ワイブル分布とは

Weibull Distribution

最終更新:2026-10-03・信頼性試験装置・品質管理|用語集のExcel・PDF版をダウンロード

ワイブル分布とは?

ワイブル分布とは、製品や部品の寿命のばらつきを表す確率分布で、累積故障率はF(t)=1−exp[−(t/η)^β]で表されます。形状パラメータβが1より小さければ初期故障型、1なら偶発故障型(指数分布)、1より大きければ摩耗故障型を示します。半導体ではTDDBやエレクトロマイグレーションの寿命解析に使われます。

定義・解説

ワイブル分布(Weibull Distribution)とは、製品や部品が壊れるまでの時間(寿命)のばらつきを表すのに最もよく使われる確率分布です。スウェーデンのワロディ・ワイブルが材料の強度の分析のために提案しました。時刻tまでに故障する割合(累積故障率)F(t)は、F(t)=1−exp[−(t/η)^β]で表され、形状パラメータβ(ベータ)と尺度パラメータη(イータ)の2つで分布の形が決まります。

ワイブル分布の大きな利点は、形状パラメータβの値で故障の性質を読み取れることです。β<1では時間とともに故障率が下がる初期故障型、β=1では故障率が一定の偶発故障型、β>1では時間とともに故障率が上がる摩耗故障型を表し、バスタブ曲線の3つの期間にそれぞれ対応します。β=1のときは、故障率が一定の指数分布と一致し、平均故障時間(MTTF)は故障率λの逆数になります。尺度パラメータηは、全体の約63.2%が故障するまでの時間で、特性寿命と呼ばれます。

半導体の信頼性評価では、ゲート酸化膜の絶縁破壊(TDDB)、配線のエレクトロマイグレーション、はんだ接合の熱疲労などの寿命データの解析にワイブル分布が使われます。故障時間を両対数をとったワイブル確率紙(ワイブルプロット)に描くと、ワイブル分布に従うデータは直線に並び、その傾きがβ、累積63.2%の点がηとして読み取れます。加速試験で得たηを加速モデルで実使用条件に換算し、目標とする故障率を満たすかを判定します。SemiraiのワイブルツールでパラメータからF(t)と故障率を計算できます。

よくある質問(FAQ)

ワイブル分布の形状パラメータβは何を表しますか?▾
故障の起こり方の性質を表します。β<1は時間とともに故障率が下がる初期故障型、β=1は故障率が一定の偶発故障型、β>1は時間とともに故障率が上がる摩耗故障型です。バスタブ曲線の初期・偶発・摩耗の3つの期間にそれぞれ対応します。
ワイブル分布と指数分布の関係は何ですか?▾
指数分布はワイブル分布の形状パラメータβが1の場合にあたります。故障率が時間によらず一定の偶発故障を表し、平均故障時間(MTTF)は故障率の逆数になります。ワイブル分布は指数分布を、故障率が時間とともに変わる場合へ広げたものと言えます。

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