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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR TESTING CIRCUIT BOARDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/015910
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for testing electronic components comprising a stimulating device which galvanically contacts the component. Said stimulating device excites the component by means of electric application to generate a field in the surrounding space. In addition, a measuring device is provided which is galvanically separated from the component and arranged in the proximity of said component in order to measure the generated field. The invention is characterized in that the stimulating device is configured for applying a voltage to the component and the measuring device contains a measuring amplifier to measure the electric differential voltage between two electrodes. The electrodes are positioned on two points within the electric field generated by the component, whereby a first electrode is positioned in the proximity of said component.

Inventors:
BUKS MANFRED (DE)
HOSSEINI KARIM (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/005801
Publication Date:
April 01, 1999
Filing Date:
September 11, 1998
Export Citation:
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Assignee:
ITA INGB TESTAUFGABEN GMBH (DE)
BUKS MANFRED (DE)
HOSSEINI KARIM (DE)
International Classes:
G01R29/08; G01R31/302; G01R31/303; G01R31/304; (IPC1-7): G01R31/302; G01R29/08
Foreign References:
US5218294A1993-06-08
US4588993A1986-05-13
US5406209A1995-04-11
GB2236593A1991-04-10
EP0527321A11993-02-17
Attorney, Agent or Firm:
Schaefer, Konrad (Schaefer & Emmel Gehölzweg 20 Hamburg, DE)
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Claims:
PATENTANSPRUCHE :
1. Vorrichtung zum Testen von elektronischen Bauelementen (1,2,21,30, 51.4), mit einer Stimuliereinrichtung (6), die mit dem Bauelement galva nisch kontaktiert ist und dieses durch elektrische Beaufschlagung zum Aufbau eines Feldes im umgebenden Raum anregt, sowie mit einer Meßeinrichtung, die von dem Bauelement galvanisch getrennt und in des sen Nähe angeordnet ist zur Messung des von diesem erzeugten Feldes, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimuliereinrichtung (6) zum Anlegen einer Spannung an das Bauelement (1,2,21,30,51.4) ausgebildet ist und daß die Meßeinrichtung einen Meßverstärker (13) aufweist, der die elektri sche Spannungsdifferenz zwischen zwei Elektroden (11,14) mißt, die an zwei Punkten in dem vom Bauelement erzeugten elektrischen Feld posi tionieit sind, und von denen eine erste Elektrode (11 ; 42 ; 53 ; 61 ; 71.72) in der Nähe des Bauelementes positionieut ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden (41,42) zueinander in einem geringen Abstand von der Grö ßenordnung der Struktur des zu testenden Bauelementes angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elek trode durch die Abschirmung (41) eines abgeschirmten Kabels (40) und die andere Elektrode durch dessen über das Ende des Kabels vorstehenden Innenleiter (42) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Elektrode (11,42,53) mit einer galvanischen Kontakt verhin demden Isolierung versehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (53) großflächig mehrere Bauelemente (51.151.6) überdek kend ausgebildet ist.
6. Go Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimu liereinrichtung (6) eine gepulste Spannung anlegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfol ge einer Frequenz unter etwa 100.000 Hz entspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse Dreieckform haben.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßver starker (13) Gleichspannung unterdrückt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßver stärker (13) Störfrequenzen unterdrückt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßver stärker (13) mit der Stimuliereinrichtung (6) synchronisiert arbeitet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (11,42) in der Nähe des Bauelementes (2,21,30) verfahrbar angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode in Form einer Matrix getrennter, wahlweise an den Meßverstär ker (13) anschließbarer Matrixelektroden (61) ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ma trixelektroden als gekreuzt angeordnete Zeilenelektroden (71a71c) und Spaltenelektroden (72a72c) ausgebildet sind, von denen wahlweise je weils eine der Zeilenelektroden und eine der Spaltenelektroden gleichzei tig angeschlossen sind.
Description:
Vorrichtung zum Testen von Schaltungsplatinen Die Erfindung betrifft eine Von-ichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge- nanntenArt.

Eine nicht gattungsgemäl3e Vorrichtung ist aus der US-PS 5,254,953 bekannt. Dabei dienen die erste Elektrode und das zu testende Bauelement als Platten ei- nes Kondensators, dessen Kapazität mit der Vorrichtung durch Ladungsänderung auf dem Kondensator bestimmt wird. Dazu muß der Meßverstärker eine Strom- messung ausführen, und zwar in einer Verbindungsleitung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, als die bei der bekannten gattungsgemäßen Vourichtung die Masse der zu testenden Schaltung auf einer Platine dient. Die Meßvonichtung ist also galvanisch mit der Schaltung verbunden.

Mit dieser Vorrichtung können Bauelemente z. B. mit einer elektrischen Schal- tung bestückte Platinen auf korrekte Bestückung übelprüft werden. Ist das zu te- stende Bauelement z. B. durch mangelnde Verlötung oder Leitungsunterbrechung nicht ordnungsgemäß kontaktiert, so wird nur die wesentlich kleinere Kapazität gegenüber weiter entfemten Bauelementen, z. B. der Zuführungsleitung, jenseits der Unterbrechung bestimmt.

Vorteilhaft bei gattungsgemäßen Vorrichtungen ist die nicht erforderliche galva- nische, also mechanische Kontaktierung zwischen der ersten Elektrode und dem Bauelement. Es sind keine gut leitenden Kontaktflächen auf dem Bauelement erforderlich. Oxydschichten stören z. B. nicht. Auch kami durch Isolierschichten oder nicht leitende Gehäuse hindurch gemessen werden.

Da der Meßabstand in die gemessene Kapazität eingeht, können bei exakter Po- sitionierung der ersten Elektrode geometrisclie Abweichungen des zu testenden Bauelementes bestimmt werden, z. B. durch Verbiegen, schiefe Bestückung oder dergleichen. Es können auch Steckkontakte gemessen werden, die nur für einma- lige Kontaktierung ausgelegt sind und daher nicht z. B. mit einem Teststecker me- chanisch belastet werden dürfen.

Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist das kapazitive Mel3verfahren, das zur Ladungsverschiebung auf dem Kondensator Stromfluß in der Schaltung vor- aussetzt. Dieser Strom fließt bei komplizierteren Sclialtungen regelmäßig auch durch andere Bauelemente, deren mögliche Fehlerabweichungen in das Meßer- gebnis eingehen. Da der Meßverstärker den Strom gegen die Schaltungsmasse bestimmt, liegt außerdem immer eine Kapazität zwischen der ersten Elektrode und der Schaltungsmasse parallel zur Meßkapazität. Diese störende Parallelkapa- zität ist aber regelmäßig größer als die Meßkapazität, so daß Abweichungen in der parallelen Kapazität gegen Masse größere Abweichungen hervolTufen. Au- ßerdem ist eine große Meßempfindlichkeit erforderlich, um die kleinen Abwei- chungen der Meßkapazität in der großen Gesamtkapazität (Meßkapazität + viel größere Kapazität gegen Masse) bestimmen zu können.

Eine gattungsgemäße Testvorrichtung ist aus der DE 26 39 831 AI bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird in gattungsgemäßer Weise das bei elektrischer Beaufschlagung mittels einer Stimuliereimichtung vom Bauele- ment erzeugte Feld mit einer Feldsonde ausgemessen. Als Feldsonde dient bei dieser bekannten Konstruktion eine Spule, die ausschließlich auf die magnetische Feldkomponente des vom Bauelement erzeugten elektromagnetischen Feldes an- spricht. Magnetische Felder werden aber nur bei Stromfluß im Bauelement er- zeugt. Folglich muß die Stimuliereinrichtung so ausgebildet sein, dal3 im Bau- element ein Stromfluß erzeugt wird. Damit ergeben sich wieder almliche Nach- teile wie bei der zuvor beschriebenen kapazitiven Meßmethode. Alle benachbar- ten, ebenfalls stromdurchflossenen Bauelemente einer bestückten Schaltung kön- nen z. B. stören. Bauelemente, die aus bestimmten Gründen nicht korrekt ange- schlossen und somit nicht von Strom durchflossen werden können, können über- haupt nicht getestet werden. Ferner ist durch die bauartbedingte Größe der Spule die örtliche Auflösung des Testverfahrens begrenzt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vor- richtung unter Beibehaltung der Vorteile berührungsloser Messung mit größerer Nachweisempfindlichkeit von Abweichungen am zu testenden Bauelement bei kleinerer Empfindlichkeit gegen sonstige Abweichungen in der Schaltung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge- löst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit den beiden Elektroden eine Spannung zwischen zwei Punkten in dem elektrischen Feld bestimmt, das von dem spannungsbeaufschlagten Bauelement erzeugt wird. Die Erzeugung eines magnetischen Feldes und somit Stromfluß im Bauelement ist nicht erforderlich.

Es reicht daher aus, das Bauelement bzw. eine mit Bauelementen besetzte Schaltung mit nur einem Leiter zu kontaktieren. Es kann eine Gleichspannung und somit ein erzeugtes rein elektrostatisches Feld verwendet werden. Die beiden Elektroden bilden eine Feldsonde, mit der die Feldgeometrie um das Bauelement hochgenau ausgemessen werden kann. Dazu können beide Elektroden oder vor- zugsweise eine dem Bauelement benachbarte Elektrode bewegt werden. Nahe dem zu testenden Bauelement hängt das Feld im wesentlichen nur von diesem ab.

Ist das Bauelement z. B. durch mangelnde Verlötung oder Leitungsunterbrechung nicht an die Stimulusspannung angeschlossen, so ergeben sich starke Feldabwei- chungen, die gegenüber dem Sollzustand-z. B. ermittelt durch eine vorherige Messung an einer korrekt arbeitenden Platine-sehr einfach nachweisbar sind.

Formabweichungen am zu testenden Bauelement, z. B. Schieflage, Verbiegung etc., können durch die sich ergebenden Feldabweichungen sehr einfach detektiert werden. Andere Bauelemente stören wenig aufgrund ihrer geometrisch entfern- ten, das Feld wenig beeinflussenden Lage, insbesondere, wenn im Nahfeld um das zu testende Bauelement gemessen wird. Der Meßprozeß erzeugt nicht not- wendigerweise Ströme in der Schaltung und dadurcli bedingte Mel3fehler. Wie beim gattungsgemäßen Stand der Technik entfällt jede Kontaktierung der Schal- tung durch die Elektroden. Es sind keine gut kontaktierbaren Oberflächen nötig.

Es kann über isolierten Oberflächen oder durch Kunststoffgehäuse hindurch ge- messen werden, z. B. im Inneren eines in ein Kunststoffgehäuse eingebetteten ICs. Da Feldunsymmetrien besonders gut erkannt werden, löst sich sehr einfach das bisher ungelöste Problem der Erkennung falsch herum eingesetzter Elektro- lytkondensatoren. Die Stimuliereinrichtung kann gesonderte Spannungen am Bauelement anlegen, z. B. Gleichspannungen, mit denen Probleme durch Kon- densatoren in der Schaltung vermeidbar sind. Es sind auch Impulse, z. B. Wecl- selspannungen beliebiger Frequenz, verwendbar. Es kann sogar das elektrische Feld bestimmt werden, das sich über Bauelementen beim bestimmungsgemäßen Betrieb der Schaltung ergibt. Daher läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Funktionstester einsetzen. Besitzt die erfindungsgemäße Feldsonde eine geeignete geometrische Auflösung, so können dabei sogar die Schaltprozesse im Inneren eines ICs betrachtet werden.

Die zweite Elektrode kann irgendwo im elektrischen Feld, z. B. weit außerhalb des Meßortes, angeordnet sein. Dann braucht nur die erste Elektrode von Meßort zu Meßort verfahren zu werden. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des An- spruches 2 vorgesehen. Sind beide Elektroden dem zu testenden Bauelement be- nachbart, so wird das elektrische Feld im Nahbereich, in dem sehr hohe Feldstär- kedifferenzen vorliegen, sehr präzise ausgemessen, ohne Beeinflussungen durch Felder anderer Bauelemente.

Dabei kann in sehr einfacher Bauform die Feldsonde als Anordnung am Ende eines abgeschirmten Kabels gemäß Anspruch 3 ausgebildet sein. Es lassen sich dadurch Feldmessungen in geometrischer Auflösung bis unter 1 mm durchführen.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Dadurch kann bei Messungen im Nahbereich von zu testenden Bauelementen galvanischer Kontakt mit diesen auch bei Positionierabweichungen vermieden werden, die zu stören- dem galvanischen Kontakt mit der Schaltung führen würden.

Gemäß Anspruch 5 kann vorteilhaft die erste Elektrode auch mehrere Bauele- mente gleichzeitig erfassen. Bei geeigneter Stimulierung z. B. der einzelnen Bau- elemente nacheinander, wobei die jeweils anderen Bauelemente, z. B. mit der Stimuliereinrichtung geerdet sind, kan mit nur einer Positionietung der ersten Elektrode eine größere Anzahl von Bauelementen gemessen werden. Dies ist ins- besondere bei geometrisch und elektrisch im wesentlichen gleichen Bauelemen- ten von Vorteil, wie z. B. bei Kontaktstiften eines Steckers oder bei den An- schlußpins eines ICs.

Die Stimmuliereinrichtung kann eine Gleichspannung anlegen, deren elektrostati- sches Feld von der erfindungsgemäßen Vorrichtung präzise ausmeßbar ist. Vor- teilhaft wird jedoch gemäß Anspruch 6 eine gepulste Spannung angelegt, z. B. eine gepulste Gleichspannung oder eine Wechselspannung, die von dem Meßver- stärker besser nachweisbar ist.

Vorteilhaft sind dabei gemäß Anspruch 7 Pulsfolgen niedriger Frequenz verwen- det, die außerhalb des üblichen Frequenzbereiches liegen, in dem benachbarte Meßeinrichtungen und Computer abstrahlen.

Vorzugsweise wird dabei gemäß Anspruch 8 als Pulsform eine Dreieckform ver- wendet. Diese hat den Vorzug, daß sie an Kapazitäten der Meßanordnung zu Rechtecken differenziert wird, welche vom Meßverstärker besser verarbeitbar sind.

Vorzugsweise unterdrückt der Meßverstärker gemäß Anspruch 9 Gleichspan- nung. Elektrostatische Felder, wie sie z. B. durch elektrostatische Aufladung in der Nähe des Meßortes entstehen können und die zu Fehlmessungen führen kön- nen, werden dadurch unterdrückt.

Vorzugsweise ist der Meßverstärker gemäß Anspruch 10 derart ausgebildet, daß er vorkommende Störfrequenzen unterdrückt, wie z. B. Netzfrequenzen im 50 Hertzbereich, die von benachbarten Netzgeräten erzeugt werden oder sonstige störende Frequenzen, die in der Nähe des Mel3ortes abgestrahlt werden, z. B. durch Computer-CPUs im 100 Megahertzbereich, von Robotersteuermotoren und dergleichen.

Vorzugsweise sind die Merkmale des Anspruches 11 vorgesehen. Wie auch von anderen Sende-und Empfangseinrichtungen her bekannt, lassen sich auf diese Weise Störungen aus der Umgebung besonders gut unterdrücken.

Vorzugsweise sind die Merkmale des Anspruches 12 vorgesehen. Hierbei wird das elektrische Feld in der Nähe eines oder mehrerer Bauelemente, z. B. über ei- ner bestückten Platine, durch Verfahren der Elektrode in seiner geometrischen Anordnung ausgemessen.

Alternativ sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 13 vorgesehen. Es sind dort als erste Elektrode Matrixelektroden in größerer Zahl, z. B. flächig parallel zu einer zu testenden Platine angeordnet, die mit einer geeigneten Einrichtung nacheinander mit dem Meßverstärker verbunden sind und auf diese Weise mit einem statischen, nicht bewegten Aufbau eine geometrische Auflösung des vom Bauelement erzeugten Feldes ermöglichen.

Dabei sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 14 vorgesehen. Mit solchen Zeilen-und Spaltenelektroden, die jeweils zu zweit gekreuzt mit dem Meßver- stärker verbunden werden, wozu eine übliche Multiplexansteuerung verwendbar ist, läl3t sich eine flächige Auflösung des Feldes eireichen, da bei Verbindung zweier Elektroden des Matrixfeldes nur diese zur Zeit empfindlich sind, und zwar mit höchster Empfindlichkeit an ihrem Kreuzungspunkt, so daß dieser eine Aus- sage über die dortige Feldstärke macht. Durch Multiplexansteuerung aller Zeilen- und Spaltenelektroden nacheinander lassen sich die Feldstärken an allen Kreu- zungspunkten bestimmen.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.

Es zeigen : Fig. la und lb : den Test eines Kontaktstiftes aufordnungsemäße Verlötung mit einer Leiterbahn, Fig. 2a und 2b : den Test zweier parallelen Leiterbahnen auf Unterbrechung einer der Leiterbahnen, Fig. 3a und 3b : den Test eines Elektrolytkondensators auf korrekte Einbau- lage, Fig. 4 : eine erfindungsgemäße Feldsonde in Ausbildung am Ende einer abgeschirmten Leitung mit Positioniereinrichtung, Fig. 5 : eine erfindungsgemäße Feldsonde zum Testen aller Pins ei- nes ICs in nur einer Positionierstellung, Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Feldsonde mit einer Matrixanordnung von Elektro- den und Fig. 7 eine Draufsicht auf eine Variante zur Ausfühlungsform der Fig. 6 mit gekreuzten Matrixelektroden.

Fig. la zeigt im Schnitt eine typische Testsituation auf einer nichtleitenden Plati- ne 1, auf der ein Metallstift 2, z. B. einer von mehreren Stiften einer Steckkon- taktleiste befestigt ist, der mit einer Leiterbahn 3 auf der Platine durch eine Löt- stelle 4 kontaktiert ist. An die Leiterbahn 3 wird an einer geeigneten Kontaktstelle 5 mit einer Stimu- liereinrichtung 6 eine Spannung, z. B. eine Gleichspannung von einigen Volt, an- gelegt, und zwar mit einer Kontaktspitze 7, die an eine Sparmungsquelle 8 ange- schlossen ist. Mit der zweiten Kontaktspitze 9 der Spannungsquelle 8 ist ein Lei- ter 10 kontaktiert, der im Abstand zur Leiterbahn 3 liegt. Bei dem Leiter 10 kann es sich um Erde, Masse der auf der Platine 1 befindlichen Schaltung oder auch um eine Feldplatte handeln, die irgendwo frei im Raum aufgehängt ist.

Zwischen dem Leiter 10 und der Leiterbahn 3 sowie den damit elektrisch ver- bundenen Elementen, wie insbesondere dem zu testenden Bauelement in Form des Stiftes 2, bildet sich im umgebenden Raum ein elektrisches Feld aus. Ist der Leiter 10 von den Bauelementen 2 und 3 weit entfernt, so bildet sich um letztere ein im wesentlichen ungestörtes elektrisches Feld aus, dessen Feld (kraft) linien etwa so aussehen, wie in Fig. la dargestellt.

Man sieht, daß die Feldlinien stets senkrecht zu den Leitern 2,3 stehen. An den Leiterenden, also an Spitzen der Leiter, verlaufen die Linien divergent. An lang- gestreckten Leitungsstücken verlaufen sie im wesentlichen parallel zueinander.

Fig. lb zeigt dieselbe Anordnung, jedoch bei fehlender Verlötung 4. Der Stift 2 ist hier gegenüber der Leiterbahn 3 elektrisch isoliert. Die von der Stimulierein- richtung 6 an die Leiterbahn 3 angelegte Spannung liegt nicht am Stift 2 an. Der Stift 2 liegt also nur als Leiter frei im elektrischen Feld. Er beeinflußt das Feld durch Influenz, also Ladungsverschiebungen auf dem Stift 2 geringfiigig. Es er- gibt sich dadurch, wie dargestellt, eine völlig andere Ausbildung der Feldlinien im Bereich des Stiftes 2. Insbesondere fehlt die starke Divergenz im Bereich der oberen Spitze des Stiftes 2. Wird eine Feldsonde mit einer Elektrode 11, wie dargestellt, in den Fällen der Figuren la und lb in gleicher geometrischer Anordnung benachbart zum Stift 2 angeordnet, so sieht sie in den beiden dargestellten Fällen der Figuren la und lb völlig unterschiedliche Feldstärken. Damit kann der dargestellte Fehler (fehlende Lötstelle 4) nachgewiesen werden. Liegen andere Fehler vor, wie beispielsweise ein elektrisch isolierender Bruch im Stift 2, z. B. innerhalb der Platine 1, oder z. B. ein Bruch in der Leiterbahn 3, so ergeben sich älmliche, das elektrische Feld stark verzen-ende Effekte, die zu sicherem Nachweis des Fehlers fühuen.

Da die Geometrie des Meßortes selu-stark in das Meßergebnis eingeht, kann bei exakt reproduzierter räumlicher Positionierung der Feldsonde 11 gegenüber der Platine 1 auch eine geometrische Abweichung des Stiftes 2 nachgewiesen wer- den, z. B. eine Verbiegung des Stiftes, eine zu geringe Länge oder dergleichen.

Die dargestellte Feldsonde kann mit ihuer Elektrode 11 z. B. als Feldplatte ausge- bildet sein, die über eine Leitung 12 mit einem Eingang eines Meßverstärkers 13 verbunden ist. Mit einer zweiten Leitung 14 ist der andere Eingang des Meßver- stärkers 13 mit einer zweiten Elektrode in Form einer Feldplatte 15 verbunden, die irgendwo im Raum an anderer Stelle angeordnet ist. Liegen die erste Elektro- de 11 und zweite Elektrode 15 weit auseinander, so wird das elektrische Feld im Nahfeld des Stiftes 2 allein durch die Positionierung der ersten Elektrode 11 be- stimmt, während die zweite Elektrode 15 vorzugsweise in einem von der Schal- tung auf der Platine 1 ungestörten Bereich liegt. Der durch die Elektroden 11 und 15 gebildete Dipol kann jedoch auch sehr kleimäumig, also mit eng benachbarten sehr kleinen Elektroden 11 und 15 ausgebildet sein und bestimmt darm hochprä- zise die lokale Feldstärke am Oit der Feldsonde 11. Da ein solcher Dipol rich- tungsabhängig mißt, also in Richtung der dargestellten Feldlinien eine höhere Empfindlichkeit als quer zu diesen aufweist, läßt sich die Richtung der Feldlinien bestimmen und somit das elektrische Feld sehr genau erfassen. Die Figuren 2a und 2b zeigen ein anderes typisches Meßproblem auf der Platine 1, die diesmal in Draufsicht dargestellt ist. Zwei Leiterbahnen 20 und 21 liegen parallel und sind von der Stimuliereinrichtung 6 mit einer Spamungsdifferenz beaufschlagt. Es bildet sich zwischen ihnen, wie Fig. 2a zeigt, eine elektrisches Feld mit parallelen Feldlinien aus. Dieses kann an der dargestellten Stelle mit der Elektrode 11 der Feldsonde bestimmt werden, die im übrigen der der Fig. 1 ent- sprechen kann.

In Fig. 2a ist die Leiterbalm 21 mit einer Bruchstelle 22 unterteilt in die beiden Teilstücke 21a und 21b. Nur das Teilstück 21a ist von der Stimuliereinrichtung 6 mit Spannung beaufschlagt, während das abgetrennte Teilstück 21b spannungs- frei ist.

Wie Fig. 2b zeigt, bildet sich dadurch eine starke Veränderung im elektrischen Feld aus, wie die dargestellten Feldlinien anzeigen. Diese starke Abweichung im elektrischen Feld kann von der Feldsonde 11 in Vergleicli zur Messung in Fig. 2a an einer ordnungsgemäß gefertigten Platine leicht erkannt werden.

Die Figuren 3a und 3b zeigen einen außerordentlichen schwierigen Testfall auf der Platine 1 (im Schnitt dargestellt), nämlich einen Elektrolytkondensator 30, der zu Erläutelungszwecken stark schematisiert in älterer Bauform dargestellt ist.

Der Elektrolytkondensator 30 weist eine äußere topfförmig das Gehäuse ausbil- dende Elektrode 31 auf, die mit einer Zuleitung 32 kontaktiert ist sowie eine mit einer Zuleitung 33 kontaktierte innere Elektrode 34. In Fig. 3a ist der Elektrolytkondensator 30 in kob-ester Einbaulage vorgesehen. In Fig. 3b sitzt er falsch herum, also mit umgekehnter Polarität. Dies muß von der Testvorrichtung erkannt werden.

Zum Test wird in beiden Fallen der Kondensator 30 mit Spannung beaufschlagt, und zwar durch Kontaktierung der Zuleitungen 32 und 33 mit einer nicht darge- stellten Stimuliereinrichtung, z. B. der Stimuliereinrichtung 6 der Fig. 1. Es ergibt sich dabei in der Umgebung des Elektrolytkondensatoren 30 jeweils ein elektri- sches Feld mit Feldlinien, wie sie in Figuren 3a und 3b dargestellt sind. Man er- kennt, daß die Feldlinien in dem Bereich des Elektrolytkondensators 30, in dem die Zuleitung 33 mit der inneren Elektrode 34 kontaktiert ist, mit hoher Dichte, also hoher Feldstärke, aus der Öffnung der abschirmenden topfförmigen äußeren Elektrode 31 austreten, im Abstand von dieser Stelle jedoch eine sehr geringere Feldstärke herrscht. Wird in den beiden Fällen der Figuren 3a und 3b die bereits erwähnte Feldsonde 11 in derselben geometrischen Anordnung benachbart zum Elektrolytkondensator 30 angeordnet, so ergibt sich in den beiden dargestellten Fällen der Figuren 3a und 3b eine extrem unterschiedliches Meßergebnis, völlig im Gegensatz zu allen anderen bekannten Testvowichtungen, die im dargestellten Beispiel eines verkehrt eingebauten Elektrolytkondensators nur sehr geringe Me- ßergebnisse ergeben. Mehrere Messungen mit veitauschter Stimuluspolarität sind nicht erforderlich.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Feldsonde mit einem räumlich sehr kleinen, also die Feldgeometrie hoch auflösenden Dipol. Die Feldsonde ist am Ende eines ab- geschirmten Kabels 40 vorgesehen. Dabei werden die beiden Pole des Dipols von der äußeren Abschirmung 41 und dem aus dem Ende des abgeschirmten Kabels 40 heraussragenden Innenleiter 42 gebildet. Wird ein sehr dünnes abgeschirmtes Kabel mit einem Gesamtdurchmesser von unter z. B. 1 mm verwendet, so läßt sich eine Dipolfeldsonde mit einem Abstand der beiden Pole im Bereich unter 1 mm erzeugen, mit der elektrische Fe ! der mit entsprechend kleiner geometrischer Auflösung vermessen werden können.

Fig. 4 zeigt ferner eine Positioniereinrichtung 43, die mit nicht dargestellten Ein- richtungen in den dargestellten drei Raumrichtungen verstellbar ist und die mit einem Ai-in 44 und einer Klammer 45 den Endbereich des abgeschirmten Kabels 40, also die Feldsonde, trägt. Mit der Positioniereinrichtung 43 kami die Feldson- de im elektrischen Feld um Bauelemente genau positioniert werden.

Das abgeschirmte Kabel 40 ist an seinem der Feldsonde abgewandten Ende mit seiner Abschirmung 41 und seinem Innenleiter 42 an die beiden Eingänge des bereits erwähnten Meßverstärkers 13 angeschlossen, der die Spannung zwischen den Elektroden 42 und 41 mitbestimmt, wobei sein Eingang sehr hochohmig sein muß, um das Feld nicht zu sehr zu belasten.

Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht einen handelsüblichen IC 50 mit An- schlußpins 51, die in einer Reihe angeordnet sind. Es soll getestet werden, ob die Pins 51.1-51.6 ordnungsgemäl3 mit Leiterbalmen 52 der Platine 1 verlötet sind, wobei die Lötstellen entsprechend den Lötstellen 4 in Fig. la ausgebildet sein können.

Zur Zeit soll der Pin 51.4 auf ordnungsgemäl3e Verlötung getestet werden. Es wird die bereits beschriebene Stimuliereimichtung 6 angelegt, die mit einer Kontaktspitze 7 die Leiterbahn zum Pin 51.4 kontaktiert und mit ihrem anderen Pol mit einer Reihe paralleler Kontaktspitzen 9.1-9.5 alle anderen Leiterbalmen 52 mit dem anderen Pol der Spannungsquelle 8 verbindet. An den Pin 51.4 wird also eine Spannung angelegt gegen alle anderen Pins.

Die Testvonichtung weist im Ausführungsbeispie ! der Fig. 5 zwei Elektroden 53 und 54 auf, die durch eine Isolierung 55 getrennt sind und über verdrillte Zulei- tungen an den bereits diskutierten Mel3verstärker 13 angeschlossen sind. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, erstrecken sich die beiden Elektroden 53 und 54 grol3flächig über den gesamten IC 50, liegen also allen Pins 51.1-51.6 gleichermaßen be- nachbart. Das durch Anlegen einer Spannung mit der Stimuliereinrichtung 6 an den Pins erzeugte elektrische Feld kann von den Elektroden 53 und 54 erfaßt und mit dem Meßverstärker 13 nachgewiesen werden. Wie die Fig. 5 zeigt, ergibt sich dabei im wesentlichen dasselbe Feld bei unterschiedlicher Beschaltung der Pins. Es kann also jeder der Pins 51. 1-51. 6 nacheinander mit der Kontaktspitze 7 der Stimuliereinrichtung 6 verbunden werden, wobei jeweils alle übrigen Pins mit den Kontaktspitzen 9.1-9.5, also dem anderen Ausgang der Spannungsquelle 8, verbunden sind. Auf diese Weise können in derselben Weise, wie zu den Figuren la und lb beschrieben, alle Pins 51.1-51. 6 nacheinander auf ordnungsgemäl3e Verlötung mit ihren Leiterbahnen 52 untersucht werden. Die Elektrodenanord- nung 53,54 braucht dabei nicht jeweils neu positioniert zu werden, was den Test- ablauf wesentlich vereinfacht.

Mit dem Testaufbau gemäß Fig. 5 können auch andere ähnliche Strukturen unter- sucht werden, z. B. in Reihenanordnung stehende Stifte einer Steckerleiste und dergleichen.

Der in den diskutierten Ausführungsfolmen besch-iebene Mel3verstärker 13 muB zur Messung sehr kleiner Feldstärken ausgebildet sein. Er mul3 also sehu kleine Spannungen, z. B. im pV-Bereich nachweisen können.

Bei der Konstruktion des Meßverstärkers 13 ist zu berücksichtigen, daß am Me- ort störende Fremdfelder vorliegen können, die sich dem Feld das von dem zu testenden Bauelement erzeugt wird, überlagern. Solche Felder können z. B. Fre- quenzen im Netzfi-equenzbereich haben, also z. B. von benachbarten Transfor- matoren stammen. Außerdem können benachbart aufgestellte Computer sehr starke Stölungen im Bereich z. B. 100 Megahertz erzeugen. Solche bekannten Störfrequenzen können durch geeignete Filtereimichtungen im Meßverstärker 13 unterdrückt werden.

Es können aber auch starke Gleichfeldstölungen vorliegen, z. B. durch elektrosta- tische Felder, die beispielsweise von elektrostatischer Aufladung lien-iihren. Da- her unterdrückt der Mel3verstärker 13 vorteilhaft auch Gleichspannung.

Bei Gleichspannungsuntei drückung am Meßverstärker 13 muß das zu messende, vom Bauelement abgestrahlte Feld gepulst sein. Die Stimuliereinrichtung 6 ist dabei zum Anlegen von Impulsen ausgebildet, die in Form von Gleichspan- nungsimpulsen. Wechselspannungsimpulsen oder auch als sinusförmige Wech- selspannung verwendbar sind. Diese haben dann vorzugsweise Frequenzen im unteren Frequenzbereich, also unter z. B. 100.000 Hz, da in diesem niedrigen Frequenzbereich weniger Störfrequenzen auftreten. Vorzugsweise wird die Sti- muliereinrichtung 6 mit dem Mel3verstärker 13 auf geeignetem Wege synchroni- sien9 beispielsweise durch Selbstsynchronisation des Meßverstärkers am empfan- genen Signal. Dadurch können Störungen durch Fremdfelder weiter unterdrückt werden.

In besonders bevorzugter Ausbildung liefert die Stimuliereinrichtung 6 Dreieck- impulse, die nach Differenzierung an Kapazitäten im Meßaufbau Rechteck- impulse ergeben, welche vom Mel3verstärker 13 besonders einfach nachweisbar sind.

Wenn beispielsweise die in Fig. 4 dargestellte Feldsonde, die zur sehr kleinräu- migen Ausmessung des elektrischen Feldes geeignet ist, im Nahbereich eines zu testenden Bauelementes, z. B. des Stiftes 2 in Fig. ! a, positioniert wird und das Feld in unmittelbarer Nähe des Bauelementes bestimmt werden soll, kann es bei Fehlpositionierungen zu galvanischem Kontakt der Elektrode 42 mit dem Stift 2 kommen. Dies würde zu Fehlmessungen führen. Daher kann in nicht dargestellter Weise diese Elektrode oder auch beide Elektroden 42 und 41 mit einem Isolier- überzug versehen sein, der die Feldmessung nicht stört, jedoch elektrisch leiten- den Kontakt verhindeit.

Aus Vorsteliendem ergibt sich, daß die erste Elektrode zum Ausmessen des vom Bauelement oder von melureren Bauelementen erzeugten elektrischen Feldes die- ses z. B. gemäß der Ausführungsform der Fig. 5 großflächig bestimmen kann oder z. B. gemäß Ausführungsfbrm der Fig. 4 punktförmig mit einer Bewegungsein- richtung die zum Ausmessen des Feldes die Elektrode durch das Feld bewegt.

In einer alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 6 wird das Feld ebenfalls punktförmig ausgemessen, jedoch mit einer statischen, nicht bewegten Elektro- denanordnung.

Fig. 6 zeigt die Platine 1 mit einem Kondensator 30, in dessen Nähe das elektri- sche Feld zu bestimmen ist. Dazu ist parallel und benachbart zur Platine über dem Kondensator 30 eine nichtleitende Elektrodenplatte 60 mit auf dieser, im ausführungsbeispiel in einer Rechteckmatrix, angeordneten Elektroden 61 ange- ordnet. Im Ausführungsbeispiel sind neun Elektroden 61 vorgesehen. Diese sind über neun Leitungen 62 an einen Umschalter 63 angeschlossen, der die Elektro- den nacheinander einzeln mit dem Meßverstärker 13 verbindet.

Mit dieser Anordnung kann das Feld in Umgebung des Kondensators 30 nachein- ander an den Orten der einzelnen Elektroden 61 bestimmt werden, genauso als wenn man die erste Elektrode 11 gemäß Fig. 3a in der Nähe des Kondensators 30 in dessen Feld auf die Matrixpunkte bewegt.

Fig. 7 zeigt eine Variante der Ausführungsform der Fig. 6, die ebenfalls zur Ausmessung des Feldes um den Kondensator 30 auf der Platine 1 dient.

Bei der Anordnung der Fig. 7 besteht die Elektrodenmatrix aus drei Zeilenelek- troden 71 und drei Spaltenelektroden 72, die gekreuzt angeordnet und über Um- schalter 73 und 74 mit dem Meßverstärker 13 verbunden sind. Sind z. B. über die Umschalter 73,74 die beiden Elektroden 71 a und 72a an den Meß Verstärker an- geschlossen, so wird am Kreuzungspunkt dieser beiden Elektroden das Feld be- stimmt. Sind z. B. die Elektroden 71c und 72c angeschlossen, so wird an deren Kreuzungspunkt das Feld bestimmt. Auf diese Weise lassen sich die beiden Mes- sungen durchführen, die in den Fig. 3a und 3b dargestellt sind. Wird eine sehr viel größere Anzahl von Zeilen-und Spaltenelektroden verwendet, so läßt sich das Feld über einem sein großen Schaltungsbereich mit einer Auflösung bestim- men, die vom Abstand der Elektroden abhängt.

Mit den dargestellten Testvorrichtungen können Bauelemente aller Ail, wie z. B. einzelne Schalter, Kondensatoren, ICs u. dgl. sowie insbesondere auch unbe- stückte Platinen getestet werden, letztere insbesondere auf Leiterunterbrechung.

Ferner können elektrische Schaltungen mit mehreren Bauelementen, wie z. B. bestückte Platinen, getestet werden.