(57)【要約】　　　（修正有）【課題】回路規模を小さくし、コストダウンおよび小型化を図り、コンタクトチェックの精度を上げることのできる２端子回路素子測定装置を提供する。【解決手段】中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体と、この第２導体の外周に設けられた第３導体とからなる３軸同軸ケーブルの一端が接続され、このケーブルの他端の第１導体と第３導体にはＤＵＴが接続されるように構成された測定装置であって、前記３軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続される電流計と、前記直列接続されたＤＵＴと電流計と、コモンライン間に交流電圧を印加する交流電圧源と、前記コモンラインと接地状態の前記３軸同軸ケーブルの第３導体の間に直流電圧を印加する直流電圧源と、前記電流計の出力を信号処理して信号の直流成分と交流成分を抽出し、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段を備える。【選択図】　　　図１
2004020246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体と、この第２導体の外周に設けられた第３導体とからなる３軸同軸ケーブルの一端が接続され、このケーブルの他端の第１導体と第３導体にはＤＵＴが接続されるように構成された測定装置であって、
前記３軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続される電流計と、
前記直列接続されたＤＵＴと電流計と、コモンライン間に接続され、交流電圧を発生する交流電圧源と、
前記コモンラインと接地状態の前記３軸同軸ケーブルの第３導体の間に直流電圧を印加する直流電圧源と、
前記電流計の出力をディジタル信号処理して直流成分、交流成分を抽出し、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段
を備えたことを特徴とする２端子回路素子測定装置。
【請求項２】
前記交流電圧源は、前記電流計にはコンタクトチェック時に接続され、絶縁抵抗測定時には接続されないように構成されたことを特徴とする請求項１記載の２端子回路素子測定装置。
【請求項３】
前記電流計は、反転入力端子が前記３軸同軸ケーブルの第１導体に接続され、非反転入力端子が前記３軸同軸ケーブルの第２導体に接続されると共に前記交流電圧が印加された演算増幅器と、この演算増幅器の帰還路に接続された並列接続のコンデンサと抵抗と、前記演算増幅器の出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器から構成されたことを特徴とする請求項１記載の２端子回路素子測定装置。
【請求項４】
前記交流電圧源の交流電圧信号の周波数が前記演算増幅器の動作可能な周波数以下に設定され、
前記電流計は、その周波数において前記コンデンサのインピーダンスが前記抵抗よりも小さく、また直流においてコンデンサのインピーダンスが抵抗より大きくなるように設定され、交流電流計と直流電流計が兼用できるように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の２端子回路素子測定装置。
【請求項５】
前記３軸同軸ケーブルを第２導体でガーディングすることによりコンタクトチェックがケーブル容量の影響を受けないようにしたことを特徴とする請求項１ないし３記載の２端子回路素子測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし４記載の２端子回路素子測定装置を用いてＤＵＴとこの測定装置の接続状態を検出するコンタクトチェック方法であって、
前記電流計と信号処理手段により求めた電流の直流成分と交流成分の測定値が共に０である場合は接触不良、前記交流成分の測定値が０でない場合には接続が正常であると判断することを特徴とするコンタクトチェック方法。
【請求項７】
前記ＤＵＴに生じるオフセット容量を、ＤＵＴと接続したときと接続しなかったときとの差をとることによりキャンセルするようにしたことを特徴とする請求項５記載のコンタクトチェック方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料と測定装置との接続をチェックするコンタクトチェック機能付きの２端子回路素子測定装置およびコンタクトチェック方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チップ形状の受動部品は小型化の一途をたどり、近年、携帯端末のような小型機器においては０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）が使用されるようになった。これに伴い、部品メーカの自動検査工程においてもプロービングの信頼性が問題になっている。そのため、チップ部品の自動検査工程で使用されるような回路素子測定装置の多くには、試料（以下ＤＵＴという）との接続をチェックするためのコンタクトチェック機能が用意されている。
【０００３】
通常の抵抗測定においては、リード抵抗の影響を受けない４端子測定が用いられる。しかし、リード抵抗が無視できるような高抵抗測定では、２端子測定が用いられている。
【０００４】
高抵抗測定の代表的な従来例として、コンデンサの絶縁抵抗測定がある。コンデンサは絶縁抵抗が高いほど良品とされる。ところで、測定装置とＤＵＴとが接触不良を起こしていても、接触不良と判別できなければ高絶縁であると誤診し良品と判断されてしまう。そのため、絶縁抵抗測定とともにＤＵＴの交流インピーダンスを測定することによりコンタクトチェックを行い、接触不良による誤測定を防止している。
【０００５】
２端子のコンタクトチェック機能付き回路素子測定装置の従来例として、例えば特許第３１５５３１０号がある。図３は特許第３１５５３１０号に記載の図２の（Ａ）（以下先行例の図という）をさらに具体化した例である。なお、先行例の図と同等部分には同一符号を付してある。
【０００６】
図３において、４は回路素子測定装置、５は３軸同軸ケーブル、６はＤＵＴ、７はインダクタ、８はコンデンサ、１２は直流電流計、１３は直流電圧源、２２は交流電流計、２３は交流電圧源、２４は交流電圧計、４１はフェライトコアトランスである。
【０００７】
直列接続されたインダクタ７と、直流電流計１２およびコンデンサ８と交流電流計２２とが互いに並列接続され、さらにＤＵＴ６に直列接続されている。それらには、直流電圧源１３とフェライトコアトランス４１を介して交流電圧源２３により、交流電圧が重畳した直流電圧が印加されている。
【０００８】
ＤＵＴ６の絶縁抵抗は、既知の直流電圧源１３の値と流れる電流の直流成分を直流電流計１２で測定することにより求められる。一方、ＤＵＴ６の容量は、フェライトコアトランス４１に印加した電圧を交流電圧計２４で、また、流れる電流の交流成分を交流電流計２２で測定することにより求められる。
【０００９】
ここで、インダクタ７のインダクタンスは測定周波数におけるＤＵＴのインピーダンスよりも十分大きく、コンデンサ８の容量は測定周波数におけるＤＵＴのインピーダンスよりも十分小さくなるようにそれぞれ設定されている。
【００１０】
コンタクトチェックの結果は、直流電流計１２と交流電流計２２の測定値が共に０である場合に接触不良と判断され、交流電流計２２の測定値が０でない場合にはＤＵＴ６と測定装置４の接続が正常と判断される。
【００１１】
図３において、５０は交流電圧源２３の出力抵抗、５１と５５はオペアンプ、５２と５６は電流／電圧変換（Ｉ／Ｖ変換）用のインピーダンス、５３と５７はＡ／Ｄコンバータである。
【００１２】
フェライトコアトランス４１の１次側（交流電圧源２３が印加される側）に印加される交流電圧は、フェライトコアトランス４１の励磁インピーダンス、ＤＵＴ６のインピーダンス、交流電圧源２３の出力インピーダンス５０に依存するため、交流電圧計２４で直接測定する必要がある。
【００１３】
直流電流計１２は、演算増幅器（以下オペアンプという）５１とインピーダンス５２を用いたＩ／Ｖ変換器と、Ａ／Ｄコンバータ５３から成る。これらの回路の基準電位は５４のコモン電位である。
オペアンプ５１は、バイアス電流やオフセット電圧の変動が小さい高精度のものが用いられる。インピーダンス５２は、直流の微小電流を電圧に変換するため、直流に対しては高インピーダンスとなっている。
【００１４】
一般的に、高精度のオペアンプは広帯域ではない。したがって、ＤＵＴの入力容量に対して安定に動作するように、インピーダンス５２で帯域制限をする必要がある。特許第３１５５３１０で用いられている数百ｋＨｚの帯域において、直流電流計１２は十分なフィードバック効果が得られず、電流計としては動作できない。
【００１５】
一方、交流電流計２２は直流電流計１２と同様に、オペアンプ５５、インピーダンス５６から成るＩ／Ｖ変換器と、Ａ／Ｄコンバータ５７から構成されている。オペアンプ５５は、高周波に対応するために高速で広帯域のオペアンプが用いられる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の装置では、フェライトコアトランスで交流電圧を印加しているため、次のような課題がある。
（１）フェライトコアトランスの励磁インピーダンスは、交流電圧源の負荷となるため、ある程度上げる必要がある。そのためには一次側の巻数を多くしてインダクタンスを上げるか、周波数を高くしてインピーダンスを上げることになる。しかし、前者は構造が大きくなり、後者は周辺回路を高い周波数に対応させなければならない。
【００１７】
特許第３１５５３１０号に記載の装置では後者を選択しており、数百ｋＨｚの周波数で数十Ωの励磁インピーダンスを得ている。しかし、電流計を構成するオペアンプにおいて、高精度と高帯域とはトレードオフの関係にあるので、精度が要求される直流電流計と高帯域が要求される交流電流計とは、第１図に示すように、別々の回路で実現しなければならない。したがって、回路規模が大きくなり、コストアップを招く。
【００１８】
（２）交流電圧源の出力抵抗とフェライトコアトランス１次側の励磁インピーダンスと２次側の負荷（ＤＵＴ）により、１次側に印加される交流電圧は変動する。そのため、特許第３１５５３１０号に記載の装置では交流電圧計を用意して１次側の電圧を測定している。したがって、回路規模が大きくなり、コストアップを招く。
【００１９】
（３）安定した励磁電圧を得るためには、３軸同軸ケーブルの第１、第２導体がフェライトコアトランスの中心に位置するように固定しなければならない。従って、コンタクトチェックの精度に対して構造的な不安定要素が存在する。
【００２０】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、交流電圧源の周波数を下げて直流電流計と交流電流計を同じ回路を用いて実現し、ＤＵＴが交流電圧源の負荷にならないようにして交流電圧計を省き、フェライトコアトランスを用いずにコンタクトチェックの精度に対して構造的な不安定要素をなくすことにより、回路規模を小さくし、コストダウンおよび小型化を図り、コンタクトチェックの精度を上げることのできる２端子回路素子測定装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
中心導体である第１導体と、この第１導体の外周に設けられた第２導体と、この第２導体の外周に設けられた第３導体とからなる３軸同軸ケーブルの一端が接続され、このケーブルの他端の第１導体と第３導体にはＤＵＴが接続されるように構成された測定装置であって、
前記３軸同軸ケーブルを介してＤＵＴと直列接続される電流計と、
前記直列接続されたＤＵＴと電流計と、コモンライン間に接続され、交流電圧を発生する交流電圧源と、
前記コモンラインと接地状態の前記３軸同軸ケーブルの第３導体の間に直流電圧を印加する直流電圧源と、
前記電流計の出力を信号処理して信号の直流成分と交流成分を抽出し、これを基にコンタクトチェックを行う信号処理手段
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
このような構成によれば、直流電流計と交流電流計を同じ回路を用いて実現でき、また、ＤＵＴが交流電圧源の負荷にならないようにして、交流電圧計を省くことができる。また、従来のようなフェライトコアトランスを使用しないのでコンタクトチェックの精度に対して構造的な不安定要素をなくすことができる。
【００２３】
この場合、請求項２のように、前記交流電圧源は、前記電流計にはコンタクトチェック時に接続され、絶縁抵抗測定時には接続されないように構成することもできる。
【００２４】
前記電流計は、請求項３のように、反転入力端子が前記３軸同軸ケーブルの第１導体に接続され、非反転入力端子が前記３軸同軸ケーブルの第２導体に接続されると共に前記交流電圧が印加された演算増幅器と、この演算増幅器の帰還路に接続された並列接続のコンデンサと抵抗と、前記演算増幅器の出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器から構成される。
【００２５】
また、請求項４のように、
前記交流電圧源の交流電圧信号の周波数が前記演算増幅器の動作可能な周波数以下に設定され、
前記電流計は、その周波数において前記コンデンサのインピーダンスが前記抵抗よりも小さく、また直流においてコンデンサのインピーダンスが抵抗より大きくなるように設定され、交流電流計と直流電流計が兼用できるように構成することができる。
【００２６】
また、請求項５のように、
前記３軸同軸ケーブルを第２導体でガーディングすることによりコンタクトチェックがケーブル容量の影響を受けないようにすることもできる。
【００２７】
請求項６の発明は、
請求項１ないし４記載の２端子回路素子測定装置を用いてＤＵＴとこの測定装置の接続状態を検出するコンタクトチェック方法であって、
前記電流計と信号処理手段により求めた電流の直流成分と交流成分の測定値が共に０である場合は接触不良、前記交流成分の測定値が０でない場合には接続が正常であると判断するコンタクトチェック方法である。
【００２８】
この場合、請求項７のように、
前記ＤＵＴに生じるオフセット容量を、ＤＵＴと接続したときと接続しなかったときとの差をとることによりキャンセルすることが可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る２端子回路素子測定装置の一実施例を示す構成図である。図１において、図３と同等部分には同一符号を付してある。
【００３０】
４は２端子回路素子測定装置の本体部分である。５は３軸同軸ケーブル、６はＤＵＴ、１３は直流電圧源、２３は交流電圧源、６０は電流計、６１は高精度のオペアンプ、６２は交流電流測定用コンデンサ、６３は直流電流測定用抵抗、６４はＡ／Ｄコンバータ、６５はＣＰＵ、６６はＣＰＵのプログラムが格納されているメモリである。
【００３１】
電流計６０とＤＵＴ６は直列接続されており、それらには、交流電圧源２３と直流電圧源１３により交流電圧が重畳した直流電圧が印加されている。
ＤＵＴ６の絶縁抵抗は、既知の直流電圧源１３の値と、流れる電流の直流成分を電流計６０とＣＰＵ　６５で測定することにより求められる。一方、ＤＵＴ６の容量は同様に、既知の交流電圧源２３の値と流れる電流の交流成分を電流計６０とＣＰＵ　６５で測定することにより求められる。
【００３２】
そしてこれらの回路の基準はコモンライン５４の電位である。直流成分の抽出は、Ａ／Ｄコンバータ６４の出力データをＣＰＵ　６５がディジタル信号処理、具体的にはローパスフィルタを通すことにより求められる。交流成分の抽出は同様にハイパスフィルタを通したあとで、ＤＵＴが接続されていない場合（オープン状態）との差をとることにより求められる。
【００３３】
そして、それらのプログラムはメモリ６６に格納されている。コンタクトチェックの結果は、電流の直流成分と交流成分の測定値が共に０である場合に接触不良と判断され、交流成分の測定値が０でない場合にはＤＵＴ６と測定装置４の接続が正常と判断される。
【００３４】
交流電圧源２３は、高精度のオペアンプ６１でもＩ／Ｖ変換器として十分動作できる周波数、例えば１０ｋＨｚに設定されており、この周波数においてコンデンサ６２のインピーダンスは抵抗６３より十分小さく、直流においてコンデンサ６２のインピーダンスは抵抗６３より十分大きくなるように設定されている。
【００３５】
次にコンタクトチェックの動作を説明する。例えば、ＤＵＴ６の絶縁抵抗を１ＧΩ、抵抗６３を１０ＭΩ、直流電圧源１３を１００ＶＤＣ、交流電圧源２３を１Ｖｐ−ｐ、コンデンサ６２の値をＤＵＴ６の１／１０／１００倍とした場合、ＤＵＴの接続されている場合と接続されていない場合とで、Ａ／Ｄコンバータ６４の入力電圧は表１のようになる。
【００３６】
表１
2004020246.tif 000003
【００３７】
つまり、予めＶ２を測定しておけば、最小で０．０１Ｖｐ−ｐの交流成分の違いを検出することにより容易にコンタクトチェックを実現できる。コンデンサの容量範囲は非常に幅広いが、部品メーカの検査においてはほぼ既知の値が扱われるので、選択されたＤＵＴの容量の範囲に合わせてコンデンサ６２の値を適宜選べばよい。
【００３８】
その際、コンデンサ６２は抵抗６３とともにオペアンプ６１の帯域制限をしているので、安定性も考慮に入れてコンデンサ６２の値を決める必要がある。
また、ＤＵＴとの接続に３軸同軸ケーブルを用いて、第２導体でガーディングすることにより、ケーブル容量の影響を受けずに精度良くコンタクトチェックを行うことができる。さらに、ＤＵＴを固定する治具周りのオフセット容量をキャンセルするためには、オープン状態との差をとること（オープン補正）が有効である。
【００３９】
以上のように、交流電圧源をオペアンプの非反転入力に接続してＤＵＴに交流電圧を印加することにより、次のような効果が生じる。
（１）交流電圧源をＤＵＴから切り離し、交流電圧値を既知のものとして扱うことができ、別途交流電圧計を用意する必要がなくなる。
（２）交流電圧源の周波数を下げることができ、また、ディジタル信号処理を加えることにより、直流電流計と交流電流計を同じ回路で実現することができる。（３）構造的な不安定要素がなくなり、コンタクトチェックの精度を上げることができる。
【００４０】
つまり、これらを実現することにより、コストダウンおよび小型化され、コンタクトチェックの精度を上げた回路素子測定装置を得ることができる。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、図２のような構成としても構わない。図２において図１と同等部分には同一符号を付してある。図において、７１はスイッチ、７２はＣＰＵ、７３はＣＰＵのプログラムが格納されているメモリである。
【００４２】
通常、コンデンサの検査ラインにおいて、絶縁抵抗測定と容量測定はそれぞれ専用の測定装置で行われるので、絶縁抵抗測定装置におけるコンタクトチェックは容量値を正確に測定する必要はなく、ＤＵＴが接続されているか否かを判断できればよい。
【００４３】
したがって、例えばＤＵＴが接続されていない状態のしきい値を１ｐＦとし、コンデンサ６２の値を１００ｐＦに固定してもよい。オペアンプ６１の出力の交流成分は、コンデンサ６２とＤＵＴの容量比で決まるので、接続されるＤＵＴの容量値によっては、オペアンプ６１の出力が飽和する場合もあるが、ＤＵＴが接続されているか否かを判断することは容易である。
【００４４】
ただし、オペアンプ６１の出力が飽和してしまうと、絶縁抵抗測定で支障が出るので、スイッチ７１により、絶縁抵抗測定と容量測定のモードを切替える必要がある。つまり、コンタクトチェック時はスイッチ７１をＮＯ側に、絶縁抵抗測定時にはスイッチ７１をＮＣ側に接続して、時間をずらして測定することになる。
【００４５】
この場合、絶縁抵抗測定の時間とは別にコンタクトチェックの時間が必要になるが、絶縁抵抗測定は非常に高いインピーダンスの測定であるので、交流電圧源を切り離すことは、精度の良い測定に対して有効である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような効果がある。すなわち、交流電圧源を演算増幅器の非反転入力端に接続してＤＵＴに交流電圧を印加するようにしたため、
（１）交流電圧をＤＵＴから切り離し、交流電圧値を既知のものとして扱うことができ、別途交流電圧計を用意する必要がなくなり、
（２）交流電圧源の周波数を下げることができ、また、ディジタル信号処理を加えることにより、直流電流計と交流電流計を同じ回路で実現することができ、
（３）構造的な不安定要素がなくなり、コンタクトチェックの精度を上げることができる。
【００４７】
そして、これらが実現できることにより、コストダウンおよび小型化およびコンタクトチェックの精度を上げた２端子回路素子測定装置を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２端子回路素子測定装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図３】従来の２端子回路素子測定装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】４　本体部分
５　３軸同軸ケーブル
６　ＤＵＴ
１３　直流電圧源
２３　交流電圧源
６０　電流計
６１　演算増幅器
６２　コンデンサ
６３　抵抗
６４　Ａ／Ｄ変換器
６５，７２　ＣＰＵ
６６，７３　メモリ
７１　スイッチ
【図１】
2004020246.tif 000004
【図２】
2004020246.tif 000005
【図３】
2004020246.tif 000006