(57)【要約】【課題】携帯端末において、より正確な回路機能検査システムを提供する。【解決手段】携帯端末１００のプリント回路基板の機能を自己診断する回路機能検査時に、プリント回路基板に実装されたＣＰＵ１０１やＲＡＭ１０２等の電子部品に振動を加えるバイブレータ１０７を設ける。製造工程における半田不良や、落下または衝撃によってＣＰＵ１０１等の実装部に半田クラックが発生し、不安定な状態で導通している場合に、バイブレータ１０７の振動によって意図的にプリント回路基板と電子部品のリードを非接触にして不具合を顕在化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を実装したプリント回路基板を有する携帯端末において、前記電子部品または前記プリント回路基板を振動させるための振動発生手段と、前記プリント回路基板の機能を検査する回路機能検査手段と、前記回路機能検査手段の検査結果を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする携帯端末。
【請求項２】
前記振動発生手段によって前記電子部品を振動させながら、前記回路機能検査手段による前記プリント回路基板の機能検査を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
【請求項３】
前記振動発生手段によって前記プリント回路基板を振動させながら、前記回路機能検査手段による前記プリント回路基板の機能検査を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
【請求項４】
時間を計測する計時手段を有し、前記計時手段による計測時間が設定時間に達したとき、前記回路機能検査手段が前記プリント回路基板の機能検査を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の携帯端末。
【請求項５】
外力による衝撃を検出する衝撃検出手段を有し、前記衝撃検出手段が設定値を超える衝撃を検出したとき、前記回路機能検査手段が前記プリント回路基板の機能検査を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の携帯端末。
【請求項６】
前記電子部品は、半田ボールによって前記プリント回路基板に実装されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤＡ、携帯電話およびハンディターミナルなどの携帯端末において、特に、プリント回路基板上の電子部品の実装不良を検出するための検査機能を有する携帯端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、製品出荷時や本体落下による故障の診断の際に、ＣＰＵやメモリ等の実装不良を検出するために、メモリチェックプログラムにてメモリにテストデータの書き込みや読み出し等を行い、入出力データやアドレス信号の異常を検出する方法が用いられる。
【０００３】
上記のメモリチェックプログラムの動作の一例を、図９に示すように、プリント回路基板上でＣＰＵ１５１とメモリ１５２がデータ線とアドレス線とコントロール線とでバス接続されているとして説明する。ＣＰＵ１５１が３２ｂｉｔのデータ線を有する場合、「５５５５５５５５ｈ」、「ＡＡＡＡＡＡＡＡｈ」などの検査データをパラレル信号により、バスを通してメモリ１５２の先頭アドレスから最終アドレスまで全領域に対して順次書き込みを行う。その後、メモリ１５２の各アドレスからデータを読み出し、ＣＰＵ１５１が書き込んだデータとメモリ１５２から読み出したデータを比較し、一致するときは当該データに関係するデータ線およびメモリセルの部分は正常と判断する。また、このメモリチェックプログラムはデータ信号やアドレス信号に異常がある場合、もしくはメモリセルに異常がある場合には、メモリに書き込んだデータと同一のデータが読み出されないことから異常として検出する。
【０００４】
上記の従来例はソフトウエアによるメモリチェックでＣＰＵやメモリの実装部の半田不良等を確認する方法であったが、半田付けの状態を目視できるようにする方法もある。例えば特許文献１では、ＣＰＵやメモリの実装形態に多いＢＧＡやＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）の半田付けの状態を確認する方法として、パッケージの外周に位置するバンプの形状を大きさの異なる３種類にし、内側の半田良否を判断する。その他の技術では、特許文献２のように、基板に実装されたＢＧＡなどの表面実装部にＸ線を照射し、得られた画像におけるバンプ頂上付近の断面積と中央部分の断面積から面積比を算出する半田不良の確認方法も開発されている。算出した面積比が予め設定した面積比の下限値より大なる時は正常半田付けと判定し、下限値より小さい時はオープン半田付けと判定する。
【特許文献１】特開平９−０４５８１０号公報
【特許文献２】特開２００１−２８４７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＰＵやメモリの半田接合部に、製造上の半田不良や、製品出荷後の落下や外力による衝撃による半田クラックが発生しても、プリント回路基板とＣＰＵやメモリなどの端子が不安定な状態で導通して正常に動作してしまうことがある。従って、従来のソフトウエアによるメモリチェックの方法では、プリント回路基板と電子部品が実装不良を起こしているにも関わらず、正常と判断されそのままユーザーに使用されてしまうことがある。このような場合は、ユーザーの保存したデータを破壊してしまうことがある。また、製品の出荷検査で不具合品として処理されずに正常品として出荷してしまう場合がある。
【０００６】
上述した特開平９−０４５８１０号公報や特開２００１-２８４７８９号公報などに開示された目視による半田不良の検査方法も、高額なＸ線検査装置を用いることや、製品単体で動作不良が確認できないなど、実用的な確認方法ではなかった。
【０００７】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、電子部品の実装工程における半田不良や、落下や衝撃によって発生する半田クラック等を早期に検知することが可能である携帯端末を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の携帯端末は、電子部品を実装したプリント回路基板を有する携帯端末において、前記電子部品または前記プリント回路基板を振動させるための振動発生手段と、前記プリント回路基板の機能を検査する回路機能検査手段と、前記回路機能検査手段の検査結果を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
製造工程で発生する半田不良や、落下や外力による衝撃によって発生する半田クラック等のためにプリント回路基板と電子部品が不安定な状態で導通している場合に、振動によって意図的にプリント回路基板と電子部品との電気接続の不具合を顕在化する。
【００１０】
高額なＸ線検査装置などを用いずに、携帯端末自体が半田クラック等を顕在化し、回路機能検査手段による自己診断で把握することができる。このため、データ破壊の可能性があることをユーザーに早期に知らせることが可能になり、携帯端末の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜６は、第１の実施形態を説明するものである。図１および図２に示すように、携帯端末１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３およびデータ格納手段１０４、キー入力手段１０５、ＵＳＢコントローラ１０６、バイブレータ１０７等を有する。
【００１３】
ＣＰＵ１０１は、キー入力手段１０５からの入力に基づいて携帯端末１００の各構成要素を制御する。また、表示制御回路１０８を介して表示部（表示手段）１０９に表示データを表示させ、外部機器と通信を行うためのＩｒＤＡ送受信部１１０の制御等を行う。ＲＡＭ１０２は、主としてＤＤＲＳＤＲＡＭやＳＤＲＡＭ等から成り、演算用ワークメモリとして使用される。ＲＯＭ１０３は、フラッシュメモリやマスクメモリから成り、ＣＰＵ１０１の制御プログラムを格納する。
【００１４】
データ格納手段１０４は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリから成り、ハンディターミナルにおいてはユーザープログラムを記憶させ、携帯電話においてはユーザーが記憶させた電話番号や、携帯電話本体にて撮影したＪＰＥＧ画像などのデータを格納する。キー入力手段１０５は、タッチパネルやキーボード等から成り、各種制御用の入力操作を行う。表示制御回路１０８は、ＣＰＵ１０１からの命令によりＲＧＢ信号や同期信号等の信号を生成・出力する。表示部１０９は、ＴＦＴ方式等の液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の薄型ディスプレイから成る。
【００１５】
ＩｒＤＡ送受信部１１０は、ＣＰＵ１０１から出力される電気信号を赤外線に変換して送信し、また外部からの赤外線を受信して電気信号に変換する送受信機能を有する。ハンディターミナルにおいてはＣＰＵ１０１から出力される制御コマンド（データ収集の要求コマンド）を自動販売機へ送信することや、自動販売機から出力される売上げデータや補充情報などを受信する。一方、携帯電話に関しては、他の携帯電話との間で電話番号などの情報を送受信するなどの機能を有している。ＵＳＢコントローラ１０６は、高速シリアル通信を行う機能を有し、携帯端末１００が自宅または会社に置いてあるパーソナルコンピュータなどの情報端末とデータの送受信をするときに使用する。
【００１６】
ＣＰＵ１０１から出力されるコマンドによって制御される計時手段であるリアルタイムクロックＩＣ１１１は、水晶振動子を内蔵し、時刻のカウント、カレンダー、アラームなどの機能を有するものである。
【００１７】
図３の（ａ）に示すように、プリント回路基板１２０は、回路図に基づいて作成されたパターンによってＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３等の各電子部品を電気的に接続する。バイブレータ１０７は、実装された電子部品を振動させる振動発生手段であり、電子部品に当接された偏心部材１２１と、これを回転させて電子部品に振動を加えるためのモータ１２２を有する。
【００１８】
図３の（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿ってとった断面図である。電子部品であるＩＣの端子をプリント回路基板１２０に電気的に接続させる実装部である半田接合部１２４は、フィレットの形成に失敗し、未半田で残留してしまった半田ボール１２４ａによる半田不良を有する。
【００１９】
また、図４に示すように、プリント回路基板１２０の方へ偏心部材１２１を当接させ、プリント回路基板１２０を振動させる構成のバイブレータ１０７を用いてもよい。
【００２０】
なお、本実施形態では、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０２等がＣＳＰやＢＧＡの実装形態である場合について説明する。
【００２１】
次に、図５のフローチャートを用いて、ＣＰＵ１０１およびＲＯＭ１０３が正常に実装され、図３の（ｂ）に示すようにＲＡＭ１０２の半田接合部１２４が実装不良を起こしている場合の実装不良検知動作（機能検査）の工程を説明する。ユーザーは、キー入力手段１０５を用いてＯＳ（オペレーティングシステム）を操作し、ファイル管理ソフトであるブラウザによってデータ格納手段１０４に保存されている回路機能検査手段であるメモリチェックプログラムを起動する（ステップＳ１０１）。
【００２２】
ＣＰＵ１０１はメモリチェックプログラムにより、ＲＡＭ１０２の先頭アドレスから最終アドレスまで、「５５５５５５５５ｈ」または、「ＡＡＡＡＡＡＡＡｈ」のデータの書き込みを開始する（ステップＳ１０２）。ＣＰＵ１０１はその後バイブレータ１０７を起動し、図３に示すようにモータ１２２によって回転する偏心部材１２１により、ＲＡＭ１０２に振動を加える（ステップＳ１０３）。ＲＡＭ１０２のフィレットのうちクラックが発生したフィレットや、未半田で残留している半田ボール１２４ａにおいて、プリント回路基板１２０とＲＡＭ１０２の電気接続部が、振動を加えられることによって接触したり離れたりを繰り返す。このような状況で、ＣＰＵ１０１はＲＡＭ１０２の各アドレスに書き込んだデータを読み込む（ステップＳ１０４）。
【００２３】
振動を加えるタイミングは、ＲＡＭ１０２からデータを読み込む際は常時振動を加える方法でもよいし、タイミングを決めて間欠的に振動を加える方法でもよい。また、振動を加える位置は、電子部品の中心部でもよいし、剥離しやすい角または隅でもよい。
【００２４】
データを読み込んだＣＰＵ１０１は書き込んだデータとＲＡＭ１０２から読み出したデータを比較する（ステップＳ１０５）。データが一致するときは当該データに関係するデータ線およびメモリセルの部分は正常と判断し、表示制御回路１０８を用いてＴＦＴ液晶パネル等の表示部１０９に本体が正常であることをメッセージで表示する（ステップＳ１０６）。また、このメモリチェックにてデータ線やアドレス線の半田付けに異常がある場合、もしくはメモリセルに異常がある場合には、メモリに書き込んだデータと同一のデータが読み出されず異常として検出される。そこで、表示制御回路１０８を用いて表示部１０９に本体に異常があることをメッセージで表示する（ステップＳ１０７）。そして最後にＣＰＵ１０１はバイブレータ１０７を停止する（ステップＳ１０８）。
【００２５】
ＲＡＭ１０２の代わりにＣＰＵ１０１に振動を加え、メモリチェックを行うよう変更してもよい。ＲＡＭ１０２が正常に実装され、ＣＰＵ１０１の半田付けに未半田やクラックが発生している場合でも、ＣＰＵ１０１とＲＡＭ１０２間のデータ線やアドレス線の半田付けに異常がある場合に限り、システムはＣＰＵ１０１の実装不良も把握することができる。
【００２６】
電子部品に振動を加えてシステムが半田不良を把握する代わりに、図４に示すようにプリント回路基板１２０にバイブレータ１０７を接触させて振動を加える方法でもよい。このようにして、ＣＰＵ１０１とＲＡＭ１０２間のデータ線やアドレス線にあたる端子の半田付けに異常がある場合や、ＲＡＭ１０２のフィレットが半田不良を起こしていることをシステムが把握することが可能である。
【００２７】
次に、図６のフローチャートを用いて、ＣＰＵ１０１およびＲＯＭ１０３が正常に実装され、ＲＡＭ１０２が実装不良を起こしている場合で、ユーザーの指定した設定時間にメモリチェックを行う場合の実装不良検知動作（機能検査）の工程について説明する。ユーザーはキー入力手段１０５を用いてＯＳ（オペレーティングシステム）を操作し、ファイル管理ソフトであるブラウザからデータ格納手段１０４に保存されているメモリチェックプログラムを立ち上げる。そして、プログラムに含まれているアラーム機能を用いて、所定の使用時間後のメモリチェックの時刻を設定しておく（ステップＳ２０１）。
【００２８】
設定された時刻にリアルタイムクロックＩＣ１１１はＣＰＵ１０１にコマンド情報を送信する（ステップＳ２０２）。ＣＰＵ１０１とその周辺回路以外の携帯端末１００の主電源がＯＦＦになっている場合は、ＣＰＵ１０１がコマンドを受け取った時刻に携帯端末１００の主電源をＯＮにする（ステップＳ２０３）。または、リアルタイムクロックＩＣ１１１とその周辺回路だけ電源を入れておき、リアルタイムクロックＩＣ１１１が設定された時刻にＣＰＵ１０１を含めて携帯端末１００の主電源をＯＮにするようにしてもよい。
【００２９】
リアルタイムクロックＩＣ１１１からのコマンドによる割り込み情報を受け取ったＣＰＵ１０１はメモリチェックプログラムを起動させる。そして、ＲＡＭ１０２の先頭アドレスから最終アドレスまで、「５５５５５５５５ｈ」または、「ＡＡＡＡＡＡＡＡｈ」のデータの書き込みを開始する（ステップＳ２０４）。
【００３０】
ＣＰＵ１０１はその後バイブレータ１０７を起動し、図３に示すモータ１２２によって回転する偏心部材１２１でＲＡＭ１０２に振動を加える（ステップＳ２０５）。ＲＡＭ１０２のフィレットのうちクラックが発生しているフィレット、または未半田で残留している半田ボール１２４ａにおいてプリント回路基板１２０とＲＡＭ１０２の電気接続部が振動によって接触したり離れたりを繰り返す。このような状況で、ＣＰＵ１０１はＲＡＭ１０２の各アドレスに書き込んだデータを読み込む（ステップＳ２０６）。振動を加えるタイミングは、ＲＡＭ１０２からデータを読み込む際に常時振動を加える方法でもよいし、タイミングを決めて間欠的に振動を加える方法でもよい。また書き込む際に振動を加えてもよい。また、振動を加える位置は、電子部品の中心部でもよいし、剥離しやすい角または隅でもよい。
【００３１】
データを読み込んだＣＰＵ１０１は書き込んだデータとＲＡＭ１０２から読み出したデータを比較する（ステップＳ２０７）。データが一致するときは当該データに関係するデータ線およびメモリセルの部分は正常と判断し、ＣＰＵ１０１がバイブレータ１０７を停止し（ステップＳ２０８）、携帯端末１００の電源をＯＦＦにする（ステップＳ２１０）。また、このメモリチェックにてデータ線やアドレス線の半田付けに異常がある場合、もしくはメモリセルに異常がある場合には、メモリに書き込んだデータと同一のデータが読み出されず異常として検出される。この場合、以後の電源ＯＮ時にエラーメッセージを表示部１０９に表示して本体に異常があることをユーザーに通知するための、表示制御回路１０８に内蔵されたビデオＲＡＭに入力するべきデータの準備を行う（ステップＳ２０９）。その後、携帯端末１００の電源をＯＦＦにする（ステップＳ２１０）。
【００３２】
以上の方法では、実装不良を確認するメモリチェックを、本体を使用しない夜間に実施するように時刻設定をすることで、不具合が発生した場合にバイブレータの振動とエラー表示画面によって次の日の朝にユーザーに知らせることができる。ユーザーは本体に潜在的に残る不具合を回避することができ、使用中のデータ破壊などの致命的な故障を避けることができる。
【００３３】
本実施形態では決められた時刻に実装不良検知動作を行うようにしているが、使用を停止した時点等から所定時間の経過後に行うようにしてもよい。この場合は、経過時間の計測はＣＰＵ等に設けたタイマーやカウンタ等の計数器で行ってもよい。
【００３４】
図７および図８は第２の実施形態を説明するもので、これは、携帯端末１００にユーザーが落下や外力による衝撃を与えてしまった場合に自動的にチェックを行うようにするものである。図７の装置においては、衝撃の強さに応じてアナログ信号を出力する加速度センサ（衝撃検出手段）１１２と、出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ１１３と、を加え、リアルタイムクロックＩＣ１１１を削除した。それ以外は、第１の実施形態と同じ構成である。
【００３５】
次に図８のフローチャートを用いて本実施形態の実装不良検知動作を説明する。ユーザーの不注意等で携帯端末１００は落とされたり、衝撃を加えられることがある（ステップＳ３０１）。図７に示す加速度センサ１１２から出力される、床への衝突等で発生した衝撃の大きさに比例するアナログ信号を、Ａ／Ｄコンバータ１１３でデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１０１があらかじめ定めておいた設定値と比較する（ステップＳ３０２）。設定値以下であればチェックを行わず終了する。一方、ＣＰＵ１０１が設定値以上の衝撃が加わったと判断した場合、ＣＰＵ１０１はメモリチェックプログラムを起動させる。そして、ＲＡＭ１０２の先頭アドレスから最終アドレスまで、「５５５５５５５５ｈ」または、「ＡＡＡＡＡＡＡＡｈ」のデータの書き込みを開始する（ステップＳ３０３）。ＣＰＵ１０１はその後バイブレータ１０７を起動し、ＲＡＭ１０２に振動を加える（ステップＳ３０４）。ＲＡＭ１０２のフィレットのうちクラックが発生しているフィレットや、フィレットの形成に失敗し未半田で残留している半田ボールにおいて、プリント回路基板１２０とＲＡＭ１０２の電気接続部が振動によって接触したり離れたりを繰り返す。このような状況で、ＣＰＵ１０１はＲＡＭ１０２の各アドレスに書き込んだデータを読み込む（ステップＳ３０５）。振動を加えるタイミングは、ＲＡＭ１０２からデータを読み込む際に常時振動を加える方法でもよいし、タイミングを決めて間欠的に振動を加える方法でもよい。また書き込む際に振動を加えてもよい。また、振動を加える位置としては、電子部品の中心部でもよいし、剥離しやすい角または隅でもよい。
【００３６】
データを読み込んだＣＰＵ１０１は書き込んだデータとメモリから読み出したデータを比較する（ステップＳ３０６）。データが一致するときは当該データに関係するデータ線およびメモリセルの部分は正常と判断し、表示制御回路１０８を用いてＴＦＴ液晶パネル等の表示部１０９に本体が正常であることをメッセージで表示する（ステップＳ３０８）。そして、ＣＰＵ１０１はバイブレータ１０７を停止する（ステップＳ３０９）。また、このメモリチェックにてデータ線やアドレス線の半田付けに異常がある場合、もしくはメモリセルに異常がある場合には、メモリに書き込んだデータと同一のデータが読み出されず異常として検出される。そして、表示制御回路１０８を用いて表示部１０９に本体に異常があることをメッセージで表示し（Ｓ３０７）、ＣＰＵ１０１はバイブレータ１０７を停止する（ステップＳ３０９）。
【００３７】
このように、ユーザーが不注意で本体を落下させてしまったか、もしくは衝撃を加えてしまっても、本体内部に不具合が発生したことをユーザーに即時に通知できるようになり、ユーザーは本体に潜在的に残る不具合を回避することができる。その結果、使用中のデータ破壊などの致命的な故障を避けることができる。
【００３８】
なお、加速度センサ１１２の検知した衝撃が設定値を超えたとき、ＣＰＵ１０１に対して割り込み信号を送信する割込み制御回路をさらに備えてもよい。
【００３９】
本実施形態は、保管時等に携帯端末の主電源を切っているときでも、ＣＰＵとその周辺回路の電源を入れておくことで、保管時に起こった落下事故等にも対応できる。または、保管時等に加速度センサ周辺の回路の電源だけを入れておき、加速度センサの検知した衝撃が設定値を超えたとき、ＣＰＵを含む主電源を入れるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施形態による携帯端末の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置の外観を示す斜視図である。
【図３】電子部品を実装したプリント回路基板を示すもので、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿ってとった断面図である。
【図４】第１の実施形態の一変形例を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態によって任意に実行される実装不良検知動作の工程を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態によって定時に実行される実装不良検知動作の工程を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態による携帯端末の構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態によって実行される実装不良検知動作の工程を示すフローチャートである。
【図９】一般的なメモリのバス接続を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００    携帯端末
１０１    ＣＰＵ
１０２    ＲＡＭ
１０３    ＲＯＭ
１０４    データ格納手段
１０５    キー入力手段
１０６    ＵＳＢコントローラ
１０７    バイブレータ
１０８    表示制御回路
１０９    表示部
１１０    ＩｒＤＡ送受信部
１１１    リアルタイムクロックＩＣ
１１２    加速度センサ
１１３    Ａ／Ｄコンバータ
１２０    プリント回路基板
１２１    偏心部材
１２２    モータ
１２４    半田接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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