JPH0344582A - 導体パターン上の電圧分布測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリント回路基板を電子ビーム装置により発
生された電子ビームにより走査し、プリント回路基板に
より放出された電子を電子検出器により検出してプリン
ト回路基板の導体パターン上の電圧分布を測定する方法
に関するものである。

本発明はプリント回路基板の導体パターン上の電圧分布
を測定する装置にも関するものである。

（従来の技術） ｒＪｏｕｒｎａ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎＩＢ　　１９８８年１０月、ＰＰ５６〜
６２から、多数の電気装置の電気素子をプリント回路基
板上に設けられた導体パターンにより相互接続すること
が既知である。多数の素子を比較的小さい表面区域上に
マウントするには高密度の導体パターンを必要とし、そ
の導体トラックは通常ｌｌｌ１１以下の間隔にする必要
がある。

この場合プリント回路基板上に素子をはんだ付けする際
（通常自動的に行なわれる）、導体パターンが部分的に
短絡され易く、また素子がプリント回路基板上に誤った
位置にマウントされ易い。これがため、素子が設けられ
たプリント回路基板の品質をテストするために、多数の
ピンを有するプローブをプリント回路基板の導体パター
ン上に配置するのが通例である。そして８００〜８００
０個のこれらのピンを用いて導体パターン上の電圧分布
を測定する。導体パターン上のプローブにより測定され
た信号（数ＭＨｚの周波数にし得る）を例えばコンピュ
ータにより分析して導体パターン又は素子の欠陥を検出
する。

（発明が解決しようとする課題） この種の方法は異なる導体パターンを具えるプリント回
路基板のテストごとに異なるプローブを必要とする欠点
を有する。プローブの複雑化はそれらの製造コストの増
大とともに測定時間の増大をまねく。更に、ピンを固定
したアクリルエボナイト又はガラスエボナイトベースを
有する通常のプローブは静電荷を蓄えるため、ピンの電
圧が１０００〜２０００Ｖのような高電圧になり得る。

従って、プリント回路基板のｔ員傷を防止するために、
静電荷を消去する特別の手段が必要になる。更にまた、
既知の方法はピンとプリント回路基板との間に機械的接
触を必要とし、従ってプリント回路基板を損傷し易い欠
点がある。

本発明の目的は上述した欠点のない、プリント回路基板
の導体パターン上の電圧分布を測定する能率的で柔軟性
に富む方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明は、プリント回路基
板を電子ビーム装置により発生された電子ビームにより
走査し、プリント回路基板により放出された電子を電子
検出器により検出してプリント回路基板の導体パターン
上の電圧分布を測定する方法において、最初にプリント
回路基板の一部分を走査して導体パターンの像を決定し
、斯る後に導体パターンのみを走査することを特徴とす
る。

電子ビームは導体パターンの任意の点に射突させること
ができる。入射電子ビームによりたたかれた表面は二次
電子を放出する。放出二次電子の数が表面に入射した電
子の数に等しいときはプリント回路基板上に何の電荷も
蓄積されていない。

放出二次電子の数はビームランディング表面の電位に応
じて変化する。比較的高い電位を有するランディング表
面からは十分に高いエネルギーの電子しか脱出し得ない
。負電位を有するランディング表面は正電位を有するラ
ンディング表面と比較してかなり多数の二次電子を放出
するためこれらランディング表面間に電圧依存コントラ
ストが生ずる。本発明方法の他の例ではランディング表
面上の可視電圧差を得るために、二次電子をランディン
グ表面から正電極により加速させる。これら電子が検出
器に到達する前に、これら電子を電界中で減速させて、
検出器に到達する電子の数がランディング表面の電位に
応じて変化するようにする。検出信号を、減速電極の電
位を調整して一定値に維持する。この場合、比較的低い
検出器の応答にもかかわらず、電子ビームをランディン
グ表面上に周期的に入射する例えばストロボスコープ式
照射により導体パターン上の数ＧＨｚの周波数を有する
信号を測定することができる。ランディング表面への一
次電子及び該表面からの二次電子が等しくなる一次電子
ビームの電子エネルギーはランディング表面の材料に依
存する。電子ビームのエネルギーが、プリント回路基板
を電子ビームで走査したとき導体パターン上に電荷蓄積
を生じないような強さであっても、プリント回路基板の
非導電部分が同一の電子ビームで走査されたときにこれ
ら部分上に電荷の蓄積が生じ得る。これは、導体パタニ
ンのみを走査することにより避けられる。電子ビームの
偏向は例えばコンピュータにより制御することができる
ため、種々の導体パターンを有する種々のプリント回路
基板に対し各々の導体パターンの像の決定後の偏向の自
動調整により偏向ビームの偏向を導体パターンに適合さ
せることが比較的簡単に遠戚することができる。電子ビ
ームはプリント回路基板に対し電気的負荷を殆ど構成し
ないため、不所望な高電位を消散させる手段をプリント
回路基板上に設ける必要はない。

また、テスト中導体パターンとの機械的接触を必要とし
ないため機械的損傷も避けられる。

集積回路のノードの電位を電子ビームにより測定するこ
と自体はｒＳｃａｎｎｉｎｇ　Ｖｏｌ、５．３　（１９
８３）　Ｊ中の論文ｒＲｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ
　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ＢｅａｍＴｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｉｎＬｓＪＥ、　Ｍｅ
ｎｚｅｌ。

Ｋ、　Ｋｎｂａｌｅｋ著から既知である。

しかし、この論文は、このような方法を集積回路より何
桁も大きいプリント回路基板の導体パターン上の電圧分
布をテストするのにも用いることができるということを
何ら示唆するものでない。

米国特許第４１６９２４４号明細書から、プリント回路
基板をプリント回路基板上の基準点の検出により電子ビ
ームに対し位置決めし、電子ビームによりプリント回路
基板をテストする方法が既知である。プリント回路基板
が正しい位置を占めたとき、コンピュータが偏向装置に
偏向命令を供給して電子ビームをプリント回路基板上の
所定の位置に偏向させる。この方法では、異なるプリン
ト回路基板ごとに新しい偏向命令をプログラムする必要
がある。本発明の方法によれば、テストすべき導体パタ
ーンの像を決定することによりこれを用意に実施するこ
とができ、この像を用いて偏向命令を自動的に決定する
ことができる。この像をテレビジョンモニタ上に表示さ
せれば、導体パターンの品質の可視表示を得ることもで
きる。

本発明方法の実施に当っては、プリント回路基板を電子
ビーム装置を包囲する真空室内に、該真空室を２つの別
個の隔室に分割するように配置し、冷却剤を一方の隔室
内をプリント回路基板に沿って案内させる。

このようにすると、プリント回路基板を一方の隔室内で
、例えば低圧ガスにより冷却することができる。低圧の
冷却剤（例えばｔｏ−ｈｔ−ルの真空室内の圧力に対し
１−１０　トル）のためにプリント回路基板のたわみ及
び従って導体バタン−の損傷を防止することができる。

本発明は、電子ビームを発生する電子銃と、電子銃に対
向して配置されプリント回路基板を支持するホルダと、
電子銃とホルダとの間に配置され電子ビームを偏向する
偏向装置と、プリント回路基板により放出された電子を
検出する電子検出器とを具えた導体パターン上の電圧分
布を測定する装置において、ビーム消去装置を電子銃と
ホルダとの間に配設したことを特徴とする。

斯る装置の簡単な実施例では、例えばテレビジョン受信
機に用いられている種類の電子銃と偏向装置を用い、ラ
ンディング表面をストロボスコープ照射するビーム消去
装置を電子銃と偏向装置との間に装着し、このビーム消
去装置は例えば電子ビーム通路に近接配置した電気的に
充電可能な２枚の板で構成する。以下、この種の装置を
図面を参照して詳細に説明する。

（実施例） 図面において、■は電子ビーム３を発生する例えば熱陰
極又は半導体陰極を具える電子銃を示す。

この電子ビームは電極５ａ及び５ｂ間で加速される。

偏向装置７（例えば偏向コイル）が電子ビーム３を、こ
れがプリント回路基板９に入射する前に偏向する。プリ
ント回路基板９には例えば電源（図示せず）に接続され
た素子９′が電子ビーム側と反対側に設けられている。

プリント回路基板９は電子ビーム発生装置の真空室ｌｌ
内に配置し、真空室１１を２つの別個の隔室に分割する
。これら隔室を例えば封止リング１３により互に真空密
に分離する。連結孔１４を介して隔室１２に冷却システ
ムを連結し、例えば低圧ガスによりプリンタ回路基板を
冷却することができる。希薄ガスによる冷却は、適当な
熱伝導に加えて、プリント回路基板が小さな真空洩れを
有する場合でも真空室内の真空が過度に妨げられないよ
うにする利点を提供する。偏向装置７は電子ビームを導
体パターンを横切るように偏向させる。最初の走査処理
により導体パターンの位置を測定し、コンピュータ２５
に記憶する。

例えば１閤の厚さを有するプリン）［路基板の非導電部
分の帯電を０．　ＩＶに制限するためには、１ｎＡの電
子流を有する電子ビームを１ｍｍ２の非導電表面上にｌ
ｕｓ以上存在させてはならない。非導電部分の帯電を打
ち消すためにはこのような部分に導電層を設けることが
できる。ビームランディング表面は二次電子を放出する
ため導電パターン上には何の電荷も蓄積されない。二次
電子はランディング表面に存在する電位に応して放出さ
れ、負電位の場合には大きなエネルギーを有する二次電
子が放出され、正電位の場合には小さなエネルギーを有
する二次電子が放出される。ランディング表面から距ｆ
ｉｄｒだけ上方に位置するコレンタグリッド１５がプリ
ント回路基板の表面からの二次電子を加速し、斯る後に
電子はコレンタグリッド１５と減速電極Ｉ７との間の電
界中で減速される。コレンタグリッド１５の電位νｒに
対し、Ｖｒ　／　ｄｒ　）　Ｖｓ　／　ｄｓが戊り立つ
ようにする。ここで、Ｖｓはランディング表面の電位で
あり、ｄｓは導体パターンの２つの隣接導体トラック間
の間隔である。減速電界に打ち勝つ十分なエネルギーを
有する電子のみが電子検出器１９に到達する。電子検出
器１９は入射電子を吸収して光を発生する例えばけい光
入力スクリーンを具え、この光を光電子増倍管により電
気信号に変換するものとする。この電気信号はインテン
シファイヤ／積分器２０により増幅され積分されてラン
ディング表面の電位を表わす。測定される二次電子の数
はプリント回路基板の電位に対する減速電極１７の電圧
の関数として変化する。しかし、この変化は直線的でな
い。しかし、インテンシファイヤ／積分器２０の出力信
号を帰還装置２１により減速電極１７に帰還して電極１
７の電位を検出される電子の数が予め決められた値にな
る値に調整すると、電極１７の電位の値がプリント回路
基板のランディング表面の各部の電位を直接表わすもの
となる。

このプリント回路基板の電圧は表示装置２３、例えばデ
ィジタル電圧計により表示することができ、或はコンピ
ュータ２５に記憶することができる。定量電圧測定の代
りに定性電圧測定を用いることもできる。この目的のた
めに、例えばスイッチ２２ａを切り換えてインテンシフ
ァイヤ／積分器２０からの出力信号をテレビジョン受信
機２６にビデオ信号として供給すると共に、スイッチ２
２ｂを切り換えることにより電子ビーム３を偏向装置７
により、テレビジョン受信機２６の偏向周波数（５０又
は６０Ｈｚ）と同期してプリント回路基板を横切って走
査させる。この場合電子ビーム３により走査されたプリ
ント回路基板部分がテレビジョン受信機２６上に表示さ
れ、高電位を有する導体パターン部分の輝度は低電位を
有する導体パターン部分の輝度と相違するものとなる。

導体パターン上の時間的に変化する電圧を表示するため
に、コンピュータ２５により制御されるビーム消去装置
２７を用いて電子ビーム３を走査表面上に、例えば時間
的に周期的なランディング表面上の電圧に対し所定の位
相で周期的に照射させる。このようにすると種々のラン
ディング表面上の時間依存電圧をサンプリングすること
ができる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明による導体パターン上の電圧分布測定装置
の一実施例の構成国である。 ｌ・・・電子銃 ３・・・電子ビーム ５ａ、　５ｂ・・・加速電極 ７・・・偏向装置 ９・・・プリント回路基板 ９′・・・回路素子 １１・・・真空室 １２・・・隔室 １３・・・封止リング １４・・・連結孔 １５・・・コレクタグリッド １７・・・減速電極 １９・・・電子検出器 ２０・・・インテンシファイヤ／積分器２１・・・帰還
装置 ２２ａ、　２２ｂ・・・スイッチ ２３・・・表示装置（電圧計） ２５・・・コンピュータ ２６・・・テレビジョン受信機 ２７・・・ビーム消去装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プリント回路基板を電子ビーム装置により発生され
   た電子ビームにより走査し、プリント回路基板により放
   出された電子を電子検出器により検出してプリント回路
   基板の導体パターン上の電圧分布を測定する方法におい
   て、最初にプリント回路基板の一部分を走査して導体パ
   ターンの像を決定し、斯る後に導体パターンのみを走査
   することを特徴とする導体パターン上の電圧分布測定方
   法。 ２、プリント回路基板を走査する前にプリント回路基板
   に導電層を設けることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、プリント回路基板を電子ビーム装置を包囲する真空
   室内に、該真空室を２つの別個の隔室に分割するように
   配置し、冷却剤を一方の隔室内をプリント回路基板に沿
   って案内させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の方法。 ４、冷却剤として希薄ガスを用いることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の方法。５、電子ビームを発生
   する電子銃と、電子銃に対向して配置されプリント回路
   基板を支持するホルダと、電子銃とホルダとの間に配置
   され電子ビームを偏向する偏向装置と、プリント回路基
   板により放出された電子を検出する電子検出器とを具え
   た導体パターン上の電圧分布を測定する装置において、
   ビーム消去装置を電子銃とホルダとの間に配設したこと
   を特徴とする導体パターン上の電圧分布測定装置。 ６、特許請求の範囲第１項記載の装置において、該装置
   を包囲する真空容器を具え、該真空容器はその真空室を
   プリント回路基板により２つの別個の隔室に分割し得る
   ようにすると共に、前記真空容器には一方の隔室に冷却
   装置を連結するための連結孔を設けてあることを特徴と
   する導体パターン上の電圧分布測定装置。