(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループアンテナを使用してループ面の近傍で環状の磁界分布を発生させ、電子機器の誤動作を調べるイミュニティ試験法であって、前記ループアンテナは、
第１の環状導体と、
前記第１の環状導体よりも小さく、前記第１の環状導体の環の内側に位置する一つ以上の第２の環状導体とを有し、
前記第２の環状導体が前記第１の環状導体と直列に接続され、
前記第１の環状導体と前記第２の環状導体の全長に比べて十分に長い波長を有する周波数の信号が用いられることにより、前記第１の環状導体と前記第２の環状導体との間の領域に前記環状の磁界分布が形成されることを特徴とする
イミュニティ試験法。
【請求項２】
前記第１の環状導体と前記第２の環状導体の形状又は配置が、前記磁界分布の形状が測定対象に適合するように設計されていることを特徴とする
請求項１に記載のイミュニティ試験法。
【請求項３】
ループアンテナを使用して極短距離通信を行う電子機器であって、
磁界を照射させたくない回路又は部品が配置される領域の前記ループアンテナの磁界強度が、他の領域の前記ループアンテナの磁界強度より弱くなるように、前記ループアンテナが前記電子機器に実装され、
前記ループアンテナは、
第１の環状導体と、
前記第１の環状導体よりも小さく、前記第１の環状導体の環の内側に位置する一つ以上の第２の環状導体とを有し、
前記第２の環状導体が前記第１の環状導体と直列に接続され、
前記第１の環状導体と前記第２の環状導体の全長に比べて十分に長い波長を有する周波数の信号が用いられることにより、前記第１の環状導体と前記第２の環状導体との間の領域に環状の磁界分布が形成されることを特徴とする
電子機器。
【請求項４】
環状導体と、
前記環状導体の環の内側に配置される所定の面積を有する金属板からなる導体板とを有し、
前記環状導体への通電により発生される磁界が前記導体板により減衰されることにより、前記環状導体と前記導体板の外周部との間の領域に環状の磁界分布が形成されることを特徴とするループアンテナ。
【請求項５】
前記環状導体と前記導体板の形状又は配置が、前記磁界分布の形状が測定対象に適合するように設計されていることを特徴とする請求項４に記載のループアンテナ。
【請求項６】
前記環状導体と前記導体板とが基板の異なる面に形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のループアンテナ。
【請求項７】
前記導体板は、前記環状導体に電気を供給する同軸ケーブルのグランド導体と電気的に接続していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のループアンテナ。
【請求項８】
前記導体板と前記グランド導体との接続点は、前記環状導体の内側にあることを特徴とする請求項７に記載のループアンテナ。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか１項に記載のループアンテナを使用してループ面の近傍で前記環状の磁界分布を発生させ、電子機器の誤動作を調べることを特徴とするイミュニティ試験法。
【請求項１０】
請求項４〜８のいずれか１項に記載のループアンテナを使用して極短距離通信を行う電子機器において、
磁界を照射させたくない回路又は部品が配置される領域の前記ループアンテナの磁界強度が、他の領域の前記ループアンテナの磁界強度より弱くなるように、前記ループアンテナが前記電子機器に実装されていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ループアンテナに係わり、特に、磁界を照射して電磁感受性やイミュニティ性能の試験を行うアンテナ、または磁界を発生させて通信を行う小型ループアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器が動作する際、他の電子機器や機械機器の動作に伴い発生する電磁界が到来し、その電磁界が電磁妨害を引き起こし、電磁障害（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を引き起こし、電子機器の性能低下を発生させることがある。一方、このような電磁妨害が存在する環境で、電子機器が性能低下することなく動作することができるイミュニティを向上させ、電磁妨害による性能低下を防止するためには、電子機器の設計段階で、電磁感受性が強い箇所を特定し、電磁障害の発生メカニズムを解明し、イミュニティを向上させた設計を行うことが重要である。【０００３】
電磁感受性が弱い箇所を特定するために、大規模集積回路（ＬＳＩ）やプリント配線板（ＰＷＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ）の近傍にアンテナを設置して電磁界を照射し、誤動作の発生や性能低下の状態を調べる試験が行われている。このような試験は、電磁的なイミュニティが弱い回路や実装部品の特定に役立つ。【０００４】
図１１は、ＬＳＩの真上に磁界を照射するためのアンテナを設置してイミュニティ性能を評価する際の構成例である。【０００５】
図１１Ａは、ＬＳＩを真上からみた図であり、アンテナ１０が、ＬＳＩが実装されているＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋ）１の真上に、ＱＦＰ１から一定の高さとなるように設置されている。図１１Ａの例では、アンテナ１０は多層基板で製作されており、磁界を発生させるループ配線１１がプリント配線で形成されている。図１１Ｂは、図１１Ａと同じ構成を横から見た図である。実装ボード５上にはＬＳＩを動作させるために必要な周辺回路も実装されている。実装ボード５上にはＬＳＩの動作を監視するための回路も実装されている。【０００６】
なお、図１において、２はＱＦＰ１のチップ部分、３は、ＱＦＰ１のリードフレームである。【０００７】
アンテナ１０は、図１２に示す通り、プリント配線板１３上にプリント配線により形成されたループ配線１１とリード１２及びコネクタ１４とからなる。信号発生器１７から送出された高周波信号は、同軸ケーブル１６、コネクタ１４、リード１２により伝送され、最終的にループ配線１１に供給される。ループ配線１１の周囲には電磁気学の法則に従いループ面周囲に磁界を生じるが、このとき、ループ面に垂直な方向の磁界が優勢となるのが一般的である。したがって、図１１Ｂのように、アンテナ１０を実装ボード５上に実装されているＱＦＰと平行になるように適度な距離をおいて設置すると、ＱＦＰの全面にわたって強度変化の少ない磁界を照射することができる。信号発生器１７の設定を変えて発生する磁界の強度や変調、波形などを制御しながら、ＬＳＩの誤動作の原因を特定する。図１１Ａでは、ＱＦＰとほぼ同じ大きさのアンテナを使用しているが、ＱＦＰよりも小さいアンテナを使用して限られた範囲で照射する試験法もある。この場合、小型のアンテナを所定の高さでＱＦＰ上を走査させながら磁界を照射させ、イミュニティが弱い回路を特定する。【０００８】
図１３は、図１２のアンテナ１０の表面の磁界を小型磁界プローブ１５で測定する方法の説明図である。図１３Ａ、Ｂに示す通り、小型磁界プローブ１５をループ配線１１近傍に設置して一定の高さでＸＹ軸方向に走査させながら磁界を測定し、可視化した図が図１４Ａである。図１４Ａでは、ループ配線１１近傍の磁界はＸ、Ｙ、Ｚ方向の成分を持つので、小型磁界プローブ１５の設置軸を変えながら、Ｘ方向成分（Ｈｘ）、Ｙ方向成分（Ｈｙ）、Ｚ方向成分（Ｈｚ）の強度を測定し、Ｈｘｙｚ＝(ｘ２+ｙ２+ｚ２)（１／２）で合成して表示してある。【０００９】
測定は、小型磁界プローブ１５をスペクトラムアナライザなどの測定器に接続して行い、１０ＭＨｚでアンテナ１０を発振させて小型磁界プローブ１５の出力を測定した。図１４Ａ、(ｂ）ではループ全面に渡って小型磁界プローブ１５を走査して測定した結果を表示している。図１４Ａ、(ｂ）で、ループ配線１１の中心は、（ｘ，ｙ）＝（１８ｍｍ，１８ｍｍ）となっている。図１３Ｂのループ配線１１の外形は、２４ｍｍ角、ループ配線１１の幅は１ｍｍであり、小型磁界プローブ１５を６ｍｍ離して測定した。図１４Ａでは、ループ配線１１で囲まれた範囲では全面にわたって強い磁界が生じていることが分かる。図１４Ｂは、Ｙ、Ｚ座標を一定として、図１３Ｂのループ配線１１の中心を通るＡ−Ａ'線上を１次元走査させながら磁界を測定した結果である。図１４ＢのＸ＝１８ｍｍの位置では、ループ配線１１の中心に小型磁界プローブ１５があることを意味している。測定上の誤差などによる非対称性が認められるが、ほぼ対称な分布となっている。【００１０】
図１４Ｂから分かるとおり、ループ配線１１で囲まれた領域内ではＨｚが優勢である。ループ配線１１の近くではＨｘが強くなる領域もあるが、その強度はＨｚに比べると低い。小型磁界プローブ１５の測定距離がさらに小さくなり、１ｍｍよりも小さくなるとＨｘがＨｚに比べて優勢になる場合もあるが、通常の使用される状態でのループと対象物との間の距離を考慮すると、図１４Ａの分布形は典型的な分布である。Ｈｙは原理的には磁界が観測されない方向であるので、非常に低い値となっている。ｘ、ｙ、ｚ方向の合成磁界であるＨｘｙｚ＝(ｘ２+ｙ２+ｚ２)（１／２）の大きさは、概ねＨｚの分布に似ているが、Ｈｘが強くなる領域ではＨｘｙｚがＨｚよりも大きくなる。したがって、図１４Ｂの場合は、ＨｘｙｚはほぼＨｚとＨｘの合成となる。ループ配線１１で囲まれた領域では、合成磁界Ｈｘｙｚの強度変化は少なく、約８％の変化にとどまっている。なお、図１４Ａ、Ｂともに最大値で正規化して表示している。ループ配線１１をＱＦＰと同程度の大きさで製作し、図１１Ａに示す通り、ＱＦＰ上に設置すると、ＱＦＰ全面にわたってほぼ一定の強さの磁界を照射することができる。【００１１】
図１５Ａは、以上述べた磁界を照射する試験法を概略的に示したものである。斜線部分が強い磁界を発生させる領域であり、ループ配線１１の内側が、ほぼこの領域に属する。ＱＦＰ１とアンテナ１１の距離を変えると分布形も変わるが、均一な分布に近くなるような測定距離で試験を行うのが一般的である。詳しく説明すると、アンテナ１０が試験対象のＬＳＩチップ１やリードフレーム３に非常に近接している場合、ループ配線１１近傍にのみ強い磁界が生じ、ループ配線１１の中心部の磁界強度は低くなる。即ち、環状の磁界分布が生じる。ところが、ＱＦＰの場合、パッケージの厚みがあるため、ループ配線１１はチップ１やリードフレーム３から離して設置せざるを得ない。この場合、ループ配線１１の中心付近の磁界が強くなり、結果として、図１４Ａに例示したループ面内で強い磁界が生じる。したがって、アンテナ１０の設置距離を変えて環状の磁界を発生させるのは、制約が大きい。【００１２】
上記では、磁界を照射して試験を行う場合を例示したが、均一な電界を発生させるアンテナを使用すれば、電界による誤動作試験に応用することができる。【００１３】
図１５Ａでは、ＱＦＰ１全面に渡って磁界が照射されてしまうため、ＱＦＰ１全体のイミュニティを評価することが可能であるが、部品ごとの評価はできない。図１５Ｂのように、外形寸法が小さいループ配線１１を作成すればＬＳＩが形成されているチップ２のみに磁界を照射することは可能であるが、リードフレーム３、ＱＦＰ１とチップ上のパッドを接続するボンディングワイヤ４のみに磁界を照射することができない。特に、１ＧＨｚ以下の周波数帯では、外部から到来する電磁界によりリードフレーム３やボンディングワイヤ４で雑音が生じ、同じ外部電磁界によりチップ２内部で生じる雑音よりも大きい場合もある。この場合、リードフレーム３やボンディングワイヤ４で生じた雑音が伝導性のノイズとなり、端子部からチップ２内部に混入し誤動作を引き起こすため、チップ２に外部から電磁界が侵入しない対策を行っても効果は期待できない。そのため、リードフレーム３やボンディングワイヤ４を選択して試験を行うことは、正しいノイズ対策を選択するために重要である。【００１４】
図１５Ｃは、ボンディングワイヤ４とボンディングワイヤ４がリードフレーム３に接続される部分（すなわちリードフレーム３にテーパーがついている部分）を選択して磁界照射試験を行う場合であり、図１５Ｄは、実装ボード５上の配線６まで含めて磁界を照射する試験を行う場合である。このように、円環状に強い磁界を生じる磁界発生法を用いれば、チップ２、ボンディングワイヤ４、リードフレーム３、実装ボード上の配線６を組み合わせて試験することが可能となり、電磁感受性が強く、イミュニティ低下の要因となる実装部品を特定することが可能となる。【００１５】
図１６は、回路ごとに選択して磁界を照射する例である。図１６Ａでは、実装部品レベルでの選択するのではなく、試験したい回路に接続されている部品を全て含んだ試験を行う。回路の例としては、電源回路、データポート、信号伝送用のＩ／Ｏポートなどが挙げられるが、類似した回路に接続されるピンが、ＱＦＰ上で隣接していることが多い。その場合、図１６Ｂに示すように、例えば、特定のリードフレーム３には照射したくない場合もある。【００１６】
以上述べた通り、従来技術では、実装部品や回路を選択して外部から磁界を照射することができず、イミュニティ性能が低い回路や部品の特定が十分にはできないという欠点があった。【００１７】
次に、出願人が認識している公知文献について説明する。【００１８】
特許文献１は、第１の半ループ３ｃと円ループ３ｅと第２の半ループ３ｇとを直列に接続し、第１の半ループ３ｃと第２の半ループ３ｇとからなる第１の環状のアンテナ部分と円ループ３ｅからなる第２の環状のアンテナ部分とを同じ形状で同じ大きさに形成し、第１及び第２の環状のアンテナ部分を密着させたループアンテナが開示されている。【００１９】
上記特許文献１では、電波法上の問題が生じることなく、信号電送を行うことが出来ると記載している。これは、ループアンテナが発生する磁界が十分に合成された距離で磁界分布を問題にしていると考えられる。【００２０】
又、特許文献２の図２Ｃには、ループアンテナのループ部分を複数回巻回して磁界強度を大きくした非接触通信装置用のコイルアンテナが開示されている。【００２１】
なお、特許文献１、２はいずれも、イミュニティの測定に用いられるものではない。【００２２】
又、上記特許文献１では、電波法上の問題が生じることなく、信号電送を行うことが出来ると記載している。これは、ループアンテナが発生する磁界が十分に合成された、即ち、ループアンテナから十分離れた距離での磁界分布を問題にしていると考えられる。これに対して、本願発明は、ループアンテナ近傍の磁界分布を課題とし、ループアンテナ近傍の磁界分布を制御するものである。
【特許文献１】特開昭６２−６１４３０号公報
【特許文献２】特開２００６−７４３４８号公報（第２実施例）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ループアンテナ近傍の磁界分布を制御することにより、測定対象に合わせた環状の磁界分布の発生を可能にし、イミュニティ性能が低い回路や部品を精度よく特定出来るようにした新規なループアンテナを提供するものである。【００２４】
又、本発明の他の目的は、極短距離通信機能を有する電子機器において、磁界を照射させたくない部品周辺の磁界を選択的に減衰させることで、誤動作を防止できる電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、上記した目的を達成するために、基本的には、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。
即ち、本発明に係わるループアンテナの第１の態様は、
第１の環状導体と、
前記第１の環状導体よりも小さく、前記第１の環状導体の環の内側に位置する一つ以上
の第２の環状導体を有し、
前記第２の環状導体が前記第１の環状導体と直列に接続され、
前記第１の環状導体と第２の環状導体とが同一平面上に配置されたことを特徴とするものであり、
又、第２の態様は、
基板上に形成した第１の環状導体と、
前記第１の環状導体よりも小さく、前記第１の環状導体の環の内側に位置する一つ以上の第２の環状導体を有し、
前記第２の環状導体が前記第１の環状導体と直列に接続され、
前記第１の環状導体と第２の環状導体とが、前記基板の異なる面に配置されたことを特徴とするものであり、
又、第３の態様は、
環状導体と、
前記環状導体の環の内側に配置される金属板体とからなり、
前記環状導体と金属板体とが同一平面上に配置されていることを特徴とするものであり、
又、第４の態様は、
基板上に形成した環状導体と、
前記環状導体の環の内側に配置される金属板体とからなり、
前記環状導体と金属板体とが、前記基板の異なる面に配置されたことを特徴とするものであり、
又、第５の態様は、
基板と、
前記基板の第１の面に設けた環状導体と、
前記基板の第１の面で前記環状導体の環の内側に設けられ、同軸ケーブルの内導体又は外導体を接続するための金属パッドと、
前記基板の第１の面と異なる第２の面に設けられ、前記金属パッドと複数のビアで接続される金属板体とからなり、
前記同軸ケーブルを前記基板面に垂直に接続することを特徴とするものであり、
又、第６の態様は、
基板と、
前記基板の第１の面に設けた環状導体と、
前記基板の第１の面と異なる第２の面で前記環状導体の環の内側に設けられ、同軸ケーブルの内導体又は外導体を接続するための金属パッドと、
前記基板の第１の面に設けられ、前記金属パッドと複数のビアで接続される金属板体とからなり、
前記同軸ケーブルを前記基板面に垂直に接続することを特徴とするものである。【００２６】
又、本発明に係わる磁界発生法の態様は、
第１の環状導体と、前記第１の環状導体よりも小さく、前記第１の環状導体の環の内側に位置する一つ以上の第２の環状導体を有し、前記第２の環状導体が前記第１の環状導体と直列に接続されているループアンテナを、前記第１の環状導体と第２の環状導体との全長に比べて十分に長い波長を有する周波数で駆動し、環状の磁界分布を発生させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のループアンテナは、上記のように構成したので、磁界を選択的に照射することができるようになり、イミュニティ性能が低い部品を特定することが容易になった。【００２８】
又、本発明のループアンテナの実装法は、極短距離通信機能を有する電子機器において、磁界を照射させたくない部品周辺の磁界を選択的に減衰させることができるから、誤動作を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明のループアンテナの構成の一例を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａの側面図である。
【図２Ａ】本発明のループアンテナの近傍の磁界分布を示す図である。
【図２Ｂ】本発明のループアンテナの近傍の磁界分布を示す図である。
【図３Ａ】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図３Ｂ】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図３Ｃ】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図４Ａ】本発明の導体板を有するループアンテナの構成を説明する図である。
【図４Ｂ】図４Ａの図において接続パッドを環状導体の内側に配置した例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｂのプリント配線板の他方の面に設けられた導体板を示す図である。
【図５Ａ】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図５Ｂ】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図６Ａ】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図６Ｂ】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図６Ｃ】ＱＦＰの４５度方向にリードフレームが存在しないことを示す図である。
【図７】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図８】本発明のループアンテナの他の構成例を説明する図である。
【図９Ａ】本発明のループアンテナをＳｉＰに適用した図である。
【図９Ｂ】図９Ａの側面図である。
【図９Ｃ】図９Ａに示す両チップがインタポーザ上の配線により接続されていることを示す図である。
【図１０】本発明のループアンテナと従来のループアンテナとの磁界分布を比較する図である。
【図１１Ａ】従来のイミュニティ試験法を説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの側面図である。
【図１２】従来のループアンテナを説明する図である。
【図１３Ａ】従来のループアンテナ近傍の磁界分布の測定法を説明する図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａの上面図である。
【図１４Ａ】従来のループアンテナ近傍の磁界分布の一例を示す図である。
【図１４Ｂ】従来のループアンテナ近傍の磁界分布の一例を示す図である。
【図１５Ａ】磁界照射法においてＱＦＰ全面に渡って磁界を照射する場合を示す図である。
【図１５Ｂ】磁界照射法において外径寸法の小さいループ配線を作成しＬＳＩが形成されているチップのみに磁界を照射する場合を示す図である。
【図１５Ｃ】磁界照射法においてボンディングワイヤとボンディングワイヤがリードフレームに接続される部分を選択して磁界を照射する場合を示す図である。
【図１５Ｄ】磁界照射法において実装ボード上の配線まで含めて磁界を照射する場合を示す図である。
【図１６Ａ】磁界照射法において試験対象の回路に接続される全ての部品を含んだ試験を行う場合を示す図である。
【図１６Ｂ】磁界照射法において特定のリードフレームには磁界を照射しない場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ＱＦＰ
２  チップ
３  リードフレーム
４  ボンディングワイヤ
５  実装ボード
６  配線
１０  アンテナ
１１  ループ配線
１２  リード
１３  プリント配線板
１４  コネクタ
１５  小型磁界プローブ
１６  同軸ケーブル
１７  信号発生器
１８  プローブヘッド
２０  ループアンテナ
２１  プリント配線板
２２  環状導体
２３  環状導体
２４  接続配線
２５  接続配線
２６  同軸ケーブル
２７  スリーブ
２８  導体パターン
３０ａ  パッド
３０ｂ  パッド
３１ａ  電流
３１ｂ  電流
３２  導体板
３３  ビア
３４  ビア
５０  インタポーザ
５１  チップ
５２  チップ
５８  配線
５９  配線
６０  スペーサー
６１  環状導体
６２  環状導体
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明のループアンテナは、第１の環状導体と、第１の環状導体よりも小さく、第１の環状導体の環の内側に位置する一つ以上の第２の環状導体とからなり、第１の環状導体と第２の環状導体とに挟まれた領域に環状の磁界を生じさせるように構成することで、磁界を選択的に照射し、イミュニティ性能が低い部品を特定するように構成したものである。【００３２】
なお、本発明のループアンテナは、第１の環状導体と第２の環状導体とを直列に接続して、一つの信号源で駆動するように構成してもよいし、第１の環状導体と第２の環状導体とをそれぞれ別の信号源で駆動するようにしてもよい。【００３３】
なお、本発明の環状導体の形状としては、矩形、円形を含む多角形を含むものである。
【実施例１】
【００３４】
次に、本発明の実施例について、図を参照して説明する。【００３５】
図１は、本発明のループアンテナ２０の実施例を説明するための図である。【００３６】
本発明のループアンテナ２０は、プリント配線板２１とその上に形成された導体パターン２８とからなる。導体パターン２８は、外側を周回するように形成された環状導体２２と、その一部に直列に接続された環状導体２３と、それぞれの環状導体を接続する接続配線２４とから構成されている。環状導体２３は環状導体２２よりも外形寸法が小さく、環状導体２２よりも内側に配置されている。環状導体２２は接続配線２５と接続され、接続配線２５の他端は、パッド３０ａ、３０ｂに接続されている。図１Ｂの側面図は、同軸ケーブル２６をプリント配線板２１に垂直に接続した状態を示すが、同軸ケーブルの中心導体はパッド３０ａに半田付けなどの工法を使って電気的な導通を持たせながら固定される。一方、同軸ケーブルの外側導体は、スリーブ２７を介してパッド３０ｂと接続される。このような接続を行うことにより、同軸構造が崩れるのを抑えながら、かつ垂直に導体パターン２８と接続することができる。同軸ケーブル２６の他端は信号発生器１７に接続され、信号発生器１７から送出された信号は環状導体２２、２３に伝送され、環状導体２２、２３周辺に電磁気学の法則に従い磁界を発生させる。同軸ケーブル２６を垂直に固定することにより、図１１Ｂのように一定の高さでアンテナ２０をＱＦＰ１に接近させることができる。【００３７】
図２Ａ、Ｂは、図１３Ａ、Ｂと同じ測定系でループアンテナ２０上の磁界を計測した結果である。各々の図は最大値で正規化して表示している。図２Ａでは（ｘ，ｙ）＝（１８ｍｍ，１８ｍｍ）にループアンテナ２０の環状導体の中心がある。環状導体２４の外形寸法は２４ｍｍ、環状導体２３の外形寸法は１５ｍｍ、配線幅は１ｍｍである。図２Ａでは中央部の磁界強度が低下し、環状に強い磁界が生じていることが分かる。図２Ｂは、図１３ＢのＡ−Ａ'ライン上の分布を測定した結果であるが、ピークが２箇所観測される。【００３８】
このピークは、環状導体２２と環状導体２３とに挟まれた領域内にほぼ位置している。図１Ａで、環状導体２２に信号発生器１７から供給された電流３１ａが流れていると仮定すると、環状導体２２はその中心部に紙面の表から裏に貫く方向に磁界を生じる。このとき、環状導体２３を流れる電流３１ｂは電流３１ａとは逆向きになるので、その中心部に紙面の裏側から表側に貫く方向に磁界を生じる。【００３９】
図１Ａでは、環状導体２２と環状導体２３の中心は一致しているので、環状導体２２と環状導体２３の合成磁界は、その中心付近では強度が低下する。これは、導体パターン２８が同じ位相で発振する向きの異なる２つのループアンテナを備えていると考えることもできる。【００４０】
以上の結果は、図１Ａで、２個のループアンテナに、環状導体２２、２３の全長に比べて十分に長い波長を有する周波数の信号で駆動させた場合であり、このような周波数を選択することにより、環状導体２２、２３が同相で駆動され、磁界を生じるため、図２Ａに示す環状の磁界分布を得ることができる。環状導体の全長に比べて波長が短くなると環状導体上の電圧・電流分布の影響が大きくなり、一様な磁界強度を持つ環状の磁界分布を発生させることができなくなる。【００４１】
図１Ａでは、環状導体２２、２３は方形に近い形をしている。測定対象をＱＦＰとすると、方形にすることで対象物の全面に渡って試験を行うことができる。通常、ＱＦＰ１やチップ２は、ほぼ正方形であり、各辺は平行になるような位置関係である。そのため、図１Ａに示すように、環状導体２２の中央に環状導体２３を各辺が平行となるように配置することにより、図１５に示す照射範囲を選択して照射することができる。【００４２】
測定対象物が円形である場合や測定対象物の一部に磁界を照射したい場合には、その形状に合わせて導体パターン２８を設計すればよい。したがって、導体パターン２８は目的に応じて、長方形、台形、円形、楕円形、多角形で製作される。環状導体２２と環状導体２３は同じ形状である必要はなく、図３Ａのように異なる形状の組み合わせも許容される。図３Ｃは、複数の環状導体２３を配置した例である。【００４３】
又、環状導体２２の中心と環状導体２３の中心とを一致させる必要はなく、環状導体２３を環状導体２２に対して非対称な位置に設置することも可能である。ＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）などのパッケージでは、チップが非対称な位置に実装されていることも多々あり、そのような実装方式にも対応可能である。【００４４】
以上述べたループアンテナ２０を使うことにより、図１５Ｃ、図１５Ｄに示す環状領域に磁界を照射することが可能となり、電磁感受性が高い部品や回路の特定に役立つ。【００４５】
チップ２、ボンディングワイヤ４、リードフレーム３、プリント配線６をそれぞれ要因Ａ、要因Ｂ、要因Ｃ、要因Ｄに割り当てると、従来のアンテナ１０による試験法では、必ず要因Ａが含まれてしまう。即ち、ループ配線１１の外形寸法を変えながら試験を行えば、要因Ａ、要因（Ａ＋Ｂ）、要因（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）、要因（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）、要因（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）といった組み合わせでの電磁的なイミュニティを測定することになる。このような加算式に照射領域を選択する方法では、例えば要因Ａのイミュニティに対する寄与が大きい場合、他の要因の寄与を分離することができない、各要因間の相互作用が大きい場合には要因ごとの効果が分離しにくいといったデメリットがあった。本発明では、一例を挙げると要因（Ｂ＋Ｃ）、要因（Ｃ＋Ｄ）、要因Ｃというような隣接する場所にある要因を一部排除した試験が可能となるので、要因分析が容易となり、電磁感受性が高い部品や回路の特定に役立つ。【００４６】
図４Ａでは、内側の環状導体２３を所定の面積を有する金属板からなる導体板３２で置換した構造である。図４Ａでは導体板３２は環状導体２２の中央部に配置されている。環状導体２２を所定の周波数で駆動すると、環の内部に強い磁界を生じるが、導体板３２が磁界が貫通できない程度に厚ければ、導体板３２の中央部の磁界が減衰する。ループアンテナ２０のように積極的に磁界を打ち消すような動作をするわけではないが、ループアンテナ２０と同様の環状分布を得ることができる。導体板３２の各辺が環状導体２２の各辺を平行になるように形成すれば、図１５Ｂ、Ｃに示す磁界分布を発生させることができる。又、導体板３２の形状は、測定する状態に合わせて、台形等任意の形状を選択すればよい。又、環状導体の形状と金属板の形状とが異なるように構成してもよい。【００４７】
なお、図４Ａでは、同軸ケーブル２６を接続するためのパッド３０ａ、３０ｂが、プリント配線板２１の一方の面に設けられた環状導体２２の外側に設置されている構成であるが、図４Ｂは、接続パッド３１ａ、３１ｂを環状導体２２の内側に配置した例である。【００４８】
図４Ｃは、図４Ｂのプリント配線板２１の他方の面に設けられた導体板３２であり、導体板３２は、パッド３１ｂとビア３３で接続されており、パッド３１ｂとともに同軸ケーブル２６のグランド導体に接続される。この場合も、図４Ａと同様に導体板３２周辺では磁界が減衰する。同軸ケーブル２６を環状導体２２内部に設置できるので小型化がはかれる。【００４９】
なお、図示していないが、導体板３２を環状導体２２の内側に配置すると共に、導体板３２を環状導体２２と同一の面に形成し、パッド３１ａ、３１ｂを導体板３２に対向して導体板３２が設けられている面と異なる面に設けるように構成してもよい。【００５０】
図５Ａは、環状導体２２の形状を多角形とし、図１６Ａの斜線で示される領域のみに磁界を印加する形状としてある。通常ループアンテナは方形、円環状であるが、図５Ａのように、ＱＦＰのリードフレームの形状に合わせれば、試験したいリードフレームのみに磁界を照射することができる。更に、図５Ｂのように、内部に環状導体を形成すれば、図１６Ｂのように、試験したくないリードブレーム周辺での磁界強度を減衰させることができる。【００５１】
図６Ａでは、ＱＦＰの辺と平行に接続配線２４、２５が配置されている場合の、本発明の一実施例である。このように接続配線２５を形成すると接続配線２５周辺で磁界が本来必要としない分布を形成し、磁界強度が低下し、一部のリードフレームには十分な強度の磁界が照射されない可能性がある。一方、図１Ａまたは図６Ｂでは、接続配線２５は、長方形に形成された環状導体２２の角部と接続され、環状配線の各辺と４５度の角度をなすように引き出されている。一方、接続配線２５に隣接して接続配線２４が配置されており、接続配線２４、２５のなす角度は０度となっている。測定対象物をＱＦＰとすると、リードフレームは角部には配置されないことが多い。そのため、図１Ａ、図６Ｃに示した通り、ＱＦＰ内部のリードフレームはＱＦＰの隣接する辺に対して延長されているが、そのため４５度方向は間隔が広くなる。このリードフレームが存在しない対角方向に接続配線２５を配置すれば、試験に必要な領域に、一様な磁界を照射することができる。接続配線２５は、接続配線２４と直線状に配置される必要はなく、４５度の角度をなしてもよい。なお、図６Ｂでは、接続配線２４と接続配線２５とは部分的に共有される構造となっている。【００５２】
又、環状導体が多角形である場合には、多角形の二つの辺が交差する角部に接続配線２５を設けることが望ましい。【００５３】
図７は、環状導体２２と環状導体２３とが、異なる層に形成されている。環状導体２３は環状導体２２の内側に配置され、ビア３４で環状導体２２と環状導体２３とは直列に接続されている。環状導体２２と環状導体２３のループ面に垂直な方向の距離を変えることはプリント基板２１の厚みを制御することにより可能で、ＱＦＰ１上での強度分布を制御することが可能となる。【００５４】
これまで述べてきた通り、環状導体の全長に比べて十分長い波長の周波数帯で、本発明のアンテナを使用することにより、特徴的な磁界分布を生成することができる。図１Ａに例示した２つの環状導体が直列に接続されたループアンテナ２０を使用すればただちに環状の磁界分布を発生させることができる。【００５５】
また、図８に示すとおり、２個の環状導体を独立させて動作させれば、磁界の強度を局所的に調整することができ、ループアンテナ２０と同等の効果が得られる。図８の場合は、環状導体６１、６２を独立に制御可能なので、供給する信号の位相を反転させたり、振幅を変えることができ、発生する磁界分布を効率的に制御することができる。従って、図１Ａの一体型に比べて精密な制御が可能となる。【００５６】
これら磁界分布発生法を利用すれば、すでに述べたとおり、ＬＳＩパッケージを構成するＱＦＰ１やチップ２、およびプリント基板上の配線の試験が可能となり、ＬＳＩの誤動作の状態を解析するためのイミュニティ試験を効率化することができる。【００５７】
次に、本発明の他の実施例について説明する。【００５８】
上述した本発明のループアンテナを、プリント配線板上やＬＳＩパッケージに内蔵される送受信アンテナに応用することもできる。【００５９】
図９Ａ、Ｂでは、ＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）上に、スぺーサー６０を介して、ループアンテナが形成されているプリント配線板２１が実装されている装置を示している。【００６０】
プリント基板で平面状のアンテナを実装するのは、薄型化、小型化を実現するためである。このため、ＳｉＰとアンテナ導体間の距離は非常に近く、例えば、１ｍｍ以下である。インタポーザ５０上には２個のチップ５１、５２がＢＧＡ実装されている。チップ５１、５２は、図９Ｃに示す通り、インタポーザ上の配線５８、５９によって相互に接続されている。これはインタポーザ５０上で配線の組み換えを行うためであり、接続する配線の数が増えると配線５８は第１層、配線５９は第２層というように多層となる。【００６１】
このようなＳｉＰは、ＩＣカードや無線タグなどの非接触で情報の読み書きを行う無線媒体などで使用される。又、携帯電話などの情報端末機器内部に搭載されることもある。この実施例のループアンテナ２０は、無線で外部の機器と情報の送受信を行う際に使用される。従来のアンテナの代表例としては、図１２で例示したループアンテナ１０があげられる。このようなループアンテナ１０はすでに述べたように、図１４Ａに示したようなほぼ均一な磁界分布を生じる。【００６２】
本発明のループアンテナ２０は、チップ５１により駆動され磁界を発生し、外部のＬＳＩと極短距離での通信を行う。このとき配線５８、５９のようなインタポーザ上に形成される配線は、オンチップの配線よりも長いため、チップ５１、５２よりも低い周波数帯で外部電磁界の影響を受けやすい。このため、従来型のアンテナ１０をループアンテナ２０の代わりに用いると配線５８、５９で大きなノイズ電圧が生じ、伝導性ノイズとなってチップ５１、５２内部の回路に侵入し、回路が誤動作する。すなわち、チップ５１、５２単体よりも外部から到来する電磁界に対する感受性が強い配線５８、５９によって結局ノイズの侵入を許してしまうという結果になってしまう。【００６３】
本発明のループアンテナ２０は、既に述べた通り、ループアンテナ２０近傍では環状の磁界分布を生じ、中央部分での磁界強度が弱い。すなわち、図９Ａの中央部の電磁感受性が強い配線が存在する領域では、磁界強度が弱くなるため、誤動作が発生するリスクを低減することが可能となる。【００６４】
ＩＣカード等では、アンテナ２０に対向するように受信アンテナが設置され、極短距離での通信が行われる。外形寸法がほぼ等しいループアンテナ１０を受信アンテナとした場合、アンテナ１０とループアンテナ２０を同じ電力で励振するとループアンテナ２０の方が受信アンテナの出力が低下することになる。これはループアンテナ２０の中央部の磁界強度が減衰するためである。受信アンテナのループ内の磁界の総量が等しければ送受信の際の利得は低下しない。受信アンテナの外形寸法を送信側と同じとしてループ内の磁界の積算値を比較すると、ループアンテナ２０の送信電力を１．８倍にすればアンテナ１０と同等の磁界が発生し、受信アンテナの出力が同等となる。図１０は、このときの磁界分布を比較したものである。この場合でも、ループアンテナ２０中心付近の磁界強度は、ループアンテナ１０の中心付近の磁界強度よりも約３０％、デシベル表記では約１０ｄＢ小さい値となる。したがって、従来型と同等の利得を持たせながら、かつ中心付近の部品が保護される効果が期待できる。なお、図１０は、アンテナ１０とループアンテナ２０が生じる磁界分布を計測した結果で、ループアンテナ２０の最大値で正規化している。【００６５】
この出願は、２００８年２月１２日に出願された日本出願特願２００８−３０７３９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、ループアンテナ、極短距離通信機能を有する電子機器、その他関連する各種機器に適用可能なものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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