전장을 벗어난 가전, 모바일 업종으로의 확대가 전제조건  

 

 

 

 

 

검사기 업체들이 컨포멀 코팅 시장으로 눈을 돌리고 있다. 특히, 3D 광학기술을 보유한 업체들이 적극적인 모습을 보이고 있다. 기보유 중인 3D 기술을 응용해 전용 검사기를 선보이고 있다. 

 

 

현재는 컨포멀 코팅 공정은 전장과 가전 업종에서 이뤄지고 있다. 현재 컨포멀 코팅 검사기 수요는 대부분 전장에서만 나오고 있다. 전장에서는 코팅 검사를 필수공정으로 포함하고 있다. 반면, 가전은 해도 그만 안 해도 그만 식으로 여기고 있다. 코팅에 대한 인식의 차이로 시장이 갈리고 있다. 

기존 컨포멀 코팅 검사는 작업자에 의존한 육안검사가 많았다. 작업자의 숙련도 및 피로도에 따라 최종 결과가 달라지고, 제품의 추적성 및 데이터 스토리지를 구축할 수 없었다는 단점이 있음에도 어쩔 수 없는 선택이었다. 더불어, 코팅 오류를 심각한 불량으로 여기지 않는 경향이 짙다는 점도 큰 이유 중 하나였다. 생산 업체에서는 코팅의 유무, 버블만 확인하기에 사람에 의한 작업에 만족했었다. 하지만 인건비 상승이 높아지면서 자동화 검사기로 눈을 돌리기 시작했다. 

그동안 컨포멀 코팅 검사기 시장은 전문 검사기 업체의 설비보다는 FA업체의 장비들이 주역이었다. 제대로 된 검사기를 제값에 공급하고자 했던 전문 검사기 업체와 달리 FA업체들은 고객의 요청에 적극 대응했다. 코팅 유무, 버블 확인이 가능하도록 UV조명계와 검사 소프트웨어를 결합한 검사기를 경제적인 가격대로 공급했다. 생산현장에서도 큰 불만이 없었다. 전문 검사기 업체에서는 컨포멀 코팅 검사기의 낮은 시장성, 기술적 제약, 낮은 가격대라는 점 때문에 소극적인 자세를 취했다. 특히, 그 당시 3D SPI, 3D AOI 비즈니스에 집중하는 게 더 유리하다는 전략적인 판단을 내렸다. 그러나 최근 검사기 업체들의 분위기가 바뀌었다. 코팅 두께 측정과 관련한 성장 가능성을 예견하고 예전과 달리 적극적인 모습을 취하기 시작했다. 특히, 높은 수준의 비전솔루션이 필요한 두께 검사이기에 진입장벽이 높아서 시장선점효과를 톡톡히 누릴 수 있다는 점을 들어 기술개발에 매진하고 있다.

 

 

컨포멀 코팅 두께 측정이라는 새로운 이슈가 대두되었지만, 아직 시장에서 미치는 파급력은 약한 편이다. 컨포멀 코팅 시장의 확산 전제조건으로 검사기 업체들은 가전, 모바일 업종에서의 본격적인 적용을 꼽았다. 아쉽게도 실현 가능성은 그리 커 보이지 않는다. 

 

 

 

가전 업종의 코팅 작업이 서서히 늘어나고 있지만 아직까지 코팅 두께 측정 니즈가 매우 약하다. 코팅 두께에 대한 전장과 가전 업종에서 받아들이는 인식이 다르다. 전장 업종에서는 엔진룸, 전기차의 배터리 보드를 비롯한 내부의 인포테인먼트용 보드 등 거의 모든 기판에 코팅이 되고 있다. 조그마한 불량으로 인한 자동차의 오작동은 곧바로 사용자의 안전을 직접적으로 위협할 수 있다. 그래서 원청업체의 요구에 따라 의무적으로 작업하고 있다. 

반면, 일반 가전기기 업종에서는 업체별로 선택적으로 적용되고 있다. 일반 가전기기의 경우에는 오작동은 고장을 의미한다. 수리하거나 교체하면 그만이다. 코팅 불량이 나오더라도 제조업체 및 소비자가 받는 타격은 크지 않다. 그래서 컨포멀 코팅 공정이 여러 업종에서 실시하고 있지만, 코팅 품질을 검사항목으로 지정하여 수행하고 있는 곳은 전장 업종밖에 없다. 향후 가전기기 완성품의 신뢰성 제고와 맞물려 코팅 검사가 접목될 것이라고 예상도 있지만, 현실화는 매우 낮다는 게 검사기 업체들의 공통된 목소리다. 

코팅이 조금씩 늘어나고 있는 것은 사실이다. 글로벌 휴대전화, 노트북 등의 모바일 기기 업체에서는 주요 부품을 대상으로 코팅을 하고 있는 것으로 파악된다. 모바일 기기는 방수와 외부충격으로부터 보호성을 강화하기 위해 적용되고 있다. 모바일 기기는 점점 작아지고 있다. 기판도 작아지고 있으며, 초소형 부품 및 패키징 부품들이 대거 실장되고 있다. 코팅의 두께가 조립 단계에서 문제가 될 소지가 크다. 얇은 두께가 하나의 경쟁력인 최신 스마트폰의 경우, 코팅의 두께도 까다롭게 관리할 것으로 예상된다. 그래서 코팅 검사의 수요가 늘어날 것으로 AOI 업체에서는 관측하고 있다. D 업체 관계자는 “휴대전화, 노트북 업종에서 컨포멀 코팅을 적용한 지 2년이 조금 넘었다. 조금씩 코팅 공정을 늘려나가고 있다”면서, “휴대전화 및 웨어러블 기기는 코팅의 두께에 민감하다. 그렇다고 너무 얇아서도 안 된다. 코팅의 이점을 잃어버릴 수 있다. 따라서 고객사에서 요청하는 스펙에 맞춰 관리하는 게 중요하고, 그 기준을 검사기가 잡아나갈 것 같다. 이점 때문에 모바일 업종에서의 컨포멀 코팅 검사기 시장성장이 기대된다”고 이유를 들었다. 이와 반대로 성장 가능성을 부정적으로 보는 시각도 있다. B 업체 관계자는 “모바일 업종에서 수요가 약간 나오고 있다. 그런데 모바일 기판의 코팅 영역검사도 쉽지가 않다. 형광물질이 안 들어간 재질을 디스펜서로 특정 영역만 코팅하고 있다. 스마트폰 모델에 따라 코팅 공정이 조금씩 늘어나고 있는 것으로 알고 있는데, 아직까지 구체적으로 이야기되지 않고 있다”고 이야기했다. 이어 그는 “모바일 업종에서는 나노 기술을 활용한 코팅 공정도 염두에 두고 연구하고 있는 것으로 알고 있다. 해당 업종의 코팅 검사기 니즈는 불확실성이 더 높다고 본다”면서 “그렇다면 결국, CI 검사기 시장은 현재와 마찬가지로 전장이 큰 영역을 차지할 것이고, 시장 성장도 제한적일 수밖에 없다”고 말했다. 

 

 

검사기 업체들은 컨포멀 코팅의 자동화 전환에 따라 인라인형 코팅 검사기의 수요 증대를 기대하고 있다. 현재 컨포멀 코팅 자동화라인을 구축한 전장 업종에서는, 셀렉티브/웨이브 솔더링 이후에 UV코팅하고 경화하여 검사하는 구조의 배치 타입의 전용라인을 구성하여 생산하고 있다. SMT후공정의 프로세스를 하나로 묶은 방식이다. 이로 인해 검사기 업체들은 SMT후공정용 검사기 토털솔루션을 한목소리로 강조하고 있다. S 업체 관계자는 “최근 산업계 추세는 Industry 4.0 전자동화를 고려하면, AOI, CI 검사기가 동시에 요구될 가능성이 크다. 후공정의 자동화는 이제 시작단계라고 본다. 이와 관련한 수요도 많아질 것”이라고 예측했다. 

한편, 컨포멀 코팅 시장이 예상보다 커지지 않을 것이라는 현실적인 의견도 많았다. 인라인형 코팅 설비는 노즐 분사 방식을 채택하고 있다. 국부적인 작업, 재료 절감 그리고 생산성 증대에 이점이 있지만, 부품의 가장자리 혹은 부품의 상부에 비균일한 두께로 코팅될 때도 있다. 이러한 코팅 작업을 진행해도 원청업체에서는 불량으로 간주하지 않을 수도 있다. 그리고 코팅의 두께가 치명적인 불량 발생의 원인으로 지목되지 않고 있다. 그래서 CI 시장이 틈새시장으로만 머물 수 있다는 주장이 있다. 특히 생산택타임을 거스르지 않는 전수검사가 구현되지 않는다면, 현장에서는 쉽게 움직이지 않을 것이라고 예측했다. 

 

 

 

 

코팅 두께 측정 검사기는 스펙트럼 간섭 레이저 변위 센서 기술을 이용하고 있다. 광학계에서 빛을 조사하고 코팅 매질을 투과하여 하단면과 표면에서 반사되는 주파수를 취합하여 그 차이를 연산하여 산출한다. 연산속도를 높이는 검사알고리즘 기술이 뒷받침되어야 한다. 

인라인 두께 측정 CI는 이동 중인 컨베이어 상에서 이뤄진다. 레이저 센서는 짧은 사이클 시간으로 부품을 스캔하여 대상체의 높이를 측정한다. 스캔 시간이 길수록 보다 정확한 높이를 산출한다. 인라인의 생산사이클을 떨어뜨릴 수 있는 요소이다. 스캔 시간과 검사성능은 반비례 관계이다. 보드 전체의 전수 코팅 두께 검사는 생산택타임을 맞출 수가 없다. 고객사에서도 이 같은 기술적 한계를 인정하고, 중요한 영역 혹은 부품의 두께만 측정하는 검사방식을 선호하고 있다. 

코팅 두께 측정이 안되는 대표적인 영역은 칩/IC 바디 위, 리드 위, 구부러진 리드 위, 필렛 위 등을 꼽을 수 있다. 변위 센서에서 조사된 빛 혹은 레이저의 반사가 예상치 못한 각도로 튀는 기술적인 한계성이 원인이다. 여러 개의 센서를 부착하면 측정할 수 있지만 그렇다면 인라인 개념에서 거리가 있는 계측형 설비가 된다. 

인라인 CI에서의 변위 센서가 시간과 관계없이 PCB 위는 검출할 수 있지만, 부품의 몸체 위나 다른 곳은 측정하지 못하는 경우가 있다. 변위 센서와 대상체가 일정 거리를 유지해야 센서가 작동해 높이 정보를 받아들이는데 이형부품이 많이 장착된 보드에서는 그 거리를 유지하기 어려운 곳이 있다. 큰 부품의 간섭현상 때문에 나타나는 현상이다. 그리고 일정 부품이나 지정 부품을 검사할 수 없을 수도 있다. 두께를 측정하기 위한 높이 제한 때문에 측정하지 못할 수도 있다. 이 점도 하나의 제약사항으로 여겨지고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해 검사기 업체들이 다양한 아이디어를 접목하고 있다. 

 

 

2D 컨포멀 코팅 검사항목에서 최근 버블 항목에 관심이 높아지고 있다. 이와 관련해 검사기 업체들은 2D 검사성능을 강화하고 있다. S 업체 관계자는 “코팅 내의 버블이 쇼트의 원인 중 하나로 여겨지고 있다. 특히, 부품의 리드와 리드 사이에 버블이 존재할 경우, 트러블로 간주하는 원청업체가 다수이다. 버블 내에 무엇이 들어있는지 모른다는 이유에서이다. 그리고 부품의 바디 위에 생성된 버블이 지속적인 진동, 충격을 받으면 코팅 자체를 떼어내는 원인으로 지목되고 있다. 떨어진 코팅이 커넥터 내부로 들어갈 경우, 전기적 회로적 비접속 현상을 유발한다. 그래서 전장 업종에서는 버블 검사를 필수로 지정하고 있다”고 설명했다. 완성차 업체에서는 버블을 검출 항목으로 지정하여 관리하고 있다. 아쉽게도 코팅 검사기에서는 버블을 완벽하게 극복하지 못하고 있다. 검사기에서 획득한 2D 영상만 가지고는 버블인지 아니면 부품의 필렛인지를 명확하기 구분하지 못하고 있다. 가성불량이 많이 발생한다. 이러한 이유로 버블 검사성능이 검사기의 능력을 좌우하는 하나의 잣대가 되기 시작했다. 대부분의 검사기 업체들은 버블 검출성 향상의 출발점을 좀 더 정확한 이미지 정보를 습득에 두고 있으며, 빅데이터를 활용한 검사알고리즘 강화라는 뒷심을 키우고 있다. 보다 선명하고 정밀한 빛 반사 정보를 얻을 수 있는 광학기술 개선과 더불어 검사알고리즘을 개선하고 있다.