(57)【要約】【課題】  測定回路に流れる電流が微弱であっても反応し、電位差も５０ｍＶ程度から反応するように設定することができ、電子回路の殆どの半田クラックを検知できる。【解決手段】  電気的に接続されている接続部位の電気的接続状態を検出する検査装置であって、上記接続部位を挟んだ２点間にそれぞれ接触するとともに該接続部位に機械的応力を印加できる２つのプローブと、上記機械的応力を印加することにより上記２点間に発生する所定の電位差を検出する手段と、上記電位差発生を報知する手段とを備えてなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接続されている接続部位の電気的接続状態を検出する検査装置であって、前記接続部位を挟んだ２点間にそれぞれ接触するとともに該接続部位に機械的応力を印加できる２つのプローブと、前記機械的応力を印加することにより前記２点間に発生する所定の電位差を検出する手段と、前記電位差発生を報知する手段とを備えてなることを特徴とする電気的接続部位の接続状態検査装置。
【請求項２】
電気的に接続されている接続部位を挟んだ２点間に２つのプローブをそれぞれ接触する工程と、前記接続部位に前記プローブを用いて機械的応力を印加する工程と、前記機械的応力を印加することにより前記２点間に発生する所定の電位差を検出する工程と、前記電位差発生の瞬間にブザー音で報知する工程とを備えることを特徴とする電気的接続部位の接続状態検査方法。
【請求項３】
直流電圧・電流、交流電圧・電流および抵抗を測定する測定装置において、請求項１記載の電気的接続部位の接続状態検査装置が内蔵され、前記接続部位に機械的応力を印加できる２つのプローブが前記測定装置のプローブであることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気的接続部位の接続状態検査装置、検査方法および接続状態検査装置を内蔵した測定装置に関し、特に電気・電子機器回路基板における経年劣化に伴う半田付け不良を容易にかつ確実に検査できる接続状態検査装置およびこの検査装置を内蔵したテスターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気・電子機器回路基板、電気・電子部品および各種装置における半田付け不良などの接触不良の検査は、発見しづらく再現性が低い場合も多々あり困難な検査の一つであった。
特に電気・電子機器回路基板における半田付け部分は、製品出荷時には正常であったものが、経年劣化により異常が発生する場合が多い。回路基板における半田付け部分の拡大断面図を図６に示す。
能動素子または受動素子などの電気・電子部品５は、端子部分５ａが回路基板３に設けられた貫通孔３ｂに挿入され、回路基板３に形成されている回路部分３ａに半田４で電気的に接続固定されている。回路基板は電気・電子機器に搭載されてそれぞれの機能を発揮して、該電気・電子機器の正常作動を担保している。しかし、長期の使用により電気・電子機器の作動に故障が発生する場合がある。従来、例えばテレビ基板の場合、この故障発生の原因の約７割程度は半田不良である。半田付け部分は素子の振動または発熱等に曝される結果、半田４部分、基板３および端子部分５ａとの熱膨張係数の違い、熱伝導率の違い等により半田４部分にクラックが生じやすくなる。鉛フリー半田においてはこの可能性が高くなる。
【０００３】
従来、半田クラック検査では、テレビ、ビデオ、ステレオなどの電子機器セットの電源を入れて故障再現するまで時間をかけて待つか、振動を与える、基板をたわませる、ドライヤーで暖める、冷却材で冷やす、などの方法で再現を試みて、運良く再現したときは回路図から不良箇所を絞り、予測を立てて機器の故障状態を見ながら不良箇所を絞り込んでゆく。あるいは予測を立てた部分の、対アース間電圧を測定しながら再現時の電圧変化を測定する、または電源を切り導通テストで半田クラックによる断線を見つける等の方法がなされている。しかし、対アース間電圧を測定しながら再現時の電圧変化を測定するとしても、これは周辺回路の回りこみにより不良箇所以外でも電圧変化するため、故障診断の参考にしかならない。また、導通テストで半田クラックによる断線を見つけるとしても、周辺回路の回りこみにより測定できない場合があり、また瞬間的に発生するわずかな接触抵抗を発見するのは困難である。結局は半田付け不良と考えられる怪しい箇所を全て手直しして、何日も動作テストをして修理完了とみなしているのが実情である。
【０００４】
また、電気接点部が良好に導通しているか接触不良を生じているかを通電状態で判別するために、電気接点部の近傍に超音波を加え、この超音波を加えていないときと加えているときとの抵抗値の変動の差異に基づいて接触状態を判断する方法が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−９０４１１号公報
【０００５】
しかし、超音波により接触状態を判断する方法であっても、また、半田付け不良を再現させる方法であっても、瞬間的な抵抗値や電圧の変化をアナログテスターで捕らえることは、入力インピーダンスが低い、すなわち感度が悪く、あるいは機械式メータの振れでは追従が鈍い等の理由で、その瞬間を捕らえることは容易ではなかった。デジタルテスターにおいても数字の表示変化を目で確認することはやはり容易ではなく、作業性が悪く実用的ではなかった。
【０００６】
また、従来のアナログテスターを使い最も反応の良い最小の電圧レンジを使用し、半田不良による電位差発生を見つける方法もあるが、この方法は回路に流れる電流が少ない箇所や、発生する電圧が小さい箇所では検知しづらいこともあり有効な方法ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は測定回路に流れる電流が微弱であっても反応し、電位差も５０ｍＶ程度から反応するように設定することができ、電子回路の殆どの半田クラックを検知できる電気的接続部位の接続状態検査装置、検査方法および接続状態検査装置を内蔵した測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電気的接続部位の接続状態検査装置は、電気的に接続されている接続部位の電気的接続状態を検出する検査装置であって、上記接続部位を挟んだ２点間にそれぞれ接触するとともに該接続部位に機械的応力を印加できる２つのプローブと、上記機械的応力を印加することにより上記２点間に発生する所定の電位差を検出する手段と、上記電位差発生を報知する手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電気的接続部位の接続状態検査方法は、電気的に接続されている接続部位を挟んだ２点間に２つのプローブをそれぞれ接触する工程と、上記接続部位にプローブを用いて機械的応力を印加する工程と、上記機械的応力を印加することにより上記２点間に発生する所定の電位差を検出する工程と、電位差発生の瞬間にブザー音で報知する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の測定装置は、直流電圧・電流、交流電圧・電流および抵抗を測定する測定装置において、上記本発明の電気的接続部位の接続状態検査装置が内蔵され、上記接続部位に機械的応力を印加できる２つのプローブが本発明測定装置のプローブであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
電気的に接続されている接続部位を挟んだ２点間にそれぞれ接触するとともに該２点間に機械的応力を印加し、２点間に発生する所定の電位差を検出し、電位差発生をブザー音などで報知するので、不良発生の瞬間を確実に認知できる。また測定時の視線の移動がない。この視線の移動がないことは、ピンポイントで的確に不良箇所に衝撃を与えることができ、不良箇所の限定と確認を瞬時に行なえることになる。また、接続状態検査時の感電やショートなどの危険性が少なくなり、テストポイントに注意を集中できる。このように、半田付け不良等の接続状態検査の再現性が高くなり、確実であり、安全性も高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の接続状態検査装置は、電気・電子部品および各種装置における半田付け不良、リレーの接点不良、コネクター接続部の接触不良、各種部品の端子取り付け部等の電気的に接続されている接続部位の電気的接続状態を検出する検査装置である。
接続部の接触不良を検出するためのプローブは、直流電圧・電流、交流電圧・電流および抵抗を測定するための市販のアナログまたはデジタルテスターに使用されているプローブを使用できる。
【００１３】
プローブを用いて半田付け不良を検査している状態を図１に示す。
基板３にダイオード、抵抗などの電子素子５が部品リード５ａを介して半田４により固定されるとともに電気的に接続されている。半田４は均一ではなく半田付け不良などの欠陥部４ａを有している場合がある。図１に示すように欠陥部４ａが基板３とほぼ平行に発生した場合であっても、部品リード５ａを半田で固定する部分が分断されることになり、部品リード５ａの機械的振動、熱膨張係数の違い等が原因で、部品リード５ａと半田４との間に空隙４ｂが生じ、接触不良となる。
【００１４】
欠陥部４ａが存在すると考えられる部分を挟んで、プローブ１およびプローブ２を軽く当てる。具体的には回路部分３ａにプローブ２を、部品リード５ａの先端部分５ｂにプローブ１をそれぞれ軽く接触させる。この接触により、特にプローブ１を先端部分５ｂに接触させることにより、局部的にショックが与えられ半田付け不良などの欠陥部４ａを誘発させることができる。欠陥部４ａが誘発されることにより、下記ブロック図および回路図で説明するように、プローブ１およびプローブ２間に電位差が発生する。本発明は、この電位差が不良と判定される所定の値を検出した瞬間にブザー音で知らせる。このように、プローブ１およびプローブ２を当てる位置をそれぞれ変更することにより、確実に欠陥部４ａを検出できる。プローブに加える力は弱く他の部分に振動が伝わらない程度にピンポイントで加えることで、より不良箇所の特定が確実なものとなる。この作業を行なうためにも視線をずらさないことが重要となる。
【００１５】
本発明装置のブロック図を図２に示す。プローブ１およびプローブ２の両方、または、一方に機械的応力を加えるとともに微小電流が通電されることにより、プローブ１およびプローブ２間に発生する電位差は電位検出部６で検出される。この電位差が電位検出部６内のコンパレータ等で所定の電位と比較され、その所定の値をこえるとブザー報知部７に出力されてブザー音が発信される。なお、８は電源部である。
所定の電位としては５０ｍＶ〜５００ｍＶが好ましい。５０ｍＶ未満になると商用電源１００Ｖからの誘電ノイズがプローブに飛び込みプローブ開放状態で反応動作してしまう場合がある。またハンダ付けが経年劣化する箇所は電流量が多い箇所がほとんどで、電圧も高い箇所が多いので上限は１Ｖ程度で使用できる。しかしながら１Ｖ以下の回路がないわけでなく、電位としては低いほうがより好ましい。トランジスタ回路の順バイアス電圧が０．６Ｖ前後ということもあり０．５Ｖつまり５００ｍＶまでに抑えれば実用上問題はない。
電位検出部６としてはコンパレータＩＣ部にオペアンプＩＣまたはＦＥＴを使うことができる。
ブザー報知部７としては、ブザー以外にプローブ先端へＬＥＤを取り付け視線内での光による視覚報知、バイブレーターなどで振動による触感報知などを用いることができる。  電源部８としては、電池、ＡＣ電源（整流して）などを用いることができる。
【００１６】
本発明装置の回路図の一例を図３に示す。プローブ１およびプローブ２間にプラスの電位差を検知したとき、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４により設定された電圧より高い電圧を検知すればコンパレータＩＣ１により出力されブザー（Ｂｚ）が鳴る。またマイナスの電位差を検知した時は抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９により設定された電圧より高い電圧を検知すればコンパレータＩＣ２により出力されブザー（Ｂｚ）が鳴る。この回路により交流・直流・あるいは極性がいずれであっても使用可能となる。
またコンパレータ用のＩＣ１およびＩＣ２は入力インピーダンスが高い、つまり入力感度の高いＣＭＯＳを使用し、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ６、Ｒ７、も抵抗値１ＭΩと高く設定することで感度を維持する。このようにして測定電流をほとんど流さず電圧の発生を検知できる。
【００１７】
経年劣化に基づく半田付け不良は、初期段階におけるわずかな接触抵抗を持つことから始まり年月とともに徐々に大きくなる。つまり、わずかな電位差の発生から始まるので、これを検知する必要がある、すなわちわずかな検査電流しか得られないのである。また、もともと電流の少ない回路については、もともと電位差の発生が小さい。したがって検知回路の感度は高いことが必要不可欠となる。
【００１８】
次にＤ１〜Ｄ４はコンパレータＩＣへの過大入力防止と同時に高電圧（１０００Ｖほど）までレンジ切り換えを必要とせず広範囲の電圧を入力可能とした。Ｃ１、Ｃ２、Ｒ５、Ｒ１０は誘電ノイズの影響を抑えるためのノイズカット用フィルターである。
【００１９】
上記回路図における具体的を例示すると、電源電圧を９Ｖ、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８およびＲ１０をそれぞれ１ＭΩ、抵抗Ｒ４およびＲ９をそれぞれ５．６ＫΩ、コンデンサーＣ１およびＣ２をそれぞれ０．０２２μＦと設定するとプローブ１およびプローブ２間に発生する電位差が約５０ｍＶ以上のときブザーが報知される。
【００２０】
本発明装置は、直流電圧・電流、交流電圧・電流および抵抗を測定する測定装置、いわゆるテスターに内蔵させることができる。
図４はアナログ式テスターの外観斜視図である。アナログ式テスター９の本体には、プローブ１およびプローブ２の端末を電気的に内部回路と接続するための接続孔９ａ、９ｂとを備えている。
テスター本体には、図示を省略した回路基板などの構成部品が収納されている。この回路基板上に上記本発明の回路を構成しても、あるいは上記本発明の回路が形成された回路基板をそれぞれ内蔵させてもよい。テスター本体の回路と電気的接続部位の接続状態検査装置の回路とは測定モードを切り換えるロータリースイッチ９ｃによって切り換えることができる。
一例として、アナログ式テスターのブロック図と上記本発明のブロック図と組み合わせた例を図５に示す。
アナログ式テスター本体部１１および接続状態検査装置１０の両測定端子部とを切り換えるためのロータリースイッチなどの切り換えスイッチ１２により、それぞれの装置を作動させることができる。
具体的には、電気的接続部位の接続状態検査装置を用いる場合、図４において、接続孔９ａおよび９ｂにプローブ１およびプローブ２の端末を差込み、ロータリースイッチ９ｃをアナログ式テスターの測定端末より切り換えて接続状態を検査する。
なお、テスター本体としては、デジタル式テスターも使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、電気的に接続されている接続部位を挟んだ２点間にそれぞれ接触するとともに該接続部位に機械的応力を印加できる２つのプローブと、上記機械的応力を印加することにより２点間に発生する所定の電位差を検出する手段と、上記電位差発生を報知する手段とを備えてなるので、不良発生の瞬間を確実に認知できる。
特に経年劣化のハンダ不良検査においては、測定時の視線の移動がない分、接続状態検査時の感電やショートなどの危険性が少なくなり、テストポイントに注意を集中できる。また測定回路に流れる電流が微弱であっても反応し、電位差も５０ｍＶから反応するように設定することで電子回路のほとんどの半田クラックを略１００％検知できる。このように、検査の再現性が高くなり、確実であり、安全性も高くなるので、電気・電子部品および各種装置における半田付け不良などの接触不良の検査に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】半田付け不良を検査している状態を示す図である。
【図２】接続状態検査装置のブロック図である。
【図３】接続状態検査装置の回路図である。
【図４】アナログ式テスターの外観斜視図である。
【図５】アナログ式テスターと接続状態検査装置とを組み合わせたブロック図である。
【図６】回路基板における半田付け部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  プローブ
２  プローブ
３  基板
４  半田
５  電子素子
６  電位検出部
７  ブザー報知部
８  電源部
９  アナログ式テスターの外観斜視図である。
１０  接続状態検査装置
１１  アナログ式テスター本体部
１２  切り換えスイッチ
【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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