(57)【要約】【課題】実際に使用されている環境等の条件に則して劣化の度合いを極めて容易に診断できるようにし、しかも、これを安価に実施することができるプリント配線板を提供する。【解決手段】基板本体２の上には、正規の配線パターンが形成された回路形成部３とともに、これとは別個の領域に回路形成部３の劣化状態を診断する劣化診断部４が設けられており、この劣化診断部４によって回路形成部３の劣化の有無をモニタするようにしている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板本体の上には、正規の配線パターンが形成された回路形成部とともに、これとは別個の領域に上記回路形成部の劣化状態を診断する劣化診断部が設けられており、この劣化診断部によって上記回路形成部の劣化の有無をモニタすることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
上記劣化診断部は、上記回路形成部の配線パターンよりも細線化した配線パターンが形成されてなる劣化センサ部と、この劣化センサ部の抵抗変化を検出する劣化検出回路とを備えることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
【請求項３】
上記劣化診断部は、電極がラダー型に形成されてなる劣化センサ部と、この劣化センサ部の上記電極間の導通の有無を検出する劣化検出回路とを備えることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
【請求項４】
上記劣化診断部は、予め所定のエージングを施したモニタ回路部品と、このモニタ回路部品の動作異常の有無を検出する動作異常検出回路とを備えることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の工業分野における電子式制御装置を構成するために使用されるプリント配線板に係り、特には、そのプリント配線板全体の劣化程度を診断するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子式制御装置は、各種の工業分野において自動制御を行うために広く使用されているが、とりわけその稼動時の長期信頼性を維持することが重要である。したがって、電子式制御装置が故障によって不意に停止するのを避ける上で、その構成部品であるプリント配線板は、従来、定期点検等の機会において強制的に交換することで、故障等によって装置が不意に停止するのを事前に回避するようにしている。
【０００３】
その場合、従来技術では、プリント配線板の劣化がその定期点検期間と実際に合致しているか否かを評価することなく、安全係数を見込んでプリント配線板の実際の耐用期間よりも交換時期を短く設定し、その交換期間が経過すれば無条件でプリント配線板を交換することで対応している。したがって、プリント配線板は、その耐用期間に達するよりも常に早期に交換されることになり、メンテナンスのためのコストが不合理に増大する恐れがある。
【０００４】
また、このような不合理なコストアップを抑えるために、従来技術では、プリント配線板に取り付けられる主要部品に対して予めエージングテストを実施し、このエージングテストによってプリント配線板全体の耐用期間を統計的に把握して、プリント配線板の耐用期間を特定することも行われている。
【０００５】
しかし、エージングテストの結果によって統計処理された耐用期間は、あくまで所定のエージシグ条件下でテストをして得られた人為的な耐用期間であって、実際のフィールドで使用されている電子式制御装置の使用環境（環境温度や湿度、およびこれらの変化率）、環境雰囲気（塵埃の程度、有害ガス等に対する曝露頻度、電源条件（電源の投入頻度や電圧の変動率等）に基づいて決まる耐用期間ではない。このため、実際の耐用期間と統計処理結果に基づいて特定される耐用期間とでは合致しない場合が発生する。つまり、プリント配線板によっては、統計処理結果に基づいて決定された耐用期間よりも短期間で故障することが起っている。
【０００６】
さらに、従来技術では、基板本体に多数のスルーホールを形成するとともに、各スルーホールを介して基板本体の上下に形成した電極面間に電圧を印加して電極面間の絶縁抵抗を測定することにより、プリント配線板の絶縁劣化箇所を特定できるようにした技術も提案されている（たとえば、特許文献１等参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１０１２１４号公報（第１−３頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術は、プリント配線板の絶縁劣化箇所を局部的に特定するためのものであって、プリント配線板全体の劣化の度合いを判定するものではない。また、多数のスルーホールの各々について絶縁劣化の有無を測定する必要があるため、測定に時間がかかっている。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、実際に使用されている環境等の条件に則してプリント配線板全体の劣化の度合いを極めて容易に診断できるようにし、しかも、安価に実施することができるプリント配線板を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、基板本体の上には、正規の配線パターンが形成された回路形成部とともに、これとは別個の領域に上記回路形成部の劣化状態を診断する劣化診断部が設けられており、この劣化診断部によって上記回路形成部の劣化の有無をモニタすることを特徴としている。
【００１１】
これにより、実際に使用されている環境等の条件に則して劣化診断部によってプリント配線板全体の劣化の度合いを極めて容易に診断することができる。このため、実際に故障が生じるのに先駆けて寿命に近づいたことを事前に知ることができ、しかも、これを安価に実施することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の全体を示す平面図、図２は基板本体の上に形成された劣化診断部の詳細を示す平面図である。
【００１３】
この実施の形態１のプリント配線板１は、ベークライトやガラスエポキシ等でできた基板本体２の上に、正規の配線パターン（図示せず）が形成された回路形成部３とともに、これとは別個の領域に上記回路形成部３の劣化状態を診断する劣化診断部４が形成されている。そして、この劣化診断部４によって回路形成部３の劣化の有無をモニタするようになっている。
【００１４】
すなわち、この劣化診断部４は、図２に示すように、劣化センサ部５と劣化検出回路６とを備えている。そして、劣化センサ部５は、上記の回路形成部３の機能とは関係なく、回路形成部３の配線パターンよりも細線化した配線パターン９を形成して構成されている。また、劣化検出回路６は、たとえば図３に示すように、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と電流検出回路１０を有するホイートストンブリッジ検出回路で構成されており、劣化センサ部５の抵抗変化を電流変化として検出するようになっている。なお、Ｖｉｎは劣化検出回路６の動作用の電源入力部、Ｓｏｕｔは劣化検出回路６から出力される警報信号の信号出力部である。
【００１５】
ここで、プリント配線板１の表面全体にはフラックス等の保護皮膜で被覆されているが、経年変化や使用環境によってこのような保護皮膜の効果がなくなり配線パターンが外気にふれるようになると、回路形成部３と劣化診断部４のいずれの配線パターンにおいても、これが湿気等の影響で腐食されるなどして酸化物が生成して抵抗値が変化する。特に、劣化センサ部５の配線パターン９は、回路形成部３の配線パターンよりも細く形成されているため、その配線パターン９の劣化が早くなる。
【００１６】
すなわち、回路形成部３と劣化診断部４のいずれの配線パターンも全体として劣化が進行している場合、回路形成部３の配線パターンよりも劣化センサ部５の配線パターン９の劣化に対する耐久性が低いため、回路形成部３の配線パターンに先駆けてこの劣化センサ部５の配線パターン９の抵抗変化が大きくなる。すると、この抵抗変化が劣化検出回路６によって検出されて電流検出回路１０で検出された電流の値が劣化予告を報知する警報信号として信号出力部Ｓｏｕｔを介して外部に出力される。
【００１７】
このように、この実施の形態１では、基板本体２の上に正規の回路形成部３ととともに劣化診断部４を設けることで、実際の環境等の条件に則してプリント配線板１全体の劣化の度合いを極めて容易に診断することができる。しかも、回路形成部３が設けられている同じ基板本体２上の一部に劣化診断部４を形成するだけでよいため、安価に実施することができる。
【００１８】
なお、この実施の形態１では、基板本体２上には単一の劣化診断部４を設けているが、基板本体２の上に複数の劣化診断部４を設け、各々の劣化診断部４を構成する劣化センサ部５の各配線パターン９の太さを段階的に変化させるようにしておくと、劣化の進行度合いを各配線パターン９の太さによって把握することができるため、より一層きめ細かな劣化診断が可能となる。
【００１９】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２におけるプリント配線板に形成された劣化診断部の構成図、図５は図４の劣化診断部を構成する劣化検出回路の具体的構成を示す回路図であり、図１ないし図３に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００２０】
この実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、正規の配線パターンが形成された回路形成部３と同じ基板本体２の上に劣化診断部４が設けられている。この劣化診断部４は、劣化センサ部５と劣化検出回路６とを有する。そして、劣化センサ部５は、ラダー型に形成された各電極１１が僅かな絶縁間隔を保って互いに対向配置されてなる。また、劣化検出回路６は、たとえば図５に示すように、トランジスタＱと抵抗Ｒ４〜Ｒ６を備え、劣化センサ部５の各電極１１間に所定の電圧を印加して電極１１間の導通の有無を検出するようになっている。なお、Ｖｉｎは劣化検出回路６の動作用の電源入力部、Ｓｏｕｔは劣化検出回路６から出力される警報信号の信号出力部である。
【００２１】
上記構成において、劣化検出回路６を介して劣化センサ部５の対向する電極１１間に所定の電圧が印加される。各電極１１間の絶縁が十分に保たれている初期の状態では、電極１１間に絶縁性の基板本体２が存在するため、電極１１間に電流は流れない。
【００２２】
図１に示したように、基板本体２の上に設けられている回路形成部３と劣化診断部４は、経年変化や使用環境によっていずれも全体として劣化が進行するが、劣化センサ部５にはラダー型に形成された各電極１１が僅かな絶縁間隔を保って形成されているため回路形成部３よりも劣化が早期に現れる。すなわち、劣化センサ部５の電極１１が湿気や温度等の影響でマイグレーション等を起こしたり、塵埃等が電極１１の上に付着するなどして電極１１間が短絡すると、各電極１１間の絶縁が破壊されて電流が流れる。すると、劣化検出回路６のトランジスタＱがオンすることで電極１１間の導通が検出され、信号出力部Ｓｏｕｔからは劣化予告を報知する警報信号が外部に出力される。
【００２３】
なお、この実施の形態２では、基板本体２上には単一の劣化診断部４を設けているが、基板本体２の上に複数の劣化診断部４を設け、各々の劣化診断部４を構成する劣化センサ部５の電極１１相互の間隔を互いに異ならせておけば、劣化の進行度合いをより一層きめ細かく診断することが可能になる。
【００２４】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３におけるプリント配線板に形成された劣化診断部の構成図であり、図１ないし図３に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。
【００２５】
この実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、正規の配線パターンが形成された回路形成部３と同じ基板本体２の上に劣化診断部４が設けられている。この劣化診断部４は、予め所定のエージングを施したモニタ回路部品（ここでは半導体ＩＣ）１４と、このモニタ回路部品１４の動作異常の有無を検出する動作異常検出回路１５とを備えている。そして、動作異常検出回路１５は、たとえばモニタ回路部品１４の入力端子に対して所定のパターンを有するテストパルスを与えてこれに応じて出力端子に現れるパルスが期待値通りであるか否かを判別する論理回路により構成されている。
【００２６】
すなわち、動作異常検出回路１５は、具体的には、たとえば、モニタ回路部品１４の各入力端子に所定のパターンを有するテストパルスを与えるパルス発生回路２１、モニタ回路部品１４へのパルス入力とこのパルス入力に応じてその各出力端子に現れる出力パルスのタイミングとを合わせるための遅延素子２２ａ〜２２ｄ、各遅延素子２２ａ〜２２ｄの出力とモニタ回路部品１４の各出力との論理和を個別にとる前段側アンドゲート２３ａ〜２３ｄ、および各前段側アンドゲート２２ａ〜２３ｄの各出力の論理和をとる後段側アンドゲート２４を備えている。なお、Ｖｉｎは動作異常検出回路１５の動作用の電源入力部、Ｓｏｕｔは動作異常検出回路１５から出力される警報信号の信号出力部である。
【００２７】
上記構成において、動作異常検出回路１５は、モニタ回路部品１４の入力端子に対して所定のパターンを有するテストパルスを同時に出力し、これに応じてモニタ回路部品１４の出力端子に現れるテストパルスのパターンが期待値通りであるか否かを判別する。初期の状態では、モニタ回路部品１４は正常に動作しているため、入出力パルスのパターンが一致し、したがって、動作異常検出回路１５の後段側アンドゲート２４からはハイレベルの信号が出力される。
【００２８】
経年変化や使用環境によって回路形成部３と劣化診断部４はいずれも全体として劣化が進行するが、モニタ回路部品１４は予めエージングが施されているため、回路形成部３に搭載される回路部品よりも劣化が早期に現れる。すなわち、モニタ回路部品１４の劣化が進行すると、動作異常検出回路１５のパルス発生回路２１から与えられるテストパルスとモニタ回路部品１４から出力されるパルスとのパターンが一致しなくなるので、後段側アンドゲート２４の出力はローレベルになる。そして、このローレベルの信号が劣化予告を報知する警報信号として信号出力部Ｓｏｕｔを介して外部に出力される。
【００２９】
なお、上記の実施の形態３では、モニタ回路部品１４として半導体ＩＣを使用する場合について説明したが、これに限らず、たとえば図７に示すように、エージングを施したトラシジスタや（同図（ａ））、エージシグを施した電解コシデンサや（同図（ｂ））、エージングを施したダイオードや（同図（ｃ））、エージングを施したヒューズ（同図（ｄ））などのディスクリート部品をモニタ回路部品１４として取り付けることが可能である。この場合の異常検出回路１５としては、これらのモニタ回路部品１４の特性評価用の周知の検査回路が適用される。
【００３０】
なお、本発明は、上記の各実施の形態１〜３で示した劣化検出回路６や動作異常検出回路１５の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、正規の配線パターンが形成された回路形成部と同じ配線基板上の一部に劣化診断部を設けているので、この劣化診断部によって実際に使用されている環境等の条件に則してプリント配線板全体の劣化の度合いを極めて容易に診断することができる。このため、実際に故障が生じる前にプリント配線板を交換するなどの対策を講じることができ、装置の故障によるシステム停止などの不測の事態を防止することができる。しかも、回路形成部が設けられている同じ配線基板上に劣化診断部を形成するだけでよいため、安価に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の全体を示す平面図である。
【図２】図１のプリント配線板において、基板本体の上に形成された劣化診断部の詳細を示す平面図である。
【図３】図２の劣化診断部を構成する劣化検出回路の具体例を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるプリント配線板において、基板本体の上に形成された劣化診断部の詳細を示す平面図である。
【図５】図４の劣化診断部を構成する劣化検出回路の具体例を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態３におけるプリント配線板において、基板本体の上に形成された劣化診断部の詳細を示す回路図である。
【図７】本発明の実施の形態３における劣化診断部の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  プリント配線板、２  基板本体、３  回路形成部、４  劣化診断部、５  劣化センサ部、６  劣化検出回路、９  配線パターン、１１  電極、１４  モニタ回路部品、１５  動作異常検出回路。
【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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