半導体・回路素子・電子部品における劣化寿命の故障モード・因子とその故障の寿命点

セミナー趣旨

　この講座は電子部品、なかでも「半導体には寿命がない」そう思われている方々、あるいは形あるものいずれは壊れるのだらか寿命はあるとおもいながらもどう考えていいかわからない方々に対する講座である。 　

　半導体から回路素子、電子部品に広げて寿命のある部品ごとに故障モード、メカニズム並びに寿命予測と対策について解説する。これらの部品には寿命のモードがある。そしてその寿命対策で最も良いのは寿命がこないストレス限界の範囲内で使うこと、次いで寿命を延命して商品ライフの中では寿命が来ないようにすること、最後に寿命を知ってメンテナンス設計に生かすことである。それを十分知った上で実務的、現実的な寿命予測法、その方向付けを考える。寿命は故障率が増加に転ずる時間、回数の変曲点を指し、この寿命点には材料、構造、接合、表面処理に劣化が起きて寿命となるというパターンとある一定の弱さや欠陥をもった時におこってくる寿命のパターンがあり、これらに分けて考える。 　

　また、加速係数は相対値であるからまだ容易に求まるが、寿命は絶対値であるので材料、構造によって変わり、これを求めるのは容易なことではない。それぞれの故障モードの理論式を実験で補正したり、複数の実験から定数をもとめたり、既知のパラメータをつかって内挿法、外挿法や信頼性手法、統計手法、シミュレーションなどを駆使して予測する多様なノウハウを紹介する。

受講者の声

• 講師の貴重な経験、資料を伝えていただきました。電子部品毎の故障モードがわかり満足しています。
• 勉強になりました。テキストが分厚くて驚きましたが、様々な項目が網羅されており困ったときにも役立ちそうでありがたいです。
• 自分に理論的な知識がなく、難易度は高かったが大変有意義なセミナーだった。ボリュームのあるテキストで冒頭におっしゃったようにさらに読み直して理解を深めたい。
• 本セミナーを通して電子部品の調達や現場の監査で気をつけなければいけない具体的なポイントを学べた。テキストも充実しており、内容も充実しているのでありがたいです。

受講対象・レベル

設計、試験、品質保証、クレーム処理に従事する技術者

必要な予備知識

特に必要ありませんが、ワイブル解析の基本的なことをしっているとより理解が深まる。

習得できる知識

1)寿命をもつ電子部品とその故障モード
2)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
3)寿命予測の考え方
4)部品ごとの寿命予測法　など
講師の長年の経験・技術データ・事例を1080頁余にわたって製本したテキスト本が残り、辞書のような形で活用できる。
おなじ故障モードでもアレニウス則、ラーソン・ミラー則・アイリング則・コフィンマンソン則、ノートン則、累積損傷則、水蒸気圧則などの古典的な故障モデル式だけでなく、ワイブル解析、極値解析、重回帰分析などの統計手法を活用したやりかたもあり、対数直線化、べき乗則、時間重ね合わせ則、内挿法、外挿法などの実務的なやりかたなどをいれて実に多様な予測法を習得できる。

セミナープログラム

1.基本的な考え方
(1)寿命故障率増加型故障モードと故障率一定型故障モード
(2)応力限界

2.寿命をもつ電子部品の故障モードとその構造因子の関係
(1)はんだ接続・基板（疲労、電極間リーク劣化寿命、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）

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とその構造因子の関係
(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.基本的な寿命予測法
(1)ファーストフェイラーポイントワイブルパラメータｍ当てはめ法
(2)対数直線化法
(3)べき乗則法
(4)極値確率紙法
(5)アレニウス則法
(6)ラーソンミラー則法
(7)ウイリアム・ランデル・フェリー則法
(8)重回帰分析による複数因子が絡む寿命の推定法
(9)材料Ｓ－Ｎデータをつかった寿命推定法
(10)市場回収品ないしは市場実験品からの劣化度測定データからの寿命推定法
(11)故障メカニズムに着目した損傷度比較による寿命推定法

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
　　①はんだ熱疲労寿命
　　　Coffin-Mansonの修正式からの予測法
　　　はんだ合金材S-N曲線からの予測法
　　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式からの予測法
　　　Arrhenius則からの予測法
(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
　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Mos-FET，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
　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法
　　Coffin-Mansonnの式による予測法
(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
　①熱疲労寿命
　　インピーダンス特性と位相特性の関係
　　熱疲労の逆ｎ乗則による予測法
(5)バリスタ
　　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
　①サージ耐久寿命
　　サージ電圧とサージ吸収特性の関係
　②熱応力の逆ｎ乗則による予測法
　③累積損傷則による予測法
(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
　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
　　熱疲労則による予則法
　　累積損傷則による予測法
(7)発光ダイオード
　　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
　①パワーサイクル寿命
　　LED樹脂のガラス転移点との関係
　　Coffin-Mansonの式による予測法
(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
　　Arrehenius則からの予測法
　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法
(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
　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
　　べき乗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
　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
　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
　　べき乗分布のあてはめによる予測法
　　水蒸気圧則による予測法
　②溶剤劣化寿命
　　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法
(12)コネクタ
　　寿命に影響する材料、構造、接合の要素と故障モード、メカニズム、寿命予測法と対策
　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法
(13)リレー、スイッチ
　　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
　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
　　べき乗分布のあてはめによる予測法
　　重回帰分析による予測法
　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法
　③腐食割れ寿命　
　　応力腐食の理論式からの予測法

質疑・応答

セミナー講師

技術コンサルタント　伊藤　千秋 先生

オムロン株式会社 品質保証部長，部品技術部長等歴任後現職
制御機構部品の品質保証を15年，自動車電装部品の品質保証23年経験，品質・信頼性一筋のプロフェッショナル
この間，日本科学技術連盟 信頼性開発技術研究会 委員長などを歴任

セミナー受講料

（消費税率10%込）1名：49,500円　同一セミナー同一企業同時複数人数申込みの場合　1名：44,000円
※WEB受講の場合、別途テキストの送付先1件につき、配送料1,210円（内税）を頂戴します。

テキスト：製本資料（受講料に含む）