JPH0972941A

JPH0972941A - 信号切換装置およびスイッチ回路

Info

Publication number: JPH0972941A
Application number: JP7248375A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Bessho; 嘉行別所; Hiroyuki Iwasaki; 裕行岩崎; Norio Sone; 規雄曽根
Original assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-18
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: US5880540A; JP3558425B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＵＴの破壊，その前兆等の測定を正確かつ
高速に行う信号切換装置を提供する。【解決手段】複数の切換回路が、入力端子１１，１２
および出力端子１４ａ，１４ｂ・・・に並列に複数設け
られてなる信号切換装置であって、各切換回路２ａ，２
ｂ，・・・は、（ａ）ガードを伴う微小電流測定用信号
を入出力する第１スイッチ回路３、（ｂ）入力側がスト
レス信号端子１３に接続された電流制限回路５、（ｃ）
入力側が電流制限回路５の出力側に接続され、出力側が
前記第１スイッチ回路３の出力側に接続されたガード出
力端子を持つ第２スイッチ回路４１、（ｄ）一端が第１
スイッチ回路３および第２スイッチ回路４１の出力側に
接続され、他端が出力端子１４ａ，１４ｂ，・・・に接
続されたガード付きライン６、を有して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体等のデバイ
ス試験に好適なスイッチ回路に関し、より詳細には、被
測定デバイス（以下、「ＤＵＴ」という）のストレス試
験用の切換装置、および２つの信号源からの信号の切換
えに用いるスイッチ回路に関する。

【０００２】

【技術背景】微小電圧，微小電流で動作する半導体デバ
イス等の、経時特性，過負荷特性等（たとえば、半導体
絶縁層のストレス印加による経時的な破壊特性）を測定
するために、複数の同一規格のＤＵＴ（トランジスタ，
ＩＣ，ＬＳＩ等）にストレス信号（一般に、定格電流，
定格電圧レベル以上の信号）を長時間（たとえば、１５
００〜２０００時間）連続的または断続的に与えて、上
記ＤＵＴに流れる電流を定期的に検出する方法が知られ
ている。

【０００３】図４は、従来の信頼性測定用の切換装置の
構成を示すもので、切換装置１′は、微小電流測定装置
（以下、単に「測定装置」と言う）１０１からの微小電
流測定用信号Ｓ_１を入力する測定信号端子１１、該測定
装置１０１からのガード信号Ｓ_Ｇを入力するガード信号
端子１２、およびストレス信号源１０２からのストレス
信号Ｓ_２を入力するストレス信号端子１３を入力端子と
して持っている。さらに、切換装置１′は、それぞれが
異なるＤＵＴ１０３ａ，１０３ｂ，・・・に接続され
る、複数のＤＵＴ接続端子１４ａ，１４ｂ・・・を出力
端子として持っている。

【０００４】微小電流測定装置１０１には、たとえば定
電圧源からＤＵＴに電圧を印加して該ＤＵＴに流れる電
流を測定すること、および／あるいは定電流源からＤＵ
Ｔに電流を流して該ＤＵＴの両端の電圧を測定すること
が可能な電圧電流測定装置が用いられる。

【０００５】切換装置１′は、３つの入力端子１１，１
２，１３と各出力端子１４ａ，１４ｂ，・・・との間
に、それぞれ同一構成の切換回路２′ａ，２′ｂ，・・
・を有している。各切換回路は、ガード付きスイッチ３
３、電流制限抵抗（固定抵抗）５′、ガード付きライン
６１，６２、ストレス信号用のガード付きスイッチ４３
から構成されている。測定信号端子１１は、各切換回路
のガード付きスイッチ３３、ガード付きライン６１、電
流制限抵抗５′、ガード付きライン６２を介してＤＵＴ
接続端子（切換回路２′ａでは１４ａ）に接続されてい
る。ガード信号端子１２は、ガード付きスイッチ３３の
ガードに接続されると共に、ガード付きライン６１，６
２のガードに接続されている。入力端子１３は、ガード
付きスイッチ４３を介して、ガード付きスイッチ３３の
出力側に接続されている。また、ガード付きスイッチ４
３のガードは、前記ガード付きライン６１，６２のガー
ドに接続されている。

【０００６】ストレス信号源１０２により全ＤＵＴ１０
３ａ，１０３ｂ，・・・に対してストレス信号Ｓ_２が与
えられるときには、全ての切換回路２′ａ，２′ｂ，・
・・のガード付きスイッチ３３はオフとされ、ガード付
きスイッチ４３はオンとされる。ストレス信号Ｓ_２によ
り、何れかのＤＵＴが破損すると、多くの場合該ＤＵＴ
が接続されているＤＵＴ接続端子の電位が急激に降下
（極端な場合グランド電位と等しくなる）する。この場
合において、電流制限抵抗５′は、ストレス信号源１０
２が過負荷となることを防止すると共に、破損していな
い他のＤＵＴへの供給電流が不足となるのを防止する。

【０００７】どのＤＵＴが破壊されたかを検出するため
に、各ＤＵＴを１つずつストレス信号源から切り離すと
共に測定装置に接続し、該ＤＵＴに流れる電流を測定す
る。たとえば、ＤＵＴ１０３ａが破壊されたか否かを検
出する場合には、切換回路２′ａのみのガード付きスイ
ッチ３３をオンとし、かつ、この切換回路２′ａのみの
ガード付きスイッチ４３をオフとする。あるいは切換回
路２′ａ以外の切換回路２′ｂ等のガード付きスイッチ
４３をもオフとして、ＤＵＴ１０３ｂ等もストレス信号
源から切り離すようにしてもよい。測定装置１０１から
の微小電流測定用信号Ｓ_１は、切換回路２′ａを介して
ＤＵＴ１０３ａに与えられ、測定装置１０１は、測定用
信号Ｓ_１の電流値が所定の値を越えるか否かを測定する
ことで、ＤＵＴ１０３ａが破壊されたか否かを検出す
る。他のＤＵＴ１０３ｂ等についても、上述と同様、対
応する切換回路２′ｂ等の各スイッチを順次切り換えて
微小電流測定用信号Ｓ_１を与えることで、どのＤＵＴに
回路破壊が生じたか否かを検出することができる。

【０００８】しかし、図４に示した切換装置１′は、以
下のような種々の問題を有している。（１）たとえば、測定装置１０１によりＤＵＴ１０３ａ
を測定するために、微小電流測定用信号Ｓ_１を与える場
合、電流制限抵抗５′で電圧降下が生じるため、各ＤＵ
Ｔに、本来印加するべき適正な電圧を印加できない。こ
の場合、上記電圧降下分を考慮した補正をすることも不
可能ではないが、補正に要する処理が煩雑となる。ま
た、各電流制限抵抗５′は、それぞれ抵抗値にバラツキ
があることもあり上記補正は容易ではない。しかも、各
電流制限抵抗５′の抵抗値を特定できたとしても、温度
変化による影響も考慮しなくてはならず、従来の切換装
置１′を用いた測定では、正確な微小電流の測定が困難
である。このため、該ＤＵＴの破壊の前兆を捉えるよう
な微妙な経時変化の測定には上記の切換装置１′を用い
ることはできない。

【０００９】（２）図５に、切換回路２′ａの微小電流
測定用信号の経路における、ガードと、入力端子１１、
ガード付きスイッチ３３の出力側端子、電流制限抵抗
５′、および出力端子１４ａとの間の寄生インピーダン
ス（ＲＣ並列回路）ｚ_１，ｚ_２，ｚ_３，ｚ_４を示す。測
定装置１０１により、たとえばＤＵＴ１０３ａに微小電
流測定用信号Ｓ_１を与えた場合、電流制限抵抗５′で生
じる電圧降下により、インピーダンスｚ_４に加わる電圧
が大きくなる。このため、インピーダンスｚ_４の抵抗
（Ｒ）を介して漏れ電流が流れてしまい、各ＤＵＴに流
れる電流を正確に測定することができない。たとえば、
インピーダンスｚ_４の抵抗が１ＧΩ、電圧降下が０．２
Ｖであるような場合には、誤差電流は０．２ｎＡにもな
り、ｐＡオーダでの微小電流の測定は実質上不可能とな
る。

【００１０】（３）スイッチ４３がオンとなるときに
は、インピーダンスｚ_４には、スイッチ信号の電圧と、
ガード信号の電圧との差分の電圧が加えられる。このこ
とから、ガード付きスイッチ４３のオフ直後では、ｚ_４
の両端に電位差を生じるために、ｚ_４の誘電体にいわゆ
る誘電吸収が生じ、電流測定のためにスイッチ４３をオ
フし、スイッチ３３をオンした後も、誘電余効がおさま
るまで測定を待たなければならない。ストレス信号源１
０２の出力が１００Ｖであるような場合には、誘電分極
による電流がｆＡのレベルにまで落ち着くのに数十秒を
要することすらあり、図４に示した従来の切換装置１′
では、大きな問題となる。

【００１１】（４）上述の問題を解決するために、電流
制限抵抗５′に代えて、電圧降下が電流に依存せず、電
流値が設定値を越えないときは抵抗値が０Ω、設定値を
越えたときには抵抗値が無限大となるような電流制限回
路を採用することが好ましい。このような電流制限回路
は、半導体デバイスにより製造されるため、信号経路中
に漏れ電流が生じ易い。このため、これを従来の切換装
置１′に用いると、漏れ電流のためにかえって微小電流
の測定に支障が生じる可能性があった。

【００１２】

【発明の目的】本発明の目的は、ストレス信号の経路中
に介在していた電流制限抵抗の影響を解消することで、
ＤＵＴの破壊，その前兆等の測定を正確かつ高速に行う
ことを可能とする、ＤＵＴの信頼性の測定に好適な信号
切換装置を提供することにある。また、本発明の他の目
的は、ストレス信号経路と微小電流測定用信号経路の切
換回路を工夫することにより、製造コストダウンを図る
ことができる上記信号切換装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、２つの信号源のうち、一
方の信号源からの信号がスイッチ回路を介してガード付
き信号線に接続されている場合に、該スイッチ回路がオ
フ状態でありかつ該ガード付き信号線に信号が表れてい
るときに、該スイッチ回路として安価なものを採用でき
る回路構成を提供することにある。

【００１３】

【発明の概要】本発明の切換装置は、測定装置からの微
小電流測定用信号が入力される測定信号端子と、該測定
装置からのガード信号が入力されるガード信号端子と、
ストレス信号源からのストレス信号が入力されるストレ
ス信号端子とを入力端子として持ち、また、異なるＤＵ
Ｔに、前記ストレス信号または前記微小電流測定用信号
を出力する、複数のＤＵＴ接続端子を出力端子として持
つ。さらに、この切換装置は、前記３つの入力端子と前
記各出力端子との間に、それぞれ同一構成の切換回路が
形成されている。

【００１４】微小電流測定用信号およびストレス信号と
して、直流電流，直流電圧、交流電流，交流電圧、これ
らの重畳したもの、あるいはパルス等種々の信号が用い
られる。ストレス信号源は、複数のＤＵＴに同時にスト
レス信号を供給しなくてはならないが、測定装置は、１
つのＤＵＴのみに微小電流測定用信号を供給できればよ
い。ストレス信号源や測定装置は、１つの切換装置にた
だ１つ接続されるとは限らず、複数接続されることもあ
る。ガード信号端子には、通常は測定信号端子に与えら
れる電圧と同一の値の電圧が与えられる。ＤＵＴには、
ＬＳＩ，トランジスタ等の半導体装置の他、抵抗やコン
デンサ等の電気素子が含まれる。

【００１５】本発明の切換装置は、基本的には同一種・
複数のＤＵＴに同一のストレスを与え、該ストレスによ
る影響を経時的に測定するために用いられる。したがっ
て、ＤＵＴ接続端子（出力端子）に接続されるＤＵＴ
は、原則的には同一種であるが、各出力端子に異なる種
類のＤＵＴを振り分けて測定を行うことも可能である。
この場合、ＤＵＴの種類に応じて、異なるストレス信号
源や異なる測定装置を用いることもできる。

【００１６】各切換回路は、（ａ）入力側が前記測定信
号端子に接続されたガード付きスイッチと、入力側が前
記ガード信号端子および前記ガード付きスイッチのガー
ドに接続された前記ガード付きスイッチに連動するガー
ド用スイッチと、からなる第１スイッチ回路、（ｂ）入
力側が前記ストレス信号端子に接続された電流制限回
路、（ｃ）入力側が前記電流制限回路の出力側に接続さ
れ、出力側が前記第１スイッチ回路のガード付きスイッ
チの出力側に接続されたガード出力端子を持つ第２スイ
ッチ回路、（ｄ）一端が前記第１スイッチ回路のガード
付きスイッチの出力側に接続され、他端が前記ＤＵＴ接
続端子に接続され、ガードが前記第１スイッチ回路のガ
ード用スイッチの出力側および前記第２スイッチ回路の
ガード出力端子に接続された、ガード付きライン、を有
している。

【００１７】第２スイッチ回路は、単一のガード付きス
イッチにより構成することもでき、この場合にはガード
が該スイッチ回路のガード出力端子となる。また、通
常、第２スイッチ回路は、後述する図１および図２にお
いて説明するように、２つのスイッチにより構成する
（一方のスイッチはガード付きスイッチである）ことも
できる。さらに、第２スイッチ回路は、後述する図１お
よび図２の構成に限らず、ガード付きスイッチと、その
ガードに一方端が接続され他方端が接地されたグランド
用スイッチとの２つの相互に連動するスイッチにより構
成することもできる。なお、通常、本発明の切換装置で
は、上記各スイッチとして、リードリレーが用いられる
が、これに限定されるものではない。また、ＤＵＴ接続
端子から引き出されるラインにガードが必要となる場合
には、各ＤＵＴ接続端子と対に、ガード用の出力端子
（ガード付きラインのガードに接続される）を設けるこ
とができる。

【００１８】本発明においては、電流制限回路として固
定抵抗を用いてもよい。また、電流制限回路は微小電流
測定用信号の経路中に介在していないので、それ自体が
漏れ電流を持つような電流制限回路（たとえば、安価な
能動素子等を用いた電子回路部品）を採用してもよい。
さらに、電流制限回路を、電流制限値が変更可能な回路
により構成してもよい。また、電流制限回路は微小電流
測定用信号の経路中に介在していないことから、第１ス
イッチ回路のガード付きスイッチと前記ＤＵＴ接続端子
との間の、同軸ケーブル，基板上パターン等からなるガ
ード付きラインの長さを短縮することも可能となる。

【００１９】本発明の切換装置は、以下のように動作す
る。たとえば、ＤＵＴに微小電流測定用信号を送出する
とき（微小電流測定時）には、何れか１つの切換回路の
みの第１スイッチ回路をオンとすると共に、当該切換回
路のみの第２スイッチ回路または全ての切換回路の第２
スイッチ回路をオフとする。測定装置からの微小電流測
定用信号は、第１スイッチ回路およびガード付きライン
を介して何れかのＤＵＴに与えられる。測定装置は、微
小電流測定用信号の電流値をｐＡオーダ以上の精度で測
定し、該ＤＵＴに破壊の前兆が生じているか否か等を検
出することができる。

【００２０】また、ＤＵＴに微小電流測定用信号を送出
しないとき（微小電流非測定時）には、全ての切換回路
の第１スイッチ回路をオフとし、全ての切換回路の第２
スイッチ回路をオンとする。ストレス信号源からのスト
レス信号は、電流制限回路、第２スイッチ回路、および
ガード付きラインを介して各ＤＵＴに与えられる。何れ
かのＤＵＴが破壊され、該ＤＵＴが接続されているＤＵ
Ｔ接続端子の電位が急激に降下しても、電流制限回路に
より、ストレス信号源が過負荷になることはなく、破壊
されていない他のＤＵＴへのストレス信号の供給不足は
生じない。

【００２１】本発明の切換装置では、第２スイッチ回路
を、ガード付きスイッチと、これに連動するガード用ス
イッチとにより構成することができる。この場合、前記
ガード用スイッチの一端が前記ガード付きスイッチの一
端に、該ガード用スイッチの他端が該ガード付きスイッ
チのガードにそれぞれ接続される。ここで、前記ガード
付きスイッチの一端および他端が、前記第２スイッチ回
路の入力側および出力側となり、前記ガード用スイッチ
の他端が前記第２スイッチ回路のガード出力端子とな
る。

【００２２】また、本発明の切換装置では、第２スイッ
チ回路を、ガード付きスイッチと、これに連動する入力
側スイッチとの直列接続により構成することができる。
この場合、前記ガード付きスイッチのガードが、該ガー
ド付きスイッチと前記入力側スイッチとの接続点に接続
される。ここで、前記入力側スイッチの前記ガード付き
スイッチが接続されていない側が前記第２スイッチ回路
の入力側となり、前記ガード付きスイッチの前記入力側
スイッチが接続されていない側が前記第２スイッチ回路
の出力側となる。また、前記ガード付きスイッチのガー
ドが前記第２スイッチ回路のガード出力端子となる。

【００２３】本発明のスイッチ回路は、出力側ガード付
きスイッチと入力側スイッチとが直列接続され、前記出
力側ガード付きスイッチのガードが、該ガード付きスイ
ッチと前記入力側スイッチとの接続点に接続されて構成
されるもので、出力側に接続した外部デバイスに、他の
信号源からのフォースラインおよびガードラインが接続
されている場合に、入力側に接続した信号源から、前記
外部デバイスに信号を送出するために用いられる。この
スイッチ回路は、以下のように動作する。たとえば、前
記他の信号源からのフォース信号およびガード信号が、
前記フォースラインおよび前記ガードラインに表れると
きには、前記２つのスイッチを同時にオフする。また、
前記他の信号源からのフォース信号およびガード信号
が、前記フォースラインおよび前記ガードラインに表れ
ない場合において、前記入力側スイッチの入力側に接続
された信号源からの信号を前記外部デバイスに送出する
ときには、前記２つのスイッチを同時にオンする。

【００２４】本発明のスイッチ回路では、前記他の信号
源からのフォース信号およびガード信号が、前記フォー
スラインおよびガードラインにそれぞれ表れていると
き、すなわち、前記入力側スイッチおよび前記出力側ガ
ード付きスイッチを同時にオフしているときに、出力側
ガード付きスイッチの両端子間の電位差は微小で、概ね
ｍＶ以下であるので、出力側ガード付きスイッチとし
て、絶縁抵抗が小さい値のものを採用することができ
る。

【００２５】

【実施例】図１は、本発明の信号切換装置の実施例を示
す図であり、同図において、信号切換装置１は、入力端
子として測定信号端子１１，ガード信号端子１２，スト
レス信号端子１３の３つの端子を入力端子として持ち、
複数のＤＵＴ接続端子１４ａ，１４ｂ，・・・を出力端
子として持つ。測定信号端子１１，ガード信号端子１２
には、微小電流測定用信号Ｓ_１およびガード信号ＳＧを
出力する測定用測定装置１０１が接続され、ストレス信
号端子１３には、ストレス信号Ｓ_２を出力するストレス
信号源（ここでは、直流信号源）１０２が接続されてい
る。また、各ＤＵＴ接続端子１４ａ，１４ｂ，・・・に
は、同一種のＤＵＴ１０３ａ，１０３ｂ，・・・がそれ
ぞれ接続されている。

【００２６】３つの入力端子１１，１２，１３と各出力
端子１４ａ，１４ｂ，・・・との間には、それぞれ同一
構成の切換回路２ａ，２ｂ，・・・が形成されている。
各切換回路は、第１スイッチ回路３、第２スイッチ回路
４１、電流制限回路５およびガード付きライン６を有し
て構成されている。第１スイッチ回路３は、入力側が測
定信号端子１１に接続されたガード付きスイッチ３１
と、入力側がガード信号端子１２およびガード付きスイ
ッチ３１のガードに接続されたガード用スイッチ３２と
からなる。ガード用スイッチ３２はガード付きスイッチ
３１に連動するように動作する。

【００２７】本実施例において、電流制限回路５は電子
回路により構成されている。この電流制限回路５は、入
力側が前記ストレス信号端子１３に接続されている。

【００２８】第２スイッチ回路４１は、本実施例では、
ガード付きスイッチ４１１と、これに連動するガード用
スイッチ４１２とからなり、ガード用スイッチ４１２の
一端はガード付きスイッチ４１１の一端に接続され、他
端はガード付きスイッチ４１１のガードに接続されてい
る。なお、第２スイッチ回路４１では、ガード付きスイ
ッチ４１１の両端が入出力端となり、ガード用スイッチ
４１２の他端（ガード付きスイッチ４１１の一端に接続
されていない側）がガード出力端子となっている。

【００２９】ガード付きライン６は、芯線の一端がガー
ド付きスイッチ３１の出力側に接続され、他端がＤＵＴ
接続端子（切換回路２ａでは、１４ａである）に接続さ
れており、ガードがガード用スイッチ３２の出力側およ
びガード用スイッチ４１２の出力側（すなわち、第２ス
イッチ回路４１のガード出力端子）に接続されている。
なお、図１では、切換装置１の出力端子としてＤＵＴ接
続端子１４ａ，１４ｂ，・・・のみを設けたが、ＤＵＴ
１０３ａ，１０３ｂ，・・・の近傍にガードが必要な場
合には、ガード付きライン６のガードに接続されたガー
ド用の出力端子を設けることができる。

【００３０】図１からも明らかなように、電流制限回路
５は、微小電流測定用信号に影響を与えない位置に設け
られるので、電流制限回路５として固定抵抗（抵抗素
子）以外の、漏れ電流を持つような電子回路部品を採用
しても、微小電流の測定に影響を与えることは殆どな
い。また、電流制限回路５を、制限電流値を外部から変
更できる電子回路により構成することもできる。

【００３１】図１の切換装置１において、ＤＵＴに微小
電流測定用信号Ｓ_１を送出するとき（微小電流非測定
時）には、全ての切換回路２ａ，２ｂ，・・・の第１ス
イッチ回路３をオフ（すなわち、ガード付きスイッチ３
１およびガード用スイッチ３２をオフ）とすると共に、
全ての切換回路の第２スイッチ回路４１をオン（すなわ
ち、ガード付きスイッチ４１１およびガード用スイッチ
４１２はオン）とし、ＤＵＴ１０３ａ，１０３ｂ，・・
・にストレス信号（本実施例では直流電圧信号）Ｓ_２を
与える。

【００３２】図１の切換装置１において、ＤＵＴに微小
電流測定用信号Ｓ_１を送出しないとき（微小電流測定
時）には、何れか１つの切換回路、たとえば切換回路２
ａのみの第１スイッチ回路３をオン（すなわち、ガード
付きスイッチ３１およびガード用スイッチ３２をオン）
とし、切換回路２ａの第２スイッチ回路４１はオフ（す
なわち、ガード付きスイッチ４１１およびガード用スイ
ッチ４１２はオフ）とする。これにより、測定装置１０
１は、ＤＵＴ１０３ａに微小電流測定用信号（本実施例
では直流電圧信号）Ｓ_１が与えられ、その応答（ＤＵＴ
１０３ａを流れる電流）が測定される。

【００３３】切換回路２ａを介してＤＵＴ１０３ａに微
小電流測定用信号Ｓ_１を与えている期間中、残る全ての
切換回路２ｂ等の各第２スイッチ回路４１をオンとする
こともできるし、オフとすることもできる。たとえば、
微小電流測定用信号Ｓ_１とストレス信号Ｓ_２とが同一の
電圧値の信号である場合には、上記切換回路２ｂ等の各
第２スイッチ回路４１をオンとし、また、微小電流測定
用信号Ｓ_１とストレス信号Ｓ_２とが異なる電圧値の信号
である場合には、上記切換回路２ｂ等の各第２スイッチ
回路４１をオフとすることができる。なお、微小電流測
定用信号Ｓ_１とストレス信号Ｓ_２とが同一の電圧値の信
号であるか否かによらず、上記切換回路２ｂ等の各第２
スイッチ回路４１をオンとすることもできるし、オフと
することもできる。

【００３４】図１の切換回路では、微小電流測定時に
は、微小電流測定用信号Ｓ_１の経路に電流制限回路が介
在していないので、ＤＵＴ１０３ａ，１０３ｂ，・・・
を流れる電流を極めて高い精度で測定することができ、
したがって各ＤＵＴの破壊の前兆等を知ることができ
る。また、第１スイッチ回路３がオフ、第２スイッチ回
路４１がオンのときには、ガード付きライン６全域に亙
り、芯線とガードとの間の電位差は実質上ゼロである。
したがって、微小電流測定のために、第１スイッチ回路
３をオン、第２スイッチ回路４１をオフとしても、いわ
ゆる誘電吸収は生じないので、微小電流測定の待ち時間
は実質上ゼロとなり、高速な測定を行うことができる。

【００３５】図１の切換回路では、第１スイッチ回路３
がオン、第２スイッチ回路４１がオフのときには、ガー
ド付きスイッチ４１１の両端子には、微小測定用信号Ｓ
_１の電圧とストレス信号Ｓ_２の電圧とが表れ、ガード用
スイッチ４１２の両端子にはガード信号端子１２からの
ガード信号Ｓ_Ｇとストレス信号Ｓ_２の電圧とが表れる。
ガード付きスイッチ４１１やガード用スイッチ４１２の
各両端子間の電位差がゼロないし小さいときには、これ
らスイッチ４１１，４１２として絶縁抵抗値の低いもの
を使用できる。しかし、ガード付きスイッチ４１１やガ
ード用スイッチ４１２の両端子間の電位差が大きい場合
（微小電流測定用信号Ｓ_１とストレス信号Ｓ_２との電圧
値が大きく異なる場合）には、ガード付きスイッチ４１
１とガード用スイッチ４１２の双方に絶縁抵抗の大きな
ものを使用しなくてはならない。また、ガード付きスイ
ッチ４１１の入力端と開閉点との間の部分で芯線とガー
ド間にリーク電流が生じたり、これらの間に誘導電荷が
生じる。

【００３６】このようなことが問題になる場合には、図
１に示す切換回路２ａ，２ｂ，・・・に代えて、図２に
示す切換回路２ａ，２ｂ，・・・を用いることができ
る。図２に示した切換回路は、図１に示した切換回路
と、第２スイッチ回路のみが異なる。図２の第２スイッ
チ回路４２は、ガード付きスイッチ４２１と、これに連
動する入力側スイッチ４２２との直列接続からなり、ガ
ード付きスイッチ４２１のガードが、ガード付きスイッ
チ４２１の芯線と入力側スイッチ４２２との接続点に接
続されて構成されている。なお、第２スイッチ回路４２
では、入力側スイッチ４２２の、ガード付きスイッチ４
２１が接続されていない側が入力端となり、ガード付き
スイッチ４２１の入力側スイッチ４２２が接続されてい
ない側が第２スイッチ回路４２の出力端子となり、さら
にガード付きスイッチ４２１のガードがスイッチ回路４
２のガード出力端子となっている。

【００３７】図２の切換装置１においても、図１の切換
装置１と同様にして、微小電流非測定時および微小電流
測定時に、第１スイッチ回路３および第２スイッチ回路
４２のオン・オフを行う。図２に示した第２スイッチ回
路４２では、微小電流測定時（すなわち第１スイッチ回
路３のガード付きスイッチ３１およびガード用スイッチ
３２がオン、ガード付きスイッチ４２１および入力側ス
イッチ４２２がオフのとき）に、ガード付きスイッチ４
２１の両端子間の電位差は、微小電流測定用信号Ｓ_１と
ガード信号Ｓ_Ｇとの電位差に等しくなる。したがって、
ガード付きスイッチ４２１として、高絶縁のものを使用
しなくてもよくなり、図１に示したガード付きスイッチ
４１１よりも安価なものを使用することができる。図１
に示した第２スイッチ回路４１では、ガード付きスイッ
チ４１１がオフのときに、該スイッチ４１１の両端子間
に１００Ｖの電位差が生じているとすると、ガード付き
スイッチ４１１として、その漏れ電流の設計目標を１ｐ
Ａとして、１０^１４Ωの仕様のものが必要となる。これ
に対して、図２に示す第２スイッチ回路４２を用いた場
合には、ガード付きスイッチ４２１として、その漏れ電
流の設計目標を上記と同様１ｐＡ、芯線とガードとに表
れる電圧を１ｍＶとすると、１０^９Ωの仕様のものです
むことになる。しかも、図２に示した第２スイッチ回路
４２では、ガード付きスイッチ４２１の入力端と開閉点
との間の部分で芯線とガードとの間の電位差はゼロであ
るので、図１に示した第２スイッチ回路４１のガード付
きスイッチ４１１のように上記部分にリーク電流が生じ
たり、これらの間に誘導電荷が生じることもなく、より
精度の高い微小電流測定が可能となる。

【００３８】図２の切換装置１においても、図１の切換
装置１と同様、たとえば切換回路２ａを介してＤＵＴ１
０３ａに微小電流測定用信号Ｓ_１を与えている期間中、
残る全ての切換回路２ｂ等の各第２スイッチ回路４１を
オフとすることもできる。この場合、（１）ガード付き
スイッチ４２１および入力側スイッチ４２２を共にオフ
とする態様、（２）ガード付きスイッチ４２１をオン、
入力側スイッチ４２２をオフとする態様、の何れであっ
ても上記各第２スイッチ回路４１をオフとすることがで
きる。（１）の態様では、上記切換回路２ｂ等のガード
付きライン６のガードは、ＤＵＴおよび測定装置１０１
の何れにも接続されない状態となり、ガードが浮いた電
位を持つことになる。上記の浮いたガードは、他の配線
等との間に静電容量を持つと共に、ガードと前記他の配
線等とは等価的に高抵抗で接続されることになる。この
ため、微小電流を測定する場合に、前記静電容量や前記
高抵抗の影響が微小電流の測定回路に現れ、測定精度が
低下する可能性が生じる。これに対し、（２）の態様で
は、ガード付きライン６のガードと芯線との電位は同じ
になるので、（１）の態様のような不都合は生じない。
このため、通常は、（１）の態様による第２スイッチ回
路４２の切換が行われる。

【００３９】本発明のスイッチ回路は、図２に示した第
２スイッチ回路４２と同様の構成をなすものであり、信
頼性測定における微小電流測定以外の用途にも適用され
る。以下、図３により説明する。図３は本発明のスイッ
チ回路を示すもので、同図においてスイッチ回路７は、
入力側スイッチ（通常はガードを持たない）７２と、出
力側ガード付きのスイッチ７１との直列接続により構成
されている。このスイッチ回路７は、出力側に接続した
外部デバイス２０３に、他の信号源２０１からのフォー
スラインＬ_１およびガードラインＬ_２が接続されている
場合において、信号源２０２から、外部デバイス２０３
に信号Ｓ_０を送出する場合に用いられる。

【００４０】このスイッチ回路７では、出力側ガード付
きスイッチ７１の出力側およびそのガードは、フォース
ラインＬ_１およびガードラインＬ_２にそれぞれ接続され
ている。また、出力側ガード付きスイッチ７１のガード
は、該スイッチ７１の芯線の入力側に接続されている。

【００４１】信号源２０１からのフォース信号Ｓ_Ｆおよ
びガード信号Ｓ_Ｇが、フォースラインＬ_１およびガード
ラインＬ_２にそれぞれ表れるときには、入力側スイッチ
７２および出力側ガード付きのスイッチ７１を同時にオ
フする。また、信号源２０１からのフォース信号Ｓ_Ｆお
よびガード信号Ｓ_Ｇが、信号ラインＬ_１およびガードラ
インＬ_２に表れない場合において、信号源２０１からの
信号Ｓ_０を外部デバイス２０３に送出するときには、入
力側スイッチ７２および出力側ガード付きスイッチ７１
を同時にオンする。

【００４２】このスイッチ回路では、信号源２０１から
のフォース信号Ｓ_Ｆおよびガード信号Ｓ_Ｇが、フォース
ラインＬ_１およびガードラインＬ_２にそれぞれ表れてい
るとき、すなわち、入力側スイッチ７２および出力側ガ
ード付きのスイッチ７１を同時にオフしているときに、
出力側ガード付きスイッチ７１の芯線とガードとの間の
電位差は微小であり、概ねｍＶオーダ以下である。した
がって、図２の第２スイッチ回路４２について説明した
と同様、出力側ガード付きスイッチとして、絶縁抵抗の
値が小さいものを使用することができ、しかも、出力側
ガード付きスイッチ７１の入力端と開閉点との間の部分
で芯線とガードとの間にリーク電流が生じたり、これら
の間に誘導電荷が生じることもない。

【００４３】本発明の上記実施例は、例示に過ぎずこれ
に限定されないことは、当業者には明らかであろう。特
に、本発明の切換装置に複数のストレス信号源あるいは
複数の微小電流測定装置を接続するように変更修正する
ことが容易なことは、当業者には容易に理解されよう。

【００４４】

【発明の効果】本発明の切換装置は、上記のように構成
したので、以下のような効果を奏することができる。（１）微小電流測定用信号の経路には電流制限回路が介
在していないので、微小電流測定に際して誤差電流が極
めて小さくなり、ｆＡオーダの高精度測定が可能とな
る。（２）微小電流測定用信号の経路となるガード付きライ
ン全域に亙り、微小電流測定用信号に電圧降下が生じな
いため、いわゆる誘電吸収は実質上生じないので、高速
な測定が可能となる。（３）微小電流測定用信号は電流制限回路から干渉を受
けにくい、あるいは全く受けないので、電流制限回路と
して選択の自由度が広くなる。したがって、電流制限回
路として、電流制限値を変更できる半導体デバイスから
なるものを採用することができる。（４）上記の効果を有するにもかかわらず、製造コスト
が従来並である。

【００４４】また、本発明のスイッチ回路は、上記のよ
うに構成したので、漏れ電流が極めて小さい２つの信号
源の切換回路を安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明の信号切換装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図３】本発明のスイッチ回路の実施例を示す図であ
る。

【図４】従来の信号切換装置の第２の実施例を示す図で
ある。

【図５】図４の信号切換装置の問題点を説明するための
図である。

【符号の説明】

１切換装置１１測定信号端子１２ガード信号端子１３ストレス信号端子１４ａ，１４ｂ，・・・ＤＵＴ接続端子２ａ，２ｂ，・・・切換回路３第１回路３１第１回路のガード付きスイッチ３２第１回路のガード用スイッチ４１第２回路４１１第２回路４１のガード付きスイッチ４１２第２回路４１のガード用スイッチ５電流制限回路６ガード付きライン１０１測定装置（微小電流測定装置）１０２ストレス信号源１０３ａ，１０３ｂ，・・・ＤＵＴＳ_１微小電流測定用信号Ｓ_２ストレス信号Ｓ_Ｇガード信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小電流測定装置からの微小電流測定用
信号が入力される測定信号端子と、該測定装置からのガ
ード信号が入力されるガード信号端子と、ストレス信号
源からのストレス信号が入力されるストレス信号端子
と、を入力端子として持つと共に、異なる被測定デバイスに、前記微小電流測定用信号また
は前記ストレス信号を出力する、複数の被測定デバイス
接続端子を出力端子として持ち、かつ、前記３つの入力端子と前記各出力端子との間に、それぞ
れ同一構成の切換回路が形成されてなる、信号切換装置
であって、前記各切換回路は、（ａ）入力側が前記測定信号端子に
接続されたガード付きスイッチと、入力側が前記ガード信号端子および前記ガード付きスイ
ッチのガードに接続された前記ガード付きスイッチに連
動するガード用スイッチと、からなる第１スイッチ回
路、（ｂ）入力側が前記ストレス信号端子に接続された
電流制限回路、（ｃ）入力側が前記電流制限回路の出力
側に接続され、出力側が前記第１スイッチ回路のガード
付きスイッチの出力側に接続されたガード出力端子を持
つ第２スイッチ回路、（ｄ）一端が前記第１スイッチ回
路のガード付きスイッチの出力側に接続され、他端が前
記被測定デバイス接続端子に接続され、ガードが前記第
１スイッチ回路のガード用スイッチの出力側および前記
第２スイッチ回路のガード出力端子に接続されたガード
付きライン、を有してなることを特徴とする前記信号切
換装置。
【請求項２】前記第２スイッチ回路が、ガード付きス
イッチと、これに連動するガード用スイッチとからな
り、前記ガード用スイッチの一端が前記ガード付きスイッチ
の一端に、該ガード用スイッチの他端が前記ガード付き
スイッチのガードにそれぞれ接続され、前記ガード付きスイッチの一端および他端を、前記第２
スイッチ回路の入力側および出力側とし、前記ガード用
スイッチの他端を前記第２スイッチ回路のガード出力端
子とすることを特徴とする請求項１に記載の信号切換装
置。
【請求項３】前記第２スイッチ回路が、ガード付きス
イッチと、これに連動する入力側スイッチとの直列接続
からなり、前記ガード付きスイッチのガードが、該ガード付きスイ
ッチと前記入力側スイッチとの接続点に接続され、前記入力側スイッチの前記ガード付きスイッチが接続さ
れていない側を前記第２スイッチ回路の入力側とし、前
記ガード付きスイッチの前記入力側スイッチが接続され
ていない側を前記第２スイッチ回路の出力側とし、前記
ガード付きスイッチのガードを前記第２スイッチ回路の
ガード出力端子とすることを特徴とする請求項１に記載
の信号切換装置。
【請求項４】前記電流制限回路が、電流制限値を変更
できることを特徴とする請求項１〜３に記載の信号切換
装置。
【請求項５】出力側ガード付きスイッチと、入力側ス
イッチとが直列接続され、前記出力側ガード付きスイッ
チのガードが、該ガード付きスイッチと前記入力側スイ
ッチとの接続点に接続されて構成され、前記出力側ガード付きスイッチの出力側に外部デバイス
を接続すると共に、前記入力側スイッチの入力側に信号
源を接続し、前記ガード付きスイッチの出力側およびガードに、他の
信号源からのフォースラインおよびガードラインをそれ
ぞれ接続して使用することを特徴とするスイッチ回路。