(57)【要約】本発明は、少なくとも２つのコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）を有する製品の平均余命の予報方法および装置（２０）に関する。平均余命は、製品の仮定されるフィールド負荷（１、３）に従って求められる。製品のコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）に種々の負荷（Ｔ、ΔＴ）が供給され、種々の負荷（Ｔ、ΔＴ）においてそれぞれそれが故障するまで駆動される。コンポーネントの負荷に依存する故障時間（ｔ、Ｎ）に従って、コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のエンドオブライフ（Ｅｏｌ）カーブ（８）が記録される。製品のＥｏｌカーブ（１１）は、種々の負荷（Ｔ、ΔＴ）においてコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のＥｏｌカーブ（８）の、該当する負荷（Ｔ、ΔＴ）においてそれぞれ最短の故障時間（ｔ、Ｎ）を有するものを有するように求められる。製品の予測される寿命が、製品の予め設定された負荷（１、３）に従って、製品のＥｏｌカーブ（１１）の機能値として求められる。【選択図】図６【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）を有する製品の平均余命の予報方法であって、平均余命が製品の予め設定可能な負荷（１、３）に従って求められる前記方法において：
−製品のコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）に種々の負荷（Ｔ、ΔＴ）が供給され；
−コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）は種々の負荷（Ｔ、ΔＴ）においてそれぞれそれが故障するまで駆動され；
−求められた故障時間（ｔ、Ｎ）はそれぞれのコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）について負荷（Ｔ、ΔＴ）に従って記憶され；
−負荷に依存する、コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）の故障時間（ｔ、Ｎ）に従って、コンポーネントのそれに属するエンドオブライフ（Ｅｏｌ）カーブ（８）が記録され；
−求められた製品のＥｏｌカーブ（１１）は、種々の負荷（Ｔ、ΔＴ）においてコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のＥｏｌカーブ（８）の、該当する負荷（Ｔ、ΔＴ）においてそれぞれ最短の故障時間（ｔ、Ｎ）を有するものを有し； 
−製品の予測される寿命は、製品のＥｏｌカーブ（１１）の機能値として、製品の予め設定された負荷（１、３）に基づいて求められる、
ことを特徴とする、製品の平均余命の予報方法。
【請求項２】
製品の信頼性を証明するために用いられ、
製品のＥｏｌカーブ（１１）が予め設定可能な期間（ｔ；Ｎ）の間予め設定可能な負荷（２；５；１２）の上にある場合に、製品の信頼性証明がなされたとみなされることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のＥｏｌカーブ（８）が、より小さい負荷（Ｔ、ΔＴ）へ向かって補外される（１０）ことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のＥｏｌカーブ（８）が、Ｅｏｌカーブ（８）が記録された（７）、所定の負荷（Ｔ、ΔＴ）における所定の故障時間（ｔ、Ｎ）のためのディスクリートな値の間で補間される（９）ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
負荷は、コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３…Ｋｎ）の所定の絶対的な駆動温度（Ｔ）および／または所定の期間内の所定の振幅の温度変動（ΔＴ）であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
各負荷クラスにおいて、コンポーネントのＥｏｌカーブ上の該当する値に対する、コンポーネントの予め設定された負荷の長さの間隔が定められ、Palmgren-Minerに従って加算されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
製品の熱負荷の枠内で、製品の予め設定可能なフィールド負荷の上方にある所定の温度において、フィールド負荷の期間内にある所定の期間の間、加速された信頼性証明が実施され、
前記所定の温度および前記所定の期間は、製品の機械的負荷と製品の熱機械的負荷がほぼ等しい係数だけ加速されるように、互いに調整されていることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
コンポーネントのＥｏｌカーブは、種々の負荷におけるコンポーネントの故障時間から得られる、少なくとも２つの点を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
少なくとも２つのコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）を有する、製品の平均余命の予報装置であって、装置（２０）が製品の予め設定可能な負荷（１、３）に従って平均余命を求める前記装置において、
−コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）の少なくとも２つのもののエンドオブライフ（Ｅｏｌ）カーブ（８）をロードする手段であって、Ｅｏｌカーブ（８）が前段階においてコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）の求められた負荷に依存する故障時間（ｔ、Ｎ）に従って記録されている前記手段と；
−種々の負荷（Ｔ、ΔＴ）においてコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のＥｏｌカーブ（８）の該当する負荷（Ｔ、ΔＴ）においてそれぞれ最短の故障時間（ｔ、Ｎ）を有するものを有するように製品のＥｏｌカーブ（１１）を求める手段と；
−製品の予め設定可能な負荷（１、３）に従って製品のＥｏｌカーブ（１１）の機能値として、製品の予測される寿命を求める手段と、
を備えることを特徴とする、製品の平均余命の予報装置。
【請求項１０】
コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のための少なくとも２つのＥｏｌカーブ（８）は、前段階においてコンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）の求められた負荷に依存する故障時間（ｔ、Ｎ）に従って記録されていることを特徴とする、請求項９に記載の装置（２０）。
【請求項１１】
コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のための少なくとも２つのＥｏｌカーブ（８）は、コンポーネント（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、…Ｋｎ）のメーカーによって記録されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置（２０）。
【請求項１２】
製品の信頼性を証明するために用いられ、製品のＥｏｌカーブ（１１）が予め設定可能な期間（ｔ；Ｎ）の間予め設定可能な負荷（２；５；１２）の上にあるかを検査する手段を有しており、
製品のＥｏｌカーブ（１１）が予め設定可能な期間（ｔ；Ｎ）の間予め設定可能な負荷（２；５；１２）の上にある場合に、製品の信頼性証明がなされたとみなされることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
データ処理設備（２０）の計算装置（２６）上、特にマイクロプロセッサ上で遂行可能なコンピュータプログラム（２５）であって、
計算装置（２６）を請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するように機能させることを特徴とする、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つのコンポーネントを有する製品の平均余命の予報方法と装置に関する。平均余命は、製品の予め設定可能な負荷に従って算出される。
【０００２】
本発明は、さらに、データ処理設備の計算装置上、特にマイクロプロセッサ上で遂行可能な、コンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
種々の技術的領域において、その駆動の間にさらされる負荷に従って所定の寿命を有する製品が使用または利用される。製品は、複数のコンポーネントを有している。この製品がパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である場合、コンポーネントはＰＣの電気的構成部品（網電流供給装置、メインボード、ハードディスク、ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブなど）である。また、例えば、メインボードを製品とみなすことも考えられ、その場合にはボード上の種々の構成部品、半田箇所などがコンポーネントである。さらに、任意の自動車コンポーネント、特に自動車制御装置が製品であってもよく、この場合のコンポーネントは、種々の電気的構成部品（例えば、抵抗、コンデンサ、コイル、演算増幅器）、半田箇所、導体路などである。
【０００４】
製品の寿命は、製品がその生涯の間にさらされる負荷に著しく依存する。例えば、車両の内燃機関の近傍に配置されている自動車制御装置は、車両の客室内に配置されている制御装置よりもはるかに高い熱的負荷にさらされる。熱的負荷は、絶対的な温度であってもよく、または温度変動であってもよい。したがって同一の制御装置であっても、エンジンの領域内に配置されたものの方が、客室内に配置されたものよりも寿命が短い。同様のことが、機械的および化学的負荷についても、他の形式の負荷についても言える。
【０００５】
従来技術より、所定の予め設定可能な期間の間または予め設定可能なインターバルの後に、製品を所定の予め設定可能な絶対的またはサイクリック（周期的）な負荷にさらすことによって、その製品の信頼性を証明することが知られている。したがって信頼性を証明するために、製品あるいは製品のコンポーネントが、予め設定可能な期間の間予め設定可能な負荷に耐えることができるかが求められる。
【０００６】
このような信頼性の証明は、メーカー固有または顧客固有の規格に従って、あるいは法律的な規格に従って行われる。製品の信頼性を証明するために、理想的にはその製品を、その規定通りの使用または投入の枠内でもたらされるであろう負荷に、要求される最小寿命の期間にわたってさらすべきである。製品がこれらの負荷のもとで最小寿命を越えて生き残った場合には、この製品の信頼性が証明され、最小寿命に達する前に製品が破損した場合には、その証明を行うことができない。証明を行うための試験は、構造の等しい多数の製品において実施することができるので、証明の結果はより代表的になる。
【０００７】
しかし、時間的理由から、通常は、製品に要求される全最小寿命（例えば自動車制御装置においては１５から２０年）を実時間で、その規定通りの使用または投入の枠内でもたらされるであろう負荷のもとで全うさせることは不可能である。このような理由から、負荷を確率的にもたらされるであろう負荷よりも大きくすることによって試験期間を短縮させることが知られている。これに関して、早められた信頼性証明についても話題にされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、負荷の増大と試験期間の短縮との間の正確な関係は知られておらず、様々な負荷について、かつ種々の製品について、全く異なるように振舞う可能性がある。さらに、このやり方は、負荷が増大された結果であり、かつ製品の規定通りの駆動または使用の間実際には発生しない、エラーの堆積をもたらす。このようなエラーは、フィールドで重要でないエラーとも称される。他方で、短縮された試験期間に基づいて、実際には期間が長いまたは量的に小さい負荷により発生する所定のエラーが、短縮された試験期間の間には発生しないことが起こり得る。換言すると、試験期間が短縮されるほど、証明の結果は実際の結果から遠く、あるいはフィールドから遠くなる。したがって試験期間の短縮と試験の結果のフィールド近さとの間に目標衝突が生じる。
【０００９】
既知の方法は、多数の構造の等しい製品の試験に従って、例えば、「この製品は、９０℃を越える絶対的な駆動温度において９７％の確率で５０００駆動時間の最小寿命に達する」というように明言を供給する。しかし、それを越える明言は、既知の方法は供給することはできない。このような明言は、例えば、予め設定された負荷において製品の平均余命はどのくらいの長さか、負荷が低くなるあるいは高くなると製品はどのくらい保つか、および製品がより高い最小寿命に達するためにはどのコンポーネントをどのように寸法設計しなければならないか（どのコンポーネントをより安定的に設計しなければならないか）、あるいはより安価に形成可能とするためにはどうしたらよいか（どのコンポーネントをより低い安定性で形成することができるか？）、というような問題に関係する。
【００１０】
このような従来技術に基づいて、本発明の課題は、上述した種類の方法および装置を、できるだけ短い時間内に、かつできるだけフィールドに近く、特に説得力のある製品の信頼性の証明を行い、あるいは製品の寿命を求めることができるように、形成かつ展開することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するために、上述した種類の方法に基づいて、以下の処理ステップが提案される：
−製品のコンポーネントに、種々の負荷が供給され；
−種々の負荷において、コンポーネントがそれぞれ故障するまで駆動され；
−得られた故障時間が、それぞれのコンポーネントについて負荷に従って記憶され；
−コンポーネントの負荷に依存する故障時間に従って、コンポーネントのエンドオブライフ（Ｅｏｌ）カーブが記録され；
−種々の負荷において、コンポーネントのＥｏｌカーブの該当する負荷においてそれぞれ最短の故障時間を有するものを含んだ、製品のＥｏｌカーブが求められ；
−その場合に製品の予測される寿命が、製品の予め設定された負荷に従って製品のＥｏｌカーブの機能値として求められる。
【発明の利点】
【００１２】
したがって本発明によれば、まず、製品のコンポーネントが個々に考察される。個々のコンポーネントについて記録されたＥｏｌカーブを用いて、製品全体のＥｏｌカーブが求められる。これは、種々の負荷において、いわば常に最悪のコンポーネント、すなわち所定の負荷において最短の寿命を有するコンポーネントのＥｏｌカーブに相当する。これは、コンポーネントの１つでも故障した場合には製品が全体として故障する、という考えに基づくものである。
【００１３】
個々のコンポーネントの考察は、製品の構造が変化した場合（あるコンポーネントを他のコンポーネントに交換、コンポーネントの除去、新しいコンポーネントの追加）に、製品全体について新しく、製品が予め設定された期間の間予め設定された負荷に耐えることができるか否かを求める必要がない、という利点を有している。新しいコンポーネントまたは変更されたコンポーネントのＥｏｌカーブが記録されて、製品全体のＥｏｌカーブを求める際に考慮されれば十分である。コンポーネントを除去する場合には、製品についてのＥｏｌカーブを求める場合、単純に、除去されたコンポーネントのＥｏｌカーブはもはや考慮されない。
【００１４】
製品のコンポーネントの１つについてＥｏｌカーブを記録する場合に、コンポーネントのＥｏｌカーブを、このコンポーネントのために負荷に依存する故障時間について求められた値を用いて調整し、またはこれらの値に近似させることができる。コンポーネントの負荷に依存する故障時間について求められた値の間のコンポーネントのＥｏｌカーブの点は、既知の任意の方法に従って補間することができる。端部、すなわち初めと終わりにおいては、Ｅｏｌカーブを補外することができる。
【００１５】
本発明に基づく方法は、特に、個々のコンポーネントのためのＥｏｌカーブが検査の前段階においてすでに記録されてデータバンクに格納され、必要に応じて呼び出せばすむ状態であるときに、製品の保持力の特に迅速な検査を可能にする。さらに、本発明に基づく方法によって、信頼性の証明のための負荷が高すぎることによる、フィールドで重要でないエラーを阻止することができる。個々のコンポーネントに供給される種々の負荷は、圧倒的な部分が仮定されるフィールド負荷の領域内にあって、それを超えるものはわずかである。したがって製品の保持力の検査、すなわち製品が予め設定された期間の間予め設定された負荷に耐えることができるかは、製品の駆動の間にフィールドで実際にも発生することがある負荷による。
【００１６】
本発明によれば、コンポーネントあるいは製品全体に仮定されたフィールド負荷を供給することは、製品の寿命を求めることおよび保持力を検査することから、ある程度分離される。コンポーネントに仮定されたフィールド負荷を供給することは、製品の寿命および／または信頼性の本来の探求の前段階において行われ、製品の寿命の本来の探求は、本発明に基づく方法の遂行時間の間に、前段階で求められたＥｏｌカーブを基に行われる。
【００１７】
個々のコンポーネントの考察により、個々のコンポーネントのためのＥｏｌカーブを用いて、コンポーネントが仮定されたフィールド負荷に耐えるのに適しているかを検査することができる、という利点もある。コンポーネントがフィールド負荷に耐えることができない場合には、コンポーネントのＥｏｌカーブを用いてこれが即座に認識されて、その場合にコンポーネントはより安定したものと所望に交換することができる。他方で、製品が仮定されるフィールド負荷にもはや耐えなくなる危険をおかすことなしに、明らかに本来必要とされるよりもより安定したコンポーネント（つまり、このコンポーネントのＥｏｌカーブが仮定されるフィールド負荷のずっと上にある）を、もっと安定性の低い、安価なコンポーネントに替えることも可能である。
【００１８】
そして、本発明によれば、製品のＥｏｌカーブを用いて、テスト長さとフィールドで重要でないエラーを最小限に抑える観点から、製品の信頼性を最適な検査を可能にする、仮定されるフィールド負荷（負荷の大きさと応力の発生する期間に従って）を求めることができる。そのために、仮定されるフィールド負荷は、応力の発生する期間が代表的な値を有する（これは、約５０〜３０００時間の相当する）ように選択される。この場合、フィールド負荷のための値は、応力の選択された期間がまだ製品のＥｏｌカーブの下方にある負荷として選択される。したがって、最適なテストのための期間と応力が定められる。安全上の理由から、テストを、それを越える高い負荷において実施し、または求められた期間よりも長い期間の実施は必要はない。
【００１９】
本発明に基づく方法は、製品の寿命を求めるのに適しているだけでなく（製品が予め設定された負荷にどのくらいの期間耐えるか？）、製品の信頼性を証明するためにも使用することができる（製品は予め設定された期間の間予め設定された負荷に耐えるか？）。したがって、本発明の好ましい展開によれば、本方法が製品の信頼性を証明するために用いられ、かつ製品のＥｏｌカーブが予め設定可能な時間の間予め設定可能な負荷の上方にあるかが検査されることが提案される。製品の信頼性証明は、製品のＥｏｌカーブが信頼性証明における負荷の上方にある場合に証明されたとみなされる。したがってこの場合においては、予め設定された負荷において、コンポーネントの故障は、コンポーネントがこの負荷における証明の設定に従って耐えなければならない期間を経過した、ずっと遅い時点で生じる。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、コンポーネントのＥｏｌカーブが、より小さい負荷の方向へ補外されることが提案される。特に負荷が小さい場合には、コンポーネントが故障するまで極めて長い駆動期間が生じることがあり、これによりテスト期間は非常に長くなることがある。この展開によれば、より高い負荷においてコンポーネントの故障長さが記録されて、より小さい負荷とより長いテスト期間の方向に補外されることにより、テスト期間を短縮させ、証明を早めることができる。補外するための方法は、既知の多数の方法がある。例えば、近似関数が種々の負荷において記録された故障期間を用いて調整されて、それが記録された故障時間を超えて、より小さい負荷とより長いテスト期間の方へ案内されることが考えられる。近似関数として、例えば任意の指数関数（ｅ＾（Ａ＋Ｂ＊ｘ）；Ａ（１−ｅ＾（−Ｂ＊ｘ））＋Ｃ；Ａ＊ｅ＾（Ｂ／ｘ））あるいはｘ次の平衡多項式が考えられる。
【００２１】
本発明の他の好ましい実施形態によれば、コンポーネントのためのＥｏｌカーブが、Ｅｏｌカーブが記録された、所定の負荷における故障時間のためのディスクリートな値の間で補間されることが提案される。この実施形態によって、コンポーネントの故障時間が幾つかの少ないディスクリートな負荷においてのみ記録され、Ｅｏｌカーブがその間で補間されることによって、実施すべきコンポーネントテストの数（コンポーネントが故障するまでコンポーネントを所定の負荷で駆動）を減少させることができる。補間するための方法は、既知の多数の方法がある。例えば、種々の負荷において記録された故障期間を用いて近似関数を調整することが考えられ、その近似関数は例えば任意の指数関数、スプライン関数またはｘ次の平衡多項式である。
【００２２】
コンポーネントの負荷は、各任意の種類の負荷、例えば機械的、熱的、化学的、電気的、磁気的または電気磁気的負荷とすることができる。負荷の各種類は、考察されるコンポーネントに、寿命を変化させるように、通常は寿命を短縮するように作用する。しかし、負荷は、コンポーネントの絶対的な駆動温度および／または所定の期間内の所定の大きさの温度変動であることが好ましい。これは、自動車分野において使用される製品にとって、機械的な負荷と並んで最も頻度の高い最大の負荷である。
【００２３】
製品のコンポーネントの故障時間は、種々のディスクリートな負荷において記録される。記録された故障時間内でＥｏｌカーブを補間し、記録された故障時間の外部で補外することができる。また、コンポーネントの故障時間が検出される、種々の負荷クラスについても話題にされる。製品のメーカーは、その顧客から、製品がどの負荷クラスにおいてどのくらいの期間耐えなければならないか、という具体的な設定を得る。例えば、負荷がコンポーネントの駆動温度である場合には、コンポーネントの故障時間は、種々のディスクリートな温度クラス内にあり得る。第１の温度クラスは、例えば１００℃〜１２０℃の温度領域を有し、第２の温度クラスは１２０℃〜１４０℃の領域を有している。顧客の設定に従って、製品は、例えば、第１の温度クラスにおいて１２０時間、かつ第２の温度クラスにおいて２０時間持ち堪えなければならないとする。例えば、テストされた製品が第１の温度クラスにおいて故障までに１５０時間持ち堪えたが、第２の温度クラスにおいては故障まで１０時間しか駆動できなかった場合には、製品あるいは製品のコンポーネントは顧客の設定を満足しない。少なくとも低すぎる寸法設計されたコンポーネントは、より安定したコンポーネントに替えられなければならない。製品が第２の温度クラスにおいて故障するまでに２５時間、すなわち顧客が設定したよりも長く駆動できる場合でも、合計して製品の許容する負荷を上回るときには、この製品はまだ、顧客により要請された、例えば１８０時間の最小限の寿命に達する前に故障する。
【００２４】
これを検出することができるようにするために、本発明の好ましい実施形態によれば、各負荷クラスにおいて、コンポーネントのＥｏｌカーブ上の該当する値、すなわちコンポーネントの該当する故障時間に対する、コンポーネントの予め設定された負荷（例えば仮定されるフィールド負荷）の長さの間隔が設定されて、Palmgren-Minerに従って加算されることが提案される。Palmgren-Minerに基づく、損傷蓄積のためのいわゆる仮説に従って、すべての負荷クラスについて、コンポーネントの予め設定された負荷の長さの値とそれに応じた故障時間の商が加算される。コンポーネントは、合計が１より小さい場合にのみ要請を満足させる。合計が１より大きいか、あるいはそれに等しい場合には、コンポーネントの早期の故障を考慮しなければならない。
【００２５】
製品のメーカーの顧客から信頼性証明として、製品が同様に予め設定された期間の間耐えなければならない所定の負荷（いわゆる信頼性証明における負荷）が予め設定された場合に、本発明に基づく方法によって簡単な方法で製品の信頼性証明をもたらすことができることを証明できる。まず、製品のＥｏｌカーブが求められる。その後、Palmgren-Minerに従って損傷蓄積が実施される。製品のＥｏｌカーブを用いて、顧客によって予め設定された負荷とは異なる（通常もっと高い）他の負荷を求めることができるが、要請された信頼性証明を満たすためには、より短い期間の間に製品にその負荷を供給しなければならない。このようにして、証明の明言力の欠点なしで、信頼性証明をもたらすために必要な期間を短縮することができる。
【００２６】
完成した製品は、その寿命全体に渡り所定の負荷パターンにさらされる。すなわち製品には、それぞれ所定の期間の間種々の負荷クラスを供給される。信頼性を証明する際、実際の負荷パターンは時間的理由から全うすることはできない。このような理由から、短縮されたテストが利用され、この場合、負荷の増大に応じてテストの期間が短縮される。短縮されたテストにおいても、製品のライフサイクルにわたってその熱的負荷ができる限り実際に近いシミュレーションを行うことができるようにするために、製品の予め設定可能なフィールド負荷の上方に位置する所定の温度において、フィールド負荷の期間の下方にある所定の期間の間、短縮された信頼性証明が実施される。この場合、所定の温度と所定の期間が、製品の機械的負荷と製品の熱機械的負荷とがほぼ等しい係数だけ加速されるように互いに調整されることが提案される。
【００２７】
好ましくは、コンポーネントのＥｏｌカーブは、種々の負荷におけるコンポーネントの故障時間から生じる少なくとも２つの点を有している。したがって、負荷が例えばコンポーネントの駆動温度である場合には、コンポーネントの故障時間は少なくとも２つの異なるディスクリートな温度において、あるいは少なくとも２つの異なる温度クラスにおいて、例えば１００℃と１７５℃において、記録される。
【００２８】
本発明の課題の他の解決として、上述した種類の装置に基づいて、装置が：
−少なくとも１つのコンポーネントのためのエンドオブライフ（Ｅｏｌ）カーブをロードする手段であって、その場合にＥｏｌカーブは前段階において、コンポーネントの求められた負荷に依存する故障時間に従って記録されている手段と；
−製品のＥｏｌカーブが、種々の負荷において、コンポーネントのＥｏｌカーブの該当する負荷においてそれぞれ最短の故障時間を有するものを有するように、製品のＥｏｌカーブを求める手段と；
−製品の予測される寿命を、製品の予め設定された負荷に従って製品のＥｏｌカーブの機能値として求める手段と、
を備えることが提案される。
【００２９】
製品のコンポーネントのＥｏｌカーブは、製品の寿命を求める前段階において記録される。コンポーネントのＥｏｌカーブを記録するために、各コンポーネントには個々に種々の負荷が供給されて、それぞれそれが故障するまで駆動される。コンポーネントが、種々の負荷クラスにおいて故障まで駆動されると言うこともできる。それに基づいて、各コンポーネントに負荷に依存する故障時間が生じ、それがコンポーネントのＥｏｌカーブのサンプリング点を形成する。これらのサンプリング点が格納される。製品の寿命を求めるために、格納されている製品のコンポーネントのＥｏｌカーブのサンプリング点が単純に呼び出され、補間あるいは補外によってＥｏｌカーブが求められ、製品の平均余命を求めるために利用される。
【００３０】
しかしまた、サンプリング点がまだ前段階において補間あるいは補外され、コンポーネントの完全なＥｏｌカーブが格納されることも考えられる。その場合には、製品の寿命自体を求めるために、直接製品のコンポーネントのための完全なＥｏｌカーブが提供される。このときまず、まだ遂行時間である間にサンプリング点の間で補間され、あるいはサンプリング点の外側で補外される必要はない。
【００３１】
本発明の好ましい展開によれば、コンポーネントのための少なくとも１つのＥｏｌカーブが、前段階においてコンポーネントのメーカーによって求められたコンポーネントの負荷に依存する故障時間に従って記録されていることが提案される。その場合にコンポーネントのＥｏｌカーブを、製品全体のメーカーに、例えばデータシート上またはオンラインにより提供することができる。このとき製品のメーカーは、場合によっては異なるメーカーから得た、種々のコンポーネントのＥｏｌカーブを用いて、製品全体のＥｏｌカーブを求めて、製品全体がその顧客から課された要請を満たすか否かを検査することができる。
【００３２】
さらに、本発明に基づく装置は、製品の信頼性証明をもたらすために用いられ、かつ製品のＥｏｌカーブが予め設定可能な期間の間予め設定可能な負荷の上方にあるか否かを検査する手段を有することができる。この場合、製品の信頼性証明がなされたと見なされることが提案される。
【００３３】
本発明に基づく方法は、計算装置上、例えばマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ上で遂行可能なコンピュータプログラムの形式で実現することができる。コンピュータプログラムは計算装置上で遂行され、本発明に基づく方法を全自動で実施する。したがってこの場合、本発明はコンピュータプログラムによって実現されるので、このコンピュータプログラムはプログラムが実施するのに適した方法と同様に本発明を表す。厳密に考えると、本発明に基づく方法は２つの部分に分割される。第１の部分は、製品の個々のコンポーネントのＥｏｌカーブを記録する責任を有している。これは、例えばコンポーネントのメーカーにおいて行うことができる。本発明に基づく方法の第２の部分は、製品全体のＥｏｌカーブを求め、かつ製品の平均余命を求める責任を有している。これは、例えば製品のメーカーによって行うことができ、そのメーカーは、コンポーネントのメーカーから得られたコンポーネントのためのＥｏｌカーブに基づいて計算する。
【００３４】
将来、標準的にそれぞれ形成されたコンポーネントについてＥｏｌカーブが記録され、顧客に提供されると仮定した場合に、方法のうち特に第２の部分がより重要視される。したがって、将来において、任意の製品について迅速、簡単かつ特別に信頼できるように信頼性証明をもたらし、かつ平均余命を見積もることが可能になる。製品の変更または適合は、迅速かつ簡単に、信頼性および平均余命計算に取り入れることができる。
【００３５】
以下、図を参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【実施例の説明】
【００３６】
製品の試験または製品の信頼性証明は、従来技術によれば、顧客または規格委員会によって提案される、規格および標準化された方法を用いて実施される。これらの規格内で、製品の信頼性を証明するために、所定の駆動期間ｔまたは所定のサイクル数Ｎを経過するまで製品に対して実施しなければならない加速されたテストが行われる。このときテストは、フィールドで生じる負荷よりも高い負荷の下で行う一方で、より少ない時間ｔあるいはサイクル数Ｎのみで実施された場合に加速されたという。信頼性テストの評価判断基準は、通常、テストの終了後製品が正常に機能していることの証明にある。これにより、製品が要求された負荷に要求された期間にわたって耐えるか否かを明言することができる。しかし、任意の負荷の下での製品の寿命に関する明言は、このようにして行うことはできない。
【００３７】
テストは、テストすべき製品に作用する負荷がより高く、特に製品に対して仮定されるフィールド負荷よりもはるかに高く選択されることによって加速される。しかし、信頼性証明における負荷を上昇させるに伴って、フィールドで重要でないエラーを多く生じさせる。すなわち、製品の規定通りの駆動の間に実際には発生することのないエラーが発生する。換言すると、信頼性証明における負荷が仮定されるフィールド負荷を越えて増大するにつれて、実際の製品についての明言力が低下する。それが、信頼性証明を各場合において、さらに増大された負荷の下でも可能とするために、すなわち信頼性証明の間に製品のフィールドで重要でないエラーの発生も回避するために、製品または製品のコンポーネントがより安定的かつ維持されるように設計される。しかし、これはコンポーネントの付加的な重量、付加的な組込み空間および特に付加的なコストと結びついている。
【００３８】
他方で、テストの間にフィールドで重要でないエラーの発生を減少させるために信頼性証明における負荷を減少させることは、必要なテスト期間の著しい延長をもたらす。したがって、従来実際は、できるだけ短いテスト期間とできるだけ少ないフィールドで重要でないエラーの数との間の適切な妥協を見いだすことが試みられてきた。
【００３９】
最近では、製品のより高い品質要請、要求される長寿命化および実際の駆動の間に製品がさらされるより高い負荷に基づいて、顧客からのより厳しい要請が信頼性証明に課されている。このため、テストコストおよびテスト時間の増大と、フィールドで重要でないエラーに基づく証明テストによる故障が生じる。その結果、製品をシリーズ導入の直前に再改良しなければならなくなることが多い。というのは、要請された信頼性が証明できないため、顧客が製品の許可を拒否するからである。再改良によって必然的に煩雑な再帰（製品全体の新規設計）が行われるため、製品の品質は、時間が切迫していることによりしばしば価値が減少する。
【００４０】
図１に、現在の信頼性証明の技術の例を示す。顧客は、信頼性テスト、あるいはテストが実施されるべき条件（負荷と負荷の長さ）を明確に定める。図１において、参照符号１は仮定されるフィールド負荷（ＡＦＢ）を、参照符号２は顧客によって予め設定された、信頼性証明における負荷（ＢＺＮ）を示す。ｘ軸上には、負荷を駆動温度Ｔまたは駆動温度ストロークΔＴにより、ｙ軸上には、負荷の長さを時間ｔまたはサイクル数Ｎにより表している。
【００４１】
仮定されるフィールド負荷１は、規定通りの駆動の間の製品の見積もられた、あるいは実験によって経験的に求められた負荷に相当する。信頼性証明における負荷２は、仮定されるフィールド負荷１よりも大きく見積もられた負荷である。信頼性証明における負荷２は、製品が示された期間の間の信頼性証明における負荷２による試験駆動の後に、まだ機能することができ、製品が仮定されたフィールド負荷１による所定の期間の間の実際の使用にも耐えうると推定できるように選択される。
【００４２】
図示する実施例において、負荷は絶対的な駆動温度Ｔとして、あるいは温度ストロークΔＴとして示している。もちろん、任意の他の種類の負荷も考えられる。駆動温度Ｔについて、負荷の長さは時間ｔに相当する。温度ストロークΔＴについては、負荷の長さは、どのくらいの頻度で所定の温度ストロークΔＴが通過するかを表すサイクル数Ｎに相当する。
【００４３】
仮定されるフィールド負荷１が、例えば品質要請の上昇に基づいて上昇された場合に、図１に示す方法に問題が生じる。図２には、仮定されるフィールド負荷１が種々の負荷値において付加的な期間３だけ延長された場合が示されている。この増大された仮定されるフィールド負荷１を考慮するために、信頼性証明における負荷２は付加的な期間４だけ増大され、すなわち製品は信頼性証明における負荷２によってより長い期間駆動されなければならない。しかし、それはテスト期間の不当な延長をもたらし、実際には受け容れられない。
【００４４】
図３に示す第２の実施例においては、付加的に増大されたフィールド負荷１、３は、信頼性証明の期間を延長するのではなく、負荷Ｔ、ΔＴを増大することによって考慮される。これは、図３において、信頼性証明内の新しい負荷５によって示されている。しかしその場合、信頼性証明における負荷５に基づいて、製品の試験相の間にフィールド条件１、３のずっと上方で著しくフィールドで重要でないエラーが発生するという欠点がある。フィールドで重要でないエラーメカニズムは、それが実際駆動においては発生しないにもかかわらず、製品の許可を阻止する可能性がある。通常、製品の手直しまたは再構築を意味する、フィールドで重要でないエラーの除去は、製品コストの増大をもたらす。図２に記載された既知の方法においてはテスト期間が延長され（理論的に１年まで）、図３に示す既知の方法においては、極端に高い負荷によって多くのフィールドで重要でないエラーが発生する。
【００４５】
さらに、テスト時間または負荷の単純な増大は、フィールド負荷１、３との所望の相関をもたらさない。というのは、これらは初期状態から分析できないからである。したがって、従来技術から知られている方法では寿命診断も不可能である。負荷は、差別的に設計できない。
【００４６】
したがって本発明によれば、製品の寿命を求める方法が提案され、その処理ステップを以下で図５を用いて詳細に説明する。本発明の重要なアスペクトは、製品の複数のコンポーネント、好ましくはすべてのコンポーネントを、まず個々に考察することにある。製品のコンポーネントは、予め設定可能な負荷を供給される。製品のすべてのコンポーネントに負荷を供給する必要はないが、製品の少なくとも製品の寿命に作用するコンポーネントを本発明に基づく方法へ取り入れる、すなわち予め設定可能な負荷を供給する。コンポーネントは、種々の負荷（いわゆる負荷クラス）においてそれぞれそれが故障するまで駆動される。種々のコンポーネントについて、負荷に応じた故障時間が現れる。
【００４７】
この測定の結果を、図５に所定のコンポーネントについて示す。コンポーネントが故障するまで駆動され、かつ故障時間の測定が行われたフィールド負荷１のブロックを、図５にハッチングで示し、符号６で表す。これは、負荷値１１０℃、１２０℃、１４０℃、１６０℃および１８０℃であり、１１０℃、１２５℃、１４５℃および１７５℃あるいは任意の温度領域の他の等間隔または非等間隔の分割である（例えば１７５℃、２００℃あるいは２３３℃まで）。故障時間の測定は、各負荷クラスにおいて、好ましくはそれに応じた最高の負荷において行われ、それが図５に点１９で示されている。もちろん測定は、それぞれの負荷クラスの平均的な負荷において、あるいは負荷クラス内の低い負荷において行うこともできる。コンポーネントの故障時間について測定された値は、点７で示されている。このようにして測定され、検出されたすべての故障時間７が、コンポーネントのいわゆるエンドオブライフ（Ｅｏｌ）カーブ８上にある。
【００４８】
測定された故障時間７の間のＥｏｌカーブ８の値は、補間によって求められる。補間された値の幾つかを図５に参照符号９で示す。それぞれ負荷が小さくなるほど、本来、コンポーネントはその故障までそれだけ長く駆動しなければならない。長いテスト時間を回避するために、故障時間は、最小限の負荷（図示の例においては１００°Ｋあるいは１００℃）までだけ検出される。この負荷の下方においてもＥｏｌカーブ８の値を得るために、Ｅｏｌカーブ８が測定された故障時間を超えて負荷の低い方向へ補外される。Ｅｏｌカーブ８の補外された値を図５に参照符号１０で示す。
【００４９】
コンポーネントは、種々の負荷においてフィールド近傍から著しい加速まで、すなわちより高い負荷において（これによりテスト期間が短縮される）、それが故障するまで駆動される。このとき、エラーイメージが分析されて要約されるので、コンポーネントについてエラー固有のＥｏｌカーブ８が生じ、それが、例えばコンポーネントを実際に使用するためにフィールドとの相関を可能にする。エラーイメージの例は、半田における亀裂形成とクリープ、境界層の拡散（例えばボンドワイヤにおけるカーケンドール）、いわゆるモールドコンパウンドの層剥離、ボンド疲労、過渡的熱抵抗Ｚ＿ｔｈの上昇、電解コンデンサにおける容量抜けなどである。
【００５０】
種々のエラーイメージは、図６から明らかなように、コンポーネントの様々なＥｏｌカーブ８に現れる。そこでは、例として４つのコンポーネントＫ１、Ｋ２、Ｋ３およびＫ４について種々のＥｏｌカーブが示されている。もちろん、本発明に基づく方法は、４つよりも少ないコンポーネントについて、あるいは任意の数のコンポーネントＫ１、Ｋ２、Ｋ３からＫｎまでに使用することができる。図６から明白であるように、第４のコンポーネントＫ４のＥｏｌカーブ８は、ほぼ平均的な負荷領域内にある負荷に、要請される期間を越えて耐えることができない。したがってコンポーネントＫ４は、フィールド内で計画されている使用には不適である。フィールドで製品を使用する前に、コンポーネントＫ４はもっと安定した、あるいはもっと耐久性のあるものに替える必要がある。図７には、４つのコンポーネントＫ１、Ｋ２、…、Ｋ４についてエンドオブライフカーブ８の例が示されており、コンポーネントＫ４は、図７に示す推移においては図６に示す推移に比較してより安定した、あるいはより耐久性のあるコンポーネントＫ４に替えられている。このようにして、大きな手間なしで図６に示す信頼性のない製品から信頼性のある製品が得られる（図７を参照）。詳細なエラー分析と製品の完全な新規構築は、−従来技術とは異なり−本発明においては必要とされない。
【００５１】
図６を一見してわかるように、コンポーネントＫ４はそれに課された要請を満たさない。というのは、コンポーネントＫ４のＥｏｌカーブ８は、仮定されたフィールド負荷１あるいは付加的なフィールド負荷３を横切っているからである。製品の、要請を満たさないコンポーネント（図６において、例えばコンポーネントＫ４）を、簡単により安定したおよび／または耐久性のあるものに替えられるので（図７を参照）、全コンポーネントＫ１からＫ４（あるいはＫ１からＫｎ）についてすべてのＥｏｌカーブ８が、付加的なフィールド負荷３を含めて、仮定されたフィールド負荷１の上方に位置している。
【００５２】
種々のコンポーネントＫ１からＫ４のＥｏｌカーブ８を用いて、製品のＥｏｌカーブ１１が求められる。製品のＥｏｌカーブ１１は、常に、種々の負荷クラスにおいてそれぞれ最短の故障時間を有するコンポーネントＫ１、Ｋ２、…、Ｋ４のＥｏｌカーブ８を含んでいる。図６に示す実施例においては、第４のコンポーネントＫ４のためのＥｏｌカーブ８が、すべての負荷クラスにおいて最短の故障時間を有している。この理由から、製品のＥｏｌカーブ１１は、第４のコンポーネントＫ４のＥｏｌカーブ８のみを含んでいる。したがって、製品のＥｏｌカーブ１１も、仮定されるフィールド負荷１あるいは付加的なフィールド負荷３と交わり、その製品に課された信頼性要請を満たさない。
【００５３】
図７に示す実施例において、製品のＥｏｌカーブ１１は、低い負荷クラスにおいて第４のコンポーネントＫ４のＥｏｌカーブ８、中くらいの負荷クラスについて第１のコンポーネントＫ１のＥｏｌカーブ８、そして高い負荷クラスについて第２のコンポーネントＫ２のＥｏｌカーブ８も含んでいる。すべてのコンポーネントＫ１、Ｋ２、…、Ｋ４のＥｏｌカーブ８と製品のＥｏｌカーブ１１は、すべて、仮定されたフィールド負荷１あるいは付加的なフィールド負荷３に対して距離をもって上方に延びているので、第１の近似において、コンポーネントＫ１、Ｋ２…Ｋ４と製品は信頼性要請を満たしていると推定することができる。したがって信頼性証明は、すべてのコンポーネントＫ１、Ｋ２、…Ｋ４（あるいはＫ１、Ｋ２、…Ｋｎ）について、それに伴い製品全体についてももたらされる。
【００５４】
しかし、そのＥｏｌカーブ８が仮定されるフィールド負荷１に対して、あるいは付加的なフィールド負荷３に対して間隔をもって上方に延びるコンポーネントが、要請に実際に耐えることができる最新の安全性を得るために、Palmgren-Minerに従って損傷蓄積を実施することができる。これを、以下で図８を参照して詳細に説明する。各負荷クラス（例えば６０−７０℃、７０−８０℃、…１８０−１９０℃）において、コンポーネントのＥｏｌカーブ８上の該当する値（故障時間）Ｎｉに対するコンポーネントの仮定されるフィールド負荷の長さ（時間ｔまたはサイクルの数Ｎ）の間隔１３が定められて、Palmgren-Minerに従って加算される。コンポーネントのＥｏｌカーブ８の該当する値は、測定され（故障時間の検出）、測定された値の間で補間され（点９）、あるいは測定された値を超えて補外される（点１０）。商の合計Ｓｉが１より小さい場合には（数式１）、それは信頼できるコンポーネントである。しかし、合計Ｓｉが１より大きいか、あるいは１と等しい場合には（数式２）、コンポーネントは要請を満たさない。コンポーネントＫ１、Ｋ２、…Ｋｎはその予め設定された最小寿命に達する前に早期に壊れる危険がある。したがって、コンポーネントは、もっと安定した、あるいは耐久性のあるものに替える必要がある。
【００５５】
【数１】
2008524678.tif 000002
【００５６】
本発明にかかる方法の利点は、故障判断基準を製品固有に定めて、アプリケーションに適合させることができることにある。故障判断基準は、はじめからわかっている必要はく、特にコンポーネントと製品について故障時間とＥｏｌカーブ８、１１を求めることが終了した後でも、まだ設定することができる。
【００５７】
結合技術の領域における遷移抵抗Ｒｉについて、図９に例示する。仮定されるフィールド負荷は、ここでも参照符号２で示されている。様々な規模の遷移抵抗Ｒｉについて、種々のＥｏｌカーブ８．１から８．３が示されている。種々のＥｏｌカーブ８．１から８．３は、仮定されるフィールド負荷１に対して様々な安全距離にある。したがって、例えば、その遷移抵抗Ｒｉ（コンポーネント）が図９に種々のＥｏｌカーブ８．１から８．３で示されている制御装置（製品）が、最初に計画されたよりも熱い環境で使用され、あるいは内燃機関の近傍で使用されると考えた場合に、遷移抵抗Ｒｉは好ましくはＲ３＝２０ｍΩを有する判断基準Ｋｒｉｔ３に従って設計されるので、仮定されるフィールド負荷１に対するＥｏｌカーブ８．３の安全間隔は、十分に大きく定められている。
【００５８】
しかし、コンポーネントが予め設定可能な環境内でのみ使用されることを保証することができるので、実際のフィールド負荷が仮定されるフィールド負荷１をほとんど上回らない場合には、遷移抵抗Ｒｉを問題なくＲ１＝５ｍΩを有する判断基準Ｋｒｉｔ１に従って設計することができる。すなわち、本発明によれば、計画された使用に従って、あるいは変化する使用条件に従って、それぞれ最適なコンポーネントを選択し、それに従って製品をまとめることができる。
【００５９】
本発明によれば、顧客固有の負荷プロフィールをそれに応じた製品の寿命に換算することが可能であって、予防的な寿命明言が可能である。
【００６０】
本発明を用いて、製品を信頼性について検査することができるだけでなく、信頼性証明のための最適な負荷１２を求めることもできる。従来技術において大きな問題であったこと、すなわち信頼性証明における負荷１２を求めること（図２を参照：比較的低い負荷２、４、すなわち時間がかかりすぎる、図３を参照：比較的高い負荷５、すなわちフィールドで重要でないエラーの出力）は、本発明によれば問題なく実施することができる。信頼性証明内の負荷１２は、それが製品のＥｏｌカーブ１１の下方にあるように選択されなければならない。さらに、テスト期間が、テスト結果が代表的であるような長さ（例えば５０〜３０００時間あるいはサイクル数Ｎの間）に選択されるように注意しなければならない。このようにして求められた信頼性証明における負荷１２によって、この製品を将来的に検査することができる。この場合、検査ができる限り短く、フィールドで重要でないエラーの発生はできる限り阻止されることが保証される。
【００６１】
図１０に、その全体の寿命にわたって完成した製品がさらされる所定の負荷プロフィールを、参照符号１４で示す。負荷プロフィール１４は、見積もられ、あるいはシミュレートされ、あるいは実際的な条件の下、仮定したものである。負荷プロフィール１４は、ここに図示されている簡略化された実施例においては、比較的小さい負荷Ｔ１が印加される比較的短い期間Δｔ１を有している。さらに、負荷プロフィール１４は、より高い負荷Ｔ２が印加されるより長い期間Δｔ２を有している。したがって、負荷プロフィール１４は、所定の周期（１／（Δｔ１＋Δｔ２））で周期的に繰り返される負荷ストロークΔＴ１を有している。製品に負荷プロフィール１４を加えることは、製品の熱負荷も熱機械的負荷ももたらし、その場合に熱負荷と熱機械的負荷は互いに所定の比率にある。熱負荷は、例えば、製品における再結晶化または拡散の形式で生じる。熱機械的負荷の原因は、主として製品の材料と成分の異なる熱膨張係数にある（いわゆるＴＣＥミスマッチ）。
【００６２】
参照符号１５は、加速された負荷プロフィールを示しており、その負荷プロフィールは、ここに示す簡略化された実施例において、比較的小さい負荷Ｔ１が印加される比較的短い期間Δｔ１を有している。さらに負荷プロフィール１５は、第１の負荷プロフィール１４の負荷Ｔ２よりも大きい、より高い負荷Ｔ２が印加されるより長い期間Δｔ２を有している。このようにして、第１の負荷プロフィール１４と比較して負荷変動の周波数は等しいままであるが、第１の負荷プロフィール１４の場合よりも大きい負荷ストロークΔＴ２が生じる（ΔＴ２＞ΔＴ１）。したがって、負荷プロフィール１５は、所定の周波数（１／（Δｔ１＋Δｔ２））で周期的に繰り返される、より大きい負荷ストロークΔＴ２を有している。加速された負荷プロフィール１５により、熱負荷が熱機械的負荷に比較して過度に強調される。結果としてもたらされる、負荷プロフィール１５の熱負荷の加速係数あるいは熱負荷に基づく故障確率の上昇の程度は、アレニウス規則に従って計算される。
【００６３】
図１０において、参照符号１６は他の加速された負荷プロフィールを示しており、この負荷プロフィールは、ここに示す簡略化された実施例において、比較的小さい負荷Ｔ１が印加される比較的短い期間Δｔ３を有している。期間Δｔ３は、負荷プロフィール１４、１５の期間Δｔ１よりも短い。さらに、負荷プロフィール１６は、より高い負荷Ｔ２が印加される、より長い期間Δｔ４を有している。期間Δｔ４は、負荷プロフィール１４、１５の期間Δｔ２よりも短い。このようにして負荷変動ΔＴ１は、負荷プロフィール１４と比較して変化しないが、テストは時間的に加速されるので、負荷プロフィール１６は、より高い周波数（１／（Δｔ３＋Δｔ４））で周期的に繰り返される負荷ストロークΔＴ１を有する。加速された負荷プロフィール１６により、熱機械的負荷が熱負荷に比較して過度に強調される。結果としてもたらされる、負荷プロフィール１６の熱機械的負荷の加速係数あるいは熱機械的負荷に基づく故障確率の上昇の程度は、コフィン−マンソン規則に従って計算される。
【００６４】
信頼性証明を行うとき、実際の負荷プロフィール１４は、時間的理由から完全に全うすることはできない。この理由から、加速されたテスト（負荷プロフィール１５と１６を参照）が利用され、それにおいては負荷が増大され、それに応じてテストの期間が短縮される。加速されたテストにおいても、製品の実際の負荷の、そのライフサイクルにわたってできるだけ実際に近いシミュレーションを得るために、本発明によれば、製品の予め設定可能なフィールド負荷Ｔ２の上方にある所定の温度Ｔ４において、フィールド負荷Ｔ２の期間Δｔ２の下方にある所定の期間Δｔ６の間、加速された信頼性証明を実施することが提案される。ここで、上昇された温度Ｔ４と短縮された時間Δｔ６は、製品の機械的負荷と製品の熱機械的負荷がほぼ等しい係数だけ加速されるように互いに調整されている。
【００６５】
この方法は、絶対的な負荷（例えば温度Ｔｉ）についてだけでなく、負荷サイクルあるいは負荷ストローク（例えば温度ストロークΔＴｉ）についても適用することができる。この場合においては、製品の予め設定可能なフィールド負荷ΔＴ１より大きい所定の温度ストロークΔＴ３において、フィールド負荷ΔＴ１の周波数１／（Δｔ１＋Δｔ２）よりも大きい所定の周波数１／（Δｔ５＋Δｔ６）で、加速された信頼性証明が実施される。ここで、増大された温度ストロークΔＴ３とより大きい周波数１／（Δｔ５＋Δｔ６）は、製品の機械的負荷と熱機械的負荷がほぼ等しい係数だけ加速されるように互いに調整されている。
【００６６】
上昇された温度Ｔ４または増大された温度ストロークΔＴ３のために、まず、アレニウスに従って、熱負荷についてもたらされる加速係数が求められる。その後、コフィン−マンソンに従って、熱負荷について求められた加速係数を用いて、結果としてもたらされるテストのための短縮された期間Δｔ５、Δｔ６が、熱機械的負荷のための加速係数と熱負荷のための加速係数とがほぼ等しくなるように求められる。
【００６７】
本発明に基づく方法によって、テスト時間を短縮し、製品コストを低下することができる。さらに、信頼性を向上させることができる。さらに、コンポーネントあるいは製品全体の平均余命の正確な明言を行うことができる。テスト条件は、製品に対する相関をリアルに表示することができるようにするために、できるだけフィールドに近く選択される。フィールドでは発生し得ないエラーイメージの発生は、できる限り阻止される。
【００６８】
種々の温度Ｔと温度ストロークΔＴにおいてコンポーネントあるいは構成部材が故障するまで駆動され、故障メカニズムが分析されて、予め設定されたカーブ推移および機能と相関させることによるフィールドテストの実施は、本発明の主要な利点である。テスト判断基準は、フィールドにおける実際の負荷（リアルな使用）に対する相関を保証するために、フィールドに近く選択される。
【００６９】
このとき、打切り判断基準は、テスト終了後に動的にそれぞれの使用場所に適合させて定めることができ、はじめからわかっている必要はない。したがって、安価で、製品固有の設計が可能であって、同時に十分な平均余命により信頼性が高められる。いわゆるオーバーエンジニアリングまたはアンダーエンジニアリングを防止することができる。再帰を回避することと同時に、製品の引渡し品質を改良することができる。
【００７０】
高くされたフィールド負荷において、本発明に基づく方法によって製品の不十分な設計を確実に回避することができる。信頼性証明は、スケーリング可能であることにより（前もって行われる測定とテスト条件のリストアップ）、適切に短時間内に実施することができ、テストを新しい製品自体で実施する必要はない。プロトタイプによる上述した著しく簡略化されたテストで十分である。
【００７１】
本発明に基づいて、納入者と顧客との間で基礎のしっかりとした通信を実施することができる。通信シーケンスを図４に例示する。製品の規定通りの駆動の間に、この製品は実際のフィールド負荷（ＴＦＢ）にさらされる。それは客観的に確認可能な変量であり、納入者の視点からと顧客の視点から同一である。もちろん、実際のフィールド負荷ＴＦＢは、製品の使用前には、すなわち製品の開発の時点ではまだわかっていない。予測される実際のフィールド負荷ＴＦＢに基づいて、納入者は仮定されるフィールド負荷ＡＦＢ１を求めるが、それは場合によっては、顧客によって求められた仮定されるフィールド負荷１とは異なる。これは特に、納入者と顧客が通常異なる目標設定を追求することに関連する。顧客（例えば自動車メーカー）はできる限り高い品質を望むため、比較的高い仮定されるフィールド負荷ＡＦＢ２から出発するが、納入者においては品質要請の他にコストの低減も全面に出てくるので、納入者は通常、より低い仮定されるフィールド負荷ＡＦＢ１から出発する。納入者の視点と顧客の視点との、仮定されるフィールド負荷ＡＦＢが異なる原因は、特に製品開発においてはフィールドにおける製品の実際のフィールド負荷はまだわかっていないという事実にある。
【００７２】
納入者の仮定されるフィールド条件ＡＦＢ１を用いて、あるいはそれを考慮して、信頼性証明ＢＮＺにおいて負荷１２が求められる。本発明に基づく方法を用いて、この負荷１２を求めることは、図６に示し、かつ上述した方法で最適化することができるので、信頼性証明ＢＺＮにおける最適な負荷１２を求めることができる。
【００７３】
顧客は、仮定されるフィールド負荷ＡＦＢ２から、顧客が要求する、顧客の視点から製品が予め設定可能な品質基準を確保するために耐えなければならない、試験負荷ＥＢを求める。通常、顧客によって要請される試験負荷ＥＢは、信頼性証明ＢＺＮにおいて納入者によって求められた負荷よりも大きい。従来、納入者には、納入者が求めた信頼性証明ＢＺＮにおける負荷１２が完全に十分であり、製品が顧客から要請される品質要請を満たしている、という論拠が欠けていた；製品がさらに、顧客によって予め設定された試験負荷ＥＢを満足した場合には、場合によっては製品は過剰寸法設計されているといえる。
【００７４】
本発明を用いることにより、納入者は、納入者が顧客に対して、図６に示す方法に従って求められた信頼性証明ＢＺＮの負荷１２が信頼性証明をもたらすために完全に十分である、という十分に理解できる再構築可能な論拠を示すことができる。
【００７５】
構成部材またはコンポーネントの寿命の決定は、オブザーバブル（観察可能な変量）の測定と観察によって行われる。これは、例えば、アクティブな構成部材において、モールドコンパウンド層剥離あるいはボンド疲労であることができる。他の例を以下のリストにまとめる。もちろん、他のオブザーバブルも可能である。
【００７６】
次に、幾つかのエラーイメージをそのオブザーバブル（観察可能な変量）を用いて説明する。これは、例えば、アクティブな構成部材（例えば集積回路ＩＣ、演算増幅器ＯＰ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＭＯＳＦＥＴなど）においては、いわゆるモールドコンパウンドの層剥離であって、それは超音波を用いて検出することができる。さらに、それは、ボンド疲労または熱抵抗Ｚthの上昇、電流Ｉsubthresholdの上昇または内部抵抗Ｒonの上昇であることができる。
【００７７】
パッシブな構成部材（例えばオーム抵抗、コイルまたはキャパシタなど）においては、例えば容量、損失係数ｔａｎ  αまたは電気的シリアル抵抗ＥＳＲが観察可能な変量である；同様に、摂氏−４０、＋２５、＋１２５および＋１５０または他の自由に選択可能な温度における絶縁抵抗Ｒisoも観察可能な変量である。同様に、エラーイメージを光学的コントロールによって、あるいは特性曲線のドリフト評価によって認識することができる。
【００７８】
導体基板においては、例えば絶縁抵抗Ｒisoの抵抗測定を実施することができる。同様に、観察可能な変量として、層剥離、絶縁ラッカーにおける亀裂またはグラスファイバー構造における亀裂を光学的な方法で認識することができる。
【００７９】
構造結合技術ＡＶＴにおいて（例えば半田づけにおいて）典型的なエラーイメージを求めるために、抵抗測定、剪断力測定またはＸ線検査を実施することができる。さらに、結合箇所を削り落として、この方法でエラーイメージを検出することが可能である。
【００８０】
信頼性テストは、フィールドで発生する負荷種類に向けられなければならず、その場合にパッシブな加熱、アクティブな加熱およびパルス負荷が生じる可能性がある。以下、これらの負荷種類を説明し、どのようなテストプロシージャを用いてこれらの負荷をシミュレートすることができるかを示す。
【００８１】
パッシブな加熱：
これは、例えば、自動車内で走行駆動の間の温度変化によってもたらされる。シングルチャンバ−温度変化システム（例えば＋５Ｋ／ｍｉｎを有する）において、この負荷をシミュレートすることができる。
【００８２】
アクティブな加熱：
これは、走行駆動の間に、例えば半導体の、平均的な損失出力によってもたらされる。経験的なシミュレーションは、コンポーネントを０．１から０．００１Ｈｚ（周期長さ１０から１０００時間）と５から１０Ｗの損失出力でアクティブに加熱することによって行われる。アクティブな加熱はパッシブな加熱に重畳される。
【００８３】
パルス負荷：
これは、短期間に発生する数１００Ｗまでの損失出力を有する切替えプロセスの結果として、１から５０Ｈｚの間の周波数（２０ｍｓから１秒の周期長さ）を有する温度変化をもたらす。経験的なシミュレーションは、構成部材のパルス駆動によって行われる。パルス駆動は、パッシブな加熱とアクティブな加熱に重畳することができる。
【００８４】
信頼性証明を簡略化して、より再現しやすくするために、証明の間のコンポーネントの駆動は、周期的プロセスと固定のコーナー温度に限定される。もちろん、変化する温度と温度ストロークを互いに入れ子にすることもできる。この目的のために、フィールドに近い２つのコーナー温度ＴuntenとＴobenが選択される。下方のコーナー温度Ｔuntenは、高い自動車割合を有する人口の多い地域における冬季の平均的な最低温度が平均され、摂氏−１５℃が得られる。種々のＥｏｌ試験のための上方のコーナー温度Ｔobenとして、例えば摂氏１００、１２５、１５０、１７５および２００℃が選択される。
【００８５】
種々の標準テスト方法とは異なり、これらの実験は、低速の温度変化を用いて実施される。というのは、それが主としてパッシブな加熱によってもたらされるからである。下方のコーナー温度Ｔuntenにおける保持時間は、低温においてエラーイメージが存在しない限りミニマムに制限される。上述したコーナー温度Ｔobenにおいては、既知のエラーメカニズム（例えば半田のクリープ、拡散する材料トランスポートなど）が、保持時間の設計において原則的に考慮されなければならない。このため、種々のエラーメカニズムのために異なる保持時間が必要になることがある。例えば、上方のコーナー温度Ｔobenが１５分または６０分の間印加されることが考えられる。
【００８６】
コンポーネントのＥｏｌカーブ８から、次の結果を得ることができた：
−フィールドで重要なメカニズムのみが検出される、
−故障分布、
−故障時点（Ｎ６３％）。
【００８７】
コンポーネントのＥｏｌカーブ８の評価がもたらすのは以下のことである：
−能動化エネルギを求めること、
−コフィン−マンソン係数を得ること、
−フィールドに近い試験と標準試験との間の相関を定めること、
−可変の故障判断基準による製品固有の設計。
【００８８】
本発明は、以下の利点を有している：
−製品の開発期間の短縮、
−製品を開発する際の再帰（recursion）を回避
−オーバーエンジニアリングなし：それぞれ最も好ましいコンポーネント、テクノロジーおよび構成部品を選択することができる、
−所定の製品は、そのコンポーネントが十分に安定的かつ保持されるように設計されている場合には、より高い技術的使用プロフィールのためにも提供できる、
−フィールドで重要なエラーメカニズムのみが検出される。
【００８９】
従来技術によれば、所定の製品について信頼性を証明するのに１年かかることもあるが、本発明によれば、同じ信頼性の証明をわずか数時間後に行うことが可能である。本発明は、さらに、より良い顧客関係を構築することを可能にする。というのは、コンポーネントと製品の寿命に関する中心的質問と問題およびその設計に迅速に応答できるからである。さらに、エンドオブライフ試験によって、製品とコンポーネントのテクノロジー限界を明確に表示することができる。試験の加速が可能であって、その場合に加速係数が（フィールドと実験室から）正確に設定される。寿命の見積りも同様に実施することができ、その場合にコンポーネントの寿命はエンドオブライフカーブ８から直接与えられており、製品全体の寿命を製品のＥｏｌカーブ１１を用いて求めることができる。
【００９０】
得られた結果は、納入者の開発部門または顧客において、
−コンポーネントと製品のより良い使用と査定；
−コンポーネントと製品のアプリケーション固有の設計； 
−将来の開発を最適に特徴づける、
ために使用することができる。
【００９１】
さらに、所定の製品とコンポーネントについて、危機的な場合および特別許可における基礎のしっかりとしたリスク評価が可能である。製品の所定の寿命モデルを構築することができるので、シミュレーションのために、改良された、より信頼できる寿命モデルが提供される。
【００９２】
本発明は、高温適用の枠内で詳細に説明された。しかし、本発明は、「ノーマルな」温度、機械的負荷、湿度および／または化学薬品による負荷における、他のすべての信頼性証明においても適用可能である。
【００９３】
図１１に、本発明に基づく装置を参照符号２０で示す。装置２０内で、データバンク２１から多数の異なるコンポーネントについてＥｏｌカーブ８が提供される。データバンク２１は、装置２０に直接、あるいはクライアント−サーバ−ネットワーク、例えばインターネットを介して接続可能である。装置２０は、データバンク２１内の所望のＥｏｌカーブ８へアクセスして、所望のＥｏｌカーブ８を全部または一部ロードすることができる。
【００９４】
装置２０の入力２２に、所定のコンポーネントまたは所定の製品のための予め設定可能な負荷コレクティブまたは負荷プロフィールが印加される。印加される負荷プロフィールは、例えば、フィールド負荷ＡＦＢと、場合によっては図２および図３の主旨における付加的な負荷３である。装置２０の出力２３には、所定のコンポーネントまたは製品全体の信頼性および／または寿命についての明言を供給する出力信号が出力される。信頼性証明は、単に「イエス」または「ノー」の明言のみを、すなわちコンポーネントまたは製品が証明できるか否かを供給し、寿命はコンポーネントまたは製品の耐久性についての正確な明言を供給する。寿命については、例えば、コンポーネントまたは製品が予め設定された負荷を供給された場合に、確率的にそれを過ぎるとコンポーネントまたは製品が故障する時間またはサイクル数が供給される。
【００９５】
種々のコンポーネントのためのＥｏｌカーブ８を、コンポーネントのメーカーと納入者によって記録し、製品と共に、例えばデータシート上の付加的な情報として、あるいはインターネットを介して呼び出し可能な情報として、顧客に供給することが考えられる。この場合、顧客は、本発明に基づく装置２０を用いて、提供されるコンポーネントから任意の製品をまとめて、これらのコンポーネントについてコンポーネントのＥｏｌカーブ８から製品の該当するＥｏｌカーブ１１を設定することができる。提供される、あるいは自ら求めた仮定されるフィールド負荷１（ＡＦＢ）と付加的な負荷３を用いて、信頼性証明における予め設定された負荷２を用いて、あるいはその前に求められた信頼性証明における最適な負荷１２を用いて、製品が要請に合致しているか否かを検査することができる。
【００９６】
装置２０内にはメモリ素子２４が設けられており、このメモリ素子は例えばフラッシュメモリとして形成される。メモリ素子２４にはコンピュータプログラム２５が格納されており、そのコンピュータプログラムは装置２０の計算装置２６上で遂行可能である。計算装置２６は、例えば、マイクロコントローラとして、あるいはマイクロプロセッサとして形成される。計算装置２６上でコンピュータプログラム２５を処理するために、コンピュータプログラムがデータ接続２７を介して指令単位で、あるいは全体として、計算装置２６へ伝送される。コンピュータプログラム２５の処理の枠内で求められたデータは、データ接続２７を介して逆方向に計算装置２６からメモリ素子２４へ伝送されて格納される。
【００９７】
コンピュータプログラム２５が計算装置２６上で処理される場合に、コンピュータプログラムは本発明に基づく方法を実施する。図示の実施例においては、コンピュータプログラムは特に以下のステップを実施する：
−データバンク２１のＥｏｌカーブ８を用いて所定の製品のＥｏｌカーブ１１が求められるので、Ｅｏｌカーブ１１は種々の負荷Ｔ、ΔＴにおいて、装置へロードされたコンポーネントのＥｏｌカーブ８の該当する負荷Ｔ、ΔＴにおいてそれぞれ最短の故障時間ｔ、Ｎを有するものを含んでおり；
−製品の予測される寿命が、製品のＥｏｌカーブ１１の機能値として、入力２２における製品の予め設定された負荷１、３に従って求められる。
【００９８】
付加的に、製品のＥｏｌカーブ１１が、予め設定可能な期間ｔ；Ｎの間、入力において予め設定された負荷２；１２の上にあるかが検査される。そうである場合には製品についての信頼性が証明されたと見なすことにより、製品の信頼性証明を行うことができる。
【００９９】
計算装置２６上でのコンピュータプログラム２５の処理の前段階において、コンポーネントＫ１からＫｎのためのＥｏｌカーブ８を求めるために、さらに以下の処理ステップを実施することができる：
−製品のコンポーネントＫ１からＫｎに、予め設定可能な負荷Ｔ、ΔＴが供給され；
−コンポーネントＫ１からＫｎが、種々の負荷Ｔ、ΔＴにおいてそれぞれそれが故障するまで駆動され；
−得られた故障時間ｔ、Ｎが、それぞれのコンポーネントＫ１からＫｎについて負荷Ｔ、ΔＴに従って記憶され；
−コンポーネントＫ１からＫｎの負荷に依存する故障時間ｔ、Ｎに従って、コンポーネントＫ１からＫｎのそれに属するエンドオブライフ（Ｅｏｌ）カーブ１１が記録されて、データバンク２１に格納される。
【０１００】
Ｅｏｌカーブ８のサンプリング箇所間の上述した補間およびサンプリング箇所を越える補外も、同様に可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】所定の仮定されるフィールド負荷において製品の信頼性を証明するための、従来技術の方法を示す。
【図２】図１に基づく実施例と比較して増大された仮定のフィールド負荷において、信頼性を証明するための、従来技術の方法の第１の実施形態を示す。
【図３】図１に基づく実施例と比較して増大された仮定のフィールド負荷において、信頼性を証明するための、従来技術の方法の第２の実施形態を示す。
【図４】本発明による、納入者と顧客との間の可能な通信を示す。
【図５】製品のコンポーネントのエンドオブライフカーブを示す。
【図６】４つのコンポーネント、および信頼できない製品のエンドオブライフカーブを示す。
【図７】４つのコンポーネント、および信頼できる製品のエンドオブライフカーブを示す。
【図８】Palmgren-Minerに従ってコンポーネントの寿命診断を形成するために、所定の負荷クラスに記入されたフィールド負荷の予め設定可能な期間とコンポーネントの対応する故障時間との間の間隔を有する、図５に基づく製品のコンポーネントのエンドオブライフカーブを示す。
【図９】故障判断基準を定義し、かつ製品のコンポーネントを設計するための可能性を示す。
【図１０】熱的負荷と熱機械的負荷との同一の加速ファクターを有する製品に対する試験の、実際に近い加速を示す。
【図１１】本発明に基づく方法を実施するための、本発明に基づく装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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