(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧測定部と所定の測定電流Ｉを発生する電流発生部とを含み、上記電流発生部より第１，第２電流プローブを介して被測定回路基板の所定の配線部に上記測定電流Ｉを供給し、上記配線部に発生する電圧Ｖを一対の電圧プローブを介して上記電圧測定部にて測定して、Ｖ／Ｉにより上記配線部のインピーダンスを測定する四端子法によるインピーダンス測定方法において、
上記被測定回路基板の下面側に配置される導電性基板と、上記第１，第２電流プローブに沿うように引き回された第３，第４電流プローブとを備え、上記第１，第２電流プローブと上記一対の電圧プローブとを上記配線部に接触させるとともに、上記第３，第４電流プローブ間を上記導電性基板を介して導通させ、上記第３，第４電流プローブに、上記測定電流Ｉにより上記第１，第２電流プローブに発生する磁界を打ち消す方向のキャンセル電流ＣＩを流すことを特徴とする四端子法によるインピーダンス測定方法。
【請求項２】
上記測定電流Ｉが直流電流である場合、上記第３，第４電流プローブを上記導電性基板に直に接触させるとともに、上記キャンセル電流ＣＩを上記測定電流Ｉとは電流の向きが逆で同一電流値の直流電流とする請求項１に記載の四端子法によるインピーダンス測定方法。
【請求項３】
互いに沿うように引き回された上記第１電流プローブと上記第３電流プローブとが上記電流発生部に接続され、互いに沿うように引き回された上記第２電流プローブと上記第４電流プローブは同一の引き回し配線により接続されており、上記電流発生部からの測定電流Ｉが上記４つの電流プローブを流れて上記電流発生部に戻される請求項１に記載の四端子法によるインピーダンス測定方法。
【請求項４】
上記測定電流Ｉが交流電流である場合、上記第３，第４電流プローブを上記被測定回路基板の非配線部に接触させるとともに、上記キャンセル電流ＣＩを上記測定電流Ｉとは逆位相で同一電流値の交流電流とする請求項１に記載の四端子法によるインピーダンス測定方法。
【請求項５】
上記第３，第４電流プローブの先端が、上記導電性基板との間で静電容量結合が成立するような平板状に形成されている請求項４に記載の四端子法によるインピーダンス測定方法。
【請求項６】
第１，第２電圧プローブを有する電圧測定部と、第１，第２電流プローブを備え、所定の交流測定電流Ｉを発生する電流発生部とを含み、被測定回路基板のスルーホール配線部のインピーダンスを測定するにあたって、上記第１電圧プローブと上記第１電流プローブとを上記スルーホール配線部の一方の基板面側に接触させるとともに、上記第２電圧プローブと上記第２電流プローブとを上記スルーホール配線部の他方の基板面側に接触させて、上記各電流プローブより上記スルーホール配線部に上記交流測定電流Ｉを流し、上記スルーホール配線部に発生する電圧Ｖを上記各電圧プローブを介して上記電圧測定部にて測定して、Ｖ／Ｉにより上記スルーホール配線部のインピーダンスを測定する四端子法によるインピーダンス測定方法において、
上記第１，第２電流プローブに沿うように引き回された第３，第４電流プローブを備え、これら第３，第４電流プローブを上記被測定回路基板の表裏両面に対向的に接触させるとともに、これら第３，第４電流プローブに、上記交流測定電流Ｉにより上記第１，第２電流プローブに発生する磁界を打ち消す方向の交流キャンセル電流ＣＩを流すことを特徴とする四端子法によるインピーダンス測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は四端子法によるインピーダンス測定方法に関し、さらに詳しく言えば、電圧プローブに測定誤差原因となる誘導電圧が発生しないようにした四端子法によるインピーダンス測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
抵抗測定法には、二端子法と四端子法とがあるが、四端子法は被測定物の両端に発生する電位差のみを測定可能で、プローブが有する抵抗による誤差を排除することができるため、特に低抵抗の測定に好適であり、インサーキットテスタやベアボードテスタなどの電気測定機器に採用されている。
【０００３】
その構成を図６により簡単に説明すると、電圧測定部１と電流発生部２とを備え、電圧測定部１からは第１および第２電圧プローブ１１，１２が引き出されている。同様に、電流発生部２からも第１および第２電流プローブ２１，２２が引き出されている。なお、各プローブは同じ構造であってよく、説明の便宜上、電圧測定用を電圧プローブ、電流測定用を電流プローブと称している。
【０００４】
測定にあたっては、第１および第２電圧プローブ１１，１２を被測定物Ｘの両端に接触させるとともに、第１および第２電流プローブ２１，２２を電圧プローブ１１，１２の外側において被測定物Ｘの両端に接触させ、電流発生部２より測定電流（定電流）Ｉを被測定物Ｘに流し、このとき被測定物Ｘに発生する電圧Ｖを電圧測定部１で測定し、Ｖ／Ｉにより被測定物ＸのインピーダンスＺが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
四端子法によれば、低インピーダンスを高精度に測定することができるが、例えばＸ−Ｙ型テスタに搭載した場合、次のような課題が生ずる。
【０００６】
すなわち、Ｘ−Ｙ型テスタは、Ｘ−Ｙ平面内で自在に動く２つの可動ヘッドを有しており、その各可動ヘッドに電圧プローブと電流プローブとが設けられる。図６の例で言えば、一方の可動ヘッドに電圧プローブ１１と電流プローブ２１とが設けられ、他方の可動ヘッドに電圧プローブ１２と電流プローブ２２とが設けられることになる。
【０００７】
被測定物Ｘが例えばベアボード基板であるとすると、近年ますます、その配線パターンは高精細化されてきているため、それに伴なって、電圧プローブと電流プローブとを近接させて配置する必要がある。そうすると、電流プローブに流れる測定電流Ｉにより、電圧プローブ側に誘導電圧が発生し、これが測定誤差原因となってしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、電流プローブに流される測定電流により、電圧プローブに測定誤差原因となる誘導電圧が発生しないようにした四端子法によるインピーダンス測定方法を提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、電圧測定部と所定の測定電流Ｉを発生する電流発生部とを含み、上記電流発生部より第１，第２電流プローブを介して被測定回路基板の所定の配線部に上記測定電流Ｉを供給し、上記配線部に発生する電圧Ｖを一対の電圧プローブを介して上記電圧測定部にて測定して、Ｖ／Ｉにより上記配線部のインピーダンスを測定する四端子法によるインピーダンス測定方法において、上記被測定回路基板の下面側に配置される導電性基板と、上記第１，第２電流プローブに沿うように引き回された第３，第４電流プローブとを備え、上記第１，第２電流プローブと上記一対の電圧プローブとを上記配線部に接触させるとともに、上記第３，第４電流プローブ間を上記導電性基板を介して導通させ、上記第３，第４電流プローブに、上記測定電流Ｉにより上記第１，第２電流プローブに発生する磁界を打ち消す方向のキャンセル電流ＣＩを流すことを特徴としている。
【００１０】
測定電流Ｉに直流電流を用いる場合には、第３，第４電流プローブを導電性基板に直に接触させ、キャンセル電流ＣＩを測定電流Ｉとは電流の向きが逆で同一電流値の直流電流とすればよい。なお、本明細書において、プローブなる語には、先端に設けられている接触子のみならず、その引き回し配線部分も含まれている。すなわち、電流プローブは測定電流供給ラインであり、電圧プローブは電圧測定ラインを意味している。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、測定電流Ｉ用の電流発生部とは別にキャンセル電流ＣＩ用の電流発生部が設けられるが、測定電流Ｉが直流である場合には、その測定電流Ｉ用の電流発生部が一つであっても、上記目的が達成される。
【００１２】
すなわち、上記第１電流プローブと上記第３電流プローブとが互いに沿うように引き回され、上記第２電流プローブと上記第４電流プローブとが互いに沿うように引き回されているとすると、その内の一方の上記第１電流プローブと上記第３電流プローブとを上記電流発生部に接続し、他方の上記第２電流プローブと上記第４電流プローブについては同一の引き回し配線により接続して、上記電流発生部からの測定電流Ｉを上記回路基板の配線部および上記導電性基板を介して上記４つの電流プローブに流して上記電流発生部に戻すようにすればよい。
【００１３】
また、測定電流Ｉに交流電流を用いる場合には、第３，第４電流プローブを被測定回路基板の非配線部に接触させるとともに、キャンセル電流ＣＩを測定電流Ｉとは逆位相で同一電流値の交流電流とする。
【００１４】
これによれば、導電性基板と第３，第４電流プローブとが静電容量結合により電気的に接続される。この場合、第３，第４電流プローブの先端を、導電性基板との間で良好な静電容量結合が成立するような平板状に形成することが好ましい。
【００１５】
なお、測定対象が、被測定回路基板のスルーホール配線部である場合には、導電性基板は不要である。すなわち、この場合には一方の電圧プローブと第１電流プローブとをスルーホール配線部の一方の基板面側に接触させるとともに、他方の電圧プローブと第２電流プローブとをスルーホール配線部の他方の基板面側に接触させ、第３，第４電流プローブについては、被測定回路基板の表裏両面に対向的に接触させ、これら第３，第４電流プローブに、交流測定電流Ｉにより第１，第２電流プローブに発生する磁界を打ち消す方向の交流キャンセル電流ＣＩを流すようにすればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましいいくつかの実施例を説明する。まず、図１により本発明の第１実施例について説明する。この実施例においても、第１，第２電圧プローブ１１，１２を有する電圧測定部１と、第１，第２電流プローブ２１，２２を有する電流発生部２とを備えている。なお、この実施例において、被測定物は、回路基板４上に形成されている配線部４ａである。
【００１７】
配線部４ａのインピーダンスを測定するにあたって、回路基板４は導電性基板３上に載置される。この導電性基板３の材質に特に制限はないが、この第１実施例では、回路基板４よりも面積的に大きいことが必要とされる。また、電流発生部２には、第１および第２電流プローブ２１，２２とは別に、第３および第４電流プローブ２３，２４が接続される。
【００１８】
この第１実施例において、電流発生部２は直流電流源であり、所定の測定電流Ｉを出力する第１電流出力端子Ｈｃ，Ｌｃと、その測定電流Ｉと電流値は同じであるが、電流の向きが逆のキャンセル電流ＣＩを出力する第２電流出力端子−Ｈｃ，−Ｌｃとを有し、第１および第２電流プローブ２１，２２は第１電流出力端子Ｈｃ，Ｌｃに接続され、これに対して、第３および第４電流プローブ２３，２４は第２電流出力端子−Ｈｃ，−Ｌｃに接続される。
【００１９】
Ｘ−Ｙ型テスタに適用される場合、その一方の可動ヘッドＬに、第１電圧プローブ１１，第１電流プローブ２１および第３電流プローブ２３の３本のプローブが設けられ、他方の可動ヘッドＲに、第２電圧プローブ１２，第２電流プローブ２２および第４電流プローブ２４の３本のプローブが設けられる。
【００２０】
可動ヘッドＬ，Ｒにより、第１，第２電圧プローブ１１，１２および第１，第２電流プローブ２１，２２は、被測定物である配線部４ａ上にプロービングされる。これに対して、第３，第４電流プローブ２３，２４は導電性基板３上にプロービングされ、導電性基板３を介して導通状態となる。
【００２１】
そして、第１，第２電流プローブ２１，２２により、配線部４ａに測定電流Ｉが流され、これにより配線部４ａに発生する電圧Ｖが第１，第２電圧プローブ１１，１２を介して電圧測定部１にて測定される。すなわち、四端子法により配線部４ａのインピターンス測定が行なわれる。
【００２２】
このインピターンス測定時、第３，第４電流プローブ２３，２４には、電流発生部２の第２電流出力端子−Ｈｃ，−Ｌｃよりキャンセル電流ＣＩが流される。このキャンセル電流ＣＩは、測定電流Ｉと電流値は同じであるが、電流の向きが逆であるため、測定電流Ｉに起因する磁界が互いに打ち消されるため、電圧プローブ１１，１２側に誘導電圧が発生するおそれはない。したがって、配線部４ａのインピーダンスをより高精度に測定することができる。
【００２３】
この第１実施例によると、電流発生部２には、測定電流Ｉ用の電流発生部とキャンセル電流ＣＩ用の電流発生部とが含まれているが、測定電流Ｉ用の電流発生部のみでも、電圧プローブ１１，１２側に誘導電圧が発生しないようにすることができる。この変形例を図２により説明する。
【００２４】
この変形例においては、一方の可動ヘッドＬに設けられる第１電流プローブ２１と第３電流プローブ２３とが電流発生部２に接続される。他方の可動ヘッドＲに設けられる第２電流プローブ２２と第４電流プローブ２４については、その引き回し配線を共用させる。すなわち、第２電流プローブ２２からの引き回し配線を適当なところで折り返し、その往路と復路とが隣接するようにして第４電流プローブ２４に接続する。
【００２５】
これによると、電流発生部２からの測定電流Ｉは、第１電流プローブ２１→配線部４ａ→第２電流プローブ２２→第４電流プローブ２４→導電性基板３→第３電流プローブ２３を経て電流発生部２に戻される。この電流経路において、第２電流プローブ２２から第４電流プローブ２４に至る引き回し配線の復路で測定電流Ｉがキャンセル電流ＣＩとなるため、上記第１実施例と同様に電圧プローブ１１，１２側に誘導電圧が発生するおそれはない。
【００２６】
また、上記第１実施例では、第３，第４電流プローブ２３，２４を導電性基板３に接触させているため、図３に示されているように、例えば第１電流プローブ２１と第３電流プローブ２３とをスイッチにより静電容量測定部（ともに図示しない）に接続することにより、配線部４ａのパターンが有する静電容量測定をも行なうことができる。
【００２７】
次に、図４により本発明の第２実施例について説明する。この第２実施例は、第３，第４電流プローブ２３，２４を導電性基板３に直接プロービングできない場合のときのものである。なお、図４には第１，第２電圧プローブ１１，１２が示されていないが、これは上記第１実施例と変更を要しないためである。
【００２８】
第２実施例においては、上記電流発生部２として交流電流源が用いられ、第１，第２電流プローブ２１，２２が接続される第１電流出力端子Ｈｃ，Ｌｃからは所定の交流測定信号Ｉが出力される。
【００２９】
これに対して、第３，第４電流プローブ２３，２４が接続される第２電流出力端子−Ｈｃ，−Ｌｃからは、その交流測定信号Ｉと電流値は同じであるが、位相が１８０゜ずらされた逆位相のキャンセル電流ＣＩが出力される。
【００３０】
この場合、第３，第４電流プローブ２３，２４は、回路基板４の非配線部（配線パターンがない部分）上にプロービングされることになるが、キャンセル電流ＣＩが交流であるため、静電容量結合（Ｃ結合）により、導電性基板３と導通する。
【００３１】
なお、この静電容量結合をより有効とするには、第３，第４電流プローブ２３，２４と回路基板４との間に静電容量が大きくとれる面積を有する誘電体を介在させるか、あるいは第３，第４電流プローブ２３，２４の先端の接触子を平板状に形成して、導電性基板３との間にカップリングコンデンサを形成すればよい。
【００３２】
この第２実施例においても、配線部４ａのインピーダンス測定時には、第３，第４電流プローブ２３，２４に導電性基板３を介して交流測定信号Ｉと電流値は同じであるが、位相が１８０゜ずらされた逆位相のキャンセル電流ＣＩが流されるため、上記第１実施例と同様に、第１，第２電流プローブ２１，２２に流される交流測定電流Ｉに起因する磁界が互いに打ち消されるため、電圧プローブ１１，１２側に誘導電圧が発生するおそれはない。
【００３３】
次に、図５により本発明の第３実施例について説明する。この第３実施例は、被測定物が回路基板４に形成されているスルーホール配線部４ｂであり、この場合には、導電性基板３は用いない。電流発生部２は、上記第２実施例と同じく、交流電流源で、第３，第４電流プローブ２３，２４には、測定電流Ｉとは逆位相のキャンセル電流ＣＩが流される。
【００３４】
この第３実施例においては、スルーホール配線部４ｂの一方の基板面側に例えば第１電圧プローブ１１および第１電流プローブ２１がプロービングされ、スルーホール配線部４ｂの一方の基板面側に第２電圧プローブ１２および第２電流プローブ２２がプロービングされ、これにより、上記第２実施例と同じく交流四端子法によるインピーダンス測定が行なわれる。
【００３５】
また、第３，第４電流プローブ２３，２４は、回路基板４の表裏両面の非配線部にそれぞれ対向的にプロービングされる。キャンセル電流ＣＩが交流であるため、第３，第４電流プローブ２３，２４は、回路基板４をカップリングコンデンサとして導通する。したがって、上記第２実施例と同様に、第１，第２電流プローブ２１，２２に流される交流測定電流Ｉに起因する磁界が互いに打ち消されるため、電圧プローブ１１，１２側に誘導電圧が発生するおそれはない。
【００３６】
以上、本発明を上記各実施例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第１実施例では、測定電流Ｉおよびキャンセル電流ＣＩを直流としているが交流でもよい。また、Ｘ−Ｙ型テスタに搭載した例としているが、ピンボード形式のテスタなどであってもよい。被測定物は、ベアボード基板、部品が実装された基板それに部品単体であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１，第２電圧プローブと第１，第２電流プローブを用いての四端子法によるインピーダンス測定方法において、第１，第２電流プローブに沿って第３，第４電流プローブを配置し、この第３，第４電流プローブに、測定電流により第１，第２電流プローブに発生する磁界を打ち消す方向のキャンセル電流を流すようにしたことにより、電圧プローブに測定誤差原因となる誘導電圧が発生するおそれがなく、被測定物のインピーダンスを高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の測定状態を示した模式図。
【図２】上記第１実施例の変形例を示した模式図。
【図３】上記第１実施例で静電容量測定が可能であることを説明するための模式図。
【図４】本発明の第２実施例の測定状態を示した要部模式図。
【図５】本発明の第３実施例の測定状態を示した模式図。
【図６】従来例を示した模式図。
【符号の説明】
１  電圧測定部
２  電流発生部
３  導電性基板
４  回路基板
４ａ  配線部（被測定物）
４ｂ  スルーホール配線部（被測定物）
１１，１２  第１，第２電圧プローブ
２１，２２  第１，第２電流プローブ
２３，２４  第３，第４電流プローブ
【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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