CN209513989U - 电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置，涉及半导体技术领域，该检测装置通过线缆连接待检测的高压控制器的电路板后可以对电路板进行一键化的自动检测，由于是机器自动化检测，因此有统一检测判断标准、检测准确率高且测试结果稳定，而且该检测装置可以定位到待检测的高压控制器的电路板上发生故障的元器件，因此在发现故障时只需更换相应元器件即可，降低了对高压控制器的维护成本。

Description

电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其是电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置。

背景技术

电子束扫描测量仪是一种在半导体制造过程中用于测量晶片上图案及其关键尺寸的仪器，其工作原理为：从电子枪照射出的高能电子束，通过线圈偏转和汇聚后，照射到试样表面，通过探测激发出的二次电子获得试样表面的图像，以清晰的表面图像为基础，高精度的测量关键尺寸。电子束扫描测量仪的高压控制器用于电子枪供电、电子束抽取和加速等功能，其输出性能直接影响到电子发射电流、稳定性、可控性等特性，进而影响成像的清晰度和稳定性，因而在电子束扫描测量仪的整个生命周期中，对高压控制器进行严格的功能检测具有重要意义。

在电子束扫描测量仪实际使用时，高压控制器是长期开启的，其功率大，性能要求高，但是价格昂贵，损坏率高，目前针对高压控制器的检测手段主要是使用专门电压表测量其输出电压，通过电压表输出值的变化，人为判断高压控制器是否正常工作，存在以下问题：(1)、电压表显示的是平滑滤波后的电压值，显示速率低，并不能很好的测量电压波动情况，准确率低，效率低下。(2)、人为的判断电压波动是否正确易受主观因素影响，标准不统一，而高压控制器作为长期开启的大功率设备，其工作状态是逐渐恶化的，更加剧了无法准备判断高压控制器状态的问题。(3)、检测结果只能判断高压控制器是否运行正常，若运行不正常则只能对整个高压控制器进行更换，使得维护成本很高。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置，该装置可以实现对电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板一键自动检测，检测自动化高、检测效率高，并且可以定位到待测的高压控制器的电路板中的元器件级别，可以降低高压控制器的维护成本。

本实用新型的技术方案如下：

电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置，该检测装置包括外壳、设置在外壳内部的主控电路板和电源转换器、设置在外壳表面的启动按键、停止按键和显示屏，以及从外壳的内部引出至外部的电源线缆、供电线缆、控制线缆、固定电压采集线缆、模拟电压采集线缆和高压采集线缆，外壳上还开设有LED显示窗；

主控电路板包括控制模块、与控制模块通过数据总线相连的隔离模块，以及与控制模块相连的电压管理模块、蜂鸣器、LED阵列和显示屏接口，隔离模块分别连接电压输出管理模块、控制信号处理模块、固定电压采集模块、模拟电压采集模块和高压采集模块，电压输出管理模块连接供电线缆的一端，供电线缆的另一端用于连接待测电路板进行供电，待测电路板是待测高压控制器的电路板；控制信号处理模块连接控制线缆的一端，控制线缆的另一端用于连接待测电路板并传输控制指令；固定电压采集模块连接固定电压采集线缆的一端，固定电压采集线缆的另一端用于连接待测电路板中的各个电源电压点；模拟电压采集模块连接模拟电压采集线缆的一端，模拟电压采集线缆的另一端用于连接待测电路板中的各个中间值电压点，中间值电压点包括但不限于模数转换后的电压点、放大后的电压点以及变压器输入电压点；高压采集模块连接高压采集线缆的一端，高压采集线缆的另一端用于连接待测电路板中的最终输出电压点；

主控电路板中的显示屏接口连接显示屏，主控电路板中的LED阵列正对LED显示窗，主控电路板中的电压管理模块连接电源转换器，电源转换器连接电源线缆的一端，电源线缆的另一端用于连接供电电源；主控电路板中的控制模块还分别连接启动按键和停止按键。

其进一步的技术方案为，控制模块采用型号为STM32F407ZET6的模块。

其进一步的技术方案为，隔离模块基于型号为TLP582的光电耦合器。

其进一步的技术方案为，电压输出管理模块包括驱动电路和若干路继电器电路，驱动电路基于型号为74HC240的驱动信号芯片，各路继电器电路均基于型号为G6B-1114P-FD-US 5VDC的继电器且各路继电器电路用于提供不同的电压值。

其进一步的技术方案为，控制信号处理模块基于型号为DAC0830LCN的数模转换器和型号为OP07CP的放大器。

其进一步的技术方案为，固定电压采集模块、模拟电压采集模块和高压采集模块分别基于型号为OP07CP的放大器以及型号为ADC10464的模数转换器。

其进一步的技术方案为，电压管理模块基于型号为REF01的基准电压源，电源转换器包括型号为LRS-100-24的电源和型号为RT-65C的电源。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置，该装置通过线缆连接待检测的高压控制器的电路板后可以对电路板进行一键化的自动检测，由于是机器自动化检测，因此有统一检测判断标准、检测准确率高且测试结果稳定，而且该检测装置可以定位到待检测的高压控制器的电路板上发生故障的元器件，因此在发现故障时只需更换相应元器件即可，降低了对高压控制器的维护成本。

附图说明

图1是本申请的高压控制器的检测装置的外观结构示意图

图2是本申请的高压控制器的检测装置的电路结构图。

图3是本申请中的隔离模块的具体电路图。

图4是本申请中的电压输出管理模块的具体电路图。

图5是本申请中的控制信号处理模块的具体电路图。

图6是本申请中的固定电压采集模块、模拟电压采集模块和高压采集模块中的采集电路的具体电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置，请参考图1示出的该检测装置的外观结构示意图以及图2示出的该检测装置的电路结构图。该装置包括外壳、设置在外壳内部的主控电路板和电源转换器、设置在外壳表面的启动按键、停止按键和显示屏，以及从外壳的内部引出至外部的电源线缆、供电线缆、控制线缆、固定电压采集线缆、模拟电压采集线缆和高压采集线缆，外壳上还开设有LED显示窗。

主控电路板包括控制模块、与控制模块通过数据总线相连的隔离模块，以及与控制模块相连的电压管理模块、蜂鸣器、LED阵列和显示屏接口。本申请中的控制模块采用型号为STM32F407ZET6的模块。隔离模块基于型号为TLP582的光电耦合器，本申请中的隔离模块的具体电路图请参考图3，隔离模块用于隔离控制模块侧的电压和待测电路板的电压，从而保护测试设备，其中待测电路板指的是待测高压控制器的电路板。隔离模块分别连接电压输出管理模块、控制信号处理模块、固定电压采集模块、模拟电压采集模块和高压采集模块。

电压输出管理模块连接供电线缆的一端，供电线缆的另一端用于连接待测电路板进行供电。其中，电压输出管理模块包括驱动电路和若干路继电器电路，驱动电路基于型号为74HC240的驱动信号芯片，各路继电器电路均基于型号为G6B-1114P-FD-US 5VDC的继电器，各路继电器电路用于提供不同的电压值，通过驱动电路控制继电器的状态可以控制相应的电压输出，本申请中的电压输出管理模块包括五路继电器电路，分别用于提供+5V、+10V、+15V、-15V、+24V的电压，本申请的电压输出管理模块的电路图请参考图4。

控制信号处理模块连接控制线缆的一端，控制线缆的另一端用于连接待测电路板并传输控制指令，控制指令用于指示待测电路板输出指定电压。其中，控制信号处理模块基于型号为74HC240的驱动信号芯片、型号为DAC0830LCN的数模转换器和型号为OP07CP的放大器，本申请的控制信号处理模块的具体电路图请参考图5。

固定电压采集模块连接固定电压采集线缆的一端，固定电压采集线缆的另一端用于连接待测电路板中的各个电源电压点，从而采集待测电路板中的各个电源电压进而判断是否存在短路情况。模拟电压采集模块连接模拟电压采集线缆的一端，模拟电压采集线缆的另一端用于连接待测电路板中的各个中间值电压点，中间值电压点包括但不限于模数转换后的电压点、放大后的电压点以及变压器输入电压点，从而采集各个中间值电压进而判断是否存在故障。高压采集模块连接高压采集线缆的一端，高压采集线缆的另一端用于连接待测电路板中的最终输出电压点，也即变压器的输出端，从而采集整个待测电路板的最终输出电压，进而判断是否存在故障。其中，固定电压采集模块、模拟电压采集模块和高压采集模块的电路结构相似，每个模块分别包括基于型号为OP07CP的放大器的采集电路以及基于型号为ADC10464的模数转换器的模数转换电路，固定电压采集模块和模拟电压采集模块中可以有一个或多个采集电路，每个采集电路分别用于连接一个电压点，每个采集电路的具体电路图请参考图6。这几个模块中的采集电路可以共用一个或多个模数转换电路，比如模拟电压采集模块中包括三个采集电路，高压采集模块包括一个采集电路，而一块ADC10464芯片有4个输入端，则模拟电压采集模块和高压采集模块中的采集电路可以共用同一个模数转换电路。

主控电路板中的电压管理模块连接电源转换器，电源转换器连接电源线缆的一端，电源线缆的另一端用于连接供电电源。其中，电源转换器包括型号为LRS-100-24的电源和型号为RT-65C的电源，型号为LRS-100-24的电源用于将220V交流电转换为24V直流电，型号为RT-65C的电源用于将220V交流电转换为+5V，+15V，-15V的直流电。电压管理模块基于型号为REF01的基准电压源，用于将+15V转+10V。

主控电路板中的LED阵列正对LED显示窗，主控电路板中的显示屏接口连接显示屏。主控电路板中的控制模块还分别连接启动按键和停止按键，当按下启动按键时，检测装置开始工作，同时蜂鸣器可以进行蜂鸣提示；当按下停止按键时，检测装置停止工作，同时蜂鸣器也可以进行蜂鸣提示。开始工作后，检测装置通过供电线缆为待测电路板提供各个电压，通过控制线缆向待测电路板输出控制指令，指示待测电路板输出不同的高压信号，通过监测待测电路板上各个电压测试点对控制指令的响应情况可以自动判断不符合要求的电压测试点，进而快速有效的锁定待测电路板中工作不正常的元件，最终LED显示窗显示测试结果，显示屏显示详细测试信息，整个检测过程简洁高效，可以自动完成。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.电子束扫描测量仪用高压控制器的电路板功能的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括外壳、设置在所述外壳内部的主控电路板和电源转换器、设置在所述外壳表面的启动按键、停止按键和显示屏，以及从所述外壳的内部引出至外部的电源线缆、供电线缆、控制线缆、固定电压采集线缆、模拟电压采集线缆和高压采集线缆，所述外壳上还开设有LED显示窗；

所述主控电路板包括控制模块、与所述控制模块通过数据总线相连的隔离模块，以及与所述控制模块相连的电压管理模块、蜂鸣器、LED阵列和显示屏接口，所述隔离模块分别连接电压输出管理模块、控制信号处理模块、固定电压采集模块、模拟电压采集模块和高压采集模块，所述电压输出管理模块连接所述供电线缆的一端，所述供电线缆的另一端用于连接待测电路板进行供电，所述待测电路板是待测高压控制器的电路板；所述控制信号处理模块连接所述控制线缆的一端，所述控制线缆的另一端用于连接所述待测电路板并传输控制指令；所述固定电压采集模块连接所述固定电压采集线缆的一端，所述固定电压采集线缆的另一端用于连接所述待测电路板中的各个电源电压点；所述模拟电压采集模块连接所述模拟电压采集线缆的一端，所述模拟电压采集线缆的另一端用于连接所述待测电路板中的各个中间值电压点，所述中间值电压点包括但不限于模数转换后的电压点、放大后的电压点以及变压器输入电压点；所述高压采集模块连接所述高压采集线缆的一端，所述高压采集线缆的另一端用于连接所述待测电路板中的最终输出电压点；

所述主控电路板中的所述显示屏接口连接所述显示屏，所述主控电路板中的所述LED阵列正对所述LED显示窗，所述主控电路板中的电压管理模块连接所述电源转换器，所述电源转换器连接所述电源线缆的一端，所述电源线缆的另一端用于连接供电电源；所述主控电路板中的控制模块还分别连接所述启动按键和所述停止按键。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述控制模块采用型号为STM32F407ZET6的模块。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述隔离模块基于型号为TLP582的光电耦合器。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电压输出管理模块包括驱动电路和若干路继电器电路，所述驱动电路基于型号为74HC240的驱动信号芯片，各路继电器电路均基于型号为G6B-1114P-FD-US 5VDC的继电器且各路继电器电路用于提供不同的电压值。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述控制信号处理模块基于型号为DAC0830LCN的数模转换器和型号为OP07CP的放大器。

6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述固定电压采集模块、模拟电压采集模块和高压采集模块分别基于型号为OP07CP的放大器以及型号为ADC10464的模数转换器。

7.根据权利要求1至6任一所述的检测装置，其特征在于，所述电压管理模块基于型号为REF01的基准电压源，所述电源转换器包括型号为LRS-100-24的电源和型号为RT-65C的电源。