JP2014240796A

JP2014240796A - ハンダ劣化判断方法およびハンダ劣化判断装置

Info

Publication number: JP2014240796A
Application number: JP2013123586A
Authority: JP
Inventors: 健一孝井; Kenichi Takai
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-25

Abstract

【課題】複数のパワー素子のコレクタとエミッタとの間の電圧の値を用いて、複数のパワー素子それぞれの基板への設置に使用されている複数箇所のハンダそれぞれの劣化を検出するハンダ劣化検出方法において、ハンダの劣化による電圧の変動幅が小さく、また、温度ドリフトがあっても、ハンダの劣化を検出する。
【解決手段】３つのパワー素子５Ａ，５Ｂ，５Ｃそれぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値の電流を流すときの、コレクタとエミッタとの間の電圧Ｖｃｅ１，Ｖｃｅ２，Ｖｃｅ３を測定し、この測定した３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１を順繰りに３つ算出し、電圧の測定と電圧差の算出とを繰り返すことで、３つの電圧の差それぞれが変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、３箇所のハンダのうちのいずれのハンダが劣化しているのか検出するハンダ劣化検出段階とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハンダ劣化判断方法およびハンダ劣化判断装置に係り、特に、パワー素子の基板への設置に使用されているハンダの劣化を判断するものに関する。

従来、パワー素子３０１の基板３０３への設置に使用されているハンダ３０５（図２参照）の劣化を判断する方法として、たとえば、特許文献１に示すものが知られている。

特許文献１で示すハンダ劣化判断方法では、ある時刻で、パワー素子３０１の上面に設けられているエミッタと基板の回路パターン（図示せず）との間に所定の値の電流を流すときの電圧Ｖａを測定する。なお、基板の回路パターンは、ハンダ３０５を介してパワー素子３０１の下面に設けられているコレクタと導通している。

また、上記従来のハンダ劣化判断方法では、上記ある時刻から所定の時間が経過した時刻で、同様にして、パワー素子３０１の上面に設けられているエミッタと、基板の回路パターン（図示せず）との間に所定の値の電流を流すときの電圧Ｖｂを測定する。

そして、電圧Ｖａと電圧と電圧Ｖｂとの差が基準値以上である場合、ハンダ３０５が劣化したものとしている。ハンダ３０５の劣化として、たとえば、パワー素子３０１や基板３０３とハンダ３０５との熱膨率の違いとヒートサイクルによるハンダ３０５でのクラック３０７の発生を掲げることができる。

特開２００２−５９８９号公報

ところで、上記従来のハンダ劣化判断方法では、ハンダの劣化を発見（検出する）ことが難しいという問題がある。

ハンダ３０５に発生したクラック３０７が進行しても、電圧Ｖｃｅの変動幅（電圧Ｖｂ−電圧Ｖａ）が小さく、しかも、温度によるドリフトにより、電圧Ｖｃｅが変動するからである。

たとえば、基板３０３の回路パターン（コレクタ）とエミッタとの間に５０Ａの電流を流すときの電圧Ｖａが２．００Ｖであるとき、クラック３０７の発生による変動幅はわずか１０ｍＶである（電圧Ｖｂは、２．０１Ｖである）。また、温度によるドリフトにより、電圧Ｖｃｅが変動し、温度ドリフトによる電圧Ｖｃｅの変動幅がクラック３０７の発生による変動幅と同程度か大きくなる場合があるのである。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、複数のパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの前記コレクタと前記エミッタとの間の電圧の値を用いて、前記複数のパワー素子それぞれの基板への設置に使用されている複数箇所のハンダそれぞれの劣化を検出するハンダ劣化検出方法およびハンダ劣化検出装置において、ハンダの劣化による電圧の変動幅が小さく、また、温度ドリフトがあっても、ハンダの劣化を検出することができるものを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの前記コレクタと前記エミッタとの間の電圧の値を用いて、前記３つのパワー素子それぞれを基板に設置している３箇所のハンダそれぞれの劣化を検出するハンダ劣化判断方法において、前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの、前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間の電圧を測定する電圧測定段階と、前記電圧測定段階で測定した３つの電圧の差を順繰りに３つ算出する電圧差算出段階と、前記電圧測定段階と前記電圧差算出段階とを繰り返すことで、前記３つの電圧の差それぞれが変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、前記３箇所のハンダのうちのいずれのハンダが劣化しているのか検出するハンダ劣化検出段階とを有するハンダ劣化判断方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハンダ劣化判断方法において、前記ハンダ劣化検出段階は、前記３つの電圧の差のうちの１つの電圧の差が減少し、前記３つの電圧の差のうちの他の１つの電圧の差が増加しているときに、前記３箇所のハンダのうちの１つの箇所の半田が劣化しているのか、２つの箇所の半田が劣化しているのかを検出する段階であるハンダ劣化判断方法である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のハンダ劣化判断方法において、前記ハンダ劣化検出段階は、前記減少した電圧差と前記増加した電圧差とを算出するときの２つの算出式に共通に含まれている電圧が、減少している電圧差の中でマイナスであり、かつ、増加している電圧差の中でプラスである場合に、共通に含まれている電圧が測定された１つのパワー素子を設置しているハンダが劣化したと判断する段階であるハンダ劣化判断方法である。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のハンダ劣化判断方法において、前記ハンダ劣化検出段階は、前記減少した電圧差と前記増加した電圧差とを算出するときの２つの算出式に共通に含まれている電圧が減少している電圧差の中でプラスであり、かつ、増加している電圧差の中でマイナスである場合に、共通に含まれている電圧が測定された１つのパワー素子以外の２つのパワー素子を設置しているハンダが劣化したと判断する段階であるハンダ劣化判断方法である。

請求項５に記載の発明は、複数のパワー素子それぞれの第１の電極と第２の電極との間に所定の値の電流を流すときの前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の値を用いて、前記各パワー素子を基板に設置しているハンダの劣化を検出するハンダ劣化検出方法において、前記各パワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流しているときの、前記各パワー素子それぞれにおける第１の電極と第２の電極との間の電圧をそれぞれ測定する電圧測定段階と、前記電圧測定段階で測定した各電圧の値相互間における電圧の差を算出する電圧差算出段階と、前記電圧測定段階と前記電圧差算出段階とを複数回繰り返して得られる電圧の差の変化によって、前記ハンダの劣化を検出するハンダ劣化検出段階とを有するハンダ劣化判断方法である。

請求項６に記載の発明は、３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの前記コレクタと前記エミッタとの間の電圧の値を用いて、前記３つのパワー素子それぞれを基板に設置している３箇所のハンダそれぞれの劣化を検出するハンダ劣化検出装置において、前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの、前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間の電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部での電圧の測定と、前記電圧測定部で測定した３つの電圧の差を順繰りに３つ算出することとを繰り返すことで、３つの電圧の差それぞれが変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、前記３箇所のハンダのうちのいずれのハンダが劣化しているのかを検出する制御部とを有するハンダ劣化検出装置である。

本発明によれば、複数のパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの前記コレクタと前記エミッタとの間の電圧の値を用いて、前記複数のパワー素子それぞれの基板への設置に使用されている複数箇所のハンダそれぞれの劣化を検出するハンダ劣化検出方法およびハンダ劣化検出装置において、ハンダの劣化による電圧の変動幅が小さく、また、温度ドリフトがあっても、ハンダの劣化を検出することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るハンダ劣化判断方法およびハンダ劣化判断装置での検出対象であるハンダを用いて基板に設置されるパワー素子を示す図である。本発明の実施形態に係るハンダ劣化判断方法およびハンダ劣化判断装置での検出対象であるハンダとこのハンダを用いて基板に設置されているパワー素子とを示す図である。本発明の実施形態に係るハンダ劣化判断装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るハンダ劣化判断装置の動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態に係るハンダ劣化判断方法での、３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間の電圧の値（コレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの電圧の値）の変化を示す図である。本発明の実施形態に係るハンダ劣化判断方法での、３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間の電圧の値（コレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの電圧の値）の変化を示す図である。

本発明の実施形態に係るハンダ劣化判断方法（ハンダ劣化検出方法）は、ハンダ３を用いて基板１に設置されているパワー素子（パワー半導体素子；半導体素子チップ）５のコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときのコレクタ７とエミッタ９との間の電圧Ｖｃｅの値を用いて、ハンダ３の劣化を検出する方法である（図１、図２参照）。

ハンダ劣化検出方法では、たとえば、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値の電流を流すときのコレクタ７とエミッタ９との間の電圧Ｖｃｅの値（３つの値）を用いて、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれの基板１への設置に使用されている３箇所のハンダ（基板１の図示しない配線パターンの所定の部位とコレクタ７とをお互いに接続している層状のハンダ）３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）それぞれの劣化を検出（判断）するようになっている。

なお、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）は、たとえば、３相のインバータ（図示せず）に使用されるものである。３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）のそれぞれは、たとえば、同じ仕様のものであり、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）のそれぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に流す電流の値は、お互いがほぼ等しくなっているが、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）のそれぞれが、お互いに異なる仕様ものであり、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）のそれぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に流す電流の値がお互いに異なっていてもよい。

ハンダ劣化検出方法では、電圧測定段階と電圧差算出段階とハンダ劣化検出段階（ハンダ劣化推定段階）とを経て、ハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）の劣化を検出するようになっている。

電圧測定段階は、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間の電圧を測定する段階である。

さらに説明すると、電圧測定段階は、第１の電圧測定段階と第２の電圧測定段階と第３の電圧測定段階とで構成されている。

第１の電圧測定段階は、第１のパワー素子５Ａのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、第１のパワー素子５Ａにおけるコレクタ７とエミッタ９との間の第１の電圧Ｖｃｅ１（Ｖ１）を測定する段階である。

第２の電圧測定段階は、第２のパワー素子５Ｂのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、第２のパワー素子５Ｂにおけるコレクタ７とエミッタ９との間の第２の電圧Ｖｃｅ２（Ｖ２）を測定する段階である。

第３の電圧測定段階は、第３のパワー素子５Ｃのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、第３のパワー素子５Ｃにおけるコレクタ７とエミッタ９との間の第３の電圧Ｖｃｅ３（Ｖ３）を測定する段階である。

電圧差算出段階は、電圧測定段階で測定した３つの電圧Ｖｃｅ１，Ｖｃｅ２，Ｖｃｅ３の差を順繰りに、３つの算出式を用いて３つ算出する（もとめる）段階である。

さらに説明すると、電圧差算出段階は、第１の電圧差算出段階と第２の電圧差算出段階と第３の電圧差算出段階とで構成されている。

第１の電圧差算出段階は、第１の電圧測定段階で測定した第１の電圧Ｖｃｅ１の値から第２の電圧測定段階で測定した第２の電圧Ｖｃｅ２の値を引く第１の算出式（Ｖｃｅ１−Ｖｃｅ２）を用いることで第１の電圧差Ｖｃｅ１２（Ｖ１２）を算出する段階である。

第２の電圧差算出段階は、第２の電圧測定段階で測定した第２の電圧Ｖｃｅ２の値から第３の電圧測定段階で測定した第３の電圧Ｖｃｅ３の値を引く第２の算出式（Ｖｃｅ２−Ｖｃｅ３）を用いることで第２の電圧差Ｖｃｅ２３（Ｖ２３）を算出する段階である。

第３の電圧差算出段階は、第３の電圧測定段階で測定した第３の電圧Ｖｃｅ３の値から第１の電圧測定段階で測定した第１の電圧Ｖｃｅ１の値を引く第３の算出式（Ｖｃｅ３−Ｖｃｅ１）を用いることで第３の電圧差Ｖｃｅ３１（Ｖ３１）を算出する段階である。

ハンダ劣化検出段階は、電圧測定段階と電圧差算出段階とを複数回繰り返すことで、３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１それぞれが変化しているか否かを監視し（たとえば、第１の時刻ｔ１における第１の電圧の差Ｖ１２ｔ１に対して、第１の時刻ｔ１から所定の時間が経過した第２の時刻ｔ２における第１の電圧の差Ｖ１２ｔ２が変化しているか否かを監視し、同様にして、第２の電圧の差と第３の電圧の差とを監視し）、この監視の結果に応じて、３箇所のハンダ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちのいずれの箇所のハンダが劣化しているのかを検出する（推定する）段階である。

なお、ハンダ劣化検出段階では、電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１の監視の結果、電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１の変化量が所定の閾値を超えたときに、電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１が変化したものとみなし、電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１の変化量が所定の閾値内にあるときには、電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１が変化していないものとみなしている。

ところで、インバータでは、たとえば、６つのパワー素子５が、ハンダ３を用いて基板１に設置されている。そこで、６つのパワー素子５の基板１への設置に使用されているハンダ３の劣化を検出する場合には、６つのパワー素子５を、第１群の３つのパワー素子と第２群の３つのパワー素子とに適宜分けて、第１群の３つのパワー素子においてハンダ劣化検出方法を実行し、第２群の３つのパワー素子においてハンダ劣化検出方法を実行すればよい。

また、ハンダ劣化判断方法におけるハンダ劣化検出段階は、３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１のうちの１つの電圧の差が減少し、３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１のうちの他の１つの電圧の差が増加し、３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１のうちのさらなる他の１つの電圧の差が変化しないときに、３箇所のハンダ３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうちの１つの箇所の半田が劣化しているのか、２つの箇所の半田が劣化しているのかを検出するようになっている。

たとえば、第１の時刻ｔ１における第１の電圧の差Ｖｃｅ１２ｔ１（Ｖ１２ｔ１）と第２の時刻ｔ２における第１の電圧の差Ｖｃｅ１２ｔ２（Ｖ１２ｔ２）との差（Ｖ１２ｔ１２＝Ｖ１２ｔ２−Ｖ１２ｔ１）が負の値であってこの絶対値が所定の閾値を超え、第１の時刻ｔ１における第２の電圧の差Ｖｃｅ２３ｔ１（Ｖ２３ｔ１）と第２の時刻ｔ２における第２の電圧の差Ｖｃｅ２３ｔ２（Ｖ２３ｔ２）との差（Ｖ２３ｔ１２＝Ｖ２３ｔ２−Ｖ２３ｔ１）が正の値であってこの絶対値が絶対値が所定の閾値を超え、第１の時刻ｔ１における第３の電圧差Ｖｃｅ３１ｔ１（Ｖ３１ｔ１）と第２の時刻ｔ２における第３の電圧差Ｖｃｅ３１ｔ２（Ｖ３１ｔ２）との差（Ｖ３１ｔ１２＝Ｖ３１ｔ２−Ｖ３１ｔ１）の絶対値が所定の閾値内におさまっているとき、増減のあった電圧差に共通に含まれている電圧はＶ２である。このときの増減のあった電圧差内での電圧Ｖ２の符号を調べる（電圧Ｖ２が引き算の引かれる対象になっているのか引く側になっているのかを調べる）。減少している電圧差Ｖ１２の中では電圧Ｖ２はマイナスで有り（引く側になっており）、増加している電圧差Ｖ２３の中では電圧Ｖ２はプラスである（引かれる対象になっている）。このとき、電圧Ｖ２が増加したと仮定すると、この変化が発生する。電圧Ｖ２は変化せずに電圧Ｖ１と電圧Ｖ３が同時に増加したと仮定すると、逆の変化、すなわち、電圧差Ｖ１２は増加し、電圧差Ｖ２３は減少しなければならない。電圧Ｖ１、電圧Ｖ３とも、抵抗の電圧降下で有り、抵抗分は増える方向への変化しかしないので、電圧も増える方向への変化しかせず、上記の判断が成立する。このようにして減少している電圧差の中で共通に含まれている電圧がマイナスで有り、増加している電圧差の中で共通に含まれている電圧がプラスであるには、共通に含まれている電圧が測定されたパワー素子の半田が劣化したことを検出するようになっている。

また、たとえば、第１の時刻ｔ１における第１の電圧の差Ｖｃｅ１２ｔ１（Ｖ１２ｔ１）と第２の時刻ｔ２における第１の電圧の差Ｖｃｅ１２ｔ２（Ｖ１２ｔ２）との差（Ｖ１２ｔ１２＝Ｖ１２ｔ２−Ｖ１２ｔ１）が正の値であってこの絶対値が所定の閾値を超え、第１の時刻ｔ１における第２の電圧の差Ｖｃｅ２３ｔ１（Ｖ２３ｔ１）と第２の時刻ｔ２における第２の電圧の差Ｖｃｅ２３ｔ２（Ｖ２３ｔ２）との差（Ｖ２３ｔ１２＝Ｖ２３ｔ２−Ｖ２３ｔ１）が負の値であってこの絶対値が絶対値が所定の閾値を超え、第１の時刻ｔ１における第３の電圧差Ｖｃｅ３１ｔ１（Ｖ３１ｔ１）と第２の時刻ｔ２における第３の電圧差Ｖｃｅ３１ｔ２（Ｖ３１ｔ２）との差（Ｖ３１ｔ１２＝Ｖ３１ｔ２−Ｖ３１ｔ１）の絶対値が所定の閾値内におさまっているとき、増減のあった電圧差に共通に含まれている電圧はＶ２である。このときの増減のあった電圧差内での電圧Ｖ２の符号を調べる。減少している電圧差Ｖ２３の中では電圧Ｖ２はプラスで有り、増加している電圧差Ｖ１２の中では電圧Ｖ２はマイナスである。このとき、電圧Ｖ２が増加したと仮定すると、この増加と減少は逆でなければならず。電圧Ｖ２は変わらず、電圧Ｖ１と電圧Ｖ３が同時に増加したと仮定すると、この変化が発生する。このようにして減少している電圧差の中で共通に含まれている電圧がプラスで有り、増加している電圧差の中で共通に含まれている電圧がマイナスであるには、共通に含まれている電圧が測定された１つのパワー素子以外の２つのパワー素子を設置しているハンダが劣化したことを検出するようになっている。

なお、ハンダ劣化判断方法におけるハンダ劣化検出段階で、３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１の総ての電圧の差が変化しないときに、３箇所のハンダ３Ａ，３Ｂ，３Ｃの総てが劣化していないと判断するようになっている。

さらに具体的に説明すると、ハンダ劣化検出段階における３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１それぞれが変化しているか否かの監視は、次のようにしてなされる（以下、図５参照）。なお、図５は、横軸が時刻の経過を示しており、縦軸がエミッタ９とコレクタ７との間の電圧Ｖ（Ｖｃｅ）を示しており、線図ＧＡ５が、第１のパワー素子５Ａにおける電圧Ｖｃｅの変化を示しており、線図ＧＢ５が、第２のパワー素子５Ｂにおける電圧Ｖｃｅの変化を示しており、線図ＧＣ５が、第３のパワー素子５Ｃにおける電圧Ｖｃｅの変化を示している。

まず、図５に示す第１の所定の時刻ｔ１で、第１のパワー素子５Ａのコレクタ７とエミッタ９との間の第１の電圧（第１のパワー素子５Ａのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値の電流を流すときの第１の時刻ｔ１における第１の電圧）Ｖｃｅ１ｔ１（Ｖ１ｔ１）を測定し、第２のパワー素子５Ｂのコレクタ７とエミッタ９との間の第２の電圧Ｖｃｅ２ｔ１（Ｖ２ｔ１）を測定し、第３のパワー素子５Ｃのコレクタ７とエミッタ９との間の第３の電圧Ｖｃｅ３ｔ１（Ｖ３ｔ１）を測定する。

この後ただちに、第１の時刻ｔ１における第１の電圧Ｖ１ｔ１の値から第１の時刻ｔ１における第２の電圧Ｖ２ｔ１の値を引くことで第１の時刻ｔ１における第１の電圧差Ｖ１２ｔ１（正の値）を算出し、第１の時刻ｔ１における第２の電圧Ｖ２ｔ１の値から第１の時刻ｔ１における第３の電圧Ｖ３ｔ１の値を引くことで第１の時刻ｔ１における第２の電圧差Ｖ２３ｔ１（負の値）を算出し、第１の時刻ｔ１における第３の電圧Ｖ３ｔ１の値から第１の時刻ｔ１における第１の電圧Ｖ１ｔ１の値を引くことで第１の時刻ｔ１における第３の電圧差Ｖ３１ｔ１（正の値）を算出する。

続いて、第１の所定の時刻ｔ１から所定の時間が経過した第２の所定の時刻ｔ２で、第１のパワー素子５Ａのコレクタ７とエミッタ９との間の第１の電圧Ｖ１ｔ２を測定し、第２のパワー素子５Ｂのコレクタ７とエミッタ９との間の第２の電圧Ｖ２ｔ２を測定し、第３のパワー素子５Ｃのコレクタ７とエミッタ９との間の第３の電圧Ｖ３ｔ２を測定する。

この後ただちに、第２の時刻ｔ２における第１の電圧Ｖ１ｔ２の値から第２の時刻ｔ２における第２の電圧Ｖ２ｔ２の値を引くことで第２の時刻ｔ２における第１の電圧差Ｖ１２ｔ２（正の値）を算出し、第２の時刻ｔ２における第２の電圧Ｖ２ｔ２の値から第２の時刻ｔ２における第３の電圧Ｖ３ｔ２の値を引くことで第２の時刻ｔ２における第２の電圧差Ｖ２３ｔ２（負の値）を算出し、第２の時刻ｔ２における第３の電圧Ｖ３ｔ２の値から第２の時刻ｔ２における第１の電圧Ｖ１ｔ２の値を引くことで第２の時刻ｔ２における第３の電圧差Ｖ３１ｔ２（負の値）を算出する。

この後ただちに、第１の時刻ｔ１における第１の電圧差Ｖ１２ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第１の電圧差Ｖ１２ｔ２が変化しているか否かを判断し、第１の時刻ｔ１における第２の電圧差Ｖ２３ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第２の電圧差Ｖ２３ｔ２が変化しているか否かを判断し、第１の時刻ｔ１における第３の電圧差Ｖ３１ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第３の電圧差Ｖ３１ｔ２が変化しているか否かを判断する。

そして、上記判断結果に応じて、３箇所のハンダのうちのいずれの箇所のハンダが劣化しているのかを検出する。

たとえば、第１の時刻ｔ１における第１の電圧差Ｖ１２ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第１の電圧差Ｖ１２ｔ２が増加しており（大きくなっており）、第１の時刻ｔ１における第２の電圧差Ｖ２３ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第２の電圧差Ｖ２３ｔ２がほとんど変化しておらず、第１の時刻ｔ１における第３の電圧差Ｖ３１ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第３の電圧差Ｖ３１ｔ２が減少しているとき（小さくなっているとき；絶対値は大きくなっている）には、電圧差Ｖ１２と電圧差Ｖ３１とを算出する式（Ｖ１−Ｖ２、Ｖ３−Ｖ１）に共通に含まれている電圧Ｖ１を印加した第１のパワー素子５Ａを基板１に設置しているハンダ３Ａが劣化しているものと判断する。

このとき、さらに、第２の時刻ｔ２における第１の電圧Ｖ１ｔ２と第１の時刻ｔ１における第１の電圧Ｖ１ｔ１との差（第１のパワー素子５Ａでの電圧差）Ｖ１ｔ１２を求め、第２の時刻ｔ２における第２の電圧Ｖ２ｔ２と第１の時刻ｔ１における第２の電圧Ｖ２ｔ１との差（第２のパワー素子５Ｂでの電圧差）Ｖ２ｔ１２を求め、第２の時刻ｔ２における第３の電圧Ｖ３ｔ２と第１の時刻ｔ１における第３の電圧Ｖ３ｔ１との差（第３のパワー素子５Ｃでの電圧差）Ｖ２ｔ１３を求める。

そして、これらの３つのパワー素子５Ａ，５Ｂ，５Ｃでの電圧差Ｖ１ｔ１２，Ｖ２ｔ１２，Ｖ３ｔ１２うちで、２つのパワー素子（たとえば、第２のパワー素子５Ｂと第３のパワー素子５Ｃ）での電圧差Ｖ２ｔ１２，Ｖ３ｔ１２がほぼ「０」であり、他の１つのパワー素子（たとえば、第１のパワー素子５Ａ）での電圧差Ｖ１ｔ１２が大きくなっている場合、他の１つのパワー素子（たとえば、第１のパワー素子５Ａ）を基板１に設置しているハンダ３Ａが劣化しているものと判断することが望ましい。ただし、第１の時刻ｔ１におけるパワー素子５等の温度と第２の時刻ｔ２におけるパワー素子５等の温度とがお互いに等しくなっているものとする。

また、図５において、時刻ｔ１と時刻ｔ２とを任意のところにしてもよい。ただし、時刻ｔ１は、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）が使用されている３相のインバータの初期の時刻（使用開始直後）の時刻であることが望ましい。また、時刻ｔ２を複数回設定してもよい。

ハンダ劣化検出方法によれば、電圧測定段階と電圧差算出段階とを繰り返すことで、３つの電圧の差Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１それぞれが変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、３箇所のハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のうちのいずれの箇所のハンダが劣化しているのかを検出するので、ハンダ３の劣化による電圧の変動幅が小さく、また、温度ドリフトがあっても、ハンダ３の劣化を検出することができる。

すなわち、第１の時刻ｔ１では、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の温度がたとえば第１の温度になっていることでお互いに等しくなっており、第１の時刻ｔ１から所定の時間が経過したときの第２の時刻ｔ２でも、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）の温度がたとえば第２の温度（第１の温度とは異なる温度であるが、同じ温度であってもよい。）になっていることでお互いに等しくなっているので、温度ドリフトによる影響をなくして、パワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）での微小な電圧Ｖｃｅの変化を検出することができ、ハンダ３の劣化（たとえばクラック１０の発生）を検出することができる。

また、ハンダ劣化検出方法によれば、ハンダ劣化検出段階で、減少した電圧差と増加した電圧差とを算出するときの２つの算出式に共通に含まれている電圧（エミッタ９とコレクタ７との間の電圧）が減少している電圧差の中でマイナスであり、かつ、増加している電圧差の中でプラスである場合に、共通に含まれている電圧が測定された１つのパワー素子５の設置に使用されているハンダ３が劣化したと判断するので、基板１との間に設けられている３箇所のハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のうちの劣化した１つのハンダ３の劣化を特定することができる。

ところで、ハンダ劣化検出方法において、ハンダ劣化検出段階を、減少した電圧差と増加した電圧差とを算出するときの２つの算出式に共通に含まれている電圧（エミッタ９−コレクタ７間の電圧）Ｖｃｅが測定された（電圧測定段階によって測定された）１つのパワー素子５以外の２つのパワー素子５の設置に使用されているハンダ３が劣化したと判断する段階としてもよい。

図６を参照して具体的に説明する。なお、図６は、図５と同様に、横軸が時刻の経過を示しており、縦軸がエミッタ９とコレクタ７との間の電圧Ｖｃｅを示しており、線図ＧＡ６が、第１のパワー素子５Ａにおける電圧Ｖｃｅの変化を示しており、線図ＧＢ６が、第２のパワー素子５Ｂにおける電圧Ｖｃｅの変化を示しており、線図ＧＣ６が、第３のパワー素子５Ｃにおける電圧Ｖｃｅの変化を示している。

まず、図６に示す第１の所定の時刻ｔ１で、第１のパワー素子５Ａのコレクタ７とエミッタ９との間の第１の電圧Ｖ１ｔ１を測定し、第２のパワー素子５Ｂのコレクタ７とエミッタ９との間の第２の電圧Ｖ２ｔ１を測定し、第３のパワー素子５Ｃのコレクタ７とエミッタ９との間の第３の電圧Ｖ３ｔ１を測定する。

この後ただちに、第２の時刻ｔ２における第１の電圧Ｖ１ｔ２の値から第２の時刻ｔ２における第２の電圧Ｖ２ｔ２の値を引くことで第２の時刻ｔ２における第１の電圧差Ｖ１２ｔ２（正の値）を算出し、第２の時刻ｔ２における第２の電圧Ｖ２ｔ２の値から第２の時刻ｔ２における第３の電圧Ｖ３ｔ２の値を引くことで第２の時刻ｔ２における第２の電圧差Ｖ２３ｔ２（負の値）を算出し、第２の時刻ｔ２における第３の電圧Ｖ３ｔ２の値から第２の時刻ｔ２における第１の電圧Ｖ１ｔ２の値を引くことで第２の時刻ｔ２における第３の電圧差Ｖ３１ｔ２（正の値）を算出する。

たとえば、第１の時刻ｔ１における第１の電圧差Ｖ１２ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第１の電圧差Ｖ１２ｔ２が増加しており（大きくなっており）、第１の時刻ｔ１における第２の電圧差Ｖ２３ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第２の電圧差Ｖ２３ｔ２が減少しており（小さくなっており；絶対値では大きくなっており）、第１の時刻ｔ１における第３の電圧差Ｖ３１ｔ１に対して第２の時刻ｔ２における第３の電圧差Ｖ３１ｔ２がほとんど変化していないときには、増加している第１の電圧差Ｖ１２ｔ２と減少している電圧差Ｖ２３ｔ２とを算出する式（Ｖ１−Ｖ２、Ｖ２−Ｖ３、Ｖ３−Ｖ１）に共通に含まれている電圧Ｖ２以外の電圧Ｖ１、Ｖ３が印加されていた第１のパワー素子５Ａと第３のパワー素子５Ｃとの設置に使用しているハンダ３Ａ，３Ｃが劣化したものと判断する。

このとき、さらに、第２の時刻ｔ２における第１の電圧Ｖ１ｔ２と第１の時刻ｔ１における第１の電圧Ｖ１ｔ１との差（第１のパワー素子５Ａでの電圧差）Ｖ１ｔ１２を求め、第２の時刻ｔ２における第２の電圧Ｖ２ｔ２と第１の時刻ｔ１における第２の電圧Ｖ２ｔ１との差（第２のパワー素子５Ｂでの電圧差）Ｖ２ｔ１２を求め、第２の時刻ｔ２における第３の電圧Ｖ３ｔ２と第１の時刻ｔ１における第３の電圧Ｖ３ｔ１との差（第３のパワー素子５Ｃでの電圧差）Ｖ３ｔ１３を求める。

そして、これらの３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）での電圧差（Ｖ１ｔ１２，Ｖ２ｔ１２,Ｖ３ｔ１２）のうちで、１つのパワー素子（たとえば、第２のパワー素子５Ｂ）での電圧差Ｖ２ｔ１２がほぼ「０」であり、他の２つのパワー素子（たとえば、第１のパワー素子５Ａ、第３のパワー素子５Ｃ）での電圧差Ｖ１ｔ１２，Ｖ３ｔ１２が大きくなっている場合、他の２つのパワー素子（たとえば、第１のパワー素子５Ａ、第３のパワー素子５Ｃ）を基板１に設置しているハンダ３Ａ、３Ｃが劣化しているものと判断することが望ましい。ただし、第１の時刻ｔ１におけるパワー素子５等の温度と第２の時刻ｔ２におけるパワー素子５等の温度とがお互いに等しくなっているものとする。

また、図６においても、図５の場合と同様にして、時刻ｔ１と時刻ｔ２とを任意のところにする等してもよい。

ハンダ劣化検出断方法によれば、ハンダ劣化検出段階で、減少した電圧差と増加した電圧差とを算出するときの２つの算出式に共通に含まれている電圧（エミッタ９とコレクタ７との間の電圧）が測定された１つのパワー素子以外の２つのパワー素子の設置に使用されているハンダが劣化したと判断するので、基板１との間に設けられている３箇所のハンダ３のうちの劣化した２つのハンダ３の劣化を特定することができる。

なお、上記説明では、３つのパワー素子５が用いられているケースを例に掲げて説明したが、２つのパワー素子５が用いられているケースにおいて、各パワー素子５を基板１に設置しているハンダ３の劣化を検出するようにしてもよい。

すなわち、時刻ｔ１における第１のパワー素子５Ａにおける電圧Ｖ１ｔ１と第２のパワー素子５Ｂにおける電圧Ｖ２ｔ１を測定し、この後ただちに電圧差Ｖ１２ｔ１（＝電圧Ｖ１ｔ１−電圧Ｖ２ｔ１）をもとめ、時刻ｔ２における第１のパワー素子５Ａにおける電圧Ｖ１ｔ２と第２のパワー素子５Ｂにおける電圧Ｖ２ｔ２を測定し、この後ただちに電圧差Ｖ１２ｔ２（＝電圧Ｖ１ｔ２−電圧Ｖ２ｔ２）をもとめ、電圧差Ｖ１２ｔ２−電圧差Ｖ１２ｔ１の値がほとんど変わらないときには、ハンダ３の劣化は無いものとし、電圧差Ｖ１２ｔ２−電圧差Ｖ１２ｔ１の値が大きく正の値であるときには、第１のパワー素子５Ａのハンダ３Ａが劣化したものとし、電圧差Ｖ１２ｔ２−電圧差Ｖ１２ｔ１の絶対値が大きく負の値であるときには、第２のパワー素子５Ｂのハンダ３Ｂが劣化したものと判断してもよい。

この場合も、第１の時刻ｔ１におけるパワー素子５等の温度と第２の時刻ｔ２におけるパワー素子５等の温度とがお互いに等しくなっていることが望ましい。

また、４つ以上の複数のパワー素子５が用いられているケースでは、複数のパワー素子５から、３つのパワー素子５を選択して組み合わせ、上述したハンダ劣化検出断方法を組み合わせを変えて繰り返し、４つ以上の複数のパワー素子５総てのハンダ３の劣化を判断すればよい。

なお、上述したハンダ劣化検出断方法は、複数のパワー素子それぞれの第１の電極（たとえばコレクタ）と第２の電極（たとえばエミッタ）との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の値を用いて、前記各パワー素子の基板への設置に使用されているハンダの劣化を検出するハンダ劣化検出方法において、前記各パワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値（一定の値）の電流を流しているときの、前記各パワー素子それぞれにおける第１の電極と第２の電極との間の電圧をそれぞれ測定する電圧測定段階と、前記電圧測定段階で測定した各電圧の値相互間における電圧の差を算出する電圧差算出段階と、前記電圧測定段階と前記電圧差算出段階とを複数回繰り返して得られる電圧の差の変化によって、前記ハンダの劣化を検出するハンダ劣化検出段階とを有するハンダ劣化検出断方法の例である。

次に、上述したハンダ劣化検出断方法を実際に行うハンダ劣化検出装置１１について説明する。ハンダ劣化検出装置１１は、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときのコレクタ７とエミッタ９との間の電圧（Ｖｃｅ）の値を用いて、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれの基板１への設置に使用されている３箇所のハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）それぞれの劣化を検出（判断）する装置であり、上述したハンダ劣化検出断方法を実際に行う装置の例である。

ハンダ劣化検出装置１１は、図３に示すように、電圧測定部（電圧検出部）１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）と制御部（ＣＰＵを含む制御部）１５とを備えて構成されている。

電圧測定部１３は、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間の電圧を測定するものである。

さらに説明すると、電圧測定部１３は、第１の電圧測定部（第１のパワー素子５ＡであるｃｈｉｐＡの電圧測定部）１３Ａと、第２の電圧測定部（第２のパワー素子５ＢであるｃｈｉｐＢの電圧測定部）１３Ｂと、第３の電圧測定部（第３のパワー素子５ＣであるｃｈｉｐＣの電圧測定部）１３Ｃとで構成されている。

第１の電圧測定部１３Ａは、第１のパワー素子５Ａのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、第１のパワー素子５Ａにおけるコレクタ７とエミッタ９との間の第１の電圧Ｖｃｅ１を測定するものである。

第２の電圧測定部１３Ｂは、第２のパワー素子５Ｂのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、第２のパワー素子５Ｂにおけるコレクタ７とエミッタ９との間の第２の電圧Ｖｃｅ２を測定するものである。

第３の電圧測定部１３Ｃは、第３のパワー素子５Ｃのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、第３のパワー素子５Ｃにおけるコレクタ７とエミッタ９との間の第３の電圧Ｖｃｅ３を測定するものである。

制御部１５は、電圧測定部１３での電圧の測定と、電圧測定部１３で測定した３つの電圧Ｖｃｅの差を順繰りに３つの算出式を用いて３つ算出することとを（複数回）繰り返すことで、３つの電圧の差それぞれが変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、３箇所のハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のうちのいずれの箇所のハンダ３が劣化しているのかを検出するようになっている。

ここで、ハンダ劣化検出装置１１の動作を図４を参照しつつ説明する。ハンダ劣化検出装置１１は、制御部１５の制御の下、メモリ１７に予め格納されている動作プログラムにしたがって動作するようになっている。

まず、時刻ｔ１において、電圧測定部１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）で、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間の電圧を測定する（Ｓ１）。

続いて、電圧測定部１３で測定した３つの電圧Ｖｃｅの差を順繰りに３つの算出式を用いて３つただちに算出する（Ｓ３）。

続いて、３つの電圧の差Ｖ１２ｔ１，Ｖ２３ｔ１，Ｖ３１ｔ１をメモリ１７に記憶する。

続いて、所定の時刻（時間）が経過して時刻ｔ２が到来したときに（Ｓ７）、電圧測定部１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）で、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間に所定の値（一定の値）の電流を流すときの、３つのパワー素子５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）それぞれのコレクタ７とエミッタ９との間の電圧Ｖｃｅを測定する（Ｓ９）。

続いて、電圧測定部１３で測定した３つの電圧Ｖｃｅの差を順繰りに３つの算出式を用いて３つただちに算出する（Ｓ１１）。

続いて、３つの電圧の差Ｖ１２ｔ２，Ｖ２３ｔ２，Ｖ３１ｔ２をメモリ１７に記憶する。

続いて、３つの電圧の差Ｖ１２ｔ２，Ｖ２３ｔ２，Ｖ３１ｔ２のそれぞれが、ステップＳ３でもとめた３つの電圧の差Ｖ１２ｔ１，Ｖ２３ｔ１，Ｖ３１ｔ１のそれぞれに対して変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、３箇所のハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のうちのいずれの箇所のハンダが劣化しているのかを判定する（検出）する（Ｓ１５）。

ステップＳ１５における判定の結果、３箇所のハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のうちのいずれかのハンダ３が劣化している判断した場合、その旨を出力部１９から外部に出力し、ステップＳ１５における判定の結果、３箇所のハンダ３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）のうちのいずれのハンダ３も劣化していない判断した場合には、ステップＳ７に戻る。

１基板
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃハンダ
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃパワー素子
７コレクタ
９エミッタ
１１ハンダ劣化検出装置
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ電圧測定部
１５制御部
Ｖｃｅ，Ｖｃｅ１，Ｖｃｅ２，Ｖｃｅ３電圧
Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１電圧の差

Claims

３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの前記コレクタと前記エミッタとの間の電圧の値を用いて、前記３つのパワー素子それぞれを基板に設置している３箇所のハンダそれぞれの劣化を検出するハンダ劣化判断方法において、
前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの、前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間の電圧を測定する電圧測定段階と、
前記電圧測定段階で測定した３つの電圧の差を順繰りに３つ算出する電圧差算出段階と、
前記電圧測定段階と前記電圧差算出段階とを繰り返すことで、前記３つの電圧の差それぞれが変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、前記３箇所のハンダのうちのいずれのハンダが劣化しているのか検出するハンダ劣化検出段階と、
を有することを特徴とするハンダ劣化判断方法。
請求項１に記載のハンダ劣化判断方法において、
前記ハンダ劣化検出段階は、前記３つの電圧の差のうちの１つの電圧の差が減少し、前記３つの電圧の差のうちの他の１つの電圧の差が増加しているときに、前記３箇所のハンダのうちの１つの箇所の半田が劣化しているのか、２つの箇所の半田が劣化しているのかを検出する段階であることを特徴とするハンダ劣化判断方法。
請求項２に記載のハンダ劣化判断方法において、
前記ハンダ劣化検出段階は、前記減少した電圧差と前記増加した電圧差とを算出するときの２つの算出式に共通に含まれている電圧が、減少している電圧差の中でマイナスであり、かつ、増加している電圧差の中でプラスである場合に、共通に含まれている電圧が測定された１つのパワー素子を設置しているハンダが劣化したと判断する段階であることを特徴とするハンダ劣化判断方法。
請求項２に記載のハンダ劣化判断方法において、
前記ハンダ劣化検出段階は、前記減少した電圧差と前記増加した電圧差とを算出するときの２つの算出式に共通に含まれている電圧が減少している電圧差の中でプラスであり、かつ、増加している電圧差の中でマイナスである場合に、共通に含まれている電圧が測定された１つのパワー素子以外の２つのパワー素子を設置しているハンダが劣化したと判断する段階であることを特徴とするハンダ劣化判断方法。
複数のパワー素子それぞれの第１の電極と第２の電極との間に所定の値の電流を流すときの前記第１の電極と前記第２の電極との間の電圧の値を用いて、前記各パワー素子を基板に設置しているハンダの劣化を検出するハンダ劣化検出方法において、
前記各パワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流しているときの、前記各パワー素子それぞれにおける第１の電極と第２の電極との間の電圧をそれぞれ測定する電圧測定段階と、
前記電圧測定段階で測定した各電圧の値相互間における電圧の差を算出する電圧差算出段階と、
前記電圧測定段階と前記電圧差算出段階とを複数回繰り返して得られる電圧の差の変化によって、前記ハンダの劣化を検出するハンダ劣化検出段階と、
を有することを特徴とするハンダ劣化判断方法。
３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの前記コレクタと前記エミッタとの間の電圧の値を用いて、前記３つのパワー素子それぞれを基板に設置している３箇所のハンダそれぞれの劣化を検出するハンダ劣化検出装置において、
前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間に所定の値の電流を流すときの、前記３つのパワー素子それぞれのコレクタとエミッタとの間の電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部での電圧の測定と、前記電圧測定部で測定した３つの電圧の差を順繰りに３つ算出することとを繰り返すことで、３つの電圧の差それぞれが変化しているか否かを監視し、この監視の結果に応じて、前記３箇所のハンダのうちのいずれのハンダが劣化しているのかを検出する制御部と、
を有することを特徴とするハンダ劣化検出装置。