DE3853389T2

DE3853389T2 - Vorrichtung zur Prüfüng einer Schaltung.

Info

Publication number: DE3853389T2
Application number: DE3853389T
Authority: DE
Inventors: Paul Meyrueix; Gerard Tremblay; Jean-Paul Vernhes
Original assignee: Schlumberger SA
Current assignee: Schlumberger SA
Priority date: 1987-07-31
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2008-07-23
Also published as: EP0306359A2; FR2633055A2; DE3853389D1; KR890002671A; EP0306359B1; FR2633055B2; EP0306359A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Testen von Schaltungen und insbesondere das Testen von fertiggestellten Schaltungen, wie gedruckten Schaltungskarten.
Man kennt Vorrichtungen, die konzipiert wurden für das Ausführen dieser Tests in automatischer Weise, die einen Kontakt auf Knoten der Schaltung realisieren, das Anlegen von Erregersignalen an diesen Knoten und das Beobachten der Signale, die in Reaktion darauf von dem getesteten Schaltkreis erzeugt werden. Derartige Vorrichtungen werden häufig auf dem betreffenden technischen Gebiet als "automatische Testeinrichtungen" bezeichnet (bekannt unter der abgekürzten englischen Bezeichnung ATE).
Die ATE können in zwei Gruppen unterteilt werden, nämlich jene der funktionellen Tester und jene der in situ-Tester. Bei einem funktionellen Tester werden die Erregersignale angelegt und die Ausgangssignale wiedergewonnen ausschließlich an den normalen Eingangs- und Ausgangsklemmen der Schaltung, wie beispielsweise den seitlichen Anschlüssen einer gedruckten Schaltungskarte. Diese Eingangs- und Ausgangssignale werden angelegt bzw. beobachtet, um die korrekte Funktionalität der Schaltung sicherzustellen, die als ein Ganzes betrachtet wird.
Die funktionellen Tester weisen das Problem auf, daß insbesondere dann, wenn komplizierte Komponenten involviert sind, eine große Anzahl von Kombinationen Eingang/Ausgang (bekannt unter dem Namen "Konfigurationen der Zustände" in der betreffenden Technik) erforderlich sind zum vollständigen Erproben der Schaltung, und ein vollständiger Test kann sehr lang sein. Ein anderes Problem ist, daß es unmöglich sein kann, bestimmte Komponenten der Schaltung zu testen, insbesondere Speicher und numerische Zähler, weil bestimmte Zustände dieser Elemente nicht ausschließlich ausgehend von externen Knoten aus steuerbar sind. Beispielsweise kann es möglicherweise keinen externen Anschluß geben, der das Rücksetzen auf null eines Zählers ermöglicht. Im übrigen sind bestimmte Zustände des Ausgangs bestimmter Vorrichtungen nicht voneinander von außerhalb her unterscheidbar. Aus diesen Gründen können bestimmte fertiggestellte Schaltungen nur teilweise mittels eines funktionellen Testers kontrollierbar sein.
Demgegenüber haben die in situ-Tester den Vorteil in der Lage zu sein, individuell jede Komponente einer fertiggestellten Schaltung prüfen zu können, weil sie so konzipiert sind, daß der Zugang zu internen Schaltungsknoten ermöglicht wird, das heißt zu elektrischen Knoten, bei denen es sich nicht um die äußeren Eingangs- und Ausgangsanschlüsse handelt. Dieser Vorteil wird jedoch erzielt auf Kosten eines zusätzlichen Materialelementes, dem Fachmann bekannt unter der Bezeichnung "Nagelbrett", und das eine Gruppe Sonden umfaßt, die auf Federn angeordnet sind, von denen jede eine Position besitzt, die es ihr ermöglicht, einen internen Knoten der Schaltung zu erreichen. Dank dieses Nagelbretts können die Eingänge und Ausgänge gesteuert bzw. gemessen werden derart, daß individuell die Funktion jeder Komponente verifiziert wird.
Die Nachteile von in situ-Testern sind zunächst die Notwendigkeit, eine zusätzliche materielle Vorrichtung vorzusehen, nämlich das Nagelbrett, das an jeden zu testenden Schaltkreis angepaßt werden muß, beispielsweise an jede zu testende Karte, und die Notwendigkeit Mittel vorzusehen, um sie an Ort und Stelle zu halten, und die Notwendigkeit Mittel vorzusehen, um den zu testenden Schaltkreis und das Nagelbrett in Kontakt miteinander an Ort und Stelle zu halten. Ein weiterer Nachteil, ebenso störend, wenn auch weniger deutlich, ist das Risiko der Beschädigung von getesteten Schaltungen, wenn ein Ausgang einer Komponente angesteuert wird über einen Stift mit einem Zustand anders als jenem, der logischerweise aus seinen Eingangssignalen resultieren müßte, mit dem Ziel, eine andere Komponente zu testen, die einen Eingang aufweist, der mit jenem Ausgang verbunden ist. Eine solche inverse Polarisierung kann die Schaltung, die sie erleidet, beschädigen, insbesondere, wenn diese letztere der Ort einer exzessiven Erwärmung ist. Darüber hinaus führt die Miniaturisierung der Schaltungen zu zunehmenden Zugangsschwierigkeiten der internen Knoten der getesteten Schaltungen. Schließlich sind die in situ-Tester von vorneherein schlecht angepaßt an die Beobachtung von globalen Funktionen einer Schaltung, insbesondere jener, die die zeitlichen Versetzungen der jeweiligen von den verschiedenen Komponenten erzeugten Signale intervenieren lassen (Timing). Aus diesen Gründen besteht noch eine bestimmte Anzahl von Beschränkungen bei der Verwendung von in situ-Testern.
Es ist aber sehr wünschenswert, daß ein ATE gleichzeitig eine analytische Information liefern kann, die es ermöglicht, die Funktion der Komponenten einzeln zu validieren, und eine mehr synthetische Information, die es ermöglicht, die globale Funktionsweise der Schaltung zu validieren, die nicht nur abhängt von der Funktion jeder Komponente, sondern auch von den Wechselwirkungen zwischen diesen Komponenten.
Während die in situ-Tester den ersten Aspekt zum Nachteil des zweiten privilegieren, machen es die funktionellen Tester im wesentlichen umgekehrt; wenn auch die Phase, die als Diagnose bezeichnet wird, während welcher diese letzteren in Betrieb genommen werden, um die wahrscheinliche Ursache eines Fehlers zu lokalisieren, ihrerseits eine delikate Operation darstellt. Es ist nämlich im allgemeinen unmöglich, einen Fehler zu lokalisieren, indem man äußere Eingänge erregt und nur den Zustand der äußeren Ausgänge beobachtet, wobei jede Zustandskonfiguration nicht einem einzigen möglichen Fehler entspricht. Dieses Problem ist in einem bestimmten Maße überwunden in einigen funktionellen Testern, indem man eine manuelle Sonde vorsieht, die während der Diagnosephase verwendet werden kann auf Karten, die sich als defekt während des funktionellen Tests herausgestellt haben.
Während dieser Phase plaziert eine Bedienungsperson die Sonde auf verschiedenen Knoten der Schaltung derart, daß ein interner Knoten in ziemlich ähnlicher Weise beobachtet werden kann, wie dies bei einem in situ-Tester feststellbar ist. Eine solche Prozedur ist jedoch langsam und erfordert die Aufmerksamkeit einer erfahrenen Bedienungsperson.
In diesem Kontext ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die nicht nur den funktionellen Test einer Schaltung mit einer Mehrzahl von Komponenten ermöglicht, die auf einem isolierenden Träger angeordnet sind und miteinander durch ein Netz von Leitern verbunden sind, die sich auf mindestens einer Oberfläche des Trägers erstrecken, wie eine gedruckte Schaltkreiskarte, sondern die gleichzeitig die Möglichkeit eröffnet, eine Diagnose bezüglich der Ursache eines festgestellten funktionellen Fehlers zu erzielen, ohne die gleichen mechanischen Anschlußprobleme aufzuwerfen noch die Probleme der Risiken der Beschädigung, die sich bei einem in situ-Tester stellen.
Gemäß einem ersten Aspekt umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Schicht aus einem elektrooptischen Milieu mit Abmessungen im wesentlichen gleich den Abmessungen der Schaltungsbaugruppe und elektrisch in der Nähe der tragenden Oberfläche der Leiter plaziert.
Man kennt im Stand der Technik, beispielsweise aus dem Patent US 4,618,819, die Verwendung von elektrooptischen Materialien für die Beobachtung von elektrischen Signalen mit Abstand, das heißt ohne mechanischen Kontakt mit dem Leiter, auf dem sich diese Signale ausbreiten. Das in diesem Patent beschriebene System verwendet einen elektrooptischen Kristall, der physisch nahe der Oberfläche eines integrierten Schaltkreises, der noch nicht eingekapselt ist, plaziert wird. Ein polarisierter Lichtstrahl wird auf einen Bereich des Kristalls in der Nähe eines Leiters gerichtet, indem ein zu messendes elektrisches Signal zirkuliert und reflektiert. Entsprechend wohlbekannten Beziehungen wird eine Charakteristik des reflektierten Lichtes von dem elektrischen Feld beeinflußt, das rings um den Leiter existiert, derart, daß durch eine entsprechende Detektion dieses elektrische Feld und das Signal, das es hervorruft, erkannt werden können. Auf diese Weise kann man ein Abbild des elektrischen Signals in dem Leiter erhalten.
Obwohl die Erfindung bestimmte Charakteristiken dieser bekannten Vorrichtung wieder aufgreift, unterscheidet sie sich in zahlreichen Punkten, insbesondere aus dem Grunde, daß die bekannte Vorrichtung ausschließlich konzipiert ist für die Messung von Signalen, die in einem integrierten Schaltkreis zirkulieren, und nicht für die Untersuchung von Signalen, die zwischen den Komponenten einer fertiggestellten Schaltung umlaufen, wie jene einer gedruckten Schaltkreiskarte. Demgegenüber besteht in anderen Worten das Ziel der US 4,618,819 darin, einen solchen Schaltkreis punktuell zu prüfen unter Anlegen und Annähern eines Meßkopfes, der einen Kristall am Ende dieses Kopfes trägt. Es ist offensichtlich, daß seitens der verschalteten und auf der Schaltung montierten elektronischen Komponenten ein Plazieren eines Kopfes mit Kristall problematisch sein könnte und im allgemeinen das Positionieren mit großer Genauigkeit an jedem zu messenden Punkt erfordert.
Demgemäß läßt die Vorrichtung von US 4,618,819 nicht nur nicht die technische Möglichkeit der Verwendung eines elektrooptischen Verfahrens auf einem vollständig fertiggestellten Schaltkreis erkennen, der gleichzeitig sehr große Abmessungen im Verhältnis zu jenen einer integrierten Schaltung aufweist, wie auch sehr starke Planheitsfehler, welche ein integrierter Schaltkreis überhaupt nicht aufweist, sondern insbesondere ist diese bekannte Vorrichtung, die nicht zum Gewinnen einer analytischen Information führt, nicht repräsentativ für eine globale Funktion noch in keiner Weise befaßt mit den Problemen, die die Tests von fertiggestellten Schaltungen aufweisen, und offenbart nicht und bezieht auch nicht ein die Möglichkeit eines elektrooptischen Verfahrens zum Erfüllen der Forderungen von funktionellen Tests und in situ-Tests.
Darüber hinaus beschreibt ein weiteres bekanntes Dokument, US 4,242,635, einen Tester für das Testen einer elektronischen Komponente eines integrierten Schaltkreischips.
Dieser Halbleiterchip, bestimmt für einen Test, ist ein Teil einer Serie einer Produktion beispielsweise und muß hierfür in spezieller Weise vorbereitet werden. Dieser Chip ist bereits mit Kontaktanschlüssen verbunden, die gebondet sind, und in einem Gehäusesupport untergebracht ist, der in Richtung offen bleibt, wo ein Meßkopf angenähert wird. Das genannte Dokument 4,242,635 schlägt eine Schicht aus Flüssigkristall vor, plaziert oberhalb des Chips, und in Überdeckung dieses Flüssigkristalls befindet sich eine transparente Platte aus einem in ganz besonderer und komplizierter Weise behandelten Glas, das nicht dazu dienen könnte, einen vollständig fertiggestellten Schaltkreis zu testen.
Ferner gehört das Dokument EP-A-0297562 zum Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPC. Dieses Dokument beschreibt gleichermaßen eine Vorrichtung, die es ermöglicht, einzelne elektronische Komponenten zu testen, indem man einen Meßkopf annähert ähnlich jenem der Vorrichtung, beschrieben in US 4,618,819, mit einem elektrooptischen Kristall, montiert am Ende des Kopfes. Die Probleme eines solchen Testers wurden bereits oben erläutert.
In einer möglichen Ausführungsform der Erfindung kann das elektrooptische Material von einem Polymerfilm gebildet sein, dotiert mit elektrooptischen Eigenschaften. Dieser Film kann direkt auf die tragende Oberfläche der Leiter vor der Montage und der Verbindung der Komponenten aufgebracht werden. Dieser Film kann auch verwendet werden, um sich auf die tragende Oberfläche der Leiter nach der Verbindung der Komponenten zu legen. Er umfaßt demgemäß Öffnungen, in die die Komponenten oder die Lötpunkte sich fügen. Er kann in einer optischen Sonde inkorporiert werden zum Tester, um in den Blick des Tests in elektrischer Nähe zu der Oberfläche der Leiter der zu testenden Karte gebracht zu werden. Ein solcher Film kann beispielsweise eingesetzt werden in Form eines Wandlers, umfassend: ein Element eines solchen elektrooptischen filmes, dimensioniert und konfiguriert relativ zu den Abmessungen und der Konfiguration der zu prüfenden Schaltung; auf seiner Fläche, die dazu bestimmt ist, in die elektrische Nähe der Leiter zu gelangen; mindestens ein reflektierendes Element für das Licht, das auf es auftrifft, nachdem es die Dicke des Films passiert hat; und auf seiner anderen Seite eine leitende, transparente oder halbtransparente Schicht, die als Referenzelektrode dient.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und bestimmt zum Bilden eines ATE umfaßt neben der Schicht aus elektrooptischem Material
- Mittel zum Richten des Lichtes auf irgendeinen Bereich des elektrooptischen Milieus und zum Empfang von Licht, das von diesem Bereich herrührt derart, daß die elektrooptischen Effekte, die in dem Milieu erscheinen, erfaßt werden können,
- Mittel zum Anlegen einer Konfiguration von elektrischen Testsignalen an einen oder mehrere externe Knoten derart, daß ein Reaktionssignal auf mindestens einem Knoten der Schaltung erzeugt wird, wobei das Licht auf einen Bereich des elektrooptischen Milieus richtbar ist, der elektrisch nahe einem diesem knotenbildenden Leiter angeordnet ist derart, daß dort ein Bild erzeugt wird,
- und Mittel zum Vergleichen dieses Bildes mit der Reaktion, die eine einwandfreie Schaltung haben sollte, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das das Ergebnis dieses Vergleichs repräsentiert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorgenannten Vorrichtung umfassen die Mittel zum Richten des Lichtes akustisch-optische Ablenkmittel eines Lichtstrahls, der die Schicht des elektrooptischen Milieus abtastet.
Bei einer optischen Sonde, hergestellt gemäß den vorstehenden Prinzipien, kann man eine Feldlinse vorsehen, deren Abmessung mindestens gleich dem zu testenden Schaltkreis ist. Vorteilhafterweise weist diese Linse ein plankonvexes Profil auf, dessen ebene Seite der Seite des zu testenden Schaltkreises zugekehrt ist. Gemäß einer Ausführungsform ist die Schicht des elektrooptischen Milieus auf die ebene Seite der Linse geklebt.
In bestimmten Anwendungsfällen wird das elektrooptische Milieu mit einer Struktur derart gewählt, daß die Komponente des elektrischen Feldes, die senkrecht zur Ebene der elektrooptischen Schicht steht, mit Hilfe eines polarisierten, senkrecht auf die Ebene dieser Schicht auftreffenden Lichtes erfaßbar ist. In dem Fall eines elektrooptischen Polymerfilms kann man die elektrooptischen Eigenschaften dieses Films vorher feststellen, indem man diesen Film auf eine hinreichend hohe Temperatur jenseits jener bringt, bei der die Moleküle eine bestimmte Beweglichkeit erreichen, und indem man den Film einem vorbestimmten elektrischen Orientierungsfeld unterwirft. Beim Abkühlen des Films, während das Feld angelegt bleibt, können die Moleküle einfrieren unter Aufrechterhaltung ihrer Vorzugsorientierung. Je nach Anwendungsfällen kann diese Orientierung beispielsweise senkrecht zur Filmebene oder in der Filmebene gewählt werden. Es ist gleichermaßen möglich, mit einem polarisierten Licht zu arbeiten unter schrägem Einfall relativ zu der Schicht, beispielsweise 45º.
Die Mittel zum Analysieren des elektrooptischen Effekts, erzeugt durch die Spannungen der Zonen des zu testenden Schaltkreises in dem elektrooptischen Material, können analysiert werden durch eine polarimetrische Methode, wie erwähnt worden ist, oder in Funktion der Betriebsbedingungen durch eine interferometrische Methode.
Wenn die Analysemittel vom polarimetrischen Typ sind, ist es vorteilhaft, auf der Bahn des Lichtes, das von der Schicht des elektrooptischen Milieus kommt, einen eigenen Reflektor vorzusehen mit zunehmender Elliptizität dieses Lichtes unter Abschwächung der Komponente des elektrischen Feldes desselben in der Richtung der Anfangspolarisierung des auftreffenden Lichtes. Im Falle einer polarimetrischen Analyse, bei der das von der elektrooptischen Schicht kommende Licht in zwei Achsen analysiert wird, kann es darüber hinaus interessant sein ein Mittel vorzusehen, um dem von der elektrooptischen Schicht ausgehenden Licht eine regulierbare Phasenverzögerung aufzuzwingen in Abhängigkeit von dem Signal, das am Ausgang der Analysemittel erzeugt wird.
Im Falle einer Analyse gemäß dem Prinzip der Interferometrie nach Perot-Fabry, ist es gleichermaßen vorteilhaft Mittel vorzusehen, die es ermöglichen, einen Funktionsparameter des Systems einzujustieren, wie die Länge des verwendeten Lichtes, zum Positionieren der Analysemittel in einer Zone optimaler Empfindlichkeit.
Ein ATE gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet vorzugsweise wie ein funktioneller Tester, der in eine Testphase eintritt, in der nur die externen Eingänge und Ausgänge erregt bzw. beobachtet werden, und ausgebildet, um im Falle eines Versagens der Testphase in eine Diagnosephase einzutreten, in der mehr Knoten und insbesondere interne Knoten untersucht werden.
Die Knoten werden vorteilhafterweise Zug um Zug untersucht und eine Mehrzahl von Konf igurationen des Tests werden angewandt während jeder Prüfung. Vorzugsweise werden alle möglichen Konfigurationen des Tests, die den gerade untersuchten Knoten beeinflussen, hintereinander angewandt.
Auf diese Weise ermöglicht die Vorrichtung gemäß der Erfindung die Modifikation und erhebliche Verbesserung der Diagnosetechniken auf eine Art und Weise, die in keiner Weise durch den Stand der Technik nahegelegt ist. Mit den manuellen existierenden Diagnosesonden nämlich ist es nämlich erforderlich, komplizierte Testsequenzen an den Eingängen der Schaltkreise ins Spiel zu bringen, um zu ermöglichen, zweifelsfreie Signaturen des Fehlers an nur einigen Diagnosepunkten zu erhalten (selten mehr als ein Dutzend) unter Berücksichtigung der Zeit und dem Grad der erforderlichen Aufmerksamkeit seitens der Bedienungsperson, die mit der Diagnose beauftragt ist. Die Programmierung solcher Testsequenzen, welche mehrere Vektoren für jeden Diagnosepunkt enthalten, ist kompliziert und aufwendig. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bietet im Gegensatz dazu die Möglichkeit, bei der Diagnose eine große Anzahl von Punkten sehr schnell zu sondieren: deshalb können einfache Testsequenzen an jedem Punkt verwendet werden; die Verfügbarkeit der Messungen an zahlreichen Punkten ermöglicht, Zweifel leicht zu beheben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, wenn das elektrooptische Milieu nicht von einer direkt auf die leiterbahntragende Oberfläche aufgebrachte Polymerfolie gebildet wird, dieses Milieu elektrisch nahe dieser Oberfläche plaziert über ein Schnittstellenorgan, geeignet zum übertragen auf das elektrooptische Milieu unter Beibehaltung der relativen räumlichen Anordnung von elektrischen Potentialen, die auf der leitertragenden Oberfläche erscheinen. Dieses Schnittstellenorgan kann eine Mehrzahl von leitenden, im wesentlichen zueinander parallelen und voneinander isolierten Säulen umfassen, wobei die Baugruppe die Form eines flexiblen Schuhs annimmt mit Abmessungen im wesentlichen gleich jenen des Milieus. Dieser Schuh kann im übrigen eine profilierte Oberfläche derart aufweisen, daß er sich an die Form der fertiggestellten Schaltung anpaßt, wenn diese uneben ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Licht in globaler Weise auf das elektrooptische Milieu gerichtet werden oder auf einen Teil des letzteren. Das elektrooptische Milieu umfaßt eine Mehrzahl von Orten, die einzeln einer elektrischen Polarisation unterworfen werden können auf der Bahn des Lichtes. Beim Einsatz kann ein einziger Ort durch Polarisation in Funktion gesetzt werden derart, daß das erfaßte Licht am Ausgang repräsentativ ist für einen einzigen Bereich des Milieus.
Die Erfindung zielt gleichermaßen und individuell auf die gedruckte Schaltungskarte, die optische Sonde und den Wandler, die verwendbar sind für den Einsatz gemäß den Prinzipien der Erfindung, die vorstehend ausgeführt wurden.
Um eine bessere Würdigung der Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, werden bestimmte Ausführungsformen dieser letzteren nur beispielshalber und in keiner Weise beschränkend unter Bezugnahme auf die schematischen beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
- die Figur 1 eine Ausführungsform eines ATE gemäß der Erfindung zeigt,
- die Figur 2 Abschnitte der Anlage gemäß Figur 1 zeigt,
- die Figur 3 eine optische Anordnung zeigt,
- die Figur 4 ein Schnittstellenorgan wiedergibt,
- die Figur 5 ein anderes Schnittstellenorgan wiedergibt,
- die Figur 6 eine Variante eines ATE gemäß der Erfindung zeigt,
- die Figur 7 eine Abhängigkeit des elektrooptischen Effekts gegenüber einer angelegten elektrischen Spannung zeigt,
- die Figur 8 eine perspektivische Ansicht ist, die Elemente des ATE der Figur 6 repräsentiert,
- die Figur 9 schematisch eine Ausführungsform eines Ablenksystems wiedergibt, verwendet für die optische Abfrage der Oberfläche der Karte des getesteten Schaltkreises,
- die Figur 10 eine Ausführungsform eines optischen Separators repräsentiert,
- die Figur 11 die Anordnung der Organe in Kontakt während eines Tests illustriert,
- die Figuren 12a bzw. 12b die Anisotropie des Index eines elektrooptischen Filmes wiedergibt,
- die Figur 13 eine Schnittansicht einer gedruckten Schaltungskarte ist, bei der ein elektrooptischer Polymerfilm zwecks Test inkorporiert ist,
- die Figur 13b im Detail eine Variante der Figur 13 wiedergibt,
- die Figur 14 eine Realisation zeigt, bei der ein elektrooptischer Film vorher ausgeschnitten und auf der Karte positioniert ist,
- die Figur 15 in Draufsicht in der Figur 14 verwendete Folie zeigt,
- die Figur 16 eine Variante der Ausführungsform des in Figur 14 verwendeten Films zeigt,
- die Figuren 17 und 18 schematisch ein Verfahren für die Vorbereitung eines Polymerfilms zeigen, verwendbar für die Ausführung der Erfindung,
- die Figur 19 eine Anordnung zeigt, die die Erfassung des Pockels- Effektes durch eine Interferometrie-Perot-Fabry-Technik ermöglicht,
- die Figur 20 eine Regulierung der Technik der Figur 19 illustriert,
- die Figur 21 eine Anordnung zeigt, die eine Feinanalyse von Wellenfronten der Signale an Knoten des Schaltkreises ermöglicht.
Gemäß der Erfindung umfaßt eine automatische Testanlage (Figur 1) eine Schicht eines elektrooptischen Milieus 10 mit Abmessungen im wesentlichen gleich jenen eines fertiggestellten Schaltkreises, wie einer gedruckten Schaltkreiskarte 11, die zu testen ist, wobei das Gesamte derart kombiniert ist, daß das elektrooptische Milieu elektrisch in der Nachbarschaft der Oberfläche 12 der Karte 11 ist, die den elektrischen Schaltkreis trägt, welch letzterer Komponenten wie bei 15 umfaßt. Die Oberfläche 12 trägt Leiter wie 16 und 17, die die Komponenten miteinander verbinden und auf diese Weise elektrische Schaltkreisknoten bilden. Das Milieu 10 kann elektrisch nahe der Oberfläche 12 plaziert sein mit Hilfe eines Schnittstellenorgans 18, dessen Funktion darin besteht, zur oberen Oberfläche 100 (in der Anordnung der Figur 1) die elektrischen Potentiale zu übertragen, die sich auf der unteren Oberfläche 19 manifestieren.
In Funktion ist die untere Oberfläche 19 in Kontakt mit der gedruckten Schaltkreiskarte, während die obere Oberfläche 100 in Kontakt mit dem Milieu 10 steht.
Das Licht einer Quelle 101 kann auf jeden Bereich der Oberfläche 12 der Karte gerichtet und im Rücklauf von diesem empfangen werden mittels eines Positionssteuerorgans 102, wobei das empfangene Licht in Richtung eines Detektors 103 gelenkt wird mittels eines Lichtstrahlentrenners 104, wie einer halbtransparenten Lamelle.
Der Detektor 103 ist empfindlich bezüglich Veränderungen der optischen Charakteristiken des Milieus 10, die induziert werden durch die Veränderungen des elektrischen Feldes in der Nähe des Auftreffbereichs des Lichtes auf das Milieu 10 derart, daß ein Abbild dieses Feldes erzeugt wird, das die Form eines elektrischen Signals am Ausgang 105 dieses Detektors annimmt, welches Signal demgemäß auch repräsentativ ist für das elektrische Signal, welches immer es sei, das auf dem Leiter vorliegt, dessen Potential zu dem elektrooptischen Milieu übertragen worden ist im Bereich des Auftreffens des Lichtes mittels des Schnittstellenorgans 18.
Die Karte 11 weist seitliche Anschlüsse wie bei 106 und 107 auf, die auf die Karte gedruckt sind und die die externen Schaltungsknoten bilden, auf denen es möglich ist, einen physischen Anschluß vorzunehmen dank den normierten Steckern entsprechenden Typs, deren Anwendung bei funktionellen Testern des Standes der Technik bekannt ist. Ein Träger oder eine Sohle 93, schematisch dargestellt, ermöglicht das Manipulieren und/oder Abstützen der gerade getesteten Karte. Eine Konfiguration der Testsignale kann an diese äußeren Knoten angelegt werden zwecks Erregung der Schaltung und derart, daß eine Reaktion der Schaltung an dem Knoten erscheint, der der elektrooptischen Beobachtung unterliegt, was sich umsetzt durch das Erscheinen eines Bildes dieser Reaktion am Ausgang 105.
Dank einer vorherigen theoretischen Analyse der zu testenden Schaltung kann das ideale theoretische Ausgangssignal für den zu testenden Schaltkreis und die Konfiguration der angelegten Testsignale vorher bestimmt werden, wie dies laufend mit den ATE nach dem Stand der Technik der Fall ist, und das erwartete Idealsignal 108 kann verglichen werden mittels eines Komparators 109 mit dem tatsächlich erhaltenen Ausgangssignal 105. Wenn dieser Vergleich eine Differenz ergibt, erzeugt der Komparator 109 an seinem Ausgang 110 die Anzeige eines durch den Test ermittelten fehlers.
Es ist zweckmäßig darauf hinzuweisen, daß die Figur 1 einer Schnittansicht einer gedruckten Schaltkreiskarte entspricht. Für ein besseres Verständis der Beschreibung ist in Figur 2 eine Draufsicht derselben Karte mit ihren Leitern (auch als Bahnen bezeichnet) und einer elektronischen Komponente wiedergegeben, wobei die Figur 1 eine Schnittansicht nach Linie II und II' dieser Figur 2 entspricht. Typischerweise kann eine gedruckte Schaltkreiskarte eine rechteckige Form von 200 mm mal 300 mm oder mehr annehmen, wobei das elektrooptische Milieu 10 und das Schnittstellenorgan 18 im wesentlichen dieselben Abmessungen haben. Die elektronischen Komponenten wie bei 15, die in die Karte eingebettet sind, sind meistens numerische Komponenten in Gehäusen mit zwei Reihen von Kontakten; eine Partie des Bahnennetzes, das diese Komponenten verbindet, ist in Figur 2 wiedergegeben; in dem Maße, in dem die Komponenten auf der Unterseite der Karte 11 eingefügt sind (in der Anordnung der Figur 1), wird die Komponente 15, die nicht direkt sichtbar ist, gestrichelt in Figur 2 wiedergegeben, mit Ausnahme ihrer Anschlüsse, die die Karte durchsetzen, um auf den Bahnen festgelötet zu werden, die von der Oberfläche 12 getragen werden, die in Figur 2 sichtbar sind.
Die Lötpunkte zwischen den Enden der Anschlüsse der Komponenten und den Bahnen bilden erhebliche Ungleichförmigkeiten auf der Oberfläche der Karte, die diese Leiter trägt. Auf den fertiggestellten Karten wird diese Oberfläche vollständig mit einem Schutzlack beschichtet, der eine Zwischenschicht von einigen Mikrometern bildet, die sich zwischen die Leiter der Karte und ein äußeres Testorgan einfügt. Darüber hinaus sind diese Leiter häufig in der Praxis von Oxid bedeckt, das sich dort während der Herstellung und der Lagerung bildet. Dieses Oxid bildet seinerseits ebenfalls ein Milieu, dessen Existenz berücksichtigt werden muß für die Realisierung von industriellen Testern.
Schließlich ist es häufig, daß die modernen gedruckten Schaltkreiskarten Komponenten auch auf der Seite aufweist, die das Leiterbahnennetz trägt. Es sind sogar häufig Karten zu finden, die Bahnen und Komponenten auf beiden Seiten tragen.
Im Betrieb ist das Schnittstellenorgan 18 in Kontakt mit der Oberfläche 12, die die Leiter trägt, plaziert, wie teilweise in Figur 2 dargestellt. Dieses Schnittstellenorgan 18 umfaßt eine Mehrzahl von leitenden Säulen, wie die Säulen 111, angeordnet in Matrizenform derart, daß das Potential jedes Leiters zu dem elektrooptischen Milieu 10 (ebenfalls teilweise dargestellt) übertragen wird dank mindestens einer dieser leitenden Säulen. Die Natur und die Arbeitsweise des Schnittstellenorgans 18 wird in der Folge dieser Beschreibung detailliert wiedergegeben werden.
Es ist festzuhalten, daß jede der Säulen einer getrennt beobachtbaren Region des Schaltkreises entspricht und daß das Licht auf jede von ihnen gerichtet werden kann und im Rücklauf von jeder von ihnen empfangen werden kann. Das Licht wird von einem polarisierten Lichtstrahl gebildet, herrührend von einem Laser, und die Analyse des empfangenen rückkehrenden Lichtes besteht in einer Fassung der Drehung der Polarisationsebene, beispielsweise ausgeführt mittels einer polarimetrischen Anordnung, umfassend ein Wollaston-Prisma, das das empfangene Licht in zwei Bündel für seine Erfassung aufspaltet. Der Detektor wird nämlich von zwei Detektoren gebildet derart, daß eine Messung der Differenz der Intensitäten der beiden Lichtstrahlen ermöglicht wird und eine Kompensation von Variationen der Lichtintensität der Quelle.
Das elektrooptische Milieu kann von einem Kristall gebildet sein. In einer Abwandlung kann das elektrooptische Material von einem Film eines Polymers gebildet sein, dotiert mit elektrooptischen Eigenschaften. Dieser Film kann anstelle einer Platte aus elektrooptischem Kristall in dem ATE der Figur 1 eingesetzt werden. Er kann ebenfalls vorher zugeschnitten werden, um sich zwischen die Komponenten der zu testenden Karte zu konfigurieren in direktem Kontakt mit den leitenden Bahnen derselben, ohne Notwendigkeit eines Schnittstellenorgans oder nur eines solchen Organs mit geringer Dicke. In einer Variante könnte dieser Film direkt auf die tragende Oberfläche der Leiter aufgebracht werden vor dem Anbringen der Komponenten und deren Seite in Kontakt mit den Leitern natürlicherweise oder dank einem serigraphischen Auftrag von metallischen Mikropastillen ein bestimmtes Reflexionsvermögen des Lichtes aufweist, beispielsweise kann dieser Film in die gedruckte Schaltkreiskarte während dessen Herstellung integriert werden. Eine solche Struktur, die es ermöglicht, auf das Schnittstellenorgan zu verzichten, führt zu elektronischen Karten, die ab ihrer Herstellung einem Test unterworfen werden können mit allen Vorteilen der Erfindung.
Der Mechanismus, mittels welchem die Signale durch den elektrooptischen Effekt erfaßt werden können, wird nachstehend mehr ins einzelne gehend erläutert (Figur 3), insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsform, die das Schnittstellenorgan verwendet, wobei die beschriebenen Phänomene jedoch dieselben sind im Falle der Verwendung eines Polymerfilms.
Das abgestrahlte Licht eines Lasers 30 (beispielsweise eines HeNe-Lasers von 633 nm Wellenlänge) wird linear polarisiert mittels eines Polarisators 31 und über eine Linse 32 auf einen akustooptischen Deflektor 33 derartgelenkt, daß es über eine Linse 34 auf einen Inspektionspunkt 35 einer reflektierenden Oberfläche 36 eines elektrooptischen Kristalls 37 gerichtet wird. Im allgemeinen verwendet man einen kontinuierlich arbeitenden Laser mit mittlerer Leistung, typischerweise 5 bis 100 mW.
Der akustooptische Deflektor 33, an sich bekannt, wird von einem kontinuierlichen Spannungssignal gesteuert, ausgegeben von einem Steuerorgan des ATE (nicht dargestellt) derart, daß das Licht, das er empf ängt, auf jeden Punkt des elektrooptischen Milieus gerichtet werden kann, dessen Überprüfung gewünscht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform können zwei akustooptische Deflektoren in Serie plaziert werden. Ein erstes Spannungssignal steuert demgemäß die Ablenkung des Strahls in einer ersten Richtung entsprechend beispielsweise einer der beiden Abmessungen der zu testenden Karte und das andere Spannungssignal steuert die Ablenkung gemäß einer zweiten Richtung, vorzugsweise senkrecht zur ersten und entsprechend beispielsweise der anderen Abmessung der Karte.
Eine solche Verwendung von zwei Deflektoren ermöglicht die Herabsetzung der Zeit, erforderlich für das Passieren von einem Beobachtungspunkt 35 zu einem anderen in Zeiten innerhalb der Größenordnung von höchstens einigen Mikrosekunden.
Die reflektierende Oberfläche 36 ist im wesentlichen isolierend mindestens in dem Sinne, daß ein an einem Punkt dieser Oberfläche angelegtes elektrisches Signal nicht zu anderen Punkten derselben ausgebreitet wird. Wenn demgemäß die Reflexionseigenschaften dieser Oberfläche durch einen metallischen Niederschlag erhalten werden, der notwendigerweise leitend ist, besteht dieser letztere nicht aus einer gleichförmigen Beschichtung, sondern aus einer Matrize von reflektierenden Flecken, die schachbrettartig angeordnet sind und nicht miteinander verbunden sind, von denen jedes jedoch elektrisch verbunden ist mit der Nachbarschaft eines zu testenden Punktes, wie einem Testpunkt 38 der Karte 39, dank dem Schnittstellenorgan 300 (direkt im Falle eines Polymerfilms). Gemäß einer möglichen Variante kann die reflektierende Oberfläche 36 von einem eigenisolierenden Material gebildet sein, beispielsweise einer feinen Schicht eines dielektrischen Materials, wie einer entsprechenden Wechselschicht von Titanoxid TiO2 und Siliciumdioxid SiO&sub2;.
Eine transparente Elektrode 301, gebildet beispielsweise von einem Niederschlag aus Gold oder Aluminium, ist als Schicht auf der ersten Seite des elektrooptischen Kristalls 37 aufgetragen, auf welche das Licht auftrifft, und diese Elektrode wird auf dem Potential Masse gehalten, welche die Potentialreferenz bildet; wenn auf diese Weise das elektrische Potential des untersuchten Testpunktes von dieser Referenz abweicht, wird die Polarisation des reflektierten Lichtes wegen des angelegten elektrischen Feldes entsprechend der Dicke des elektrooptischen Kristalls 37 abweichen von jener des auftreffenden Lichtes und diese Differenz wird erfaßt.
Für einen Kristall kubischer Struktur, wie Bismuthgermanat Bi&sub4;Ge&sub3;O&sub1;&sub2;, dessen kristallographische (100)-Achse optisch senkrecht orientiert ist zu einer Viertelwellenlamelle 302, ist die Phasenverzögerung des Lichtes infolge des elektrooptischen Effekts, der auf es eingewirkt hat, proportional zu der Potentialdifferenz zwischen den Seiten des Kristalls 37 an dem Beobachtungspunkt und unabhängig von der Verteilung des elektrischen Feldes in dem Kristall.
Das reflektierte Licht wird in Richtung der Viertelwellenlamelle 302 über einen Separator 303 übertragen; hinter der Lamelle 302 wird das Licht mittels einer Linse 304 auf einen Wollaston-Analysator 305 gerichtet, aus dem zwei Lichtstrahlen austreten, die auf photoelektrische Detektoren 308 bzw. 309 treffen, welche an ihren Ausgängen 306 bzw. 307 entsprechende elektrische Signale I1 und I2 erzeugen.
Dieser polarimetrische Erfassungstyp führt zu den folgenden Beziehungen:
I1 = I. (1 + m) und
I2 = I. (1 - m).
worin I eine Größe proportional der Lichtintensität des Lasers 30 ist und in denen m die erfaßte Phasenverzögerung ist, ausgedrückt in Radian und als klein angenommen. Ein Differentialverstärker 310, der die Ausgangssignale 306 und 307 empfängt, erzeugt an seinem Ausgang 311 ein Signal I1 - I2, demgemäß gleich 2.I.m. In dem Maße, wo während eines Tests die eventuellen Lichtintensitätsänderungen des Lasers 30 Frequenzen entsprechen, die viel niedriger sind als die Frequenzen der Veränderung von m, kann die Größe m direkt erhalten werden durch eine entsprechende Filterung des am Ausgang 311 des Verstärkers 310 zur Verfügung stehenden elektrischen Signals. In einer Variante kann ein Signal I1 + I2 verwendet werden zum Regeln der Lichtintensität der Quelle.
Für einen Kristall mit nichtkubischer Struktur, wie Lithiumniobat LiNbO&sub3;, ist der elektrooptische Effekt ebenfalls proportional der Differenz des Potentials zwischen den Seiten des elektrooptischen Kristalls. Die Verwendung eines solchen Kristalls erfordert jedoch einige Vorsicht in dem Maße, wo der Proportionalitätskoeffizient zwischen der Potentialdifferenz und dem erhaltenen Effekt abhängt von der Orientierung des Kristallschnittes.
Die wünschenswerten Eigenschaften des elektrooptischen Kristalls sind eine geringe Absorption, eine geringe Diffusion und eine geringe zirkulare und lineare Doppelbrechung. Wenn ein sehr doppelbrechendes Material verwendet wird, wie Lithiumniobat beispielsweise, führt eine geringe Veränderung des Auftreffwinkels des Lichtes zu einer empfindlichen Veränderung der statischen Phasenverzögerung. Die thermischen Fluktuationen, welche Veränderungen der Dicke des Kristalls erzeugen, haben ähnliche Einflüsse, und das eine wie das andere muß vermieden werden.
Zum Verbessern des Verhaltens eines solchen doppelbrechenden Materials kann eine Steuerung des Polarisationszustandes des auftreffenden Lichtes gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden, beispielsweise in Reaktion auf den Auftreffwinkel oder die Temperatur. Im übrigen oder in einer Variante kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung als elektrooptisches Milieu eine Kristallstruktur umfassen, welche senkrechte Orientierungen aufweist, jedoch im wesentlichen identische Dicken derart, daß die Doppelbrechung gedämpft oder unterdrückt wird. Das elektrooptische Milieu weist vorteilhafterweise einen spezifischen Widerstand von mindestens der Größenordnung 10¹&sup0; ohm.cm auf, insbesondere für das Testen von Schaltkreisen niedriger Frequenz, und eine Dielektrizitätskonstante höchstens in der Größenordnung von 100 derart, um nur eine geringe Kapazität (1 pF oder weniger) einzuführen.
Im Inneren des Schnittstellenorgans 18 (Figur 4) ist eine leitende Säule 111 eingebettet in ein flexibles isolierendes Substrat 112. Jede Säule, wie bei 111, ist beispielsweise zylindrisch. Das Substrat 112 umschließt eine Gruppe weiterer paralleler Säulen und beabstandet sie voneinander in ihrer Längsrichtung und gemäß der Dicke des Schnittstellenorgans 18.
In Funktion wird dieses Organ in Kontakt mit der leitertragenden Oberfläche 12 einer gedruckten Schaltkreiskarte 11 derart gesetzt, daß die untere Oberfläche 113 der Säule 111 sich nahe einem Leiter 114 der Oberfläche 12 befindet. In analoger Weise befinden sich die Oberflächen der anderen Säulen nahe anderen Leitern. Das elektrische Potential in dem Leiter 114 erzwingt ein äquivalentes Potential in dem Leiter, der die Säule 111 bildet, und dieses letztere Potential kann an der oberen Oberfläche 115 dieser Säule beobachtet werden.
Ein leitender Film 116 ist auf die obere Oberfläche 117 des Organs 18 aufgetragen außer in unmittelbarer Nachbarschaft von Zonen, in denen die leitenden Säulen mit ihrer oberen Oberfläche austreten. Der leitende Film 116 kann mit Masse verbunden sein derart, daß ein abrupter Potentialsprung nahe den oberen Oberflächen der Säulen vorliegt, was die Beobachtung des elektrooptischen Effekts wie oben beschrieben ermöglicht.
Es ist festzuhalten, daß in dem Maße, wo keinerlei Stromdurchgang in der Säule 111 erforderlich ist, ein erhöhter Widerstand nahe dem Leiter 114 toleriert werden kann. Demgemäß kann die Vorrichtung verwendet werden für das Untersuchen eines auf einer Karte montierten Schaltkreises, beispielsweise auf der Karte 11, auf der eine Schicht 118 eines isolierenden Schutzlacks aufgebracht worden war. Diese Eigenschaft bildet einen grundsätzlichen Vorteil automatischer Testanlagen gemäß der Erfindung. Sie ermöglicht nämlich das Testen von Karten am Ende der Serie von Herstellungsschritten einschließlich nach dem Aufbringen des Lacks. Mit den in herkömmlichen in situ-Testern kann der Lack nicht vor dem Test aufgebracht werden, da die Stifte direkten Kontakt mit den Leitern haben müssen. Selbst in der Phase des funktionellen Tests muß der Lack wegbleiben, damit die manuelle Sonde verwendet werden kann. Dank der vorliegenden Erfindung können die Karten im Endzustand getestet werden.
Wenn die leitertragende Oberfläche der fertiggestellten zu testenden Schaltung Reliefs aufweist, wie dies der Fall ist für die Karte 50, die in Figur 5 dargestellt ist, ist die entsprechende Oberfläche des Schnittstellenorgans 51 ausgenommen, vergossen oder angepaßt mit einem entsprechenden Profil. Die Karte 50 trägt beispielsweise einen Schaltkreis unter Verwendung von Komponenten, die auf der Oberfläche montiert sind, wie bei 52, deren Anschlüsse direkt mit Leiterbahnen 53 verbunden worden sind, ohne die Karte 50 zu durchsetzen. Bei einer solchen Struktur kann keine ebene, leitende Oberfläche existieren und dies ist der Grund, aus welchem das Schnittstellenorgan 51 angepaßt ist zum Aufnehmen der auf der Oberfläche montierten Komponenten, wobei sie nach wie vor eine ebene Oberfläche nahe dem elektrooptischen Milieu 54 aufweist.
In einer Ausführungsform des Testers gemäß der Erfindung, dargestellt in Figur 9, verwendet man zusätzlich zu der akustooptischen Ablenkung eine mechanische Ablenkung zum Vergrößern der abgetasteten Schaltungsoberfläche. Wie in dem Beispiel der Figur 10, überträgt ein Laser 430 den Teststrahl auf eine akustooptische Ablenkvorrichtung 433 über einen Polarisator 431 und eine Linse 432. Die Vorrichtung 433 umfaßt zwei akustooptische Deflektoren, beispielsweise der Bauart, hergestellt von AUTOMATES ET AUTOMATISMES, 19, rue de Paris 78460 CHEVREUSE.
Der erste Deflektor ist im Inneren des Gehäuses 433 montiert zum Ablenken des Laserstrahls in einer ersten Richtung a und der zweite Deflektor lenkt den Strahl, der so abgelenkt worden ist, in eine dazu senkrechte Richtung b. Auf diese Weise ermöglicht die Kombination der beiden Deflektoren die Abtastung einer rechteckigen, quadratischen Oberfläche von 50 x 50 Millimeter in einem Abstand von 1000 Millimeter am Ausgang der Linse 432 (entsprechend ihrem fokalen Abstand).
Der aus der Vorrichtung 433 austretende Strahl fällt auf einen schwenkbeweglichen Spiegel 441 eines ersten mechanischen Deflektors 443, der ihn auf einen schwenkbeweglichen Spiegel 442 eines zweiten mechanischen Deflektors 444 reflektiert. Die Kombination der Auslenkungen der Deflektoren 443 und 444 in zwei Richtungen A parallel zu a und b ermöglicht dem austretenden Strahl 445, eine rechteckige Oberfläche von 500 x 500 Millimeter in der Fokalebene der Linse abzutasten.
Der Strahl 445 fällt auf die konvexe Seite 449 einer plankonvexen Linse 450, deren Abmessungen betragen: 500 x 500 Millimeter, realisiert beispielsweise aus 8K7-Glas.
Auf die ebene Seite der Linse ist eine rechteckige Schicht oder Platte 451 eines Mosaiks von elektrooptischen Kristallen aus BGO (Bismuthgermanat Bi&sub4;Ge&sub3;O&sub1;&sub2;) aufgeklebt. Die Abmessungen der Linse 450 und der Platte aus elektrooptischen Kristall 451 entsprechen im wesentlichen der Gesamtoberfläche, die durch den Strahl 445 am Ausgang des Ablenkersystems 443, 444 abzutasten ist.
Die BGO-Platte 451 hat eine Dicke von etwa (1) Millimeter. In diesem Beispiel ermöglicht das Aufkleben der BGO-Platte 451 auf die ebene Seite der Linse 450 das Dämpfen der mechanischen Vibrationen, die in dem Kristall hervorgerufen werden könnten infolge des piezoelektrischen Resonanzphänomens. Derartige Vibrationen müssen vermieden werden wegen parasitärer optischer Signale, die sie erzeugen könnten infolge des photoelastischen Effektes in dem Kristall. Die Baugruppe Laser 430, Polarisator 431, akustooptische und mechanische Deflektoren 433, 443, 444 wie auch Linse 450 mit der BGO- Platte 451, ist integriert mit dem optischen System der Wiedergewinnung und Erfassung des von der Platte 451 reflektierten Lichtes. Diese Baugruppe, in Figur 9 nicht dargestellt, figuriert als 319 in Figur 3 und umfaßt den Separator 303, die Viertelwellenlamelle 302 auf der Linse 304, das WOLLASTON-Prisma 305, die beiden photoelektrischen Detektoren 308 und 309 und den Differentialverstärker 310 zur Bildung einer optischen Sonde, eingefügt in den Kopf eines ATE.
Im Betrieb wird eine gedruckte Schaltkreiskarte 460 (Figur 9) zunächst auf der zu testenden Seite mit einem Schnittstellenorgan 462 bedeckt (analog dem Organ 18 der Fig. 1), das anisotrope Leitfähigkeitseigenschaften aufweist, um ein Abbild der Spannungen der Leiter der Karte 460 in Kontakt mit einer seiner Seiten auf seiner anderen Seite 463 zu übertragen. Diese Seite 463 und die freie Seite des elektrooptischen Kristalls 451 an der Basis der optischen Sonde sind in Kontakt für den Test und fest aneinandergepreßt mittels nicht dargestellter Anpreßmittel, die es ermöglichen, jedes parasitäre Intervall zwischen den in Kontakt stehenden Seiten der BGO-Platte 451, des Schnittstellenorgans 462 und der zu testenden Karte zu eliminieren oder zu minimieren. In diesem Beispiel verwendet man als Schnittstellenorgan eine Elastomerfolie, hergestellt von JSC TECHNIC in der Bundesrepublik Deutschland und erhältlich unter der Bezeichnung ZEBRA bidimensional; ihre Dicke kann zwischen 0,1 und 5 Millimeter beispielsweise liegen, je nach dem Kartentyp und den Ungleichförmigkeiten an deren Oberfläche.
In Figur 9 entspricht die gerasterte Zone 470 einer akustooptischen Elementarabtastfläche der Kristallplatte von 50 x 50 mm. Mit Hilfe einer Verlagerung mittels des mechanischen Ablenksystems ist es möglich, eine akustooptische Abtastung von (100) benachbarten Elementaroberflächen auf der Oberfläche des elektrooptischen Kristalls 451 abzutasten.
Typischerweise ist die Kadenz der akustooptischen Abtastung, die erzielbar ist, 100 khz (Frequenz des Übergangs von einem Untersuchungspunkt zu einem anderen). Diese mechanische Abtastung ermöglicht das Übergehen von einer Elementarzone 470 zu einer anderen in 50 Millisekunden.
Wenn man mit dieser Vorrichtung den Laserstrahl während 3 Millisekunden auf jedem zu analysierenden Punkt anhält zum Analysieren von Testbits, kann man in 33 Sekunden 10000 Punkte einer gedruckten Schaltungskarte von 500 x 500 Millimeter, geeignet für die Funktion bei 30 Megabit pro Sekunde, testen.
Wenn man einen Laserstrahl 445 geradlinig polarisierten Lichtes (Fig. 9) am Eingang der Kristallplatte 451 betrachtet, bleibt sein Polarisationszustand unverändert beim Durchlauf dieser Platte, wenn der Leiter der zu testenden Karte 460 in der Nachbarschaft des Auftreffpunktes des Strahls nicht unter Spannung steht. Das Anlegen einer Spannung erzeugt eine Phasenverschiebung p(V) zwischen den beiden Komponenten des elektrischen Feldes des Lichtes. Der Polarisationszustand des Strahls, der die Linse 450 rückwärts am Ausgang der BGO-Platte 451 durchläuft, ist demgemäß elliptisch.
Dieser austretende Strahl wird von dem Separator 303 (Fig. 3) auf die Erfassungslinse 304 geworfen und danach in zwei Komponenten mittels des WOLLASTON-Prismas 305 unterteilt, und die erfaßten Intensitäten dieser Komponenten werden repräsentiert durch
I&sub1; = 1/2 Io (1 + cos (p+po)
I&sub2; = 1/2 Io (1 - cos (p+po))
worin Io die Auftreffintensität ist und po die statische Phasenverzögerung ist, eingeführt durch die Viertelwellenlamelle 302.
Der Differentialverstärker 310 erzeugt das Signal S
S = I&sub1; - I&sub2; = Io (p+po)
Wenn die Phasenverschiebung p null ist, ist das Signal S vernachlässigbar in zahlreichen Fällen wegen der Kleinheit der Veränderung der Polarisation, erzeugt in der Platte 451.
Als Beispiel erhält man für einen BGO-Kristall mit Index 2 und elektrooptischem Koeffizienten gleich 1 pm/V für eine Wellenlänge des Lasers von 647 nm (Krypton-Laser) einen Wert von
p = 8.10&supmin;&sup4; rad/V.
Demgegenüber verändert sich mit einer Viertelwellenlamelle po
=pi/2 und
S = Iox p
das Signal S linear mit V und Werte von p in der Größenordnung von 10&supmin;&sup4; Radian können leicht erfaßt werden. Dank der angewandten Differentialmethode trifft dies selbst dann zu, wenn die Intensität der Laserquelle relativ langsamen Fluktuationen über der Zeit unterliegt, die bis zu 10 % in seiner Frequenzdomäne gehen können.
Die Deformationen, erzeugt durch das Aufkleben der Kristalle aus BGO, können parasitäre Doppelbrechungen hervorrufen, die sich von einem Punkt zum anderen unterscheiden. Daraus ergibt sich, daß po sich von einem Punkt zum anderen ändert. Man sieht vor, po auf pi/2 nach jeder Punktierung des Strahls zurückzubringen und vor den elektrischen Messungen, indem man eine Kerr-Zelle 480 zwischen der Viertelwellenlamelle 302 und dem WOLLASTON-Prisma einfügt. Diese Vorrichtung wird gebildet von einer Lamelle eines elektrooptischen Materials, plaziert zwischen zwei transparenten Elektroden in einem elektrischen Feld, das variabel gespeist wird über eine Gegenreaktionsverbindung 482, umfassend einen Umschalter 484 und einen variablen Verstärker 486, ausgehend von dem Ausgang 311 des Differentialverstärkers 310. Die Phasenverschiebung, eingeführt durch die Lamelle 480 zwischen den Komponenten des elektrischen Feldes des Strahls, der sie durchsetzt, stellt sich demgemäß auf das erforderliche Niveau ein für das Annulieren der Gleichkomponente des Signals S entsprechend dem getesteten Punkt. Mit Testsignalen hinreichend hoher Frequenz enthält der hochfrequente Anteil des Signals S die gesuchte Testinformation.
Man kann ferner die Modulationstiefe der Vorrichtung verbessern, indem man einen unvollkommenen Polarisator 340 zwischen dem Ausgang der Kristallplatte und der Viertelwellenlamelle 302 einfügt. In Figur 10 ist dieser Polarisator ein Kubus 340, eingefügt auf dem Strahl 335, der aus der Linse 34 der Figur 10 austritt und anstelle des Separators 303 verwendet wird.
Bei 350 ist ein Achsensystem dargestellt, das die Polarisation des aus der Linse austretenden Lichtes wiedergibt, wobei p der Polarisationswinkel relativ zur linearen anfänglichen Polarisationsrichtung, wiedergegeben längs Achse Y, ist. Die Komponenten in Richtung der Achsen X und Y des Vektors 352, welche die polarisierte Welle des Strahls 335 repräsentieren, stellen die großen Ellipsenachsen der Polarisation dar, wobei das WOLLASTON-Prisma 305 (Fig. 3) derart orientiert ist, daß die Komponenten des Lichtes längs dieser beiden Achsen getrennt werden.
Der Separatorkubus 340 trennt den Strahl 335 in zwei Strahlen, einen durchgehenden 334 und den anderen reflektierten 336. Die Schnittstelle 355 des Kubus wird derart behandelt, daß sie sich wie ein schlechter Polarisator gegenüber dem reflektierten Licht verhält, indem die Elliptizität der Polarisation desselben vergrößert wird. Die Komponente in Richtung der Achse Y wird erheblich verringert gegenüber der Komponente X, wie das Diagramm 360 in Figur 10 zeigt, und entsprechend den diskutierten Prinzipien in der französischen Patentanmeldung im Namen der Anmelderin, hinterlegt am 30. März 1988 unter der Nummer 88/04177. Demgegenüber ist der durchlaufende Strahlabschnitt 334 linear in Richtung Y polarisiert (Diagramm 370).
Die Komponenten I&sub1; und I&sub2;, aufgefangen nach Trennung des Strahls 336 durch das WOLLASTON-Prisma, drücken sich demgemäß wie folgt aus:
I&sub1; = (I + Ap) Io/2A²
I&sub2; = (I - Ap) Io/2A²
A ist ein Koeffizient größer als 1, festgelegt durch die Charakteristiken des Polarisationskubus 340. Diese Beziehungen zeigen, daß man demgemäß einen leistungsstärkeren Laser verwenden kann für die Erhöhung der Modulationstiefe, ohne Sättigung der Detektoren am Ausgang des WOLLASTON-Prismas.
In Figur 11 sind schematisch die Schnittstellen zwischen der gedruckten Schaltungskarte 460, dem Schnittstellenorgan 462 und der Kristallplatte 451 wiedergegeben. Zwei Leiter 467 und 468, die zwei Testpunkte bilden, sind schematisch dargestellt, der eine unter Spannung V&sub1;, der andere auf Masse. Die Leiter sind häufig mit Oxid bedeckt. Wenn die Karte fertiggestellt ist, werden sie mit einem Lack beschichtet. Diese Oxidschichten oder der Lack bilden ein Intervall 469 zwischen der oberen Oberfläche der Karte und der ihr zugekehrten Seite 464 des Schnittstel lenorgans 462.
Ein Schema der elektrischen Äquivalenzschaltung der Vorrichtung ist in Figur 11 wiedergegeben. Wegen der Kapazitäten des Kristalls, der Leiter und des Intervalls 469 ist die Spannung V2, die sich an dem Kristall in Reaktion auf V1 entwickelt, um so viel schwächer, als die Kapazität des Intervalls 469 kleiner wird und jene des Kristalls groß ist. Ferner gilt für ein gegebenes Schnittstellenorgan 462, dessen Dicke erzwungen wird durch die auf der Oberfläche der Karte 460 montierten Komponenten, daß mit größerem Intervall 469 die Diaphonie (Übersprechen), repräsentiert durch das Verhältnis V3/V2, um so größer wird.
In einem Beispiel waren die Parameter die folgenden:
. Dicke des Schnittstellenorgans 462 e = 2 mm
. Dicke des BGO-Kristalls 451 l = 1 mm
. Dielektrizitätskonstante des Kristalls e'= 16
. Abstand der beiden Testpunkte d = 400 Mikron
Die maximale tolerierbare Diaphonie betrug etwa 10 %, wobei die Dicke h des Intervalls 469 1,5 Mikron nicht überschreiten darf.
Man erkennt demgemäß das Interesse daran, ein elektrooptisches Material zu verwenden, dessen Dielektrizitätskonstante so klein wie möglich ist und das gleichzeitig einen elektrooptischen Koeffizienten aufweist, der so hoch wie möglich sei.
Das Verhältnis des elektrooptischen Empfindlichkeitsindex des Kristalls n³r (n ist der Refraktionsindex des Milieus und r sein elektrooptischer Koeffizient) zu der Dielektrizitätskonstante e' bildet demgemäß eine interessante Information (Brauchbarkeit) für die Auswahl von geeigneten Materialien, um die elektrooptische Schicht 451 zu bilden.
Die nachstehende Tabelle liefert eine Indikation dieses Verhältnisses für unterschiedliche Kristalle. Kristall Verfügbare Abmessungen cm2 Ursprung Frankreich USA Japan
Mit der Vorrichtung mit BGO-Platte, die oben angesprochen wurde, hat man eine gute Erfassung von Testbits von 1 Volt Amplitude bei einer Frequenz von 5 MHz, angelegt an Testpunkte im Abstand von 2 mm und getrennt durch einen mit Masse verbundenen Leiter erhalten. Die Dicke des elastomeren Schnittstellenorgans betrug 2 mm und die Kontaktoberflächen ohne Oxid und abgedeckt mit einer Lackschicht von 5 Mikron Dicke.
Die Überprüfung der vorstehenden Tabelle zeigt, daß eine organische Zusammensetzung wie das MNA (2 Methyl -4- Nitroanilin) eine hohe Brauchbarkeitszahl aufweist, was diesen Typ von Korpus sehr interessant für die zusammengefaßten Anwendungen macht.
Ein solcher Korpus kann aber nicht nur in Form des Kristalls eingesetzt werden, sondern auch in einer Form, kombiniert mit einem Supportmaterial, in dem Moleküle einer solchen elektrooptisch aktiven Zusammensetzung eingebaut sind. Man kann auf diese Weise beispielsweise als Supportmaterial das Poly(Methyl, Methacrylat) PMMA mit einer Dichte des MNA von etwa 15 % verwenden. Das MNA wird demgemäß als ein Dotierungsmittel verwandt, dessen Moleküle in dem PMMA-Gitter festgehalten werden, um die Zusammensetzung elektrooptisch zu machen. Andere mögliche Dotierungsmittel mit elektrooptischen Eigenschaften sind beispielsweise die folgenden:
DAN [4- (N,N-Dimethylamino)-3-Acetamidomitrobenzen)
COANP [2-Cyclo-Octylamino-5-Nitropyridin]
PAN [4-N-Pyrrolydin-3-Acetaminomitrobenzen]
MBANP [2-(Alpha-Methylbenzylanino)-5-Nitropyridin]
Diese Typen von Polymerverbindungen bilden gegenwärtig den Gegenstand zahlreicher Entwicklungen durch mehrere Unternehmen, Universitäten und forschungszentren in dieser Domäne, wie Lockheed Missiles und Space Company, Inc., Hoechst Celanese Corporation und andere große Firmen auf dem chemischen Gebiet (siehe beispielsweise die Mitteilungen des Symposiums unter der Bezeichnung NATO Advanced Workshop : "Polymer for non linear optics", Sophia Antipolis, 19.-24. Juni 1988).
Die erhaltenen Polymere können verwendet werden zum Bilden von Folien, von Fasern oder dünnen oder dicken Schichten auf irgendeinen Substrat.
Ein besonders interessantes Charakteristikum dieser Polymere ist die Möglichkeit, sie in Form von Folien einzusetzen, die in großen Quantitäten und zu vernünftigen Preisen herstellbar sind. Diese Folien können eingesetzt werden in einer Dicke von einigen Mikron (beispielsweise 10 Mikron) auf transparenten Trägern, beispielsweise aus Glas. Sie können gleichermaßen direkt in Form von weichen Folien geliefert werden, gebildet durch die Überlagerung von mehreren Dicken der Elementarfolien (beispielsweise 500 Mikron Dicke).
Nach dem Trocknen werden die Moleküle der elektrooptisch aktiven Erzeugnisse in einem Supportmaterial in amorphem Zustand eingefangen, ohne besondere Orientierung. Um das Material elektrooptisch zu machen, ist es erforderlich, es auf eine hinreichende Temperatur zu erhitzen, um den aktiven Molekülen zu ermöglichen, eine bestimmte Beweglichkeit im Inneren des Gitters zu erlangen. Der Wert dieser Übergangstemperatur kann sich ändern, abhängig von dem Polymer, liegt jedoch typischerweise in der Umgebung von 100 bis 120º C. In diesem Zustand können sie einer Orientierung relativ zu dem Support unterworfen werden unter der Wirkung eines elektrischen Feldes. Moleküle tendieren dahin, sich in Richtung des erregenden Feldes zu orientieren. Je stärker das erregende Feld ist, desto höher ist der Anteil aktiver, in Richtung des Feldes orientierter Moleküle.
Wenn die Temperatur erneut abgesenkt wird, während die Moleküle unter der Wirkung eines Feldes orientiert sind, behalten sie ihre Orientierung bei. Das Material behält demgemäß seine orientierte Struktur, die festgestellt werden kann durch ein optisch anisotropisches Verhalten (Pockels-Effekt) in Gegenwart eines elektrischen Feldes. Wenn demgemäß das Material von einem auftreffenden linear polarisierten Lichtstrahl bei Abwesenheit des elektrischen Feldes getroffen wird, unterliegt das durchgelassene oder reflektierte Licht bei Abwesenheit des elektrischen Feldes keinerlei Modifikation der Polarisation. Wenn hingegen ein elektrisches Feld vorhanden ist, unterliegt das durchgelassene Licht einer elliptischen Polarisation, die in linearer Beziehung steht zu der Intensität des angelegten Feldes.
In Figur 12a ist die Verteilung der Indizes in einem elektrooptischen Film 500 dargestellt, realisiert mit einem Polymer des vorstehend diskutierten Typs, dessen Moleküle orientiert worden waren durch Anlegen eines elektrischen Feldes, als Orientierungsfeld bezeichnet, in einer Richtung senkrecht zu seiner Oberfläche, während seine Temperatur abgesenkt wurde unter die Übergangszone, jenseits der die elektrooptischen Dotierungsmoleküle ihre Mobilität verlieren. Bei 502 ist ein Ellipsoid dargestellt, das die Verteilung der Refraktionsindizes des Materials beschreibt, wenn man ein elektrisches Feld anlegt (als Detektor- oder Entdeckerfeld bezeichnet) senkrecht zu seiner Ebene. Dieses Ellipsoid beschreibt die Veränderungen des Refraktionsindex des Materials in den räumlichen Richtungen. Es besitzt eine Umlaufsymmetrie relativ zur normalen 504 in der Ebene des Films 500, die die Tatsache überträgt, daß das Material optisch isotrop ist parallel zur Ebene des Films.
Wenn man den Film 500 mit einem polarisierten Lichtstrahl 506, der senkrecht auf den Film auftrifft, beleuchtet, unterliegt das den Film im Rücklauf durchsetzende Licht (durch Transmission oder nach Reflexion an der gegenüberliegenden Seite 508 des Films) keiner Modifikation seiner Polarisation. Dies erklärt, daß dann, wenn man einen solchen Film beispielsweise anstelle der BGO-Platte 451 der Figur 9 einsetzt, man nicht die Spannungen an dem abgetasteten Schaltungsknoten erfassen kann. Demgegenüber wird ein schräg zu der Ebene des Films auftreffender Strahl 510 seinen Polarisationszustand modifiziert finden.
Es genügt in diesem Falle demgemäß, einen polarisierten Lichtstrahl zu verwenden, der schräg relativ zu der elektrooptischen Schicht auftrifft, um den Pockels-Effekt zu erfassen, erzeugt durch die Spannungen in dem getesteten Schaltkreis.
In Figur 12b wurde ein Ellipsoid 512 der erhaltenen Indizes in demselben Material unter der Wirkung eines elektrischen Erfassungs- oder Entdeckungsfeldes wiedergegeben senkrecht zur Ebene des Films, wenn die Moleküle des Films 500 vorher parallel zur Ebene dieses Films durch das orientierende elektrische Feld orientiert worden waren. In diesem Falle weist das Index-Ellipsoid 512 eine Umlaufsymmetrie relativ zu einer Achse 513 in der Ebene des Films 500 auf. Ein senkrecht auftreffender Lichtstrahl 506 sieht deshalb seinen Polarisationswinkel modifiziert in Abhängigkeit von der Differenz der Indizes n2 und n3 längs der Hauptachsen der Ellipse in der Ebene des Films. Unter diesen Bedingungen ermöglicht die Anordnung der Figur 9 (das heißt mit Normal auftreffen) mit einer polarimetrischen Analysevorrichtung, wie in Figur 3 dargestellt, die Verwendung des Pockels-Effekts, erzeugt durch den zu testenden Schaltkreis in einem Polymerfilm, eingefügt in die optische Sonde des Testers oder in die Karte.
Eine Vorrichtung zum Orientieren der Moleküle der aktiven Verbindung in der Ebene des Polymerfilms ist in Figuren 17 und 18 schematisch dargestellt. Eine Bahn des Polymerfilms 800 wird in einen auf eine Temperatur T in der Nähe von 100ºC (etwas höher als die oben erwähnte Übergangstemperatur) Tunnelofen 801 eingelassen. Die Bahn wird in dem Spalt zwischen zwei metallischen gegenüberliegenden Platten 802 und 804 geführt, die auf identischem elektrischem Gleichpotential + V gehalten werden. Am Auslaß 805 des Tunnelofens gelangt die Bahn in einen zweiten Tunnel 810, begrenzt von zwei einander gegenüberliegenden metallischen Platten 812 und 814, die beispielsweise auf einem Potential null gehalten werden. Daraus ergibt sich, daß der Zwischenraum 815 zwischen dem Auslaß des Heiztunnels 801 und dem zweiten Tunnel 810 auf einem elektrischen, im wesentlichen gleichförmigen und parallel zur Ebene der Bahn 800, die dieses Intervall 815 durchläuft, gehalten wird. Die elektrooptisch aktiven Moleküle des Films tendieren dahin, sich parallel zu dieser Richtung zu orientieren unter der Wirkung dieses Feldes unmittelbar am Auslaß 805 des Tunnels 801. Zwei Reihen von Düsen 818 und 819 beidseits des Films 800 münden in dem Intervall 815, wo sie einem Inertgasstrom 820 (beispielsweise Argon oder ein Schwefelhexafluorid SF&sub6;), abgekühlt auf -40º, auf die beiden Seiten der Folie 800 blasen. Das Gas wird angesaugt zwischen den Platten des zweiten Tunnels durch eine nicht dargestellte Vorrichtung. Die Temperatur des Films 800 durchläuft die Übergangszone in dem Intervall 815. Die aktiven Moleküle behalten ihre Vorzugsorientierung in der Ebene der Folie bei, der seine Abkühlung in dem zweiten Tunnel beendet.
Die vorstehend wiedergegebenen Daten, betreffend die Orientierung der Struktur des Films und das Auftreffen des Testlichts, ermöglichen die Verwendung des elektrooptischen Polymerfilms 500 bezüglich der Testsignale in den Schaltungen mittels des polarimetrischen Verfahrens.
Alternativ und gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann man ein interferometrisches Perot-Fabry-Verfahren einsetzen anstelle des polarimetrischen zum Sichtbarmachen des Pockels-Effekts unter der Wirkung zu testender Spannungen.
In Figur 19 ist ein Abschnitt einer fertigverdrahteten Schaltungskarte 840 wiedergegeben mit einem Support 841 aus isolierendem Material, auf dessen einer Seite mehrere elektronische Komponenten angeordnet sind; diese letzteren sind untereinander durch leitende Verbindungen, wie 848, verdrahtet.
Eine Schicht oder eine Platte aus elektrooptischem Material 842 ist nahe dem Kartensupport 841 der Schaltung in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Leiters 848 angeordnet. Sie erhält einen normal auftreffenden Laserstrahl 843, ausgesandt von einer Laserquelle 844. Die der Laserquelle zugekehrte Seite des Films 842 ist mit einer Schicht 845 aus leitendem halbtransparentem Material beschichtet, die einen halbtransparenten Spiegel mit einem Reflexionskoeffizienten mittler Größe bildet. Die andere Seite des Films 842 (auf der Seite der zu testenden Schaltungskarte) ist mit einer Schicht 846 eines elektrisch leitenden Materials und mit hohem Reflexionskoeffizienten versehen, beispielsweise einer Schicht aus Aluminium, die dicker ist als die Schicht 845 derart, daß ein erheblicher Anteil des Lichtes reflektiert wird, das ihr zugehört. Eine Schicht 847 ist vorgesehen zum Absorbieren des Lichtanteils, der von der reflektierenden Seite 846 übertragen wird. Die Schicht 847 kann aus Plättchen oder Karos gebildet sein, die voneinander isoliert sind, um zu vermeiden, daß Kurzschlüsse zwischen den benachbarten Leiterbahnen der zu testenden Karte 840 erzeugt werden.
Zwischen dem Licht, das von den parallelen Spiegeln 845 und 847 reflektiert wird, ergeben sich Interferenzen; der von dem Film ausgehende Lichtstrahl (der in der Zeichnung einen Doppelpfeil trägt) wird abgelenkt durch einen halbtransparenten Spiegel 851, der in der gemeinsamen Bahn des abgegebenen Strahls 843 und des ankommenden Strahls 849 in Richtung der optischen Analysemittel 850 abgelenkt wird, die ausgebildet sind, die Intensität des Lichtsignals 849 zu messen. In bekannter Weise ist das Interferenzphänomen eine Funktion des Abstands, den die Spiegel voneinander haben, das heißt der Dicke (e) des Films, der Wellenlänge (lambda) und des Refraktionsindex (n) des Materials, aus dem der Film besteht. Der Index "n" ändert sich jedoch mit dem elektrischen Feld, dem der Film unterworfen wird, das seinerseits eine Funktion des Potentials V ist, das man messen möchte.
Demgemäß ermöglicht das Messen der Intensität des Lichtsignals am Empfänger 850 das Erhalten einer Messung des Potentials V eines gegebenen Punktes der Schaltung 800. Man erkennt insbesondere, daß dann, wenn die elektrooptische Materialschicht 842 ein Polymerfilm des oben diskutierten Typs ist (und der gegebenenfalls in die Karte 840 integriert sein könnte), das Maß des Pockels-Effekts realisierbar ist bei senkrecht auftreffendem Licht mittels dieser interferometrischen Technik selbst dann, wenn die elektrooptischen Moleküle des Films ursprünglich senkrecht zu seiner Ebene orientiert worden waren.
Um die eventuellen Konsequenzen unterschiedlicher Dicke des elektrooptischen Films oder der elektrooptischen Schicht zu beheben, ist die Lichtquelle in der Lage, einen Lichtstrahl mit veränderbarer Wellenlänge abzugeben. Dies ermöglicht die Verlagerung des Funktionspunktes der Vorrichtung auf der charakteristischen Kurve (Figur 20) der Intensität in Abhängigkeit von PHI= [2PI/lambda)n.e. eines Punktes A, der auf einer ersten Partie der Kurve liegt, wo I=Imax ist, unabhängig von PHI (demgemäß der Empfindlichkeit null) zu einem Punkt B, der sich auf einer zweiten Partie der Kurve befindet, wo I (zwischen Imax und 0 liegen) sich stark in Abhängigkeit von PHI ändert; die Empfindlichkeit ist eine Funktion dieser Veränderung von I auf der zweiten Partie der Kurve um den Punkt B herum; vorzugsweise entspricht der Punkt B etwa Imax/2. Wenn einmal der Punkt B bestimmt ist, werden die Messungen dann ausgeführt mit der Wellenlänge entsprechend dem Punkt B.
In Figur 13 umfaßt eine gedruckte Schaltungskarte 600 ein Substrat 602 eines herkömmlichen Materials, bestehend aus Epoxy und Glasfasern, das auf jeder seiner Seiten 603 und 604 Metallisierungen oder Leiterbahnen aufweist, wie 605 bzw. 606, die ein Netz bilden, die mit dem auf der Karte montierten Komponenten verbunden sind.
Die Seite 604 der Karte ist mit einer Schicht einer elektrooptischen Polymerfolie 608 beschichtet, die sich im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche derselben über den metallischen Bahnen 606 erstreckt, die dort angeordnet sind. Die Folie 608 ist in die Karte eingefügt nach der Herstellung der Metallisierungen, jedoch vor dem Einsetzen der Komponenten, beispielsweise durch Verkleben. Auf der Seite der Fläche 604 ist sie bedeckt mit einem Karomuster von Elementarspiegeln, realisiert durch Aufbringen einer reflektierenden Aluminiumschicht 609. Die Abmessung der Flecke oder Karos des Karomusters ist derart, daß ein einzelnes Karo keinen Kurzschluß zwischen zwei benachbarten metallischen Bahnen 606 herstellen kann. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der Film 608 mit einer anderen Aluminiumschicht 610 beschichtet unter einer Dicke, die hinreichend gering ist, um transparent zu sein für das Testlicht, das auf die Karte in Richtung 612 auftrifft. Die Schicht 610 bildet eine Referenzelektrode für die elektrischen Felder, erzeugt in der Dicke des Films 608 durch die an die Leiter 606 angelegten Spannungen.
Auf ihrer Seite 603 trägt die Karte 600 Komponenten wie das einzelne Element 614 oder das Gehäuse eines integrierten Schaltkreises 616. Die Komponenten weisen Anschlußfüße 618 auf, die das Kartensubstrat in Löchern 620 durchsetzen, die an Orten der metallischen Bahnen 606 angeordnet sind auf der anderen Seite der Karte, mit denen sie mittels Lötpunkten 622 verbunden werden. Es ist auch eine Komponente 624 gezeigt, montiert auf der Seite 604 der Karte, deren beide Enden 625 bzw. 626 mit zwei metallischen Bahnen 606 über jeweils Löttropfen 628 verbunden sind. Vor dem Fügen der Komponenten 614, 616 und 624 sind Öffnungen, wie 630, in den Polymerfilm 608 rings um die zukünftigen Lötpunkte 622 und 628 eingearbeitet worden, um jeden elektrischen Kontakt zwischen dem metallischen Lot und der Referenzelektrode 610 zu vermeiden. Diese öffnungen können realisiert werden durch einen Fräsarbeitsgang vor dem Einsetzen der Komponenten auf der Karte oder in den Film 608 eingebracht werden vor seiner Verbindung mit der Seite 604 der Karte. Alternativ kann ein vorgeschnittener Film oder vorgeschnittene Filmelemente in Funktion der Zonen der Karte, die die Leiter, die zu testen sind, enthalten, auf die Karte vor dem Implantieren aufgebracht werden. Die Kontaktzonen, wie 632, zwischen der Oberseite der Metallisierungen 606 und der Folie 608 liefern die Testpunkte. Diese können abgef ragt werden durch das Auftreffenlassen eines Laserlichtstrahls und Analyse des von dem entsprechenden metallischen Spiegel 609 reflektierten Strahls. Diese Analyse erfolgt mit einer Testsonde analog der Vorrichtung der Figur 9, bei der die BGO-Platte 451 und die Schnittstellenschicht 462 weggelassen sind. Das aus der plankonvexen Linse 450 austretende Licht fällt nämlich direkt auf die Karte 600, angeordnet in der Nähe ihrer ebenen Seite.
Das von jedem getesteten Punkt der Karte 600 rückgeworfene Licht, modifiziert durch die Wirkung der an diesem Punkt herrschenden Spannung, wird erfaßt und analysiert durch eine Vorrichtung, wie 319 in Figur 3. Die Kontaktenge zwischen dem Film 608 und dem getesteten Leiter 606 stellt eine exzellente optische Umsetzung der zu testenden Signale und eine gute räumliche Auflösung sicher. In bestimmten Konfigurationen der Karten (Figur 13b), wo die leitenden Zonen 606A, die zu untersuchen sind, von der Konstruktion her nahe einer an Masse liegenden Zone 606B angeordnet sind, ergibt sich ein elektrisches Feld parallel zur Ebene des elektrooptischen Films (Feldlinien 640, 641 in Figur 13b). Man kann demgemäß direkt das Vorhandensein dieses Feldes testen, ohne daß eine Gegenelektrode, wie 610, erforderlich wäre. Der Pockels-Effekt manifestiert sich demgemäß unter der Wirkung eines Feldes, das im wesentlichen parallel zur Ebene der Folie verläuft und nicht mehr senkrecht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sieht man vor, einen elektrooptischen Polymerfilm direkt in einer optischen Testersonde einzusetzen. Die guten Qualitäten dieser Materialien, sowohl hinsichtlich ihres hohen elektrooptischen Koeffizienten wie auch hinsichtlich ihrer geringen Dielektrizitätskonstante, machen sie nämlich durchaus geeignet für diese Anwendung. Sie können eingesetzt werden in Form einer Schicht, die beispielsweise auf die ebene Seite der plankonvexen Linse 450 aufgeklebt ist (Fig. 9) anstelle der BGO-Kristallplatte 451.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Technik sieht man vor, für jeden Typ einer getesteten gedruckten Schaltungskarte einen elektrooptischen Wandler zu verwenden, der spezifisch für diesen Typ von Karte konzipiert ist. Man macht sich hier mit Vorteil die Tatsache zunutze, daß der Preis von Polymer des angegebenen Typs nicht sehr hoch ist. Es ist demgemäß möglich, bei jedem neuen Typ von zu testender Karte einen Wandler zu realisieren, der dazu bestimmt ist, einer optischen Sonde während des Tests zugeordnet zu werden, der jedoch angepaßt ist an dieses Kartenmodell.
Der Wandler 700 (Figuren 14 und 15) stellt sich in Form einer Glasplatte 702 oder aus einem transparenten Kunststoffmaterial dar mit wenig Photoelastizität und einfach bearbeitbar derart, daß man darin öffnungen oder Hohlräume ausbilden kann, in deren Inneren sich die Komponenten, die Lötpunkte und andere Ungleichförmigkeiten der oberen Oberfläche einer gedruckten Schaltungskarte 705 einfügen, wenn man einen Wandler 700 für den Test auf ihr anbringt.
Auf der Seite 710 des Wandlers 700 ist ein elektrooptischer Polymerfilm 712 des bereits beschriebenen Typs, beispielsweise unter Bezugnahme auf Figur 12, aufgebracht. Der Film 712 ist mit einer transparenten Aluminiumelektrode 714 an seiner Schnittstelle mit der Trägerplatte 702 versehen. Die untere Seite des Films 712 ist mit einer reflektierenden Beschichtung 716, ebenfalls aus Aluminium, bedeckt. Wie zuvor, ist diese Schicht nicht kontinuierlich, sondern bildet voneinander beabstandete Karos derart, daß ein Karo in Kontakt mit einem Leiter an der Oberfläche der Karte nicht gleichzeitig einen benachbarten Leiter kontaktieren kann oder sein Potential von diesem beeinflußt sehen kann.
Öffnungen 720, 721 sind beispielsweise eingearbeitet in den Wandler 700 für das Hindurchtretenlassen von Komponenten, wie 724, oder Aufnehmen von Lottropfen, wie 725, mittels welchen die Füße 726 der Komponenten 727, welche die Karte 705 durchsetzen, an den Leitern 728 auf der Oberfläche 730 der Karte befestigt sind, welchen gegenüber der Wandler 700 plaziert ist. Die Platte 702 verleiht dem Wandler 700 eine hinreichende Festigkeit, um das Andrücken der elektrooptischen Polymerfolie 712 an die Leiter, wie 728 und 732, an der Oberfläche 730 der Karte 705 zu ermöglichen, wenn die Karte 705 und der Wandler 700 einander angenähert werden mittels eines nicht dargestellten Manipulators. Die parasitären Kapazitäten zwischen dem empfindlichen Film 712 und den Kontakten sind auf einem minimalen Niveau, was es ermöglicht, eine gute räumliche Auflösung zu erhalten, beispielsweise 0,1 mm mit einem Lack von 10 Mikron Dicke. Dieses Ergebnis ist deutlich besser als die mögliche Auflösung mit einem Elastomer der Schnittstelle, der relativ dick ist wie jener, der unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 3 beschrieben wurde. Die geringe Dicke dieser Schicht ermöglicht, die Diaphonie zwischen den Testpunkten sehr nahe akzeptablen Werten zu halten.
Die Trägerplatte kann mit gewöhnlichen mechanischen Mitteln bearbeitet werden. Der empfindliche Film (Figur 15) kann seinerseits mittels Laser bearbeitet werden. Die Baugruppe des Wandlers 700 kann sich direkt in Kontakt mit (oder in unmittelbarer Nachbarschaft mit) der ebenen Fläche der Linse des Feldes (siehe 450 Fig. 9) der optischen Sonde anstelle der Baugruppe festlegen, gebildet von der BGO-Platte 451 und der Elastomerschnittstelle 462. Sie kann demgegenüber getrennt von dieser Linse manipuliert werden während des Anbringens der zu testenden Karte. Wie im Falle einer elektrooptischen Karte der Figur 13, können die Abschnitte der Schichten oder elektrooptisch empfindlichen Folien individualisiert werden und begrenzt werden auf eine vorbestimmte Anzahl von Punkten oder Testzonen, verteilt auf der Oberfläche der Karte. Zonen ohne Spiegel oder Fenster 727 sind vorgesehen in dem Wandler 700 zum Ermöglichen der Ausfluchtung mit Markierungen 728, ausgehend von welchen das System der Ablenkung des Strahls neu geeicht wird zum Richten des auftreffenden Strahls mit Genauigkeit auf die Leiter oder Knoten, die in der Schaltung zu testen sind. Die Steuervorrichtung der Ablenkbaugruppe 433, 443, 444 (Figur 9) kann demgemäß programmiert werden, um selektiv Knoten der entsprechenden Karte an Zonen des Wandlers abzufragen, die mit elektrooptischem Material oder Folie versehen worden waren.
Die Figur 16 zeigt schematisch im Schnitt eine elektrooptische Folie 740, versehen mit einer transparenten Referenzelektrode 742 auf einer ihrer Seiten. Ihre andere Seite ist mit einem Schachbrettmuster kleiner Spiegel 744 versehen, realisiert durch Aufbringen von dickem Aluminium. Zum weiteren Vergrößeren des Kontrastes der Messungen wird der Polymer (beispielsweise chemisch) zwischen den Spiegeln angegriffen zum Erzeugen von Nuten 706 mit einer Tiefe in der Größenordnung der geforderten Auflösung (beispielsweise 0,1 mm). Man reduziert auf diese Weise erheblich die Kapazität zwischen zwei benachbarten Spiegeln 744. Diese Folie kann verwendet werden in dem Wandler 700 in den Figuren 14 und 15.
Neben der bereits erwähnten Tatsache, daß die Erfindung ermöglicht, fertiggestellte Karten zu testen, das heißt mit Lack bedeckt, ist ein anderer Vorteil der Erfindung, daß die Aktivität interner Knoten mit einer durchaus vernachlässigbaren Störung beobachtet werden kann im Vergleich mit jener, die notwendigerweise bei den herkömmlichen Testern eingeführt wird. Jeder Kontakt mit einer Sonde nämlich, das heißt mit einem Element, in dem ein Stromfluß etabliert wird, stört die normale Funktion des getesteten Schaltkreises derart, daß dieser mit Testern nach dem Stand der Technik sich nicht in der gleichen Weise verhalten kann, wenn er geprüft wird und wenn er nicht geprüft wird.
Bei konventionellen Testern kann die Maximalgeschwindigkeit, mit der ein getesteter Schaltkreis arbeiten kann, gegebenenfalls begrenzt werden durch die Bedürfnisse des Tests. Die Tests werden demgemäß nicht unter den gleichen Betriebsbedingungen ausgeführt wie jene, bei denen der Schaltkreis normalerweise funktionieren muß. Dies stellt ein Hauptproblem in Funktionstestern dar, deren manuelle Diagnosesonde eine hohe Kapazität aufweist (in der Größenordnung von 100 pF). Demgegenüber kann das Schnittstellenorgan 18 eine Kapazität von nur 1 pF haben, was demgemäß ein Funktionieren der Schaltung mit voller Geschwindigkeit während ihres Tests zuläßt.
Die vorstehend erwähnten elektrooptischen Materialien erzeugen einen im wesentlichen linearen elektrooptischen Effekt bei den ins Auge gefaßten Wellenlängen (Pockels-Effekt). Das heißt, daß die Veränderung des Polarisationswinkels eines Strahls, der diese Materialien durchläuft, unter der Wirkung eines elektrischen Feldes in dem durchlaufenden Raum proportional diesem Feld ist. Andere Materialien weisen einen quadratischen Effekt auf (Kerr-Effekt), gemäß welchem die Veränderung des Polarisationswinkels proportional ist dem Quadrat des elektrischen Feldes. Diese Eigenschaft wird zum Einsatz gebracht in einer anderen Ausführungsform der Erfindung (Figur 6), wo das Licht in globaler Weise und seitlich auf das quadratische elektrooptische Milieu 60 gerichtet wird, das elektrisch nahe den Leitern angeordnet ist, wie Leiter 61, aufgedruckt auf eine Karte 62 einer zu testenden elektrischen Schaltung.
Das Licht wird hinter der gegenüberliegenden Seitenfläche des Milieus 60 mittels Detektor 63 aufgefangen, der ein Ausgangssignal erzeugt, das bei 64 zur Verfügung steht und verwendet werden kann durch die ATE, wie vorstehend beschrieben.
Elektroden, wie die Elektrode 65, sind auf der oberen Oberfläche des elektrooptischen Milieus 60 längs der Lichtbahn angeordnet. Elektrische Verbindungen (nicht dargestellt) ermöglichen es, jede Elektrode auf ein gewähltes Polarisationspotential zu bringen, beispielsweise auf null Volt oder 20 Volt relativ zu dem Referenzpotential.
Unter diesen Bedingungen hängt der Zustand des durchgelassenen und vom Detektor 63 aufgefangenen Lichtes von den elektrischen Potentialen ab, die beidseits des elektrooptischen Milieus erscheinen. In dem Maße, wie der Schaltkreis unter dem Milieu erregt wird, werden die elektrischen Potentiale, die dort entwickelt werden, rückübertragen zur unteren Seite des Milieus 60 über das Schnittstellenorgan 66. Um beispielsweise eine numerische Schaltung zu nehmen mit einer 0-Logik bei 0 Volt und einer 1-Logik bei 5 Volt und unter der Annahme, daß alle Polarisationselektroden 65 auf das Potential von 0 Volt gebracht worden sind, ist die Potentialdifferenz, die beidseits des elektrooptischen Milieus 60 herrscht, entweder 0 Volt oder 5 Volt.
Die Charakteristik (Figur 7) des elektrooptischen Milieus, gewählt für diese Ausführungsform der Erfindung, beispielsweise eine Keramikverbindung PLZT des Typs, wie sie für die Steuerung von optischen Pforten auf Laserstrahlen verwendet wird, ist eine Kurve 70, die den elektrooptischen Effekt mit der Potentialdifferenz verknüpft.
Demgemäß wird für ein angelegtes Potential von 0 bis 5 Volt der elektrooptische Effekt zwischen den Punkten a und b der Ordinate erkannt. Es sei nun angenommen, daß eine Elektrode, beispielsweise 65, auf ein Potential von 20 V polarisiert sei. Die Potentialdifferenz, die beidseits des Mileus 60 in dem Bereich des Leiters 61 erscheint, beträgt demgemäß entweder 20 Volt (Logik 0) oder 15 Volt (Logik 1). Diese Potentialdifferenzen können einen Effekt erzeugen, dessen Intensität auf der Ordinate zwischen den Punkten c und d repräsentiert ist. Man versteht auf diese Weise, daß die dynamischen Signale, die in dem Bereich einer auf ein von null abweichendes Potential vorgespannten Elektrode erscheinen, kumulative Effekte diskriminieren können, erzeugt in dem Bereich der nichtpolarisierten Elektrode, das heißt verbunden mit einem Potential null, wobei die Veränderung von c auf d viel erheblicher ist als jene von a auf b. Demgemäß kann durch eine selektive Vorspannung der Elektroden die elektrische Aktivität in jedem Bereich längs der Lichtbahn untersucht werden.
Um einen aktiven Bereich zu untersuchen, erstreckt sich eine Serie von Detektoren 80 (Figur 8) längs des Randes des elektrooptischen Milieus, der gegenüberliegt jenem, an dem die erforderliche Quelle angeordnet ist. Die identischen Elemente erscheinen in Figuren 6 und 8, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Vorspannelektroden, wie die Elektrode 65, nehmen die Form von Bändern an, die sich von einem Rand zum anderen des elektrooptischen Milieus 60 erstrecken, in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur mittleren Ausbreitungsrichtung des Lichtes in diesem Milieu derart, daß die elektrische Aktivität jeder Region untersucht werden kann, indem man die Elektrode polarisiert, die über diesen Bereich verläuft, und das Ausgangssignal des Detektors, wie Detektor 81, auswählt, der das Licht empfängt, welches diesen Bereich durchlaufen hat.
Die Art und Weise, wie ein ATE entsprechend der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Funktion konzipiert werden kann, soll nun beschrieben werden.
In einer Schaltungsbaugruppe, wie einer gedruckten Schaltungskarte, hängt der Zustand jeder Ausgangsklemme offensichtlich von vorherigen Zuständen der Eingangsklemmen ab; beispielsweise ist der Zustand Sk des k-ten Ausgangsanschlusses für einen Schaltkreis, dessen Funktion korrekt ist, eine Funktion Fk der Schaltung [E] der Zustände der Eingangsanschlüsse, was geschrieben werden kann: Sk = Fk([E]).
Die funktionellen Testern nach dem Stand der Technik zugeordnete Rolle ist zu verifizieren, daß für eine Schaltung [E] mit den Eingangsklemmen der Schaltung zugeordneten Zuständen der Zustand jeder Ausgangsklemme, wie der Zustand Sk der Karten, gut hergeleitet wird von der Gesamtheit [E] der Zustände der Eingangsklemmen durch das Anlegen einer Funktion, wie Fk, die die Funktionsweise eines korrekten Schaltkreises charakterisiert.
Wenn dies nicht der Fall ist, das heißt, wenn der Zustand mindestens einer Klemme, wie der Kartenklemme, nicht korrekt ist und beispielsweise S'k anstelle von Sk, ist die getestete Schaltung unzweifelhaft fehlerhaft.
Diese Information ist jedoch von keinerlei Hilfe für das Beheben des Schaltungszustandes und man kann, um dies besser zu verstehen, anmerken, daß die Abhängigkeit von Sk und von [E] sehr komplex ist.
Wenn man nämlich mehr erläutern möchte, gelangt man dahin zu berücksichtigen, daß der Zustand jeder Ausgangsklemme abhängt von dem Zustand der Eingangsklemmen über die Zustände, welche die internen Knoten der Schaltung annehmen. Für einen korrekten Schaltkreis kann man demgemäß schreiben, daß der Zustand Sk der Kartenausgangsklemme abhängt, über eine Funktion, die mit Gk bezeichnet wird, von der Gesamtheit [E] der Zustände der Eingangsklemmen nicht direkt, sondern über den Zustand I1 des ersten internen Knotens, den Zustand I2 des zweiten internen Knotens, etc..., was man schreiben kann im Falle eines Schaltkreises mit n-internen Knoten:
Sk = Gk (I1, I2,..., In).
Wenn die Kartenausgangsklemme anstatt den Zustand Sk anzunehmen, den Zustand S'k annimmt, kann dies vielleicht daran liegen, daß der erste Knoten anstatt den Zustand I1 anzunehmen, einen Zustand I'1 annimmt und/oder, weil der dritte Knoten anstatt des Zustandes I3 einen Zustand I'3 annimmt, etc..., was zu einer Gruppe von Möglichkeiten führt, wie:
S'k = Gk (I'1, I2,..., In) oder
S'k = Gk (I1, I2, I'3,..., In) oder
S'k = Gk (I'1, I2, I'3,..., In), etc...
Im allgemeinen kann das Auftreten eines anormalen Zustands S'k a priori zurückzuführen sein auf eine große Anzahl möglicher Ursachen, unter welchen ein herkömmlicher funktioneller Tester nicht den tatsächlichen Grund erkennen kann, ohne daß man Zuflucht zu zusätzlichen langdauernden und delikaten Prozeduren nimmt.
Demgegenüber kann ein ATE gemäß der Erfindung für die Diagnose, das heißt nach dem Inerscheinungtreten eines funktionellen Versagens der getesteten Schaltung, wie sie manifest wird durch mindestens ein anormales Ergebnis der Überprüfung von Ausgangsknoten dieser Schaltung, verwendet werden in der folgenden Weise. Zunächst wird ein interner Knoten ausgewählt und überprüft und alle möglichen oder wünschenswerten Zustandskombinationen werden an die Eingangsklemmen der Schaltung angelegt, während die entsprechenden Zustände des untersuchten Knotens registriert werden. Auf der Basis der erhaltenen Ergebnisse kann die größte Zahl von möglichen Hypothesen für die Fehlfunktion eliminiert werden.
Danach wird ein anderer Knoten gewählt und die gleiche Prozedur wiederholt. Die internen Knoten werden demgemäß nacheinander überprüft, bis der Ursprung des Fehlers in Erscheinung tritt.
Der Fachmann wird nichtsdestoweniger verstehen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf den einzigen Verwendungmodus beschränkt ist, wie er vorstehend beschrieben wurde, und insbesondere zuläßt, den Rückgriff auf die herkömmlichen Techniken der aufsteigenden Bahnverfolgung (bekannt unter dem englischen Ausdruck "Backtracking") einschließlich der Verwendung von Expertensystemen.
Der Fachmann wird außerdem verstehen, daß zwar die beschriebenen Ausführungsformen nur von einem einzigen Lichtstrahl ausgehen, jedoch die Verwendung von mehreren Lichtstrahlen im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt.
Schließlich kann die Anordnung, die gerade für den Test von Schaltungen beschrieben wurde, gekoppelt werden mit einer Frequenzanalysevorrichtung der von einer solchen Schaltung erzeugten Signale. In dem bisher beschriebenen System werden die Signale in Realzeit aufgezeichnet und der Test berücksichtigt nur das Vorhandensein oder Fehlen von Impulsen zu vorgegebenen Zeitpunkten. Das Durchlaßband des Systems, begrenzt durch jenes der verwendeten Detektoren, kann sich in der Nähe von 100 MHZ beispielsweise befinden.
Eine Feinanalyse der Wellenfronten mit einer sehr viel größeren Frequenz kann jedoch erhalten werden, indem man wie nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 21 arbeitet gemäß einer Technik durch Abtastung (Stroboskopie).
Ein CW-Laser 901 des bereits diskutierten Typs ist vorgesehen zum Aussenden des Testlichts zu einem optischen System 902. Dieses System ist vom bereits beschriebenen Typ. Es erzeugt einen Analyselichtstrahl 903 und läßt ihn abtasten, gerichtet auf den zu testenden Schaltkreis 907, über eine elektrooptische Einrichtung 910, umfassend beispielsweise eine Feldlinse und einen elektrooptischen Wandler des Typs, beschrieben unter Bezugnahme auf Figur 9. Die reflektierten optischen Signale werden aufgespalten durch einen Separator und einem Detektor 914 zugeführt.
Ein zweiter gepulster Laser 920 ist vorgesehen, der mit vorbestimmter Wiederholungsrate Impulse mit sehr kurzer Dauer aussendet relativ zur Dauer von Signalen, erzeugt an Knoten der Schaltung in Reaktion auf Erregungen des Tests, angelegt an die Eingänge 922 der Schaltung 907.
Die Lichtimpulse des Lasers 920 werden einerseits zu einem Photodetektor 924 gelenkt und andererseits über einen Separator 925 über eine einstellbare optische Verzögerungsleitung 926 zu einem Reflektor 932, der die Impulse auf den Eingang des optischen Systems 902 richtet längs derselben Achse wie das Licht, das aus dem Laser 900 stammt. Die Verzögerungsleitung 926 umfaßt zwei bewegliche Reflektoren 927 und 928, die es ermöglichen, den vom Separator 925 kommenden Lichtstrahl zweimal rechtwinklig abzuknicken, und einen festen Reflektor 929 für das Wiederausfluchten des Lichtstrahls in Richtung des Reflektors 932. Die optische Verzögerung, die auf den Strahl zwischen dem gepulsten Laser 920 und dem optischen System 902 einwirkt, kann moduliert werden durch gleichzeitiges Nähern oder Entfernen der beiden Reflektoren 927 und 928 relativ zu dem festen Spiegel 929 (Pfeil 930).
Der elektrische Ausgang des Photodetektors 924 ist verbunden mit einer Synchronisationsvorrichtung 940, welche den Testsignalgenerator 942 steuert, verbunden mit den Eingängen 922 der Schaltungskarte 907 derart, daß die elektrischen Impulse, die an diese Eingänge mit einer Wiederholungsrate angelegt werden, gleich jener des gepulsten Lasers sind.
Die Dauer der Impulse des Lasers 920 ist sehr kurz vor jener der Impulse an den Eingängen 22. Das von dem Erfassungssystem 914 abgegebene Signal mit geringem Durchlaßband vor der Länge der Laserimpulse ist integriert auf einer großen Anzahl von Abtastwerten. Jeder Punkt einer Wellenfront oder eines Schaltungsknotens kann demgemäß untersucht werden durch eine entsprechende Einstellung der Verzögerung auf der optischen Bahn zwischen dem gepulsten Laser 920 und dem optischen System Alternativ kann man eine elektrisch einstellbare Verzögerung bezüglich der Übertragung von Impulsen der Synchronisation erzeugen. In der Funktion des Tests sendet der kontinuierliche Laser 900; und der gepulste Laser ist in Ruhe. Zum Ausführen einer zeitlichen Feinanalyse schaltet man den Laser 900 ab und erregt den gepulsten Laser 920.

Claims

1. Vorrichtung zum Ermöglichen des Testens einer Schaltung (11, 15, 16, 17), wie einer gedruckten Schaltungskarte, welche Schaltung eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten (15) umfaßt, die auf einem isolierenden Träger (11) angeordnet sind und miteinander über ein Netz von Leitern (16, 17) verbunden sind, das sich auf mindestens einer Oberfläche (12) des Trägers erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Schicht (10) aus einem elektrooptischen Milieu mit Abmessungen im wesentlichen gleich jenen der Schaltung umfaßt, die nahe der die Leiter tragenden Oberfläche angeordnet werden kann, um das Analysieren von Modifikationen eines auftreffenden Lichtes unter der Wirkung von Spannungen zu ermöglichen, die in den Leitern in Reaktion auf das Anlegen von Testsignalen an die zu testende Schaltung erscheinen, daß die Vorrichtung ferner Mittel (30 bis 33) umfaßt zum Richten des Lichtes auf irgendeinen Bereich des elektrooptischen Milieus und zum Empfang von Licht, das von diesem Bereich herrührt derart, daß die elektrooptischen Effekte, die in dem Milieu erscheinen, erfaßt werden können, und Mittel zum Anlegen einer Konfiguration von elektrischen Testsignalen an einen oder mehrere externe Knoten (106) derart, daß ein Reaktionssignal auf mindestens einem Knoten der Schaltung erzeugt wird, wobei das Licht auf einen Bereich des elektrooptischen Milieus richtbar ist, der elektrisch nahe einem diesen Knoten bildenden Leiter angeordnet ist derart, daß dort ein Bild erzeugt wird, und daß die Vorrichtung Mittel (109) umfaßt zum Vergleichen dieses Bildes mit der Reaktion, die eine einwandfreie Schaltung haben sollte und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das das Ergebnis dieses Vergleichs repräsentiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung Licht global auf das elektrooptische Milieu gerichtet werden kann oder auf eine Partie dieses letzteren, wobei dieses elektrooptische Milieu eine Mehrzahl von Orten (65) umfaßt, die individuell einer elektrischen Polarisation unterwerfbar sind auf der Bahn des Lichtes, wobei diese Orte individuell durch Polarisation in Funktion setzbar sind derart, daß das am Ausgang erfaßte Licht repräsentativ ist für eine individuelle Region des Milieus.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung das Licht erfaßt wird durch eine Serie von Detektoren (80), von denen jeder einen eigenen Ausgang aufweist, und daß die elektrooptische Schicht eine Struktur derart aufweist, daß sie empfindlich ist gegenüber der Komponente des elektrischen Feldes, die senkrecht zu seiner Ebene ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Betriebsweise als Funktionstester konzipiert ist und in eine Testphase bringbar ist, in der nur die externen Eingänge beziehungsweise Ausgänge der Schaltung erregt beziehungsweise beobachtet werden, und im Falle des beobachteten Versagens in der Testphase in eine Diagnosephase bringbar ist, in der eine größere Anzahl von Knoten einschließlich interner Knoten überprüft wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Knoten Zug um Zug untersucht werden, wobei eine Gruppe von Signalkonfigurationen des Tests bei jeder Überprüfung angelegt werden, und daß die möglichen Testsignalkonfigurationen, mittels denen ein Knoten während der Überprüfung beeinflußbar ist, nacheinander angelegt werden.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung elektrisch nahe der die Leiter tragenden Oberfläche (12) plaziert wird über ein Schnittstellenorgan (18), geeignet zum Übertragen der elektrischen Potentiale, die sich auf der Oberfläche manifestieren auf das elektrooptische Milieu.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnittstellenorgan (18) eine Mehrzahl von leitenden Kolonnen (111) umfaßt, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und voneinander isoliert sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schnittstellenorgan (18) eine profilierte und/oder ausgeschnittene Oberfläche aufweist zur Anpassung an die Kontur der fertiggestellten Schaltung.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptische Milieu von einem Polymerfilm gebildet wird, der mit elektrooptischen Eigenschaften dotiert ist und direkt auf die Leiter vor der Einfügung der Komponenten aufgebracht wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Richten des Lichtes auf jeden Bereich des elektrooptischen Milieus zwei elektroakustische Ablenker umfaßt, die in Serie geschaltet sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrooptische Milieu Kristalle im wesentlichen gleicher Dicke und mit Orientierungen senkrecht zueinander umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht eine Gruppe von einzeln orientierbaren Strahlen umfaßt.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite der elektrooptischen Schicht, abgekehrt ihrer Seite, die elektrisch den Leitern nahe ist, mit einer leitenden Schicht versehen ist, dazu bestimmt, an ein Referenzpotential angeschlossen zu werden.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite der elektrooptischen Schicht, elektrisch nahe der die Leiter tragenden Oberfläche, mit mindestens einer Beschichtung versehen ist, die das auftreffende, die elektrooptische Schicht durchsetzende Licht reflektiert.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Schicht von einem elektrooptischen Polymerfilm gebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Moleküle des Polymerfilms gemäß einer Vorzugsrichtung senkrecht zur Ebene des Films orientiert sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Moleküle des Polymerfilms gemäß einer Vorzugsrichtung parallel zur Ebene des Films orientiert sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfilm permanent der Oberfläche des Schaltungsträgers zugeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfilm an die Konfiguration der zu testenden Schaltung angepaßt ist und auf die Oberfläche von dessen Träger aufbringbar ist nach Einfügen ihrer elektronischen Komponenten.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfilm angepaßt ist, in Kontakt mit der Schaltung plaziert zu werden im Augenblick ihrer Montage für den Test in einer optischen Sonde, umfassend Mittel für das Übertragen des Lichtes auf eine vorbestimmte Zone des Polymerfilms und für den Empfang in Reaktion auf das Licht dieser Zone derart, daß die in dem Film auftretenden elektrooptischen Effekte detektierbar sind.