(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に実装される半導体パッケージと前記回路基板との半田接続部の接続異常を検知する接続異常検知装置であって、
前記半田接続部は、定電圧源に接続される被抵抗計測半田接続部と、前記半導体パッケージの内部配線により前記被抵抗計測半田接続部に接続される配線取り出し用半田接続部を含むと共に、
前記配線取り出し用半田接続部に一端が接続され、他端が前記接続異常検知装置の共通電位に接続される抵抗値が既知の参照抵抗と、
前記被抵抗計測半田接続部と前記定電圧源との接続点をＶ１、前記参照抵抗の一端をＶ２、前記参照抵抗の他端をＶ３としたとき、前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段と、
前記電圧測定手段により測定される前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧を用いて前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値を算出する抵抗値算出手段と、
前記抵抗値算出手段により算出される前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値の変化をもとに接続異常を判定する異常判定手段と、を具備し、
前記被抵抗計測半田接続部は、前記半導体パッケージのコーナー領域、もしくは前記半導体パッケージの信号用半田接続部より、前記半導体パッケージの中心から遠い位置に設けられ、
前記配線取り出し用半田接続部は、前記半導体パッケージの中心領域、もしくは前記被抵抗計測半田接続部よりも前記半導体パッケージの中心に近い位置に設けられたことを特徴とする接続異常検知装置。
【請求項２】
前記配線取り出し用半田接続部は、複数の半田接続部を接続することを特徴とする請求項１に記載の接続異常検知装置。
【請求項３】
前記電圧測定手段は、
前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧を選択する電圧選択手段と、
前記電圧選択手段で選択された電圧を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電圧をデジタル変換するＡＤ変換手段と、
前記電圧選択手段による電圧の選択を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接続異常検知装置。
【請求項４】
前記抵抗値算出手段は、
前記測定電圧を記憶するメモリと、
前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値を算出する抵抗値算出部と、
を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の接続異常検知装置。
【請求項５】
前記異常判定手段は、
前記被抵抗計測半田接続部の抵抗変化を算出する抵抗変化算出部と、
前記抵抗変化算出部により算出された抵抗変化に基づいて接続異常を判定する異常判定部と、
前記被抵抗計測半田接続部の初期抵抗値を記録するメモリと、
を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の接続異常検知装置。
【請求項６】
前記抵抗変化算出部は、前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値から初期抵抗値を引くことにより前記被抵抗計測半田接続部の抵抗変化を算出することを特徴とする請求項５に記載の接続異常検知装置。
【請求項７】
前記初期抵抗値は、予め測定されてメモリに格納されている前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値であることを特徴とする請求項６に記載の接続異常検知装置。
【請求項８】
前記初期抵抗値は、前記回路基板を具備する電子機器に初めて電源が投入された際に測定される前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値であることを特徴とする請求項６に記載の接続異常検知装置。
【請求項９】
前記初期抵抗値と前記メモリに記録された初期抵抗用許容値とを比較し、前記初期抵抗値が前記初期抵抗用許容値を上回る場合、接続異常検知信号を出力することを特徴とする請求項８に記載の接続異常検知装置。
【請求項１０】
前記異常判定部は、前記抵抗変化と前記メモリに記録された抵抗変化用許容値とを比較し、前記抵抗変化が前記抵抗変化用許容値を上回る場合、接続異常検知信号を出力することを特徴とする請求項５に記載の接続異常検知装置。
【請求項１１】
前記被抵抗計測半田接続部を複数から構成し、
前記複数からなる被抵抗計測半田接続部のそれぞれの被抵抗計測半田接続部と前記定電圧源との接続を選択する配線選択手段と、
前記配線選択手段と前記それぞれの被抵抗計測半田接続部との接続点の電圧と、前記参照抵抗の両端におけるそれぞれの電圧とを選択する電圧選択手段と、
を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接続異常検知装置。
【請求項１２】
前記被抵抗計測半田接続部を複数から構成し、
前記複数からなる被抵抗計測半田接続部のそれぞれの被抵抗計測半田接続部と前記定電圧源との接続を選択する配線選択手段と、
前記配線選択手段と前記定電圧源との接続点の電圧と、前記参照抵抗の両端におけるそれぞれの電圧とを選択する電圧選択手段と、
を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の接続異常検知装置。
【請求項１３】
前記被抵抗計測半田接続部と前記定電圧源との間に電圧降下用抵抗を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１項に記載の接続異常検知装置。
【請求項１４】
前記配線選択手段と前記定電圧源との間に電圧降下用抵抗を設けたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の接続異常検知装置。
【請求項１５】
前記参照抵抗と前記接続異常検知装置の共通電位との間に電流導通手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか１項に記載の接続異常検知装置。
【請求項１６】
前記被抵抗計測半田接続部と前記定電圧源との間に電流導通手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか１項に記載の接続異常検知装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記被抵抗計測半田接続部の抵抗測定時に前記電流導通手段が電流を流すように制御することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の接続異常検知装置。
【請求項１８】
前記抵抗測定時は、前記電子機器の電源投入時であることを特徴とする請求項１７に記載の接続異常検知装置。
【請求項１９】
前記制御部は、前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧のいずれかの電圧を測定する際に前記電流導通手段が電流を流すように制御することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の接続異常検知装置。
【請求項２０】
前記制御部は、前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧のいずれかの電圧が前記メモリに記憶された時以降に、前記電流導通手段が電流を流さないように制御することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の接続異常検知装置。
【請求項２１】
前記電流導通手段と前記定電圧源との間に電圧降下用抵抗を設けたことを特徴とする請求項１６に記載の接続異常検知装置。
【請求項２２】
回路基板に実装される半導体パッケージと前記回路基板との半田接続部の接続異常を検知する接続異常検知装置であって、
前記半田接続部は、定電圧源に接続される少なくとも３個の被抵抗計測半田接続部を含むと共に、
前記被抵抗計測半田接続部に一端が接続され、他端が前記接続異常検知装置の共通電位に接続される抵抗値が既知の参照抵抗と、
前記複数の被抵抗計測半田接続部のうち多くとも２つの半田接続部を通る電流経路を選択する電流経路選択手段と、
前記定電圧源と前記被抵抗計測半田接続部との接続点をＶ１、前記参照抵抗の一端をＶ２、前記参照抵抗の他端をＶ３としたとき、前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段と、
前記電圧測定手段により測定される前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧を用いて前記Ｖ１とＶ２間の合成抵抗値を算出する抵抗値算出手段と、
前記Ｖ１とＶ２間の合成抵抗値を用いて前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値を算出する抵抗値分離手段と、
前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値の変化をもとに接続異常を判定する異常判定手段と、を具備する接続異常検知装置において、
前記複数の被抵抗計測半田接続部は、前記半導体パッケージのＩＣ内部配線によって、互いに接続されると共に、
前記電流経路選択手段は、前記複数の被抵抗計測半田接続部と前記定電圧源との間に挿入された第１の配線選択手段と、前記複数の被抵抗計測半田接続部と前記参照抵抗との間に挿入された第２の配線選択手段と、を具備することを特徴とする接続異常検知装置。
【請求項２３】
前記抵抗値分離手段は、
前記電流経路選択手段により選択され、前記抵抗値算出手段によって算出された複数の経路の合成抵抗値と、第１の配線選択手段と第２の配線選択手段との内部抵抗の誤差とを格納するメモリと、
前記複数の経路の合成抵抗値の中から1つ以上の合成抵抗値を選ぶ抵抗値選択部と、
前記複数の経路の合成抵抗値から前記複数の被抵抗計測半田接続部の各々の抵抗値を算出する抵抗値分離部と、
を具備することを特徴とする請求項２２に記載の接続異常検知装置。
【請求項２４】
前記抵抗選択部は、前記複数の被抵抗計測半田接続部の中から抵抗値が未知の３個の被抵抗計測半田接続部を選び、前期メモリから前記３個の被抵抗計測半田接続部により構成される異なる３通りの経路の合成抵抗値を選ぶことを特徴とする請求項２３に記載の接続異常検知装置。
【請求項２５】
前記内部抵抗の誤差は，前記電流経路選択手段により選択された被抵抗計測半田接続部を通らない経路の合成抵抗値であることを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の接続異常検知装置。
【請求項２６】
前記抵抗値選択部は、抵抗値が未知の被抵抗計測半田接続部１つを選び、前記メモリから前記抵抗値が未知の被抵抗計測半田接続部と、抵抗値が既知の被抵抗計測半田接続部を通る経路の合成抵抗値を選ぶことを特徴とする請求項２３に記載の接続異常検知装置。
【請求項２７】
車両に搭載される車載用電子機器に、前記請求項１乃至請求項２６の何れか１項に記載の接続異常検知装置を用いたことを特徴とする車載用電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載用電子機器などに用いる回路基板に実装された半導体パッケージの半田接続部の接続異常を検知する接続異常検知装置およびその装置を用いた車載用電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の主要コンポーネントとして、パッケージ基板が広く用いられている。このパッケージ基板は、例えば、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ：ボール・グリッド・アレイ）パッケージや、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ：チップ・サイズ・パッケージ）などの小型電子部品に代表される半導体パッケージを実装したプリント基板である。前記ＢＧＡパッケージはパッケージの裏面に入出力用のパッドが並べられ、多ピンのＩＣを表面実装するために広く用いられており、前記ＣＳＰはＢＧＡパッケージと同じ基本構造にて、ＩＣチップとほぼ同じ大きさを実現する超小型の半導体パッケージである。
【０００３】
半導体パッケージは、一般的にプラスチック樹脂あるいはアルミナなどのセラミックを主材料にして形成されており、エポキシ系樹脂材料などによって形成された回路基板に実装されて使用される。その際、半導体パッケージを構成するＩＣ自身で発生した熱や環境温度の変動に起因して温度変動が繰り返し生じて、半導体パッケージと回路基板との間に線膨張率差に起因した機械的応力が加わり、半導体パッケージとこの半導体パッケージを実装する回路基板とを接続する半田に接続異常が発生する。この半田の接続異常を検知するために、機械的応力が一番大きく、理論的に半田接続寿命の短いとされるＢＧＡパッケージのコーナー付近に、電気的接続確認用の半田接続部を設けた技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、半田接続部のクラックを検知する技術も開示されている。即ち、電気的接続確認用の半田接続部のＬＳＩ側を電気的にＧＮＤに接続する。そして基板側を抵抗によりプルアップしてコンパレータのプラス側に接続し、コンパレータのマイナス側に基準電源を接続する。このように構成して電気的接続確認用の半田接続部にクラックが発生したときに生じるインピーダンスとプルアップ抵抗の分圧値が基準電源電圧に達すると、コンパレータの出力値が変化する。このコンパレータの出力値の変化を検知し、半田接続部の接続異常を検知する技術である（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
更に、電気的接続確認用の半田接続部の接続異常をラッチ回路とＯＲ回路およびセレクタ回路で実現している技術の開示もある。即ち、ＢＧＡパッケージにおいて、電気的接続確認用の半田接続部が複数箇所あって、基板にはＢＧＡパッケージの半田接続部から各々導出される配線パターンを有する。そして、半田の接続異常による電位の変化をラッチ回路により取り込み、ＯＲ回路で異常状態を検知し、セレクタ回路で複数個所の半田接続部の中から異常が生じた半田接続部を特定する技術である（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９３２９７号公報（段落００２０−段落００２９、図１）
【特許文献２】特開２００１−２２８１９１号公報（段落００１２−段落００１４、図１）
【特許文献３】特開２００７−３５８８９号公報（要約の欄、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１あるいは特許文献２に開示された技術によれば、電気的接続確認用の半田接続部を半導体パッケージのコーナー付近に設けてクラックを確認することにより、信号用半田接続部に重大な接続不良が発生する前に異常を検知することができる。また、特許文献３に開示された技術によれば、どの半田接続部に異常が発生したか記録することで、故障診断時に有効となる。
【０００８】
ところで、近年の半導体パッケージの小型化や信号端子の増加によって、電気的接続確認用の半田接続部は信号用半田接続部に近接して配置せざるを得ない状況にあり、信号用半田接続部と電気的接続確認用の半田接続部を近づけるほど、電気的接続確認用の半田接続部で異常を検知した際には、信号用半田接続部にもクラックなどの異常が発生している可能性が高くなる。特に、車載部品など高い信頼性が求められる場合には、信号用半田接続部の接続異常を早期に且つ正確に検知する必要があり、そのためには電気的接続確認用の半田接続部の微小な抵抗値変化を精度よく測定する必要がある。
【０００９】
しかし、特許文献１には、具体的な抵抗値変化を検知する手法について開示されていない。また、特許文献２の開示技術では、基準電源電圧で閾値の調節は可能であるが、プルアップ抵抗のばらつきや温度変化、コンパレータのオフセットにより微小な抵抗変化は測定できない。したがって、接続異常初期の微小な抵抗変化は検知することができず、異常の早期発見は困難であるという課題がある。更に、特許文献３の開示技術では、ラッチ回路というデジタル回路を利用しており、閾値はラッチ回路の電源電圧とＧＮＤの中心付近であるため、半田接続部のクラックが進行し、破断に近い状態の場合以外に検知することができない課題がある。
【００１０】
また、特許文献１あるいは特許文献２に開示されているように、半導体パッケージのコーナー付近のみで異常検知すると、本来異常検知すべき箇所が中央に集中している場合など、明らかに無駄に寿命を削ることになり、このような構成では必要な寿命を確保するために過剰な信頼性を確保しなければならない課題もある。
【００１１】
この発明は、前記の課題を解消するためになされたもので、半田接続部の微小な抵抗値変化を電子部品のばらつきや経年変化および温度変動によらず精度良く測定し、半田接続部の接続異常を早期に検知する接続異常検知装置およびその装置を用いた車載用電子機器を得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】
【００１２】
この発明に係る接続異常検知装置は、回路基板に実装される半導体パッケージと前記回路基板との半田接続部の接続異常を検知する接続異常検知装置であって、前記半田接続部は、定電圧源に接続される被抵抗計測半田接続部と、前記半導体パッケージの内部配線により前記被抵抗計測半田接続部に接続される配線取り出し用半田接続部を含むと共に、前記配線取り出し用半田接続部に一端が接続され、他端が前記接続異常検知装置の共通電位に接続される抵抗値が既知の参照抵抗と、前記被抵抗計測半田接続部と前記定電圧源との接続点をＶ１、前記参照抵抗の一端をＶ２、前記参照抵抗の他端をＶ３としたとき、前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧をそれぞれ測定する電圧測定手段と、前記電圧測定手段により測定される前記Ｖ１の電圧と前記Ｖ２の電圧、及び前記Ｖ３の電圧を用いて前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値を算出する抵抗値算出手段と、前記抵抗値算出手段により算出される前記被抵抗計測半田接続部の抵抗値の変化をもとに接続異常を判定する異常判定手段と、を具備し、前記被抵抗計測半田接続部は、前記半導体パッケージのコーナー領域、もしくは前記半導体パッケージの信号用半田接続部より、前記半導体パッケージの中心から遠い位置に設けられ、前記配線取り出し用半田接続部は、前記半導体パッケージの中心領域、もしくは前記被抵抗計測半田接続部よりも前記半導体パッケージの中心に近い位置に設けられたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る接続異常検知装置によれば、半田接続部の微小な抵抗値変化を電子部品のばらつきや経年変化および温度変動によらず、精度良く測定し、半田接続部の接続異常を早期に検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して、この発明に係る接続異常検知装置およびその装置を用いた車載用電子機器について好適な実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
まず、この発明に係る接続異常検知装置の原理構成について説明する。図１はこの発明の原理構成図である。図１において、半導体パッケージ１０１は半田接続部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを介して回路基板１０３に実装されている。半田接続部１０２ａは信号用半田接続部であり、半田接続部１０２ｂは接続異常を検知するための抵抗計測対象の被抵抗計測半田接続部である。また、半田接続部１０２ｃは配線取り出し用半田接続部であって、半導体パッケージ１０１のＩＣ内部配線１０４により被抵抗計測半田接続部１０２ｂに接続されている。
【００１６】
被抵抗計測半田接続部１０２ｂの回路基板１０３と接する側は定電圧源１０５に接続されている。また、配線取り出し用半田接続部１０２ｃの回路基板１０３と接する側は高精度の参照抵抗１０６を介してアース電位などの接続異常検知装置に共通する共通電位１０７に接続されている。
【００１７】
電圧測定手段１０８は、被抵抗計測半田接続部１０２ｂと定電圧源１０５が接続される点Ｖ１、配線取り出し用半田接続部１０２ｃと参照抵抗１０６が接続される点Ｖ２、および参照抵抗１０６と共通電位１０７が接続される点Ｖ３の電圧を測定する。そして、抵抗値算出手段１０９は、電圧測定手段１０８で測定された前記電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の測定電圧値Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３を用いることにより、後述する方法で被抵抗計測半田接続部１０２ｂの抵抗値Ｒｒを算出する。そして、被抵抗計測半田接続部１０２ｂの抵抗値Ｒｒを元に異常判定手段１１０により、接続異常を判定する。なお、図１中の符号１１１は被抵抗計測半田接続部１０２ｂの抵抗を示している。
【００１８】
以上、この発明に係る接続異常検知装置の原理構成について説明したが、次に、具体的実施の形態について説明する。図２はこの発明の実施の形態１に係る接続異常検知装置を説明する構成図で、図１と共通の部分は同一符号を付している。なお、以降の実施の形態においては、半田接続部として半田ボールを用いた場合を例に挙げて説明する。
【００１９】
被抵抗計測半田ボール１０２ｂは抵抗値測定対象であるため、半導体パッケージ１０１と回路基板１０３との熱膨張差による機械的応力が一番大きく、理論的には図２に示すように半田接続寿命が短いとされる最外周部に位置している。なお、被抵抗計測半田ボール１０２ｂは必ずしも半導体パッケージ１０１の最外周部にある必要はなく、信号用半田ボール１０２ａよりも半導体パッケージ１０１の中心部から遠い位置にあればよい。被抵抗計測半田ボール１０２ｂと信号用半田ボール１０２ａとを近接させることにより、信号用半田ボール１０２ａの接続異常を正確に検知することができ、過剰な信頼性を確保する必要は無く、比較的安価な寿命設計により長寿命を確保することができる。
【００２０】
配線取り出し用半田ボール１０２ｃは比較的接続信頼性の高い半導体パッケージ１０１の中心部に位置している。中心部に近づくほど半導体パッケージ１０１と回路基板１０３との熱膨張差による変位量が小さく、半田ボール１０２に加わる機械的応力が小さいからである。なお、配線取り出し用半田ボール１０２ｃは必ずしも半導体パッケージ１０１の中心部にある必要はなく、被抵抗計測半田ボール１０２ｂよりも半導体パッケージ１０１の中心部に近い位置にあればよい。この場合、半導体パッケージ１０１の中心部の半田ボールを信号用に割り当てられる。また、配線取り出し用半田ボール１０２ｃを複数とし、ＩＣ内部配線１０４および回路基板１０３の配線により接続することで、配線取り出し用半田ボール１０２ｃの接続信頼性が増し、被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値を正確に測定して接続異常を検知することができる。
【００２１】
電圧選択手段であるスイッチ２０１は、例えばアナログスイッチやリレーなど制御信号によって出力が制御されるものである。スイッチ２０１は、被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗１１１と定電圧源１０５が接続されている点Ｖ１の電圧Ｖｏｕｔ１、配線取り出し用半田接続部１０２ｃと参照抵抗１０６が接続される点Ｖ２の電圧Ｖｏｕｔ２、および参照抵抗１０６と共通電位１０７が接続される点Ｖ３の電圧Ｖｏｕｔ３の３つの電圧を選択して入力することが可能であり、その出力は増幅手段である増幅器２０２にアナログ信号として入力され増幅される。増幅器２０２で増幅されたアナログ信号は、ＡＤ変換手段であるＡＤ変換器２０３によりデジタル信号に変換される。
【００２２】
ＡＤ変換器２０３においてデジタル信号に変換された信号は、マイクロコントローラ２０４で処理される。マイクロコントローラ２０４は、スイッチ２０１の制御を行う制御部２０５と、電圧Ｖｏｕｔ１、電圧Ｖｏｕｔ２、電圧Ｖｏｕｔ３、および被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒを記録するメモリ２０６と、メモリ２０６に記録されたデータをもとに抵抗値Ｒｒを算出する抵抗値算出部２０７と、抵抗値算出部２０７で算出された抵抗値Ｒｒと予めメモリ２０６に記憶された初期抵抗値Ｒｒ０を用いて抵抗変化ΔＲｒを算出する抵抗変化算出部２０８と、抵抗変化算出部２０８で算出された抵抗変化ΔＲｒに基づいて接続異常判定の信号を出力する異常判定部２０９とにより構成される。
【００２３】
図３は図２の等価回路を表している。図３では半導体パッケージ１０１、半田ボール１０２、回路基板１０３、ＩＣ内部配線１０４を省き、被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗１１１のみを表示している。
【００２４】
実施の形態１に係る接続異常検知装置は上記のように構成されており、次に、抵抗値測定対象である被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒを測定する方法について数式を用いて説明する。
【００２５】
まず、図４を参照して増幅器２０２について補足説明する。図４は増幅器２０２の一般的構成例を表している。増幅器２０２は、一般的にオペアンプ４０１と抵抗４０２、４０３によって構成される場合が多く、この場合、増幅率は抵抗４０２と抵抗４０３の抵抗値比で決まる。
【００２６】
次に、図３および図４を参照して電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３とＡＤ変換器２０３の出力、つまりマイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記憶される電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３について説明する。電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と共通電位１０７との間の抵抗値を変数ｒとすれば、電圧Ｖｏｕｔは次の式１で表される。
【００２７】
【数１】
0004825235.tif 000002
【００２８】
ここで、前記式１における各記号は下記を表している。
Ｅ：定電圧源１０５の電圧、
ΔＥ：定電圧源１０５の電圧誤差、
Ｒｒ：被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗１１１の抵抗値、
Ｒｒｅｆ：参照抵抗１０６の抵抗値、
Ｖｏｆｆ_ａｎｐ：オペアンプ４０１のオフセット電圧、
Ａ：増幅器２０２の増幅率、
ΔＡ：増幅器２０２の増幅率誤差、
Ｖｏｆｆ_ａｄｃ：ＡＤ変換器２０３のオフセット電圧
【００２９】
前記式１を構成する各記号の中で、定電圧源１０５の電圧Ｅ、参照抵抗１０６の抵抗値Ｒｒｅｆ、増幅器２０２の増幅率Ａは、設計値で既知であるのに対して、定電圧源１０５の電圧誤差ΔＥ、オペアンプ４０１のオフセット電圧Ｖｏｆｆ_ａｎｐ、増幅器２０２の増幅率誤差ΔＡ、およびＡＤ変換器２０３のオフセット電圧Ｖｏｆｆ_ａｄｃは、製造ばらつきや周囲の温度変化あるいは経年変化により変動する未知数である。また、増幅器２０２の増幅率誤差ΔＡは増幅器２０２を構成する抵抗４０２、４０３の抵抗誤差も影響する。
【００３０】
前記式１を展開して測定抵抗である変数ｒを含む項と含まない項に整理すると次の式２となる。
【００３１】
【数２】
0004825235.tif 000003
【００３２】
前記式２における第一項の測定抵抗である変数ｒの係数をａ、第二項をｂと置くと次の式３となる。
Ｖｏｕｔ＝ａ・ｒ＋ｂ  （式３）
【００３３】
前記式３からマイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記録される電圧Ｖｏｕｔは測定抵抗ｒの一次式で表されることがわかる。前記式３の定数項ａ、ｂを求めることにより、被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒを精度よく求めることができる。
【００３４】
次に、被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒの算出方法について説明する。電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３で観測される電圧のＡＤ変換器２０３からの出力値Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３は次の式４、式５、式６のように表される。
Ｖｏｕｔ１＝ａ・（Ｒｒ＋Ｒｒｅｆ）＋ｂ     （式４）
Ｖｏｕｔ２＝ａ・Ｒｒｅｆ＋ｂ              （式５）
Ｖｏｕｔ３＝ａ・０＋ｂ＝ｂ                （式６）
前記式５、式６からａ、ｂの値は次の式７で表される。
ｂ＝Ｖｏｕｔ３
ａ＝（Ｖｏｕｔ２−Ｖｏｕｔ３）／Ｒｒｅｆ  （式７）
前記式４と式５および式７により被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒは次の式８で表される。
【００３５】
【数３】
0004825235.tif 000004
【００３６】
以上のように、前記式８より被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒを参照抵抗１０６の抵抗値Ｒｒｅｆの誤差範囲内で高精度に測定することができる。
【００３７】
次に、実施の形態１に係る接続異常検知装置の動作について、図３の等価回路を参照しながら図５のフローチャートにより説明する。
【００３８】
まず、ステップＳ５０１で点Ｖ１の電圧値を計測するために、マイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により、スイッチ２０１をＡにセットする。ステップＳ５０２では、このときのＡＤ変換器２０３の出力Ｖｏｕｔ１をメモリ２０６に記憶させる。
【００３９】
次に、ステップＳ５０３で点Ｖ２の電圧値を計測するために、マイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により、スイッチ２０１をＢにセットする。ステップＳ５０４では、このときのＡＤ変換器２０３の出力Ｖｏｕｔ２をメモリ２０６に記憶させる。
【００４０】
ステップＳ５０５では、点Ｖ３の電圧値を計測するために、マイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により、スイッチ２０１をＣにセットする。ステップＳ５０６では、このときのＡＤ変換器２０３の出力Ｖｏｕｔ３をメモリ２０６に記憶させる。
【００４１】
本実施の形態では、スイッチ２０１をＡ、Ｂ、Ｃの順にセットして、ＡＤ変換器２０３の出力をＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３の順にメモリ２０６に記憶させたが、この順番にスイッチ２０１を切り替える必要は無く、どの順番でスイッチ２０１を切り替えてもよい。
【００４２】
ステップＳ５０７では、マイクロコントローラ２０４の抵抗値算出部２０７において、前記処理にてメモリ２０６に記憶させたＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３と既知の参照抵抗１０６の抵抗値Ｒｒｅｆから被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒを前記式８により算出する。
【００４３】
ステップＳ５０８では、マイクロコントローラ２０４の抵抗変化算出部２０８において、抵抗値算出部２０７で算出した被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒと初期抵抗値Ｒｒ０との差を抵抗変化ΔＲｒとして算出する。なお、初期抵抗値Ｒｒ０およびステップＳ５１１の処理については後述する。
【００４４】
ステップＳ５０９では、マイクロコントローラ２０４の異常判定部２０９において、抵抗変化ΔＲｒをメモリ２０６に格納されている予め設定された抵抗変化用許容値と比較して、抵抗変化ΔＲｒが抵抗変化用許容値以下なら接続異常なしとし、ステップＳ５０１に戻る。抵抗変化ΔＲｒが抵抗変化用許容値以上なら接続異常有りと判断して、ステップＳ５１０で接続異常検知信号を出力する。
【００４５】
ステップＳ５１１では、マイクロコントローラ２０４の抵抗値算出部２０７で算出した被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒを初期抵抗値Ｒｒ０としてメモリ２０６に記憶させるか選択する。ステップＳ５０８にて測定時の抵抗値Ｒｒとそれより以前に測定されメモリ２０６に記憶された初期抵抗値Ｒｒ０との差を算出することで、被抵抗計測半田ボール１０２ｂおよび参照抵抗１０６に接続する配線抵抗を打ち消すことが可能であり、被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値変化のみを記録し、それを元にステップＳ５０９で接続異常判定することができる。
【００４６】
ステップＳ５１２での初期抵抗値Ｒｒ０のメモリ２０６への格納は、例えば半導体パッケージ１０１および回路基板１０３が熱サイクル応力を繰り返し受ける前、つまり半導体パッケージ１０１を実装した電子機器の初期起動時に行われる。
【００４７】
ステップＳ５１３では、初期抵抗値Ｒｒ０の格納後に、初期抵抗値Ｒｒ０とメモリ２０６に格納されている予め設定された初期抵抗用許容値とを比較して、初期抵抗値Ｒｒ０が初期抵抗用許容値以上ならば、接続異常検知信号を出力する（ステップＳ５１０）。これにより、初期不良を発見できる。
【００４８】
以上のように、実施の形態１に係る接続異常検知装置によれば、半田接続部の微小な抵抗値変化を電子部品のばらつきや経年変化および温度変動によらず、精度良く測定し、接続異常を早期に検知することができる。
【００４９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る接続異常検知装置について説明する。図６は実施の形態２に係る接続異常検知装置を説明する構成図で、半導体パッケージのコーナー部分に設けた複数の被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値を測定できるように拡張した実施の形態を示す図である。
【００５０】
図６において、図１と共通の部分は同一の符号を用いて表し、説明を省略する。また、図の簡略化のため、信号用半田ボールの表示を省略する。図６において、抵抗値測定対象の被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４が半導体パッケージ１０１のコーナー部分に設けられている。被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４は、ＩＣ内部配線１０４により半導体パッケージ１０１の中心付近の1つの配線取り出し用半田ボール１０２ｃに接続されており、配線取り出し用半田ボール１０２ｃは回路基板配線６０１を介して参照抵抗１０６に接続されている。配線取り出し用半田ボール１０２ｃを共通にすることにより、一般的に信号線に使うことの多い半導体パッケージ１０１の中心付近の半田ボールを節約でき、通常、高価である高精度の参照抵抗１０６を１つで実現できる利点がある。
【００５１】
被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４は、回路基板配線６０２を介して配線選択手段である配線選択スイッチ６０３ｂに接続されている。配線選択スイッチ６０３ｂは、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４のうち、どの被抵抗計測半田ボールの抵抗値を測定するかを選択するものである。
【００５２】
また、回路基板配線６０２は配線選択手段である電位選択スイッチ６０３ａにも接続されている。電位選択スイッチ６０３ａは被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４の電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４と参照抵抗１０６の両端の電圧Ｖ２、Ｖ３のいずれの電圧を測定するかを切り替えるものである。電位選択スイッチ６０３ａ、配線選択スイッチ６０３ｂともにマイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により制御される。本実施の形態では精度の必要無い定電圧源１０５の電圧誤差として、配線選択スイッチ６０３ｂの内部抵抗を含めることができるので、配線選択スイッチ６０３ｂの内部抵抗を考慮する必要がない。
【００５３】
次に、実施の形態２に係る接続異常検知装置の動作について、図６を参照しながら図７のフローチャートにより説明する。
【００５４】
まず、ステップＳ７０１でどの被抵抗計測半田ボール１０２ｂを観測しているかを示すカウンタ変数ｉに初期値１を代入する。
【００５５】
ステップＳ７０２では、マイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により配線選択スイッチ６０３ｂをＡ１に、電位選択スイッチ６０３ａをＡ１にそれぞれセットする。ステップＳ７０３では、その時のＡＤ変換器２０３の出力値Ｖｏｕｔ１をメモリ２０６に記憶させる。
【００５６】
ステップＳ７０４では、マイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により、配線選択スイッチ６０３ｂをＢに、電位選択スイッチ６０３ａをＢにそれぞれセットする。ステップＳ７０５では、その時のＡＤ変換器２０３の出力値Ｖｏｕｔ２をメモリ２０６に記憶させる。
【００５７】
ステップＳ７０６では、カウンタ変数ｉが２以上か判断し、カウンタ変数ｉが１のままであれば、ステップＳ７０７に進み、カウンタ変数ｉが２以上の場合は、Ｖｏｕｔ３が全ての被抵抗計測半田ボール１０２ｂにおいて共通なので、Ｖｏｕｔ３を記録するステップを省略する。つまり、後述のステップＳ７０７、ステップＳ７０８を省略する。
【００５８】
ステップＳ７０７では、マイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により、配線選択スイッチ６０３ｂをＣにセットし、電位選択スイッチ６０３ａをＣにセットする。ステップＳ７０８では、その時のＡＤ変換器２０３の出力値Ｖｏｕｔ３をメモリ２０６に記録する。なお、本実施の形態においてもＶｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３はどの順で記憶させてもよい。
【００５９】
ステップＳ７０９では、マイクロコントローラ２０４の抵抗値算出部２０７において、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１の抵抗値Ｒｒ１を算出し、抵抗変化算出部２０８において、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１の初期抵抗値Ｒｒ０１との抵抗変化ΔＲｒ１を算出する。
【００６０】
ステップＳ７１０では、抵抗変化ΔＲｒ１、カウンタ変数ｉをメモリ２０６に記憶させる。なお、このときの抵抗算出処理や初期抵抗値格納処理は、図５のフローチャートで説明したのと同様である。
【００６１】
ステップＳ７１１では、抵抗変化ΔＲｒ１と予めメモリ２０６に記憶されている抵抗変化用許容値を比較する。抵抗変化ΔＲｒ１が抵抗変化用許容値以内ならば、ステップＳ７１２で、次の被抵抗計測半田ボール１０２ｂ２の抵抗値を測定するためにカウンタ変数ｉをインクリメントしてステップＳ７１３に進み、抵抗変化ΔＲｒ１が抵抗変化用許容値以内でなければ、ステップＳ７１４に進む。
【００６２】
ステップＳ７１３では、以上の処理を被抵抗計測半田ボール１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４に対して、つまりカウンタ変数ｉが４になるまで繰り返す。全ての被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４の抵抗値を測定すると、カウンタ変数ｉが５になるので、ｉに１を代入して以上の処理を繰り返す。
【００６３】
ステップＳ７１４では、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４のうち、何れかの被抵抗計測半田ボールにおいて抵抗変化ΔＲｒが予めメモリ２０６に記録されている抵抗変化用許容値以上であれば接続異常検知信号を出力する。
【００６４】
前記においては、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４が４箇所の場合を例に挙げて説明したが、配線選択スイッチ６０３ｂと電位選択スイッチ６０３ａの数を増やすことにより、任意の数の被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値を記録し、接続異常を検知することができる。また、被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値を１０２ｂ１から順に１０２ｂ４まで計測したが、必ずしもこの順番である必要はない。
【００６５】
以上のように、実施の形態２に係る接続異常検知装置によれば、図７のステップＳ７１０において、カウンタ変数ｉをメモリ２０６に記録していることにより、どの被抵抗計測半田ボール１０２ｂを測定しているかを記録しているので、検収の際に故障箇所が特定できる利点かある。また、抵抗変化ΔＲｒを記録すれば、接続異常箇所は勿論、それ以外の被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗変化をプロファイルとして参照することができるので故障原因究明の際に役立つ利点もある。
【００６６】
なお、前記の説明においては、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４と定電圧源１０５の間の電圧を、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４と配線選択スイッチ６０３ｂとの間の電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４から取り出す構成について説明したが、図８に示すように、配線選択スイッチ６０３ｂと定電圧源１０５の間の電圧Ｖ１から取り出してもよく、この構成とすることにより、電位選択スイッチ６０３ａが少なくてすむ利点があり、配線選択スイッチ６０３ｂの内部抵抗の温度変化や経年変化が影響しない程度の精度でよい場合に有効である。
【００６７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る接続異常検知装置について説明する。図９は実施の形態３に係る接続異常検知装置を説明する構成図で、実施の形態１の図３と共通の部分は同一の符号を用いて表し、説明を省略する。
【００６８】
図９に示すように、実施の形態３に係る接続異常検知装置は、半田ボールの抵抗１１１と定電圧源１０５の間に電圧降下用の抵抗９０１が挿入されている。半田ボールの抵抗１１１と電圧降下用の抵抗９０１とが接続される点の電圧Ｖ１と、参照抵抗１０６の両端の電圧Ｖ２、Ｖ３とを後述する方法で測定する。本実施の形態では、電圧降下用の抵抗９０１を挿入することにより、電圧Ｖ１の電位が下がり、定電圧源１０５と増幅器２０２の電源とを共通にしても、増幅器２０２が飽和することがなくなる。つまり、定電圧源１０５の電圧発生のための電源回路が不要になる。この場合、前記式１は次の式９となる。
【００６９】
【数４】
0004825235.tif 000005
【００７０】
ここで、Ｒは電圧降下用の抵抗９０１の抵抗値、ΔＲは電圧降下用の抵抗９０１の抵抗値誤差である。また、Ｒは既知の設計値、ΔＲは素子のばらつきや温度変化および経年変化による抵抗値誤差で未知数である。前記式９を、測定抵抗ｒを含む項と含まない項に整理すると次の式１０となる。
【００７１】
【数５】
0004825235.tif 000006
【００７２】
前記式１０より、電圧降下用の抵抗９０１が加わってもマイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記録される電圧Ｖｏｕｔは測定抵抗ｒの一次式で表されることがわかる。従って、前記式８と同様の計算式で被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値Ｒｒを精度よく測定することができる。このとき、電圧降下用の抵抗９０１に精度は要求されない。
【００７３】
この実施の形態３に係る接続異常検知装置の構成については、実施の形態２で説明した図６に係る接続異常検知装置に適用することもできる。この場合、例えば電圧降下用の抵抗９０１は配線選択スイッチ６０３ｂと定電圧源１０５との間に挿入すれば、追加する電圧降下用の抵抗９０１は１つでよい。また、配線選択スイッチ６０３ｂの内部抵抗は精度の必要無い電圧降下用の抵抗９０１の誤差となるので、計算結果に影響しない。
【００７４】
また、実施の形態２で説明した図８に係る接続異常検知装置に適用することも可能である。この場合、例えば電位測定点Ｖ１と定電圧源１０５の間に電圧降下用の抵抗９０１を挿入すると前記と同様の効果が得られる。
【００７５】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る接続異常検知装置について説明する。図１０は実施の形態４に係る接続異常検知装置を説明する構成図で、実施の形態１の図３と共通の部分は同一の符号を用いて表し、説明を省略する。
【００７６】
図１０に示すように、実施の形態４に係る接続異常検知装置は、参照抵抗１０６と共通電位１０７の間に電流導通手段である電流導通スイッチ１００１が追加されている。電流導通スイッチ１００１はマイクロコントローラ２０４の制御部２０５の制御信号により制御され、被抵抗計測用半田ボールの抵抗値Ｒｒを測定するときにＯＮする。本実施の形態にすることにより、被抵抗計測用半田ボールの抵抗値Ｒｒの測定時にのみ電流が流れるので、消費電流を低減することができる。例えば、この発明を実装した電子機器の電源ＯＮ時のみ電流導通スイッチ１００１をＯＮしてイニシャルチェックし、接続異常判定後にＯＦＦする構成とすれば、電流を消費するのはイニシャルチェックのときのみとなる。
【００７７】
電流導通スイッチ１００１は、例えばＡＤ変換器２０３から出力された測定電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３がメモリ２０６に格納されたときにＯＦＦすれば、それ以降の処理において、定電圧源１０５から電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を通り共通電位１０７に至る経路に電流が流れず、結果として被抵抗計測用半田ボールの接続異常を検知する際の消費電流を低減することができる。
【００７８】
また、電流導通スイッチ１００１は３点の電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の電圧を測定する場合にのみＯＮしてもよい。このとき、ＡＤ変換器２０３から出力された測定電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２、Ｖｏｕｔ３をＡＤコンバータ２０３のレジスタからメモリ２０６に格納する際に、定電圧源１０５から電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を通り共通電位１０７に至る経路に電流が流れず、さらなる消費電流低減効果が得られる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、電流導通スイッチ１００１を参照抵抗１０６と共通電位１０７の間に挿入したが、電流導通スイッチ１００１を被抵抗計測半田ボール１１１と定電圧源１０５の間に挿入しても同様の効果が得られる。
【００８０】
また、本実施の形態は、実施の形態２あるいは実施の形態３と併用しても同様の効果を得ることができる。実施の形態２の場合、図６において定電圧源１０５と配線選択スイッチ６０３ｂとの間に電流導通スイッチ１００１を挿入すれば、電流導通スイッチ１００１は１つで済むし、ＯＮ抵抗を精度の必要ない定電圧源１０５の電圧誤差に含めることができる。
【００８１】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５に係る接続異常検知装置について説明する。これまでの実施の形態では配線取り出し用半田ボール１０２ｃが半導体パッケージ１０１の中心領域にある実施の形態について説明した。実施の形態５に係る接続異常検知装置は、図１１に示すように、配線取り出し用半田ボール１０２ｃが半導体パッケージ１０１のコーナー付近に設けられている。なお、図１１は図１に相当する図である。
【００８２】
本実施の形態によれば、理論的に接続信頼性の高い中心付近の半田ボールを信号用半田ボール１０２ａに割り当てることができる。この場合では、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ単体の抵抗値Ｒｒ１の測定は不可能だが、半導体パッケージ１０１のコーナー付近の半田接続不良を、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ単体の抵抗値Ｒｒ１と配線取り出し用半田ボール１０２ｃの抵抗値Ｒｒ２との直列抵抗の増加として検知することができる。
【００８３】
図１２は半導体パッケージ１０１のコーナー付近の複数の被抵抗計測半田ボール１０２ｂを使って、個々の被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値を算出する構成図である。複数の被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４が半導体パッケージ１０１のコーナー付近に配置されている。被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４は、ＩＣ内部配線１０４によって接続されている。
【００８４】
複数の被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４は各々が回路基板配線１２０１によって第１の配線選択手段である第１の配線選択スイッチ１２０２と第２の配線選択手段である第２の配線選択スイッチ１２０３とに接続されている。第１の配線選択スイッチ１２０２は定電圧源１０５に、第２の配線選択スイッチ１２０３は参照抵抗１０６にそれぞれ接続されている。第１の配線選択スイッチ１２０２と第２の配線選択スイッチ１２０３とを切り替えることによって、異なる２つの被抵抗計測半田ボール１０２ｂの合成抵抗値を算出する。
【００８５】
マイクロコントローラ２０４には、測定対象の被抵抗計測半田ボール１０２ｂおよびその抵抗に係る合成抵抗値を選択する抵抗値選択部１２０４と、選択された合成抵抗値から各々の被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４の抵抗値を求める抵抗値分離部１２０５が追加されている。前記以外の構成は図３と同じであり、３つの電圧測定点Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３からＶ１とＶ２間の抵抗値を高精度に算出する。
【００８６】
次に、測定抵抗値から各々の被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４の抵抗値を求める原理について説明する。
【００８７】
まず、測定したい被抵抗計測半田ボール１０２ｂを含む３つの半田ボールを選択する（例えば、１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３を選択する）。被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１の抵抗値をＲｒ１、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ２の抵抗値をＲｒ２、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ３の抵抗値をＲｒ３とすると、第１の配線選択スイッチ１２０２と第２の配線選択スイッチ１２０３とをそれぞれＤ２、Ｅ１にセットして測定した合成抵抗値Ｒｒ１２は次の式１１のようになる。
Ｒｒ１２＝Ｒｒ１＋Ｒｒ２＋ｒｏｎ    （式１１）
ただし、ｒｏｎは第１の配線選択スイッチ１２０２の内部抵抗と第２の配線選択スイッチ１２０３との内部抵抗の誤差である。
【００８８】
同様にして第１の配線選択スイッチ１２０２と第２の配線選択スイッチ１２０３をＤ３とＥ２、およびＤ１とＥ３にセットして測定した合成抵抗値それぞれＲｒ２３、Ｒｒ３１は次の式１２、式１３のようになる。
Ｒｒ２３＝Ｒｒ２＋Ｒｒ３＋ｒｏｎ    （式１２）
Ｒｒ３１＝Ｒｒ３＋Ｒｒ１＋ｒｏｎ    （式１３）
前記式１１、式１２、式１３を用いて被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１の抵抗値Ｒｒ１、Ｒｒ２、Ｒｒ３を求めると次の式１４、式１５、式１６となる。
Ｒｒ１＝（Ｒｒ１２−Ｒｒ２３＋Ｒｒ３１＋ｒｏｎ）／２    （式１４）
Ｒｒ２＝（Ｒｒ２３−Ｒｒ３１＋Ｒｒ１２＋ｒｏｎ）／２    （式１５）
Ｒｒ３＝（Ｒｒ３１−Ｒｒ１２＋Ｒｒ２３＋ｒｏｎ）／２    （式１６）
【００８９】
内部抵抗の誤差ｒｏｎについては、例えば第１の配線選択スイッチ１２０２をＤ１、第２の配線選択スイッチ１２０３をＥ１にセットし、被抵抗計測半田ボール１０２ｂおよびＩＣ内部配線１０４を通らないようにして抵抗値を測定することにより求めることができる。また、残りの被抵抗計測半田ボール１０２ｂ４の抵抗値Ｒｒ４については以下のようにして求める。
【００９０】
即ち、第１の配線選択スイッチ１２０２をＤ１、Ｄ２、Ｄ３のどれか（例えばＤ３）にセットし、第２の配線選択スイッチ１２０３をＥ４にセットすると、得られる合成抵抗値Ｒ３４は次の式１７となる。
Ｒｒ３４＝Ｒｒ３＋Ｒｒ４＋ｒｏｎ    （式１７）
前記式１７において、Ｒ３４は測定値、Ｒｒ３とｒｏｎともに算出済みであるので、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ４の抵抗値Ｒｒ４は次の式１８で求まる。
Ｒｒ４＝Ｒｒ３４−Ｒｒ３−ｒｏｎ    （式１８）
【００９１】
次に、図１３および図１４のフローチャートを参照しながら実施の形態５に係る接続異常検知装置の動作について説明する。なお、本フローチャートでは４つの被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４について、被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３の抵抗値を算出してから被抵抗計測半田ボール１０２ｂ４を算出する例を示す。また、その動作説明にあたり図１２を参照する。
【００９２】
まず、ステップＳ１３０１では、第１の配線選択スイッチ１２０２をＤ１、第２の配線選択スイッチ１２０３をＥ２にセットする。
【００９３】
ステップＳ１３０２では、合成抵抗値Ｒｒ１２を算出し、マイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記憶させる。合成抵抗値Ｒｒ１２の算出方法は図５のフローチャートのステップＳ５０１からステップＳ５０７と同様である。
【００９４】
次に、ステップＳ１３０３では、第１の配線選択スイッチ１２０２をＤ２、第２の配線選択スイッチ１２０３をＥ３にセットする。
【００９５】
ステップＳ１３０４では、合成抵抗値Ｒｒ２３を算出し、マイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記憶させる。
【００９６】
同様に、ステップＳ１３０５では、第１の配線選択スイッチ１２０２をＤ３、第２の配線選択スイッチ１２０３をＥ１にセットする。
【００９７】
ステップＳ１３０６では、合成抵抗値Ｒｒ３１を算出し、マイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記憶させる。
【００９８】
ステップＳ１３０７では第１の配線選択スイッチ１２０２をＤ３、第２の配線選択スイッチ１２０３をＥ４にセットする。
【００９９】
ステップＳ１３０８では、合成抵抗値Ｒｒ３４を算出し、マイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記憶させる。
【０１００】
ステップＳ１３０９では、第１の配線選択スイッチ１２０２をＤ１、第２の配線選択スイッチ１２０３をＥ１にセットする。
【０１０１】
ステップＳ１３１０では、内部抵抗の誤差ｒｏｎを算出し、マイクロコントローラ２０４のメモリ２０６に記憶させる。
【０１０２】
ステップＳ１３１１では、前記処理でメモリに格納した合成抵抗値Ｒｒ１２、Ｒｒ２３、Ｒｒ３１を抵抗値選択部１２０４により選び、合成抵抗値Ｒｒ１２、Ｒｒ２３、Ｒｒ３１、内部抵抗の誤差ｒｏｎを用いて前記式１４、式１５、式１６に従って各々の被抵抗計測半田ボール１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３の抵抗値Ｒｒ１、Ｒｒ２、Ｒｒ３を算出し、メモリ２０６に記憶させる。
【０１０３】
ステップＳ１３１２では、算出した合成抵抗値Ｒｒ３４、抵抗値Ｒｒ３を抵抗値選択部１２０４により選び、合成抵抗値Ｒｒ３４、抵抗値Ｒｒ３、内部抵抗の誤差ｒｏｎを用いて前記式１８に従って被抵抗計測半田ボール１０２ｂ４の抵抗値Ｒｒ４を算出する。
【０１０４】
ステップＳ１３１３以降の処理は抵抗変化ΔＲｒを算出して、初期抵抗値Ｒｒ０と比較し、接続異常を判定するもので、ステップＳ５０８からステップＳ５１３の処理と同様であるため説明を省略する。
【０１０５】
なお、前記において、どの被抵抗計測半田ボール１０２ｂをどの順で算出するかは予め決めておいてもよいし、抵抗値選択部１２０４によって動的に決めてもよい。
【０１０６】
また、本実施の形態では被抵抗計測半田ボール１０２ｂが４つの例を示したが、第１の配線選択スイッチ１２０２および第２の配線選択スイッチ１２０３の数を増やすことで、５つ以上の被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗計測も可能である。また、複数の被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値を求める順番は任意の順でよい。更に、抵抗値を計測する２つの被抵抗計測半田ボール１０２ｂを通りさえすれば第１の配線選択スイッチ１２０２および第２の配線選択スイッチ１２０３の切り替えも任意である（例えば、第１の配線選択スイッチ１２０２と第２の配線選択スイッチ１２０３がＤ１、Ｅ２のときと、Ｄ２、Ｅ１のときは同じ）。
【０１０７】
また、本実施の形態では、複数の被抵抗計測半田ボール１０２ｂの抵抗値を高精度で各々求める上で、演算処理は増えるものの、理論的に接続信頼性の高い中心付近の半田ボールを配線取り出し用半田ボール１０２ｃに割り当てる必要がなく、信号用半田ボール１０２ａに割り当てることができる。
【０１０８】
以上、詳述したように、この発明の各実施の形態に係る接続異常検知装置によれば、半田接続異常検知のための回路を構成する電子部品のばらつきや温度変化および経年変化による影響によらずに半田接続部の抵抗値を高精度に測定することができる。また、その結果によって、半田接続部の接続異常を早期にかつ正確に検知することができる。
【０１０９】
特に、この発明の各実施の形態に係る接続異常検知装置を高い信頼性が要求される車載用電子機器に用いた場合には、厳しい使用環境下での接続異常を早期に発見することができ、信頼性を向上させることができる。
【０１１０】
ところで、前記各実施の形態では半田ボールを有する半導体パッケージについての例を示したが、この発明はピン部材やガルウイング型リードあるいはＪ型リードを用いた半導体パッケージにおいても同様の効果が期待できる。
【０１１１】
また、前記説明の抵抗測定方法は半田接続部の抵抗値を測定する場合について述べたが、その他のものの抵抗測定にも利用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
この発明に係る接続異常検知装置およびその装置を用いた車載用電子機器は、車載用電子機器における半田接続部の接続異常を検知するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】この発明の原理構成図である。
【図２】実施の形態１に係る接続異常検知装置を説明する構成図である。
【図３】図２の等価回路である。
【図４】図３に示す増幅器の一般的構成例である。
【図５】実施の形態１に係る接続異常検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係る接続異常検知装置を説明する構成図である。
【図７】実施の形態２に係る接続異常検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態２に係る接続異常検知装置の他の例を説明する構成図である。
【図９】実施の形態３に係る接続異常検知装置を説明する構成図である。
【図１０】実施の形態４に係る接続異常検知装置を説明する構成図である。
【図１１】実施の形態５に係る接続異常検知装置の原理構成図である。
【図１２】実施の形態５に係る接続異常検知装置を説明する構成図である。
【図１３】実施の形態５に係る接続異常検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】実施の形態５に係る接続異常検知装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１４】
１０１  半導体パッケージ
１０２ａ  信号用半田接続部
１０２ｂ、１０２ｂ１、１０２ｂ２、１０２ｂ３、１０２ｂ４  被抵抗計測半田接続部
１０２ｃ  配線取り出し用半田接続部
１０３  回路基板
１０４  ＩＣ内部配線
１０５  定電圧源
１０６  参照抵抗
１０７  共通電位
１０８  電圧測定手段
１０９  抵抗値算出手段
１１０  異常判定手段
１１１、１１０１  半田接続部抵抗
２０１、６０３ａ、６０３ｂ、１２０２、１２０３  スイッチ
２０２  増幅器
２０３  ＡＤ変換器
２０４  マイクロコントローラ
２０５  制御部
２０６  メモリ
２０７  抵抗値算出部
２０８  抵抗変化算出部
２０９  異常判定部
４０１  オペアンプ
４０２、４０３  抵抗
６０１、６０２、１２０１  回路基板配線
６０３ａ  電位選択スイッチ
６０３ｂ  配線選択スイッチ
９０１  電圧降下用抵抗
１２０１  回路基板配線
１２０２  第１の配線選択スイッチ
１２０３  第２の配線選択スイッチ
１２０４  抵抗値選択部
１２０５  抵抗値分離部
【図１】
0004825235.tif 000007
【図２】
0004825235.tif 000008
【図３】
0004825235.tif 000009
【図４】
0004825235.tif 000010
【図５】
0004825235.tif 000011
【図６】
0004825235.tif 000012
【図７】
0004825235.tif 000013
【図８】
0004825235.tif 000014
【図９】
0004825235.tif 000015
【図１０】
0004825235.tif 000016
【図１１】
0004825235.tif 000017
【図１２】
0004825235.tif 000018
【図１３】
0004825235.tif 000019
【図１４】
0004825235.tif 000020