JPH1114576A

JPH1114576A - 実装基板の劣化診断方法および装置

Info

Publication number: JPH1114576A
Application number: JP16892597A
Authority: JP
Inventors: Yuji Minami; 裕二南
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】実装基板の表面温度分布から基板の劣化を診
断する。【解決手段】電気・電子部品を実装した実装基板１０
に、一定の入出力条件下で電源を投人後、前記実装基板
の実装表面温度が定常状態になるまでの時間において、
温度画像計測手段１１により、段所定のサンプリング時
点毎に前記実装表面の温度分布を計測・画像化した昇温
画像データを出力する。この温度画像計測手段１１によ
り前記実装基板１０を異なる時期において計測・画像化
し、出力された前記昇温画像データを昇温画像データベ
ース１８に格納する。温度分布変化量計算手段２０は、
前記昇温画像データの内、前記実装基板の経年使用上、
最も過去の昇温画像データを基準昇温画像データとし
て、前記昇温画像データと比較し、両者の間の温度分布
変化量を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気・電子部品を実
装した実装基板の劣化・故障診断方法および装置に関わ
り、特に、故障診断にも適用可能な劣化診断方法および
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気・電子部品が実装された各種の実装
基板の劣化を、その動作状態において診断する技術はこ
れまでのところでは実用化されていない。実装基板の劣
化の原因は実装部品の劣化であり、部品単独では、その
電気的特性低下や部品材料の構造劣化（半導体デバイス
ではアルミ配線腐食，マイグレーション，ボイドなど）
で劣化状態を検出できる。しかし，基板回路に実装され
た状態では，部品個々の電気的特性や構造劣化を検出す
ることはてきない。また、実装基板の入出力特性が唯一
計測可能であるが、複数部品が実装され回路構成が作ら
れているので、個々の部品劣化の影響が回路出力にどの
ように現れるか解析が困難てある。

【０００３】さらに、部品劣化は部品仕様規格内て動作
していれば故障（又は異常）ではなく、回路出力の変動
に与える影響は少ない。特にデジタル回路では０、１の
動作であるため、少々の劣化により動作電圧余裕が変動
しても０，１の出力（反転）には影響がない。また、実
装基板の回路制御の補償機能により、部品劣化の影響が
吸収され、出力変動としては現れにくい。さらに、劣化
による実装基板の表面温度（個々の部品表面温度）変化
で劣化現象を高感度に検出する有効な技術がない。

【０００４】他方、実装基板の故障検出に関しては、部
品故障が出力特性、基板回路動作に直接影響を与えるの
で、実装基板の入出力特性の観察により容易である。し
かし、故障個所（故障部品）を特定しようとすると、実
装基板から部品を取り外し、一個一個検査しないと故障
部品を特定できない。そこで、実装状態のまま、故障部
品を特定するために、実装表面温度を赤外線カメラ等に
より計測し、故障が高い発熱で現れる部品を正常時の実
装表面温度データと比較して特定する方法が実施されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の実装表面温度を
赤外線カメラ等により計測する方法は、定常状態の温度
分布を比較するが、定常状態では、自己発熱の大きさが
異なる部品混合による温度の平均化、故障部品の影響で
正常部品も大きく発熱してしまうなどの現象があり、正
確な故障部品の検出には難点がある。

【０００６】そこで本発明は、自己発熱の大きさが異な
る部品混合による温度の平均化、故障部品の影響で正常
部品も大きく発熱してしまうなどの現象に左右されるこ
となく、実装基板の表面温度から基板の劣化診断、故障
箇所の正確な特定を可能とする劣化診断方法および装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の劣化診断方法
は、電気・電子部品を実装した実装基板に、一定の入出
力条件下で電源を投人後、前記実装基板の実装表面温度
が定常状態になるまでの時間において、所定のサンプリ
ング時点毎に前記実装表面の温度分布を計測・画像化し
た昇温画像データを出力する温度画像計測手段と、この
温度画像計測手段により前記実装基板を異なる時期にお
いて計測・画像化し、出力された前記昇温画像データを
昇温画像データベースに格納する手段と、この手段によ
り前記昇温画像データベースに格納された前記昇温画像
データの内、前記実装基板の経年使用上、最も過去の昇
温画像データを基準昇温画像データとして、前記昇温画
像データと比較し、両者の間の温度分布変化量を計算す
る手段と、この温度分布変化量計算手段により得られた
温度分布変化量を予め設定されたしきい値と比較し、前
記温度分布変化量が前記しきい値を越えた場合、「劣化
あり」と判定する劣化判定手段とを備えたことを特徴と
するものである。

【０００８】また、本発明の劣化診断装置は、電気・電
子部品を実装した実装基板に、一定の入出力条件下で電
源を投人後、前記実装基板の実装表面温度が定常状態に
なるまでの時間において、所定のサンプリング時点毎に
前記実装表面の温度分布を計測・画像化した昇温画像デ
ータを出力する温度画像計測手段と、この温度画像計測
手段により前記実装基板を異なる時期において計測・画
像化し、出力された前記昇温画像データを格納する昇温
画像データベースと、この昇温画像データベースに格納
された前記昇温画像データの内、前記実装基板の経年使
用上、最も過去の昇温画像データを基準昇温画像データ
として、前記昇温画像データと比較し、両者の間の温度
分布変化量を計算する手段と、この温度分布変化量計算
手段により得られた温度分布変化量を予め設定されたし
きい値と比較し、前記温度分布変化量が前記しきい値を
越えた場合、「劣化あり」と判定する劣化判定手段とを
備えたことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、前記所定のサンプリン
グ時点のうちの同一サンプリング時点における前記基準
昇温画像データと前記昇温画像データとの間の変化量を
計算することを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記実装基板の劣化診断装置はさらに、前記昇温画像デ
ータおよび基準昇温画像データをそれぞれ画像分割する
画像分割手段と、この画像分割手段によりそれぞれ分割
された前記基準昇温画像データおよび前記昇温画像デー
タがそれぞれ前記温度分布変化量計算手段に供給する手
段とを備え、前記温度分布変化量計算手段は前記分割さ
れた基準昇温画像データおよび昇温画像データの同一分
割領域、同一サンプリング時点における両温度画像間の
温度分布変化量を各々計算することを特徴とするもので
ある。

【００１１】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記劣化判定手段は、前記全ての分割領域に少なくとも
一カ所以上で「劣化あり」と判定された場合、「劣化あ
り」と判定された分割領域の位置情報をマップ作成手段
へ出力し、このマップ作成手段は前記実装基板の可視画
像に前記分割領域の位置情報を重ね合わせて表示するこ
とを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、同一サンプリング時点
における前記基準昇温画像データの分割温度画像の累積
濃度値と診断時に計測・画像化した前記昇温画像データ
の前記分割温度画像と同一分割領域の分割温度画像の累
積濃度値との差分を前記分割温度画像間の温度分布変化
量として計算することを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、前記同一サンプリング
時点における基準昇温画像データの分割温度画像および
この分割温度画像と同一分割領域内の同一座標における
前記診断時に計測・画像化した昇温画像の画素濃淡値を
差分計算するとともに、この差分計算を前記同一分割領
域内の全画素に対して計算し、得られた各差分値の２乗
和平均を前記分割温度画像間の温度分布変化量とするこ
とを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、前記同一サンプリング
時点における基準昇温画像データの分割温度画像および
この分割温度画像と同一の分割領域における前記診断時
に計測・画像化した昇温画像データの分割温度画像との
相互相関係数を前記分割温度画像の温度分布変化量とし
て出力することを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、前記同一サンプリング
時点における基準昇温画像データの分割温度画像および
この分割温度画像と同一の分割領域における前記診断時
に計測・画像化した昇温画像データの前記分割温度画像
とのフラクタル次元を計算するとともに、これらの分割
温度画像間のフラクタル次元の差分値を前記分割温度画
像間の温度分布変化量とすることを特徴とするものであ
る。

【００１６】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、前記同サンプリング時
点における基準昇温画像データの分割温度画像およびこ
の分割温度画像と同分割領域における前記診断時に計測
・画像化した昇温画像データの前記分割温度画像におけ
る代表点温度またはピーク温度値間の差分値を計算し、
この差分値を前記分割温度画像間の温度分布変化量とす
ることを特徴とするものである。

【００１７】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、同一分割領域での前記
基準昇温画像データおよび診断時に計測・画像化した昇
温画像データがそれぞれ示す昇温時間に対する昇温変化
の傾向である昇温特性の特徴を定量化し、これらの定量
値間のを差分値である昇温特性変化量を温度分布変化量
として出力することを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、同一分割領域における
前記基準昇温画像データおよび診断時に計測・画像化し
た昇温画像データの代表点が示す、昇温時間に対する昇
温度データの立ち上がり付近の角度である昇温変化率を
計算し、これらの昇温変化率の差分値を昇温特性変化量
として出力することを特徴とするものである。

【００１９】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、同一分割領域における
前記基準昇温画像データおよび診断時に計測・画像化し
た昇温画像データがサンプリング毎に逐次示す、昇温時
間に対する累積濃度値の立ち上がり付近の角度である累
積濃度変化率を計算し、これらの累積濃度変化率の差分
値を昇温特性変化量として出力することを特徴とするも
のである。

【００２０】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、同一分割領域における
前記基準昇温画像データおよび診断時に計測・画像化し
た昇温画像データがサンプリング毎に逐次示す、昇温時
間に対するフラクタル次元データの立ち上がり付近の角
度であるフラクタル次元変化率を計算し、これらのフラ
クタル次元変化率の差分値を昇温特性の変化量として出
力することを特徴とするものである。

【００２１】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記温度分布変化量計算手段は、同一分割領域における
前記基準昇温画像データおよび診断時に計測・画像化し
た昇温画像データ間の相互相関係数がサンプリング毎に
逐次示す、昇温時間に対する立ち上がり付近の角度であ
る相関変化率を計算し、これらの相関変化率の差分値を
昇温特性の変化量として出力することを特徴とするもの
である。

【００２２】また、本発明の劣化診断装置は、電気・電
子部品を実装した実装基板に、一定の入出力条件下で電
源を投人後、前記実装基板の実装表面温度が定常状態に
なるまでの時間において、所定のサンプリング時点毎に
前記実装表面から放射される赤外線を２次元走査して昇
温画像データを出力する赤外線温度カメラと、前記実装
基板の周囲温度を検出する温度検出器と、この温度検出
器で検出した周囲温度データおよび前記赤外線温度カメ
ラで計測した温度値との差分値である昇温度を計算する
差分手段と、この差分手段で計算した前記差分温度を入
力し、この差分温度を濃淡値に変換して２次元配列の温
度画像データを得る濃淡画像化手段と、この濃淡画像化
手段で画像化した温度画像データを一時格納するバッフ
ァと、前記濃淡画像化手段から温度画像データが入力さ
れ、このデータの全画素の濃淡値を合計した累積濃度値
を各サンプリング時点で算出するとともに、隣接するサ
ンプリング時点で計測・画像化した温度画像の累積濃度
値の差分を計算し、この差分値が連続して予め設定した
上下限値の範囲に入った時点で、前記赤外線温度カメラ
に計測停止指示信号を出力するとともに前記バッファに
動作指示信号を供給する入力制御手段とを備え、この入
力制御手段から供給される前記動作指示信号の入力で動
作し、前記バッファに格納された昇温画像データを取り
出し、外部へ出力することを特徴とするものである。

【００２３】また、本発明の劣化診断装置は、遠隔地の
計測・診断端末装置と、診断ホストセンタ装置と、これ
らを相互に接続する通信回線網都を備え、前記遠隔地の
計測・診断端末装置は、電気・電子部品を実装した実装
基板に、一定の入出力条件下で電源を投人後、前記実装
基板の実装表面温度が定常状態になるまでの時間におい
て、所定のサンプリング時点毎に前記実装表面から放射
される赤外線を２次元走査して昇温画像データを出力す
る赤外線温度カメラと、前記実装基板の周囲温度を検出
する温度検出器と、この温度検出器で検出した周囲温度
データおよび前記赤外線温度カメラで計測した温度値と
の差分値である昇温度を計算する差分手段と、この差分
手段で計算した前記差分温度を入力し、この差分温度を
濃淡値に変換して２次元配列の濃淡画像化手段と、この
濃淡画像化手段で画像化した昇温画像データを一時格納
するバッファと、前記濃淡画像化手段から昇温画像デー
タが入力され、このデータの全画素の濃淡値を合計した
累積濃度値を各サンプリング時点で算出するとともに、
隣接するサンプリング時点で計測・画像化した昇温画像
の累積濃度値の差分を計算し、この差分値が連続して予
め設定した上下限値の範囲に入った時点で、前記赤外線
温度カメラに計測停止指示信号を出力するとともに前記
バッファに動作指示信号を供給する入力制御手段と、こ
の入力制御手段から供給される前記動作指示信号の入力
で動作し、前記バッファに格納された昇温画像データを
取り出し、前記通信回線網を介して前記診断ホストセン
タ装置との間でデータ送受信を行う端末側通信制御手段
と、この通信制御信手段が前記通信回線網を介して前記
診断ホストセンタから受信した診断結果データが供給さ
れる出力制御手段と、この出力制御手段によりその出力
が制御されるデータ表示装置とを備え、前記診断ホスト
センタ装置は、前記遠隔地の計測・診断端末装置からの
出力データである前記昇温画像データを通信回線網を介
して受信し、前記診断結果を前記遠隔地の計測・診断端
末装置へ送信するホスト側通信制御手段と、このホスト
側通信制御手段により受信された前記昇温画像データが
供給され、このデータを格納する温度画像データベース
と、この昇温画像データベースに格納された前記温度画
像データの内、前記実装基板の経年使用上、最も過去の
昇温画像データを基準昇温画像データとして、前記昇温
画像データと比較し、両者の間の温度分布変化量を計算
する手段と、この温度分布変化量計算手段により得られ
た温度分布変化量を予め設定されたしきい値と比較し、
前記温度分布変化量が前記しきい値を越えた場合、「劣
化あり」と判定する劣化判定手段と、この劣化判定手段
により判定された結果を前記ホスト側データ送受信手段
に出力する通信制御手段とを備えたことを特徴とするも
のである。

【００２４】また、本発明の劣化診断装置においては、
前記診断ホストセンタ装置はさらに、前記昇温画像デー
タおよび基準昇温画像データをそれぞれ画像分割し、前
記温度分布変化量計算手段に供給する画像分割手段と、
前記温度分布変化量計算手段により計算された結果を格
納するトレンドデータベースと、このトレンドデータベ
ースに格納されている前記温度分布変化量の最小二乗近
似により劣化判定しきい値に達する予測時間を計算し、
この予測時間が許容範囲になければ「劣化兆候あり」と
評価するトレンド評価手段とを備え、前記温度分布変化
量計算手段は、前記画像分割手段によりそれぞれ分割さ
れた前記基準昇温画像データおよび前記昇温画像データ
がそれぞれ供給され、前記分割された基準昇温画像デー
タおよび昇温画像データの同一分割領域、同一サンプリ
ング時点における両温度画像間の温度分布変化量を各々
計算し、また、前記ホスト側通信制御手段は前記トレン
ド評価手段の評価結果を前記劣化判定手の判定結果とと
もに前記遠隔地の計測・診断端末装置へ送信することを
特徴とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明の電気・電子部品用
実装基板の劣化診断装置の一実施例を示す機能ブロック
図である。

【００２６】実装基板１０は電気・電子部品が実装され
たプリント基板であり、この基板に一定の入出力条件下
で電源投入後、実装表面から赤外線１０ａが放射され
る。この赤外線ａは、実装基板１０の実装表面温度変化
が定常状態になるまでの時間、赤外線温度カメラ１１に
より２次元走査により集光され、集光された赤外線放射
エネルギーは電圧信号に変換される。赤外線温度カメラ
１１の出力側には、変換された電圧信号をさらに電圧ー
温度特性から再変換された実装基板１０表面の２次元座
標上の各座標点（画素）の温度値情報ｂが出力情報とし
て取り出される。赤外線温度カメラ１１は、また、実装
基板１０の全表面の２次元走査を、あらかじめ設定され
たサンプリング周期で繰り返し、後述する計測停止指示
信号が供給されたとき、その２次元走査を停止する。赤
外線温度カメラ１１の出力情報である温度値情報ｂは差
分演算手段１２に供給される。差分演算手段１２には、
また、実装基板１０の周囲温度を検出する温度検出器１
３の出力情報ｃが供給され、これらの差分が演算され、
その結果を昇温度情報ｄとして出力する。

【００２７】差分演算手段１２の差分温度情報である昇
温度情報ｄは、濃淡画像化手段１４に供給され、ここで
昇温度情報ｄは２５６階調の濃淡値に変換される。した
がって濃淡画像化手段１４の出力側には、２５６階調の
濃淡値が２次元配列された温度画像データｅが得られ
る。濃淡画像化手段１４の出力はその温度画像データｅ
を一時格納するバッファ１５と入力制御手段１６に供給
される。入力制御手段１６は、供給された温度画像デー
タｅを用い、赤外線温度カメラ１１による１回の２次元
走査により得られる全画素の濃淡値を合計した累積濃度
値を算出する。この累積濃度値は、あらかじめ設定され
たサンプリング周期で繰り返される赤外線温度カメラ１
１による２次元走査毎に算出され、１周期前のサンプリ
ング時点に得られた温度画像データｅの累積濃度値との
差分が演算される。入力制御手段１６はこの累積濃度値
の差分演算を、温度画像データｅの入力毎に行い、その
結果得られる累積濃度値の差分が連続してあらかじめ設
定された上下限値の範囲内に入った時点で、赤外線温度
カメラ１１に計測停止指示信号ｆを出力する。入力制御
手段１６は、また、計測停止指示信号ｆと同時に動作指
示信号ｇをバッファ制御手段１７に出力する。バッファ
制御手段１７は動作指示信号ｇが供給されると、バッフ
ァ１５に格納された各サンプリング周期毎に得られた一
連の温度画像データｅである昇温画像データｈを取り出
し、これを昇温画像データベ−ス１８に格納する。

【００２８】上述した赤外線温度カメラ１１による実装
基板１０表面の計測・画像化は、例えば３カ月毎のよう
に、所定の使用期間経過毎に行われ、得られた昇温画像
データｈは経年使用データとして、昇温画像データベ−
ス１８に格納される。

【００２９】赤外線温度カメラ１１による実装基板１０
表面の１回の計測・画像化により得られる一連の温度画
像データｅである昇温画像データｈは、入力制御手段１
６の動作指示信号ｇにより、画像分割手段１９に供給さ
れる。この画像分割手段１９には、また、昇温画像デー
タベ−ス１８に格納された昇温画像データｈの中の、実
装基板０の経年使用上、最も過去の昇温画像データであ
る基準昇温画像データｉが入力される。

【００３０】画像分割手段１９は入力された昇温画像デ
ータｈおよび基準昇温画像データｉをそれぞれ実装基板
１０表面に想定される複数のマトリクス領域に分割し、
対応するサンプリング時点における対応する分割領域に
属する昇温画像データｈおよび基準昇温画像データｉか
らなる温度分割画像ｊを分割領域毎に順次出力し、温度
分布変化量計算手段２０に供給する。温度分布変化量計
算手段２０は順次供給される温度分割画像ｊに対し、温
度分割画像ｊに含まれる昇温画像データｈおよび基準昇
温画像データｉの対応する画素間の濃淡値の差分である
温度分布変化量データｋを演算し、これを劣化判定手段
２１に供給する。

【００３１】劣化判定手段２１は、入力された温度分布
変化量ｋをあらかじめ設定されたしきい値と比較し、設
定しきい値以上のデータｋが属する分割領域に対応する
実装基板１０表面の実装部品を「劣化あり」と判定し、
前記設定しきい値未満のデータｋが属する分割領域の実
装部品を「劣化なし」と判定し、これらの結果を判定結
果情報ｌとして出力する。各分割領域において、劣化判
定手段２１が少なくも１つの「劣化あり」との判定結果
情報ｌを出力した場合、「劣化あり」と判定された分割
領域の位置情報ｍをマップ作成手段２２へ出力する。こ
のマップ作成手段２２には、また、実装基板１０の可視
画像を格納した可視画像データベース２３からの可視画
像データｎが入力され、実装基板１０の可視画像上の位
置情報ｍに対応する分割領域がマップ表示されたマップ
表示画像データｏが作成され、出力される。

【００３２】以上のように構成した実施例の作用を図２
により説明する。

【００３３】実装基盤１０は電源投入から実装部品の発
熱により昇温し、ある時間経過後定常温度（正確には２
次元であるので、定常温度分布）に達する。すなわち、
電源投入（電圧印加）による直流バイアス電流が部品に
流れ、その消費（損失）電力に相当する熱量が発生し部
品が昇温する。電源電圧以外にも入力信号のパターンや
負荷電流による消費電力が加わると、さらに熱量は多く
なる。したがって本実施例においては、電源電圧、入力
信号パターン、負荷電流などの入出力条件を一定に決
め、その条件下での温度分布変化を診断することにす
る。

【００３４】図１に示した赤外線温度カメラ１１は前述
したように、実装基板１０の実装表面温度を計測する。
すなわち、赤外線温度カメラ１１は水平、垂直方向に動
くレンズ機構（図示せず）により２次元走査を行い、実
装表面の放射赤外線ａを集光する（ステップＳ１）。赤
外線温度カメラ１１はその２次元走査の各走査点におい
て、赤外線のある波長帯での強度（放射エネルギ一）を
起電力（温度信号電圧）に変換する。そして、温度と温
度信号電圧の特性から温度値を換算し、放射率により前
記温度値を補正して温度の絶対値ｂを決める。これによ
り実装表面の温度分布ｂが計測できたことになる。以上
の計測は図５に示すように、あらかじめ設定したサンプ
リング周期ｔｓＡで逐次計測する（ステップＳ２）。

【００３５】図１の差分演算手段１２では、この温度分
布データｂが入力され、この温度分布ｂの周囲温度ｃの
影響を除去するため、次式により昇温度ｄを求める演算
を実行する。

【００３６】ｄ＝ｂ−ｃ（１）すなわち、実装表面の温度は周囲温度で変化するが、実
装部品から外気への移動熱量が同じ場合，その実装表面
の昇温度も同じである。これは，熱伝達が次式で与えら
れることから、熱量Ｑが同じ場合、熱伝達率ｈａ、表面
積Ａが一定であるため、昇温度ｄも同じになることがわ
かる。

【００３７】Ｑ＝ｈａｘＡＸｄ（２）以上より周囲温度ｃに依存しない実装部品の発熱を特徴
付ける物理量として昇温度ｄを使用する。周囲温度ｃは
実装基板１０の周囲温度であり、温度検出器１３により
検出する。

【００３８】温度検出器１３は熱電対回路と読み取り装
置で構成する。読み取り装置は熱電対回路の出力電圧を
使用熱電対に対する熱起電力の温度特性から温度値ｃに
変換し、差分演算手段１２へ出力する（ステップＳ
３）。

【００３９】濃淡画像化手段１４は２次元分布上の各昇
温度ｄを入力とし、昇温度ｄを濃淡値に変換する。この
濃淡値は濃淡デジタル画像の画素値である。本実施例で
は、２５６階調の濃淡値で温度画像を表現する。変換方
法を図３に示す。図３は一例であるが、昇温度上限を１
００゜Ｃと設定した場合、次式で変換できる。

【００４０】Ｄ＝［θ×ｄ］、 θ＝２５５／１００＝２．５５（３）但し、Ｄは濃淡値、θは変換係数、ｄは昇温度（℃）、
［］はガウス記号を示す。（３）式で得られる濃淡値Ｄ
を２次元配列データとして、図１のバッファ１５にファ
イルにする。図４はそのデータファイルの様子を図４に
示す。実装基盤１０の実装表面１０ＳにＸ−Ｙ軸座標系
を設定し、赤外線温度カメラ１１の２次元走査解像度と
同様の解像度を座標格子間隔とする。座標点（同図中の
黒丸点）が画像の画素点となり，その画素値が濃淡値Ｄ
である。実装表面１０Ｓの濃淡値Ｄはこの座標配列で１
個のデータファイルとして扱われる。以下ではこのデー
タファイルを濃淡画像または温度画像と呼ぶ（ステップ
Ｓ４）。

【００４１】濃淡画像化手段１４は濃淡画像である温度
画像データｅをバッファ１５に格納するとともに、入力
制御手段１６にも出力する。バッファ１５は温度画像を
一時格納するメモリＲＡＭてある（ステップＳ５）。

【００４２】入力制御手段１６は温度画像データｅが入
力され、実装基盤１０の実装表面の温度上昇である昇温
度ｄが定常状態になったかどうか判別し、定常状態と判
別すれば赤外線温度カメラ１１による計測を停止する。
この動作を図５に基づき説明する。入力制御手段１６に
濃淡画像化手段１４から温度画像データｅを入力する
と、まず温度両像データｅの累積濃度値ＴＤを計数す
る。ここで、累積濃度値ＴＤを、温度画像における昇温
度を表す濃淡画素値を全画素について合計した総濃淡値
と定義する。

【００４３】この定義に基づき，累積濃度値ＴＤは次式
で計算する。

【００４４】但し，Ｅ［Ｘ、Ｙ］は温度画像データｅの座標（ｘ、
ｙ）における濃淡値、ＭはＸ軸（水平軸）方向の画素
数、ＮはＹ軸（垂直軸）方向の画素数である。

【００４５】赤外線温度カメラ１１は実装基盤１０の表
面温度をサンプリング周期ｔ_SAで繰り返し計測する。し
たがって図５に示されるように、サンプリング周期ｔ_SA
間隔の「温度上昇する実装表面１０Ｓの温度画像」（ｅ
ｌ、ｅ２、・・）が得られる。同図はまた、実装表面１０
Ｓが温度上昇を継続する昇温時間ｔ_Aとサンプリング周
期ｔ_SA間隔で得られる温度画像（ｅｌ，ｅ２,・・・）、及
びその画像データから計算した累積濃度値ＴＤの変化の
様子、すなわち、累積濃度変化の過渡応答を示してい
る。

【００４６】入力制御手段１６は、各サンプリング時点
で計測・画像化された温度画像データｅの累積濃度値Ｔ
Ｄを計算し、１周期前のサンプリング時点の温度画像デ
ータｅに対して計算した累積濃度値ＴＤとの差分（変化
量）を逐次計算する。そしてこの変化量が設定したしき
い値の上下限範囲内に入れば実装表面１０Ｓの昇温度ｄ
が定常状態てあると判別する。

【００４７】いま、図５において、サンプリング時点ｔ
_A1、ｔ_A2における前記累積濃度変化量ΔＴＤ［２］は、 ΔＴＤ［２］＝ＴＤ２−ＴＤ１（５）但し、ＴＤ１およびＴＤ２はそれぞれサンプリング時点
ｔ_A1、ｔ_A2で得られた温度画像データｅ１およびｅ２の
累積濃度値である（ステップＳ６）。そして累積濃度変
化量を各サンプリング時点で逐次計算し、次式の論理積
条件が真となれば実装表面１０Ｓの昇温度は定常と判別
する。

【００４８】（しきい値＞｜ΔＴＤ［ｕ］｜）ＡＮＤ（ｕ=z、ｚ+1、z+2 、・・ｚ+Mｕ-1）（６）但し、｜ΔＴＤ［ｕ］｜はサンプリング時点ｔ_Au、ｔ
_Au-1間の温度画像の累積濃度変化量、ｕ、ｚは任意の整
数、Ｍｕは連続して｜ΔＴＤ［ｕ］｜がしきい値内に入
る回数である。すなわち、（６）式は入力制御手段１６
で逐次計算した累積濃度変化量が設定したしきい値上下
限範囲内に連続してＭｕ回入れば実装表面１０Ｓの２次
元分布する各昇温度が定常状態と判別することを意味し
ている。この（６）式が真となると、入力制御手段１６
は計測停止指示信号ｆを赤外線温度カメラ１１に出力す
る。赤外線温度カメラ１１は信号ｆを受け取ると計測を
停止する（ステップＳ７）。

【００４９】以上のステップＳ１−Ｓ７（プロセスＰ
Ｉ）は、実装表面１０Ｓが定常状態になるまで繰り返し
実行される。

【００５０】さらに、（６）式が真となると、入力制御
手段１６はバッファ制御手段１７に動作指示信号ｇを出
力する。バッファ制御手段１７は信号ｇが入力される
と、バッファ１５に一時格納された昇温画像データｈ
（実装表面１０Ｓが定常温度分布に達するまでに計測・
画像化した全温度画像データ）を取り出し、これを画像
分割手段１９と昇温画像データベース１８に出力する。
このようにバッファ制御手段１７は入力制御手段１６か
らの動作命令を受けてデータの流れを制御するゲート機
能を実現している（ステップＳ８）。

【００５１】画像分割手段１９はバッファ制御手段１７
から昇温画像データｈが入力されると同時に、実装基板
１０の経年使用上、最も過去に計測した基準昇温画像デ
ータｉを昇温画像データベース１８から取り出し、入力
される。基準昇温画像データｉとして、実装基板１０の
経年使用上最も過去に計測した昇温画像データを基準に
する理由は、劣化の程度がもっとも小さい状態時の実装
基板１０の昇温画像データと現在の昇温画像データを比
較することにより、劣化進行の程度が感度よく検出でき
るためである。しかし、経年上未使用時の実装基板１０
の昇温画像データが得られているならば，この未使用時
の昇温画像データを基準とすることにより、もっとも高
い劣化検出感度が得られることは、いうまでもない（ス
テップＳ９）。

【００５２】画像分割手段１９は昇温画像データｈの全
温度画像と基準昇温画像データｉの全温度画像を同じ分
割数、分割領域で分割するが、この様子を図６に示す。
図６は実装基板１０の実装表面１０Ｓの温度分布を示す
概略図で、図ＴＢＯはＺ軸方向が温度値を表す３次元座
標に濃淡値の分布を示し、また、図ＴＭＢは温度分布を
等温線で表示した鳥観図である。これらの図では、温度
分布はそれぞれ１６分割されている。任意の分割領域Ｍ
Ｂの座標点はＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４である。
ここでは１６分割であるが分割数は実装基板１０の実装
密度に比例して他の分割数に設定してもよいことはいう
までもない。

【００５３】画像分割手段１９は分割温度画像データｊ
を温度分布変化量計算手段２０へ出力する（ステップＳ
１０）。

【００５４】温度分布変化量計算手段２０は、画像分割
手段１９から入力された分割温度画像ｊに含まれる昇温
画像データｈと基準昇温画像データｉに対して同じ分割
領域、同じサンプリング時点の分割温度画像間の温度分
布変化量を計算する。ここで、２枚の分割温度画像間で
「温度分布の特徴がどのように異なるか」を定量化した
ものが温度分布変化量である。温度分布の特徴には温度
分布の分布形状と温度の大きさがある。したがって温度
分布の特徴を定量化し、その定量値の差分を温度分布変
化量とする。図７によりこの温度分布変化量を説明す
る。

【００５５】図７は実装基板１０の例えば数か月の間隔
で選定された期日ｔ_B1〜ｔ_B3において実装基板１０を計
測・画像化（以下では診断という。）して得られた昇温
画像データＦＢ１〜ＦＢ３を示す図である。ここで、基
準昇温画像データをＦＢ１とすると、昇温画像データＦ
Ｂ２、ＦＢ３はＦＢ１と比較され、温度分布変化量が計
算される。

【００５６】また、図中のＩＢ１１〜ＩＢ３５は実装基
板１０における同じ分割領域の温度画像すなわち分割温
度画像であり、昇温画像データＦＢ１〜ＦＢ３の分割温
度画像である。これらはまた、昇温時間ｔ_A1〜ｔ_A5のサ
ンプリング時に得られた分割温度画像である。分割温度
画像ＩＢ１１〜ＩＢ３５は、また、累積濃度値ＴＤと昇
温時間ｔ_Aのグラフ上に示されている。

【００５７】ここで、基準昇温画像データＦＢ１と同じ
分割領域、同じサンプリング時の分割温度画像間の温度
分布変化量を計算する。例えば、昇温時間ｔ_A1のサンプ
リング時において、昇温画像データＦＢ２の分割温度画
像ＩＢ２１では、基準昇温画像データＦＢ１の分割温度
画像ＩＢ１１との温度分布変化量Ｃ１を計算する。ま
た、昇温画像データＦＢ３の分割温度画像ＩＢ３１で
は、基準昇温画像デ一タＦＢ１の分割温度画像ＩＢ１１
との温度分布変化量Ｃ２を計算する。これを各昇温時間
ｔ_A1〜ｔ_A5について同様に計算する。

【００５８】図８は以上の計算により得られる結果を、
表ＲＳとして示す図である。同図においては、診断日ｔ
_B2において計算した昇温画像データＦＢ２と基準昇温画
像データＦＢ１間の全分割領域に対する温度分布変化量
を示している。すなわち、Ｂ１は診断日ｔ_B1まで使用し
た実装基板１０、または、経年使用してない実装基板１
０の温度画像を表し、これらの実装基板１０を、さら
に、診断日ｔ_B1から診断日ｔ_B2まで経年使用した状態の
温度画像をＢ２で表している。

【００５９】さらに、温度画像Ｂ１、Ｂ２には、それぞ
れ１６分割された分割領域ＭＢ［１］〜ＭＢ［１６］が
示されている。いま温度画像Ｂ１、Ｂ２がサンプリング
時ｔ_A2の温度画像とすると、例えば分割領域ＭＢ［１
２］の分割温度画像ＩＢ１２、ＩＢ２２に対し温度分布
変化量がＣ［２、１２］であるとすると、表ＲＳの列ｔ
A2、行ＭＢ［１２］の要素にＣ［２、１］が入る。

【００６０】以上のように分割領域ＭＢ［１］〜ＭＢ
［１６］、昇温時間ｔ_A1〜ｔ_A5について温度分布変化量
Ｃ［ｕ、ｖ］（ｕ＝１〜５、Ｖ＝１〜１６）を計算す
る。その結果を表にまとめると表ＲＳになる。この結果
ＲＳは診断日毎に計算される（ステップＳｌｌ）。

【００６１】次に，温度分布変化量の計算方法を４つの
具体例で述べる。温度分布変化量は基準昇温画像データ
ｉと診断時の昇温画像データｈにおいて、同じサンプリ
ング時、同じ分割領域の分割温度画像間の温度分布変化
量である。なお、以下の説明で表ＲＳに示す行要素ｕ
（サンプリング時点ｔ_Au）と列要素ｖ（分割領域ＭＢ
［ｖ］）のマトリックス位置を２次元配列［ｕ、ｖ］で
表記する。

【００６２】＜温度分布変化量の計算具体例１＞この具
体例１においては、累積濃度値ＴＤを利用する。累積濃
度値ＴＤは実装表面１０Ｓから放射される熱量の総和を
代替（又は比例する）するものである。言い換えると累
積濃度値ＴＤは全濃淡値の総和であるので、温度分布の
温度レベルの総和と言える。この累積濃度値ＴＤを温度
分布の定量値に採用する。よって温度分布変化量Ｃ
［ｕ、ｖ］は次式で計算する。

【００６３】Ｃ［ｕ、ｖ］−｜ＴＤ［ｕ、ｖ］−ＴＤｓ［ｕ、ｖ］｜（７）但し、ＴＤ［ｕ、ｖ］は診断時のサンプリング時点
ｔ_Av、分割領域ＭＢ［ｖ］の分割温度画像の累積濃度値
ＴＤ、ＴＤ_S［ｕ、ｖ］は基準昇温画像データのサンプ
リング時点ｔ_Av、分割領域ＭＢ［ｖ］の分割温度画像の
累積濃度値ＴＤ、そして｜｜は絶対値である。

【００６４】また、類似の方法として画像間の同一座標
の画素濃淡値を差分し、これを全画素で同様に計算し、
それら差分値の２乗和の平均（２乗平均）を温度分布変
化量としても良い。これを次式に示す。

【００６５】

【数１】但し、Ｆ［ｕ、ｖ］［ｘ、ｙ］は基準昇温画像データの
サンプリング時点ｔ_Au、分割領域ＭＢ［ｖ］における座
標（ｘ、ｙ）の濃淡値、Ｇ［ｕ、ｖ］［ｘ、ｙ］は診断
時のサンプリング時点ｔ_Au、分割領域ＭＢ［ｖ］におけ
る座標（ｘ、ｙ）の濃淡値であり、図８の分割数１６を
例にするとｖ＝１〜１６である。また、Ｍは分割領域Ｍ
Ｂ［ｖ］の分割温度画像の水平画素数であり、Ｎは分割
領域ＭＢ［ｖ］の分割温度画像の垂直画素数である。

【００６６】なお、この方法は、（７）式による方法に
比較してよりは温度変化検出感度は低くなる。

【００６７】＜温度分布変化量の計算具体例２＞分割画
像間の相互相関係数を温度分布変化量とする。相互相関
係数ｒ［ｕ、ｖ］は次式で計算できる。

【００６８】

【数２】ここで、ｒ［ｕ、ｖ］は画像Ｆ［ｕ、ｖ］と画像Ｇ
［ｕ、ｖ］間の相互相関係数、Ｆ［ｕ、ｖ］［ｘ、ｙ］
は基準昇温画像データのサンプリング時点ｔ_Au分割領域
ＭＢ［ｖ］におけ分割温度画像Ｆ［ｕ、ｖ］の座標
（ｘ、ｙ）の濃淡値Ｇ［ｕ、ｖ］［ｘ、ｙ］は診断時の
サンプリング時点ｔ_Au、分割領域ＭＢ［ｖ］における分
割温度画像Ｇ［ｕ、ｖ］の座標（ｘ、ｙ）の濃淡値であ
り、図８図の分割数１６を例にするとｖ＝１〜16であ
る。また、Ｍは分割領域ＭＢ［ｖ］の分割温度画像の水
平画素数、Ｎは分割領域ＭＢ［ｖ］の分割温度画像の垂
直画素数である。

【００６９】相互相関係数は温度濃淡画像の代わりに、
温度分布の等温線図を利用する方法もある。等温線図は
温度分布形状を表すので，この等温線図の画像間の相互
相関係数が形状変化の定量値と考えられる。この相互相
関係数を温度分布変化量として扱ってもよい。等温線図
は図６のＴＭＢに示した。等温線図は濃淡画像でなく、
２値化画像（濃淡２色の画像で、通常、黒と白で構成）
である。この等温線図は図６の温度分布の鳥瞰図ＴＢ０
を一定の温度（濃淡）間隔で平面上のスライスすること
により、鳥瞰図と平面の切り口線を等温線（黒）とした
図てある。

【００７０】＜温度分布変化量の計算具体例３＞画像の
フラクタル次元で温度分布を定量化し、画像間のフラク
タル次元の差を温度分布分変化量とする方法を述べる。
フラクタル次元は図形の複雑さを表現する指標である。
画像に適用するならば、画像濃淡曲面（図６の鳥瞰図で
示される曲面）の起伏の複雑さを表す特徴量となる。よ
って，温度画像が示す温度分布（濃淡曲面）の形状の定
量値として扱える。フラクタル次元は以下のように計算
できる。

【００７１】画像濃淡曲面を一辺の画素間隔がｒ_P画素
の立方体で被覆する場合に必要な個数をＮ（ｒ_P）個と
すると、スケールｒ_Pによらず、Ｎ（ｒ_P）×ｒ_P ^H＝ＣＮ、（１０）ただし、ＣＮは定数（１０）が成立す
るＨを求める。このＨがフラクタル次元と呼ばれてい
る。

【００７２】水平ｒ_P画素、垂直ｒ_P画素の正方形領域
を単位領域とすると、画像上でこの単位領域上の濃淡曲
面を被覆するのに必要な画素間隔ｒ_Pの立方休の個数を
ｎ（ｒ_P）とすると、

【数３】但し、ｆｌｏｏｒ｛｝は｛｝内を切り捨て整数化する関
数と定義され、ｆ_D［ｘ］は単位領域（ｒ_P×ｒ_P）の
四隅の座標（ｘ＝１、２、３、４）であり、ＭAXは４点
ｆ_D［ｘ］の濃淡値の最大値、Ｍ_INは４点ｆ_D［ｘ］の
濃淡値の最小値である。

【００７３】いま、画像面積Ｓ内のすべての単位領域で
上記ｎ（ｒ_P）を計算し、その平均値ｎ（ｒ_P）によ
り、Ｎ（ｒ_P）が次式で計算される。

【００７４】

【数４】また，（１０）式の両辺の対数をとると、

【数５】任意のスケールｒ_Pに対する個数Ｎ（ｒ_P）を計算し、
結果（ｌｏｇ₁₀ｒ_P、ｌｏｇ₁₀Ｎ（ｒ_P）のデータをプ
ロットしたグラフから最小二乗法で線形近似すれば、そ
の傾きが−Ｈの推定値となる。

【００７５】フラクタル次元は相互相関係数のところで
も述べたように、等温線図にも同様に適用してもよい。

【００７６】＜温度分布変化量の計算具体例４＞分割領
域での代表点またはピーク温度点を使用する方法を述べ
る。分割数が大きい場合、分割領域は小領域になる。こ
のような場合、温度分布変化量は近似的に代表点または
ピーク温度点の温度値（濃淡値）の変化量で代用しても
十分変化量を捕まえることができる。また、分割を実装
基板１０の実装部品単位で行う場合、その部品のピーク
温度点にだけ着目し、分布情報を切り捨てる方法もあ
る。本計算具体例４は分布の定量化とは言い難いが、温
度変化による劣化検出が十分に確保出来る場合、本方法
は画像演算時間を大幅に短縮できるメリットがある。

【００７７】ステップ１１において温度分布変化量が計
算された後、図１の劣化判定手段２１には温度分布変化
量（ｋ）が入力され、ここでしきい値比較により劣化が
あるかどうか判定される。すなわち、分割領域ＭＢ
［ｖ］（但し、ｖ＝１〜Ｍ_N、Ｍ_Nは分割数）におい
て、しきい値Ｌ［ｕ、ｖ］に対し、Ｌ［ｕ、ｖ］−（温度分布変化量）Ｃ［ｕ、ｖ］≦０（１４）となるＣ［ｕ、ｖ］一個でも存在する場合、分割領域Ｍ
Ｂ［ｖ］に「劣化あり」と判定し、Ｌ［ｕ、ｖ］−（温度分布変化量）Ｃ［ｕ、ｖ］＞０（１５）がすべてのＣ［ｕ、ｖ］について成立する場合、分割領
域ＭＢ［ｖ］に「劣化なし」と判定する。但し、（１
４）（１５）式において。Ｖ＝１〜ｔ_N、ｔ_Nｔはサン
プリング回数である。また、しきい値Ｌ［ｕ、ｖ］は分
割領域ＭＢ［ｖ］の昇温時間（サンプリング時ｔ_A）固
有の値である。すなわち，図８において表ＲＳ中の温度
分布変化量Ｃ［ｕ、ｖ］、（ｕ＝ｌ〜５、ｖ＝１〜１
６）を各々固有のしきい値Ｌ［ｕ、ｖ］、（ｕ＝ｌ〜
５、ｖ＝１〜１６）と差分し、差分値の正負により劣化
を判定する。

【００７８】例えば、表ＲＳに示す温度分布変化量（Ｃ
［３、５］、Ｃ［４、５］、Ｃ［５、５］、Ｃ［２、
８］）が(14)式を満たし、他の温度分布変化量が（１
７）式を満たしたとすると、上記判定に従い、分割領域
ＭＢ［５］、ＭＢ［８］で「劣化あり」、他の分割領域
では「劣化なし」と判定されることになる。

【００７９】ここで、しきい値Ｌ［ｕ、ｖ］の決定方法
について説明する。

【００８０】実装基板１０と同種の実装基板を強制的に
劣化させ、本実施例で示した測定方法により、この劣化
の前後の実装基板の昇温画像データから温度分布変化量
Ｃｒ［ｕ、ｖ］を計算しておく。この温度分布変化量Ｃ
ｒ［ｕ、ｖ］と実装基盤１０が劣化した場合に示す温度
分布変化量Ｃ［ｕ、ｖ］は、これらの基板が同種である
ため同じと判断し、温度分布変化量Ｃｒ［ｕ、ｖ］をし
きい値Ｌ［ｕ、ｖ］に採用する。上述した強制的に劣化
させる手段としては、具体的には実装基板にサージ、過
電圧等を故意に印加させることにより劣化状態を模擬す
る。また、温湿度ストレスによる加速試験て経年劣化さ
せてもよい。また、強制的に劣化させる実装基板には、
できるだけ実装基板１０と同じ使用状態（経年使用時
間，使用環境）のものを使う。実装基板１０を搭載した
装置が複数台、工場や電力設備で稼働しているようなケ
ースでは、実装基板１０と同じ使用状態の同種基板を装
置から取り出し入手できる。

【００８１】図１の劣化判定手段２１では、（１４）、
（１５）式で分割領域に一カ所でも「劣化あり」と判定
すると，「実装基板１０に劣化あり」との結果を、ま
た、そうでない場合、「実装基板１０に劣化なし」との
２値の結果（ｌ）を外部へ出力する。また、劣化がある
場合、劣化のある分割領域の位置情報（ｍ）をマップ作
成手段２２へ出力する（ステップＳ１２、１３）。

【００８２】マップ作成手段２２は劣化のある分割領域
の箇所情報（ｍ）の入力で動作し、実装基板１０の可視
画像（ｎ）を可視画像データベース２３から取り出す。
可視画像データベース２３は本実施例の診断対象となる
実装基板１０のすべての可視画像（光学写真像）を格納
している（ステップＳＩ４）。マップ作成手段２２は
「劣化あり」と判定された分割領域と同じ可視画像の領
域にマークを図示する。領域のマークは輪線でも、領域
を別色で重ね合わせ表示してもよい（ステップＳ１
５）。マップ作成手段２２は劣化領域をマークした可視
画像（ｏ）を外部へ出力する。

【００８３】以上のプロセスにより、実装基盤１０に劣
化が認められるかどうかの判定（ｌ）と劣化がある場合
に劣化領域をマークした可視画像（ｏ）が診断結果とし
て得られる（ステップＳ１６）。

【００８４】以上説明した実施例によれば、実装基板の
昇温時の温度画像を画像分割してそれらの個々を劣化評
価するので、劣化領域の特定が可能になる。また、実装
基板の全昇温過程（温度の過渡応答から定常まで）を劣
化評価の対象にするので、定常状態では判断できない部
品劣化を感度よく検出できる。

【００８５】ここで、定常状態では判断できない部品劣
化は例えば、自己発熱の大きな発熱部品（ＩＣではパワ
ートランジスタやパワーオペアンプ、電気部品ではトラ
ンスなど）の近くにある部品であり、定常時の発熱部品
の高温度の影響で劣化による小さな温度変動分が検出で
きない。実装基板の実装表面温度は電源印加で昇温し、
一定値（定常）になるが定常状態では表面全体温度が平
均化され、劣化部品を特定することは難しい。しかし、
温度の過渡状態（昇温状態）では周囲部品も温度が低い
ので、周囲の影響が少ない。とくに昇温過程の初段階で
は、複数部品との実装状態でも、部品一つーつは他部品
とは無関係に昇温していると考えられる。したがって、
劣化評価範囲に昇温の過渡状態（動特性）を入れるの
で、感度の良い劣化検出が可能になる。

【００８６】さらに、上記の実施形態によれば、劣化領
域が図示された実装基板の可視画像が得られるので、ど
の実装部品に劣化があるのかビジュアルに理解できる。

【００８７】上記の実施形態においては、実装基板表面
の温度分布を画像化し、その温度画像を診断データとし
ているが、画像化を行わず、直接温度分布データ（３次
元データ）を診断データとして扱ってもよい。

【００８８】図９乃至図１３は本発明の他の実施形態で
ある、画像化を行うことなく診断を可能とする診断装置
を示す図である。すなわち、上記の実施形態における温
度分布変化量計算（ステップＳ１１）では、昇温過程の
各時間で計測した温度画像について基準と比較し、その
温度分布変化量を各昇温時間（サンプリング時）毎に計
算した。これに対し、この実施形態では、昇温過程の特
徴を一指標で定量化し、この指標値と基準の指標値の差
分（昇温特性変化量と以後呼ぶ）を温度分布変化量の代
替量とする。この場合、図８の結果表ＲＳに示すよう
に、１つの分割領域にサンプリング時毎のＣ［ｕ、ｖ］
はなく、１つの分割領域に１つの昇温特性変化量しか存
在しない。したがって、以下、昇温特性変化量はＱ
［ｖ］（ＭＢ［ｖ］、ｖ＝１〜Ｍ_N、Ｍ_Nは分割数）と
表す。

【００８９】昇温特性変化量は昇温過程の特徴量の変化
量である。この説明にあたり、部品の昇温過程（温度の
過渡応答）のメカニズムを述べ、昇温と劣化の関係を示
し、どのような特徴が劣化指標になりえるか説明する。
そして、昇温特性変化量の計算方法を示す。

【００９０】先ず、部品の昇温過程（温度の過渡応答）
のメカニズムは次の通りである。

【００９１】電子部品の電源電圧印加による昇温過程を
ＩＣパッケージを例に説明する。ＩＣパッケージの温度
はパッケージで封止されたチップの消費電力に比例す
る。負荷電流等，電源電圧（直流バイアス）印加により
チップの自己発熱が起こり、パッケージに熱拡散し、パ
ッケージ表面温度（実際は表面で温度分布が生じる）が
上がり、パッケージ表面から外気への熱伝達により熱平
衡に達してパッケージ表面温度が定常になる。以上の熱
過程を正確に定式化することは困難であるので、簡単な
近似モデルで昇温過程を説明する。図９にそのモデルを
示す。

【００９２】図９では、パッケージＰＣ物質内での温度
Ｔｃを均一と考え、チップＰａを単なる抵抗体と考てい
る。また、直流電源Ｐ_Eにより直流バイアス電流Ｉがチ
ップＰａに流れ、消費電力に相当する熱量Ｐが発生する
と考える。この場合，熱バランスから次式の微分方程式
が成り立つ。

【００９３】

【数６】但し、ＶはパッケージＰＣの休積、ρはパッケージＰＣ
の密度、Ｃ_PはパッケージＰＣの比熱、Ａはパッケージ
ＰＣの表面積、ｈａはパッケージＰＣ表面から外気への
熱伝達率、Ｐは単位時間あたりの熱量、Ｔａは外気温度
（定数）、Ｔｃはパッケージ温度、ｔは時間である。

【００９４】（１６）式を書き換えて、

【数７】時刻ｔ＝０におけるパッケージ温度Ｔｃを、Ｔｃ＝外気
温度Ｔａとし、（１７）式をラプラス変換すると、伝達
関数Ｇ（ｓ）（ｓはラプラス演算子）は次のようにな
る。

【００９５】

【数８】いま、熱量Ｐをステップ入力（Ｐ（ｓ）＝Ｐ／ｓ）とし
て、Ｇ（ｓ）×Ｐ（ｓ）を逆ラプラス変換して次式が導
かれる。

【００９６】

【数９】但し、τは時定数、Ｋ×Ｐ×τは常昇温度値である。

【００９７】（１９）式のＴ（ｔ）が任意の時刻ｔにお
けるパッケージＰＣの昇温度である。

【００９８】つぎに、昇温と劣化の関係について述べ
る。（１９）式をグラフ表示したものが図１０である。
同図中の曲線Ｆ１は（１９）式の近似モデル、Ｆ２は消
費電力が増加するケースの劣化ＩＣの昇温曲線を想定し
た略図てある。ＦＩとＦ２は時定数τが同じで、定常温
度値Ｔ１、Ｔ２が異なる。劣化ＩＣにおいて、劣化によ
り消費電力が増加することは、相当する熱量Ｐが増加す
ることにほかならない。（１７）式からわかるように時
定数τはパッケージ固有の物理定数で決まる値であり、
チップの劣化に影響受けない。よって、Ｆ１とＦ２は時
定数τを同じと仮定している（自己発熱が高温になった
り，パワートランジスタのようにスイッチ動作で熱スト
レスのＯＮ／ＯＦＦを受ける場合，パッケージの熱膨張
で物理定数が変わる可能性があるがここでは無視す
る）。

【００９９】（１９）式より、熱量Ｐ−Ｐ＋ΔＰ（但
し，ΔＰ＞０）と増加すると定常昇温度が上昇すること
がわかる。Ｔｌ＝ｋ×Ｐ×τ、Ｔ２＝ｋ×（Ｐ＋ΔＰ）
×τより、Ｔｌ＜Ｔ２となる。

【０１００】上述したように、実装状態の部品はその実
装密度が高くなるほど定常付近では周囲部品の影響を受
ける。よって、定常値Ｔ１，Ｔ２は実際、理論値と異な
る。すなわち、周囲との平均化により部品単独の温度を
示さない。しかし、温度立ち上がり付近は周囲部品の発
熱も小さいので、実装密度が高くても個々の部品の温度
は部品の自己発熱そのものである。そこで，温度立ち上
がり付近の昇温曲線の傾き（昇温変化率と以後呼ぶ）に
着目する。この昇温変化率は温度立ち上がり点における
接線である。

【０１０１】図１０では、曲線Ｆ１、Ｆ２の昇温変化率
は原点から引いた接線ＦＬＩ、ＦＬ２の傾きα１、
α２である。この一次遅れ系の昇温応答で昇温変化率
α１，α２は次式で与えられる。

【０１０２】

【数１０】当然、α１＜α２であり、この昇温変化率で劣化を示
せることがわかる。

【０１０３】この昇温変化率は物理定数、熱量（または
消費電力）がわからないと計算できないので、実際は昇
温度立ち上がり付近のデータを線形最小二乗近似し、そ
の近似線の傾きを昇温変化率の推定値とすればよい。そ
の様子を図１０のエリアＡ１を拡大したエリアＡ２に示
した。エリアＡ２では、立ち上がり近傍の昇温度点Ｐ_T1
〜Ｐ_T4の最小二乗近似線がＦＬ２てあることを示してい
る。昇温度特性の特徴量を昇温変化率とし、次式により
昇温特性変化量を計算する。

【０１０４】

【数１１】但し、ｖ＝１−Ｍ_N、Ｍ_Nは分割数、α［ｖ］は診断
時の分割領域ＭＢ［ｖ］における温度変化率、αｓ
［ｖ］は基準昇温画像データの計測時の分割領域ＭＢ
［ｖ］における温度変化率である。

【０１０５】（２１）式は、その絶対値を昇温特性変化
量として扱ってもよい。昇温変化率は電子部品の表而温
度に対するものである。よって、分割領域一つに部品一
つが入るように温度分割し、部品表面の一点の昇温過程
を計測する。（通常はピーク温度点）。

【０１０６】以上の説明では、昇温度値そのものの変化
を考えてきたが、温度画像の累積濃度値ＴＤ、フラクタ
ル次元ＦＤ及び相互相関係数の変化で代用することもで
きる。この様子を図１１〜図１３に示す。図１１は任意
の昇温時間（サンプリング時）に計測した分割温度画像
に対し、その累積濃度値ＴＤの曲線Ｆ_TD（略図）を示し
ている。この場合の累積濃度値ＴＤの立ち上がりの傾き
α_TDを昇温変化率の代替値とする。また、第１２図で
は、任意の昇温時間（サンプリング時）に計測した分割
温度画像に対し、そのフラクタル次元ＦＤの曲線Ｆ
_FD（略図）を示している。この場合のフラクタル次元Ｆ
Ｄの立ち上がりの傾きαFDを昇温変化率の代替値とす
る。図１３では、任意の昇温時間（サンプリング時）に
計測した分割温度画像と昇温時間が０の分割温度画像と
の相互相関係数に対し、１一前記相互相関係数（＝Ｃ
Ｄ）の曲線Ｆ_CDを示している。この場合のＣＤの立ち上
かりの傾きα_CDを昇温変化率の代替値とする。

【０１０７】この実施形態においては、実装密度が高い
場合でも、温度が平均化する定常状態でなく、温度立ち
上がり近傍で劣化評価するので、周囲（実装状態）の影
響による劣化誤判定を最大限低減でき、判定の正確さが
増す。

【０１０８】図１４および図１５は本発明をネットワー
クシステム化した実施形態を示す図である。すなわち診
断センタからネットワーク網を介して遠隔地の設備を診
断するリモート診断システムに本発明を適用した実施形
態を示すものである。なお、図１と重複する構成部分に
は同一符号を付して示し、詳細説明は省略する。同図の
システムは、遠隔地の計測・診断端末装置１４２、１４
４と、診断ホストセンタ１４３と、これらを相互に接続
する通信回線網１４５から構成されている。計測・診断
端末装置１４２および１４４の構成は同じであるが、次
のように構成されている。赤外線温度カメラ１１、差分
手段１２、温度検出手器１３、濃淡画像化手段１４、バ
ッファ１５、入力制御手段１６、バッファ制御手段１７
からなる昇温画像データ発生部を備えている。この昇温
画像データ発生部で得られた昇温画像データ（ｈ）は通
信制御手段２４に供給される。通信制御手段２４は入力
されたデータ（ｈ）をビット列（ｐ１）に分解し、通信
回線網１４５との伝送制御を行う。通信制御手段２４か
ら出力されるデータ（ｐ１）はモデム２５に供給され、
ここでアナログ信号に変調され、通信回線網１４５に送
り出される。モデム２５は、また、通信回線網１４５か
らのアナログ受信データ（ｔ１）をデジタルデータ（ｐ
２）に復調して通信制御手段２４に供給する。通信制御
手段２４からの出力は後述するように診断結果（ｗ）で
あるが、この出力は出力制御手段２６を介してプリンタ
２７およびディスプレイ２８に供給される。すなわち、
出力制御手段２７からプリンタ出力データ（ｑ１）をプ
リンタ２７に入力し、また、ディスプレイ表示データ
（ｑ２）をディスプレイ２８に供給する。

【０１０９】次に、診断ホストセンタ１４３は次のよう
に構成されている。

【０１１０】モデム３１は計測・診断端末装置１４２か
らのデータ（ｔ１）および計測・診断端末装置１４４か
らのデータ（ｔ２）を受信し、デジタルデータ（Ｐ１）
に復調する。モデム３１はまた、通信制御手段３２から
のデータ（ｐ２）をアナログデータ（ｔ１、ｔ２）に変
調し、それぞれ、計測・診断端末装置１４２および計測
・診断端末装置１４４に出力する。

【０１１１】モデム３１からのデータ（ｐ１）は通信制
御手段３２に入力され、ここでビット列（ｐ１）を昇温
画像データに組み立てられる。通信制御手段３２から出
力された昇温画像データ（ｈ）は画像分割手段１９に供
給される。画像分割手段１９により分割された昇温画像
データ（ｈ）は温度分布変化量計算手段２０に供給され
る。診断ホストセンタ１４３はまた、昇温画像データベ
ース１８、劣化判定手段２１、可視画像データベース２
３、マップ作成手段２２を備え、図１に示した計測・診
断装置と同じ画像処理が行われる。診断ホストセンタ１
４３は、さらに、温度分布変化量計算手段２０て計算し
た結果（ｋ）を格納するトレンドデータベース３３と、
トレンドデータベース３３に格納された温度分布変化量
のトレンドデータ（ｒ）が入力され、劣化のトレンド評
価を行うトレンド評価手段３４と、トレンド評価手段３
４の評価結果（ｓ）、劣化判定手段２１の判定結果
（ｌ）、およびマップ作成手段２２が作成した出力マッ
プ図（ｏ）がそれぞれ入力され、診断結果のレポート
（ｗ）を作成し、これを通信制御手段３２へ出力する出
力手段３５を備えている。

【０１１２】次に、このように構成された実施形態の動
作を説明する。

【０１１３】先ず、診断ホストセンタ１４３において、
通信制御手段３２はデータバッファと伝送データのデー
タ分解、組立、誤り制御を行い、モデム３１との回線接
続・制御を行う通信制御処理装置であり、モデム３１と
通信制御手段３２によりデータ伝送・制御が行われる
（なお、回線接続先はあらかじめ設定されているものと
する）。診断ホストセンタ１４３では、遠隔地の計測・
診断端末装置で計測した昇温画像データ（ｈ）を受信
し、センタ１４３で温度分布変化量（ｋ）を計算し、そ
のデータをトレンドデータベース３３に逐次格納する。
この温度分布変化量（ｋ）のトレンドデータ（ｒ）はト
レンド評価手段３４で自動評価される。その様子を図１
５を用いて説明する。

【０１１４】診断時ｔ_B13において、トレンドデータベ
ス３３から取り出したトレンドデータ（ｒ）が図１５の
ようになっていたとする。ここでは説明上、単に過去デ
ータを２点（診断月ｔ_B11、ｔ_B22の温度分布変化量デ
ータ）を図示している。

【０１１５】自動評価では、温度分布変化量データ
Ｐ_C1、Ｐ_C2、Ｐ_C3を最小二乗法により線形近似し、近似
線Ｆ_LCと劣化判定しきい値Ｌが交差する点Ｐ_C＊を計算
する。このときの点Ｐ_C＊に達するまでの時間ｔ_L、す
なわち、ｔ_L＝ｔ＊−ｔ_B13 （２２）を計算する。このｔ_Lが、ｔ_L＞ｔｙ（２３）となった場合（但しｔｙはユーザ設定の許容時間）、
「劣化の兆候あり」と評価し、そうでない場合、「劣化
の兆候なし」と評価する。

【０１１６】出力手段３５にはトレンド評価手段３４の
評価結果（ｓ）、劣化判定結果（ｌ）、劣化判定結果
（ｌ）で「劣化あり」と判定された場合に劣化領域がマ
ークされたマップ（可視画像）出力（ｏ）がせ入力され
る。出力手段３５は、これらのデータ（ｓ，ｌ，ｏ）を
レポートにまとめ、レポートデータ（診断結果レポー
ト）（ｗ）を通信制御手段３２へ出力する。このレポー
トは通信制御手段３２とモデム３１により遠隔地の計測
・診断端末装置へデータｔｌまたはｔ２として伝送され
る。

【０１１７】次に、この実施形態における通信回線網
は、モデム接続であるので、電話回線であるが、電話回
線以外にもデジタル通信網ＩＳＤＮなどを利用できる。
但し、この場合、デジタル伝送になるので，宅内回線終
端装置ＤＳＵをモデムに置き換える必要がある。また、
リモート診断をＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）
で構成することもできる。この場合、通信制御手段およ
びモデムがルータに置き変わり、同軸ケーブルまたは光
ファイバのネットワーク網となる。さらに、フレームリ
レー網、ＡＴＭネットワーク、衛生通信などあらゆるネ
ッワーク経由のリモート診断が可能である。

【０１１８】計測・診断端末装置１４２については、モ
デム２２、通信制御手段２１は、上記のホストセンタ１
４３におけるモデム３１および通信制御手段３２と同じ
である。すなわち、計測・診断端末装置１４２で計測し
た実装基板の昇温画像データ（ｈ）がモデム２２、通信
制御手段２１により診断ホストセンタ１４３３へ伝送さ
れる。診断ホストセンタ１４３から受信した劣化診断結
果（ｗ）が、通信制御手段２１を介して入力された出力
制御手段２３はその内容を認識可能なデ一タ（ｑｌ）に
変換しこれをプリンタ２７に出力する。

【０１１９】なお、計測・診断端末装置４も計測・診断
端末装置２と同じ作用である。

【０１２０】このような実施形態によれば、複数の遠隔
地と診断ホストセンタがネットワーク（または通信回
線）網で接続されるので，診断サービスを複数遠隔地に
提供でき，診断の一元管理が可能になる。

【０１２１】以上説明した実施形態においては、実装基
板の電源ＯＮからの温度変化を計測対象にしたが、実装
基板の動作条件には、電源ＯＮから電源ＯＦＦへの切り
替え後の温度低下の変化も測定対象としてもよい。ま
た、電源ＯＮとＯＦＦへの切り替えを繰り返した場合の
温度変化を測定してもよい。すなわち、入力信号条件、
電源ＯＮ／ＯＦＦ条件の種々の組み合わせに対して本発
明を適用することが可能である。

【０１２２】本発明は、上記入力信号条件、電源ＯＮ／
ＯＦＦ条件の組み合わせ以外に、環境条件との組み合わ
せに対しても適用可能である。例えば、実装基板温度を
ヒーターなどで故意に上昇させたり、逆に、恒温槽によ
り冷却したり、あるいは回路の一部にレーザービームを
照射して温度を上昇させた状態において適用することも
可能である。

【０１２３】また、以上説明した実施形態においては、
実装基板の劣化の診断を目的としたが、故障（異常も含
む）診断にも本発明は適用できる。この場合、上記の実
施形態と異なる点は、劣化のしきい値判定が故障のしき
い値判定に変わるだけである。すなわち、この場合、故
障させた実装基板と基準実装基板との温度分布変化量
（又は昇温特性変化量）をしきい値に採用する点が異な
るだけである。劣化の場合より故障の場合の方が温度変
化が大きいので、故障検出感度は劣化検出感度よりも当
然高くなる。上述した各実施形態はこの変更により、そ
のまま故障診断装置あるいはリモー卜故障診断システム
となる。

【０１２４】また、以上の各実施形態において、例え
ば、マイクロスコープ等高倍率レンズを利用した赤外線
温度カメラを利用することにより、温度検出の空間分解
能をあげることにより、半導休デバイスの劣化や故障個
所を高感度に検出できる。すなわち、半導休デバイスの
パッケージを開封してチップ表面を撮影して、チップ回
路表面温度を計測し、本発明の診断手段を適用すればチ
ップ回路内の劣化や故障個所を高感度に検出できる。

【０１２５】さらに、電気計装機や電動機、電力設備な
どの劣化検出に対しても本発明を適用することができ
る。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。

【０１２７】第１に、実装基板の実装表面温度を計測す
るだけで、高感度に実装基板の劣化を検出し、かつ劣化
部品（劣化領域）を特定することがてきる。

【０１２８】第２に、本発明を通信回線網を介したリモ
ート診断システムとして動作させることにより，遠隔診
断サービスが実現できる。

【０１２９】第３に、本発明を故障診断に適用し、正確
性の高い故障個所の特定を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の劣化診断装置の１実施形態を示すブロ
ック図である。

【図２】図１に示す劣化診断装置の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図３】図１に示す劣化診断装置の動作を説明するため
の昇温度・濃淡値変換グラフである。

【図４】図１に示す劣化診断装置の動作を説明するため
の温度画像の座標図である。

【図５】図１に示す劣化診断装置の動作を説明するため
の温度画像累積濃度の時間変化図である。

【図６】図１に示す劣化診断装置の動作を説明するため
の温度画像の分割方法を示す図である。

【図７】図１に示す劣化診断装置の動作を説明するため
の経年日数と分割昇温画像データ図である。

【図８】図１に示す劣化診断装置の動作を説明するため
の温度分布変化量の計算結果表である。

【図９】本発明の他の実施形態を説明するためのＩＣパ
ッケージの抽象化モデル図である。

【図１０】図９に示すＩＣパッケージの昇温グラフであ
る。

【図１１】本発明の他の実施形態を説明するための昇温
時の累積濃度の時間変化グラフである。

【図１２】本発明の他の実施形態を説明するための昇温
時のフラクタル次元の時間変化グラフである。

【図１３】本発明の他の実施形態を説明するための昇温
時の相互相関係数の時間変化グラフである。

【図１４】本発明のさらに他の実施形態を示すリモート
劣化診断システムのブロック図である。

【図１５】図１４に示すリモート劣化診断システムの動
作を説明するための温度分布変化量のトレンドグラフで
ある。

【符号の説明】１０：実装基板１１：赤外線温度カメラ１２：差分手段１３：温度検出器１４：濃淡画像化手段１５：バッファ１６：入力制御手段１７：バッファ制御手段１８：昇温画像データベース１９：画像分割手段２０：温度分布変化量計算手段２１：劣化判定手段２２：マップ作成手段２３：可視画像データベース１４２：遠隔地の計測・診断端末装置２４：通信制御手段２５：モデム２６：出力制御手段２７：プリンタ２８：ディスプレイ１４３：診断ホストセンタ３１：モデム３２：通信制御手段３３：トレンドデータベース３４：トレンド評価手段３５：出力手段１４４：遠隔地の計測・診断端末装置１４５：通信回線網

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気・電子部品を実装した実装基板に、
一定の入出力条件下で電源を投人後、前記実装基板の実
装表面温度が定常状態になるまでの時間において、所定
のサンプリング時点毎に前記実装表面の温度分布を計測
・画像化した昇温画像データを出力する温度画像計測手
段と、この温度画像計測手段により前記実装基板を異な
る時期において計測・画像化し、出力された前記昇温画
像データを昇温画像データベースに格納する手段と、こ
の手段により前記昇温画像データベースに格納された前
記昇温画像データの内、前記実装基板の経年使用上、最
も過去の昇温画像データを基準昇温画像データとして、
前記昇温画像データと比較し、両者の間の温度分布変化
量を計算する手段と、この温度分布変化量計算手段によ
り得られた温度分布変化量を予め設定されたしきい値と
比較し、前記温度分布変化量が前記しきい値を越えた場
合、「劣化あり」と判定する劣化判定手段とを備えたこ
とを特徴とする実装基板の劣化診断方法。
【請求項２】電気・電子部品を実装した実装基板に、
一定の入出力条件下で電源を投人後、前記実装基板の実
装表面温度が定常状態になるまでの時間において、所定
のサンプリング時点毎に前記実装表面の温度分布を計測
・画像化した昇温画像データを出力する温度画像計測手
段と、この温度画像計測手段により前記実装基板を異な
る時期において計測・画像化し、出力された前記昇温画
像データを格納する昇温画像データベースと、この昇温
画像データベースに格納された前記昇温画像データの
内、前記実装基板の経年使用上、最も過去の昇温画像デ
ータを基準昇温画像データとして、前記昇温画像データ
と比較し、両者の間の温度分布変化量を計算する手段
と、この温度分布変化量計算手段により得られた温度分
布変化量を予め設定されたしきい値と比較し、前記温度
分布変化量が前記しきい値を越えた場合、「劣化あり」
と判定する劣化判定手段とを備えたことを特徴とする実
装基板の劣化診断装置。
【請求項３】前記温度分布変化量計算手段は、前記所
定のサンプリング時点のうちの同一サンプリング時点に
おける前記基準昇温画像データと前記昇温画像データと
の間の変化量を計算することを特徴とする請求項２記載
の実装基板の劣化診断装置。
【請求項４】前記昇温画像データおよび基準昇温画像
データをそれぞれ画像分割する画像分割手段と、この画
像分割手段によりそれぞれ分割された前記基準昇温画像
データおよび前記昇温画像データをそれぞれ前記温度分
布変化量計算手段に供給する手段とを備え、前記温度分
布変化量計算手段は前記分割された基準昇温画像データ
および昇温画像データの同一分割領域、同一サンプリン
グ時点における両温度画像間の温度分布変化量を各々計
算することを特徴とする請求項３記載の実装基板の劣化
診断装置。
【請求項５】前記劣化判定手段は、前記全ての分割領
域に少なくとも一カ所以上で「劣化あり」と判定された
場合、「劣化あり」と判定された分割領域の位置情報を
マップ作成手段へ出力し、このマップ作成手段は前記実
装基板の可視画像に前記分割領域の位置情報を重ね合わ
せて表示することを特徴とする請求項３記載の実装基板
の劣化診断装置。
【請求項６】前記温度分布変化量計算手段は、同一サ
ンプリング時点における前記基準昇温画像データの分割
温度画像の累積濃度値と診断時に計測・画像化した前記
昇温画像データの前記分割温度画像と同一分割領域の分
割温度画像の累積濃度値との差分を前記分割温度画像間
の温度分布変化量として計算することを特徴とする請求
項５記載の実装基板の劣化診断装置。
【請求項７】前記温度分布変化量計算手段は、前記同
一サンプリング時点における基準昇温画像データの分割
温度画像およびこの分割温度画像と同一分割領域内の同
一座標における前記診断時に計測・画像化した昇温画像
の画素濃淡値を差分計算するとともに、この差分計算を
前記同一分割領域内の全画素に対して計算し、得られた
各差分値の２乗和平均を前記分割温度画像間の温度分布
変化量とすることを特徴とする請求項４記載の実装基板
の劣化診断装置。
【請求項８】前記温度分布変化量計算手段は、前記同
一サンプリング時点における基準昇温画像データの分割
温度画像およびこの分割温度画像と同一の分割領域にお
ける前記診断時に計測・画像化した昇温画像データの分
割温度画像との相互相関係数を前記分割温度画像の温度
分布変化量として出力することを特徴とする請求項４記
載の実装基板の劣化診断装置。
【請求項９】前記温度分布変化量計算手段は、前記同
一サンプリング時点における基準昇温画像データの分割
温度画像およびこの分割温度画像と同一の分割領域にお
ける前記診断時に計測・画像化した昇温画像データの前
記分割温度画像とのフラクタル次元を計算するととも
に、これらの分割温度画像間のフラクタル次元の差分値
を前記分割温度画像間の温度分布変化量とすることを特
徴とする請求項４記載の実装基板の劣化診断装置。
【請求項１０】前記温度分布変化量計算手段は、前記
同サンプリング時点における基準昇温画像データの分割
温度画像およびこの分割温度画像と同分割領域における
前記診断時に計測・画像化した昇温画像データの前記分
割温度画像における代表点温度またはピーク温度値間の
差分値を計算し、この差分値を前記分割温度画像間の温
度分布変化量とすることを特徴とする請求項４記載の実
装基板の劣化診断装置。
【請求項１１】前記温度分布変化量計算手段は、同一
分割領域での前記基準昇温画像データおよび診断時に計
測・画像化した昇温画像データがそれぞれ示す昇温時間
に対する昇温変化の傾向である昇温特性の特徴を定量化
し、これらの定量値間のを差分値である昇温特性変化量
を温度分布変化量として出力することを特徴とする請求
項４記載の実装基板の劣化診断装置。
【請求項１２】前記温度分布変化量計算手段は、同一
分割領域における前記基準昇温画像データおよび診断時
に計測・画像化した昇温画像データの代表点が示す、昇
温時間に対する昇温度データの立ち上がり付近の角度で
ある昇温変化率を計算し、これらの昇温変化率の差分値
を昇温特性変化量として出力することを特徴とする請求
項４記載の実装基板の劣化診断装置。
【請求項１３】前記温度分布変化量計算手段は、同一
分割領域における前記基準昇温画像データおよび診断時
に計測・画像化した昇温画像データがサンプリング毎に
逐次示す、昇温時間に対する累積濃度値の立ち上がり付
近の角度である累積濃度変化率を計算し、これらの累積
濃度変化率の差分値を昇温特性変化量として出力するこ
とを特徴とする請求項４記載の実装基板の劣化診断装
置。
【請求項１４】前記温度分布変化量計算手段は、同一
分割領域における前記基準昇温画像データおよび診断時
に計測・画像化した昇温画像データがサンプリング毎に
逐次示す、昇温時間に対するフラクタル次元データの立
ち上がり付近の角度であるフラクタル次元変化率を計算
し、これらのフラクタル次元変化率の差分値を昇温特性
の変化量として出力することを特徴とする請求項４記載
の実装基板の劣化診断装置。
【請求項１５】前記温度分布変化量計算手段は、同一
分割領域における前記基準昇温画像データおよび診断時
に計測・画像化した昇温画像データ間の相互相関係数が
サンプリング毎に逐次示す、昇温時間に対する立ち上が
り付近の角度である相関変化率を計算し、これらの相関
変化率の差分値を昇温特性の変化量として出力すること
を特徴とする請求項４記載の実装基板の劣化診断装置。
【請求項１６】電気・電子部品を実装した実装基板
に、一定の入出力条件下で電源を投人後、前記実装基板
の実装表面温度が定常状態になるまでの時間において、
所定のサンプリング時点毎に前記実装表面から放射され
る赤外線を２次元走査して昇温画像データを出力する赤
外線温度カメラと、前記実装基板の周囲温度を検出する温度検出器と、この温度検出器で検出した周囲温度データおよび前記赤
外線温度カメラで計測した温度値との差分値である昇温
度を計算する差分手段と、この差分手段で計算した前記差分温度を入力し、この差
分温度を濃淡値に変換して２次元配列の温度画像データ
を得る濃淡画像化手段と、この濃淡画像化手段で画像化した温度画像データを一時
格納するバッファと、前記濃淡画像化手段から温度画像データが入力され、こ
のデータの全画素の濃淡値を合計した累積濃度値を各サ
ンプリング時点で算出するとともに、隣接するサンプリ
ング時点で計測・画像化した温度画像の累積濃度値の差
分を計算し、この差分値が連続して予め設定した上下限
値の範囲に入った時点で、前記赤外線温度カメラに計測
停止指示信号を出力するとともに前記バッファに動作指
示信号を供給する入力制御手段とを備え、この入力制御
手段から供給される前記動作指示信号の入力で動作し、
前記バッファに格納された昇温画像データを取り出し、
外部へ出力することを特徴とする劣化診断装置。
【請求項１７】遠隔地の計測・診断端末装置と、診断
ホストセンタ装置と、これらを相互に接続する通信回線
網都を備え、前記遠隔地の計測・診断端末装置は、電気・電子部品を実装した実装基板に、一定の入出力条
件下で電源を投人後、前記実装基板の実装表面温度が定
常状態になるまでの時間において、所定のサンプリング
時点毎に前記実装表面から放射される赤外線を２次元走
査して昇温画像データを出力する赤外線温度カメラと、前記実装基板の周囲温度を検出する温度検出器と、この温度検出器で検出した周囲温度データおよび前記赤
外線温度カメラで計測した温度値との差分値である昇温
度を計算する差分手段と、この差分手段で計算した前記差分温度を入力し、この差
分温度を濃淡値に変換して２次元配列の濃淡画像化手段
と、この濃淡画像化手段で画像化した昇温画像データを一時
格納するバッファと、前記濃淡画像化手段から昇温画像データが入力され、こ
のデータの全画素の濃淡値を合計した累積濃度値を各サ
ンプリング時点で算出するとともに、隣接するサンプリ
ング時点で計測・画像化した昇温画像の累積濃度値の差
分を計算し、この差分値が連続して予め設定した上下限
値の範囲に入った時点で、前記赤外線温度カメラに計測
停止指示信号を出力するとともに前記バッファに動作指
示信号を供給する入力制御手段と、この入力制御手段から供給される前記動作指示信号の入
力で動作し、前記バッファに格納された昇温画像データ
を取り出し、前記通信回線網を介して前記診断ホストセ
ンタ装置との間でデータ送受信を行う端末側通信制御手
段と、この通信制御信手段が前記通信回線網を介して前記診断
ホストセンタから受信した診断結果データが供給される
出力制御手段と、この出力制御手段によりその出力が制
御されるデータ表示装置とを備え、前記診断ホストセンタ装置は、前記遠隔地の計測・診断端末装置からの出力データであ
る前記昇温画像データを通信回線網を介して受信し、前
記診断結果を前記遠隔地の計測・診断端末装置へ送信す
るホスト側通信制御手段と、このホスト側通信制御手段により受信された前記昇温画
像データが供給され、このデータを格納する温度画像デ
ータベースと、この昇温画像データベースに格納された前記温度画像デ
ータの内、前記実装基板の経年使用上、最も過去の昇温
画像データを基準昇温画像データとして、前記昇温画像
データと比較し、両者の間の温度分布変化量を計算する
手段と、この温度分布変化量計算手段により得られた温度分布変
化量を予め設定されたしきい値と比較し、前記温度分布
変化量が前記しきい値を越えた場合、「劣化あり」と判
定する劣化判定手段と、この劣化判定手段により判定された結果を前記ホスト側
データ送受信手段に出力する通信制御手段とを備えたこ
とを特徴とする劣化診断装置。
【請求項１８】前記診断ホストセンタ装置はさらに、
前記昇温画像データおよび基準昇温画像データをそれぞ
れ画像分割し、前記温度分布変化量計算手段に供給する
画像分割手段と、前記温度分布変化量計算手段により計
算された結果を格納するトレンドデータベースと、この
トレンドデータベースに格納されている前記温度分布変
化量の最小二乗近似により劣化判定しきい値に達する予
測時間を計算し、この予測時間が許容範囲になければ
「劣化兆候あり」と評価するトレンド評価手段とを備
え、前記温度分布変化量計算手段は、前記画像分割手段
によりそれぞれ分割された前記基準昇温画像データおよ
び前記昇温画像データがそれぞれ供給され、前記分割さ
れた基準昇温画像データおよび昇温画像データの同一分
割領域、同一サンプリング時点における両温度画像間の
温度分布変化量を各々計算し、また、前記ホスト側通信
制御手段は前記トレンド評価手段の評価結果を前記劣化
判定手の判定結果とともに前記遠隔地の計測・診断端末
装置へ送信することを特徴とする請求項１７記載の劣化
診断装置。