DE2805673A1

DE2805673A1 - Verfahren und einrichtung zum untersuchen von elektronischen schaltungen

Info

Publication number: DE2805673A1
Application number: DE19782805673
Authority: DE
Inventors: Graham Stuart Plows
Original assignee: UK Secretary of State for Industry
Current assignee: Lintech Instruments Ltd Cambridge Gb
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1978-02-10
Publication date: 1978-08-17
Also published as: FR2380556B1; SE425869B; FR2380556A1; JPH0330258B2; SE7801530L; NL7801558A; JPS53121476A; GB1594597A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPi⁷ DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR 2 8 Q 5 6 7

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 28 848

THE SECRETARY OF STATE FOR INDUSTRY IN HER BRITANNIC MAJESTY'S GOVERNMENT OF THE UNITED KINGDOM OF GREAT BRITAIN AND NORTHERN IRELAND London, SW1, England

Verfahren und Einrichtung zum Untersuchen von elektronischen Schaltungen

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»(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

9g8273 BERGSTAPFPATENT München ' (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO UE MM

988274 TELEX: Bayet Vereinsbank München 453100 (BLZ W)3)270)

983310 0524560BERGd Postscheck München 65343-808 (BLZ 70OIOU8U)

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Anwaltsakte: 28 848

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Untersuchen von elektronischen Schaltungen, d.hu zum Untersuchen, Analysieren oder Fehlerdiagnostizieren von elektronischen Schaltungen und anderen Einrichtungen.

Mit der Erfindung ist ein Verfahren zum Untersuchen einer elektronischen Schaltung, welche wie beim Betrieb während der Untersuchung angeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronensonde auf verschiedenen Stellen in der Schaltung in einer geordneten Reihenfolge gerichtet wird_f und ein*. Strom von Sekundärelektronen _t welche von der Auftreffstelle abgegeben werden, entsprechend dem Auftreffen der Elektronensonde in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, das die tferte eines elektrischen oder elektromagnetischen Parameters kennzeichnet, welcher durch die Schaltung an den verschiedenen Stellen gezeigt wird. Das Verfahren ist insbesondere zum Untersuchen von komplizierten elektrischen Schaltungen, wie beispielsweise gedruckten Schaltungen geeignet, nachdem sie zusammengebaut sind.

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Die Erfindung betrifft ferner eine Abtasteinrichtung, welche die Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens erleichtert, welche aber auch generell verwendet werden kann. Die Abtasteinrichtung weist vorzugsweise folgende Einrichtungen aufs eine Elektronenkanone zur Erzeugung einer Elektronensonde_f eine Abtaststeuerschaltung für die Sonde, eine Halteeinrichtung, um ein Muster zu tragen, so daß der Strahl im wesentlichen senkrecht auf das Muster auftreffen kann, und einen elektronischen Kollektor, welcher ein elektronisch durchlässiges Gitter aufweist, das in der Bahn der Elektronensonde angeordnet ist, wobei das Gitter vorgesehen ist, um weg von dem Muster von diesem abgegebene Sekundärelektronen zu beschleunigen, und eine Auffangeinrichtung, die seitlich von der Bahn des Strahls angeordnet ist, zum Auffangen und Sammeln der Sekundärelektronen, welche durch das Gitter hindurchgehen ,> Vorzugsweise ist aus Gründen _t die nachstehend noch erläutert werden, ein zusätzliches, elektronisch durchlässiges Gitter bei und parallel zu dem ersten Gitter angeordnet. Die Auffangeinrichtung kann einen Szintillator aufweisen, welcher eine Aufnahmefläche hat, welche seitlich von der Bahn der Elektronensonde angeordnet ist und ringförmig sein kann. Ein weiteres Gitter ,um die Sekundarleketronen zu dem Szintillator hin zu ziehen, kann unmittelbar vor dem Szintillator angeordnet sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen

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im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Pig.1 eine schematische Darstellung einer Abtasteinrichtung; und

Fig.2 eine schematische Darstellung der Äbtasteinrichtung in Verbindung mit einem Steuersystem.

Es ist bereits üblich, elektronische Schaltungen, wie beispielsweise gedruckte oder integrierte Schaltungen ,auf zwei Arten zu untersuchen oder zu prüfen« Bei der ersten Methode, die üblicherweise als Funktionsprüfung bezeichnet wird, werden entsprechende Signale an Eingangsanschlüsse der Schaltung angelegt und es werden Spannungen oder Ströme oder auch beide an Ausgangsanschlüssen geprüft« Die Eingangssignale können geändert werden_r und die Ausgangssignale können bezüglich einer entsprechenden Änderung solange geprüft und untersucht werden, bis die Arbeitsweise der Schaltung für den gesamten Bereich von EingangsSignalen, für welche sie ausgelegt worden ist, für in Ordnung befunden wird. Hierbei kann angenommen werden, daß wenn die Schaltung einwandfrei auf alle verschiedenen Eingangssignale anspricht, mit welchen sie geprüft wird, jeder Teil der Schaltung einwandfrei arbeitet; in der Praxis ist es jedoch schwierig, komplizierte Schaltungen auf diese Weise ganz zu untersuchen.

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Bekannt ist auch, eine Schaltung^welche für normalen Betrieb angeschaltet ist, durch eine interne Untersuchung zu prüfen. Beispielsweise ist es bekannt, zum Untersuchen einer elektronischen Schaltung ein Programm vorzubereiten, welches genau eine Folge von Untersuchungen festlegt_r wie beispielsweise die Bestimmung der Spannung (bezüglich irgendeines Wertes) an jeweils aufeinanderfolgenden Stellen in der Schaltung. Das Programm kann dann mit Hilfe einer Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführt werden, wobei die aufeinanderfolgenden Werte der Spannung oder erforderlichenfalls andere elektrische Parameter dem Rechner zugeführt werden, wenn das Untersuchungsprogramm weitergehtc Ein derartiges Programm kann einen Fehler anzeigen, wenn beispielsweise eine bestimmte Spannung für die bestimmte Stelle, welche untersucht wird, außerhalb eines Toleranzbereichs fällt. Das Vorhandensein eines Fehlers kann durch den Rechner herausgefunden werden, und das Programm kann ein Unter- oder Maschinenprogramm zum Auffinden der Quelle des bestimmten Fehlers oder es kann ein Verfahren zur Berichtigung des jeweiligen Fehlers vorschreiben. Ein Unter- oder Maschinenprogramm kann eine Reihe von Befehlen aufweisen, um den Fühler an eine bestimmteGruppe von Stellen in der Schaltung anzulegen« Auch ist es bekannt, anstelle eines in der Hand zu haltenden Fühlers einen mechanischen Fühler zu verwenden, welcher automatisch gesteuert durch eine Untersuchungseinrichtung bewegt werden kann, um an verschiedenen Stellen in der Schaltung in Anlage zu kommen, welche zu untersuchen sind, und um das Unter-

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suchungsprogranaa zumindest teilweise automatisch unter Steuerung eines Rechnerprogramms durchzuführen.

Weder die Formulierung oder Abfassung eines Untersuchungsprogramms noch irgendein bestimmtes üntersuchungsprogramm sind Teil der vorliegenden Erfindung, da vermutet wird, da die programmierte Untersuchung von elektronischen Schaltungen in der beschriebenen Weise allgemein bekannt ist. Das Untersuchen von komplizierten gedruckten oder integrierten Schaltungen mittels eines mechanischen Fühlers ist jedoch langsam und mühsam und gegenwärtig ist eine funktioneile Untersuchung im allgemeinen das erste Mittel und eine Untersuchung mittels Fühler die letzte Maßnahme eines Prüfers.,

Bei der Erfindung wird eine Elektronensonde, nämlich ein scharf eingestellter Elektronenstrahl verwendet, welcher abgelenkt werden kann, dessen Amplitude vorzugsweise moduliert werden kann und welcher durch eine Person oder eine Einrichtung,, im allgemeinen durch einen Rechner,aber möglicherweise auch durch eine menschliche Bedienungsperson.zu einer Folge von Punkten auf der Oberfläche einer elektronischen Schaltung geführt wird- Die Wirkung der Elektronensonde beruht darauf, daß von der elektronischen Schaltung ein Strom von Sekundärelektronen abgegeben wird. Dieser Strom kann dann einer unterschiedlichen Behandlung unterzogen werden, wobei nur Elektronen durchgelassen werden können, deren kinetische Energie

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oder deren Bewegungsrichtung in einen bestimmten Bereich ,welcher der Auftreffstelle, zugeordnet ist gemäß einem bestimmten Kriterium der unterschiedlichen Behandlung,fällt. Die Parameter können das elektrische Oberflächenpotential sein, d.h. die Spannung (bezogen auf einen Datenwert) an der Auftreffstelle der Elektronensonde, das elektrische Feld nahe bei der Auftreffstelle der Elektronensonde und nahe an der Oberfläche der zu untersuchenden ,elektronischen Schaltung, oder das elektromagnetische Feld nahe bei der Auftreffstelle der Elektronensonde und nahe bei der Oberfläche der zu untersuchenden elektronischen Schaltung. In dem speziellen Beispiel, welches später beschrieben wird, ist die elektronische Sammel- oder Äuffangelektrode ,nämlich die Kombination aus einem Filter für Sekundärelektronen, irgendwelchen Zwischen- oder Leitelektronen, den Elektroden oder Oberflächen, welche die Sekundärelektronen aufnehmen, dienach der Filterung verbleiben, und den zugeordneten Elementen, welche schließlich ein Signal erzeugen, das den vorerwähnten Parameter darstellt, so ausgelegt, um ein Signal zu erzeugen, das das elektrische Oberflächenpotential an jeder untersuchten Stelle wiedergibt, und dies wird dann als spannungsempfindlicher Kollektor oder spannungsempfindliche Auffangelektrode bezeichnet; die Einrichtung gemäß der Erfindung kann jedoch auch ohne weiteres abgewandelt werden, um die anderen Parameter zu fühlen, wenn deren Messung bevorzugt wird.

Wenn beispielsweise ein spannungsempfindlicher Kollektor ver-

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wendet wird, kann die Elektronensonde gerichtet werden, um auf irgendeinen gegebenen Knoten- oder Verbindungspunkt der zu untersuchenden elektronischen" Schaltung aufzutreffen, und der spannungsempfindliche Kollektor kann ein Ausgangssignal schaffen, das die Spannung an dem Verbindungspunkt anzeigt; vorausgesetzt, daß die Spannung nicht, unabhängig von der elektronischen Schaltung,sich entsprechend ihrer jeweiligen Lage ändert. Für eine gegebene Verknüpfung von Spannungen und Strömen ,die an die Eingangsanschlüsse der elektronischen, zu untersuchenden Schaltung angelegt werden, können die Spannungen an vielen Verbindungs- und Knotenpunkten in einer vorbestimmten Folge innerhalb der elektronischen Schaltung schnell bestimmt werden, und zwar aufgrund der Mühelosigkeit, mit welcher die Richtung der Elek.tronensonde geändert werden kann. Andererseits ist- es möglich, die Elektronensonde genau auf einen bestimmten Schaltungspunkt zu richten und die Eingänge der elektronischen Schaltung zu ändern, oder in einem Testprogramm die überprüfung einer Vielzahl von Verbindungspunkten bei einer entsprechenden Änderung der Eingänge der elektronischen Schaltung zu verknüpfen.

In Fig.1 sind das Vakuumgehäuse, die Anordnungen zum Erzeugen, Scharfeinstellen und Ablenken des Elektronenstrahls, der hier als Elektronensonde bezeichnet ist, sowie die Lage und die allgemeine Beschaffenheit eines spannungsempfindlichen Elektronenkollektors zum Untersuchen einer elektronsichen Schal-

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tung dargestellt, welche in dem vorliegenden Beispiel eine doppelseitig bedruckte Schaltungsplatte ist, auf welcher die elektronischen Bauelemente auf der Unterseite angebracht sind. Die Elektronensonde trifft auf der Rückseite der gedruckten Schaltungsplatte auf, und jeder Prüf- oder Verbindungspunkt , an welchem die Sonde zur Bestimmung der elektrischen Oberflächenpotentials verbleibt, ist entweder ein Löttropfen am Ende einer Anschliißleitung des Bauelements oder ein in der Nähe liegender Teil einer leitenden Bahn. Eine Elektronensonde 1 wird beispielsweise durch eine Elektronenkanone 2 geschaffen, welche sich von der üblichen Kanone, die in Kathodenstrahlröhren verwendet ist, durch einige leichte Abänderungen unterscheidet, damit die Kathode in einem auswechselbaren System betrieben werden kann. Der Glaskegel und der Schirm der Kathodenstrahlröhre sind weggelassen worden. Die Elektronenkanone ist-, üblicherweise in einem Glashals 3 untergebracht, wobei aber das Ende dieses Halses in dem schmalen Ende eines metallischen (Flußstahl) Kegels 4 auswechselbar abgedichtet ist. Fokussierspulen 5 und Äblenkspulen 6 für die Elektronensonde sind für eine genaue Einstellung an einem Rahmen 7 kardanisch gehaltert, welcher von einem Flansch 8 getragen wird, welcher sich axial von dem schmaleren Ende des Kegels 4. aus erstreckt. Ein Rohr 9, welches von der Rückseite des Glashalses aus vorsteht und welches normalerweise zum Evakuieren der Kathodenstrahlröhre verwendet wird und dann ständig abgeklemmt ist, ist offen gelassen und abnehmbar mit einer nicht

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dargestellten Vakuumpumpe verbunden, welche ein hohes Vakuum im Bereich der Elektronenkanone aufrechterhält.

Das Glasrohr ist von einer Mu~Metallabschirmugn 12 umgeben, welche mit einer Öffnung zum Unterbringen des Rohrs 9 und mit elektrischen Anschlüssen 11 für die Elektronenkanone versehen ist. Am Fuß des Kegels ist eine Kammer ausgebildet, welche hauptsächlich durch einen zylindrischen Rahmen 12 festgelegt ist, welcher einen inneren Endflansch, welcher an der Öffnung des Kegels 1 abgedichtet ist, und an seiner Außenfläche 13 eine Öffnung aufweist, die mit einer anderen Vakuumpumpe verbunden ist, welche ein hohes Vakuum im Bereich der zu untersuchenden, elektronischen Schaltung aufrechterhält.

Die elektronische Schaltung selbst ist senkrecht zu der nicht abgelenkten Richtung der FJ ektronenprobe 1 mittels einer Halteeinrichtung gehaltert, die für eine Seite der gedruckten Schaltungsplatte einen entsprechenden Träger 14 und für die andere Seite, welche die Anschlüsse der elektronischen Schaltung trägt, ein Anschlußteil bzw. einen Stecker 15 aufweist, welcher an einer Platte 16 angebracht ist, welche auf ihrer Innenseite eine O-Ringdichtung 17 trägt, welche an einer ebenen Außenfläche der Seitenwand 18 der Untersuchungskammer anliegt. Folglich befinden sich alle Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der gedruckten Schaltung außerhalb der Vakuumkammer, und eine Verbindung mit ihnen kann in der normalen Umgebungs-

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luft vorgenommen werden. Die Halterungsplatte 16 und die an ihre angebrachte, zu untersuchende Schaltung können horizontal in die Untersuchungskammer eingebracht werden. Ein vorevakuierter Einsatz, welche eine Anzahl zu untersuchender Schaltungen enthalten kann, könnte vorzugsweise ohne weiteres verwendet werden. Eine neue zu untersuchende Schaltung kann dann schnell gegen eine ausgetauscht werden, bei welcher die Untersuchungen abgeschlossen sind, und die Untersuchungskammer kann dann schnell wieder von Luft evakuiert werden_r Mu-Metallabschirmungen 19 bis 21 umgeben den Kegel 1 und die Untersuchungskammer«

Der spannungsempfindliche Elektronenkollektor weist in dieser Ausführungsform eine Verbindung von Bauteilen auf, welche nunmehr beschrieben wird» Sehr nahe und parallel zu der Rückseite der gedruckten Schalungsplatte ist ein ebenes Gitter vorgesehen, welches elektronisch durchlässig ist. Es liegt außerhalb des Brennpunktes für den Primärelektronenstrahl. ,der durch die Sonde 1 gebildet, ist, und sein Rastermaß sowie seine Stabbreite sind entsprechend gewählt, um eine vernachlässigbare Veränderung in dem Primärelektronenstrahl zu gewährleisten, wenn mit ihm die Rückseite 24 der gedruckten Schaltungsplatte 25 abgetastet wird. Das Gitter 23 wird beispielsweise auf positiven 500V gehalten, so daß alle Sekundärelektroden geringer Energie, die von der Untersuchungsstelle emittiert worden sind_f zu dem ersten Gitter hin beschleunigt werden. Die Mehrzahl die-

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ser Sekundärelektronen durchdringen dieses Gitter.

Parallel und an der Oberseite des ersten Gitters ist ein zweites in ähnlicher Weise elektronisch durchlässiges ebenes Gitter 26 vorgesehen» Dieses Gitter liegt .in ähnlicher Weise außerhalb des Brennpunktes des Primärelektronenstrahls und sein Rastermaß sowie seine Gliedbreite sind ähnlich wie die des ersten Gitters, so daß das zweite Güter deckungsgleich mit dem ersten Gitter angeordnet werden kann, um die maximale Durchlässigkeit durch diese. Gitter sowohl für den Primärelektronenstrahl als auch für die Sekundärelektronen zu ermöglichen. Diese Sekundärelektronen, welche durch das erste Gitter 23 hindurchgehen, durchlaufen ein Verzögerungsfeld zwischen dem ersten Gitter 23 und dem zweiten Gitter 26,. Das zweite Gitter wird im allgemeinen auf einftr Spannung (V„) gehalten, welche zwischen OV und -5V bezüglich des Potentials der Untersuchungsstelle liegt. Dies kann auch ein Kontakt-Oberflachenpotentialunterschxed zwischen der Untersuchungsstelle und dem zweiten Gitter sein .Dies kann durch ein entsprechendes Einstellen der Spannung des zweiten Gitters ausgeglichen werden. Wenn die Untersuchungsstelle auf OV liegt _e gehen diese Sekundärelektronen, welche von der Untersuchungsstelle mit einer Geschwindigkeitskomponente abgegeben werden, die senkrecht

zu dem zweiten Gitter verläuft, und größer als J ~\v\ m/sek ist, wobei E die elektronische Ladung und M die ELekfcronenmasse ist, durch das zweite Gitter hindurch. Die Sekundärelektronen,

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die mit einer geringeren normalen Geschwindigkeitskomponente abgegeben worden sind, gehen nicht durch das zweite Gitter hindurch. Wenn die Untersuchungssteile beispielsweise auf -2,5V liegt, gehen alle Sekundärelektronen, die von der Prüfungsstelle mit einer senkrecht zu dem zweiten Gitter verkaufenden Geschwindigkeitskomponente abgegeben werden, die größer als

in ^ i^V2 1 ~ ²'5) πι/s ist:, durch das zweite Gitter hindurch. Der Bruchteil an Sekundärelektronen, welche durch das zweite Gitter durchgelassen werden,· wird größer, wenn die Untersuchungen stelle bei -2,5V liegt, als dann ,wenn die Untersuchungsstelle auf OV liegt. Infolgedessen .ist der Bruchteil der durch das zweite Gitter durchgelassenen Sekundärelektronen eine Funktion der Spannung der Untersuchungsstelle und kann dazu verwendet werden, um diese Spannung anzuzeigen oder zu messen. Die vorstehend gegebene Erläuterung ward der Einfachheit halber bei Änderungen infolge des Materials des Musters oder infolge des mikroskopisch kleinen Einfallswinkels bei der Sekundäremission weggelassen. Durch eine Normalisierung werden diese Veränderungen annuliert«

Die Sekundärelektronen (geringer Energie}, welche durch das zweite Gitter hindurchgehen, werden zu einem dritten Gitter 27 hin angezogen, welches vorzugsweise durch ein ringförmiges Maschengitter gebildet ist, das auf +500V oder mehr gehalten · ist. Das Maschengitter 27 sowie die ersten und zweiten Gitter haben einen hohen Durchlässigkeitsfaktor.

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Die Elektronen, welche durch das dritte Gitter 27 hindurchgehen, werden zu einem ringförmigen Kunstharz-Scintillator 28 beschleunigt, welcher auf seiner Innenfläche mit einem dünnen überzug 29 aus Aluminium beschichtet ist, welcher auf 1OkV gehalten ist. Die meisten der Elektronen durchdringen die dünne Äluminiumauflage, um dadurch Scintillationen hervorzurufen. Ein Großteil des von den Scintillationen stammenden Lichts wird durch eine in der Nähe vorgesehene Anordnung von optischen Fasern 30 aufgefangen und gesammelt, die an der äußeren vertikalen Fläche des ringförmigen Scintillators 28 angebracht bzw. angeklebt sind. Die optischen Fasern sind in einem Bündel zusammengefaßt, welches das von den Fasern aufgenommene Licht zu der Kathode eines in Fig.2 dargestellten Photoelektronenvervielfachers 31 leitet, dessen Ausgang durch einen Verstärker 32 verstärkt ist, der vorzugsweise einen Gegen-Wirkwiderstandsverstärker aufweist, welcher eine Ausgangsspannung an einem Ausgang mit niedriger Impedanz schafft» Der Spannungsaus- · gang ist ein Anzeigewert der Spannung an der Untersuchungsstelle auf der gedruckten Schaltungsplatte«

Normalerweise würde die Elektronensonde an jeder der Stellen, die untersucht werden, angehalten, damit die Untersuchungsspannung richtig festgestellt und Signalen zugeordnet werden kann, welche den speziellen Untersuchungspunkt kennzeichnen, aber so ist es bei Verwendung der Einrichtung der Fig.1 sogar möglich, 1000 und mehr Üntersuchungsstellen in weniger als lOOmsek zu

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überprüfen.

In Fig.2 ist schematisch ein Steuersystem mit einem Kleinstrechner dargestellt, welcher die Elektronensonde leitet. Die Beschreibung wird nur als Beispiel gegeben und Hinweise, welche für den Fachmann nicht notwendig sind, sind weggelassen. Das Steuersystem weist im wesentlichen einen Kleinstrechner auf, welcher ein Untersuchungsprogramm von einem Speicher 34 erhält, welcher eine sogenannte Floppydisc 35 aufnehmen kann, auf welcher vorher ein Programm aufgezeichnet ist, das sich zum Untersuchen einer bestimmten Schaltung eignet. Das System weist eine Kopplungseinrichtung 36 _e welche Steuersignale für logische Schaltungen 37 schafft, denen der Verstärker 32 zugeordnet ist, Digital-ümsetzer 38 , welche Ablenkverstärker 39 für die Elektronenkanone steuern, sowie Austastglieder und Verstärker 40 auf, welche die Energieversorgung 41 für die verschiedenen Teile der Elektronenkanone steuern. Das Steuersystem weist auch eine elektrische Versorgungseinrichtung 42 für die Fokussierspulen 5 und eine weitere elektrische Versorgungseinrichtung 43 für die verschiednene Gitter des Elektronenkollektors auf; die elektrischen Versorungseinrichtungen 43 werden unter Zwischenschaltung der Kopplungseinrichtung 36 von dem Kleinstrechner 33 aus gesteuert. Das vorliegende System weist auch eine funktionelle Prüfeinrichtung 44 auf,welche von dem Kleinstrechner 33 gesteuert wird.

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Ein Untersuchungsverfahren beginnt damit, daß in die Untersuchungskammer eine zu untersuchende Schaltung eingebracht wird und ein Testprogramm, das vorher auf einerFloppydisc aufgezeichnet worden ist, in den Speicher 34 geladen wird. Das Testprogramm weist eine Folge von beabsichtigten logischen Untersuchungen auf, um eine optimale Untersuchungsgeschwindigkeit zu schaffen, und erforderlichenfalls eine Fehlerdiagnose durchzuführen, üblicherweise würde das Programm sowohl Funktionsprüfungen als auch Abtast- oder Sondieruntersuchungen aufweisen« Wenn die Folge eine funktionelle Untersuchung genau festlegt, bei welcher ein Sondieren unnötig oder unangemessen ist, wird die funktionelle Untersuchung mittels der FuriKtlonsuntersuchungseinrichtung durchgeführt, welche ,gesteuert von dem Kleinstrechner 33 und in bekannter Weise ,entsprechende Eingangssignale axi bestimmte Anschlüsse der untersuchten Schaltung anlegt und von der untersachten Schaltung erhaltene Ausgangssignale dem Kleinstrechner zuführt. Während der mehr funktionellen Untersuchung bleibt die Elektronensonde ausgeschaltet .

Die meisten Programme führen jedoch eine Kombination aus funktionellen Untersuchungen und Abtast- oder Sondierungsprüfungen durch. Bevor eine derartige Untersuchungsfolge gestartet wird, sollte gewährleistet sein, daß die Elektronensonde richtig bezüglich des Schaltungsmusters eingestellt ist und mit diesem übereinstimmt. Für diesen Zweck können die üblichen Werkzeug-

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und Bearbeitungsmarken an der gedruckten Schaltungsplatte verwendet werden. Diese Marken können in einfacher Weise festge-;·/ legt werden, indem der Strahl über eine im Vergleich zu den Marken große Fläche streicht und ein entsprechender übergang in dem Ausgangssignal des Verstärkers 32 beobachtet wird. Vorspannungen für die X und Y-Ablenkspule können in entsprechender Weise eingestellt werden. Die Übereinstimmung und Ausrichtung kann ohne weiteres automatisch mit Hilfe des Kleinstrechners durchgeführt werdenc

Wenn eine Untersuchung mit, der Sonde durchzuführen, erzeugt der Kleinstrechner entsprechende Eingangssignale mit Hilfe der Funktionsprüfeinrichtung an der zn untersuchenden Schaltung und legt an die Kopplungseinrichtung kodierte Signale an, welche genau die Koordinaten (im allgemeinen x~ und y-Koordinaten) jeder der zu untersuchenden Stelle der Reihe nach festlegen. Die Kopplungseinrichtung führt gesonderte Binärziffern Digital-Analogwandlern 38 zu, um X und Y-Ablenksignale zu schaffen, welche den Ablenkspulen 6 über die Ablenkverstärker 39 zugeführt werden. Der Kleinstrechner kann dann das Austastglied und den Verstärker beaufschlagen, welche nach einer angemessenen Zeit, um die Anlenkströme zu stabilisieren, die Elektronensonde anschalten und sie dann austasten, bevor die Sonde zu der nächsten Untersuchungsstelle bewegt wird. Der Kleinstrechner kann dann auch die Versorgungsspannung an dem zweiten Gitter 26 auf eine Spannung von beispielsweise +10V für den ersten Teil der Verweilzeit der

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Elektronensonde einschalten. Bei dieser genau festgelegten Spannung für das zweite Gitter ist die Ausgangsspannung V _ des

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Verstärkers 32 charakteristisch für die gesamte oder sich normalisierende Sekundäremission niedrigerEnergie. Die Spannung an dem zweiten Gitter kann auf die Filterspannung (wie oben erwähnt zwischen 0 und 5V) für den letzten Teil der Verweilzeit geschaltet werden? während dieses letzten Teils ist die Ausgangsspannung V des Verstärkers 32 charakteristisch für die Spannung an der Untersuchungsstelle. Die Spannung an der Untersuchungsstelle ist durch das Verhältnis V _V/V gekennzeichnet da der sich normalisierende Betrieb .änderungen von Stelle zu Stelle in der Ausbeute und der Winkelverteilung der Sekundäremission ausgleicht;.

Schließlich weist die Kopplungseinrichtung ein Verknüpfungsglied in der logischen Schaltung des KopfVerstärkers auf, um sie für genaue Perioden zu öffnen, damit die Werte V und V aufgezeichnet werden können. Das Verhältnis dieser Werte kann herausgefunden und in der logischen Schaltung des KopfVerstärkers mit einem "richtigen" Wert verglichen werden, der zu diesem Zweck von dem Kleinstrechner einem Vergleicher zugeführt wird. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird zu dem Kleinstrechner zurückgegeben, damit er entscheiden kann, zu der nächsten Prüfstelle weiterzugehen.

Der Kleinstrechner bewegt die Elektronensonde über die Untersu-

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chungsstelle, die durch die vorgegebene Verknüpfung von Eingangssignalen genau festgelegt ist, welche Werte zum Vergleich der vollständigen Gruppe mit einer richtigen, vollständigen Gruppe gespeichert werden können oder welche einzeln aufgenommen werden, um Fehler bestimmter Verknüpfungsglieder oder in bestimmten üntersystemen der elektronischenSchaltung aufzuzeigen«. Auch ist es ohne weiteres möglich, den Kleinstrechner entsprechend zu programmieren, daß er eine vollständige Fehlerdiagnose schrittweise durchführt, und durch einen Ausgang an einer visuellen Anzeigeeinrichtung oder einem anderen peripheren Gerät die Art und Lage irgendeines Fehlers anzeigt«.

Im allgemeinen ist es möglich, elektronische Ströme in Leitungen und Schaltungsbauteilen und nicht Spannungen an Verbindungspunkten ,mit Hilfe von Elektronenkollektoren zu untersuchen, die auf elektromagnetische Felder empfindlich ansprechen« Alle Formen von elektronischen Schaltungen ,nämlich Schaltungen mit einem hohen oder einem mittleren Integrationsgrad oder Einrichtungen mit akustischen Oberflächenwellen, an welchen Metall-Leiter an einem piezoelektrischen Material angebracht sind, können in ähnlicher Weise wie vorstehend beschrieben, untersucht und geprüft werden.

Ende der Beschreibung

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Claims

Patentansprüche

! Λ J Verfahren zum untersuchen einer elektronischen Schaltung, welche wie beim Betrieb während der Untersuchung angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektronensonde auf verschiedene Stellen in der Schaltung in einer genau festgelegten Reihenfolge gerichtet wird, und daß ein Strom von Sekundärelektronen, welche von der Schaltung abgegeben werden, entsprechend dem Auftreffen der elektronischen Sonde in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, welcher die Werte eines elektrischen Parameters wiedergibt, welcher durch die Schaltung an den verschiedenen Schaltungspunkten gebildet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß verschiedene Schaltungspunkte in einer im wesentlichen gemeinsamen Ebene angeordnet sind, welche im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Elektronensonde verläuft, und daß die Umsetzung der Sekundärelektronen in das Signal mittels eines Kollektors oder einer Sammeleinrichtung, die ein elektronisch durchlässiges ,parallel zu der Ebene angeordnetes Gitter aufweist, und einer Auffangeinrichtung erfolgt _T die seitlich von der Elektronensonde angeordnet ist und zu welcher die durch das Gitter beschleunigten Sekundärelektronen geleitet werden.

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»(089)988272 Telegramme: 988273 BERGSTAPFPATENT München 988274 TELEX: 983310 OS24560 BERG d

Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM Bayec Vereinsbank München 453100(BLZ φ)20270) Posischeck München 65343-808 (BLZ ?0Ül()i)8t))

ORIGINAL INSPECTED

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3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Elektronenkanone (2) zur Erzeugung einer Elektronensonde (1); durch eine Abtaststeuerung für die Sonde (1)? durch eine Halteeinrichtung (14), welche ein Muster trägt, so daß die Sonde (1) im wesentlichen senkrecht auf das Muster auftreffen kann; durch einen elektronischen Kollektor, welcher ein elektronisch durchlässiges Gitter (23) aufweist, das in der Bahn der Sonde (1) angeordnet ist und vorgesehen ist, um abgegebene Sekundärelektronen von dem Muster weg zu beschleunigen, und durch eine Auffangeinrichtung (28, 29), die seitlich der Bahn der Sonde (1) angeordnet ist, um die Sekundärelektronen aufzunehmen und sju sammeln _r welche durch das Gitter (23) hindurchgekommen sind«,
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne tf daß die Auffangeinrichtung einen Scintillator (28) auf" weist, welcher eine ringförmige Aufnahmeflache hat, welche den Bereich der Elektronensonde (1) umgibt*
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, gekenn zeichnet durch ein zweites elektronisch durchlässiges Gitter (26) , das parallel zu und weiter weg von der Stelle der zu prüfenden Schaltung als das erste Gitter (23) angeordnet ist.

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