信頼性保証活動で知っておきたい「故障を引き起こす物理化学的故障メカニズム30」

商品に故障を発生させないためにはすべての故障の発生メカニズムを知ってその原因を無くさなければなりません。新商品はじめ軽薄短小密閉化や性能アップ、コストダウンのために新しい技術や品物の採用が常に行われますので原因を取り除ける技術を持っていることが絶対必要です。どのような要因の組合せが故障につながるのかを基礎から知って設計やDRなど、あるいは評価試験に活用することが信頼性の中心活動になっています。それぞれでも蓄積して活用されていると思います。 　ここでは、ぜひ知っておいてほしい主な物理化学的故障メカニズムを新しい知見も入れて基本的な視点で幅広く40近くを説明します。設計、DR、そして評価試験活動を新しく始められた方、あるいは現存情報を見直したい方にとって絶好の機会です。

1. なぜ故障メカニズムが必要か
   1. 故障メカニズムとは
   2. 故障/故障モード/故障 (劣化) メカニズム
   3. 故障現象の分類と対応
   4. 故障メカニズムが信頼性の中心
   5. 信頼性保証加速試験の進め方
   6. 故障メカニズムは難しいか
2. 熱ストレス関連
   1. 反応劣化
      • アレニウスモデル
      • 樹脂の耐熱寿命 など
   2. 高温特性変化
      • 特性変化 – 粘度など
      • 特性変化点 – 金属 (再結晶温度)
      • 樹脂 (ガラス転移点)
   3. 金属間化合物成長による脆化・溶接・はんだ付け・ボンディングなど 速度=√時間
   4. 準安定相金属間化合物 Niめっき上Sn系めっきに発生している はんだ付けで消える
   5. 拘束応力
      • 熱疲労破壊
      • はんだクラック
      • シール剥がれ
      • バイメタル – 全商品
   6. 溶食
      • はんだ付け
      • 手直し
      • 断線
      • シール不良
      • はんだ付け品
   7. 金属接触分解 (銅害)
      • 圧接高温放置
      • 金属と接触や着色剤に金属を使う樹脂
3. 湿気ストレス関連
   • 水分が関連する多くの故障メカニズム一覧
1. 結露 要因 (露点 毛細管凝縮 化学凝縮)
   • 相対湿度が100%にならなくとも結露する
2. 環境変化による結露
   • 昼夜サイクル
   • 場所違い
   • 使用場所移動
   • 環境ストレスと湿度ストレス
3. 呼吸作用
   • 缶や袋の中に水が溜まる
4. サーマルスパークリング、ミーズリング
   • 水の3態
   • はんだ付け
   • コーティング
   • 樹脂
5. 水分が付着し易い/し難い樹脂とは
   • 親水基
   • 疎水基
   • 電気陰性度から考える
6. 水が電気を流すメカニズム
   • 水でない溶液でも電気が流れる
   • 極性基とは
   • 誘電率とは
7. 吸着 吸湿 バルク透湿 境界透湿
   • なぜ樹脂により違うか
   • 性質を決める因子は?
   • 樹脂
8. 相対湿度一定は湿度ストレス一定でない
   • 温度加速に化けている高温高湿試験結果が多い
4. 応力ストレス関連
   1. 応力集中
      • 円孔や切り欠き
      • 段差など
   2. 疲労
      • バスキン則
      • コフィンマン則
      • マイナー則
      • 腐食疲労
      • 弾性疲労
      • 塑性疲労
   3. 共振
      • 頭の重たい部品注意
   4. クリープ リラクゼーション
      • 形の変化
      • 力の変化
   5. ストレスマイグレーション
      • 凝固収縮応力を考える
      • 半導体だけでなくインサート成型品も
   6. 微摺動摩耗
      • 接触抵抗増大
      • コネクタ
      • ベアリング
      • トラフィックマーク
   7. 亜鉛めっきウィスカ
      • めっき時の電着応力で発生
      • 対策めっきをできるところがなくなった
   8. 錫めっきウィスカ
      • 要因
        • 下地拡散
        • 温度サイクル
        • 高湿
        • 圧接
        • スライド
      • 危険なめっき条件と使用条件
5. ガスストレス関連
   1. インプロダクションコロージョン
      • 軽薄短小密閉化で起きる故障
      • 樹脂のできる過程を知る
   2. ブリード ブルーム
      • 添加物が流れ出る 粘体か粉体か
   3. 環境応力割れ (ソルベントクラック)
      • 引張力の加わった非晶性樹脂製品
      • SP値
   4. 常温での加水分解
      • なぜ常温で起きるか
      • 極性基の共有結合から考える
      • 樹脂
   5. 金属腐食
      • 酸化剤による腐食
        • 溶存酸素腐食
        • 酸/アルカリ腐食
      • ガルバニック腐食
        • 金属の組合せ腐食
        • 選択腐食
        • 隙間腐食
        • 濃度差腐食
        • 孔食
   6. 応力腐食割れ (置き割れも)
      • 引張応力下 (銅 アルミ)
      • 関連合金
      • ステンレス
   7. 水素脆性
      • 避けなければならない不用意なめっき
      • ボルト/ばねなど鉄製部品
   8. 銀の硫化
      • 硫化による接触不良
      • 硫化銀ウィスカ
      • クリープ
      • 毛髪銀
      • ECM?
6. 電気ストレス関連
   1. エレクトロマイグレーション
      • 半導体で見つかった現象がはんだ付け部の小型化で起きる
   2. 絶縁劣化 – 絶縁劣化の基本
      • トラッキング
      • トリーニング
   3. 発火現象
      • セラミックコンデンサの燃焼
      • ビデオ
      • 燃えるはずないのにクラックが引火源に
   4. 電解腐食 – 電界による腐食
      • 腐食断線
      • 陽極酸化
      • 陰極腐食
   5. エレクトロケミカルマイグレーション (EMC)
      • 電解腐食とどう考え方を変えたら良いか
      • 発生し易い金属の特性とは
      • 発生し易い絶縁材料の特性とは
      • +極からの伸長メカニズムとは
   6. 水分が関係しないはんだ付けSMDのEMC
      • 湿気がなくともEMCは発生する
   7. 無機リン難燃剤関連の多くの故障メカニズム
      • リン酸ができて絶縁劣化
      • ECM
      • 樹脂を分解