JP6383252B2 - 電子装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
<ワイヤレスセンサネットワーク>
以下に説明する実施の形態では、無線通信システムの一例として、ワイヤレスセンサネットワークを取り挙げて説明するが、実施の形態における技術的思想は、これに限らず、センサを利用した無線通信システムに幅広く適用できるものである。
続いて、ワイヤレスセンサネットワークを構成するノードについて説明する。図2は、ノードの構成を示すブロック図である。図2に示すように、ワイヤレスセンサネットワークの構成要素であるノードは、例えば、センサSR、データ処理部DPU、無線通信部RFU、および、アンテナ(通信用アンテナ)ANT1を備えている。
さらに、ノードの詳細な構成の一例について説明する。図3は、主に、ノードに含まれるデータ処理部DPUの詳細な構成例を示すブロック図である。図3に示すように、ノードに含まれるデータ処理部DPUは、アナログデータ処理部ADPUとデジタルデータ処理部DDPUから構成されている。そして、アナログデータ処理部ADPUは、センシング部SUとAD変換部ADUを含むように構成され、デジタルデータ処理部DDPUは、数値解析部NAUと判断部JUを含むように構成されている。
次に、本実施の形態における電子装置EA1の外観構成について説明する。
以下では、ケースCSの内部に収納される電子装置EA1の構成要素の実装構成について説明する。まず、図7は、本実施の形態における電子装置(ノード)EA1の機能構成と電子装置EA1の実装部品との間の対応関係を示す図である。図7において、本実施の形態では、センサSRとセンシング部SUとAD変換部ADUとが一体的にセンサモジュールSMを構成している。一方、数値解析部NAUおよび判断部JUがMCUを構成する半導体装置SA1に形成されている。そして、センサモジュールSMおよび半導体装置SA1は、共通する配線基板WB1に搭載されることになる。
図10は、本実施の形態におけるモジュール部MJU1の実装構成を示す図である。具体的に、図10(a)は、本実施の形態におけるモジュール部MJU1の実装構成を示す斜視図であり、図10(b)は、本実施の形態におけるモジュール部MJU1の実装構成を示す側面図である。
続いて、ケースCSに収納された電子装置EA1全体の実装構成について説明する。図11は、本実施の形態における電子装置EA1の実装構成を示す模式的な透視上面図である。また、図12は、本実施の形態における電子装置EA1の実装構成を示す模式的な透視側面図である。
本実施の形態における電子装置は、上記のように構成されており、この電子装置の製造工程においては、電子装置の良否を選別するテスト工程が実施される。すなわち、不良品が出荷されることをできるだけ防止するために、電子装置の製造工程においては、良品と不良品を選別するテスト工程が存在し、テスト工程をパスした良品の電子装置だけが出荷されるようになっている。したがって、通常、電子装置には、テスト工程で使用するテスト端子が設けられている。そして、電子装置のコスト削減の観点からは、一部の構成部品の不良によって、その他の良品の構成部品を含む電子装置全体が不良品として処分されてしまうことを抑制することが必要であり、このためには、テスト工程に工夫を施すことが重要となってくる。
図13は、本実施の形態におけるテスト工程を含む電子装置の製造工程の流れを示すフローチャートである。図13に示すように、本実施の形態における電子装置の製造工程においては、まず、配線基板WB2に電子部品を搭載し(S101)、その後、電子部品を搭載した配線基板WB2の状態で単体テストを実施する(S102)。同様に、配線基板WB1に電子部品を搭載し(S103)、その後、電子部品を搭載した配線基板WB1の状態で単体テストを実施する(S104)。そして、単体テストで良品と判断された電子部品を搭載した配線基板WB2と、単体テストで良品と判断された電子部品を搭載した配線基板WB1とを積層接続してモジュール部MJU1を形成する(S105)。その後、配線基板WB1と配線基板WB2とを積層接続したモジュールMJU1に対して接続テストを実施する(S106)。以上のようにして、本実施の形態におけるテスト工程を含む電子装置の製造工程が実現される。なお、本明細書では、「電子部品を搭載した配線基板の単体テスト」を、便宜上、「配線基板の単体テスト」と表現する場合があるが、本明細書において、「配線基板の単体テスト」とは、電子部品を搭載した配線基板全体の単体テストを意味するものである。
次に、配線基板WB1のレイアウト構成について説明する。図14は、本実施の形態における配線基板WB1の上面のレイアウト構成を示す平面図である。図14において、本実施の形態における配線基板WB1は、例えば、長方形形状からなる矩形形状をしており、互いに対向する辺SD1と辺SD3とを有するとともに、互いに対向する辺SD2と辺SD4とを有する。このとき、辺SD1と辺SD2とは交差し、かつ、辺SD1と辺SD4とは交差する。同様に、辺SD3と辺SD2とは交差し、かつ、辺SD3と辺SD4とは交差する。そして、図14に示すように、配線基板WB1の上面には、コネクタCNT1(厳密には、コネクタCNT1の一部分であるが、便宜上、コネクタCNT1と呼ぶ)が搭載されている。ここで、配線基板WB1に搭載されているコネクタCNT1は、辺SD4側に寄せて配置されている。この結果、図14に示すように、配線基板WB1の上面において、コネクタCNT1の左側領域(辺SD2側)にスペースが確保され、このスペースに、半導体装置SA1とオペアンプOPAMPとオペアンプの周辺部品PHPが配置されている。このように、コネクタCNT1の配置位置を辺SD4側にずらすことによって生まれたスペースに、上述した電子部品を配置することにより、配線基板WB1の上面を有効活用している。この結果、配線基板WB1の小型化を図ることができる。
上述したように配線基板WB1の両面に複数のテスト端子が設けられているが、例えば、図14に示すように、配線基板WB1には、半導体装置SA1やコネクタCNT1が搭載されているとともに外部端子TE1が設けられている。このとき、本実施の形態におけるテスト工程は、配線基板WB1の両面に設けられている複数のテスト端子だけでなく、配線基板WBに搭載されている半導体装置(マイコン)SA1やコネクタCNT1と、配線基板WB1に設けられている外部端子ET1とを使用して実施される。
続いて、配線基板WB1の単体テスト工程の詳細について説明する。まず、図17において、本実施の形態における配線基板WB1の単体テストは、配線基板WB2(図示せず)と接続するコネクタCNT1のコネクタ端子CNP1〜CNP13にテスト用プローブを押し当てることにより実施される。具体的に、コネクタ端子CNP1〜CNP13は、マイクロコンピュータ(マイコン)として機能する半導体装置SA1のマイコン端子MP1〜MP13と接続されており、コネクタ端子CNP1〜CNP13にテスト用プローブを押し当てることで、マイコン端子MP1〜MP13との接続テストが行なわれることになる。ここで、図17において、外部端子TE1として引き出されている外部電源端子Z1およびGND端子Z2は、配線基板WB1の単体テスト時の電源電位およびGND電位の供給に使用される。また、第1外部センサ入力端子Z3および第2外部センサ入力端子Z6は、半導体装置SA1のマイコン端子である第1外部センサ入力端子MT4および第2外部センサ入力端子MT5を外部端子TE1として引き出しているものであり、マイコン端子の接続確認を行なうためにテストする必要がある。ただし、外部端子TE1は、図14に示すように、貫通孔THから構成されており、この貫通孔TH周辺のランド(図14のランドLNDA)の面積が非常に小さくなっているため、このランド部分にテスト用プローブを押し当てることが困難となる。このことから、本実施の形態では、図17に示すように、外部端子TE1と接続されているテスト端子TP1〜TP7を設け、このテスト端子TP1〜TP7にテスト用プローブを押し当てることにより、単体テストを実施するようになっている。さらに、配線基板WB1の単体テストでは、半導体装置(マイコン)SA1のテスト入力端子MT2およびテスト出力端子MT3にテスト用信号を送り、半導体装置SA1を制御して、配線基板WB1の単体テストが行なわれる。また、本実施の形態における配線基板WB1の単体テストでは、テスト時間を短縮するために、半導体装置SA1のクロック信号をモニタする構成が採用されているため、半導体装置SA1のクロックモニタ端子MT1をテスト端子(テスト端子TP3)と接続して、このテスト端子にテスト用プローブを押し当てている。
次に、配線基板WB1と配線基板WB2と積層接続してモジュールMJU1を形成した後の接続テスト工程の詳細について説明する。本実施の形態では、モジュール部MJU1の接続テストは、配線基板WB1の単体テストおよび配線基板WB2の単体テストを実施した後に実施される。このため、本実施の形態で組み立てられたモジュール部MJU1を構成する配線基板WB1と配線基板WB2は良品であることが確認されていることから、モジュール部MJU1の接続テストでは、コネクタCNT1部分での接続確認が実施される。この接続テストを実施する際、半導体装置(マイコン)SA1を制御するため、接続テストは、図17に示すように、外部電源端子Z1と接続されているテスト端子TP8、GND端子Z2と接続されているテスト端子TP11、テスト入力端子MT2と接続されているテスト端子TP9、テスト出力端子MT3と接続されているテスト端子TP10とを使用して実施される。このように、モジュール部MJU1の接続テストは、外部電源端子Z1が形成されている配線基板WB1を使用して実施されることになる。そして、配線基板WB1と配線基板WB2とを積層接続してモジュール部MJU1を形成した後は、配線基板WB1の上面には、テスト用プローブを押し当てることはできないことから、モジュール部MJU1の接続テストは、配線基板WB1の下面にテスト用プローブを押し当てて実施することになる。したがって、モジュール部MJU1の接続テストで使用されるテスト端子TP8〜TP11は、図15に示すように、配線基板WB1の下面に設けられることになる。以上のことから、本実施の形態における配線基板WB1においては、配線基板WB1の上面にテスト用プローブを押し当てて単体テストが実施され、かつ、配線基板WB1の下面にテスト用プローブを押し当てて接続テストが実施される。このため、本実施の形態では、配線基板WB1の上面に単体テストで使用されるテスト端子TP1〜TP7が設けられる一方、配線基板WB1の下面に接続テストで使用されるテスト端子TP8〜TP11が設けられている。言い換えれば、本実施の形態における配線基板WB1には、上面と下面の両面にテスト端子が設けられていることになる。
本実施の形態における配線基板WB1には、複数の電子部品が搭載されているとともに、外部端子TE1およびテスト端子TP1〜TP11が設けられている。したがって、配線基板WB1を含む電子装置の小型化を推進するにあたっては、電子部品の配置形態だけでなく、外部端子TE1およびテスト端子TP1〜TP11の配置形態や形状に工夫を施すことが重要である。そこで、本実施の形態では、配線基板WB1の小型化を実現するために、特に、配線基板WB1に設けられる外部端子TE1およびテスト端子TP1〜TP11の配置形態や形状に工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態における特徴点について説明することにする。
無線通信システムの構成要素となる電子装置であって、
前記電子装置は、
第1配線基板、
前記第1配線基板とコネクタを介して電気的に接続された第2配線基板、
を備え、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とは、前記第1配線基板の上面と前記第2配線基板の下面とを対向させた状態で積層配置されてモジュール部を構成し、
前記第1配線基板の上面のうちの第1テスト端子形成領域には、複数の第1テスト端子が集約して設けられ、
前記第1配線基板の下面のうちの第2テスト端子形成領域には、複数の第2テスト端子が集約して設けられる、電子装置。
MJU1 モジュール部
TP1 テスト端子
TP2 テスト端子
TP3 テスト端子
TP4 テスト端子
TP5 テスト端子
TP6 テスト端子
WB1 配線基板
WB2 配線基板
Claims (14)
- 無線通信システムの構成要素となる電子装置であって、
前記電子装置は、
第1配線基板、
前記第1配線基板とコネクタを介して電気的に接続された第2配線基板、
を備え、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とは、前記第1配線基板の上面と前記第2配線基板の下面とを対向させた状態で積層配置されてモジュール部を構成し、
前記第1配線基板の上面のうちの第1テスト端子形成領域には、複数の第1テスト端子が集約して設けられ、
前記第1配線基板の下面のうちの第2テスト端子形成領域には、複数の第2テスト端子が集約して設けられる、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記複数の第1テスト端子は、前記モジュール部を構成する前の前記第1配線基板単体に対する単体テスト用端子である、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1配線基板の上面は、電子部品を搭載する第1部品搭載領域を有し、
平面視において、前記第1テスト端子形成領域と前記第1部品搭載領域との間には、所定のスペースを有する第1バッファ領域が設けられる、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1配線基板は、第1辺と、前記第1辺と交差する第2辺とを有し、
前記第1テスト端子形成領域の外形線は、前記第1辺の一部と前記第2辺の一部とを含む、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1配線基板の上面は、複数の貫通孔が形成された貫通孔形成領域を有し、
前記複数の第1テスト端子と前記複数の貫通孔とは、電気的に接続される、電子装置。 - 請求項5に記載の電子装置において、
前記複数の第1テスト端子は、前記モジュール部を構成する前の前記第1配線基板単体に対する単体テスト用端子であり、
前記第1配線基板の上面には、前記複数の貫通孔のそれぞれと電気的に接続され、かつ、平面視において、前記複数の貫通孔のそれぞれを内包する複数のランド部が形成され、
前記複数の貫通孔のうちの第1貫通孔に対応した第1ランド部は、前記複数のランド部の中で最も面積が大きく、
前記第1ランド部は、前記第1テスト端子形成領域に形成される前記複数の第1テスト端子とは別の1つの前記単体テスト用端子として機能する、電子装置。 - 請求項5に記載の電子装置において、
前記複数の貫通孔の中には、他の貫通孔よりも開口面積の大きな第2貫通孔が含まれる、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記複数の第2テスト端子は、前記第1配線基板と前記第2配線基板とを積層配置した前記モジュール部における前記第1配線基板と前記第2配線基板との接続テスト用端子である、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1配線基板の下面は、電子部品を搭載する第2部品搭載領域を有し、
平面視において、前記第2テスト端子形成領域と前記第2部品搭載領域との間には、所定のスペースを有する第2バッファ領域が設けられる、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1配線基板は、第1辺を有し、
前記第2テスト端子形成領域の外形線は、前記第1辺の一部を含む、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1配線基板の下面は、複数の貫通孔が形成された貫通孔形成領域を有し、
前記複数の第2テスト端子と前記複数の貫通孔とは、電気的に接続される、電子装置。 - 請求項11に記載の電子装置において、
前記第1配線基板の下面には、前記複数の貫通孔のそれぞれと電気的に接続され、かつ、平面視において、前記複数の貫通孔のそれぞれを内包する複数のランド部が形成され、
前記複数の貫通孔のうちの第2貫通孔に対応した第2ランド部は、前記複数のランド部の中で最も面積が大きく、
前記第2ランド部は、前記第2テスト端子形成領域に形成される前記複数の第2テスト端子とは別の1つの第2テスト端子として機能する、電子装置。 - 請求項1に記載の電子装置において、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とは、接着材でも接続される一方、
前記複数の第1テスト端子には、前記接着材が接触しない、電子装置。 - 無線通信システムの構成要素となる電子装置を含み、
前記電子装置は、
第1配線基板、
前記第1配線基板とコネクタを介して電気的に接続された第2配線基板、
を備え、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とは、前記第1配線基板の上面と前記第2配線基板の下面とを対向させた状態で積層配置されてモジュール部を構成し、
前記第1配線基板の上面のうちの第1テスト端子形成領域には、複数の第1テスト端子が集約して設けられ、
前記第1配線基板の下面のうちの第2テスト端子形成領域には、複数の第2テスト端子が集約して設けられる、電子装置の製造方法であって、
(a)第1配線基板の上面に電子部品を搭載する工程、
(b)前記第1配線基板の下面に電子部品を搭載する工程、
(c)前記(a)工程と前記(b)工程とを実施した後、前記複数の第1テスト端子を使用することにより、前記第1配線基板の単体テストを実施する工程、
(d)前記(c)工程後、前記単体テストをパスした前記第1配線基板と前記第2配線基板とを前記コネクタで接続することによりモジュール部を形成する工程、
(e)前記(d)工程後、前記複数の第2テスト端子を使用することにより、前記モジュール部の接続テストを実施する工程、
を備える、電子装置の製造方法。
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