JP2009257863A - Electronic circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子回路基板に関し、より詳細には、ガスメータ、水道メータ、集中監視装置などの屋外に設置する電子機器に搭載するのに適した電子回路基板に関する。 The present invention relates to an electronic circuit board, and more particularly to an electronic circuit board suitable for mounting on an electronic device installed outdoors such as a gas meter, a water meter, and a centralized monitoring device.
電子回路基板は、プリント基板等の絶縁処理を施した基板上に、電子部品がはんだ接合により接合されてなる。ところで、屋外設置の製品に搭載されている電子回路基板は、直射日光や雨、雪などの露天環境にさらされるため、寒暖差による熱ストレスが大きい。この熱ストレスにより、電子回路基板上では電子部品を接合しているはんだの破断が起こることがある。はんだ接合部に破断が発生した場合には、製品としての一機能又は全機能を果たさなくなり、製品の動作・機能停止として発見される。 An electronic circuit board is formed by joining electronic components on a substrate subjected to an insulation process such as a printed circuit board by solder bonding. By the way, electronic circuit boards mounted on products installed outdoors are exposed to open-air environments such as direct sunlight, rain, and snow, so that thermal stress due to temperature difference is large. Due to this thermal stress, the solder joining the electronic components may break on the electronic circuit board. When a break occurs in the solder joint, one or all of the functions of the product are not performed, and it is discovered as a product operation / function stop.
特許文献1には、電子部品(回路部品)をはんだ付けで実装したプリント基板上に、電子部品の回路動作に影響しないダミー部品としての抵抗器をはんだ付け実装し、このダミー部品による監視を行うプリント基板が開示されている。特許文献1に記載のプリント基板は、このような構成により、はんだ付け部分の劣化を診断するための専門的な知識や特別な装置を必要とせずに、実装した電子部品のはんだ付け部分の劣化を診断することを可能にしている。
しかしながら、特許文献1に記載のプリント基板は、喩え、実際に機能させるために搭載された電子部品と同じ電子部品をダミー部品として搭載したとしても、その設置箇所が実際に機能させる電子部品とは異なるため、実際に機能させる電子部品とは破断する限界が異なる。また、ダミー部品を設けることで、コストアップや基板スペースの確保などの問題も生じる。 However, the printed circuit board described in Patent Document 1 is similar to the electronic component that the installation location actually functions even if the same electronic component that is mounted for actual functioning is mounted as a dummy component. Because of the difference, the breakage limit differs from the electronic component that actually functions. In addition, the provision of dummy parts also causes problems such as increased costs and securing board space.
本発明は、上述のごとき実状に鑑みてなされたものであり、電子部品と基板との間のはんだ接合が破断しているか否かを、確実に検知することが可能な電子回路基板を提供することを、その目的とする。 The present invention has been made in view of the actual situation as described above, and provides an electronic circuit board capable of reliably detecting whether or not the solder joint between the electronic component and the board is broken. That is the purpose.
上述のごとき課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、電子部品をはんだ接合により基板上に搭載した電子回路基板において、該基板と該電子部品を接合するはんだ接合部の状態を、該はんだ接合部に含まれる2点間で監視し、破断を検知する監視手段を備えたことを特徴としたものである。 In order to solve the above-described problems, the first technical means of the present invention is a state of a solder joint portion that joins the electronic component to the board in the electronic circuit board on which the electronic component is mounted on the board by solder joint. Is monitored between two points included in the solder joint, and is provided with a monitoring means for detecting breakage.
第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記監視手段は、前記基板と前記電子部品との間のはんだ接合部のうち、一定以上の熱ストレスによって破断するはんだ接合部の状態を監視することを特徴としたものである。 According to a second technical means, in the first technical means, the monitoring means monitors a state of a solder joint portion that breaks due to thermal stress of a certain level or more, among the solder joint portions between the substrate and the electronic component. It is characterized by doing.
第3の技術手段は、第1又は第2の技術手段において、前記電子部品はマイクロプロセッサであることを特徴としたものである。 According to a third technical means, in the first or second technical means, the electronic component is a microprocessor.
第4の技術手段は、第3の技術手段において、前記監視手段を、前記マイクロプロセッサの4隅に位置するはんだ接合部にそれぞれ設けたことを特徴としたものである。 According to a fourth technical means, in the third technical means, the monitoring means is provided at each of solder joint portions located at four corners of the microprocessor.
第5の技術手段は、第1〜第4のいずれかの技術手段において、前記監視手段で破断が検知されたことを記憶する検知記憶手段を備えたことを特徴としたものである。 The fifth technical means is characterized in that in any one of the first to fourth technical means, there is provided a detection storage means for storing the fact that the monitoring means has detected breakage.
第6の技術手段は、第1〜第5のいずれかの技術手段において、前記監視手段で破断が検知されたことを外部に発信する発信手段を備えたことを特徴としたものである。 The sixth technical means is characterized in that in any one of the first to fifth technical means, there is provided transmission means for transmitting the fact that the monitoring means has detected breakage to the outside.
本発明によれば、電子回路基板において、電子部品と基板との間のはんだ接合が破断しているか否かを、確実に検知することができる。 According to the present invention, in an electronic circuit board, it can be reliably detected whether or not the solder joint between the electronic component and the board is broken.
図1は、本発明の一実施形態に係る電子回路基板の構成例を示す一部断面図で、図中、1は電子回路基板である。本発明に係る電子回路基板1は、電子部品11をはんだ接合により基板(基板本体と呼ぶ)10上に搭載してなる。この電子回路基板1は、電子機器(電子機器製品)に搭載されるものであり、特にガスメータ、水道メータ、集中監視装置などの屋外に設置する電子機器に有用である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of an electronic circuit board according to an embodiment of the present invention, in which 1 is an electronic circuit board. An electronic circuit board 1 according to the present invention includes an
図1では、はんだ接合が電子部品11の突起電極(バンプ)11aにはんだ12を付けてなされた例を挙げているが、これに限ったものではない。電子部品11と基板本体10とがはんだ12で接合されていればよい。
FIG. 1 shows an example in which the solder bonding is performed by attaching the
本発明の主たる特徴として、電子回路基板1は、基板本体10上に次の監視手段13を備える。監視手段13は、電子部品11を接合するはんだ接合部12の状態(はんだ接合状態)を、はんだ接合部12に含まれる2点(A点、B点とする)間で監視し、破断を検知する手段である。なお、図1においては、監視手段13及びその配線を基板本体10に図示していないが、上述したようにこの監視手段13も電子部品11と同様に基板本体10の上に設けられている。
As a main feature of the present invention, the electronic circuit board 1 includes the following monitoring means 13 on the
はんだ接合部12の破断とは、電気的には接続(ショート)していたものが無接続(オープン)になることを指す。従って、監視手段13は、1つのはんだ接合部12の2点(A点及びB点)間の電圧又は抵抗を定期的に計測して、電圧値又は抵抗値が急激に大きくなったときに、A点とB点との間のはんだ接合が破断したと検知すればよい。2点のうちいずれか(この例ではB点)はGND接続しておくとよい。また、監視手段13は、一定間隔でパルス信号を発生させておき、そのパルス信号が確認できなくなったときに、A点とB点との間のはんだ接合が破断したと検知してもよい。また、監視手段13の設置数は監視対象のはんだ接合部12の数と同じになる。
The breakage of the
このように、本発明の電子回路基板1によれば、ダミー部品を用いず、実際に電子回路基板1上で機能する電子部品11のはんだ接合部12を監視対象とするため、電子部品11と基板本体10との間のはんだ接合が破断しているか否か、すなわちその電子回路基板1ではんだ接合が破断しているか否かを、確実に検知することができる。また、ダミー部品とその監視手段とを設けるより、監視手段13のみを設けているため、コストダウンや基板スペースの確保もし易くなる。なお、監視した結果の報知等については後述する。
As described above, according to the electronic circuit board 1 of the present invention, since the
次に、監視対象とすることが好ましいはんだ接合部12について説明する。はんだ接合部の破断は、温度変化などの熱ストレスによる電子部品11と基板本体10の熱膨張係数の違いから発生するため、熱膨張係数の違いが大きく、形状の大きい電子部品11のはんだ接合部から先に破断する。このような経験則からや実際シミュレーションを用いた解析結果から、或いは、評価試験を行った結果などから、製品の電子回路基板1ではどの電子部品11のどのはんだ接合部が最も早く破断するかという予測ができる。そして、そのようにして予測したはんだ接合部12を監視対象としておくことが好ましい。
Next, the
このように、監視手段13は、基板本体10と電子部品11との間の複数のはんだ接合部のうち、一定以上の熱ストレスによって破断するはんだ接合部12の状態を監視することが好ましい。このような監視手段13により、製品に搭載する電子回路基板1上の他の箇所より最も早く、製品の他の動作・機能に異常が起こる前に、はんだ接合部12の破断を検知することができる。
As described above, the
図2は、本発明の一実施形態に係る電子回路基板の構成例を示す上面図で、図1の電子回路基板1の一例を示す図である。図中、12は監視対象の電子部品の一例としてのマイクロプロセッサであり、13a〜13dはそれぞれ図1の監視手段13を指し、また12a〜12dはそれぞれ監視手段13a〜13dの監視対象となるはんだ接合部(図1の監視手段13)を指す。他の構成要素は図1と同じ符号で示している。
FIG. 2 is a top view illustrating a configuration example of an electronic circuit board according to an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating an example of the electronic circuit board 1 of FIG. In the figure,
図2で例示する電子回路基板1は、マイクロプロセッサ11が基板本体10上にはんだ接合されている。そのうち、4隅にある電極ピンに接合されたはんだ接合部12a〜12dにのみ、それぞれの監視手段13a〜13dが接続されている。
In an electronic circuit board 1 illustrated in FIG. 2, a
電子回路基板1のようにマイクロプロセッサ11が搭載されている場合には、マイクロプロセッサ11が特に重要な機能をその電子回路基板1で果たす電子部品であるとともに、搭載されている電子部品の中では大きな部品の一つである。図2の電子回路基板1のように、使用している電子部品の中で、特に監視する電子部品(この例ではマイクロプロセッサ11)を決めて監視を行うことが好ましい。また、マイクロプロセッサ11の形状は四角形であり、熱ストレスによる応力は4つの頂点(4隅)に近い電極ピンのはんだ接合部12a〜12dが最も大きくなる。そのため、はんだ接合部12a〜12dにそれぞれの監視手段13a〜13dを接続して監視対象としている。このように、電子部品の中でも特に監視する箇所を設定してはんだ接合の破断を監視することが好ましい。このような監視により、重要部品であるマイクロプロセッサ11が故障するまでの時間が精度よく推定できる。
When the
このように、マイクロプロセッサ11のはんだ接合部を監視対象としているので、熱ストレスによる破断を予測したはんだ接合部がマイクロプロセッサ11のはんだ接合部(この例でははんだ接合部12a〜12d)であった場合には、フェイルセーフとして信頼性向上につながる。
As described above, since the solder joint portion of the
一方、熱ストレスによる破断を予測したはんだ接合部がマイクロプロセッサ11以外の電子部品である場合には、予測したはんだ接合部とはんだ接合部12a〜12dとの想定応力の違いに応じて、例えば電圧値や抵抗値が「破断」と検知される値から所定値手前の値を示したときに、破断を予測したはんだ接合部の破断が推測できるため、信頼性が向上する。また、マイクロプロセッサ11のはんだ接合部12a〜12dが電子回路基板1上で最も早く破断する場所で無い場合でも、最も早く破断する他の電子部品のはんだ接合部と大きな部品であるマイクロプロセッサ11の監視とを併用することで、信頼性の向上につながる。
On the other hand, when the solder joint predicted to break due to thermal stress is an electronic component other than the
次に、図3を参照して監視結果の報知について説明する。図3は、本発明の他の実施形態に係る電子回路基板の構成例を示す図である。図中、14は検知記憶手段、15は発信手段であり、他の構成要素は図1及び図2と同じ符号で示している。なお、図3において、この監視手段13には電子部品のはんだ接合部12が接続されているものとする。
Next, notification of monitoring results will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an electronic circuit board according to another embodiment of the present invention. In the figure, 14 is a detection storage means, 15 is a transmission means, and the other components are indicated by the same reference numerals as in FIGS. In FIG. 3, it is assumed that a
電子回路基板1は、図3に示すように、監視手段13で破断が検知されたこと(破断検知情報)を記憶する検知記憶手段14を備えることが好ましい。検知記憶手段14は、監視手段13に接続された不揮発性メモリ等のメモリ及びその記憶を制御する部位で構成できる。
As shown in FIG. 3, the electronic circuit board 1 preferably includes a
例えば、監視対象がマイクロプロセッサのはんだ接合部であった場合には、その監視対象で且つ破断検知されたはんだ接合部に対応する電極ピンが電源ピンである場合を除き、そのマイクロプロセッサに監視結果を伝送すればよい。また、監視対象がマイクロプロセッサでなかった場合にも、電子回路基板1上にマイクロプロセッサが搭載されていればそこに監視結果を伝えればよい。いずれにも該当しない場合には、メモリを搭載した電子部品に、そのはんだ接合部が監視対象であるか否かを問わずに監視結果を伝送すればよい。このように検知記憶手段14を設けることで、検知記憶手段14から破断検知情報を読み出すことができるため、検知されてから時間が経過した後であってもはんだ接合部の破断が起こったことを認知することができる。
For example, if the monitoring target is a solder joint part of a microprocessor, the monitoring result is displayed in the microprocessor except for the case where the electrode pin corresponding to the solder joint part that is the monitoring target and the fracture is detected is a power supply pin. May be transmitted. Even if the monitoring target is not a microprocessor, if the microprocessor is mounted on the electronic circuit board 1, the monitoring result may be transmitted to the microprocessor. If none of these applies, the monitoring result may be transmitted to an electronic component equipped with a memory regardless of whether the solder joint is a monitoring target. By providing the
また、監視対象が複数のはんだ接合部であり、監視手段13が複数設けられている場合には、検知記憶手段14では監視手段13を識別するための情報も破断検知情報として記憶しておくことで、修理の際に役に立つ。また、破断検知情報としては、発生時期(発生日時)も含むことが好ましい。日時は監視対象のはんだ接合部で接合された電子部品から取得してもよいし、その電子部品が日時を出力できない電子部品の場合には他の電子部品から取得すればよい。或いは別の電子回路基板から取得してもよい。 When the monitoring target is a plurality of solder joints and a plurality of monitoring means 13 are provided, the detection storage means 14 also stores information for identifying the monitoring means 13 as breakage detection information. This is useful for repairs. Moreover, it is preferable that the break detection information includes an occurrence time (occurrence date and time). The date and time may be acquired from an electronic component joined at a solder joint to be monitored, or may be obtained from another electronic component if the electronic component cannot output the date and time. Or you may acquire from another electronic circuit board.
また、電子回路基板1は、図3に示すように、監視手段13で破断が検知されたことを外部に発信する発信手段を備えることが好ましい。発信手段15は、電子回路基板1上ではんだ接合部の破断が起きたことを、ユーザに知らせるための手段である。発信手段15は、例えば、電話回線のモデムや無線通信インターフェースといった通信手段で構成してもよいし、LED(Light Emitting Diode)点灯により警報信号として外部に発信させる手段、或いは警告音として外部に報知させる手段であってもよい。またLEDは監視手段13として搭載すれば発信手段15としての役割も兼ねることができる。このような発信手段15を備えることで、はんだ接合部の破断が電子回路基板1を観察することなく確認することができ、電子機器を実際に開ける前に対策を考えることも可能になる。 Further, as shown in FIG. 3, the electronic circuit board 1 preferably includes transmission means for transmitting to the outside that the breakage is detected by the monitoring means 13. The transmission means 15 is means for informing the user that the solder joint has broken on the electronic circuit board 1. The transmission means 15 may be constituted by a communication means such as a telephone line modem or a wireless communication interface, for example, a means for emitting an alarm signal to the outside by turning on an LED (Light Emitting Diode), or a notification sound to the outside. It may be a means to make. If the LED is mounted as the monitoring means 13, it can also serve as the transmission means 15. By providing such a transmitting means 15, it is possible to confirm the breakage of the solder joint portion without observing the electronic circuit board 1, and it is possible to consider a countermeasure before actually opening the electronic device.
また、発信手段15では、破断検知有りの発信と同時に、電子回路基板1上の他の箇所で破断が起こり得る可能性があることを発信してもよい。上述した最も早く破断することが予想される電子部品を監視対象とすることで、電子回路基板上の他のはんだ接合部、例えば、その電子部品の機能が停止すれば製品として致命的な故障となるはんだ接合部が破断する前に知ることができ、致命的な故障となる部品の機能が停止する前に対策を打つことも可能となる。
In addition, the transmitting
また、発信手段15は検知記憶手段14と併設する方が好ましい。これにより、検知記憶手段14に1又は複数蓄積された破断検知情報を、必要な分だけ一度に得ることができる。
Further, it is preferable that the
10…電子回路基板、11…電子部品(マイクロプロセッサ等)、11a…突起電極、12a〜12d…はんだ接合部、13,13a〜13d…監視手段、14…検知記憶手段、15…発信手段。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110242781A1 (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | Takahisa Funayama | Module and Electronic Device |
US8581616B2 (en) | 2010-08-30 | 2013-11-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic device |
US10234413B2 (en) | 2015-03-27 | 2019-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic device, abnormality determination method, and computer program product |
CN109540268A (en) * | 2018-12-18 | 2019-03-29 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | A kind of detection method of intelligent gas meter mainboard that capableing of auto-initiation |
CN109975685A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 新智数字科技有限公司 | The detection method and detection system of GPRS domestic gas meter circuit board |
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110242781A1 (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | Takahisa Funayama | Module and Electronic Device |
JP2011209199A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Toshiba Corp | Module and electronic apparatus |
US8451614B2 (en) | 2010-03-30 | 2013-05-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Module and electronic device |
US8581616B2 (en) | 2010-08-30 | 2013-11-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic device |
US10234413B2 (en) | 2015-03-27 | 2019-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic device, abnormality determination method, and computer program product |
CN109975685A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 新智数字科技有限公司 | The detection method and detection system of GPRS domestic gas meter circuit board |
CN109540268A (en) * | 2018-12-18 | 2019-03-29 | 成都前锋电子仪器有限责任公司 | A kind of detection method of intelligent gas meter mainboard that capableing of auto-initiation |
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