1.基本的な考え方
(1)寿命とは
(2)故障率増加型故障モードと故障率一定型故障モード
(3) 応力限界
2.寿命をもつ電子部品とその故障モード
(1)はんだ接続・基板(はんだ熱疲労、はんだ電極間リーク劣化寿命、はんだクリープ劣化寿命)
(2)アルミ電解コンデンサ(ドライアップ寿命)
(3) パワーMOSFET、パワートランジスタ、三端子レギュレータ(パワーサイクル劣化寿命)
(4) 炭素皮膜抵抗(電食、パルスサージ破壊寿命)
(5) フィルムコンデンサ(熱劣化寿命)
(6) 発光ダイオード(パワーサイクル劣化寿命)
(7) バリスタ(サージ劣化寿命)
(8) セラミック振動子(熱応力劣化寿命)
(9) リレー・スイッチ(接点開閉寿命、トラッキング寿命、応力腐食寿命)
(10)コネクタ(摺動摩耗寿命)
(11)トランス、ソレノイド、コイル(熱水劣化寿命、溶剤劣化寿命)
(12)EE-PROM(書き込み消去寿命)
(13)電気二重層キャパシタ(充放電寿命)
3.電子部品に一定の欠陥を内在した場合の寿命故障モード
(1)積層フィルムコンデンサ(フィルム裂け目によるリーク劣化寿命)
(2)積層セラミックコンデンサ(電極間割れによる毛細管凝縮リーク劣化寿命)
(3) 整流ダイオード(PN接合面保護膜形成不足によるリーク劣化寿命)
(4) アルミ電解コンデンサ(封止ゴム弾性劣化による電解液漏れ寿命、封止ゴム溶剤劣化による電解液漏れ寿命、電極箔短絡による電解液漏れ寿命)
4.寿命予測の考え方
(1)基本的な考え方
(2)基本的な寿命予測法
① ファーストフェイラーポイント法
② 寿命理論式から導き出す法
③ 寿命規格値を最悪値として導き出す法
④ 材料S-Nデータから導き出す法
⑤ 市場戻入品から劣化測定をしてそれをもとに導き出す法
⑥ 類似の故障モードの学会等文献から導き出す法
5.部品ごとの寿命予測法
(1) はんだ接続並びに基板
寿命に影響する材料、構造、接合要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① はんだ熱疲労寿命
Coffin-Mansonの修正式からの予測
はんだ合金材S-N曲線からの予測
Coffin-Manson修正式による理論値と実験値
② はんだ接続間リーク劣化寿命
水の表面付着メカニズム(結露作用)、(呼吸作用)、(拡散凝縮作用)
マイグレーション理論式からの予測
蒸気圧則からの予測
絶縁劣化理論式からの予測
③ はんだクリープ寿命
故障モード、メカニズム
はんだ軟化温度(最高使用温度)
はんだ材のクリープ耐性と応力の関係
Larson-Miller式からの予測
Arrhenius則からの予測
(2) アルミ電解コンデンサ
寿命に影響する材料、構造、接合要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① 電解液揮発(ドライアップ)寿命
電圧による劣化寿命式ならびに温度による劣化寿命予測式
② 封止ゴム弾力劣化ならびに溶剤劣化による電解液漏れ寿命
ゴム劣化寿命式
③ 電極箔短絡による電解液漏れ寿命
(3) パワーMOSFET,パワートランジスタ、三端子レギュレタ
寿命に影響する材料、構造、接合要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① パワーサイクル寿命
パワーサイクル寿命曲線
疲労の逆n乗則による寿命予測
Manson-Coffinの式による予測
(4) セラミック振動子
寿命に影響する材料、構造要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① 熱疲労寿命
インピーダンス特性と位相特性の関係
分極処理
熱疲労の逆n乗則による予測
(5) バリスタ
寿命に影響する材料、構造、接合の技術要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① サージ耐久寿命
サージ電圧とサージ吸収特性の関係
熱応力の逆n乗則による予測
累積損傷則による予測
(6) 炭素皮膜抵抗
寿命に影響する材料、構造要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① 電食寿命
マイグレーション理論式からの予測
蒸気圧則による予測
② パルスサージ寿命
パルス限界電圧
サージ波形と試験波形の置き換え
熱疲労則による予測
累積損傷則による予測
(7) 発光ダイオード
寿命に影響する材料、構造、接合の技術要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① パワーサイクル寿命
LED樹脂のガラス転移点との関係
Coffinn―Mansonの式による予測
(8) フィルムコンデンサ
寿命に影響する材料、構造要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① フィルム熱疲労劣化寿命
内部フィルムの耐熱性
内部フィルムのはんだ熱の温度上昇と熱収縮度
Arrhenius則からの予測
② フィルム裂け目リーク劣化寿命
溶射金属のフィルム間への金属の入り込みとリークとの関係
電極形成時、しリード溶接時のフィルムの圧縮応力による裂け目とークとの関係
水蒸気圧則による予測
(9) 積層セラミックコンデンサ
寿命に影響する材料、構造要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
① セラミック割れ隙間の毛細管凝縮によるリーク劣化寿命
市場データワイブル解析からのワイブルパラメータm、η、γ
基板分割方式ごとの基板にかかるひずみ
分布のあてはめによる寿命予測
② 高電界短絡現象によるリーク寿命
(10)整流ダイード
寿命に影響する材料、構造、接合要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
①PNジャンクションリーク劣化寿命
水蒸気圧則による予測
(11)トランス、ソレノイド、コイル
寿命に影響する材料、構造の要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
①熱水劣化寿命
ワイブル解析からのワイブルパラメータm、η、γ
分布のあてはめによる予測
水蒸気圧則による予測
③ 溶剤劣化寿命
SP(ソルベントパラメータ)値
コイル絶縁故障モデルと寿命式
電圧劣化の逆n乗則による予測、インパルス電圧劣化による予測
(12)コネクタ
寿命に影響する材料、構造、接合の技術要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
①摺動摩耗寿命
各種めっきコンタクトの微摺動摩耗試験
酸化式による予測
②局部電池腐食寿命
標準電位、異種金属組み合わせの接触電位
水蒸気圧則による予測
(13)リレー、スイッチ
寿命に影響する材料、構造、接合の技術要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策を解説。
①接点開閉寿命(接点消耗、接点転移、接点溶着)
開閉寿命試験データからのワイブルパラメータm、η、γ
接点開閉アークの挙動、接点乖離時のアーク持続時間
分布のあてはめによる予測
②トラッキング寿命
トラッキング並びにマイグレーションの理論式からの予測
④ 応力腐食割れ寿命
応力腐食の理論式からの予測
(14)その他