2. 자동화된 SMT 라인과 외형/납땜 검사
생산 과정 (1) PCB에 각종 부품을 장착하는 SMT 과정
동관에 위치한 PC Partner 제조 공장중 견학을 한 곳에는 16개의 SMT 라인을 갖추고 있으며 총 44개의 SMT 라인을 갖추고 있다.
PC Partner는 월 백만대 이상의 생상 능력을 갖춘만큼 큰 규모를 갖추고 있으며 특히 OEM에 중점을 두고 있다보니 OEM 납품처와 고객이 만족할 수 있는 품질을 갖춘 제품을 생산하고 있으며 이에 대한 자부심도 높은 편이다.
그래픽 카드와 메인보드는 일반적으로 비슷한 단계의 생산 과정을 거치게 된다.
대략적인 진행 단계를 살펴보면 우선 1. 기판 위에 패턴을 그린 후 주석을 씌운다. 2. 기판위에 SMT 부품을 장착하고 납땜하는 과정을 거친다. 3. 크기가 큰 슬롯형 부품을 장착하게 된 후 가이드나 나사등의 부품들을 수동으로 장착한다. 4. 플래시를 적용시킨후 자체적인 기능 테스트를 거쳐 포장 후 출시한다.이다.
시간 관계상 두번째 과정에서부터 살펴보도록 하자.
전자 부품을 조립할 때 가장 많이 사용되고 그 중요성이 높은 것이 바로 SMT (Suface Mounted Technology : 표면 실장형)이다. SMT는 인쇄 회로 기판(PCB)에 표념 실장형 부품을 장착하는데 사용되는 기계 장치를 의미하며 일반적으로 SMT 라인 구성에 필요한 설비를 위미하기도 하며 넓게는 표면실장 부품을 실장하는 PCB의 제조에 필요한 생산설비 및 부대장치, 관련 설비를 의미하기도 한다.
SMT는 신뢰성 및 제품 향상을 기대할 수 있으며 고밀도를 통해 Total Cost를 절감할 수도 있다. 또한 기판 조립의 자동화 공정을 통해 크기가 작아지고 제조 원가가 절감되는 장점을 갖추고 있다.
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Loader (PCB 자동 공급 장치)
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SMT의 설비를 구성하는 첫 번째 장비로는 PCB 자동 공급 장치인 Loader가 위치하고 있다. 일반적으로 Magazine rack을 사용하는 Meagine Loader와 Vaccum을 이용하여 PCB를 공급하는 Vccum Loader로 구분된다.
이 둘의 차이는 전자는 Pusher을 이용해 PCB를 콘베이어에 공급하는 방식이며 후자는 PCB를 한 장씩 Vaccum으로 컨베이어에 공급하는 방식이다.
Loader을 통해 나온 PCB는 그 위에 있는 Lacnd(Pad) 표면에 납(Cream Solder)를 도포하는 인쇄 장비인 Screen Printer를 거치게된다. SMT 공정 중에서 인쇄 불량으로 인해 발생되는 공정 불량률이 가장 높은 곳 (대략 70%차지)으로 Cream Solder 및 인쇄 공정은 매우 중요한 공정이라고 할 수 있다.
그후 스크린 프린트 이후 납의 도포 상태를 확인해 마운팅하기전에 불량 상태를 확인하는 과정을 거친다. 이곳에서는 도포된 납의 높이와 과납이나 소납의 상태를 확인할 수 있으며 최근에는 기술 발전으로 인해 3차원 검사기등도 등장하고 있는 추세이다.
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Chip Mounter
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납 또는 Chip Bond가 도포된 PCB상에 SMD 부품을 장착하는 과정을 거치게 되는데, 일반적으로 Chip Mounter과 Multi Mounter의 과정을 거치게 된다. 전자의 경우 칩 종류의 소형 부품을 장착할 때 사용하며 후자의 경우 SOP, QFP등과 같은 IC류나 커넥터류, BGA, CSP등의 부품을 장착할 때 사용된다.
이 둘의 장비를 구분하는 이유는 일반적으로 PCB의 생산시 부품의 수는 8:2 비율로 Chip이 많지만 이형 부품은 상대적으로 크고 무겁기 때문에 장착시에 많은 시간이 소요되며 인식하는데오데 시간이 많이 걸린다. 그렇기 때문에 하나의 장비에서 두 개의 다른 부품을 작업을 할 경우 오히려 효율이 떨어지게 되므로 인식률이나 부품 픽업등을 위해서라도 기능이나 성능이 다른 카메라와 노즐등을 이용해야 하기 때분에 구분을 해 놓는 것이다.
각 단계별로 이동하는 도중에는 코드 스캐너가 장착되어 있어 현재의 진행률를 포함한 전반적인 상황을 모니터링 하게 된다. 이렇게 각 단계별로 관리를 하고 있기 때문에 문제 발생시 그 원인을 보다 빠르게 확인할 수 있으며 그에 대한 문제도 신속히 처리할 수 있게 된다.
생산 과정 (2) PCB 부품 납땜 및 외형 검사
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납땜 작업을 담당하는 Reflow Machine
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이 과정이 끝나면 그래픽카드가 완성된 것철머 보이지만 실제로는 각 부품들이 PCB에 부착만 되어 있을뿐 실질적으로 납땜은 되어 있지 않은 상태이다. Reflow Machine은 인쇄 PCB에 장착된 부품 단자와 PCB의 PAD를 납을 융용하여 급속 결합시키는 장치로 이를 통과하면서 열풍의 의한 납땜 작업이 진행된다.
제조 공장에는 vitronics soltec사의 고급형 모델인 xpm3라는 장비가 사용되었는데 이 장비는 특허 받은 대기 재순환 시스템을 바탕으로 열 설계 능력이 우수하며 N2 소모량을 50%까지 개선한 제품으로 알려져 있다. 특히 열감지 포인터 센서가 20개가 장착되어 있어 다양한 솔더링 공정 중의 온도 데이터를 모니터링 할 수 있으며 새로운 듀얼 레인을 갖춰 더 높은 처리량을 제공할 수 있다는 장점도 갖추고 있다.
또한 XPM3에 최적화된 소프트웨어는 설치와 사용의 용이함으로 더욱 강력한 기능과 친숙한 GUI를 갖추게 되었다.
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고속 외관 검사 장비
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납땜 과정이 끝난 제품들은 기계를 통한 자동 검사 및 사람의 손을 거친 수동 검사의 2단계의 외관 검사를 진행한다.
고속 외관 검사장비인 Orbotech사의 Vantage S22을 통해 첨단 DPIX 검사기술과 다수의 측면 카메라를 통한 3차원 영상을 바탕으로 외관 검사를 실시한다. 특히 해당 제품은 미세 들뜸, 리드간 쇼트, TR 뒤집힘 등 3차원적 불량을 비롯해 필렛 검사까지 가능하다고 알려져 있다.
또한 간편한 프로그램 마법사 기능을 통하여 누구나 쉽고 빠르게 프로그램을 작성할 수 있으며 또한 모든 라이브러리, 레시피 등을 통합 관리하는 서버/클라이언트 구조를 갖춰 다수의 SMT 라인에 대한 효율적인 관리를 제공한다는 장점또한 갖추고 있다.
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수동으로 외관 검사를 병행하고 있다.
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기계를 통한 자동 외관 검사 이외에도 사람이 직접 PCB내에 각 부품들의 배치가 제대로 되어 있는지를 수동으로 검사하는 과정도 병행하고 있다. 이처럼 몇단계를 거쳐 다지인대로 각 부품들이 완벽하게 실장이 되어 있는지를 확인하는 것은 제조 과정에서의 불량률을 최소화시키기 위함이라고 할 수 있을 것이다.
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인쇄회로의 납땜 상태 검사에 사용되는 3D Xray 장비
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한쪽 면에는 인쇄 회로기판의 납땜검사에 사용되는 3D Xray 검사장비인 XSTATIONMX가 위치하고 있다.
최근에 복잡해지는 전자제품들의 경우 전통적인 방법의 검사 시스템으로는 제한이 발생해 최근에는 X-Ray를 활용한 검사 장비가 사용되고 있다. 이 기기는 이미지 분석 기능을 갖춘 3D 자동 X-Ray 검사 장비로 이를 통해 인쇄 회로의 납땜 상태의 정상 유뮤에 대한 신뢰성높은 검사를 지원한다.
특히 이 제품은 한화 가격으로 약 20억원을 호가해 중국내에서도 채 10여대밖에 없을 정도로의 고가 장비이다. 참고로 전수 검사가 아닌 LOT에서 샘플을 발취하고 조사하는 샘플링 검사 방법을 채택하고 있다.
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