인텔리전트 네트워크 3D 검사 솔루션

Viscom 

전체 라인에서 강력한 파트너

DELTEC Automotive GmbH & Co. KG는 유럽 전역에 알려진 전자 제조 서비스(EMS) 제공업체이다. 최고 품질의 가장 복잡한 주문까지도 실현할 수 있다. 이를 위해서는 시리즈 프로세스에서 end-to-end 안정성이 필요하다. 때문에 DELTEC은 Viscom AG의 3D 시스템과 SPI, AOI, AXI/MXI 검사기술에 의존한다.

DELTEC에서 제조된 제품은 안전 및 의료 기술에서 사무실과 데이터 통신에 이르기까지 다양하다. 그중 큰 고객 그룹은 자동차 분야다. DELTEC의 구성 요소는 가장 인기 있는 유럽 자동차 제조업체의 차량에 있다. 구성 요소는 센서와 점화 및 제어 기술에서 충전 어댑터와 창 폐쇄 시스템에 이르기까지 다양하다. 전방 라이트와 후방 라이트는 제품의 상당 부분을 차지한다.

결정적인 고품질

차량에 설치된 LED는 최근까지 측면에 리드가 있는, 고전적인 구성품 본체를 가지고 있었다.

CSP(Chip-Scale Package)와 같은 새로운 유형의 LED 부품에는 더 이상 광원을 지나 연장되는 외장이 없다. 조명 표면은 구성 요소의 크기를 나타낸다. SMD 생산(표면 장착형 장치)에서 이러한 변화는 전문적으로 해결돼야 하는 새로운 과제로 남았다.

DELTEC의 품질 관리 책임자인 Markus Seidl은 “이 모든 것은 인쇄 회로 기판의 페이스트 볼륨(paste volume)이 어떻게 흐르는지, X-레이 이미지에 어떻게 나타나는지, 보이드의 비율이 얼마나 높은지에 달려 있습니다. 위치 정확도 또한 중요합니다.”라고 요구 사항을 요약했다.

회사의 리플로우 오븐(reflow oven) 중 하나에는 진공 챔버가 장착됐다. 이 기술로 공기를 2% 미만으로 채울 수 있지만 사이클 시간이 증가한다는 단점이 있다.

초현대적인 검사 기술

DELTEC 생산 공장의 약 25%는 검사 기술이 사용된다. 자동 광학 검사(AOI), 솔더 페이스트 검사(SPI), 자동 및 수동 X선 검사(AXI/MXI) 영역의 기계 및 소프트웨어는 품질의 핵심 요소다. DELTEC은 요소들을 해당 페이스트 및 솔더 조인트 검사, 복잡한 자동공정의 무작위 테스트, 그리고 고성능의 고품질 대형 시리즈 생산을 현실화하기 위해 적용한다.

이러한 3D검사 시스템은 모두 Viscom에서 제공한다. 그 중에는 여러 개의 S3088 SPI과 S3088 Ultra 시스템이 있다. 프로세스 분석 및 자격 검증을 위해 결합된 결과를 사용하는 것은 비교적 간단하다. 필요한 데이터는 모든 시스템에 걸친 소프트웨어 플랫폼에서 생성되고 평가된다. 이 점에서 예외적으로 유용한 옵션 중 하나는, DELTEC 직원을 위한 Viscom 교육이다.

DELTEC 부품 수의 증가는 지능적이고 자동화된 검사가 필수적인 이유 중 하나일 뿐이다.

DELTEC의 마케팅 및 영업 관리자인 Rainer Muller는 “우리는 2015년에 처음으로 1천만 건의 검사를 통과했습니다. 여기에는 매우 복잡한 전자 어셈블리뿐만 아니라 가장 간단한 것까지 포함됐습니다. 그러나 이것은 모든 단일 부품이 SPI 및 AOI 시스템을 통과하기 때문에, Viscom의 중요한 주제이기도 합니다.”라고 설명했다.

3D SPI 에 대한 자세한 정보

DELTEC의 관점에서, 인쇄(paste print)는 SMD 프로세스에서 가장 중요한 인과 변수를 나타낸다. 3D 페이스트 검사는 직원에게 시리즈 프로세스의 자격을 부여하고 안정화하는 데 필요한, 포괄적인 프로세스 관련 데이터를 제공한다. DELTEC의 자동차 고객은 점점 더 숨겨진 솔더 조인트에 대한 3D 페이스트 검사를 요구한다. 여기에서 검사에 의해 생성된 이미지와 측정값은 결함 분류에 큰 도움이 된다.

DELTEC의 생산 및 공정기술 관리자인 Thomas Fischer는 “이 검사 기술을 통해 볼륨, 페이스트 높이 및 기타 측면에 대한 정보를 전달받으며, 다른 방법으로는 확인할 수 없는 구성 요소 중 하나와 다른 구성 요소 간에 차이가 있음을 알 수 있습니다. 구성 요소의 페이스트 인쇄를 더 이상 수동으로 검사할 수 없습니다.”라고 말했다.

자동 검사가 유일한 옵션이다. 200μm 또는 300μm의 페이스트 오프셋은 이미 허용되지 않는다. 그들의 라인에서, DELTEC Panasonic SP18 스텐실 프린터와 Viscom S3088 SPI 솔더 페이스트 검사 시스템 간에 자동 데이터 교환(Closed Loop)을 사용한다.

이는 다음과 같은 구체적인 이점을 제공한다. 3D SPI 시스템에 의해 결정된 솔더 페이스트 오프셋 값에 따라 인쇄 오프셋이 여러 인쇄 회로 기판에서 자동으로 수정된다.

교정이 수행되는 단계의 수를 정의할 수 있다. 예를 들어, 오프셋은 하나의 단일 단계에서가 아니라 여러 중간 단계에서 수정된다. 이것은 최적의 결과에 도달한다. 인쇄 회로 기판 재료 사이의 변동은 Viscom의 Closed loop로 쉽게 보상할 수 있다.

과거에는 인쇄 오프셋을 수동으로 반복해서 조정해야 했다. 한 방향으로나 다른 방향으로 극단적인 스윙의 문제였다. 비용 시간은 결코 조정을 자동화하는 것만으로도 얻을 수 있는 품질을 가져오지 못했다.

고객은 Viscom 페이스트 검사 시스템을 통해 스텐실 청소 주기를 최적화할 수 있다. S3088 SPI는 결과에 따라 페이스트 프린터뿐만 아니라 배치 기계와도 통신한다. 따라서 배치 간격 띄우기도 수정할 수 있다.

3D AOI로 부재 검사(Presence inspection)

DELTEC은 AOI 영역에서 특히 SOT(작은 윤곽 트랜지스터) 구성 요소 감지에 3D 검사를 사용한다.

이 경우 3D 검사의 장점은 더 낮은 오작동률에서 볼 수 있는 큰 안정성이다. 물론 인쇄 회로 기판 배경과 구별할 수 있을 만큼 충분한 콘트라스트가 있는, 수많은 신체 디자인과 같은 중요한 광학 요소가 있을 것이다. 3D AOI는 이를 통해 단순하게 나아질 수 있다.

3D 검사 기술은 DELTEC은 주요 제품이 될 테다. 미래에는 3D AOI로도 menisci를 기록할 것이다. 이것은 고객들에게 반복되는 주제이다. 검사된 menisci가 실제로 IPC와 호환되며, 규정된 구성 요소 높이까지 확장되도록 보장한다. DELTEC은 3D 검사 외에도 AOI 영역에서 2D 및 2.5D 방법을 사용해 어셈블리(직각 및 각진)를 검사한다. 회사에서 15년 이상 수집하고 최적화한 검사 라이브러리는 검사의 견고한 기초이다.

지능형 데이터 조합

LED를 사용한 고 정밀 조립은 DELTEC에서 핵심 프로세스다. 최신 LED 유형의 경우 솔더 조인트 품질은 종종 X-선으로만 검증할 수 있다.

솔더 비드나 공기 함유물 같은 결함이 결정되면, 페이스트 검사 시스템의 결과는 공정 최적화에 매우 중요하다. DELTEC은 결과를 연결함으로써 결함에 신속하게 대응할 수 있다. 이는 Viscom Quality Uplink가 제공하는 데이터 조합 가능성에 의해 가능하다. AOI 시스템에서 불량 솔더 조인트가 있는 것으로 나타났을 때 그 원인에 대해 알아야 한다. 그런 다음 링크된 붙여넣기 정보를 받아보고 조치를 취해야 한다.

예를 들어, 사용하고 있는 지정된 페이스트 볼륨이 너무 낮을 수 있다. 특히 샘플 단계에서 중요한 사항이다. 관련 이미지 정보는 Viscom 업 링크 프로세스 분석기(VUPA)를 사용해 평가할 수 있다. Closed Loop 연결은 Viscom Quality Uplink의 소프트웨어 요소도 된다.

고 부가가치 X- Ray 시스템

DELTEC은 AOI 및 AXI 기능을 갖춘 Viscom X7056RS를 의식적으로 구입했으며, 섀도잉이나 기타 특성으로 인해 자동 광학 검사가 한계에 부합할 때 복합 검사를 수행할 수 있도록 했다. 이 시스템은 프로세스 인증에 점점 더 많이 사용되고 있다.

Fischer는 “최근에 특정 제품에 대한 몇 가지 다른 스텐실 디자인을 시험해 봤습니다(조금 더 붙여넣기, 조금 덜 붙여넣기, 약간 수정한 붙여넣기 볼륨). 우리는 AOXI로 결과를 확인하고 통계 파일을 평가했습니다.”라고 설명했다.

DELTEC은 Viscom X8011 PCB plus를 수동 X선 검사에 사용한다. 인쇄 회로 기판을 기계로 가져와서 어떤 일이 일어나는지를 솔더 조인트로 신속하게 확인할 수 있다.

이 시스템은 고도로 다용도적인 애플리케이션에 적합하다. 예외가 발생하거나 불만사항을 처리하는 경우 즉시 수동 검사를 할 수 있다. 응용 분야는 특히 THT(through-hole technology) 영역에서 솔더 충진을 확인하거나 SMD 보이드를 검사하기 위한 X7056RS의 경우와 유사하다.

통계 및 추적성

DELTEC은 실시간 평가를 위해 Viscom statistical process control(SPC)이 제공하는 가능성을 활용한다. 각 생산 라인에는 SPC 모니터가 장착됐다. 업데이트는 2~3분마다 도착한다. 실제 결함이 AOI 스테이션에서 분류되는 것을 예로 들면, 해당 디스플레이가 즉시 라인에 나타난다. 또, 운영자가 특정 한계치가 유지되는지 아니면 개입이 요구되는지를 나타내는 JIT(just-in-time) 정보를 수신한다는 것을 의미한다.

DELTEC에서 결함이 발견된 전자 어셈블리는, 추가 처리단계에 대해 정지된 채로 묶여 있다. 이는 회사가 외부 프로그래밍 팀과 협력해서 개발한 바코드 제어를 기반으로 한 Notes 데이터 뱅크 솔루션을 통해 가능했다.

결과 파일은 여러 검사 단계에 저장된다. DELTEC 잠금 시스템(DLS)은 이와 같은 파일을 수집한다. 회로 보드가 부정적인 상태를 수신하면 다운 스트림 프로세스 중에 해당 잠금 상태를 유지한다. 잠금 시스템은 100% 추적성을 갖췄다. 바코드 스캐너는 각 기계 앞에 배치된다. 라벨을 붙이는 것도 매우 중요한 단계이며, 완벽한 추적 체인의 첫 번째 링크이다.

ISO/TS 16949 및 기타 인증

DELTEC의 오리엔테이션은 오랜 역사를 지녔다. 1996년엔 품질 관리를 위한 필수 요구 사항인 ISO 9001 인증을 받았다. DELTEC은 새로운 엔지니어링 센터를 개설하면서 2003년에 자동차 부문에 대한 교육과정을 시작했다.

DELTEC의 제너럴 매니저 Harry Kuckelkorn은 “이 시점에서 ISO/TS 16949의 요구 사항을 충족시키기 위해 구조 작업을 다시 해야 한다는 것이 분명했습니다. 이는 ISO 9001을 기반으로 한 일련의 기술 사양입니다. 자동차 산업과 DELTEC 공정 및 시스템의 중요한 토대 중 하나입니다. 그리고 통제구역을 위한 28개의 섹션과 100개 이상의 오리엔테이션 포인트입니다. 회사 내부의 프로세스와 사전 예방조치를 제정하는데 필요한 대응 역량을 보장할 수 있습니다.”라고 말했다.

2006년 환경 경영 표준 ISO 14001에 따른 인증이며, 회사는 가까운 장래에 의료 제품에 대한 ISO 13485 인증 프로세스를 완료할 것으로 보인다. 이 단계를 위한 준비가 한창이다.

Harry Kuckelkorn은 독일의 품질 연구소(DGQ)에서 회원겸 대표로서, 현재 독일 브레멘 공공 관리 학교의 경찰 및 안전 연구소(Institute for Police and Safety Research)의 교육 임무를 맡았다. 그 밖에도 품질 관리 및 실시에 관한 강의와 과목에 대한 시험을 진행하고 있다.

장기 사전 계획

DELTEC 제너럴 매니저는 자동차 부문의 장기적 특성에 의해 수행된 주요 역할을 강조한다. 요청 처리는 몇 개월까지 소요될 수 있다. 이는 해결될 때까지 5~8회의 협상을 계속할 수 있음을 의미한다. 고객은 우리가 받아들여지는지 여부에 대한 결정을 내린다. 그 시점부터 생산이 실제로 시작되기까지의 시간은 1년이 넘을 수 있다.

그러나 계획과 프로토 타이핑 및 사전 시리즈가 포함된 긴 계획은 효과가 있다. 완벽하게 실행 가능한 주문은 4년에서 8년까지 운영될 수 있다.

Fischer는 “문의를 받는 즉시 프로젝트 관리자에게 할당됩니다. 프로젝트 관리자는 제품 주기가 끝날 때까지 고객과 협력합니다. Viscom과 DELTEC 간의 비즈니스 관계 또한 장기간 확립됐습니다.”라고 말했다.

자료 제공: Viscom(www.viscom.com)