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알아두면 좋은 신뢰성 이야기

eceshim 770

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학부시절 EMIEMC에 아이이주 능통한 교수님에게 수업을 듣고 emiemc 측정 과목도 수강한적이 있는데요. 최근에 하이닉스 신뢰성 세미나를 간적이 있는데. 그때 기억을 되살려 쓰겟습니다.

EMI EMC 측정에 대해,

EMI는 전자기파 방사, EMC는 전파적합성을 의미 합니다.
일단 가전 재품의 경우 몇가지 측정 방법이 있급니다. 

무선 장비의 경우 첫번째로 idle 상태에서의 전파 방사, active 한 상태에서 발산 전파를 측정합니다. 이를 위해 매우 민감한 안테나를 이용 시료가 360도 회전하면서 전자파 방사 수치를 측정 해서 FFT통해 주파수 대역별 방사 전파 크기를 측정 합니다. 매우 낮은 저주파에서 기가헤르츠 단위의 초고주파 까지 측정을 합니다. 
이 결과가 기준선 안에 들어오면 전파인증 합격, 못들어 오면 불가로 되어 reject가 됩니다. Reject된 시료는 revision을 해야하기 때문에 개발자가 매우 곶통스러워 합니다.  그래서 아이폰 나올때 전파인증을 받는게 큰 이슈가 됩니다.

두번째로 시료에 강력한 전파를 억지로 주는 스트레스 테스트를 합니다.  이과정에서 음성 통신과 데이터 통신이 유지되며 제품에 손상이 없으면 합격이 됩니다. 

유선장비는 여기에 한가지가 더 추가 되는데 충전기에서 발산하는 전파와 충전기 선에서 초저주파 노이즈 발산을 측정합니다.

여기에 서 일부 특정 장비의 경우 매우 넓은 개활지에서 인근 전파조차 안잡히는 산간 오지에서 필드 테스트를 합니다. 이건 안배워서 모르겠네요.

전자파 적합 인증은 이렇습니다.

다란 신뢰성으로는

ESD 즉 정전기 신뢰성이 있는데요. 측정은 간단합니다. 시료 반도체를 특수 설계한 PCB에 땜질해서 붙입니다. 그다음 무식하게 생긴 초고전압 정전기 발생기(무슨 SF에 나올법한 권총같이 생겼습니다)를 핀마다 일일이 쏴줍니다. 그다음 측정 했을때 칩이 살아 있으면 합격. 죽었으면 불합격입니다.

기판 실장(납땜) 테스트로는 완성품 PCB 기판을 가져옵니다. 그런 다음 약 30~45도 정도 기울인뒤. 갈고리 같은 측정 기기를 이용 말그대로 칩이 뜻겨져 나가느냐를 측정하게 됩니다. 일정 응력 이상을 버티면 합격입니다.

BGA 테스트가 있는데요. BGA는 ball grid array라고 합니다 요즘 반도체 부품들이 지네발이 없는 이유인데요. 밑바닥에 매우 작은 금속 공들이 격자 모양으로 배치되어 있습니다. 이걸 특수제작한 소켓에 끼운뒤 일장 높이에서 떨어트립니다.  그 다음 소켓에 신호를 주어서 금속 공이 깨지는지 안 깨졋는디 확인해서 안깨졋으먄 합격을 내줍니다

여러가지가 있는데 그나마 대중적인 온도 테스트가 있습니다
민수용은 -20~80, 차량은 -40~120, 군수품은 -80~150 정도 됩니다. 이온도로 얼리고 구어서 정상 작동이 확인 되면 합격을 내립니다.

이정도만 알아도 전자부품의 신뢰성 테스트의 반정도 아신겁니다. 실은 이거보다 훨씬 많아요 거기 100가지 항목 될겁니다.
차의 경우 소프트 웨어부터 차량 하드웨어까지 총망라한 iso26262 규격이 있는데 국내 차량 부품 업체 상당수가 이걸 인증을 못 받았다는 쿨럭....

그리고 저 위에 테스트에서 군용은 민간용 보다 훨씬 살벌한 환경에서 정상 작동을 입증해야 합니다, 때문에 연구기간과 단가가 폭증하게 됩니다. 민수용에서는 전혀 할 필요가 없는 각종 신뢰성 보완작업을 해야 하는데요.
이때문에 부품을 써도 훨씬 비싼 밀스팩 부품을 사용하게 되고 이는 대량생산이 보장되지 않는 특수 반도체나 특수 부품이기 때문에 가격은 점점 시궁창이 됩니다.
또한 최신 공정은 쓰지도 못하고 상당히 구형 반도체 공정을 사용하기 때문에 당연히 민수용보다 성능은 떨어지죠.
아 공정 이야기를 하면 공정이 세밀해 지면 질수록 트랜지스터가 외부 환경에서 오작동할 확률이 기하급수적으로 높아집니다.(매우 민감해지거든요). 이걸 상세하게 설명할려면 고체물리전자, 소자모델링, 공정 개론을 설명해야 하기 때문에 스킵합니다. 


이런점을 알고 있으면 군에서 왜 무식하게 생긴 네비게이션을 사는지. 수만원 짜리 usb를 사용하는지 이해할 수 있습니다.

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폴라리스 2014.07.07. 07:58
짧지만 핵심적인 설명! 감사합니다. ^^
eceshim 글쓴이 2014.07.07. 09:49
폴라리스
2달 동안 철야 작업으로 피로에 쩔어서 오타 난게 많네요 내일 그림과 함께 수정하도록 하겠습니다.
리그리스 2014.07.08. 09:41
좋은 글 감사드립니다. 밀스펙 밀스펙 하면서도 왜 비싼지는 잘 몰랐었는데 많은 도움이 되었습니다.

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