JPH10300699A - 電気機器用環境診断装置 - Google Patents

電気機器用環境診断装置

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JPH10300699A
JPH10300699A JP10963597A JP10963597A JPH10300699A JP H10300699 A JPH10300699 A JP H10300699A JP 10963597 A JP10963597 A JP 10963597A JP 10963597 A JP10963597 A JP 10963597A JP H10300699 A JPH10300699 A JP H10300699A
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JP
Japan
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detection
conductive material
coating material
electrical equipment
conductive
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JP10963597A
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Hitoshi Ito
仁志 伊藤
Hiromi Yasuda
浩美 安田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、誤診断を防止して信頼性を向上さ
せることを目的とするものである。 【解決手段】 吸水性及びガス透過性を有するシリコン
コーティング材14をテストチップ10の検出用導電材
12上に被覆し、検出用導電材12にゴミが付着したり
人指が接触したりしないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば高温高
湿、腐蝕性ガス雰囲気など、重度の腐蝕環境下で使用さ
れる電気機器の寿命を推測するための電気機器用環境診
断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、産業用電気機器は、設置された
環境下で10年以上の長期間に渡り使用されることが多
い。このため、十分な製品寿命を持つように設計・製造
されるが、高温高湿、腐蝕性ガス雰囲気(特に硫黄系腐
蝕ガス雰囲気)などの重度の腐蝕環境下で使用される場
合、印刷回路基板上の導電パターン、電子部品又は接点
など、比較的耐食性に劣る部品が短期間で腐蝕し、機器
の故障原因となることがあった。
【0003】従来、設置環境が多岐に渡る電気機器の寿
命を予測することは難しく、従って製品の故障、即ち、
製品を構成する部品の故障が起きてから、故障部品や製
品を交換するなどの対策を採っていた。
【0004】しかし、工場生産や電力供給などの重要な
システムの要素を構成している産業用電気機器では、一
部の機器の故障がシステム全体の停止などの甚大な被害
につながる場合があるため、故障前に部品や製品の交換
を行うことが望ましい。
【0005】そこで、電気機器の設置された環境を診断
する装置として、印刷回路基板上の配線パターンを大気
中に露出させ、導通状態の変化により配線パターンの腐
蝕損傷を検知するものなどが知られている。
【0006】図3は例えば特開平3−158748号公
報に示された従来の電気機器用環境診断装置を示す平面
図、図4は図3の部分断面図である。図において、1は
印刷回路基板、2は印刷回路基板1に形成された銅箔か
らなる配線パターン、3は配線パターン2のはんだ付部
以外に塗布されているソルダレジスト、4は配線パター
ン2の一部を大気中に露出してなる検出部である。
【0007】5ははんだ付けされている部品も含めて印
刷回路基板1上をコーティングしているコーティング材
であり、このコーティング材5は、検出部4を除いて設
けられている。6は検出部4の電気抵抗値の変化を検出
するスイッチング回路、7はスイッチング回路6に接続
されている表示装置である。
【0008】このような診断装置では、銅箔部分の腐食
により、検出部4が断線したり、検出部4の電気抵抗値
が所定値以上に変化すると、それがスイッチング回路6
により検出され、表示装置7が点灯される。これによ
り、電気機器がその設置場所の環境で故障に至る影響を
受け始めたことが事前に検出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の電気機器用環境診断装置においては、大気中に
露出された配線パターン2の銅箔を検出部4として使用
しているので、銅材についての腐蝕診断は行われるもの
の、電気機器に使用されている他の金属材料のダメージ
の診断ができない。また、検出部4が大気中に露出され
ているため、人指の接触や異物を含んだ塵埃の付着等に
より、誤診断することがあった。
【0010】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、誤診断を防止
することができ、また各種の金属について腐食診断を行
うことができる電気機器用環境診断装置を得ることを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る電
気機器用環境診断装置は、絶縁体と、この絶縁体上に配
線されている検出用導電材と、吸水性及びガス透過性を
有し、検出用導電材を被覆するコーティング材と、検出
用導電材の電気抵抗の増加及び断線の少なくともいずれ
か一方を検出する検出回路とを備えたものである。
【0012】請求項2の発明に係る電気機器用環境診断
装置は、配線パターンを有する印刷回路基板と、この印
刷回路基板上に設けられている絶縁基体ブロック、及び
この絶縁基体ブロックに設けられ配線パターンに電気的
に接続されている検出用導電材を有するテストチップ
と、吸水性及びガス透過性を有し、検出用導電材を被覆
するコーティング材と、検出用導電材の電気抵抗の増加
及び断線の少なくともいずれか一方を検出する検出回路
とを備えたものである。
【0013】請求項3の発明に係る電気機器用環境診断
装置は、コーティング材として、シリコンコーティング
材を用いたものである。
【0014】請求項4の発明に係る電気機器用環境診断
装置は、種類の異なる材料からなる複数の検出用導電材
を設けたものである。
【0015】請求項5の発明に係る電気機器用環境診断
装置は、各検出用導電材毎の抵抗増・断線を個別に表示
する複数の表示装置を備えたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態の一例によ
る電気機器用環境診断装置を示す平面図、図2は図1の
部分断面図である。
【0017】図において、1は印刷回路基板、2は印刷
回路基板1に形成された銅箔からなる配線パターン、3
は配線パターン2のはんだ付部以外に塗布されているソ
ルダレジスト、10は配線パターン2の途中に設けられ
ているテストチップであり、このテストチップ10は、
絶縁体としての絶縁基体ブロック11と、この絶縁基体
ブロック11の外周部に設けられ配線パターン2に電気
的に接続されている複数の検出用導電材12とを有して
いる。また、検出用導電材12としては、診断対象とな
る電気機器での主要部を構成する例えば銅、銀、鉄、ニ
ッケル又はこれらの合金からなる各種金属片の配線が併
置されている。
【0018】13は検出用導電材12と配線パターン2
とを接続するはんだフィレット、14はテストチップ1
0上に設けられ検出用導電材12を被覆するシリコンコ
ーティング材、6は検出用導電材12の電気抵抗値の変
化を検出する検出回路としてのスイッチング回路、7は
スイッチング回路6に接続されている複数の表示装置で
ある。
【0019】次に、動作について説明する。酸化、腐食
により検出用導電材12が断線したり、検出用導電材1
2の電気抵抗値が所定値以上に変化すると、それがスイ
ッチング回路6により検出され、対応する表示装置7が
点灯される。これにより、電気機器がその設置場所の環
境で故障に至る影響を受け始めたことが事前に検出さ
れ、電気機器の監視者へ通報される。
【0020】また、検出用導電材12はシリコンコーテ
ィング材14により被覆されているが、このシリコンコ
ーティング材14はその分子構造から吸水性、ガス透過
性が大きいため、検出用導電材12を大気中に露出させ
るよりも金属類の腐食が明瞭に検出できる。以下にその
実験結果を記述する。
【0021】即ち、腐食試験は、シリコンコーティング
材14(例えば東芝シリコン製「シリコンTSE32
5」)が0.15mmの厚さで皮膜された本発明の診断
装置(検出用導電材12は銀及び銅を使用)を、硫化水
素ガス40ppm、温度40℃、相対湿度80%RHの
ガス試験槽に投入し、1週間を1サイクルとして10サ
イクルまで実施した。この結果、シリコンコーティング
材14を設けた場合は、1サイクル後に塊状硫化物が確
認され、3サイクル後に断線したのに対して、シリコン
コーティング材14を設けない場合には、塊状硫化物確
認に2サイクルを、断線に5サイクルをそれぞれ要し、
シリコンコーティング材14による腐蝕促進効果を確認
できた。
【0022】また、チップ抵抗、チップコンデンサ(製
造工程のばらつきで銀電極が局部的に露出)を実装し、
レジストのみでコーティング材が施されていない印刷回
路基板(実装基板)に同様の試験を実施したところ、硫
化物生成の確認に2サイクルを、断線に5サイクルを要
したことから、環境診断装置による腐蝕環境の事前検出
が可能であることが確認できた。
【0023】次に、検出用導電材12の材質の特徴につ
いて述べる。腐蝕性ガスが10ppb以下程度の高温高
湿環境下では、高湿環境下での耐食性に著しく劣る鉄製
の検出用導電材12は、赤錆を発生して、電気抵抗値が
増大し、最終的には断線に至る。さらに、湿度環境が厳
しい場合は、銅も緑青を発生して、電気抵抗値が増大
し、やはり断線に至る。一方、湿度の影響を受けにくい
銀、ニッケルには大きな変化は見られなかった。
【0024】そして、硫化水素濃度が例えば100pp
b以上の環境下では、銀、銅からなる検出用導電材12
の腐蝕が特に大きく、硫化物を発生し、電気抵抗値が増
大して断線に至る。一方、亜硫酸ガス濃度が例えば10
0ppb以上の環境下では、銀、銅からなる検出用導電
材12の腐蝕が特に大きく、硫化物を発生し、電気抵抗
値が増大して断線に至る。
【0025】上記の実験の結果から、シリコンコーティ
ング材14は吸水性、ガス透過性が大きいため、雰囲気
中の水分、腐蝕性ガスはシリコンコーティング材14を
容易に通過し、シリコンコーティング材14と検出用導
電材12との界面に達することがわかる。この界面は、
水分、腐蝕性ガスの拡散経路及び保水経路となっている
ため、一旦浸入した水分、腐蝕性ガスは放出されにく
く、従って、検出用導電材12は、電気機器の通常大気
中に存在する構成部品よりも早く腐蝕したと考えられ
る。
【0026】即ち、シリコンコーティング材14を被覆
することにより、検出用導電材12は、実際の電気機器
の使用状態に比較して、より重度の腐蝕環境下に置かれ
たかたちとなり、腐食が促進される。これにより、電気
機器に使用される金属の種類別のダメージを事前に検知
予測することができる。
【0027】また、異なる種類の金属を検出用導電材1
2として絶縁基体ブロック11上に配置したテストチッ
プ10を用いることにより、診断対象の金属を容易に選
択することができる。
【0028】さらに、1個の絶縁基体ブロック11に配
置された複数種類の検出用導電材12の抵抗増加が、個
々の表示装置7で表示されるので、電気機器の設置場所
での腐蝕が早い金属を知ることができる。
【0029】なお、上記の例では、種類の異なる金属か
らなる検出用導電材12を絶縁基体ブロック11上に並
べて設けたが、同じ種類の金属からなる検出用導電材1
2を並べて、それらの断面形状や大きさ等を変えてもよ
く、これによる電気機器の寿命診断も可能である。
【0030】また、上記の例では、シリコンコーティン
グ材14を絶縁基体ブロック11上の検出用導電材12
に被覆したが、テストチップ10を印刷回路基板1に実
装した後に、シリコンコーティング材14の塗布をして
もよい。
【0031】さらに、上記の例では、コーティング材と
してシリコンコーティング材14を示したが、吸水性及
びガス透過性を有する他の材料を使用することも可能で
ある。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
電気機器用環境診断装置は、検出用導電材に吸水性及び
ガス透過性を有するコーティング材を被覆したので、検
出用導電材に外部からのゴミが直接付着せず、また人指
の接触による影響もなくなり、従って誤診断が防止さ
れ、信頼性が向上する。また、コーティング材は、ガス
成分、水分の通過が可能であるため、検出用導電材とコ
ーティング材との界面は促進環境診断状態となり、電気
機器の故障を事前に検出予測し、電気機器本体の故障、
及びこれ等電気機器が属するシステム全体の故障をより
確実に未然に防止することができる。さらに、検出用導
電材の材料を選択することにより、各種の金属について
腐食診断を行うことができる。
【0033】請求項2の発明の電気機器用環境診断装置
は、検出用導電材を絶縁基体ブロックに設けてテストチ
ップを構成したので、装置の設置が容易である。
【0034】請求項3の発明の電気機器用環境診断装置
は、コーティング材として、シリコンコーティング材を
用いたので、より確実に電気機器よりも早期に検出用導
電材を腐食させることができる。
【0035】請求項4の発明の電気機器用環境診断装置
は、種類の異なる材料からなる複数の検出用導電材を設
けたので、各種の金属について腐食診断を同時に行うこ
とができる。
【0036】請求項5の発明の電気機器用環境診断装置
は、各検出用導電材毎の抵抗増・断線を複数の表示装置
により個別に表示するようにしたので、電気機器の設置
場所での腐蝕が早い金属を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態の一例による電気機器
用環境診断装置を示す平面図である。
【図2】 図1の部分断面図である。
【図3】 従来の電気機器用環境診断装置を示す平面図
である。
【図4】 図3の部分断面図である。
【符号の説明】
1 印刷回路基板、2 配線パターン、6 スイッチン
グ回路(検出回路)、7 表示装置、10 テストチッ
プ、11 絶縁基体ブロック(絶縁体)、12検出用導
電材、14 シリコンコーティング材。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁体と、 この絶縁体上に配線されている検出用導電材と、 吸水性及びガス透過性を有し、上記検出用導電材を被覆
    するコーティング材と、 上記検出用導電材の電気抵抗の増加及び断線の少なくと
    もいずれか一方を検出する検出回路とを備えていること
    を特徴とする電気機器用環境診断装置。
  2. 【請求項2】 配線パターンを有する印刷回路基板と、 この印刷回路基板上に設けられている絶縁基体ブロッ
    ク、及びこの絶縁基体ブロックに設けられ上記配線パタ
    ーンに電気的に接続されている検出用導電材を有するテ
    ストチップと、 吸水性及びガス透過性を有し、上記検出用導電材を被覆
    するコーティング材と、 上記検出用導電材の電気抵抗の増加及び断線の少なくと
    もいずれか一方を検出する検出回路とを備えていること
    を特徴とする電気機器用環境診断装置。
  3. 【請求項3】 コーティング材は、シリコンコーティン
    グ材であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記
    載の電気機器用環境診断装置。
  4. 【請求項4】 種類の異なる材料からなる複数の検出用
    導電材が設けられていることを特徴とする請求項1ない
    し請求項3のいずれかに記載の電気機器用環境診断装
    置。
  5. 【請求項5】 各検出用導電材毎の抵抗増・断線を個別
    に表示する複数の表示装置を備えていることを特徴とす
    る請求項4記載の電気機器用環境診断装置。
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