초소형 전자부품 및 광소자 산업용 어셈블리 시스템
REROLUTETM 엔코더
레니쇼의 RESOLUTE™ 엔코더는 초소형 전자부품과 초소형 광소자 산업에 사용되는 정밀 어셈블리 시스템에서 최고의 공정 신뢰도를 보장하는 진정한 혁신적 앱솔루트 측정 시스템이다. 이 엔코더는 Amicra Mikrotechnologie GmbH에서의 참조가동 없는 안정적인 배치로 공정신뢰성을 개선하고 비생산적인 시간을 줄이며 많은 비용이 소요되는 충돌을 방지하고 있다.
공정신뢰성
공정 신뢰성은 소형전자부품과 광학부품을 생산하는 고부가가치 마이크로 어셈블리 장비의 경제적인 운영을 가능케 하는 중요한 요소 중 하나다. Amicra Mikrotechnologie GmbH는 레니쇼의 미래 지향적 앱솔루트 측정 시스템인 RESOLUTE로 막대한 개선 효과를 보았다. 이 시스템을 사용하면 운전자가 주의를 기울이지 않는 상태에서도 마이크로 어셈블리 셀을 보다 신속하게 시운전할 수 있다. 이는 자동차 부문, 통신 및 IT 산업의 초소형 전자부품과 초소형 광소자 분야에 특히 중요하다.
빠른 주입과 정밀한 위치 결정
능동/수동 반도체, 렌즈, MEMS 및 프로세서와 같이 접합하여 장착할 구성품을 선형 축과 특수그리퍼를 사용하여 주입기로부터 들어올린 다음 기판 또는 웨이퍼에 구성품을 배치하는데, 이러한 기판이나 웨이퍼에 구성품을 접착제로 접합하거나 전통적인 방식으로 또는 레이저 빔으로 납땜한다. 웨이퍼의 표면장착과 스택다이기술 때문에 장착 및 생산 기술에 대한 특별한 수요가 창출된다. 스택다이기술은 3차원 메모리와 컴퓨터 구조를 구성하는데 사용된다. 반도체는 서로 옆쪽에 가로로 장착되고 연결(SoC)될 뿐 아니라 여러 평면에 세로로도 장착(TSV)된다. 패킹밀도가 커진 결과 추가로 더 소형화할 수 있게 됐다.
Amicra Mikrotechnologie GmbH는 마이크로 어셈블리 셀을 개발, 제조한다. 이 제품들은 특히 높은 수준의 정확도와 신뢰도로 잘 알려져 있다. 모델에 따라, 최대 ±0.5㎛의 정확도로 1.66 공정 능력 Cpk 를 달성하는 초소형 구성품을 장착한다.
Amicra의 NovaPlus 시리즈는 생산성을 극대화하도록 설계됐다. 이 시리즈는 많은 수의 가로 및 세로선형 축을 사용해 비생산적인 가동 중단없이 웨이퍼를 표면에 장착한다. 구성품이 배치되는동안 두번째의 처리장치가 이미 버퍼 스토어에서 다음 구성품을 들어올린다. 그와 동시에 레이저와 UV 등이 있는 작업테이블과 기타 선형축이 납땜과 접합공정에 필요한 위치로 이동된다. 또한 다른 축이 통합 공정 모니터링 카메라를 배치한다.
완벽한 충돌 제거
레겐스부르크 소재 기업의 매니징 디렉터인 Horst Lapsien이 설명한 것처럼, 이러한 설치의 높은 공정 신뢰도는 경제적인 운영을 위해 특히 중요하다. 대체 배치그리퍼와 선형축 간 충돌은 반드시 피해야 한다.
Horst Lapsien은 “모션에 대한 매우 정밀한 프로그래밍을 통해 이런 충돌을 방지할 수 있다”며 “선형 축의 측정시스템은 슬라이드의 현재 위치를 안정적이고 매우 정확하게 탐지해야 한다.”고 설명한다. 이전에 사용되던 증분형 측정시스템으로는 이러한 충돌방지가 제한적으로만 가능했다. Horst Lapsien은 “과거에는 먼저 모든 선형 축의 판독 헤드를 기준 위치까지 이동시켜야 했기 때문에 정지 후 생산 및 장착 사이클을 시작하는 것이 만족스럽지 못했다. 이 방법으로만 제어 시스템이 축의 실제 위치를 탐지할 수 있었지만 여기에는 불필요하게 긴 시간이 소요되었다”라고 평가했다.
또한 슬라이드의 정의되지 않은 위치의 기준 위치부터 시작해야 해서 상당한 오차의 원인이 됐다. 운전자가 먼저 충돌 경로를 분석해 그에따라 기준 이동사이클을 선택하지 않았다면 그리퍼 충돌 혹은 심지어 갠트리의 충돌 결과로 인해 설치 작업에서 상당한 손상이 발생할 수도 있다. Horst Lapsien은 “이 때문에 충돌 발생시 불필요하게 긴 비생산적 시간, 불필요한 비용, 전체 기계의 비경제적인 가동 중단이 초래되었다”고 진단했다.
참조가동 없는 절대적인 측정
레니쇼의 RESOLUTE 앱솔루트 엔코더 덕분에 Amicra의 기계전자공학 엔지니어들은 회사의 기계들을 상당히 개선할 수 있었다. 이러한 측정시스템의 주된 장점은 “참조가동 없이 스위치를 켜는 즉시 절대위치를 탐지한다는 것”이라고 Horst Lapsient은 지적한다. 결과적으로 마이크로 어셈블리 셀은 정지 후 또는 처음 시운전 시운전자가 주의를 기울이지 않는 상태에서도 보다 빠르게 자동화된 사이클을 시작할 수 있다. 공정 신뢰도가 개선되고 비생산적인 시간이 감소하며 많은 비용이 소요되는 충돌이 방지된다.
레니쇼 GmbH의 기술영업 담당자인 Thomas Renner는 이 앱솔루트 측정시스템의 추가 장점을 다음과 같이 설명했다.
Thomas Renner는 “이전 앱솔루트 측정시스템에 비해, RESOLUTE는 절대 위치와 내포된 위상 정보를 모두 단일코드로 통합하는 단일트랙스케일을 가지고 있다. 즉, RESOLUTE는 셋업공차가 매우 넓어 쉽게 설치할 수 있으며 축이 장시간 정지 또는 이동하는 경우에도 오랜기간 계속해서 안정적으로 작동한다”고 설명했다. 또한 간단한 설치와 시운전을 위해 RESOLUTE 판독 헤드에 고유의 셋업 LED가 있어 스케일을 올바르게 판독하고 있는지 간단히 눈으로 점검할 수 있다.
RTLA 앱솔루트 측정 스케일은 기판에 직접 접합하거나 특별한 FASTRACK™가이드에 삽입될 수 있다. 두 가지 모두 스테인레스 강철로 만들어진다. 그 결과 Amicra 장비 안에 조밀하게 설치하기가 용이해 ±5㎛/m 정확도가 달성된다. 튼튼한 스테인레스 강철테이프스케일은 손상에 대한 저항성이 매우 뛰어나며, 필요한 경우 언제든 FASTRACK 가이드를 사용하여 쉽게 스케일을 교체할 수 있다. RESOLUTE 엔코더는 초고속 디지털 카메라와 유사하게 스케일의 고해상도 영상을 캡처하는 독특한 위치탐지 방법을 채택하고 있다. 그런 다음 이러한 영상은 강력한 DSP(Digital Signal Processor, 디지털 신호 처리기)에 의해 분석된다. DSP는 교차검사와 오차배제기능을 가지고 있어 최대 1㎚까지 위치를 판별한다. 엔코더는 내장된 위치 검사 알고리즘과 오염에 대한 면역성이 뛰어나다. Horst Lapsien은 “3교대 생산 방식을 도입한 이후 더러워진 측정테이프에 의한 측정시스템의 판독오차 때문에 발생하는 장비 정지가 아예 없었다”고 말했다.
또한 고급 탐지 기술 덕분에 RESOLUTE 앱솔루트 엔코더는 ±40㎚에 불과한 주기적 오차와 10㎚ RMS 미만의 지터로 높은 수준의 정확도로 끌어올릴 수 있다. 그 결과 위치 안정성이 매우 뛰어나며 노이즈 레벨이 매우 낮다. 따라서 이런 방식으로 장착된 마이크로어셈블리 셀은 신뢰성과 성능이 더 우수하다.
Amicra의 경우, RESOLUTE 앱솔루트 엔코더는 다른 중요한 장점을 가지고 있다. 즉, BiSS-CⓇ개방형 시리얼 프로토콜을 사용해 많은 위치결정 축에 쉽게 통합될 수 있다. Horst Lapsien은 “많은 산업 표준 서보 드라이버와 컨트롤이 이제 이 인터페이스를 가지고 있다”고 말했다. 따라서 Amicra는 한 곳의 모션 시스템 구성품 공급자만 이용할 필요가 없다.
자료제공 | 레니쇼코리아(www.renishaw.com/RESOLUTE)
