수명시험(MTBF, HALT, Stress)

MTBF

  • 부품 및 제품에 대한 신뢰성을 확보하기 위한 MTBF(평균고장간격, 평균수명) 산출 시험입니다.

MTBF = MTTR + MTTF

  • MTBF : Mean Time Between Failure(평균 고장 간격, 평균 수명)
  • MTTR : Mean Time To Repair(고장복구수리시간)
  • MTTF : Mean Time To Failure(정상 운전 시간)

MTBF 정의

  • 단위 시간당 고장 횟수에 대한 신뢰성을 평가
  • MTBF가 높을수록 신뢰성이 높다고 판단

MTBF 분석규격

MIL-HDBK-217F

  • 미국 국방성에서 제정한 전기, 전자부품의 신뢰성 평가 척도와 계산 방식을 보유. 국방, 원자력, 철도 등
  • 산출 단위 : 1×106hours(FPMH)

Telcordia SR-332

  • 미국의 AT&T에서 제정된 Bellcore 시리즈의 최신 버전, 전기전자 특히 통신 분야의 시스템 신뢰도 해석을 위한 규격으로 민간의 전기전자 분야에서 사용. MIL-HDBK-217에 비해 부품 수가 적음
  • 산출 단위 : 1×99hours(FITs)

그 외 규격

  • IEC TR 62380 등

MTBF 산출과정

씨엠씨엘 블로그
https://blog.naver.com/cmcl02/223449772315

Stress test

  • 제품의 PCB를 구성하고 있는 부품들의 온도, 전압, 전류 등을 측정 후 Spec과 비교하여 측정값이 목표 Margin %에 도달하는지 확인하는 시험입니다.

Stress test 시험절차

전해콘덴서 수명모델

  • 동작동안의 주변온도, 부하 리플 전류, 실제로 인가되는 전압과 함께 Datasheet로부터 얻는 전해콘덴서의 특정 Prameter를 측정합니다.

수명 모델의 구조

LX = LO x KT x KR x KV

  • LX = 동작 조건에서의 전해 콘덴서의 수명
  • LO = 정격 전류와 전압, 최대 범위 온도에서 동작 시 수명(Datasheet)
  • KT = 온도 보정 계수
  • KR = 리플 전류 보정 계수(자기 가열)
  • KV = 전압 보정 계수(동작 전압)

HALT (Highly Accelerated Life Test)

  • 제품의 설계 및 개발 검증 단계에서 제품에 스트레스(온도, 진동)를 복합적으로 인가하여 설계 취약점 및 잠재 고장을 검출하는 시험 방법입니다.

HALT 초가속수명시험의 목적

  • 빠른 시간 내에 설계 완성도를 평가하거나 수명(신뢰도)를 평가
  • 잠재적 고장모드, 설계의 weak point, 중요 부품의 확인
  • DVT(Design Verification Test) 설계
  • Weak point를 드러나게 하는 중요 스트레스 확인
  • 제품 동작 환경 범위 확대로 인한 신뢰성 향상

HALT 초가속수명시험의 절차

HALT 초가속수명시험 방법

저온 계단형 스트레스시험

제품의 하한작동한계(LOL) 및 하한파괴한계(LDL)를 검출하고 저온스트레스의 각 수준에 대하여 제품의 이상현상 및 특성변화 등을 검출하여 개선함을 목적으로 한다.

고온 계단형 스트레스시험

제품의 상한작동한계(UOL) 및 상한파괴한계(UDL)를 검출하고 고온스트레스의 각 수준에 대하여 제품의 이상현상 및 특성변화 등을 검출하여 개선함을 목적으로 한다.

빠른 온도 변화 시험

급속한 온도 변화에 대한 제품의 내성을 확인함과 동시에 이상현상 및 특성변화 등을 검출하여 개선함을 목적으로 한다.

진동 계단형 스트레스시험

반복 충격진동에 대한 제품의 내성을 확인함과 동시에 이상현상 및 특성변화 등을 검출하여 개선함을 목적으로 한다.

온도, 진동 복합시험

진동과 급속온도변화의 복합된 스트레스에 대한 제품의 내성을 확인함과 동시에 이상현상 및 특성변화 등을 검출하여 개선함을 목적으로 한다.

정성적 가속시험(Highly Accelerated Limit Test)

제품성능상의 결함을 유도한 시험을 통해 예측하는 것으로, 설계 개선을 통한 마진 확보와 신뢰성을 향상

HALT(Highly Accelerated Limit Test)

정의된 스트레스 환경에서 제품의 고장을 유발하는 요인을 검출하기 위한 시험

HASS(Highly Accelerated Stress Screening)

제조 공정 또는 관리 오류로 인해 발생한 제품의 잠재적 결함을 식별하기 위한 선별

HASA(Highly Accelerated Stress Audit)

생산 Lot의 샘플을 테스트하여 제조로 인한 제품의 잠재적 약점을 탐지하는 프로세스 모니터링 도구

HAST(Highly Accelerated Stress Test)

제품의 시험 기간을 단축시키기 위해서 가중된 스트레스를 적용시키는 방법

정량적 가속시험(Quantitative Accelerated Tests)

데이터의 분포와 발생 빈도를 수량화하고 이를 통해 얻어진 스트레스로 가속수명 시험을 진행하여 실제 사용 환경에서의 고장 발생 시간을 추정하고 보증

ALT(Accelerated Life Test)

시험기간을 단축할 목적으로 기준조건보다 가혹한 조건에서 실시하는 시험으로 제품의 노화원인을 물리적, 화학적으로 가속하여 사용상태에서의 수명, 고장률을 추정하기 위한 시험