JP2008507689A - 電気部品とプリント回路の間に電気接続部を形成する、少なくとも１つの導電ジョイントを試験するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

試験装置は、プリント回路（１２）を形成する支持体と、プリント回路（１２）に導電ジョイント（１８）で接続された少なくとも１つの導電端子（１６）が設けられた電気部品（１４）とを備える。本発明の装置は、支持体（１２）によって保持されかつ導電ジョイント（１８）が設けられた試験中の回路（２２）の電気的故障を検出するために使用される手段（２０）と、支持体（１２）によって保持されかつ故障の一連の日付を保存するために使用される手段（４４）とをさらに備える。

Description

本発明は、電気部品とプリント回路の間に電気接続部を形成する、少なくとも１つの導電ジョイント（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｊｏｉｎｔ）を試験するための装置および回路に関する。

「電気部品」という用語は、以下では、一般に電気的または電子的であるといわれる任意の構成要素を対象にして使用される。

電子カードの製造では、通常、電気部品が、電気部品とプリント回路の間に電気的および機械的接続部を形成する少なくとも１つの導電ジョイントを介して、プリント回路に電気的かつ機械的に組み込まれる必要がある。

導電ジョイントは、様々な組立技術によって、具体的には、はんだ付け（追加のはんだを用いる）、ガス溶接、加圧接触、または強制係合によって製作されうる。

通常は、電子カードを大量生産するための任意の特定の組立技術を用いる前に、その技術の信頼性を評価することが望ましい。この目的のために、通常は電子部品の所期の目的、例えば自動車用電子カードに適合するプロトコルの適用において、ある特定の組立技術によって得られた導電ジョイントを試験するという提案がなされている。

特定の導電ジョイントを試験するためには、プリント回路を形成する支持体と、プリント回路に導電ジョイントで接続された少なくとも１つの導電終端部を有する電気部品とを備える試験装置が、従来技術において既に知られている。

この装置は、通常は導電ジョイントを試験するためだけのものであり、電気部品の任意の特定の機能を実施するまたは試験するために設計されてはいない。

試験装置は、所定の熱応力および機械的応力を受けるために、試験筐体内に置かれる。試験は、一連のサイクルを規定することができる。一例として、この一連のサイクルは、各サイクルを１時間として２５０サイクルを含むことができる。

試験の間、この装置は、試験装置用電源と、少なくとも１つの試験中の回路（ｃｉｒｃｕｉｔ ｕｎｄｅｒ ｔｅｓｔ）内の電気的中断（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ）を検出するための試験器を形成する手段とを含む筐体の、外部にある手段に接続される。試験中の回路は、直列に相互接続されている試験用導電ジョイントで構成されたラン（ｒｕｎ）すなわち「デイジーチェーン」を通常は含む。試験器は、筐体が試験器の動作を妨げないように、試験筐体から遠隔して配置される。

試験装置は一般に、多数の試験用導電ジョイント、すなわち試験用導電ジョイントからなる複数のランを含み、したがって、試験装置と試験器の間に、すなわち筐体の内部と外部の間に多数の接続部（通常は数十個程度）を設ける必要がある。したがって、一度に数台の装置しか試験することができない。

このような欠点を是正するために、従来技術において、具体的には米国特許出願公開第２００４／００３６４６６号明細書において、直列に相互接続されている試験用導電ジョイントで構成されたランを通常は含む試験中の回路において、電気的中断を検出するための検出器手段を支持体が保持する試験装置について、提案がなされている。

この文献に記載されている検出器手段は、各ランに関係し、かつラン内で中断が検出されるたびに点灯するように設計されている表示灯を制御する、双安定電子装置（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｂｉｓｔａｂｌｅ）を含む。必要に応じて、プリント回路によって保持された表示灯の一連の点灯が、ビデオカメラによって記録されうることが提案されている。

電気的中断を検出する手段がプリント回路に実装されているので、筐体内で比較的多数の装置を同時に受け入れ、試験することが可能である。

それにもかかわらず、ある規定は、導電ジョイントの「故障」の概念に基づいて、導電ジョイントの信頼性を定義している。故障は、所定の時間間隔以内に発生した所定の数の一連の中断に対応する。

残念なことに、米国特許出願公開第２００４／００３６４６６号明細書に記載されているような試験装置では、ラン内の最初の中断しか検出しないため、試験中のラン内の一連の中断を検出することは不可能である。

本発明の一目的は、導電ジョイントの（上記に規定された意味の）故障を検出することが可能であるとともに、試験の間に外部の検出器手段に接続される必要のない試験装置を提案することである。

この目的のために、本発明は、電気部品とプリント回路の間に電気接続部を形成する少なくとも１つの導電ジョイントを試験するための試験装置であって、米国特許出願公開第２００４／００３６４６６号明細書に記載されるタイプの装置であり、かつ、
・プリント回路を形成する支持体と、
・プリント回路に導電ジョイントで接続された少なくとも１つの導電終端部を有する電気部品と、
・導電ジョイントを含む試験中の回路の電気的中断を検出するための、支持体によって保持された検出器手段と、
を備え、一連の中断時刻を保存するための、支持体によって保持された記憶手段を含むことを特徴とする、試験装置を提供する。

本発明により、試験装置に保存されている中断時刻を利用することによって、所定の時間間隔内に発生した所定の数の一連の中断に関連する故障を検出することが可能となる。試験の間、試験筐体の外部にある検出器手段に接続される必要はない。

保存された中断時刻は、試験の終わりに回収され、中断履歴に応じて故障を識別することができる適切な解析器手段に転送される。

任意には、試験装置は、試験中の回路が故障していることを決定するための、支持体によって保持された手段を含むことができる。

したがって、故障が発生しているかどうかをリアルタイムで決定することが可能である。

本発明の試験装置は、以下の特徴のうちの１つ以上をさらに含むことができる。
・記憶手段が、不揮発性メモリを備える。
・試験装置が、支持体に関係する少なくとも１つの環境パラメータを測定するための手段と、上記環境パラメータの少なくとも１つの値を保存するための記憶手段とを含む。
・環境パラメータが、温度、装置が受ける加速度、および湿度から選択される。
・試験装置が、それぞれが導電ジョイントを介してプリント回路に接続されている、複数の電気部品導電終端部を含み、試験中の回路が、直列に相互接続された導電ジョイントによって形成されたランを有する。
・試験中の回路が、ランに直列接続された抵抗手段を含む分圧器ブリッジを含む。
・抵抗手段が、並列接続された２つの２端子抵抗器を備える。
・中断を検出するための手段が、ブリッジによって出力された電圧を所定の閾値と比較するための手段を備える。
・検出器手段が、試験中の回路に接続された少なくとも１つの入力部と、記憶手段に接続された少なくとも１つの出力部とが設けられた論理解析手段を備える。
・論理解析手段に、それぞれが対応する試験中の回路に接続されている複数の入力部が設けられる。
・論理解析手段が、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）タイプまたはマイクロコントローラタイプのものである。
・論理解析手段の各入力部が、冗長目的で二重化されている。
・記憶手段が、論理解析手段の揮発性メモリを含む。
・論理解析手段が、故障を決定するための手段を含む。
・導電ジョイントが、はんだ付け、ガス溶接、加圧接触、または強制係合によって形成される。
・支持体が、外部装置に接続するための、具体的には記憶手段を外部装置に接続するための接続手段を含む。
・試験装置が、装置への電力供給が中断された場合にその装置の動作状態パラメータを保存するための、支持体によって保持された手段を含む。

本発明はまた、電気部品とプリント回路の間に電気接続部を形成する少なくとも１つの導電ジョイントを試験するための試験方法も提供し、この方法は、導電ジョイントを含む試験中の回路内に電気的中断が検出されるタイプのものであり、その中断が上述の装置の手段によって検出されることを特徴とする。

本発明の試験方法は、以下の特徴のうちの１つ以上をさらに含むことができる。
・中断が、直流（ＤＣ）が供給されている間に試験中の回路の定常状態パラメータを測定することによって検出される。
・中断が、好ましくはパルスが変動して供給されている間に試験中の回路の過渡状態パラメータを測定することによって検出される。

本発明は、単に例として与えられ、かつ本発明の試験装置の第１および第２の実施形態を示す図である図１および図２を参照して行われる以下の説明を読むことで、よりよく理解されうる。

図１は、全体として参照符号１０で示されている、本発明の第１の実施形態の試験装置を示す。

装置１０は、プリント回路１２を形成する支持体と、それぞれがプリント回路に導電ジョイント１８で接続されている少なくとも１つの導電終端部１６を有する電気部品１４とを備える。

導電ジョイント１８は、電気部品１４とプリント回路１２とを電気的だけでなく機械的にも接続する。

図示の実施例では、導電ジョイント１８は、はんだ付けタイプのものであり、電気部品１４は、受動２端子部品、例えば抵抗器タイプのものである。

一変形形態では、電気部品１４は、３つ以上の端子を有していてもよい。そのような状況下では、電気部品は、表面実装タイプ、具体的にはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）タイプのものでもよい。

装置１０は、上記導電ジョイント１８の望ましくない中断を検出することによって、導電ジョイント１８の信頼性を試験するためのものである。

この目的のために、プリント回路１２は、少なくとも１つの導電ジョイント１８を含む試験中の回路２２内の電気的中断を検出するための検出器手段２０を保持する。

記載されている実施例では、装置１０は複数の試験中の回路２２を有し、それらのうちの１つだけが図１に示されている。

各試験中の回路２２は、直列に相互接続されている導電ジョイント１８で構成されたランを含むことが好ましい。

所与のラン内の導電ジョイント１８は、プリント回路１２を、単一の電気部品１４または複数の電気部品１４の複数の導電終端部１６に電気的に接続する。

プリント回路１２は、分圧器ブリッジＰを形成するために、試験中の回路２２のランに直列接続された抵抗手段２４をさらに保持する。

図示の実施例では、抵抗手段２４は、冗長目的で並列接続された２つの２端子抵抗器２４Ａおよび２４Ｂを備える。

分圧器ブリッジＰは、２つの端子ＢおよびＥを有し、それらの間にブリッジの入力電圧が印加される。

図１に示された実施形態では、端子ＢおよびＥの間に印加される電圧は、直流電圧である。

分圧器ブリッジＰはまた、分圧器ブリッジＰから出力される電圧を構成するように、試験中の回路２２と抵抗手段２４の間に介挿された端子Ｓも含む。

検出器手段２０は、それぞれが対応する試験中の回路２２の分圧器ブリッジＰの出力部Ｓに接続されている入力部３０Ａ、３０Ｂを有する、論理解析手段２６をさらに備える。各入力部３０Ａ、３０Ｂは、冗長目的で二重化されていることが好ましい。

図示の実施例では、論理解析手段２６は、ＦＰＧＡタイプの回路を備える。このタイプの論理解析手段は、必要とされる比較的多数の入力に特によく適合する。

一変形形態では、論理解析手段２６は、マイクロコントローラタイプのものとすることができる。

論理解析手段２６は、分圧器ブリッジＰからの出力電圧値を所定の閾値と比較するための従来型比較器手段３２を備える。

異なる所定の閾値が異なる入力に関係しうることに留意されたい。

図１は、発振器となる従来型手段３４および初期化メモリとなる従来型手段３６をさらに示す。これらの手段３４および３６は、従来のように論理解析手段２６と関連している。

論理解析手段２６は、従来型手段３８によって電力供給される。これらの電力供給手段３８は、論理解析手段２６と関連しているとともに、装置１０の外部にある電源に従来型接続手段４２を介して接続されるのに適した、調整器となる従来型手段４０を備える。

試験装置１０は、手段２０によって検出された一連の中断時刻を保存するための、プリント回路１２によって保持された手段４４を含む。

記憶手段４４は、不揮発性メモリ４６と論理解析手段２６内に組み込まれた揮発性メモリ４８とを備えることが好ましい。論理解析手段２６は、不揮発性メモリ４６に接続された少なくとも１つの出力部を含む。

しかし、不揮発性メモリ４６は、このメモリを読み出すために、装置１０の外部にある従来型手段に従来型接続手段５２を介して接続されるのに適している。

支持体１２によって保持された論理解析手段２６、調整器４０、および不揮発性メモリ４６は、装置１０への電力供給が中断された場合に、その装置の動作状態パラメータを保存するための手段を形成する。

この目的のために、調整器４０は、論理解析手段２６および不揮発性メモリ４６に、電力供給中断後の一定時間にわたって電力供給するのに適している。

プリント回路１２はまた、プリント回路１２に関係する少なくとも１つの環境パラメータを測定するための手段５４と、その環境パラメータの少なくとも１つの値を保存するための、例えば揮発性メモリ４８によって構成された手段とを保持していることが好ましい。

図示の実施例では、手段５４によって測定される環境パラメータは、温度である。一変形形態では、このパラメータは、試験装置１０が受ける加速度とすることもでき、あるいは湿度とすることもできる。

論理解析手段２６の動作は従来通りであり、クロック５６によって駆動されるサイクルを適用して入力の状態が監視される。

続いて、第１の実施形態の試験装置１０の動作の、本発明に関係する主要態様について説明する。

複数の試験中の回路２２を有する試験装置１０は、従来型試験筐体に収容され、その中で所定のプロトコルを適用して熱応力および機械的応力を受ける。

試験筐体内では、装置１０は、接続手段４２を介して電力供給手段だけに接続される。したがって、試験筐体は、比較的多数の図に示された種類の試験装置１０を収容することができる。

試験の間、装置１０が、例えば−４０℃〜＋１７０℃の範囲にありうる温度にさらされることに留意されたい。したがって、当業者なら、そのような温度に耐えうるような論理解析手段２６および不揮発性メモリ４６を選択するであろう。

試験の間、論理解析手段２６は、入力部３０Ａ、３０Ｂを監視し、試験中の回路２２内の中断に対応するその中の状態の変化を識別する。

すなわち、直流電力が供給されている試験中の回路２２の定常状態パラメータを測定することによって、中断が検出される。

論理解析手段２６は、不揮発性メモリ４６および／または揮発性メモリ４８を使用して、様々な一連の中断時刻を保存し、中断が発生した試験中の回路２２を識別する表示も保存する。

論理解析手段２６はまた、回路２２内に中断が発生したときに手段５４によって測定された環境パラメータを、少なくとも不揮発性メモリ４６に記録する。

数日間続く可能性がある試験の終わりに、不揮発性メモリ４６に保存された中断時刻は、接続手段５２を用いて回収され、それによって、中断履歴に応じて様々な試験中の回路２２の故障を識別するのに適した従来型解析手段に転送されることができる。

故障は一般に、所定の時間間隔以内に所与の試験中の回路内に発生した所定の数の一連の中断と定義される。

試験は一連のサイクルを規定しており、装置１０への電源内に中断が発生した場合、手段２６、４０、４６は、具体的には既に実行されているサイクル数と現在サイクルの残存時間とを保存する。

一変形形態では、故障を決定するための手段は、論理解析手段２６に組み込まれることができ、その場合、決定手段は集積回路１２によって保持される。このような状況では、例えば揮発性メモリ４８に保存された情報に基づいて試験が進行している間に、故障が決定される。

図２は、本発明の第２の実施形態を構成する試験装置を示す。図２には、図１の要素に類似する要素は、同じ参照符号で示されている。

この実施形態では、２端子部品１４は静電容量型のものである。

論理解析手段２６は、端子Ｅに接続されかつ冗長目的で二重化された出力部３１Ａ、３１Ｂを有する。

論理解析手段２６は、試験中の回路２２の端子ＥおよびＢの間に印加される電圧パルスを発生させるための手段３３をさらに含む。

この実施形態では、論理解析手段２６によって好ましくはパルスが変動して電気が供給されている試験中の回路２２の過渡状態パラメータを測定することによって、試験中の回路２２内の中断が検出される。

本発明は、上述の実施形態に限定されない。

特に、プリント回路１２には、試験中の回路２２内に中断または故障が発生したときにそれぞれが点灯されうる表示灯が取り付けられてもよい。

本発明の利点のうちで、装置１０により、能動であろうと受動であろうと非常に多種多様なタイプの部品に集積回路を接続する、導電ジョイントを試験することが可能になることに留意されたい。

本発明の試験装置の第１の実施形態を示す図である。 本発明の試験装置の第２の実施形態を示す図である。

Claims (21)

1. 電気部品とプリント回路（１２）の間に電気接続部を形成する少なくとも１つの導電ジョイント（１８）を試験するための試験装置であって、この装置が、
   ・プリント回路（１２）を形成する支持体と、
   ・プリント回路（１２）に導電ジョイント（１８）で接続された少なくとも１つの導電終端部（１６）を有する電気部品（１４）と、
   ・導電ジョイント（１８）を含む試験中の回路（２２）の電気的中断を検出するための、支持体（１２）によって保持された検出器手段（２０）と
   を備えるタイプのものであり、
   一連の中断時刻を保存するために、支持体によって保持された記憶手段（１４）を含むことを特徴とする、試験装置。
2. 記憶手段（４４）が、不揮発性メモリ（４６）を備える、請求項１に記載の試験装置。
3. 支持体（１２）に関係する少なくとも１つの環境パラメータを測定するための手段（５４）と、前記環境パラメータの少なくとも１つの値を保存するための記憶手段（４８）とを含む、請求項１または２に記載の試験装置。
4. 環境パラメータが、温度、装置が受ける加速度、および湿度から選択される、請求項３に記載の試験装置。
5. それぞれが導電ジョイント（１８）を介してプリント回路（１２）に接続されている、複数の電気部品導電終端部（１６）を含む試験装置であって、試験中の回路（２２）が、直列に相互接続された導電ジョイント（１８）によって形成されたランを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の試験装置。
6. 試験中の回路（２２）が、ランに直列接続された抵抗手段（２４）を含む分圧器ブリッジ（Ｐ）を含む、請求項５に記載の試験装置。
7. 抵抗手段（２４）が、並列接続された２つの２端子抵抗器（２４Ａ、２４Ｂ）を備える、請求項６に記載の試験装置。
8. 中断を検出するための手段（２０）が、ブリッジ（Ｐ）によって出力された電圧を所定の閾値と比較するための手段（３２）を備える、請求項６または７に記載の試験装置。
9. 検出器手段（２０）が、試験中の回路（２２）に接続された少なくとも１つの入力部（３０Ａ、３０Ｂ）と、記憶手段（４４）に接続された少なくとも１つの出力部（５０）とが設けられた、論理解析手段（２６）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の試験装置。
10. 論理解析手段に、それぞれが対応する試験中の回路（２２）に接続されている複数の入力部（３０Ａ、３０Ｂ）が設けられる、請求項９に記載の試験装置。
11. 論理解析手段（２６）が、フィールドプログラマブルゲートアレイタイプまたはマイクロコントローラタイプのものである、請求項９または１０に記載の試験装置。
12. 論理解析手段（２６）の各入力部（３０Ａ、３０Ｂ）が、冗長目的で二重化されている、請求項９から１１のいずれか一項に記載の試験装置。
13. 記憶手段（４４）が、論理解析手段（２６）の揮発性メモリ（４８）を含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の試験装置。
14. 試験中の回路（２２）の故障を決定するための、支持体（１２）によって保持された手段（２６）を含む試験装置であって、故障が、所定の時間間隔内に発生する所定の数の一連の中断に対応する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の試験装置。
15. 論理解析手段（２６）が、故障を決定するための手段を含む、請求項１４と組み合わせてなされる請求項９から１２のいずれか一項に記載の試験装置。
16. 導電ジョイントが、はんだ付け、ガス溶接、加圧接触、または強制係合によって形成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の試験装置。
17. 支持体（１２）が、外部装置に接続するための、具体的には記憶手段（４４）を外部装置に接続するための接続手段（５２）を含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の試験装置。
18. 装置への電力供給が中断された場合に装置の動作状態パラメータを保存するための、支持体（１２）によって保持された手段（２６、４０、４６）を含む、請求項１から１７のいずれか一項に記載の試験装置。
19. 電気部品とプリント回路（１２）の間に電気接続部を形成する少なくとも１つの導電ジョイント（１８）を試験するための試験方法であって、この方法が、導電ジョイント（１８）を含む試験中の回路（２２）内に電気的中断が検出されるタイプのものであり、中断が請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置の手段によって検出されることを特徴とする、試験方法。
20. 中断が、ＤＣ（直流）が供給されている間に試験中の回路（２２）の定常状態パラメータを測定することによって検出される、請求項１９に記載の試験方法。
21. 中断が、好ましくはパルスが変動して供給されている間に試験中の回路（２２）の過渡状態パラメータを測定することによって検出される、請求項１９に記載の試験方法。

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