JPH0330258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子回路網即ち回路およびその他の装
置のテスト方法、即ち試験、分析、故障診断方法
に関するものである。 従来より印刷回路や集積回路等の電子回路をテ
ストする２つの主要な方法が知られている。第１
の方法は機能テストと呼ばれる回路の入力端子へ
適切な信号を加え出力端子の電圧、電流もしくは
両者を調べるものである。入力信号を変化させ入
力信号の全設計範囲に対して回路の動作が正しい
ことが判るまで出力信号の対応する変動を調べる
ことができる。異なる全てのテスト用入力に対し
て回路が正しく応答する時回路は全ての部分が正
しく動作すると想定することができるが、複雑な
回路をこの方法で完全にテストするのは実際上困
難である。 あたかも正常動作をしているかのよように励起
されている回路を内部プロービングによりテスト
することも知られている。電子回路をテストする
のに例えば回路内の各連続点における電圧（ある
データに関連する）を決定するようなテストシー
ケンスを指定するプログラムを準備することも知
られている。プログラムはデータプロセツサ、連
続電圧値、場合によつてはテストプログラムの進
行に従つて供給されるその他の電気的パラメータ
を使つて実行することができる。このようなプロ
グラムはテストされる特定点に対する特定電圧の
許容範囲から外られるような故障を表示すること
ができる。故障の存在はコンピユータにより確認
されプログラムは特定故障源の発見ルーチンもし
くは検出方法を指示することができる。ルーチン
は回路内の特定の一組の点へプローブを位置決め
する一連の命令を有する。手持型プローブの替り
にテスト装置の自動制御の元で移動してテスト中
の回路内の種々の点と係合し、コンピユータプロ
グラムの制御の下で少なくとも一部自動的にテス
トプログラムを実行する機械的プローブを使用す
ることも知られている。 上記した電子回路のプログラムテスト方法は当
業界で知られており、テストプログラムの公式化
や特定テストプログラムは本発明の特徴ではな
い。 機械的プローブによる測定は通常よく利用され
ているが、複雑な印刷回路や集積回路の場合には
速度が遅くて煩わしく、現在の諸機能テストに余
り利用されない。 本発明の目的は、複雑な印刷回路や集積回路の
組立後のテストが早く、容易に実行でき、更に、
テスト点位置変化や微細なビームの入射角の変化
を正規化できる電子回路網のテスト方法を提供す
ることにある。 本発明は偏向可能で振幅変調可能な焦点を合せ
た電子ビームを、オペレータでも良いが通常はコ
ンピユータ等の媒介により電子回路の表面上の一
連の点へ向ける電子プローブの使用を基礎として
いる。電子プローブを構成する電子ビームの作用
により電子回路から２次電子流が発生する。この
２次電子流は識別され例えば衝突点に関連した運
動エネルギもしくは運動方向が特定識別基準に従
つた特定範囲内にある電子のみが通過する。パラ
メータは表面電位即ち電子プローブを構成する電
子ビームが衝突する衝突点における電圧（データ
に関する）、電子プローブの衝突点に近くかつテ
スト中の電子回路の表面近くの電界、もしくは電
子プローブの衝突点に近くかつテスト中の電子回
路の表面近くの電磁界とすることができる。後記
する実施例において２次電子と中間電子のフイル
タと、電極即ちフイルタ通過後の残留２次電子を
吸収する面と、前記パラメータを表わす信号を最
終的に運ぶ付随構成部品との組合せである電子コ
レクタは、各テスト点の表面電位を表わす信号を
発生するように設計されており、電圧感知コレク
タと呼ばれるが、開示されている装置は他のパラ
メータを測定したい時には容易にそれを検出する
ように変更することができる。 従つてたとえば電圧感知コレクタを使用する場
合電圧プローブを構成する電子ビームをテスト中
の電子回路の所定接続点に衝突するように向け、
その場所の電圧が電子回路と無関係に変化するこ
とがない限り、電圧感知コレクタがその接続点の
電圧を示す出力信号を出力することができる。テ
スト中の電子回路の入力端子に加えられる電圧も
しくは電流のいかなる所定の組合わせに対して
も、電子回路内の沢山の接続点の所定順序の電圧
は電子プローブの方向が容易に変えられるために
迅速に測定することができる。代わつて電子プロ
ーブを特定の接続点に正確に向けたまま電子回路
の入力を変化させるか、又はテストプログラムに
おいて多数の接続点の試験と電子回路の入力への
種々の変化とを組合せることができる。 第１図は、真空封入体と、電子プローブを構成
する電子ビームの発生、焦点合せおよび偏向を行
う装置と、回路構成部品が下側になるよう配置さ
れた両面印刷配線板である電子回路と２次電子を
検出する電圧感知電子コレクタとを示している。
電子プローブは印刷配線板の裏面に当てられ、各
テスト点即ち表面電位測定のために電子プローブ
を静止する接続点は構成部品の端子線端のハンダ
塊もしくはその近くの導電トラツクである。電子
プローブ１を構成する電子ビームは電子銃２によ
り発生されるが、この電子銃は陰極線管で使用さ
れる通常の電子銃と幾分異なりカソードは取り外
し可能である。通常の陰極線管にあるガラス円錐
体とスクリーンは取り外されている。電子銃２は
通常どおりガラスネツク３に搭載されているがこ
のネツク端は金属（軟鋼）円錐体４の狭い端部に
取外し可能にシールされている。電子プローブの
集束コイル５および偏向コイル６は正確な調整を
行うため円錐体４の狭い端部のフランジ８から同
心的に延在する枠７へ十字つり装置で搭載されて
いる。ガラスネツク３の後側から延び通常の陰極
線管の真空化に使用されその後永久的に喰切りさ
れる管９は、開放されたまま取り外し可能に真空
ポンプ（図示せず）へ接続されており電子銃領域
を高真空に保つ。 ガラス管９はこれと電子銃の電気接続端子１１
を収容するための開口を有し高透磁率合金のシー
ルド１０により包囲されている。 円錐体４の底部には主として円筒枠１２で定ま
る室であり、その内端フランジは円錐体４の口に
対して密封されており、その底面１３にはもう一
つの真空ポンプに接続された口があつてテスト中
電子回路領域を高真空に保つている。 電子回路は保持部材によりプローブ１を構成す
る電子ビームの偏向方向に対して直角に搭載され
ており、保持部材は印刷配線板２５の一方の側に
それを保持する支持腕１４を有し印刷配線板上の
電子回路の端子を有する他方の側には縁部接続器
１５を有し、この接続器１５内面にはテスト室の
側壁１８の平らな外面と係合するＯリング１７を
有する板１６を備えている。従つて印刷配線板２
５の入出力端子は全て真空室の外側にありその接
続は空気中で行うことができる。搭載板１６およ
びその上に搭載されたテスト回路は水平にテスト
室に挿入することができる。望むならば多数のテ
スト回路を有する予め真空とされたカートリツジ
を使用することもできる。更にテストの完了した
回路に対し新しいテスト回路を迅速に変換するこ
とができ、テスト室は迅速に真空化することがで
きる。高透磁率合金のシールド１９，２０，２１
が円錐体４およびテスト室を取り巻いている。 電圧感知電子コレクタは次に説明する構成部品
の組合せからなつている。 印刷配線板の裏面に平行に接近して電子透過性
平面の第１グリツド２３がある。それはプローブ
１を構成する１次電子ビームからなる１次電子ビ
ームに対して焦点が外されており、このグリツド
２３のピツチと各グリツド線の幅はプローブを構
成する電子ビームが印刷配線板２５の裏面２４を
走査する時１次電子ビームの変化が無視できるよ
うに選定されている。実施例においてグリツド２
３は500Vの正電圧に維持されており、テスト点
から放出される低エネルギー２次電子は全て第１
グリツド２３に向つて加速され、これら２次電子
の大部分は第１グリツド２３を貫通する。 第１グリツド２３に平行にその上側に隣接して
同じく電子透過性の第２平面グリツド２６があ
る。このグリツドも１次電子ビームに対して焦点
が外されておりそのピツチと各グリツド線の幅は
第１グリツド２３と同様であり、従つて第２グリ
ツド２６は１次電子ビームと２次電子の両者がこ
れらのグリツドを最大限に通過できるように第１
グリツド２３に対して配置することができる。第
１グリツド２３を貫通するこれら２次電子は第１
グリツド２３と第２グリツド２６間で減速電界に
遭遇する。通常第２グリツドはテスト点の電位に
対して０から−5V間の電圧V₂に維持されてい
る。テスト点と第２グリツド２６間には電位差が
存在することもある。これは第２グリツド電圧を
適切に設定して補正することができる。テスト点
が0Vであれば、テスト点から放出される電荷を
ｅ、電子の質量をＭとする時、第２グリツドに垂
直な速度成分が

【式】ｍ／secより大き い２次電子は第２グリツドを貫通し、垂直速度成
分がこれより小さい２次電子は第２グリツドを貫
通できない。例えばテスト点の電位が−2.5Vで
あれば、テスト点から放出され第２グリツドに垂
直な速度成分が

【式】ｍ／sec より大きい２次電子は全て第２グリツドを貫通す
る。第２グリツドを通過する２次電子はテスト点
の電位が−2.5Vの時の方が0Vの時よりも多い。
こうして第２グリツドを通過する２次電子量はテ
スト点の電圧の関数となり、テスト点電圧の表示
又は測定に使用することができる。便宜上前記説
明は供試材料又は微細は入射角による２次放出に
おける変化の考察を省略している。それは正規化
作用がこの変化をなくするからである。 第２グリツド２６を貫通する２次電子（低エネ
ルギ）は環状網で構成され500V以上の正電圧に
保持された第３グリツド２７に向つて吸引され
る。第１、第２グリツドと同様第３グリツト２７
は高い電子透過率を有する。 第３グリツド２７を貫通する電子は内面を
10KVに保持されたアルミニユーム薄層２９で被
覆された環状プラスチツクシンシチレータ２８へ
向かつて加速される。大部分の電子はアルミニユ
ーム薄層２９を貫通してシンチレーシヨンを生ず
る。シンチレーシヨンによる光の大部分は環状シ
ンチレータ２８の垂直外面に接合された光学フア
イバ３０の束によつて集められる。光学フアイバ
は束にされて受光した光を光電子倍増管３１（第
２図に示す）のカソードに供給し、その出力は低
出力インピーダンスに出力電圧を供給するトラン
スレジスタンス増幅器を有する増幅器３２により
増幅される。電圧出力は印刷配線板上のテスト点
の電圧を表示する。 通常電子プローブを構成する電子ビームは、テ
スト電圧を正しく確認し且つ特定テスト点を識別
できる信号との比をとるためテストされる各点に
対して静止する。それでも第１図の装置を使用し
て1000以上のテスト点を100mS以内に調べること
ができる。 第２図は電子プローブ１を指向させるミニコン
ピユータを有する制御システムを示す。制御シス
テムは主としてミニコンピユータ３３からなり、
それは特定回路をテストする適切なプログラムが
予め記録されたフロツピデイスク３５からのデー
タを受信するようにされた記憶装置３４からテス
トプログラムを読み出す。本システムは増幅器３
２を付随する論理回路３７と、電子銃の偏向増幅
器３９制御するデジタル／アナログ変換器３８
と、電子銃の各部へ電力を供給する電源４１を制
御する消去ゲート／増幅器４０とへ制御信号を供
給するインタフエース装置３６を有している。本
制御システムはまた集束コイル５へ電力を供給す
る電源４２と電子コレクタの種々のグリツドへの
電力を供給する電源４３とを有し、電源４３はイ
ンタフエース装置３６を介してミニコンピユータ
３３により制御されている。本システムはまたミ
ニコンピユータ３３により制御される機能テスト
装置４４を有している。 テスト手順はテストされる回路をテスト室へ装
着し、フロツピデイスクに予め記録されたテスト
プログラムを記憶装置３４へ読み込むことから始
まる。テストプログラムはテストおよび所望する
場合故障診断を最適速度で実行する論理テストシ
シーケンスを有している。通常プログラムは機能
テストとプローブテストの両者を含んでいる。電
子プローブの使用が不要もしくは不適切な機能テ
ストをシーケンスが指定する場合機能テスト装置
によつて機能テストが行われ、それはミニコンピ
ユータ３３の制御の下で既知の方法によりテスト
される回路の適切な端子へ適切な入力を供給しテ
ストされる回路から得られる出力信号をミニコン
ピユータ３３へ供給する。機能テストだけのとき
は電子プローブは消去される。 しかしながら大概のプログラムは機能テストと
プローブテストの組合せを指定する。このような
テストシーケンスが開始する前に電子プローブが
正確にパターンと位置整合されたことを確かめる
ことが望ましい。このために印刷配線板上の通常
の工作マークを使用することができる。これらの
マークはビームにマークに較べて大きい領域を掃
引させ増幅器３２の出力信号の適切な変化を監視
することにより簡単に捜し出すことができる。そ
の時Ｘ、Ｙ偏向コイルのバイアスは適切に調整す
ることができる。ミニコンピユータ３３の援助に
より位置整合プロセスは自動的に容易に遂行する
ことができる。 プローブテストを行う場合ミニコンピユータ３
３は機能テスト装置４４の援助によりテスト回路
へ適切な入力信号を発生させ、順次テストされる
各点の座標（通常“Ｘ”および“Ｙ”座標）を指
定する符号化信号をインタフエース装置３６へ供
給する。インタフエース装置３６は別々の２進数
をデジタル／アナログ変換器３８へ供給してＸお
よびＹ偏向信号を発生し、それは偏向増幅器３９
により偏向コイル６へ供給される。またミニコン
ピユータ３３はまた、消去ゲート／増幅器４０に
対して、偏向電流が安定する適切な時間後電子プ
ローブ１をオンとし、その後プローブが次のテス
ト点に移動する前に電子ビームを消去させる。ミ
ニコンピユータ３３はまた電子プローブ１のテス
ト点上での静止（休止）時間の最初の部分におい
て第２グリツド２６への供給電圧を10Vの正電圧
のような特定電圧にする。第２グリツド２６のこ
の特定電圧に対して増幅器３２の出力電圧V_coは
合計もしくは正規化された低エネルギーの２次電
子放出の特性を示している。静止時間の最終部分
において第２グリツド２６の電圧はフイルタ電圧
値（上記したように０から−5V間）へ切り替え
られこの静止時間の最終部分の期間中増幅器３２
の出力電圧V_cvはテスト点の電圧の特性を示す。 ここで１次電子ビームの電子回路網への衝突に
より発生する２次電子ビームは１次電子ビームの
照射角度により異なる速度及び軌跡で放出され、
従つて単一時間の単一領域を通る２次電子の数
は、２次電子ビームの通路が１次電子ビームの通
路と成す角度により変化する。この角度に依存し
た２次電子数の変化を２次放出の角分布という。
またテスト点の上下位置の変化があると、この変
化によつて変化する。 従つて各テスト点毎に、上記の静止時間の開始
部での正規化のための出力電圧V_coと静止時間の
最終部での出力電圧V_cvとの比をとれば、テスト
点電圧からテスト点位置変化及び角分布による影
響を相殺することができ、該比はテスト点電圧の
正規電圧に対する割合を示す。 従つて、この比に所定の係数を乗算することに
より実際のテスト点の電圧値が得られる。 最後にインタフエース装置３６はヘツド増幅器
３７の論理回路内のゲートを正確な期間だけ開放
してV_coとV_cvの値を記録する。これら２つの値
の比はミニコンピユータ３３により比較器へ供給
される「正しい」値とヘツド増幅器の論理回路内
で比較される。比較結果はミニコンピユータ３３
ひフイードバツクされシーケンス内の次のテスト
を進めるか否かを判断する。 ミニコンピユータ３３は入力信号の所定組合わ
せに対して指定されたテスト点中を電子プローブ
１を移動させ、その値は記録されて全電子回路を
正しい全電子回路と比較したりあるいは特定ゲー
トやその電子回路の特定サブシステム内の故障を
単独に表示することができる。ミニコンピユータ
３３が完全な故障診断を行い可視デイスプレー装
置もしくはその他の周辺装置への出力により故障
の性質と位置を表示するようにプログラムするこ
とも容易にできる。 電磁界に感応する電子コレクタを使用すれば、
接続点の電圧よりも導体および回路構成部品内の
電子流を試験することが一般に可能である。一般
に大規模もしけは中規模集積回路、個々の構成部
品、マイクロウエーブ集積回路、圧電材料上に金
属導体が搭載された表面音波装置等あらゆる形状
の電子回路を前記と同様の方法でテストすること
ができる。 以上の様に、本発明においては、テストすべき
電子回路網の一連の点の各々に対して電子プロー
ブを一時休止させその時の２次電子流を測定する
ことで各点の電位を測定するため、機械的プロー
ブによる測定よりより複雑な印刷回路や集積回路
の測定が早くでき、更に、この休止の時間の間に
２次電子流に電位障壁フイルタをかけ、そのフイ
ルタ電位を休止時間中に切替えて得られる信号間
の比から上記テスト点の電位を表わす信号を得る
ため、テスト点の位置変化や微細な電子ビーム入
射角の変化を正規化でき、常に正しいテスト点電
圧を測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は走査装置の概要図、第２図は制御方式
と関連した走査装置の概要図である。 参照符号の説明、１……電子プローブ、２……
電子銃、５……集束コイル、６……偏向コイル、
２３……第１グリツド、２５……印刷配線板、２
６……第２グリツド、２８……シンチレータ、３
２……ヘツド増幅器、３３……ミニコンピユー
タ、３４……記憶装置、３５……フロツピデイス
ク、３６……インタフエース装置、３７……論理
回路、３８……デジタル／アナログ変換器、３９
……偏向増幅器、４０……消去ゲート／増幅器、
４１……電子銃用電源、４２……集束コイル用電
源、４３……コレクタ用電源、４４……機能テス
ト装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 動作時には特別の励起を必要とし接近できる
   配線をもつ完成した電子回路網の動作をテストす
   る方法であつて、 () 上記電子回路網の正常動作に必要とする信
   号に相当する信号を上記電子回路網の配線に印
   加し、 () 電子プローブを規則正しい順序で上記電子
   回路網内のプログラムされた一連の点に向けて
   電子ビームを衝突させ、 () 上記電子プローブの移動を上記電子回路網
   内の一連の点の各々に対する毎に一時休止さ
   せ、 () 上記一連の点の各々に対する休止時間の間
   上記電子ビームの衝突による２次電子流に電位
   障壁フイルタをかけ、これによりそれぞれの点
   と所定のフイルタ電位との間の電位差に従つて
   ２次電子流を通過させてこの電子流を信号とし
   て出力させ、 () 上記電位障壁フイルタは、上記電子プロー
   ブの通路内に配置されたかつ上記電子プローブ
   に対して焦点の合つていない２個の電気的に透
   過性のあるグリツドの形態で作り、また上記電
   子回路網に近い方のグリツドには高い正の電位
   を印加しかつ上記電子回路網から遠い方のグリ
   ツドには上記所定のフイルタ電位を印加し、 () 上記所定のフイルタ電位を上記休止時間の
   間に比較的高い値から負の値に切替え、これに
   より得られた両出力信号の値の比をとり、その
   値により上記電子回路網上の点での電位を表わ
   す電子回路網のテスト方法。