휴대폰 하우징에 대한 IP 등급 테스트

휴대폰 하우징의 누수를 정확하게 감지하는 방법

Mobile phone IP67 ingress test

IP 테스트는 극한의 기상 조건이 발생할 수 있는 환경에서 기기가 예상대로 작동할 수 있도록 전자 제품의 하우징이 먼지 같은 고체 물체와 물 같은 액체 침입에 얼마나 견디는지를 확인하는 과정을 말합니다. 휴대폰 하우징의 누설 테스트에 사용되는 표준은 전자기기 케이스가 제공하는 보호 수준을 분류하는 IP 코드(국제 보호 마크)입니다. IP 등급이 높은 전자 기기는 비, 물보라, 먼지 노출 등 일상 생활의 혹독한 환경에서도 견딜 가능성이 높습니다. 

휴대폰의 일반적인 IP 등급 

  • IP53: 이 장치는 제한된 먼지 유입으로부터 보호되며 분사되는 물에도 견딜 수 있습니다.
  • IP67: 이 장치는 완전히 방진되며 특정 깊이(일반적으로 1미터에서 30분 동안)까지 물에 담글 수 있습니다.
  • IP68: 방진 기능이 있으며 장시간 또는 깊은 수심(일반적으로 최대 1.5미터에서 30분 이상)의 물속에 담가도 견딜 수 있습니다.

왜 누수 테스트를 해야 할까요?

휴대폰 하우징을 통해 액체가 침투하면 기기가 손상될 수 있습니다. 물의 침투가 대표적인 예이며 일상적인 사용 중에 스트레스를 많이 받는 중요한 부위에서 가장 흔하게 발생합니다.

다른 많은 전자 부품과 마찬가지로 휴대폰은 습기에 강해야 하며(방수), 침투 방지 등급 IP67의 요건을 충족해야 합니다.  제조업체는 누설 테스트를 수행하여 기기가 특정 IP 표준을 충족하고 실제 조건에서 잘 작동하는지 확인합니다.

IP67 dripping rate - Korean
IP67 dripping rate - Korean
이 비디오는 IEC 60529의 IP67에 지정된 조건에서 다양한 누수 경로 크기를 통해 침투하는 물의 양을 보여줍니다.
물 침투에 대한 누수 테스트(IP67)
Ingress protection testing leak path sizes

기존 방법으로 이러한 작은 누수를 감지할 수 있을까요?

조립된 휴대폰 케이스의 누설 테스트는 일반적으로 구성 요소에 공기를 가한 다음 비누칠을 하는 방식으로 진행됩니다. 비누칠을 한 후에는 누설 가능성이 있는 각 지점을 육안으로 검사합니다. 그러나 비누칠에는 몇 가지 단점이 있습니다. 누설이 심한 경우 비누가 전자 장치를 손상시킬 수 있습니다. 또한 이 기술은 누설 테스트 후 케이스를 청소하고 건조해야 합니다. 누수가 심한 경우, 누수 부위에서 비눗물을 분사할 수 있으며, 여러 개의 누수가 서로 가까이 있을 경우, 각각의 누수 규모를 파악하기가 어려워집니다. 그러나 가장 큰 한계는 비눗물로 가장 작은 누수를 감지할 수 없다는 점입니다. 특히 IP67 규격에 가까운 누수일 경우 더욱 그렇습니다. 마지막으로, 이 테스트는 작업자에 따라 달라질 수 있으며, 효과적인 육안 검사를 위해서는 가시선이 필요합니다.

압력 테스트도 일반적인 방법 중 하나입니다. 이 방법은 밀폐된 공간에 휴대폰을 넣고 그 안의 압력을 서서히 증가시키는 것입니다. 압력을 가해 외부 환경과 유사한 조건을 만들어 내어 휴대폰이 사용 중에 직면하게 될 상황을 시뮬레이션합니다. 휴대폰이 제대로 밀폐되어 있지 않으면 압력 차이로 인해 공기가 새어 나올 수 있습니다. 압력 차이를 측정하여 장치의 기밀성을 확인할 수 있습니다. 그러나 휴대폰 케이스는 어느 정도 유연하고 압력에 의해 변형될 수 있기 때문에 압력 테스트에 적합하지 않습니다. 이 방법은 누설 위치를 정확하게 파악하는 데 몇 가지 단점이 있습니다. 또한 온도 변화의 영향을 받아 결과에 영향을 미치고 부정확한 측정값을 초래할 수 있습니다. 또한 IP67 표준을 충족하는 데 필요한 민감도를 달성하지 못할 수도 있습니다.

Tracer Gas Leak Detection for Accurate Ingress Protection Testing

추적 가스를 이용한 누설 감지는 휴대폰의 누설을 식별하는 데 더 효과적인 방법입니다. 이 기술은 소량의 헬륨 또는 수소(보통 질소와 혼합)를 추적 가스로 하우징에 주입하여 테스트한 다음, 누설 감지기를 사용하여 누설되는 가스를 찾는 것입니다. 이 방법은 매우 민감하고 다재다능하며, 5x10-4 – 5x10-3 mbar l/s 범위의 누설을 찾기 위해 생산 누설 테스트에 자주 사용됩니다.

조립된 휴대폰의 누설 테스트에는 두 가지 옵션이 있습니다.

1. 헬륨 추적 기체를 이용한 자동화된 통합 테스트(누적 테스트)

누설 테스트를 하기 전에, 하우징에 추적 가스를 채웁니다. 하우징을 채우는 작업은 내부에서 추적 가스의 최대 농도를 확보할 수 있는 방식으로 이루어져야 합니다. 인피콘의  TGF11 추적 가스 필러는 채우기 전에 공기를 배출하고 추적 가스가 제품 내부의 모든 부분에 도달하도록 합니다.

휴대폰의 자동 통합 테스트를 위해, 하우징을 헬륨으로 채우고 밀폐된 챔버에 넣습니다. 부품에 누설이 있는 경우, 헬륨이 누설구를 통해 빠져나가 챔버 내부에 축적됩니다. 그 결과 헬륨 농도가 증가하면,  LDS3000 AQ 헬륨 누설 탐지기로 이를 감지할 수 있습니다. 누설 테스트를 하는 동안, 작업자는 누설 측정을 통해 하우징이 밀폐되어 있는지 여부를 쉽게 판단할 수 있습니다. 이 방법은 압력 감소와 같은 전통적인 방법보다 더 높은 감도와 더 나은 반복성, 더 빠른 사이클 타임을 제공합니다.

leak testing mobile phone in test chamber
mobile phone in test chamber

2. 수소 추적 가스를 사용하여 미리 정의된 영역에서 누설 테스트

누설 테스트를 하기 전에, 앞서 설명한 대로 하우징에 추적 가스를 채웁니다. 추적 가스를 채운 후에는 누설 테스트를 시작할 수 있습니다. Sensistor® Sentrac® 수소 누설 탐지기의 스니핑 핸드 프로브를 해당 영역에 걸쳐 움직이면서 모든 중요한 지점을 테스트합니다. 누설이 발생하면, 형성 가스가 누설구에서 빠져나와 누설 탐지기에 의해 감지됩니다. 정확한 누설 위치는 프로브 팁을 앞뒤로 움직여 확인할 수 있으며, 누설률이 가장 높은 곳에서 찾을 수 있습니다.
테스트가 완료되면 TGF11 추적 기체 주입기는 테스트 영역의 오염을 방지하기 위해 제어된 방식으로 추적 기체를 방출합니다.
누적과 스니핑을 효과적으로 결합하여 효율성을 높일 수 있습니다. 누설이 있음을 나타내는 통합 테스트가 나오면 누설의 정확한 위치를 파악하기 위해 누설 위치를 수동으로 추적하는 누설 위치 추적 작업을 누적 작업에 이어서 진행할 수 있습니다. 이 작업은 사용자의 작업 과정을 간소화하여 사용자가 부품을 한 번만 채우고 확인된 영역의 누설 위치를 찾는 데 효율적으로 집중할 수 있도록 함으로써 시간과 자원을 절약할 수 있습니다.

추적 가스를 이용한 누설 탐지의 장점

  • 온도에 영향을 받지 않음
  • 부드럽고 유연한 부품(플라스틱 휴대폰 케이스 등)의 테스트에 적합함
  • 누설 위치를 빠르게 찾아냄
  • 누설 크기에 대한 작업자의 해석이 필요 없음 - 정확한 측정 결과 획득
  • 누설률 한계에 근접한 아주 작은 누설도 확실하게 감지함
  • 부피에 영향을 받지 않는 테스트
  • 테스트 후 청소나 건조로 인한 시간 낭비 없음
  • 시야가 제한적인 경우에도 누설을 쉽게 찾을 수 있음

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