전기전자기기 고장진단수리 기술

한국아이엔전자공업은 1998년 중소기업청 기술혁신과제로 연구개발한 전원인가하지 않고 전자기판 및 부품을 측정하는 제품을 소개했다. 국내의 기술자 및 계측관련 전문가들의 평가는 다른 어떤 종류의 계측기에서 볼 수 없었던 새롭고 독창적인 계기로 인식되었다. 회로분석기는 회로양단에 제한된 일정한 교류 신호전류를 인가함으로써 구동된다. 교류신호에 대해 부품의 작용으로 독특한 전압·전류(Voltage Current) 파형을 만들어낸다. 이러한 파형정보를 사용하여 전자에 대해 전혀 알지 못하는 일반인이라 할지라도 양품 기판과 불량 기판을 상호 비교함으로써 쉽게 고장부품을 판별할 수 있다.

아나로그 파형분석(Analog Signature Analysis)
아나로그 파형분석(ASA)은 싸인파(교류)를 부품에 인가하여 전류대 전압파형을 구현하는 "무전원"(Power Off) 상태의 고장진단 기술이다. 파형은 분석을 위해 CRT에 전시된다. 이러한 기술은 숙련된 기술인이 부품의 손상이나 이상유무를 판별할 수 있다.
모든 파형분석은 4가지 기본 부품으로 구성된다 ; 저항(Resistance) 성분, 용량(Capacitance) 성분, 유도(Inductance) 성분과 반도체(Semiconductance) 성분. 기본파형의 이해는 복합파형의 분석으로 간략화한다. 전압은 수평축으로 전시하고 전류는 수직축으로 전시되므로 전류가 흐리지 않는 Open 회로는 CRT 상에 수평축에 직선으로 전시되고 Short 회로는 수직축에 직선으로 전시된다. 저항은 저항값에 직접적으로 비례하는 경사각을 가진 선형사선파형으로 일정한 전압/전류비를 가진다. 콘덴서와 인덕터는 Capacitance 또는 Inductance의 용량에 직접적으로 비례하는 원형 또는 타원형 파형을 전압과 전류 사이의 위상천이(Phase Shift)에 의해 만들어진다. 다이오드는 가장 간단한 반도체의 형태로서 전류가 한방향으로 흐르고 다른 방향으로는 흐르지 못하게 한다. 이러한 부품의 파형은 수평선에서 CRT의 중심축에서 수직선으로 변경되는 파형으로 나타난다. 복소 또는 복합 파형은 네가지 파형의 복합이다. 집적회로(IC)는 트랜지스터(다이오드의 조합), 저항, 그리고 콘덴서들로 구성된다. IC의 파형은 복합파형형태로 전시된다. 이러한 부품은 내장된 보호 회로를 가지고 좌측하단에서 수직으로 중심축에서 수평선으로 최종 우측상단에 수직선형태의 파형으로 전시된다. 이러한 파형은 전형적인 "의자패턴(Chair Pattern)"이라 부른다. 일반적인 Zener 다이오드가 0.6 Volt(실리콘 소자의 전도전압)인  수직선 Break-over point를  가진 Zener 다이오드에 대한 전압비에 두 번째 Break-over point를 가지고 있는 또다시 수직선을 가진  의자패턴 파형을 전시한다. IC에서 발견되는 이러한 파형의 변화는 저항과 용량성분에 따라 다양하다. CMOS IC는 의자패턴의 등쪽에서 타원형으로 전시되는 파형으로 용량성분이 합성된다.
누설전류는 다이오드 또는 의자패턴에서 모서리(Corner)의 주위와 선형부분의 만곡형태로 나타난다. 파형의 차는 전류 흐름이 제한 받음을 나타낸다. 손상을 나타내는 저항(사선)성분은 양질의 부품에서는 나타나지 않는다. 유전체에서 발생하는 문제는 파형의 변화, 용량성분의 파형은 불규칙성, 크기의 변화등이 있다.
같은 번호(예를 들어 7404)의 IC는 제작회사마다 설계시 다양한 방법으로 회로를 구성하므로 다소 파형의 차이가 있다. 이런한 부품들은 파형의 형태가 다소 다르다 할지라도 불량으로 판단해서는 안된다.
사용자는 확인한 파형의 형태로 고장의 정도(Level)와 관련하여 판단해야 한다. 예를들어, 심각한 손상을 입은 PCB 기판은 양품의 PCB 기판과 비교했을 때 완전한 파형의 차이를 발견할 수 있다. 열화를 받은 부품이 삽입된 기판은 양품의 PCB 기판과 비교 비교했을 때 파형의 차이는 미약하다.
내부적으로 단락된 Bipolar(TTL) IC는 저항성분 파형만 나타내고 이것은 한시방향에 근접한 수직선형태로 전시된다.
대부분의 일반 IC의 고장은 누설전류과 상승하는 온도에서 발생함을 명심하라. 대부분의 기판은 테스트하는 온도보다 보다높은 온도에서 운용되므로 조그만 전류누설은 실제 사용상에서 큰 문제를 발생한다. 누설전류는 주파수성분을 가진 의자패턴파형 또는 정상직선에서 주파수성분을 가진 타원성분을 가진 직선으로 나타난다.

회로기판 검사 점검 리스트
이상이 있는 기판에 대한 가능한 많은 자료를 모으고 분석하라. 검사방법은 다음과 같다.
1. 항상 손상된 기판의 보고서 및 관련자료를 참고하여 문제가 판단가능한가 불가능한가?
2. 가능한 기판수리 일지를 유지하고 주의깊게 관찰하여 전에 반복적으로 발생한 문제인지 아니면
   새로운 문제인가?
3. 고장과 관련한 특별한 사용환경을 판단 ; 빛, 전원불량, 유지보수, 물기에 의한 손상, 잘못된 조작등,.
4. 고장원인이 미세한 문제인가 아니면 큰 문제인가?
5. 고장이 간헐적인지 영구적인지 판단 ; 간헐적이라면 온도, 습도, 진동등을 관찰

점검자가 세부적인 확인해야 하는 점검 리스트
1. 각 기판에 식별번호를 주어 불량발생시 상호비교할 수 있는 시스템 유지
2. 시각적으로 기판상의 동판이 긁혀있는지 동판이상유무를 확인한 후 회로분석을 만약 보기 좋다면
    LOW Range에서 연속적으로 패턴을 체크한다.
3. 기판이 미약하게 깨어진 경우 기판의 동작이 되다 않되다하는 반복 동작을 하므로 깨어진 부분을
    확인할 수 있도록 기판을 약간 휘어서 단락 또는 단선 검사를 연속적으로 실시한다.
4. 만약 기판이 다중 기판이라면 회로추적이 매우 힘들 것임을 유의한다.
5. 기판의 솔드를 검사한다 ; 적은 량, 단락, 단선, 냉납, 그리고 열을 받은 흔적
6. 이전에 고친 흔적이 있는 부위를 세심하게 관찰하고 적절한 부품이 사용되고 적당한 위치에 삽입
    되었는지 확인한다. 연속적으로 회로분석기의 LOW Range에서 단락, 단선점검을 부품삽입 홀별로
    실시와 병행하여 육안검사도 함께 실시한다.
7. 기판에 부품의 탄냄새가 나는지, 색이 변했는지 검사한다.
8. 기판상 인쇄된 회로 패턴외에 점프선들이 끊어졌는지 접촉부위가 느슨한지 검사한다.
9. 짧게 자른 부품의 다리가 굽어서 Short 되었는지 확인한다.
10. 기판상에 부품이 빠져 있거나 부러져 있는 육안으로 검사하고 크거나 불확실한 부품이 있다면
      특별한 주의를 하여야 한다.
11. 기판상 부품들의 다리가 구부려져 있는지 접혀있는지 검사한다.
12. 부푼부품 외형으로 판단하고 외형적으로 이상은 없으나 내부적으로 열을 받은 부품은 냄새로서
      판단함을 명심하라.
13. 부풀거나 전해가 누액된 콘덴서를 조사한다.
14. 기판상태에 대한 기판기록은 회로분석기를 사용하여 양품과 불량품을 비교할 때 매우 중요하다.
15. 이전에 부품다리를 잘랐거나 적당히 다시 연결한 부분들을 검사한다.
16. 저항은 물리적 충격에 쉽게 부러지므로 부드럽게 접촉해서 의심가는 저항들을 검사한다.

고장수리 진행 체계도