(57)【要約】      （修正有）【課題】電子機器が放射するＲＦエネルギーを利用することにより、非破壊的に偽造電子機器を検査及び選別するシステム及び方法。【解決手段】電動デバイスを検査又は選別するシステムは、予め選択された信号を電動デバイスに入力する信号発生器を含む。電動デバイス上方には所定の距離に位置決めされたアンテナアレイも存在する。装置は、前記予め選択された信号の入力に応じて電動デバイスが発するＲＦエネルギーを収集する。収集されたＲＦエネルギーのシグネチャを、本物の部品のＲＦエネルギーシグネチャと比較する。この比較により、電動デバイスが本物か偽造状態かを決定する。【選択図】図１
2020122791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムであって、
（ａ）予め選択された入力を電動デバイスに注入する手段と、
（ｂ）前記電動デバイスの状態を決定する手段と、を備え、
前記状態が前記予め選択された入力に応答してＲＦエネルギーの放射物によって定義されるシステム。
【請求項２】
前記電動デバイスは、ディスクリートコンポーネント、集積回路、回路基板、回路基板アセンブリ、サブシステム、システム、電子デバイス及び動作のために電気コンポーネントを使用する電気デバイスの内の少なくとも１つである請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記状態が本物デバイス又は偽造デバイスを定義する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記電動デバイスは、半導体と集積回路の少なくとも一方であり、予め選択された入力注入手段は、ゼロ挿入力ソケットを含み、それによって、半導体と集積回路の前記少なくとも一方が前記ゼロ挿入力ソケット内に挿入される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記予め選択された入力は、電力と発振器入力の少なくとも一方であり、前記ゼロ挿入力ソケットは、前記電力と前記発振器入力の前記少なくとも一方で予め構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
予め選択された信号入力手段は、更に前記発振器入力を発生するための源を含む請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記源が小型の原子周波数標準発振器である請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記電動デバイスの前記状態を決定するための前記手段は、
（ａ）前記電動デバイスから放射されたＲＦエネルギーを収集するための第１の手段と、
（ｂ）収集された前記ＲＦエネルギーを一組の予め決定されたパラメータに照合するための第２の手段と、
（ｃ）予め決定された組の前記パラメータに対する照合が十分であるか否かを決定する第３の手段を備える請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１の手段は、自動化製造ライン上の基板、および、入力、出力及び電力の接続の少なくとも１つを許容する装置に取り付けられた回路基板コンポーネントの少なくとも一方から前記ＲＦエネルギーを収集する自動化機構を含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の手段は、前記電動デバイスから前記ＲＦエネルギーを収集するための自動化機構を含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記自動化機構は、ロボットアームを含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記自動化機構は、前記電動デバイスの上方の所定の距離に位置決めされたアンテナアレイを含み、前記電動デバイスと前記アンテナアレイとは互いに対して移動するように取り付けられる請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アンテナアレイが統合低ノイズ増幅器を含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アンテナアレイが電子的ステアリングアンテナアレイである請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記所定の距離は、約１マイクロメートル〜約１センチメートルであり、前記自動機構は、前記所定の距離を設定するのを支援する自動センサを含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
電動デバイスを検査する又は選別するシステムであって、前記システムは、
（ａ）予め選択された信号を前記電動デバイスに入力するための手段と、
（ｂ）アンテナアレイと、
（ｃ）前記アンテナアレイを前記電動デバイスの上方の所定の距離に位置決めする手段と、
（ｄ）予め選択された入力に応答して前記電動デバイスによって放射されたＲＦエネルギーを収集するための手段と、
（ｅ）前記放射されたＲＦエネルギーのシグネチャを本物の部品のＲＦエネルギーシグネチャと比較するための手段と、
（ｆ）前記電動デバイスの本物状態か偽造状態かを決定するための手段と、を備えるシステム。
【請求項１７】
前記シグネチャを比較する前記手段は、調波分析、マッチドフィルタ、人口ニューラルネットワーク（ＡＮＮ）、具体的には、バックプロパゲーション（ＢＰ）による多層パーセプトロン（ＭＬＰ）フィードフォワードＡＮＮ、ウェーブレット分解、自己相関、スペクトル的特徴測定又は統計、クラスタリング又は位相トレンド除去アルゴリズムのうち少なくとも１つを含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
デジタル化ＲＦ放射物を処理してデバイスシグネチャを抽出するための前記手段は、ディスクリートフーリエ変換、高速フーリエ変換、ディスクリートコサイン変換、ラプラス変換、Ｚ変換、スター変換、短時間フーリエ変換、ケプストラム、無限インパルス応答フィルタ、有限インパルス応答フィルタ、カスケードインテグレータコムフィルタ、楕円フィルタ、チェビシェフフィルタ、バターワースフィルタ、又はベッセルフィルタの少なくとも１つを含む請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの少なくとも一方の偽造品を検査又は選別するためのシステムであって、前記システムは、
（ａ）前記集積回路の信号入力とクロック入力の少なくとも一方を駆動するために構成された精度入力発生源と、
（ｂ）精度信号発生源に応答して前記集積回路によって放射されるＲＦエネルギーを収集するための手段と、
（ｃ）前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの少なくとも一方の本物状態又は偽造状態の一方を決定するための手段と、を備えるシステム。
【請求項２０】
偽造の集積回路と前記集積回路を使用する偽造のデバイスの少なくとも一方を検出するための装置であって、前記装置は、
（ａ）前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスに電力供給された信号入力とクロック入力の少なくとも一方を駆動するために高精度入力を発生するよう構成される高精度入力源であって、高精度信号が前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの前記少なくとも一方の入力要求に一致する前記信号の周波数を有することと、
（ｂ）半導体に近接して位置決めされるＲＦ収集手段であって、前記ＲＦ収集手段が、精度信号で駆動される前記集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの前記少なくとも一方によって放射された放射物を受容するように構成されることと、
（ｃ）前記ＲＦ収集手段に結合されるプロセッサであって、前記プロセッサが前記放射された放射物のシグネチャを処理し、前記放射された放射物のシグネチャを前記半導体に対して予め決定された少なくとも１つの放射物のシグネチャに対して比較して、前記比較の結果照合が本物の集積回路と前記集積回路を使用する本物のデバイスの少なくとも一方を定義することと、を備える装置。
【請求項２１】
前記装置がアンテナアレイを含み、ＲＦ収集手段が前記アンテナアレイに結合される請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
ＲＦ収集手段が本物の集積回路と前記集積回路を使用する本物のデバイスの少なくとも一方に近接して取付けられる請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
ＲＦ収集手段が−１５２ｄＢｍよりも良好な感度を有する請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
偽造と本物の半導体ベースのデバイスを識別するための方法であって、前記方法は、
（ａ）高精度入力源で高精度入力を発生する工程と、
（ｂ）半導体への前記入力をクロック入力と信号入力の少なくとも一方に注入する工程と、
（ｃ）ＲＦ収集手段で、ステップ（ｂ）で注入された前記信号に応答して前記半導体ベースのデバイスによって出された放射物を収集する工程と、
（ｄ）ステップ（ｃ）で収集されたＲＦ放射物の特性を本物の半導体ベースのデバイスのベースラインＲＦ特性に対して比較する工程と、
（ｅ）前記比較に基づいて、前記偽造のデバイスか本物の半導体ベースのデバイスかを決定する工程と、を有する方法。
【請求項２５】
更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された前記高精度入力に関する異なる周波数設定でステップ（ａ）からステップ（ｃ）を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために少なくとも２つの測定された応答のＲＦデータ収集を比較する工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された前記入力に関する異なる周波数振幅設定でステップ（ａ）からステップ（ｃ）を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために少なくとも２つの測定された応答のＲＦデータ収集を比較する工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された２つ以上の入力間の異なる位相でステップ（ａ）からステップ（ｃ）を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために少なくとも２つの測定された応答のＲＦデータ収集を比較する工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
更に、前記半導体ベースのデバイスへ注入された少なくとも２つの入力に関する異なる周波数設定でステップ（ａ）からステップ（ｃ）を繰り返し、個々に注入された各入力に対するＲＦ収集データを期待されたシグネチャ及び全ての入力への注入に対して同時に比較する工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記本物の半導体ベースのデバイスを決定する前記ステップは、放射物コンポーネントの周波数検出、放射物の位相、内部回路によって発生される混変調と相互変調コンポーネント、個別の放射物の形状、個別の放射物の品質ファクタ又は放射物のタイミング特性の少なくとも１つを分析する工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記ステップ（ｄ）が少なくとも１つの自動化アルゴリズムを使用する工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
更に、前記本物の半導体ベースのデバイスを表す前記ベースラインＲＦ特性を確立する工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
前記ベースラインＲＦ特性を確立する前記ステップは、スペクトル放射物の大きなスケール比較を行う工程と、前記大きなスケール比較を単一のスカラー値に減少する工程と、を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ベースラインＲＦ特性を確立する前記ステップは、局所スペクトル電力密度統計を得る工程を含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
局所スペクトル電力密度統計を得る前記ステップは、複数の半導体ベースのデバイスをサンプリングし、サンプリングされた半導体ベースのデバイス間で共通する放射物の各々に関して測定された局所化された統計的特徴に基づいて前記複数の半導体ベースのデバイスを識別する工程を含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記統計的特徴は、放射物周波数位置、放射物ピークマグニチュード、放射物位相ノイズ、放射物対称、歪度及び放射物局所ノイズフロアの少なくとも１つを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ＲＦ放射物の前記特性を比較する前記ステップは、ディスクリートウェーブレット変換係数統計を得る工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
前記ＲＦ放射物の前記特性を比較する前記ステップは、相対位相測定を得る工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項３８】
前記ＲＦ放射物の前記特性を比較する前記ステップは、クラスタリング分析を実行する工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項３９】
前記クラスタリング分析を実行する前記ステップは、階層的凝集クラスタリング（ＨＡＣ）アルゴリズムを使用する工程を含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記クラスタリング分析を実行する前記ステップは、クラスタリングアルゴリズムと階層的凝集クラスタリング（ＨＡＣ）アルゴリズムの少なくとも一方を使用する工程を含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記ＲＦ放射物の前記特性同士を比較する前記ステップは、ディスクリートウェーブレット変換係数統計を得る工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項４２】
前記ＲＦ放射物の前記特性同士を比較する前記ステップは、相対位相測定を得ること、および、位相測定を予期された位相測定に対して比較することの少なくとも一方の工程を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項４３】
更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ（ａ）から（ｃ）を繰り返す工程と、偽造品検査を向上するために、少なくとも２つの測定された応答のＲＦデータ収集を平均化又は他の数学的変換によって組み合わせる工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項４４】
更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ（ａ）から（ｃ）を繰り返す工程と、少なくとも１０ｋＨｚの帯域にわたってＲＦエネルギーを統合する工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項４５】
更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ（ａ）から（ｃ）を繰り返す工程と、広帯域ＲＦ放射物を使用して更なる検査と比較を狭帯域ＲＦ放射物応答で観察されたＲＦ放射物のシグネチャに通報する工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
【請求項４６】
更に、前記半導体ベースのデバイスに注入された前記高精度入力に関して同一の設定でステップ（ａ）から（ｃ）を繰り返す工程と、狭帯域ＲＦ放射物を使用して更なる検査と比較を広帯域ＲＦ放射物応答で観察されたＲＦ放射物シグネチャに通報する工程と、を含む請求項２４に記載の方法。
集積回路と前記集積回路を使用するデバイスの少なくとも一方をそれらの偽造状態又は本物状態に対して検査する及び選別する少なくとも一方の方法であって、前記方法は、
（ａ）少なくとも１つのＲＦエネルギー収集手段を提供する工程と、
（ｂ）前記集積回路に近接して前記ＲＦエネルギー収集手段を位置決めする工程と、
（ｃ）精度信号源を提供する工程と、
（ｄ）前記精度信号源で、前記集積回路へ第１の周波数の信号を注入する工程と、
（ｅ）前記ＲＦエネルギー収集手段で、ステップ（ｄ）で注入された前記第１の周波数の前記信号に応答して前記集積回路によって放射された第１の放射物を収集する工程と、
（ｆ）前記精度信号源で、前記集積回路へ第２の周波数の信号を注入する工程と、
（ｇ）前記ＲＦエネルギー収集手段で、ステップ（ｆ）で発生された前記第２の周波数の前記信号に応答して前記集積回路によって放射された第２の放射物を収集する工程と、
（ｈ）前記第１と第２の放射物の代表的シグネチャを発生する工程と、
（ｉ）第１の放射物シグネチャと前記集積回路に対する所定の放射物シグネチャの少なくとも１つとの偏差を決定する工程と、
（ｊ）第２の放射物シグネチャと前記集積回路に対する所定の放射物シグネチャの少なくとも１つとの偏差を決定する工程と、
（ｋ）前記第１の放射物シグネチャと前記第２の放射物シグネチャの内の少なくとも一方の前記偏差に基づいて、前記集積回路の前記偽造と本物の状態の少なくとも一方を検出する工程と、を備える方法。
【請求項４７】
偽造品に対して半導体デバイスを検査する又は選別する少なくとも一方の装置であって、精度信号源と、アンテナ、受信機及びプロセッサを含むＲＦ収集装置とを備え、前記装置は、前記精度信号源によって発生され且つ前記半導体デバイスに注入された信号に反応して電力供給状態にある半導体を特徴付けるように構成される装置。
【請求項４８】
印刷回路基板アセンブリに設置された少なくとも１つの偽造半導体ベースのデバイスの検出、検査及び選別の少なくとも１つを行う装置であって、前記装置は、
（ａ）ロボットアームと、
（ｂ）印刷回路基板の異なる位置にわたる前記ロボットアームの精度操作のための機構と、
（ｃ）前記印刷回路基板アセンブリへの注入のために高精度入力を発生する高精度信号源と、
（ｄ）中に統合された低ノイズ増幅器を含むアンテナアレイと、
（ｅ）前記アンテナアレイに結合されたＲＦ収集手段であって、前記ＲＦ収集手段は、少なくとも１つの前記精度入力を有する前記少なくとも１つの電力が供給された半導体ベースのデバイスによって放射された放射物を受容するのに十分な感度を提供することと、
（ｆ）前記ＲＦ収集手段に結合され、少なくとも１つの印刷回路基板上の少なくとも１つの半導体ベースのデバイスの検査又は選別の少なくとも一方を行うように構成された演算手段と、を備える装置。
【請求項４９】
更に、前記半導体ベースのデバイスの放射物シグネチャを更に向上するために、自由場ＲＦエネルギーによる検出、検査又は選別の少なくとも１つである前記半導体ベースのデバイスを照明するように構成されたアクティブ照明源を含む請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記アンテナアレイ、前記ＲＦ収集手段及び前記演算手段は、半導体ダイ基板に取り付けられ、且つ前記ロボットアームの先端に取り付けられる請求項４８に記載の装置。
【請求項５１】
前記高精度入力は、偽造品対本物デバイスに対して独自のシグネチャへ変換する混変調と相互変調応答の展開を支援するために構成されたマルチトーン入力注入である請求項４８に記載の装置。
【請求項５２】
電気又は電子デバイスの偽造品に対して検査又は選別するためのシステムであって、前記システムは、
（ａ）１つ及び１つのみ発振信号を前記電気又は電子デバイスへ入力するために構成された精度信号発生源と、
（ｂ）前記発振信号に応答して集積回路によって放射されるＲＦエネルギーを収集するための手段と、
（ｃ）前記電気又は前記電子デバイスの本物又は偽造の状態の一方を決定するための手段と、を備えるシステム。
【請求項５３】
集積回路内に取り付けられるアンテナと低ノイズ増幅器を含む偽造品の電子的ステアリング検出のための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１１年３月２日に出願された米国仮特許出願第６１／４６４，２６２号及び２０１１年７月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／５７４，２５０号に関連し、その優先権を主張するものであり、それら仮特許出願は参考として本明細書で援用される。本出願は、更に、「INTEGRATED CIRCUIT WITH ELECTROMAGNETIC ENERGY ANOMALY DETECTION AND PROCESSING（電磁エネルギー異常検出及び処理を行う集積回路）」と題する同時係属中の米国出願第１３／４１０，９０９号に密接に関連している。本出願は、本発明の譲受人に譲渡されており、当該同時係属中の出願の開示内容は参考として本明細書で援用される。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
該当なし
シーケンスリスト、表、又はコンピュータプラグラムリストコンパクトディスク付属物の参照
該当なし
発明分野
本発明は、概して、偽造電子デバイスから発せられる意図的又は非意図的な放射物を用いてその偽造電子デバイスを検出するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
米商務省産業安全保障局による最近の２０１０年度の研究によると、報告された偽造事件の数は、２００５年の３，８６８件から、２００８年の９，３５６件へと増加した。この調査の回答者は、最も一般的な２種類の偽造コンポーネントは、あからさまな模造品と、選別されなかった機能製品であると述べている。この調査の回答者は、電子部品のサプライチェーンのあらゆる構成員を代表する３８７名であった。当該サプライチェーンのあらゆる構成員が偽造製品の例を報告した。世界半導体市場統計は、半導体に関する国際的なＴＡＭが２０００億ドルを超えると予測しており、前記３８７名の回答者は、全市場のほんの一部に関しての定量的な結果を提供している。電子装置の発達に伴い、偽造者も巧妙になっている。現在、偽造品の多くは、可視検出による検出は不可能であり、最もよくできた偽造品は綿密な電気テストをも通過してしまうが、偽造品が有さない本物の部品が有する他の特定の要件は満たさない可能性がある。完全に機能する製品に組み込まれた場合、偽造品は、誤作動することが多く、環境条件が原因で機能不全になり、経年劣化が早まり、場合によっては、電気的整合性が高くとも全く機能しない。
【０００３】
本発明の概念及び設計より前に、偽造品を検査及び選別しようとする取り組みはあった。しかしながら、いずれも表面的なものか、非常に高価なものである。表面的な技術のうち、最も単純なのは目視検査であるが、偽造品は益々巧妙になっているため、これは信頼性が低い。一方、既存の信頼度の高い技術は高価であるか、本質的に破壊的なものである。
【０００４】
偽造コンポーネントを発見することができる様々な種類の検査技術としては、再表面加工（resurfacing）の痕跡を発見するための目視による外部からの検査、封止仕上げ及びリード表面の目視顕微鏡検査、及びＸ線検査が挙げられる。Ｘ線検査中、同一の日付及びロットコードの電子コンポーネントの内側構造が調べられ、特定の種類の偽造部品を発見することができる。あまり巧妙でない偽造デバイスは、限定ではないが異なるダイフレーム及び異なるワイヤボンディングを含む、内部構造に大きな違いを示す。Ｘ線蛍光分光法を用いて、偽造者が見落としがちなＲｏＨＳ状態を確認することもできる。ブランドマーク、商標、レーザダイエッチング、日付コード、及びその他の定義的な特徴の顕微鏡検査のために、半導体上の外部パッケージを除去し、半導体ウエハ又はダイを露出させる封止部除去を用いて、一部の偽造品を決定することができる。酸を使用してプラスチック又は樹脂でパッケージ化されたウエハ又はダイを露出させる化学エッチング技術によっても同様に検査のために内部コンポーネントを露出することができるが、本質的に破壊的である。
【０００５】
セラミック又は金属を研磨、切断、裂開、又は切削して検査のためにウエハ又はダイを露出する機械的技術も有効に使用されているが、やはり検査対象の部分が破壊される。走査型超音波顕微鏡法を使用して、黒い被覆材料の下にあるレーザエッチングを明らかにし、再表面加工及び黒色被覆加工の証拠を発見することができる。対象製品が予期する電気的特徴を有するかを決定するその他の選択肢としては、内部部品レイアウト追跡法及び外部パッケージングカーブ追跡法がある。
【０００６】
電気的テストは、一般的に高価な全電気的テストから、グロスリーク及びファインリード機能電気テストに及ぶ。
【０００７】
偽造電子装置には様々な形がある。ほとんどの偽造品に関連する主流な特徴の１つは、内部の電子装置が、製造ラインから直接提供された本物の部品とは、場合によってはほんの僅かであるが、異なるように機能することである。電子機器の内部部品は、ディスクリート半導体であろうと、集積回路であろうと、印刷回路基板であろうと、回路基板組立体又は回路基板製品であろうと、機能的に異なり、異なる電磁シグネチャを放射する。
【０００８】
放射される電磁シグネチャは、あらゆる電子デバイスの基本的性質である。最も基本的なレベルでは、加速電子装置は、電磁シグネチャを作成する電磁エネルギーを放射する。電力の供給及び発振入力により、偽造選別対象のデバイス内の電子が加速され、電磁エネルギーが放射され、この発明によって行われる選別及び検査の向上という基本的な特徴が最近の全ての電子機器に適用される。上記の電源は、外部の商用電源、バッテリ電源、又は内部の発電機構であり得る。発振器入力は、周波数ベースの発振を生成する任意の源とすることができる。発振器入力のなかには、例えば、限定はしないが、水晶振動子又はセラミック共振器等、単調性のものもある。その他、非常に複雑なタイミング制御信号又は通信信号もある。基本的に、最近の電子機器には非常に多くの信号が存在し、それらの信号は、高状態と低状態の間で振動を与え、連携し、制御し、通信し、同期し、参照し、多種多様なアクション及び多種多様な回路を提供する。この発振は、物理的法則により、何らかの方法で、放射手段又は導電手段により、電子機器又は電気デバイスの外部に放射される大きなエネルギー源である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、かかる電子機器が放射するＲＦエネルギーを利用することにより、非破壊的に偽造電子機器を検査及び選別するシステム及び方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
本発明は、偽造の電気及び電子ベースのコンポーネント、基板、デバイス、システムに対して電子装置を選別及び検査する装置と方法を提供する。本発明は、感知電磁エネルギー収集装置、収集されたエネルギーを既知の標準のエネルギーや検知されたオブジェクトの期待されたエミッションの所定の理解範囲と比較する手段及び収集されたエネルギーがこの標準のエネルギーと整合するか否かを自動的に決定するアルゴリズムを含む。
【００１１】
この感知電磁エネルギー収集装置は、電磁エネルギーを収集する当該技術分野で既知の手段でよい。
【００１２】
一実施形態において、本発明は、高感度高周波（ＲＦ）エネルギー収集装置と前記収集されたエネルギーを既知標準のエネルギーと比較するためのシグネチャ比較手段を使用し、ＲＦは３ＫＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数範囲を変換すると定義される。
【００１３】
典型的な実施形態において、同じ技術が赤外線スペクトル分析のようなより高い周波数やより短い波長放射物に明確に適合できるが、記述されたＲＦ周波数範囲に焦点を当てる。
【００１４】
一実施形態において、高感度ＲＦエネルギー収集装置は、従来のＲＦ受信機である。
【００１５】
他の実施形態において、超感度ＲＦエネルギー収集装置は、ＲＦエネルギースペクトルで動作する光子検出器である。
【００１６】
他の実施形態において、被検査電子デバイスは、少なくともそれに接続された電源を有し、また検査された電子装置の１つ以上の入力へ接続された１つ以上の発振信号を有していてもよい。
【００１７】
他の実施形態において、偽造品を検出する目的で、アクティブ自由場ＲＦ照明源を使用してＲＦ収集手段による同時収集のために目標のデバイスによる放射を強めるために使用される。
【００１８】
本発明の目的
従って、本発明の主デバイスの１つは、ＲＦスペクトルの電磁エネルギーを使用して偽造の電気及び電子デバイスを検出するシステムを提供する。
【００１９】
本発明の他の目的は、偽造の電気及び電子デバイスを検出するためのシステムであって、そのような電気及び電子デバイス中に注入するための精度入力を発生する精度入力源を含む当該システムを提供することである。
【００２０】
本発明の更なる目的は、統合低ノイズ増幅器を有するアンテナアレイを含む、偽造の電気及び電子デバイスを検出するためのシステムを提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、放射されたＲＦエネルギーのシグネチャをベースラインＲＦ特性と比較する手段を含む、偽造の電気及び電子デバイスを検出するためのシステムを提供することである。
【００２２】
本発明の更に他の目的は、個々の回路コンポーネントを選別するために予め構成されたテストデバイスを含む、偽造の電気及び電子デバイスを検出するためのシステムを提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、大きなロットの個別のデバイスを検査することができるシステムを提供することである。その検査は、部品の全てが一致し且つ本物であることを保証するために、幾つかのサプライヤーからの引き渡しに応答して行われることがある。ロット中の各及び全てのデバイスを選別するための契約上の要請があることもある。
【００２４】
本発明の他の目的は、多数の部品を同時にテストするために提供されるテスト装置である。
【００２５】
本発明の更に他の目的は、対象の部品に対する予め構成された電力と発振入力を有する装置を提供することである。本発明の他の目的は、多数の部品やデバイスのテストを同時に果たす自動化装置を提供することである。
【００２６】
本発明の更に他の目的は、偽造部品を選別するために集積回路や内部ダイ及び集積回路のワイヤボンディングを非破壊的に検査するシステムを提供することである。
【００２７】
本発明の他の目的は、電気及び電子デバイス内で使用される多数の電子コンポーネントの複雑なテストを排除する、偽造の電気及び電子デバイスを検出するためのシステムを提供することである。
【００２８】
本発明の他の目的は、正真の標準品に比較して基板が偽造品であるか否かを決定するために完全実装回路基板を検査するシステムを提供することである。
【００２９】
本発明の他の目的は、基板が何らかの偽造部品を有するか否かを決定するために完全実装回路基板を検査する機構を提供することである。
【００３０】
本発明の他の目的は、完全実装回路基板を検査して具体的にどの部品が偽造品でありどの部品が本物であるかを決定することである。
【００３１】
本発明の他の目的は、部分的に実装された回路基板にある又は基板が完全に実装される前の回路基板の製造処理におけるステップ中に偽造のコンポーネントを検出することである。
【００３２】
完全に又は部分的に実装された基板の場合、本発明の他の目的は、電力を完全又は部分的実装回路へ印加するだけで偽造品選別又は検査プロセスを行うことである。
【００３３】
本発明の他の目的は、電力のみを回路基板へ印加することによって回路基板のテストを行う装置である。
【００３４】
本発明の他の目的は、電力及び他の信号入力を提供して更に偽造品検出を向上する手段を提供することである。
【００３５】
本発明の他の目的は、自由場アクティブ照明手段を提供してＲＦエネルギー収集装置によって収集されたＲＦエネルギーを更に高めることである。
【００３６】
本発明の他の目的は、多数の基板、コンポーネント、集積回路を含む完全に組み立てられた製品中に偽造のコンポーネントがあるか否かを識別できる検査装置を提供することである。
【００３７】
本発明の更に他の目的は、電気又は電子コンポーネントやデバイスの全体の機能性の複雑なテストを排除する、偽造電気及び電子デバイスを検出するためのシステムを提供することである。
【００３８】
本発明の他の目的は、偽造部品に対して被検査又は被選別アイテムを有する偽造電子装置の検出のために、電力のみを電子コンポーネント、完全実装回路基板、一連の接続された回路基板又は完全に組み立てられた製品に加えるステップである。
【００３９】
本発明の更に他の目的は、テスト中の電気及び電子デバイスに１つ及び１つのみの信号を注入するステップを含む、偽造電気及び電子デバイスを検出するための方法を提供する。
【００４０】
本発明の更に他の目的は、テスト中の電気及び電子デバイスに電力信号とモノトーン発振信号の組合せのみを注入するステップを含む、偽造電気及び電子デバイスを検出するための方法を提供することである。
【００４１】
本発明の更に他の目的は、テスト中の電気及び電子デバイスに電力信号モノトーン発振信号と複雑な発振信号の組合せを注入するステップを含む、偽造電気及び電子デバイスを検出する方法を提供することである。
【００４２】
本発明の他の目的は、クロック入力、信号入力及び通信入力を含むデバイスの信号入力の指定された入力範囲にわたって掃引されるモノトーン発振入力であって、モノトーン発振入力が直接被検査アイテムに注入され、同時にＲＦエネルギー収集手段は、掃引中に各周波数変化で放射されたエネルギーを収集し、収集されたエネルギーを選別又は検査される本物または正真のアイテムの予想される所定のシグネチャに対して比較する、モノトーン発振入力を提供することである。
【００４３】
本発明の他の目的は、クロック入力、信号入力及び通信入力を含むデバイスの信号入力の指定された入力範囲にわたって掃引されるマルチトーン発振入力であって、モノトーン発振入力が直接被検査アイテムに注入され、同時にＲＦエネルギー収集手段は、掃引中に各周波数変化で放射されたエネルギーを収集し、収集されたエネルギーを選別又は検査されるべき本物または正真のアイテムの予想される所定のシグネチャに対して比較する、マルチトーン発振入力を提供することである。
【００４４】
本発明の他の目的は、望ましい周波数帯域にわたる走査において所与のモノトーン又はマルチトーンステップで放射されたシグネチャの照合を識別するための方法であって、所与のステップで収集されたエネルギーが完全に処理されて偽造品又は正真の部品を示すスカラーを出力し、次に、被走査帯域全体にわたる各スカラー出力全体のシーケンスが重み付けされて、検査されるアイテムが偽造品であるか又は正真の部品であるかを決定する全体のスコアを提供する方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】電気又は電子デバイスを検査又は選別するシステムの概略ブロック図である。
【図２】図１のシステムの概略ブロック図であり、特に精度信号入力及びテスト装置を示す図である。
【図３】図１のシステム内に採用されているテスト装置の平面図である。
【図４】電気又は電子デバイスを検査又は選別する方法のフローチャートである。
【図５】収集した周波数分布の典型的な図である。
【図６】図１のシステムに採用されている調波放射物アルゴリズムの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
発明の様々な実施形態の簡単な説明
尚、本発明のより詳細な説明に進む前に、分かり易いように、理解し易いように、同一の機能を有する同一のコンポーネントは、図面に示す幾つかの図を通して同一の参照番号によって識別されている。
【００４７】
偽造電子部品は当然のことながら、そのＩＤ（身元）がサプライチェーンにおける少なくとも１つの構成員によって意図的又は非意図的に詐称されたものである。偽造電子部品は、類似の働きをする部品、既存の組立体から取り出されて新しい部品として販売されている中古部品、及び型番／品番、製造者、ケージコード、日付及び／又はロットコード、信頼度、検査、テストレベル、又は性能仕様を詐称したことが判明している本物の部品を含む。この定義には、コンポーネントの本来の製造者の設計、型及び／又は性能基準に従わない部品、及び意図する機能に関して欺こうとする意図をもって改悪されている部品も含む。
【００４８】
これらの偽造部品の定義は、限定はしないが、能動的及び受動的な回路基板部品、半導体デバイス、及び集積回路を含むすべての部品に及ぶ。偽造デバイス、基板、回路基板、回路基板アセンブリ、アセンブリ、サブシステム、システム又は製品に対しても同一の定義を適用する。
【００４９】
ここで図１乃至図３を参照すると、電動デバイス２の偽造の条件と本物の条件を差別化する、原則として参照番号１０で表すシステムが示されている。デバイス２は、限定はしないが、ディスクリートコンポーネント、集積回路（ＩＣ）、回路基板、電子コンポーネントが装着された回路基板アセンブリ、サブシステム、システム、電子デバイス及び動作に電子コンポーネントを用いる電気デバイスのうち少なくとも１つを含む。これらデバイスは全て、電力を供給されると、意図的又は非意図的にエネルギーを放射する。
【００５０】
上記の記述は、電磁エネルギーの放射物、特に、本発明では赤外線放射物及び超低周波放射物も考慮しているが、当該技術においては３００ＧＨｚ未満の周波数として言及される高周波数（ＲＦ）スペクトルにある電磁エネルギーの放射物に注目する。
【００５１】
本発明は集積回路（ＩＣ）又は半導体と組み合わせて図示及び記述されるが、本発明はその他の電気又は電子デバイスに適用されてもよく、従って、本発明の限定要素として解釈されないものであることは当業者には明らかである。
【００５２】
ここで記述される発明は、全ての電気コンポーネントは電力を供給されると電磁放射を行うという事実を利用する。電磁放射物は、この電磁放射物を発している放射構造体によって定義される。テスト対象の電子コンポーネント、基板、システム又はサブシステムを励磁するエネルギー源がなくてはならない。励磁機構は、単にデバイスに電力を供給し、発振信号をデバイスに入力する、又は電磁エネルギーによってデバイスを照明することができる。直接投入された又は接続された発振入力及び照明源は、適用された変調及び／又はタイミングパラメータによる、単一のトーン、又はマルチトーン又は多周波数又は複素周波数とすることができる。
【００５３】
電力の供給を受けた、直接的又は間接的に検査されているアイテムは、検査対象のアイテムの内部設計に左右される放射されているエネルギーの伝達機構を提供しなければならない。典型的には、デバイスに電力供給している源は、電子装置に電力を供給するエネルギーであり、これは、上述のように、クロック、クロック信号、信号、周波数入力、周波数参照、信号発生器、周波数発生器、又は当該技術で既知のその他の発振源等の発振信号とすることができる。このエネルギーを検査対象のアイテム内の放射要素に伝達する機構は、集積回路ダイ、ワイヤボンド、半導体トレース、基板トレース、ワイヤ、ケーブル、又は構造的容量結合又は誘導結合である。この放射要素は、意図的に放射するアンテナ、又は物理的寸法が原因で、合理的なアンテナとして機能する意図しないアンテナでもよい。電子機器の内部部品は、ディスクリート半導体、集積回路、印刷回路基板、回路基板アセンブリ又は製品であろうとなかろうと、異なるように機能している場合、この部品は異なる電磁シグネチャを放射し、検査又は選別のために偽造部品を本物の部品と差別化することができる。
【００５４】
システム１０は、一般的に参照番号１８で示す、電動デバイス２のかかる条件を決定する手段を含み、この条件は、テスト又は検査下のデバイス２からのＲＦエネルギー４の放射物特性（又はシグネチャ）によって定義される。
【００５５】
手段１８の１つの必須要素は、本好適な実施形態によれば、電子デバイスの検査又は選別の少なくとも１つのために、ＲＦエネルギーの少なくとも１つの放射物を検知、処理、又はアルゴリズム的に照合する、一般的に参照番号２０で示される第１の手段即ち放射物検出装置である。
【００５６】
第１の手段２０の詳細な説明及び動作は、Keller, IIIに発行された米国特許第７，５１５，０９４号及び米国特許第８，０６３，８１３号、２００９年９月１日に提出された「ADVANCE MANUFACTURING MONITORING AND DIAGNOSTIC TOOL（最新式の製造監視及び診断ツール）」と題する米国特許出願第１２／５５，１６３５号、及び２０１２年１月６日に提出された「System and Method for Physically Detecting, Identifying,DiagnosingAnd Geo-locating Devices Connectable To A Network（ネットワームに接続可能な装置を物理的に検出、識別、診断、及び地理的に位置を特定するシステム及び方法）」と題する米国特許出願第１３／３４４，７１７号に最もよく示され且つ記述されており、これらは全て本発明の譲受人に所有されており、その教示は参考として本明細書で援用される。
【００５７】
本発明において、第１の手段２０は、アンテナ２２に結合されたＲＦ収集手段を含む。なお、ＲＦ収集手段２０は、一般的な受信機又はチューナである受信機を含み、この一般的な受信機は、ヘテロダイン又はスーパーヘテロダイン受信機とすることができる。
【００５８】
受信機の実施形態の多くは、上述のように、ヘテロダイン又はスーパーヘテロダイン受信機、広帯域クリスタルビデオ受信機、同調高周波数クリスタルビデオ受信機、狭帯域走査スーパーヘテロダイン受信機、チャネル化受信機、マイクロスキャン受信機、音響光学受信機、及び受信機と同義とみなされることが多い多くのチューナ技術を含むためにＲＦエネルギー収集装置のコンポーネントと考えられている。
【００５９】
他の実施形態では、高感度ＲＦエネルギー収集装置は、極低温冷却受信機である。
【００６０】
この受信機は、広帯域応答を提供することによって改良され得る。一実施形態は１００ＫＨｚ乃至６ＧＨｚの放射物に焦点を当てているが、帯域は、デバイスから設備への放射物の大部分を捕捉するために３０ＭＨｚ〜１ＧＨｚに減少されてもよい。
【００６１】
システムのノイズ指数を低下させることによって更なる感度が得られる。一実施形態において、受信機は、超低ノイズ指数の低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を備える改良したフロントエンドを有する。
【００６２】
一実施形態において、システムは、５未満のノイズ指数を有する。他の実施形態において、システムは、１未満のノイズ指数を有する。他の実施形態において、システムは、０．１未満のノイズ指数を有する。
【００６３】
受信機からは、プロセッサにシグネチャデータが送信される。一実施形態は、直接アナログ分析である。記述の実施形態は直接アナログ分析であるが、この好適な具現方法は、アナログデジタル変換器（図示せず）を使用して、受信機のアナログ出力をデジタル出力に変換することである。次に、デジタル出力は、信号処理装置に送信される。
【００６４】
一実施形態では、アナログ信号のデジタル出力への直接分析が使用される。
【００６５】
より高い周波数が必要とされる他の実施形態では、デジタル信号への変換前にアナログ出力のダウン変換が利用される。
【００６６】
一実施形態において、高感度受信機は、更に、デジタル信号処理（ＤＰＳ）を使用して、受信機の感度を更に向上する。
【００６７】
他の実施形態では、ＲＦエネルギー収集装置は、ＤＳＰフィルタリング技術を利用して、取集したデータをＤＳＰアルゴリズムによる更なる処理のために準備する。
【００６８】
受信機の感度を向上する目的の一実施形態は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用する。
【００６９】
他の実施形態では、ＦＦＴは、１００万点を超えて利用される。
【００７０】
他の実施形態において、ＦＦＴはＲＦ収集装置内の内蔵チップ上で実施される。
【００７１】
好ましくは、かかるアンテナ２２は、デバイス２の上方に所定の距離２３だけ離れて位置決めされたアンテナアレイである。デバイス２が小さなディスクリートコンポーネント又は集積回路である場合、アンテナアレイ２２は、テスト下のデバイス２に対して固定的に位置決めされる。アンテナアレイ２２の要素は、電子ステアリングによって重み付けされ、テスト下の回路基板の特定の部品又はより大きなアイテムから収集されたエネルギーを最適化する。検査されている単一のコンポーネントの場合、重み付けは不要であり、或いは、そのコンポーネントの位置からのシグネチャ増幅を強化するために重み付けすることができる。この実施形態では、アンテナアレイ２２は、機械的又はロボットによるステアリングを必要とせずに基板上の個々の部品を検査するために対象基板の異なる領域におけるゲインを建設的に増幅するよう要素が重み付けされた場合、アレイ内の各アンテナのアンテナパターンの建設的干渉を提供する。デバイス２が、例えば、電子コンポーネントが装着された印刷回路基板アセンブリ等のより大きなものである場合、単一のアンテナ要素、又はロボットアーム３２の端部に統合されたもっと少数の要素、又はコンパクトなバージョンのアンテナアレイ２２が、かかる印刷回路基板の表面上を、電子制御された機械的ステアリング又はロボットによるステアリングによって移動するように位置決めされ、或いは、この印刷回路基板は、アンテナアレイ２２の下方を移動するように取り付けられる。
【００７２】
また、アンテナアレイ２２は、アンテナアレイ２２内への統合低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）２５を含む。統合ＬＮＡ２５の利点は、システム全体の感度向上、及びデバイス２が放射するシグネチャのレベルアップにある。アンテナ２２及びＬＮＡ２５は集積回路（ＩＣ）内に取付けられ、偽造品の電子的にステアリングされた検出を行う。
【００７３】
放射物シグネチャを更に向上するため、１未満のノイズ指数を有する低ノイズ増幅器２５を採用し、システム１０の理論的室温感度により良好にアプローチすることができる。
【００７４】
他の実施形態では、統合ＬＮＡ２５を備えるコンパクトなアンテナアレイ２２、又は単一の要素を備える基板上の検査対象のコンポーネントの大きさとほぼ同じ大きさである単一のコンパクトなアンテナが、電子アイテムの検査のためにロボットアーム３２上に統合されてもよい。
【００７５】
他の実施形態において、ロボットアーム３２に適したアンテナ／ＬＮＡアレイ先端は、特定の電子デバイス又はコンポーネントの検査のために求められる性能パラメータに基づき交換可能であってもよい。
【００７６】
また、本発明では、アンテナアレイ２２及び放射物検出装置２０が、シリコーン材料等の半導体基板又はダイ上に取付けられ、ロボットアーム３２の先端３３に取付けられることも考えられる。この実施形態のより詳細な説明は、参考として本明細書で援用される「INTEGRATED CIRCUIT WITH ELECTROMAGNETIC ENERGY ANOMALY DETECTION AND PROCESSING」と題する同時係属中の米国出願第１３／４１０，９０９号に記載されている。
【００７７】
所定の距離２３は、基本的に、偽造デバイス、検査又は選別対象のデバイスの種類、及びアンテナアレイ２２及びＲＦ収集手段２０の感度を検出する所望の成功率によって決まる。
【００７８】
電子装置を即座に検出し、範囲内の電子デバイスを識別する場合、大抵の放射エネルギーコンポーネントは、検出が非常に困難なレベルにまで減衰される。偽造電子装置の選別又は検査が目的の場合、テスト対象のコンポーネント、基板、又はシステムのごく近距離に検出装置を配置することができる。この発明は、そのような環境、及びＲＦ収集手段の近隣環境にある場合の選別又は検査対象の電子装置に関して提供される追加情報の利点に注目している。従って、この場合、デバイス２の表面から約１マイクロメートル〜約１センチメートルの間にアンテナアレイ２２の端部を位置決めするのが好ましい。好ましくは、ＲＦ収集手段２２の感度は約−１５２ｄＢｍよりも良好である。
【００７９】
更に、本発明では、テスト下のデバイス２の放射物シグネチャを更に向上するために自由場ＲＦエネルギーによって検出、検査、又は選別の少なくとも１つが行われるデバイス２を照らすように構成されたアクティブ照明源３８を使用することが考えられる。
【００８０】
アンテナアレイ２２は、アレイのビームの固定的電子ステアリングのため又はテスト下のデバイス２に対する移動のために取付けられる時、手段１８は、デバイス２からのＲＦエネルギーを収集するための自動化機構３０を提供する。図２の一例として、かかる自動化機構３０は、ロボットアーム３２、及びロボットアーム３２の動きを制御するように構成された全体コントローラ３４を含む。自動化機構３０は、更に、特に、例えば印刷回路基板アセンブリ等のデバイス２内のコンポーネントの高さが変化する場合に、上記所定の距離２３を設定するためのセンサ３６を含んでもよい。
【００８１】
当然のことながら、ＲＦエネルギーを収集する手段の位置決めに使用されるロボットアーム３２を制御するためのこのような自動化機構３０は、スタンドアロン型システムとして設けられてもよく、或いは、印刷回路基板アセンブリ又は入力、出力、及び電源接続の少なくとも１つを可能にする任意の装置の製造ライン（図示せず）に組み込まれてもよい。
【００８２】
更に、当然のことながら、テスト下のデバイス２上方のアンテナアレイ２２又は単一要素のアンテナの位置決めは垂直方向に行われるように図示されているが、その他の方向及び操作をロボットアームによって行い、完成した組立製品又は複雑なアセンブリにおける接触が困難な空間に接触することができる。他の実施形態では、検査対象のデバイス２がその方向から収集されるＲＦエネルギーを放射する傾向にあるという評価に基づいて、アンテナアレイ２２のその異なる方向を利用してもよい。従って、当該技術分野における従来の知識に基づき、多くの他のテスト指定配向に対する他の特別な配向が本発明によって考えられることになる。
【００８３】
従来の完全な電気的テストとは異なり、本発明は、偽造品の選別及び検査のためにデバイス２の限定的機能又はベースライン機能を起動させることに基づいている。回路基板、印刷回路基板アセンブリ、又は部分的又は完全に組み立てられた製品の場合、典型的には、基板に電力を供給すれば十分である。入力及び出力が全て必要という訳ではないが、入力及び出力を全て接続することで本発明の統計的な選別の成功率の上昇に寄与する可能性があることは当業者には自明である。この状態にある基板は、その基本的な機能を担い、ＲＦ放射収集手段２０は、偽造品を選別して基板自体が本物であるか偽造品であるかを見分け、基板上の特定のコンポーネントが偽造品であるか否かを見分けるのに十分に弁別可能な情報を収集することができる。
【００８４】
基板が存在する製造ラインに先行して回路基板に集積されるコンポーネント／デバイス２の場合、一実施形態では、コンポーネント／デバイス２に単に電源入力４２を提供し、単純にコンポーネント又は基板を電気的にオンにする。他の実施形態としては、好ましくは、テスト下のデバイス２の入力又は出力においてクロックを作動するために単に発信入力４４を提供する。この場合に好適な本発明の実施形態では、電力信号４２は、発振入力４４と組み合わされる。かかる発振入力４４は、好ましくは、単調な発振信号であるが、マルチトーン入力又は変調発振信号又は変調された発振信号として提供されることもできる。マルチトーン入力注入を用いると、偽造品対本物デバイスに関して固有のシグネチャに変わる混変調応答及び相互変調応答の発達が支援される。更に、マルチトーン注入の使用により、偽造品対本物デバイスに関して固有のシグネチャに変わる非線形応答の展開が支援される。
【００８５】
電力信号４２及び発振信号４４によるデバイス２の励起方法は、半導体デバイス、集積回路、表面実装や貫通孔部品等の基板レベルデバイス、サブ基板又はドーターボード、回路基板全体、複数の基板のアセンブリ、更には製品全体に適用される。この場合に好適な本発明の実施形態において重要なのは、ベースライン及び単一の単純な単調発振信号４４としてデバイス２に電力供給する電力信号４２を提供することであり、この信号４４によって、基本的なデバイスの機能が作動され、アクティブになると、ＲＦ収集手段２０及びアンテナアレイ２２又はデバイス２の近傍に位置決めされた個別のアンテナによって捕捉され、本物の部品において期待される基準特性又はベースライン特性に対して分析される電磁放射物を生じる。
【００８６】
ＩＣ部品であるデバイス２の例では、電力入力４２は、ＩＣをオンにし、発振信号４４によって、クロック入力又はクロックＩｎと呼ばれることが多いＩＣ仕様書上のピン又はポートに発振入力を提供することによって内部回路が使用可能になるが、他の入力が作動されていないので、ＩＣのより複雑な動作を引き起こすことはない。他の例は、ＩＣの基礎回路を作動することに主に焦点を置く発振入力のみの信号、通信、又は二次クロック入力の提供である。
【００８７】
従って、システム１０は、電力入力源４６及び発振器入力源４８を提供する。発振器入力源４８は、水晶発振器、セラミック発振器、発振器、標準時間、信号、信号発生器、周波数基準又は当該技術において典型的な他の類似の用語で呼ばれることもある。これらの信号入力源はいずれも詳細に分析すれば異なるが、夫々、基本的に、デバイス２へ発振入力を提供する機構を提供する。
【００８８】
半導体の応答の仕方は、半導体デバイス２のクロック入力又は信号入力のいずれかを駆動するために使用される発振入力４４の品質に依存することが分かっている。
【００８９】
温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）、マイクロコンピュータ補償水晶発振器（ＭＸＣＯ）、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸＯ）、小型原子周波数標準器（ルビジウム（Ｒｂ）及びルビジウム発振器（ＲｂＸＯ））、及びＣｓ等の高性能原子標準器を使用することによって満足な結果が得られており、全て１０−４を超える精度を提供する。この場合に好適な実施形態では、発振信号４４の精度は１０−８を超え、発振器入力源４８は、小型原子周波数標準発振器である。従って、発振器信号源４８は、以下、「高精度信号源」と呼び、発振器信号４４は、以下、「高精度発振器信号」と呼ぶ。高精度信号は、更に、デバイス２の入力要求と一致するその周波数を有する。
【００９０】
上述の発振器源４８は、デバイス２を励起するために使用する必要があるだけである。デバイスの駆動方法に対して変調又は複雑なタイミングを加えることによって、よりスペクトルに富んだ放射を導き出すことができ、この好適な実施形態は、クロック又はその他の信号入力等のデバイス入力を励起するだけで、デバイス２の状態が本物か偽物かに関する情報を提供する放射物パターンの生成における複雑性を制限する。
【００９１】
他の実施形態では、デバイス２の放射物を測定する手段を提供すると同時に、発振器源４８が周波数帯を掃引することができるようにする第２の機構を提供する。一実施形態では、継続的に発生する周波数掃引を有する。他の実施形態では、注目帯域にわたる特定の所定の離散周波数のみを掃引する離散掃引が用いられる。掃引される周波数は、テスト下のデバイス２の期待される入力に依存する。数Ｈｚの帯域を掃引すれば十分である場合もあれば、ＫＨｚの帯域を掃引するもの、ＭＨｚの帯域を掃引するもの、ＧＨｚの帯域を掃引するものもある。本発明は、これらの範囲いずれにも対応することができるが、コストの面から、帯域は、全てを網羅する範囲ではなく効果的な範囲に限定される。当然のことながら、これらの帯域間隔はいずれも使用可能であり、本発明によって期待されていると考えられる。
【００９２】
加えて、本発明では、駆動されるデバイスに固有の範囲外の入力を励起することも考えられる。この場合、本物の部品は、より堅牢な部品を提供するために既定よりも広い入力範囲を有するように開発されているが、偽造部品はこのような能力を有さない。いずれにしても、部品間で異なる非線形応答などの応答は、適切に構成されたＲＦ収集手段２０に容易に変換される。
【００９３】
更に、本発明では、発振器入力の振幅を、クロック入力、信号入力、及びデバイス２の製造者によって定義されているその他の入力等のデバイス入力に変化することが考えられる。
【００９４】
他の実施形態では、振幅が変化するだけでなく、振幅変調が適用される。
【００９５】
入力を励起することに加え、本発明では、出力（単数又は複数）を励起することが考えられる。出力の駆動によっても、デバイスアーキテクチャ応答が生じる。例えば、本物の部品は、偽造部品が有さないデバイスにおいてフィルタリング又は静電放電（ＥＳＤ）保護されている。偽造部品は、コストを省こうとする偽造者によって回路において何らかの標準的な保護がなされていない場合、ＲＦスペクトルにおいて「クリスマスツリーのように照らし出される」。
【００９６】
デバイス２が、印刷回路基板、印刷回路基板アセンブリ又は任意のより大きなデバイスである場合、本発明では、電源入力４２を単にデバイスに接続することが考えられ、デバイスのその他の入力又は出力を駆動する必要がない。また、本発明は、当然のことながら、かかるデバイス２の各入力（又は出力）に対して電源入力４２及び発振器入力４４を使用することが考えられる。ディスクリート半導体や集積回路等のより小さなコンポーネントに関して、本発明は、かかる入力４２及び４４をデバイス２に転送する手段を提供するテスト装置５０を提供する。例えば、かかるテスト装置５０は、かかるデバイス２を受容するように構成され、デバイス２に入力４２及び４４を適用するように予め構成されたゼロ挿入力ソケットである。他の例では、テスト装置５０は、効果的な方法を促進する、即ち、電力を電源ピンに加え、発振信号をその他の所望の入力（又は出力）に加えることを容易にする任意の特殊な装置でもよい。通常、接地も同様に接続される。或いは、図３から分かるように、テスト装置５０は、単に、２つの表面レベルコンタクト５６，５８、及びその上に位置決めされたデバイス２を一時的に固定する手段を提供してもよい。例えば、かかる一時的固定手段は、テスト装置５０の表面５５の下方に位置決めされた真空生成デバイス５７である。
【００９７】
手段１８の第２の基本的要素は、収集されたＲＦエネルギーを、本物のデバイス２のベースライン構成に関して特定された一組のパラメータと比較し一致させる手段２４である。当然のことながら、手段２４は、少なくとも１つのプロセッサを含むが、期待されるパラメータとの一致を確認するその他のハードウェア又はファームウェアとしての形態も考えられる。
【００９８】
手段２４は、収集データをデバイス２の期待されるシグネチャと一致させる少なくとも１つのアルゴリズムを含む。本好適な実施形態は２つ以上の自動化アルゴリズムを利用する。本好適な実施形態は、ＲＦエネルギー放射物シグネチャの互いに排他的なパラメータを一致させる幾つかのアルゴリズムを利用する。このようにして、収集したシグネチャを期待されるシグネチャと一致させる能力が向上する。これらのアルゴリズムの重み付けは、偽造部品を含む低品質の部品を検出する能力を向上するので好ましい。
【００９９】
従って、手段２４は、調波分析、マッチドフィルタ、非調波相関、タイミング相関、人口ニューラルネットワーク（ＡＮＮ）、具体的には、バックプロパゲーション（ＢＰ）による多層パーセプトロン（ＭＬＰ）フィードフォワードＡＮＮ、ウェーブレット分解、自己相関、スペクトル的特徴測定又は統計、クラスタリング又は位相トレンド除去アルゴリズムのうち少なくとも１つを含む。
【０１００】
クラスタリング分析では、サンプリングされたコンポーネントの重要な電磁放射物に関する統計が測定され生成される。Ｍ個のコンポーネント各々に関して合計でＮ個の統計値が測定され、次に、Ｍ組のＮ個の統計値が展開される。次に、各統計値にＮ次元空間における固有軸を割り当て、Ｍ個の測定されたコンポーネントの夫々に関して測定された統計値を保存する。次に、階層的凝集クラスタリング（ＨＡＣ）アルゴリズムを空間的分布において分離クラスタに適用する。識別されたクラスタは、製造における典型的な分布を外れて性能パラメータが異なるコンポーネントセットを表す。この分析においては、サンプリングされたセットに挿入された違反コンポーネントは分離クラスタとして必ず明らかにされる。ＨＡＣアルゴリズムは反復的に動作し、逐次反復し、特定の類似性基準を満足することによって最も近接するクラスタ対（又は、１回目の反復において、データ点）を凝集（統合）する。典型的には、この類似性は、クラスタ間の距離の測定値によって定義される。しかしながら、Ｎ次元空間における前記軸を表す測定された特徴の多くは互いに異なり無関係である。まさにこの目的のために考えられた、共分散の評価によって異なるスケールを補正する測定基準であるマハラノビス距離が、この分析においてクラスタ間の類似性の基準として用いられる。マハラノビス距離ｄ（ベクトルｘ→，ベクトルｙ→）は、２つのベクトルｘ→とベクトルｙ→の間で以下のように定義される。
【０１０１】
【数１】
2020122791.tif 000003
【０１０２】
Ｓは２つのベクトル間の結合共分散の推定値である。本出願において、各ベクトルは、Ｎ空間における位置ベクトルによって表され、２つのクラスタ間の結合共分散はそれらを構成するデータ点から推定される。その２つのクラスタの結合共分散マトリクスへの正規化により、マハラノビス距離にスケール不変性という基本的な特性が与えられる。
【０１０３】
クラスタは、Ｎ次元空間における延長体であり、これは、距離測定基準の端点が明確に定義されることを必要とする。２つのクラスタ間の最小データ点距離（単一連結と呼ぶ）や最大点方向距離（最大連結と呼ぶ）等の幾つかの「連結」オプションを利用することができるが、ルーラの端点を配置する場所は、Ｎ空間における各クラスタの平均値である。この連結方法により、各クラスタの共分散を、マハラノビス距離測定基準で考えることができるようになる。また、全ての構成データ点に関して反復することなくクラスタ平均値が継続的に更新され得るので、必要な計算が少なくなる。
【０１０４】
アルゴリズムの停止基準（即ち、更なる凝集を防止する分離距離閾値）は、分析時に観察される製造公差の評価によって決まる。クラスタは、展開され、類似性によって多層にネストされ、これらの層の分析によって、既存の分散への洞察が得られる。
【０１０５】
クラスタ数の増加とともに、情報損失を用いて最適な停止基準を特定する。対称化されたカルバックライブラーダイバージェンス（ＳＫＬＤ）は、情報損失の優良な測定単位である。ＳＫＬＤは２つのモデルＰ及びＱに関して以下のように定義される。
【０１０６】
【数２】
2020122791.tif 000004
【０１０７】
ＳＫＬＤは、２つのモデル（即ち、ＨＡＣの２つの層（段））間の情報差の測定を提供する。幾つかの層（段）に対してＤ（Ｐ／／Ｑ）をプロットすることは、通常変曲点を示す。最適数のクラスタは、変曲点の丁度下で識別される。
【０１０８】
ここで図４を参照すると、偽造電子又は電気デバイス２に対して検査又は選別する本好適な方法は、ステップ１０２でデバイス２に電力を投入することから始まり、ステップ１０４で発振信号を入力する。次に、ＲＦ収集手段２０は、ステップ１０６で位置決めされ、電力信号４２と発振信号４４が注入されるデバイス２からのＲＦ放射を収集するように動作可能である。収集されたＲＦ放射は、ステップ１１０で演算処理され、このステップは、収集されたＲＦ放射物４のシグネチャを本物のデバイス２に対するＲＦ放射物シグネチャ特性と比較し一致させるステップを含み、種々の方法、例えば、複数のデバイス２のサンプリング、製造仕様及び同様な方法によって決定される。
【０１０９】
ステップ１１０内で種々の自動化アルゴリズムを使用することが考えられる。ステップ１１０は、ディスクリートウェーブレット変換係数統計を得るステップや、相対位相測定を得て、および位相測定を期待された位相測定を得て比較するステップを含むことができる。また、ステップ１１０は、クラスタリングアルゴリズム、階層的凝集クラスタリング（ＨＡＣ）アルゴリズムの少なくとも１つを使用するステップを含んでいてもよい。
【０１１０】
ウェーブレット変換は、分析された放射の時間周波数表示を得るために使用される多解像度分析技術である。このウェーブレット変換は、フーリエ変換に対する他の基底関数であり、早晩変換され広げられる所謂マザーウェーブレットと呼ばれる関数に関して入力信号の拡張に基づく。演算の観点から、ディスクリートウェーブレット変換（ＤＷＴ）は、“近似”情報と“詳細”情報に信号を分解することによってその信号を分析し、それは、連続する低帯域と高帯域フィルタリング処理を夫々使用することによって達成される。
【０１１１】
信号分類における特徴としてのこれらの複数分解の高帯域“詳細”係数出力は、本発明での使用において有利であることが分かった。ＤＷＴは、ウェーレット変換を周波数ドメイン情報に適用することによって得られる歪度の対策に基づいて略同じデバイス放射物分を分類するために有利であることが分かった。ＤＷＴ分析は、定義される交差∩Ｅ内で各放射物の周波数ドメイン放射物データに適用される。異なる詳細係数スケールの各々での平均エネルギーが演算され、各結果の値が保持され、分類で使用される。
【０１１２】
識別された放射物の位相情報は、回路変更の特定の感度評価を提供するために使用される。信号位相（及び、次に、放射位相）が所与の回路内の分布又は局所インピーダンスのいずれかの僅かな変動によって容易に変更される。従って、位相情報は、微妙な回路変更を識別しようとする時に、非常に適切である。
【０１１３】
ここで図６を参照して、相対位相測定アルゴリズムにおいて、位相測定は、既知の基準が無いために、他の（又は幾つか他の）放射物に相対する各放射物に対して実行される。任意の組の静的周波放射物は、時間ドメインエンベロープ内で必然的に繰り返され、従って、基準時間ｔｒｅｆと名付けられるこのエンベロープ内のある点で繰り返しの位相関係を含む。信号の測定が繰り返しのエンベロープ中幾つかの他の時間ｔＭになされると、ｔＭでの位相は、明瞭には時間差ｔｒｅｆ−ｔＭに起因してｔｒｅｆの位相に対応しては通常現われない。ｔＭでなされた測定からｔｒｅｆの識別によって、時間基準のｔｒｅｆへのシフト、及び相対位相関係の単一の繰り返し可能測定が取られるように位相（複数）の位置合わせが行われる。
【０１１４】
名目上、高調波は、０°の相対位相測定を有することが期待され、他方、相互変調コンポーネントは、０°又は１８０°の相対位相測定値を有することが期待される。高調波と相互変調コンポーネントの正確な位相関係は、これらの名目上の期待から変化することが多く、回路を特徴付けるために効果的に使用され得る。名目値からの相対位相における逸脱は、分析された高調波の変化する周波数での回路リアクタンスの小さな変化に起因する。
【０１１５】
幾つかの方法は、一般的にはモジュロ２ｐｉ計算に関連する演算多様性に欠陥を有する周波数ドメイン位相トレンド除去に依存する。他の方法は、測定される正確な基準のタイムオフを確立するための基準信号の使用に依存している。これらの欠点があると、これらのアプローチはいずれも放射物測定のための最適な方法ではない。しかしながら、この関係が経験的に既知である（即ち、信号が高調波であれば０°がシフトする、或いは相互変調コンポーネントであれば０°又は１８０°がシフトする）場合、単一の信号遅延位相オフセットを独立変数として使用して期待された値からの各信号に関する位相差の関数を最小にできる。本発明者等によって取られたこのアプローチは、測定されたＩＣと他のデバイスとの間の変動に対して高調波の位相と相互変調放射物コンテントを分析するためのフレームワークを提供する。
【０１１６】
高調波又は相互変調関係に属しているとして識別された放射パターンの各々は、正確な相対位相対策を決定するために評価される。
【０１１７】
ＡＮＮアルゴリズムは、大きなデータベースに生じるトレンドを学習し、情報の分類又は機能当て嵌めに最適な方法で組み合わせることに優れていることが分かった。
【０１１８】
ニューラルネットワーク駆動データ分析に対して幾つかの望ましい態様がある。ＲＦ放射物データは、持続するモニタリングと診断のための豊富で多様な組の特性シグネチャを含む。最も敏感で、正確かつ信頼できる結果を達成するために、可能な限りこの情報の多くが分析に含まれる。しかしながら、ＲＦ放射物の現象論が高帯域と狭帯域の特徴の組合せから成る事実によって、タスクに適合する堅牢なＲＦ処理技術を決定することが困難になる。ＡＮＮは、大きく且つ多様な情報を容易に理解される量に組み合わせることに高度に熟練している。加えて、望ましいカテゴリー化に適する有用なデータと命令をＡＮＮに簡単に提供することによって、複雑な問題への解法が得られる。この特徴によって、全ての関連する情報を１つの独自のシグネチャを他の物から究極的に区別するために利用して、一体化した複数のＲＦ技術の使用が可能となる。
【０１１９】
次に、ステップ１１２で、演算処理されたＲＦ放射物が本物又は偽造デバイス２の状態を決定するために見分けられる。必要ならば、発振信号の周波数設定が、ステップ１１４で変化されてもよく、ステップ１０４からステップ１１２が繰り返される。各測定された応答は、ステップ１１６で記憶され、それらの応答が偽造物検知を向上するために互いに比較される。周波数変化は、異なる周波数振幅設定及び／又は２つ以上の信号間の異なる相対位相に関連してもよい。少なくとも２つの入力が発振入力４４で注入されると、各入力に対する収集されたＲＦ送出データは、個別に期待されたシグネチャと同時に全ての入力への注入に対して比較される。
【０１２０】
最後に、ステップ１１８で、デバイス２の状態の評価が本物と偽造デバイス２とを見分けるために行われる。本物デバイス２を決定するステップ１１８は、放射物コンポーネントの周波数位置、放射物の位相、内部回路によって発生される混変調と相互変調コンポーネント、個別の放射物の形状、個別の放射物の品質ファクタや放射物のタイミング特性の少なくとも１つを分析するステップを含む。
【０１２１】
偽造の電子や電気デバイス２に対する検査や選別を行う本好適な実施形態は、更に本物のデバイス２を表すベースラインＲＦ特性を確立するステップを含む。このようなベースラインＲＦ特性を確立するステップは、スペクトル放射物の大きな比較を行うステップとその大きなスケール比較を狭帯域比較に減少し、比較後に出力し、更に比較照合の品質に基づいて単一のスカラー値を減少するステップを含む。また、ベースラインＲＦ特性を確立するステップは、局所スペクトル電力密度統計を得るステップを含んでよく、複数の半導体がサンプリングされてサンプリングされたデバイス間に共通の放射物の各々に関して測定された局所化統計特徴に基づいて識別される。統計的特徴は、図５に最良に示されているように、放射物周波数位置、放射物ピークマグニチュード、放射物位相ノイズ、放射物対称、歪度及び放射物局所ノイズフロアの少なくとも１つを含む。
【０１２２】
本発明は、必要なステップと細目を提供し、同時に電力と１つ以上の発振入力を印加し、且つ放射物４が処理されるべきか、偽造電子装置を検出し、選別し、識別し且つ検査するために放射されるべきか、これらの条件下でデバイス２によって放射されたＲＦを同時に測定する。
【０１２３】
また、本発明は、意図する又は意図しないＲＦ放射物４を使用してダイや基板レベルでデバイスを特徴付ける。デバイスが放射していることを測定する選択周波数で自由場ＥＭ磁場強度の導入によって、デバイスの意図しない放射特性が増幅及び／又は変更される。本発明は、更に、アクティブ照明源を使用してＲＦ収集手段によって収集される放射を向上する実施形態を考えている。この場合、適用されるデバイスへの電力は、テスト装置によって印加され、ＲＦ収集手段は、放射されたエネルギーを収集する。この収集中に、自由場照明源がオンにされて回路を作動する。他の実施形態は、テストされるデバイスへの物理的接続による電力と発振信号の印加を含み、一方、自由場照明が実行され、ＲＦ収集装置が放射されたエネルギーを収集する。この実施形態において、照明源は、単一周波数モノトーン、マルチトーン又は複素変調ＲＦエネルギーを使用して照明できる。
【０１２４】
選択周波数での照明源によるＥＭ場強度の導入によって、デバイスの意図しない放射特性を増幅及び／変更できる。本発明の一利点は、ＲＦ放射シグネチャの増幅を含み、偽造電子装置を検出し、検査し及び選別する能力を向上する。
【０１２５】
既述された応答を引き起こすのに必要な磁場強度は、それほど堅牢である必要はない。低い磁場強度が収集された放射物を大きく向上することもある。例えば、低磁場強度での発振器の不安定さは、そのようなデバイスの放射物シグネチャを大きく変更できる。
【０１２６】
本発明の本好適な種々の他の実施形態は、当業者がそれを作り且つ使用できるよう十分詳細に記述されたが、種々の他の適応及び変更が本発明の精神や添付の請求項の範囲から逸脱することなく当業者によって想定されることは明白である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月23日(2020.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）予め選択された入力を電動デバイスに注入する手段と、
（ｂ）前記電動デバイスの状態を決定する手段と
を備えた、システム。
【外国語明細書】
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