信頼性技術者育成講座：電子機器の市場故障メカニズムと試験・解析技術

信頼性技術者育成の重要性

現代の製造業において、電子機器の信頼性はますます重視されています。
購入後すぐに故障する製品は、企業の評判にダメージを与え、顧客からの信頼を失います。
そのため、信頼性技術者の育成は、品質向上と製品の市場競争力を保つために欠かせないものとなっています。

信頼性技術者とは、製品の設計段階から発売、そしてアフターサービスまでの各フェーズで、各種故障モードを予測し、それに対応する手法を導入するプロフェッショナルです。
彼らは、製品がどのようにして故障に至るのか、そのメカニズムを理解し、事前に対応策を講じる役割を担っています。
従来の品質管理だけではなく、限られたリソースの中でより信頼性の高い製品を提供するために、信頼性技術者の知識と経験は不可欠です。

電子機器の市場故障メカニズム

電子機器の故障メカニズムは、多様かつ複雑です。
主に電気的な過負荷、温度ストレス、環境の変化、材料の劣化が考えられます。

電気的な過負荷

電子機器では、指定された電圧や電流を超える過負荷により、基板やコンデンサが破損することがあります。
このタイプの故障は、回路設計や部品選定の段階で、あらかじめ余裕を持たせることで防ぐことができます。
また、適切な過電流保護基板を設けることも重要です。

温度ストレス

温度が電子部品に与える影響は計り知れません。
高温環境下では材料の膨張や、発熱による異常動作が起きることがあります。
そのため、製品の熱管理は非常に重要であり、風流設計や熱伝導素材の選定が求められます。

環境の変化

湿度や塩分濃度の高い環境、振動や衝撃の多い場所に設置される電子機器は、それぞれの耐性をテストする必要があります。
耐久性のあるエンクロージャーの使用や、防水・防塵性能の強化が考慮されるべきです。

材料の劣化

長時間使用することで材料が劣化し、故障に至ることがあります。
特に、プラスチックやゴムのような素材は、経年劣化を考慮した寿命予測と適切な素材選定が求められます。

試験・解析技術の実際

信頼性技術者が直面する試験には、故障分析と試験技術が含まれます。
これらは、市場故障の防止や、既存製品の改善に役立つ重要なプロセスです。

故障分析技術

故障分析の初期段階では、故障の現象を解明することから始めます。
そのためには、不具合に対するデータ収集が重要です。
収集したデータをもとに、故障モードや故障機構を特定します。
次に、解析技術を用いて故障の原因を特定し、防止策を設計・実行します。

代表的な故障解析技術としては、電気的/電子的テスト、顕微鏡観察、化学分析、X線検査などがあります。

試験技術

製品の信頼性を確認するための試験技術には、環境試験、寿命試験、機械的試験があります。
これら試験を通じて、製品が極限状態下でどの程度動作可能かを確認し、製品の設計見直しや改良に役立てます。

たとえば、温度サイクル試験は、製品が極端な温度変化にどの程度耐えることができるかを確認する試験です。
詳細な計測と分析は、設計上の弱点や限界を見つけ出す助けとなります。

昭和からの改善必要箇所

製造業が長い間、アナログ手法に頼っていた背景もあり、デジタル化や自動化の遅れが信頼性技術の分野にも影響を及ぼしています。

データのデジタル化

多くの工場では、未だに紙ベースでのデータ管理が根強く残っている現状があります。
しかし、デジタル化が進む現在、電子データの活用は欠かせません。
改善策としては、製品故障データのデジタル化、解析ソフトウェアの導入が挙げられます。

自動化技術の導入

IoTやAI技術の台頭により、故障予知や試験の自動化が可能になっています。
これにより、予知保全における故障リスクを低減し、工数の削減と効率向上が期待できます。

技術者教育の重要性

昭和的な考え方からの脱却のためには、最新技術を取り入れた継続的な技術者教育が必要です。
現場へ最新情報を共有し、各技術者が柔軟に新技術を導入するための環境整備が迫られています。

まとめ

信頼性技術者の役割は、故障メカニズムの理解と、実際の試験と解析技術を駆使して製品の品質向上を図ることです。
長い歴史を持つ製造業にあっても、昭和から抜け出すべき時が来ています。
現代の消費者に信頼される製品を提供するため、そして製造の現場で革新を起こすため、信頼性技術者の育成と環境整備が不可欠です。