초록 ▼

연구의 목적 및 내용
전자제품내 고속신호를 이용한 건전성 관리 시스템의 개발을 목표로 하며 다음과 같은 연구를 진행함.
• 솔더 및 와이어 등 전자제품 내 고장 취약 부분에 대한 고장 모드 및 고장 감지 방법에 대한 기존 연구 결과 리뷰.
• 솔더 및 와이어에 대한 가속 수명 시험 설계 및 고속 신호를 측정할 수 있는 테스트 회로 구축.
• 가속 수명 시험 동안 주기적으로 측정된 고속 신호를 이용하여 솔더 및 와이어의 고장감지.
• 기존 고장 감지 방법과 통계적인 비교를 통한 고장 감지 능력 정량화.

연구의 목적 및 내용
전자제품내 고속신호를 이용한 건전성 관리 시스템의 개발을 목표로 하며 다음과 같은 연구를 진행함.
• 솔더 및 와이어 등 전자제품 내 고장 취약 부분에 대한 고장 모드 및 고장 감지 방법에 대한 기존 연구 결과 리뷰.
• 솔더 및 와이어에 대한 가속 수명 시험 설계 및 고속 신호를 측정할 수 있는 테스트 회로 구축.
• 가속 수명 시험 동안 주기적으로 측정된 고속 신호를 이용하여 솔더 및 와이어의 고장감지.
• 기존 고장 감지 방법과 통계적인 비교를 통한 고장 감지 능력 정량화.
• 측정된 고속 신호에 예측 알고리즘을 적용하여 남은 수명 예측 및 실제 고장 시점과의 비교.

연구결과
• 솔더 및 와이어의 화학적 부하 혹은 기계적 부하를 통한 가속 수명 시험을 설계하고 고속 신호와 기존 고장 센싱방법이 동시에 측정될 수 있도록 테스트 회로 구축.
• 고속 신호가 가속 수명 시험동안 서서히 저하됨을 관찰 및 고장 기준을 통해 고장을 감지할 수 있음을 확인.
• 고속 신호와 기존 고장 감지 방법을 공통적인 고장 기준에 따라 고장 감지 시점의 비교 및 고속 신호의 고장 감지 능력 정량화.
• 광학현미경 및 주사전자현미경을 이용한 표면, 단면 분석을 통해서 실험동안 발생한 고장이 의도된 고장 매커니즘으로 발생하였음을 확인.
• 물리적인 손상 정도와 고속 신호 건전성의 저하를 비교함으로써 고장 진단 능력의 검증.
• 측정된 고속 신호의 패턴분석을 통한 데이터 기반 예측 알고리즘 혹은 고장 물리 모델 기반한 알고리즘의 적용을 통해 실제 수명과 유사하게 남은 수명 예측.

연구결과의 활용계획
• 여러 종류의 시편에 대한 적용 및 조금 더 현장과 비슷한 실험 환경을 구축함으로써 최종적으로는 실제 전자 제품에 적용될 수 있는 건전성 관리 시스템 개발.
• 추가적인 감지 장비 없이 고장을 감지 및 예측할 수 있는 디지털 신호 분석 기술을 소프트웨어화 시켜 전자제품 내에 디지털 신호의 생성 및 분석이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)등에 모듈의 형태로 구현 가능.
• 추가 감지 장비가 필요 없기 때문에 운용 중에도 건전성 관리가 가능하며 유지보수에 시간이 걸리는 항공기와 같은 시스템에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대.
• 딥러닝 등의 진단 및 예측 알고리즘과의 적용을 통해 더욱 정확한 고장 진단 및 남은 수명 예측이 가능할 것으로 기대.

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
This research aims for developing health management system of electronics based on high speed signal analysis. The research includes the following items:
• Review relevant failure modes and mechanisms for vulnerable components in electronic system, such as solder joints and wi

Purpose&contents
This research aims for developing health management system of electronics based on high speed signal analysis. The research includes the following items:
• Review relevant failure modes and mechanisms for vulnerable components in electronic system, such as solder joints and wires, and conventional failure detection techniques.
• Design a test circuit to monitor high speed signal characteristics while conducting accelerated life tests for solder joints and wires.
• Determine time to failure using the high speed signal characteristics during the accelerated life tests.
• Quantify the sensitivity of high speed signal characteristics in detecting time to failure by comparing with that of the conventional techniques.
• Predict the remaining useful life by applying prognostic algorithms to the monitored high speed signal characteristics.

Result
• Designed accelerated life tests using chemical and mechanical stress conditions, and made test circuits to monitor the high speed signal and the conventional detection techniques simultaneously.
• Observed gradual degradation of the high speed signal characteristics during the tests, and identified the high speed signal can detect failures based on statistical failure criteria.
• Quantified the sensitivity of the high speed signal characteristics to detect failures by comparing with times to failure of conventional techniques based on common failure criteria.
• Verified the intended failure mechanisms using optical microscope and a SEM(Scanning Electron Microscope) analysis.
• Demonstrated the diagnosis capability of the digital signal by comparing the degradation of high speed signal characteristics and the extent of physical damages.
• Predicted the remaining useful life using data-driven algorithms based on the pattern of monitored high speed signal characteristics and model-based algorithms in accordance with the physics of failure.

Expected Contribution
• The proposed technique can be implemented Electronic components which can generate and analyze the digital signal such as FPGA(Field Programmable Gate Array) can install a software module for the proposed technique which can detect and predict failures without additional sensing devices by analysis of the digital signal.
• The proposed technique can be improved for more accurate diagnosis and prognosis using diagnositc and prognostic algorithms such as deep learning.
• Since the proposed technique can manage health while the system is operating, we can expect the proposed technique is applied effectively to industrial systems which require time-consuming health management such as aircraft.
• A health management system for electronics in the field can be developed by testing other electronic components under test conditions similar with field conditions.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 17
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 20
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 20
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 21
• 8. 참고문헌 ... 21
• 9. 연구성과 ... 23
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 25
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 26
• 12. 기타사항 ... 26
• 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 27
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 37
• 끝페이지 ... 39