JP2005026423A

JP2005026423A - プリント配線基板、プリント配線基板の保安装置及び保安方法

Info

Publication number: JP2005026423A
Application number: JP2003189703A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Yamakawa; 統広山川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】金属マイグレーションの進行を防止する。
【解決手段】プリント配線基板の配線パターンと、この配線パターン間に設けられ、金属の析出を検知し、配線パターン間の間隔よりも配線パターンとの間隔が狭く形成された第１の検知パターン及び第２の検知パターンに電力を供給する電源と、配線パターンと第１の検知パターンとの間の電圧変化を検知する検知部と、配線パターン、第１の検知パターン及び第２の検知パターンに対する電力の供給制御と、配線パターン、第１の検知パターン及び第２の検知パターンの電圧制御とを行う制御部とを備え、検知部が第１の検知パターンの電圧変化を検知したとき、制御部は、配線パターンに対する電力の供給を停止し、第２の検知パターンの電圧が第１の検知パターンの電圧よりも低くなるように電圧を制御して第１の検知パターンと第２の検知パターンとに対して電力の供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の析出による配線パターン間の導通が防止されたプリント配線基板、プリント配線基板の保安装置及びその保安方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板１００は、図６に示すように、高温高湿の条件下で使用すると、基板１０１上に形成された配線回路を構成する配線パターン１０２間において絶縁性が低下することがある。これは、配線パターン１０２の形成する銅や銀等の導電性金属の金属マイグレーションと呼ばれる現象によるものである。この金属マイグレーションは、図６（Ａ）に示すように、配線パターン１０２間に結露１０３等が生じた場合、この結露１０３に金属イオンが図６（Ｂ）中矢印Ａ方向に移動し、図６（Ｃ）に示すように、金属１０４が析出され、配線パターン１０２間に導電性を有する通路が形成されることである。この金属イオンの移動は、配線パターン１０２の電圧の高い方から低い方へ移動する。金属マイグレーションによって、配線パターン１０２間の絶縁性が低下してしまう。
【０００３】
このため、このようなプリント配線基板には、金属マイグレーションを検知する検知パターンが電気機器の電気回路を構成する配線パターン間に設けられたものがある。この検知パターンは、配線パターン間に設けられているため、電圧の高い一方の配線パターンから金属マイグレーションが生じた場合には、金属マイグレーションが他方の配線パターンに達する前に、検知パターンに達する。したがって、保安装置を用いて検知パターンの電圧変化を検出することで、金属マイグレーションの発生を検出することができる。これにより、プリント配線基板の保安装置では、検知パターンの漏れ電流による電圧変化を検知することで、金属マイグレーションの発生を判断することができ、金属マイグレーションが発生したときには、プリント配線基板への電力の供給を遮断し、金属マイグレーションの進行を抑えることができる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３２１４２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したプリント配線基板の保安装置では、配線パターン間に設けられた検知パターンによって金属マイグレーションが生じたことを検知すると、プリント配線基板に対する電力の供給を遮断するため、プリント配線基板に実装されている電子部品等が使用できなくなり、他のプリント配線基板と交換する必要になる。このため、上述したようなプリント配線基板や保安装置では、コストがかかってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、配線パターンから金属が析出された場合、金属の析出の進行を防止し、且つ析出した金属を配線パターンから除去することができるプリント配線基板、プリント配線基板の保安装置及びその保安方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係るプリント配線基板は、電気機器の電気回路を構成する配線パターンと、この配線パターン間に配線パターンと同じ層又は異なる層に形成され、金属の析出を検知する第１の検知パターン及び第２の検知パターンとを有し、配線パターンと第１の検知パターン及び第２の検知パターンとの間隔が、配線パターン間の間隔よりも狭く形成されている。
【０００８】
このプリント配線基板では、配線パターン間に設けられ、配線パターンとの間隔が配線パターン間の間隔よりも狭く第１の検知パターン及び第２の検知パターンを設けられていることによって、配線パターンから金属が析出された場合に、析出した金属によって配線パターン間が接続される前に、配線パターンと第１の検知パターンとの間で接続されるようになり、析出された金属により配線パターン間が導通してしまうことが防止されている。また、このプリント配線基板では、第２の検知パターンが設けられているため、析出した金属を第２の検知パターンに析出させることでき、配線パターンと第１の検知パターンとの間から析出した金属が除去される。
【０００９】
上述した目的を達成する本発明に係るプリント配線基板の保安装置は、プリント配線基板の配線パターンと、この配線パターン間に設けられ、金属の析出を検知し、配線パターン間の間隔よりも配線パターンとの間隔が狭く形成された第１の検知パターン及び第２の検知パターンに電力を供給する電源と、配線パターンと第１の検知パターンとの間の電圧変化を検知する検知部と、配線パターン、第１の検知パターン及び第２の検知パターンに対する電力の供給制御と、配線パターン、第１の検知パターン及び第２の検知パターンの電圧制御とを行う制御部とを備え、記検知部が第１の検知パターンの電圧変化を検知したとき、制御部は、配線パターンに対する電力の供給を停止し、第２の検知パターンの電圧が第１の検知パターンの電圧よりも低くなるように電圧を制御して第１の検知パターンと第２の検知パターンとに対して電力の供給する。
【００１０】
また、上述した目的を達成する本発明に係るプリント配線基板の保安方法は、配線パターンと、この配線パターン間に設けられ、金属の析出を検知し、配線パターン間の間隔よりも配線パターンとの間隔が狭く形成された第１の検知パターン及び第２の検知パターンとを有するプリント配線基板の上記配線パターンに対して電源から電力を供給し、配線パターンと第１の検知パターンとの間の電圧変化を検知したときにプリント配線基板に対する電力の供給を停止し、第２の検知パターンの電圧が第１の検知パターンの電圧よりも低くなるように電圧を制御して第１の検知パターンと第２の検知パターンとに電力の供給を行う。
【００１１】
上述したプリント配線基板の保安装置及びその保安方法では、配線パターン間に設けられ、配線パターンとの間隔が配線パターン間の間隔よりも狭く第１の検知パターンを設けられているため、配線パターンから金属の析出が起こった場合、析出した金属によって配線パターン間が接続される前に、配線パターンと第１の検知パターンとの間で接続されるようになる。したがって、プリント配線基板の保安方法では、配線パターンと第１の検知パターンとの間が析出した金属によって接続された場合、配線パターンと第１の検知パターンとの間の電圧が変化するため、この電圧変化を検知部が検知することによって、配線パターンと第１の検知パターンとの間が析出した金属で接続されたかどうかを判断することができる。そして、プリント配線基板の保安装置の保安方法は、配線パターンと第１の検知パターンとの間で金属が析出されたと判断した場合、制御部によりプリント配線基板に対する電力の供給を停止するため、金属の析出の進行が防止され、且つ配線パターン間が析出した金属によって接続されることを未然に防ぐことができる。
【００１２】
また、このプリント配線基板の保安装置の保安方法では、配線パターンと第１の検知パターンとの間が析出した金属によって接続された後、制御部が第２の検知パターンの電圧が第１の検知パターンの電圧よりも低くなるように制御して、第１の検知パターンと第２の検知パターンと電力を供給することによって、電圧の低い第２の検知パターン側に金属が析出され、配線パターンと第１の検知パターンとの間から金属を除去することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したプリント配線基板の保安装置１について、図面を参照して詳細に説明する。プリント配線基板の保安装置１は、プリント配線基板２に設けられ、プリント配線基板２上で生じる金属の析出による金属マイグレーションの進行を防止し、プリント配線基板２の電気的機能を維持する。このプリント配線基板の保安装置１は、プリント配線基板２に電力を供給する電源３と、電圧変化を検知する検知部４と、電力の供給制御及び電圧制御を行う制御部５とを備える。
【００１４】
プリント配線基板の保安装置１が電気的に接続されるプリント配線基板２は、基板６上に、電気機器の電気回路の一部を構成する配線パターン７が形成されており、電気機器の機能を実現するための電子部品が実装され、配線パターン７と電気的に接続されている。プリント配線基板２は、配線パターン７間に、第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９が形成されている。なお、図１に示す配線パターン７は、プリント配線基板２に形成されている複数の配線パターン７のうち一部を表している。
【００１５】
基板６は、低誘電率で、耐熱性を有する基材、例えばガラスエポキシ等の有機基材やセラミック等の無機基材、或いは有機基材と無機基材の混合体からなり、剛性を有するリジッド基板である。なお、基板６には、ポリイミド、ポリエステル等のフィルムからなるフレキシブル基板を用いてもよい。
【００１６】
配線パターン７は、銅等の導電性金属材料からなる。配線パターン７は、基板６上又は絶縁層上の表面に例えば銅箔をめっき等により形成し、形成した銅箔にフォトリソグラフ処理を施すことによってパターン形成される。
【００１７】
なお、プリント配線基板２は、基板６上に配線パターン７と、絶縁材料からなる絶縁層とを交互に積層した多層構造からなるものであってもよい。この多層型のプリント配線基板２の場合では、最上層の絶縁層上に形成されている配線パターン７に隣接して第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９が設けられる。
【００１８】
第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９は、プリント配線基板２の表面に形成されている配線パターン７間に設けられ、配線パターン７との間隔が配線パターン７間の間隔よりも狭く形成されている。このように、第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９を設けることによって、金属マイグレーションにより配線パターン７間が接続される前に、配線パターン７と第１の検知パターン又は第２の検知パターンとの間で接続されるようになり、配線パターン７間での接続を防止することができる。
【００１９】
第１の検知パターン８は、白金により形成されている。第１の検知パターン８は、配線パターン７に沿って形成されたり、配線パターン７に沿って所定の間隔を空けて形成される。第２の検知パターン９は、第１の検知パターン８と同様に、白金が用いられており、配線パターン７と第１の検知パターン８との間に形成されている。第１の検知パターン及び第２の検知パターンを白金で形成することによって、白金の融点が配線パターン７の融点よりも高く、熱により溶解しにくいため、後述する金属マイグレーションの除去を行う際に、析出した金属と一緒に溶解してしまうことが防止される。また、第２の検知パターン９は、第１の検知パターン８よりも短く形成されており、配線パターン７に沿って一定間隔を空けて形成されている。
【００２０】
電源３は、一般的に用いられる交流電源であり、制御部５を介してプリント配線基板２に形成されている配線パターン７、第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９とに電力を供給している。
【００２１】
検知部４は、配線パターン７と、第１の検知パターン８との間の電圧変化を検知する。具体的に、検知部４は、配線パターン７から銅が析出し、配線パターン７と第１の検知パターン８との間で金属マイグレーションが生じた場合、配線パターン７と第１の検知パターン８との間の電圧変化を検知する。
【００２２】
制御部５は、検知部４による電圧変化の検知結果に基づいて、プリント配線基板２に対する電力の供給制御及び第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９の電圧制御を行う。制御部５は、電源３とプリント配線基板２との間に設けられ、電源３及びプリント配線基板２と接続され、検知部４とも接続されている。
【００２３】
この制御部５は、検知部４により配線パターン７と第１の検知パターン８との間の電圧変化が検知された場合、プリント基板６に対する電力の供給を遮断するため電源３を停止するように制御する。制御部５によって、プリント配線基板２に対する電力の供給が停止されることにより、配線パターン７と第１の検知パターン８との間の生じていた金属マイグレーションの進行が止まり、配線パターン７間で金属マイグレーションが生じることが未然に防止される。
【００２４】
また、制御部５は、配線パターン７と第１の検知パターン８との間で金属マイグレーションが生じた際に、第２の検知パターン９の電圧を第１の検知パターン８の電圧よりも低くなるように電圧を制御することで、第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９に電力が供給されると電圧の低い第２の検知パターン９側に金属を析出させることができる。これにより、配線パターン８と第２の検知パターン９との間から金属が除去され、配線パターン８と第２の検知パターン９との間が再び絶縁されるため、再びプリント配線基板２の配線パターン７に電力を供給することによって、電子部品等の電気的接続が正常な状態に戻すことができるようになる。
【００２５】
上述した構成からなるプリント配線基板の保安装置１は、配線パターン７と第１の検知パターン８との間で、金属マイグレーションが生じた際、次のように動作する。プリント配線基板の保安装置１の動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
プリント配線基板の保安装置１は、ステップＳ１において、プリント配線基板２の配線パターン７に電源３から電力を供給する。
【００２７】
次に、検知部４は、配線パターン７間に形成された結露等により、配線パターン７から銅１０が析出し、図３に示すように、金属マイグレーションが配線パターン７と第１の検知パターン８との間で起こった場合、配線パターン７と第１の検知パターン８との間で導通し、配線パターン７と第１の検知パターン８との間の電圧が変化するため、この電圧変化を検知する。そして、プリント配線基板の保安装置１は、検知部４による電圧変化の検知結果から、ステップ２において、配線パターン７と第１の検知パターン８との間で金属マイグレーションの発生したと判断する。
【００２８】
一方、プリント配線基板の保安装置１は、検知部４により配線パターン７と第１の検知パターン８との間の電圧変化が検知されなかった場合、配線パターン７と第１の検知パターン８との間の絶縁が維持されていることになり、金属マイグレーションが発生していないと判断し、プリント配線基板２に電力供給を続ける。
【００２９】
次に、プリント配線基板の保安装置１は、金属マイグレーションが起きていると判断した場合、ステップ３に進み、制御部５を作動させ、制御部５によりプリント配線基板２の配線パターン７に対する電力の供給を停止する。プリント配線基板の保安装置１では、金属マイグレーションが生じた際に、配線パターン７に対する電力の供給を停止することによって、金属マイグレーションの進行が防止され、配線パターン７間での金属マイグレーションを未然に防ぐことができる。
【００３０】
次に、制御部５は、ステップ４において、第２の検知パターン９の電圧が第１の検知パターン８の電圧よりも低くなるように電圧を制御して、第１の検知パターン８と第２の検知パターン９とに電力を供給する。
【００３１】
ここで、第２の検知パターン９の電圧を第１の検知パターン８の電圧よりも低くなるように制御して、第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９に電力を供給することにより、図４に示すように、配線パターン７と第１の検知パターン８との間に生じていた金属マイグレーションが電圧の低い第２の検知パターン９に析出するようになる。
【００３２】
次に、検知部４は、配線パターン７と第１の検知パターン８との電圧変化を検知する。そして、プリント配線基板の保安装置１は、検知部４による検知結果により、ステップＳ５に進み、金属マイグレーションが除去されたかどうかを判断する。
【００３３】
ここで、プリント配線基板の保安装置１は、配線パターン７と第１の検知パターン８との間の電圧変化を検知部４が検知すると、配線パターン７と第１の検知パターン８とが絶縁されたこととなるため、配線パターン７と第１の検知パターン８との間から金属マイグレーションが除去されたと判断する。そして、プリント配線基板の保安装置１は、金属マイグレーションが除去されていると判断すると、再びプリント配線基板２の電力を供給することもでき、プリント配線基板２を交換することなく、プリント配線基板２と他の電子部品等との電気的接続を維持することができる。
【００３４】
一方、プリント配線基板の保安装置１は、検知部４により配線パターン７と第１の検知パターン８との間の電圧変化を検知しなかった場合、配線パターン７と第１の検知パターン８とが絶縁されていないため、金属マイグレーションが除去されていないと判断する。そして、プリント配線基板の保安装置１は、ステップＳ４に戻り、第２の検知パターン９の電圧を第１の検知パターン８の電圧よりも低くなるように、第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９に印加し続け、配線パターン７と第１の検知パターン８との間に生じている金属マイグレーションの除去を行う。
【００３５】
以上のように、プリント配線基板の保安装置１では、配線パターン７間で金属マイグレーションが生じる前に、配線パターン７と第１の検知パターン８との間で金属マイグレーションが生じ、検知部４が配線パターン７と第１の検知パターン８との間の電圧変化の検知結果に基づいて、制御部５がプリント配線基板２に対する電力の供給を停止するため、金属マイグレーションの進行が確実に防止され、且つ配線パターン７間の金属マイグレーションを未然に防ぐことができる。
【００３６】
また、このプリント配線基板の保安装置１では、配線パターン７と第１の検知パターン８との間で金属マイグレーションが生じた後、第２の検知パターン９の電圧が第１の検知パターン８の電圧よりも低くなるように制御して、第１の検知パターン８と第２の検知パターン９とに電力を供給することにより、電圧の低い第２の検知パターン９に銅１０が析出され、配線パターン７と第１の検知パターン８との間に生じた金属マイグレーションを除去することができる。これにより、配線パターン７と第１の検知パターン８とが絶縁されるため、再び、プリント配線基板２の配線パターン７に電力を供給することによって、プリント配線基板２を再使用することができ、プリント配線基板２と交換する必要がないため、コストの上昇が抑えられる。
【００３７】
なお、上述したプリント配線基板の保安装置１では、第１の検知パターン８及び第２の検知パターン９を最上層の表面に形成されている配線パターン７間に設けたが、図５に示すように、絶縁層１１を介して異なる層に形成されている配線パターン７間に形成するようにしてもよい。また、このプリント配線基板の保安装置１では、検知部４及び制御部５を他の実装部品と同様に、プリント配線基板２上に形成してもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明は、配線パターンから生じた金属の析出を他の配線パターンに達する前に、配線パターンと第１の検知パターンとの間で止めることができるため、金属の析出の進行が確実に防止され、且つ配線パターン７間が析出した金属によって接続されるのを未然に防ぐことができ、配線パターンと接続されている他の電子部品への影響が防止される。
【００３９】
また、本発明では、配線パターンと第１の検知パターンとの間に析出された金属を第２の検知パターンに析出させることによって、配線パターンと第１の検知パターンとの間が再び絶縁され、プリント配線基板を再び使用することができ、プリント配線基板の補修等が必要なくなりコスト上昇が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプリント配線基板の保安装置を説明するブロック図である。
【図２】プリント配線基板の保安装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】配線パターンと第１の検知パターンとの間で金属マイグレーションが生じた状態を示す平面図である。
【図４】第２の検知パターンに金属が析出した状態を示す平面図である。
【図５】他のプリント配線基板を示す断面図である。
【図６】金属マイグレーションを説明する平面図であり、（Ａ）は、配線パターン間に結露が生じている状態を示す平面図であり、（Ｂ）は、配線パターン間を金属イオンが移動する状態を示す平面図であり、（Ｃ）は、配線パターン間に金属が析出した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１プリント配線基板の保安装置、２プリント配線基板、３電源、４検知部、５制御部、６基板、７配線パターン、８第１の検知パターン、９第２の検知パターン

Claims

電気機器の電気回路を構成する配線パターンと、この配線パターン間に配線パターンと同じ層又は異なる層に形成され、金属の析出を検知する第１の検知パターン及び第２の検知パターンとを有し、
上記配線パターンと上記第１の検知パターン及び第２の検知パターンとの間隔が、上記配線パターン間の間隔よりも狭く形成されているプリント配線基板。
上記第１の検知パターン及び第２の検知パターンは、白金で形成されている請求項１記載のプリント配線基板。
プリント配線基板の配線パターンと、この配線パターン間に設けられ、金属の析出を検知し、上記配線パターン間の間隔よりも上記配線パターンとの間隔が狭く形成された第１の検知パターン及び第２の検知パターンに電力を供給する電源と、
上記配線パターンと上記第１の検知パターンとの間の電圧変化を検知する検知部と、
上記配線パターン、上記第１の検知パターン及び上記第２の検知パターンに対する電力の供給制御と、上記配線パターン、第１の検知パターン及び第２の検知パターンの電圧制御とを行う制御部とを備え、
上記検知部が上記第１の検知パターンの電圧変化を検知したとき、上記制御部は、上記配線パターンに対する電力の供給を停止し、上記第２の検知パターンの電圧が上記第１の検知パターンの電圧よりも低くなるように電圧を制御して上記第１の検知パターンと上記第２の検知パターンとに対して電力の供給するプリント配線基板の保安装置。
上記第１の検知パターン及び第２の検知パターンは、白金で形成されている請求項３記載のプリント配線基板の保安装置。
配線パターンと、この配線パターン間に設けられ、金属の析出を検知し、上記配線パターン間の間隔よりも上記配線パターンとの間隔が狭く形成された第１の検知パターン及び第２の検知パターンとを有するプリント配線基板の上記配線パターンに対して電源から電力を供給し、
上記配線パターンと上記第１の検知パターンとの間の電圧変化を検知したときに上記プリント配線基板に対する電力の供給を停止し、
上記第２の検知パターンの電圧が上記第１の検知パターンの電圧よりも低くなるように電圧を制御して上記第１の検知パターンと上記第２の検知パターンとに電力の供給を行うプリント配線基板の保安方法。
上記第１の検知パターン及び第２の検知パターンは、白金で形成されている請求項５記載のプリント配線基板の保安方法。