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CSRレポート

信頼性試験

信頼性とは、定められた技術的条件の下で、期待される機能を一定期間実行できる能力のことです。

信頼性の尺度には、信頼度や故障率などがあります。さらに広義の信頼性には保全性が含まれます。

 

製品の予測/実際の技術仕様と顧客の要求に基づいて、さまざまな信頼性試験が実施されています。信頼性試験規格にはMIL-STD、JEDEC、IEC、JESD、AEC、EIAなどがあります。

 

 

技術コンセプト

信頼性とは、与えられた条件の下で、期待される機能が一定の期間、故障することなく発揮される能力のことです。

 

 

 

 

 

速寿命試験

  • 初期故障率 (ELFR:Early Life Failure Rate):

  • ELFRは、加速試験を行い、製品の初期故障率を算出する方法を定義します。初期故障率は時間の経過とともに減少するか、一定になります。十分なフィールド故障データがある技術については、代替方法を用いて初期故障率を設定することができます。

 

    この規格の目的は、初期故障率の測定および計算を行うための手順を定義することです。ELFRは顧客の要求を満たすことを保証するため、信頼性のパフォーマンスを目標と比較し、ラインからのフィードバックを提供し、サービスコストの見積もりをサポートし、さらに製品テストおよびスクリーニング戦略を設定するために使用することができます。

 

  • 高温動作寿命試験 (HTOL:High Temperature Operating Life Test)

  • HTOLは、集積回路(IC)の本質的な信頼性を判定するための信頼性試験です。この試験では、あらかじめ設定された期間、動作条件下でICに高温、高電圧のストレスを与えます。通常、ICはストレス下でモニターされ、中間測定や最終測定を行います。この信頼性ストレス試験は、「ライフタイムテスト(lifetime test)」、「device life test」、「extended burn in test」と呼ばれることもあり、潜在的な故障モードを引き起こし、ICの寿命を評価するために使用されます。

 

バスタブ曲線

 

加速要因

 

 

 

環境試験

  • 高温保存試験(High Temperature Storage Test) :
  • 高温保管されたデバイスに対する時間と温度の影響を調べます。

 

  • 低温保存テスト(Low Temperature Storage Test) :
  • 低温保存されたデバイスに対する時間と温度の影響を調べます。

 

  • 温湿度試験(Temperature Humidity Storage Test ):
  • 湿度の高い環境での非密封パッケージ・デバイスの信頼性を評価します。

 

  • プレッシャークッカー試験/高加速寿命試験(Pressure Cook Test / High Accelerated Temperature & Humidity Stress Test) :
  • 温度、湿度、圧力環境下における非密封パッケージ・デバイスの信頼性を評価します。

 

  • 温度サイクル試験(Temperature Cycling Test):
  • 極端な高温と低温を交互に繰り返すことで生じる機械的ストレスに対する部品の耐性を測定します。

 

  • 熱衝撃試験(Thermal shock Test):
  • 極端な温度変化にさらされた部品の耐性と、その繰り返しに対する影響を測定します。

 

  • 高温動作寿命試験(High Temperature Operating Life Test) :
  • 電気的バイアスおよび高温ストレス下でのデバイスの寿命を測定します。デバイスの動作状態を加速してシミュレートするもので、主にデバイスの認定や信頼性のモニタリングに使用されます。

 

  • プリコンディショニング(Precondition Test):
  • 非密閉パッケージ・デバイスの複数回のはんだリフローにおける信頼性を評価します。

 

 

 

ボード・レベル信頼性試験(Board Level Reliability Test)

  • ボード・レベル落下試験(Board Level Drop Test):
  • 回路基板の過度なたわみが製品故障の原因となる加速試験環境での携帯型電子機器に使用される表面実装型電子部品の落下性能を、評価・比較することを目的としています。テストボードと試験方法を標準化し、製品レベルの試験で通常観察される故障モードを再現しながら、表面実装部品の落下試験性能の再現性のある評価を行うことを目的としています。

 

  • ボード・レベル温度サイクル試験(Board Level Temperature cycle Test):
  • この試験は、極端に高温と低温を交互に繰り返すことによって生じる機械的ストレスに、部品やはんだ接合部が耐えられるかどうかを調べるために行われます。これらの機械的ストレスにより、電気的および物理的特性の永久的な変化が生じる可能性があります。

 

  • ボード・レベル単調曲げ試験(Board Level Monotonic Bend Test):
  • 単調曲げ試験は、部品の基板レベルの相互接続の破壊強度を評価することを目的とした試験方法です。従来のはんだリフロー技術を用いてプリント配線板に取り付けられた表面実装部品に適用されます。単調曲げ試験の結果は、従来の非周期的な基板の組み立てや試験の際に発生する可能性のある曲げ荷重に対する破壊耐性を示すものであり、出荷時や取り扱い時、あるいは現場での作業中の機械的なショックに対応する既存の規格を補完するものです。

 

  • ボード・レベル繰り返し曲げ試験(Board Level Cyclic Bend Test):
  • 極端な高温と低温を交互に繰り返すことで生じる機械的ストレスに対する部品の耐性を測定します。

 

  • ひずみ測定(Strain Measurement):
  • 電気的バイアスおよび高温ストレス下でのデバイスの寿命を測定します。デバイスの動作状態を加速してシミュレートするもので、主にデバイスの認定や信頼性のモニタリングに使用されます。

 

 

 

輸送試験

  • 振動試験(Vibration Test):

  • 振動試験は、通常はある種の加振機を用いて、構造物の試験を行います。あるいは、被試験機器 (DUT:device under test)を加振機のテーブルに取り付けます。振動試験は、定義された振動環境に対する被試験機器(DUT)の応答を調べるために行われます。測定される応答は、疲労寿命、共振周波数、あるいは異音や低級音(NVH)などです。異音と低級音の試験は、非常に低い音を発生する特殊な静音加振器を用いて行われます。

 

  • 機械的衝撃試験(Mechanical Shock Test):

  • 衝撃試験は、一般的に古典的衝撃試験とパイロショックまたは弾道衝撃試験の2つに分類されます。古典的衝撃試験では、正弦半波、ハーバーサイン波、鋸歯状波、台形波などの衝撃を与えます。パイロショックや弾道衝撃試験は特殊な試験であり、古典的な衝撃とはみなされません。古典的衝撃は、エレクトロダイナミック(ED)シェーカー、自由落下式ドロップタワー、空気圧式衝撃試験機などで行うことができます。古典的衝撃は、衝撃試験機のテーブルが急激に方向を変えるときに発生します。この急激な方向転換により、急激な速度変化が生じ、ショックインパルスが発生します。

 

  • 落下試験(Drop Test):

  • 落下試験とは、試作品や実験用の航空機や宇宙機を一定の高度まで上昇させてから放すことで、飛行中の特性を試験する方法です。特にロケットエンジンを搭載した動力機の試験飛行は、母機から放出した後にロケットを発射することから、ドロップローンチ(drop launches)と呼ばれることがあります。

 

 

EMS 試験

  • EMS試験
  • ラッチアップ試験
  • 電磁両立性(EMC)試験
  • 試験条件

 

担当者

名古屋ラボ|営業部

長谷川文哉

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