WO2005101035A1 - 電子部品の高周波電気特性測定方法および装置、高周波電気特性測定装置の校正方法 - Google Patents

電子部品の高周波電気特性測定方法および装置、高周波電気特性測定装置の校正方法 Download PDF

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WO2005101035A1
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signal conductor
measurement
measuring
conductor
transmission line
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PCT/JP2004/019087
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Gaku Kamitani
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Murata Manufacturing Co.,Ltd.
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • G01R35/005Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/28Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
    • G01R27/32Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2822Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere of microwave or radiofrequency circuits

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring high-frequency electrical characteristics of a two-terminal electronic component such as a chip inductor, a chip capacitor, and a chip resistor, and a high-frequency electrical characteristic of an antenna.
  • the present invention relates to a method for correcting a measurement error when measuring a Q value by a reflection method.
  • TRL Through-Reflection-Load
  • SOLT Short-Open-Load-Through
  • FIGS. 1 and 2 show a measurement system using a network analyzer and error models used in SOLUTE and TRL correction.
  • the electronic component 1 as a subject is connected to a transmission path formed on the upper surface of the measuring jig 2. Both ends of the transmission line of the measurement jig 2 are connected to measurement ports of a network analyzer (not shown) via coaxial cables 3.
  • S — S is the scattering coefficient of the transmission path including the subject
  • EEE is the scattering coefficient at one measurement port
  • EE is The scattering coefficient
  • 11A—S is the scattering coefficient of the subject, e—e is one
  • the standard device required for correction cannot be realized in a chip device shape.
  • a planar transmission line used for measuring surface mount components cannot obtain a good “open” or “termination” unlike waveguides and coaxial transmission lines, and practically requires SOLT correction.
  • the measured value obtained by measurement is a characteristic obtained by combining the subject 1 and the measuring jig 2 that connects the subject, which is not the subject itself, and the characteristics of the subject alone must be measured. I can't.
  • TRL correction refers to a transmission path 5a in a port directly connected state (Through) and a total reflection (Reflection: normal short circuit) as shown in FIG.
  • a transmission line 5b and several types of transmission lines (Lines) 5c and 5d having different lengths are used as standard devices.
  • Transmission lines 5a-5d are manufactured with relatively known scattering coefficients, and if total reflection is short-circuited, the characteristics can be predicted relatively easily. It is. Therefore, in principle, the characteristics of the subject 1 alone can be measured.
  • the through transmission line 5a is a so-called Zero-through.
  • the subject is serially connected to a measuring jig 2 having a length longer than the through transmission path 5a by the size of the subject, and measurement is performed.
  • the coaxial connector 3 is shared and the coaxial pin is contact-connected to a transmission line, which is a standard device, to avoid the influence of variations in connector measurement.
  • a transmission line which is a standard device
  • the transmission line and the coaxial pin generally become thinner, and the measurement variation due to the reproducibility of the positioning increases.
  • Patent Document 1 discloses a method for calibrating a network analyzer having two test terminals connected to a subject via a strip line. That is, in the first calibration measurement, transmission and reflection parameters are measured on a line whose propagation constant is unknown, on a strip line connected in a non-reflective manner between the two test terminals, and the same line is measured. Is used to perform three additional calibration measurements with three calibration standards realized by reflection symmetric and reciprocal discontinuities inserted at three different locations on the line.
  • the measured value obtained by connecting the subject becomes a characteristic obtained by combining the subject that is not only the subject and the strip line that connects the subject, and cannot measure the characteristic of the subject alone.
  • Patent Document 1 JP-A-6-34686
  • an object of the present invention is to solve the problems in TRL correction and SOLT correction, and to provide a high-precision method for measuring high-frequency electrical characteristics of electronic components without being affected by variations in characteristics of connection parts. It is in.
  • Another object of the present invention is to provide a high-precision electronic device for measuring high-frequency electrical characteristics of electronic components.
  • an invention according to claim 1 is a method for measuring high-frequency electrical characteristics of an electronic component, comprising a signal conductor having one open end, a ground conductor, and a unit length. Preparing a transmission line having a known electrical characteristic per contact, connecting the other end of the signal conductor and the ground conductor to a measurement port of a measuring device, and at least three positions in a length direction of the signal conductor. Measuring the electrical characteristics by connecting the signal conductor and the ground conductor to each other, and determining an error factor of the measurement system including the transmission line from the measured value in the connection state and the electrical characteristics of the transmission line.
  • a subject is connected between a signal conductor and a ground conductor of a transmission line which is a measuring jig.
  • the reflection coefficient is measured, and the electrical characteristics such as the impedance value and the quality factor are determined from the reflection coefficient.
  • the present invention has been made based on the finding that when measuring an error in a measurement system, a good reflection state of a transmission path can be easily realized.
  • a short-circuit reference is used as a calibration reference (standard). This is because, in a short-circuit state, almost total reflection occurs, so that the signal transmission line is not affected by the termination side, and the characteristics of the short-circuit state in the frequency range where the target transmission line operates in TEM single mode This is because there is substantially no influence of the dielectric material, and its electric characteristics can be predicted very accurately by electromagnetic field simulation.
  • the parameter that limits the accuracy during the simulation of the transmission line characteristics is the dielectric constant, but in the reflection characteristics in the short-circuit state, even if the dielectric constant is changed, there is almost no change in the calculation results! / ⁇ . It has been confirmed, and it can be said that the simulation result may be used as a physical true value during calibration. If the width of the transmission line is sufficiently smaller than the wavelength of the measurement signal, it is considered that a large error does not occur even if 1 (reflection coefficient of ideal short circuit) is used as the short circuit characteristic.
  • error factors of the measurement system are set by short-circuiting the transmission line at at least three points on the transmission line that has a uniform electrical characteristic in the length direction and has an open-ended signal conductor at one end. Is identified.
  • a short-circuit reference is connected between the signal conductor and the ground conductor. Specifically, measurement is performed by connecting a short-circuit reference to the subject measurement position on the transmission path, and then connecting the short-circuit reference to a point L away from the subject measurement position.
  • the short-circuit reference refers to a general component in an electrically short-circuited state, and is not limited to a chip component, but may be a metal piece or a tool. Desirably, the connection along the length of the transmission line such as a knife edge Shorter contact length is better. If the short-circuit reference is ideal, the reflection coefficient will be a value of -1 (total reflection), but in practice, the short-circuit reference has some inductance, so the inductance value needs to be known. That is. Normally, in the microwave band, the short-circuit state is relatively easy to achieve the ideal state compared to the open state. If measurement accuracy is required, the inductance based on the short circuit may be obtained by a simple simulation or the like.
  • measurement in a short-circuit state can be performed at three or more locations to determine the error factors in the measurement system.
  • the true value of the electrical characteristics of the subject can be obtained by calculation.
  • the signal conductor and the ground conductor are short-circuited using the short-circuit criterion.
  • the signal conductor and the ground conductor are not necessarily short-circuited so that some reflection state is obtained. You have to connect ⁇ .
  • a terminator close to the characteristic impedance should be connected between the open end of the signal conductor and the ground conductor, and in this state, appropriate calibration standards should be connected to at least three points on the transmission line to perform calibration work. You can also. In this case, since most signals are absorbed without rebound at the open end, even if a small transfer coefficient or chip components are used as calibration standards, the error is small and the accuracy required for calibration can be obtained.
  • the RRR calibration method implemented as described above has the following features.
  • transmission lines of various lengths are required as standard equipment, and all electrical characteristics of the connections between these and the coaxial cable must be the same. Since the same transmission line is used for all measurement tasks, there is no need to replace the transmission line.
  • the length of the transmission path required for the measuring jig is determined by the lower limit of the frequency to be measured. Long transmission lines are needed to handle low frequencies. Short transmission lines are sufficient to handle high frequencies.
  • the measurement for correction is made by connecting a calibration standard (for example, short-circuit standard) at several places on the transmission line.
  • a calibration standard for example, short-circuit standard
  • the distance from the measurement position of the subject and how many calibration standards should be used for measurement are determined by the measurement frequency bandwidth and the upper frequency limit.
  • the characteristics of the transmission line can be known.
  • the measurement system error factors can be obtained by connecting the calibration standards at three locations, but the measurement system error factors can be obtained by connecting the calibration standards at four or more locations.
  • a transmission line jig made of a base material such as Teflon (registered trademark) or alumina is easy to obtain a physical true value with small variation in electrical characteristics, but is expensive.
  • a transmission line jig made of a base material made of a general-purpose resin such as epoxy resin is inexpensive.
  • a short-circuit reference is connected to the transmission line in order to short-circuit the signal conductor and the ground conductor of the transmission line.
  • the frequency is high, the effect of the residual inductance of the short-circuit reference is large and the short-circuit reference is sufficiently close to a short-circuit. There are cases where total reflection cannot be obtained.
  • the calibration reference is brought close to (non-contact with) the transmission line, and that the stray capacitance generated between the transmission line and the calibration reference and the residual inductance of the calibration reference be in a series resonance state.
  • the impedance of the calibration reference connection is ⁇ , that is, an ideal short-circuit state.
  • this capacitor can be brought into contact (complete connection) with the transmission path to cause series resonance.
  • the transmission line of the present invention it is better to use a transmission line in which a signal conductor and a ground conductor are formed on the same plane! This is because it is easy to simultaneously connect the calibration reference and the test object to the signal conductor and the ground conductor in the correction operation using the calibration reference and the measurement operation using the test object.
  • the calibration reference and the pressing of the subject at the time of the correction measurement can be performed perpendicular to the transmission path, it is easy to secure a sufficient pressing load and the contact is easily stabilized.
  • a coplanar waveguide or a slot line can be used as a specific transmission line.
  • the coplanar waveguide has a signal conductor and ground conductors on both sides of the signal conductor, and the signal conductor and the ground conductor are formed on the same plane. Suitable for measurement.
  • a slot line in which a signal conductor and a ground conductor are provided on the same plane with an interval, is suitable for measuring high-frequency characteristics of 10 GHz or more.
  • the position where the calibration reference is connected is a position where the phase difference between the positions is 70 ° -145 °.
  • the correction data be as far away from each other as possible.
  • RRR calibration which obtains different correction data depending on the phase of reflection of the calibration reference
  • the phase difference between the connection positions is set as described above, the calibration accuracy will be high, but the frequency range that can be supported by one set of calibration standards will be narrowed.
  • it is very easy to set the calibration reference connection position and if the measurement data during calibration is used properly, the number of calibration reference measurements will increase to a practical problem even in wideband measurement. There is no.
  • FIG. 1 is a diagram showing a measurement system using a conventional network analyzer and an error model of SOLT correction.
  • FIG. 2 is a diagram showing a measurement system using a conventional network analyzer and an error model of TRL correction.
  • FIG. 3 is a diagram showing a SOLT calibration method.
  • FIG. 4 is a diagram showing a TRL calibration method.
  • FIG. 5 is a plan view of a high-frequency electrical characteristic measuring apparatus showing a first embodiment of the RRR calibration method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a front view of the high-frequency electrical characteristic measuring device at the time of calibration shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is an error model diagram used in the RRR calibration method.
  • FIG. 8 is a plan view of the high-frequency electrical characteristic measuring apparatus according to the present invention when measuring an object.
  • FIG. 9 is a flowchart of an example of an RRR calibration method that is useful in the present invention.
  • FIG. 10 is a high-frequency characteristic diagram of a chip inductor measured by using an RRR calibration method.
  • FIG. 11 is a plan view of a high-frequency electrical characteristic measuring device showing a second embodiment of the RRR calibration method according to the present invention.
  • FIG. 12 is a model diagram of open / short circuit correction.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of performing series resonance between a calibration reference and a transmission line.
  • FIG. 14 is a plan view of another example of a transmission line that can be used in the high-frequency electrical characteristic measuring method according to the present invention.
  • FIGS. 5 to 8 show a first embodiment according to the present invention.
  • the calibration standards to be measured are all the same short circuit standards 10, and the measurement jig 11 (transmission line 12) used is the same jig.
  • the measurement jig 11 As the measurement jig 11, a coplanar waveguide (hereinafter, referred to as CPW) will be described as an example. As shown in FIGS. 5 and 6, the measurement jig 11 has a transmission path 12 formed of a signal conductor 12a and a ground conductor 12b on the upper surface of a jig substrate 11a. In this measurement jig 11, a ground conductor 12c is also formed on the back surface of the jig substrate 11a. One end of the signal conductor 12a is an open end, and the other end is connected to a connector lib.
  • the ground conductor 12b is formed in a substantially U-shape so as to surround both sides in the width direction and the open end of the signal conductor 12a with a gap.
  • a coaxial cable 14 is connected to the connector l ib and connected to measurement ports 21 and 22 of a network analyzer 20 which is an example of a measuring instrument.
  • the signal line 14a of the coaxial cable 14 is fixed to the signal conductor 12a by soldering, welding, or the like to eliminate connection variations.
  • the measurement ports 21 and 22 are connected to a signal conductor 12a and a ground conductor 12b via a coaxial cable 14, respectively.
  • a pusher 15 for pressing the short-circuit reference 10 against the transmission line 12 and a mechanism 16 for freely moving the pusher 15 along the transmission line 12 are provided above the measurement jig 11. It has been.
  • the short-circuit criterion 10 a knife-edge-shaped conductor attached to the tip of an insulating pusher 15 was used.
  • the measurement is performed by connecting the short-circuit reference 10 to the location where the electrodes are connected during measurement of the subject (measurement point 1: P1 in Fig. 5; hereafter referred to as the "test subject measurement location").
  • This value is 1 if the length of the transmission path 12 in the length direction of the short-circuit reference 10 is sufficiently small compared to the measured signal wavelength, and 1 otherwise. It should be sought in the case of simi-urations.
  • Point 2 Connect a short-circuit reference 10 to P2) and perform measurement. Let S be the measurement result at this time. This
  • Equation 1 When the sample measurement point is taken as the reference plane, the true value of the reflection coefficient is converted as in Equation 1. Since the electromagnetic wave incident from the port 1 side is totally reflected at the short-circuit reference 10, the transmission distance of the transmission path by 2 L for the round trip is shorter than when the short-circuit reference 10 is connected to the measurement point of the subject! ,
  • is the transmission rate of the transmission line per unit length [U / mm]
  • j8 is the phase constant of the transmission line [rad / mm]
  • is the measurement when the subject measurement point is used as the reference plane.
  • Measurement is performed by connecting short-circuit reference 10 to fixed point 3: P3), and the measurement result at this time is S.
  • T A3 r M a- 2L 'cxp (j2fiL 2 )
  • Equations 1 and 2 that the transmission power of the transmission path is a negative power, ⁇ ⁇ , ⁇ may exceed 1 in magnitude. Normally, the magnitude of the reflection coefficient is Although no short-circuit reference exceeding 1 can exist, this is a condition that occurs because Equations 1 and 2 take the reference plane at the object measurement location, and are not abnormal.
  • Equation 3 The true value ⁇ of the reflection coefficient at fixed point 4 is as shown in Equation 3.
  • physically represents the transmission coefficient of the transmission path per unit length.
  • Equations 1 to 3 can be rewritten as Equations 5 to 7, respectively.
  • the short-circuit reference is short-circuited at four points of the transmission path, so that the transmission path characteristic ⁇ that can be obtained only by the error coefficient can be obtained.
  • Transmission line characteristic 6 includes two unknowns, transmission a and phase coefficient ⁇ .
  • the sex can be obtained as one unknown, a force whose real part is related to the transmissivity a and whose imaginary part is a complex number whose phase coefficient is 13.
  • the channel characteristics can be explicitly calculated using the following mathematical formula. If the above relationship is not satisfied, the transmission path characteristics cannot be calculated using the following equation, and must be obtained by iterative calculation or the like.
  • Figure 7 shows an error model for RRR calibration.
  • the reflection method is a method of observing how much of the electromagnetic wave incident on the subject 17 is reflected by the force of one port (connector l ib) and obtaining the impedance or the like from this.
  • the error factor is also E
  • 11A is the true value of the scattering coefficient of the subject.
  • Equation 10 E is calculated by Equation 10. D is an intermediate variable.
  • the subject 17 When the error coefficient is obtained, as shown in FIG. 8, the subject 17 is connected between the signal conductor 12a and the ground conductor 12b, and its electrical characteristics are measured.
  • the subject 17 may be adsorbed using a chip mounter or the like, and the subject 17 may be brought into contact with the subject measuring position of the measuring jig 11 to measure the reflection coefficient (S)!
  • Error model for RRR calibration is the same as error model for TRL correction
  • the same calculation as in TRL correction can be performed to remove the effect of the error, and the true value of the reflection coefficient S of the subject is calculated.
  • the formula to be obtained is described below. It should be noted that the calculation formula for removing the influence of the error factor is not limited to the following formula, and any known technology may be used.
  • FIG. 9 is a flowchart of an example of the RRR calibration method.
  • Step S1 When the correction is started, first, the measuring instrument and the measuring jig are connected via a coaxial cable (Step S1). Next, the signal conductor 12a and the ground conductor 12b are short-circuited at the first position, which is the open end of the signal conductor 12a, according to the short-circuit reference 10 (Step S2). The first position may be near the subject measurement position or another position. With the short-circuit reference 10 connected, measure the reflection coefficient (S) on the port 1 side (step S3).
  • S reflection coefficient
  • Step S4 the signal conductor 12a and the ground conductor 12b are short-circuited at the second position by the short-circuit reference 10 (Step S4), and the reflection coefficient (S) on the port 1 side is measured (Step S5).
  • Step S5 the reflection coefficient (S) on the port 1 side is measured.
  • the signal conductor 12a and the ground conductor 12b are short-circuited according to the short-circuit reference 10 (Step S6), and the reflection coefficient (S) of the port 1 is measured (Step S7).
  • the signal conductor 12a and the ground conductor 12b are further short-circuited at the fourth position by the short-circuit reference 10 (step S8), and the reflection coefficient (S) on the port 1 side is measured (
  • Step S9 the transmission path characteristic ⁇ on the port 1 side is calculated from these reflection coefficients (step S10). If the transmission path characteristics are known, steps S8 to S10 are unnecessary.
  • step S14 The error is removed (step S14), and the error removal result (true value of the subject) is displayed on a display or the like, and the subject is sorted out (step S15). Thereafter, steps S12 to S15 are repeated until measurement of all subjects is completed (step S16), and measurement of all subjects is completed Then, the RRR calibration ends.
  • Fig. 10 shows the results of measurement of chip inductors (multilayer type chip inductors) with a size of 1mm x 0.5mm and ⁇ in the range of 1GHz to 3GHz using RRR calibration.
  • the impedance analyzer is 4991A, sold by Agilent Technologies.
  • the short-circuit reference 10 is measured at a position where the subject is measured on the transmission line 12 and at a point 5 mm away from this force. If the loss in the transmission path 12 is not large, the only difference between the two measurement results is the phase.
  • the force wavelength is 10 mm (the wavelength of an electromagnetic wave of 3 GHz in a vacuum)
  • correction cannot be performed normally at a wavelength of 10 mm with a difference of 5 mm.
  • the correction data be as far apart from each other as possible.
  • RRR calibration which obtains different correction data depending on the phase of the reflection of the short-circuit reference
  • the connection between the short-circuit reference connection positions It is better to adopt the condition that the phase difference is 70 °-145 °.
  • phase difference between calibration standards improves the accuracy of calibration, but narrows the frequency range that can be handled by a single set of calibration standards, making it necessary to measure many calibration standards when performing broadband measurements .
  • Calibration is performed using the phase difference between calibration standards as in the case of RRR calibration.
  • the phase difference between calibration standards should be at least about 20 ° to 30 ° to obtain good measurement accuracy. It has been.
  • the phase difference between the connection positions of the short-circuit reference is 70 °-145 °, the calibration accuracy is high, but the frequency range that can be handled by one set of calibration standards is much narrower than the above case. turn into.
  • the setting of the short-circuit reference connection position is very simple, and if the measurement data during calibration is used well, the number of short-circuit reference measurement times will not be practical even in wideband measurement. This is because there is no increase.
  • a second short-circuit reference measurement position at which the phase is about 145 ° at the measurement upper limit frequency is obtained.
  • j8 [rad / mm] may be obtained by the following equation using the phase constant as L and [mm] as the short-circuit reference measurement position.
  • the third short-circuit reference measurement position is set to 2 L [mm]
  • the fourth short-circuit reference measurement position is set to 4 L [mm].
  • set the n-th short-circuit reference measurement position is set to 2 n — 2 L [mm].
  • RRR calibration is performed based on the measurement results of the first, second, and third short-circuit reference measurement positions.
  • the phase difference between the short-circuit reference measurement positions is generally maintained in the range of 70 ° to 145 °.
  • FIG. 11 shows an example of a calibration method using a calibration reference different from the short-circuit reference.
  • the measuring jig 11 used here is the same as in the first embodiment.
  • the signal conductor 12a and the ground conductor 12b were short-circuited using the short-circuit reference 10 to perform the calibration.However, the signal conductor 12a and the ground conductor were used to obtain a certain reflection state. It is also possible to use a calibration criterion 18 with a transfer coefficient instead of the short-circuit criterion 10 if it is connected to 12b.
  • a terminating resistor 19 having a resistance close to the characteristic impedance of the transmission line 12 is connected between the open end of the signal conductor 12a and the ground conductor 12b.
  • the terminating resistor 19 causes a so-called “matching” state, and the signal transmitted through the signal conductor 12a bounces at the open end. Absorbed without returning.
  • the calibration is performed by connecting the calibration reference 18 to at least three points of the transmission line 12.
  • P1—P4 is the connection position of calibration reference 18, and L measurement point 2
  • a component having a transfer coefficient (such as a chip resistor) can be used instead of the short-circuit standard 10.
  • a part of the signal entering the signal conductor 12a passes through the connection with the calibration reference 18 and is transmitted to the open end of the signal conductor 12a.
  • the signal is absorbed by the terminating resistor 19 without bouncing off at the open end, even if a chip component with a slightly large transmission coefficient is used as the calibration standard 18, the error is small and high calibration accuracy is obtained.
  • the error factor is removed up to the end of the jig transmission path, and for example, the effects of floating admittance, contact resistance, and other residual impedance between the connection points of the subject are not removed. Therefore, if these effects are considered to be significant, this effect can be mitigated by performing open / short correction after RRR calibration.
  • Figure 12 shows a model of open-short correction.
  • represents the observed value of the reflection coefficient on the calibration surface
  • Zp and Zs represent the floating admittance and the residual impedance, respectively.
  • Zd represents the impedance of the subject, and is intended to measure the reflection coefficient originally caused by this.
  • the reflection coefficient caused by Zd is calculated as follows. This is the formula for performing the open / short circuit correction.
  • Equation 13 assumes a case where an ideal open / short circuit has been realized. In fact, open Discharge and short-circuit correction is a relatively rough correction, and in many cases, it seems that the decrease in correction accuracy due to this assumption does not become apparent.For example, the impedance of the calibration reference used for short-circuiting If is known, rs is calculated by taking this into account, and by using Equation 13 to calculate rs, the correction accuracy can be improved.
  • RRR calibration can be used as a method for identifying the error factors of jigs.
  • Recent network analyzers have a function (de-embedding function) that automatically removes the influence of the applied error from the measurement results when an error coefficient such as a jig is given.
  • an error coefficient such as a jig
  • it is a function that is not often used. This is a very useful feature when combined with the RRR calibration technique that powers our invention.
  • de-embedding is a method of mathematically removing a known error factor, and can be easily implemented using a transmission matrix.
  • E- 1 is obtained by converting the obtained scattering coefficient matrix of the error factor of the jig into a transmission matrix and inverting the matrix.
  • the transmission matrix of the error factor of the jig is E.
  • A be the transmission matrix of the device.
  • the measurement results of measuring the device together with the jig using a network analyzer calibrated to the end of the coaxial cable are because the errors of each port are superimposed on the device.
  • the RRR calibration procedure that requires high-precision positioning of the calibration reference is performed in a laboratory environment, and the error factors of each jig are determined with high accuracy.
  • mass production can be performed using jigs that have already contributed error factors.
  • jig errors are removed by de-embedding the error factors found in the laboratory. Leave.
  • the RRR method can be operated without preparing a means for positioning the calibration reference with high accuracy and precision in each process, which is advantageous in terms of cost and process management.
  • the measuring instrument is equipped with a computer and dedicated software.
  • the residual inductance of the calibration standard and the parameters of the transmission line (phase constant [md / mm] and transmission loss ⁇ [dB / Hz]) and the contact position of the calibration standard When input, the calibration reference characteristic at each position is automatically calculated based on Equations 1 and 2, and this can be used for the correction calculation of Equation 10—Equation 12.
  • the network analyzer can automatically predict the calibration reference value and perform RRR calibration.
  • the short-circuited calibration reference (short-circuit reference) is connected to the transmission line due to the influence of the residual inductance of the calibration reference due to high frequency, etc., the short-circuit is not sufficiently close to a short circuit ( If not obtained).
  • the calibration reference 26 can be brought into contact with the transmission line 12 to cause series resonance as shown in FIG. 13 (b).
  • the calibration criterion 26 should use a very small capacitor.
  • the impedance of the calibration reference connection is ⁇ , that is, an ideal short-circuit state. In other words, the same effect can be obtained even at a high frequency where a good short-circuit criterion is not obtained.
  • a slot line 30 as shown in FIG. 14 may be used.
  • the slot line 30 is connected to the signal conductor 31.
  • the ground conductor 32 is provided on the same plane of the jig board 33 with a gap, and a connector 34 is provided on one end side of the jig board 33.
  • the subject is connected between the signal conductor 31 and the ground conductor 32 to measure the electrical characteristics.
  • the method for measuring high-frequency electrical characteristics according to the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the measuring device in the present invention is not limited to a network analyzer, and any device that can measure high-frequency electrical characteristics can be used.
  • the transmission path in which all three or more calibration reference measurements are expressed in Equation 1 is Any structure can be used as long as it can connect a calibration reference that is not limited to a planar transmission line and can connect a subject between a signal conductor and a ground conductor.
  • the high-frequency electrical characteristic measuring method according to the present invention has the following effects.
  • the transmission line used for correction and the transmission line used for measuring the subject are the same, the transmission line is less susceptible to the fluctuation of the transmission line. Also, the connection between the transmission line and the measuring instrument is fixed for correction and actual measurement, and there is no need to reconnect, so that accidents such as correction failure due to poor connection of the transmission line do not occur.
  • the characteristics of a single component of a test object can be measured with high accuracy, and are not affected by errors in jigs and the like.
  • the present invention is a very effective method for accurately measuring the scattering coefficient and impedance value of a two-terminal impedance element such as a chip inductor and a chip capacitor, or a component such as an antenna by a high-frequency electrical characteristic measuring device. It is.

Abstract

一端が開放端である信号導体12aと接地導体12bとを測定器20の測定ポートにそれぞれ接続し、信号導体12aの長さ方向の少なくとも3箇所において短絡基準10を信号導体12aと接地導体12bとの間に接続して電気特性を測定し、伝送路を含む測定系の誤差要因を計算する。次に、信号導体12aと接地導体12bとの間に被測定電子部品17を接続して電気特性を測定し、被測定電子部品17の測定値から測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品17の電気特性の真値を求める。そのため、接続ばらつきの影響を受けない高精度な反射法による高周波電気特性測定方法を実現できる。

Description

電子部品の高周波電気特性測定方法および装置、高周波電気特性測 定装置の校正方法
技術分野
[0001] 本発明は、チップインダクタ、チップコンデンサ、チップ抵抗等の 2端子電子部品、ァ ンテナなどの高周波電気特性の測定方法、より詳しくは、ネットワークアナライザなど の測定器によって電子部品のインピーダンス値や Q値等を反射法で測定する際の測 定誤差の補正方法に関する。
背景技術
[0002] ネットワークアナライザを用いて、表面実装タイプのチップインダクタやチップコンデン サ等のインピーダンス素子の高周波電気特性を測定する場合、これらの電子部品に 直接同軸ケーブル等を接続することは不可能であるため、ネットワークアナライザに 同軸ケーブルを介して平面伝送路(マイクロストリップラインゃコプレーナウエーブガ イドなど)を接続し、この平面伝送路上に電子部品を接触させて測定する方法がある 。この場合、被検体であるインピーダンス素子の散乱係数行列の真値を得るために は、測定系の誤差要因を同定して測定結果力も誤差要因の影響を取り除力なけれ ばならな!ヽ。これを補正または校正(キャリブレーション) t ヽぅ。
[0003] ネットワークアナライザによる測定において、測定系の誤差を除去する従来技術とし て、非特許文献 1に示されるように、 TRL(Through- Reflection- Load)補正や SOLT (Short-Open-Load-Through)補正が知られて 、る。
[0004] 図 1,図 2に、ネットワークアナライザを用いた測定系と、 SOLUTE, TRL補正で使 用される各誤差モデルとを示す。
被検体である電子部品 1は、測定治具 2の上面に形成された伝送路上に接続される 。測定治具 2の伝送路の両端は同軸ケーブル 3を介して図示しな 、ネットワークアナ ライザの測定ポートに接続されている。
SOLT補正の誤差モデルにおいて、 S — S は被検体を含む伝送路の散乱係数
11A 22A
、 E E E は一方の測定ポート側の散乱係数、 E E は他方の測定ポート側の 散乱係数である。
TRL補正の誤差モデルにおいて、 S
11A— S は被検体の散乱係数、 e — e は一
22 A 00 11 方の測定ポート側の散乱係数、 f
00一 f
11は他方の測定ポート側の散乱係数である。
[0005] 誤差要因を同定するためには、被検体測定面に少なくとも 3種類の散乱係数が既知 のデバイス (標準器)を取りつけて測定を行わなければならな 、。伝統的に開放( OPEN)、短絡(SHORT )、終端 (LOAD=50 Q )が使用されることが多ぐ同軸環境で あればこのような標準器を実現できるため、この方法は広く使用されており、 SOLT補 正と呼ばれる。 SOLT補正では、図 3に示すように、短絡 (0 Ω )と開放(∞Ω )と終端( 50 Ω )の 3種類のコネクタ 4を使用するとともに、ポート間を直結してスルー(Through ) 状態としている。
[0006] しかし、 SOLT補正の場合、同軸環境以外ではこのような標準器の実現は極めて困 難であり、補正に必要な標準器をチップデバイス形状で実現することができない。例 えば表面実装部品を測定する際に用いられる平面伝送路は、導波管や同軸伝送路 とは異なり、良好な「開放」や「終端」を得ることができず、現実的に SOLT補正を実施 することができない。また、一般的に測定によって得られる測定値は、被検体 1そのも のではなぐ被検体 1と被検体を接続した測定治具 2とを合成した特性となり、被検体 単体の特性を測定することができな 、。
[0007] TRL補正とは、実現の難しいデバイス形状の標準器に代えて、図 4に示すように、ポ ート間直結状態(Through )の伝送路 5a、全反射 (Reflection:通常短絡)の伝送路 5b 、及び長さが異なる数種類の伝送路 (Line ) 5c, 5dを標準器として使用するものであ る。伝送路 5a— 5dは、比較的散乱係数が既知のものを製作しやすぐまた全反射も 短絡であれば、比較的簡単にその特性を予想できることから、伝送路のみで補正を 可能としたものである。そのため、原理的には被検体 1単体の特性を測定することが できる。
この例では、スルー伝送路 5aはいわゆる Zero-throughである。被検体の測定時には 、スルー伝送路 5aより被検体の大きさだけ長さを長くした測定治具 2に被検体をシリ ーズ接続して測定する。
[0008] ところが、被検体である表面実装型デバイスに TRL補正を適用しょうとすると、以下 のような課題を生じる。
1)標準器である伝送路 (Line数種類と Reflectionと Through)5a— 5dにおいて、同軸 コネクタ 3と伝送路 5a— 5dとの接続部に生じる誤差要因が全て等しくなければならな い。しかし、たとえ各標準器で同じ種類のコネクタを使用しても、各標準器を測定器に 接続する際に特性バラツキが非常に大きくなり、補正誤差を生じ、ミリ波帯に近づくと 事実上実施不可能となる。
2)前記課題を解決するため、同軸コネクタ 3を共通とし、その同軸ピンを標準器であ る伝送路と接触接続することでコネクタ測定のバラツキの影響を回避しょうという工夫 もされている。しかし、同軸ピンが破損するなど、構造上接触部に十分な押しつけ荷 重を確保することが難しく、接触が安定しな 、ために補正が不安定になることが多 ヽ 。また、測定周波数が高くなると一般に伝送路も同軸ピンも細くなるので、これらの位 置決め再現性による測定バラツキが大きくなつてしまう。
3)補正時の測定が正常であるかどうかを補正作業中に判断することが困難であるの で、手間の力かる補正作業を終えて実際に被検体を測定して初めて、補正時の接触 不良などの事故に気づくといった無駄を生じる。
[0009] 特許文献 1には、ストリップ線路を経由して被検体に接続される 2つの試験端子を有 するネットワークアナライザを校正する方法が開示されている。すなわち、最初の校 正測定においては、伝送と反射のパラメータを、伝搬定数が未知の線路上で、前記 2 つの試験端子間で無反射の仕方で接続されたストリップ線路上で測定し、同じ線路 を使用してさらなる 3回の校正測定を、前記線路上の 3つの異なる位置において挿入 された反射対称でかつ相反的な不連続部により実現された 3つの校正標準器で実施 するものである。
つまり、伝送路の状態を 3つの状態に変化させることで、 3種類の標準器を実現し、標 準器の接続を 1回のみとするものである。この方法であれば、 TRL補正に比べて、標 準器の接続回数を減らすことができ、校正作業における測定誤差を少なくできる。
[0010] しかし、実際に被検体の測定を行う場合には、標準器として使用したストリップ線路を 取り外し、被検体を接続できるストリップ線路 (治具)を再度接続しなければならな ヽ。 当然、再接続した際の接続部の特性は変化するので、測定誤差になってしまう。 また、 2つの試験端子間にストリップ線路を無反射の仕方で接続することは、実際上 難しぐ試験端子とストリップ線路との接続部での反射係数が誤差要因となる。
さら〖こ、被検体を接続して得られる測定値は、被検体だけでなぐ被検体と被検体を 接続したストリップ線路とを合成した特性となり、被検体単体の特性を測定することが できない。
特干文献 1: Application Note 1287-9; In-Pixture Measurements Using Vector Network Analyzers ((C) 1999 Hewlett-Packard Company)
特許文献 1:特開平 6— 34686号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] そこで、本発明の目的は、 TRL補正や SOLT補正における問題点を解消するととも に、接続部の特性ばらつきの影響を受けな 、高精度な電子部品の高周波電気特性 測定方法を提供することにある。
また、高精度な電子部品の高周波電気特性測定装置を提供することにある。
さらに、高精度な高周波電気特性測定装置の校正方法を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0012] 前記目的を達成するため、請求項 1に記載の発明は、電子部品の高周波電気特性 を測定する方法において、一端が開放端である信号導体と接地導体とを有し、単位 長さ当たりの電気特性が既知の伝送路を準備するステップと、前記信号導体の他端 と前記接地導体とを測定器の測定ポートにそれぞれ接続するステップと、前記信号 導体の長さ方向の少なくとも 3箇所において、信号導体と接地導体とを接続状態にし て電気特性を測定するステップと、前記接続状態での測定値および前記伝送路の電 気特性から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因を求めるステップと、前記信号導 体の前記開放端と前記接地導体との間に被測定電子部品を接続して電気特性を測 定するステップと、前記被測定電子部品の測定値力 前記測定系の誤差要因を除 去し、被測定電子部品の電気特性の真値を求めるステップと、を含むことを特徴とす る電子部品の高周波電気特性測定方法を提供する。
[0013] 本発明は、測定治具である伝送路の信号導体と接地導体との間に被検体を接続し て、その反射係数を測定し、これからインピーダンス値や品質係数等の電気特性を 求める反射法において、伝送路その他の測定系の誤差を除去する手法である。本発 明は、測定系の誤差を測定する際、伝送路の反射状態は良質なものを容易に実現 できる、という知見に基づいてなされたものである。
本発明にかかる補正方法 (以下、 RRR校正と呼ぶ)の好ましい例では、校正基準 (標 準器)として短絡基準を用いる。これは、短絡状態であればほぼ全反射状態になるの で、信号導体の終端側の影響を受けないこと、及び、対象とする伝送路が TEM単一 モード動作する周波数範囲では短絡状態の特性には誘電体の影響が実質的に無く 、電磁界シミュレーションで非常に精度良くその電気特性を予想できること等の理由 による。
一般的に、伝送路特性のシミュレーション時の精度を制限するパラメータは誘電率で あるが、短絡状態の反射特性では誘電率を変化させてもほとんど計算結果に変化が 見られな!/ヽことを確認しており、シミュレーション結果を物理的真値と仮定して校正時 に使用して差し支えないといえる。なお、伝送路の幅が測定信号の波長よりも十分に 小さい場合は、短絡特性として 1 (理想短絡の反射係数)を使用しても大きな誤差に はならないと考えられる。
ここで、本発明に力かる RRR校正の概略について説明する。
校正工程:短絡状態での測定
RRR校正では、長さ方向に一様な電気特性を有し、一端が開放端である信号導体 を持つ伝送路上の少なくとも 3箇所において、伝送路を短絡状態とすることで、測定 系の誤差要因を同定する。短絡状態とするため、例えば短絡基準を信号導体と接地 導体との間に接続する。具体的には、伝送路の被検体測定位置に短絡基準を接続 して測定を行い、次に被検体測定位置から L だけ離れた点に短絡基準を接続して
1
測定を行い、さらに被検体測定位置カゝら L だけ離れた点に短絡基準を接続して測
2
定を行う。なお、伝送路特性が未知の場合には、さらに異なる 1点での測定が必要で ある。
ここで短絡基準とは、電気的に短絡状態の部品一般を指し、チップ部品に限らず、 金属片や工具などでもよい。望ましくは、ナイフエッジのような伝送路の長さ方向の接 触長さが短いものがよい。短絡基準が理想的であれば、反射係数がー 1 (全反射)の 値になるが、実際には短絡基準といえどもある程度のインダクタンスを持つので、イン ダクタンス値が既知である必要があるということである。通常、マイクロ波帯では、ォー プン状態と比較して短絡状態は比較的容易に理想に近 、状態を得られる。高 、測 定精度が要求される場合には、簡単なシミュレーション等によって短絡基準のインダ クタンスを求めれば良い。
伝送路の電気特性が既知の場合、短絡状態での測定を 3箇所以上で実施すれば、 測定系の誤差要因を求めることができる。
一方、伝送路の電気特性が未知の場合には、短絡状態での測定を 4箇所以上で実 施することで、測定系の誤差要因に加えて、伝送路の電気特性も求めることができる 実測工程:被検体の測定
伝送路の信号導体と接地導体との間に被測定電子部品を接続し、その電気特性を 測定する。
測定した被検体の電気特性と校正工程で求めた誤差要因とを用いて、計算により被 検体の電気特性の真値を求めることができる。
[0015] 前記説明では、校正工程において、短絡基準を用いて信号導体と接地導体とを短 絡させたが、必ずしも短絡させる必要はなぐ何らかの反射状態が得られるように信 号導体と接地導体とを接続すればょ ヽ。
例えば、特性インピーダンスに近い終端抵抗を信号導体の開放端と接地導体との間 に接続しておき、この状態で適当な校正基準を伝送路上の少なくとも 3箇所に接続 することで校正作業を行うこともできる。この場合、殆どの信号は開放端で跳ね返らず に吸収されるため、校正基準として少々伝達係数の大き 、チップ部品などを使用し ても、誤差は小さぐ校正に必要な精度が得られる。
[0016] 以上のようにして実施される本 RRR校正法は、次のような特徴を有する。
( 1)補正'測定は全て同一の 1つの伝送路上で行う。
TRL補正では、いくつもの長さの伝送路が標準器として必要で、かつこれらと同軸ケ 一ブルとの接続部の電気特性が全て等 ヽ必要があるが、 RRR校正では補正作業 だけでなぐ測定作業でも全て同一の 1つの伝送路を使用するので、伝送路を付け 替える必要がなぐ伝送路やコネクタ、接続部などの特性バラツキの影響を受けない
(2)反射を利用した測定方法であるため、測定器が 1ポートで済み、安価であり、補 正手順を 1ポートについてのみ行えば良いので、補正の手間が少なくて済む。
(3)被検体の電気特性は伝送路の特性インピーダンスに近 、ほど、高精度に測定で きる。
(4) 2端子の電子部品は勿論、従来の測定方法では測定が困難であったアンテナの ような高周波部品でも、その電気特性を高精度に測定可能である。
(5)測定治具に必要な伝送路の長さは、測定したい周波数の下限によって決まる。 低周波数に対応するには長い伝送路が必要である力 高周波数に対応するには短 い伝送路で足りる。
(6)補正のための測定は、伝送路上の数力所で校正基準 (例えば短絡基準)を接続 して測定する。
被検体の測定位置カゝらどれだけ離れた位置で何ケ所の校正基準による測定をすベ きかは、測定周波数帯域幅と周波数上限によって決定する。
(7)校正基準での測定を伝送路の 4箇所以上で実施すれば、伝送路の特性も知るこ とがでさる。
伝送路の特性が既知である場合には、 3箇所で校正基準を接続すれば、測定系の 誤差要因を求めることができるが、 4箇所以上で校正基準を接続すれば、測定系の 誤差要因だけでなく伝送路自体の特性 (誘電率,損失係数など)を求めることが可能 になる。したがって、伝送路治具に使用する誘電体材料の誘電率や損失係数が未 知の場合や、誘電体材料がロット毎に特性バラツキを有する場合であっても、使用す る伝送路治具そのものの特性を正確に求めることができ、誤差のな 、高精度な校正 が可能になる。
一般に、テフロン (登録商標)やアルミナなどの基材で構成された伝送路治具は、電 気特性のバラツキが小さぐその物理的真値を求めやすいが、高価である。これに対 し、エポキシ榭脂などの汎用樹脂よりなる基材で構成された伝送路治具は、安価であ るが、材料特性のばらつきが大きぐ誘電率や損失係数にもばらつきがある。このよう な場合には、 4箇所以上で校正基準を接続して伝送路特性を求めれば、伝送路特 性のばらつきの影響を受けず、被検体の電気特性を高精度に測定できる。
[0017] 伝送路の信号導体と接地導体とを短絡状態にするため、短絡基準を伝送路に接続 したが、周波数が高いために短絡基準の残留インダクタンスの影響が大きぐ十分に 短絡に近くならな ヽ場合 (全反射が得られな 、場合)がある。
この場合には、校正基準を伝送路に対して近接 (非接触)させ、伝送路と校正基準と の間に発生する浮遊容量と校正基準の残留インダクタンスを直列共振状態とするの がよい。
直列共振状態では、校正基準接続部のインピーダンスは Ο Ω、つまり理想の短絡状 態になる。つまり、良好な短絡基準が得られない高い周波数においても、良好な短 絡基準を使用したのと同じ効果が得られる。
なお、校正基準として微小容量のコンデンサを用いた場合には、このコンデンサを伝 送路に接触 (完全接続)させて直列共振させることもできる。
[0018] 本発明の伝送路としては、信号導体と接地導体とが同一平面上に形成された伝送路 を用いるのがよ!/、。校正基準を用いた補正作業や被検体を用いた測定作業にお!ヽ て、校正基準や被検体を信号導体と接地導体とに同時に接続しやすいからである。 しかも、補正測定時の校正基準や被検体の押し付けを伝送路に対して垂直に行える ので、十分な押しつけ荷重を確保することが容易で、接触が安定しやすい。
具体的な伝送路としては、コプレーナウエーブガイドやスロット線路を用いることがで きる。コプレーナウエーブガイドは信号導体とこの信号導体を間にしてその両側に接 地導体を有し、前記信号導体と接地導体とが同一平面上に形成されたものであり、 1 OGHzまでの高周波特性の測定に適して 、る。
一方、スロット線路は、信号導体と接地導体とが同一平面上に間隔をあけて設けられ たものであり、 10GHz以上の高周波特性の測定に適している。
[0019] 校正基準を接続する位置は、各位置間の位相差が 70° — 145° となる位置とする のが望ましい。
補正を高精度に行うためには、補正データが相互にできるだけ離れていることが望ま しぐ校正基準の反射の位相によって異なる補正データを得る RRR校正では、補正 に必要な校正基準の接続位置間の位相差を 70° — 145° とするのが、校正精度を 高める上で望ましい。但し、接続位置間の位相差を前記のように設定すれば、校正 精度は高 、が、 1組の校正基準で対応できる周波数範囲が力なり狭くなつてしまう。 しかし、校正基準接続位置の設定が非常に簡単で、かつ、校正時の測定データをう まく使いまわせば、広帯域測定であっても実用上問題になるほどは校正基準測定回 数が増えるわけでも無い。
図面の簡単な説明
[図 1]従来のネットワークアナライザを用いた測定系および SOLT補正の誤差モデル を示す図である。
[図 2]従来のネットワークアナライザを用いた測定系および TRL補正の誤差モデルを 示す図である。
[図 3]SOLT校正法を示す図である。
[図 4]TRL校正法を示す図である。
[図 5]本発明にかかる RRR校正法の第 1実施例を示す高周波電気特性測定装置の 平面図である。
[図 6]図 5に示す校正時における高周波電気特性測定装置の正面図である。
[図 7]RRR校正法で使用される誤差モデル図である。
[図 8]本発明にかかる高周波電気特性測定装置の被検体測定時における平面図で ある。
[図 9]本発明に力かる RRR校正法の一例のフローチャート図である。
[図 10]RRR校正法を用いて測定したチップインダクタの高周波特性図である。
[図 11]本発明にかかる RRR校正法の第 2実施例を示す高周波電気特性測定装置の 平面図である。
[図 12]開放 ·短絡補正のモデル図である。
[図 13]校正基準と伝送路との間で直列共振させる例を示す図である。
[図 14]本発明にかかる高周波電気特性測定方法で使用可能な他の伝送路の例の 平面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下に、本発明による RRR校正について、実施例を参照しながら具体的に説明する 実施例 1
[0022] 図 5—図 8は本発明にかかる第 1実施例を示す。
RRR校正の校正基準
RRR校正では、測定すべき校正基準は全て同じ短絡基準 10であり、使用する測定 治具 11 (伝送路 12)も同じ治具である。
[0023] 測定治具 11として、ここではコプレーナウエーブガイド(以下、 CPWと呼ぶ)を例にし て説明する。測定治具 11は、図 5,図 6に示すように、治具基板 11aの上面に信号導 体 12aと接地導体 12bとからなる伝送路 12が形成されている。なお、この測定治具 1 1では、治具基板 11aの裏面にも接地導体 12cが形成されている。信号導体 12aの 一端は開放端であり、他端はコネクタ l ibに接続されている。接地導体 12bは信号導 体 12aの幅方向両側および開放端を隙間をあけて取り囲むように、略コ字形に形成 されている。コネクタ l ibには同軸ケーブル 14が接続され、測定器の一例であるネッ トワークアナライザ 20の測定ポート 21, 22に接続されている。同軸ケーブル 14の信 号線 14aは、接続ばらつきを解消するため信号導体 12aに半田付けや溶接等によつ て固定されている。測定ポート 21, 22は同軸ケーブル 14を介して信号導体 12aと接 地導体 12bとにそれぞれ接続されている。
[0024] 測定治具 11の上方には、図 6に示すように短絡基準 10を伝送路 12に押し付けるプ ッシャ 15と、プッシャ 15を伝送路 12に沿って自由に移動できる機構 16とが設けられ ている。ここでは、短絡基準 10として、絶縁性のプッシャ 15の先端に取り付けたナイ フエッジ状の導体を用いた。
伝送路の特性インピーダンスを基準とする散乱係数測定のみが必要な場合には、伝 送路の特性インピーダンスは未知で良 、が、インピーダンス測定を行 、た 、場合等 には、伝送路の特性インピーダンスが既知である必要がある。これには、シミュレーシ ヨンで計算したり、タイムドメインリフレクトリー法で実測するなど、公知の方法で求め ればよい。 [0025] 短絡基準の接続'測定
まず、被検体の測定時に電極を接続する箇所 (図 5中の測定点 1 : P1、以下「被検体 測定箇所」という)に短絡基準 10を接続して測定を行い、この時の測定結果を S と
11 1 する。この際、測定箇所における反射係数の真値を Γ とする。 Γ は短絡基準の真
Al A1
値であるが、これは短絡基準 10の伝送路 12の長さ方向の大きさが測定信号波長と 比較して十分に小さければ 1とすればよぐそうでなければその真値の予想値をシミ ユレーシヨン等で求めておくべきものである。
[0026] 次に、被検体測定箇所よりポート 1側に L だけ離れた信号導体 12a上の位置 (測定
1
点 2 : P2)に短絡基準 10を接続して測定を行い、この時の測定結果を S とする。こ
11 2 の際、測定点 2における短絡基準 10の反射係数の真値はもちろん Γ であるが、被
A1
検体測定箇所を基準面にとると、反射係数の真値は数式 1のように変換される。ポー ト 1側より入射した電磁波は、短絡基準 10で全反射するため、被検体測定箇所に短 絡基準 10を接続した場合と比較して往復分 2L だけ伝送路を伝達する距離が短!、
1
力もである。ここで、 αは単位長さ当たりの伝送路の伝達度 [U/mm]、 j8は伝送路の 位相定数 [rad/mm]であり、 Γ は被検体測定箇所を基準面とした場合の測定点 2〖こ
A2
接続された短絡基準 10の真値である。
[数 1] A2 = Ma 2L^ V ji Lx) [0027] 続けて、被検体測定箇所よりポート 1側に L だけ離れた信号導体 12a上の位置 (測
2
定点 3 : P3)に短絡基準 10を接続して測定を行い、この時の測定結果を S とする。
11 3 測定点 2の場合と同様に被検体測定箇所を基準面に取ると、反射係数の真値は数 式 2のようになる。
[数 2]
TA3 = rMa-2L' cxp(j2fiL2)
[0028] なお、数式 1、数式 2は伝送路の伝達度の負の冪になっていることから明らかなように 、 Γ 、 Γ はその大きさが 1を越えることがある。通常であれば、反射係数の大きさが 1を超える短絡基準など存在し得ないが、これはあくまでも数式 1、数式 2が基準面を 被検体測定箇所に取って 、るために発生して 、る状態であり、異常ではな 、。
[0029] 伝送路の特性 a , j8が未知の場合には、さらに測定点 1よりポート 1側に距離 L だけ
3 離れた伝送路上の位置 (測定点 4 : P4)に短絡基準 10を接続して測定を行い、この 時の測定結果を S とする。測定点 2の場合と同様に測定点 1を基準面に取ると、測
11 4
定点 4における反射係数の真値 Γ は数式 3のようになる。
A4
[数 3] = "- exp( s
[0030] ここで、次式の通り a , j8を含む式を ξとおく。 ξは、物理的には単位長さ当たりの伝 送路の伝達係数を表して ヽる。
画 ξ = α 2 ^2β)
[0031] 数式 4を用いると、数式 1一数式 3はそれぞれ数式 5—数式 7のように書き直すことが 出来る。
[数 5]
Γ =厂
[数 6]
Γ,3 = 2
[数 7]
Figure imgf000014_0001
[0032] 前述のとおり、伝送路特性 ξが未知の場合には、短絡基準を伝送路の 4箇所で短絡 させることで、誤差係数だけでなぐ伝送路特性 ξをも求めることができる。
伝送路特性 6には伝達度 aと位相係数 βの 2つの未知数が含まれるが、伝送路特 性 は、実数部が伝達度 aに関係し、虚数部が位相係数 13に関係する複素数であ る力 、 1つの未知数として求めることができる。
なお、後の計算の都合により、短絡基準を測定する被検体測定位置からの距離 L ,
1
L , L は +、次のいづれかの関係を満たすことが望ましい。
L : L : L :2:3
1
L : L : L :2:4
前記関係を満たしていれば、以下に示す数式を用いて伝送路特性を陽に計算する ことができる。前記関係を満たしていない場合、下記数式では伝送路特性を計算で きないので、反復計算等によって求める必要がある。
[0033] 短絡基準を測定する位置 L , L , L 力 L : L : L 【:2:3の関係を満足してい る場合は、数式 8によって ξを求めることができる。
[数 8]
^ ― [{( 1 11Μ1 ^ ° 11M2 1 +4 1 U 2— " 1 1
+ 11Μ2— 4 ηΜ ) ιΜ3 + l ο α 1Μ2 4 J 1Μ1 ! 1M2+ ljV 11 3
_ 4 J 1Μ1 j Γ 2 Ο〗 1Μ1 J 1Μ2 ) ι\¼+ (4 J 1Μ1 3 Ί 1Μί ) 1
Q ) 1
' ^ ° 11 1 ° 11M2 ° 11M2
Figure imgf000015_0001
ζ ((2 ! 2 11Μ1 ) SI 1M4+ (2 j 1Μ]— 2 Ι1Μ2 ) !
[0034] 一方、 L : L : L :2 :4の関係を満足している場合は、数式 9によって ξを求める
1
ことができる。
[数 9] ξ [i(s, 4
1
2 ο ] 1 1 Q
° 11M2 S (-4S 8 ¾ j
― ^ 1 ° 11M3+ ° 1 ° 11M2 ->
1/L1
/ {(2 1 1 11 + (2S
L : L : L の比が前記の条件を満たさない場合については、 ξを求める式を陽に導 いていないので、必要に応じて同様の式を誘導しておくか、あるいは反復計算によつ て ξを求めるかすれば良い。
[0035] 数式 8または数式 9によって が求まれば、数式 5、数式 6によって Γ 、 Γ の値が
Α2 A3 計算できるので、後述の誤差係数を順次求めることが可能になる。
[0036] RRR校正の誤差モデルの誤差係数の計算
RRR校正の誤差モデルを図 7に示す。反射法とは、一方のポート(コネクタ l ib)力 被検体 17に入射した電磁波のどれだけの割合が反射するかを観測して、これからィ ンピーダンス等を求める手法で、 1ポートであるから、図 7に示すように誤差要因も E
11
、E 、E 、E の 4個しかない。散乱係数測定は比測定であるので、 E = 1とおけば
21 12 22 21
、誤差要因は E 、E 、E の 3つである。図中の S は反射係数の測定値であり、 S
11 12 22 11
11Aは被検体の散乱係数の真値である。
[0037] さて、前述の短絡基準 10の接続による測定結果から、図 7中の各誤差係数 E 、E 、
11 12
E は数式 10で求められる。なお、 D は中間変数である。
22 1
[数 10]
^ 1 ~ 0UM3 「 ΓΑ3 ΓΑ1
Figure imgf000016_0001
Ell " ( ΑΙ Α3 llM2 OUM3 - ΓΑ1 ^UMI S11M3
+ ΓΑ1 S11M1 kJ11M3 + ΓΑ ΓΑ3 ΰ11Μ1 ΰ11Μ2 " ΓΑ1 ΓΑ3 S11M1 S11M2) / D i π ( ΓΑ ΓΑΙ) ( ΓΑ ΓΑΙ ) ( ΓΑ3 _ΓΑ2) (S11M2-SUM1) (S11M3-S11M1) (S
2
Figure imgf000016_0002
[0038] 被検体の測定と RRR校正の実施
誤差係数が求まれば、図 8に示すように、被検体 17を信号導体 12aと接地導体 12b 間に接続し、その電気特性を測定する。例えばチップマウンタなどを用いて被検体 1 7を吸着し、この被検体 17を測定治具 11の被検体測定位置へ接触させて反射係数 (S )を測定すればよ!ヽ。 RRR校正の誤差モデルは TRL補正の誤差モデルと同じ
11
ものであるから、実際の被検体測定結果力 誤差の影響を除去するには TRL補正と 同様の計算を行えば良ぐ誤差の影響を除去して被検体の反射係数 S の真値を 求める数式を以下に記載しておく。なお、誤差要因の影響を除去する計算式は以下 の数式に限らず、どのような公知技術を用いてもょ 、。
[数 11]
図 9は、 RRR校正方法の一例のフローチャート図である。
補正を開始すると、まず測定器と測定治具とを同軸ケーブルを介して接続する (ステ ップ S l)。次に、信号導体 12aの開放端である第 1の位置で短絡基準 10により信号 導体 12aと接地導体 12bとを短絡する (ステップ S2)。第 1の位置とは被検体測定位 置近傍でもよいし、他の位置でもよい。短絡基準 10を接続した状態で、ポート 1側の 反射係数 (S )を測定する (ステップ S 3)。
11 1
次に、第 2の位置で短絡基準 10により信号導体 12aと接地導体 12bとを短絡し (ステ ップ S4)、ポート 1側の反射係数 (S )を測定する (ステップ S5)。続 、て、第 3の位
11 2
置で短絡基準 10により信号導体 12aと接地導体 12bとを短絡し (ステップ S6)、ポー ト 1側の反射係数 (S )を測定する (ステップ S 7)。
11 3
伝送路特性が未知の場合には、さらに第 4の位置で短絡基準 10により信号導体 12a と接地導体 12bとを短絡し (ステップ S8)、ポート 1側の反射係数 (S )を測定する(
11 4
ステップ S9)。そして、これら反射係数からポート 1側の伝送路特性 ξを計算で求め る (ステップ S 10)。伝送路特性が既知の場合には、ステップ S8— S 10の工程は不要 である。
その後、測定した反射係数および伝送路特性 ξを用いて、数式 10により誤差係数を 計算する (ステップ S 1 1)。
誤差係数を計算した後、測定治具に被検体を接続し (ステップ S 12)、被検体の反射 係数 )を測定する (ステップ S 13)。次に、数式 1 1で測定値から誤差の影響を
11
除去し (ステップ S 14)、誤差除去結果 (被検体の真値)のディスプレーなどへの表示 や被検体の選別等を実施する (ステップ S 15)。その後、全ての被検体の測定が完了 するまでステップ S 12— 15を繰り返し (ステップ S 16)、全ての被検体の測定が完了 すれば、 RRR校正を終了する。
[0040] 図 10は RRR校正を用いて、 1mm X 0.5mmサイズで ΙΟηΗのチップインダクタ(積層タイ プチップインダクタ)を 1GHz— 3GHzの範囲で測定した結果を示す。
ここでは、 RRR校正とともに、従来技術であるインピーダンスアナライザによる測定結 果を併記している。なお、インピーダンスアナライザはアジレントテクノロジ一社から販 売されて!、る 4991Aである。従来技術であるインピーダンスアナライザによる測定結果 と RRR校正法による測定がトレースした結果が得られており、 RRR校正法による測定 が精度の高 、ものであることがわかる。
[0041] 次に、短絡基準 10の測定位置をどのように選択するべきかについて説明する。
伝送路 12の被検体測定箇所と、ここ力も 5mm離れた点で短絡基準 10を測定したと する。伝送路 12の損失が大きくないとすると、この 2点の測定結果の違いは位相だけ である。ここで、波長が 30mm (真空中での 1GHzの電磁波の波長)であるとする。 5 mm位置の違いは、往復で 10mmの位置の違いに相当するので、測定データは(10 mm ÷ 30mm) X 360° = 120° の位相差があると期待できる。ところ力 波長が 10 mm (真空中での 3GHzの電磁波の波長)であったとすると、同じく往復 10mmの位 置の違いが生み出す位相差は 10mm÷ 10mm X 360° = 360° であり、結局位相 の差が生じない。このため、 5mmの位置の違いでは、波長 10mmの周波数では補 正を正常に行えない。
[0042] 補正を高精度に行うためには、補正データが相互にできるだけ離れていることが望ま しぐ短絡基準の反射の位相によって異なる補正データを得る RRR校正では、短絡 基準の接続位置間の位相差が 70° — 145° となる条件を採用するのがよい。
校正基準間の位相差を大きく確保すると校正の精度は向上するが、一組の校正基 準で対応できる周波数範囲が狭くなり、広帯域の測定をする場合に多くの校正基準 を測定する必要が生じる。 RRR校正と同じく校正基準間の位相差を用いて校正を行 う TRL校正の場合、良好な測定精度を得るために校正基準間の位相差は 20° — 3 0° 以上程度確保するべきであるとされている。
これに対し、短絡基準の接続位置間の位相差を 70° — 145° とすると、校正精度は 高いが 1組の校正基準で対応できる周波数範囲が前記の場合と比較して力なり狭く なってしまう。しかし、以下に説明するように短絡基準接続位置の設定が非常に簡単 で、かつ、校正時の測定データをうまく使いまわせば、広帯域測定であっても実用上 問題になるほどは短絡基準測定回数が増えるわけでも無いからである。
[0043] まず、測定上限周波数において位相が 145° 程度になる第 2の短絡基準測定位置 を求める。具体的には、 j8 [rad/mm]を位相定数、 L[mm]を短絡基準測定位置として 次式により求めれば良い。
[数 12]
145π
~ 180^
[0044] 次に、第 3の短絡基準測定位置を 2L[mm]に、第 4の短絡基準測定位置を 4L[mm]に 設定する。同様に、第 nの短絡基準測定位置を 2n2 L[mm]に設定する。
測定上限周波数 f 力 f
max max Z2までの周波数帯は、第 1、第 2、第 3の短絡基準測 定位置の測定結果によって RRR校正を行う。 f
max Z2— f
max Z4までの周波数帯は、 第 1、第 3、第 4の短絡基準測定位置の測定結果を用いる。同様に、 n番目の周波数 帯、すなわち f
max Z2n1— f
max Z2nの周波数帯は、第 1、第 n+ l、第 n+2の短絡基 準測定位置の測定結果を用いる。このようにすることで、概ね短絡基準測定位置間 の位相差が 70° — 145° の範囲に保たれる。
実施例 2
[0045] 図 11は、短絡基準とは異なる校正基準を用いた校正方法の一例を示す。ここで使用 する測定治具 11は第 1実施例と同じものである。
第 1実施例では、校正を実施するため、短絡基準 10を用いて信号導体 12aと接地導 体 12bとの間を短絡させたが、何らかの反射状態が得られるように信号導体 12aと接 地導体 12bとを接続すればよぐ短絡基準 10に代えて伝達係数のある校正基準 18 を用いることも可能である。
[0046] この場合、信号導体 12aの開放端と接地導体 12bとの間に、伝送路 12の特性インピ 一ダンスに近い抵抗値を持つ終端抵抗 19を接続しておく。この終端抵抗 19によって 、所謂「マッチング」した状態になり、信号導体 12aを伝わった信号が開放端で跳ね 返らずに吸収される。この状態で、伝送路 12の少なくとも 3箇所に校正基準 18を接 続して校正を行う。 P1— P4は校正基準 18の接続位置であり、 L 測定点 2
1一 L は、
3
一 4の測定点 1からの距離である。
[0047] ここで使用する校正基準 18としては、短絡基準 10に代えて、伝達係数のある部品( チップ抵抗など)を使用することができる。この場合、信号導体 12aに入った信号の一 部は、校正基準 18との接続部を通過して、信号導体 12aの開放端に伝達される。し かし、終端抵抗 19によって信号が開放端で跳ね返らずに吸収されるため、校正基準 18として少々伝達係数の大きいチップ部品などを使用しても、誤差は小さぐ高い校 正精度が得られる。
実施例 3
[0048] RRR校正においても、誤差要因が除去されるのは治具伝送路先端までであり、例え ば被検体接続点間の浮遊アドミタンスや接触抵抗その他の残留インピーダンスの影 響は除去されない。そこで、これらの影響が大きいと考えられる場合には、 RRR校正 後に開放'短絡補正を行うことで、この影響を緩和できる。
図 12に開放'短絡補正のモデルを示す。図中、 Γπιは校正面での反射係数観測値 、 Zp、 Zsはそれぞれ浮遊アドミタンス、残留インピーダンスを表す。また、 Zdは被検 体インピーダンスを表し、本来これによつて生じる反射係数を測定しょうとしているも のである。
[0049] ここで、被検体測定個所開放時には Zp »Zsとみなせることから、この際に観測され る反射係数 Γρはほとんど Zpによって決定していると考えられる。また、被検体測定 箇所短絡時には、 Zd «Ζρとみなせることから、この際に観測される反射係数 rSは ほとんど Zsによって決定していると考えられる。これらを用いて、 Zdによって生じる反 射係数は次式の通り計算される。これが開放'短絡補正を行う計算式である。
[数 13]
Γ ^,Γ^,Γ, - ΓρΤ + rmrs + 3Γ5 -Γ„,Γρ + Γρ - 5Tm +1
d - 5ΓρΓ5 + rmrs5 +3rmrp + Γρ -Fm +1
[0050] なお、数式 13では理想的な開放'短絡が実現できた場合を仮定している。実際、開 放-短絡補正は比較的大ま力な補正であり、多くの場合はこの仮定による補正精度 の低下が顕在化しな 、のではな 、かと思われるが、例えば短絡する際に用いる校正 基準のインピーダンスが既知である場合にはこれを考慮に入れて rsを求め、これに よって数式 13を計算することで補正精度の向上が図れる。
実施例 4
[0051] RRR校正は、単体で行えば測定系全体の誤差を補正できる。一方、治具基板を接 続する同軸コネクタまでを SOLT補正等の手法で補正した上で、 RRR校正を行うと、 得られる誤差係数は治具基板の誤差係数になる。つまり、 RRR校正を治具の誤差要 因の同定手法として利用できる。
最近のネットワークアナライザには、治具などの誤差係数を与えれば、測定結果から 与えた誤差の影響を自動的に除去してくれる機能 (デイエンべデイング機能)がある。 しかし、治具の誤差を求める方法がないために、実際にはあまり使われない機能であ る。本発明に力かる RRR校正の手法と組み合わせると、これは非常に便利な機能に なる。
なお、デイエンべデイングとは、既知の誤差要因を数学的に除去する手法であり、伝 送行列を用いると簡単に実施できる。得られた治具の誤差要因の散乱係数行列を伝 送行列に変換して逆行列にしたものを、 E— 1とする。このとき、治具の誤差要因の伝送 行列が Eである。さらに、デバイスの伝送行列を Aとする。この時、同軸ケーブル先端 まで校正したネットワークアナライザで治具ごとデバイスを測定した測定結果は、デバ イスに各ポートの誤差が重畳されたものであるから
E-A
が測定されているはずである。そこで、左右からそれぞれ E_1、 F—1をかけると、 Ε_1 ·Ε·Α=Α
となり、デバイスの特性を得ることができる。
[0052] デイエンべデイング手法を用いると、高い精度での校正基準の位置決め等が必要な RRR校正手順は研究室的な環境で行 、、各治具の誤差要因を高精度に定めてお き、量産工程では誤差要因が既に分力つている治具を使用して量産することができ る。勿論、治具の誤差は研究室で求めた誤差要因をデイエンべデイングすることで除 去する。
このようにすることで、各工程で高!、精度での校正基準の位置決め手段等を準備す ることなく RRR法を運用でき、コスト的 ·工程管理的に有利である。
実施例 5
[0053] 測定器に計算機と専用ソフトウエアを備え、校正基準の残留インダクタンス及び伝送 路のパラメータ (位相定数 [md/mm]及び伝達損失 δ [dB/Hz])と校正基準の接触位 置を入力すると、各位置における校正基準特性を数式 1,数式 2に基づいて自動的 に算出し、これを数式 10—数式 12の補正計算に使用することもできる。要するに、ネ ットワークアナライザが自動的に校正基準の値を予想して RRR校正をすることができ るものである。
量産工場のデバイスの検査工程にぉ 、て、校正基準の値をオペレータ等が計算す る必要が無くなり、また測定器単体で RRR校正が行えるため、工程を簡素化できる。 実施例 6
[0054] 周波数が高いなどのために校正基準の残留インダクタンスの影響が大きぐ短絡状 態の校正基準 (短絡基準)を伝送路に接続しても、十分に短絡に近くならない場合( 全反射が得られな 、場合)がある。
この場合には、図 13の(a)のように校正基準 25を伝送路 12から浮力して、伝送路と 校正基準の間に発生する容量 C[F]と校正基準の残留インダクタンス L[H]を直列共 振状態とするのがよ 、。この場合 C = 1/ (2 π f^L)となるように設定する。
なお、校正基準と伝送路の間の浮遊容量を利用する方法に代えて、図 13の (b)のよ うに校正基準 26を伝送路 12に接触させて直列共振させることもできる。この場合の 校正基準 26は微小容量のコンデンサを用いればょ 、。
直列共振状態では、校正基準接続部のインピーダンスは Ο Ω、つまり理想の短絡状 態になる。つまり、良い短絡基準が得られない高い周波数においても良い短絡基準 を使用したのと同じ効果が得られる。
実施例 7
[0055] 前記実施例では、伝送路としてコプレーナウェーブガイドを用いた例を示したが、図 14のようなスロット線路 30を用いることもできる。スロット線路 30は、信号導体 31と接 地導体 32とが治具基板 33の同一平面上に隙間をあけて設けられたものであり、治 具基板 33の一端側にコネクタ 34が設けられている。この場合は、被検体を信号導体 31と接地導体 32との間に接続して電気特性を測定する。
[0056] 本発明にかかる高周波電気特性測定方法は、前記実施例に限定されるものではな い。
本発明における測定器としては、ネットワークアナライザに限らず、高周波電気特性 を測定できるものであれば、使用可能である。
被検体測定位置で校正基準を測定したが、被検体測定位置で校正基準を測定する 必要はなぐその場合、 3回以上の校正基準測定が全て数式 1のような形で表される 伝送路は、平面伝送路に限るものではなぐ校正基準を接続でき、かつ被検体を信 号導体と接地導体との間に接続できるものであれば、任意の構造のものを用いること ができる。
産業上の利用可能性
[0057] 以上のように、本発明にかかる高周波電気特性測定方法は次のような効果を有する
(1)補正に使用する伝送路と被検体測定に使用する伝送路は同じものであるから、 伝送路のノ ラツキの影響を受けにくい。また、伝送路と測定器との接続も、補正およ び実測定において固定であり、再接続の必要がないので、伝送路の接触不良等によ る補正失敗等の事故も起こらな 、。
(2)被検体の部品単体の特性を高精度に測定可能であり、治具等の誤差の影響を 受けない。本発明は高周波電気特性測定装置によりチップインダクタ、チップコンデ ンサなどのような 2端子のインピーダンス素子、あるいはアンテナのような部品の散乱 係数やインピーダンス値を精度よく測定するためには非常に有効な方法である。
(3)反射法を利用した校正方法であるため、測定器が 1ポートで済み、安価でかつ校 正作業が簡単である。

Claims

請求の範囲
[1] 電子部品の高周波電気特性を測定する方法において、
一端が開放端である信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既 知の伝送路を準備するステップと、
前記信号導体の他端と前記接地導体とを測定器の測定ポートにそれぞれ接続する ステップと、
前記信号導体の長さ方向の少なくとも 3箇所において、信号導体と接地導体とを接 続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値および前記伝送路の電気特性から、前記伝送路を含む測 定系の誤差要因を求めるステップと、
前記信号導体の前記開放端と前記接地導体との間に被測定電子部品を接続して電 気特性を測定するステップと、
前記被測定電子部品の測定値力 前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部 品の電気特性の真値を求めるステップと、を含むことを特徴とする電子部品の高周波 電気特性測定方法。
[2] 電子部品の高周波電気特性を測定する方法にお!、て、
一端が開放端である信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が未 知の伝送路を準備するステップと、
前記信号導体の他端と前記接地導体とを測定器の測定ポートにそれぞれ接続する ステップと、
前記信号導体の長さ方向の少なくとも 4箇所において、信号導体と接地導体とを接 続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因および前記伝 送路の電気特性を求めるステップと、
前記信号導体の前記開放端と前記接地導体との間に被測定電子部品を接続して電 気特性を測定するステップと、
前記被測定電子部品の測定値力 前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部 品の電気特性の真値を求めるステップと、を含むことを特徴とする電子部品の高周波 電気特性測定方法。
[3] 前記信号導体と接地導体とを接続状態にするため、短絡基準を前記信号導体と接 地導体とに対して接触させることを特徴とする請求項 1または 2に記載の高周波電気 特性測定方法。
[4] 前記信号導体と接地導体とを接続状態にして電気特性を測定するステップを、前記 信号導体と接地導体との間に伝送路の特性インピーダンスに近い抵抗値を持つ終 端抵抗を接続した状態で実施することを特徴とする請求項 1または 2に記載の高周波 電気特性測定方法。
[5] 前記信号導体と接地導体とを接続状態にするため、校正基準を前記信号導体と接 地導体とに対して接触または近接させ、前記校正基準内の容量または前記校正基 準と伝送路の間の容量と、前記校正基準の残留インダクタンスとで直列共振させるこ とを特徴とする請求項 1または 2に記載の高周波電気特性測定方法。
[6] 前記伝送路を含む測定系の誤差要因を求めるステップは、次式により実行されること を特徴とする請求項 1な!ヽし 5の ヽずれかに記載の高周波電気特性測定方法。
[数 10]
D 1 - S11M2
En - "
Figure imgf000025_0001
( ΑΙ Α3 S11M2 SUM3 - ΓΑ1 S11M2 S11M3 - ΓΑ3 UM1 o11M3
+ ΓΑ1 S11M1 S11M3 + ΓΑ3 S11M1 SnM2 " ΓΑ1 ΓΑ3 S11M1 S11M2) / D i π ( ΓΑ2 "ΓΑΙ) ( ΓΑ3 "ΓΑΙ ) ( ΓΑ3 _ΓΑ2) (S11M2-SUM1) V^llM3"°llMl) (SnM3"SnM2)
D i 2
π Α2 _「Α1 °11Μ3 - A3 ^UM2+ ^Α1 S11M2+ A3 SllMl " Α2 SllMl
22 D i 上式において、 Γ :第 1の測定位置における反射係数、 Γ :第 2の測定位置にお
Al A2
ける反射係数、 Γ :第 3の測定位置における反射係数、 S :第 1の測定位置にお
A3 11 1
ける測定値、 S :第 2の測定位置における測定値、 S :第 3の測定位置における
11 2 11 3
測定値、 E E E :測定系の誤差要因。
11, 12, 22
[7] 前記被測定電子部品の測定値力 前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部 品の電気特性の真値を求めるステップは、次式により実行されることを特徴とする請 求項 5に記載の電子部品の高周波電気特性測定方法。
[数 11]
S 1U
^22^1 ΙΑί + 2― H 上式において、 S :被測定電子部品の反射係数。
11A
[8] 前記伝送路は、信号導体と接地導体とが同一平面上に形成された伝送路であること を特徴とする請求項 1な!ヽし 7の ヽずれかに記載の高周波電気特性測定方法。
[9] 前記伝送路は、前記信号導体とこの信号導体の両側および開放端を取り囲む接地 導体とを有するコプレーナウエーブガイドであることを特徴とする請求項 8に記載の高 周波電気特性測定方法。
[10] 前記伝送路は、信号導体と接地導体とが間隔をあけて設けられたスロット線路である ことを特徴とする請求項 8に記載の高周波電気特性測定方法。
[11] 前記信号導体と接地導体とを短絡状態にして電気特性を測定する位置は、各位置 間の位相差が 70° — 145° となる位置であることを特徴とする請求項 1ないし 10の
Vヽずれかに記載の高周波電気特性測定方法。
[12] 電子部品の高周波電気特性を測定する装置において、
一端が開放端である信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既 知の伝送路と、
前記信号導体の他端に接続された測定ポートと、前記接地導体に接続された測定ポ 一トとを有し、高周波電気特性を測定可能な測定器と、
前記信号導体の長さ方向の少なくとも 3箇所において、信号導体と接地導体とを接 続状態にする手段と、
前記接続状態での測定値および前記伝送路の電気特性から、前記伝送路を含む測 定系の誤差要因を求める手段と、
前記信号導体の前記開放端と前記接地導体との間に被測定電子部品を接続する手 段と、
前記被測定電子部品を前記信号導体の前記開放端と前記接地導体との間に接続し て測定される測定値力 前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品の電気 特性の真値を求める手段と、を含むことを特徴とする電子部品の高周波電気特性測 定装置。
[13] 電子部品の高周波電気特性を測定する装置において、
一端が開放端である信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が未 知の伝送路と、
前記信号導体の他端に接続された測定ポートと、前記接地導体に接続された測定ポ 一トとを有し、高周波電気特性を測定可能な測定器と、
前記信号導体の長さ方向の少なくとも 4箇所において、信号導体と接地導体とを接 続状態にする手段と、
前記接続状態での測定値から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因および前記伝 送路の電気特性を求める手段と、
前記信号導体の前記開放端と前記接地導体との間に被測定電子部品を接続する手 段と、
前記被測定電子部品を前記信号導体の前記開放端と前記接地導体との間に接続し て測定される測定値力 前記測定系の誤差要因を除去し、被測定電子部品の電気 特性の真値を求める手段と、を含むことを特徴とする電子部品の高周波電気特性測 定装置。
[14] 電子部品の高周波電気特性測定装置の校正方法において、
一端が開放端である信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が既 知の伝送路を準備するステップと、
前記信号導体の他端と前記接地導体とを測定器の測定ポートにそれぞれ接続する ステップと、
前記信号導体の長さ方向の少なくとも 3箇所において、信号導体と接地導体とを接 続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値および前記伝送路の電気特性から、前記伝送路を含む測 定系の誤差要因を求めるステップと、を含むことを特徴とする校正方法。
[15] 電子部品の高周波電気特性測定装置の校正方法において、 一端が開放端である信号導体と接地導体とを有し、単位長さ当たりの電気特性が未 知の伝送路を準備するステップと、
前記信号導体の他端と前記接地導体とを測定器の測定ポートにそれぞれ接続する ステップと、
前記信号導体の長さ方向の少なくとも 4箇所において、信号導体と接地導体とを接 続状態にして電気特性を測定するステップと、
前記接続状態での測定値から、前記伝送路を含む測定系の誤差要因および前記伝 送路の電気特性を求めるステップと、を含むことを特徴とする校正方法。
[16] 請求項 1乃至 11のいずれかに記載の測定方法を用いて高周波電気特性が測定さ れた電子部品。
[17] 請求項 14または 15に記載の校正方法を用いて校正された高周波電気特性測定装 置。
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