알앤디테크 - TRM (Thermal Risk Management)

TRM 소개

Automotive의 모든 전장전자 PCB를 해석합니다, TRM !

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* 상기 표시된 부분은 저희 (주)알앤디테크에서 모두 해석한 부분입니다.

 

㈜알앤디테크는 독일 Adam Research사에서 제작한 FVM 솔버를 장착한 PCB 구조의 적층 구조의 전류, 전압, 소모전력을 이용한 발열 해석 프로그램인 TRM을 국내에 공급 및 해석컨설팅을 진행하고 있습니다. 다양한 형태로 손쉽게 해석 결과를 얻고 활용하여 개발 시간의 단축, 시간과 비용을 절감하여 생산성의 극대화를 실현하고 있습니다. 

TRM은 회로 및 PCB툴( OrCAD, PADS, Altium )환경에 plugged-in 되어 실제 설계용 ECAD에서의 단순한 조작으로 거버데이타 변환, 특정 패턴에 전류 부품의 소모전력등을 자동으로 불러들여 발열계산, 결과도출까지를 한번에 수행함으로써 초기 사용자 조차도 쉽게 해석을 수행하고 결과를 얻을 수 있습니다.

 

적용 분야 및 사례

Automotive 자동차 전장 (워터펌프, 네비게이션, 블랙박스, 후방카메라, 전조등, 후미, 카본히터, 배터리 등등), 국방, 반도체(칩내부 발열), 의료기기, 웨어러블(ITO), 일반 전자, 가전, LED등 전자설계가 사용된 모든 PCB의 해석이 가능합니다. 

 

◉ 차량용 AVM카메라 

AVM(  Arround View Monitor )은 최신 자동차의 주차보조, 졸음운전방지(DSM), 전방추돌경고(FCWS)ADAS기능을 구현하는 자동차의 핵심모듈입니다. 초광각 카메라(화각 190도)를 탑재한 AVM에 전류와 전압이 인가되었을때 얼마만큼의 열이 발생되는지 미리 Simulation하고 결과를 예측할 수 있습니다. 국내 유명한 AVM회사에서 구매후 해석컨설팅을 요청해서 TRM으로 완벽한 결과를 만들어드렸습니다. 

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실제 측정된 각 부분의 발열분포와 TRM의 계산 결과 비교
 
 
◉ 자동차 전조등( Automotive Front LED )
자동차 전조등에 사용되는 LED는 보통 한계온도인 80도 정도입니다. 특히 여름에 뜨거운 햇살에 LED전조등을 키고 달리면, 온도가 급상승하고 수명도 단축되게 됩니다. 어떻게 방열을하는지 TRM으로 Simulation 해석요청을 성공적으로 수행했습니다.

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Top Layer에서 확인한 LED의 발열 분포                                                                   발열 등고 분포의 3D변환          

 

 

◉ 자동차 후미등( Automotive Rear LED )

자동차 후미등은 후진시에 그리고 브레이크를 동작할때 뒷차에 정지신호를 알려주는 중요한 모듈입니다. 후미등이 동작할때 얼마동안 열이 발생하는지 문의가 있었고 TRM으로 시뮬레이션 해석을 진행했습니다.

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 Top Layer에서 확인한 LED의 발열 분포

                 

◉ 카본 히터 ( Carbon Heater )

카본히터는 탄소섬유(Carbon)를 발열체로 사용하는 전기히터로 불꽃이 나지 않아 냄새와 연기가 없으며, 열효율이 좋아서 겨울철 자동차 별열소재로 사용됩니다. 카본히터에 전류를 얼마나 흘렸을때 얼마만큼의 온도로 올라가는지를 Simulation해석해서 실제 제품에 적용되었습니다.

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                                Carbon Nano Tube의 저항체 발열 해석 예                                           발열 등고 분포의 3D 변환 자료
 

◉  블로어 레지스터 ( Blower Registor )

블로어레지스터는 자동차 공조기의 에어컨, 히터의 단스위치에 부착되는 저항체입니다. 보통 전자에서 생각하는 저항을 달면 높은 전류값을 감당하지 못하므로 바로 타게 됩니다. 따라서 큰 전류를 견디며 공조기 스위치에 맞는 저항값을 유지하게 하는 모듈입니다. 블로어 레지스터도 열화상카메라로 측정한 데이타와 비교해 완벽하게 TRM에서 온도해석을 수했습니다.

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◉ 발열고글( ITO )

발열고글이라고 들어보셨나요? 겨울철이나 추운곳에서 혹은 등산시에 사람의 시야를 확보하면서 따뜻함을 유지하게 해주는 고글이 발열고글입니다. 최근에 발열고글에 대한 해석의뢰가 들어와서 TRM Simulation해석했습니다. 플로어 열화상카메라와 TRM해석값이 거의 같음을 확인할 수 있었습니다. ( 왼쪽 TRM해석온도는 섭씨, 오른쪽 사진의 온도단위는 화씨 )

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스포츠 고글의 발열 분포                                                                    실제품의 발열 촬영 결과   

 

전자, 전기제품의 발열체로써 PCB가 대표적이지만 대다수의 열해석 소프트웨어에서 PCB의 열해석은 기술적, 이론적으로 사용성, 해석 속도에 비해 신뢰도와 가용성 측면에서는 상당히 동떨어져 있습니다.

열화상/IR 카메라등을 이용한 열측정 또한 발열에 대한 대책을 개발 단계에서 해결하지 못하며 자체적인 한계에 반해 개발 시간 단축과 비용 절감에서 비효율적입니다. 이미 열로인해 파손된 PCB는 Mechanical적인 기구 해석으로는 원인해결이 되지 못하기 때문입니다.

TRM 해석 과정

    Step1 : Import     Step2 : 해석조건 입력               Step3 : Calculation    Step4 : Report
      -Gerber file       -Voltage/Current/Watt/Celsius    -Heat sink               -txt/cvs/Statistics
      -jpg/bmp         -PWM/Uniform                                                    -온도(degºC)                       

                                                                                                   -전류밀도(A/)

                                                                                                   -전력밀도(mW/㎟)
                                                                                                   - Electric Conductivity(S/m)
                                                                                                    -Thermal Conductivity(W/mK) 

 

TRM 도입효과

  1. 손쉬운 사용성

    TRM 소프트웨어는 거버파일을 불러들이기 때문에, 어떤 전자CAD(OrCAD, PADS, Altium, Allegro, Mentor)를 사용해도
    호환성이 좋습니다.
    PCB 설계에 숙련되지 않은 회로설계 엔지니어라도 어느 부분이 실제 Critical한지 아닌지 판단 할 수 있습니다. 

 

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  2. 빠른 Simulation

    대부분의 PCB열해석 프로그램은 mesh를 나눠서 이 메쉬를 계산해야하기 때문에 속도가 느릴 수 밖에 없습니다.
    이런 유동 방식의 CFD 프로그램은 고사양의 PC나 서버, 워크스테이션을 갖추고 있어야 할 뿐 아니라 유지보수 측면에서도
    상당히 고가를 유지해야 합니다.

    반면, TRM은 일반 전자CAD를 운용하는 PC나 노트북에서도 빠른 해석이 가능합니다.
    TRM 소프트웨어는 다른 CFD계열의 유동방식을 채택한 열해석 프로그램보다 비교되지 않을 정도로 빠릅니다.
    동일한 PCB열해석에서 3~5일 해석시간을 소요하는 반면, TRM은 단 몇십분만에 빠른 결과를 보실 수 있습니다.
    그것도 정확하게 말입니다!

    Spice, CFD Mesh와 다른 FVM 해석엔진을 사용하고 있기 때문입니다. 

 

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  3. 높은 정확성

    열화상카메라보다 높은 해상도를 가지고 분석이 가능합니다.
    가장 많이 사용하는 유명 열화상카메라(4천만원~5천만원)의 경우 IR해상도 320 X 480, 최대 650도~-40도까지만 가능합니다. 
    시간에 따른 온도 변화는 녹화하여야 하며, 기능이 추가되면 옵션 가격이 추가됩니다.

    그러나, 열화상카메라를 써서 PCB의 열을 측정하는 가장 문제점은 "열만 본다"는 것입니다.
    TRM 소프트웨어는 높은 밀도의 픽셀과 높은 해상도로 1억이상의 열화상카메라의 해상도를 구현해 낼 수 있습니다. 

 

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  4. 높은 해상도

    계산된 화상그래프는 IR(적외선) 카메라의 사진보다 높은 해상도 제공 

 

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  5. 비용 절감

    여타 열해석 프로그램은 기본 제품과 열해석 옵션을 추가하여, 기본 기구 설계 프로그램을 유지하기 위해 매년 Maintenance를
    체결하여야 합니다. 여기에 운용되는 PC나 서버도 유지비용이 들게 됩니다. 그리고 가장 중요한 열해석 프로그램자체의 가격이
    상당히 높습니다. 그러나, TRM은 보다 경제적인 가격으로 쉽게 접근해 보실 수 있습니다.

    TRM의 시뮬레이션 기술을 이용하여 어떠한 설계의 열 문제를 최소화 할 수 있고 원료, 드릴링 시간, 더 나은 납땜 결과, 더 얇은
    동박두께, 보드크기 등을 경제적이고 합리적으로 비교다 가능하기 때문입니다. 

 
TRM ( Evaluation, Tutorial, Training )
    1. 한글 매뉴얼
    TRM을 사용하기 위한 Tutorial 과정이 한글매뉴얼로 제공됩니다.
    평가판 설치후 Sample 폴더에 있는 예제를 준비단계로부터 Simulation 및 결과확인까지 자세히 따라해 볼 수 있습니다.
 

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  2. 동영상 매뉴얼 (한글 설명이 포함된 기본 동영상, 응용동영상)

  3. 교육 

  4. PCB 열해석 서비스 문의 (support@rndtech.co.kr)

 

평가판 문의                       제품 견적 문의