WO2023007628A1 - 電気回路異常検知装置 - Google Patents

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    • G01R31/54—Testing for continuity

Definitions

  • the present invention relates to an electric circuit abnormality detection device that detects an abnormality in an electric circuit.
  • a flip chip bonding method is used in which a conductive bonding material such as a solder bump or a gold bump is placed between the wiring part in the semiconductor chip and the substrate, and the conductive bonding material is heated and melted by a heater to bond the semiconductor chip and the substrate. It is This method involves heating the entire bonding area where the gold bumps are present to rapidly raise the temperature to thermally melt the conductive bonding material, and then rapidly lowering the temperature of the bonding area to solidify the conductive bonding material.
  • a pulse heater capable of
  • JP-A-10-275833 Japanese Patent No. 3277862
  • an object of the present invention is to detect an abnormality in an electric circuit at an early stage.
  • An electric circuit abnormality detection device of the present invention is provided between a pulse generator that inputs a pulse signal to an electric circuit and a connection line that connects the electric circuit and the pulse generator, and the pulse signal is input from the pulse generator to the electric circuit.
  • a directional coupler for extracting a reflected wave from the electrical circuit of the pulse signal;
  • a detection unit connected to the directional coupler for processing the reflected wave input from the directional coupler to detect an abnormality in the electrical circuit; wherein the detection unit has a waveform of a reference reflected wave input from the directional coupler when a pulse signal is input to a normal reference electrical circuit having the same wiring pattern as the electrical circuit
  • an abnormality in the electric circuit is detected.
  • Abnormality detection can be performed without being affected by a change in resistance value due to an increase.
  • an abnormality such as a partial disconnection, in which an increase in resistance value due to an abnormality in an electric circuit is mixed with an increase in resistance value due to heat generated during energization, can be detected at an early stage.
  • the electric circuit abnormality detection device of the present invention includes a low-pass filter provided between the directional coupler and the detection unit, the electric circuit includes a large number of reflection sources that reflect the pulse signal input from the pulse generator, The reflected wave and the reference reflected wave input to the detection unit have a waveform obtained by passing through a low-pass filter a composite reflected wave in which a large number of individual reflected waves reflected by a large number of reflection sources are superimposed. may detect an abnormality in the electric circuit when the difference between the magnitude of the reflected wave and the magnitude of the reference reflected wave exceeds a predetermined range after the magnitude of the reflected wave exceeds a predetermined threshold. .
  • the electric circuit and the reference electric circuit may be heaters in which resistance wires are folded in multiple stages.
  • heater abnormalities can be detected early.
  • the present invention can detect an abnormality in an electric circuit at an early stage.
  • FIG. 2 is a plan view showing an electric circuit of a pulse heater for which the electric circuit abnormality detection device of the embodiment performs abnormality detection
  • 5 is a graph showing a change over time of reflected waves from the pulse heater that are input to the detection unit of the electrical circuit abnormality detection device of the embodiment when a pulse signal is input to the pulse heater.
  • It is a flow chart which shows the operation of the electric circuit abnormality detection device of the embodiment.
  • the electrical circuit abnormality detection device 10 of the embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the electrical circuit abnormality detection device 10 will be described as detecting an abnormality in the resistance wire 33 of the pulse heater 30 shown in FIG. It is also possible to
  • the electrical circuit abnormality detection device 10 is composed of a pulse generator 11, a directional coupler 12, a low-pass filter 13, and a detection unit 14.
  • the pulse generator 11 outputs a rectangular or triangular pulse signal to the resistance wire 33 (see FIG. 2) of the pulse heater 30, which is an electric circuit.
  • the directional coupler 12 is provided between a connection line 15 that connects the pulse heater 30 and the pulse generator 11 , and multiple reflections from the pulse heater 30 of the pulse signal input from the pulse generator 11 to the pulse heater 30 . It is a device that extracts waves.
  • the low-pass filter 13 removes high-frequency noise from the composite reflected wave input from the directional coupler 12 and outputs the resulting reflected wave to the detection unit 14 .
  • the detection unit 14 processes the reflected wave input from the low-pass filter 13 to detect an abnormality in the resistance wire 33 of the pulse heater 30 .
  • the detection unit 14 is connected to an operation unit 21 including a CPU 23 which is a processor for processing information, and stores an operation program 24 and a reference reflected wave database 25 including waveform information of reference reflected waves. and a storage unit 22 that stores the data.
  • the sensing unit 14 may, for example, consist of a general-purpose computer.
  • the resistance wire 33 of the pulse heater 30, which is the target of abnormality detection is folded back in multiple stages between the input terminal 31 and the output terminal 32, and includes a large number of bends 34.
  • a pulse signal output from the pulse generator 11 and entering the resistance wire 33 is reflected by a large number of bends 34 to form individual reflected waves, which are reflected from the resistance wire 33 toward the pulse generator 11 .
  • the resistance wire 33 Since the resistance wire 33 is long and has many bends 34 , many individual reflected waves are reflected from the resistance wire 33 toward the pulse generator 11 . These multiple individual reflected waves become composite reflected waves that are superimposed while traveling through the resistance line 33 . The composite reflected wave contains large high frequency noise.
  • a composite reflected wave that has entered the directional coupler 12 from the pulse heater 30 is extracted by the directional coupler 12 and input to the low-pass filter 13 .
  • a signal from which high-frequency noise has been removed by the low-pass filter 13 is input to the detection unit 14 as a reflected wave as shown in FIG.
  • the waveform of the reflected wave varies depending on the degree of abnormality.
  • the solid line a in FIG. 3 indicates the case where the resistance line 33 is normal
  • the one-dot chain line b and the two-dot chain line c indicate the case of partial disconnection
  • the dashed line d indicates the case of complete disconnection.
  • the partial breakage is a case where the cross-sectional area of a part of the resistance wire 33 is smaller than the normal state.
  • the waveform of the reflected wave of the state is shown.
  • the two-dot chain line c shows the waveform of the reflected wave when the crack in the resistance wire 33 is larger and the loss of the cross-sectional area is larger than in the case of the one-dot chain line b.
  • the output voltage value of the reflected wave rises to a predetermined threshold value Vs at time t0, and rapidly rises from time t0.
  • the output voltage value increases at first, and becomes a substantially constant output voltage value over time.
  • the output increases in the same way as the solid line a without breakage, and after time t1, the output increases slightly from the solid line a.
  • the output voltage value increases stepwise with a delay, and as time elapses, the output voltage value becomes a substantially constant output voltage value slightly smaller than when there is no abnormality indicated by the solid line a. For this reason, the output voltage value of the reflected wave from the normal resistance wire 33 with no abnormality indicated by the solid line a, and the output voltage value of the reflected wave from the resistance wire 33 in the case of partial disconnection due to a small crack indicated by the dashed line b The difference from the value becomes large after time t1 shown in FIG. 3, and then the difference becomes small.
  • the output voltage value temporarily increases after time t0, but begins to decrease at time t1, and becomes a substantially constant output voltage value that is much smaller than the waveform in the normal state with the passage of time.
  • the output voltage increases once after time t0, begins to decrease after time t1, and becomes a substantially constant output voltage value that is much smaller than the waveform in a normal state with no abnormality as time passes. becomes.
  • the substantially constant output voltage value at this time is slightly smaller than in the case of the partial disconnection of the two-dot chain line c. For this reason, the output voltage value of the reflected wave from the normal resistance line 33 with no abnormality indicated by the solid line a, and the resistance line when there is an abnormality such as a partial disconnection indicated by the two-dot chain line c and a complete disconnection indicated by the broken line d The difference from the output voltage value of the reflected wave from 33 gradually increases after time t1 shown in FIG.
  • the reference reflected wave database 25 stored in the storage unit 22 will be described.
  • a normal reference pulse heater having the same wiring pattern as the resistance wire 33 of the pulse heater 30 to be detected as an abnormality is set as a reference electric circuit.
  • the time change of the output voltage value of the reflected wave input from the low-pass filter 13 when the pulse signal is input from the pulse generator 11 to the heater is stored as the time change of the reference voltage value of the reference reflected wave.
  • the time change of the waveform of the reflected wave indicated by the solid line a in FIG. 3 is stored as waveform information.
  • the reference reflected wave database 25 may be, for example, a database that stores temporal changes in the reference voltage value of the reference reflected wave with respect to time from when the reference voltage value of the reference reflected wave exceeds a predetermined threshold value Vs. Since the waveform of the reflected wave differs if the wiring pattern of the resistance wire 33 of the pulse heater 30 is different, the reference reflected wave database 25 stores a plurality of reference waveforms for each type of wiring pattern of the resistance wire 33 of the pulse heater 30 . Waveform information of the reflected wave is stored.
  • step S101 in FIG. 4 the pulse generator 11 is caused to emit a pulse signal. Then, the signal of the reflected wave from the low-pass filter 13 is input to the detection unit 14 as shown from time 0 to time t0 in FIG.
  • step S102 of FIG. 4 the calculation section 21 of the detection unit 14 waits until the output voltage value of the input reflected wave exceeds a predetermined threshold value Vs. Since the output voltage value reaches the threshold value Vs at time t0 shown in FIG. Start the timer that defines the detection period. Then, the calculation unit 21 proceeds to step S104 in FIG. 4 to calculate the difference ⁇ V between the output voltage value of the reflected wave at time t0 and the reference voltage value of the reference reflected wave stored in the reference reflected wave database 25, It is determined whether the absolute value of the difference ⁇ V exceeds a predetermined value ⁇ Vs.
  • the output voltage value of the reflected wave at time t0 is waveform information of the reflected wave at time t0
  • the reference voltage value of the reference wave at time t0 is waveform information of the reference wave at time t0.
  • the output voltage values of the waveforms of the three reflected waves indicated by the one-dot chain line b, the two-dot chain line c, and the dashed line d are the output voltage values of the waveform indicated by the solid line a, which is similar to the waveform of the reference reflected wave. Since it is almost the same as the voltage value, the calculation unit 21 determines NO in step S104 in FIG. 4, proceeds to step S106 in FIG. 4, and waits until the detection interval ⁇ t shown in FIG. 3 has elapsed. Then, at time t1 after the detection interval ⁇ t from time t0, it is determined whether the timer has expired in step S107 of FIG. 4.
  • step S107 of FIG. the difference ⁇ V between the output voltage value of the reflected wave at time t1 and the reference voltage value of the reference reflected wave stored in the reference reflected wave database 25 is calculated. determine whether it exceeds
  • the calculation unit 21 determines NO in step S104 of FIG. 4 again, proceeds to step S106 of FIG. Wait until the time elapses, and if the timer has not expired in step S107, return to step S104 in FIG.
  • the output voltage values of the waveforms of the three reflected waves indicated by the one-dot chain line b, the two-dot chain line c, and the dashed line d are indicated by the solid line a similar to the waveform of the reference reflected wave. Since there is a difference of the predetermined value ⁇ Vs or more from the output voltage value of the waveform, the calculation unit 21 determines YES in step S104 of FIG. 4, proceeds to step S105 of FIG. 4, and outputs abnormality detection.
  • the calculation unit 21 executes steps S106 and S107 in FIG. 4 if NO is determined at the time t2 shown in FIG. There is no difference between the output voltage value of the reflected wave and the reference voltage value of the reference reflected wave, and the waveform of the reflected wave is the same as the waveform of the reference reflected wave. determines that there is no abnormality, and outputs a no-abnormality signal in step S108.
  • the electrical circuit abnormality detection device 10 of the embodiment inputs a pulse signal to the pulse heater 30, and stores the waveform information of the reflected wave reflected by the resistance wire 33 of the pulse heater 30 and the waveform information of the reference reflected wave. Since the abnormality of the resistance wire 33 of the pulse heater 30 is detected by the comparison, the abnormality of the resistance wire 33 can be detected without being affected by the change in the resistance value due to the temperature rise of the resistance wire 33 . As a result, an abnormality such as a partial disconnection, in which an increase in resistance due to an abnormality in the pulse heater 30 is mixed with an increase in resistance due to heat generated during energization, can be detected at an early stage.
  • the electric circuit abnormality detection device 10 of the embodiment can be used even when the resistance wire 33 includes a large number of bends 34 which are reflection sources for reflecting the pulse signal input from the pulse generator 11. 21, the difference between the magnitude of the reference reflected wave and the reflected wave after passing through the low-pass filter 13 a composite reflected wave in which a large number of individual reflected waves reflected by a large number of reflection sources are superimposed exceeds a predetermined range. Therefore, even when the resistance wire 33 includes many bends 34 which are reflection sources, erroneous detection can be suppressed and the abnormality of the resistance wire 33 can be reliably detected.
  • the low-pass filter 13 is connected between the directional coupler 12 and the detection unit 14 to remove high-frequency noise contained in the composite reflected wave from the resistance wire 33 of the pulse heater 30.
  • the reflected wave is input to the detection unit 14, and the detection unit 14 detects an abnormality of the resistance wire 33 based on the input reflected wave.
  • An abnormality of the resistance wire 33 may be detected by inputting it to the unit 14 .
  • the arithmetic unit 21 of the detection unit 14 arithmetically processes the input composite reflected wave, removes high-frequency noise, generates a reflected wave, and detects an abnormality of the resistance wire 33 based on the generated reflected wave. You may do so. Further, the waveform and pattern of high-frequency noise are detected in advance and stored in the reference reflected wave database, the data is used to generate a reflected wave from which the high-frequency noise is removed, and the generated reflected wave is used to generate the resistance line 33. abnormalities may be detected.
  • the abnormality of the resistance wire 33 may be detected by high-speed arithmetic processing in which the arithmetic speed of the arithmetic section 21 of the detection unit 14 is set to a frequency that greatly exceeds the frequency of the high-frequency noise.

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Abstract

パルスジェネレータ（１１）と、方向性結合器（１２）と、検知ユニット（１４）と、を備える電気回路異常検知装置（１０）であって、検知ユニット（１４）は、パルスヒータ（３０）と同一の配線パターンで異常のない基準電気回路にパルス信号を入力した際に方向性結合器（１２）から入力される基準反射波の波形情報を格納した基準反射波データベース（２５）と、パルスヒータ（３０）にパルス信号を入力した際に方向性結合器から入力される反射波の波形情報と基準反射波データベース（２５）に格納された基準反射波の波形情報とを比較することにより、パルスヒータ（３０）の異常を検知する演算部（２１）と、を備える。

Description

電気回路異常検知装置
　本発明は、電気回路の異常を検知する電気回路異常検知装置に関する。
　半導体チップ内の配線部と基板との間にハンダバンプや金バンプ等の導電性ボンディング材を置き、ヒータにより導電性ボンディング材を加熱溶融して半導体チップと基板とをボンディングするフリップチップボンディング方法が用いられている。この方法には、金バンプが存在するボンディング部分全体を加熱により急速に昇温して導電性ボンディング材を熱溶融させ、そしてボンディング部分を冷却により急速に降温して導電性ボンディング材を固化させることが可能なパルスヒータが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
　しかし、パルスヒータは急速昇温、急速降温を繰り返すことにより劣化し、抵抗線が断線する場合がある。そこで、パルスヒータの抵抗線の抵抗値を検出し、抵抗値の上昇により断線を検知する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０－２７５８３３号公報 特許第３２７７８６２号公報
　しかし、パルスヒータの抵抗線は、通電により発熱すると抵抗値が上昇することから、特許文献２に記載されているような方法では、部分的に断線している異常状態の場合には、通電の際の発熱による抵抗値の上昇にパルスヒータの異常による抵抗値の上昇が紛れてしまい、パルスヒータの異常を早期に検出することができない場合があった。また、急激な温度上昇と冷却を繰り返すパルスヒータでは、断線した場合に急激な温度上昇が発生する虞があるため、早期に異常を検出する要求がある。
　そこで、本発明は、電気回路の異常を早期に検出することを目的とする。
　本発明の電気回路異常検知装置は、電気回路にパルス信号を入力するパルスジェネレータと、電気回路とパルスジェネレータとの間を接続する接続線の間に設けられてパルスジェネレータから電気回路に入力されたパルス信号の電気回路からの反射波を取り出す方向性結合器と、方向性結合器に接続されて方向性結合器から入力される反射波を処理して電気回路の異常を検知する検知ユニットと、を備える電気回路異常検知装置であって、検知ユニットは、電気回路と同一の配線パターンで異常のない基準電気回路にパルス信号を入力した際に方向性結合器から入力される基準反射波の波形情報を格納した記憶部と、電気回路にパルス信号を入力した際に方向性結合器から入力される反射波の波形情報と記憶部に格納された基準反射波の波形情報とを比較することにより、電気回路の異常を検知する演算部と、を備えること、を特徴とする。
　このように、電気回路にパルス信号を入力し、電気回路で反射した反射波の波形情報と基準反射波の波形情報とを比較することにより電気回路の異常の検知を行うので、電気回路の温度上昇による抵抗値の変化の影響を受けずに異常検知を行うことができる。これにより、通電の際の発熱による抵抗値の上昇に電気回路の異常による抵抗値の上昇が紛れてしまう部分断線のような異常を早期に検出することができる。
　本発明の電気回路異常検知装置において、方向性結合器と検知ユニットとの間に設けられたローパスフィルタを含み、電気回路は、パルスジェネレータから入力されたパルス信号を反射する反射源を多数含み、検知ユニットに入力される反射波及び基準反射波は、多数の反射源で反射された多数の個別反射波が重ね合わされた複合反射波をローパスフィルタに通した波形を有し、検知ユニットの演算部は、反射波の大きさが所定の閾値を超えた後に、反射波の大きさと基準反射波の大きさとの差が所定の範囲を超えている場合に、電気回路の異常を検知してもよい。
　これにより、曲がりの多い長い電気回路のように反射源が多く含まれる電気回路の異常を確実に検出することができる。
　本発明の電気回路異常検知装置において、電気回路と基準電気回路とは、抵抗線を多段折り返し配置したヒータでもよい。
　これにより、ヒータの異常を早期に検出することができる。
　本発明は、電気回路の異常を早期に検出することができる。
実施形態の電気回路異常検知装置の構成を示す系統図である。 実施形態の電気回路異常検知装置が異常検知を行うパルスヒータの電気回路を示す平面図である。 パルスヒータにパルス信号を入力した際に実施形態の電気回路異常検知装置の検知ユニットに入力されるパルスヒータからの反射波の時間変化を示すグラフである。 実施形態の電気回路異常検知装置の動作を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照しながら実施形態の電気回路異常検知装置１０について説明する。なお、以下の説明では、電気回路異常検知装置１０は、図２に示すパルスヒータ３０の抵抗線３３の異常を検知することとして説明するが、これ以外の電気回路の異常を検知することに適用することも可能である。
　図１に示すように、電気回路異常検知装置１０は、パルスジェネレータ１１と、方向性結合器１２と、ローパスフィルタ１３と、検知ユニット１４とで構成される。
　パルスジェネレータ１１は矩形又は三角形のパルス信号を電気回路であるパルスヒータ３０の抵抗線３３（図２参照）に出力する。方向性結合器１２は、パルスヒータ３０とパルスジェネレータ１１との間を接続する接続線１５の間に設けられてパルスジェネレータ１１からパルスヒータ３０に入力されたパルス信号のパルスヒータ３０からの複合反射波を取り出す機器である。ローパスフィルタ１３は、方向性結合器１２から入力された複合反射波の高周波ノイズを除去して反射波として検知ユニット１４に出力する。検知ユニット１４は、ローパスフィルタ１３から入力された反射波を処理してパルスヒータ３０の抵抗線３３の異常を検知する。
　検知ユニット１４は、内部に情報処理を行うプロセッサであるＣＰＵ２３を含む演算部２１と、演算部２１に接続されて動作プログラム２４と基準反射波の波形情報を含む基準反射波データベース２５とが格納されている記憶部２２と、で構成されている。検知ユニット１４は、例えば、汎用コンピュータで構成されてもよい。
　異常検知の対象となるパルスヒータ３０の抵抗線３３は、図２に示すように、入力端子３１と出力端子３２と間に多段折り返し配置されており、多数の曲がり部３４を含んでいる。パルスジェネレータ１１から出力されて抵抗線３３の中に進入したパルス信号は、多数の曲がり部３４でそれぞれ反射されて個別反射波となって抵抗線３３からパルスジェネレータ１１に向かって反射してくる。
　抵抗線３３は、長さが長く、曲がり部３４が多数存在しているので、抵抗線３３からは、多数の個別反射波がパルスジェネレータ１１に向かって反射してくる。これらの多数の個別反射波は、抵抗線３３の中を進む間に重ね合わされた複合反射波となる。複合反射波は、大きな高周波ノイズを含んでいる。
　パルスヒータ３０から方向性結合器１２に進入した複合反射波は、方向性結合器１２で取り出されてローパスフィルタ１３に入力される。ローパスフィルタ１３で高周波ノイズを除去された信号は、図３に示すような反射波として検知ユニット１４に入力される。
　図３に示すように、反射波の波形は、異常の程度によって様々に変化する。図３に示す実線ａは抵抗線３３に異常のない場合を示し、一点鎖線ｂと二点鎖線ｃとは部分断線の異常の場合を示し、破線ｄは完全断線の異常の場合を示す。ここで、部分断線とは、抵抗線３３の一部の断面積が正常状態よりも少なくなった場合であり、例えば、一点鎖線ｂは、抵抗線３３を破断させない程度の微小なクラックが発生した状態の反射波の波形を示す。二点鎖線ｃは、一点鎖線ｂの場合よりも抵抗線３３のクラックが大きく断面積の欠損が大きい状態の場合の反射波の波形を示す。
　図３の実線ａに示すように、抵抗線３３に破断などの異常が無い正常な状態では、反射波の出力電圧値は、時刻ｔ０に所定の閾値Ｖｓとなるまで上昇し、時刻ｔ０から急速に出力電圧値が大きくなり、時間がたつと略一定の出力電圧値となる。一点鎖線ｂで示す微小クラックが入った抵抗線３３の場合には、時刻ｔ０の後、時刻ｔ１までは、破断が無い実線ａと同様に出力が増加し、時刻ｔ１の後、実線ａから少し遅れて階段状に出力電圧値が増加し、時間がたつと、実線ａで示す異常がない場合よりも少し小さい略一定の出力電圧値となる。このため、実線ａで示す異常のない正常な抵抗線３３からの反射波の出力電圧値と、一点鎖線ｂで示す微小クラックによる部分断線の異常の場合の抵抗線３３からの反射波の出力電圧値との差は、図３に示す時刻ｔ１の後に大きくなり、その後、差は小さくなる。
　部分断線の異常の場合でも断線面積が大きくなると、二点鎖線ｃで示す様に、反射波の波形は、破線ｄで示す完全断線の異常の場合の反射波の波形に近づいてくる。この場合、出力電圧値は、時刻ｔ０の後一端大きくなるが、時刻ｔ１に減少に転じ、時間がたつと、異常がない正常状態の波形に比べてかなり小さい略一定の出力電圧値となる。また、完全に破断した場合も同様に、時刻ｔ０の後一端大きくなり、時刻ｔ１の後に減少に転じ、時間がたつと、異常がない正常状態の波形に比べてかなり小さい略一定の出力電圧値となる。この際の略一定の出力電圧値は、二点鎖線ｃの部分断線の場合よりも少し小さくなる。このため、実線ａで示す異常のない正常な抵抗線３３からの反射波の出力電圧値と、二点鎖線ｃで示す部分断線や破線ｄで示す完全断線のような異常のある場合の抵抗線３３からの反射波の出力電圧値との差は、図３に示す時刻ｔ１の後に次第に大きくなっていく。
　ここで、記憶部２２に格納されている基準反射波データベース２５について説明する。記憶部２２に格納されている基準反射波データベース２５は、異常検知の対象となるパルスヒータ３０の抵抗線３３と同一の配線パターンを有する異常のない基準パルスヒータを基準電気回路とし、この基準パルスヒータにパルスジェネレータ１１からパルス信号を入力した際にローパスフィルタ１３から入力される反射波の出力電圧値の時間変化を基準反射波の参照電圧値の時間変化として格納したものである。つまり、図３に実線ａで示す反射波の波形の時間変化を波形情報として格納したものである。基準反射波データベース２５は、例えば、基準反射波の参照電圧値が所定の閾値Ｖｓよりも大きくなった時から、時間に対する基準反射波の参照電圧値の時間変化を格納したデータベースとしてもよい。なお、パルスヒータ３０の抵抗線３３の配線パターンが異なると反射波の波形が異なってくるので、基準反射波データベース２５には、パルスヒータ３０の抵抗線３３の配線パターンの種類ごとに複数の基準反射波の波形情報が格納されている。
　以下、図４を参照しながら電気回路異常検知装置１０の動作について説明する。図４のステップＳ１０１に示すように、パルスジェネレータ１１からパルス信号を発信させる。すると、検知ユニット１４には、図３の時刻０から時刻ｔ０に示すようにローパスフィルタ１３からの反射波の信号が入力される。
　図４のステップＳ１０２に示すように、検知ユニット１４の演算部２１は、入力された反射波の出力電圧値が所定の閾値Ｖｓを超えるまで待機する。出力電圧値は、図３に示す時刻ｔ０に閾値Ｖｓに達するので、演算部２１は、図３に示す時刻ｔ０にステップＳ１０２でＹＥＳと判断し、図４のステップＳ１０３に進み、図３に示す検知期間を規定するタイマをスタートさせる。そして、演算部２１は、図４のステップＳ１０４に進み、時刻ｔ０における反射波の出力電圧値と基準反射波データベース２５に格納されている基準反射波の参照電圧値との差ΔＶを算出し、その差ΔＶの絶対値が所定値ΔＶｓを超えているかどうか判断する。ここで、時刻ｔ０における反射波の出力電圧値は時刻ｔ０における反射波の波形情報であり、時刻ｔ０における基準波の参照電圧値は時刻ｔ０における基準波の波形情報である。
　図３に示す時刻ｔ０では、一点鎖線ｂ，二点鎖線ｃ、破線ｄで示される３つの反射波の波形の出力電圧値は、基準反射波の波形と同様の実線ａで示される波形の出力電圧値とほぼ同一であるから、演算部２１は、図４のステップＳ１０４でＮＯと判断して図４のステップＳ１０６に進み、図３に示す検知インターバルΔｔが経過するまで待機する。そして、時刻ｔ０から検知インターバルΔｔ後の時刻ｔ１となったら、図４のステップＳ１０７でタイマが終了していないか判断し、図４のステップＳ１０７でＮＯと判断した場合には、図４のステップＳ１０４に戻って、時刻ｔ１における反射波の出力電圧値と基準反射波データベース２５に格納されている基準反射波の参照電圧値との差ΔＶを算出し、その差Δの絶対値が所定値ΔＶｓを超えているかどうか判断する。
　時刻ｔ１では、一点鎖線ｂ，二点鎖線ｃ、破線ｄで示される３つの反射波の波形の出力電圧値は、基準反射波の波形と同様の実線ａで示される波形の出力電圧値とわずかに差が出ているものの、所定値ΔＶｓまでは達してしないため、演算部２１は、再度、図４のステップＳ１０４でＮＯと判断して図４のステップＳ１０６に進み、次の検知インターバルΔｔが経過するまで待機して、ステップＳ１０７でタイマが終了していない場合には、図４のステップＳ１０４に戻る。
　図３に示す様に、時刻ｔ２では、一点鎖線ｂ，二点鎖線ｃ、破線ｄで示される３つの反射波の波形の出力電圧値は、基準反射波の波形と同様の実線ａで示される波形の出力電圧値との間に所定値ΔＶｓ以上の差異があるから、演算部２１は、図４のステップＳ１０４でＹＥＳと判断して図４のステップＳ１０５に進み、異常検知を出力する。
　また、演算部２１は、図３に示す時刻ｔ２でＮＯと判断した場合には、図４のステップＳ１０６、Ｓ１０７を実行し、図４のステップＳ１０７でＹＥＳと判断した場合には、検知期間の間、反射波の出力電圧値と基準反射波の参照電圧値と間に差異はなく、反射波の波形は基準反射波の波形と差異がなく、異常検知対象のパルスヒータ３０の抵抗線３３には異常がないと判断し、ステップＳ１０８において異常なし信号を出力する。
　以上説明したように、実施形態の電気回路異常検知装置１０は、パルスヒータ３０にパルス信号入力し、パルスヒータ３０の抵抗線３３で反射した反射波の波形情報と基準反射波の波形情報とを比較することによりパルスヒータ３０の抵抗線３３の異常検知を行うので、抵抗線３３の温度上昇による抵抗値の変化の影響を受けずに抵抗線３３の異常検知を行うことができる。これにより、通電の際の発熱による抵抗値の上昇にパルスヒータ３０の異常による抵抗値の上昇が紛れてしまう部分断線のような異常を早期に検出することができる。
　また、実施形態の電気回路異常検知装置１０は、抵抗線３３がパルスジェネレータ１１から入力されたパルス信号を反射する反射源である曲がり部３４を多数含んでいる場合でも、検知ユニット１４の演算部２１は、多数の反射源で反射された多数の個別反射波が重ね合わされた複合反射波をローパスフィルタ１３に通した後の反射波と基準反射波の大きさとの差が所定の範囲を超えている場合に異常を検知するので、抵抗線３３に反射源となる曲がり部３４が多く含まれていた場合でも誤検出を抑制し、抵抗線３３の異常を確実に検出することができる。
　以上の説明では、所定値ΔＶｓは一つであることとして説明したがこれに限らず、複数設定してもよい。例えば、図３の時刻ｔ２における一点鎖線ｂと実線ａとの間の出力電圧差ΔＶｓ２を所定値とし、図３の時刻ｔ２における二点鎖線ｃと実線ａとの間の出力電圧差をΔＶｓ３を第２の所定値とし、反射波の出力電圧値と基準反射波データベース２５に格納されている基準反射波の参照電圧値との差ΔＶがΔＶｓ２を超えている場合に異常を検知し、更に、ΔＶがΔＶｓ３よりも小さい場合には、完全断線ではなく部分断線が発生していると判断するようにしてもよい。また、ΔＶがΔＶｓ３を超えている場合に、完全断線と判断してもよい。
　以上説明した電気回路異常検知装置１０は、方向性結合器１２と検知ユニット１４との間にローパスフィルタ１３を接続してパルスヒータ３０の抵抗線３３からの複合反射波に含まれる高周波ノイズを除去した反射波を検知ユニット１４に入力し、検知ユニット１４は入力された反射波に基づいて抵抗線３３の異常を検知することとして説明したが、ローパスフィルタ１３を設けず、複合反射波をそのまま検知ユニット１４に入力して抵抗線３３の異常を検知するようにしてもよい。
　この場合、検知ユニット１４の演算部２１は、入力された複合反射波を演算処理して高周波ノイズを除去して反射波を生成し、生成した反射波に基づいて抵抗線３３の異常を検知するようにしてもよい。また、予め高周波ノイズの波形、パターンを検出して基準反射波データベース中に格納しておき、このデータを用いて高周波ノイズを除去した反射波を生成し、生成した反射波を用いて抵抗線３３の異常を検知してもよい。或いは、検知ユニット１４の演算部２１の演算速度を高周波ノイズの周波数を大きく超える周波数とした高速演算処理によって抵抗線３３の異常を検知してもよい。
　１０　電気回路異常検知装置、１１　パルスジェネレータ、１２　方向性結合器、１３　ローパスフィルタ、１４　検知ユニット、１５　接続線、２１　演算部、２２　記憶部、２３　ＣＰＵ、２４　動作プログラム、２５　基準反射波データベース、３０　パルスヒータ、３１　入力端子、３２　出力端子、３３　抵抗線、３４　曲り部。

Claims (3)

  1. 　電気回路にパルス信号を入力するパルスジェネレータと、
    　前記電気回路と前記パルスジェネレータとの間を接続する接続線の間に設けられて前記パルスジェネレータから前記電気回路に入力された前記パルス信号の前記電気回路からの反射波を取り出す方向性結合器と、
    　前記方向性結合器に接続されて前記方向性結合器から入力される前記反射波を処理して前記電気回路の異常を検知する検知ユニットと、
    　を備える電気回路異常検知装置であって、
    　前記検知ユニットは、前記電気回路と同一の配線パターンで異常のない基準電気回路に前記パルス信号を入力した際に前記方向性結合器から入力される基準反射波の波形情報を格納した記憶部と、
    　前記電気回路に前記パルス信号を入力した際に前記方向性結合器から入力される前記反射波の波形情報と前記記憶部に格納された前記基準反射波の波形情報とを比較することにより、前記電気回路の異常を検知する演算部と、を備えること、
    　を特徴とする電気回路異常検知装置。
  2. 　請求項１に記載の電気回路異常検知装置であって、
    　前記方向性結合器と前記検知ユニットとの間に設けられたローパスフィルタを含み、
    　前記電気回路は、前記パルスジェネレータから入力された前記パルス信号を反射する反射源を多数含み、
    　前記検知ユニットに入力される前記反射波及び前記基準反射波は、多数の前記反射源で反射された多数の個別反射波が重ね合わされた複合反射波を前記ローパスフィルタに通した波形を有し、
    　前記検知ユニットの前記演算部は、前記反射波の大きさが所定の閾値を超えた後に、前記反射波の大きさと前記基準反射波の大きさとの差が所定の範囲を超えている場合に、前記電気回路の異常を検知すること、
    　を特徴とする電気回路異常検知装置。
  3. 　請求項２に記載の電気回路異常検知装置であって、
    　前記電気回路と前記基準電気回路とは、抵抗線を多段折り返し配置したヒータであること、
    　を特徴とする電気回路異常検知装置。
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