X-Ray 업계, In-Line 3D AXI 시장개화에 집중
빨라진 검사속도와 낮아진 가격대 설비 출시 예고  

지난해와 달리 올해 In-Line AXI 시장은 외관상으로는 잠잠한 모습이다. In-Line 2D AXI 시장을 이끌었던 모바일 업종의 수요가 줄어들면서 해당 시장이 조용해졌다. X-Ray 업계에서는 올해 모바일 업종의 In-Line 2D AXI 투자가 어느 정도 완성단계와 왔지만, 양산형 X-Ray 설비는 품질강화 요구가 현재보다 더 높아질 것으로 예상되는 배터리, SMT 공정, 카메라모듈 중심의 시장은 앞으로도 유효하다고 보고 있다. X-Ray 업체들의 In-Line 3D CT AXI 시장개척을 위한 노력은 올해도 지속되고 있다. 검사속도와 검사신뢰성이 개선된 신규 모델을 출시하여 시장 분위기를 달구고 있다. 여기에 가격적인 측면도 고려하여 개화시점을 앞당길 것으로 기대하고 있다.
 

지난해까지 크게 요동쳤던 In-Line 2D/3D AXI(Automated X-Ray Inspection) 시장이 올해는 잠잠한 모습을 보이고 있다. 휴대전화 협력업체의 본격적인 투자로 활발하게 움직였던 In-Line AXI 시장이 소강상태에 접어들었다. X-Ray 업체들은 지난해까지 시장규모가 한 층 커졌다고 말하고 있다. In-Line AXI 수요가 늘어난 점을 주요 이유로 꼽았다. 올해는 지난해와 분위기가 또 다르다. 한 템포 쉬어가는 해로 여기고 있다. 현재의 시장 위축에도 불구하고 해당 업체들은 성장가능성을 크게 보고 있다. 생산품질 강화흐름이 이어지고 있어서 검사요구가 커지고 있어서 AXI의 필요성이 커지고 있어서다. 휴대전화, 자동차뿐만 아니라 LED, 배터리 생산라인에서 각 요소부품들에 대한 품질 강화가 높아지고 있다. 이로 인해 다양한 애플리케이션에서 X-Ray 검사 수요가 나올 것으로 기대하고 있다.
X-Ray 업계에서는 잠잠한 In-Line AXI 시장 이유를 설비투자 위축의 여파로 보고 있다. 국내 SMT 임가공 업체들이 몰려 있는 베트남 지역도 신규 투자를 거의 찾아보기 힘든 상황이다. 베트남 진출 협력사의 라인가동율이 50%에 미치지 못한 것으로 알려져 있다. 신규 라인증설을 기대하기 어려운 실정이다. 더불어 불확실한 경기동향까지 더해지면서 임가공 업체들은 지갑을 꼭 닫고 있다. 테크밸리(주) 박진근 전무는 “2D AXI를 투자해야 하는 업체들은 분명 존재하지만 현재 In-Line 2D AXI 투자에 관장하는 자세를 취하고 있다. 시장이 불확실해서 필수 설비만 보완하는 차원에서 교체하고 있다. 지난해와 달리 X-Ray 시장이 급격히 차분해졌다”면서, “하지만 원청업체의 생산품질 확인요구에 대응하기 위한 소량의 In-Line 2D AXI 니즈가 꾸준한 편이다”고 말했다.
지난해 In-Line 2D AXI 니즈는 모바일 업종에서 강하게 나왔다. 기존에 광학검사의 한계로 인해 검사를 안했던 혹은 못했던 영역을 In-Line 2D AXI로 검사하려는 의도가 높았다. 기존 휴대전화 메인보드의 실드캔 내부 검사니즈뿐만 아니라 주변보드 및 부품 자체 검사요구도 많았다. 즉, 품질 향상을 위한 요소부품 검사 수요가 In-Line 2D AXI 시장에서 큰 영역을 차지했다. 대표적으로 카메라모듈과 FPCB 기판의 납땜 상태의 전수검사. 카메라모듈 검사를 꼽을 수 있다. 카메라모듈 검사의 경우, 카메라모듈 내의 최종 상태를 검사한다. 렌즈가 제대로 들어가 있는지, 구조물들이 제 위치에 있는지를 검사한다. 자체 품질 강화측면도 있지만, 한편으로는 제품 자체가 고도화되면서 검사를 하지 않으면 양산 수율이 낮아지는 현상을 막기 위해 사용되고 있다. 산업계 기술 발전에 따른 검사의 요구 증가를 보여주고 있다.
업계에서는 올해 모바일 업종의 In-Line 2D AXI 투자가 어느 정도 완성단계와 왔다고 판단하고 있다. 지난해까지 투자를 해야 하는 업체들 상당수가 구매해서 올해는 크게 기대하기 힘들다고 여기고 있다. 휴대전화 생산량 증대, X-Ray 검사가 필수적인 신규 부품 및 기술 적용이 등장하지 않으면 올해 모바일용 In-Line 2D AXI 니즈가 없다고 보고 있다. 휴먼텍 신태양 상무는 “In-Line 2D 혹은 3D AXI를 투자해야만 하는 업체들 상당수가 구매했다고 생각된다. In-Line AXI의 긍정적인 효용성이 입소문을 타서 시장이 확대되어야 하는 시점에 있는데, 설비투자 위축으로 확산되지 못하고 있다”고 분석했다.
모바일 업종의 In-Line 2D AXI 투자 주춤현상이 오래가지 않을 것으로 X-Ray 업계에서는 예상하고 있다. (주)쎄크의 전승원 연구소장은 “과잉투자라는 이야기가 나올 정도로 지난해 In-Line 2D AXI 시장은 활발했지만 올해는 급격한 소강상태를 보이고 있다. 올해의 분위기만 보고 In-Line 2D AXI 시장 포화를 언급하기에는 아직 이르다. 양산형 X-Ray 설비는 품질강화 요구가 현재보다 더 높아질 것으로 예상되는 배터리, SMT 공정, 카메라모듈 중심의 시장은 앞으로도 유효하다고 본다”면서, “모바일 업종을 포함한 SMT 업종의 공정 신뢰성을 확보하기 위한 In-Line 2D AXI 요구가 여전해 그 수요는 계속 이어져 갈 것”이라고 전망했다. (주)자비스 김형철 대표는 “단면 보드를 생산하는 공정에서의 In-Line 2D AXI 투자는 맞다. 원청의 검사품질 요구를 충족시키는 최적의 설비이다. 최근 기술 수준도 급진보하여 큰 지적사항이었던 검사택타임이 일정 수준까지 올라왔다. 많은 업체들이 구매를 했지만 아직도 투자해야 하는 업체들이 많이 남아 있다. 시간이 갈수록 X-Ray 품질확인 요구는 높아질 것이고, In-Line 2D AXI 설비의 검사속도, 신뢰성이 개선될 것으로 예상되어 향후 시장성장 가능성은 꽤 높다고 생각한다”고 말했다.

Needs 충만한 3D AXI, 시장개화 기회로

In-Line 3D CT AXI 시장은 아직 구체화되지 않았다. 3D CT 기술은 의료용에서는 여러 용도로 사용되고 있지만, 산업용에서는 아직 보편적으로 사용되지 않고 있다. 현재 산업용에서는 분석 및 계측을 위해 부분적으로 하이엔드 설비에 탑재가 되어 활용되고 있다. 이 설비를 검사용으로 적용하려고 노력하고 있지만, 검사속도 때문에 현실화되지 못하고 있다. In-Line 3D CT AXI는 현재 전장부품, 반도체 패키징 일부 공정에 한정적으로 사용되고 있다.
X-Ray 업체들은 In-Line 3D AXI 시장의 장밋빛을 예상하고 오랫동안 기술개발에 집중해 왔다. 요즘 3D AXI 니즈가 강하게 나오고 있고 현 시점을 시장개화 시기로 보고 있다. 테크밸리(주) 박진근 전무는 “지금은 이제 필요한 솔루션이 밀집도가 높은 보드를 검사할 수 있는 솔루션이 있어야 되는데, 이러한 솔루션이 얼마나 실용화되느냐에 따라서 향후 시장을 주도할 것이라고 생각한다”면서, “2D AXI에서는 현재의 고객의 요구사항을 상당부문 만족시키고 있다. 달리 말하면, 기술적으로는 거의 끝에 와있다고 본다. 3D AXI 솔루션 현실화가 중요하다”고 말했다.

양산형 3D CT AXI 공급업체에서는 전장과 반도체 업종에서 가장 먼저 적용될 것으로 기대하고 있다. 특히, 자동차 전장의 3D AXI 수요는 매우 클 것으로 예상된다. 자율주행자동차 시대에 접어들면서 보드 품질신뢰성이 매우 중요한 영역이 되었다. 전장 업종에서는 보드 내의 모든 부품들을 전수검사하고 있다. 결함이 유출될 경우 사람 생명과 직결하기 때문에 상당히 엄격한 검사가 필요하다. 현재 전장 업종에서는 BGA의 젖음성 검사 목적으로 주로 사용하고 있는 것으로 알려져 있다. 원청업체에서는 오픈, 헤드인필로우 타입의 BGA 젖음성 불량 검사요구를 높이고 있다. 기존 2D X-Ray 검사기에서는 BGA의 과소, 이상형태 등의 데이터를 활용해서 젖음성 불량을 유추했었다. 완벽하게 검사하지 못했다. 그런데 CT로 단층을 잘라서 보면 보다 정확하게 판단할 수 있다. 전장 업체의 파워디바이스 검사용으로도 3D AXI 니즈가 강하게 나오고 있다. SAKI Korea 김규섭 지사장은 “자동차가 전자기기화되면서 불량검출 조건이 까다로워지고 있으며, 더불어 전기차 관련 파워디바이스 자체의 고신뢰성 요구가 동반 상승해서 이와 관련한 솔루션을 전장업체에서 찾고 있다”고 말했다.
일부 X-Ray 업체들은 파워디바이스 모듈 공정이 In-Line 3D AXI 주요시장이 될 것으로 보고 있다. 파워디바이스 모듈은 안전하고 편리한 주행을 보조해주는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)에 사용되고 있다. 자율주행자동차에 주로 사용되는 핵심부품이다. 글로벌 주요 업체들은 2020년까지 자율주행 Level 4까지 올리는 계획을 발표했다. 현재는 현재 양산된 차에 보편적으로 탑재된 자율주행 기능은 Level 2 수준이다. 즉, 일정구간 자율주행이 가능하지만, 접목되어 있는 ADAS 기능들이 운전자의 안전을 강화시켜 주는 단계에 불과해 아직은 운전자가 주변상황을 주시해 돌발상황에 대비해야만 한다. Level 4단계는 운전자가 수동운전으로 복귀할 수 없는 상황에서도 스스로 안전한 자율주행을 할 수 있는 단계이다. 자동차 스스로 모든 것을 판단하는 만큼, 데이터 처리를 위한 자율주행 프로세서의 역할이 매우 중요하다. 파워디바이스 모듈의 신뢰성이 매우 중요한 영역이다.
X-Ray 업계에서는 자율주행의 안정성은 사람 생명과 직결되기 때문에 파워디바이스 모듈의 3D CT 검사 의무화를 예상하고 있다. 특히, 대량의 생산구조에 적합한 양산형 3D CT AXI의 수요가 커질 것으로 내다보고 있다. A 업체 관계자는 “최근 일본계 파워디바이스 업체들은 자율주행용 파워모듈에 한하여 In-Line 3D AXI를 적극 검토하고 있는 분위기이다. 이들 업체는 2020년 라인 현실화를 목표로 하고 있다. In-Line 3D AXI의 본격적인 개화도 그 시기에 구체화될 것 같다”고 예상했다. B 업체 관계자는 “In-Line 3D AXI에서는 생산공정의 택타임을 맞추는 작업에 집중하고 있다. 그런데 실질적으로 일본에서는 사람 목숨과 직결된 부품 및 보드의 경우에는 전수검사를 실시하고 있다. 일본 자동차 주요부품에서는 이렇게 바뀌었다. 구체적인 시행시기는 아직 구체화되지 않았지만, 일본의 자동차전장용 주요부품들을 생산하는 업체들은 3D AXI 적용을 적극적으로 검토하고 적용하고 있다”고 전했다.
3D AXI 관련 업체들은 파워디바이스 모듈 시장을 보고 연구개발에 집중하고 있다. In-Line화에 집중하고 있는데, 검사택타임을 맞추는데 고민하고 있다. 하지만 지난해보다 빨라진 신규 버전을 연이어 선보면서 시장 개화에 만만의 준비를 다하고 있는 모습이다.
파워디바이스 모듈 공정에서는 생산 제품에 따라 크게 2개의 사양의 3D CT AXI가 요구될 것으로 보인다. 225Kv급의 고관전압 설비와 130~150Kv급의 일반 관전압 X-Ray 검사기 시장이 나뉠 것으로 예상된다. 파워디바이스의 적용 재질의 변화가 주요 이유이다. 신뢰성 및 내열성 향상을 위해 글로벌 선두 업체들은 자사만의 노하우를 접목한 최첨단 재질로 교체하고 있다. 산업용 애플리케이션과 달리, 차량에 반도체를 집적시키는 작업은 부분적으로 훨씬 까다로운 조건을 요구한다. 강한 진동, 높은 온도, 과도 부하, 높은 전력밀도 혹은 많은 부하 사이클 횟수와 같은 환경 및 시스템 조건들은 반도체 설계와 적용에 상당한 영향을 미친다. 기존 130~150Kv 관전압으로는 X-선을 투과하지 못하는 재질이 속속 등장하고 있다. A 업체 관계자는 “파워디바이스 모듈의 기술 진화에 따라 고관전압 3D AXI 수요가 커질 것”이라고 전망했다. B 업체 관계자는 “파워디바이스 업체들이 고관전압 설비가 필요한 공정으로 움직이고 있는 추세이기는 하지만 일반 관전압의 X-Ray 수요도 꽤 넓은 편이다”면서, “국내 전장용 파워디바이스 모듈 생산업체는 양산성이 확보된 제품을 주로 생산하고 있어서 일반 관전압의 검사 설비를 요구하고 있는 반면, 글로벌 전장용 업체에서는 색다른 재질을 적용하려는 움직임이 있어서 고관전압 니즈가 나오고 있다”고 말했다.

반도체 업종에서 3D AXI를 활용한 검사포인트는 생각보다 단순하다. 보이드, 크랙, 범프와 상대 패키지와의 접합 퀄리티(제대로 접합이 되었는지, 멜팅이 되었는지, 오픈되었는지, 범프의 미싱 상태) 등에 관한 요구가 있다. 이 중에서 특히 보이드와 크랙의 불량 유무 판별이 핵심이다. 그런데 문제는 이들을 불량으로 판단할 수 있는 기준이 표준화 및 정형화되어 있지 않다는 것이다. 즉, 정확한 검사기준이 표준화되지 않았다는 이야기이다. 업종마다 그리고 업체들마다 판단하는 기준이 다르기 때문에 X-Ray 제조업체에서는 개발 기준을 설정하기가 어렵다고 토로하고 있다. 특히, 크랙의 경우 크랙의 사이즈에 대한 양불을 정의하기가 상당히 어렵다고 제조업체에서는 말하고 있다. 몇 미크론 이상의 크기가 검출하면 불량이라는 정의가 없다. 단지 생산라인에서는 크랙의 사이즈에 상관없이 모두 검출하기를 생산현장에서 바라고 있다. 크로스섹션을 통한 고배율의 SEM 급의 성능을 바라고 있다.
한편, 모바일 업종에서의 양산형 3D CT AXI 니즈도 조심스럽게 점쳐진다. 그 동안 업계에서는 생산속도가 생산수율을 의미하는 모바일 업종은 3D CT AXI 주요 시장에서 제외시켰다. 모바일 업종에서 요구하는 생산택타임을 현재의 기술로는 맞추기도 어려울 뿐만 아니라 고속마운터에 버금가는 3D AXI 장비를 구매하지 않을 것이라는 의견이 지배적이었다. 그런데 최근 글로벌 모바일 업체에서 3D AXI 적용 가능성을 다각도로 검토하고 있는 자세를 취하고 있다. C 업체 관계자는 “2D 영상으로 보지 못했던 영역을 3D 검사하고, 그 검사 신뢰성을 확인하는 작업을 진행하고 있다. 휴대전화 보드에 양면보드와 비슷한 개념의 이미지 중첩현상이 나타나는 영역이 있다. BGA와 더불어, SiP, PoP 등의 패키징부품 실장이 많아지면서 나타나는 현상이다. 이런 영역에 대한 3D 검사 작업성과 신뢰성을 체크하고 있다”고 밝혔다. 특정 영역만을 검사하는 용도로 3D CT AXI를 적용할 가능성도 배제하지 못하고 있다. 하지만 대부분의 검사기 업체들은 실현 가능성을 부정적으로 보고 있다. 고가의 설비가격과 3D CT 검사를 해야 할 만큼 부품의 신뢰성이 높을 필요가 없다는 이유를 들고 있다.

빨라진 검사속도, 높아진 검사신뢰성의 신규 모델 등장 ‘임박’

In-Line 3D CT AXI 개화의 기술적인 걸림돌은 ‘검사택타임’과 ‘검사신뢰성’이다. 이와 관련해 글로벌 업체들도 확실한 솔루션을 제안하지 못하고 있다. 이전보다는 확실히 진일보했지만 양산라인에 적용하기에는 약간의 모험이 필요한 것도 사실이다. X-Ray 업체들은 현재 In-Line 3D CT AXI의 검사속도를 보면, 일부 전장라인을 대응할 수 있는 수준이라고 말하고 있다. 한정된 영역을 검사한다는 조건이다. 보드 전수검사로 설정할 경우에는 검사택타임을 맞추기가 쉽지 않다고 말하고 있다. 그러나 X-Ray 업체들이 검사속도 약점을 극복한 신규 모델출시를 올해 하반기, 내년 상반기 경으로 잡고 있어서 향후 시장에 있어서 귀추가 주목된다.
X-Ray 업체들은 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 개선하여 3D CT AXI 양산형 설비로 진화시키는 노력을 집중하고 있다. 하드웨어적으로는 고속 스캔 구조 변경하고 있으며, 소프트웨어적으로는 고속 영상재구성 및 검사알고리즘을 개선하고 있다. 우선 핵심부품인 튜브, 디텍터가 상위 버전으로 지속적으로 업그레이드되고 있으며, PC의 하드웨어를 강화하여 연산처리능력을 빠르게 해서 검사속도가 상당히 단축되었다. 여기에 소프트웨어들도 향상되고 있다. 선명한 이미지를 확보할 수 있는 필터링 기술과 재구성하는 기술 등이 나날이 좋아지고 있다. X-Ray 검사업체별로 그 시간이 약간 다르지만 일부 업체에서는 생산라인에 대등 가능한 수준까지 낮췄다. 업계에서는, AXI를 In-Line화시키기 위해서는 FOV당 검사완료하고 다음 영역으로 이동하는 시간을 10초 이하가 되어야 한다고 말하고 있다. 해당 업체들은 고속검사 성능의 신규 모델 혹은 버전을 연이어 출시하고 있어서 라인 적용 가능성을 높이고 있다. 여기에 가격적인 측면까지 고려하여 In-Line 3D AXI 시장개화에 집중하고 있는 모습이다.
검사속도 개선을 위해 최소의 CT 슬라이스 수량으로 3D 볼륨데이터를 구현하여 최고 수준의 검사신뢰성을 유지하는 솔루션에 집중하고 있다. 3D 구현시간이 단축될수록 검사시간을 줄일 수 있기 때문이다. D 업체 관계자는 “In-Line 3D CT AXI 시장에 대한 기대감이 충만하지만, 아직도 해결해야 되는 영역이 많이 남아 있다. 대부분의 업체들이 검사속도 개선 노력에 집중하지만, 환경적인 요인에 의한 보정 솔루션도 동반 연구되어야 한다. 일례로, 보드의 휨의 보상 솔루션과 같은 제품 환경요인도 해결해야 한다. 단순히 3D 이미지를 만드는 것을 떠나서 중요한 포인트이다. 더불어 실제로 실용성을 높이기 위해서는 하드웨어적인 정밀도 구축도 주요 요인이다. 반도체 업종에서는 10미크론 내의 해상도를 요구하는데, 기구적으로 이 수준을 맞추기는 거의 불가능하다. 이를 극복하는 솔루션이 준비되어야 한다. 여러 환경적인 조건을 감안하지 않으면, In-Line 3D CT AXI 개화를 기대하기 어렵다”고 말했다.
한편, X-Ray 업체들은 In-Line 3D CT AXI 확산의 또 다른 조건인 가격적인 부문도 적극 대응하려는 움직임을 보이고 있다. 현재 In-Line 2D AXI 급까지 낮추는 것은 불가능하지만 기존 설비대비 대폭 낮춘 가격대의 신규 설비출시를 예고하고 있다.