JPH07306239A - 余寿命センサー付き電気製品 - Google Patents
余寿命センサー付き電気製品Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は量産の電気製品のリサイクルに必須な
余寿命の瞬時判定、分別を可能とするセンサー付き電気
製品の提供である。 【構成】電気製品の構造物、プリント基板、モジュー
ル、部品、LSI等の一部に寿命に影響を与える温度等
を検知し、それをメモリーする素子を内臓した電気製
品。これにより、外部の受送信機で該データを読み取
り、端末機によりデータを加工したり、寿命を評価、判
定できるシステムを可能とした電気製品 【効果】加速と実環境との対応がとれることができるこ
とにより、製品の信頼性を正しく評価でき、最適設計に
近付けられる。量産品のリサイクルはコストが勝負であ
り、修理の時間短縮、段取り時間の短縮、評価判定の自
動化、流れ作業の採用等によりリサイクルを可能にし
た。
余寿命の瞬時判定、分別を可能とするセンサー付き電気
製品の提供である。 【構成】電気製品の構造物、プリント基板、モジュー
ル、部品、LSI等の一部に寿命に影響を与える温度等
を検知し、それをメモリーする素子を内臓した電気製
品。これにより、外部の受送信機で該データを読み取
り、端末機によりデータを加工したり、寿命を評価、判
定できるシステムを可能とした電気製品 【効果】加速と実環境との対応がとれることができるこ
とにより、製品の信頼性を正しく評価でき、最適設計に
近付けられる。量産品のリサイクルはコストが勝負であ
り、修理の時間短縮、段取り時間の短縮、評価判定の自
動化、流れ作業の採用等によりリサイクルを可能にし
た。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は量産の電気製品のリサイ
クルを対象とする。本体、部品、基板、モジュール、L
SI等の来歴、寿命(劣化度)等を瞬時に判定し、分解、
分級、再利用するために必要とするICセンサー・メモ
リを内蔵した電気製品の提案である。
クルを対象とする。本体、部品、基板、モジュール、L
SI等の来歴、寿命(劣化度)等を瞬時に判定し、分解、
分級、再利用するために必要とするICセンサー・メモ
リを内蔵した電気製品の提案である。
【0002】
【従来の技術】量産品には製造所、製造番号等のバーコ
ード表示は使用されている。主に販売上の管理を目的と
しているものである。製造番号から製造した時点のチェ
ックはできても、使用中の温度履歴等のチェックはして
いない。従って、量産品を対象としたリサイクルを目的
とした来歴、寿命を評価している例はない。
ード表示は使用されている。主に販売上の管理を目的と
しているものである。製造番号から製造した時点のチェ
ックはできても、使用中の温度履歴等のチェックはして
いない。従って、量産品を対象としたリサイクルを目的
とした来歴、寿命を評価している例はない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、電気製品等の量
産品の処理は使い捨て的な対応が取られてきた。しか
し、1992年7月の「(改正)廃棄物処理法」により、製造
元での使い終わった製品の廃棄処分が義務づけられるこ
とになった。このため、量産製品に対してはゴミを出さ
ず、再生するリサイクルシステムの確立が必須になって
きた。量産製品をこれまでのような方法で廃棄処分でき
ない場合、個々に対応したのでは時間がかかり過ぎ、経
済的に成り立たない。そこで、ユーザから返却されたも
の、故障等で修理依頼されたもの等に関して、再利用可
否の判定が瞬時にできて、不良部品取外し、分級、良品
取付け等を一括して短時間に自動的に処理するシステム
が必要になってきた。量産製品であるため、人手と時間
をかけないで済む方式の構築が望まれていた。そこで、
返却品を構成している各部品の使用可否、余寿命を定量
的に短時間に判定できて、それに基づき、余寿命評価と
エネルギ評価(廃棄処分した場合の損失エネルギ)による
エネルギとコストミニマムの最適判定により補修できる
システムが可能になる。
産品の処理は使い捨て的な対応が取られてきた。しか
し、1992年7月の「(改正)廃棄物処理法」により、製造
元での使い終わった製品の廃棄処分が義務づけられるこ
とになった。このため、量産製品に対してはゴミを出さ
ず、再生するリサイクルシステムの確立が必須になって
きた。量産製品をこれまでのような方法で廃棄処分でき
ない場合、個々に対応したのでは時間がかかり過ぎ、経
済的に成り立たない。そこで、ユーザから返却されたも
の、故障等で修理依頼されたもの等に関して、再利用可
否の判定が瞬時にできて、不良部品取外し、分級、良品
取付け等を一括して短時間に自動的に処理するシステム
が必要になってきた。量産製品であるため、人手と時間
をかけないで済む方式の構築が望まれていた。そこで、
返却品を構成している各部品の使用可否、余寿命を定量
的に短時間に判定できて、それに基づき、余寿命評価と
エネルギ評価(廃棄処分した場合の損失エネルギ)による
エネルギとコストミニマムの最適判定により補修できる
システムが可能になる。
【0004】
【課題を解決するための手段】このためには、来歴、寿
命(余寿命)を瞬時に評価できる手段として、メモリーを
備えたセンサーを製品に内蔵もしくは取付け、外部から
受発信し、これまでの履歴を記憶させている外部の端末
機とデータのやり取りをし、瞬時に余寿命等を評価判定
できる非接触で操作が可能なシステムを備えた。
命(余寿命)を瞬時に評価できる手段として、メモリーを
備えたセンサーを製品に内蔵もしくは取付け、外部から
受発信し、これまでの履歴を記憶させている外部の端末
機とデータのやり取りをし、瞬時に余寿命等を評価判定
できる非接触で操作が可能なシステムを備えた。
【0005】
【作用】家電、OA機器を中心とした量産品の場合、リ
サイクルの条件として、容易に分解できること、短
時間にリサイクル可否を判定できること短時間に修理
できること、製品間で再利用できるものを即、調達で
きること、無がれ作業の自動化ができること等であ
る。特に、の再利用可否を容易に判定できないことに
は達成できない。本案は流れ作業の中で、瞬時に再利用
等を評価判定を可能にするキーポイントであり、量産品
のリサイクルのビジネスを可能にする。
サイクルの条件として、容易に分解できること、短
時間にリサイクル可否を判定できること短時間に修理
できること、製品間で再利用できるものを即、調達で
きること、無がれ作業の自動化ができること等であ
る。特に、の再利用可否を容易に判定できないことに
は達成できない。本案は流れ作業の中で、瞬時に再利用
等を評価判定を可能にするキーポイントであり、量産品
のリサイクルのビジネスを可能にする。
【0006】
【実施例】図1は製品を構成している架体を含む構造物
(1)基板(2)、モジュール(3)等にセンサー(4)を取り付け
た概要図である。この図では構造物に設けた場合と、高
価なLSI(5)を用いたモジュール内に設けた場合と、
プリント基板に取り付けた場合の例を示す。LSIチッ
プ(5)等を内蔵したモジュールの場合、高価なもの、も
しくは主に論理用の高出力LSIチップが使用される場
合、熱放散性の関係でセラミックパッケージになるケー
スが多い。高速処理が要求されてくるワークステーショ
ンに使用される高周波用の高出力LSIはヒートシンク
構造が要求されており、また、放射線の影響を受ける宇
宙で使用されるLSIは、信頼性の高いメタルシール構
造が望ましい(放射線による劣化防止)。しかし、パッケ
ージの低コスト化が要求されるにつれ、高級なモジュー
ルと言えども樹脂封止方式のモジュールが使用され始め
ている。第1図に示した樹脂封止(6)方式のモジュール
は製品の主要部である制御回路等に使用されるLSIモ
ジュールで、再利用すべき部品は、定常負荷において、
10年以上の寿命を持つように設計されている。LSI
自体の信頼性は定常負荷において15年は保証されてお
り、寿命を律速しているのは、パッケージの実装プロセ
スにおけるはんだ付継手の状態で左右される信頼性と言
われている。モジュール用基板(通常はアルミナかプリ
ント基板)(3)の中にはLSI、コンデンサー(C)、抵抗
(R)、及び温度センサーと測定値を変換して記憶するL
SIメモリー等が搭載されている。各構成部品も一般的
に同等の10年以上の寿命を持っている。
(1)基板(2)、モジュール(3)等にセンサー(4)を取り付け
た概要図である。この図では構造物に設けた場合と、高
価なLSI(5)を用いたモジュール内に設けた場合と、
プリント基板に取り付けた場合の例を示す。LSIチッ
プ(5)等を内蔵したモジュールの場合、高価なもの、も
しくは主に論理用の高出力LSIチップが使用される場
合、熱放散性の関係でセラミックパッケージになるケー
スが多い。高速処理が要求されてくるワークステーショ
ンに使用される高周波用の高出力LSIはヒートシンク
構造が要求されており、また、放射線の影響を受ける宇
宙で使用されるLSIは、信頼性の高いメタルシール構
造が望ましい(放射線による劣化防止)。しかし、パッケ
ージの低コスト化が要求されるにつれ、高級なモジュー
ルと言えども樹脂封止方式のモジュールが使用され始め
ている。第1図に示した樹脂封止(6)方式のモジュール
は製品の主要部である制御回路等に使用されるLSIモ
ジュールで、再利用すべき部品は、定常負荷において、
10年以上の寿命を持つように設計されている。LSI
自体の信頼性は定常負荷において15年は保証されてお
り、寿命を律速しているのは、パッケージの実装プロセ
スにおけるはんだ付継手の状態で左右される信頼性と言
われている。モジュール用基板(通常はアルミナかプリ
ント基板)(3)の中にはLSI、コンデンサー(C)、抵抗
(R)、及び温度センサーと測定値を変換して記憶するL
SIメモリー等が搭載されている。各構成部品も一般的
に同等の10年以上の寿命を持っている。
【0007】モジュール(3)が何らかの原因で万が一機
能を持たなくなった場合、容易に取り外し、新たなモジ
ュールを容易に取付けられる必要がある。図1に示した
平面実装のフラットパック形リード継手(7)とすること
により、リペアは容易である。継手構造として更に高信
頼性を確保するため、あるいは全体に負荷が加わったり
する場合、スルーホール継手のピン構造でも良い。共に
正常継手であれば15年以上の継手の信頼性は確保され
ている。記憶されたデータをもとに、このはんだ付け部
分の信頼性をも検査時にチェックできる。
能を持たなくなった場合、容易に取り外し、新たなモジ
ュールを容易に取付けられる必要がある。図1に示した
平面実装のフラットパック形リード継手(7)とすること
により、リペアは容易である。継手構造として更に高信
頼性を確保するため、あるいは全体に負荷が加わったり
する場合、スルーホール継手のピン構造でも良い。共に
正常継手であれば15年以上の継手の信頼性は確保され
ている。記憶されたデータをもとに、このはんだ付け部
分の信頼性をも検査時にチェックできる。
【0008】モジュールの寿命は温度-25〜80℃の
加速試験で、15年の寿命を保証されている。以下に示
すコフィン-マンソンの式から、2サイクル/日、0〜
50℃のフィールド条件における寿命を理論的に予測す
ることができる。図2は余寿命評価システムのにおい
て、管理すべき原因と余寿命評価に必要な寿命の一般式
を示す。温度サイクルに対する寿命は特にはんだ付け部
の寿命評価に使用されているコフィン-マンソンの式
〔例えば、S.S.Manson:“Fatigue-complex subjectsome
simple approximations"、Experimental Mechanism、
5、pp.193-226(Jul.1965);低サイクル疲労の式で、
Nf:寿命、f:サイクル数/日、ΔT:温度差、Tma
x:最高温度、Δε:歪振幅(構造、材料の機械的性質等
で決まる。有限要素法による解析で可能な値)等が分か
れば寿命を予測することができる〕は有用である。評価
式の一例は以下になる。
加速試験で、15年の寿命を保証されている。以下に示
すコフィン-マンソンの式から、2サイクル/日、0〜
50℃のフィールド条件における寿命を理論的に予測す
ることができる。図2は余寿命評価システムのにおい
て、管理すべき原因と余寿命評価に必要な寿命の一般式
を示す。温度サイクルに対する寿命は特にはんだ付け部
の寿命評価に使用されているコフィン-マンソンの式
〔例えば、S.S.Manson:“Fatigue-complex subjectsome
simple approximations"、Experimental Mechanism、
5、pp.193-226(Jul.1965);低サイクル疲労の式で、
Nf:寿命、f:サイクル数/日、ΔT:温度差、Tma
x:最高温度、Δε:歪振幅(構造、材料の機械的性質等
で決まる。有限要素法による解析で可能な値)等が分か
れば寿命を予測することができる〕は有用である。評価
式の一例は以下になる。
【0009】
【数1】
【0010】C、mは定数、Eは活性化エネルギ、κは
ボルツマン定数(κ=8.6×10~5eV/K)である。
ボルツマン定数(κ=8.6×10~5eV/K)である。
【0011】ON−OFFのパワーサイクルについて
も、寿命に対する考え方は、周波数の違いが大きく異な
るが、基本的には同じである。両者の複合された劣化も
あるが、劣化に及ぼすマイナーの線形則が成立すると仮
定することにより合成が可能である。
も、寿命に対する考え方は、周波数の違いが大きく異な
るが、基本的には同じである。両者の複合された劣化も
あるが、劣化に及ぼすマイナーの線形則が成立すると仮
定することにより合成が可能である。
【0012】この種のフィールドデータは少なく、使用
環境も異なるので正確なデータに乏しい。逆に、不良発
生とこの来歴データとを結びつけることにより、寿命予
測データの高信頼化が可能になる。
環境も異なるので正確なデータに乏しい。逆に、不良発
生とこの来歴データとを結びつけることにより、寿命予
測データの高信頼化が可能になる。
【0013】また、プラスチック材料劣化の表示方法と
して、温度に対する樹脂の劣化はアレニウス表示が可能
であり、残留寿命の予測(温度と時間の関数)ができる。
更に、マイグレーションによる絶縁性の低下、断線等に
ついての管理は図2に示した物理量をチェックすること
により発生を予測することは可能である。マイグレーシ
ョンの材料(Ag、Cu)により、発生するしきい値も異
なる。
して、温度に対する樹脂の劣化はアレニウス表示が可能
であり、残留寿命の予測(温度と時間の関数)ができる。
更に、マイグレーションによる絶縁性の低下、断線等に
ついての管理は図2に示した物理量をチェックすること
により発生を予測することは可能である。マイグレーシ
ョンの材料(Ag、Cu)により、発生するしきい値も異
なる。
【0014】モジュールの中で発熱等による温度の経時
変化による寿命、温度サイクルによる疲労寿命、低温に
よる脆化等は、全て外部の端末機〔図1の(8)〕で演算
処理し現状の劣化度を予測することが可能である。演算
処理により、該モジュールの余寿命を予測し、リサイク
ル製品の適否を決める。受送信機〔図1の(9)〕により
モジュール内部のICメモリー等に演算結果を記憶させ
て、再利用する場合のデータとして役立てることもでき
る。通常は端末機の中に来歴と判定結果が記憶されてい
るので、該ICメモリーは来歴の結果だけでよい。な
お、低温の場合の劣化は低温脆化による破壊であるが、
高温低温に関係なく温度測定は寿命に影響を及ぼす重要
なファクターである。低温で脆化の可能性がある場合
は、警報を端末機の画面に表示することも可能である。
変化による寿命、温度サイクルによる疲労寿命、低温に
よる脆化等は、全て外部の端末機〔図1の(8)〕で演算
処理し現状の劣化度を予測することが可能である。演算
処理により、該モジュールの余寿命を予測し、リサイク
ル製品の適否を決める。受送信機〔図1の(9)〕により
モジュール内部のICメモリー等に演算結果を記憶させ
て、再利用する場合のデータとして役立てることもでき
る。通常は端末機の中に来歴と判定結果が記憶されてい
るので、該ICメモリーは来歴の結果だけでよい。な
お、低温の場合の劣化は低温脆化による破壊であるが、
高温低温に関係なく温度測定は寿命に影響を及ぼす重要
なファクターである。低温で脆化の可能性がある場合
は、警報を端末機の画面に表示することも可能である。
【0015】LSIの寿命は、エージング等により落ち
こぼれをなくしているため、通常は10年を保証されて
いる。素子の高密度化に伴い、導体幅が狭くなり、か
つ、樹脂で充填された場合、導体への負担が高まり、ス
トレスマイグレーション(導体にバンブークラックが発
生する)による寿命もある程度予想される。LSIの中
にストレスマイグレーション評価用のパターン、及びそ
の端子を設けてチェックできるようにすることは可能で
ある。
こぼれをなくしているため、通常は10年を保証されて
いる。素子の高密度化に伴い、導体幅が狭くなり、か
つ、樹脂で充填された場合、導体への負担が高まり、ス
トレスマイグレーション(導体にバンブークラックが発
生する)による寿命もある程度予想される。LSIの中
にストレスマイグレーション評価用のパターン、及びそ
の端子を設けてチェックできるようにすることは可能で
ある。
【0016】センサーに取り付けられたICメモリーの
中はデータの記録までで良く、演算回路を設けることは
通常は不要である。即ち、検査時、もしくは修理の時、
図1に示した受送信機からメモリーの情報を読み取り、
端末機で演算処理し、劣化度が分かれば良い。劣化の律
速が稼働ON−OFFの温度サイクルであれば、一日に
数回、瞬時の測定で済み、時間と同期化させた簡単な測
定回路で済む。図3はデータ収集の一例を示す。コンピ
ュータの端末機の例で、通常は出勤時にONされて、退
勤時にOFFされる1サイクル/1日の温度サイクルを
受ける緩やかな周期である。タイマー例えば12時間お
きに瞬間作動させて、その時に測定する例である。デー
タファィルは端末機、もしくは大型コンピュータにつな
がっている。センサーと測定はマイコン制御で、IC化
することでより小型化が可能である。検出し、メモリー
に記憶する制御回路はモジュールの一部を使って、ある
いは専用の回路を内蔵させることも可能である。即ち、
LSIの中の一部の回路を使用したり、あるいは小型化
した専用のLSIを含む回路を使用しても良い。
中はデータの記録までで良く、演算回路を設けることは
通常は不要である。即ち、検査時、もしくは修理の時、
図1に示した受送信機からメモリーの情報を読み取り、
端末機で演算処理し、劣化度が分かれば良い。劣化の律
速が稼働ON−OFFの温度サイクルであれば、一日に
数回、瞬時の測定で済み、時間と同期化させた簡単な測
定回路で済む。図3はデータ収集の一例を示す。コンピ
ュータの端末機の例で、通常は出勤時にONされて、退
勤時にOFFされる1サイクル/1日の温度サイクルを
受ける緩やかな周期である。タイマー例えば12時間お
きに瞬間作動させて、その時に測定する例である。デー
タファィルは端末機、もしくは大型コンピュータにつな
がっている。センサーと測定はマイコン制御で、IC化
することでより小型化が可能である。検出し、メモリー
に記憶する制御回路はモジュールの一部を使って、ある
いは専用の回路を内蔵させることも可能である。即ち、
LSIの中の一部の回路を使用したり、あるいは小型化
した専用のLSIを含む回路を使用しても良い。
【0017】作動中は記憶させることは可能であるが、
休止中はコデンサーに蓄えられた電力、もしくは太陽電
池とコンデンサーとの組合せ等により、測定をする機能
を持つことが可能である。
休止中はコデンサーに蓄えられた電力、もしくは太陽電
池とコンデンサーとの組合せ等により、測定をする機能
を持つことが可能である。
【0018】構造物、モジュール、プリント基板等が一
体化して、取り外せない製品はどこか1ヶ所にセンサー
を取付ければ良い。通常はリサイクル性を考慮した設計
になっているので、分解できる構造になっている。不良
になり返品された製品から不良品の個所が取り外され
て、他の良品が取付けられる。この場合、使用され始め
ると製品の中の良品部はそのまま過去の劣化度に累積さ
れていく。図4に示したプリント基板履歴表の親NOは
それを意味する。プリント基板にはLSI(10)、部品等
が搭載されており、移動させる時に光センサー(11)でバ
ーコード(12)を読み取り、読み取ったものは端末機(8)
にインプットされて処理される。このプリント基板(2)
は初めはAの構造物に組み込まれていたが、次にBの構
造物、次にCの構造物に組変えられて使われてきたこと
を意味する。新たに取付けられた他の良品は、自身の過
去の劣化度にプラスされていく。検査時に送受信して受
けたデータをもとに、瞬時に計算し計算結果をICメモ
リーに送信し、記憶させ、次の検査時もしくは返却時に
使えるようにしておく。この場合、製品についているメ
モリーの容量により、選択の自由度がある。例えば、そ
れ自体にはセンサー、ICメモリー等がなくても、製品
の中のどこかにセンサー、ICメモリー等が取付けられ
ていれば、外部の端末機で履歴を保管しておく。他方、
センサー、ICメモリー等がついていない部品はバーコ
ード等をフルに活用し、製品NOなどの簡単な表示だけ
で端末機側で親製品を探せるようにしておく。この方式
は小さいためにセンサー、メモリー等が入れられない場
合、有力な方法となる。構造物は大きいので、構造物に
センサー、ICメモリー等を取付けることは容易であ
り、現実的である。高価なLSI、モジュール、場合に
よってはプリント基板等はバーコード等で対応させるこ
とが可能である。返品時にモジュールが交換され、他の
モジュールが使用される場合、モジュールは前の親製品
時代の履歴と新たな親製品の履歴を加算していくことに
なる。従って、外部の端末機でこれらの履歴を保管する
必要がある。
体化して、取り外せない製品はどこか1ヶ所にセンサー
を取付ければ良い。通常はリサイクル性を考慮した設計
になっているので、分解できる構造になっている。不良
になり返品された製品から不良品の個所が取り外され
て、他の良品が取付けられる。この場合、使用され始め
ると製品の中の良品部はそのまま過去の劣化度に累積さ
れていく。図4に示したプリント基板履歴表の親NOは
それを意味する。プリント基板にはLSI(10)、部品等
が搭載されており、移動させる時に光センサー(11)でバ
ーコード(12)を読み取り、読み取ったものは端末機(8)
にインプットされて処理される。このプリント基板(2)
は初めはAの構造物に組み込まれていたが、次にBの構
造物、次にCの構造物に組変えられて使われてきたこと
を意味する。新たに取付けられた他の良品は、自身の過
去の劣化度にプラスされていく。検査時に送受信して受
けたデータをもとに、瞬時に計算し計算結果をICメモ
リーに送信し、記憶させ、次の検査時もしくは返却時に
使えるようにしておく。この場合、製品についているメ
モリーの容量により、選択の自由度がある。例えば、そ
れ自体にはセンサー、ICメモリー等がなくても、製品
の中のどこかにセンサー、ICメモリー等が取付けられ
ていれば、外部の端末機で履歴を保管しておく。他方、
センサー、ICメモリー等がついていない部品はバーコ
ード等をフルに活用し、製品NOなどの簡単な表示だけ
で端末機側で親製品を探せるようにしておく。この方式
は小さいためにセンサー、メモリー等が入れられない場
合、有力な方法となる。構造物は大きいので、構造物に
センサー、ICメモリー等を取付けることは容易であ
り、現実的である。高価なLSI、モジュール、場合に
よってはプリント基板等はバーコード等で対応させるこ
とが可能である。返品時にモジュールが交換され、他の
モジュールが使用される場合、モジュールは前の親製品
時代の履歴と新たな親製品の履歴を加算していくことに
なる。従って、外部の端末機でこれらの履歴を保管する
必要がある。
【0019】センサー、ICメモリー等の取付け位置は
構造物の場合、外部との送受信が容易に可能なように一
定位置に取り付ける必要がある。プリント基板、モジュ
ール、LSI、は取り外してチェックすることから、そ
れぞれの一定位置にセンサー、ICメモリー等を取り付
けることにより、流れ作業を容易にする。
構造物の場合、外部との送受信が容易に可能なように一
定位置に取り付ける必要がある。プリント基板、モジュ
ール、LSI、は取り外してチェックすることから、そ
れぞれの一定位置にセンサー、ICメモリー等を取り付
けることにより、流れ作業を容易にする。
【0020】なお、センサーの代わりとして経時変化に
よる劣化度を測定できる検出体を設け、外部のセンサー
で劣化度を測定〔例えばバルクの劣化度が分かる樹脂等
を貼り付け、X線透過の半値幅評価による劣化度、レー
ザ光の反射、超音波等の反射、透過等により劣化度を検
出し、余寿命を測定〕し、端末機で余寿命等を計算し履
歴を管理することも可能である。この時、検出部の表面
を一定にするため、普段はカバーをつけて表面的な汚れ
を防止し、検査時に外すように工夫されている。バルク
材の劣化度は主に温度、時間の関数であることから、常
時の温度、時間のチェックは不要であり、簡単な評価法
である割りには正味の劣化度が把握できる利点がある。
該バルクセンサーにはロッドNOが記されていて、該電気
製品から取外して纏めて一括検査することが可能であ
る。
よる劣化度を測定できる検出体を設け、外部のセンサー
で劣化度を測定〔例えばバルクの劣化度が分かる樹脂等
を貼り付け、X線透過の半値幅評価による劣化度、レー
ザ光の反射、超音波等の反射、透過等により劣化度を検
出し、余寿命を測定〕し、端末機で余寿命等を計算し履
歴を管理することも可能である。この時、検出部の表面
を一定にするため、普段はカバーをつけて表面的な汚れ
を防止し、検査時に外すように工夫されている。バルク
材の劣化度は主に温度、時間の関数であることから、常
時の温度、時間のチェックは不要であり、簡単な評価法
である割りには正味の劣化度が把握できる利点がある。
該バルクセンサーにはロッドNOが記されていて、該電気
製品から取外して纏めて一括検査することが可能であ
る。
【0021】家電品はプリント基板上にLSI、部品、
モジュール等が高密度で実装される。この場合は図1に
示したように寿命を判定できるセンサー及びメモリー
は、表面実装用端子を有するパッケージの形に作ること
が可能である。寿命を判定できるセンサー及びメモリー
はできるだけ小型であることが望ましいので、一つの基
板の中に組み込んだ表面実装用モジュールにしてしまう
のが望ましい。モジュール化したセンサー及びメモリー
の継手はフラットパック形のリードにするのが一般的で
ある。図1の中に示したモジュールは通常のモジュール
であるが、センサー及びメモリーを一体化したセンサー
モジュールも同様な形をとることが可能である。プリン
ト基板上に搭載される場合、もしくはモジュールの中に
取り込む場合は、電源等からの配線は通常の部品実装と
変わらないので、実装が容易である。例えばアルミナ基
板上に厚膜で作られた湿度センサー、温度センサーのチ
ップ部品、メモリー用LSI、制御回路等をアルミナ基
板上に搭載したモジュールが可能である。更に小さくす
るならば、メモリー用LSI以外をセンサーも含めて厚
膜でアルミナ基板等に形成することが可能である。温度
だけ測定し、記憶させるだけならセンサーと専用のLS
I(制御用、メモリー用)を搭載した小型化が可能であ
る。温度測定は15年保証を考慮し、1〜24回/日の
チェックで十分である。24回/日の場合、1時間ごと
に瞬間だけ検知し、記憶させる。検知したデータの中か
ら、一日の最大値と最小値を表示しても良い。コーフィ
ン−マンソン式によるはんだ継手の寿命評価では、最高
温度と、最高と最小との温度差が必要なデータである。
通常は作動中が高温の状態で、休止中が低温の状態を示
す。
モジュール等が高密度で実装される。この場合は図1に
示したように寿命を判定できるセンサー及びメモリー
は、表面実装用端子を有するパッケージの形に作ること
が可能である。寿命を判定できるセンサー及びメモリー
はできるだけ小型であることが望ましいので、一つの基
板の中に組み込んだ表面実装用モジュールにしてしまう
のが望ましい。モジュール化したセンサー及びメモリー
の継手はフラットパック形のリードにするのが一般的で
ある。図1の中に示したモジュールは通常のモジュール
であるが、センサー及びメモリーを一体化したセンサー
モジュールも同様な形をとることが可能である。プリン
ト基板上に搭載される場合、もしくはモジュールの中に
取り込む場合は、電源等からの配線は通常の部品実装と
変わらないので、実装が容易である。例えばアルミナ基
板上に厚膜で作られた湿度センサー、温度センサーのチ
ップ部品、メモリー用LSI、制御回路等をアルミナ基
板上に搭載したモジュールが可能である。更に小さくす
るならば、メモリー用LSI以外をセンサーも含めて厚
膜でアルミナ基板等に形成することが可能である。温度
だけ測定し、記憶させるだけならセンサーと専用のLS
I(制御用、メモリー用)を搭載した小型化が可能であ
る。温度測定は15年保証を考慮し、1〜24回/日の
チェックで十分である。24回/日の場合、1時間ごと
に瞬間だけ検知し、記憶させる。検知したデータの中か
ら、一日の最大値と最小値を表示しても良い。コーフィ
ン−マンソン式によるはんだ継手の寿命評価では、最高
温度と、最高と最小との温度差が必要なデータである。
通常は作動中が高温の状態で、休止中が低温の状態を示
す。
【0022】図5はICカードのイメージを考慮したセ
ンサー、メモリーである。電池(17)、温度もしくは湿度
センサー(15)、メモリー(18)、制御用LSI(14)等が薄
いプラスチックケース(19)の中に納められている。電池
は交換できるが、外部からの電源入力(16)も可能であ
る。このカードは構造物の一定位置に簡単にセットで
き、取外しできるようになっている。
ンサー、メモリーである。電池(17)、温度もしくは湿度
センサー(15)、メモリー(18)、制御用LSI(14)等が薄
いプラスチックケース(19)の中に納められている。電池
は交換できるが、外部からの電源入力(16)も可能であ
る。このカードは構造物の一定位置に簡単にセットで
き、取外しできるようになっている。
【0023】図6はワークステーション用の基板に搭載
されたフリップチップLSIパッケージ、LSI−FP
パッケージ(25)を示す。フリップチップLSIパッケー
ジは高周波用、高出力LSIである。チップ(20)ははん
だ(21)でチップキャリア(22)に接続されている。チップ
キャリアはプリント基板(2)にはんだ(21)で接続されて
いる。チップ裏面は空冷による冷却のため、ヒートシン
ク(24)がはんだもしくは熱伝導性接着剤(23)で接着され
て取付けられてる。LSI−FPパッケージ(25)はパッ
ケージ(25)の裏面にヒートシンク(24)が取付けられてい
る。それぞれのLSIパッケージにはスペースのあると
ころにバーコード表示されている。プリント基板にもバ
ーコードが取付けられている。
されたフリップチップLSIパッケージ、LSI−FP
パッケージ(25)を示す。フリップチップLSIパッケー
ジは高周波用、高出力LSIである。チップ(20)ははん
だ(21)でチップキャリア(22)に接続されている。チップ
キャリアはプリント基板(2)にはんだ(21)で接続されて
いる。チップ裏面は空冷による冷却のため、ヒートシン
ク(24)がはんだもしくは熱伝導性接着剤(23)で接着され
て取付けられてる。LSI−FPパッケージ(25)はパッ
ケージ(25)の裏面にヒートシンク(24)が取付けられてい
る。それぞれのLSIパッケージにはスペースのあると
ころにバーコード表示されている。プリント基板にもバ
ーコードが取付けられている。
【0024】
【発明の効果】今までは、加速試験によるデータはあっ
ても、実際のフィールドでの信頼性のデータ不足が問題
になっていた。本手法を採用することにより、加速と実
環境負荷との対応をとることができ、製品のライフサイ
クルが明らかになり最適な信頼性設計に近付けられる。
また、製品、製品を構成している部品の余寿命の定量評
価を可能にする。従って、各部品の余寿命評価とエネル
ギ評価(廃棄処分した場合の損失エネルギ)によるエネル
ギとコストミニマムの最適判定を可能にする。
ても、実際のフィールドでの信頼性のデータ不足が問題
になっていた。本手法を採用することにより、加速と実
環境負荷との対応をとることができ、製品のライフサイ
クルが明らかになり最適な信頼性設計に近付けられる。
また、製品、製品を構成している部品の余寿命の定量評
価を可能にする。従って、各部品の余寿命評価とエネル
ギ評価(廃棄処分した場合の損失エネルギ)によるエネル
ギとコストミニマムの最適判定を可能にする。
【0025】量産品のリサイクルはコストが勝負であ
り、段取り時間の短縮、修理の時間短縮、評価判定の自
動化、流れ作業の採用等により量産品のリサイクル事業
化を可能にした。
り、段取り時間の短縮、修理の時間短縮、評価判定の自
動化、流れ作業の採用等により量産品のリサイクル事業
化を可能にした。
【図1】構造物等にセンサーを取り付けた場合のセンシ
ングしている状態を示す立体図である。
ングしている状態を示す立体図である。
【図2】余寿命を明確にするために必要なデータを示
す。
す。
【図3】センスし、メモリするための概念図を示す。
【図4】バーコードを利用するシステムの概念図を示
す。
す。
【図5】ICメモリー化して一体化したセンサー、メモ
リーの概念図を示す。
リーの概念図を示す。
【図6】ワークステーションにバーコードを貼付た構造
の断面図を示す。
の断面図を示す。
1…構造物 16…電源入力 2…基板 17…電池 3…モジュール 18…メモリー 4…センサー 19…プラスチッ
クケース 5…LSIチップ 20…チップ 6…樹脂封止 21…はんだ 7…リード継手 22…チップキャ
リア 8…端末機 23…熱伝導性接
着剤 9…受送信機 24…ヒートシン
ク 10…LSI 25…パッケー
ジ 11…光センサー 26…はんだ 12…バーコード 13…受送信部 14…制御用LSI 15…温度もしくは湿度センサー
クケース 5…LSIチップ 20…チップ 6…樹脂封止 21…はんだ 7…リード継手 22…チップキャ
リア 8…端末機 23…熱伝導性接
着剤 9…受送信機 24…ヒートシン
ク 10…LSI 25…パッケー
ジ 11…光センサー 26…はんだ 12…バーコード 13…受送信部 14…制御用LSI 15…温度もしくは湿度センサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 辰哉 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 落合 雄二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中野 朝雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 松村 宏善 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 亀井 常彰 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内
Claims (14)
- 【請求項1】家電製品、情報機器、産業機器等の電気製
品を構成してなる架体を含む構造物、基板、部品、LS
I及びモジュール等に製造場所、製造番号、製造及び検
査年月日、検査場所等の来歴を記憶する機能、寿命に影
響を及ぼす最高温度、最低温度、稼働時間、ON-OFF時
間、湿度等を検知して記憶する機能等を有するICセン
サー・メモリを内蔵させ、連続もしくは定期的に検知し
記憶し、外部の送受信機で該記憶を読み取れ、外部の送
受信機で予め端末機に記憶されているデータとのやり取
りをし、相互のデータを加工し、該構造物、該基板、該
部品、該LSI、該モジュール等の良否のレベル、寿命
のレベルを判定し、分解、分別、仕分けを短時間に可能
にしたICセンサー・メモリが内蔵もしくは取り付けら
れていることを特徴とする家電製品、情報機器、産業機
器等の電気製品。 - 【請求項2】家電製品、情報機器、産業機器等の電気製
品を構成してなる架体を含む構造物、基板、部品、LS
I及びモジュールにおいて、架体を含む構造物に製造場
所、製造番号、製造及び検査年月日、検査場所等の来歴
を記憶する機能、寿命に影響を及ぼす温度、湿度等を検
知して記憶するICセンサー・メモリを内蔵させ、外部
の送受信機で該表示を読み取り、外部の送受信機でデー
タを加工でき、該基板、該部品、該LSI及び該モジュ
ールにおいては製造番号等を記したバーコード等で表示
し、該バーコードを外部の受信機で読み取り、予め端末
機に記録されていた履歴データに新たに追加されたデー
タを入力した履歴を追加し、該構造物、該基板、該部
品、該LSI、該モジュール等の良否のレベル、寿命の
レベルを判定し、分別、仕分けできることを特徴とする
家電製品、情報機器、産業機器等の電気製品。 - 【請求項3】請求項1〜2項記載の該ICセンサー・メ
モリの主要部はセンサー、LSIおよび抵抗、コンデン
サー等の部品で構成された回路等からなり、露出を必要
とする部分以外は樹脂、もしくはメタルシール等で保護
され、該構造物、該基板、該部品、該LSI、該モジュ
ール等の少なくとも一つに内蔵もしくは取り付けられて
いることを特徴とする家電製品、情報機器、産業機器等
の電気製品。 - 【請求項4】請求項1〜3項記載の該ICセンサー・メ
モリは製品の作動中は電源から、休止中は内蔵された電
池等から電力の供給を受け、制限された短時間に検知
し、記憶されることを特徴とする家電製品、情報機器、
産業機器等の電気製品。 - 【請求項5】請求項1〜4項記載の該ICセンサー・メ
モリは該製品等の一部に取付け、取外しを可能とするこ
とを特徴とする家電製品、情報機器、産業機器等の電気
製品。 - 【請求項6】請求項1〜5項記載の該ICセンサー・メ
モリはカードタイプであることを特徴とする家電製品、
情報機器、産業機器等の電気製品。 - 【請求項7】請求項1項記載において、該ICセンサー
・メモリはワンパッケージ化し、製品の該基板上に搭載
されてなるを特徴とする家電製品、情報機器、産業機器
等の電気製品。 - 【請求項8】請求項1項記載において、該ICセンサー
・メモリは該モジュールの一部に組み込まれて、該モジ
ュールは該基板上に表面実装されたことを特徴とする家
電製品、情報機器、産業機器等の電気製品。 - 【請求項9】家電製品、情報機器、産業機器等の電気製
品を構成してなる架体を含む構造物、基板、部品、LS
I及びモジュール等に製造場所、製造番号、製造及び検
査年月日、検査場所等の来歴、及び寿命に影響を及ぼす
最高温度、最低温度、稼働時間、ON-OFF時間、湿度の来
歴等をICメモリカード等に表示し、外部の送受信機で
読み取り、加工し、該構造物、基板、部品、LSI、モ
ジュール等の良否のレベル、寿命レベルを判定し、分別
を可能にしたことを特徴とする家電製品、情報機器、産
業機器等の電気製品。 - 【請求項10】家電製品、情報機器、産業機器等の電気
製品を構成してなる構造物、基板、部品、LSI及びモ
ジュール等の少なくとも一つに、寿命に影響を及ぼす温
度、湿度等が経時劣化する材料を取付け(貼り付け)、超
音波、X線等による外部のセンサーで変化(劣化)を読み
取り、予め端末機に記憶されているそれぞれの来歴デー
タを加算し、該構造物、該基板、該部品、該LSI、該
モジュール等の良否のレベル、寿命レベルを判定し、容
易に分別を可能にしたことを特徴とする家電製品、情報
機器、産業機器等の電気製品。 - 【請求項11】該端末機には寿命を予測するプログラム
が組み込まれ、該ICセンサー・メモリもしくはセンサ
ーで検知された状態量から余寿命を算出もしくは警報を
出すシステムを可能にしたことを特徴とする家電製品、
情報機器、産業機器等の電気製品。 - 【請求項12】該端末機には各製品の各構成体の各種寿
命カルテをデータベース化し、不良構成体を取り除いた
後の新たな良品構成体の最適組合せを瞬時に決めること
を可能にしたことを特徴とする家電製品、情報機器、産
業機器等の電気製品。 - 【請求項13】請求項1〜12項記載において、該セン
サー自体の劣化状態をチェックするシステムを取り入れ
たことを特徴とする家電製品、情報機器、産業機器等の
電気製品。 - 【請求項14】該センサーから得られたフィールドの環
境条件と製品の不良との相関を端末機の中でとり、新た
な寿命予測データとして活用を可能にたことを特徴とす
る家電製品、情報機器、産業機器等の電気製品。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10045094A JPH07306239A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 余寿命センサー付き電気製品 |
US08/438,477 US5867809A (en) | 1994-05-16 | 1995-05-10 | Electric appliance, printed circuit board, remained life estimation method, and system thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10045094A JPH07306239A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 余寿命センサー付き電気製品 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07306239A true JPH07306239A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14274257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10045094A Pending JPH07306239A (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 余寿命センサー付き電気製品 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5867809A (ja) |
JP (1) | JPH07306239A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10277526A (ja) * | 1997-04-09 | 1998-10-20 | Hitachi Ltd | 製品および情報部材、及び製品の廃棄処理方法 |
JPH11142028A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-28 | Daikin Ind Ltd | 冷凍装置 |
US6644236B2 (en) | 2000-03-16 | 2003-11-11 | Ricoh Company, Ltd. | Deterioration indicator and a product having the same |
WO2009072204A1 (ja) * | 2007-12-06 | 2009-06-11 | Japan Electric Meters Inspection Corporation | 電子化計量装置の寿命推定方法および装置 |
JP2010223859A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Toshiba Corp | 監視装置および監視方法 |
JP2012063279A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Toshiba Corp | はんだ接合部の寿命予測方法、はんだ接合部の寿命予測装置、及び電子機器 |
JP2016159766A (ja) * | 2015-03-02 | 2016-09-05 | 株式会社デンソー | 電子制御装置 |
US9500693B2 (en) | 2011-11-16 | 2016-11-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electronic apparatus, measuring method, and monitoring apparatus |
JP2022092886A (ja) * | 2020-12-11 | 2022-06-23 | 株式会社トアック | 寿命予測システム、寿命予測方法、および寿命予測プログラム |
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