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2010年2月 5日 (金)

故障率雑感

故障率はfit=1/{(試験数)×(時間)}で、単位は10^-9/hである。故障率一定と考えるときには故障が指数分布であることを仮定している。

現在の電子部品の故障率は、簡単な部品であればおそらく1fit前後のオーダーであろう。これを、部品の試験で行うには、1000個の部品を1年間(8000時間≒10^4h)としても、試験数×時間は10^7しかなく、殆ど無故障での実験結果となる。そこで、温度などの環境条件を過酷にして加速試験を行うことになるが、加速により故障モードが変化する場合があり、実故障率の見積もりを大きく誤るケースもある。

しかし、実使用ではたとえば100万ユニットを10年間使用すれば、10^6×10^5で1fitの故障率でも100台故障することになる。量産規模が大きいほど、信頼性を高めないと不具合で苦しむことになる。

使用環境は様々で、部品にかかるストレスの大きさ、種類もことなる。現実的には、部品が加速試験により一定水準以上の品質であることを確認し、最終的にはフィールド故障を根気よく解析するとともに、有寿命品を定期的に交換するしかないだろう。

設計時には、定格低減(ディレーティング)を行うのが常道だが、定格低減により増える故障モードも存在する。

フィールドではノイズ等の外乱も入る上、部品も間欠的に異常動作をすることもあり得る。

間欠性不良の場合、表の論理だけで故障ではないと主張できるほど現実は甘くない。

材料をコストダウンの目的で変更する場合には、故障モード、加速係数も変化する場合もある。

今やマイコンがシステムの中核となり、膨大なソフトが組み込まれている。

そして、ソフトの膨大さ故に、新製品といえども既存プログラムの流用が安易に行われその部分のシステム的検証が甘くなっている場合もある。

デジタル制御の機器、アナログエンジニアは自分の感性と違う動きをする場合も時々で会う。プラント制御装置でもない限りたぶんコンピューター部の多重化は行っていないであろう。

日本製品は信頼性が高いと言われるまでになったが、その信頼感を維持していくのは容易ではない。様々な視点でコストと信頼性を両立させる技量をもった人材が少なくなりつつあるような気がする。

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コメント

こんばんわ5513さん
私も半導体部品のユーザーですが、設計の際に定式されているサージはツエナーなどで定格低減(ディレーティング)して見積もれますが、そのたのノイズに関してはデータシート上では確認できないために実機試験での確認になっています。
過渡的な現象をどこまで解析するのか最近ではカスタムICの開発がさかんになり単体試験では合格だがASSY試験ではだめという不可解な現象もあります。

おはようございます。入門者にゅーきち さん
サージ耐量は一部の品種以外はデーターシートには記載されていません。自分でテスト装置を作って測ることになるケースがほとんどです。
逆に主要部品のサージ耐量が判っていれば、実機で入ってくるサージの定量化ができます。
一過性のノイズに対しては、あまり効率的な手法がなく、しかも、様々なパターンのノイズが入ります。

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