인 서킷 테스트에 대한 본질적인 모든 것과 PCB 시험을 위한 인 서킷 테스트 장비에 대해 설명하고자 합니다.

인 서킷 테스트(ICT, In-Circuit Test)
In-Circuit Test, ICT는 PCB 시험을 위한 강력한 도구 입니다. Bed of nails 또는 Fixture를 이용하면 PCB 기판상의 부품 컴포넌트에 직접 측정 또는 시험을 위한 신호를 연결할 수 있습니다. 시험 대상의 PCB상의 주요 부품 소자에 대한 V-I 커브 시험, 저항이나 커패시턴스와 같은 특성을 측정하고 회로의 쇼트나 오픈 상태와 같은 전기적 특성을 시험할 수 있습니다. (Bed of nails : 침대 바닥면이 못들로 이루어진 침대를 말하는데 PCB를 시험하기 위해 제작된 지그의 형태가 이와 유사해 그렇게 불리는 것입니다.)

그림 1. Bed of Nail / Fixture 예

Opamp 와 같은 아날로그 소자에 대해 출력 값을 확인할 수 있고 디지털 IC에 대해서는 일부이지만 기능 동작을 시험할 수도 있습니다. 그러나 IC에 대한 Functional Test는 모든 IC의 핀에 신호 선을 연결시켜야 하기 때문에 Fixture 제작비용이 높아지고  ICT 장비의 많은 채널수를 요구하게 됩니다. SOIC 형태의 IC와 같은 작은 크기의 패키지 타입에서는 동시 신호 취득을 위한 적절한 Fixture를 제작하기 어렵습니다. 일반적인 ICT에서는 Functional Test를 수행하지는 않습니다. PCB상의 아날로그나 디지털 IC에 대한 Function Test (Truth Table 등)나 매트릭스 V-I, 3D Signature는 보드마스터와 같은 별도의 장비를 활용해야 IC 건전성을 확인할 수 있습니다.

ICT를 이용한 PCB 회로 시험은 복잡한 인쇄회로기판의 전기적인 특성과 사양을 시험함으로써 제조상의 결함과 오류를 검출할 수 있습니다.

ICT in-circuit test 기본 개념
ICT 시험장비들은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 각각의 컴포넌트에 대한 측정과 시험을 수행하고 정확한 값의 판정 기준을 이용해 각 구성요소에 대해 효과적이고 유용한 건전성 시험 결과를 제공합니다. 제조 공정상의 대부분의 고장인 회로의 단락이나 오픈, 잘못된 컴포넌트 배치, 납땜 불량으로 인한 접촉 불량이나 오동작은 ICT 시험을 통해 대부분 확인될 수 있습니다.

이러한 ICT를 이용한 시험의 경우 제조상의 고장(이미 고장인 상태나 오류가 발생한 상태의 전자보드나 PCB)에 대해 V-I, 저항, 커패시턴스, 인덕턴스 등의 측정을 통해 결함을 확인할 수 있습니다. 반면에 운영 중인 전자보드 등의 주기적 점검에는 크게 효과를 발휘하지 않습니다. 운영 중인 전자보드에 대해서는 ICT와 함께 각각의 수동 부품 컴포넌트에 대해서는 향상된 V-I 기술인 주파수 스윕을 이용한 3D V-I, IC들에 대한 상대적 V-I Matrix 등을 활용함으로써 더욱 폭넓은 고장 진단 기술을 병행해 측정하고 비교되어야만 합니다. 디지털 IC의 경우 테스트 클립을 연결해 Truth Table과 Threshold 전압레벨, 열적 온도 특성인 Thermal 등의 값 들을 저장하고 비교하여 반도체나 수동 소자의 특성 변화를 비교함으로써 수명 예측 기반의 점검에 활용할 수 있을 것 입니다.
ICT는 인쇄회로기판상의 두개의 접점(그라운드와 측정 점)을 이용해 쉽게 저장이나 커패시턴스, 인덕턴스 등을 쉽게 측정할 수 있습니다. IC들의 대표적인 고장 원인은 정전기에 의한 것이며 이러한 정전기의 고장은 외부와 연결된 인터페이스 회로에서 자주 발생하게 됩니다. 이러한 고장의 경우에는 ICT 기술을 이용하면 비교적 쉽게 검출할 수 있습니다.
일부의 ICT 시험기의 경우 IC에 대한 Functional Test를 수행하기도 하는데 이런 경우에는 PCB에 대한 더욱 신뢰성 높은 시험 결과를 제공하게 될 것입니다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이 Fixture 제작에 제약이 있고 다수의 채널을 요구하기 때문에 많은 비용이 수반되며 제약이 많습니다. 일반적으로는 ICT 시험에서는 보드의 기능을 시험하지는 않습니다. 정확하게 설계되었고 제대로 부품들이 조립되었으며 부품들의 기능이 제대로 동작하는 것이 확인되면 생산된 PCB가 제대로 기능을 수행할 것이라 가정합니다. ICT 장비나 시험기는 일반적으로 아래의 나열된 것들로 구성됩니다.
 • In-Circuit Tester    
인 서킷 테스터는 보통 전압을 구동하는 드라이버와 측정하는 센서 그리고 이것을 전환하는 매트릭스 보드 등으로 구성됩니다. 측정의 성능을 높이기 위해 많은 채널을 보유하고 있습니다. 1000개나 그 이상의 동시 측정용 채널을 제공하며 이러한 채널은 시스템에 연결된 커넥터에 의해 편리하게 연결됩니다.
 • Fixture
인 서킷 테스터와 연결되는 시험용 인터페이스 커넥터와 PCB를 지지하는 기구물로 시험 대상인 PCB에 전용으로 제작되어야만 합니다. 이러한 Fixture는 PCB에 있는 부품과  연결되는 지점에 전압 드라이버나 전압 측정 목적의 채널과 연결시켜 측정을 수행할 수 있도록 합니다.
 •Software 
소프트웨어는 각각의 시험되는 보드에 대한 측정, 시험 결과를 기록하며 시험이 패스 또는 실패되는 기준과 무엇 때문에 실패된 것인지에 대한 정보를 제공합니다. 또 어떤 지점에 무슨 시험을 해야 하는지 등을 설정할 수 있습니다. 보통 하나의 지점(Bed of nails)은 V-I나 저항, 커패시턴스 또는 인덕턴스 값의 측정을 선택할 수 있습니다.

위의 3가지 요소는 ICT 시험기의 가장 중요한 구성요소 입니다. 이러한 시험기는 소프트웨어와 Fixture가 점검 대상 보드에 대한 사양으로 제작, 개발되어야 합니다. 다양한 카드를 점검하기 위해서는 해당 카드만큼의 Fixture가 각각 제작되어야만 합니다.

그림 2. Fixture 예

 
그림 3. 인 서킷테스터의 기본 개념

인 서킷테스트 시스템은 일반적으로 매우 고가의 장비 입니다. 일반적으로 대량 생산라인에서 전기적 검사의 용도로 사용되고 있습니다. Fixture와 프로그램 생성 비용은 테스트 포인트가 몇 개가 되는가에 따라 소요되는 비용이 달라집니다. 때문에 Fixture와 프로그램 생성 비용을 먼저 산정해 보는 것이 바람직 할 것이며, 따라서 대량 생산 라인에서의 반복적인 검사에 유용하게 사용될 수 있습니다.

결함 검출의 범위 (Test Coverage)
일반적으로 인 서킷 테스트 시스템을 공급하는 제조사는 회로 시험을 통해 고장의 약 98%정도는 찾을 수 있다고 인용하고 있습니다. 하지만 이것은 단지 제조사에 의해 제공되는 이상적인 수치일 뿐입니다.

가장 중요한 이유 중의 하나는 바로 보드의 완벽한 고장 검출을 위한 커버리지를 확보하기 어렵다는데 있습니다. 모든 테스트 포인트를 전부 연결해야 하지만 Fixture 제작 시 핀의 간격이나 채널 수량 등의 제약으로 인해 모든 핀을 Fixture에 반영하고 측정하기는 어렵습니다.

그리고 작은 값의 커패시턴스와 같은 값은 측정시스템의 오차에 영향을 받기도 하며, 테스트 포인터 접촉 등에 영향을 받는 정도가 크기 때문에 정밀하게 그 실제 값을 측정하고 적부 판정에 활용하기에 매우 어렵습니다. 비슷한 예로 작은 값의 저항이나 인덕턴스의 값도 마찬가지 이유로 98% 고장 검출 커버리지를 제공한다는 제작사의 이야기는 다소 과장된 면이 없지 않습니다.

ICT 시험과 시험기, Fixture와 프로그램은 ICT를 구성하는 주요한 요소이며 PCB상의 고장을 찾아낼 수 있는 유용한 기술입니다. 다소 과장된 면은 있지만 그래도 상당수의 고장 검출을 수행할 수 있으며 대량으로 생산되는 PCB의 시험을 위해서는 유용한 장비며 시험입니다.

ICT 장단점
다른 일반적인 시험 기술과 같이 ICT도 몇 가지 중요한 장점과 단점이 있습니다. 주어진 상황에서 시험을 위한 최상의 상태를 얻기 위해서는 장점을 조사하고 단점을 주의 깊게 조사해볼 필요가 있습니다.

In circuit test 장점

• 제조상의 결함검출 용이 : 대부분의 보드 고장은 제조상에서 결함으로 부터 발생하기 때문입니다. 부정확한 컴포넌트의 삽입과 솔더링, 잘못된 값의 불량 컴포넌트와 위조품의 적용, 반대의 방향으로 설치된 다이오드나 트랜지스터, 또는 IC들, 쇼트서킷과 오픈 서킷 등을 쉽게 검출할 수 있습니다. 이러한 제조상의 결함은 ICT 시험을 통해 PCB상의 컴포넌트를 연속적으로 시험하고 확인함으로써 쉽고 빠르게 진단할 수 있습니다.
• 손쉬운 프로그램 생성방법 : 인 서킷 테스터는 프로그래밍이 매우 쉽습니다.  PCB 레이아웃에서 적합한 시험을 선택하고 해당 프로브나 핀에 적절하게 배치하면 됩니다.
•시험 결과의 확인용이 : 고장위치를 판별하고 Pass/Fail 상태를 확인할 수 있습니다. 시험된 결과가 왜 부적합으로 판단되었는지의 판정 결과가 보고서로 쉽게 생성될 수 있어 쉽게 결과를 이해할 수 있습니다.

In circuit test 단점

• 고비용의 Fixtures : Fixture 들은 기계적인 특성과 일반적으로 핀과 신호 선들이 내부에서 결선된 형태로 제작됩니다. 따라서 비용이 많이 소모되며 각각의 PCB에 따라 전용으로 제작되어야 하는 단점이 있습니다.
•Fixtures 업데이트 어려움 : Fixture는 기계적인 부분과 프로브 또는 못과 같은 핀이 기판에 부착된 상태의 시험용 지그이기 때문에 시험 대상인 보드가 개정되었을 경우나 시험 항목이나 포인트를 추가하고자 할 경우 기존의 Fixture를 개정하기가 쉽지 않습니다.
•테스트 접근이  어려워짐 : 점점 기판의 크기와 컴포넌트의 사이즈가 작아지기 때문에 PCB상의 테스트 포인트에 핀을 접촉시키는 작업이 어렵습니다. 이상적인 상황에서는 작은 컴포넌트가 배치된 PCB에 대해서 시험을 위한 특별한 접점들이 추가로 제공될 수 있어야 할 것입니다. 그렇지 않은 경우 테스트 액세스에 상당한 제약이 있을 수밖에 없습니다. 몇몇의 노드들은 접점 포인트를 생성할 수 없을 것입니다. 이는 ICT를 수행하기 어렵게 만들며 고장 검출 커버리지가 좁아지게 됩니다.
•백드라이빙 (Back Driving) : 특히 사람들은 백-드라이빙에 대한 문제점을 언급하곤 합니다. 몇몇의 노드에 대한 시험을 수행하기 위해서는 해당 노드가 특정한 전압레벨이 되도록 강제할 수 있어야 합니다. 이것은 디지털 IC의 출력을 강제로 대체 가능한 상태로 변경해야 하는 것으로 IC 출력과 동시에 시험기로부터 특정 전압 레벨로 맞춰지도록 출력이 인가되어 기존 출력과 병합될 수 있습니다. 이것은 일반적으로 칩의 출력 회로에 스트레스를 가하게 될 것입니다. 비록 아주 짧은 시간동안만 시험을 위해서 백 드라이빙 하기 때문에 부품 손상은 유발하지 않겠지만 어찌되었건 아주 미세하게나마 스트레스를 주는 것은 사실일 것입니다.

ICT 형태
ICT 시험은 전자 제조 공정에서는 일반화된 용어이며 시험 방법입니다. 하지만 시험을 수행하는 방법 및 Fixture의 형태와 종류, 시험에 대상이 되는 PCB에 따라 ICT가 선택됩니다. 주요한 ICT 장비는 다음과 같은 것들을 포함할 수 있습니다.

 • 표준 ICT 장비
기본적으로 저항과 커패시턴스, V-I 등에 대한 연속된 시험을 수행할 수 있는 장비로 Fixture를 이용한 동시 시험을 수행할 수 있는 장비를 의미합니다. 일부 디지털 IC에 대한 Functional Test를 수행하는 장비도 있으며 앞서 설명한 ICT의 시험을 수행하는 일반적인 장비를 의미합니다.  (예, 에질런트 3070 ICT)


 • 플라잉 프로브 시험기(Flying probe tester)
Fixture를 이용하면 매우 빠르고 쉽게 시험을 수행할 수 있지만, Fixture를 생성하고 갱신하는데 제약과 많은 비용을 수반하게 됩니다. 이러한 단점을 보완하기 위해 특정 좌표를 소프트웨어로 입력하고 해당 좌표를 연속적으로 이동형 장비라 핀을 접속시키면서 해당 포인트에서 커패시턴스나 저항 값, V-I 형상 등을 취득해 Pass/Fail 표시를 하게 됩니다. Fixture를 사용하지 않기 때문에 제작비용을 절약할 수 있지만, IC 등에 대한 Functional Test (Truth Table, Funcitonal, Matrix V/I, 3D V/I)등의 시험을 수행할 수는 없습니다. 지정된 좌표를 이동하면 측정을 하기 때문에 Fixture를 이용한 시험에 비해 상당히 느리게 시험을 수행할 수밖에 없습니다.  (예, SPEA, SEICA의 고사양 Flying Probe 시스템, Huntron Tracker의 저사양 Flying Probe, Polar FT100 등)


 • Functional Test 시스템
디지털 IC의 경우에는 V/I 시그니처 시험을 통해 고장을 확인하기 쉽지 않습니다. 따라서 Truth Table이나 Connection, Voltage 등을 측정할 수 있어야 하며 해당 IC의 기능을 시험할 수 있어야 합니다. 이러한 Functional Tester의 경우 제조상의 시험보다는 유지보수나 점검 측면에서 유용하게 활용될 수 있습니다. 해당 IC의 입출력을 모의로 시험하고 동시에 측정할 수 있어야 하기 때문에 보통 테스트 클립을 이용해 시험을 수행합니다. PCB의 입출력 핀 또는 카드 엣지 등에 특수한 지그를 연결해 전압을 인가하거나 측정하거나 또는 V/I 시험을 수행한 결과를 저장해 보드 레벨의 시험을 수행하기도 합니다. (ABI BoardMaster 8000+, Polar PFL780, Diagnosys PinPoint, Qmax QT200MF)  

결론
ICT는 일반적으로 제조 공정에서 사용되는 시험이며 관련 장비를 의미합니다. 매우 고가이며 하루에도 수백, 수천 장 또는 그 이상 생산되는 제조 라인에서 전기적인 시험을 수행하는데 적합합니다. Fixture를 사용하는 기본 ICT장비, 플라이프로브 시스템, Functional Test 시스템 등 다양한 형태가 있습니다. 원자력발전소 등과 같은 국가기간산업에서는 이미 오래전부터 이러한 ICT를 이용해 운영 중인 PCB의 건전성을 시험하고 있습니다. 산업 현장에서 리페어나 진단정비 분야에서는 V/I 점검과 Functional Tester 등을 이용한 시험을 통해 고장을 진단하고 예측하며, 수리에 활용하고 있습니다.

커패시터나 수동 소자의 경우 주파수를 자동 변경하면서 3D로 생성된 V-I 곡선은 기존 단일 주파수의 V-I에 비해 월등히 넓은 고장검출 커버리지를 제공할 수 있습니다. 또 카드 엣지 시험에서 단순하게 TTL 전압을 인가하고 출력을 확인하는데 그치지 않고 해당 핀이나 채널에서 합성된 V-I 커브를 동시 취득해 저장하고 비교할 수 있게 하여 전자카드나 보드에 대한 보드 레벨 시험에 유용하게 활용될 수 있습니다.

일부 장비의 경우 IC의 특성곡선에 의한 열적 특성을 수치로 표시해주고, 디지털 IC의 0과 1을 인식하는 최대/최소 전압 Threshold 레벨을 측정할 수 있어 IC 고장이나 노화에 따른 변화를 예측할 수 있도록 하기 때문에 예측정비 측면에서 유용하게 활용될 수 있는 기술입니다. 특히 유지보수나 정비 측면에서 ICT를 활용할 경우에는 Fixture나 플라잉 프로브 시스템과 더불어 Functional Test 시스템이 반드시 함께 시험에 활용되어야 수명 예측에 기반을 둔 정비가 가능할 것입니다.

점검, 수리 등의 사용 목적과 시험 대상이 되는 카드들의 종류와 수량, 소요되는 비용과 설비 도입 가격 등을 면밀하게 검토하여 적합한 ICT 장비 (기본 ICT장비, 플라이 프로브, Functional Test 시스템)를 선정해야 할 것입니다.

 ABI의 보드마스터8000Plus는 철도공사, 한전, 국방부, SGS 등 많은 국가 기간산업 분야에서 산업용 전자모듈의 점검 및 수리, 시험을 위해 다양하게 활용되고 있습니다.  

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