KR101588963B1

KR101588963B1 - 수명 시험 장치

Info

Publication number: KR101588963B1
Application number: KR1020140092066A
Authority: KR
Inventors: 진석범; 노준택; 이기선
Original assignee: 삼성전기주식회사; (주) 에이치엠티
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2016-01-26

Abstract

본 발명은 수명 시험 장치에 관한 것으로, 다수개가 직렬로 연결된 시료열에 전원을 공급하는 전원부; 상기 전원부와 시료열 사이에 직렬로 연결되어 있으며 스위칭 동작을 수행하여 시료열에 전원 공급이 단속적이 되도록 하는 주 스위치; 상기 시료열의 각 시료에 병렬로 연결된 다수의 보조 전압계; 상기 시료열의 각 시료에 병렬로 연결된 다수의 보조 스위치; 및 상기 주 스위치를 수명 시험 방식에 따라 스위칭 동작이 수행되도록 제어하고, 상기 다수의 보조 전압계로부터 측정된 다수의 시료 전압을 입력받아 일정 이상의 시료 전압이 발견되는 경우에 해당 시료의 보조 스위치를 온 상태로 스위칭되도록 제어하는 제어부를 포함하여 어느 하나의 시료가 파괴되는 경우에 연속적인 수명 시험이 가능하도록 한다.

Description

수명 시험 장치{Life tester}

본 발명은 수명 시험 장치에 관한 것이다.

저(低) 저항 및 칩 퓨즈, 인덕터 등의 수명은 이와 같은 전자 부품이 사용되는 전자 기구의 성능 및 신뢰성에 많은 영향을 주기 때문에 그 수명 시험은 광범위하게 사용되는 전자 기기의 성능 평가를 위해 필수적으로 측정되는 항목이다.

상기 저 저항 및 칩 퓨즈, 인덕터 등의 수명 시험을 진행하기 위한 수명 시험 장치로 기존 아날로그 방식의 수명 시험 장치가 있다.

상기 아날로그 방식의 수명 시험 장치는 소스 전압원, 릴레이, 시료(DUT) 등으로 구성되어 있다.

이와 같은 수명 시험 장치에서 소스 전압원은 통상적으로 100V의 전압원이 이용된다. 그리고, 릴레이는 온 오프의 스위칭을 수행하며, 이에 따라 시료에 단속적인 전류를 제공할 수 있다.

상기 수명 시험 장치는 릴레이로 스위칭을 수행함에 따라 발생하는 오버 슈트(overshoot) 및 채터링(chattering) 현상을 고려해서 측정 타이밍(timing)을 설정(setting)하게 되는데, 이때 하나의 시료를 한번 측정하는데 대략 1초 정도 소요된다.

이와 같은 상황에서 일예로 10개의 시료를 한번 측정하는데 소요되는 시간을 산출하면 약 10초 정도 걸리는데, 시험 도중에 다수개의 시료 중 하나라도 파괴되면 연속 측정을 진행할 수 없다.

또한, 이와 같은 수명 시험 장치에 있어서 각 시료에 대한 전압 전류에 대한 모니터링이 불가능하며, 시료가 파괴되는 시점을 기록할 수 없다.

일본공개특허공보 2013-257259호

본 발명의 관점은 각 시료에 병렬로 전압계와 우회 경로를 제공하는 보조 스위치를 설치하여 소자의 단속이 발생하면 우회 경로를 제공하여 계속적인 시험 진행이 가능하도록 한 수명 시험 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 수명 시험 장치에 있어서, 다수개가 직렬로 연결된 시료열에 전원을 공급하는 전원부; 상기 전원부와 시료열 사이에 직렬로 연결되어 있으며 스위칭 동작을 수행하여 시료열에 전원 공급이 단속적이 되도록 하는 주 스위치; 상기 시료열의 각 시료에 병렬로 연결된 다수의 보조 전압계; 상기 시료열의 각 시료에 병렬로 연결된 다수의 보조 스위치; 및 상기 주 스위치를 수명 시험 방식에 따라 스위칭 동작이 수행되도록 제어하고, 상기 다수의 보조 전압계로부터 측정된 다수의 시료 전압을 입력받아 일정 이상의 시료 전압이 발견되는 경우에 해당 시료의 보조 스위치를 온 상태로 스위칭되도록 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 주 스위치는 전원부에 컬렉터가 연결되어 있고, 시료열의 앞단에 이미터가 연결되어 있으며, 게이트는 제어부에 연결된 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 보조 스위치를 통하여 우회 경로를 제공함에 따라 어느 하나의 시료가 파괴되더라도 연속적인 수명 시험이 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 스위치로 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(IGBT)나 MOSFET가 사용됨에 따라 저전력에서뿐만 아니라 고전력에서도 수명 시험이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 디지털 신호 처리기에 의해 디지털 카운트가 가능함에 따라 시료별 측정 횟수 카운트와 이력을 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수명 시험 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 디지털 신호 처리기에 입력되는 수명 시험 방식을 나타내는 파형도이다.
도 3은 도 1의 보조 전압계의 구성도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수명 시험 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수명 시험 장치는 전원부(100), 션트 저항(110), 주 전압계(120), 주 스위치(200), 주 스위치 드라이버(210), 다수의 보조 전압계(300-1~300-n), 다수의 보조 스위치(310-1~310-n), 보조 스위치 드라이버(320), 다수의 아날로그 디지털 변환기(410, 410-1~410-n), 디지털 신호 처리기(500), 표시부(600) 및 부하(700)를 구비하고 있다.

상기 전원부(100)는 시험 대상인 다수의 시료가 직렬로 연결되어 있는 시료열에 전원을 공급하며, 일예로 100 V의 전원이 사용된다.

그리고, 션트 저항(110)은 시료에 흐르는 전류를 알아내기 위하여 전원부에 직렬로 설치되어 있으며, 저(低) 저항이 사용된다.

상기 주 전압계(120)는 션트 저항(110)의 양단의 시료열 전압을 측정하여 출력하며, 디지털 신호 처리가(500)는 측정된 시료열 전압을 저장하며, 이러한 전압에 의해 디지털 신호 처리기(500)는 이미 션트 저항(110)의 저항값을 알고 있어 시료에 흐르는 전류를 산출할 수 있다.

주 스위치(200)는 전원과 시료열(DUT-1~DUT-n) 사이에 직렬로 연결되어 있으며, 스위칭 동작을 수행하여 시료열(DUT-1~DUT-n)에 전원 공급이 단속(斷續)적이 되도록 한다.

이와 같은 주 스위치(200)는 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(IGBT)가 사용되며, 도시되어 있는 바와 같이 션트 저항(110)에 컬렉터가 연결되어 있고(션트 저항을 포함하지 않는 경우에는 전원부에 연결됨), 직렬 연결된 시료열의 앞단에 이미터가 연결되어 있으며, 게이트는 주 스위치 드라이버(210)(제어부)에 연결되어 있다.

상기 주 스위치(200)의 컬렉터와 이미터 사이에 일예로 10uF의 스너버 커패시터(C1)가 연결되어 있으며, 스너버 커패시터(C1)는 전원의 오버 슈트(over shoot)나 채터링(chattering) 등을 방지한다.

한편, 상기 주 스위치 드라이버(210)는 주 스위치(200)를 디지털 신호 처리기(500)의 제어에 의해 온 상태에서 오프 상태로, 오프 상태에서 온 상태로 변화시킨다.

다음으로, 다수의 보조 전압계(300-1~300-n)는 각 시료(DUT-1~DUT-n)에 해당하는 보조 전압계가 병렬로 연결되어 있으며 해당 시료(DUT-1~DUT-n)의 시료 전압을 측정하여 출력한다.

여기에서, 시료(DuT-1~DUT-n)는 저 저항, 칩 퓨즈, 인덕터 등의 어느 하나가 사용될 수 있다.

상기 다수의 보조 스위치(310-1~310-n)는 각 시료(DUT-1~DUT-n)에 해당하는 보조 스위치가 병렬로 설치되어 있으며 해당 시료가 파괴되어 전류 경로가 성립되지 않을 때에 온되어 양단에 우회적인 전류 경로를 제공한다.

이와 같은 다수의 보조 스위치(310-1~310-n)는 MOSFET로 구현할 수 있으며, 도시되어 있는 바와 같이 드레인이 시료의 앞단에 연결되어 있고, 소스가 시료의 후단에 연결되어 있으며, 게이트가 보조 스위치 드라이버(320)에 연결되어 있다.

상기 보조 스위치 드라이버(320)는 다수의 보조 스위치(310-1~310-n)에 연결되어 있으며, 어느 하나나 그 이상의 보조 스위치를 온 상태에서 오프 상태로 변화시키거나 오프 상태에서 온 상태로 변화시킨다.

다수의 아날로그 디지털 변환기(410, 410-1~410-n)는 주 전압계(120)와 보조 전압계(300-1~300-n)의 아날로그 출력을 디지털 출력으로 변환하여 출력한다.

다음으로, 디지털 신호 처리기(500)는 시료에 대한 수명 시험을 실행하기 위하여 주 스위치 드라이버(210)와 보조 스위치 드라이버(320)를 사용하여 주 스위치(120)와 보조 스위치(310-1~310-n)를 온 오프시킨다.

한편, 표시부(600)는 시료의 총 전류를 표시하며, 어느 하나의 시료가 파괴된 경우에 파괴된 시료를 알려주고, 해당 시료의 수명 시간(온 상태 횟수 또는 시간 등)을 보여준다. 이와 같은 표시부(600)는 LED와 LED 드라이버로 구성될 수 있다.

이와 같은 구성에서 주 스위치 드라이버(210)와 보조 스위치 드라이버(320)는 스위치 구동기를 구성하며, 스위치 구동기는 주 스위치와 보조 스위치를 온 상태에서 오프 상태로 스위치를 하거나 오프 상태에서 온 상태로 스위치를 수행하도록 구동한다.

그리고, 이와 같은 스위치 구동기, 상기 아날로그 디지털 변환기(410, 410-1~410-n) 및 디지털 신호 처리기(500)는 제어부를 구성하며, 제어부는 주 전압계(120)의 출력 신호를 입력받아 전류를 산출하여 출력하고, 보조 전압계로부터 해당하는 시료의 전압을 입력받아 시료의 파괴 여부를 판단하여 시료의 파괴가 발생하는 경우에 해당 보조 스위치를 온되도록 제어하여 우회 경로를 제공하여 시료에 대한 연속 수명 시험이 가능하도록 한다.

이때, 제어부는 시료의 파괴가 발생한 경우에 해당 시료의 수명 시간을 기록한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 수명 시험 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 디지털 신호 처리기(500)는 외부의 PC 등을 통하여 시험자 등으로부터 시료에 대한 수명 시험 방식을 입력받는다.

이때, 디지털 신호 처리기(500)가 입력받는 수명 시험 방식은 도 2에 도시된 여러가지 유형의 파형으로 표현될 수 있는바, 주로 온 시간이나 오프 시간의 길이에 따라 그리고 규칙성에 따라 정해진다.

다음으로, 디지털 신호 처리기(500)는 외부로부터 입력받은 수명 시험 방식에 따라 주 스위치 드라이버(210)를 제어하여 주 스위치 드라이버(210)가 수명 시험 방식에 따라 주 스위치(200)를 온과 오프 동작을 반복하도록 한다.

한편, 주 스위치(200)가 주 스위치 드라이버(210)에 의해 온 동작과 오프 동작을 반복할 때에 온 구간에서 주 전압계(120)는 션트 저항(110) 양단의 전압을 측정하여 출력한다.

이처럼 주 전압계(120)에서 출력되는 션트 저항(110) 양단의 전압은 아날로그 디지털 변화기(410)를 거쳐 디지털화되어 디지털 신호 처리기(500)로 입력된다.

그러면, 디지털 신호 처리기(500)는 해당 전압을 이용하여 션트 저항(110)에 흐르는 전류를 산출하여 메모리(미도시)에 해당 시간과 함께 저장한다.

이후에, 시료에 대한 수명 시험이 계속되는 동안에 보조 전압계(300-1~300-n)는 해당 시료의 전압을 측정하여 출력한다.

이때, 어느 하나의 시료가 파괴되면 해당 보조 전압계(300-1~300-n)에서 측정하여 출력하는 전압이 급격하게 변화하게 된다.

이처럼 어느 하나의 보조 전압계(300-1~300-n)에서 측정하여 출력하는 시료 전압이 일정 이상이 되면 디지털 신호 처리기(500)는 해당 시료가 파괴되어 끊어진 것으로 판단하여 해당 시료에 해당하는 보조 스위치(310-1~310-n)를 온 상태로 변화시켜 우회 경로를 제공한다.

한편, 종래 기술에 의하면 어느 하나의 시료가 파괴되는 경우에 우회 경로가 제공되지 않아 전체 시료에 대한 전류 공급이 어려워 수명 시험을 중단하였으나, 본 발명에서는 이와 같이 우회 경로를 제공함에 따라 어느 하나의 시료가 파괴되더라도 연속적인 수명 시험이 가능하다.

이때, 디지털 신호 처리기(500)는 해당 시료를 구별할 수 있는 내용과 파괴되는 시간 등의 수명 시간을 메모리(미도시) 등에 저장하고, 표시부(600)를 통해 표시하여 시험자가 알 수 있도록 한다.

상기 동작은 어느 하나의 보조 스위치가 온 되어 있는 상태에서 다른 시료가 파괴되는 경우에 반복적으로 수행되며, 이에 따라 시료 파괴에 다발적으로 발생되는 경우에도 연속적인 시험이 가능하다.

도 3은 도 1의 보조 전압계(300-1~300-n)의 상세 구성도이다.

도 3을 참조하면, 각 보조 전압계(300-1~300-n)는 한쌍의 입력 스위치(11~n1 내지 n1-n2)와 차동 증폭기(13~n3)를 포함하고 있다.

구체적으로 첫번째 보조 전압계(300-1)를 보면 차동 증폭기(13)와, 차동 증폭기(13)의 비반전 단자와 시료의 앞단 사이에 연결되어 있는 입력 스위치(11)와 차동 증폭기(13)의 반전 단자와 시료의 뒷단 사이에 연결되어 있는 입력 스위치(12)를 구비하고 있다.

디지털 신호 처리기(500)는 해당 시료의 전압을 측정하기 위해서 상기 한쌍의 입력 스위치(11,12)를 온 시키며 이에 따라 차동 증폭기(13)는 시료 양단의 전압을 측정하여 아날로그 디지털 변화기(410-1)로 출력한다.

이와 같은 동작은 디지털 신호 처리기(500)가 각 보조 전압계(300-1~300-n)에 대하여 동시에 수행하거나 순차적으로 수행할 수 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 우회 경로를 제공함에 따라 어느 하나의 시료가 파괴되더라도 연속적인 수명 시험이 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면 스위치로서 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(IGBT)나 MOSFET가 사용됨에 따라 저전력 에서뿐만 아니라 고전력에서도 수명 시험이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명에 따르면 디지털 신호 처리기에 의해 디지털 카운트가 가능함에 따라 시료별 측정 횟수 카운트와 이력을 관리할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100 : 전원부 110 : 션트 저항
120 : 주 전압계 200 : 주 스위치
210 : 주 스위치 드라이버 300-1~300-n : 보조 전압계
310-1~310-n : 보조 스위치 320 : 보조 스위치 드라이버
410, 410-1~410-n : 아날로그 디지털 변환기
500 : 디지털 신호 처리기 600 : 표시부
700 : 부하

Claims

다수개가 직렬로 연결된 시료열에 전원을 공급하는 전원부;
상기 전원부와 시료열 사이에 직렬로 연결되어 있으며 스위칭 동작을 수행하여 시료열에 전원 공급이 단속적이 되도록 하는 주 스위치;
상기 시료열의 각 시료에 병렬로 연결된 다수의 보조 전압계;
상기 시료열의 각 시료에 병렬로 연결된 다수의 보조 스위치; 및
상기 주 스위치를 수명 시험 방식에 따라 스위칭 동작이 수행되도록 제어하고, 상기 다수의 보조 전압계로부터 측정된 다수의 시료 전압을 입력받아 일정 이상의 시료 전압이 발견되는 경우에 해당 시료의 보조 스위치를 온 상태로 스위칭되도록 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 주 스위치는 전원부에 컬렉터가 연결되어 있고, 시료열의 앞단에 이미터가 연결되어 있으며, 게이트는 제어부에 연결된 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터를 포함하는 수명 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전원부에 직렬로 연결되어 있는 션트 저항; 및
상기 션트 저항에 병렬로 연결된 주 전압계를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 주 전압계의 시료열 전압을 입력받아 저장하는 수명 시험 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터의 컬렉터와 이미터 사이에 연결된 스너버 커패시터를 더 포함하는 수명 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 보조 스위치는 MOSFET인 수명 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는
상기 다수의 보조 전압계로부터 각각의 아날로그 시료 전압을 입력받아 디지털 시료 전압으로 변환하는 출력하는 다수의 아날로그 디지털 변환기;
상기 주 스위치와 다수의 보조 스위치의 스위칭 동작을 구동하는 스위치 구동기;
상기 주 스위치를 수명 시험 방식에 따라 스위칭 동작이 수행되도록 스위치 구동기를 제어하고, 상기 다수의 보조 전압계로부터 측정된 다수의 시료 전압을 입력받아 일정 이상의 시료 전압이 발견되는 경우에 해당 시료의 보조 스위치를 온 상태로 스위칭되도록 스위치 구동기를 제어하는 디지털 신호 처리기를 포함하는 수명 시험 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 스위치 구동기는
상기 주 스위치의 스위칭 동작을 구동하는 주 스위치 드라이버; 및
상기 다수의 보조 스위치의 해당 보조 스위치의 스위칭 동작을 구동하는 다수의 보조 스위치 드라이버를 포함하는 수명 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 각 보조 전압계는 시료의 양단에 각각 연결된 한 쌍의 입력 스위치; 및
상기 한쌍의 입력 스위치의 각각의 입력 스위치에 비반전 단자와 반전 단자가 연결된 차동 증폭기를 포함하는 수명 시험 장치.
청구항 1에 있어서,
다수의 시료 전압에서 일정 이상의 시료 전압이 발견되는 경우에 해당 시료를 표시하는 표시부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 다수의 보조 전압계로부터 측정된 다수의 시료 전압을 입력받아 일정 이상의 시료 전압이 발견되는 경우에 해당 시료를 표시하도록 표시부를 제어하는 수명 시험 장치.