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半導体の信頼性試験を外に頼むとき——メーカーの認定データとの分担、前処理とバイアス

調達購買ノウハウ

投稿日：2026年10月30日

半導体の信頼性試験を外に頼むとき——メーカーの認定データとの分担、前処理とバイアス

半導体部品の信頼性試験を受けられる試験先探しは、受託試験の手配でご相談ください。

この記事のポイント（結論先出し）

半導体部品（IC など）の信頼性試験を外に頼む前に、部品メーカーが持っている認定試験のデータで足りないのはどこかを決める。車載用 IC の認定試験の基準として使われる AEC-Q100 は、1 項目につき 3 ロット・各 77 個で故障 0 を求める試験が並び、メーカーの既存データ（ジェネリックデータ）の活用を強く勧めている^[1]。同じ量を自社で外に頼むのは現実的でないことが多く、外部の試験は代替品の比較、実装した状態での確認、ロットの違いの確認などに目的を絞る方が使いやすい。表面実装部品の湿度や温度サイクルの試験では、吸湿させてからリフローの熱をかける前処理を先に行うのが決まりで^[1]、高温高湿の加圧試験は対象の故障モードを決めて条件を選ぶよう規格が求めている^[3]。依頼書には部品の型番とロット、試験の前後に測る電気的特性と測り方、通電の回路を誰が用意するかまで書く。

この記事は、半導体部品を使う機器メーカーや、半導体を部品として買う側の技術者・品質担当の方に向けて、半導体部品の信頼性試験を外部の試験機関に頼むときに決めること、伝えること、見積で比べること、結果の受け取り方をまとめたものである。部品メーカーの側が行う認定の進め方そのものではなく、使う側が試験を追加で頼む場面に絞る。生産終了が近い部品の確保は汎用・レガシー半導体の長期確保で、模倣品の見分け方は電子部品の模倣品を避ける調達で扱った。

まず確かめる：部品メーカーのデータで何が分かっているか

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半導体部品は、部品メーカーが量産前に認定試験を行っている。AEC-Q100（車載用集積回路の故障メカニズムに基づくストレス試験による認定。業界団体 Automotive Electronics Council の文書）は、ジェネリックデータ（同じ製品群の既存の試験データ）を使って認定を簡単にすることを強く勧め、使えるようになった時点で利用者に提出してよいとしている^[1]。ただし、そのデータに故障が含まれる場合は、メーカーが利用者の受け入れられる是正処置や封じ込めを文書化して実施していない限り、ジェネリックデータとして使えない、としている^[1]。

JIS C 62506（製品の加速試験方法）も、部品の試験は機能する部品の代わりに試験用の構成品で行うことが多く、部品の故障モードの活性化エネルギーは部品メーカーが新しい技術を認定するときに推定しているので、利用者はメーカーから情報を得ることが望ましいとしている^[2]。

だから最初の一歩は試験の手配ではなく、部品メーカーや代理店に、認定試験の報告書、対象の製品群、適用した温度グレード、使った活性化エネルギーを求めることである。そのうえで、次のような「メーカーのデータでは答えが出ない問い」があるときに、外部の試験を頼む。

・仕様が同じとされる代替品に替えたとき、自社の使い方で差が出ないか
・自社の基板に実装した状態で、はんだ接合や基板を含めて問題がないか
・購入したロットや入手経路に不安があり、同じ性能かを確かめたい
・市場で故障が出て、どの段階で壊れたのかを調べたい

最後の項目は試験より解析の話なので、故障解析を頼むときで扱う。

認定試験の項目と量の目安

半導体部品の主な信頼性試験は、AEC-Q100 の試験表を見ると全体像がつかみやすい。数字は温度グレード 1（周囲温度 −40〜＋125 ℃）の例である^[1]。

試験	条件の例	1 ロットの数 × ロット数	合格の基準
前処理（吸湿とリフローの熱）	表面実装品だけ。湿度・温度サイクルなどの前に行う	77 × 3	故障 0
温湿度バイアス（THB）または加圧のバイアス試験（HAST）	85 ℃・85 %RH・1,000 時間、または 130 ℃・85 %RH・96 時間、または 110 ℃・85 %RH・264 時間	77 × 3	故障 0
温度サイクル	−55〜＋150 ℃・1,000 サイクルなど	77 × 3	故障 0
高温動作寿命（HTOL）	周囲温度＋125 ℃・1,000 時間	77 × 3	故障 0
初期故障率（ELFR）	AEC-Q100-008 による	800 × 3	故障 0

1 項目だけで 231 個、初期故障率では 2,400 個を使う量である。使う側が同じ量を外部に頼むのは、部品の入手と費用の両面で難しいことが多い。少ない数で頼むなら、結果から言えることは狭くなる。何個で故障 0 なら何が言えるかは試作 N 台で不具合 0 件なら不良率は何％以下かで扱った。

AEC-Q100 は、各試験の前後で電気的特性を測ることを求めている。温湿度バイアス試験や HAST の前後は室温、次に高温の順で測ると決めており、途中の読み出しは室温だけで測る^[1]。高温動作寿命の前後は室温・低温・高温の順で測るのが望ましいとし、室温・高温・低温の順も認めている^[1]。外部に頼むときに一番手間がかかるのは、試験そのものより、この前後の電気的な測定であることが多い。どの特性を、どの温度で、どの測定器で測るかを先に決める。

表面実装部品は「前処理」を先に入れる

樹脂で封止した部品は、保管中に湿気を吸い、はんだ付けのリフローの熱で中の水分が膨らんで内部がはがれることがある。AEC-Q100 は、表面実装部品では湿度試験、温度サイクル試験などの前に前処理を行うこととし、前処理の水準の決め方と、前処理後に超音波顕微鏡ではがれを確認することを定めている^[1]。JIS C 62506 も、部品の複合試験の例として、はんだ付けと同じ温度の履歴を 3 回かける前処理や、吸湿の感度の試験の後に温度サイクルをかけて層のはがれが広がるかを見る例を挙げている^[2]。

JIS C 60068-3-4（高温高湿試験の指針）は、水分の拡散の例として、有機材料の封止材への水蒸気の浸透を挙げ、半導体デバイスへの浸透を例示している^[5]。外部に湿度系の試験を頼むとき、前処理をしたか、どの水準で行ったかで結果の意味が変わるので、前処理の有無と条件を依頼書に必ず書く。

湿度の加圧試験は、狙う故障を決めて使う

不飽和加圧水蒸気で湿度の影響を速める JIS C 60068-2-66 は、附属書で、この試験はもともと樹脂封止した集積回路などのアルミ配線の腐食を加速するために使われたと説明し、他の製品に使うときは対象の故障モードを定め、故障モードごとに試験の厳しさを選ぶことが重要で、故障モードが規格の条件と相関しない場合があるとしている^[3]。同規格は試験品の最大定格温度や封止材料のガラス転移温度などの臨界温度に達しないよう注意することも求めている^[3]。

85 ℃・85 %RH の促進試験を定める JIS C 60068-2-67 は、小形の電子部品、主にハーメチックシールされていない部品を対象とし、試験中は通常、電気的バイアスをかけるとしている^[4]。バイアスは湿度の影響をより効果的に見るための電圧で、正常動作の電圧と相関があるとは限らず、試験品の温度が周囲より 2 ℃ 以上上がらないようにし、自己発熱を抑えられないときはほかに規定がなければ 3 時間切り・1 時間入りの周期で印加するのがよい、としている^[4]。バイアス回路は試験品ごとに違うので、誰が設計して誰が用意するかを決めておく。高温高湿試験の種類の選び方は高温高湿試験を頼むときで扱う。

高温動作寿命試験の温度は、接合部の温度で考える

AEC-Q100 は、高温動作寿命試験について、試験中の接合部温度（チップの温度）が分かるようにすること、接合部温度で条件を決めるなら動作時の最大接合部温度以上で絶対最大定格未満とすることを定め、その場合は周囲温度での 1,000 時間に相当することを、活性化エネルギー 0.7 eV か、技術的に根拠のある別の値で示すとしている^[1]。試験槽の温度だけを決めても、部品の発熱で実際の温度は変わる。試験機関に頼むときは、消費電力と熱抵抗の値を渡し、接合部温度の見積もり方も報告に入れてもらう。活性化エネルギーで時間を換算する考え方の注意点は加速試験を頼むときで扱う。

試験機関に伝えること

1. 目的
代替品の比較、実装状態での確認、ロットの確認など。部品メーカーの認定データを入手していれば、その範囲と、足りないと考える点。

2. 部品の特定
型番、メーカー、ロット番号、入手経路、パッケージの種類。表面実装品なら吸湿の感度の水準（メーカーの資料による）。

3. 試験項目と条件
上の表のどれを、どの条件で。前処理の有無と条件。バイアスの回路と電圧。

4. 電気的な測定
試験の前後と途中に測る特性、測定温度、合否の基準。測定のためのテスターや治具を誰が用意するか。

5. 実装の有無
部品単体で試すか、自社の基板に実装して試すか。実装するなら基板とはんだ付けの条件。

6. 故障したときの扱い
故障品を返すか、外観観察や断面観察、内部の観察まで頼むか。

見積で比べること

電気的測定の範囲：試験の前後の測定が見積に含まれるか、どの特性まで測れるか。測定を自社で行うなら、試験品の受け渡しの回数と日程。

治具とバイアス回路：ソケット、試験用基板、バイアス回路の設計と製作が含まれるか。品種ごとに作り直しになることがある。

前処理：吸湿とリフローの前処理ができるか、超音波顕微鏡による確認まで含むか。

数と期間：1 項目あたりの数と期間。高温動作寿命の 1,000 時間は約 42 日で、途中の測定を入れるとさらに延びる。

依頼書の書き方の例

表面実装の電源用 IC を、仕様が同じとされる別メーカー品に替える前に比べたい場合の例。

・目的：現行品と代替品の比較（認定試験の代わりではない）。両社の認定試験報告書の写しを添付
・部品：現行品・代替品とも型番とロット番号を明記。各 22 個（自社で支給）
・前処理：メーカー資料の吸湿感度の水準で吸湿させ、リフローの熱を 3 回
・試験：85 ℃・85 %RH・1,000 時間のバイアス試験（JIS C 60068-2-67 の条件）を各 11 個。温度サイクル（○○〜○○ ℃・○○サイクル）を各 11 個
・バイアス：入力定格電圧。回路は自社で設計し、試験用基板の製作を相談したい
・測定：出力電圧と消費電流。バイアス試験は試験前と 1,000 時間後に室温、次に 125 ℃の順で、途中の 500 時間は室温だけ。温度サイクルは試験前と○○サイクル後に室温と 125 ℃で
・故障時：外観観察と断面観察まで見積に含めてほしい

同じ束の記事として、どの試験項目を選ぶかの考え方は信頼性試験の項目の選び方で、部品の評価試験の組み方は部品の評価試験の組み方で扱う。

よくある質問

「AEC-Q100 適合」と書かれた部品なら、追加の試験はいりませんか

AEC-Q100 は、規格のすべての要求を満たさない限り適合をうたってはならないとしている^[1]。ただ、適合していても、それはメーカーの認定条件での結果であり、自社の基板や使い方での結果ではない。どの温度グレードで、どの製品群のデータで認定したのかを確かめ、使い方が外れる部分だけを追加で試験する。

数個しか用意できません。意味はありますか

認定の代わりにはならないが、比べる試験としては意味がある。同じ条件で現行品と代替品を並べて、片方だけに変化が出るかを見る。数が少ないほど「故障 0 なら安心」とは言えなくなる点は、結果の書き方に反映する。

試験の途中で電気的な特性を測るために、試験品を取り出してもよいですか

AEC-Q100 は温湿度バイアス試験の途中の読み出しを室温だけで測ることとしている^[1]。取り出して測るなら、取り出しと戻しの手順、時間、測定温度を決めて報告に書いてもらう。

まとめ

半導体部品の信頼性試験を外に頼む前に、部品メーカーの認定試験のデータを入手して、足りない問いを特定する。外部の試験は、代替品の比較、実装状態での確認、ロットの確認などに目的を絞る。表面実装部品は前処理を先に入れ、湿度の加圧試験は狙う故障モードを決めて使い、高温動作寿命試験は接合部の温度で考える。見積は、試験の前後の電気的測定、治具とバイアス回路、前処理の範囲で比べる。

出典・参考資料

AEC-Q100 Rev-J Failure Mechanism Based Stress Test Qualification for Integrated Circuits in Automotive Applications（Automotive Electronics Council／2023 年 8 月 11 日）
JIS C 62506:2025 製品の加速試験方法（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2025 年 8 月 20 日制定）
JIS C 60068-2-66 環境試験方法－電気・電子－高温高湿，定常（不飽和加圧水蒸気）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2001 年 11 月 20 日制定・2022 年 6 月 20 日確認）
JIS C 60068-2-67 環境試験方法－電気・電子－基本的に構成部品を対象とした高温高湿，定常状態の促進試験（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2001 年 11 月 20 日制定・2023 年 8 月 21 日改正）
JIS C 60068-3-4:2025 環境試験方法－電気・電子－第３－４部：支援文書及び指針－高温高湿試験（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2025 年 8 月 20 日改正）

半導体部品の試験の条件づくりから、試験先の手配まで

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