JP2018040624A - 送信機、集積回路、検出部および集積回路の試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、送信機、集積回路、検出部および集積回路の試験方法に関し、試験精度を向上できる送信機、集積回路、検出部および集積回路の試験方法を得ることを目的とする。【解決手段】本発明に係る集積回路は、ミリ波信号を送信する送信回路と、ミリ波信号を検出する検出部と、該送信回路の出力と第１配線によって接続された出力端子と、該出力端子と隣接して設けられ、該検出部の入力と第２配線によって接続された検出端子と、該出力端子と隣接して設けられ、該送信回路と第１接地配線によって接続され、該送信回路を接地するための第１接地端子と、該検出端子と隣接して設けられ、該検出部と第２接地配線によって接続され、該検出部を接地するための第２接地端子と、を備え、該第１接地配線と該第２接地配線は、該第１配線と該第２配線の周囲に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、送信機、集積回路、検出部および集積回路の試験方法に関する。

特許文献１には、受信装置が開示されている。この受信装置が備える高周波信号発生部と受信信号経路の入力端とは、ウエハ上に形成された切断可能な配線を介して接続されている。ウエハ段階での試験時には、試験用の高周波信号を高周波信号発生部にて発生させる。この高周波信号を受信信号経路の入力端に送り、受信装置から出力させる。その出力信号を、受信装置の外部の試験装置にて受け取り、各種試験処理を行う。

特開２００６−１３４９６３号公報

一般に、無線通信装置およびレーダー装置において、搬送波としてマイクロ波からミリ波領域の高周波信号を用いる。搬送波を生成する手段として、半導体集積回路が用いられることがある。半導体集積回路は不良品が混在する可能性がある。また、半導体集積回路の特性には、製造バラつきによる変動が生じる。このため、半導体集積回路の出荷工程での試験、半導体集積回路の実装後の機能試験および調整工程が必要となる。

一般に、半導体集積回路の出荷工程での試験では、半導体集積回路の端子をコンタクトプローブに接触させて試験を行う。コンタクトプローブは、長さ方向の位置決めによって、端子との接触状態を確保する。このため、コンタクトプローブは長さ方向に動く構造になっていることがある。このとき、コンタクトプローブは、大きな寄生インダクタンス成分を有することがある。従って、サブミリ波およびミリ波の高周波領域では、精度の高い試験が困難になる場合がある。

このため、一般に高周波領域の試験には高周波用のプローブが用いられる。高周波用のプローブは高価な場合がある。また、高周波用のプローブはＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）等の多端子のパッケージへの対応が難しいことがある。また、試験において特殊な測定システムが必要となる場合がある。このため、試験コストが高くなるという問題があった。

試験コストの低減のために、試験回路を半導体集積回路に内蔵して試験を行う方法が考えられる。この方法では、試験用の高周波信号を半導体集積回路で発生させ、試験を行う。しかし、この方法では、半導体集積回路の実際の端子出力結果の試験が不可能である。

また、シリコン系のデバイスは動作速度を高めるためにゲート長を短くし、さらに、ベース厚を薄くすることがある。このため、耐圧が低くなる。従って、高い送信電力を出力する事が難しいことがある。また、高い送信電力を出力すると電力負荷効率が低下する場合がある。このため、高い送信電力に適し、高能率であるガリウム砒素（ＧａＡｓ）系のＨＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が必要とされる場合がある。このとき、シリコンで形成された半導体集積回路とＧａＡｓで形成されたＨＰＡをモジュールに組み立てて使用する事が考えられる。ここで、半導体集積回路が内蔵する試験回路は、半導体集積回路の内部の試験のみが可能であり、ＧａＡｓで形成された部分は試験ができない。このため、シリコン系デバイスの試験のみが可能となり、モジュール全体の試験ができないという問題が有る。

特許文献１に示される方法では、ミリ波等の波長の短い信号を試験用の信号として用いる場合、ウエハ上に形成された試験用の配線が試験用の信号の波長に比べて長くなることが考えられる。このため、配線インピーダンスのずれによって試験精度が劣化する可能性がある。また、後工程において試験用の配線は切断される。切断後は、残った配線のインピーダンスの影響で、モジュールの設計が困難となる可能性がある。さらに、ＢＧＡのパッケージの様に、端子がチップのエッジから離れている場合には、配線長が長くなる場合がある。このため、配線インピーダンスの影響が大きくなると考えられる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、試験精度を向上できる送信機、集積回路、検出部および集積回路の試験方法を得ることを目的とする。

第１の発明に係る集積回路は、ミリ波信号を送信する送信回路と、ミリ波信号を検出する検出部と、該送信回路の出力と第１配線によって接続された出力端子と、該出力端子と隣接して設けられ、該検出部の入力と第２配線によって接続された検出端子と、該出力端子と隣接して設けられ、該送信回路と第１接地配線によって接続され、該送信回路を接地するための第１接地端子と、該検出端子と隣接して設けられ、該検出部と第２接地配線によって接続され、該検出部を接地するための第２接地端子と、を備え、該第１接地配線と該第２接地配線は、該第１配線と該第２配線の周囲に配置されている。

第２の発明に係る検出部は、ミリ波信号を分配する分配器と、該分配器の一方の出力に接続され、該ミリ波信号の電力を測定する検出器と、該分配器の他方の出力に接続された直交ミキサと、を備える。

第３の発明に係る集積回路の試験方法は、ミリ波信号を送信する送信回路と、ミリ波信号を検出する検出部と、該送信回路の出力と第１配線によって接続された出力端子と、該出力端子と隣接して設けられ、該検出部の入力と第２配線によって接続された検出端子と、該出力端子と隣接して設けられ、該送信回路と第１接地配線によって接続され、該送信回路を接地するための第１接地端子と、該検出端子と隣接して設けられ、該検出部と第２接地配線によって接続され、該検出部を接地するための第２接地端子と、を備え、該第１接地配線と該第２接地配線は、該第１配線と該第２配線の周囲に配置されている集積回路において、コンタクトプローブに設けられた高周波伝送線路で、該出力端子と、該検出端子と、を接続し、該コンタクトプローブに設けられ、該高周波伝送線路の周囲に設けられた第３接地配線によって、該第１接地端子と、該第２接地端子と、を接続する工程を備える。

第１の発明に係る集積回路では、出力端子と検出端子が互いに隣接して設けられる。コンタクトプローブの高周波伝送線路で出力端子と検出端子とを接続することで、送信回路の出力信号を検出部で検出し、試験を行うことができる。また、ミリ波信号が伝送する第１配線と第２配線の周囲には、第１接地配線と第２接地配線が配置される。このため、ミリ波信号が外部に漏れることを防止できる。従って、集積回路の試験精度を向上できる。
第２の発明に係る検出部は直交ミキサと、検出器を備える。直交ミキサの出力から、検出部への入力信号のノルムを求めることができる。また、検出器が測定した電力を用いてノルムの大きさの補正を行うことができる。従って、試験精度を向上できる。
第３の発明に係る集積回路の試験方法では、コンタクトプローブの高周波伝送線路で出力端子と検出端子とを接続する。これにより、送信回路の出力信号を検出部で検出し、試験を行うことができる。また、ミリ波信号が伝送する第１配線と第２配線の周囲には、第１接地配線と第２接地配線が配置される。さらに、高周波伝送線路の周囲に設けられた第３接地配線によって、第１接地端子と、第２接地端子と、が接続される。このため、ミリ波信号が外部に漏れることを防止できる。従って、集積回路の試験精度が向上できる。

実施の形態１に係る集積回路およびミリ波コンタクトプローブの回路ブロック図である。 実施の形態１に係る集積回路およびコンタクトプローブの斜視図である。 実施の形態１に係る集積回路およびミリ波コンタクトプローブの断面図である。 実施の形態２に係る送信機の回路ブロック図である。 実施の形態３に係る送信機の回路ブロック図である。 実施の形態４に係る送信機の回路ブロック図である。 実施の形態４に係る電力の検出方法を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態に係る送信機、集積回路、検出部および集積回路の試験方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る集積回路およびミリ波コンタクトプローブの回路ブロック図である。図１は、集積回路１００とミリ波コンタクトプローブ５００の試験時の状態を示す。本実施の形態に係る集積回路１００は、送信回路１０を備える。送信回路１０は、ミリ波信号を送信する回路である。送信回路１０は、発振器および増幅器を備える。送信回路１０は、ミリ波信号の発生および増幅の機能を有する。

また、送信回路１０は、発振器を備えなくても良い。この場合、送信回路１０は、ミリ波信号を増幅する機能を有する。また、送信回路１０は、増幅器を備えなくても良い。この場合、送信回路１０は、ミリ波信号を発生させる機能を有する。集積回路１００は、検出器１４を備える。本実施の形態では、検出部は検出器１４である。検出器１４はミリ波信号を検出する。検出器１４はミリ波信号の電力を測定する。

送信回路１０の出力は第１配線１１によって出力端子１２と接続される。検出器１４の入力は第２配線１５によって検出端子１６と接続される。出力端子１２と検出端子１６は隣接して設けられている。出力端子１２と検出端子１６は、パッケージ上で隣接する端子である。

第１接地端子１８は、送信回路１０を接地するための端子である。送信回路１０は、第１接地端子１８と第１接地配線１７によって接続される。第１接地端子１８は、出力端子１２と隣接して設けられる。第２接地端子２０は、検出器１４を接地するための端子である。検出器１４は、第２接地端子２０と第２接地配線１９によって接続される。第２接地端子２０は、検出端子１６と隣接して設けられる。第１接地配線１７と第２接地配線１９は、第１配線１１と第２配線１５の周囲に配置されている。第１接地配線１７および第２接地配線１９は、ミリ波周波数帯で整合が取れるように調整されている。

本実施の形態に係るミリ波コンタクトプローブ５００は、出力コンタクト５０と、検出コンタクト５２を備える。出力コンタクト５０は、検出コンタクト５２と、高周波伝送線路５４によって短絡されている。また、ミリ波コンタクトプローブ５００は、接地コンタクト５６および接地コンタクト５８を備える。接地コンタクト５６は、接地コンタクト５８と第３接地配線６０により接続されている。第３接地配線６０は、高周波伝送線路５４の周囲に設けられている。

集積回路１００の試験時には、出力コンタクト５０は、出力端子１２と接続される。検出コンタクト５２は、検出端子１６と接続される。これにより、出力端子１２と検出端子１６は高周波伝送線路５４によって接続される。また、接地コンタクト５６は、第１接地端子１８と接続される。接地コンタクト５８は、第２接地端子２０と接続される。これにより、第１接地端子１８と第２接地端子２０は、第３接地配線６０によって接続される。

図２は、実施の形態１に係る集積回路およびコンタクトプローブの斜視図である。本実施の形態に係る集積回路１００は、ＢＧＡパッケージを備える。集積回路１００は、パッケージの底面に端子を備える。本実施の形態では、出力端子１２の周囲に複数の第１接地端子１８が設けられる。また、検出端子１６の周囲に複数の第２接地端子２０が設けられる。本実施の形態では、第１接地端子１８および第２接地端子２０はそれぞれ３つ設けられるが、第１接地端子１８および第２接地端子２０の数はこれに限定されない。また、集積回路１００は、低周波端子２２を備える。低周波端子２２は、低周波信号用の端子である。

本実施の形態に係るコンタクトプローブ６００は、ミリ波コンタクトプローブ５００と、低周波コンタクトプローブ６２を備える。低周波コンタクトプローブ６２は、低周波信号用のコンタクトプローブである。集積回路１００の試験時において、低周波コンタクトプローブ６２は低周波端子２２と接続される。

ミリ波コンタクトプローブ５００の上面には、ミリ波信号用のコンタクトが複数形成されている。ミリ波信号用のコンタクトは、出力コンタクト５０、検出コンタクト５２、接地コンタクト５６、接地コンタクト５８を含む。出力コンタクト５０の周囲には、複数の接地コンタクト５６が設けられている。検出コンタクト５２の周囲には、複数の接地コンタクト５８が設けられている。本実施の形態では、接地コンタクト５６および接地コンタクト５８はそれぞれ３つ設けられるが、接地コンタクト５６および接地コンタクト５８の数はこれに限定されない。集積回路１００の試験時には、各々の接地コンタクト５６は各々の第１接地端子１８と接続される。また、各々の接地コンタクト５８は各々の第２接地端子２０と接続される。

ミリ波コンタクトプローブ５００の上面において、出力コンタクト５０と検出コンタクト５２は高周波伝送線路５４によって短絡されている。ミリ波コンタクトプローブ５００の裏面には接地配線６８が設けられている。各々の接地コンタクト５６および接地コンタクト５８は、接地配線６８に接続されている。

図３は、実施の形態１に係る集積回路およびミリ波コンタクトプローブの断面図である。図３は、出力端子１２および第１接地端子１８付近を拡大した図である。集積回路１００はＦＥＯＬ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｏｆ Ｌｉｎｅ）層２４を備える。ＦＥＯＬ層２４は、トランジスタ等の半導体素子が形成される層である。送信回路１０および検出器１４が備える半導体素子は、ＦＥＯＬ層２４に形成される。

ＦＥＯＬ層２４の上面には配線層２６が形成される。配線層２６には、第１配線１１、第２配線１５、第１接地配線１７および第２接地配線１９が形成される。配線層２６の上面には、出力端子１２、検出端子１６、第１接地端子１８および第２接地端子２０が配置される。出力端子１２、検出端子１６、第１接地端子１８および第２接地端子２０は半田バンプである。出力端子１２および検出端子１６は、配線層２６を介して、ＦＥＯＬ層２４と接続されている。

配線層２６において、ＦＥＯＬ層２４の上面に下部接地配線２８が形成されている。また、配線層２６の上面側には、複数の上部接地配線３４が形成されている。各々の上部接地配線３４の上には、第１接地端子１８および第２接地端子２０のうち１つが設けられる。配線層２６には、下部接地配線２８と各々の上部接地配線３４との間にスルーホール３０が形成されている。スルーホール３０の中には、中間接地配線３２が設けられている。中間接地配線３２によって、下部接地配線２８と上部接地配線３４は接続される。

下部接地配線２８、第１接地端子１８の下部に形成される上部接地配線３４および第１接地端子１８の下部に形成される中間接地配線３２は第１接地配線１７を形成する。同様に、下部接地配線２８、第２接地端子２０の下部に形成される上部接地配線３４および第２接地端子２０の下部に形成される中間接地配線３２は第２接地配線１９を形成する。また、第１配線１１は、出力端子１２とＦＥＯＬ層２４との間に形成される。第２配線１５は、検出端子１６とＦＥＯＬ層２４との間に形成される。

ここで、出力端子１２と第１接地端子１８は隣接して設けられる。また、検出端子１６と第２接地端子２０は隣接して設けられる。このため、第１接地配線１７と第２接地配線１９は、第１配線１１と第２配線１５の周囲に配置されることとなる。また、出力端子１２および検出端子１６の下部には下部接地配線２８が配置される。以上から、ミリ波信号を伝送する第１配線１１および第２配線１５の周囲および下部には、第１接地配線１７と第２接地配線１９が配置される。

ミリ波コンタクトプローブ５００は上面に接地配線６８を備える。接地配線６８は、ミリ波コンタクトプローブ５００の上面を覆う。接地コンタクト５６と接地配線６８との間にはスルーホール６４が設けられている。同様に、接地コンタクト５８と接地配線６８との間にはスルーホール６４が設けられている。スルーホール６４には接地配線６６が配置される。接地配線６８と接地コンタクト５６は、接地配線６６によって接続される。同様に、接地配線６８と接地コンタクト５８は、接地配線６６によって接続される。

接地配線６６および接地配線６８は第３接地配線６０を形成する。ここで、出力コンタクト５０と接地コンタクト５６は隣接して配置される。また、検出コンタクト５２と接地コンタクト５８は隣接して配置される。出力コンタクト５０と検出コンタクト５２との間には、高周波伝送線路５４が形成される。以上から、高周波伝送線路５４の周囲および上部には、第３接地配線６０が配置される。

集積回路１００の試験時には、コンタクトプローブ６００と集積回路１００が接続される。このとき、ミリ波信号の伝送線路となる第１配線１１、出力端子１２、出力コンタクト５０、高周波伝送線路５４、検出コンタクト５２、検出端子１６および第２配線１５の周囲には接地配線が配置される。この構造によれば、ミリ波信号が外部に漏れることを防ぐ事ができる。従って、集積回路１００の試験時のインピーダンスずれおよび信号の損失を防ぐことができる。このため、試験精度を向上できる。

本実施の形態では、試験時には集積回路１００とコンタクトプローブ６００が接続される。このとき、出力端子１２と検出端子１６は高周波伝送線路５４により短絡される。このため、送信回路１０の出力信号を検出器１４により測定することができる。このとき、外部に高周波信号を測定するための計測器が不要となる。従って、試験コストを低減できる。

また、本実施の形態に係るミリ波コンタクトプローブ５００は、出力コンタクト５０と検出コンタクト５２を高周波伝送線路５４で短絡させることで形成される。このため、簡易な構造のミリ波コンタクトプローブ５００によって試験が可能となる。従って、試験コストを低減できる。さらに、本実施の形態では、送信回路１０の出力信号を検出器１４で検出する。このため、集積回路１００の実際の出力信号を試験できる。従って、精度の高い試験ができる。

また、本実施の形態では、出力端子１２と検出端子１６を高周波伝送線路５４によって接続することで試験を行う。高周波伝送線路５４は、ミリ波コンタクトプローブ５００において、出力コンタクト５０および検出コンタクト５２が設けられる面に形成される。この構造では、試験時の出力端子１２と検出端子１６の間の配線長を短縮できる。従って、配線によるインピーダンスの影響を低減できる。このため、試験の精度を向上できる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る送信機の回路ブロック図である。本実施の形態に係る送信機２００は、実施の形態１で説明した集積回路１００を備える。集積回路１００の出力端子１２には、増幅器２３６の入力が接続される。増幅器２３６は、送信回路１０が出力したミリ波信号をアンテナ２４０から送信する電力まで増幅する。増幅器２３６はＨＰＡである。増幅器２３６はＧａＡｓで形成されても良い。

増幅器２３６の出力には、方向性結合器２３８の入力が接続される。方向性結合器２３８は、伝搬する信号の一部を別のポートに取り出すことができる。方向性結合器２３８の一方の出力２３９はアンテナ２４０に接続される。方向性結合器２３８の他方の出力２３７は検出端子１６に接続される。

送信回路１０から出力されたミリ波信号は、増幅器２３６に入力される。増幅器２３６によってミリ波信号は、アンテナ２４０から送信する電力まで増幅される。増幅器２３６から出力されたミリ波信号は、方向性結合器２３８に入力される。方向性結合器２３８の出力２３９から出力されたミリ波信号は、アンテナ２４０から送信される。方向性結合器２３８の出力２３７からは、アンテナ２４０から出力する電力に比例する電力が出力される。出力２３７から出力された信号は、検出器１４で検出される。

以上から本実施の形態では、方向性結合器２３８によって、増幅器２３６の出力信号を検出器１４で検出できる。従って、検出器１４を用いて、送信機２００の出力信号を試験することができる。本実施の形態では、シリコンで形成された集積回路１００と、ＧａＡｓで形成された増幅器２３６とを組み合わせて送信機２００を形成できる。ＧａＡｓで形成された増幅器２３６を用いることで、高い出力電力および高能率を実現できる。

また、試験回路が集積回路に内蔵されている場合、集積回路に内蔵された試験回路は、外部に取り付けられた増幅器の出力信号の試験は出来ない。これに対し、本実施の形態では、集積回路１００の外部に設けられた増幅器２３６の出力信号を、検出器１４で検出できる。従って、検出器１４によって、集積回路１００と増幅器２３６を組み立てて形成された送信機２００の出力信号を試験することができる。このため、集積回路の試験のみが可能な場合と比較して、試験の精度を向上できる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る送信機の回路ブロック図である。本実施の形態に係る送信機４００は、実施の形態１で説明した集積回路１００を備える。集積回路１００の出力端子１２には、増幅器４３６の入力が接続される。増幅器４３６は、送信回路１０が出力したミリ波信号をアンテナ２４０から送信する電力まで増幅する。また、増幅器４３６は、電力制御端子４３５を備える。増幅器４３６は、電力制御端子４３５から入力された電圧に応じて、利得を制御する機能を備える。

実施の形態２と同様に、増幅器４３６の出力には、方向性結合器２３８の入力が接続される。方向性結合器２３８の一方の出力２３９はアンテナ２４０に接続される。方向性結合器２３８の他方の出力２３７は検出端子１６に接続される。

検出器１４の出力には、ＡＤ変換器４４２が接続されている。ＡＤ変換器４４２は検出器１４の出力信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器４４２の出力には、制御回路４４４が接続される。制御回路４４４は、ＡＤ変換されたデジタル信号を処理する。制御回路４４４の出力には、ＤＡ変換器４４６が接続される。ＤＡ変換器４４６は、制御回路４４４の処理結果に応じて、増幅器４３６の利得を制御する電圧を発生させる。ＤＡ変換器４４６の出力は、増幅器４３６の電力制御端子４３５に入力される。

本実施の形態では、実施の形態２と同様に、増幅器４３６の出力電力を検出器１４が検出する。制御回路４４４は、検出器１４の出力信号を演算処理する。制御回路４４４は、検出器１４の検出結果に応じて増幅器４３６の出力電力を制御するための信号を出力する。制御回路４４４の処理結果は、増幅器４３６にフィードバックされる。この結果、増幅器４３６は、利得を制御する。従って、本実施の形態に係る送信機４００は、自動で出力電力を制御できる。このため、送信機４００の運用中の温度および電源電圧等の環境変動に対し高精度な電力制御が可能となる。

本実施の形態の変形例として、送信回路１０が利得を制御する機能を備えても良い。この場合、送信回路１０は電力制御端子４３５を備える。電力制御端子４３５には、ＤＡ変換器４４６から利得を制御する電圧が入力される。送信回路１０は、電力制御端子４３５から入力された電圧に応じて、利得を制御する。

実施の形態４．
図６は、実施の形態４に係る送信機の回路ブロック図である。本実施の形態に係る送信機３００は、集積回路８００を備える。集積回路８００は、検出部の構造が集積回路１００と異なる。集積回路８００の検出部以外の構造は、集積回路１００と同様である。実施の形態２と同様に、集積回路８００の出力端子１２には、増幅器４３６の入力が接続される。増幅器４３６の出力には、方向性結合器２３８の入力が接続される。方向性結合器２３８の一方の出力２３９はアンテナ２４０に接続される。方向性結合器２３８の他方の出力２３７は検出端子１６に接続される。

集積回路８００において、検出端子１６には分配器８０の入力が接続される。分配器８０は、検出端子１６から入力されるミリ波信号を分配する。分配器８０の一方の出力には、ミリ波信号の電力を測定する検出器１４が接続される。分配器８０の他方の出力には、ミキサ８１の入力が接続される。ミキサ８１は、ミリ波信号を、第一中間周波数を有する第１中間信号に周波数変換する。

ミキサ８１の出力には、低域通過フィルタ８２が接続される。低域通過フィルタ８２は、ミキサ８１において第１中間信号への変換時に発生する不要波を除去する。低域通過フィルタ８２の出力は、直交ミキサ８３の入力と接続される。直交ミキサ８３は、第１中間信号を同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑに変換する。同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑは互いに直交する信号ベクトルである。

同相信号Ｖ_Ｉは、低域通過フィルタ８４を通って集積回路８００から出力される。また、直交信号Ｖ_Ｑは、低域通過フィルタ８５を通って集積回路８００から出力される。低域通過フィルタ８４および低域通過フィルタ８５は、直交ミキサ８３において同相信号Ｖ_Ｉおよび直交信号Ｖ_Ｑへの変換時に発生する不要波を除去する。以上から、集積回路８００が構成される。本実施の形態では、分配器８０、検出器１４、ミキサ８１、低域通過フィルタ８２、直交ミキサ８３、低域通過フィルタ８４および低域通過フィルタ８５が検出部を構成する。

なお、本実施の形態では、ミキサ８１を用いてミリ波信号の周波数を低下させ、直交ミキサ８３に入力させている。直交ミキサ８３において同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑを生成する際に、直交ミキサ８３に入力する信号の周波数が高いほど誤差が大きくなる可能性がある。また、直交ミキサ８３に入力する信号の周波数が高いほど、同相側の利得と直交側の利得のバラつきが大きくなる場合がある。ミキサ８１を設けることで、同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑの生成時の誤差および利得のバラつきを抑制できる。

同相信号Ｖ_Ｉは、低域通過フィルタ８４を通ってＡＤ変換器８６に入力される。ＡＤ変換器８６の出力は、制御回路３４４に入力される。また、直交信号Ｖ_Ｑは、低域通過フィルタ８５を通ってＡＤ変換器８７に入力される。ＡＤ変換器８７の出力は、制御回路３４４に入力される。ＡＤ変換器８６およびＡＤ変換器８７は、同相信号Ｖ_Ｉおよび直交信号Ｖ_Ｑをデジタル信号に変換する。また、検出器１４の出力は、ＡＤ変換器４４２に入力される。ＡＤ変換器４４２の出力は、制御回路３４４に入力される。

制御回路３４４は、デジタル変換された同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑを用いて、検出端子１６から入力されるミリ波信号についてのベクトル演算を行う。具体的には、制御回路３４４は、同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑを用いて、検出端子１６から入力されるミリ波信号のノルムを演算する。ここで、ノルムは信号ベクトルの絶対値である。ノルムを演算することで、ミリ波信号の電力を検出できる。また、制御回路３４４は、算出されたノルムに応じて制御演算を行い、増幅器４３６の出力電力を制御するための信号を出力する。

制御回路３４４の出力はＤＡ変換器４４６が接続される。ＤＡ変換器４４６は、制御回路４４４の出力信号に応じて、増幅器４３６の利得を制御する電圧を発生させる。ＤＡ変換器４４６の出力は、増幅器４３６の電力制御端子４３５に入力される。

次に、本実施の形態に係る送信機３００の出力電力の検出方法について説明する。図７は、実施の形態４に係る電力の検出方法を示すフローチャートである。まず、送信回路１０への電源供給を開始し、送信回路１０を起動する。この結果、出力端子１２からミリ波信号が出力される。次に、増幅器４３６をＯＦＦ状態とする。ここでＯＦＦ状態は、増幅器４３６が動作していない状態である。この状態で、検出部によって検出端子１６からの入力信号を検出する。

増幅器４３６がＯＦＦ状態において検出端子１６に入力される信号は、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号である。検出端子１６から入力された信号は、直交ミキサ８３によって同相信号Ｖ_Ｉｉと直交信号Ｖ_Ｑｉに変換される。同相信号Ｖ_Ｉｉと直交信号Ｖ_Ｑｉは、互いに直交する信号ベクトルである。同相信号Ｖ_Ｉｉと直交信号Ｖ_Ｑｉはデジタル値に変換され、制御回路３４４が備える記憶装置に記憶される。増幅器４３６がＯＦＦ状態において測定された同相信号Ｖ_Ｉｉおよび直交信号Ｖ_Ｑｉのベクトル和Ｖ_Ｉｉ＋Ｖ_Ｑｉは、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号ベクトルＶ_ｉに対応する。

次に、増幅器４３６をＯＮ状態にする。ここで、ＯＮ状態は増幅器４３６が動作している状態である。この時、増幅器４３６は、実際に送信機３００を使用する際の利得に設定される。この状態で、検出部によって検出端子１６からの入力信号を検出する。増幅器４３６がＯＮ状態において検出端子１６に入力される信号は、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号と、方向性結合器２３８から検出端子１６に入力される信号との和である。

検出端子１６から入力された信号は、直交ミキサ８３によって同相信号Ｖ_Ｉｍと直交信号Ｖ_Ｑｍに変換される。同相信号Ｖ_Ｉｍと直交信号Ｖ_Ｑｍは、互いに直交する信号ベクトルである。同相信号Ｖ_Ｉｍと直交信号Ｖ_Ｑｍはデジタル値に変換され、制御回路３４４が備える記憶装置に記憶される。同相信号Ｖ_Ｉｍおよび直交信号Ｖ_Ｑｍのベクトル和Ｖ_Ｉｍ＋Ｖ_Ｑｍを信号ベクトルＶ_ｍとする。

次に、制御回路３４４は、増幅器４３６をＯＦＦして測定された信号ベクトルＶ_ｉと増幅器４３６をＯＮして測定された信号ベクトルＶ_ｍとの差ベクトルのノルムを演算する。差ベクトルのノルムは、｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜のベクトル演算から求められる。ここで、｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜は、信号ベクトルＶ_ｍ−Ｖ_ｉの絶対値である。また、｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜＝｜（Ｖ_Ｉｍ−Ｖ_Ｉｉ）＋（Ｖ_Ｑｍ−Ｖ_Ｑｉ）｜である。

ここで、Ｖ_Ｉｍ−Ｖ_Ｉｉは、増幅器４３６がＯＮ状態である場合の同相信号Ｖ_Ｉｍから、増幅器４３６がＯＦＦ状態である場合の同相信号Ｖ_Ｉｉを差し引いた信号ベクトルである。また、Ｖ_Ｑｍ−Ｖ_Ｑｉは、増幅器４３６がＯＮ状態である場合の直交信号Ｖ_Ｑｍから、増幅器４３６がＯＦＦ状態である場合の直交信号Ｖ_Ｑｉを差し引いた信号ベクトルである。ベクトルＶ_Ｉｍ−Ｖ_ＩｉとベクトルＶ_Ｑｍ−Ｖ_Ｑｉは、互いに直交する。

以上から、信号ベクトルＶ_ｍ−Ｖ_ｉのノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜が求められる。ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜は、検出端子１６へ入力される信号から、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号を差し引いた信号の大きさに対応する。従って、ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜を演算することで、アンテナ２４０からの出力信号の大きさを検出することができる。次に、ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜の校正を行う。

まず、検出器１４を用いてミリ波信号の電力を測定する。ここで、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号の大きさが、増幅器４３６の利得のデシベル値と方向性結合器２３８の結合量のデシベル値との和と比較して十分小さい利得領域において、電力の測定を行う。この利得領域では、検出端子１６から入力される信号に対して、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号の影響が小さい。従って、検出器１４によっても正確な電力が測定できる。

次に、制御回路３４４は、検出器１４によって測定した電力を用いて、ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜の大きさの補正を行う。次に、制御回路３４４は、補正されたノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜を用いて制御演算を行い、増幅器４３６の出力電力を制御するための信号を出力する。制御回路３４４の処理結果は、増幅器４３６にフィードバックされる。この結果、増幅器４３６は、利得を制御する。

出力端子１２と検出端子１６の間のアイソレーションの値が、増幅器４３６の利得のデシベル値と方向性結合器２３８の結合量のデシベル値との和に近い値になる場合がある。ここで、アイソレーションの値は、出力端子１２と検出端子１６の間の信号の漏れの大きさに対応した値である。このとき、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号によって、検出器１４による検出結果が大きく影響を受ける。このため、検出器１４による正確な電力の検出が出来ない可能性がある。特に、広い範囲の利得制御を行う場合、一部の利得領域で大きな制御誤差が発生する可能性がある。

これに対し、本実施の形態では、検出部が直交ミキサ８３を備える。直交ミキサ８３によって、検出端子１６への入力信号は同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑに変換される。入力信号を互いに直交する同相信号Ｖ_Ｉと直交信号Ｖ_Ｑに変換することで、検出端子１６への入力信号をベクトル演算することが可能になる。ベクトル演算によって、検出端子１６へ入力される信号から、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号を差し引くことができる。これにより、方向性結合器２３８から検出端子１６に入力される信号の大きさを得ることができる。

本実施の形態では、制御回路３４４の演算により、信号ベクトルＶ_ｍ−Ｖ_ｉのノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜が求められる。ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜は、送信機３００が出力する信号の大きさに対応する。従って、ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜を求めることで、送信機３００が出力信号の大きさを検出することができる。以上から、本実施の形態に係る送信機３００では、端子間の信号の漏れによる誤差を校正した電力を検出することができる。このため、精度の高い試験が可能になる。

また、一般に、高周波領域で用いられるミキサ８１、低域通過フィルタ８２、８４、８５および直交ミキサ８３は、半導体製造工程におけるバラつきの影響を受ける。このため、ミキサ８１、低域通過フィルタ８２、８４、８５および直交ミキサ８３からの出力信号から得られるノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜の大きさには誤差が発生する可能性がある。

これに対し、本実施の形態では、検出器１４によって電力の絶対値を測定できる。端子間の信号の漏れの影響の少ない利得領域において、検出器１４によって電力の絶対値を測定する。この電力を用いてノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜の大きさの補正を行う。これにより、製造バラつきによる誤差が補正されたノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜を得ることができる。従って、さらに精度の高い試験が可能になる。

また、本実施の形態では、送信機３００の内部で、ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜の大きさの校正ができる。このため、ノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜の大きさの校正のために、外部にミリ波用の特殊な計測器を備える必要がない。従って、試験コストを低減できる。

本実施の形態では、増幅器４３６がＯＦＦ状態において、出力端子１２から検出端子１６に漏れる信号ベクトルＶ_ｉを測定した。この変形例として、信号ベクトルＶ_ｉは増幅器４３６の利得を低下させて測定しても良い。このとき、増幅器４３６の利得は、方向性結合器２３８からの出力信号が、信号ベクトルＶ_ｉの検出に影響しないレベルになるように設定する。

変形例において、実施の形態４と同様に差ベクトルのノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜を求める。ここで、｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜＝｜（Ｖ_Ｉｍ−Ｖ_Ｉｉ）＋（Ｖ_Ｑｍ−Ｖ_Ｑｉ）｜である。Ｖ_Ｉｍ−Ｖ_Ｉｉは、増幅器４３６が第１状態である場合の同相信号Ｖ_Ｉｍから、増幅器４３６が第１状態よりも利得が低い第２状態である場合の同相信号Ｖ_Ｉｉを差し引いた信号ベクトルである。Ｖ_Ｑｍ−Ｖ_Ｑｉは、増幅器４３６が第１状態である場合の直交信号Ｖ_Ｑｍから、増幅器４３６が第１状態よりも利得が低い第２状態である場合の直交信号Ｖ_Ｑｉを差し引いた信号ベクトルである。

本実施の形態では、検出部は分配器８０、直交ミキサ８３および検出器１４を備えた。この変形例として、検出部は検出器１４および分配器８０を備えなくても良い。この場合、検出器１４を用いたノルム｜Ｖ_ｍ−Ｖ_ｉ｜の大きさの補正は行わない。この変形例では、送信機３００の構造を単純化できる。なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１００、８００ 集積回路、２００、３００、４００ 送信機、６００ コンタクトプローブ、１０ 送信回路、１４ 検出器、１１ 第１配線、１２ 出力端子、１５ 第２配線、１６ 検出端子、１７ 第１接地配線、１８ 第１接地端子、１９ 第２接地配線、２０ 第２接地端子、２４０ アンテナ、２３６、４３６ 増幅器、２３７、２３９ 出力、２３８ 方向性結合器、３４４、４４４ 制御回路、８３ 直交ミキサ、Ｖ_Ｉ、Ｖ_Ｉｉ、Ｖ_Ｉｍ 同相信号、Ｖ_Ｑ、Ｖ_Ｑｉ、Ｖ_Ｑｍ 直交信号、８０ 分配器、５４ 高周波伝送線路、６０ 第３接地配線

Claims (12)

1. ミリ波信号を送信する送信回路と、
   ミリ波信号を検出する検出部と、
   前記送信回路の出力と第１配線によって接続された出力端子と、
   前記出力端子と隣接して設けられ、前記検出部の入力と第２配線によって接続された検出端子と、
   前記出力端子と隣接して設けられ、前記送信回路と第１接地配線によって接続され、前記送信回路を接地するための第１接地端子と、
   前記検出端子と隣接して設けられ、前記検出部と第２接地配線によって接続され、前記検出部を接地するための第２接地端子と、
   を備え、
   前記第１接地配線と前記第２接地配線は、前記第１配線と前記第２配線の周囲に配置されていることを特徴とする集積回路。
2. 前記検出部は、直交ミキサを備えることを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
3. 前記検出部は、前記検出端子から入力される前記ミリ波信号を分配する分配器を備え、
   前記分配器の一方の出力には、前記ミリ波信号の電力を測定する検出器が接続され、
   前記分配器の他方の出力には、前記直交ミキサが接続されることを特徴とする請求項２に記載の集積回路。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の集積回路と、
   前記出力端子に接続され、前記ミリ波信号をアンテナから送信する電力まで増幅する増幅器と、
   を備えることを特徴とする送信機。
5. 入力が前記増幅器の出力と接続され、一方の出力が前記アンテナに接続され、他方の出力が前記検出端子に接続された方向性結合器を備えることを特徴とする請求項４に記載の送信機。
6. 前記検出部の出力信号に応じて前記増幅器または前記送信回路の出力電力を制御する制御回路を備えることを特徴とする請求項５に記載の送信機。
7. 前記検出部は直交ミキサを備え、
   前記制御回路は、前記直交ミキサが出力する同相信号と直交信号から、前記検出端子から入力される前記ミリ波信号のノルムを演算し、前記ノルムに応じて前記増幅器または前記送信回路の出力電力を制御することを特徴とする請求項６に記載の送信機。
8. 前記制御回路は、前記増幅器が第１状態である場合の前記同相信号から、前記増幅器が前記第１状態よりも利得が低い第２状態である場合の前記同相信号を差し引いた信号と、前記増幅器が前記第１状態である場合の前記直交信号から、前記増幅器が前記第２状態である場合の前記直交信号を差し引いた信号と、を用いて前記ノルムを演算することを特徴とする請求項７に記載の送信機。
9. 前記第２状態は、前記増幅器が動作していない状態であることを特徴とする請求項８に記載の送信機。
10. 前記検出部は、前記検出端子から入力される前記ミリ波信号を分配する分配器を備え、
    前記分配器の一方の出力には、前記ミリ波信号の電力を測定する検出器が接続され、
    前記分配器の他方の出力には、前記直交ミキサが接続され、
    前記制御回路は、前記検出器が測定した電力を用いて前記ノルムの大きさの補正を行うことを特徴とする請求項８または９に記載の送信機。
11. ミリ波信号を分配する分配器と、
    前記分配器の一方の出力に接続され、前記ミリ波信号の電力を測定する検出器と、
    前記分配器の他方の出力に接続された直交ミキサと、
    を備えることを特徴とする検出部。
12. ミリ波信号を送信する送信回路と、
    ミリ波信号を検出する検出部と、
    前記送信回路の出力と第１配線によって接続された出力端子と、
    前記出力端子と隣接して設けられ、前記検出部の入力と第２配線によって接続された検出端子と、
    前記出力端子と隣接して設けられ、前記送信回路と第１接地配線によって接続され、前記送信回路を接地するための第１接地端子と、
    前記検出端子と隣接して設けられ、前記検出部と第２接地配線によって接続され、前記検出部を接地するための第２接地端子と、
    を備え、
    前記第１接地配線と前記第２接地配線は、前記第１配線と前記第２配線の周囲に配置されている集積回路において、
    コンタクトプローブに設けられた高周波伝送線路で、前記出力端子と、前記検出端子と、を接続し、
    前記コンタクトプローブに設けられ、前記高周波伝送線路の周囲に設けられた第３接地配線によって、前記第１接地端子と、前記第２接地端子と、を接続する工程を備えることを特徴とする集積回路の試験方法。

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