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2021년 12월 10일
당사 인버터나 서보팩 등의 전자기기 제품은 황화수소 등의 부식성 가스, 간섭, 오일 미스트※１과 같은 환경 물질이 부착되어 단락 고장이 발생할 수 있습니다.
오일 안개 부착 예
연애 부착 예
기판 오염 상태
※1 오일 미스트(oil aerosol)란:
JIS B8392-2:2011 압축공기 - 제2부: 오일 미스트의 시험 방법에 의하면, 기체 중에 부유해, 그 낙하 속도 및 침강 속도를 무시할 수 있는 액체 오일로 정의되고 있습니다. 공장 환경에는 수 μm 정도의 미세한 오일 미스트가 자연 대류하고 있어 전자기기의 고장의 원인이 되고 있습니다.
이러한 혹독한 환경에서 사용되는 전자기기 기판은 부식 및 이물질로 인한 단락 고장을 방지하기 위해 등각 코팅제라고 하는 수지 재료로 코팅 처리되어 있습니다. 당사는 1970년 이전부터 가혹한 부식 환경에 대응하기 위해 기판 표면에 컨포멀 코팅 처리를 적용하고, 그 타당성을 가스 부식 시험 등의 환경 시험을 통해 평가해 왔습니다.
그러나 최근 몇 년 동안 공장 자동화 시장이 급속히 확대됨에 따라 당사 제품과 이를 둘러싼 환경도 빠르게 변화하고 있습니다. 구체적으로는 다음과 같은 변화입니다.
회사에서는 이러한 다양화 시장 환경과 제품 동향에 대응하기 위해 전자기기 기판의 신뢰성을 크게 향상시키는 보호 기술과 보호 성능 평가 기술을 독자적으로 개발했습니다.
우리가 적용한 코팅제는 전통적으로 시장 환경의 분해 요인당 두 가지 고장 모드※2을 가정하고 각 모드에 대해 최적의 코팅제를 선택했습니다.
부식으로 인한 기판 고장 모드 이미지
mode I에서는 오일 미스트 등의 약액과 코팅제의 친화성이 높은 경우에 코팅막이 용해 혹은 팽윤하는 것으로 보호 기능이 소실되고, 그 후 사용 환경의 습도나 미스트 등의 부식 인자에 의해 회로가 단락되어 고장에 이르게 됩니다. 또한 mode II에서는 부식성 가스 등이 코팅막을 투과하거나 기판과 코팅막의 밀착이 약한 경우에 가스가 그 계면에 침입하여 회로가 단락되어 고장에 이르게 됩니다. 당사에서는 mode I로 분류되는 오일 미스트 등에 의한 기판 고장에는 종래 코팅제 A를, mode II로 분류되는 부식성 가스 등에 의한 기판 고장에는 종래 코팅제 B를 적용해 왔습니다.
그러나 복합적인 열화 환경, 예를 들어 오일 미스트와 부식성 가스가 혼재하는 환경에 대한 코팅제의 선택은 과거에는 모든 환경에 효과적인 보호 처리가 불가능했습니다.
거기서, 새롭게 다양한 열화 인자로부터 전자기기 기판을 보호할 수 있는 컨포멀 코팅제(코팅제 C)를 개발했습니다. 그리고, 이번에 개발한 코팅제 C 및 종래 코팅제 A, B에 대해서, 각종 유류나 부식성 가스, 염수에 대한 내환경성을 평가했습니다. 코팅막의 손상이나 배선의 부식 및 절연 저항의 저하 정도로부터 당사 평가 기준에 의해 내환경성을 5단계로 평가한 결과, 코팅제 C는 종래의 코팅제 A, B에서는 할 수 없었던 복합적인 열화 환경에 적용할 수 있음을 실증할 수 있었습니다.
종래품
신규 개발품
내환경성 평가 결과(당사 평가 기준)
기존 코팅 처리
새 코팅 처리
전자기기 기판의 가스 부식 시험 결과(QFP 리드부)
오일 미스트 시험기 개략도
코팅 처리된 제품의 내환경 성능을 어떻게 평가해야 합니까? 부식성 가스, 간섭에 대해서는 IEC 60721-3-3:1994 등의 규격에 환경 파라미터로서 규정되어, 이것을 상정한 환경 시험이 각사에서 운용되고 있습니다. 그러나, 절삭유, 윤활유, 섬유 가공유 등 고객의 환경하에서 성분이 다른 오일 미스트를 모의한 시험 방법은 존재하지 않았습니다.
당사는 영업 정보 및 시장 회수 제품에서 발견된 10가지 이상의 오일 미스트 성분으로부터 컨포멀 코팅의 열화 모드를 커버할 수 있는 시험액을 좁혔습니다. 게다가 이 시험액을 시장 환경에 가까운 미세한 미스트로 한 후, 순환 노출함으로써 시장 환경에 장시간 설치된 경우와 같은 부착·제품 열화 모드를 단시간에 재현하는 데 성공했습니다. 이 독자적인 오일 미스트 시험을 사용함으로써 제품의 구조 설계 및 코팅 부분의 타당성을 단기간에 검증할 수 있게 되었습니다.
새로운 등각 코팅제의 적용과 이에 상응하는 오일 미스트 시험 방법의 확립은 전자기기 기판의 내환경성을 크게 향상시키는 데 성공했습니다. 그러나, 다양화해 가는 시장의 모든 환경 열화 인자에 대해, 당사 기술이 충분한 보호 성능에 이르고 있다고는 아직 말할 수 없습니다. 보호 성능의 한층 더 강화에 의해 신시장에 존재하는 미지의 환경 열화 인자로부터 당사 제품을 지키기 위해, 고신뢰성 기기의 개발을 앞으로도 계속해 나갈 것입니다.
