電気・電子部品の壊れ方の概要

電気・電子部品の壊れ方

電気製品に使われる電気・電子部品の壊れ方の概要の説明です。図の左上には、柱状トランスが書かれております。AC6600Ｖの高圧電線で工場や商業施設等の配電設備に送電され、ユーザの求める電圧値に下げて使用します。あるいは一般家屋に電力が送電されます。

電気・電子部品の壊れ方の例を述べます。電気・電子部品の壊れ方の一例としては、電源コードの差込プラグを電気製品のインレットに抜き差しする場合、差込プラグを少し左右にこじりながら抜き差しすることがあります。それが繰り返されると、インレットの金属端子をプリント基板に直接はんだ付けしている場合、繰り返し応力ではんだクラックが発生します。経年劣化の故障事例と言えます。

あるいは、過電圧や繰り返しサージ電圧が侵入し、サージ電圧から電気・電子部品を保護するバリスタが過電圧で壊れる場合も考えられます。このように考えると電気・電子部品は使い方や外的要因など様々なメカニズムが原因で故障します。

電気製品には様々な電気・電子部品が使用されています。電源コード、電流ヒューズ、電源スイッチ、バリスタ、フイルムコンデンサ、アルミ電解コンデンサ、積層セラミックコンデンサ、ダイオード、プリント基板、コネクタ、抵抗、モータ、サーモスタット等です。

これらの電気・電子部品の壊れるメカニズムとその対策を本講座で説明いたします。

講座とテキストの内容

講座の内容を詳しく記載したテキスト冊子をお送りいたします。図や写真を取り入れた内容となっております。

以下が、テキスト冊子の一部のご紹介と講座の内容です。

1. 電源入力部の部品の名称
　1.1 電源コードセット
　1.2 直付電源コード
2. NITE報告事故事例
3. 電源コードセットの壊れ方
4. お客さんの使い方で毎年のように事故
　4.1 コンセントと電源プラグの隙間にホコリ
　4.2 電源コードの束ね
　4.3 犬による電源コードの噛み切り
　4.4 繰り返し使用して断線
　4.5 金属の金具（ステイプル）による電源コードショート
5. 電源コードの構造不具合による事故事例
　5.1 刃受けコンタクトの接続不良
　5.2 コードの絶縁被覆が不均一
　5.3 電源コードセットのブレード（刃）と芯線の接続
6. 電源コードの折り曲げ試験（電安法 別表第八 １共通の事項 サ）

別表第八（2）構造編の遵守

附則1-1　別表第八（2）構造 ル 貫通孔：保護ブッシング
附則1-2　別表第八（2）構造 ヲ 器体の自重の値の3倍の値の張力試験
附則2　配線用差込接続器（コンセント）
附則3　家電製品、OA機器等に使用する差込みプラグ、コードコネクタボディ、インレット
附則4　コンセント、差込みプラグ、コードコネクタボディ、インレットの公的規格

1. 機器用インレット（リセプタクル）
　1.1 インレットの事故事例
2. 技術基準改正　別表第八【共通事項】電源コネクタの回路基板への取付け方法の変更
　2.1 変更の改正内容
　2.2 不静定反力によるはんだクラック
3. ACインレットへの外的ストレスを軽減するように電線を介した構造に改善
4. 痛恨の至り
5. 改良されたインレット
6. 教訓
　6.1 同一電気部品をはんだ付けとネジ止めで固定する場合、固定方法の順番をよく考える
　6.2 変化点に伴う故障メカニズムを他の技術者に相談する

1. はんだ付け
　1.1 クリープ現象
　1.2 はんだクラック
　なぜクラックが発生するのか？
　事例1：ブラウン管ＴＶの内部のプリント基板
　事例2：プリント基板コネクタのピンのはんだクラック
　1.3 線熱膨張係数（熱膨張係数）の原理原則
　事例3：トランス、インダクタ等の重量物がプリント基板に固定されている部分

2. 平型接続端子（商品名：ファストン端子）
　2.1 平形接続端子の電線の圧着部（カシメ部）が緩く発熱
　2.2 平型接続端子のポイント
　2.3 可溶ペレットタイプの温度ヒューズの動作原理を理解するアニメイション
　事例4：平形接続端子のカシメ部が緩みで発熱し温度ヒューズが動作
　事例5：ファストン端子の誤挿入
　2.4 平型接続端子（ファストン端子）の使い方
　2.5 平型圧着端子の工程管理

3. ネジ締結部（ビットインサート、バーリング）
　3.1 ネジ締結部の課題
　3.2 ネジ締結部で発熱するメカニズム
　事例6：ビットインサートの緩み

4. バーリング加工
　4.1 バーリング加工の不具合
　4.2 バーリング加工

1. 電源スイッチの種類
2. 電源スイッチの構造と劣化
3. 電源スイッチの故障
　 事例1：シリコーンガスが電源スイッチに流入し接点が接触抵抗不良
　 事例2：突入電流による接点の接触不良
4. 電源スイッチの接触抵抗
5. 電源スイッチの接点材料
6. 電源スイッチの安全規格
　6.1 電気部品、電子部品の定格の意味
　6.2 電源スイッチの安全規格の認証条件
　6.3 電源スイッチの使用には認証の負荷条件や試験環境などの精査が大切
7. 電源スイッチを電気製品に使用する場合のまとめ

附則1　シリコン（Silicon）とシリコーン（Silicone）

1. フィルムコンデンサの使用例
2. フィルムコンデンサの事故
3. フィルムコンデンサの構造
　3.1 素子のケース入り雑音防止用コンデンサの構造
　3.2 デップタイプコンデンサ
　3.3 絶縁フィルム、マージン部、電極部が重要
4. フィルムコンデンサの絶縁性能
5. フィルムコンデンサの故障（壊れ方）
　5.1 フィルムコンデンサの故障（壊れ方）の紹介
　5.2 ボディの中心部から溶融物が噴出して短絡
6. フィルムコンデンサの発火メカニズム
　6.1 フィルムの絶縁不良の発火メカニズム
　6.2 メタリコン部の接触不良でリード線部が発熱
　6.3 蒸着フィルム電極のマージン不足でメタリコン部で絶縁破壊し発火
7. フィルムコンデンサの発火防止の考え方
8. 極めて発火しにくいフィルムコンデンサの実用化

演習： Ｘコンデンサのショート電流でヒューズは溶断するか？

1. アルミ電解コンデンサの事故
2. アルミ電解コンデンサの原理図と構造
3. アルミ電解コンデンサの製造方法
4. アルミ電解コンデンサの絶縁構造
　4.1 アルミ電解コンデンサの陽極の酸化皮膜
　4.2 リード部で陽極箔をかしめる
　4.3 マージン部
5. スイッチング電源の一次側平滑用アルミ電解コンデンサに過電圧が印加される背景
6. アルミ電解コンデンサに過電圧を加えたときにどうなるか
7. アルミ電解コンデンサの発火メカニズム
8. 燃えないアルミ電解コンデンサの発想の原点
　8.1 コンセプトはショートしないアルミ電解コンデンサを作る
9. ショート（発火）しないアルミ電解コンデンサの実用化
10. 思い出深い仕事
　10.1 発火しないアルミ電解コンデンサ
　10.2 アルミ電解コンデンサの絶縁耐圧を向上させる方法の実用化

1. タンタルコンデンサの打ち合わせ時、大手家電メーカさんの話
2. タンタルコンデンサの構造と分類
3. セルフヒーリング　
4. タンタルコンデンサの逆接続による信頼性への影響
5. タンタルコンデンサの故障モード
6. タンタルコンデンサの故障ステージ
7. タンタルコンデンサの逆付け、ディレーティング不足の事例
8. タンタルコンデンサの短絡・発火メカニズム
9. マンガン系のタンタルコンデンサの焼損を防ぐ使い方
10. 導電性高分子タンタルコンデンサ

1. 積層セラミックコンデンサの種類
2. 表面実装型の積層セラミックコンデンサ　
3. 製造工程
4. 積層セラミックコンデンサの故障要因
　4.1 製造工程内における問題
　4.2 プリント基板実装工程でのクラック要因
　4.3 積層セラミックコンデンサのクラックの対策（割り基板に伴うクラックへの対策）
5. 積層セラミックコンデンサによるプリント基板の発火メカニズム
6. 積層セラミックコンデンサの発火対策

1. トランスとコイル　
2. 強化絶縁が要求される電子部品
3. 5種類の絶縁機能の種類
4. 絶縁トランスの巻き線
　4.1 巻き線の断線
　4.2 巻き線の断線防止
5. 私の安全規格認証の実務から得た知見
6. 絶縁距離
7. 高周波トランスの一次側と二次側の絶縁性能のポイント
8. 分割ボビン
9. 巻き線のレアショート

1. SSR（Solid State Relay）はモータやヒータを制御する複合の電子部品
2. SSRの機能と構造
3. ゼロクロス回路
4. トライアックの材料、構造から見たウィークポイント
5. トライアックの構造
6. トライアックは故障（断線、短絡）を前提に回路設計する
7. ヒータ連続点灯の故障
8. ヒータの突入電流によるトライアックの破損部位、メカニズム、電気製品への影響
9. フォトカプラ

1. バリスタとはバリアブルレジスタのこと
　1.1 バリスタの機能
　1.2 バリスタ電圧V1mAと最大許容回路電圧
　1.3 中国のサービス部門で確認した破損した電気部品（2000年7月）
　1.4 バリスタの事故品の破損現象と要因波形の推定
2. 材料、構造から見たウィークポイント　
　2.1 電流ヒューズとバリスタの関係
　2.2 バリスタの構造と発火する材料
3. 電流ヒューズでバリスタの電子機器の発火を防げるか？
　3.1 EMAJ-R039　バリスタの安全アプリケーションガイド（2002年9月発行）
　3.2 バリスタの発火を防げるか、実験準備
4. バリスタの燃え方
　4.1 バリスタの炎の高さと炎の継続時間の計測
　4.2 バリスタ電圧240ボルトφ7のバリスタの発火の検証
　4.3 バリスタと電流ヒューズとの関連性
5. バリスタの製造から見たウィークポイント
6. 一般的なバリスタの選定ルール
7. バリスタの発火メカニズム
8. 難燃バリスタの設計思想
　8.1 難燃バリスタの実現
　8.2 実際の確認実験

附則1　電流ヒューズとバリスタの電気回路