(57)【要約】【課題】  パッケージの通過特性がわからなくてもパッケージの内部波形を推定できるようにする。【解決手段】  この発明に係るパッケージ内受信波形測定装置は、測定された外部電圧波形とパッケージ内部の反射特性とからパッケージ内部の内部電圧波形を求める内部電圧波形演算部を備え、内部電圧波形演算部は、反射特性から通過特性の振幅を計算する通過特性振幅算出部と、通過特性の振幅に対して設定した位相に基づいて、通過特性をインパルス応答に変換する逆フーリエ変換とこの変換したインパルス応答を通過特性に変換するフーリエ変換を交互に反復し、インパルス応答にパッケージ内の内部遅延時間を含む時間領域で満たすべき拘束条件を反映し、通過特性の振幅を実測値に置き換えて通過特性の位相を計算する通過特性位相算出部と、反射特性と通過特性と外部電圧波形とから内部電圧波形を計算する内部波形算出部を備えたものである。【選択図】          図１
2015091087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ外部から外部電圧波形を測定する波形測定部と、
パッケージ外部の測定位置からパッケージ内部の反射特性を測定する反射特性測定部と、
前記外部電圧波形および前記反射特性からパッケージ内部の内部電圧波形を求める内部電圧波形演算部
を備えたパッケージ内部電圧波形測定装置であって、
前記内部電圧波形演算部は、
前記反射特性から通過特性の振幅を計算する通過特性振幅算出部と、
計算された通過特性の振幅に対して設定した位相に基づいて、通過特性をインパルス応答に変換する逆フーリエ変換とこの変換したインパルス応答を通過特性に変換するフーリエ変換を交互に反復し、インパルス応答にパッケージ内の内部遅延時間を含む時間領域で満たすべき拘束条件を反映しながら、変換された通過特性の変換後振幅を測定された通過特性の振幅に置き換えて通過特性の位相を計算する通過特性位相算出部と、
測定された反射特性および計算された通過特性および前記外部電圧波形から前記内部電圧波形を計算する内部波形算出部
を備えたパッケージ内部電圧波形測定装置。
【請求項２】
前記内部電圧波形演算部は、
前記反射特性の時間領域反射率応答から前記内部遅延時間を計算する内部遅延算出部
を備えた請求項１記載のパッケージ内部電圧波形測定装置。
【請求項３】
前記内部電圧波形演算部は、
前記内部遅延時間を外部から設定する内部遅延設定手段
を備えた請求項１記載のパッケージ内部電圧波形測定装置。
【請求項４】
前記内部電圧波形演算部における前記通過特性位相算出部は、
前記内部遅延時間を群遅延とした線形位相に基づいて計算した初期位相を設定する
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のパッケージ内部電圧波形測定装置。
【請求項５】
前記内部電圧波形演算部における前記通過特性振幅算出部は、
損失量に基づく損失分を差し引いて通過特性の振幅を計算する
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のパッケージ内部電圧波形測定装置。
【請求項６】
前記内部電圧波形演算部における前記通過特性振幅算出部は、
前記損失量を外部から設定する損失量設定手段
を備えた請求項５に記載のパッケージ内部電圧波形測定装置。
【請求項７】
パッケージ外部から測定された外部電圧波形およびパッケージ外部の測定位置から測定された反射特性からパッケージ内部の内部電圧波形を求める内部電圧波形演算装置であって、
前記反射特性から通過特性の振幅を計算する通過特性振幅算出部と、
計算された通過特性の振幅に対して設定した位相に基づいて、通過特性をインパルス応答に変換する逆フーリエ変換とこの変換したインパルス応答を通過特性に変換するフーリエ変換を交互に反復しながら、インパルス応答にパッケージ内の内部遅延時間を含む時間領域で満たすべき拘束条件を反映し、変換された通過特性の変換後振幅を測定された通過特性の振幅に置き換えて通過特性の位相を計算する通過特性位相算出部と、
前記反射特性および計算された通過特性および前記外部電圧波形から前記内部電圧波形を計算する内部波形算出部と
を備えた内部電圧波形演算装置。
【請求項８】
前記反射特性の時間領域反射率応答から前記内部遅延時間を計算する内部遅延算出部
を備えた請求項７記載の内部電圧波形演算装置。
【請求項９】
前記内部遅延時間を外部から設定する内部遅延設定手段
を備えた請求項７記載の内部電圧波形演算装置。
【請求項１０】
前記通過特性位相算出部は、
前記内部遅延時間を群遅延とした線形位相に基づいて計算した初期位相を設定する
請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の内部電圧波形演算装置。
【請求項１１】
前記通過特性振幅算出部は、
損失量に基づく損失分を差し引いて通過特性の振幅を計算する
請求項７ないし請求項１０のいずれか１項に記載の内部電圧波形測定装置。
【請求項１２】
前記内部電圧波形演算部における前記通過特性振幅算出部は、
前記損失量を外部から設定する損失量設定手段
を備えた請求項１１に記載の内部電圧波形測定装置。
【請求項１３】
パッケージ外部から外部電圧波形を測定する波形測定装置と、
パッケージ外部の測定位置からパッケージ内部の反射特性を測定する反射特性測定装置と、
前記外部電圧波形および前記反射特性からパッケージ内部の内部電圧波形を求める内部電圧波形演算装置と
から構成されるパッケージ内部電圧波形測定システムであって、
前記内部電圧波形演算装置は、
前記反射特性から通過特性の振幅を計算する通過特性振幅算出部と、
計算された通過特性の振幅に対して設定した位相に基づいて、通過特性をインパルス応答に変換する逆フーリエ変換とこの変換したインパルス応答を通過特性に変換するフーリエ変換を交互に反復しながら、インパルス応答にパッケージ内の内部遅延時間を含む時間領域で満たすべき拘束条件を反映し、変換された通過特性の変換後振幅を測定された通過特性の振幅に置き換えて通過特性の位相を計算する通過特性位相算出部と、
測定された反射特性および計算された通過特性および前記外部電圧波形から前記内部電圧波形を計算する内部波形算出部
を備えたパッケージ内部電圧波形測定システム。
【請求項１４】
パッケージ外部から測定された外部電圧波形およびパッケージ外部の測定位置から測定された反射特性からパッケージ内部の内部電圧波形を求める内部電圧波形演算方法であって、
前記反射特性から通過特性の振幅を計算する通過特性振幅算出ステップと、
計算された通過特性の振幅に対して設定した位相に基づいて、通過特性をインパルス応答に変換する逆フーリエ変換とこの変換したインパルス応答を通過特性に変換するフーリエ変換を交互に反復しながら、インパルス応答にパッケージ内の内部遅延時間を含む時間領域で満たすべき拘束条件を反映し、変換された通過特性の変換後振幅を測定された通過特性の振幅に置き換えて通過特性の位相を計算する通過特性位相算出ステップと、
前記反射特性および計算された通過特性および前記外部電圧波形から前記内部電圧波形を計算する内部波形算出ステップと
を有する内部電圧波形演算方法。
【請求項１５】
前記反射特性の時間領域反射率応答から前記内部遅延時間を計算する内部遅延算出ステップ
を有する請求項１４記載の内部電圧波形演算方法。
【請求項１６】
前記内部遅延時間を外部から設定する内部遅延設定ステップ
を有する請求項１４記載の内部電圧波形演算方法。
【請求項１７】
前記通過特性位相算出ステップは、
前記内部遅延時間を群遅延とした線形位相に基づいて計算した初期位相を設定する
請求項１４ないし請求項１６のいずれか１項に記載の内部電圧波形演算方法。
【請求項１８】
前記通過特性振幅算出ステップ、
損失量に基づく損失分を差し引いて通過特性の振幅を計算する
請求項１４ないし請求項１７のいずれか１項に記載の内部電圧波形測定方法。
【請求項１９】
前記通過特性振幅算出ステップは、
前記損失量を外部から設定する損失量設定ステップ
を有する請求項１８に記載の内部電圧波形測定方法。
【請求項２０】
計算機で実行される、パッケージ外部から測定された外部電圧波形およびパッケージ外部の測定位置から測定された反射特性からパッケージ内部の内部電圧波形を求める内部電圧波形演算プログラムであって、
前記反射特性から通過特性の振幅を計算する通過特性振幅算出ステップと、
計算された通過特性の振幅に対して設定した位相に基づいて、通過特性をインパルス応答に変換する逆フーリエ変換とこの変換したインパルス応答を通過特性に変換するフーリエ変換を交互に反復しながら、インパルス応答にパッケージ内の内部遅延時間を含む時間領域で満たすべき拘束条件を反映し、変換された通過特性の変換後振幅を測定された通過特性の振幅に置き換えて通過特性の位相を計算する通過特性位相算出ステップと、
前記反射特性および計算された通過特性および前記外部電圧波形から前記内部電圧波形を計算する内部波形算出ステップと
を有する内部電圧波形演算プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高速なデジタル信号伝送における、パッケージ内部での受信波形を測定する、パッケージ内部電圧波形測定装置およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高速デジタル伝送では、伝送波形の善し悪しを判定するため、アイパターン等の波形評価が行われる。波形評価では、できるだけ受信端に近い場所での波形測定が望ましい。しかし、レシーバＩＣのパッケージ内部には、プローブを当てることができないため、Ｇｂｐｓを超えるような非常に高速な信号では、レシーバＩＣの外部の波形とＩＣの受信波形が大きく異なってしまうことになる。よって、従来のパッケージ内受信波形測定では、パッケージの完全な電気特性と、パッケージ外部での観測波形を組み合わせることで、パッケージ内の受信波形を推定していた（例えば非特許文献１、非特許文献２、および特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】電子情報通信学会２０１２年総合大会Ｂ−４−８、２０１２年３月
【非特許文献２】Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｎ５４６５Ａ  ＩｎｆｉｎｉｉＳｉｍ波形変換ツールセット  Ｉｎｆｉｎｉｉｕｍ  ９０００/９００００シリーズ・オシロスコープ用データシート、アジレント・テクノロジー社、２００９年７月
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のパッケージ内部電圧波形測定装置では、パッケージ内の受信波形を推定する手法は、外部波形とパッケージ特性を用いるため、パッケージの完全な特性（すなわち、通過特性と反射特性）が必要であった。しかし、通過特性は、ユーザー側での測定が困難であるため、ＩＣベンダーから電気特性が提供されない場合は、波形の推定ができないという課題があった。
【０００６】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ユーザー側で測定が容易な反射特性と実測した外部波形とからパッケージの内部波形を算出可能とするパッケージ内部電圧波形測定装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るパッケージ内部電圧波形測定装置は、パッケージ外部から外部電圧波形を測定する波形測定部と、パッケージ外部の測定位置からパッケージ内部の反射特性（Ｓ１１）を測定する反射特性測定部と、外部電圧波形および反射特性（Ｓ１１）からパッケージ内部の内部電圧波形を求める内部電圧波形演算部を備えたパッケージ内部電圧波形測定装置であって、内部電圧波形演算部は、反射特性（Ｓ１１）から通過特性（Ｓ２１）の振幅｜Ｓ２１｜を計算する通過特性振幅算出部と、計算された通過特性（Ｓ２１）の振幅｜Ｓ２１｜に対して設定した位相に基づいて、通過特性（Ｓ２１）をインパルス応答に変換する逆フーリエ変換とこの変換したインパルス応答を通過特性（Ｓ２１）に変換するフーリエ変換を交互に反復し、インパルス応答にパッケージ内の内部遅延時間を含む時間領域で満たすべき拘束条件を反映しながら、変換された通過特性（Ｓ２１）の変換後振幅｜Ｓ２１’｜を測定された通過特性（Ｓ２１）の振幅｜Ｓ２１｜に置き換えて通過特性（Ｓ２１）の位相を計算する通過特性（Ｓ２１）位相算出部と、測定された反射特性（Ｓ１１）および計算された通過特性（Ｓ２１）および外部電圧波形から内部電圧波形を計算する内部波形算出部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ユーザー側で測定が容易な反射特性と実測した外部波形とからパッケージの内部波形を算出するようにしたので、ユーザー側で測定が困難なパッケージの通過特性が公表されていない場合でもパッケージの内部波形を推定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の一例を示す模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の測定対象物の模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の内部波形推定手順を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置によるパッケージの外部波形測定の一例を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置によるパッケージの反射特性測定の一例を示す模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の内部遅延算出部のＴＤＲ波形の一例である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置のＳ２１位相算出部のＳ２１位相算出手順の概略図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置のＳ２１の逆フーリエ変換（インパルス応答）の模式図である。
【図９】パッケージ外部において計測された検証対象の波形の一例である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る内部波形推定手順によって推定された、図９の検証対象の波形に対応するパッケージ内部の推定波形である。
【図１１】図１０の推定波形に対応するパッケージ内部において実際に計測された実測波形である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定システムの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置について説明する。
【００１１】
図１は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の一例を示す模式図である。図において、パッケージ内部電圧波形測定装置１００は、外部波形測定部１０１ａ、反射特性測定部１０２ａ、内部電圧波形演算部１０４ａから構成される。
【００１２】
外部波形測定部１０１ａは、センサ１０１１（第１のセンサとする）とメモリ１０１２（第１のメモリとする）から構成され、センサ１０１１は測定対象物のパッケージ外部の観測点で伝送信号の電圧波形（以下、外部波形という）の時間変化を測定し、メモリ１０１２は測定された電圧波形のデータ（以下、外部波形データという）を蓄積する。
【００１３】
反射特性測定部１０２ａは、センサ１０２１（第２のセンサとする）とメモリ１０２２（第２のメモリとする）から構成され、センサ１０２１は測定対象物のパッケージ外部の観測点からパッケージ内部で見込まれる反射特性Ｓ１１の周波数特性を測定し、メモリ１０２２は測定されたパッケージ内部の反射特性Ｓ１１の周波数特性のデータを蓄積する。
【００１４】
内部電圧波形演算部１０４ａは、演算部１０３、結果出力手段１０４１から構成され、さらに演算部１０３は、内部遅延算出部１０３１、通過特性振幅算出部（Ｓ２１振幅算出部）１０３２、通過特性位相算出部（Ｓ２１位相算出部）１０３３、内部波形算出部１０３４から構成される。演算部１０３の内部遅延算出部１０３１は測定対象物のパッケージ外部の観測点を通過した信号がパッケージ内部の回路接続部（例えばレシーバチップ）に到達するまでの時間である内部遅延時間τを算出し、Ｓ２１振幅算出部１０３２は測定対象物のパッケージ外部の観測点からパッケージ内部の回路接続部までの通過特性Ｓ２１の振幅を算出し、Ｓ２１位相算出部１０３３は、通過特性Ｓ２１の振幅から内部遅延時間τに基づく時間領域拘束条件を満たす通過特性Ｓ２１の位相を算出し、内部波形算出部１０３４はメモリ１０１２に蓄積された外部波形データとメモリ１０２２に蓄積された反射特性Ｓ１１の周波数特性データとＳ２１位相算出部１０３３で算出した通過特性Ｓ２１から内部波形を算出する。結果出力手段１０４１は、演算部１０３が算出した内部波形を出力する。なお、結果出力手段１０４１は、内部電圧波形演算部１０４ａの外部に設けて、演算部１０３が算出した結果を出力するようにしてもよい。ここで、結果の出力とは、表示装置による表示、印刷装置による印刷、また記憶装置への記憶なども含むものとする。
【００１５】
次にパッケージ内部電圧波形測定装置の動作について説明する。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の測定対象物の一例を示す模式図である。ドライバチップ１がパッケージ１０に格納されており、ドライバＩＣを構成している。同様に、レシーバチップ２がパッケージ２０に格納されており、レシーバＩＣを構成している。レシーバチップ２には終端抵抗が内蔵されているものとする。伝送線路３は、ドライバＩＣとレシーバＩＣを接続している。ここで、伝送線路３は、プリント配線板の配線を想定しているが、ケーブル等でも構わない。
【００１７】
伝送波形評価では、ドライバチップ１から出力された信号をレシーバチップ２直近のレシーバチップ接続部４ｂでの波形を測定するのが理想的であるが、レシーバチップはパッケージ２０で覆われているため、レシーバチップ接続部４ｂでの測定は困難である。
【００１８】
このため、パッケージ２０の外部である、外部波形観測点４ａでの測定が一般に行われるが、外部波形観測点４ａとレシーバチップ接続部４ｂの間にはパッケージ内部配線５があるため、実際には外部波形観測点４ａとレシーバチップ接続部４ｂの波形は異なってくる。ここで、波形の差は信号が高速になるほど大きくなってくるが、外部波形観測点４ａの波形からレシーバチップ接続部４ｂでの受信波形を推定しなければならない。
【００１９】
図３は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の内部波形推定手順を示すフローチャートである。図において、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置は、次の３つのステップの動作にて内部波形を推定する。ここで、３ステップとは、パッケージの外部波形測定（ステップＳＴ１０１）、パッケージの反射特性測定（ステップＳＴ１０２）、パッケージの内部波形演算（ステップＳＴ１０３）である。以下、この３つのステップの動作について説明する。
【００２０】
＜第１のステップ＞  パッケージの外部波形測定（ステップＳＴ１０１）
第１のステップにおけるパッケージ内部電圧波形測定装置１００の外部波形測定部１０１ａの動作について説明する。
【００２１】
図４は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置によるパッケージの外部波形測定の一例を示す模式図である。パッケージ内部電圧波形測定装置１００の外部波形測定部１０１ａのセンサ１０１１にプローブ２０１を装着可能とし、このプローブ２０１を外部波形観測点４ａに接触させることで、外部波形観測点４ａでの電圧波形の時間変化を測定する。メモリ１０１２はセンサ１０１１が測定した波形を記録する。
【００２２】
＜第２のステップ＞  パッケージの反射特性測定（ステップＳＴ１０２）
第２のステップにおけるパッケージ内部電圧波形測定装置１００の反射特性測定部１０２ａの動作について説明する。
【００２３】
図５は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置によるパッケージの反射特性測定の一例を示す模式図である。ここでは、測定対象物は、外部波形観測点４ａで切断する。このときの測定対象物は、図４の外部波形測定と同一個体のレシーバＩＣでもよいし、例えば同じ設計で製造されて同一特性を持つ別個体のレシーバＩＣでもよい。パッケージ内部電圧波形測定装置１００の反射特性測定部１０２ａのセンサ１０２１は切断した測定対象物の外部波形観測点４ａと接続可能とし、外部波形観測点４ａからパッケージ内部を見込む反射特性Ｓ１１の周波数特性を測定する。メモリ１０２２はセンサ１０２１が測定した特性を記録する。
【００２４】
＜第３のステップ＞  パッケージの内部波形演算（ステップＳＴ１０３）
第３のステップにおけるパッケージ内部電圧波形測定装置の内部電圧波形演算部１０４ａの演算部１０３の動作について説明する。
【００２５】
演算部１０３内の内部遅延算出部１０３１では内部遅延τを算出する。ここで、内部遅延τとは、外部波形観測点４ａを通過した信号が、レシーバチップ接続部４ｂに到達するまでの時間とする。内部遅延算出部１０３１では、まず外部波形観測点４ａからパッケージを見込む反射特性Ｓ１１のステップ応答を計算する。これは、いわゆる時間領域反射率（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ。以下、ＴＤＲと略す）波形である。図６は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置の内部遅延算出部のＴＤＲ波形の一例である。ＴＤＲ波形が、レシーバチップ２の入力容量のため、ある一部で大きく落ち込む。この落ち込みの横軸の値が、ステップ波の入射から入力容量による反射が返ってくる信号の往復時間に相当するので、この値を半分にしたものを遅延時間τとする。
【００２６】
演算部１０３内のＳ２１振幅算出部１０３２では、通過特性Ｓ２１の振幅を算出する。ここで、通過特性Ｓ２１とは、パッケージの外部波形観測点４ａからパッケージ内部のレシーバチップ接続部４ｂまでの通過特性であり、レシーバチップ２の寄生容量の影響を含むものとする。一般的に、パッケージの大きさは数センチ程度であり、パッケージ内部配線５も数センチ程度であることから、パッケージ内部配線５での損失が十分小さいことから、例えばメモリ１０２２に記録された反射特性Ｓ１１を用いて、通過特性Ｓ２１の振幅の周波数特性を、次の式（１）で近似的に計算する。
【００２７】
【数１】
2015091087.tif 000003
【００２８】
この式（１）ではパッケージ内部配線５での損失が十分小さく無損失と仮定したが、信号の周波数が数十Ｇｂｐｓになると、パッケージの損失が無視できなくなってくる。そこで、式(１)の近似計算式の変形例として、周波数依存性を持った損失量Ｌｏｓｓ（ω）をパッケージ内部の終端抵抗と入力側ポート以外で損失した信号の割合として、式(１)の近似計算式を補正する次の式（２）で近似するようにしてもよい。
【００２９】
【数２】
2015091087.tif 000004
【００３０】
ここで、式（２）は、式（１）で計算された通過特性Ｓ２１の振幅から損失量Ｌｏｓｓ（ω）に基づく損失分を差し引いたものとなる。なお、損失量Ｌｏｓｓ（ω）の割合は、０≦Ｌｏｓｓ（ω）≦１をとり、Ｌｏｓｓ（ω）＝０で無損失となる。損失量Ｌｏｓｓ（ω）の値が既知でなければ、外部から設定手段を介して任意の値を設定できるようにしてもよい。
【００３１】
演算部１０３内のＳ２１位相算出部１０３３では、通過特性Ｓ２１の位相を算出する。
【００３２】
ある複素数量の振幅およびその複素数量のフーリエ逆変換（インパルス応答）が満たすべき断片的な条件が与えられたときに、もとの複素数量の位相を計算する手法として、フーリエ反復位相回復法が知られている。この発明では、この手法によりＳ２１の位相を算出する。
【００３３】
図７は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置のＳ２１位相算出部のＳ２１位相算出手順の概略図である。まず初期位相Φ１を生成する。この初期位相Φ１と通過特性Ｓ２１の振幅｜Ｓ２１｜を組み合わせて、仮の通過特性Ｓ２１とする。この通過特性Ｓ２１を逆フーリエ変換するとインパルス応答Ｖ’（ｔ）が得られる。初期位相Φ１は通過特性Ｓ２１の正しい位相ではないので、このインパルス応答Ｖ’（ｔ）も、正しいインパルス応答とは異なるものとなる。ここで、インパルス応答が正しいとき必ず満たされるべき条件（時間領域拘束条件）をＶ’（ｔ）に反映させ、Ｖ（ｔ）を計算する。
【００３４】
ここで、最初に生成する初期位相Φ１は任意に設定でき、例えば乱数で生成した値を初期値としても構わない。また、例えば内部遅延時間τを群遅延とみなし、この群遅延が周波数によらず一定になる線形位相（直線位相ともいう）の特性をもつと仮定して、計算した初期位相Φ１を設定してもよい。図７のＳ２１位相算出手順の繰り返しによる収束性は初期位相Φ１に大きく依存するが、乱数で生成した初期位相Φ１を設定したときに比べ、線形位相を仮定した初期位相Φ１は一般に真の位相とは異なっても近い特性となっていることが期待され、収束性の改善が図れる。
【００３５】
図８は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置のＳ２１の逆フーリエ変換（インパルス応答）の模式図である。このとき、正しいインパルス応答であれば、内部遅延算出部１０３１で計算した遅延時間τより以前の時間には応答は現れず、０となるはずである。またインパルス応答の持続時間τ’は、あらかじめ設定しておくが、パッケージの場合、例えば遅延時間の数倍〜１０倍程度を通常想定しておいてもよい。しかしながら、様々に設計された各種の測定対象物のパッケージにより自由に対応するために、この想定範囲によらず、遅延時間を外部から設定できる設定手段を設けておいてもよい。正しいインパルス応答であれば、時間τから時間τ＋τ’以外の時間領域では応答が０にならなければならない。この条件を時間領域拘束条件とし、Ｖ’（ｔ）に強制的に適用する。すなわち、Ｖ’（ｔ）の時間τ以前、および時間τ＋τ’以降の応答を０で置き換える。もしくは０に近付ける操作を行う。この操作適用後の時間波形Ｖ（ｔ）とする。
【００３６】
インパルス応答に時間領域拘束条件を適用したＶ（ｔ）をフーリエ変換すると、通過特性Ｓ２１の周波数特性が得られる。ただし、この段階の振幅｜Ｓ２１’｜および位相は、Ｓ２１振幅算出部１０３２で計算した振幅｜Ｓ２１｜および与えた初期位相Φ１と異なるものが得られる。ここで、振幅についてはＳ２１振幅算出部１０３２で計算した振幅｜Ｓ２１｜が正しい振幅と分かっているので、振幅｜Ｓ２１’｜を振幅｜Ｓ２１｜に置き換える操作を行う。このとき、位相はフーリエ変換で得られた位相そのままとする。これにより新しい振幅｜Ｓ２１｜および位相のペアが得られる。
【００３７】
このように、「逆フーリエ変換」、「時間領域拘束条件反映」、「フーリエ変換」、「｜Ｓ２１｜反映」というサイクルを繰り返すと、振幅｜Ｓ２１｜に対応した、インパルス応答が時間領域拘束条件を満たす妥当な位相に収束していく。
【００３８】
以上の動作によって、通過特性Ｓ２１の位相が算出できる。この位相と振幅｜Ｓ２１｜を組み合わせることで、パッケージの通過特性Ｓ２１が得られる。
【００３９】
この実施の形態１の説明では、時間領域の拘束条件として遅延時間と通過特性Ｓ２１のインパルス応答の持続時間を用いて説明したが、これ以外にも対象とするパッケージについてインパルス応答の特徴が分かっているのであれば、その特徴を時間領域の拘束条件として追加してもよい。このとき、時間領域の拘束条件を外部から設定できる設定手段などを設けてもよい。
【００４０】
演算部１０３内の内部波形算出部１０３４では、メモリ１０１２に記録したパッケージ外部の波形と、メモリ１０２２に記録したパッケージの反射特性Ｓ１１と、Ｓ２１位相算出部１０３３で計算した通過特性Ｓ２１からパッケージ内部の波形を計算する。具体的には、ｖ１を外部波形のスペクトル、ｖ２を内部波形のスペクトルとすると、次の式（３）で内部波形を計算できる。
【００４１】
【数３】
2015091087.tif 000005
【００４２】
この信号スペクトルｖ１を逆フーリエ変換等で時間軸に戻すことで信号波形が得られる。
【００４３】
これまで説明したこの発明のパッケージ内部電圧波形測定装置おける３つのステップの内部波形推定手順により、外部波形およびパッケージの反射特性のみから、内部波形を算出できる。
【００４４】
この内部波形推定手順をパッケージに対して適用し、パッケージ外部における計測波形、内部波形推定手順で推定したパッケージ内部の推定波形、パッケージ内部における実測波形を比較する。
【００４５】
まず、図９は、パッケージ外部において計測された検証対象の波形の一例である。次に、図１０は、この発明の内部波形推定手順によって推定された、図９の検証対象の波形に対応するパッケージ内部の推定波形である。また、図１１は、図１０の推定波形に対応するパッケージ内部において実際に計測された実測波形である。これらの図において、波形の横軸は時間、縦軸は測定電圧を示している。
【００４６】
このように、パッケージ外部で計測された図９の検証対象の波形とパッケージ内部において実際に計測された図１１の実測波形が明らかに異なるのに対して、この内部波形推定手順によって推定された図１０のパッケージ内部の推定波形と図１１に示した実測波形はほぼ一致していることがわかる。よって、これまで説明した内部波形推定手順が正しく動作していることが確認できる。
【００４７】
以上のように、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置によれば、ユーザー側で測定が容易な反射特性と実測した外部波形とからパッケージの内部波形を算出するようにしたので、ユーザー側で測定が困難なパッケージの通過特性が公表されていない場合でもパッケージの内部波形を推定できるという効果がある。
【００４８】
実施の形態２．
これまで説明したこの発明の実施の形態１では、パッケージ内部電圧波形測定装置を一つの装置としていたが、この発明の実施の形態２では、複数の装置に機能を分担し、複数の装置からパッケージ内部電圧波形測定システムとして構成しても、同等の機能を実現できる。
【００４９】
図１２は、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定システムの一例を示す模式図である。図において、パッケージ内部電圧波形測定システム１０００は、ネットワークで接続された外部波形測定装置１０１ｂ、反射特性測定装置１０２ｂ、内部電圧波形演算装置１０４ｂから構成される。なお、装置間を接続するネットワークは、有線、無線のいずれでもよい。
【００５０】
以下、図１２において、図１のパッケージ内部電圧波形測定装置１００の構成と同一または相当する部分については、同一符号を付して説明を省略する。外部波形測定装置１０１ｂは、図１に示した外部波形測定部１０１ａ、および送信手段１０１３（第１の送信手段とする）から構成される。反射特性測定部１０２ｂは、図１に示した反射特性測定部１０２ａ、および送信手段１０２３（第２の送信手段とする）から構成される。内部電圧波形演算装置１０４ｂは、受信手段１０４２、図１に示した内部電圧波形演算部１０４ａから構成される。なお、内部電圧波形演算部１０４ａの結果出力手段１０４１は、内部電圧波形演算装置１０４ｂの外部に設けて、演算部１０３が算出した結果を出力するようにしてもよい。ここで、結果の出力とは、表示装置による表示、印刷装置による印刷、また記憶装置への記憶なども含むものとする。
【００５１】
このようなパッケージ内部電圧波形測定システムの構成では、既存の測定器で外部波形測定装置１０１ｂ、反射特性測定装置１０２ｂを実現し、測定された外部波形と反射特性から図１２に示した内部電圧波形演算装置１０４ｂでパッケージの内部波形を算出するようにすれば、装置コストを低減できるという効果も得られる。
【００５２】
図１２に示したパッケージ内部電圧波形測定システム１０００では、図１に示した外部波形測定部１０１ａ、反射特性測定部１０２ａ、内部電圧波形演算部１０４ａが個別の装置である外部波形測定装置１０１ｂ、反射特性測定装置１０２ｂ、内部電圧波形演算装置１０４ｂとして、送信手段１０１３、１０２３から受信手段１０４２へネットワークを介して通信接続するシステム構成で説明しているが、例えば外部波形測定部１０１ａのメモリ１０１２、反射特性測定部１０２ａのメモリ１０２２の後段に各蓄積データを通信でなく媒体で交換する各媒体書き出し手段（図示せず）、内部電圧波形演算部１０４ａの前段に媒体読み出し手段（図示せず）を備えるようにしてもよい。
【００５３】
また、外部波形測定部１０１ａのメモリ１０１２、反射特性測定部１０２ａのメモリ１０２２を例えば着脱可能なハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等のドライブ装置としてセンサ１０１１、１０２１の後段に書き出し手段（図示せず）を設けて蓄積データを書き出すことで、内部電圧波形演算部１０４ａには外部波形測定部１０１ａ、反射特性測定部１０２ａから外してきたドライブ装置を接続して読み出し手段（図示せず）を備えるようにしてもよい。また、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）インターフェースなどの汎用入出力インターフェースを使用するメモリを介してもよい。
【００５４】
また、例えば内部電圧波形演算装置１０４ｂの受信手段１０４２の後段にメモリ（第３のメモリ。図示せず）を設け、外部波形測定部１０１ａのメモリ１０１２、反射特性測定部１０２ａのメモリ１０２２のデータを通信で受け取り、または媒体、ドライブ装置、メモリから読み出して内部電圧波形演算装置１０４ｂ内部に設けたメモリ（第３のメモリ）に蓄積し、この蓄積したデータを演算部１０３に出力するようにしてもよい。
【００５５】
なお、これまで説明したような内部電圧波形演算装置１０４ｂの演算部１０３は、外部波形測定装置１０１ｂにより測定された外部波形のデータ、反射特性測定装置１０２ｂにより測定された反射特性のデータからパッケージの内部波形を算出する内部電圧波形演算プログラムとして実現し、例えば汎用あるいは専用の計算機（コンピュータ）上で機能するソフトウェアとして実行する形態を採用してもよい。また、例えばそのプログラム演算の一部をハードウェアやミドルウェアに置き換えて、ソフトウェアと組み合わせて実行するような形態を採用してもよい。また、プログラムは、汎用あるいは専用の計算機（コンピュータ）に記憶装置やメモリ、あるいは半導体またはディスクなどの媒体に記憶され、読み取り可能とされる。また、実装の形態によっては、プログラムをプロセッサ等の回路内部メモリに記憶してもよい。
【００５６】
以上のように、この発明の実施の形態２に係るパッケージ内部電圧波形測定システムによれば、この発明の実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置と同様に、ユーザー側で測定が容易な反射特性と実測した外部波形とからパッケージの内部波形を算出するようにしたので、ユーザー側で測定が困難なパッケージの通過特性が公表されていない場合でもパッケージの内部波形を推定できるという効果がある。
【００５７】
また、この発明の実施の形態２に係る内部電圧波形演算装置によれば、ユーザー側で測定が容易な反射特性と外部波形を受け取って、パッケージの内部波形を算出するようにしたので、ユーザー側で測定が困難なパッケージの通過特性が公表されていない場合でもパッケージの内部波形を推定できるという効果がある。また、実施の形態１に係るパッケージ内部電圧波形測定装置や実施の形態２に係るパッケージ内部電圧波形測定システムの導入に対して、反射特性と外部波形の測定を既存の測定器で賄うことで小規模な導入を可能とし、パッケージ内部電圧波形測定装置やパッケージ内部電圧波形測定システムの導入コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ドライバチップ、２  レシーバチップ、３  伝送線路、４ａ  外部波形観測点、４ｂ  レシーバチップ接続部、５  パッケージ内部配線、１０  パッケージ、２０  パッケージ、１００  パッケージ内部電圧波形測定装置、１０１ａ  外部波形測定部、１０１ｂ  外部波形測定装置、１０２ａ  反射特性測定部、１０２ｂ  反射特性測定装置、１０３  演算部、１０４ａ  内部電圧波形演算部、１０４ｂ  内部電圧波形演算装置、２０１  プローブ、１０００  パッケージ内部電圧波形測定システム、１０１１  センサ（第１のセンサ）、１０１２  メモリ（第１のメモリ）、１０１３  送信手段（第１の送信手段）、１０２１  センサ（第２のセンサ）、１０２２  メモリ（第２のメモリ）、１０２３  送信手段（第２の送信手段）、１０３１  内部遅延算出部、１０３２  通過特性振幅算出部（Ｓ２１振幅算出部）、１０３３  通過特性位相算出部（Ｓ２１位相算出部）、１０３４  内部波形算出部、１０４１  結果出力手段、１０４２  受信手段。
【図１】
2015091087.tif 000006
【図２】
2015091087.tif 000007
【図３】
2015091087.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015091087.tif 000013
【図９】
2015091087.tif 000014
【図１０】
2015091087.tif 000015
【図１１】
2015091087.tif 000016
【図１２】
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