(57)【要約】    【課題】実装状態で外部から見ることのできないリードレス端子の半田付け状態に起因した故障を簡単に診断する。    【解決手段】  回路ボード１２に実装した集積回路１０は、ロジック信号を出力する出力回路６４の出力ラインを実装状態で見ることのできないリードレス端子６５の半田付けで回路ボードに接続しており、故障診断部４８は回路ボード１２に対する実装状態でリードレス端子６５の出力電圧を試験して正常電圧か異常電圧かを判定する。故障診断部４８は、リードレス端子６５に擬似的に設定した所定の擬似出力電圧を印加する擬似出力部７８、故障診断時に、出力回路６４のリードレス端子６５に対する接続を切り離す第１切替部６８、擬似出力部７８の擬似出力電圧を切り離し状態にあるリードレス端子６５側に供給する第２切替部７２、診断切替による故障診断状態でリードレス端子６５の電圧を測定する測定部８０、及び測定電圧からリードレス端子の電圧が正常電圧か異常電圧かを判定する判定部８２を備える。    【選択図】      図１
2007010477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路に於いて、
ロジック信号を出力する出力回路と、
前記出力回路の出力ラインを接続して回路ボードに半田接続されるリードレス端子と、
回路ボードに対する実装状態で前記リードレス端子の出力電圧を試験して正常電圧か異常電圧かを判定する故障診断部と、
を備えたことを特徴とする集積回路。
【請求項２】
請求項１記載の集積回路に於いて、前記故障診断部は、
前記リードレス端子に所定の擬似出力電圧を印加する擬似出力部と、
故障診断時に、前記出力回路のリードレス端子に対する接続を切り離すと共に、前記擬似出力部の擬似出力電圧を切り離し状態にある前記リードレス端子側に供給する切替部と、
前記切替部による故障診断状態で前記リードレス端子の電圧を測定する測定部と、
前記測定部による測定電圧から前記リードレス端子の電圧が正常電圧か異常電圧かを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする集積回路。
【請求項３】
請求項２記載の集積回路に於いて、前記出力回路が複数存在する場合、前記切替部は、故障診断時に、前記複数の出力回路のリードレス端子に対する接続を順次切り離すと共に、前記リードレス端子の切り離しに同期して擬似出力部の出力を対応する前記リードレス端子に接続することを特徴とする集積回路。
【請求項４】
請求項１記載の集積回路に於いて、前記故障診断部は、前記集積回路に内蔵された、又は前記回路ボードに実装されたプロセッサからの指示を受けて故障診断を実行して診断結果を応答することを特徴とする集積回路。
【請求項５】
集積回路とその外部回路を実装した回路ボードに於いて、
前記集積回路は、
ロジック信号を出力する出力回路と、
前記出力回路の出力ラインを接続して回路ボードに半田接続されるリードレス端子と、
前記回路ボードに対する実装状態で前記リードレス端子の出力電圧を試験して正常電圧か異常電圧かを判定する故障診断部と、
を備えたことを特徴とする回路ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードレス端子の半田接続で回路ボードに実装される集積回路及び回路ボードに関し、特に、リードレス端子の故障を自己診断する集積回路及び回路ボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報処理装置等の機器にあっては、機器の小型化の要求を実現するために、また高速な信号伝送のために部品の小型化及び高密度な実装が進められている。このような高密度実装を実現するため、集積回路のパッケージの構造にも工夫が凝らされたものが使われている。
【０００３】
従来、集積回路の高密度実装に適したリードレスのパッケージ構造としてボールグリッドアレイ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）が知られている。ボールグリッドアレイ、通称ＢＧＡは、プリント基板に接するパッケージの裏面に半田ボールで構成したリードレス端子を格子状且つ一定間隔に配置したパッケージであり、リードレス端子を対応するプリント板のパターンに半田付けする。
【０００４】
リードレス端子はパッケージの裏側にあり、パッケージとプリント板に挟まれた狭い空間にあるので、前もって接合用のペースト状の半田をプリント板のパターンに印刷処理により塗布し、パッケージ全体を加熱して端子部分に着いている接合用半田を融解させて半田付けを行う。
【特許文献１】特開平１１−６４４６５号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６１９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パッケージ構造としてボールグリッドアレイを使用した集積回路を実装した回路装置において、原因不明の不具合がある頻度で発生しており、このような不具合の原因の究明は、回路装置を使用している大規模な装置レベルの動作を熟知した上で、種々の現象、測定データなどから不具合箇所を推定した上で、直流的な特性測定による確認により原因箇所を絞り込む方法を一般的に行っているが、障害解析のスキル、工数の点で多くの困難を伴い、容易ではない。
【０００６】
このような不具合箇所の究明には、集積回路に使用しているパッケージ裏面のリードレス端子の状態を見る必要があるが、端子部分はパッケージの裏側に隠れており、半田付け部分の異常、接続不良、異物付着による短絡障害などを目視による外観検査で検出することが困難である。
【０００７】
更に、集積回路の内部の特性異常を判定するためにリードレス端子または接続先のプリント板パターンに測定器の治具を接続することが困難である場合が多く、種々の試験において障害箇所の特定に支障をきたしている。
【０００８】
本発明は、実装状態で外部から見ることのできないか又は見えにくいリードレス端子で回路ボードに半田付けしたパッケージ構造の集積回路の端子状態に起因した故障を簡単に診断可能とする集積回路及び回路ボードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１は本発明の原理説明図である。本発明は集積回路を提供する。本発明による集積回路は、ロジック信号を出力する出力回路６４と、出力回路６４の出力ラインを接続して回路ボードに半田接続される実装状態で見ることのできないリードレス端子６５と、回路ボードに対する実装状態でリードレス端子６５の出力電圧を試験して正常電圧か異常電圧かを判定する故障診断部４８とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、故障診断部４８は、
リードレス端子に擬似的に設定した所定の擬似出力電圧を印加する擬似出力部７８と、
故障診断時に、出力回路６４のリードレス端子６５に対する接続を切り離すと共に、擬似出力部７８の擬似出力電圧を切り離し状態にあるリードレス端子６５側に供給する切替部（第１切替部６８と第２切替部７２）と、
切替部による故障診断状態でリードレス端子６５の電圧を測定する測定部８０と、
測定部８０による測定電圧からリードレス端子６５の電圧が正常電圧か異常電圧かを判定する判定部８２と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の集積回路は、出力回路６４が複数存在する場合、切替部は、故障診断時に、複数の出力回路６４のリードレス端子６５に対する接続を順次切り離すと共に、リードレス端子６５の切り離しに同期して擬似出力部の出力を対応するリードレス端子に接続する。
【００１２】
切替部は、故障診断時に、出力回路６４の出力をリードレス端子６５から切り離す第１切替部６８と、擬似出力部７８の出力を第１切替部６８により切り離されたリードレス端子６５側に接続する第２切替部７２とを備える。
【００１３】
擬似出力部は、抵抗直列回路で生成した抵抗分圧電圧を擬似出力電圧として出力する。
【００１４】
判定部は、回路ボードの外部回路が入力ラインをプルアップ抵抗を介して電源ラインにプルアップ接続している場合、測定電圧が擬似出力部の抵抗とプルアップ抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田付け障害に起因した異常電圧と判定する。
【００１５】
判定部は、回路ボードの外部回路が入力ラインをプルダウン抵抗を介してグランドにプルダウン接続している場合、測定電圧が擬似出力部の抵抗とプルダウン抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田付け障害に起因した異常電圧と判定する。
【００１６】
判定部は、回路ボードの外部回路が入力ラインを電源ライン及びグランドから切り離されたフローティング状態にある場合、測定電圧が擬似出力部の分圧抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田付け障害に起因した異常電圧と判定する。
【００１７】
回路ボード上の外部回路を、入力ラインのプルアップ抵抗の接続、プルダウン抵抗の接続、及びプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗の接続なしのフローティングに対応してグループ分けし、各グループ毎に固有の擬似出力電圧を出力する擬似出力部を設ける。
【００１８】
出力回路は入出力回路を含む。故障診断部は、集積回路に内蔵された、又は回路ボードに実装されたプロセッサからの指示を受けて故障診断を実行して診断結果を応答する。
【００１９】
本発明は、集積回路とその外部回路を実装した回路ボードを提供する。本発明の回路ボードにおいて、集積回路は、
ロジック信号を出力する出力回路と、
出力回路の出力ラインを接続し回路ボードに半田接続されるリードレス端子と、
回路ボードに対する実装状態でリードレス端子の出力電圧を試験して正常電圧か異常電圧かを判定する故障診断部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回路ボードに集積回路を実装した状態でリードレス端子と回路ボードのパターンとの半田付け部分が見えなくとも、集積回路に対し回路ボード上に実装された、又は集積回路に内蔵されたプロセッサから故障診断を指示すると、出力回路をリードレス端子から切り離した状態で所定の擬似出力部の出力をリードレス端子側に印加して端子電圧を測定し、測定電圧からリードレス端子が正常電圧か異常電圧かが判定され、リードレス端子の半田付けの状態を簡単に診断することができる。
【００２１】
この故障診断により検出できる異常としては次のものがある。
（１）集積回路のリードレス端子と回路ボードのグランドパターン、電源パターンまたは他の低インピーダンスの信号線との間に異物等が付着することにより生じるリーク電流の増加、短絡障害。
（２）集積回路の内部でリードレス端子に接続されている部分に生じた短絡障害、リーク電流の増加。
【００２２】
このため本発明による故障診断部を備えた集積回路を実装した回路ボードの組込み機器や装置で不具合が発生した場合には、本発明の集積回路に対する故障診断の実行で、外部からは見ることのできないリードレス端子の半田付け状態に起因した故障の有無を簡単に突き止めることができる。
【００２３】
また製品の検査工程に本発明の集積回路の故障診断を含めることで、製品出荷前の段階で不具合を解消し、生産歩留まりの向上とし製品の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図２はボールグリッドアレイを使用した本発明による集積回路のパッケージ構造の説明図である。図２（Ａ）は集積回路１０の表側の斜視図であり、多層プリント基板５０上にチップ５２を配置し、多層プリント基板５０の端子側とチップ５２との間をＡｕワイヤー５４で接続し、その上部をレジン５６により封止している。多層プリント基板５０の裏面には、図２（Ｂ）の裏面側の説明図に示すように、半田ボール５８が格子状に配置されている。
【００２５】
このようなパッケージ構造を持つ集積回路１０は、集積回路１０を実装する回路ボードのパターンに接合用のペースト状の半田を印刷処理により塗布した状態で位置決め配置し、パッケージ全体を加熱することで半田ボール５８を融解させて半田付けを行っている。このため、集積回路１０を回路ボードに半田付けで実装した状態にあっては、外部から裏面側の半田ボール５８によるパターンとの半田付け状態を見ることはできない。
【００２６】
図３は図２の集積回路１０を回路ボード１２に半田付けにより実装した状態の回路ブロック図である。図３において、ボールグリッドアレイのパッケージを使用した集積回路１０には、半田ボールによりパターンに接続したリードレス端子の故障診断を行うための故障診断部４８が設けられている。
【００２７】
故障診断部４８は、回路ボード１２に対する集積回路１０の実装状態で半田ボールにより半田付け固定したリードレス端子の出力電圧を試験して、正常電圧か異常電圧かを判定する。集積回路１０の故障診断部４８に対応して回路ボード１２に実装されたＭＰＵ２０には故障診断制御部４６が設けられている。
【００２８】
集積回路１０の故障診断部４８による診断処理は、回路ボード１２を使用する装置の製造ラインにおける組立てが完了した段階で試験設備に接続されて試験処理が行われる際に、同時に故障診断処理が行われる。
【００２９】
試験設備は装置を接続した状態で試験用プログラムを例えばＭＰＵ２０のメモリにダウンロードし、ＭＰＵ２０はメモリにダウンロードした試験用プログラムを実行して必要な試験処理を行う。この試験設備からダウンロードされる試験用プログラムの中に本発明による故障診断プログラムが含まれており、故障診断プログラムの実行によりＭＰＵ２０の故障診断制御部４６の機能が実現される。
【００３０】
即ち、ＭＰＵ２０は試験設備からダウンロードされた故障診断プログラムを実行することにより故障診断制御部４６の機能を実現し、バス３０を介して集積回路１０に設けている故障診断部４８に対し、そのリードレス端子の半田付けによる状態を診断するための故障診断を指示し、故障診断部４８の故障診断動作により得られた診断結果を受領し、試験設備に通知することになる。
【００３１】
集積回路１０の内部にはロジック回路６２が設けられており、ロジック回路６２に対しては出力回路６４−１〜６４−６が設けられ、Ｈ、Ｌの論理レベルに従ったロジック信号を出力する。
【００３２】
出力回路６４−１〜６４−６からの出力ラインは、図２に示した半田ボール５８により回路ボード１２上のパターンに接続したリードレス端子６５−１〜６５−６を介して回路パターンにより外部回路６６−１〜６６−６のそれぞれに接続されている。
【００３３】
このような集積回路１０における出力側のリードレス端子６５−１〜６５−６を含む回路部に対し、本発明の故障診断部４８が設けられる。本発明の故障診断部４８は、第１切替部６８、第２切替部７２、切替制御部７６、擬似出力部７８、測定部８０、判定部８２及びバスインタフェース部８４で構成される。
【００３４】
第１切替部６８は、ＭＰＵ２０から故障診断指示をバスインタフェース部８４を介して切替制御部７６で受けた際に、出力回路６４−１〜６４−６のそれぞれを、対応するリードレス端子６５−１〜６５−６から切り離す。
【００３５】
即ち、第１切替部６８にはスイッチ７０−１〜７０−６が設けられており、通常状態においてスイッチ７０−１〜７０−６はオン状態に閉じて出力回路６４−１〜６４−６の出力をリードレス端子６５−１〜６５−６に接続している。ＭＰＵ２０より故障診断指示を受けた場合には、切替制御部７６からの切替制御信号によりスイッチ７０−１〜７０−６の順番にオン状態からオフ状態に順次切替え、出力回路６４−１〜６４−６のリードレス端子６５−１〜６５−６に対する接続を順次切り離す。
【００３６】
第２切替部７２はスイッチ７４−１〜７４−６を備えており、擬似出力部７８の出力をリードレス端子６５−１〜６５−６側に接続する。第２切替部７２は、第１切替部６８に同期して切替制御を行う。即ち、第１切替部６８のスイッチ７０−１〜７０−６の順次切離しに同期して、第２切替部７２のスイッチ７４−１〜７４−６が順次オンされ、例えばスイッチ７０−１で出力回路６４−１から切り離されたリードレス端子６５−１側の出力ラインにスイッチ７４−１がオンすることで、擬似出力部７８の擬似出力電圧を供給することになる。
【００３７】
擬似出力部７８は、リードレス端子６５−１〜６５−６の故障診断のため所定の擬似出力電圧を出力する。擬似出力部７８が出力する擬似出力電圧Ｖｓとしては、例えば出力回路６４における電源電圧Ｖｃの半分となるＶｃ／２を抵抗分圧回路により出力する。
【００３８】
測定部８０は、第１切替部６８と第２切替部７２の切替えによるリードレス端子６５−１に対する擬似出力電圧の印加状態で、リードレス端子６５−１〜６５−６における端子電圧を順次測定し、判定部８２に出力する。判定部８２は、測定部８０による測定電圧から、リードレス端子６５−１〜６５−６の電圧が正常電圧か、それともリードレス端子６５−１〜６５−６と回路ボード１２の電源側のパターンもしくはグランド側のパターンとの間に異物などが付着して生ずるリーク電流の増加や短絡障害などに起因した異常電圧かを判定する。
【００３９】
判定部８２によるリードレス端子６５−１〜６５−６の判定結果は、バスインタフェース部８４からバス３０を介してＭＰＵ２０に通知される。バスインタフェース部８４としては、集積回路１０に備えられているものをそのまま使用することができる。
【００４０】
ここで、故障診断部４８に設けた判定部８２によるリードレス端子６５−１〜６５−６の測定電圧が正常電圧か異常電圧かの判定は、外部回路６６−１〜６６−６の入力回路の種別により判定内容が相違する。
【００４１】
即ち、外部回路６６−１〜６６−６に対する入力回路部としては、
（１）入力ラインを電源ラインにプルアップ抵抗で接続した回路、
（２）入力ラインをグランドにプルダウン抵抗で接続した回路、
（３）入力ラインにプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗のいずれも接続しないフローティング状態の入力回路、
の３種類がある。
【００４２】
また外部回路６６−１〜６６−６としては殆どの場合ＣＭＯＳ回路であることから、その入力インピーダンスは十分に高く、専ら入力ラインのプルアップ抵抗、プルダウン抵抗もしくはフローティング状態によって、リードレス端子６５−１〜６５−６の出力電圧が決まることになる。
【００４３】
図４は外部回路の入力ラインにプルアップ抵抗を接続した場合の故障診断部による診断原理の説明図である。図４（Ａ）は集積回路１０の出力回路６４−１の出力系統を取り出しており、リードレス端子６５−１に接続した外部回路６６−１は、その入力ラインをプルアップ抵抗９０により電源電圧Ｖｃの電源ラインに接続している。
【００４４】
また集積回路１０に設けた擬似出力部７８は、抵抗８６，８８を電源電圧Ｖｃの電源ラインとグランドの間に直列接続し、その接続点の電圧を擬似出力電圧Ｖｓとして出力している。ここで抵抗８６，８８の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２とすると、例えばＲ１＝Ｒ２に設定しており、したがってスイッチ７４−１を切り離した状態での擬似出力電圧ＶｓはＶｓ＝Ｖｃ／２となっている。
【００４５】
リードレス端子６５−１には、正常時にあっては異物などによる付着はないが、何らかの原因により異物９２もしくは異物９４が付着することがある。異物９２はリードレス端子６５−１とＶｃの電源ラインとの間に付着しており、抵抗成分Ｒｘを持つことになる。また異物９４はリードレス端子６５−１と外部回路のグランドパターンとの間に付着しており、同じく抵抗成分Ｒｙを持つことになる。なお、抵抗成分Ｒｘ，Ｒｙの抵抗値は異物の状況により、様々な値となり、不定である。
【００４６】
故障診断部の動作は、スイッチ７０−１を図示のようにオフして、出力回路６４−１をリードレス端子６５−１から切り離し、同時にスイッチ７４−１をオンし、擬似出力部７８からの擬似出力電圧Ｖｓをリードレス端子６５−１に印加し、この状態でリードレス端子６５−１の電圧を測定部８０で測定する。
【００４７】
図４（Ｂ）は、故障診断部の動作状態におけるリードレス端子６５−１に対する擬似出力部７８の抵抗８６，８８、外部回路６６−１の入力ラインのプルアップ抵抗９０、更にリードレス端子６５−１に付着する異物９２，９４の抵抗成分による等価回路を示している。
【００４８】
図４（Ｂ）において、リードレス端子６５−１に異物の付着がない場合には、抵抗８６，８８及びプルアップ抵抗９０の抵抗回路が構成される。このときのリードレス端子６５−１の電圧Ｖｓは
【００４９】
【数１】
2007010477.tif 000003
【００５０】
ここでＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３とすると、ＶｓはＶｓ＝Ｖｃ×２／３となる。ただし（Ｒ１／／Ｒ３）は抵抗Ｒ１，Ｒ３の並列抵抗値「１／｛（１／Ｒ１）＋（１／Ｒ３）｝」を簡略化して表している。
【００５１】
図４（Ｃ）は電源電圧Ｖｃに対するリードレス端子６５−１が正常な状態での正常電圧Ｖｓを示しており、正常時の電圧Ｖｓを中心に±ΔＶの範囲を正常電圧範囲９８としている。
【００５２】
一方、リードレス端子６５−１に図４（Ａ）のように、リードレス端子６５−１と電源電圧Ｖｃの電源ラインとの間に異物９２が付着すると、図４（Ｂ）に異物９２による抵抗成分Ｒｘが加わることになる。この場合のリードレス端子６５−１の電圧Ｖｓは
【００５３】
【数２】
2007010477.tif 000004
【００５４】
となり、異物９２による抵抗成分Ｒｘが加わった分だけリードレス端子６５−１の電圧Ｖｓは増加する。したがって、図４（Ｃ）の正常電圧範囲９８を超える電圧範囲を異常電圧範囲１００とする。
【００５５】
また図４（Ａ）のように、リードレス端子６５−１と外部のグランドパターンとの間に異物９４が付着した場合には、図４（Ｂ）に異物９４による抵抗成分Ｒｙが加わる。
【００５６】
この場合のリードレス端子６５−１の電圧Ｖｓは
【００５７】
【数３】
2007010477.tif 000005
【００５８】
となる。この場合には、異物９４による抵抗成分Ｒｙが加わることでリードレス端子６５−１の電圧は、図４（Ｃ）の正常電圧範囲９８を下回ることになる。したがって、正常電圧範囲９８の下側の電圧範囲を異常電圧範囲１０２とする。
【００５９】
このように外部回路６６−１にプルアップ抵抗９０が接続されている場合には、図４（Ｃ）の正常電圧範囲９８及び異常電圧範囲１００，１０２が、図３の判定部８２に予め判定基準として設定されており、故障試験動作で測定部８０で測定されたリードレス端子の測定電圧Ｖｓとの比較により、正常電圧か異常電圧かを判定することになる。
【００６０】
図５は外部回路の入力ラインにプルダウン抵抗を接続した場合の故障診断部と診断原理の説明図である。図５（Ａ）は出力回路６４−１の系統を取り出しており、リードレス端子６５−１を介して接続した外部回路６６−１の入力ラインにはプルダウン抵抗９６が接続されている。リードレス端子６５−１には、電源電圧Ｖｃの電源ラインとの間に付着する異物９２またはグランドパターンとの間に付着する異物９４が存在する可能性がある。
【００６１】
図５（Ｂ）は図５（Ａ）のリードレス端子６５−１に対する抵抗接続の等価回路である。正常時にあっては抵抗８６，８８，９６の抵抗回路網であるが、異物９２または異物９４が付着すると、これに対応した抵抗成分Ｒｘ，Ｒｙが加わることになる。
【００６２】
ここで図５（Ｂ）におけるリードレス端子６５−１の電圧Ｖｓは、正常時は
【００６３】
【数４】
2007010477.tif 000006
【００６４】
であり、また電源ラインとの間に異物９２が付着した場合は
【００６５】
【数５】
2007010477.tif 000007
【００６６】
であり、一方、グランドパターンとの間に異物９４が付着した場合は
【００６７】
【数６】
2007010477.tif 000008
【００６８】
となる。
【００６９】
ここで、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ４とすると、Ｖｓ＝Ｖｃ／３、リードレス端子６５−１における故障診断動作時の電圧は図５（Ｃ）のように、正常電圧範囲１０４、電源ラインとの間に付着した異物９２による異常電圧範囲１０６、グランドパターンとの間に付着した異物９４による異常電圧範囲１０８の範囲となり、この正常電圧範囲１０４、異常電圧範囲１０６，１０８が、プルダウン抵抗９６を有する外部回路６６−１に対応して、図３の判定部８２に判定基準として設定されることになる。
【００７０】
図６は外部回路の入力ラインをフローティング状態とした場合の故障診断部と診断原理の説明図である。図６（Ａ）にあっては、出力回路６４−１の１系統を取り出しており、このとき外部回路６６−１の入力ラインはプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗のいずれの接続もなく、フローティング状態に置かれている。このフローティング状態にある入力ラインに接続したリードレス端子６５−１につき、電源ラインとの間に異物９２が付着し、またグランドラインとの間に異物９４が付着する可能性がある。
【００７１】
図６（Ｂ）は図６（Ａ）のフローティング状態にある外部回路の入力ラインに対するリードレス端子６５−１から見た抵抗回路網である。この場合には、正常時にあっては擬似出力部７８の抵抗８６，８８のみであり、これに電源ラインとの間に付着する異物９２による抵抗成分Ｒｘとグランドラインとの間に付着する異物９４による抵抗成分Ｒｙが加わることになる。
【００７２】
この場合のリードレス端子６５−１の正常時の電圧は、
【００７３】
【数７】
2007010477.tif 000009
【００７４】
となる。また、電源ラインとの間に異物９２が付着した場合の電圧は
【００７５】
【数８】
2007010477.tif 000010
【００７６】
となる。一方、グランドラインとの間に異物９４が付着した場合の電圧は
【００７７】
【数９】
2007010477.tif 000011
【００７８】
となる。
【００７９】
図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）の等価回路に対応した正常電圧範囲１１０及び異常電圧範囲１１２，１１４を示している。Ｒ１＝Ｒ２とすると正常電圧範囲１１０は、擬似出力部７８の抵抗８６，８８により分圧されたＶｃ／２に対し±ΔＶの範囲となる。
【００８０】
電源ラインとの間に異物９２が付着した場合には、正常電圧範囲１１０を超えた異常電圧範囲１１２となる。一方、グランドパターンとの間に異物９４が付着した場合には、正常電圧範囲１１０より小さい異常電圧範囲１１４となる。このような図６（Ｃ）の正常電圧範囲１１０及び異常電圧範囲１１２，１１４の値は、外部回路がフローティング状態にあることに対応して、図３の判定部８２に判定基準として予め設定されている。
【００８１】
図７は図３のＭＰＵ２０による故障診断制御のフローチャートである。図７において、ステップＳ１で試験設備から故障診断プログラムをローディングし、この故障診断プログラムの実行により実現する故障診断制御部４６の機能により、ステップＳ２でリードレス端子につき故障診断機能を備えている集積回路１０に対し故障診断コマンドを発行して故障診断を指示する。
【００８２】
続いてステップＳ３で、診断先からの診断結果の受信をチェックしており、診断結果を受信すると、ステップＳ４で診断ファイルに診断結果を保存する。続いてステップＳ５で全ての集積回路の診断終了の有無をチェックし、集積回路１０と同様、故障診断部４８を備えた他の集積回路に対し、ステップＳ２で故障診断コマンドを発行して自己診断処理を行わせ、診断結果を受領して診断ファイルに保存するステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返す。
【００８３】
ステップＳ５で全ての集積回路の診断終了を判別すると、ステップＳ６で診断ファイルを試験設備に送信し、ステップＳ７で故障診断プログラムをアンロードする。
【００８４】
図８は図３の故障診断部による診断処理のフローチャートである。図８において、故障診断処理は、ステップＳ１で擬似出力部７８を作動状態とした後、ステップＳ２で複数の出力回路のうちの１つの出力回路を選択し、ステップＳ３で第１切替部６８の対応するスイッチのオフにより、選択した出力回路のリードレス端子との接続を切り離す。続いて、ステップＳ４で第２切替部７２の対応するスイッチをオンすることで、擬似出力電圧をリードレス端子に印加する。
【００８５】
この状態でステップＳ５でリードレス端子の電圧を測定部８０で測定し、ステップＳ６で判定部８２により測定電圧を判定する。この判定処理において、ステップＳ７で測定電圧が正常電圧範囲にあれば、ステップＳ９に進むが、異常電圧範囲にあった場合には、ステップＳ８で自己診断ファイルの異常フラグをオンする。
【００８６】
続いてステップＳ９で全出力回路の処理を終了したか否かチェックし、未終了であれば、ステップＳ２からの処理を繰り返す。ステップＳ９で全出力回路の処理終了が判別されると、ステップＳ１０で故障診断ファイルをＭＰＵ２０に応答した後、ステップＳ１１で故障診断部を初期状態に復旧させる復旧処理を行って、一連の処理を終了する。
【００８７】
図９は集積回路１０に設けた本発明による故障診断部の他の実施形態であり、この実施形態にあっては外部出力回路の入力ラインに対するプルアップ抵抗、プルダウン抵抗、フローティング状態に対応して、外部回路をグループ分けし、グループ分けした外部回路ごとに固有の擬似出力電圧を供給するようにしたことを特徴とする。
【００８８】
図９において、回路ボード１２に実装した集積回路１０のロジック回路６２は出力回路６４−１〜６４−６を備えているが、リードレス端子６５−１〜６５−６を介して接続した回路ボード１２上の外部回路６６−１〜６６−６は、プルアップ抵抗９０−１，９０−２を入力ラインに接続した外部回路６６−１，６６−２のグループと、プルダウン抵抗９６−３，９６−４を入力ラインに接続した外部回路６６−３，６６−４のグループと、更にプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗を接続しないフローティング状態にある外部回路６６−５，６６−６の３つのグループに分類されている。
【００８９】
このような外部回路６６−１〜６６−６のグループ分けに対応して、集積回路１０に設けた故障診断部４８には、各グループに対応した擬似出力部７８−１，７８−２，７８−３を設けている。
【００９０】
擬似出力部７８−１は、プルアップ抵抗９０−１，９０−２を備えた外部回路６６−１，６６−２のグループに対応して設けられており、その回路構成は例えば図４（Ｂ）に示した回路構成であるが、図４（Ｃ）に示す正常電圧範囲９８が、図９の実施形態にあっては電源電圧Ｖｃの半分の中央位置となるように、擬似出力部７８の抵抗８６，８８の抵抗値Ｒ１，Ｒ２を設定している。
【００９１】
また図９の擬似出力部７８−２は、プルダウン抵抗９６−３，９６−４を接続した外部回路６６−３，６６−４のグループに対応しており、擬似出力部７８−２としては例えば図５（Ｂ）に示した抵抗８６，８８の直列回路による分圧電圧を出力するが、図５（Ｃ）のように、正常電圧範囲１０４が低い電圧側に存在することなく、電源電圧Ｖｃに対し、その半分となるほぼ中央に位置するように、抵抗８６，８８の抵抗値Ｒ１，Ｒ２を設定している。
【００９２】
更に図９の擬似出力部７８−３は、フローティング状態にある外部回路６６−５，６６−６に対応して設けられており、この場合には図６（Ｃ）のように正常電圧範囲１１０は電源電圧Ｖｃの半分のほぼ中央にあることから、図６（Ｂ）と同じ抵抗８６，８８の抵抗値Ｒ１，Ｒ２をＲ１＝Ｒ２とした回路としている。
【００９３】
このように外部回路の入力ラインにおけるプルアップ抵抗、プルダウン抵抗、フローティング状態に分けて擬似出力電圧を設定することで、電源電圧に対する正常電圧範囲を、外部回路の入力ラインのタイプが異なっても、その半分（ほぼ中央）に設定することができ、これによって判定回路５２における正常電圧と異常電圧の判定範囲を外部回路におけるプルアップ抵抗、プルダウン抵抗、フローティング状態に関わらず同じ判定基準とすることができ、判定処理が簡単となる。
【００９４】
図１０は本発明による集積回路の他の実施形態であり、この実施形態にあっては、集積回路１０に設けた入出力回路の入出力ラインを回路ボード１２上のパターンに接続するリードレス端子につき、本発明の故障診断部を設けるようにしたことを特徴とする。
【００９５】
図１０において、集積回路１０は、この実施形態にあってはロジック回路６２に対し入出力回路１０２−１〜１０２−６を設けており、リードレス端子６５−１〜６５−６を介して、同じく入出力機能を有する回路ボード１２上の外部回路６６−１〜６６−６に接続している。
【００９６】
この場合にも、本発明による故障診断部４８として、第１切替部６８、第２切替部７２、切替制御部７６、擬似出力部７８、測定部８０、判定部８２及びバスインタフェース部８４を設けることで、リードレス端子６５−１の半田付けにより電源ラインあるいはグランドラインとの間に付着した異物による異常電圧を故障診断動作により判定して外部に通知することができる。
【００９７】
なお、上記の実施形態は、回路ボードに対する実装状態で端子の回路ボードに対する半田付け状態を外部から見ることのできないパッケージ構造としてボールグリッドアレイを例に取るものであったが、これ以外に、実装状態で外部から半田付け部分が見えにくい構造のものとしてはＱＦＮ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｎｏｎ−Ｌｅａｄｅｄ  Ｐａｃｋａｇｅ），ＬＣＣ（Ｌｅａｄｌｅｓｓ  Ｃｈｉｐ  Ｃａｒｒｉｅｒ）などがあり、ＬＣＣやＱＦＮはリードをなくし半田付け用電極パッドのみを形成した構造のパッケージがあり、このようなリードレス端子をもつパッケージ構造の集積回路につき、ボールグリッドアレイと同様、本発明のリードレス端子に対する故障診断部を設けることで、リードレス端子の半田付けによる異常を故障診断として検出することが可能となる。
【００９８】
また本発明の集積回路を実装した回路ボードを使用する装置としては、例えば磁気ディスク装置などの適宜の情報処理装置や機器が含まれる。
【００９９】
また上記の実施形態は本発明の集積回路を実装した回路ボード上にＭＰＵ（プロセッサ）が実装されている場合を例にとっているが、ＭＰＵは集積回路に内蔵していても良い。
【０１００】
また本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【０１０１】
ここで本発明の特徴をまとめて列挙すると次の付記のようになる。
（付記）
（付記１）
集積回路に於いて、
ロジック信号を出力する出力回路と、
前記出力回路の出力ラインを接続して回路ボードに半田接続されるリードレス端子と、
回路ボードに対する実装状態で前記リードレス端子の出力電圧を試験して正常電圧か異常電圧かを判定する故障診断部と、
を備えたことを特徴とする集積回路。（１）
【０１０２】
（付記２）
付記１記載の集積回路に於いて、前記故障診断部は、
前記リードレス端子に所定の擬似出力電圧を印加する擬似出力部と、
故障診断時に、前記出力回路のリードレス端子に対する接続を切り離すと共に、前記擬似出力部の擬似出力電圧を切り離し状態にある前記リードレス端子側に供給する切替部と、
前記切替部による故障診断状態で前記リードレス端子の電圧を測定する測定部と、
前記測定部による測定電圧から前記リードレス端子の電圧が正常電圧か異常電圧かを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする集積回路。（２）
【０１０３】
（付記３）
付記２記載の集積回路に於いて、前記出力回路が複数存在する場合、前記切替部は、故障診断時に、前記複数の出力回路のリードレス端子に対する接続を順次切り離すと共に、前記リードレス端子の切り離しに同期して擬似出力部の出力を対応する前記リードレス端子に接続することを特徴とする集積回路。（３）
【０１０４】
（付記４）
付記２記載の集積回路に於いて、前記切替部は、故障診断時に、前記出力回路の出力をリードレス端子から切り離す第１切替部と、前記擬似出力部の出力を前記第１切替部より切り離されたリードレス端子側に接続する第２切替部を備えたことを特徴とする集積回路。
【０１０５】
（付記５）
付記２記載の集積回路に於いて、前記擬似出力部は、抵抗直列回路で生成した抵抗分圧電圧を前記擬似出力電圧として出力することを特徴とする集積回路。
【０１０６】
（付記６）
付記５記載の集積回路に於いて、前記判定部は、前記回路ボードの外部回路が入力ラインをプルアップ抵抗を介して電源ラインにプルアップ接続している場合、前記測定電圧が前記擬似出力部の抵抗と前記プルアップ抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、前記所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田接続に起因した異常電圧と判定することを特徴とする集積回路。
【０１０７】
（付記７）
付記５記載の集積回路に於いて、前記判定部は、回路ボードの外部回路が入力ラインをプルダウン抵抗を介してグランドにプルダウン接続している場合、測定電圧が前記擬似出力部の抵抗と前記プルダウン抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、前記所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田接続に起因した異常電圧と判定することを特徴とする集積回路。
【０１０８】
（付記８）
付記５記載の集積回路に於いて、前記判定部は、回路ボードの外部回路が入力ラインを電源ライン及びグランドから切り離されたフローティング状態にある場合、測定電圧が前記擬似出力部の分圧抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、前記所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田接続に起因した異常電圧と判定することを特徴とする集積回路。
【０１０９】
（付記９）
付記１記載の集積回路に於いて、前記回路ボード上の外部回路を、入力ラインのプルアップ抵抗の接続、プルダウン抵抗の接続、及びプルアップ抵抗及びプルダウン抵抗の接続なしのフローティングに対応してグループ分けし、各グループ毎に固有の擬似出力電圧を出力する前記擬似出力部を設けたことを特徴とする集積回路。
【０１１０】
（付記１０）
付記１記載の集積回路に於いて、前記出力回路は入出力回路を含むことを特徴とする集積回路。
【０１１１】
（付記１１）
付記１記載の集積回路に於いて、前記故障診断部は、前記集積回路に内蔵された、又は前記回路ボードに実装されたプロセッサからの指示を受けて故障診断を実行して診断結果を応答することを特徴とする集積回路。（４）
【０１１２】
（付記１２）
集積回路とその外部回路を実装した回路ボードに於いて、
前記集積回路は、
ロジック信号を出力する出力回路と、
前記出力回路の出力ラインを接続して回路ボードに半田接続されるリードレス端子と、
前記回路ボードに対する実装状態で前記リードレス端子の出力電圧を試験して正常電圧か異常電圧かを判定する故障診断部と、
を備えたことを特徴とする回路ボード。（５）
【０１１３】
（付記１３）
付記１２記載の回路ボードに於いて、前記故障診断部は、
前記リードレス端子に擬似的に設定した所定の擬似出力電圧を印加する擬似出力部と、
故障診断時に、前記出力回路のリードレス端子に対する接続を切り離すと共に、前記擬似出力部の擬似出力電圧を切り離し状態にある前記リードレス端子側に供給する切替部と、
前記切替部による故障診断状態で前記リードレス端子の電圧を測定する測定部と、
前記測定部による測定電圧から前記リードレス端子の電圧が正常電圧か異常電圧かを判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする回路ボード。
【０１１４】
（付記１４）
付記１３記載の回路ボードに於いて、前記出力回路が複数存在する場合、前記切替部は、故障診断時に、前記複数の出力回路のリードレス端子に対する接続を順次切り離すと共に、前記リードレス端子の切り離しに同期して擬似出力部の出力を対応する前記リードレス端子に接続することを特徴とする回路ボード。
【０１１５】
（付記１５）
付記１３記載の回路ボードに於いて、前記切替部、故障診断時に、前記出力回路の出力をリードレス端子から切り離す第１切替部と、前記擬似出力部の出力を前記第１切替部により切り離されたリードレス端子側に接続する第２切替部とを備えたことを特徴とする回路ボード。
【０１１６】
（付記１６）
付記１３記載の回路ボードに於いて、前記擬似出力部は、抵抗直列回路で生成した抵抗分圧電圧を前記擬似出力電圧として出力することを特徴とする回路ボード。
【０１１７】
（付記１７）
付記１６記載の回路ボードに於いて、前記判定部は、前記回路ボードの外部回路が入力ラインをプルアップ抵抗を介して電源ラインにプルアップ接続している場合、前記測定電圧が前記擬似出力部の抵抗と前記プルアップ抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、前記所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田接続に起因した異常電圧と判定することを特徴とする回路ボード。
【０１１８】
（付記１８）
付記１７記載の回路ボードに於いて、前記判定部は、回路ボードの外部回路が入力ラインをプルダウン抵抗を介してグランドにプルダウン接続している場合、測定電圧が前記擬似出力部の抵抗と前記プルダウン抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、前記所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田接続に起因した異常電圧と判定することを特徴とする回路ボード。
【０１１９】
（付記１９）
付記１７記載の回路ボードに於いて、前記判定部は、回路ボードの外部回路が入力ラインを電源ライン及びグランドから切り離されたフローティング状態にある場合、測定電圧が前記擬似出力部の分圧抵抗で決まる規定電圧を中心とした所定電圧範囲にある場合に正常電圧と判定し、前記所定電圧範囲外の電圧にある場合にリードレス端子の半田接続に起因した異常電圧と判定することを特徴とする回路ボード。
【０１２０】
（付記２０）
付記１２記載の回路ボードに於いて、前記故障診断部は、前記集積回路に内蔵された、又は前記回路ボードに実装されたプロセッサからの指示を受けて故障診断を実行して診断結果を応答することを特徴とする回路ボード。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の原理説明図
【図２】ボールグリッドアレイを使用したパッケージ構造をもつ本発明による集積回路の説明図
【図３】図２の集積回路に設けた本発明による故障診断部を回路ボード上の外部回路と共に示したブロック図
【図４】外部回路の入力ラインにプルアップ抵抗を接続した場合の故障診断部と診断原理の説明図
【図５】外部回路の入力ラインにプルダウン抵抗を接続した場合の故障診断部と診断原理の説明図
【図６】外部回路の入力ラインをフローティングした場合の故障診断部と診断原理の説明図
【図７】図３のＭＰＵによる故障診断制御のフローチャート
【図８】図３の故障診断部による診断処理のフローチャート
【図９】出力回路をグループ分けした本発明による故障診断回路の他の実施形態の回路ブロック図
【図１０】入出力回路に適用した本発明による故障診断回路の他の実施形態の回路ブロック図
【符号の説明】
【０１２２】
１０：集積回路
１２：回路ボード
２０：ＭＰＵ
３０：バス
４６：故障診断制御部
４８：故障診断部
５０：多層プリント基板
５２：チップ
５４：Ａｕワイヤー
５６：レジン
５８：半田ボール
６０：ステージ
６２：ロジック回路
６４，６４−１〜６４−６：出力回路
６５，６５−１〜６５−６：リードレス端子
６６，６６−１〜６６−６：外部回路
６８：第１切替部
７０−１〜７０−６，７４−１〜７４−６：スイッチ
７２：第２切替部
７６：切替制御部
７８，７８−１〜７８−３：擬似出力部
８０：測定部
８２：判定部
８４：バスインタフェース部
８６，８８：抵抗
９０，９０−１，９０−２：プルアップ抵抗
９２，９４：異物
９６，９６−３，９６−４：プルダウン抵抗
９８，１０４，１１０：正常電圧範囲
１００，１０２，１０６，１０８，１１２，１１４：異常電圧範囲
１０２−１〜１０２−６：入出力回路
【図１】
2007010477.tif 000012
【図２】
2007010477.tif 000013
【図３】
2007010477.tif 000014
【図４】
2007010477.tif 000015
【図５】
2007010477.tif 000016
【図６】
2007010477.tif 000017
【図７】
2007010477.tif 000018
【図８】
2007010477.tif 000019
【図９】
2007010477.tif 000020
【図１０】
2007010477.tif 000021