壽限件之預估 報告者：邱繼緯

緒論 所有產品的零組件需特別考量作用或儲存、靜止之維護時，這就是壽限件的問題。 目前無法保證儲存期的電子產品「零失效」，雖未受電性應力，但受到化學與機械應力變化，仍能使零組件品質退化。 產品使用中成功作用之可靠度100％會退化，逐漸降低。

產品老化作用圖

有損耗冒險性及壽限之零件 Relays 23% Switches 19% Bearings 13% Motors 10% Gears 7% Pumps & Valves Connectors 6% Actuators 4% Blowers 3% Seals 2% Solenoids Pots Servos & Resolvers

零組件在儲存忠之失效率表-1 Non operating Per Billion(X10-9) Resistors Capaction Semiconductors and ICs Transformers and Inductors 10000 5000 2000 Discrete hybrid IC Variable Auto- Transformers 1000 Thin film hybrid ICs, High power alloy Transistors Variable air Core RF Coils 500 High power mesa Transistors 200 High power diodes 100 Variable Iron Core Coils 50 Analog and digital monolithic Circuits, High power mess transistors Air Core RF Chokes 10 Wet tantalum foil and slug Medium power planar transistors 5 Variable, Nonhermetically Sealed Carbon Composition, Wire Wound, wire-Would trimmer, and metal film trimmer Ceramic general purpose high K, CV variable, and tubular variable Medium Power Planar diodes, Low Power Transistors Non-hermetically sealed pulse transformers Under 1000 volts and power Reactors 2 Metallized paper Non-hermetically Sealed Magnetic Amplifiers, Audio transformers, Power transformers and pulse transformers over 100V.

零組件在儲存忠之失效率表-2 Electromechanical and Rotating Devices Switches and Relays Connectors Per Male and Emales connectors Hydraulic Equip Hardware Acceleration Switch Electro hydraulic Servos Brush type sychro Devices Thermal Timer Pumps, motors and Dynamic seals Electromechanical Timers AC and DC D’Arsonval type Panel motors Thermal Switch DC Torquers Telephone types of stopper switches Electronic timers Electro hydraulic transducers AC motor Tachometers Dry circuit relays and Sensing relays operating at Less than 100mv AC Servos Circuit breakers, push button switches, Precision limit switches, and load contactors over 100Amp DC generators and power motors Rotary and Toggle Switches Tape Fluids and lubricants Solenoid Operated Valves One-Sixth and One-half size Crystal can relays Coaxial Cable, Signal Connectors Which are High Density Crimped rectangular, Crimped edge, solder or Crimped pin socket or solder edge. Rectangular power Connectors which are blind mate soldered, blind mate crimped, screw lock solder, or screw lock crimped AC generators and induction and Sychro. Power motors Reed Relays High Density soldered Circular and Rectangular Signal Connectors. Soldered or Crimped hay onet and Threaded power Connectors Micro miniature Crystal can Relays Squid Switches Circular Signal Connectors which are minimum Soldered, Minimum Crimped, or High Density Crimped Accumulators, Adjustors, Static Seals, Regulators, and self-operating Valves Bearing and rubber isolators Wetted-mercury Relief and check

通常操作失效率（λ0）與儲存失效率（ λs）有一比值 ， 其Ks=0.1最恰當。 另外馬丁公司建議適用於MIL-HDBK-217X之軍用零件Ks在0.007~0.077間，故一般可訂K在0到0.1間。

定期測式型態

低應力型態

壽命試驗 超應力試驗 加速壽命試驗 原始長時間壽命試驗

壽限零件 半導體類 發熱燈類 接觸器類 軸承類 潤滑劑 齒輪數

半導體類 電子游離失效

電解腐蝕 電解腐蝕是由材質或包裝老化造成，以塑 膠包裝之MOS等元件壽包裝之蒸氣壓力濕 度影響最大，而壽限參數為中位壽命。

蒸氣壓力模式

本地電流集中 本地電流集中與功率散熱量極有關，其關係圖：

氧化劑載子不穩定 屬於金氧介質材料的元件，如MOS、 CMOS及低功率晶體等。 不穩定氧化載子發生雜訊、漏氣情形增加 ，與作用時間越長溫度高及電壓影響有關 ，造成壽限。

內部金屬複合 含有打線強度之內部金屬複合影響 之類的元件，容易造成疲勞老化， 以致失效。

發熱燈類 MSCPrr =再額定MSCP（平均燭光） =（V/V1）3.5*（額定MSCP） Lrr = 再額定Life = （V1/V）12*（額定Life） Irr = 再額定Current = （V/V1）0.55*（額定 Current）

接觸器類 接觸器類元件其壽限原因大部分受機 械老化、傳導性老化、電弧影響與熱 應力以致退化等應力影響。

軸承類 其額定壽命公式為： L = （C/P）3 其中L = 額定轉數（壽命、百萬轉為單位） C = 額定動態負荷（1b） P = 等值（equivalent）負荷（1b）

潤滑劑 潤滑劑其油黏性有關，以軸承使用建議如表： Type of Bearing Viscosity Ball 70 Cylindrical Roller 100 Spherical Roller Spherical Roller Thrust 150

採用壽命公式 Log L = -2.6+4420 /（460+ T）- 0.301S L = 潤滑物10％耗損之時間 T = 使用環境（溫度） S = 半壽限因素

齒輪數 W = 齒輪負荷（主動輪（Driver） D1 = 主動輪齒節直徑（in） F = 齒輪表面寬度（in） = 齒輪壓力角（deg） K1 = 負荷應力因素（psi） W = 齒輪負荷（主動輪（Driver） D1 = 主動輪齒節直徑（in） F = 齒輪表面寬度（in） = 齒輪壓力角（deg）

齒輪數（續） T1 = 主動輪齒數 T2 = 從動輪（Follower）齒數

齒輪數（續） A = 正齒輪材料常數 B = 從動齒輪材料常數 N = 齒輪轉數（rpm）

備份件之預估

標準常態分布預估法 k：產品使用零組件數量

NAVSHIP P94324 備份件估算圖法 S = 備份件存量 λt = 維修件t時之可能累積失效數

備份件需求估算圖-a

備份件需求估算圖-b

備份件需求估算資料 K：產品中使用某一零（組）件數量。 T ：該零件之累積作用時間（以訂貨時間期之累積作用時間， 如每3個月訂貨一次， 則此3個月該零件之累積作用時間）。 λ ：該零件之失效。 P ：該備份零件需求獲得機率。

例一 一產品20相同零組件，其失效率已知為 。此產品每日作用24小時，其備份件補充 期為3個月，試問備份需求獲得率為0.95時 ，該零組件應有多少備份件存量？

備份件需求估算圖-a

備份件需求估算圖-b 8

例二 一產品50相同零組件，其失效率已知為 ，其作用1000小時之備份應維持50%總數 之存量，（即25件備份），試問此備份零 組件之需求獲得機率為多少？

備份件需求估算圖-a

備份件需求估算圖-b 0.88

例三 已知一零組件使用於三種不同產品（A，B，C）內，其備份件之訂貨 期為三個月（91天）（亦即三個月需定期存貨）該零組件在每一產品 中之數量、失效率及每天之作用時間不同，如下表： A產品 B產品 C產品 各產品中此零組件數量 20 25 40 失效率（） 0.10 0.08 0.15 每天作用時間（hr） 12 8 24

例三（續） Step1：將各產品之KλT先求得。 A = 20*0.10*10-3*12*91 = 2.184 B = 20*0.08*10-3*8*91 = 1.456 C = 20*0.15*10-3*24*91 = 13.104 Step2：將步驟1之各值總和 2.184+1.456+13.104 = 16.744 Step3：利用圖b將標尺5點（16.744）與標尺6點（0.95）聯接，則與 標尺7產生交點（24），故此例得知，備份件存量為24件。

備份件需求估算圖-b

備份件管理 有效之存量管制 最低之存貨投資

報告完畢