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스마트 솔더 자동공급기 ‘솔더맨’ 도입 효과? 무궁무진

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[첨단 헬로티]


코리아시스컴(Syscom Korea)이 공급하는 스마트 솔더 자동공급기 ‘솔더맨’은 스크린 프린터(Screen Printer)에 부착해 스크린 프린터의 메탈 마스크(Metal Mask) 위에 적정량의 솔더 페이스트(Solder Paste)를 자동으로 공급해 주는 시스템이다. 


생산라인에서는 PCB를 인쇄 할 때 통상적으로 많은 양의 솔더 페이스트를 한꺼번에 부어 놓고 장시간 인쇄를 하게 되는데, 이렇게 하게 되면 시간이 지남에 따라 솔더 페이스트 양이 감소하게 된다. 메탈 마스크위의 솔더 페이스트 양이 많고 적음에 따라 인쇄 품질에 차이가 있을 수 있으며, 솔더 페이스트의 장시간 공기중 노출로 인해 물성의 변화를 가져 올 수도 있다.


이 때 ‘솔더맨’을 사용하면 스크린 프린터는 항상 최적의 솔터 페이스트 양을 유지 할 수 있고, 물성의 변화도 적어짐으로 항상 일정한 양질의 인쇄 품질을 유지 할 수 있게 된다. 특히 최근 전자생산제품의 소형화, 박형화, 고기능화에 따른 0402 사이즈, 0201 사이즈 등 Chip과 PCB 패턴의 미세화로 인쇄의 고정밀성에 시장 니즈가 높아짐에 따라 솔더맨의 활용도가 높아지고 있다. 


스마트 솔더 자동공급기 솔더맨’ SK2000s


SMT 라인 공정에서 불량 줄이는 방법 


전자 제품의 불량원인은 이를 제어하는 기판에서 대부분 발생한다. 부품 자체의 결함에 의한 불량보다도 점점 더 초소형화 초정밀화된 부품을 미세패턴 위에 고밀도 실장하는 공정에서 발생한다. 정밀기판 조립공정에서 이런 불량을 잡아내기 위해 엄청난 비용과 노력이 투입된다.


PCB 인쇄 후 SPI(Solder Paste Inspection)로 인쇄불량을 걸러 내어 재작업해야 하고, 리플로 오븐(Reflow Oven)을 통과한 뒤에도 3D AOI(Automated Optical Inspection, 3차원 자동광학검사기)로 한차례 조립된 패턴을 다시 검사해서 불량을 잡아 재작업한다. 또한 X-Ray 검사까지 병행하고 있다.


이처럼 수억 원 상당의 초고가 광학장비로 2~3번씩이나 불량 검사를 한다는 것은 그만큼 SMT Line의 불량이 심각하고 까다로운 상황이란 것을 증명해 준다. 그러나 이런 고가 공정장비들도 단지 발생된 불량품이 파트너사 손에 들어가는 것을 1차로 막아 줄 뿐, 불량 발생 전에 이를 예방하거나 생산공정의 Yield 손실과 재작업 비용, 부대비용을 줄여 주지는 않는다. 이는 오히려 불량 경보를 발생시켜 작업자가 그 불량을 처리할 때까지 라인을 정지시키기 때문에 가동률 저하로 이어진다.


SMT 라인 공정 중 대부분의 불량의 원천은 인쇄공정에 있다. 여기서 전라인 불량은 과납, 소납, 미납, 냉납, 쇼트, 볼, 치우침, 뒤틀어짐, 맨하탄, 둠스톤, 파임, 갈라짐 등이 원인으로 지목되고 있다. 인쇄불량을 야기하는 여러 요인은 스크린프린터 본체(인식정도, 판분리기구, 크리닝 성능), 메탈 마스크(재질, 두께, 개구부설계, 단면의 정밀도), 스퀴지(재질, 형상, 경도, 속도, 압력, 각도), 작업환경(온도, 습도, 오염도(먼지), 풍량), 기판 (정밀도, 휨, 레지스터 정밀도, 기판지그), 솔더 페이스트(롤링성, 빠짐성, 칙소성(TI) 점도) 등이 있다.


그러나 프린터 메탈마스크 스퀴지등 H/W적인 부분은 라인(Line) 기준에 맞게 설계되어 일정하게 자동화·안정화가 되어 있으나, 인쇄 품질의 핵심인 솔더 페이스트의 롤링성과 칙소성을 유지시킴에 치명적인 솔더의 공급은 정작 사람의 감에 의존한다.


솔더 페이스트가 스쿼지(Squeegee)로 밀 때 잘 구르고, 개구부에 부드럽게 굴러 들어가도록 하기 위해서는 필요한 최소량의 솔더 페이스트를 메탈마스크 위에 공급해야 한다. 또한 솔더 페이스트의 변질을 방지하기 위해 한번에 많은 솔더를 도포하는 것보다 조금씩 일정량을 여러 번 나눠 공급해야 하며, 긴 시간 동안 공기노출이 되지 않아야 인쇄 불량을 줄일 수 있다. 따라서 작업자 마다 그 작업의 이해도나 작업 특성이 다 달라서 늘 불규칙하고 불일정량의 솔더 공급이 이뤄 진다. 이것이 치명적 불량의 원천이 되고 있고 재작업 비용과 가동률 저하, 고가 솔더 낭비 등 생산 단가를 높이는 원인이 된다.


보다 진화된 공정 자동기기의 발달로 SMT 라인은 기판을 조립하는 전 공정이 첨단설비로 자동화 돼있다. 그러나 정밀실장에 있어 가장 중요한 부분인 프린팅 공정의 솔더 페이스트 공급 방식은 유일하게 자동화가 되어 있지 않은 부분이었다.


그 필요성을 느끼고 일부 원시적인 솔더 디스펜서(Solder Dispenser)가 나오긴 했으나 단순히 주기적으로 랜덤하게 짜주는 역할에서 벗어나지 못하고 있는 실정이다. 또한 기구적, 제어적 여러 문제점들을 내포해 생산라인에서 불편을 초래하고 있고, 정밀실장에서 기판 1장당 인쇄될 때 소모되는 그램 단위 정밀 토출과는 무관하다.


코리아시스컴은 “스마트 솔더 자동공급기 솔더맨은 이런 제반 문제들을 말끔히 해결해서 SMT 생산 라인의 품질향상과 직행률 향상 그리고 생산원가 절감에 상당한 도움을 준다”며 “솔더맨 적용할 경우, 솔더 소모량이 18~35% 절감됐고, 점도와 칙소(Thixotropy) 안정화로 균일 품질 유지에 따른 잠재적 불량 요소를 제거할 수 있다. 또 클리닝 비용도 연간 5000회 절감효과를 낸다”고 설명했다.


스크린 프린터에 장착된 솔더맨



















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