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Power Tester: power cycle test를 통한 전력반도체 가속수명시험 및 신뢰성 측정장비

지멘스 심센터 제품군의 MicReD 측정장비인 Power Tester 는 전력 반도체의 파워 사이클링 및 열 특성 분석을 통해 제품의 수명 주기 및 성능을 측정하고 검증하기 위한 제품으로 MicReD Industrial Power Tester 1500A, 2400A, 3600A 등을 공급하고 있습니다.

국내에서는 Delta ES 가 주도적으로 국내 총판역할을 수행하며, 고객사의 설치장소에 필요한 각종 전원공사를 비롯, 전용 칠러시스템, 전용 cold plate 및 고객사의 사용요구에 맞춘 맞춤형 cold plate, 간편 측정을 위한 각종 지그 등 부속장비 일체를 System Integration 으로 고객사에 Turn Key 방식으로 공급하고, 설치 후 캘리브레이션 서비스를 제공함으로써, 장비 사용에 불편함이 없도록 하고 있습니다.

또한, 24시간 지원체제를 갖추고 사용자의 사용불량으로 인한 장비의 결함문제 해결까지 지원하는 빠른 고객지원 서비스 시스템을 구축하고 있습니다.


<사진1> MicReD Industrial Power Tester 1500A 본체 사진

MicReD Industrial Power Tester 1500A(이하 PT1500A)는 '사진1'에서 보는 바와 같이 피아노 만한 크기에, 약 500Kg의 무게가 나가는 시스템 입니다. 정면 부의 손잡이가 달린 문을 열면 T3Ster(JEDEC 기반의 열저항 테스터기) 및 온도 제어용 냉각판 2개가 내장되어 있습니다.

<사진 2> 고출력 멀티 채널 구성


장비 이름에 1500A가 붙은 건 '사진2'에서 찾을 수 있습니다. 최대 500 암페어를 3채널에서 동시에 발생 시킬 수 있으며 MOSFET, IGBT, 범용 2극성 반도체와 같은 소자들을 최대 12개(3X4)까지 동시에 측정할 수 있습니다.


<사진3> 터치스크린 방식의 입력 변수 설정

<사진 4> 터치스크린 인터페이스

PT1500A는 터치 스크린 방식을 도입하여(사진 3, 4) 누구든지 쉽게 시스템 인터페이스에 접근할 수 있습니다. 특히 사용자들이 시스템을 편리하게 설정할 수 있도록 이해하기 쉬운 인터페이스를 제공하며, 테스트 중 웹이나 테블릿을 통해 원격으로 시험 진행 사항을 확인할 수 있습니다.

최근들어 전력 반도체가 실장된 어플리케이션들을 살펴보면

- Green Mobilities 분야: 하이브리드 자동차, 전기자동차,

- 재생 에너지 분야: 태양광 인버터, 풍력 에너지 발생기

- 철도 분야: 전기 기관차, 철도 견인 장치,

- UPS(무정전 전원장치 부품)와 같이 고전력이 소모되는 어플리케이션에 많이 적용되고 있는 것을 알 수 있습니다.


PT1500A는 이러한 어플리케이션에 실장된 IGBT, MOSFET과 같은 고출력 전력 반도체에 수백만번의 파워 사이클링을 공급하여 열로 인해 야기되는 열화 현상을 실시간 데이터로 저장하고 확인할 수 있습니다. 또한 온도, 파워, 시간과 같은 변수들을 시나리오화 하여 사용자가 원하는 대로 신뢰성 테스트를 진행할 수 있습니다.

<사진 5> 파워사이클 수행 후 정션온도 변화 그래프

전력 반도체가 파워 사이클에 노출되는 동안 고장에 이르는 과정과 사이클 횟수, 고장을 파악할 수 있는 인자(정션온도변화, 정션최대온도, 전력변화, 열저항 상승)에 대한 정보를 실시간 모니터링 할 수 있으며(사진 5), T3Ster의 구조 분석 그래프(Structure Function)의 변화를 통해 열에 의한 피로 파괴현상(칩 패드 및 와이어 오픈, 칩과 패키지 박리 및 균열, 솔더링 피로현상)을 추적하여 제품의 취약 부분을 확인할 수 있습니다(사진 6).


<사진 6> 파워사이클 수행 후 구조 분석 그래프의 변화