プリント基板の定格温度とアブノーマル試験について

質問

FR4プリント基板（ULマークあり、94V0,定格温度130℃）についてですが、
もしこの定格温度を短時間でも超えるとどんな不具合が想定されるのでしょうか。
基板が炭化・導通して、トラッキング発火したりすると聞いたのですが本当でしょうか。
（樹脂であることを考えれば、当然かもしれませんが）

故障時に表面温度が170℃程度になる部品（SOIC8パッケージ）があります。しかも常時300Ｖ以上の直流高電圧が加わる部品なので、そのパターンが隣接しています。熱抵抗で多少温度は下がるかもしれませんが、多分基板の定格温度は超えていると思います（放熱用パターンもありません）。もしトラッキングすると、ヒューズも切れずに基板が発火するのではと思っています。
私はこの設計はまずいのではと思っていますが、明確な判断基準が無く、判断に困っています。（どんな機器でも、異常時は多少は発熱するでしょうし）
一般的には、短時間であっても、異常時に基板の定格温度を超えないように設計するものでしょうか？
ちなみに回路は小容量のACDC電源です。単一故障試験をしていて上記の状態になりました。

よろしくお願い致します。

回答No.5

bunjii · ベストアンサー

>短時間というのは数時間～24時間程度です。
耐用年数に対する場合は短時間と言えますが、異常事態の継続時間としては短時間の域を超えています。

>ちなみに、問題のICが170℃まで過熱した状態でも、装置としては停止しますが、ヒューズは切れません。
装置が停止すると言うことは問題のICへの通電は停止するということですよね？
通電が停止しなくても負荷が無くなればICの温度は低下するはずですが、その点は如何ですか？
異常時に停止する制御回路の設計でICの負荷側を遮断するのではなく電源側を遮断すれば良いと思います。
ヒューズでの遮断は過電流に対する保護が一般的ですが温度ヒューズによる保護を併用することも検討されたら如何ですか？

お礼

大変参考になりました。ありがとうございました。

補足

ご回答頂きありがとうございます。度々すみません。

＞異常事態の継続時間としては短時間の域を超えています。
やはりそうですよね・・・

＞装置が停止すると言うことは問題のICへの通電は停止するということですよね？
問題のICは、スイッチング電源の1次側制御ICです。異常時にスイッチングは停止（出力が出ない=装置の停止）しますが、ICへの通電は切れず、発熱し続けてしまいます。
書いていてやっぱりまずい気がしてきました・・・
温度ヒューズは検討してみます。

宜しくお願い致します。

回答No.4

bunjii

>もしこの定格温度を短時間でも超えるとどんな不具合が想定されるのでしょうか。
短時間と言う表現では評価のしようがありません。
数秒、数分、数時間など大凡の提示をすべきかと思います。
また、超える温度の差がどの程度かにもよるでしょう。
定格温度を数度超えた時間が数秒程度であれば殆ど変化はないと思われます。

>一般的には、短時間であっても、異常時に基板の定格温度を超えないように設計するものでしょうか？
当然、異常時のときは定格温度以外の要件で電流を遮断する処置が必要でしょう。
パーツの表面温度を検知して回路を遮断するなどの安全装置を組み込むと良いかも知れません。

補足

ご回答頂きありがとうございます。すみません、確かに「短時間」だけでは曖昧でした。短時間というのは数時間～24時間程度です。ちなみに、問題のICが170℃まで過熱した状態でも、装置としては停止しますが、ヒューズは切れません。ＩＣ直下の部分は基板定格に対して30℃は超えていそうです。このような微妙な問題が出る時点で、問題のある設計なのは承知しています・・・

回答No.3

kngj1740

定格温度130℃というのは基板としてのすべての特性を保障する温度です。例えば炭化するかどうかについては必ずしも１３０℃で炭化する訳ではありません。異常時の特性までは規定されてないのでは。規定されてない使い方をする場合は独自に評価する必要があります。（１７０℃で炭化するような事があるのかなど）。

お礼

大変参考になりました。ありがとうございました。

回答No.2

foobar

極短時間だと、重大なトラブルには至らないかと思います。
１３０度を短時間でも越えたら炭化する、という状況だと半田付けすら出来ないことになってしまいます。（基板の規格には半田付け時の温度、時間条件も規定されていますが。）

その製品に対応する安全規格がどうなっているか、（どういう条件のもとでどういう規定があるか）をチェックする必要があるかと思います。

お礼

大変参考になりました。ありがとうございました。

回答No.1

toiawasedesuyo

５４歳　男性

私の会社は制御系の製品を出荷しており

電源装置は専門メーカに設計依頼して、品質審査を実施しています

その時、設計の考え方、裕度、限界試験を行い異常が発生しない事を

専門メーカと一緒に評価します

電源は製品の心臓です

その心臓に欠陥は許されません

半導体と同じで使用される環境を想定した時、定格を越える設計は

当然、許されません

但し、部品が故障し想定以上の発熱が予想される場合は、その事象を

回避（ヒューズ等）で保険をかける設計手法があります。

従って電源を組み込むメーカは電源が万が一故障しても製品に対する

影響が最小限になるような装置としての設計が重要です

お礼

大変参考になりました。ありがとうございました。