製品の耐用年数を評価する際、お客様には50,000時間とご案内することがよくあります。ただし、この数値は実際の試験から導き出されたものではなく、理論的な計算に基づいています。
実際の製品寿命を測定する方法は HALT（高加速寿命試験）HALT試験は、高温／低温、急速な熱サイクル、振動など、通常の使用条件をはるかに超えるストレス条件を課すことで、製品の潜在的な弱点を迅速に明らかにする試験方法です。HALT試験の主な目的は、製品の正確な寿命を決定することではなく、設計上の欠陥や早期故障のメカニズムを特定し、どのコンポーネントが最も損傷を受けやすいかを特定することです。
しかし、実際には、 MTTF（平均故障時間）MTTFに基づく評価戦略。MTTFは、統計的寿命分布モデル（指数分布やワイブル分布など）に基づく定量的な信頼性指標です。一定数のサンプルを標準条件または加速条件下で動作させ、経時的な故障を記録することで、製品の平均寿命を推定します。
以下の表は、私たちが実際に遭遇した事例を示しています。分析に使用した加速老化モデルは、 ペックモデル.
ペックモデルの紹介
ペックモデルは、温度と湿度の複合影響下における電子部品および材料の加速劣化を予測するために使用される経験的モデルです。温度のみを考慮する従来のアレニウスモデルとは異なり、ペックモデルは湿度指数パラメータを導入しているため、高温多湿環境が製品寿命に与える影響をシミュレーションするのに適しています。その数式は次のとおりです。
どこ：
- AF 加速係数です。
- RH 相対湿度です。
- n 湿度指数（通常は2～4の範囲ですが、ここでは3を使用します）
- E 活性化エネルギー（LCDでは通常0.7 eV）
- k はボルツマン定数、
- T ケルビン単位の絶対温度です。
このモデルを使用すると、加速テストの期間を通常の動作条件下での同等の寿命に変換できます。
たとえば、この表では次の値を代入します。
RHtest: 相対湿度テスト（90%）
RHuse: 使用相対湿度（50%）
Tテスト=333.15K
トゥーゼ=298.15K
Ea =0.7eV
k=8.617×10−5 eV/K
N = 3
AF=102.7
等価稼働時間 T = 240 時間 * 102.7 = 24,648 時間。
次に、MTBF の式に T を代入する必要があります。
MTTFとMTBFの定義と違い
MTTF と MTBF はどちらも製品の信頼性を説明するために使用されますが、適用されるシナリオは少し異なります。
MTTF（平均故障時間） デバイスが最初の故障を起こすまでの平均動作時間を指します。これは修理不可能なシステムに適用され、製品の信頼性レベルを反映した統計的な期待寿命を表します。
MTBF (平均故障間隔) MTBFは通常、修理可能なシステムに使用され、2回の連続した故障間の平均動作時間を示します。修理不可能なシステム（当社のテストで使用したLCDなど、一度損傷すると修理できないもの）の場合、MTBFはMTTFで近似できます。
式は MTBF 次のとおりです。
計算する MTBFからの信頼性式は次のようになります。
実験計画
テストの目的:
既知の条件下で 10 年と 5 年の信頼性が 10% を超え、90 年の寿命に対応する必要な MTBF 下限を達成します。
ユニットあたりの相当テスト時間: 24,648 時間 (Peck モデルを使用して 240°C / 60% RH で 90 時間からの外挿に基づく)。
信頼度レベル: 90%、95%、99% の信頼度レベルのサンプル サイズの計算。
サンプルサイズ要件（MTBF信頼性計算に基づく）:
| 信頼水準 | 90年間で5%の信頼性を実現するサンプル | 90年間で10%の信頼性を実現するサンプル |
| 90% | 39 | 78 |
| 95% | 54 | 101 |
| 99% | 83 | 156 |
テスト計画の詳細:
- サンプル サイズ: 必要な信頼性と信頼度に基づいて選択します。偶発性のための余裕を持たせることをお勧めします。
- テスト条件: 60°C / 90% RH で少なくとも 240 時間連続エージング (広く受け入れられている業界標準)。
- データ監視：テスト全体を通して、すべての障害イベントと時間を記録する必要があります。障害が発生した場合は、再計算を行い、それに応じて計画を調整してください。
- 定期評価：試験後、ペックモデルを用いて試験期間を等価寿命に換算します。適切な統計手法を用いてMTBFと信頼性を評価します。
- リスク管理: 障害が発生した場合は、障害モードを分析し、材料やプロセスを調整し、必要に応じて設計を最適化します。
予想される結論:
78 個のサンプルを 60°C / 90% RH で 240 時間テストし、故障が発生しなかった場合、製品の 10 年相当の信頼性は 90% と推定されます (つまり、ユニットの 10% のみが故障すると予測されます)。これは、民生用電子機器の一般的な基準 (通常は 80～90% の信頼性) を満たします。
対照的に、5 つのサンプルのみがテストされた場合 (最初の表に示すように)、5 年間の信頼性はわずか 43.9% となり、ユニットのほぼ半数が 5 年以内に故障することが予測されます。これは、顧客への提示には好ましい結論ではありません。
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