(57)【要約】【課題】信号測定のために測定対象の高周波回路基板に加える変更や改造等を抑制することができる信号測定用基板を提供する。【解決手段】測定対象基板に接触させて測定対象基板から電気信号を受取る信号測定用基板を、測定対象基板との間の位置決めを行うための位置決め部と、当該信号測定用基板の表面に設けられ、前記測定対象基板上の信号パターンから誘導結合又は容量結合により電気信号を伝達される結合用パターンと、前記結合用パターンの一端に接続された信号コネクタと、前記結合用パターンの他端に接続された終端抵抗とを備えるように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象基板との間の位置決めを行うための位置決め部と、
当該信号測定用基板の表面に設けられ、前記測定対象基板上の信号パターンから誘導結合又は容量結合により電気信号を伝達される結合用パターンと、
前記結合用パターンの一端に接続された信号コネクタと、
前記結合用パターンの他端に接続された終端抵抗と、
を備えることを特徴とする信号測定用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路基板上を流れる電気信号を測定するために使用される信号測定用基板に関し、例えば、高周波回路基板において各回路ブロックごとの評価を行うときに、各回路ブロックの入出力信号を簡易的に評価することのできる信号測定用基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波回路基板に搭載された各回路ブロックや部品を評価するための高周波信号の測定は簡易的に行うことが難しく、高周波回路基板上の信号ラインのパターンを切断して同軸コネクタを接続し、該同軸コネクタから信号を取り出して測定する方法や、高周波回路基板上の信号ラインに小型同軸スイッチを実装し、該小型同軸スイッチにより信号ラインから信号を取り出して測定する方法などが用いられている。
【０００３】
上述した、信号ラインのパターン切断による信号測定方法は、製品である高周波回路基板の製造ラインでは不良の原因となるため実施不可能であり、また、小型同軸スイッチを実装する方法は、小型同軸スイッチが高価であるため、回路中に多用することは望ましくない。さらに、小型同軸スイッチは高周波信号で用いる場合、挿入損失も大きく高周波信号に影響を与えてしまうという問題もある。
【０００４】
また、特許文献1には、複数の半導体チップを絶縁基板上に一体に構成した高周波回路装置において、どの半導体チップが不良なのかを見分けるために、例えば、２つの半導体チップ間を接続する第１のマイクロストリップ線を絶縁体基板上に形成し、第１のマイクロストリップ線にほぼ直角に第２および第３のマイクロストリップ線を絶縁体基板上に形成し、第２および第３のマイクロストリップ線の長さをλｇ／２とし、第２および第３のマイクロストリップ線を第１のマイクロストリップ線上でλｇ／４離して設け、第２および第３のマイクロストリップ線の端子部近傍にアース電極を設け、第２のマイクロストリップ線の端子部を接地することにより、第３のマイクロストリップ線の端子部から半導体チップの入力信号を計測する技術が開示されている。
【０００５】
上述した特許文献1の技術では、各半導体チップ間の絶縁体基板上に上記の第２および第３のマイクロストリップ線を設けることが必要になり、高周波回路装置を小型化するうえで障害になり、またコスト面でも好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５-２３６８２６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、例えば、高周波回路基板の信号測定を行うために、高周波回路基板の信号パターンを切断する必要がなく、また、高周波回路基板に小型同軸スイッチを搭載する必要がなく、また、各半導体チップ間の絶縁体基板上に上記の第２および第３のマイクロストリップ線を設ける必要がないなど、信号測定のために測定対象の高周波回路基板に加える変更や改造等を抑制することのできる測定用基板や、信号測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための、本発明の代表的な測定用基板の構成は、次のとおりである。すなわち、
測定対象基板との間の位置決めを行うための位置決め部と、
当該測定用基板の表面に設けられ、前記測定対象基板上の信号パターンから誘導結合又は容量結合により電気信号を伝達される結合用パターンと、
前記結合用パターンの一端に接続された信号コネクタと、
前記結合用パターンの他端に接続された終端抵抗と、
を備えることを特徴とする信号測定用基板。
【０００９】
なお、上記の本発明の構成において、前記位置決め部として、位置固定用スルーホールを用いることができる。
また、上記の本発明の構成において、前記結合用パターンは、測定対象基板から受取る電気信号の１／４波長の長さとすることが好ましい。
また、上記の本発明の構成において、前記信号コネクタと前記終端抵抗を前記信号測定用基板の部品実装面に実装し、前記結合用パターンを前記部品実装面と反対側の面に設けることが好ましい。
また、上記の本発明の構成において、前記結合用パターンと前記信号コネクタの間、又は、前記結合用パターンと終端抵抗の間に、インピーダンス変換用の内層パターンを設けることもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、従来方法に比べ、信号測定のために測定対象の高周波回路基板に加える変更や改造等を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の信号測定用基板の構成例を示す図である。
【図２】図１の信号測定用基板の垂直断面構造を示す図である。
【図３】図１の信号測定用基板を測定対象基板に取付する例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の信号測定用基板の構成例を示す図である。
【図５】図４の信号測定用基板の垂直断面構造を示す図である。
【図６】第１実施形態の信号測定用基板を測定対象基板の回路に結合する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
図１は、第１実施形態の信号測定用基板の構成例を示す図であり、図１（ａ）は信号コネクタ３や終端抵抗４が実装された部品実装面を示し、図１（ｂ）は、部品実装面と反対側の、結合用パターン５が表面に設けられた結合用パターン面を示す。図２は、図１の信号測定用基板の垂直断面構造を示す図である。図３は、図１の信号測定用基板を測定対象基板に取付する例を示す図である。
【００１３】
図１（ａ）において、１は信号測定用基板であり、例えばガラスエポキシ等の材料で構成される。２ａと２ｂは、信号測定用基板１を測定対象基板に取り付ける際の位置を決めるための位置決め部としての位置固定用スルーホールである。３は、測定対象基板から伝達された電気信号を、信号測定用基板外部の信号測定器に伝達するための信号コネクタであり、例えば同軸コネクタで構成される。信号コネクタ３の信号端子は、接続パターン６を介してスルーホール３ｈと導通している。４は、測定対象基板から受取った電気信号を終端する終端抵抗であり、５０Ωの抵抗である。４ａは、終端抵抗４の一端であり、接続パターン７を介してスルーホール４ｈと導通している。４ｂは、終端抵抗４の他端であり、接地されている。
【００１４】
図１（ｂ）において、５は、測定対象基板上の信号パターンから誘導結合又は容量結合により電気信号を受取るための結合用パターンであり、薄くて略長方形の導電体のパターン層である。結合用パターン５は、信号コネクタ３や終端抵抗４が実装される実装面と反対側の、部品が実装されない結合用パターン面に設けられ、長手方向の長さは例えばλ／４長である。ここでλは、測定対象基板から受取る電気信号の波長である。
結合用パターン５、接続パターン６、接続パターン７は、例えば銅などの導電性材料で形成されたパターン層である。スルーホール３ｈ、４ｈは、例えば銅などの導電性材料で形成されている。
このように、結合用パターン５の一端は、スルーホール３ｈと接続パターン６を介して、信号コネクタ３の信号端子に導通するように接続され、結合用パターン５の他端は、スルーホール４ｈと接続パターン７を介して、終端抵抗４の一端４ａに導通するように接続されている。終端抵抗４の他端４ｂは、接地されている。
【００１５】
図２に示すように、結合用パターン５の表面はレジスト層５Ｒで覆われ、接続パターン７の表面はレジスト層７Ｒで覆われている。接続パターン６の表面も同様にレジスト層で覆われている。これらのレジスト層は、電気信号を通さない絶縁層である。信号測定用基板１の内部は、誘電体層８で構成されている。なお、図１（ａ）においてレジスト層７Ｒは表示を省略され、図１（ｂ）においてレジスト層５Ｒは表示を省略されている。
【００１６】
本実施形態において、測定対象基板上の所定の位置に信号測定用基板を位置決めする方法を、図３を用いて説明する。図３は、図１や図２の左方から見た図である。
図３において、１１は測定対象基板であり、１２は測定対象基板１１表面上の信号ラインの導電性のパターン層であり、１２Ｒはパターン層１２の表面を覆う絶縁性のレジスト層である。パターン層１２の長さは、信号測定用基板１の結合用パターン５の長手方向の長さと同等以上の長さに設定されており、例えばλ／４長である。パターン層１２の幅は、本実施形態では図３に示すように、結合用パターン５の幅と同程度である。１３は接地層であり、測定対象基板１１の信号パターン１２の面と反対側の面である裏面全体を覆っている。１５ａ、１５ｂは、測定対象基板１１上の所定の位置に信号測定用基板１を位置決めするためのピンコネクタであり、例えばプラスチック等により構成される。１４ａ、１４ｂは、それぞれピンコネクタ１５ａ、１５ｂと勘合するピンコネクタ用スルーホールである。
【００１７】
測定対象基板１１上の所定の位置に信号測定用基板１を位置決めするために、まず、図３に示すように、測定対象基板１１の上方に、測定対象基板１１と接触しない程度の間隔を空けて信号測定用基板１を配置する。次に、ピンコネクタ１５ａを、信号測定用基板１の位置固定用スルーホール２ａの上方から下方へ貫通させ、さらに、測定対象基板１１のピンコネクタ用スルーホール１４ａの上方から下方へ貫通させる。同様に、ピンコネクタ１５ｂを、信号測定用基板１の位置固定用スルーホール２ｂの上方から下方へ貫通させ、さらに、測定対象基板１１のピンコネクタ用スルーホール１４ｂの上方から下方へ貫通させる。このようにして、測定対象基板１１に対する信号測定用基板１の水平方向の位置が決定されるので、正確に位置を合わせることができる。
【００１８】
次に、ピンコネクタ１５ａとピンコネクタ１５ｂを垂直方向のガイドにして、信号測定用基板１を下方に（測定対象基板１１方向に）移動させ、信号測定用基板１の結合用パターン５と測定対象基板１１の信号パターン１２を、レジスト層５Ｒとレジスト層１２Ｒを介して接触させ密着させる。結合用パターン５と信号パターン１２は、接触状態においてもレジスト層５Ｒとレジスト層１２Ｒにより電気的に絶縁されているが、接触させ密着させていることにより、λ／４長の結合用パターン５とλ／４以上の長さの信号パターン１２の間に誘導結合又は容量結合が生じ、つまり、結合用パターン５と信号パターン１２とから結合回路が形成され、信号パターン１２を流れる電気信号を結合用パターン５に伝達することができる。
【００１９】
結合用パターン５に伝達された電気信号は、スルーホール３ｈから接続パターン６を介して信号コネクタ３の信号端子へ流れ、信号コネクタ３の信号端子から高周波ケーブルを通じて外部の信号測定器へ接続されて信号測定される。
【００２０】
次に、第１実施形態の信号測定用基板を測定対象基板の回路に結合する例を、図６を用いて説明する。図６は、第１実施形態の信号測定用基板を測定対象基板の回路に結合する例を示す図であり、図６（ａ）は、測定対象基板の被測定回路のブロック図を示し、図６（ｂ）は、測定対象基板の信号ライン７１に信号測定用基板１を接触させる様子を示す。
図６（ａ）の被測定回路は、送信回路の一部を抜粋したもので、６１は増幅器、６２，６４，６６は減衰器、６３はミキサ、６５はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。この被測定回路は、送信信号を増幅器６１にて増幅させ、ミキサ６３の入力に適したレベルに合わせるため減衰器６２を挿入している。ミキサ６３にて高周波（ＲＦ）帯に周波数変換された信号は、バンドパスフィルタ６５にて希望周波数の信号のみを取り出すようにしており、反射及び次段の回路を考慮するために減衰器６４や減衰器６６を挿入している。
【００２１】
この被測定回路において、例えば、増幅器６１の出力信号を測定したい場合は、増幅器６１と減衰器６２との間の信号ライン７１に信号測定用基板１を載せ、信号測定用基板１の結合用パターン５と信号ライン７１を密着させて、信号ライン７１を流れる電気信号を結合用パターン５から取り出す。この取り出した信号を、信号コネクタ３に接続した測定器等で確認することができる。同様にして、減衰器６４とバンドパスフィルタ６５の間の信号ライン７２を流れる電気信号も取り出すことができる。
なお、測定対象基板の信号ライン７１や信号ライン７２は、上述したように、λ／４以上の長さとし、信号ライン７１や信号ライン７２の近辺に、それぞれ、信号測定用基板１を位置決めするためのピンコネクタ用スルーホール１４ａ、１４ｂを設けている。
【００２２】
以上説明した第１実施形態によれば、信号測定用基板にλ／４長の結合用パターンを用いるので、パターンの端で結合する方法に比べ、結合度を大きくすることが可能となる。また、測定対象基板の信号測定時に、従来のように信号ラインのパターン切断等によるロスのばらつきが発生せず、測定時のばらつきが少なくなる。
また、製品基板である測定対象基板の生産時に不良が発見された場合、本実施形態の信号測定用基板を用いて簡易的に各信号ラインのポイントを測定できるため、製品基板に手を加える(部品を外す、レジスト剥離等)ことなく故障個所を特定することが容易となる。
また、容易に測定が行えるため、故障個所特定のための時間が短縮できる。
また、製品基板に小型接合スイッチを搭載しなくてもすむため、部品のコスト低減を実現することができる。
【００２３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図４ないし図５を参照して説明する。図４は第２実施形態の信号測定用基板の構成例を示す図であり、図４（ａ）は信号コネクタ２３や終端抵抗２４が実装された部品実装面を示し、図４（ｂ）は、部品実装面と反対側の、結合用パターン２５が表面に設けられた結合用パターン面を示す。図５は、図４の信号測定用基板の垂直断面構造を示す図である。
【００２４】
図４（ａ）において、２１は、信号測定用基板であり、例えばガラスエポキシ等の材料で構成される。２２ａと２２ｂは、信号測定用基板２１を測定対象基板に取り付ける際の位置を決めるための位置決め部としての位置固定用スルーホールである。２３は、測定対象基板から伝達された電気信号を、信号測定用基板外部の信号測定器に伝達するための信号コネクタであり、例えば同軸コネクタで構成される。信号コネクタ２３の信号端子は、スルーホール２３ｈａと導通している。２４は、測定対象基板から受取った電気信号を終端する終端抵抗であり、５０Ωの抵抗である。２４ａは、終端抵抗２４の一端であり、スルーホール２４ｈａと導通している。２４ｂは、終端抵抗２４の他端であり、接地されている。
【００２５】
図４（ｂ）において、２５は、測定対象基板上の信号パターンから誘導結合又は容量結合により電気信号を受取るための結合用パターンであり、薄くて略長方形の導電体のパターン層である。第２実施形態の結合用パターン２５は、第１実施形態の結合用パターン５よりも、パターン幅を大きくしたものである。これにより、第１実施形態に比べて結合量を増やしている。また、結合用パターン２５の表面は絶縁層であるレジスト層で覆われている。結合用パターン２５は、信号コネクタ２３や終端抵抗２４が実装される実装面と反対側の、部品が実装されない結合用パターン面に設けられ、長手方向の長さは例えばλ／４長である。ここでλは、測定対象基板から受取る電気信号の波長である。
２３ｈｂは、スルーホールであり、結合用パターン２５と後述する内層パターン２３ｃとを導通させて接続する。２４ｈｂは、スルーホールであり、結合用パターン２５と後述する内層パターン２４ｃとを導通させて接続する。
【００２６】
図５に示すように、第２実施形態の信号測定用基板２１は、多層基板として構成されており、内層パターン２３ｃ、２４ｃを有し、この内層パターンでインピーダンスを５０Ωに変換する。
結合用パターン２５や、内層パターン２３ｃ、２４ｃは、例えば銅などの導電性材料で形成されたパターン層である。スルーホール２３ｈａ、２３ｈｂ、２４ｈａ、２４ｈｂは、例えば銅などの導電性材料で形成されている。
【００２７】
このように、信号測定用基板２１の結合用パターン２５の一端は、スルーホール２３ｈｂと内層パターン２３ｃとスルーホール２３ｈａを介して、信号コネクタ２３の信号端子に導通するように接続され、結合用パターン２５の他端は、スルーホール２４ｈｂと内層パターン２４ｃとスルーホール２４ｈａを介して、終端抵抗２４の一端２４ａに導通するように接続されている。終端抵抗２４の他端２４ｂは、接地されている。
【００２８】
以上説明した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られ、さらに、信号測定用基板の結合用パターンのパターン幅を、第１実施形態の結合用パターンよりも大きくしているので、第１実施形態に比べて結合量を増やすことができ、測定対象基板から伝達される信号レベルを、第１実施形態よりも大きくすることができる。
【００２９】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
また、本発明は、本発明に係る装置としてだけでなく、システム、方法として、或いは、このような方法やシステムを実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…信号測定用基板、２ａ、２ｂ…位置固定用スルーホール、３…信号コネクタ、３ｈ…スルーホール、４…終端抵抗、４ａ…端子、４ｂ…端子、４ｈ…スルーホール、５…結合用パターン、５Ｒ…レジスト層、６…接続パターン、７…接続パターン、７Ｒ…レジスト層、８…誘電体層、１１…測定対象基板、１２…信号パターン、１２Ｒ…レジスト層、１３…接地パターン、１４ａ、１４ｂ…ピンコネクタ用スルーホール、１５ａ、１５ｂ…ピンコネクタ、２１…信号測定用基板、２２ａ、２２ｂ…スルーホール、２３…信号コネクタ、２３ｃ…内層パターン、２３ｈａ…スルーホール、２３ｈｂ…スルーホール、２４…終端抵抗、２４ａ…端子、２４ｂ…端子、２４ｃ…内層パターン、２４ｈａ…スルーホール、２４ｈｂ…スルーホール、２５…結合用パターン、６１…増幅器、６２…減衰器、６３…ミキサ、６４…減衰器、６５…ＢＰＦ、６６…減衰器、７１…信号ライン、７２…信号ライン。
【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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