DE102017106989B4

DE102017106989B4 - Verschlechterungserkennungsgerät für eine leiterplatte

Info

Publication number: DE102017106989B4
Application number: DE102017106989.5A
Authority: DE
Inventors: Yukio Shibata
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-04-04
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2020-12-24
Anticipated expiration: 2037-04-01
Also published as: US10338129B2; US20170292989A1; JP6474362B2; US20180128870A9; CN107278016B; DE102017106989A1; CN107278016A; JP2017187347A

Abstract

Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät zum Erkennen einer Verschlechterung einer Leiterplatte in einem elektronischen Bauelement, das Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät umfassend:
eine Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100), umfassend einen Überwachungsleiter (1) und einen Spannungszufuhrleiter (2), wobei der Überwachungsleiter (1) und der Spannungszufuhrleiter (2) auf der Leiterplatte mit einem beliebigen Freiraum angeordnet sind, wobei an mehreren Punkten des Spannungszufuhrleiters (2) ein vorgegebenes Potenzial angelegt ist, und der Überwachungsleiter (1) mit einem Potenzial verbunden ist, das niedriger als das vorgegebene Potenzial des Spannungszufuhrleiters (2) ist; und
eine Verschlechterungsbestimmungserkennungseinheit (21), die zum Bestimmen und Erkennen der Verschlechterung der Leiterplatte aufgrund der von der Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) ausgegebenes Potenzial und zum Ausgeben eines Verschlechterungserkennungssignals konfiguriert ist, wobei
das von der Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) ausgegebenes Potenzial eine Änderung des Potenzials des Überwachungsleiters (1) aufgrund einer Änderung eines Isolationswiderstands zwischen dem Überwachungsleiter (1) und dem Spannungszufuhrleiter (2) anzeigt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschlechterungserkennungsgerät zum Erkennen einer Verschlechterung einer Leiterplatte, die in verschiedenerlei elektronischen Bauelementen benutzt wird.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Wenn die Dichtigkeit (Luftundurchlässigkeit) eines Gehäusekörpers, der eine Leiterplatte aufnimmt, die für vielerlei elektronische Bauelemente benutzt wird, schlecht ist, durchdringt und korrodiert Wasser (insbesondere kondensierter Tau), Schneidfluid, korrosive Flüssigkeit oder dergleichen (im Folgenden als das elektrisch leitfähige Material bezeichnet) ein Muster (darunter Durchkontaktierungen) der Leiterplatte. Wenn die Feuchtigkeit hoch ist (insbesondere aufgrund der Taukondensation), bewirkt sie trotz der Dichtigkeit (Luftundurchlässigkeit) des Gehäusekörpers elektrolytische Korrosion. Daher wird die Leiterplatte durch ihre Umgebung verschlechtert, wodurch möglicherweise eine Fehlfunktion bewirkt wird.
Daraufhin wird in einem allgemein bekannten Verfahren zum Erkennen der Verschlechterung der Leiterplatte die Leiterplatte mit einem Leiter-/Verdrahtungsmuster zur Verschlechterungserkennung versehen, das aus einem Leiter-/Verdrahtungsmuster ausgebildet ist, welches auf Verschlechterung anspricht, sodass die Verschlechterung der Leiterplatte auf der Grundlage der Verschlechterung des Leiter-/Verdrahtungsmusters erkannt werden kann.
Beispielsweise beschreibt die JP 2001-251026 A eine Erfindung, bei der ein Muster mit einer Breite, die schmaler als jene von anderen Verdrahtungsmustern ist, oder ein Muster mit einem kürzeren Isolationsabstand als ein Leiter-/Verdrahtungsmuster zur Verschlechterungserkennung vorgesehen ist, sodass es sicherer ist, dass Bruch aufgrund von Korrosion oder Kurzschluss aufgrund von Migration oder dergleichen zuerst auftritt als im Falle von anderen Mustern. Gemäß dieser Anordnung kann Verschlechterung einer Leiterplatte durch Erkennen der Verschlechterung (Bruch oder Kurzschluss) des Leiter-/Verdrahtungsmusters zur Verschlechterungserkennung erkannt werden.
Zudem beschreibt die JP 2009-264989 A eine Erfindung, bei der eine Leiterplatte mit zwei gegenüberliegenden leitenden Gliedern zur Verschlechterungserkennung versehen ist, von denen eines mit der Erde verbunden ist und das andere über einen Widerstand mit einem Spannungsanlegungskreis verbunden ist. Da sich ein Isolationswiderstand zwischen den zwei leitenden Gliedern zur Verschlechterungserkennung abhängig von der Feuchtigkeit und der Menge von Staub, die auf der Leiterplatte abgelagert ist, ändert, kann gemäß dieser Anordnung eine Verschlechterung der Leiterplatte durch Erkennen einer Verringerung des Isolationswiderstands zwischen den zwei leitenden Gliedern zur Verschlechterungserkennung und Erzeugen eines Anomaliesignals auf Grundlage der Frequenz einer derartigen Verringerung erkannt werden.
Zudem offenbart die JP 10-62476 A eine Erfindung, bei der ein Muster zur Verschlechterungserkennung derart auf einer Leiterplatte eines Verschlechterungserkennungsgeräts vorgesehen ist, dass es zur Atmosphäre freiliegt und ein konstanter Strom über einen Widerstand aus einer Leistungsquelle VCC gezogen wird. Darauf basierend erkennt ein A/D-Wandler die Spannung über dem Muster, und ein Bestimmungskreis analysiert die erkannte Spannung periodisch. Wenn das Muster korrodiert ist und dünner wird, nimmt die Erkennungsspannung des A/D-Wandlers zu. Daher informiert, wenn die erkannte Spannung eine Schwelle übersteigt, der Bestimmungskreis einen Anzeigekreis darüber, woraufhin der Anzeigekreis eine Warnung anzeigt oder einen Summer auslöst. In Reaktion auf diese Warnung soll eine Bedienungsperson eine Leiterplatte warten oder austauschen.
Aus DE 199 10 407A1 ist eine Testplatte zum Überprüfen der Brauchbarkeit von Fertigungseinrichtungen und Werkstoffen zum Herstellen von gedruckten Leiterplatten bekannt, wobei auf der Testplatte ein Strichmuster in einem Raster angebracht ist. DE 694 31 233 T2 betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des stabilisierten Oberflächenisolationswiderstandes eines Substrates einer gedruckten Leiterplatte, wobei eine Leiterplatte mit einem gedruckten Testmuster bereitgestellt wird nach einem Lötschritt ein Oberflächenisolationswiderstand gemessen wird. US 6 664 794 B1 offenbart eine Testvorrichtung zur Testung eines Oberflächenwiderstandes einer Leiterplatte.
Gemäß dem herkömmlichen Verfahren für Leiterplattenverschlechterungserkennung kann das Leiter-/Verdrahtungsmuster zum Überwachen des Zustands der Verschlechterung zerbrochen oder verschlechtert werden, sodass die Leiterplatte nicht ohne Weiteres wiederverwendet werden kann, sobald die Verschlechterung erkannt ist..
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät vorzusehen, das eine Leiterplatter wiederverwenden kann, die mit Komponenten angebracht ist, welche eine Leiterplatte beinhalten, mit wenig oder keiner Verschlechterung eines Leiter-/Verdrahtungsmusters zum Überwachen des Verschlechterungszustands.
Ein Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erkennen einer Verschlechterung einer Leiterplatte in einem elektronischen Bauelement umfasst ein Verschlechterungszustandserkennungsmittel, das einen Überwachungsleiter zum Erkennen von Verschlechterung und einen Spannungszufuhrleiter zum Zuführen von Spannung/Strom enthält, die auf der Leiterplatte mit einem beliebigen Freiraum angeordnet sind, wobei an den Spannungszufuhrleiter eine gegebene Spannung von mehreren Punkten angelegt ist, an den Überwachungsleiter eine Spannung angelegt ist, die niedriger als jene ist, die an den Spannungszufuhrleiter angelegt ist, und eine Variation der Spannung vom Überwachungsleiter als ein Ausgangssignal erkannt wird, das einen Verschlechterungszustand der Leiterplatte anzeigt, und ein Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel, das zum Bestimmen und Erkennen der Verschlechterung der Leiterplatte aufgrund der Ausgabe des Verschlechterungszustandserkennungsmittels und zum Ausgeben eines Verschlechterungserkennungssignals konfiguriert ist.
Im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät ist der Spannungszufuhrleiter mit jeglicher gegebenen Spannungs-/Stromquelle an mehreren Punkten verbunden, und der Überwachungsleiter wird über einen oder mehr Widerstände mit einer Spannung versorgt, die niedriger als jene der Spannungs-/Stromquelle ist.
Im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät beträgt die Spannung, die über die Widerstände am Überwachungsleiter anliegt, 0 V.
Im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät sind Resists, die den Überwachungsleiter und den Spannungszufuhrleiter abdecken, teilweise oder völlig ausgelassen. Zudem werden im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät die Resists und die Leiterplatte an leiterfreien Teilen in engen Kontakt miteinander gebracht, die durch Entfernen des Materials an den Teilen unter den Resists ausgebildet sind, welche den Überwachungsleiter und den Spannungszufuhrleiter abdecken.
Im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät umfasst das Verschlechterungszustandserkennungsmittel einen oder mehr Verstärkerkreise, die derart mit dem Überwachungsleiter verbunden sind, dass eine Ausgabe oder Ausgaben des Verstärkerkreises oder der Verstärkerkreise als die Ausgabe des Verschlechterungszustandserkennungsmittels erachtet werden.
Zudem sind im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät die mehreren Verstärkerkreise, die mit dem Überwachungsleiter verbunden sind, mit verschiedenen Verstärkungsgraden eingestellt. Zudem umfasst im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät die Spannungs-/Stromquelle zum Zuführen der Spannung/des Stroms zum Spannungszufuhrleiter einen Spannungs-/Stromzufuhrkreis, der zum Anhalten der Spannungs-/Stromzufuhr für eine vorgegebene Zeitperiode, wenn das Verschlechterungserkennungssignal erkannt wird, konfiguriert ist.
Im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät ist ein dritter Leiter, der als der Überwachungsleiter und der Spannungszufuhrleiter doppelt, zusätzlich zum Überwachungsleiter und zum Spannungszufuhrleiter auf der Leiterplatte mit einem beliebigen Freiraum zum Überwachungskreis angeordnet, und der Überwachungsleiter und der dritte Leiter sind derart miteinander verbunden, dass sie dieselbe Spannung aufweisen, und dass ermöglicht ist, dass der Überwachungsleiter und der dritte Leiter nach der Verschlechterung des Spannungszufuhrleiters voneinander getrennt werden, um zu ermöglichen, dass eine Spannung, die am Spannungszufuhrleiter anliegt, mit dem dritten Leiter verbunden wird, wodurch die Verschlechterungszustandserkennungseinheit gebildet ist.
Ein Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung zum Erkennen von Verschlechterung einer Leiterplatte in einem elektronischen Bauelement umfasst ein Verschlechterungszustandserkennungsmittel, das einen Spannungsaufnahmeleiter und einen Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter enthält, welche auf der Leiterplatte mit einem beliebigen Freiraum angeordnet sind, wobei der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter als ein Überwachungsleiter zum Erkennen von Verschlechterung und ein Spannungszufuhrleiter zum Zuführen von Spannung/Strom doppelt, wobei der Spannungsaufnahmeleiter mit eine gegebenen Spannungs-/Stromquelle verbunden ist, wobei der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter in mehrere Leiter aufgeteilt ist, die jeder mit einer Spannung, welche höher als jene der Spannungs-/Stromquelle ist, über einen Widerstand versorgt werden, und wobei eine Variation der Spannung vom Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter als ein Ausgangssignal erkannt wird, das einen Verschlechterungszustand der Leiterplatte anzeigt, und ein Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel, das zum Bestimmen und Erkennen der Verschlechterung der Leiterplatte auf Grundlage der Ausgabe des Verschlechterungszustandserkennungsmittels und zum Ausgeben eines Verschlechterungserkennungssignals konfiguriert ist.
Das Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät ist derart konfiguriert, dass das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel einen Komparatorkreis umfasst, der zum Ausgeben des Verschlechterungserkennungssignals konfiguriert ist, wenn eine Ausgangsspannung vom Verschlechterungszustandserkennungsmittel von einem Bezugsspannungsbereich abweicht. Zudem umfasst im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät, wenn das Verschlechterungszustandserkennungsmittel mehrere Verstärkerkreise umfasst, das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel Komparatorkreise, die individuell mit den Verstärkerkreisen des Verschlechterungszustandserkennungsmittels verbunden sind, und wobei jeder der Komparatorkreise eine Ausgangsspannung des damit verbundenen Verstärkerkreises mit einer Bezugsspannung vergleicht und das Verschlechterungserkennungssignal ausgibt, wenn die Ausgangsspannung von einem Bezugsspannungsbereich abweicht.
Im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät liest das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel eine Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels und eine aktuelle Zeit Tr zu jedem vorgegebenen Zeitintervall oder zu jeder vorgegebenen Zeitzählung, erhält eine zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung auf Grundlage einer Zeitdauer ab dem Nutzungsbeginn der Leiterplatte und von Differenzen zwischen vorher und aktuell gelesenen Ausgangsspannungen und Zeiten und gibt ein resultierendes Erkennungssignal auf Grundlage einer Kombination der Größen von Faktoren zum Bestimmen des Verschlechterungszustands der Leiterplatte aus, darunter die zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung, die gelesene Ausgangsspannung Vout und die Dauer ab dem Nutzungsbeginn.
Im Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät umfasst das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel ein Mittel zum Lesen der Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels und der aktuellen Zeit Tr zu jedem vorgegebenen Zeitintervall oder zu jeder vorgegebenen Zeitzählung, ein Mittel zum Erhalten einer Dauer TI ab dem Nutzungsbeginn aus der gelesenen aktuellen Zeit und einer voreingestellten Nutzbeginnzeit der Leiterplatte, ein Mittel zum Berechnen einer abgelaufenen Zeit ΔT aus der vorherigen Auslesung aus der gelesenen aktuellen Zeit und der vorher gelesenen Zeit, die in einer Speichereinheit gespeichert ist, ein Mittel zum Erhalten einer Differenzspannung ΔV zwischen der gelesenen Ausgangsspannung Vout und einer vorher gelesenen Ausgangsspannung Vb, die in der Speichereinheit gespeichert ist, ein Mittel, das zum Erhalten einer zeitbasierten Variation Vout' der Ausgangsspannung durch Dividieren der Differenzspannung ΔV durch die abgelaufene Zeit ΔT konfiguriert ist, wobei die Speichereinheit zum individuellen Speichern der gelesenen Ausgangsspannung Vout und der aktuellen Zeit konfiguriert ist, eine Spannungsvergleichs-/-bestimmungseinheit, die zum Vergleichen/Bestimmen der gelesenen Ausgangsspannung Vout und eines voreingestellten Bezugsspannungswerts konfiguriert ist, eine Dauervergleichs-/- bestimmungseinheit, die zum Vergleichen/Bestimmen der Dauer TI ab dem Nutzungsbeginn und einer voreingestellten Bezugsdauer konfiguriert ist, eine Spannungsvariationsvergleichs-/-bestimmungseinheit, die zum Vergleichen/Bestimmen der zeitbasierten Variation Vout' der Ausgangsspannung und einer voreingestellten Bezugsvariation konfiguriert ist, und ein Mittel zum Ausgeben eines Verschlechterungserkennungssignals auf Grundlage einer Kombination der Ergebnisse der Bestimmung durch die individuellen Vergleichs-/Bestimmungsmittel.
Das Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät umfasst ein Alarmausgabemittel zum Ausgeben eines Alarms oder einer Nachricht abhängig von der Art des Verschlechterungserkennungssignals.
Jedes der Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräte gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart konfiguriert, dass ein Verschlechterungszustand einer Leiterplatte erkannt werden kann und die Leiterplatte und eine mit Komponenten montierte Leiterplatte, die die Leiterplatte enthält, wiederverwendet werden kann, nachdem sie teilweise oder gänzlich gereinigt wurde (im Folgenden als „die Leiterplatte wird gereinigt“ oder „die Leiterplattenreinigung“ bezeichnet), selbst wenn ein Leiter zum Erkennen von Verschlechterung der Leiterplatte beschädigt oder abgeschnitten ist.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich; es zeigen:

1A ein schematisches Diagramm der ersten Ausführungsform eines Verschlechterungszustandserkennungsmittels eines Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung (Beispiel, in dem ein einzelner Widerstand Rz verbunden ist;
1B ein schematisches Diagramm der ersten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung (Beispiel, in dem zwei Widerstände Rz1 und Rz2 verbunden sind;
2A ein veranschaulichendes Diagramm, das eine von verschiedenen Formen eines Spannungszufuhrleiters zeigt;
2B ein veranschaulichendes Diagramm, das eine von verschiedenen Formen des Spannungszufuhrleiters zeigt (Fall, in dem der Spannungszufuhrleiter zerbrochen ist);
2C ein veranschaulichendes Diagramm, das eine von verschiedenen Formen des Spannungszufuhrleiters zeigt (Beispiel, in dem mehrere Durchkontaktierungen vorgesehen sind);
2D ein veranschaulichendes Diagramm, das eine von verschiedenen Formen des Spannungszufuhrleiters zeigt (Fall, in dem der Spannungszufuhrleiter durch ein Resist abgedeckt ist);
2E ein veranschaulichendes Diagramm, das eine von verschiedenen Formen des Spannungszufuhrleiters zeigt (Fall, in dem der Spannungszufuhrleiter mit einem leiterfreien Teil versehen ist);
3 ein schematisches Diagramm der zweiten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung;
4A ein schematisches Diagramm der dritten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung (Beispiel, in dem zwei Verstärkerkreise mit dem Überwachungsleiter verbunden sind);
4B ein schematisches Diagramm der dritten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung (Beispiel, in dem der Überwachungsleiter in mehrere Leiter aufgeteilt ist);
5 ein schematisches Diagramm der vierten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung;
6 ein veranschaulichendes Betriebsdiagramm eines Spannungs-/Stromzufuhrkreises gemäß der vierten Ausführungsform;
7 ein schematisches Diagramm der fünften Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung;
8 ein schematisches Diagramm der sechsten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung;
9 ein schematisches Diagramm der siebten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung;
10 ein schematisches Diagramm der ersten Ausführungsform eines Verschlechterungsbestimmungs-/Alarmmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung;
11 ein schematisches Diagramm der zweiten Ausführungsform eines Verschlechterungsbestimmungs-/Alarmmittels des Leiterplattenverschlechterungserkennungsgeräts der vorliegenden Erfindung; und
12 ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus zur Leiterplattenverschlechterungserkennungsverarbeitung zeigt, die durch einen Prozessor des Verschlechterungsbestimmungs-/Alarmmittels der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSMITTEL
Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1A und 1B sind schematische Diagramme der ersten Ausführungsform eines Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 zum Erkennen eines Signals, das einen Verschlechterungszustand einer Leiterplatte anzeigt, in einem Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 umfasst einen Überwachungsleiter 1 zum Erkennen von Verschlechterung und einen Spannungszufuhrleiter 2 zum Zuführen von Spannung/Strom. Diese Leiter 1 und 2 sind auf der Leiterplatte mit einem beliebigen Freiraum angebracht, um einander nicht zu kontaktieren. Der Überwachungskreis 1 wird anfänglich über einen Widerstand auf 0 V gehalten, während der Spannungszufuhrleiter 2 zum Beibehalten einer gegebenen Spannung Vx (Vx > 0 V) eingestellt ist. Einer oder mehr Widerstände zum Anlegen der Spannung von 0 V an den Überwachungsleiter 1 sind in einer beliebigen Position oder Positionen verbunden. 1A zeigt ein Beispiel, in dem ein einzelner Widerstand Rz verbunden ist, und 1B zeigt ein Beispiel, in dem zwei Widerstände Rz1 und Rz2 verbunden sind. Der eine oder mehr Widerstände zum Anlegen der Spannung an den Überwachungskreis 1 sind abhängig von der Länge des Überwachungsleiters 1, des Vorhandenseins von Rauschen oder der Möglichkeit des Bruchs des Überwachungsleiters 1 verbunden. Wenn der Bruch des Überwachungsleiters 1 vorauszusehen ist, sollte vorzugsweise nur ein Widerstand zum Anlegen der Spannung an den Überwachungskreis 1 benutzt werden.
Der Spannungszufuhrleiter 2 ist mit der Spannungs-/Stromquelle der Spannung Vx (jegliche gegebene Spannung) an einem oder mehr Punkten davon verbunden. Im Falle der ersten Ausführungsform, die in 1A und 1B gezeigt ist, liegt die Spannung Vx an vier Punkten am Spannungszufuhrleiter 2 an. Der Überwachungsleiter 1 ist mit einem nicht invertierendem Verstärkungskreis (im Folgenden als „Verstärkerkreis“ bezeichnet) 3 verbunden, der einen Verstärker (im Folgenden als „OP-Verstärker“ bezeichnet) 3a und Widerstände R1 und R2 umfasst (wobei der Überwachungsleiter 1 mit einem Plus-Anschluss des OP-Verstärkers 3a verbunden ist).
Die Spannung des Überwachungsleiters 1 ist niedriger als jene des Spannungszufuhrleiters 2, sodass der Überwachungsleiter 1 eine Kathode ausbildet und der Spannungszufuhrleiter 2 eine Anode ausbildet. Unter dem Vorhandensein von elektrisch leitfähigem Material weist der Spannungszufuhrleiter 2, d.h. die Anode, eine höhere Spannung auf und wird früher verschlechtert, während der Überwachungsleiter 1, d.h. die Kathode, kaum verschlechtert wird oder eine geringere Verschlechterung aufweist. Daher kann nach der erkannten Verschlechterung der Leiterplatte die Funktion des Verschlechterungszustandserkennungsmittels durch Reinigen der Leiterplatte zum Entfernen des elektrisch leitfähigen Materials wiedergewonnen werden, sodass sie erneut als die Leiterplatte benutzt werden kann. (Wenn die Verschlechterung der Leiterplatte auf der Spannung des Spannungszufuhrleiters 2 auf der Anodenseite erkannt werden soll, wird der Spannungszufuhrleiter 2 früher als die Anode verschlechtert und die Leiterplatte kann nicht wiederverwendet werden. Zudem wird die Verschlechterung herkömmlicherweise sowohl mit dem anodenseitigen als auch dem kathodenseitigen Leiter in einem Satz erkannt, sodass die Wiederverwendung schwierig ist, wenn beide Leiter verschlechtert werden). In den Zeichnungen bezeichnet Ry eine Widerstandskomponente, die durch das elektrisch leitfähige Material zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 hervorgebracht ist.
Der Überwachungsleiter 1 und der Spannungszufuhrleiter 2 können auf jeglichen Teilen der Leiterplatte angeordnet sein, und ihre Längen, Konfigurationen, Formen und dergleichen können frei wählbar sein. (Beispielsweise können sich die Leiter auf dem gesamten Umfang (allen vier Seiten) oder einer, zwei oder drei horizontalen oder vertikalen Seiten der Leiterplatte befinden. Die Leiter können sich in der Mitte der Leiterplatte, nicht um dieselbe herum, befinden. Sie können entweder gerade oder gekrümmt sein).
Resists, die die Oberflächen des Überwachungsleiters 1 und des Spannungszufuhrleiters 2 abdecken, können gänzlich oder teilweise ausgelassen oder ganz gelassen sein. In 1A und 1B wird angenommen, dass die Oberflächen des Überwachungsleiters 1 und des Spannungszufuhrleiters 2 gänzlich oder teilweise freiliegen und durch leere Vierecke dargestellt sind. Die durch das Resist abgedeckten Leiter sind durch dünne Linien dargestellt.
2A ist ein veranschaulichendes Diagramm, das die Verbindung der Spannung Vx für den Spannungszufuhrleiter 2 zu den Spannungs-/Stromquellen darstellt. Der Spannungszufuhrleiter 2 ist dazu geeignet, mit einer Quelle für die Spannung Vx in einer Innenschicht der Leiterplatte durch Durchkontaktierungen 4 verbunden zu werden, d.h. in dem in 2A gezeigten Beispiel durch die erste bis vierte Durchkontaktierung 4-1 bis 4-4.
Die Widerstandskomponente Ry von 1A und 1B, die durch das elektrisch leitfähige Material hervorgebracht ist, ist in 2A als eine Widerstandskomponente Rya auf Grundlage des elektrisch leitfähigen Materials gezeigt. In 2B zeigt das Zeichen x einen Fall an, in dem der Spannungszufuhrleiter 2 durch die Widerstandskomponente Rya zerbrochen wird. Trotz dieses Bruchs wird, wenn die Widerstandskomponente Rb auf Grundlage des elektrisch leitfähigen Materials neu ausgebildet wird, wie in 2B gezeigt, dem Überwachungsleiter 1 Spannung/Strom von der ersten Durchkontaktierung 4-1 durch den Spannungszufuhrleiter 2 und eine Widerstandskomponente Ryb zugeführt. Zudem wird, wenn eine Widerstandskomponente, die durch das elektrisch leitfähige Material hervorgebracht wird, neu ausgebildet ist, dem Überwachungsleiter 1 Spannung/Strom von der zweiten bis vierten Durchkontaktierung 4-2 bis 4-4 durch den Spannungszufuhrleiter 2 und eine Widerstandskomponente Ryc zugeführt. Daher kann, selbst wenn der Spannungszufuhrleiter 2 zerbrochen wäre, die Funktion des Mittels zur Verschlechterungserkennung erhalten bleiben, und es kann als die Leiterplatte wiederverwendet werden. In den Beispielen des Stands der Technik wird, wenn der Spannungszufuhrleiter 2 zerbrochen ist (oder wenn die elektrischen Eigenschaften vor dem Zerbrechen geändert werden), der Bruch erkannt und die Leiterplatte ausgetauscht. Daher ist es schwierig, die Leiterplatte vor dem Austausch wiederzuverwenden.
Wenn der Teil des Spannungszufuhrleiters 2 zwischen den Durchkontaktierungen 4-n und 4-(n-1) (2 ≤ n ≤ 4) an zwei Punkten zerbrochen ist, wie in 2B, kann dem Überwachungsleiter 1 die Spannung/der Strom aus dem derart ausgebildeten Fragment zwischen zwei zerbrochenen Punkten nicht zugeführt werden, selbst wenn die durch das elektrisch leitfähige Material hervorgebrachte Widerstandskomponente ausgebildet wird. Jedoch kann das Fragment, in dem die Spannung/der Strom nicht zugeführt werden kann, in der Größe durch Vorsehen von mehreren Durchkontaktierungen 4 verringert werden, die die Innenschicht und den Spannungszufuhrleiter 2 verbinden, wie in 2C gezeigt.
Zudem kann, wenn die Breitenabmessung des Spannungszufuhrleiters 2 erhöht werden kann, der Bruch durch Ausbilden eines Teils des Spannungszufuhrleiters 2 als Leiter vermindert werden, der durch ein Resist 5 abgedeckt ist, wie in 2D gezeigt. (Daher kann die Anzahl von Durchkontaktierungen verringert werden).
Obgleich das Resist 5 einen Angriff auf den Leiter von oberhalb des elektrisch leitfähigen Materials verhindert, wie in 2D gezeigt, ist die Wirkung des Resists 5 zum Verhindern eines seitlichen Angriffs auf den Leiter bezüglich des elektrisch leitfähigen Materials gering, da das Resist 5 lediglich auf dem Leiter liegt. 2E zeigt ein Beispiel, in dem der seitliche Angriff bezüglich des elektrisch leitfähigen Materials verringert ist und insbesondere ein leiterfreies Teil 6 in der Mitte der Leiterbreite ausgebildet ist, sodass das Resist 5 und die Leiterplatte in engem Kontakt miteinander stehen, wodurch der Angriff weiter vermindert wird. Das Konzept von 2D und 2E gilt ebenfalls für den Überwachungsleiter 1.
Wenn die Widerstände des Überwachungsleiters 1 und des Spannungszufuhrleiters 2 und die Vorspannung des OP-Verstärkers ignoriert werden, kann im Beispiel von 1A und 1B eine Spannung Vy, die am Verstärkerkreis 3 anliegt, gegeben sein durch $Vy = Vx \cdot R/ (R + Ry) .$
Hie entspricht R Rz in 1A, stellt einen kombinierten Widerstand dar, der aus einem parallelen Kreis der Widerstände Rz1 und Rz2 in 1B ausgebildet ist, und ist durch R = Rz1 ·Rz2/(Rz1 + Rz2) gegeben. (Wenn drei oder mehr Widerstände benutzt sind, ist R ein kombinierter Widerstand, der diese umfasst).
Gemäß der Gleichung (1) kann die Widerstandskomponente Ry auf Grundlage des elektrisch leitfähigen Materials zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 folgendermaßen ausgedrückt werden: $Ry = R \cdot (Vx - Vy) /Vy .$
Eine Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises 3 kann durch Gleichung (3) folgendermaßen ausgedrückt werden: $Vout = (1 + (R 2 /R 1)) \cdot Vy .$
Gemäß Gleichung (3) kann die Spannung Vy, die die Spannung des Überwachungsleiters 1 ist, welche dem Verstärkerkreis 3 zugeführt werden soll, durch Gleichung (4) folgendermaßen ausgedrückt werden: $Vy = {R 1 / (R 1 + R 2)} \cdot Vout .$
Wenn das elektrisch leitfähige Material an der Leiterplatte anhaftet und sie dadurch verschlechtert, ist der Isolationswiderstand Ry zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 verringert, und die Verringerung des Widerstands Ry führt zu einer Erhöhung der Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 gemäß Gleichung (1). Daher wird die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 das Signal, das den Verschlechterungszustand der Leiterplatte anzeigt. Diese Spannung Vy wird als das Signal, das den Verschlechterungszustand der Leiterplatte anzeigt, in den Verstärkerkreis 3 des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 eingegeben. Zudem kann die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 (die in den Verstärkerkreis 3 eingegeben werden soll) ermittelt werden, wenn die Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises 3 weiter gemäß Gleichung (4) überwacht wird. Wenn man den Widerstand R1 unendlich groß werden lässt (oder wenn R1 nicht verbunden wird), ist Vout = Vy gegeben. Daher wird, wenn die Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises 3 überwacht wird, die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 und somit die Verschlechterung der Leiterplatte überwacht.
Die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 ist 0 V in der ersten Phase, wenn mit der Verwendung der Leiterplatte begonnen wird. Wenn der Isolationswiderstand zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 jedoch durch das elektrisch leitfähige Material verringert wird, nimmt die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1, d.h. die Eingangsspannung des Verstärkerkreises 3, zu. Diese Zunahme des Spannung Vy führt zu einer Zunahme der Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises 3, wie aus Gleichung (3) ersichtlich. Daher kann, wenn die Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises 3 weiter überwacht wird, erkannt werden, dass der Isolationswiderstand zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 durch das elektrisch leitfähige Material verringert wird, sodass die Leiterplatte verschlechtert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises 3 überwacht und ein Alarm abhängig vom Pegel der Ausgangsspannung Vout ausgegeben (dem Pegel des Widerstands Ry zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 und dem Pegel der Spannung Vy des Überwachungsleiters 1). Wenn dieser Alarm ausgegeben wird, wird die Leiterplatte wiederverwendbar gemacht, durch Ergreifen von Maßnahmen wie etwa Reinigen derselben zur Wiederverwendung oder Austauschen derselben und Reinigen der Leiterplatte vor dem Austausch. Selbst in dem Fall, in dem der Spannungszufuhrleiter 2 zerbrochen ist, wie in 2B gezeigt, wird die Spannung Vx dem Spannungszufuhrleiter 2 durch die mehreren Durchkontaktierungen 4 zugeführt, um die Funktion als das Verschlechterungszustandserkennungsmittels beizubehalten. Daher kann die Leiterplatte wiederverwendet werden und zudem die Verschlechterungserkennungsfunktion beibehalten werden, durch Entfernen des elektrisch leitfähigen Materials zum Erhöhen des Isolationswiderstands zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 über die Leiterplattenreinigung und dergleichen (der Ausdruck „Reinigung oder dergleichen“ meint die Beseitigung der Ursache des Kurzschlusses über jegliche Mittel außer „Waschen“, falls die Funktion der Leiterplatte durch Waschen nicht wiederhergestellt werden kann, wie dies im Kurzschlussfall beispielsweise aufgrund der Migration geschehen ist; „Reinigung und dergleichen“ wird im Folgenden als „Reinigung“ bezeichnet).
3 ist ein schematisches Diagramm der zweiten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100, in dem ein einfaches Filter 7, das aus einem Widerstand Rf und einem Kondensator Cf ausgebildet ist, dem Kreis von 1A hinzugefügt ist (oder das Filter kann für das Beispiel, das in 3 gezeigt ist, dem Kreis von 1B statt 1A hinzugefügt sein). Falls notwendig, d.h. falls Rauschen am Überwachungsleiter 1 erzeugt ist, ist das Filter 7 am Eingang des Verstärkerkreises 3 zum Beseitigen des Rauschens vorgesehen, wie in 3 gezeigt.
Obgleich der einzelne Verstärkerkreis 3 mit dem Überwachungsleiter 1 verbunden ist, können in der ersten und zweiten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 mehrere derartige Verstärkerkreise 3 am Überwachungskreis 1 verbunden sein. 4A und 4B sind schematische Diagramme der dritten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100. In dieser dritten Ausführungsform sind der Verstärkerkreis 3 mit dem Filter 7 und der Widerstand, der den Überwachungsleiter 1 auf 0 V verbindet, in einem Satz verbunden, und zwei Sätze sind mit dem Überwachungsleiter 1 verbunden. Insbesondere sind in 4A zwei Kreise, ein erster Kreis 8-1 und ein zweiter Kreis 8-2, mit dem Überwachungsleiter 1 verbunden. Der erste Kreis 8-1 umfasst einen Verstärkerkreis 3-1, der Widerstände R11 und R21 und einen OP-Verstärker 3a1 enthält, ein Filter 7-1, das aus einem Widerstand Rf1 und einem Kondensator C1 ausgebildet ist, und einen Widerstand Rz1, der den Überwachungsleiter 1 auf 0 V verbindet. Der zweite Kreis 8-2 umfasst einen Verstärkerkreis 3-2, der aus Widerständen R12 und R22 und einem OP-Verstärker 3a2 ausgebildet ist, ein Filter 7-2, das aus einem Widerstand Rf2 und einem Kondensator C2 ausgebildet ist, und einen Widerstand Rz2, der den Überwachungsleiter 1 auf 0 V verbindet. Es wird davon ausgegangen, dass Ausgangsspannungen Vout1 und Vout2 vom ersten Kreis 8-1 bzw. vom zweiten Kreis 8-2 ausgegeben werden.
Derart verbunden können mehrere Verstärkerkreise 3 mit unterschiedlichem Verstärkungsgrad den breiten Variationsbereich der Spannung Vy des Überwachungskreises 1 abdecken. (Wenn der Verstärkungsgrad erhöht ist, kann, obwohl es keine Probleme gibt, wenn die Spannung Vy verhältnismäßig niedrig ist, der Verstärker (OP-Verstärker) möglicherweise gesättigt sein, wenn die Spannung Vy die Grenze übersteigt, die durch den Verstärkungsgrad definiert ist. Durch Differenzieren der Verstärkungsgrade der individuellen Verstärker (OP-Verstärker) kann der Wert der Spannung Vy aus dem Wert eines ungesättigten Verstärkers (OP-Verstärkers) erhalten werden, selbst wenn jeglicher der Verstärker (OP-Verstärker) gesättigt ist. Wenn jeglicher Verstärker (OP-Verstärker) vorliegt, der nicht gesättigt ist, wenn die Spannung Vy im Wesentlichen gleich der Spannung Vx ist, die dem Spannungszufuhrleiter 2 zugeführt wird, kann der Wert der Spannung Vy erhalten werden, selbst wenn die anderen Verstärker (OP-Verstärker) gesättigt sind).
Wenn eine Möglichkeit besteht, dass der Überwachungsleiter 1 derart zerbrochen wird, dass sowohl der Überwachungsleiter 1 als auch der Spannungszufuhrleiter 2 aufgrund der hohen Korrosivität zerbrochen werden, kann der Überwachungsleiter 1 in mehrere Überwachungsleiter 1-1 und 1-2 aufgeteilt werden, und die Sätze des Verstärkerkreises 3 mit dem Filter 7 und dem Widerstand, der den Überwachungsleiter 1 auf 0 V verbindet, können individuell mit den Überwachungsleitern verbunden sein, wie in 4B gezeigt. Bei einer derartigen Struktur kann selbst dann eine Wiederverwendung erzielt werden, wenn die Überwachungsleiter 1-1 und 1-2 teilweise zerbrochen sind. In diesem Fall sollte nur ein Widerstand (Widerstand, der den Überwachungsleiter 1 auf 0 V verbindet) mit jedem Überwachungsleiter 1 verbunden werden. Das kommt daher, weil, wenn die Überwachungsleiter 1-1 und 1-2 zerbrochen sind, sich die Spannung des Überwachungsleiters 1 ändert, wenn die Widerstände mit den Spitzen der zerbrochenen Widerstände verbunden sind, und dies macht die Wiederverwendung des Erkennungsmittels 100 schwierig. (Obgleich der Überwachungsleiter 1 im Beispiel von 4B in zwei aufgeteilt ist, kann der Bruch durch Erhöhen der Aufteilungen aufgefangen werden, wenn vorauszusehen ist, dass die Frequenz des Bruchs auftreten kann).
5 ist ein schematisches Diagramm der vierten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100. Beim Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Isolationswiderstand Ry zwischen dem Überwachungskreis 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 verringert wird und Verschlechterungsanomalie der Leiterplatte erkannt wird, ein Alarm ausgegeben, um die Reinigung oder dergleichen der Leiterplatte anzuregen, wie später beschrieben. Manche Maschinen, die beispielsweise für kontinuierlichen Betrieb konfiguriert sind, können jedoch nicht angehalten werden, sodass die Verschlechterung des Verschlechterungszustandserkennungsmittels (Überwachungsleiter 1 und Spannungszufuhrleiter 2) unabwendbar voranschreitet (beispielsweise die Gefahr des Bruchs des Spannungszufuhrleiters 2 zunimmt), wenn eine Bedienungsperson oder zuständige Person den Alarm ignoriert oder übersieht und die Leiterplatte weiter benutzt, ohne sie auszutauschen oder zu reinigen. Die vierte Ausführungsform ist zum Verhindern des Fortschreitens der Verschlechterung des Verschlechterungszustandserkennungsmittels konfiguriert.
In der vierten Ausführungsform ist ein Spannungs-/Stromzufuhrkreis 9 zur oben beschriebenen dritten Ausführungsform hinzugefügt, sodass die Spannung Vx dem Spannungszufuhrleiter 2 vom Spannungs-/Stromzufuhrkreis 9 zugeführt werden kann. Zudem ist 6 ein veranschaulichendes Diagramm des Betriebs des Spannungs-/Stromzufuhrkreises 9. Der Spannungs-/Stromzufuhrkreis 9 kann außerdem zur später beschriebenen fünften und sechsten Ausführungsform als auch zur ersten und zweiten Ausführungsform hinzugefügt werden.
Zu Beginn des Betriebs (Einschaltzeit), wenn die Leiterplatte zu arbeiten beginnt, schaltet der Spannungs-/Stromzufuhrkreis 9 die Zufuhr ein (hoher Pegel), um dem Spannungszufuhrleiter 2 die Spannung/den Strom kontinuierlich zuzuführen. Wenn ein Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21 (später beschrieben) Verschlechterungsanomalie erkennt, schaltet der Spannungs-/Stromzufuhrkreis 9 die Zufuhr aus (niedriger Pegel), wodurch die Zufuhr der Spannung Vx zum Spannungszufuhrleiter 2 abgeschaltet wird. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit Ta wird die Zufuhr wieder eingeschaltet, um die Zufuhr der Spannung Vx zum Spannungszufuhrleiter 2 wieder aufzunehmen. Wenn die Spannung Vx dem Spannungszufuhrleiter 2 zugeführt wird, wird die Ausgangsspannung Vout wieder vom Verstärkerkreis 3 ausgegeben, woraufhin das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21 die Verschlechterung der Leiterplatte bestimmt und prüft. Wenn sich der Zustand der Leiterplatte noch nicht gebessert hat, wird ein Verschlechterungserkennungssignal vom Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21 ausgegeben, sodass der Spannungs-/Stromzufuhrkreis 9 die Zufuhr ausschaltet, um die Zufuhr der Spannung Vx zum Spannungszufuhrleiter 2 für die vorgegebene Zeit Ta anzuhalten. Danach wird dieser Ein/Aus-Betrieb (Zufuhr/Anhalten der Spannung Vx) wiederholt ausgeführt, sofern ein anormaler Zustand nicht beseitigt ist. Sobald das Verschlechterungserkennungssignal, das die Verschlechterungsanomalie anzeigt, ausgegeben ist, wird die Spannung Vx dem Spannungszufuhrleiter 2 für die vorgegebene Zeit Ta nicht zugeführt, während der die Zufuhr der Spannung Vx zum Spannungszufuhrleiter 2 ausgeschaltet ist. Daher kann vermieden werden, dass die Verschlechterung des Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittels 21 aufgrund elektrolytischer Korrosion fortschreitet.
Die Ausgabe (Spannung Vx) des Spannungs-/Stromzufuhrkreises 9 kann eine Ausgabe eines Leistungsversorgungskreises oder eine Ausgabe einer universellen, speziell gebauten LSI, CPU oder jeglichen anderen Geräts mit einem niedrigen Leistungsverbrauch sein, das die Spannung Vx liefern kann. Ein Ein/Aus-Kreis, der eine Ausschaltzeit beinhaltet, kann aus einem monostabilen Multivibrator, einer CPU oder jeglichem anderen Gerät ausgebildet sein, das den Ein/Aus-Betriebskreis mit einer Ausschaltzeit bilden kann.
7 ist ein schematisches Diagramm der fünften Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100. In dieser fünften Ausführungsform ist zusätzlich zum Überwachungsleiter 1 und zum Spannungszufuhrleiter 2 ein Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 vorgesehen. Der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 ist auf der Leiterplatte mit einem beliebigen Freiraum angeordnet, sodass er den Überwachungsleiter 1 nicht kontaktiert. Der Überwachungsleiter 1 und der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 sind miteinander über einen oder mehr Widerstände mit 0 Ω verbunden, um keine Potentialdifferenz zu erzeugen. Zwei Widerstände Rd1 und Rd2 sind in dem Beispiel verbunden, das in 7 gezeigt ist. Anfänglich ist ein Widerstand Ru, der den Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 mit der Spannungs-/Stromquelle für die Spannung Vx verbindet, nicht verbunden.
Wenn der Spannungszufuhrleiter 2 aufgrund von Verschlechterung durch Altern oder das Auftreten einer Anomalie unbrauchbar wird, werden die zwei Widerstände Rd1 und Rd2 getrennt und der Widerstand Ru mit 0 Ω verbunden. Daraufhin arbeitet der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 anstelle des Spannungszufuhrkreises 2, sodass die geschätzte Nutzperiode der Leiterplatte verlängert werden kann.
Obgleich der Überwachungsleiter 1 und der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 als über einen oder mehr Widerstände mit 0 Ω miteinander verbunden beschrieben sind, können sie alternativ über ein Verdrahtungsmuster verbunden sein. In diesem Fall wird, wenn der Spannungszufuhrleiter 2 aufgrund von Verschlechterung durch Altern oder Auftreten einer Anomalie unbrauchbar wird, das Verdrahtungsmuster zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 abgeschaltet und der Widerstand Ru mit 0 Ω verbunden, sodass die Spannung Vx am Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 anliegt.
Die fünfte Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100, die in 7 gezeigt ist, ist als derart konfiguriert beschrieben, dass der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 10 zur dritten Ausführungsform hinzugefügt ist. Diese Konfiguration ist jedoch ebenfalls auf die erste Ausführungsform (1A und 1B), die zweite Ausführungsform (3), die dritte Ausführungsform (4A und 4B) und die vierte Ausführungsform (5) anwendbar.
8 ist ein schematisches Diagramm der sechsten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100. Die sechste Ausführungsform weicht von der ersten Ausführungsform, die in 1A gezeigt ist, dahingehend ab, dass eine Spannung, die dem Überwachungsleiter 1 durch den Widerstand zugeführt wird, Vz (Vx > Vz) ist, niedriger als die Spannung Vx, die dem Spannungszufuhrleiter 2 zugeführt wird, und dass der Widerstand R1 des Verstärkungskreises 3 mit Vzx verbunden ist.
Die Beziehungen zwischen Vx, Vz und 0 V können durch jegliche der folgenden Ungleichheiten gegeben sein: $Vx > Vz \geq 0 V,$
$Vx \geq 0 V > Vz,$
und $0 V > Vx > Vz .$
Hierbei ist Vzx eine gegebene Spannung einschließlich 0 V.
Die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 (Spannungszufuhr zum Verstärkerkreis 3) gemäß der sechsten Ausführungsform ist durch Gleichung (5) wie folgt gegeben: $Vy = (R \cdot Vx + Ry \cdot Vz) / (R + Ry) .$
Hierbei entspricht R dem Widerstand Rz in 8, und zwei oder mehr Widerstände, falls überhaupt, bilden einen kombinierten Widerstand, der aus einem Parallelkreis ausgebildet ist.
Die Widerstandskomponente Ry zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 ist durch Gleichung (6) wie folgt gegeben: $Ry = (Vx - Vy) \cdot R/ (By - Vz) .$
Da die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises und der Eingangsspannung Vy durch Gleichung (7) ausgedrückt werden kann, die unten gegeben ist, kann die Eingangsspannung Vy erhalten werden, wenn die Ausgangsspannung Vout des Verstärkerkreises ermittelt wird. Vzx kann unabhängig von Vx eingestellt werden. $Vy = (R 1 \cdot Vout + R 2 \cdot Vzx) / (R 1 + R 2) .$
Wenn R1 unendlich wird (oder wenn R1 nicht verbunden ist), ist Vout = Vy gegeben. Daher können, wenn die Ausgangsspannung Vout überwacht wird, sowohl die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 (Eingangsspannung des Verstärkerkreises) als auch die Widerstandskomponente Ry zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 ermittelt werden.
9 ist ein schematisches Diagramm der siebten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100. In der siebten Ausführungsform ist ein Spannungsaufnahmeleiter 2' anstelle des Spannungszufuhrleiters 2 vorgesehen und ein Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' (1'-1 bis 1'-4) anstelle des Überwachungsleiter s 1 vorgesehen. Der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' ist in mehrere Leiter 1'-1 bis 1'-4 aufgeteilt. In den oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsformen ist der Spannungszufuhrleiter 2 als durch Verbinden eines Leiters mit der Quelle für die Spannung Vx ausgebildet beschrieben. In dieser siebten Ausführungsform ist der Spannungsaufnahmeleiter 2' durch Verbinden eines Leiters mit 0 V anstelle der Quelle für die Spannung Vx ausgebildet. Zudem ist der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' (1'-1 bis 1'-4) über einen Widerstand mit der Quelle für die Spannung Vx verbunden. Daher dienen der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' (1'-1 bis 1'-4) und der Spannungsaufnahmeleiter 2' als eine Anode (positive Elektrode) bzw. eine Kathode. Wie in der dritten Ausführungsform ist jeder Leiter des Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' (1'-1 bis 1'-4) mit einem Kreis, der aus einem Filter, einem Verstärkerkreis und einem Widerstand ausgebildet ist, zum Zuführen der Spannung in Vx in einem Satz verbunden.
In diesem Fall sollte nur ein Widerstand für die Zufuhr der Spannung Vx für jeden Leiter mit dem Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' (1'-1 bis 1'-4) verbunden sein, wie in 9 gezeigt. Dies ist so, da, wenn mehrere Widerstände verbunden sind, die Spannung Vy gemäß Gleichung (1) vor und nach dem Bruch, falls zutreffend, des Leiters zwischen den Widerständen variiert. Obgleich der Bruch auf Grundlage der Variation der Spannung bestimmt werden kann, erfordert Wiederverwendung vorausgehende Speicherung des Bruchs oder irgendeine andere komplizierte Gegenmaßnahme, sodass es vorzuziehen ist, nur einen Widerstand für jeden Leiter zu verbinden.
In der siebten Ausführungsform des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100, die in 9 gezeigt ist, sind Kreise 11-1 bis 11-4, die aus Filtern, Verstärkerkreisen und Widerständen zum Zuführen der Spannung Vx ausgebildet sind, individuell in Sätzen mit den Leitern (insgesamt vier Sätze von Leitern sind enthalten) des Überwachungs-/Spannungszufuhrleiters 1' (1'-1 bis 1'-4) verbunden.
Der Kreis 11-1 umfasst beispielsweise einen Widerstand Rz1, dessen eines und anderes Ende mit der Quelle für die Spannung Vx bzw. dem Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' verbunden ist, ein Filter, das aus einem Kondensator C1 und einem Widerstand Rf1 ausgebildet ist und mit dem Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1'-1 verbunden ist, und einen Verstärkerkreis, der aus Widerständen R11 und R21 und einem OP-Verstärker 3a1 ausgebildet ist, dem eine Spannung Vy1 des Überwachungs-/Spannungszufuhrleiters 1'-1 durch das Filter zugeführt wird. Die anderen Kreise 11-2 bis 11-4 sind genauso gebaut.
In der frühen Verwendungsphase der Leiterplatte ist die Verschlechterung der Leiterplatte nicht fortgeschritten, und Spannungen Vy1 bis Vy4 des Überwachungs-/Spannungszufuhrleiters 1' (1'-1 bis 1'-4) liegen nahe an der Spannung Vx, da die Spannung Vx durch die Widerstände Rz1 bis Rz4 zugeführt werden. Wenn die Benutzung der Leiterplatte fortgesetzt wird, werden demgegenüber Isolationswiderstände Ry1 bis Ry4 zwischen dem Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' (1'-1 bis 1'-4) und dem Spannungsaufnahmeleiter 2' durch das elektrisch leitfähige Material verringert. Daraufhin werden die Spannungen Vy1 bis Vy4 des Überwachungs-/Spannungszufuhrleiters 1' (1'-1 bis 1'-4) verringert, und Ausgangsspannungen Vout1 bis Vout4 von OP-Verstärker3a1 bis 3a4 von Verstärkerkreisen zum Verstärken der Spannungen Vy1 bis Vy4 werden ebenfalls verringert. Die Verschlechterung der Leiterplatte wird durch Überwachen der Ausgangsspannungen Vout1 bis Vout4 der Verstärkerkreise erkannt. Der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' dient als Anode, sodass der Überwachungs-/Spannungszufuhrleiter 1' (1'-1 bis 1'-4) möglicherweise zerbrochen werden kann, wenn die Leiterplatte verschlechtert wird. Da die mehreren (vier im Beispiel von 9) Kreise 11-1 bis 11-4 des Überwachungs-/Spannungszufuhrleiters 1' (1'-1 bis 1'-4) mit den mehreren (vier im Beispiel von 9) Leitern verbunden sind, kann die Verschlechterungserkennungsfunktion trotz des Bruchs des Überwachungs-/Spannungszufuhrleiters 1' beibehalten bleiben. Obgleich die vier Sätze im Beispiel von 9 benutzt sind, können die Sätze in der Anzahl alternativ drei oder weniger oder fünf oder mehr sein.
10 ist ein schematisches Diagramm der ersten Ausführungsform eines Verschlechterungsbestimmungserkennungs-/Alarmmittels, das aufgrund der Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 (d.h. der Ausgabe des Verstärkerkreises) bestimmt, ob die Leiterplatte verschlechtert ist oder nicht, und das Verschlechterungserkennungssignal zum Erzeugen eines Alarms oder dergleichen ausgibt, wenn bestimmt ist, dass die Leiterplatte verschlechtert ist. Die Ausgabe des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen (d.h. Ausgabe des Verstärkerkreises 3) wird diesem Verschlechterungsbestimmungs-/Alarmmittel 200 zugeführt.
Das Verschlechterungsbestimmungserkennungs-/Alarmmittel 200 dieser Ausführungsform umfasst das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21 und ein Alarmausgabemittel 22, wobei das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21 einen Komparatorkreis 21a umfasst. Die Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 (d.h. die Ausgangsspannung des Verstärkerkreises) wird dem Komparatorkreis 21a des Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittels 21 zugeführt, woraufhin der Komparatorkreis 21a die Ausgangsspannung Vout mit einer Bezugsspannung zum Bestimmen der Verschlechterung vergleicht. Wenn die Ausgangsspannung Vout vom Bereich der Bezugsspannung abweicht, wird das Verschlechterungserkennungssignal an das Alarmausgabemittel 22 ausgegeben. Das Alarmausgabemittel 22 umfasst eine Anzeige, eine Stapelleuchte, eine Warnleuchte oder einen Summer. Wenn das Verschlechterungserkennungssignal vom Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21 ausgegeben wird, zeigt das Alarmausgabemittel 11 „VERSCHLECHTERTE LEITERPLATTE AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN UND GEHÄUSEKÖRPER AUF DICHTIGKEIT PRÜFEN“ oder dergleichen auf der Anzeige an, schaltet die Stapelleuchte an oder lässt den Summer ertönen.
In dem Fall, in dem das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 der vierten Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, als das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 benutzt wird, wird die logische Ausgabe des Spannungs-/Stromzufuhrkreises 9 durch die Verschlechterungserkennungssignalausgabe vom Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21 abgeschaltet (d.h. einer Signalausgabe vom Komparatorkreis 21a).
Wenn das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 gemäß der dritten Ausführungsform (4A und 4B), der vierten Ausführungsform (5), der fünften Ausführungsform (7) und der siebten Ausführungsform (9) gebaut ist, weist es mehrere Ausgangsspannungen Vout (Ausgaben der Verstärkerkreise 3) auf, und die Ausgangsspannungen Vout hängen von den Eigenschaften der Verstärkerkreise 3 ab. Daher werden die Ausgangsspannungen Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 (d.h. Ausgaben der Verstärkerkreise 3) zum Verbinden des Komparatorkreises 21a ausgewählt, und Bezugswerte werden gemäß den Eigenschaften der Verstärkerkreise eingestellt. Alternativ kann der Komparatorkreis 21a für jede der Ausgangsspannungen Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 (d.h. Ausgaben der Verstärkerkreise 3) vorgesehen sein, oder kann Komparatorkreis 21a zum Aussenden des Verschlechterungserkennungssignals ausgewählt werden.
11 ist ein schematisches Diagramm der zweiten Ausführungsform des Verschlechterungsbestimmungserkennungs-/Alarmmittels. Das Verschlechterungsbestimmungserkennungs-/Alarmmittel 201 der zweiten Ausführungsform umfasst ein Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21' und ein Alarmausgabemittel 26. Das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21' umfasst den A/D-Wandler (Analog/Digital-Spannungswandler) 23, den Prozessor 24 und den Speicher (beispielsweise Flash-Speicher, leistungsgestützten ROM oder EEPROM) 25. Die Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 (d.h. die Ausgangsspannung des Verstärkerkreises 3) wird dem A/D-Wandler 23 zugeführt und in einen digitalen Wert umgewandelt. Der Prozessor 24 führt die später beschriebene Verarbeitung in beliebigen Intervallen aus und bestimmt oder erkennt auf Grundlage des digital umgewandelten Werts der Ausgangsspannung Vout oder dergleichen, ob die Leiterplatte verschlechtert ist oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Leiterplatte verschlechtert ist, wird dem Alarmausgabemittel 26 das Verschlechterungserkennungssignal zugeführt.
Beim Empfangen des Verschlechterungserkennungssignals sieht das Alarmausgabemittel 26, das eine Anzeige, eine Stapelleuchte, eine Warnleuchte oder einen Summer umfasst, eine Warnanzeige durch Anzeigen einer Nachricht, Anschalten der Stapelleuchte oder Auslösen des Summers vor.
Das Verschlechterungsbestimmungserkennungsmittel 21' des Verschlechterungsbestimmungserkennungs-/Alarmmittels 201 der zweiten Ausführungsform ist zum Ausgeben von mehreren Arten von Verschlechterungserkennungssignalen basierend auf drei Faktoren, d.h. der Zeit (Dauer) vom Nutzbeginn der Leiterplatte bis zur aktuellen Zeit, der Größen der Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 (d.h. der Ausgangsspannung des Verstärkerkreises) und der zeitbasierten Variation des Ausgangsspannung Vout, und zum Bewirken, dass das Alarmausgabemittel 26 Nachrichten entsprechend den Signalen erstellt, konfiguriert.
12 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus von Leiterplattenverschlechterungserkennungsverarbeitung zeigt, die durch den Prozessor 24 des Verschlechterungsbestimmungserkennungs-/Alarmmittels 201 der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird. Der Prozessor 24 führt diese Verarbeitung in vorgegebenen Intervallen oder zu einer vorgegebenen Zeitzählung aus. Die Verarbeitung, die in 12 gezeigt ist, basiert auf der Voraussetzung, dass das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 der ersten Ausführungsform (1A und 1B), der zweiten Ausführungsform (3) oder der sechsten Ausführungsform (8) als das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 zum Erkennen des Signals benutzt wird, das den Verschlechterungszustand der Leiterplatte anzeigt. Das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 dieser Ausführungsformen umfasst nur einen Verstärkerkreis 3 zum Verstärken und Ausgeben der Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 und gibt nur eine Ausgangsspannung Vout aus.
Der Prozessor 24 bestimmt, ob ein Alarm aktiviert ist oder nicht (Schritt S1). Wenn ein Alarm aktiviert ist, endet diese Verarbeitung. Wenn nicht, wird eine aktuelle Zeit Tr durch ein Zeitgebermittel gelesen (Schritt S2) und Daten, die durch Umwandeln der Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandserkennungsmittels 100 (d.h. der Ausgangsspannung des Verstärkerkreises 3) in einen digitalen Wert durch den A/D-Wandler erhalten werden, werden gelesen (Schritt S3). Dann wird die Zeit Tb, die in einer Speichereinheit M(Tb) des Speichers 25 zum Speichern der Ausführungszeit der vorherigen Verschlechterungserkennungsverarbeitung gespeichert ist, von der aktuellen Zeit Tr subtrahiert, um eine abgelaufene Zeit ΔT von der vorherigen Verschlechterungserkennungsverarbeitung bis zur aktuellen Verschlechterungserkennungsverarbeitung zu erhalten (Schritt S4). Die aktuelle Zeit Tr, die in Schritt S2 gelesen wurde, wird in die Speichereinheit M(Tb) geladen und als die Zeit Tb gespeichert, zu der die vorige Verschlechterungserkennungsverarbeitung ausgeführt wurde, und daher soll die gespeicherte Zeit Tb in der nächsten Verarbeitung benutzt werden (Schritt S5). Zudem wird eine Leiterplattennutzbeginnzeit (Betriebsbeginn eines elektronischen Bauelements, das mit der Leiterplatte ausgestattet ist) T0 von der aktuellen Zeit Tr, die in Schritt S2 erhalten wurde, subtrahiert, um eine Nutzdauer TI (Schritt S6) der Leiterplatte zu erhalten. Die Leiterplattennutzbeginnzeit T0 wird als Anfangseinstellung im Speicher 25 zum Nutzbeginn der Leiterplatte gespeichert.
Dann werden die Leiterplattendauer TI und eine Bezugsdauer Ts, die zum Bestimmen der Verschlechterung auf Grundlage der Leiterplattendauer TI voreingestellt ist, verglichen (Schritt S7). Wenn die Leiterplattendauer TI gleich der oder länger als die Bezugsdauer Ts ist, wird ein Längere-Benutzung-Flag Ft auf „1“ eingestellt (Schritt S8), woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S9 weiterleitet. Wenn die Leiterplattendauer TI kürzer als die Bezugsdauer Ts ist, leitet die Verarbeitung im Gegensatz dazu zu Schritt S9 weiter, ohne das Verlängerte-Benutzung-Flag auf „1“ einzustellen. Es wird vorausgesetzt, dass das Verlängerte-Benutzung-Flag Ft in der Anfangseinstellung beim Nutzbeginn der Leiterplatte auf „0“ eingestellt ist. Wenn die Entscheidung bei Schritt S7 Nein ist, kann ein Schritt des Einstellens des Verlängerte-Benutzung-Flag auf „0“ hinzugefügt werden.
In Schritt S9 wird bestimmt, ob die Ausgangsspannung Vout, die in Schritt S3 gelesen wurde, gleich dem oder höher als der erste Bezugswert Vs1, der vorher eingestellt und zum Bestimmen der Verschlechterung gespeichert wurde, ist oder nicht. Wenn die Ausgangsspannung Vout gleich dem oder höher als der erste Bezugswert vs1 ist, wird ein Alarm 7 als das Verschlechterungserkennungssignal ausgegeben (Schritt S28), und das Alarmausgabemittel 26 zeigt auf seiner Anzeigeeinheit „LEITERPLATTENMUSTER DURCH ELEKTRISCH LEITFÄHIGES MATERIAL BEEINTRÄCHTIGT (EINSCHLIESSLICH MIGRATION). LEITERPLATTE AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN ODER ELEKTRISCH LEITFÄHIGES MATERIAL SOFORT ENTFERNEN. SCHLECHT VERSIEGELTEN GEHÄUSEKÖRPER ABDICHTEN.“ oder dergleichen an, schaltet die Stapelleuchte ein oder löst den Summer aus, woraufhin diese Verarbeitung endet.
Der erste Bezugswert Vs1 wird auf den Wert der Ausgangsspannung Vout entsprechend der Spannung Vy im Wesentlichen gleich der oder geringfügig niedriger als die Spannung Vx eingestellt, die am Spannungszufuhrleiter 2 anliegt, und unter der Voraussetzung vorgesehen, dass der Überwachungsleiter 1 und der Spannungszufuhrleiter 2 durch jegliche metallische Substanz oder Migration kurzgeschlossen werden.
Wenn die Ausgangsspannung Vout des Verschlechterungszustandsmittels 100 niedriger als der erste Bezugswert Vs1 ist, leitet die Verarbeitung von Schritt S9 zu Schritt S10 über, in dem bestimmt wird, ob die Ausgangsspannung Vout gleich dem oder höher als der zweite Bezugswert Vs2 ist oder nicht. Dieser zweite Bezugswert Vs2 wird auf einen derartigen Wert eingestellt, dass das Auftreten oder die Wahrscheinlichkeit von Anomalie identifiziert werden sollte (erster Bezugswert Vs1 > zweiter Bezugswert Vs2). Wenn bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung Vout gleich dem oder höher als der zweite Bezugswert Vs2 ist, wir ein Anormale-Spannung-Flag Fv auf „1“ eingestellt (Schritt S11).
Wenn die Ausgangsspannung Vout niedriger als der zweite Bezugswert ist, wird das Anormale-Spannung-Flag auf „0“ eingestellt (Schritt S12).
Anschließend wird die Ausgangsspannung Vout, die zur Zeit der vorigen Verschlechterungserkennungsverarbeitung erkannt und in der Speichereinheit M(Vb) gespeichert wurde (wobei diese vorige Ausgangsspannung durch Vb bezeichnet wird), von der aktuellen Ausgangsspannung Vout, die in Schritt S2 gelesen wurde, subtrahiert (aktuelle Ausgangsspannung Vout - Vb (= vorige Vout)), um eine Differenz ΔV (= aktuelle Vout - Vb (= vorige Vout)) zwischen den Ausgangsspannungen zur vorigen und aktuellen Verschlechterungserkennungsverarbeitungszeit zu erhalten (Schritt S13).
Die Ausgangsspannungsdifferenz ΔV wird durch die abgelaufene Zeit ΔT von der vorigen Verschlechterungserkennungsverarbeitung zur aktuellen Verschlechterungserkennungsverarbeitung, die in Schritt S4 erhalten wurde, dividiert, um eine zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung zu erhalten (Schritt S14). Die Ausgangsspannungsvariation Vout' und ein voreingestellter Bezugswert Vs' der Spannungsvariation werden verglichen (Schritt S15). Wenn die Ausgangsspannungsvariation Vout' niedriger als der Spannungsvariationsbezugswert Vs' ist, leitet die Verarbeitung zu Schritt S16 weiter, und es wird bestimmt, ob das Anormale-Spannung-Flag Fv auf „1“ eingestellt ist oder nicht. Wenn das Flag Fv nicht auf „1“ eingestellt ist, ist die aktuell eingegebene Ausgangsspannung Vout niedriger als der zweite Bezugswert Vs2, ist die Ausgangsspannungsvariation Vout' außerdem niedriger als der Spannungsvariationsbezugswert Vs', und es ist keine wesentliche Änderung aufgetreten. Daher wurde keine Anomalie ermittelt, und die aktuell gelesene Ausgangsspannung Vout wird in die Speichereinheit M(Vb) geladen und als die vorige Ausgangsspannung Vout für die nächste Verarbeitung gespeichert (Schritt S17), woraufhin die Verarbeitung beendet wird.
Wenn in Schritt S16 bestimmt wird, dass das Anormale-Spannung-Flag Fv auf „1“ eingestellt ist, wird demgegenüber bestimmt, ob das Verlängerte-Benutzung-Flag Ft auf „1“ eingestellt ist oder nicht. Wenn das Flag Ft nicht auf „1“ eingestellt ist, wird ein Alarm 5 als das Verschlechterungserkennungssignal ausgegeben (Schritt S19). Wenn das Flag Ft auf „1“ eingestellt ist, wird ein Alarm 6 als das Verschlechterungserkennungssignal ausgegeben (Schritt S20), woraufhin die Verarbeitung zu Schritt S17 weiterleitet, in dem die aktuell gelesene Ausgangsspannung Vout in die Speichereinheit M(Vb) geladen wird. Daraufhin endet diese Verarbeitung.
Der Alarm 5 wird in dem Fall ausgegeben, in dem die zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung nicht hoch ist, die Ausgangsspannung Vout gleich dem oder höher als der zweite Bezugswert Vs2 ist und die abgelaufene Zeit ab dem Betriebsbeginn kurz ist. In diesem Fall kann vorausgesetzt werden, dass der Isolationswiderstand Ry zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 rasch verringert wird, sodass „LEITERPLATTE SOFORT AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN. AUSSERDEM WAHRSCHEINLICH SCHLECHT ABGEDICHTETEN GEHÄUSEKÖRPER AUF DICHTIGKEIT PRÜFEN UND ABDICHTEN.“ oder dergleichen auf der Anzeige angezeigt wird, die Stapelleuchte eingeschaltet wird oder der Summer ausgelöst wird.
Der Alarm 6 wird in dem Fall ausgegeben, in dem die Ausgangsspannungsvariation Vout' nicht hoch ist, die Ausgangsspannung Vout gleich dem oder höher als der zweite Bezugswert Vs2 ist und die abgelaufene Zeit ab dem Betriebsbeginn lang ist. In diesem Fall kann vorausgesetzt werden, dass der Isolationswiderstand Ry zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 allmählich verringert wird, sodass „LEITERPLATTE SOFORT AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN. AUSSERDEM GEHÄUSEKÖRPER AUF DICHTIGKEIT PRÜFEN.“ oder dergleichen auf der Anzeige angezeigt wird, die Stapelleuchte eingeschaltet wird oder der Summer ausgelöst wird.
Wenn in Schritt S15 bestimmt wird, dass die Ausgangsspannungsvariation Vout' gleich dem oder höher als der Spannungsvariationsbezugswert Vs' ist, wird demgegenüber bestimmt, ob das Verlängerte-benutzung-Flag Ft auf „1“ eingestellt ist oder nicht (Schritt S21). Wenn das Flag Ft nicht auf „1“ eingestellt ist, wird bestimmt, ob die Ausgangsspannung Vb (= vorher erkannte Ausgangsspannung Vout), die in der Speichereinheit M(Vb) gespeichert ist, gleich dem oder höher als der dritte Bezugswert Vsb ist oder nicht (der zweite Bezugswert Vs2 > der dritte Bezugswert Vsb; der dritte Bezugswert Vsb wurde eingestellt, um zu bestimmen, ob die Ausgangsspannung Vout verhältnismäßig niedrig oder hoch, obgleich nicht anormal, ist oder nicht) (Schritt S22). Wenn die Ausgangsspannung Vb niedriger als der dritte Bezugswert Vsb ist, die zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung gleich dem oder höher als der Bezugswert ist, die abgelaufene Zeit ab dem Betriebsbeginn kurz ist und die vorige Ausgangsspannung Vout (= Vb) niedriger als der dritte Bezugswert Vsb ist, kann vorausgesetzt werden, dass die Dichtigkeit des Gehäusekörpers von Beginn an schlecht ist. Daher wird ein Alarm 1 als das Verschlechterungserkennungssignal ausgegeben, sodass „LEITERPLATTE SOFORT AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN. AUSSERDEM WAHRSCHEINLICH SCHLECHT ABGEDICHTETEN GEHÄUSEKÖRPER AUF DICHTIGKEIT PRÜFEN UND ABDICHTEN.“ oder dergeichen auf der Anzeige angezeigt wird, die Stapelleuchte eingeschaltet wird oder der Summer ausgelöst wird (Schritt S23).
Zudem ist, wenn das Verlängerte-Benutzung-Flag Ft auf „0“ eingestellt wird (Schritt S21) und die Ausgangsspannung Vb (= vorige Ausgangsspannung Vout) gleich dem oder höher als der dritte Bezugswert Vsb ist (Schritt S22), die zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung gleich dem oder höher als der Bezugswert, die abgelaufene Zeit ab dem Betriebsbeginn kurz und die Ausgangsspannung Vb (= vorige Ausgangsspannung Vout) gleich dem oder höher als der dritte Bezugswert Vsb, sodass beispielsweise vorausgesetzt werden kann, dass die Dichtigkeit des Gehäusekörpers von Beginn an sehr schlecht ist. Daher wird ein Alarm 2 als das Verschlechterungserkennungssignal ausgegeben, sodass „LEITERPLATTE SOFORT AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN. AUSSERDEM SCHLECHT ABGEDICHTETEN GEHÄUSEKÖRPER BESSER ABDICHTEN.“ oder dergleichen auf der Anzeige angezeigt wird, die Stapelleuchte eingeschaltet wird oder der Summer ausgelöst wird (Schritt S24).
Zudem wird, wenn bei Schritt S21 bestimmt wird, dass das Verlängerte-Benutzung-Flag Ft auf „1“ eingestellt ist, bestimmt, ob die Ausgangsspannung Vb (= vorige Ausgangsspannung Vout) gleich dem oder höher als der dritte Bezugswert Vsb ist oder nicht (Schritt S25). Wenn die Ausgangsspannung Vb (= vorige Ausgangsspannung Vout) niedriger als der dritte Bezugswert Vsb ist, ist die zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung gleich dem oder höher als der Bezugswert, die abgelaufene Zeit ab dem Betriebsbeginn lang und die Ausgangsspannung Vb (= vorige Ausgangsspannung Vout) niedriger als der dritte Bezugswert Vsb, sodass beispielsweise vorausgesetzt werden kann, dass die Dichtigkeit des Gehäusekörpers plötzlich verringert wird. Daher wird ein Alarm 3 als das Verschlechterungserkennungssignal ausgegeben, sodass „LEITERPLATTE SOFORT AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN. AUSSERDEM WAHRSCHEINLICH SCHLECHT ABGEDICHTETEN GEHÄUSEKÖRPER AUF DICHTIGKEIT PRÜFEN.“ auf der Anzeige angezeigt wird, die Stapelleuchte eingeschaltet wird oder der Summer ausgelöst wird (Schritt S26).
Wenn in Schritt S25 bestimmt wird, dass die Ausgangsspannung Vb (= vorige Ausgangsspannung Vout) gleich dem oder höher als der dritte Bezugswert Vsb ist, ist die zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung gleich dem oder höher als der Bezugswert, die abgelaufene Zeit ab dem Betriebsbeginn lang und die Ausgangsspannung Vb (= vorige Ausgangsspannung Vout) gleich dem oder höher als der dritte Bezugswert Vsb, sodass vorausgesetzt werden kann, dass die Dichtigkeit des Gehäusekörpers allmählich reduziert wird oder die Benutzung mit dem nicht sehr dichten Gehäusekörper fortgesetzt wird. Daher wird ein Alarm 4 als das Verschlechterungserkennungssignal ausgegeben, sodass „LEITERPLATTE SOFORT AUSTAUSCHEN ODER REINIGEN. AUSSERDEM GEHÄUSEKÖRPER AUF DICHTIGKEIT PRÜFEN.“ oder dergleichen auf der Anzeige angezeigt wird, die Stapelleuchte eingeschaltet wird oder der Summer ausgelöst wird (Schritt S27). Nach dem Ausgeben der Alarme 1 bis 4 auf diese Art und Weise wird die aktuell gelesene Ausgangsspannung Vout in die Speichereinheit M(Vb) geladen und als die vorige Ausgangsspannung Vb für die nächste Verarbeitung gespeichert (Schritt S17), woraufhin die Verarbeitung endet.
Während oben die Alarmverarbeitung beschrieben wurde, sind die Anzeigeninhalte nur als Beispiel gegeben, und es versteht sich, dass sie durch andere Anzeigeninhalte ausgetauscht werden können. Wenn es zudem unzweckmäßig ist, „eine Nachricht auf der Anzeige anzuzeigen, die Stapelleuchte einzuschalten oder den Summer auszulösen“, können die Anzeigeninhalte in einem Speichermittel für einen Vorgang des Wartungspersonals oder dergleichen gespeichert werden, sodass die auf der Anzeige angezeigten Inhalte überprüft werden können.
Zudem können, obgleich beschrieben wurde, dass Daten zur vorhergehenden Zeit und Spannung in der Speichereinheit M durch Daten zur aktuellen Zeit und Spannung ersetzt werden, können die Daten zur Spannung und dergleichen für jedes Mal gespeichert werden. Dadurch können die zeitbasierten Änderungen der Spannung und dergleichen identifiziert werden, sodass die Daten außerdem als Großdaten verarbeitet werden können und detaillierte Bestimmung erwartet werden kann. Obgleich beschrieben wurde, dass ein Bezugswert in jedem von Schritt S15 und seinen nachfolgenden Schritten benutzt wird, versteht es sich, dass zwei Bezugswerte in jedem Schritt benutzt werden können.
Wenn eine Flüssigkeit oder dergleichen am Gerät anhaftet, sodass die zeitbasierte Variation Vout' der Ausgangsspannung gegenüber jener des vorherigen Mals erhöhter ist, besteht eine Möglichkeit, dass die Variation Vout' das nächste Mal verringert wird (da die Differenz ΔV klein ist, wenn die Änderung eines Stroms klein ist, selbst wenn der Strom aufgrund der elektrolytischen Korrosion weiter fließt), und die Anzeige sollte vorzugsweise angehalten werden, solange die Ausgangsspannung Vout nicht wesentlich variiert ist (oder solange keine Reinigung oder dergleichen ausgeführt wird).
Zudem sollte in dem Fall, in dem das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 der dritten Ausführungsform (4A und 4B), der vierten Ausführungsform (5) oder der siebten Ausführungsform (9), das mehrere Verstärkerkreise 3 zum Verstärken und Ausgeben der Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 umfasst, als das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 benutzt wird, der erste Bezugswert Vs1, der zweite Bezugswert Vs2, der dritte Bezugswert Vs3 und der Spannungsvariationsbezugswert Vs', die jedem der Verstärkerkreise 3 entsprechen, im Voraus im Speicher 25 gespeichert werden. Wenn die Ausgangsspannung Vout des Verstärkers, der für die Leiterplattenverschlechterungserkennungsverarbeitung benutzt wird, ausgewählt wird, können gemäß dieser Anordnung der erste Bezugswert Vs1, der zweite Bezugswert Vs2 und der Spannungsvariationsbezugswert Vs', die entsprechend dem ausgewählten Verstärker gespeichert sind, gelesen und für die Leiterplattenverschlechterungserkennungsverarbeitung benutzt werden.
In dem Fall, in dem das Verschlechterungszustandserkennungsmittel 100 der siebten Ausführungsform (9) benutzt wird, ist es dann, wenn die Spannung Vy des Überwachungsleiters 1 verringert wird, dass Anomalie erzeugt ist. Daher sind die Entscheidungen, die in Schritt S9 und S10 zur Leiterplattenverschlechterungserkennungsverarbeitung, die in 12 gezeigt ist, getroffen werden sollen jene dahingehend, ob die Ausgangsspannung gleich den oder niedriger als die Bezugswerte sind (Vout ≤ Vs1, Vout ≤ Vs2) oder nicht, und die Ausgangsspannungsdifferenz ΔV wird durch Subtrahieren der aktuell erkannten Ausgangsspannung von der vorher erkannten Ausgangsspannung (Vb - Vout = ΔV) in Schritt S13 erhalten.
Zudem wird nach dem Auslösen des Alarms der Wert in der Speichereinheit M(Vb)wie erforderlich ermittelt, die Leiterplatte gereinigt, die Ausgangsspannung, die in der Speichereinheit M(Vb) gespeichert werden soll, zur Ausgangsspannung Vout nach der Reinigung neu geschrieben (Vout nach der Reinigung kann leicht aus Gleichung (1) und (3) durch Messen des Isolationswiderstands zwischen dem Überwachungsleiter 1 und dem Spannungszufuhrleiter 2 mittels beispielsweise eines Prüfgeräts ohne jeglichen tatsächlichen Vorgang festgestellt werden) und der Alarmzustand zurückgenommen, um die Wiederverwendung zu ermöglichen.
Während hierin Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann sachgemäß modifiziert und in verschiedenen Formen verkörpert werden.

Claims

Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät zum Erkennen einer Verschlechterung einer Leiterplatte in einem elektronischen Bauelement, das Leiterplattenverschlechterungserkennungsgerät umfassend: eine Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100), umfassend einen Überwachungsleiter (1) und einen Spannungszufuhrleiter (2), wobei der Überwachungsleiter (1) und der Spannungszufuhrleiter (2) auf der Leiterplatte mit einem beliebigen Freiraum angeordnet sind, wobei an mehreren Punkten des Spannungszufuhrleiters (2) ein vorgegebenes Potenzial angelegt ist, und der Überwachungsleiter (1) mit einem Potenzial verbunden ist, das niedriger als das vorgegebene Potenzial des Spannungszufuhrleiters (2) ist; und eine Verschlechterungsbestimmungserkennungseinheit (21), die zum Bestimmen und Erkennen der Verschlechterung der Leiterplatte aufgrund der von der Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) ausgegebenes Potenzial und zum Ausgeben eines Verschlechterungserkennungssignals konfiguriert ist, wobei das von der Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) ausgegebenes Potenzial eine Änderung des Potenzials des Überwachungsleiters (1) aufgrund einer Änderung eines Isolationswiderstands zwischen dem Überwachungsleiter (1) und dem Spannungszufuhrleiter (2) anzeigt.
Verschlechterungserkennungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Spannungszufuhrleiter (2) an mehreren Punkten mit einer Spannungs-/Stromquelle (9) verbunden ist, und der Überwachungsleiter (1) über einen oder mehr Widerstände mit einem Potenzial verbunden ist, das niedriger ist als das Potenzial der Spannungs-/Stromquelle (9).
Verschlechterungserkennungsgerät nach Anspruch 2, wobei das Potenzial, das über die Widerstände mit dem Überwachungsleiter (1) verbunden ist, 0 V beträgt.
Verschlechterungserkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Überwachungsleiter (1) und der Spannungszufuhrleiter (2) teilweise nicht durch ein Resist (5) abgedeckt sind.
Verschlechterungserkennungsgerät nach Anspruch 4, wobei der Überwachungsleiter (1) oder der Spannungszufuhrleiter (2) eingekerbt ist, um einen leiterfreien Abschnitt (6) bereitzustellen, und derart vom Resist (5) bedeckt ist, mit dem leiterfreien Abschnitt (6) dazwischen, dass der Resist (5) und die Leiterplatte am leiterfreien Abschnitt (6) in engen Kontakt miteinander gebracht sind.
Verschlechterungserkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) einen oder mehrere Verstärkerkreise (3) umfasst, die derart mit dem Überwachungsleiter (1) verbunden sind, dass der Verstärkerkreis (3) oder die Verstärkerkreise (3) das Ausgangspotenzial aussenden.
Verschlechterungserkennungsgerät nach Anspruch 6, wobei der Verstärkungsgrad so eingestellt ist, dass er sich zwischen den mehreren Verstärkerkreisen (3) unterscheidet, die mit dem Überwachungsleiter (1) verbunden sind.
Verschlechterungserkennungsgerät nach Anspruch 2, wobei die Spannungs-/Stromquelle (9) durch einen Spannungs-/Stromzufuhrkreis (9) gebildet ist, der zum Anhalten des Bereitstellens des vorgegebenen Potenzials für eine vorgegebene Zeitperiode konfiguriert ist, wenn das Verschlechterungserkennungssignal erkannt wird.
Verschlechterungserkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei getrennt vom Überwachungsleiter (1) und dem Spannungszufuhrleiter (2), ein dritter Leiter (10), der entweder als Überwachungsleiter (1) oder Spannungszufuhrleiter (2) dienen kann, auf der Leiterplatte angeordnet ist mit einem beliebigen Freiraum vis-ä-vis dem Überwachungsleiter (1), und der Überwachungsleiter (1) und der dritte Leiter (10) derart miteinander verbunden sind, dass sie in einer derartigen Anordnung, bei der ermöglicht ist, dass der Überwachungsleiter (1) und der dritte Leiter (10) voneinander getrennt werden können, dasselbe Potenzial aufweisen, und wobei das Potenzial, das mit dem Spannungszufuhrleiter (2) verbunden ist, mit dem dritten Leiter (10) verbunden werden kann, wenn sich der Spannungszufuhrleiter (2) verschlechtert hat.
Verschlechterungserkennungsgerät nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Verschlechterungsbestimmungserkennungseinheit (21) Komparatorkreise (21a) umfasst, die einzeln mit den Verstärkerkreisen (3) der Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) verbunden sind, und wobei jeder der Komparatorkreise (21a) das von dem damit verbundenen Verstärkerkreis (3) ausgegebene Potenzial mit einem Bezugspotenzial vergleicht und das Verschlechterungserkennungssignal ausgibt, wenn das Ausgangspotenzial außerhalb des Bereichs des Referenzpotenzials liegt.
Verschlechterungserkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Verschlechterungsbestimmungserkennungseinheit (21) eine Ausgangsspannung Vout der Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) und eine aktuelle Zeit Tr zu vorgegebenen Zeitintervallen oder zu vorgegebenen Zeitpunkten liest, eine zeitbasierte Variation V_out' der Ausgangsspannung auf Grundlage einer Zeitdauer ab dem Nutzungsbeginn der Leiterplatte und von Differenzen zwischen vorher und aktuell gelesenen Ausgangsspannungen und zwischen den vorher und aktuell gelesenen Zeiten erhält und ein resultierendes Erkennungssignal auf Grundlage einer Kombination der Größen von Faktoren zum Bestimmen des Verschlechterungszustands der Leiterplatte ausgibt, darunter die zeitbasierte Variation V_out' der Ausgangsspannung, die gelesene Ausgangsspannung Vout und die Dauer ab dem Nutzungsbeginn.
Verschlechterungserkennungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Verschlechterungsbestimmungserkennungseinheit (21) umfasst: eine Einheit zum Lesen der Ausgangsspannung Vout der Verschlechterungszustandserkennungseinheit (100) und der aktuellen Zeit Tr zu vorgegebenen Zeitintervallen oder zu vorgegebenen Zeitpunkten, eine Einheit zum Erhalten einer Dauer TI ab dem Nutzungsbeginn aus der gelesenen aktuellen Zeit und einer voreingestellten Nutzungsbeginnzeit der Leiterplatte, eine Einheit zum Berechnen einer abgelaufenen Zeit ΔT aus der vorherigen Auslesung aus der gelesenen aktuellen Zeit und der vorher gelesenen Zeit, die in einer Speichereinheit gespeichert ist, eine Einheit zum Erhalten einer Differenzspannung ΔV zwischen der gelesenen Ausgangsspannung Vout und einer vorher gelesenen Ausgangsspannung Vb, die in der Speichereinheit gespeichert ist, eine Einheit, die zum Erhalten einer zeitbasierten Variation V_out' der Ausgangsspannung durch Dividieren der Differenzspannung ΔV durch die abgelaufene Zeit ΔT konfiguriert ist; Speichereinheiten, die zum individuellen Speichern der gelesenen Ausgangsspannung Vout und der aktuellen Zeit konfiguriert sind; eine Spannungsvergleichs-/-bestimmungseinheit, die zum Vergleichen/Bestimmen der gelesenen Ausgangsspannung Vout und eines voreingestellten Bezugsspannungswerts konfiguriert ist, eine Dauervergleichs-/-bestimmungseinheit, die zum Vergleichen/Bestimmen der Dauer TI ab dem Nutzungsbeginn und einer voreingestellten Bezugsdauer konfiguriert ist, eine Spannungsvariationsvergleichs-/-bestimmungseinheit, die zum Vergleichen/Bestimmen der zeitbasierten Variation V_out' der Ausgangsspannung und einer voreingestellten Bezugsvariation konfiguriert ist, und eine Einheit zum Ausgeben eines Verschlechterungserkennungssignals auf Grundlage einer Kombination der Ergebnisse aus Bestimmungen durch die individuellen Vergleichs-/Bestimmungseinheiten.
Verschlechterungserkennungsgerät nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend eine Alarmausgabeeinheit (22) zum Ausgeben eines Alarms oder einer Nachricht abhängig von der Art des Verschlechterungserkennungssignals.