(93)와, 제2 스위치(94)와, 제3 스위치(95)를 구비한다.
신호 발생부(10)는, 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력한다.
제1 동축 케이블(21)은, 제1 교류 신호를 전송한다.
제2 동축 케이블(22)은, 제2 교류 신호를 전송한다.
제1 프로브(40)는, 대응하는 제1 동축 케이블(21)과 접속된다. 제1 프로브(40)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 근접하여 배치되고, 제1 교류 신호를 IC(51)에 주입한다.
제2 프로브(41)는, 대응하는 제2 동축 케이블(22)과 접속된다. 제2 프로브(41)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 근접하여 배치되고, 제2 교류 신호를 IC(51)에 주입한다.
제3 프로브(61)는, 프린트 기판(50) 상의 IC(51)에 근접하여 배치되어, IC(51)의 출력 신호를 계측한다.
제3 동축 케이블(96)은, 대응하는 제3 프로브(61)와 접속되고, IC(51)의 출력 신호를 전송한다.
판정 장치(70)는, 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호의 주입 후에, 제3 프로브(61)로부터 입력되는 IC(51)의 출력 신호에 근거하여, IC(51)가 오동작하고 있는지 여부를 판정한다.
제1 스위치(93)는, 복수의 제1 동축 케이블(21)과 신호 발생부(10) 사이에 설치된다. 제1 스위치(93)는, 신호 발생부(10)와 접속하는 1개의 제1 동축 케이블(21)을 전환한다.
제2 스위치(94)는, 복수의 제2 동축 케이블(22)과 신호 발생부(10) 사이에 설치된다. 제2 스위치(94)는, 신호 발생부(10)와 접속하는 1개의 제2 동축 케이블(22)을 전환한다.
제3 스위치(95)는, 복수의 제3 동축 케이블(96)과 판정 장치(70) 사이에 설치된다. 제3 스위치(95)는, 판정 장치(70)와 접속하는 1개의 제3 동축 케이블(96)을 전환한다.
제1 프로브(40), 제2 프로브(41), 및 제3 프로브(61)는, 비접촉형 프로브여도, 접촉형 프로브여도 좋다. 제1 프로브(40), 제2 프로브(41), 및 제3 프로브(61)는, 동일한 종류여도, 다른 종류여도 좋다.
본 실시의 형태에서는, 스위치를 전기 신호에 의해 전환하는 것에 의해, 사용하는 프로브를 전환할 수 있기 때문에, IC(51)의 노이즈 내량의 검출을 단시간에 실시할 수 있다. 프로브의 주사에 의해 프로브와 동축 케이블이 서로 얽혀 로봇암이 정지 또는 고장날 가능성, 및 프로브와 측정 대상이 단락할 가능성을 저감할 수 있다. 특히 동축 프로브의 경우에는 선단부에 전계가 집중하기 때문에, 복수의 동축 프로브간의 간섭이 작고, IC의 단자에 맞추어 복수의 동축 프로브를 조밀하게 배치해도 정밀도가 높은 측정을 할 수 있다. 한편, 루프 프로브의 경우에는 프로브의 루프면에 직교하는 방향으로 자계가 나오기 때문에, 근처에 다른 루프 프로브가 있으면 복수의 프로브 사이에서 간섭이 발생하고, 오동작 특성 파악을 하기 어려워진다. 그러한 경우에 있어서는, 복수의 프로브의 사이의 거리를 멀리 하는 것, 또는, 각각의 루프 프로브의 루프면이 직교하도록 복수의 프로브를 배치하는 것에 의해 간섭을 저감할 수 있다. 그 때문에, 미세한 IC를 측정할 때에는, 상기의 이유로부터 동축 프로브가 바람직하다. 다만, 오동작하기 쉬운 단자를 찾는 등, 측정 대상의 특성이 미지인 경우에는 대략적인 위치를 파악 가능한 자계 프로브를 이용하는 것이 바람직하다.
프로브간의 간섭을 감소시키기 위해 프로브의 선단 사이의 거리보다, 각 프로브의 선단과 측정 대상 사이의 거리를 짧게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하는 것에 의해, 기생 용량 및 상호 인덕턴스가 프로브와 측정 대상 사이에서 발생하기 쉽다. 그 결과, 다른 프로브를 거쳐 신호가 신호 발생부(10) 또는 판정 장치(70)에 돌아오는 양보다, 측정 대상에 주입되는 양을 증가시킬 수 있다.
임피던스 측정에 관해서도 마찬가지의 신호 전환기를 이용한 장치로 측정할 수 있다. 또, 전계 프로브와 자계 프로브와의 전환에 관해서도 반도체 소자로 이루어지는 외부 스위치에 의해, 프로브의 선단을 개방 또는 단락하도록 하는 것에 의해, 프로브를 교체하지 않고 측정할 수 있다. 다만, 외부 스위치를 이용하는 경우에 있어서는, 그 신호가 기기에 영향을 주지 않도록 배치할 필요가 있다.
프로브의 지향성을 고려한 배치에 관해서는, 상술한 실시의 형태와 마차가지로, 프로브와 측정 대상의 결합량이 최대로 되는 방향으로 배치하는 것이 바람직하다.
실시의 형태 12.
실시의 형태 4에 있어서, IC(51)의 내부 임피던스 측정법을 행하기 위해, 전계 프로브와 자계 프로브를 측정 대상의 동일한 위치에 배치할 필요가 있다. 그러나, 전계 프로브 및 자계 프로브를 물리적으로 이동시키면, 이동에 소요되는 시간이 필요하다. 또, 전계 프로브의 선단부의 크기와 자계 프로브의 선단부의 크기가 반드시 동일하다고는 할 수 없기 때문에, 이러한 프로브를 동일한 위치에 배치할 수 있다고는 할 수 없다.
도 38은, 실시의 형태 12에 있어서의 전자계 프로브를 나타내는 도면이다.
이 전자계 프로브는, IC(51)의 단자의 전계 및 자계를 측정하기 위해서 이용된다. 이 전자계 프로브는, 외부 도체(49)와 심선(44)을 갖는 동축 프로브이다.
심선(45) 선단부와 외부 도체(49)가 다이오드 D46을 거쳐 접속된다.
동축 프로브의 심선(44)의 선단부와 외부 도체(49) 사이에 전지 등의 직류 전원으로부터의 직류 전압을 인가하는지 여부를 전환하는 스위치 또는 듀플렉서 등의 전환기 SW가 마련된다. 전환기 SW가 온일 때에는, 다이오드 D46의 저항값이 작아지기 때문에, 도 38의 전자계 프로브는 자계 프로브로서 기능한다. 전환기 SW가 오프일 때에는, 다이오드 D46의 저항값은 커지기 때문에, 도 38의 전자계 프로브는 전계 프로브로서 기능한다.
전자계 프로브를 전계 프로브로서 동작시킬지, 자계 프로브로서 동작시킬지를 외부의 신호에 의해서만 전기적으로 전환할 수 있기 때문에, 상기와 같이 이동 시간, 및 프로브의 치수의 문제를 해결할 수 있다. 임피던스 측정 시에는, 동일한 위치에서 동일한 시각에 전계와 자계를 측정하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 이것은, 물리적으로 불가능하다. 다만, 예를 들면 신호의 속도가 1MHz인 경우에, 상기의 스위치 또는 다이오드를 이용하여 온/오프의 전환을 100MHz로 행하면, 측정 대상의 전기적인 특성이 변화하기 전에 전계와 자계를 측정할 수 있다. 다만, 1번의 시행에서는, 측정 타이밍이, 측정 대상의 온/오프가 전환하는 타이밍과 겹칠 수도 있기 때문에, 여러 차례 측정하고, 통계적 또는 동일한 특성이 나타난 경우만의 평균을 구하는 것에 의해, 전계와 자계를 등가적으로 동일한 위치에서 동일 시각에 측정할 수 있다.
이 전자계 프로브는 노이즈를 검출할 뿐만 아니라, 실시의 형태 1과 같이 노이즈를 인가하는 프로브로서도 이용할 수 있다. 이 때, 직류 신호에 고주파 신호를 중첩하는 것으로서 바이어스 티(bias tee) 등의 듀플렉서를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 측정기에 입력하기 위해서 직류 성분을 제외하기 위해서는, DC 컷 등의 수동 회로를 이용하면 된다.
실시의 형태 12의 변형예.
도 39는, 실시의 형태 12의 변형예에 있어서의 전자계 프로브를 나타내는 도면이다.
이 변형예의 전자계 프로브는, 다이오드 D46 대신에 리드 스위치(48)와, 리드 스위치(48)를 제어하는 자석 MG를 구비한다.
예를 들어, 자석 MG를 영구자석으로 한다. 리드 스위치(48)에 대해서 영구자석을 가까이 하거나, 혹은 멀리하는 것에 의해, 리드 스위치(48)의 개폐를 전환할 수 있다.
혹은, 자석 MG를 전자석으로 한다. 리드 스위치(48)의 근방에 전자석을 배치하고, 전자석에 전류를 흐르게 하는 것에 의해, 리드 스위치(48)의 개폐를 전환할 수 있다. 상기에 있어서, 전자계 프로브는, 전계 및 자계 검출을 위한 검출용 프로브로서 설명했지만, 실시의 형태 1에 나타내는 바와 같이 측정 대상으로의 노이즈 인가용 프로브로서 이용해도 상관없다.
실시의 형태 13.
본 실시의 형태는, 실제의 전자 기기에 대한 활용법에 관한 것이다. 상기의 실시의 형태는, 일반적인 IC의 평가법에 관한 것이지만, 구체적인 노이즈원을 상정할 수 있는 경우에는, 본 실시의 형태의 수법을 효과적으로 활용할 수 있다. 이하에 구체적인 예를 설명한다.
실제의 사용 환경을 모의한 시험으로서, EMC(Electromagnetic Compatibility) 분야에서 이용되는 정전기 시험(ESD 시험), 패스트 트랜지언트 버스트(EFT/B) 시험, 또는 번개 서지 시험 등이 있다. 이러한 노이즈원이 되는 시험기의 출력 파형은 오실로스코프 등으로 측정할 수 있기 때문에, 노이즈원의 주파수 특성을 파악할 수 있다. 노이즈원으로부터 소망의 IC로의 전파는, 전도, 또는 공간, 또는 그 양쪽 모두의 전파 경로를 경유한다.
노이즈원이 기지인 경우에, 실시의 형태 1~12에서 설명한 수법에 의해 IC의 노이즈 내량의 주파수 특성은 기지이기 때문에, 노이즈원으로부터 IC까지의 전파 경로를 예측할 수 있으면, IC에 인가되는 노이즈의 주파수 특성을 파악할 수 있다.
Ansys사의 HFSS, CST사의 CSTStudo 등의 전자계 시뮬레이터를 사용하면, 노이즈원으로부터 소망의 IC의 단자까지의 전파 특성, 구체적으로는 S 파라미터를 산출할 수 있다.
또한, 실시의 형태 3에서 설명한 바와 같이 IC의 각 단자의 내부 임피던스를 파악하는 것에 의해, 보다 정확한 전파 특성을 파악할 수 있다. 그리고, 입력 신호가 되는 노이즈원의 주파수 특성과 전파 경로의 주파수 특성을 조합하는 것에 의해, IC에 인가되는 전압 및 전력을 추정할 수 있다.
구체적으로는 전자계 시뮬레이터 또는 실측을 통해서 산출한 S 파라미터를, S 파라미터의 플로우 그래프(또는 시그널 플로우 그래프)로 결합하는 것에 의해, 노이즈를 발생시키는 신호 발생 장치로부터 오동작이 일어나는 IC의 단자로의 전파 특성을 추정할 수 있다. 이 수법은 무선기 등의 설계에 있어서는 레벨 다이어그램으로서 개개의 부품의 증폭 및 감쇠 특성을 조합하는 방법으로서 알려져 있다. 본 수법은, 무선 설계에 있어서의 레벨 다이어그램을 확장한 것으로 된다. 특히 각 부품(예를 들면, 노이즈 인가 장치로부터 프로브까지를 한 묶음으로 한 부품, 또는 노이즈가 인가되는 프린트 기판 등)의 특성이 주파수의 진폭 특성, 및 위상 특성을 갖고, 또한, 증폭은 없고 감쇠 특성만으로 구성되는 것으로부터, 본 실시의 형태에 있어서는, 이 수법을 노이즈의 레벨 다이어그램이라고 부른다. 노이즈의 레벨 다이어그램에서는, 무선기 설계와는 달리, 주파수마다의 전파 지연 시간과, 부품의 결합부에서의 반사와 투과 특성을 포함하여 고려할 필요가 있기 때문에 위상 특성을 포함하여 결합하는 것이 중요하다. 이 노이즈의 레벨 다이어그램과, 신호 발생기의 신호 레벨의 주파수 특성을 결합하는 것에 의해, 오동작이 발생하는 IC의 단자에 인가되는 노이즈 레벨의 주파수 특성을 추정할 수 있다. 또한, 이 IC의 단자에 인가되는 노이즈 레벨의 주파수 특성과, 상기의 실시의 형태에서 나타낸 노이즈의 오동작 주파수 특성을 비교하는 것에 의해, 오동작의 유무를 판정할 수 있다.
상기의 IC에 인가되는 전압 및 전력과, 실시의 형태 1~12에 기재한 IC의 노이즈 내량 평가 장치를 이용하여 평가한 결과를 비교하는 것에 의해, IC의 오동작을 시작(試作)하는 일 없이 프런트로딩(front loading) 설계로 EMS 즉 노이즈 내량을 정확하게 예측할 수 있다.
구체적으로 EMS 설계가 필요한 예로서, 터치 패널이나 버튼을 갖는 엘리베이터의 조작 패널이나 FA 기기의 조작 장치나 스마트폰과 같은 터치 패널을 갖는 전자 기기 등, 사람이 접하는 전자 기기에 있어서 본 실시의 형태에서 설명한 수법을 이용하는 것에 의해, 오동작이나 파괴를 막을 수 있는 설계가 가능해진다.
발전소 또는 공장 등, 전자 노이즈 환경을 어지럽히는 기기가 주위 및 근접하는 케이블에 흐르고 있는 장소에 있어서는, 자기 결합에 의해, 전자 노이즈가, 본 실시의 형태에서 설명한 통신용 케이블에 혼입하는 것, 계통 전원을 거쳐 전원 케이블에 혼입하는 것 등이 일어난다. 그러한 경우에 있어서, 본 실시의 형태에서 설명한 방법에 따르면, 설계 단계에 있어 IC에 주는 노이즈의 영향을 최소한으로 억제하는 설계를 할 수 있다. 필요에 따라서 전자 쉴드나, 배리스터, 피뢰기(arrestor), 또는 대지간 콘덴서 등을 배치하는 것에 의해, 노이즈를 방출하는 경로를 마련하는 것도 가능해진다. 발전소 또는 공장 등에 있어서는, 순간 정지 및 오동작이 치명적으로 될 수 있기 때문에, 본 수법에 따른 설계법은 높은 효과를 갖는다.
또, 자립하여 동작하는 우주 산업, 방위 산업, 자동차 산업(특히 자동 어시스트, 또는 자동 운전)에 있어서는, 방해 전파 등에 의해 기기가 오동작 또는 파괴를 한다. 사람의 판단이 순간적으로 작용하지 않기 때문에 치명적인 결과를 가져올 가능성이 있다. 본 수법을 적용하는 것에 의해, 방해 전파 등에 강한 전자 기기를 만들 수 있기 때문에, 상기와 같은 문제를 일으키기 어렵게 할 수 있다.
그 밖에도 예를 들면 공기 조절기와 같은 민생 기기에 있어서도, 유도 번개에 의한 기기의 파괴는 저감해야 할 과제이다. 유도 번개에 의한 기기의 파괴의 상당수는, 예를 들면 근린의 송전선에 번개가 유도되었던 것에 기인한다. 그 때문에, 전원선 경유로 유도 번개 기인의 노이즈가 혼입하는 경로가 생긴다. 이상적으로는, 기기에 노이즈를 혼입시키기 전에, 대지간 콘덴서 등으로 지면에 전류를 흐르게 하는 것이다. 그러나, 번개도 교류 신호이기 때문에 잔류 인덕턴스의 영향을 받으므로, 모두를 지면에 흐르게 할 수 없다. 그 때문에, 일부가 기기의 내부에 혼입하게 된다. 본 수법에서는, 그러한 경로를 시작 전에 예측할 수 있다.
본 수법에 의해 노이즈 내량을 평가하여, 반도체 소자 자체의 외란 노이즈에의 내량을 향상하는 것은 좋은 방법이다. 특히, 응답 맵 등을 스펙 시트 등에 기재하고, 프린트 기판 설계자와 공유하는 것에 의해, 트러블이 적은 개발이 가능해진다.
또, 프린트 기판 설계자에 있어서는, 본 수법에 의해 평가한 결과를 받아, 노이즈에 영향을 받기 쉬운 IC를 선정하지 않는 것이 가능해진다. 또한, 회로도의 IC의 각 단자에 대해서, 외란 노이즈에 대한 영향도를 추기하는 것은 바람직한 설계 방법이다. 특히, 노이즈 내성이 낮고 노이즈를 조심해야 하는 대역을 기재하고, 노이즈 필터 부품의 추가 및 배선의 라우팅에 주의하도록 기재하는 것에 의해, 설계 후에 일어날 수 있는 EMS 트러블을 최소로 할 수 있다.
실시의 형태 14.
실시의 형태 3에 나타낸 비접촉에서의 전계와 자계의 측정 결과를 이용하여, 임피던스를 추정하는 구체적인 계산 방법과, 그 방법을 이용하여 실측 결과를 계산한 결과를 나타낸다. 평가 결과를 나타내기 위해 임피던스가 기지인 조건으로 측정을 행했다. 구체화에는, 유전체 두께 0.8mm의 FR-4 기판을 이용한 특성 임피던스 50Ω의 마이크로 스트립 선로의 일단에 신호 발생기(구체적으로는, 벡터 네트워크 애널라이저)를 접속했다. 종단이 개방의 경우와 단락인 경우에 있어서, 전계 및 자계를 측정했다. 구체적으로는, 벡터 네트워크 애널라이저의 별도 포트에서 전계 및 자계를 측정했다.
임피던스의 추정에 대해, 단순히 전계와 자계의 비를 취하는 방법이 고려된다. 다만, 이 방법에서는 추정 정밀도가 낮아지는 것을 알았다. 그래서, 본 실시의 형태에 있어서는, 기지의 임피던스 Z0를 이용하여 산출되는 보정 계수에 의해, 전계와 자계의 비를 교정한다. 구체적으로는, 전계 프로브의 수신 전압의 주파수 특성을 V1(f), 자계 프로브의 수신 전압의 주파수 특성을 V2(f)로 하고, 이하의 식이 성립된다.
V1(f)=α1(f)×E(f) … (2)
V2(f)=α2(f)×E(f) … (3)
추정하고 싶은 임피던스 Z(f)는 이하의 식에 의해 표현된다. α1(f), α2(f), β(f)는, 주파수에 의존하는 복소 계수이다. α1(f) 및 α2(f)는, 기지의 복소 계수이다. β(f)는, 미지의 복소 보정 계수이다.
[수학식 1]
… (4)
미지의 복소 보정 계수 β(f)를 기지의 임피던스 소자 Z0[Ω]에 의해 산출할 수 있다. 구체적으로는 이하의 식에 의해 β(f)를 산출한다. 복소 보정 계수 β(f)를 구하기 위해, 전계 E(f)와 자계 H(f)를 측정할 때에는, 전계 프로브와 측정 대상의 위치 관계, 및 자계 프로브와 측정 대상의 위치 관계를 일정하게 하는 것이 바람직하다.
[수학식 2]
… (5)
도 40은, 실시의 형태 14에 있어서의 내부 임피던스 Z(f)의 추정 결과를 나타내는 도면이다.
도 40에는, 기지의 임피던스 Z0=50Ω의 입력 단자를 이용하여 산출한 복소 보정 계수 β(f)를 이용하여, 내부 임피던스 Z(f)를 산출한 결과가 나타나 있다. 100kHz~100MHz에 있어서, 단락 조건에서의 내부 임피던스 Z(f)는, 1Ω 정도이며, 개방 조건에서의 내부 임피던스 Z(f)는 1kΩ 정도이다.
도 41은, 실시의 형태 14에 의한 보정 복소 계수 β(f)에 의한 교정을 실행하는 경우와, 교정을 실행하지 않는 경우의 50Ω 종단에 대한 내부 임피던스 Z(f)의 추정값의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
교정을 실행한 경우에는, 내부 임피던스 Z(f)는, 일정값(50Ω)이다. 교정을 실행하지 않는 경우, 즉 단순히 전계와 자계의 비에 의해 내부 임피던스 Z(f)를 산출하는 경우에 있어서는, 내부 임피던스 Z(f)는, 일정값(50Ω)으로는 되지 않는다. 이번에는, 기지의 임피던스 Z0로서 50Ω을 이용했지만, 측정 대상의 입력 단자의 임피던스 Z(f)와 가깝다고 생각되는 기지의 임피던스 Z0를 이용하는 것에 의해, 측정 대상의 입력 단자의 내부 임피던스 Z(f)의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 실시의 형태에 의한 교정에 의해, 위상 성분을 이용할 수 있는 이점이 있다. 주파수 대역에서의 위상 성분은, 시간 영역에서는 시간차를 나타내는 것이기 때문에, 위상 성분을 포함하는 것에 의해 교정을 이용하지 않는 종래 기술은 할 수 없었던, 임피던스의 시간 변화를 측정하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, IC의 일종인 파워 반도체의 온 시와 오프 시, 그 천이 상태에서의 내부 임피던스를 비접촉으로 추정할 수 있다. 그 결과, 설계 초기 단계인 회로 시뮬레이션에 있어서, 정밀도가 높은 설계를 하는 것이 가능해진다.
도 42는, 실시의 형태 14에 있어서의 내부 임피던스의 측정 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.
스텝 S501에 있어서, 동작 상태의 IC(51)의 기지의 임피던스 Z0의 입력 단자 PI(0)의 근방에 전계 프로브를 배치하여, 전계 프로브에 의해, 기지의 임피던스 Z0의 입력 단자 PI가 생성하는 전계 E(f)를 비접촉으로 측정한다.
스텝 S502에 있어서, 전계 프로브를 배치한 개소와 동일한 개소에 자계 프로브를 배치하여, 자계 프로브에 의해, 기지의 임피던스 Z0의 입력 단자 PI(0)가 생성하는 자계 H(f)를 비접촉으로 측정한다.
스텝 S503에 있어서, 판정 장치(70)는, 스텝 S501에 있어서 측정된 전계 E(f)로부터 식(2)에 따라, 전압 V1(f)를 산출한다. 판정 장치(70)는, 스텝 S502에 있어서 측정된 자계 H(f)로부터 식(3)에 따라, 전압 V2(f)를 산출한다. 판정 장치(70)는, 산출한 V1(f) 및 V2(f)와, 기지의 임피던스 Z0를 이용하여, 식(5)에 따라, 복소 보정 계수 β(f)를 산출한다.
스텝 S504에 있어서, 동작 상태의 IC(51)의 측정 대상의 입력 단자 PI의 근방에 전계 프로브를 배치하여, 전계 프로브에 의해, 측정 대상의 입력 단자 PI가 생성하는 전계 E(f)를 비접촉으로 측정한다.
스텝 S505에 있어서, 전계 프로브를 배치한 개소와 동일한 개소에 자계 프로브를 배치하여, 자계 프로브에 의해, 측정 대상의 입력 단자 PI가 생성하는 자계 H(f)를 비접촉으로 측정한다.
스텝 S503에 있어서, 판정 장치(70)는, 스텝 S504에 있어서 측정된 전계 E(f)로부터 식(2)에 따라, 전압 V1(f)를 산출한다. 판정 장치(70)는, 스텝 S505에 있어서 측정된 자계 H(f)로부터 식(3)에 따라, 전압 V2(f)를 산출한다. 판정 장치(70)는, 산출한 V1(f) 및 V2(f)와, 스텝 S503에 있어서 측정된 복소 보정 계수 β(f)를 이용하여, 식(4)에 따라, 측정 대상의 입력 단자 PI의 내부 임피던스를 산출한다.
이번에 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 개시의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타나고, 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
10 신호 발생부, 11 신호 생성기, 20, 21, 22, 22a, 22b, 23, 24, 25, 26, 96 동축 케이블, 30 벌룬, 31, 32 앰프, 33 파워 스플리터, 34 방향성 결합기, 40, 41, 41a, 41b, 61 프로브, 44, 45 심선, 48 리드 스위치, 49 외부 도체, 50 프린트 기판, 51 IC, 53 그라운드 단자, 54 제1 노이즈 인가부, 55 제2 노이즈 인가부, 60 계측용 케이블, 70 판정 장치, 71 계측부, 72 연산부, 73 표시부, 80 접속 케이블, 91 온도 검출기, 92 안테나, 93 제1 스위치, 94 제2 스위치, 95 제3 스위치, C42, C43 콘덴서, D46 다이오드, Ma 정합 회로, P1, P2 출력 포트, SW 전환기.

Claims (29)

  1. 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 노이즈로서 출력하는 신호 발생부와,
    상기 제1 교류 신호를 전송하기 위한 제1 동축 케이블과,
    상기 제2 교류 신호를 전송하기 위한 제2 동축 케이블과,
    상기 제1 동축 케이블에 있어서, 상기 신호 발생부와는 반대측의 단부에 접속되고, 프린트 기판 상의 IC에 근접하여 배치되는 제1 프로브와,
    상기 제2 동축 케이블에 있어서, 상기 신호 발생부와 반대측의 단부에 접속되고, 상기 IC에 근접하여 배치되는 제2 프로브와,
    상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 인가한 후의 상기 IC 또는, 상기 IC가 실장된 장치의 동작 상태에 근거하여, 상기 IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 판정 장치를 구비한
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 위상차는, 180도인 IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 위상차는, 120도인 IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판정 장치는, 상기 IC 또는, 상기 IC에 접속되는 상기 IC와는 다른 IC의 출력 신호에 근거하여, 상기 IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 IC의 온도를 검출하는 온도 검출기를 더 구비하고,
    상기 판정 장치는, 상기 IC 또는, 상기 IC에 접속되는 상기 IC와는 다른 IC의 온도 변화에 근거하여, 상기 IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 IC로부터 방사되는 전자파를 검출하는 안테나를 더 구비하고,
    상기 판정 장치는, 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 주파수대 이외의 주파수대에 있어서의 상기 안테나에 있어서의 수신 전압의 변화에 근거하여, 상기 IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 신호 발생부는,
    시험 신호를 생성하는 신호 생성기와,
    상기 시험 신호로부터, 진폭이 동일하고, 또한 위상이 180도 상위한 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 생성하는 신호 분배기를 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 신호 발생부는,
    상기 신호 생성기와 상기 신호 분배기 사이에 배치되고, 상기 신호 생성기에 의해 생성된 상기 시험 신호를 증폭하는 앰프를 더 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 신호 발생부는, 상기 앰프와 상기 신호 분배기 사이, 또는 상기 신호 분배기와, 상기 제1 프로브와 상기 제2 프로브 각각의 사이에 배치된 방향성 결합기를 더 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 신호 발생부는,
    상기 신호 분배기와 상기 제1 동축 케이블의 일단 사이에 배치되고, 상기 신호 분배기로부터 출력된 상기 제1 교류 신호를 증폭하는 제1 앰프와,
    상기 신호 분배기와 상기 제2 동축 케이블의 일단 사이에 배치되고, 상기 신호 분배기로부터 출력된 상기 제2 교류 신호를 증폭하는 제2 앰프를 더 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 인가하는 단자는, 상기 IC의 신호 입력 단자 또는 신호 입출력 단자이고,
    상기 IC로부터의 출력 신호를 관측하는 단자는 상기 IC의 신호 출력 단자 또는 신호 입출력 단자인
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로브 및 상기 제2 프로브는, 상기 IC에 비접촉으로 배치되는 IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로브는, 동축 프로브이며,
    상기 동축 프로브의 동축의 심선이 상기 IC의 그라운드 단자에 접촉하여 배치되고,
    상기 제2 프로브는, 상기 IC에 비접촉으로 배치되는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제1 프로브 및 상기 제2 프로브는, 각각 동축 프로브이며,
    상기 제1 프로브의 동축의 심선이 상기 IC의 제1 단자에 접촉하여 배치되고,
    상기 제2 프로브의 동축의 심선이 상기 IC의 제2 단자에 접촉하여 배치되는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 동축 프로브의 선단에 부착된 정합 회로를 더 구비하는 IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 프로브 및 상기 제2 프로브는, 각각 동축 프로브이며,
    상기 제1 프로브의 동축의 외부 도체와, 상기 제2 프로브의 동축의 외부 도체를 접속하는 케이블을 더 구비하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 신호 발생부는,
    시험 신호를 생성하는 신호 생성기와,
    상기 시험 신호로부터, 진폭이 동일하고, 또한 위상이 180도 상위한 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 출력하는 제1 신호 분배기와,
    상기 제2 교류 신호를 증폭하는 앰프와,
    상기 앰프의 출력과 접속되는 제2 신호 분배기를 포함하고,
    상기 제2 신호 분배기의 출력과 접속되는 2개의 상기 제2 동축 케이블과,
    각각이, 대응하는 상기 제2 동축 케이블과 접속되는 2개의 상기 제2 프로브를 구비하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 IC의 단자의 전계 및 자계를 측정하기 위한 전자계 프로브를 더 구비하고,
    상기 전자계 프로브는, 외부 도체와 심선을 갖는 동축 프로브이며,
    상기 심선의 선단부와 상기 외부 도체는 다이오드를 거쳐 접속되고,
    상기 심선의 선단부와 상기 외부 도체의 사이에 직류 전압 인가의 온/오프를 제어하는 전환기를 더 구비하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 IC의 단자의 전계 및 자계를 측정하기 위한 전자계 프로브를 더 구비하고,
    상기 전자계 프로브는, 외부 도체와 심선을 갖는 동축 프로브이며,
    상기 심선의 선단부와 상기 외부 도체는 리드 스위치를 거쳐 접속되고,
    상기 리드 스위치를 제어하기 위한 자석을 더 구비하는
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  20. 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하는 신호 발생부와,
    각각이, 상기 제1 교류 신호를 전송하기 위한 복수의 제1 동축 케이블과,
    각각이, 상기 제2 교류 신호를 전송하기 위한 복수의 제2 동축 케이블과,
    각각이, 대응하는 상기 제1 동축 케이블과 접속되고, 프린트 기판 상의 IC에 근접하여 배치되고, 상기 제1 교류 신호를 상기 IC에 인가하기 위한 복수의 제1 프로브와,
    각각이, 대응하는 상기 제2 동축 케이블과 접속되고, 상기 IC에 근접하여 배치되고, 상기 제2 교류 신호를 상기 IC에 인가하기 위한 복수의 제2 프로브와,
    각각이, 상기 IC에 근접하여 배치되어, 상기 IC의 출력 신호를 계측하기 위한 복수의 제3 프로브와,
    각각이, 대응하는 상기 제3 프로브와 접속되고, 상기 IC의 출력 신호를 전송하기 위한 복수의 제3 동축 케이블과,
    상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 인가 후에, 상기 제3 프로브로부터 입력되는 상기 IC의 출력 신호에 근거하여, 상기 IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 판정 장치와,
    복수의 상기 제1 동축 케이블과 상기 신호 발생부 사이에 마련되어, 상기 신호 발생부와 접속하는 1개의 상기 제1 동축 케이블을 전환하기 위한 제1 스위치와,
    복수의 상기 제2 동축 케이블과 상기 신호 발생부 사이에 마련되어, 상기 신호 발생부와 접속하는 1개의 상기 제2 동축 케이블을 전환하는 제2 스위치와,
    복수의 상기 제3 동축 케이블과 상기 판정 장치 사이에 마련되어, 상기 판정 장치와 접속하는 1개의 상기 제3 동축 케이블을 전환하기 위한 제3 스위치를 구비한
    IC의 노이즈 내량 검출 장치.
  21. 상이한 위상의 제1 교류 신호 및 제2 교류 신호를 출력하도록 구성된 신호 발생부와, 상기 제1 교류 신호를 전송하기 위한 제1 동축 케이블과, 상기 제2 교류 신호를 전송하기 위한 제2 동축 케이블과, 상기 제1 동축 케이블과 접속되는 제1 프로브와, 상기 제2 동축 케이블과 접속되는 제2 프로브와, 판정 장치를 구비한 IC의 노이즈 내량 검출 장치에 있어서의 노이즈 내량 검출 방법으로서,
    상기 제1 프로브 및 상기 제2 프로브를 상기 IC에 근접하여 배치하는 스텝과,
    상기 신호 발생부가, 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 출력하는 스텝과,
    상기 판정 장치가, 상기 IC, 또는 상기 IC가 실장된 프린트 기판, 또는 상기 IC가 실장된 프린트 기판에 접속되는 다른 프린트 기판의 상태에 근거하여, 상기 IC가 오동작하고 있는지 여부를 판정하는 스텝을 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 신호 발생부는, 특정 주파수를 선택하여 출력 가능한 장치이며,
    상기 출력하는 스텝은, 상기 신호 발생부가, 1개의 대역폭당 10주기 이상의 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 출력하는 스텝을 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 신호 발생부로부터 출력되는 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 주파수 및 진폭을 변화시키는 스텝과,
    상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 주파수, 및 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 진폭의 조합에 있어서의 상기 IC의 출력 신호를 나타내는 응답 맵을 작성하는 스텝을 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 인가하는 상기 IC의 단자를 변화시키는 스텝을 더 포함하고,
    상기 응답 맵을 작성하는 스텝은, 상기 IC의 단자 또는 단자간, 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 주파수, 및 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호의 진폭의 조합에 있어서의 상기 IC의 출력 신호를 나타내는 응답 맵을 작성하는 스텝을 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 신호 발생부가 출력하는 상기 제1 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호는, 적어도 1kHz 이상의 대역폭을 갖는 IC의 노이즈 내량 검출 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    제1 IC에 대한 응답 맵을 작성하는 스텝과,
    상기 제1 IC와 접속되는 제2 IC에 대한 응답 맵을 작성하는 스텝과,
    상기 제2 IC에 대한 응답 맵 내의 오동작 조건으로 되는 주파수 및 진폭의 조합을 추출하는 스텝과,
    상기 제1 IC에 대한 응답 맵 내의 출력 신호 중, 상기 추출한 주파수 및 진폭의 조합을 포함하는 출력 신호의 상기 제1 IC에 대한 응답 맵 내의 주파수 및 진폭의 조합을 상기 제1 IC의 오동작 조건으로서 특정하는 스텝을 포함하는
    IC의 노이즈 내량 검출 방법.
  27. 전계 프로브를 이용하여, 동작 상태의 IC에 있어서의 주기성을 갖는 출력 신호가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과,
    자계 프로브를 이용하여, 상기 출력 신호가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과,
    상기 측정된 전계와 상기 측정된 자계에 근거하여, 상기 IC의 출력 단자의 내부 임피던스를 산출하는 스텝을 포함하는
    IC의 내부 임피던스 측정 방법.
  28. 동작 상태의 IC의 측정 대상의 입력 단자에 인가되고 있는 전압을 측정하는 스텝과,
    상기 전압의 진폭보다 작은 진폭을 갖는 기지의 의사 난수의 신호, 또는 변조 신호를 상기 입력 단자에 주입하는 스텝과,
    전계 프로브를 이용하여, 상기 입력 단자가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과,
    자계 프로브를 이용하여, 상기 입력 단자가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과,
    상기 측정된 전계와 상기 측정된 자계에 근거하여, 상기 입력 단자의 내부 임피던스를 산출하는 스텝을 포함하는
    IC의 내부 임피던스 측정 방법.
  29. 전계 프로브를 이용하여, 기지의 임피던스의 입력 단자가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과,
    자계 프로브를 이용하여, 상기 기지의 임피던스의 입력 단자가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과,
    상기 기지의 임피던스와, 상기 기지의 임피던스의 입력 단자가 생성하는 상기 전계 및 상기 자계를 이용하여, 복소 보정 계수의 주파수 특성을 산출하는 스텝과,
    전계 프로브를 이용하여, 측정 대상의 입력 단자가 생성하는 전계를 측정하는 스텝과,
    자계 프로브를 이용하여, 상기 측정 대상의 입력 단자가 생성하는 자계를 측정하는 스텝과,
    상기 복소 보정 계수의 주파수 특성과, 상기 측정 대상의 입력 단자가 생성하는 상기 전계 및 상기 자계를 이용하여, 상기 측정 대상의 입력 단자의 내부 임피던스를 산출하는 스텝을 포함하는
    IC의 내부 임피던스 측정 방법.
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