KR100815244B1 - 스위치 내부저항 보상을 이용한 아이씨티 및 이를 이용한측정 방법 - Google Patents

스위치 내부저항 보상을 이용한 아이씨티 및 이를 이용한측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아이씨티 및 아이씨티를 이용한 측정 방법이다.
본 발명에 의한 아이씨티는, 측정하고자 측정 소자를 선택하는 스위치매트릭스부; 측정 소자의 일단에 연결되고 각각의 스위치 소자를 갖는 제 1 신호선과 제 2 신호선 및, 측정 소자의 타단에 연결되고 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 포함함으로써 스위치매트릭스부와 연결되어 직류의 전류 또는 전압을 측정하는 측정부; 스위치매트릭스부의 선별 구동 및 상기 측정부의 구동, 측정, 및 계산 등을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 순서 및 측정 결과를 저장하는 메모리부를 구비하며, 측정부는 제 1 신호선을 통하여 직류 또는 교류의 정전압원 또는 정전류원을 인가함으로써, 제 1 신호선, 측정 소자, 및 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류를 측정하고, 측정 소자와 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압을 전압을 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하며, 제어부는 측정된 결과를 참조하여 측정 소자의 저항값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
아이씨티, 직류전압측정, 직류전류측정, 교류전압측정, 교류전류측정

Description

스위치 내부저항 보상을 이용한 아이씨티 및 이를 이용한 측정 방법{ICT:(in-circuit tester) using compensation of internal resistance of switches for it and measurement methods thereof}
도 1은 본 발명의 적용 대상인 아이씨티(ICT)의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 아이씨티의 직류 측정의 회로도이다.
도 3은 본 발명에 의한 아이씨티의 교류 측정의 회로도이다.
도 4는 본 발명에 의한 아이씨티를 이용한 직류 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 본 발명에 의한 아이씨티를 이용한 교류 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 인쇄 회로 기판, 211: 측정 저항 소자, 230: 스위치매트릭스부, 234: 제 1 신호선, 235: 제 2 신호선, 236: 제 3 신호선, 240: 측정부
본 발명은, 아이씨티 및 아이씨티를 이용한 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3선만을 이용한 아이씨티 및 아이씨티를 이용한 측정 방법에 관한 것이다.
아이씨티(ICT)는 전자제품 제조공정에 있어서 부품이 실장된 인쇄회로기판의 불량 유무를 판별하는 자동측정장치로써, 불량 보드의 조기 판별을 통하여 생산성 향상에 기여하는 측정장치이다. 측정원리는 인쇄회로기판에 실장된 각각의 수동소자들의 값을 측정하기 위하여 탐침(Probe)을 접촉시켜서 직류 또는 교류 측정을 한 후 각 소자값을 측정하는 것이며, 이를 통하여 측정하는 인쇄회로기판의 불량 유무를 판별한다.
도 1은 본 발명의 적용 대상인 아이씨티(ICT)의 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 측정하고자 하는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 10)에 탐침의 집합체(Bed of nails, 20)를 접촉시킨다. 인쇄회로기판(10) 내의 측정하고자 하는 소자는 스위치 매트릭스(Switch matrix, 30)에 의하여 선택되어 측정 모듈(Measurement module, 40)에 연결된다. 스위치 매트릭스(30)는 측정할 인쇄회로기판(10)의 측정에 필요한 총 N개의 탐침에 대하여 3개의 신호 선으로 연결할 수 있도록 3xN의 매트릭스로 구성된다.
측정 모듈(40)은 전압 또는 전류원을 인쇄회로기판(10) 내의 측정할 소자에 인가하고, 이에 따른 전류 또는 전압을 측정한다. 이와 같이 스위치 매트릭스(30)의 선별 구동, 측정 모듈(40)의 구동 및 측정 동작 등은 컴퓨터(50)에 의하여 제어되며, 이러한 제어 순서 및 측정결과는 메모리(60)에 저장된다.
아이씨티(ICT)에서는 측정하고자 하는 인쇄회로기판의 임의의 소자를 선택하 여 측정부와 연결시키는 행렬형태의 스위치부가 존재한다. 이 스위치 소자들로써 리드 릴레이(reed-relay) 또는 아날로그 스위치(analog switch) 등을 사용하는데, 이 스위치 소자들에 내부저항성분이 존재하여 측정오차를 유발한다.
아이씨티(ICT)의 정확도 향상을 위하여 여러 특허가 발표되었다.
대한민국공개특허 특1996-0018591 "인-서큐트 테스터기의 전류/전압 측정회로"에 의하면 전압 디지털 변환부, 전류 디지털 변환부 각각에 다수의 특징이 다른 A/D 변환기를 사용하여 정확도를 높이는 방안을 제시하였다.
대한민국 공개 실용신안 실1994-0005691 "에이티비(ATB)의 자동측정장치"에 의하면, 보정용 소자들을 사용하여 시스템 보드의 성능시험 및 보정을 신속 정확히 수행할 수 있는 자동보정에 관한 특허로써, 아이씨티(ICT)의 정확도 향상을 어느 정도 기할 수 있다.
대한민국 공개특허 특1992-0021996 "멀티플라이어를 이용한 RC 또는 RL 병렬회로의 분리측정장치"에 의하면, 하드웨어 멀티플라이어(hardware multiplier)를 사용하여 RC 또는 RL 병렬회로의 분리측정장치에 대한 것이다. 그러나 상기 공개 특허에 의하면, 멀티플라이어, 실효치 검출기 등의 고가의 아날로그 회로와 A/D 변환기 등을 사용한 방식으로써, 가격이 저렴하지 않고, 각 부분의 정밀 튜닝의 필요성 등이 요구되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 특1994-0020124 "교류신호의 크기 및 위상 측정장치"에 의하면, 교류 신호의 크기 및 위상 측정을 위하여 위상 초퍼 방식과 SCF(Switched Capacitor Filter)를 사용한 교류 위상 측정 회로를 제안하였다. 그러나 상기 공개 특허에 의하면, 아날로그와 디지털이 혼합된 고가의 측정 모듈이 필요한 문제점이 있다.
미국특허 5126953 "Printed Circuit Board Assembly Tester" 특허에서는 기존의 guarding 방식과 달리 4선 식의 guarding이 필요 없는 켈빈 방식의 3회 측정방식을 제안하였다. 그러나 상기 특허에 의하면, 하나의 소자에 대하여 3회의 측정이 요구되어, 측정 시간이 길어지는 문제점이 있다.
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 수동소자의 정밀측정 시스템의 경제적 구현이 가능하도록, 3선만을 사용하고 간단한 연산을 활용하여 스위치 소자의 영향을 보상하여 스위치 소자의 영향을 최소화하는 아이씨티 및 이를 이용한 측정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 아이씨티는, 측정하고자 측정 소자를 선택하는 스위치매트릭스부; 상기 측정 소자의 일단에 연결되고 각각의 스위치 소자를 갖는 1 신호선과 제 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 타단에 열결되고 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 포함함으로써 상기 스위치매트릭스부와 연결되어 직류의 전류 또는 전압을 측정하는 측정부; 상기 스위치매트릭스부의 선별 구동 및 상기 측정부의 구동, 측정, 및 계산 등을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 순서 및 측정 결과를 저장하는 메모리부를 구비하며, 상기 측정부는 상기 제 1 신호선을 통하여 직류 정전압원 또는 정전류원을 인가함으로 써, 상기 제 1 신호선, 상기 측정 소자, 및 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류를 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압을 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하며, 상기 제어부는 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 저항값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산 수행을 수학식
Figure 112006066092328-pat00001
,
Figure 112006066092328-pat00002
,
Figure 112006066092328-pat00003
, 및
Figure 112006066092328-pat00004
의 계산을 통해 하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 아이씨티는, 측정하고자 측정 소자를 선택하는 스위치매트릭스부; 상기 측정 소자의 일단에 연결되고 각각의 스위치 소자를 갖는 1 신호선과 제 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 타단에 열결되고 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 포함함으로써 상기 스위치매트릭스부와 연결되어 교류의 전류 또는 전압을 측정하는 측정부; 상기 스위치매트릭스부의 선별 구동 및 상기 측정부의 구동, 측정, 및 계산 등을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 순서 및 측정 결과를 저장하는 메모리부를 구비하며, 상기 측정부는 상기 제 1 신호선을 통하여 교류 정전압원 또는 정전류원을 인가함으로써, 상기 제 1 신호선, 상기 측정 소자, 및 상기 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 양단 의 전압의 크기 및 위상을 상기 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하며, 상기 제어부는 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 임피던스 값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산 수행을 수학식
Figure 112006066092328-pat00005
,
Figure 112006066092328-pat00006
,
Figure 112006066092328-pat00007
, 및
Figure 112006066092328-pat00008
의 계산을 통해 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 측정 소자들이 병렬회로를 구성하는 경우, 각각의 소자의 임피던스 값 연산 수행을 수학식
Figure 112006066092328-pat00009
및
Figure 112006066092328-pat00010
계산을 통해 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 측정 방법은, 아이씨티 측정 모듈에서 상기 측정 소자의 타단에 연결되어 스위치 소자를 갖는 제 1, 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 말단에 연결되어 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 이용한 직류 신호를 측정하여 저항을 측정하는 직류 측정 방법으로, (a) 상기 측정 소자의 일단에 연결된 제 1 신호선을 통하여 상기 측정 소자에 직류 정전압원 또는 정전류원을 인가하는 단계; (b) 상기 제 1 신호선, 측정 소자, 및 상기 측정 소자의 타 단에 연결된 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류를 측정하고, 상기 측정 소 자와 상기 제 3 신호선을 따라 흐르는 전압을 상기 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하고 저장하는 단계; 및 (c) 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 저항값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계는, 상기 연산 수행은 수학식
Figure 112006066092328-pat00011
,
Figure 112006066092328-pat00012
,
Figure 112006066092328-pat00013
, 및
Figure 112006066092328-pat00014
에 의해 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 측정 방법은, 아이씨티 측정 모듈에서 상기 측정 소자의 말단에 연결되어 스위치 소자를 갖는 제 1, 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 타단에 연결되어 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 이용한 교류 신호를 측정하여 임피던스를 측정하는 교류 측정 방법으로, (a) 상기 제 1 신호선을 통하여 상기 측정 소자에 교류 정전압원 또는 정전류원을 인가하는 단계; (b) 상기 제 1 신호선, 측정 소자, 및 상기 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압의 크기 및 위상을 상기 제 2 신호선 및 제 3신호선을 통하여 측정하고 저장하는 단계; 및 (c) 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 임피던스값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위한 연산 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c) 단계는 상기 연산 수행은 수학식
Figure 112006066092328-pat00015
,
Figure 112006066092328-pat00016
,
Figure 112006066092328-pat00017
, 및
Figure 112006066092328-pat00018
에 의해 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (c) 단계는 상기 측정 소자들이 병렬회로를 구성하는 경우, 각각의 소자의 임피던스 값 연산 수행은 수학식
Figure 112006066092328-pat00019
및
Figure 112006066092328-pat00020
에 의해 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 도시된 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 구성 요소를 의미한다. 본 발명에 의한 아이씨티는, 스위치매트릭스부, 측정부, 제어부, 및 메모리부를 구비한다. 스위치매트릭스부는 측정 소자를 선택하며, 측정부는 측정 소자에 연결되어 전류 및 전압을 측정한다. 제어부는 스위치매트릭스부의 선별 구동 및 측정부의 구동, 측정, 및 계산을 제어한다. 그리고 메모리부는 제어부의 제어 순서 및 측정 결과를 저장한다.
도 2는 본 발명에 의한 아이씨티의 직류 측정의 회로도로 3선 식 직류 측정의 경우 스위치 보상을 위한 회로의 연결을 나타내고 있다.
인쇄회로기판(200) 내부의 선택된 측정할 수동 저항소자(211)의 구동 및 측정을 위하여, 측정부(240)로부터 제 1 신호선 F(Force, 234), 제 2 신호선 G(Gurad, 235), 제 3 신호선 S(sense, 236)이 스위치 매트릭스(230)를 통하여 탐침의 집합체의 특정한 두 탐침 Pi(221) 및 Pk(222)에 의하여 연결된다.
즉, 제 1 신호선 F(234)과 제 2 신호선 G(235)는 탐침 Pi(221)를 통하여 측정 소자(211)의 일단에 연결되고, 제 3 신호선 S(236)는 탐침 Pk(222)를 통하여 측정 소자(211)의 타단에 연결된다. 이 경우, 제 1, 2, 3 신호선(234, 235, 236)은 스위치매트릭스부(230) 내부에서 각각의 스위치 소자를 갖는다.
스위치매트릭스부(230) 내부의 각 스위치 소자의 내부저항을 rij 라고 나타내면, 도 2의 231, 232, 233은 스위치매트릭스(230)의 해당 스위치 소자의 내부저항을 나타내며, 각각 r1j, r2i, r3k의 값을 갖는다. 스위치 소자의 내부 저항값은 거의 일정하고, 소자 간의 편차는 상당히 적으므로, 스위치 소자의 내부저항 값이 r1i=r2i=r3k=r로 동일하다고 가정할 수 있다.
측정부(240)에서 크기 V0인 직류정전압원(Constant DC voltage source, 241)을 제 1 신호선 F(234)와 제 3 신호선 S(236) 사이에 인가한다. 제 3 신호선 S(236)에서 직류전류측정(243)을 수행하여 그 값을 i라고 하면, 인가전압 V0에 대한 측정 전류 i는 제 1 신호선 F(234)의 스위치(231), 측정 소자(211), 및 제 3 신호선 S(235)의 스위치(233)을 통하여 흐르므로 수학식 1의 관계가 성립한다.
Figure 112006066092328-pat00021
따라서, 제 1 및 제 3 신호선 F 및 S(234, 236)만을 이용하여 소자 값(V0/i)을 계산하면 실제 값 R의 저항에 대하여 측정값은 (R+2r)이 되어, (2r)만큼의 오차가 발생한다. 특히, R의 값이 작을 경우, 또는 스위치 소자에 아날로그 스위치(analog switch)를 사용하여 그 내부저항 r의 값이 작지 않을 경우에 오차가 커지게 된다.
제 2 신호선 G(235)를 이용하여 이러한 스위치 소자 내부저항에 의한 오차를 보상하는 방법을 설명한다.
제 1 신호선 F를 통하여 전압을 인가한 상태에서 제 2 신호선 G(235)와 제 3 신호선 S(236) 사이에서 직류전압측정(242)을 동시에 수행하여 그 값을 V1 이라 하면, 제 2 신호선 G(235)에서 측정한 전압 V1은 제 2 신호선 G(235)가 갖는 스위치 소자(232)에는 전류가 흐르지 않으므로 수학식 2의 관계가 성립한다.
Figure 112006066092328-pat00022
상기, 수학식 1 및 수학식 2로부터 측정할 소자의 저항값 R과 스위치 소자의 내부저항 r을 수학식 3과 수학식 4와 같이 구할 수 있다.
Figure 112006066092328-pat00023
Figure 112006066092328-pat00024
따라서, 상기 수학식 3 내지 4의 계산을 통해서 측정 소자의 저항값을 구할 수 있음은 물론 및 스위치 소자의 저항값도 구할 수 있다. 이 경우, 연산의 수행은 제어부에 의해 수행된다.
본 측정방식의 장점은 단지 3선의 신호만을 사용하고, 전압 V1 및 전류 i를 측정함으로써, 측정할 소자의 저항값 및 스위치 소자의 내부저항을 측정할 수 있다는 것이다. 켈빈 방식의 측정을 위하여는, 탐침이 N개인 경우 스위치 매트릭스에 총 4N개의 스위치 소자가 필요하지만, 본 3선 방식의 경우 총 3N개의 스위치 소자만이 필요하게 되어 보다 경제적으로 정확도가 높은 직류측정 시스템을 구현할 수 있다는 점이다.
이러한 3선 측정을 직류정전류원(Constant DC current source)을 사용하여도 가능하다. 도 2에서 직류정전압원 대신 직류정전류원을 사용하고, F 및 G 신호 선에서 전압을 측정하는 경우에도 동일한 수학식 3 내지 4가 적용된다.
도 3은 본 발명에 의한 아이씨티의 교류 측정의 회로도로 3선 식 교류 측정의 경우 스위치 보상을 위한 회로의 연결을 나타내고 있다. 도 3에 의해 설명되는 아이씨티도, 측정 소자를 선택하는 스위치매트릭스부, 측정 소자에 연결되어 전류 및 전압을 측정하는 측정부, 스위치매트릭스부의 선별 구동 및 측정부의 구동, 측정, 및 계산을 제어하는 제어부, 그리고 제어 순서 및 측정 결과를 저장하는 메모리부를 구비한다.
도 3을 참조하면, 인쇄회로기판(300) 내부의 저항 R, 인덕터 L, 캐패시터 C 중에서 선택된 측정할 수동소자(311)의 임피던스(impedance) Z를 측정하기 위하여, 측정부(340)로부터 3개의 선인 제 1 신호선 F(331), 제 2 신호선 G(332), 제 3 신호선 S(333)가 스위치매트릭스(330)를 통하여 탐침의 집합체의 특정한 두 탐침 Pi(321) 및 Pk(322)에 의하여 연결된다. 이 경우, 제 1, 2, 3 신호선(334, 335, 336)은 스위치매트릭스부(330) 내부에 각각의 스위치 소자를 갖는다.
스위치 매트릭스부(330) 내부의 각 스위치 소자의 내부저항을 rij 라고 나타내면, 도 3의 331, 332, 333은 소위치 매트릭스부(330)의 해당 스위치 소자의 내부저항을 나타내며, 각각 r1i, r2i, r3k의 값을 갖는다.
도 2와 같이 스위치 내부저항의 값이 r1i=r2i=r3k=r로 동일하다고 가정한다. 측정 모듈(340)에서 크기 V0, 위상 0도인 교류정전압원(Constant AC voltage source, 341)을 제 1 신호선 F(334)와 제 3신호선 S(336)사이에 인가하고, 제 3 신호선 S(336)에서 교류전류측정(343)을 수행하여 그 크기를 I, 위상을 qi 라 하며, '
Figure 112006066092328-pat00025
' 를 위상을 나타내는 기호로 사용하기로 한다.
이 경우 인가전압
Figure 112006066092328-pat00026
에 대한 측정 전류
Figure 112006066092328-pat00027
는 제 1 신호선이 갖는 스위치 소자(331), 측정 소자(311), 제 3 신호선이 갖는 스위치 소자(333)를 통하여 흐르므로 수학식 5와 같은 관계가 성립한다.
Figure 112006066092328-pat00028
또한, 제 2 신호선 G(335)와 제 3 신호선 S(336) 사이에서 교류전압측정(342)을 동시에 수행하여 그 값을
Figure 112006066092328-pat00029
이라 하면, 제 2 신호선 G(335)에서 측정한 교류전압
Figure 112006066092328-pat00030
은 제 2 신호선 G(335)가 갖는 스위치 소자(332)에는 전류가 흐르지 않으므로, 수학식 6의 관계가 성립한다.
Figure 112006066092328-pat00031
수학식 5 및 6으로부터 측정할 소자의 임피던스값 Z와 스위치 소자의 내부 저항 r을 수학식 7과 수학식 8과 같이 구할 수 있다. 이 경우, 연산의 수행은 제어부에 의해 수행된다.
Figure 112006066092328-pat00032
Figure 112006066092328-pat00033
본 발명에 의한 아이씨티의 장점은 단지 3선의 신호만을 사용하고, 전압
Figure 112006066092328-pat00034
및 전류
Figure 112006066092328-pat00035
를 측정함으로써, 측정할 소자의 임피던스 값 및 스위치 소자의 내부저항을 측정할 수 있다. 본 3선 방식의 경우 총 3N개의 스위치 소자만이 필요하게 되어 보다 경제적으로 정확도가 높은 교류측정시스템을 구현할 수 있다.
상기 교류측정에서 측정할 소자가 저항 R일 경우 수학식 7에 의한 임피던스 Z의 값은 위상이 0도인 값이 나온다. 측정할 소자가 인덕터 L 또는 캐패시터 C의 경우 위상이 각각 90도 또는 -90도의 결과가 나온다.
한편, 측정할 소자가 RL 병렬회로의 경우에는 어드미턴스(Admittance: 임피던스의 역수)의 관계식인 수학식 9에 의해 에서 R, L 각각의 값을 수학식 10과 같이 구할 수 있다. 여기서 Re, Im 은 각각 실수부분, 허수부분을 나타낸다.
Figure 112006066092328-pat00036
Figure 112006066092328-pat00037
또한, 측정할 소자가 RC 병렬회로의 경우에는 수학식 7로부터 Z를 구하고, 어드미턴스의 관계식인 수학식 11로부터 R, C 각각의 값을 수학식 12에 의해 구할 수 있다.
Figure 112006066092328-pat00038
Figure 112006066092328-pat00039
.
따라서, 측정할 소자가 R, L, C 단독의 경우는 물론 RC, RL 병렬회로의 경우에도 3선 식 교류측정에 의해 각 소자값의 측정이 가능하다.
이러한 3선 교류측정을 교류정전류원(Constant AC current source)을 사용하여도 가능하다. 도 4에서 교류정전압원 대신 교류정전류원을 사용하고, F 및 G 신호 선에서 전압을 측정하는 경우에도 동일한 수학식 7-12가 적용된다.
도 4는 본 발명에 의한 아이씨티를 이용한 직류 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트로, 도 2와 같은 아이씨티 측정 모듈에서 각각의 스위치 소자를 갖는 제 1, 2, 3 신호선을 이용한 직류 신호를 측정하여 저항을 측정하는 직류 측정 방법을 나타내고 있다.
먼저, 측정 소자의 일단에 연결된 제 1 신호선을 통하여 측정 소자에 직류 정전압원 또는 정전류원을 인가한다(S100).
다음에, 제 1 신호선, 측정 소자, 및 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류를 측정하고, 측정 소자와 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압을 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하고 저장한다(S102).
다음에, 측정된 결과를 참조하여 측정 소자의 저항값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행한다(S104). 이 경우, 연산의 수행은 상기 도 2에서 설명한 수학식 3`-4에 의해 수행될 수 있으며, 그 증명 과정은 이미 설명한 것과 동일하다.
도 5는 본 발명에 의한 아이씨티를 이용한 교류 측정 방법을 설명하기 위한 플로우차트로, 도 3과 같은 아이씨티 측정 모듈에서 각각의 스위치 소자를 갖는 제 1, 2, 3 신호선을 이용한 교류 신호를 측정하여 임피던스를 측정하는 교류 측정 방법을 나타내고 있다.
먼저, 측정 소자의 일단에 연결된 제 1 신호선을 통하여 측정 소자에 교류 정전압원 또는 정전류원을 인가한다(S200).
다음에, 제 1 신호선, 측정 소자, 및 측정 소자의 타 단에 연결된 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 전압의 크기 및 위상을 제 2 신호 및 제 3 신호선을 통하여 측정하고 저장한다(S202).
다음에, 측정된 결과를 참조하여 측정 소자의 임피던스값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행한다(S204). 이 경우, 연산의 수행은 상기 도 3에서 설명한 수학식 7-8에 의해 수행될 수 있으며, 그 증명 과정은 이미 설명한 것과 동일하다.
한편, S204 단계에서, 측정 소자들이 병렬 회로를 구성하는 경우, 각각의 소자의 임피던스 값 연산을 수학식 10 및 12에 의해 수행할 수 있으며, 그 증명 과정은 이미 설명한 것과 동일하다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 개재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 고안에 의한 아이씨티 및 이를 이용한 측정 방법은, 스위치매트릭스를 3선 방식을 사용하여 켈빈 방식의 4선 방식보다 경제적으로 구현이 가능하면서도, 스위치 소자의 내부 저항을 보상하여 정확한 측정이 가능한 측정 방식을 제안함으로써, 경제적이고 고성능의 아이씨티 및 이를 이용한 측정 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 정전압원 및 정전류원을 모두 인가할 수 있고, 직류 및 교류 모두를 측정할 수 있는 아이씨티 및 이를 이용한 측정 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 교류 측정의 경우, R, L, C 등의 단독 소자의 측정은 물론 RL, RC 등 의 병렬 회로의 각각의 소자의 값을 교류 전압 및 전류의 크기 및 위상 측정으로부터 간단히 계산해 낼 수 있는 아이씨티 및 이를 이용한 측정 방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 인쇄회로기판 내부에 구비된 수동 저항소자,
    상기 수동 저항 소자중에서 측정하고자하는 소자인 측정 소자를 선택하는 스위치매트릭스부;
    상기 측정 소자의 일단에 연결되고 각각의 스위치 소자를 갖는 제 1 신호선과 제 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 타단에 열결되고 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 포함함으로써 상기 스위치매트릭스부와 연결되어 직류의 전류 또는 전압을 측정하는 측정부;
    상기 스위치매트릭스부의 선별 구동 및 상기 측정부의 구동, 측정, 및 계산 등을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 순서 및 측정 결과를 저장하는 메모리부를 구비하며,
    상기 측정부는 상기 제 1 신호선을 통하여 직류 정전압원 또는 정전류원을 인가함으로써, 상기 제 1 신호선, 상기 측정 소자, 및 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류를 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압을 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하며,
    상기 제어부는 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 저항값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 아이씨티(ICT:In-Circuit Tester).
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정 소자의 저항값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위한 연산 수행을 수학식
    Figure 112007076216676-pat00067
    , 및
    Figure 112007076216676-pat00068
    의 계산을 통해 하는 것을 특징으로 하는 아이씨티(ICT:In-Circuit Tester)(단 V0 는 제 1 신호선과 제 3 신호선 사이에 인가된 전압, V1은 제 2 신호선과 제 3 신호선 사이에서 측정된 전압, i는 제 3 신호선에서 측정된 전류,R = 측정소자의 저항값, r= 스위치 소자의 내부저항값)
  3. 인쇄회로기판 내부에 구비된 수동 저항소자,
    상기 수동 저항 소자중에서 측정하고자하는 소자인 측정 소자를 선택하는 스위치매트릭스부;
    상기 측정 소자의 일단에 연결되고 각각의 스위치 소자를 갖는 1 신호선과 제 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 타단에 열결되고 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 포함함으로써 상기 스위치매트릭스부와 연결되어 교류의 전류 또는 전압을 측정하는 측정부;
    상기 스위치매트릭스부의 선별 구동 및 상기 측정부의 구동, 측정, 및 계산 등을 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 순서 및 측정 결과를 저장하는 메모리부를 구비하며,
    상기 측정부는 상기 제 1 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 교류 정전압원 또는 정전류원을 인가함으로써, 상기 제 1 신호선, 상기 측정 소자, 및 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압의 크기 및 위상을 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하며,
    상기 제어부는 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 임피던스 값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 것을 특징으로 하는 아이씨티(ICT:In-Circuit Tester).
  4. 청구항 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정 소자의 임피던스 값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위한 연산 수행을 수학식,
    Figure 112007076216676-pat00069
    , 및
    Figure 112007076216676-pat00070
    의 계산을 통해 하는 것을 특징으로 하는 아이씨티(ICT:In-Circuit Tester)(단
    Figure 112007076216676-pat00071
    는 제 1 신호선과 제 3 신호선 사이에 인가된 전압의 크기 및 위상,
    Figure 112007076216676-pat00072
    은 제 2 신호선과 제 3 신호선 사이에서 측정된 전압의 크기 및 위상
    Figure 112007076216676-pat00073
    는 제 3 신호선에서 측정된 전류의 크기 및 위상 ,r= 스위치 소자의 내부저항값, Z=측정할 소자의 임피던스값).
  5. 청구항 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 측정 소자들이 병렬회로를 구성하는 경우, 각 소자의 임피던스값 연산 수행을 RL 회로의 경우 수학식
    Figure 112007076216676-pat00074
    , RC 회로의 경우
    Figure 112007076216676-pat00075
    의 계산을 통해 하는 것을 특징으로 하는 아이씨티(ICT:In-Circuit Tester)(단 R = 소자의 저항값, Z=측정할 소자의 임피던스값, w= 주파수, Re= 실수부분, Im=허수부분).
  6. 아이씨티 측정 모듈에서 측정 소자의 일단에 연결되어 각각의 스위치 소자를 갖는 제 1, 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 타단에 연결되어 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 이용한 직류 신호를 측정하여 저항을 측정하는 직류 측정 방법에 있어,
    (a) 상기 측정 소자의 일단에 연결된 제 1 신호선을 통하여 상기 측정 소자에 직류 정전압원 또는 정전류원을 인가하는 단계;
    (b) 상기 제 1 신호선, 측정 소자, 및 상기 제 3 신호선을 따라 흐르는 전류를 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압을 상기 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하고 저장하는 단계; 및
    (c) 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 저항값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 단계를 구비하는 특징으로 하는 측정 방법.
  7. 청구항 6항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 연산 수행을 수학식
    Figure 112007076216676-pat00076
    ,
    Figure 112007076216676-pat00077
    ,
    Figure 112007076216676-pat00078
    , 및
    Figure 112007076216676-pat00079
    에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 측정 방법(단 V0는 제 1 신호선 및 제 3신호선 사이에 인가된 전압, V1은 제 2 신호선과 제 3 신호선 사이에서 측정된 전압, i는 제 3 신호선에서 측정된 전류, R = 측정소자의 저항값, r= 스위치 소자의 내부저항값).
  8. 아이씨티 측정 모듈에서 측정 소자의 일단에 연결되어 각각의 스위치 소자를 갖는 제 1, 2 신호선 및, 상기 측정 소자의 타단에 연결되어 스위치 소자를 갖는 제 3 신호선을 이용한 교류 신호를 측정하여 임피던스를 측정하는 교류 측정 방법에 있어,
    (a) 상기 측정 소자의 일단에 연결된 제 1 신호선을 통하여 상기 측정 소자에 교류 정전압원 또는 정전류원을 인가하는 단계;
    (b) 상기 제 1 신호선, 측정 소자, 및 상기 3 신호선을 따라 흐르는 전류의 크기 및 위상을 측정하고, 상기 측정 소자와 상기 제 3 신호선을 포함하는 양단의 전압의 크기 및 위상을 상기 제 2 신호선 및 제 3 신호선을 통하여 측정하고 저장하는 단계; 및
    (c) 상기 측정된 결과를 참조하여 상기 측정 소자의 임피던스값 및 스위치 소자의 저항값 계산을 위해 연산을 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.
  9. 청구항 8항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 연산 수행을 수학식
    Figure 112007076216676-pat00080
    ,
    Figure 112007076216676-pat00081
    ,
    Figure 112007076216676-pat00082
    , 및
    Figure 112007076216676-pat00083
    에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 측정 방법(단 V0는 제 1 신호선 및 제 3신호선 사이에 인가된 전압, V1은 제 2 신호선과 제 3 신호선 사이에서 측정된 전압
    Figure 112007076216676-pat00084
    는 제 3 신호선에서 측정된 전류의 크기 및 위상 , r= 스위치 소자의 내부저항값, Z=측정할 소자의 임피던스값).
  10. 청구항 8항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 측정 소자들이 병렬회로를 구성하는 경우, 각각의 소자의 임피던스 값 연산 수행을 RL회로의 경우 수학식
    Figure 112007076216676-pat00085
    , RC회로의 경우
    Figure 112007076216676-pat00086
    에 의해 하는 것을 특징으로 하는 측정 방법(단 R = 소자의 저항값, Z=측정할 소자의 임피던스값, w= 주파수, Re= 실수부분, Im=허수부분).
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