독자들은 엑스레이 영상검사 기술을, 산업계에서 널리 이용되는 머신 비전(Machine Vision) 기술과 유사하지만 물체의 내부를 투시해 볼 수 있는 새롭고 신기한 기술로 받아들일 것 같다. 엑스레이 영상에 대한 이미지 프로세싱(Image Processing) 기술이 비약적으로 진보하고 있기는 하지만 아직 한계를 느끼는 분야가 있고, Vision 기술로는 상상할 수도 없는 새로운 분야의 출현도 기대해 볼 수 있다. 고화질 영상 획득 기술, 포톤 카운팅(Photon Counting) 기술, Damage Filter 기술, Phase Contrast 기술, Dual Energy 기술 등의 요소기술을 소개하며, 올해 기술의 완성과 발전이 가져올 새로운 세계를 독자들과 함께 설레는 마음으로 기다리고자 한다. 고화질 영상 획득 기술 엑스선은 전자기파이며 빛에 비하여 파장이 대단히 짧아 조사되는 시료의 결정마다 고유한 회절 무늬를 만든다. 에너지가 크기 때문에 물질에 대한 형광 작용이 강하고, 물질을 쉽게 투과할 수 있으며, 투과 시에는 물질의 밀도와 원자에 따라 투과율이 달라져서 명암으로 구분해 준다. 실제 엑스레이를 인체에 조사(照射)하면 밀도가 높은 뼈는 밝게,
독자들은 엑스레이 영상검사 기술을, 산업계에서 널리 이용되는 머신 비전(Machine Vision) 기술과 유사하지만 물체의 내부를 투시해 볼 수 있는 새롭고 신기한 기술로 받아들일 것 같다. 엑스레이 영상에 대한 이미지 프로세싱(Image Processing) 기술이 비약적으로 진보하고 있기는 하지만 아직 한계를 느끼는 분야가 있고, Vision 기술로는 상상할 수도 없는 새로운 분야의 출현도 기대해 볼 수 있다. 고화질 영상 획득 기술, 포톤 카운팅(Photon Counting) 기술, Damage Filter 기술, Phase Contrast 기술, Dual Energy 기술 등의 요소기술을 소개하며, 올해 기술의 완성과 발전이 가져올 새로운 세계를 독자들과 함께 설레는 마음으로 기다리고자 한다. ⓒGetty images Bank 고화질 영상 획득 기술 엑스선은 전자기파이며 빛에 비하여 파장이 대단히 짧아 조사되는 시료의 결정마다 고유한 회절 무늬를 만든다. 에너지가 크기 때문에 물질에 대한 형광 작용이 강하고, 물질을 쉽게 투과할 수 있으며, 투과 시에는 물질의 밀도와 원자에 따라 투과율이 달라져서 명암으로 구분해 준다. 실제 엑스레이를 인체에 조사(
지난 달에 살펴본 CT 기술을 개념적으로 정리하면, 관찰하고자 하는 시료를 360도 회전시키며 수십∼수백 장의 투시 영상을 촬영하고, 이를 3차원 영상으로 합성해 내는 기술이라고 할 수 있다. 그 후에 가시화 기법을 적용하면 3차원 영상 내부를 내시경으로 들여다보거나, 절개해서 관찰하듯이 결함을 정밀하게 검사할 수 있다. 그러나 이 기술을 산업 현장에 적용하는 데에는 몇 가지 불편한 점이 있다. 연산 속도 개선 우선 3차원 재구성 과정에서의 연산 속도 문제인데, 디텍터 픽셀 수가 512×512개인 영상을 가지고 깊이 방향으로 512개의 픽셀을 가진 3차원 볼륨을 구성하려면 134MB의 데이터에 대한 연산 처리가 필요하며, 여기에는 몇 분∼몇 십 분의 시간이 소요된다. 우리가 사용하는 PC의 CPU 처리 능력으로는 과부하 상태로 동작할 수밖에 없으며, 원활한 CT 기술을 구현할 수 없다. 또한 고화질 영상처리 니즈에 의해 1024×1024급이나 그 이상의 고화질 디텍터를 적용하려면 GB급 데이터 처리 능력이 요구되며, 다양한 산업 분야에서의 인라인(In-Line) 검사 수요에 의해 CT 재구성 시간을 획기적으로 단축해야 한다
지난 달에 살펴본 CT 기술을 개념적으로 정리하면, 관찰하고자 하는 시료를 360도 회전시키며 수십∼수백 장의 투시 영상을 촬영하고, 이를 3차원 영상으로 합성해 내는 기술이라고 할 수 있다. 그 후에 가시화 기법을 적용하면 3차원 영상 내부를 내시경으로 들여다보거나, 절개해서 관찰하듯이 결함을 정밀하게 검사할 수 있다. 그러나 이 기술을 산업 현장에 적용하는 데에는 몇 가지 불편한 점이 있다. 연산 속도 개선 우선 3차원 재구성 과정에서의 연산 속도 문제인데, 디텍터 픽셀 수가 512×512개인 영상을 가지고 깊이 방향으로 512개의 픽셀을 가진 3차원 볼륨을 구성하려면 134MB의 데이터에 대한 연산 처리가 필요하며, 여기에는 몇 분∼몇 십 분의 시간이 소요된다. 우리가 사용하는 PC의 CPU 처리 능력으로는 과부하 상태로 동작할 수밖에 없으며, 원활한 CT 기술을 구현할 수 없다. 또한 고화질 영상처리 니즈에 의해 1024×1024급이나 그 이상의 고화질 디텍터를 적용하려면 GB급 데이터 처리 능력이 요구되며, 다양한 산업 분야에서의 인라인(In-Line) 검사 수요에 의해 CT 재구성 시간을 획기적으로 단축해야 한다
CT 기술이란 그림 1. 다층기판의 납땜 검사 영상 (자료 : teradyne) 산업용 엑스레이 검사 장비에 CT(Computerized Tomography) 기술이 본격적으로 활용되기 시작한 것은 10년도 채 되지 않았다. 단면 기판은 문제가 없지만 양면이나 다층 기판의 제품을 SMT 공정에서 생산하고 불량을 검사할 경우, 땜납 불량과 반대쪽 면 접합 부품의 중첩 영상이 잘 구분이 되지 않아 엑스레이 검사에 한계가 있었다. 그림 1의 2D 이미지는 양면 기판의 부품 중첩 영상을 나타낸 것이다. 일정한 간격으로 배열된 칩 하단 BGA 단자 주변에 불규칙하게 형성되어 있는 부위가 땜납인지, 이면의 칩 부품인지 구별할 수 없다. 이 경우 3차원 CT 기술을 적용하면 원하는 깊이나 지점의 단면 영상을 획득하여 그 형상을 판독할 수 있다. 그림 1의 오른쪽에 표시한 3D 슬라이스 이미지가 그 솔루션이며, 필요한 부분의 단면 형상만 얻을 수 있다. 칩 하단에 형성된 볼 형태의 단자와 PCB 표면 사이에 땜납이 완전히 용융되어 이상적인 형태로 접합이 이루어져야 하는데, 그 형상을 정확하게 확인할 수 있는 방법이 그림 2에 나타나 있다. 정밀한 절단 작업으로 접합부 단면
CT 기술이란 그림 1. 다층기판의 납땜 검사 영상 (자료 : teradyne) 산업용 엑스레이 검사 장비에 CT(Computerized Tomography) 기술이 본격적으로 활용되기 시작한 것은 10년도 채 되지 않았다. 단면 기판은 문제가 없지만 양면이나 다층 기판의 제품을 SMT 공정에서 생산하고 불량을 검사할 경우, 땜납 불량과 반대쪽 면 접합 부품의 중첩 영상이 잘 구분이 되지 않아 엑스레이 검사에 한계가 있었다. 그림 1의 2D 이미지는 양면 기판의 부품 중첩 영상을 나타낸 것이다. 일정한 간격으로 배열된 칩 하단 BGA 단자 주변에 불규칙하게 형성되어 있는 부위가 땜납인지, 이면의 칩 부품인지 구별할 수 없다. 이 경우 3차원 CT 기술을 적용하면 원하는 깊이나 지점의 단면 영상을 획득하여 그 형상을 판독할 수 있다. 그림 1의 오른쪽에 표시한 3D 슬라이스 이미지가 그 솔루션이며, 필요한 부분의 단면 형상만 얻을 수 있다. 칩 하단에 형성된 볼 형태의 단자와 PCB 표면 사이에 땜납이 완전히 용융되어 이상적인 형태로 접합이 이루어져야 하는데, 그 형상을 정확하게 확인할 수 있는 방법이 그림 2에 나타나 있다. 정밀한 절단 작업으로 접합부 단면
X선 검출기의 특징 산업용 X선 검사장비에는 보편적으로 증배관 형태의 XRII와 평판 디텍터, 즉 FPXD가 많이 사용되며 각각의 특징을 비교하면 다음과 같다. FPXD는 영상 왜곡이 적고 설치 공간이 적게 필요하며 무게가 가벼운 반면, 상대적으로 고가이고 XRII에 비해 감도가 낮아 영상 획득 속도가 낮다는 단점이 있다. 따라서 기존에는 영상 품질에 다소 문제가 있어도 영상 획득 속도, 가격 등에 이점이 있는 증배관 형태가 많이 활용됐다. 그러나 최근 감도가 대폭 향상된 평판형 제품이 출시돼 수요가 늘고 대량 생산도 가능해졌다. 증배관에 비해 가격이 3∼4배 수준에서 2배 이내로 낮아져 대부분의 검사장비가 FPXD를 채택하는 현상이 나타나고 있다. 증배관 형태의검출기는 신호를 증폭하는 회로가 내장돼, 상대적으로 낮은 선량에서 영상을 획득할 수 있는 능력과 가격이 낮다는 장점을 여전히 갖고 있으므로, 특별히 높은 감도를 필요로 하는 특정 시스템이나 저가형 장비에 제한적으로 활용될 것으로 예상된다. 검출기 두 종류의 특징을 간략하게 표 1에 요약했다. 그림 1. 증배관 및 평판 디텍터의 영상 비교 표 1. 증배관 및 평판 디텍터의 특성 비교 그림 1은
X선 검출기의 특징 산업용 X선 검사장비에는 보편적으로 증배관 형태의 XRII와 평판 디텍터, 즉 FPXD가 많이 사용되며 각각의 특징을 비교하면 다음과 같다. FPXD는 영상 왜곡이 적고 설치 공간이 적게 필요하며 무게가 가벼운 반면, 상대적으로 고가이고 XRII에 비해 감도가 낮아 영상 획득 속도가 낮다는 단점이 있다. 따라서 기존에는 영상 품질에 다소 문제가 있어도 영상 획득 속도, 가격 등에 이점이 있는 증배관 형태가 많이 활용됐다. 그러나 최근 감도가 대폭 향상된 평판형 제품이 출시돼 수요가 늘고 대량 생산도 가능해졌다. 증배관에 비해 가격이 3∼4배 수준에서 2배 이내로 낮아져 대부분의 검사장비가 FPXD를 채택하는 현상이 나타나고 있다. 증배관 형태의 검출기는 신호를 증폭하는 회로가 내장돼, 상대적으로 낮은 선량에서 영상을 획득할 수 있는 능력과 가격이 낮다는 장점을 여전히 갖고 있으므로, 특별히 높은 감도를 필요로 하는 특정 시스템이나 저가형 장비에 제한적으로 활용될 것으로 예상된다. 검출기 두 종류의 특징을 간략하게 표 1에 요약했다. 그림 1. 증배관 및 평판 디텍터의 영상 비교 표 1. 증배관 및 평판 디텍터의 특성 비교 그림 1은
SEC의 고해상도 Micro-focus X-Ray 비파괴 검사 장비인 X-eye SF160FCT는 반도체, PCB/SMT 및 전자부품 등의 연구 분석용 장비로써, Micro 단위의 숨은 결함까지 검출할 수 있다. 160kV Micro-focus X-Ray Open Tube(1㎛ Spot Size)를 탑재하였으며, 어떤 방향에서도 X, Y, Z, R, T, Y-aft, CR-R축 7축 Manipulator 조작으로 구동한다. 또한 사용자 중심 Interface가 특징이며 Jog-stick, Mouse로 간단하게 조작할 수 있다. 임재덕 기자 (smted@hellot.net)
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UPDATE: 2024년 04월 28일 21시 25분
