JP2001358429A - プリント配線板の劣化検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電子装置等からプリント配線板を
抜き取って破壊検査をしたりすることなく、使用環境の
有害度に応じたプリント配線板の劣化を早期に検出し、
システム等のダウンを未然に防止することを目的とす
る。 【解決手段】 電子回路２を構成する導体３に対して独
立した位置に劣化検出用電極導体５，６を印刷形成し、
劣化検出用電極導体５，６で測定した電気的特性の時間
的変化から、電子回路２を構成する導体３の劣化を検出
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子回路を構成す
る導体とは別に設けた劣化検出用電極導体により、フィ
ールドで使用されるプリント配線板の劣化を早期に検出
することが可能なプリント配線板の劣化検出方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にプリント配線板は産業用及び民生
用の電気機器に組み込まれており、特に産業用電気機器
は設置された環境下で１０年以上の長期間にわたり使用
されることが多い。設置される環境は多岐にわたり、例
えば下水処理場では硫化水素ガスや塩素ガスが、地熱発
電所では硫化水素ガスが、製鉄工場では亜硫酸ガスや硫
化水素ガスが、製紙工場では塩素ガスや硫化水素ガス
が、海岸沿いでは塩化ナトリウム粒子が高濃度に存在す
る場所に電気機器が設置されることがある。例えば、硫
化水素ガスは銅系金属に対して高い腐食性を示すため、
このような環境で電気機器が使用される場合、銅で構成
されることが多いプリント配線板の導体が当初の予想よ
り短期間で腐食し、機器を停止させることが多い。ま
た、海塩粒子が多く飛散する海沿い環境では、塩化ナト
リウムや塩化マグネシウムを高濃度に含有する塵埃がプ
リント配線板の表面に付着しやすい。塩化ナトリウム及
び塩化マグネシウムは高湿度状態でイオンを解離するた
めに、導体金属間の絶縁が低下して誤動作が発生した
り、導体金属のマイグレーションによる短絡及び塩素イ
オンによる腐食断線が発生したりすることが多い。

【０００３】従来、上述のようなプリント配線板の劣化
を予測あるいは診断するために、フィールドの腐食環境
条件を加速して大雑把な電気特性値の劣化傾向を実験室
的に求めたり、あるいは使用している電気機器からプリ
ント配線板を抜き取り、現状の劣化を破壊して検査した
りする方法がとられている。しかし、実験室的に劣化を
予測する方法は、フィールドの環境条件（温度、湿度、
腐食性ガス濃度等）の複合的な効果や変動を反映してい
ないため、実機の劣化予測には精度が悪い。また、プリ
ント配線板の抜き取りによる検査は、製品として機能し
ているものの検査であることから、代替のプリント配線
板を用意しなければならず、そのため診断を何回も実施
することは不可能で、診断時期の設定が難しかった。

【０００４】また、高温、高湿、腐食性ガス雰囲気等の
重度の腐食環境下で使用される電気機器の寿命を推測す
るための従来技術として、「電気機器用環境診断装置」
（特開平１０−３００６９９号公報）が提案されてい
る。この従来技術は、吸水性及びガス透過性を持つシリ
コンコーティング剤をテストチップの検出用導電材上に
被覆し、検出用導電材にゴミが付着したり人指等が接触
しないようにするとともに、シリコンコーティング剤と
検出用導電材の界面に一旦浸入した水分、腐食性ガスを
放出されにくくして、検出用導電材を、より重度の腐食
環境下に置いた形とし、腐食を促進するようにしてい
る。そして、これにより、電気機器に使用される金属の
種類別のダメージを事前に検知予測するようにしてい
る。この従来技術は、腐食環境下における各種金属の腐
食傾向の把握には適している。しかし、プリント配線板
の導体の腐食や導体間の絶縁低下は、導体に電圧が印加
され、導体間に電位差があることで、発生している現象
である。このような現象の検出には、この従来技術は適
していない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の実験室的にプリ
ント配線板の劣化を予測する方法は、フィールドの環境
条件の複合的な影響や変動を反映していないため、実機
の劣化予測には精度が悪い。

【０００６】プリント配線板の抜き取りによる検査方法
は、製品として機能しているものの検査であることか
ら、代替のプリント配線板を用意しなければならず、そ
のため診断を何回も実施することは不可能で、診断時期
の設定が難しい。

【０００７】また、特開平１０−３００６９９号公報に
記載の「電気機器用環境診断装置」は、腐食環境下にお
ける各種金属の腐食傾向の把握には適しているが、プリ
ント配線板の導体の腐食や導体間の絶縁低下等の電気的
特性の劣化は、導体に電圧が印加され、導体間に電位差
があることで、発生している現象であり、このような現
象の検出には適していない。

【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
電子装置等からプリント配線板を抜き取って破壊検査を
したりすることなく、使用環境の有害度に応じたプリン
ト配線板の劣化を早期に検出することができ、この劣化
の早期検出により、システム等のダウンを未然に防止し
得るとともに、適切な予防保全のための指針を得ること
ができるプリント配線板の劣化検出方法および装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載のプリント配線板の劣化検出方法は、
電子回路の一部を構成する複数の導体が印刷配線された
プリント配線板の劣化を検出する劣化検出方法であっ
て、前記電子回路を構成する導体に対して独立した位置
に劣化検出用電極導体を印刷形成し、この劣化検出用電
極導体で測定した電気的特性の時間的変化から、前記電
子回路を構成する導体の劣化を検出することを要旨とす
る。この構成により、劣化検出用電極導体はプリント配
線板と同じ環境に曝されるので、電子装置等からプリン
ト配線板を抜き取って破壊検査をしたりすることなく、
プリント配線板と同等の電気的特性値の劣化が検出され
る。

【００１０】請求項２記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、電子回路の一部を構成する複数の導体が印刷配
線されたプリント配線板の劣化を検出する劣化検出装置
であって、前記電子回路を構成する導体に対して独立し
た位置に印刷形成した劣化検出用電極導体と、この劣化
検出用電極導体の電気的特性を測定する測定手段と、こ
の測定手段で測定した電気的特性の時間的変化を基に前
記電子回路を構成する導体の劣化を検出する劣化診断手
段とを有することを要旨とする。この構成により、劣化
検出用電極導体はプリント配線板と同じ環境に曝される
ので、電子装置等からプリント配線板を抜き取って破壊
検査をしたりすることなく、測定手段で測定した劣化検
出用電極導体の電気的特性の時間的変化により劣化診断
手段でプリント配線板と同等の電気的特性値の劣化が検
出される。

【００１１】請求項３記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、上記請求項２記載のプリント配線板の劣化検出
装置において、前記劣化検出用電極導体は、前記プリン
ト配線板とは別体の劣化検出専用基板に印刷形成してな
ることを要旨とする。この構成により、劣化検出用電極
導体の配置が困難なサイズの小さいプリント配線板、高
密度配線のプリント配線板、設計変更ができないプリン
ト配線板、又は既設のプリント配線板等の劣化検出が可
能となる。また、劣化検出専用基板は環境の影響を最も
受ける場所を選んで設置することができることから、プ
リント配線板の劣化を早期に検出することが可能とな
る。

【００１２】請求項４記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、上記請求項２又は３記載のプリント配線板の劣
化検出装置において、前記劣化検出用電極導体は、前記
電子回路を構成する導体より導体幅及び導体間隔が小さ
く互いに接することなく近接対向した１対の電極導体で
構成し、前記測定手段は、前記電気的特性の時間的変化
として前記１対の電極導体間の絶縁抵抗の低下、前記各
電極導体の電気抵抗の増加及び断線を検出することを要
旨とする。この構成により、劣化検出用電極導体の導体
幅を実電子回路の導体より小さくすることで断線を早期
に検出することが可能となり、導体間隔を実電子回路よ
り小さくすることで導体間のマイグレーションによる短
絡や絶縁低下を早期に検出することが可能となる。

【００１３】請求項５記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、上記請求項２又は３記載のプリント配線板の劣
化検出装置において、前記劣化検出用電極導体は、各電
極導体対における電極導体が互いに接することなく近接
対向し、異なる電極導体対間で導体間隔が連続的に変化
した複数の電極導体対で構成し、前記測定手段は、前記
電気的特性の時間的変化として各電極導体対間の絶縁抵
抗の低下を検出することを要旨とする。この構成によ
り、複数の電極導体対間の絶縁抵抗の時系列変化を測定
することで、導体間隔が実電子回路より小さい電極導体
対により劣化を早期に検出することが可能となり、導体
間隔が実電子回路と同等レベルの電極導体対により実電
子回路ベースでの劣化を捉えることが可能となる。

【００１４】請求項６記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、上記請求項２又は３記載のプリント配線板の劣
化検出装置において、前記劣化検出用電極導体は、電極
導体の導体幅が連続的に変化した複数の電極導体対で構
成し、前記測定手段は、前記電気的特性の時間的変化と
して前記複数の電極導体対における各電極導体の電気抵
抗の増加及び断線を検出することを要旨とする。この構
成により、導体幅が連続的に変化した複数の電極導体対
の電気抵抗の増加及び断線発生の時系列変化を測定する
ことで、導体幅が実電子回路より小さい電極導体対によ
り劣化を早期に検出することが可能となり、導体幅が実
電子回路と同等レベルの電極導体対により実電子回路ベ
ースでの劣化を捉えることが可能となる。また、電気抵
抗の増加や断線の原因である導体の腐食はイオン性物質
により発生し、例えば海塩粒子中の塩素イオンは陰イオ
ンなので導体対の電圧が高い方に引き寄せられ、その導
体を腐食する。電極導体を対として直流電圧を印加する
ことで、このような実電子回路と同等の電気化学現象を
生じさせることが可能となる。

【００１５】請求項７記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、上記請求項２乃至６の何れかに記載のプリント
配線板の劣化検出装置において、前記劣化検出用電極導
体の表面に、前記電子回路を構成する導体表面に塗布さ
れているソルダレジストより膜厚の薄いソルダレジスト
を塗布してなることを要旨とする。この構成により、環
境因子（湿度、腐食性ガス等）の劣化検出用電極導体へ
の到達速度が実電子回路より加速されることから、環境
因子による腐食劣化の早期検出が可能となる。

【００１６】請求項８記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、上記請求項２乃至６の何れかに記載のプリント
配線板の劣化検出装置において、前記劣化検出用電極導
体の表面に、吸湿性及びガス透過性がソルダレジストと
略等価の透明な樹脂を塗布してなることを要旨とする。
この構成により、劣化検出用電極導体の電気的特性の劣
化より早い時期に発生する導体の変色や初期腐食の目視
観察が可能となり、劣化を早期に検出することが可能と
なる。また、腐食が発生した場合、腐食生成物の色調に
より腐食因子をある程度特定することが可能となる。

【００１７】請求項９記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、上記請求項２乃至８の何れかに記載のプリント
配線板の劣化検出装置において、前記プリント配線板を
それぞれ備えた複数の電子装置を有するプラント内の複
数箇所に前記劣化検出用電極導体をそれぞれ設置すると
ともに、その各設置場所における温度、湿度を含む環境
条件を測定する環境モニタをそれぞれ設け、前記劣化診
断手段は前記複数の劣化検出用電極導体の電気的特性の
時系列変化信号及び前記複数の環境モニタからの環境条
件信号を収集し、その収集信号を基にして前記プラント
全体のプリント配線板の劣化情報及び保守点検のための
情報を出力することを要旨とする。この構成により、プ
ラントを運転した状態で、プラント全体に使用されてい
るプリント配線板の劣化状態を検出することができて、
適切な時期にプリント配線板補修や保守点検をできるよ
うになる。劣化検出用電極導体の電気信号と環境条件信
号を一緒に収集することにより、プリント配線板の劣化
と環境条件との相関をとることが可能となる。また、こ
れらのデータを蓄積することでプリント配線板の寿命診
断の指標とすることが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１９】図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形
態を示す図である。図１は、プリント配線板の概略構成
を示しており、ガラスエポキシ樹脂、フェノール樹脂等
で形成されたベース基板１の表面に電子回路２が構成さ
れている。電子回路２は銅等の導電性金属材料で形成さ
れた複数の導体３が印刷配線されている。また、ベース
基板１の上には電子回路２に対して独立した位置に劣化
検出用電極４が印刷形成されている。劣化検出用電極４
は、導体３と同じ金属材料で形成され、互いに接するこ
となく近接対向した１対の電極導体５，６で構成されて
いる。図２に、劣化検出用電極４の拡大図を示す。電極
導体５，６の導体幅及び導体間隔は、電子回路２に印刷
配線されている導体３の最小導体幅と同等あるいはそれ
より小さい導体幅で、また導体３の最小導体間隔と同等
あるいはそれより小さい導体間隔で印刷形成されてい
る。ベース基板１の一端側には、ソケットに装着するた
めの接続部７が形成されており、接続部７には電子回路
２に接続する複数の導体端子８、電極導体５の両端に接
続する測定端子５ａ，５ｂ及び電極導体６の両端に接続
する測定端子６ａ，６ｂが印刷形成されている。測定端
子５ａ，６ａ又は５ｂ，６ｂは導体相互間に電圧を印加
するときの電圧印加端子も兼ねている。電極導体５，６
相互間には、電子回路２上の導体３と同じ電圧値が常時
印加されるようになっている。

【００２０】製品基板上に劣化検出用電極４を印刷形成
することが困難な場合には、劣化検出用電極４だけを印
刷形成した劣化検出専用基板により電気信号を収集する
こともできる。劣化検出専用基板はサイズを小さくでき
るので、劣化の主要因である環境中の塵埃や腐食性ガス
等の影響が最も厳しい場所、例えば強制風冷盤の場合に
は冷却風が多く当たる場所に設置することができる。

【００２１】次に、プリント配線板における電気信号測
定方法を説明する。劣化検出時には、電極導体５，６に
印加されている電圧を遮断する。次に、図示省略の測定
手段を用いて測定端子５ａ，６ａにより電極導体５，６
間の絶縁抵抗を測定する。絶縁抵抗測定電圧は印加電圧
と同じか、又は近い値であることが望ましい。使用電圧
より高い電圧で測定すると、測定時に劣化を加速するこ
とがあるからである。次に、測定端子５ａ，５ｂ間の電
気抵抗を測定する。続いて、測定端子６ａ，６ｂ間の電
気抵抗を測定する。

【００２２】次に、図３を用いてプラントにおけるプリ
ント配線板の劣化検出装置を説明する。プラントは電子
装置９Ａ，電子装置９Ｂ，…等の複数の電子装置で構成
されている。電子装置９Ａに収納されているプリント配
線板１０Ａの片隅に劣化検出用電極４Ａが印刷形成され
ている。また、電子装置９Ａ内には温度、湿度等の環境
条件を測定する環境モニタ１１ａが設置されている。同
様に電子装置９Ｂに収納されているプリント配線板１０
Ｂの片隅にも劣化検出用電極４Ｂが印刷形成されてお
り、電子装置９Ｂ内には環境モニタ１１ｂが設置されて
いる。他の電子装置も同様である。劣化検出用電極４
Ａ，４Ｂ，…で測定された絶縁抵抗及び電気抵抗の電気
信号及び環境モニタ１１ａ，１１ｂで測定された環境信
号は伝送装置１２を介して収集され、劣化診断手段とし
ての劣化診断装置１３内のデータ収集部１５に格納され
る。収集された電気信号は劣化判定データベース１６に
格納されている電子装置又はプリント配線板の種類別に
設定された劣化判定基準値と照合、劣化判定される。劣
化判定結果は診断結果表示部１７に表示される。劣化診
断装置１３には、環境信号によりプリント配線板の劣化
を急激に進行させる結露や異常な温度上昇や湿度上昇等
が発生した時にアラームを出す機能も付加されている。

【００２３】本実施の形態において、劣化検出用電極
４，４Ａ，４Ｂを製品と機能している電子回路２とは独
立して設けたことにより、プラントを運転した状態でプ
リント配線板１０Ａ，１０Ｂの劣化を予測できる。ま
た、劣化検出用電極４，４Ａ，４Ｂを構成する導体３が
電子回路２の導体より導体距離も導体幅も小さく形成さ
れていることから、プリント配線板１０Ａ，１０Ｂの劣
化を早期に検出でき、システムダウンを事前に回避する
ことが可能である。また劣化検出用電極４，４Ａ，４Ｂ
の電気信号と環境信号を一緒に収集していることから、
急激な環境変動によりトラブル発生時の原因解明や故障
解析が容易になる。また、これらのデータを蓄積するこ
とでプリント配線板１０Ａ，１０Ｂの寿命診断の指標と
することができる。

【００２４】図４には、本発明の第２の実施の形態を示
す。図４はプリント配線板の劣化検出用電極１４の電極
導体の形状を示している。劣化検出用電極１４は図１の
劣化検出用電極４に代えて電子回路を構成する導体に対
して独立した位置に印刷形成される。劣化検出用電極１
４は劣化検出専用基板上に印刷形成される場合もあるこ
とは前記と同様である。本実施の形態の劣化検出用電極
１４は互いに近接対向した１対の電極導体で、その導体
間隔を連続的に変化させた複数の電極導体対で構成され
ている。１対の電極導体１８，１９は導体間隔がＬ
₁ で、それぞれ電圧印加端子を兼ねた測定端子１８ａ，
１９ａに接続されている。１対の電極導体２０，２１は
導体間隔がＬ₂ で、それぞれ電圧印加端子を兼ねた測定
端子２０ａ，２１ａに接続されている。１対の電極導体
２２，２３は導体間隔がＬ₃ で、それぞれ電圧印加端子
を兼ねた測定端子２２ａ，２３ａに接続されている。導
体間隔はＬ₁ ＜Ｌ₂ ＜Ｌ₃ で順番に広くなっている。例
えば、Ｌ₁ ＝０．１６５，Ｌ₂＝０．３１８，Ｌ₃ ＝
０．６３５である。劣化検出用電極の導体対の数、導体
間隔は、劣化検出対象プリント配線板の導体配線の設計
値により適宜決められる。

【００２５】電極導体対１８と１９、２０と２１、２２
と２３間には、電子回路上の導体と同じ電圧値が通常印
加されているが、劣化検出時には印加されている電圧を
遮断する。次に各電極導体対１８と１９、２０と２１、
２２と２３間の絶縁抵抗を測定する。絶縁抵抗測定電圧
は印加電圧と同じか近い値であることが望ましい。測定
した絶縁抵抗値は第１の実施の形態と同じように伝送装
置を介して劣化診断装置に送られ、劣化判定データベー
スに格納されている劣化判定基準値と照合し、劣化判定
される。

【００２６】電極導体対１８と１９、２０と２１、２２
と２３は、電子回路に印刷配線されている導体と同じ金
属材料で形成されている。電極導体表面にソルダレジス
トを印刷すれば、導体配線パターンのマイグレーション
等の劣化検出用電極となる。また、電極導体金属表面に
半田をめっきすれば、部品やコネクタのリードが半田付
けされるランド間の劣化検出用電極になる。

【００２７】劣化検出用電極１４では導体間隔が異なる
複数の電極導体対１８と１９、２０と２１、２２と２３
間の絶縁抵抗を測定しているので、実際にもいろいろな
サイズの導体距離が存在する電子回路の劣化予測が精度
良く実施できる。電子回路上の導体より導体間隔が狭い
電極導体対により劣化の兆候を早い時期に捉えることが
でき、また電子回路上の導体と同等レベルの導体間隔の
電極導体対の電気信号により実レベルの劣化を捉えるこ
とができ、電子回路全体の劣化を総合的に把握すること
が可能になる。

【００２８】図５には、本発明の第３の実施の形態を示
す。図５はプリント配線板の劣化検出用電極２４の電極
導体の形状を示している。劣化検出用電極２４は図１の
劣化検出用電極４に代えて電子回路を構成する導体に対
して独立した位置に印刷形成される。劣化検出用電極２
４は劣化検出専用基板上に印刷形成される場合もあるこ
とは前記と同様である。劣化検出用電極２４は互いに近
接対向した１対の電極導体で、その導体幅を連続的に変
化させた複数の電極導体対で構成されている。電極導体
２５は、その一端が電圧印加端子を兼ねた測定端子２５
ａに接続され、他端が導通スルーホール２５ｂで裏面の
電極導体２５に接続され、裏面の測定端子２５ｃに接続
されている。この表面と裏面に形成されている電極導体
２５と平行して、導体幅が同じ電極導体２６が形成され
ている。電極導体２６は、電圧印加端子を兼ねた測定端
子２６ａ，２６ｃにそれぞれ接続され、導通スルーホー
ル２６ｂでつながっている。電極導体２５，２６には測
定端子２５ａ又は２５ｃと測定端子２６ａ又は２６ｃに
より電子回路の導体と同じ電圧が常時印加されている。

【００２９】劣化検出用電極２４には、電極導体対２
５，２６と同じ構成で、導体幅が異なる電極導体対２
７，２８及び２９，３０等が複数印刷形成されている。
劣化検出用電極の電極導体対の数、導体幅は、劣化検出
対象プリント配線板の導体配線の設計値により適宜決め
られている。例えば、電子回路上の導体の幅が０．１５
〜０．３５ｍｍの場合には、劣化検出用電極の導体幅は
０．１５ｍｍより小さい０．０８ｍｍを最小値とし、電
子回路上の導体幅と同等レベルの電極導体対を複数印刷
形成する。

【００３０】劣化検出時には電極導体２５，２６に印加
されている電圧を遮断し、測定端子２５ａ，２５ｃ間及
び２６ａ，２６ｃ間の電極抵抗を測定する。他の電極導
体対についても同様に測定する。測定した電気抵抗は第
１の実施の形態と同じように伝送装置を介して劣化診断
装置に送られ、劣化判定データベースに格納されている
劣化判定基準値と照合して劣化判定される。

【００３１】劣化検出用電極２４では導体幅が異なる複
数の電極導体対の電気抵抗を測定しているので、実際に
もいろいろなサイズの導体幅が存在する電子回路の劣化
予測が精度良く実施できる。電子回路上の導体より導体
幅が狭い電極導体の電気信号により腐食や断線等の劣化
の兆候を早い時期に捉えることができ、また電子回路上
の導体と同等レベルの導体幅の電極導体の電気信号によ
り実レベルの劣化を捉えることができ、電子回路全体の
劣化を総合的に把握することが可能になる。また、電極
導体を対にして電圧を印加することにより、実際の電子
回路と同じような電気化学現象の再現ができる。つま
り、腐食の主要因である塩素イオンの高電位側の導体へ
の選択的な移動や、高電位側の導体金属のイオン化は、
電圧を印加しないと再現しない現象だからである。

【００３２】図６には、本発明の第４の実施の形態を示
す。劣化検出用電極の電極導体の形状は、前記の各実施
の形態で説明した図２，４，５の劣化検出用電極４，１
４，２４の何れかである。本実施の形態では、電極導体
表面に塗布されているソルダレジストの厚さを電子回路
のソルダレジストより膜厚を薄く塗布する。同一プリン
ト配線板内でソルダレジストを異なる厚さで塗布すると
製作コストが高くなり、またソルダレジストの膜厚の制
御も大雑把になる。したがって、本実施の形態の劣化検
出用電極は、劣化検出専用基板上に作成することが望ま
しい。

【００３３】ソルダレジストを薄く塗った場合の早期劣
化検出の効果について図６を用いて説明する。図６は、
ある腐食性ガス環境におけるソルダレジストの厚さと導
体が断線に至るまでの時間との関係を、導体幅ｐ₁ とｐ
₂ の導体について示した模式図である。電子回路上の導
体の導体幅がｐ₁ で、厚さｄ₁ のソルダレジストが塗布
されている場合、時間ｔ₁ で導体が断線に至る。導体幅
がｐ₁ より小さいｐ₂の導体の場合、断線までの時間は
ｔ₂ で、当然であるが寿命は短くなる。この効果を早期
の劣化検出に利用したのが前記の劣化検出用電極４及び
１４である。導体幅の大小に拘らずｐ₁ ，ｐ₂ 何れもソ
ルダレジストより膜厚が薄くなると断線までの時間が短
くなる。劣化検出用電極の導体幅を電子回路の導体と同
じｐ₁ にしても、ソルダレジストの厚さをｄ₂ まで薄く
すれば、断線に至る時間はｔ₃ まで短くなり、早期の劣
化検出が可能になる。さらに導体幅を小さくしてｐ₂ に
すると、断線までの時間はｔ₄ とさらに短くなり、初期
段階での劣化検出が可能になる。

【００３４】このように、電極導体表面のソルダレジス
トの膜厚を薄くすることで、湿度、腐食性ガス等の環境
因子の電極導体への到達速度が実電子回路より加速され
ることから、劣化の早期検出が可能になる。例えば、ソ
ルダレジストの塗布膜厚が１μｍと１０μｍの銅で形成
された導体パターンについて、硫化水素ガス雰囲気で腐
食が発生するまでの時間を測定したところ、１０μｍの
ソルダレジストは１μｍのソルダレジストに比べ、導体
腐食に対して約２０倍の保護効果があるという結果が得
られている。

【００３５】本発明の第５の実施の形態を説明する。劣
化検出用電極の電極導体の形状は、前記の各実施の形態
で説明した図２，４，５の劣化検出用電極４，１４，２
４の何れかである。本実施の形態では、電極導体表面に
通常の不透明なソルダレジストではなく、透明度が高い
ソルダレジストと同じ材料又は吸湿性、ガス透過性がソ
ルダレジストと等価の樹脂を塗布する。電極導体の変色
や腐食は電気特性に変化が出る前に観察されるが、通常
のソルダレジストは緑色に着色され、電極導体の変色や
腐食の観察は困難である。透明なソルダレジストを電極
導体表面に塗布することで、電極導体の電気信号の検出
だけでなく、電極導体の目視観察ができるようになり、
劣化を早期に検出できる。また、電極導体に腐食が発生
した場合、腐食生成物の色調が観察できることから、腐
食因子をある程度特定することが可能になる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のプ
リント配線板の劣化検出方法によれば、電子回路を構成
する導体に対して独立した位置に劣化検出用電極導体を
印刷形成し、この劣化検出用電極導体で測定した電気的
特性の時間的変化から、前記電子回路を構成する導体の
劣化を検出するようにしたため、電子装置等からプリン
ト配線板を抜き取って破壊検査をしたりすることなく、
劣化検出用電極導体によりプリント配線板と同等の電気
的特性値の劣化を検出することができて、プリント配線
板の劣化を早期に検出することができる。この劣化の早
期検出により、システム等のダウンを未然に防止するこ
とができ、適切な予防保全のための指針を得ることがで
きる。

【００３７】請求項２記載のプリント配線板の劣化検出
装置によれば、電子回路を構成する導体に対して独立し
た位置に印刷形成した劣化検出用電極導体と、この劣化
検出用電極導体の電気的特性を測定する測定手段と、こ
の測定手段で測定した電気的特性の時間的変化を基に前
記電子回路を構成する導体の劣化を検出する劣化診断手
段とを具備させたため、電子装置等からプリント配線板
を抜き取って破壊検査をしたりすることなく、測定手段
で測定した劣化検出用電極導体の電気的特性の時間的変
化により劣化診断手段でプリント配線板と同等の電気的
特性値の劣化を検出することができて、プリント配線板
の劣化を早期に検出することができる。この劣化の早期
検出により、システム等のダウンを未然に防止すること
ができ、適切な予防保全のための指針を得ることができ
る。

【００３８】請求項３記載のプリント配線板の劣化検出
装置によれば、前記劣化検出用電極導体は、前記プリン
ト配線板とは別体の劣化検出専用基板に印刷形成したた
め、劣化検出用電極導体の配置が困難なサイズの小さい
プリント配線板等でも電子装置等からプリント配線板を
抜き取って破壊検査をしたりすることなく、劣化検出用
電極導体によりプリント配線板と同等の電気的特性値の
劣化を検出することができる。また、劣化検出専用基板
を環境の影響を最も受ける場所を選んで設置することが
できるので、プリント配線板の劣化を一層早期に検出す
ることができる。

【００３９】請求項４記載のプリント配線板の劣化検出
装置によれば、前記劣化検出用電極導体は、前記電子回
路を構成する導体より導体幅及び導体間隔が小さく互い
に接することなく近接対向した１対の電極導体で構成
し、前記測定手段は、前記電気的特性の時間的変化とし
て前記１対の電極導体間の絶縁抵抗の低下、前記各電極
導体の電気抵抗の増加及び断線を検出するようにしたた
め、劣化検出用電極導体の導体幅を実電子回路の導体よ
り小さくすることで断線を早期に検出することができ、
導体間隔を実電子回路より小さくすることで導体間の短
絡や絶縁低下を早期に検出することができる。

【００４０】請求項５記載のプリント配線板の劣化検出
装置によれば、前記劣化検出用電極導体は、各電極導体
対における電極導体が互いに接することなく近接対向
し、異なる電極導体対間で導体間隔が連続的に変化した
複数の電極導体対で構成し、前記測定手段は、前記電気
的特性の時間的変化として各電極導体対間の絶縁抵抗の
低下を検出するようにしたため、複数の電極導体対間の
絶縁抵抗の時系列変化を測定することで、導体間隔が実
電子回路より小さい電極導体対により絶縁低下を早期に
検出することができ、導体間隔が実電子回路と同等レベ
ルの電極導体対により実電子回路ベースでの絶縁低下を
捉えることができる。

【００４１】請求項６記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、前記劣化検出用電極導体は、電極導体の導体幅
が連続的に変化した複数の電極導体対で構成し、前記測
定手段は、前記電気的特性の時間的変化として前記複数
の電極導体対における各電極導体の電気抵抗の増加及び
断線を検出するようにしたため、導体幅が連続的に変化
した複数の電極導体対の電気抵抗の増加及び断線発生の
時系列変化を測定することで、導体幅が実電子回路より
小さい電極導体対により電気抵抗増加及び断線発生を早
期に検出することができ、導体幅が実電子回路と同等レ
ベルの電極導体対により実電子回路ベースでの電気抵抗
増加及び断線発生を捉えることができる。また、電気抵
抗の増加や断線の原因である導体の腐食はイオン性物質
により発生するが、電極導体を対として直流電圧を印加
することにより、このような実電子回路と同等の電気化
学現象を生じさせて劣化を検出することができる。

【００４２】請求項７記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、前記劣化検出用電極導体の表面に、前記電子回
路を構成する導体表面に塗布されているソルダレジスト
より膜厚の薄いソルダレジストを塗布したため、環境因
子の劣化検出用電極導体への到達速度が実電子回路より
加速されることから、環境因子による腐食劣化を早期検
出することができる。

【００４３】請求項８記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、前記劣化検出用電極導体の表面に、吸湿性及び
ガス透過性がソルダレジストと略等価の透明な樹脂を塗
布したため、劣化検出用電極導体の電気的特性の劣化よ
り早い時期に発生する導体の変色や初期腐食の目視観察
ができて、劣化を早期に検出することができる。また、
プラントにおける電子装置の定期検査等毎に変色等の有
無を目視観察することで、予防保全を優先しなければな
らない装置の選択等を行うことができる。

【００４４】請求項９記載のプリント配線板の劣化検出
装置は、前記プリント配線板をそれぞれ備えた複数の電
子装置を有するプラント内の複数箇所に前記劣化検出用
電極導体をそれぞれ設置するとともに、その各設置場所
における温度、湿度を含む環境条件を測定する環境モニ
タをそれぞれ設け、前記劣化診断手段は前記複数の劣化
検出用電極導体の電気的特性の時系列変化信号及び前記
複数の環境モニタからの環境条件信号を収集し、その収
集信号を基にして前記プラント全体のプリント配線板の
劣化情報及び保守点検のための情報を出力するようにし
たため、プラントを運転した状態で、プラント全体に使
用されているプリント配線板の劣化状態を検出すること
ができ、適切な時期にプリント配線板補修や保守点検を
できるようになって、プラントの停止を事前に防止する
ことができる。劣化検出用電極導体の電気信号と環境条
件信号を一緒に収集することにより、プリント配線板の
劣化と環境条件との相関をとることができる。また、こ
れらのデータを蓄積することでプリント配線板の寿命診
断の指標とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態であるプリント配線
板の劣化検出装置におけるプリント配線板の構成を示す
平面図である。

【図２】図１における劣化検出用電極を拡大して示す平
面図である。

【図３】上記第１の実施の形態であるプリント配線板の
劣化検出装置のブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における劣化検出用
電極を示す平面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態における劣化検出用
電極を示す平面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態においてソルダレジ
ストの厚さと導体が断線に至るまでの時間との関係を示
す図である。

【符号の説明】

２ 電子回路 ３ 電子回路の一部を構成する導体 ４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，１４，２４ 劣化検出用電極 ５，６，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２５，
２６，２７，２８，２９，３０ 電極導体 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 電子装置 １０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ プリント配線板 １１ａ，１１ｂ，１１ｃ 環境モニタ １３ 劣化診断装置（劣化診断手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 裕二 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 久里 裕二 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 Ｆターム(参考） 5E314 AA27 BB06 BB11 GG01 GG14

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路の一部を構成する複数の導体が
   印刷配線されたプリント配線板の劣化を検出する劣化検
   出方法であって、前記電子回路を構成する導体に対して
   独立した位置に劣化検出用電極導体を印刷形成し、この
   劣化検出用電極導体で測定した電気的特性の時間的変化
   から、前記電子回路を構成する導体の劣化を検出するこ
   とを特徴とするプリント配線板の劣化検出方法。
2. 【請求項２】 電子回路の一部を構成する複数の導体が
   印刷配線されたプリント配線板の劣化を検出する劣化検
   出装置であって、前記電子回路を構成する導体に対して
   独立した位置に印刷形成した劣化検出用電極導体と、こ
   の劣化検出用電極導体の電気的特性を測定する測定手段
   と、この測定手段で測定した電気的特性の時間的変化を
   基に前記電子回路を構成する導体の劣化を検出する劣化
   診断手段とを有することを特徴とするプリント配線板の
   劣化検出装置。
3. 【請求項３】 前記劣化検出用電極導体は、前記プリン
   ト配線板とは別体の劣化検出専用基板に印刷形成してな
   ることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板の劣
   化検出装置。
4. 【請求項４】 前記劣化検出用電極導体は、前記電子回
   路を構成する導体より導体幅及び導体間隔が小さく互い
   に接することなく近接対向した１対の電極導体で構成
   し、前記測定手段は、前記電気的特性の時間的変化とし
   て前記１対の電極導体間の絶縁抵抗の低下、前記各電極
   導体の電気抵抗の増加及び断線を検出することを特徴と
   する請求項２又は３記載のプリント配線板の劣化検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記劣化検出用電極導体は、各電極導体
   対における電極導体が互いに接することなく近接対向
   し、異なる電極導体対間で導体間隔が連続的に変化した
   複数の電極導体対で構成し、前記測定手段は、前記電気
   的特性の時間的変化として各電極導体対間の絶縁抵抗の
   低下を検出することを特徴とする請求項２又は３記載の
   プリント配線板の劣化検出装置。
6. 【請求項６】 前記劣化検出用電極導体は、電極導体の
   導体幅が連続的に変化した複数の電極導体対で構成し、
   前記測定手段は、前記電気的特性の時間的変化として前
   記複数の電極導体対における各電極導体の電気抵抗の増
   加及び断線を検出することを特徴とする請求項２又は３
   記載のプリント配線板の劣化検出装置。
7. 【請求項７】 前記劣化検出用電極導体の表面に、前記
   電子回路を構成する導体表面に塗布されているソルダレ
   ジストより膜厚の薄いソルダレジストを塗布してなるこ
   とを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載のプリン
   ト配線板の劣化検出装置。
8. 【請求項８】 前記劣化検出用電極導体の表面に、吸湿
   性及びガス透過性がソルダレジストと略等価の透明な樹
   脂を塗布してなることを特徴とする請求項２乃至６の何
   れかに記載のプリント配線板の劣化検出装置。
9. 【請求項９】 前記プリント配線板をそれぞれ備えた複
   数の電子装置を有するプラント内の複数箇所に前記劣化
   検出用電極導体をそれぞれ設置するとともに、その各設
   置場所における温度、湿度を含む環境条件を測定する環
   境モニタをそれぞれ設け、前記劣化診断手段は前記複数
   の劣化検出用電極導体の電気的特性の時系列変化信号及
   び前記複数の環境モニタからの環境条件信号を収集し、
   その収集信号を基にして前記プラント全体のプリント配
   線板の劣化情報及び保守点検のための情報を出力するこ
   とを特徴とする請求項２乃至８の何れかに記載のプリン
   ト配線板の劣化検出装置。