초가속수명시험에 의한 자동차 전장용 부품의 고장 메커니즘 연구

Abstract

최근의 자동차 전장용 부품은 안전성과 편의성을 위해 급속히 발전하고 있다. 또한 자동차부품 중 전자부품이 차지하는 비중은 해마다 증가하는 추세이다. 이처럼 자동차에 사용되는 전자부품의 수가 많아지고 집적화 되면서 기존에 경험하지 못했던 많은 고장현상들이 끊임없이 보고되고 있으며 시장에서 소비자의 불만도 증가되고 있는 상황이다.

본 연구는 자동차 전장용 부품 중 가장 핵심적인 역할을 담당하는 엔진전자제어장치(EMS ECU)의 초가속수명시험(HALT) 및 고장분석 시험을 통하여 제품의 Design margin 및 고장메커니즘을 추론하는 시험방법과, 이러한 시험방법에 따라 제품의 설계 및 사용 중 발생될 수 있는 고장의 형태를 사전에 파악하여 설계단계에서 제품의 강건설계를 할 수 있는 근거를 제시한 것이다.

본 연구에서는, HALT의 5가지 스트레스 시험을 진행 하였고, 그 결과를 바탕으로 고장부품에 대한 부품상태의 고장분석을 실시하였다. 고장분석 결과에 의한 고장분석시험을 통하여 HALT와 고장분석시험의 결과를 비교확인 할 수 있었다. HALT의 결과, 제품의 Design margin은 Product Spec대비 상온기준으로 고온에서는 약 107%의 온도 마진을 저온에서는 약 92%의 온도 마진을 확보하고 있다고 결정할 수 있었다.

또한, 엔진 ECU의 가장 취약한 부품은 IGBT임을 확인 할 수 있었고, 고장분석 시험결과와 HALT결과가 동일함을 확인 할 수 있었다.

결론적으로 고장메커니즘은 고온 및 복합적인 스트레스로 인한 Burnt현상임이 확인 되었다.

이러한 시험방법은 기존의 환경신뢰성 시험 및 가속수명시험보다 유용한 시험방법임을 확인 할 수 있었다.