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温湿度サイクルの耐久試験について
2023/10/18 14:37
- 温湿度サイクルの耐久試験についての要約文（1/3）: 製品の信頼性評価において、温湿度サイクル下での動作試験が重要です。現在は－３０℃×２時間、－３０℃から＋８０℃までを１時間、＋８０℃を２時間、＋８０℃から－３０℃までを２時間の７時間サイクルを５回実施しています。
- 温湿度サイクルの耐久試験についての要約文（2/3）: しかし、製品に使用している樹脂材料の使用温度範囲が＋８０℃なので、上限を＋７０℃に変更する必要があります。変更後も同様のストレスを与えるためには、＋７０℃の時間の延長やサイクル数の増加などの条件を検討する必要があります。
- 温湿度サイクルの耐久試験についての要約文（3/3）: 上記の条件の中で、より適切な条件を選択するためには、樹脂材料の特性や製品の使用環境に関する情報を考慮する必要があります。選択した条件によって、製品の信頼性や耐久性が変化するため、慎重な検討が必要です。
温湿度サイクルの耐久試験について
2011/07/14 11:35
お世話になっています。
現在、製品の信頼性評価において温湿度サイクル下で製品を動作させる試験を実施しています。
その温度湿度サイクルは、－３０℃×２時間、－３０℃から＋８０℃（９０％ＲＨ以下同様）までを１時間、＋８０℃を２時間、＋８０℃から－３０℃までを２時間の合計７時間のサイクルを５回実施しています。
ところが、製品に使用している樹脂材料の使用温度範囲が＋８０℃のため、上限を＋７０℃に変更しようと検討しています。
その場合、上記と同様のストレスを製品に加える場合、どの様な条件（＋７０℃の時間の延長？サイクル数を増やす？）にすべきでしょうか？
ご教示のほど、よろしくお願いします。
回答 （4件中 1～4件目)
ガラス転移温度(ガラス転移点)や耐熱連続使用温度、熱変形温度、等々でも異なった仕様
での耐久試験となるのは明白と考えます。
時間とお金に限りがあると思いますが、
◆ 当初の条件で耐久試験する
★ ＋７０℃の時間延長で、５回サイクル＋α
でデータ比較するしかないでしょうね。
本当に、時間とお金に限りがあると思いますが、できれば使用温度範囲が＋８０℃以上の
類似樹脂で、前述仕様の類似確認をした後がベターですが。
（色々なデーターベースを持って、ノウハウとしたら良いと考えます）
言っちゃいけないことでしょうが、一つの目安（だろう）試験なので。
寿命的な定数がはっきりしていない試験分野？なので。
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試験条件になにか違和感があります。
年単位の温度変化と考えて ×５ ？
温度は恒温恒湿槽の設定可能範囲に由来するだけ ？
全数実施の高温エージング、バーン・インよりグレードを上げてるが、高温高湿、ヒートサイクル
をミックスしたような試験 ？
公的規格や得意先指定なら従うしかないが、そうなら条件変更は無理。
＞製品に使用している樹脂材料の使用温度範囲が＋８０℃のため、上限を＋７０℃に変更
樹脂材料を変更をするなら、温度サイクル試験よりも、最高温度を下げて大丈夫なのかの評価を先行すべき。
従来使用材料のカタログ値が判明しただけなら、試験条件ダウンはすべきでない（最高使用を短時間越えるのは支障ないこと多い）
従来の試験条件は実績の裏打ちがある、材料変更して７０℃に下げても問題ないことも確認済み、、なら、－３０℃ → －４０℃ の方が納得性あるのでは？ Ｅの槽なら、殆ど出来たと思う。
＞試験をするにあたり、少しでも時間・費用を減らすため
厳しくして短時間で済ます、いわゆる超加速試験の考え方。条件緩和とは逆方向です。
繰返しになりますが、70℃へのダウンは慎重を期さないと。。。。
お礼
2011/07/18 08:25
ご回答ありがとうございました。
お礼が遅くなって申し訳ありません。
今回お聞きしたかったのは、最初の質問にあります様に、温湿度サイクルの上限温度を＋８０℃から＋７０℃に下げた場合、できるだけ同等のストレスの試験条件にするためは、机上計算上どの様な方法があるかです。
条件を変えて試験をした結果を受けて、最終的に今後の試験条件を決めるのですが、まず、机上でどの様な方法があるのかを確認したかったのです。
同等のストレスにする方法など無いとか、実際に確認しないとわからないとのことでしたら、諦めるしかないです。
試験をするにあたり、少しでも時間・費用を減らすため、あらかじめ何らかの理論的な裏づけを持って、試験をしたかったのです。
一般的には時間の延長よりサイクル数で考えるようです。
考え方は、アイリングモデルを拡張したべき乗則で考えるといかがでしょう。
温度差ΔTをストレスとし、故障までのサイクル数をNとすると
アイリングモデル式は lnN=A-αlnΔT となります。
これから 温度差ΔT1のときの寿命N1 ΔT2のときN2とすると
ln(N1/N2)=-α(ΔT1/ΔT2)より 加速係数 K＝N1/N2＝(ΔT1/ΔT2)＾α
ここで、加速係数またはαがわかれば、市場における温度変化に対する製品の耐用年数から加速試験で実施すべきサイクル数が求まります。
ただ、残念なことに、アレニウスの活性化エネルギーほどにはαのデータがありません。温度差2条件で故障するまでサイクル試験を実施すれば、αが求まりますので、チャレンジされてはいかがでしょう。
アイリングモデルやべき乗則で検索するとなにかヒットするかも知れません。
Aは定数です。
ボルツマン定数とかプランク定数とかいったものだと思います。
ちなみに、半導体パッケージのはんだ付け部の熱疲労は温度幅に対し一般的にα＝2程度といわれているそうです。
お礼
2011/07/14 14:42
ご回答ありがとうございます。
この温湿度サイクル×５サイクル×耐久回数がほぼ５年に相当するとの過去のデータがあると考えますと、
ΔＴは、-30～+80から110℃
Ｎは、5サイクルです。
あとαが求まればよいのですが・・・
InN＝A－αInΔT
ここのAとは何を表しているのでしょうか？
度々申し訳ありませんが、ご教示ください。
８０℃の意味が何によるかに拠りますね。
加速試験としての加速係数のためなら変更可能ですが
絶対最大スペック試験なら７０℃には下げられません。
信頼性ハンドブックなどで、試験条件設定の意味を確認してください。
お礼
2011/07/14 13:19
早速のご回答ありがとうございます。
今回お聞きしたかったのは、加速試験として加速係数の変更についてです。
一般的な１０℃、２倍則の様に、温度サイクルの場合どの様な考え方をするかご教示ください。
よろしくお願いします。
お礼
2011/07/18 08:29
ご回答ありがとうございました。
御礼が遅くなって申し訳ありません。
先のご質問のお礼にも書かせていただいたのですが、最終的には従来の試験条件と比較して、同等の性能変化・劣化になる試験条件を設定する事になります。試験開始にあたり、何らかの目安をいただけたらと思ったのですが、残念ながら、その様なご回答を得られませんでした。