JP5068150B2 - 電気的解析の可能な制御基板ユニット - Google Patents

Description

本発明は、制御基板の回路パターンの断線やショート等により不具合を生じた箇所を検知するため、電気的な動作を解析することができる制御基板ユニットに関するものである。

制御基板の保護を目的に、当該制御基板の表面のうち、実装部品を配置する実装側表面に樹脂層を成形する技術は既知である（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２３５４０３号公報

制御基板の実装側表面にモールド部（樹脂層）を形成する場合、制御基板の電気的な動作を解析するにあたっては、薬品等を用いてモールド部を溶解し、制御基板上の導通部を露出させる方法が考えられるが、使用される薬品が強力であるため、制御基板上の実装部品をも破壊してしまうことがある。

一方、制御基板の実装側表面にモールド部を形成するのに替えて、金属製の蓋体を覆せて必要に応じて開封する方法も存在するが、この蓋体は、制御基板に溶接されるため、蓋体の取り外しが困難である。また、蓋体を取り外した後は、制御基板の実装側表面が外界に露出するため、コンタミ（例えば、切子）等の異物が付着すると、適切な解析が行われないことがある。更に、蓋体で封止する場合、蓋体を取り外すときのいきおいで実装部品に傷を付けてしまうと、適切な解析が行われないことがある。

これに対し、制御基板の特定部位を駆動させることで、その熱変化を測定する方法も考えられるが、例えば実装部品が密に配置されている場合、異常個所の特定が困難なことがある。

加えて、上記の方法はいずれも、実装側表面を覆う樹脂層の除去又は蓋体の取り外しにより、制御基板の表面を露出させる必要があるため、制御基板自体の破壊が想定され、耐久性に優れた制御基板としての再現が不可能になってしまうという問題がある。

本発明の解決すべき課題は、制御基板の保護を目的に、当該制御基板の実装側表面を樹脂層又は蓋体で覆うことと、制御基板の電気的な動作を解析するにあたり、樹脂層の除去又は蓋体の取り外しにより制御基板の表面を露出させる必要があることにあり、
本発明の目的とするところは、解析準備が容易であるという利点を維持しつつ、制御基板の破壊や樹脂層から取り除いたコンタミ等の異物の混入に伴う性能低下の危険を抑え、問題となる部位の特定が可能で、しかも、耐久性がほとんど失われることなく制御基板として再現することができる、電気的解析の可能な制御基板ユニットを提供することにある。

本発明である、電気的解析の可能な制御基板ユニットは、電気的な動作の解析が可能な制御基板を有するユニットであって、制御基板の実装部品を配置する実装側表面に、当該実装側表面から起立する導通部を備え、前記実装側表面に、当該実装側表面を覆う第一の樹脂層と、この第一の樹脂層から露出した前記導通部の先端を埋没させ、前記第一の樹脂層から薬品で溶解させて取り除きが可能な第二の樹脂層とを設け、前記第二の樹脂層を溶解させた後、解析可能にしたことを特徴とするものである。

この場合、第一の樹脂層としては、例えば、第二の樹脂層に比べて耐薬品性に優れた樹脂で構成することができる。なお、ここで、耐薬品性に優れるとは、同一の薬品を使用しても他の樹脂層に比べて溶解し難いことをいう。

更に、実装側表面を第一の樹脂層で覆うにあたっては、実装側表面に密着した状態、又は、実装側表面と間隔を空けた状態にすることができる。特に、実装側表面と間隔を空けた状態で覆う場合には、その間を空洞としても、ゲル状の物質等を充填してもよい。

また、本発明である、電気的解析の可能な制御基板ユニットとしては、前記第一の樹脂層は、前記導通部の一部を露出させる貫通孔を有し、前記第二の樹脂層は、前記貫通孔に充満して前記第一の樹脂層を覆うことを特徴とするものが挙げられる。

この場合も、第一の樹脂層としては、例えば、第二の樹脂層に比べて耐薬品性に優れた樹脂で構成することができる。また、第一の樹脂層も、実装側表面に密着した状態、又は、実装側表面と間隔を空けた状態にすることができ、特に、実装側表面と間隔を空けた状態の場合には、その間を空洞としても、ゲル状の物質等を充填してもよい。

本発明のように、制御基板の実装側表面に、この実装側表面から起立する導通部を設ける一方、当該実装側表面を、第一の樹脂層で前記導通部の先端が突出するように覆うと共に、この第一の樹脂層から露出した前記導通部の先端を、第二の樹脂層に埋没させることで、この第二の樹脂層を薬品等で溶解させて取り除くようにすれば、実装側表面を覆う第一の樹脂層を残しつつ、前記導通部の先端を介しての制御基板の電気的な解析が可能となる。

即ち、制御基板の電気的な解析を行う場合、導通部を露出させるべく強力な薬品で第二の樹脂層を溶解させても、実装側表面は常に第一の樹脂層で覆われることになるため、制御基板の破壊の危険を伴うことがない。また、薬品で溶解させるだけで済むので、金属蓋体で保護する場合と比べても、制御基板の破壊の危険を伴うことがなく、しかも、除去作業が楽であるため、容易な解析を実現することができる。また、実装側表面が外界に露出しないため、第二の樹脂層から取り除いたコンタミ等の異物が実装側表面に付着することなく、適切な解析を行うことができる。更に、実装側表面から起立する導通部で解析を行えるため、問題となる部位の特定も可能となる。

しかも、実装側表面を覆う第一の樹脂層を残しつつ、制御基板の電気的な動作を解析することができるので、耐久性に優れた制御基板としての再現も可能である。

また、本発明によれば、実装側表面に導通部を設ける一方、前記実装側表面を前記導通部の一部を露出させる貫通穴を有する第一の樹脂層と、この第一の樹脂層の貫通穴に充満して当該第一の樹脂層を覆う第二の樹脂層とで覆い、この第二の樹脂層を薬品等で溶解させて取り除くようにすれば、導通部に通じる遺構穴が形成されることで、当該遺構穴を通して前記導通部を介しての制御基板の電気的な解析が可能となる。

即ち、制御基板の電気的な解析を行う場合、遺構穴を形成すべく強力な薬品で溶解させても、実装側表面はそのほとんどの部分が第一の樹脂層で覆われることになるため、制御基板の破壊の危険を抑えることができる。また、薬品で溶解させるだけで済むので、金属蓋体で保護する場合と比べても、制御基板の破壊の危険を抑えることができ、しかも、除去作業が楽であるため、容易な解析を実現することができる。また、実装側表面が外界にほとんど露出しないため、コンタミ等の異物が実装側表面に付着することなく、適切な解析を行うことができる。更に、遺構穴を通して前記導通部を介しての解析を行えるため、問題となる部位の特定も可能となる。

しかも、実装側表面がほとんど露出しないので、遺構穴を小さく抑えることで耐久性がほとんど失われることなく制御基板としての再現が可能である。

以下、図面を参照して、本発明である、制御基板の電気的な動作を解析する方法及び、この方法に用いる制御基板を詳細に説明する。

図１は、本発明の第一の形態である、制御基板ユニット１０を側面から模式的に示す断面図である。

符号１１は、表面実装部品Ｄ1,Ｄ2及び金線Ｌ1等を有する制御基板としてのセラミック基板である。セラミック基板11は、表面実装部品Ｄ1,Ｄ2を固定する第１層11ａと、この第１層11ａに隣接する第２層11ｂとを積層してなり、第１層11ａと第２層11ｂとの間には、銅等の導電体で配線された回路パターン（図示せず）が形成されている。

符号１３は、セラミック基板１１を取り囲む枠体である。枠体１３は、バスバーＢ1を有し、他のバスバーＢ2と溶接部Ｗを介して一体に連結されている。このバスバーＢ1は、アルミ線Ｌ2を介して、セラミック基板１１に電気的に接続されている。

符号１４は、セラミック基板１１の実装側表面ｆ1を表面実装部品Ｄ1等と共に密着した状態で覆い当該実装側表面ｆ1を封止して枠体１３と共に一体に連結する第一の樹脂層（以下、「封止層」という）である。封止層１４は、セラミック基板１１の保護を目的に、例えば、エポキシ樹脂等の合成樹脂で構成されている。

符号１５は、封止層１４の回路側表面に一体に成形された第二の樹脂層（以下、「表面層」という）である。即ち、表面層１５は、セラミック基板１１の表面上に間隔Ｘを空けて配置されている。

表面層１５を構成する樹脂としては、薬品等による溶解により取り除くことができるものが挙げられる。具体例としては、エポキシ樹脂等の合成樹脂が挙げられ、封止層１４と配合割合を変えることで、この封止層１４よりも溶け易い性質とする。また、この場合、表面層１５を溶解させる薬品としては、硝酸を用いる。

符号１６は、実装側表面ｆ1から起立する導通部としてのテストピンである。テストピン１６は、その先端１６ｅが封止層１４から突出し、更に、この先端１６ｅは表面層１５に埋没している。

本形態のように、セラミック基板１１の実装側表面ｆ1に、この実装側表面ｆ1から起立するテストピン１６を設ける一方、当該実装側表面ｆ1を、封止層１４でテストピン１６の先端１６ｅが突出するように覆うと共に、この封止層１４から露出したテストピン１６の先端16ｅを、表面層１５に埋没させることで、この表面層１５を硝酸で溶解させて取り除けば、実装側表面ｆ1を覆う封止層１４を残しつつ、テストピン１６の先端16ｅを介してのセラミック基板１１の電気的な解析が可能となる。

即ち、セラミック基板１１の電気的な解析を行う場合、テストピン１６を露出させるべく薬品で表面層１５溶解させても、実装側表面ｆ1は常に封止層１４で覆われることになるため、セラミック基板１１の破壊の危険を伴うことがない。また、薬品で溶解させるだけで済むので、金属蓋体で保護する場合と比べても、セラミック基板１１の破壊の危険を伴うことがなく、しかも、除去作業が楽であるため、容易な解析を実現することができる。また、実装側表面ｆ1が外界に露出しないため、表面層１５から取り除いたコンタミ等の異物が実装側表面ｆ1に付着することなく、適切な解析を行うことができる。更に、実装側表面ｆ1から起立するテストピン１６で解析を行えるため、問題となる部位の特定も可能となる。

しかも、実装側表面ｆ1を覆う封止層１４を残しつつ、セラミック基板１１の電気的な動作を解析することができるので、耐久性に優れたセラミック基板１１としての再現も可能である。

図２は、本発明の第二の形態である、制御基板ユニット２０を側面から模式的に示す断面図である。なお、第一の形態と同一部分は、同一の符号をもって、その説明を省略する。

本形態では、バスバーＢ2は、気密性及び絶縁性に優れたハーメチックシールに代表される端子ｔに接合されている。端子ｔは、アルミ線Ｌ2を介してセラミック基板１１に電気的に接続されている。

更に、封止層１４及び表面層１５は、表面実装部品Ｄ1等を取り囲む枠型の支持体１７を介してセラミック基板１１の実装側表面ｆ1と間隔Ｘを空けた状態に配置されている。これにより、セラミック基板１１と封止層１４及び表面層１５との間には、空間Ｓが形成される。

空間Ｓは、空洞とすることも可能であるが、表面実装部品Ｄ1等の保護を目的として、樹脂層は勿論、ゲル状の物質を充填することも可能である。

この場合も、第一の形態と同様、表面層１５を溶解させるだけの楽な除去作業で、セラミック基板１１の破壊や異物混入に伴う性能低下の危険を伴うことなく、問題となる部位の特定も可能となり、また、耐久性に優れたセラミック基板１１としての再現も可能である。

図３は、本発明の第三の形態である、制御基板ユニット３０を側面から模式的に示す断面図である。なお、他の形態と同一部分は、同一の符号をもって、その説明を省略する。

制御基板ユニット３０は、セラミック基板１１の実装側表面ｆ1に導通部であるテストパットＰを設ける一方、実装側表面ｆ1をテストパットＰの一部を露出させる５つの貫通穴ｈ1を有する封止層１４と、この封止層１４の貫通穴ｈ1に充満して当該封止層１４を覆う表面層１５とで覆っている。これにより、表面層１５には、封止層１４を貫通しつつテストパットＰに向かって延在して当該テストパットＰに繋がる５つの脚部15ａが一体に形成されている。

この場合、表面層１５と共に脚部15ａを薬品で溶解して取り除けば、テストパッドＰに通じる遺構穴（貫通穴）ｈ1が形成されることで、当該遺構穴ｈ1を介してのセラミック基板１１の電気的な解析が可能となる。

即ち、セラミック基板１１の電気的な解析を行う場合、遺構穴ｈを形成すべく薬品で溶解させても、実装側表面ｆ1はそのほとんどの部分が封止層１４で覆われることになるため、セラミック基板１１の破壊の危険を抑えることができる。また、薬品で溶解させるだけで済むので、金属蓋体で保護する場合と比べても、セラミック基板１１の破壊の危険を抑えることができ、しかも、除去作業が楽であるため、容易な解析を実現することができる。また、実装側表面ｆ1が外界にほとんど露出しないため、コンタミ等の異物が実装側表面ｆ1に付着することなく、適切な解析を行うことができる。更に、遺構穴ｈ1を通してテストパッドＰを介しての解析を行えるため、問題となる部位の特定も可能となる。

しかも、実装側表面ｆ1がほとんど露出しないので、遺構穴ｈを小さく抑えることで耐久性がほとんど失われることなくセラミック基板１１としての再現が可能である。

図４は、本発明の第四の形態である、制御基板ユニット４０を側面から模式的に示す断面図である。なお、他の形態と同一部分は、同一の符号をもって、その説明を省略する。

本形態は、他の形態と同様、実装側表面ｆ1を封止層１４で覆う一方、当該セラミック基板１１には、実装側表面ｆ1から当該実装側表面ｆ1と対向する裏面ｆ2に抜ける５つの貫通孔ｈを形成し、この貫通孔ｈの内壁に、導体を覆覆（メッキ）してなるスルーホール１８が形成されている。

スルーホール１８は、その先端にハンダ付けがされることにより、このハンダ付けされた部分がヘッド18ａを構成する。

符号１９は、セラミック基板１１の裏面ｆ2を覆い当該裏面ｆ2に一体に成形された樹脂層である。これにより、裏面ｆ2から露出してスルーホール１８に繋がるヘッド18ａは、樹脂層１９内に埋没した状態になる。この樹脂層１９を構成する樹脂としては、第一の形態と同様、硝酸によって溶解させることで取り除くことができるエポキシ樹脂等の合成樹脂が挙げられる。

この場合、セラミック基板１１に、実装側表面ｆ1から当該セラミック基板１１を貫通してその裏面ｆ2に露出するヘッド18ａを有するスルーホール１８を設ける一方、その裏面ｆ2を樹脂層１９で覆い、この樹脂層１９でヘッド18ａを埋没させることで、この樹脂層１９を薬品等で溶解させて取り除くようにすれば、裏面ｆ2から露出するヘッド18ａを介しての制御基板の電気的な解析が可能となる。

即ち、セラミック基板１１の電気的な解析を行う場合、ヘッド18ａを露出させるべく強力な薬品で樹脂層１９を溶解させても、セラミック基板１１の実装部品Ｄ1，Ｄ2は常にセラミック基板１１の裏面ｆ2で保護されるため、セラミック基板１１の破壊の危険を伴うことがない。また、薬品で溶解させるだけで済むので、金属蓋体で保護する場合と比べても、セラミック基板１１の破壊の危険を伴うことがなく、しかも、除去作業が楽であるため、容易な解析を実現することができる。また、実装側表面ｆ1が外界に露出しないため、樹脂層１９から取り除いたコンタミ等の異物が実装側表面ｆ1に付着することなく、適切な解析を行うことができる。更に、裏面ｆ2から露出するヘッド18ａで解析を行えるため、問題となる部位の特定も可能となる。

しかも、裏面ｆ2で実装側表面ｆ1を保護しつつ、セラミック基板１１の電気的な動作を解析することができるので、耐久性に優れたセラミック基板１１としての再現も可能である。

上述したところは、本発明の好適な形態を示したものであるが、特許請求の範囲内において、種々の変更を加えることができる。例えば、上述した形態の各構成要素は、用途等に応じて適宜組み合わせることができる。

また、本発明によれば、表面層１５又は樹脂層１９を設ける前の段階で、セラミック基板の電気的な解析が可能となるため、この段階で、前もって、セラミック基板の電気的な解析を行っておけば、良好な性能を発揮する良品のみ、表面層１５又は樹脂層１９を設けて出荷することができる。即ち、本発明によれば、出荷前の製品チェックも可能となる。

本発明の第一の形態である、制御基板ユニットを側面から模式的に示す断面図である。 本発明の第二の形態である、制御基板ユニットを側面から模式的に示す断面図である。 本発明の第三の形態である、制御基板ユニットを側面から模式的に示す断面図である。 本発明の第四の形態である、制御基板ユニットを側面から模式的に示す断面図である。

符号の説明

10 積層基板ユニット
11 セラミック基板
11a 第１層
11b 第２層
13 枠体
14 封止層（第一の樹脂層）
15 表面層（第二の樹脂層）
16 テストピン（導通部）
16e テストピン先端（導通部先端）
17 支持体
18 スルーホール
18a スルーホールヘッド
19 樹脂層
19a 脚部
B1,B2 バスバー
D1,D2 表面実装部品
h1 貫通穴（遺構穴）
h2 スルーホール
L1 金線
L2 アルミ線
Ｐ テストパット
ｔ 端子

Claims (2)

1. 電気的な動作の解析が可能な制御基板を有するユニットであって、
   制御基板の実装部品を配置する実装側表面に、当該実装側表面から起立する導通部を備え、
   前記実装側表面に、前記導通部の先端が突出するように当該実装側表面を覆う第一の樹脂層と、この第一の樹脂層から露出した前記導通部の先端を埋没させ、前記第一の樹脂層から薬品で溶解させて取り除きが可能な第二の樹脂層とを設け、前記第二の樹脂層を溶解させた後、解析可能にしたことを特徴とする、電気的解析の可能な制御基板ユニット。
2. 前記第一の樹脂層は、前記導通部の一部を露出させる貫通孔を有し、
   前記第二の樹脂層は、前記貫通孔に充満して前記第一の樹脂層を覆うことを特徴とする請求項１に記載の制御基板ユニット。

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