(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブを所定方向に移動させるＸ−Ｙ移動機構およびプローブ移動後において上記プローブを被測定試料に接触させる第１，第２ヘッド部を含むプローブ移動手段と、信号発生部，電流測定部および電圧測定部を含む計測部とを備え、
上記信号発生部に第１測定ケーブルを介して第１プローブが接続され、上記電流測定部に第２測定ケーブルを介して第２プローブが接続され、上記電圧測定部にそれぞれ第３，第４測定ケーブルを介して第３および第４プローブが接続され、上記第１ヘッド部側に上記第１，第３プローブが支持され、上記第２ヘッド部側に上記第２，第４プローブが支持され、上記第１および第３測定ケーブル同士，上記第２および第４測定ケーブル同士が束ねて配線されていて、上記第１ヘッド部により上記第１プローブと上記第３プローブとを上記被測定試料の一方の端子に接触させるとともに、上記第２ヘッド部により上記第２プローブと上記第４プローブとを上記被測定試料の他方の端子に接触させ、
上記信号発生部から発生される交流測定信号を上記第１プローブにより上記被測定試料に印加し、上記被測定試料に流れる電流を上記第２プローブを介して上記電流測定部で測定し、上記被測定試料の両端間電圧を上記第３および第４測定ケーブルを介して上記電圧測定部で測定して、その電流測定値および電圧測定値に基づいて、上記被測定試料の所定のパラメータを測定する電気測定装置において、
上記第１ヘッド部内で上記第１測定ケーブルが電圧−電圧変換増幅器からなる第１アンプを介して上記第１プローブに接続されるとともに、上記第２ヘッド部内で上記第２測定ケーブルが電流−電圧変換増幅器からなる第２アンプを介して上記第２プローブに接続され、かつ、上記計測部と上記第１および第２アンプ用のアンプ電源とが、上記プローブ移動手段を間に置いて対向的に配置され、上記アンプ電源と上記各アンプとを接続するリード配線が、上記各測定ケーブルと電気的に干渉しないように配線されていることを特徴とする電気測定装置。
【請求項２】
上記電流測定部に電圧計が用いられる請求項１に記載の電気測定装置。
【請求項３】
上記信号発生部に接続される上記第１プローブと上記電圧測定部の一方の端子に接続される上記第３プローブとが１本のプローブで代用され、上記電流測定部に接続される上記第２プローブと上記電圧測定部の他方の端子に接続される上記第４プローブとが１本のプローブで代用されることを特徴とする請求項１または２に記載の電気測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定試料に対する信号印加側（ソース側）のプローブと信号検出側（センス側）のプローブとが測定ケーブルを介して計測部に接続されている電気測定装置に関し、さらに詳しく言えば、測定ケーブルに起因する測定誤差を大幅に削減する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気測定において、被測定試料の例えばインピーダンスを測定するには、プローブ（接触針）として、通常、信号印加側の２本のプローブと信号検出側の２本のプローブとが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そのプロービング方式には、プローブをピンボートに植設して使用するフィクスチュア方式と、プローブをＸ−Ｙ方向に移動可能とするフライング方式とがあり、測定対象に応じて使い分けられているが、ここでは図３，図４により、従来技術の電気測定装置として、フライング方式の回路基板検査装置について説明する。
【０００４】
なお、回路基板検査装置には、主に部品が実装された回路基板を検査対象とするインサーキットテスタと、部品を実装する前に回路基板に形成されている回路配線（配線パターン）を検査対象とするベアボードテスタとがあるが、機械的な構成はほぼ同じである。
【０００５】
図３は装置全体を示す模式図，図４はその主要部の回路図であり、これによると、この回路基板検査装置（電気測定装置）１０は、被測定試料Ｄの所定部位にプローブを移動させるプローブ移動手段２０と、本体ラック３０とを含み、本体ラック３０には、計測部３１，演算部３２および制御部３３が設けられる。
【０００６】
プローブ移動手段２０はＸ−Ｙ移動機構であって、Ｘ軸方向に配向されるＸ軸アーム２１と、Ｙ軸方向に配向された状態でＸ軸アーム２１にＸ軸方向に移動可能に支持される例えば２本のＹ軸アーム２２ａ，２２ｂと、Ｙ軸アーム２２ａ，２２ｂにＹ軸方向に移動可能に支持されるヘッド部２３ａ，２３ｂとを備える。
【０００７】
使用されるプローブはＰ１〜Ｐ４の４本で、特に区別する必要がない場合には総称としてプローブＰという。この例において、一方のヘッド部２３ａにはプローブＰ１，Ｐ３が取り付けられ、他方のヘッド部２３ｂにプローブＰ２，Ｐ４が取り付けられる。
【０００８】
図示しないが、各ヘッド部２３ａ，２３ｂには、プローブＰをＺ軸方向（図３で紙面と直交する方向）に駆動するアクチュエータを備える。これにより、プローブＰをＸ−Ｙ方向に移動させたのち、所定の測定ポイントに接触させることができる。
【０００９】
図４を参照して、計測部３１には、交流の測定信号を発生する信号発生部３１ａと、電流測定部３１ｂと、電圧測定部３１ｃとが含まれる。通常、電流測定部３１ｂには電流計が用いられ、電流測定部３１ｂと信号発生部３１ａの各一端はともに接地される。また、電圧測定部３１ｃにはインピーダンスがきわめて高い電圧計が用いられる。
【００１０】
プローブＰ１は測定ケーブルＣ１を介して信号発生部３１ａに接続され、プローブＰ２は測定ケーブルＣ２を介して電流測定部３１ｂに接続される。また、プローブＰ３は測定ケーブルＣ３を介して電圧測定部３１ｃの一端に接続され、プローブＰ４は測定ケーブルＣ４を介して電圧測定部３１ｃの他端に接続される。すなわち、プローブＰ１，Ｐ２が信号のソース側で、プローブＰ３，Ｐ４が信号のセンス側である。
【００１１】
各プローブＰの配線を行うにあたって、通常、プローブＰ１の測定ケーブルＣ１とプローブＰ３の測定ケーブルＣ３は束ねられてＸ軸アーム２１から一方のＹ軸アーム２２ａに沿って配線され、同じく、プローブＰ２の測定ケーブルＣ２とプローブＰ４の測定ケーブルＣ４も束ねられてＸ軸アーム２１から他方のＹ軸アーム２２ｂに沿って配線される。
【００１２】
プローブＰ１，Ｐ３を被測定試料Ｄの一方の端子側に接触させるとともに、プローブＰ２，Ｐ４を被測定試料Ｄの他方の端子側に接触させる。そして、信号発生部３１ａから交流の測定信号を発生させてプローブＰ１より被測定試料Ｄに印加し、被測定試料Ｄに流れる電流をプローブＰ２を介して電流測定部３１ｂで測定する。また、被測定試料Ｄに生ずる電圧降下をプローブＰ３，Ｐ４を介して電圧測定部３１ｃで測定する。このようにして測定された電流値と電圧値とから、被測定試料Ｄの例えばインピーダンスが測定される。
【００１３】
この測定時において、被測定試料Ｄとセンス側のプローブＰ２との間で発生する浮遊容量による影響を排除するため、また、被測定試料Ｄが高インピーダンスのとき、その測定電流を増幅して電流測定部３１ｂに送るため、この従来例では、プローブＰ２にヘッドアンプと呼ばれるアンプ４０を持たせるようにしている。
【００１４】
このアンプ４０には、電流−電圧変換増幅器４１と、その逆変換器である電圧−電流変換増幅器４２とが含まれ、これにより、上記浮遊容量による影響を大幅に削減することができ、また、被測定試料Ｄが高インピーダンスのときの測定電流を増幅して電流測定部３１ｂに送ることができる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−２８１２８０号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来例では、信号発生部３１ａ→測定ケーブルＣ１→プローブＰ１→被測定試料Ｄ→プローブＰ２→測定ケーブルＣ２→電流測定部３１ｂへと測定電流が流れるため、測定ケーブルＣ１とともに束ねられているセンス側の測定ケーブルＣ３および測定ケーブルＣ２とともに束ねられているセンス側の測定ケーブルＣ４が電磁誘導による影響を受け、これが測定誤差として現れることがある。
【００１７】
したがって、本発明の課題は、被測定試料に対する信号印加側（ソース側）のプローブと信号検出側（センス側）のプローブとが測定ケーブルを介して計測部に接続されている電気測定装置において、測定ケーブルに起因する測定誤差を極力排除することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明は、プローブを所定方向に移動させるＸ−Ｙ移動機構およびプローブ移動後において上記プローブを被測定試料に接触させる第１，第２ヘッド部を含むプローブ移動手段と、信号発生部，電流測定部および電圧測定部を含む計測部とを備え、上記信号発生部に第１測定ケーブルを介して第１プローブが接続され、上記電流測定部に第２測定ケーブルを介して第２プローブが接続され、上記電圧測定部にそれぞれ第３，第４測定ケーブルを介して第３および第４プローブが接続され、上記第１ヘッド部側に上記第１，第３プローブが支持され、上記第２ヘッド部側に上記第２，第４プローブが支持され、上記第１および第３測定ケーブル同士，上記第２および第４測定ケーブル同士が束ねて配線されていて、上記第１ヘッド部により上記第１プローブと上記第３プローブとを上記被測定試料の一方の端子に接触させるとともに、上記第２ヘッド部により上記第２プローブと上記第４プローブとを上記被測定試料の他方の端子に接触させ、上記信号発生部から発生される交流測定信号を上記第１プローブにより上記被測定試料に印加し、上記被測定試料に流れる電流を上記第２プローブを介して上記電流測定部で測定し、上記被測定試料の両端間電圧を上記第３および第４測定ケーブルを介して上記電圧測定部で測定して、その電流測定値および電圧測定値に基づいて、上記被測定試料の所定のパラメータを測定する電気測定装置において、上記第１ヘッド部内で上記第１測定ケーブルが電圧−電圧変換増幅器からなる第１アンプを介して上記第１プローブに接続されるとともに、上記第２ヘッド部内で上記第２測定ケーブルが電流−電圧変換増幅器からなる第２アンプを介して上記第２プローブに接続され、かつ、上記計測部と上記第１および第２アンプ用のアンプ電源とが、上記プローブ移動手段を間に置いて対向的に配置され、上記アンプ電源と上記各アンプとを接続するリード配線が、上記各測定ケーブルと電気的に干渉しないように配線されていることを特徴としている。
【００１９】
本発明において、上記電流測定部には電圧計が用いられる。
【００２０】
また、プローブは必ずしも４本に限られるものではなく、ソース側測定ケーブルとセンス側測定ケーブルとをプローブ直前まで四端子計測と同様に４本の線で配線し、プローブのところでソース側測定ケーブルとセンス側測定ケーブルとを一つにしてプローブを２本とする態様、すなわち、上記信号発生部に接続される上記第１プローブと上記電圧測定部の一方の端子に接続される上記第３プローブとを１本のプローブで代用し、上記電流測定部に接続される上記第２プローブと上記電圧測定部の他方の端子に接続される上記第４プローブとを１本のプローブで代用する態様も本発明に含まれる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、信号発生部から第１プローブに至る第１測定ケーブルおよび第２プローブから電流測定部に至る第２測定ケーブルのいずれにも測定電流が流れず、測定信号が電圧として伝送され、また、アンプ電源から第１，第２アンプに至るリード配線が測定ケーブルとは別の経路に配線されているため、電磁誘導による影響もほとんど受けない。したがって、信頼性の高い電気測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の回路基板検査装置への適用例を示す模式図，図２はその要部を示す回路図である。なお、この実施形態の説明において、先の説明した従来例と変更を要しない構成要素には、その参照符号をそのまま用いる。
【００２３】
本発明の電気測定装置の一例として図１に示す回路基板検査装置１０Ａは、フライングプロービング式であって、被測定試料Ｄの所定部位にプローブを移動させるプローブ移動手段２０と、本体ラック３０とを含み、本体ラック３０には、計測部３１，演算部３２および制御部３３が設けられる。
【００２４】
計測部３１は被測定試料Ｄの電流および電圧を測定し、演算部３２はその測定値に基づいて被測定試料Ｄのパラメータを算出する。また、制御部３３には例えばマイクロコンピュータが用いられ、図示しない操作部からの指示にしたがってプローブ移動手段２０，計測部３１および演算部３２などを制御する。
【００２５】
プローブ移動手段２０は、先に説明した従来例と同じく、Ｘ軸方向に配向されるＸ軸アーム２１と、Ｙ軸方向に配向された状態でＸ軸アーム２１にＸ軸方向に移動可能に支持される例えば２本のＹ軸アーム２２ａ，２２ｂと、Ｙ軸アーム２２ａ，２２ｂにＹ軸方向に移動可能に支持されるヘッド部２３ａ，２３ｂとを備えたＸ−Ｙ移動機構であってよい。
【００２６】
この例においても、使用されるプローブはＰ１〜Ｐ４の４本で、特に区別する必要がない場合には総称としてプローブＰという。この例において、一方のヘッド部２３ａにはプローブＰ１，Ｐ３が取り付けられ、他方のヘッド部２３ｂにプローブＰ２，Ｐ４が取り付けられる。
【００２７】
図示しないが、各ヘッド部２３ａ，２３ｂには、プローブＰをＺ軸方向（図３で紙面と直交する方向）に駆動するアクチュエータを備える。これにより、プローブＰをＸ−Ｙ方向に移動させたのち、所定の測定ポイントに接触させることができる。
【００２８】
図２を参照して、計測部３１には、交流の測定信号を発生する信号発生部３１ａと、電流測定部３１ｂと、電圧測定部３１ｃとが含まれる。この場合、電流測定部３１ｂには電圧計が用いられ、電流測定部３１ｂと信号発生部３１ａの各一端はともに接地される。また、電圧測定部３１ｃにはインピーダンスがきわめて高い電圧計が用いられる。
【００２９】
プローブＰ１は測定ケーブルＣ１を介して信号発生部３１ａに接続され、プローブＰ２は測定ケーブルＣ２を介して電流測定部３１ｂに接続される。また、プローブＰ３は測定ケーブルＣ３を介して電圧測定部３１ｃの一端に接続され、プローブＰ４は測定ケーブルＣ４を介して電圧測定部３１ｃの他端に接続される。すなわち、プローブＰ１，Ｐ２が信号のソース側で、プローブＰ３，Ｐ４が信号のセンス側である。
【００３０】
なお、プローブＰ１は請求項１での第１プローブ，プローブＰ２は第２プローブ，プローブＰ３は第３プローブ，プローブＰ４は第４プローブにそれぞれ相当し、また、測定ケーブルＣ１は請求項１での第１測定ケーブル，測定ケーブルＣ２は第２測定ケーブル，測定ケーブルＣ３は第３測定ケーブル，測定ケーブルＣ４は第４測定ケーブルにそれぞれ相当する。
【００３１】
各プローブＰの配線を行うにあたって、この例においても、プローブＰ１の測定ケーブルＣ１とプローブＰ３の測定ケーブルＣ３は束ねられてＸ軸アーム２１から一方のＹ軸アーム２２ａに沿って配線され、同じく、プローブＰ２の測定ケーブルＣ２とプローブＰ４の測定ケーブルＣ４も束ねられてＸ軸アーム２１から他方のＹ軸アーム２２ｂに沿って配線される。
【００３２】
本発明によると、ヘッドアンプとして、ともにソース側に含まれるプローブＰ１に第１アンプ５１が接続され、プローブＰ２に第２アンプ５２が接続される。この場合、第１アンプ５１はバッファアンプで、電圧−電圧（Ｖ−Ｖ）変換増幅器５１ａが用いられる。また、第２アンプ５２には電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換増幅器５２ａが用いられる。第２アンプ５２がＩ−Ｖ変換増幅器であることにより、上記したように電流測定部３１ｂに電圧計が用いられる。
【００３３】
また、各アンプ５１，５２に伴って、その駆動電源であるアンプ電源５０が設けられるが、本発明において、アンプ電源５０は計測部３１とは別の場所に配置される。これは、アンプ電源５０と各アンプ５１，５２とをリード配線Ｌ１，Ｌ２によって接続する際、それらリード配線Ｌ１，Ｌ２の測定ケーブルＣ１〜Ｃ４に対する影響（電磁誘導）をできるだけ少なくするためである。
【００３４】
例えば、計測部３１が、図１に示すようにプローブ移動手段２０の下方に配置されている場合には、アンプ電源５０をそれとは反対側であるプローブ移動手段２０の上方に配置することが好ましく、これによれば、リード配線Ｌ１，Ｌ２と測定ケーブルＣ１〜Ｃ４とをできるだけ離すことができる。
【００３５】
測定を行うには、プローブＰ１，Ｐ３を被測定試料Ｄの一方の端子側に接触させるとともに、プローブＰ２，Ｐ４を被測定試料Ｄの他方の端子側に接触させる。そして、信号発生部３１ａから交流の測定信号を発生させて第１アンプ５１およびプローブＰ１を介して被測定試料Ｄに印加し、被測定試料Ｄに流れる電流をプローブＰ２および第２アンプ５２を介して電流測定部３１ｂで測定する。また、被測定試料Ｄに生ずる電圧降下をプローブＰ３，Ｐ４を介して電圧測定部３１ｃで測定する。このようにして測定された電流値と電圧値とから、被測定試料Ｄの例えばインピーダンスが測定される。
【００３６】
この測定時において、信号発生部３１ａからプローブＰ１に至る測定ケーブルＣ１およびプローブＰ２から電流測定部３１ｂに至る測定ケーブルＣ２のいずれにも測定電流が流れず、測定信号が電圧として伝送される。
【００３７】
このとき、アンプ５１，５２の駆動電流は、例えばアンプ電源５０の一方の電極から第１アンプ５１，被測定試料Ｄ，第２アンプ５２の抵抗素子Ｒを通って第２アンプ５２の出力側に吸い込まれ、そのアースからアンプ電源５０の他方のアース側電極へと流れるため、測定系に影響をおよぼさない。また、リード配線Ｌ１，Ｌ２と測定ケーブルＣ１〜Ｃ４とが離されているため、電磁誘導による影響もほとんど受けない。したがって、信頼性の高い電気測定を行うことができる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、４本のプローブＰ１〜Ｐ４を用いているが、測定ケーブルＣ１とＣ３とをプローブの直前で一つにして１本のプローブに接続し、また同様に、測定ケーブルＣ２とＣ４とをプローブの直前で一つにして１本のプローブに接続して、プローブを２本とする態様も本発明に含まれる。
【００３９】
以上、図示の回路基板検査装置を例にして本発明を説明したが、本発明はプローブをピンボードに植設して使用するフィクスチュア方式の回路基板検査装置にも適用できる。また、回路基板検査装置はインサーキットテスタ，ベアボードテスタのいずれであってもよい。さらには、回路素子単体で測定する電気測定器であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を回路基板検査装置に適用した例を示す模式図。
【図２】上記回路基板検査装置の測定系の要部を示す回路図。
【図３】回路基板検査装置の従来例を示す模式図。
【図４】上記従来例の測定系を示す回路図。
【符号の説明】
【００４１】
１０Ａ  回路基板検査装置
２０  プローブ移動手段
２１  Ｘ軸アーム
２２ａ，２２ｂ  Ｙ軸アーム
２３ａ，２３ｂ  ヘッド部
３１  計測部
３２  演算部
３３  制御部
５０  アンプ電源
５１  第１アンプ
５２  第２アンプ
Ｐ１〜Ｐ４  プローブ
Ｃ１〜Ｃ４  測定ケーブル
Ｌ１，Ｌ２  リード配線
【図１】
0004751687.tif 000002
【図２】
0004751687.tif 000003
【図３】
0004751687.tif 000004
【図４】
0004751687.tif 000005