故障モード解析と支配応力を組み合わせる方法

故障モード解析 (FMEA) と環境比較および材料マッチングを組み合わせて支配的な応力を決定する核心は、「故障現象から始め、環境条件を背景として使用し、材料特性を橋渡しとして使用する」ことにあり、これら 3 つの側面を相互検証して、製品の劣化につながる重要な応力要因を正確に特定します。{0}}

1. 故障モード解析：「結果」から「原因」を推測する

故障モードは、支配的な応力を決定するための最も直接的な手がかりです。さまざまな故障モードが特定の応力タイプに対応します。

亀裂や亀裂が発生する場合:

疲労破壊（破断面の疲労条痕） → 交互荷重または振動を指す

応力腐食割れ（樹枝状割れ） → 引張応力＋腐食媒体の共働

熱応力亀裂（温度勾配の大きい領域から発生） → 熱サイクルまたは急激な温度変化

重大な変形を伴わない性能の低下:

絶縁抵抗の低下、漏れ電流の増加 → 湿熱＋電気的バイアスによる電気化学的マイグレーション（H3TRB）

接着不良、層間剥離 → 熱膨張係数の不一致により界面応力が発生

表面劣化:

粉化、変色、脆化 → 紫外線照射または熱酸化老化によって支配される-

塩水噴霧および多湿環境下での錆、孔食 → 電気化学腐食

主なアクション: 実際に故障したサンプルを収集し、破面 SEM 分析と腐食生成物の検出を実行して、微細構造と故障メカニズムを確認します。

2. 環境比較：「外部駆動力」の特定

製品の環境におけるストレス要因を定量的に比較し、最も強度が高く、持続時間が最も長い 1 ～ 2 つの要因を特定します。

判断ロジック: 製品を 85 度 /85%RH 環境で使用した場合、湿熱ストレスは常温乾燥環境よりもはるかに高くなります。その影響を最初に評価する必要があります。

3. マテリアルマッチング：「本質的な感度」の検証

さまざまな材料は特定の応力に対して非常に敏感です。それらの応答メカニズムは、材料の特性を考慮して決定する必要があります。アルミニウム合金およびステンレス鋼：引張応力および塩化物イオン環境下で応力腐食割れが発生しやすくなります。

エポキシ樹脂封止材：吸湿性が高く、高温多湿の環境では膨張しやすく、界面剥離の原因となります。

炭素繊維複合材料: 高温および高ひずみ速度下では、マトリックスが分解しやすくなり、繊維とマトリックスの界面に弱点が生じます。

ゴム製シール: オゾン環境、特に静的引張条件下では亀裂が発生しやすくなります。

重要なパラメータ: 材料の熱膨張係数 (CTE)、吸湿率、引張強度、耐候性評価などに注意し、環境ストレスと一致させてください。

4. 3 つの要素を組み合わせる: クローズドループの判断を構築する-

情報の上記 3 つの側面をクロス分析して、閉ループ検証を形成します。{0}{1}{0}

破壊現象の観察 → 考えられる応力の種類を事前判断

使用環境を分析 → その環境下で最も可能性の高い外部ストレスを排除します

材料特性を確認する → 材料がこの種の応力に敏感かどうかを確認する

総合判断 → 3つとも同じストレスを指している場合、支配的な要因であると確認できる

例: 海南での使用後に電子制御ユニットの PCB でショートが発生

故障モード: デンドライトの成長、漏れ電流 → 湿った熱 + バイアス電圧を示す

Environment: High temperature and high humidity year-round (>35℃, >85%RH) → 強い湿熱ストレス

材質：FR-4基材は吸湿しやすい→湿熱に弱い

→ 結論: 支配的なストレスは湿熱結合電気ストレスであり、HAST テスト (JESD22-A101) を使用する必要があります。シミュレーション検証

要約: 故障モードは「症状」、環境は「原因」、材料は「体質」です。 3 つすべてを協力して分析することによってのみ、誤った判断を回避することができ、加速劣化試験が実際の使用における製品の信頼性性能を正確に反映することが保証されます。