모바일, 전장 업종의 needs 급증
2.5D / 3D AXI In-Line화에 집중하는 모습  

몇 년 동안 임가공업체들은 X-Ray 자동검사, 즉 AXI 개념의 설비에 대해 큰 관심을 표명했다. X-Ray 제조업체에 따르면, In-Line 혹은 Off-Line X-Ray 검사기이든 AXI 기능이 탑재된 설비만을 찾고 있다. X-Ray 검사기가 자체적으로 확보한 영상을 이용하여 불량을 자동으로 판정하는 AXI 설비는 주로 대량 생산시스템 구조의 업종과 납땜 불량 유출이 치명적인 업종에서 선호되고 있다. 바로 모바일 업종과 전장 업종이 그 주인공이다. 올해 초반 모바일 업종에서 실제 양산용으로 In-Line AXI를 구입하면서 성장세로 이어질 것이라는 예측이 지배적이었다. 그러나 정작 X-Ray 업체들은 차분한 모습을 보이고 있다. In-Line AXI 필요성이 증대되고 있는 산업계 트렌드의 당연한 선택으로 받아들이고 있다. 기분 좋은 분위기를 타고 시장을 확산하기 위해 고객 중심의 검사성능 및 검사속도의 동반 향상에 매진하고 있다.
 

In-Line AXI(Automated X-Ray Inspection) 시장이 크게 요동치고 있다. 큰 변화 없이 꾸준한 모습을 보였던 해당 시장이 휴대전화 협력업체에서 본격 투자하면서 동종 업체들의 관심이 급증하고 있다.
올해도 전체 SMT 경기는 위축된 모습에서 벗어나지 못하고 있다. SMT 관련 설비투자는 모두 해외공장용으로만 진행되고 있다. 반도체, 모바일, 전장 원청업체의 생산품질 제고 일환으로 검사기 시장이 활성화되고 있지만, 광학검사기에 비하면 X-Ray 분야는 확연하게 느린 모습을 몇 년 동안 보였다.
느리게 걷고 있지만 X-Ray 수요는 확실히 많이 늘어나고 있으며 해당 시장은 꾸준히 확대될 것으로 기대되고 있다. 올해 1사분기 X-Ray 검사기에 대한 관심은 매우 높았다. A 업체는 전화통이 불날 정도로 문의가 들어왔다고 말했다. 국내 제조업체 한 곳만이 아니라 모든 업체들이 비슷한 경험을 하였다. 실제 투자건으로 이어진 사례는 많진 않았지만, 일단 찾는 곳이 많았다는 점에서 In-Line AXI 시장 확산을 긍정적으로 내다보고 있다. 특히 AXI 문의가 산업계 전방위적으로 나타났다는 점에서 국내 X-Ray 제조업체들은 매우 고무적으로 받아들이고 있다. PCB/SMT, 반도체, 자동차 전장의 애플리케이션에서 동일한 현상이 나타났다. 생산품질 제고목적을 실현하기 위해 AXI에 관심이 커진 이유에서 이다.
근래에 베트남에 진출한 협력업체에서 AXI 설비를 많이 찾았다. 생산현장에서는 X-Ray 검사기 검토단계에서부터 아예 In-Line 2D AXI만을 꼭 집어서 요구하는 경우도 잦아졌다. 특히, 생산물량이 많은 업체들에서는 이러한 움직임을 확연히 보이고 있다. 생산라인에 투입하는 사례도 늘어나고 있다. X-Ray 검사기 업체들이 10여 년간의 노력 끝에 어렵게 형성시킨 스탠드얼론 타입의 설비가 4년 전에서야 안착했던 과거와 비교하면, AXI In-Line화는 상당히 빠르게 자리 잡아 가고 있다. 제조업체의 기술개발 노력에 얼마나 집중했는지 간접적으로 느낄 수 있는 부분이다.
작업자의 숙련도에 따라 품질이 좌우되는 매뉴얼 X-Ray 검사기로는 휴먼에러를 포함한 여러 가지 문제를 내포하고 있기 때문에 인건비가 저렴한 해외공장에서 조차도 AXI 설비를 찾고 있다. 이러한 현상은 설비로 할 수 없는 공정만 사람이 작업하고, 기계화 및 자동화할 수 있는 공정은 자동화하겠다는 의지라고 해석할 수 있다. 해외공장에서도 자동화 설비를 찾는 비중이 높아지는 점만 보더라도 매뉴얼 설비보다는 자동화 설비 니즈가 대세라는 점에 모든 업체들이 동조하고 있다. 또한 생산현장에서 In-Line AXI를 구축할 수밖에 없는 외부환경이 조성된 점도 결정적이다. 테크밸리㈜ 김한석 대표는 “최근 원청업체에서는 AXI 설비 적용이라고 특정하지는 않았지만, 생산품질에 대한 객관화된 데이터를 요청하고 있다. 원청업체의 요구사항을 충족시키기 위해 In-Line AXI를 찾는 수요가 커지고 있다”고 말했다.

모바일 업종, 실드캔 내부 검사 목적으로 적용
휴대전화 업종에서는 주변보드 상의 실드캔 내부 부품검사 목적으로 In-Line 2D AXI를 낙점했다. 리플로우 뒷단의 AOI를 빼고 그 자리에 AXI를 집어넣어 라인을 구성한 업체도 있었다. 협력업체는 실드캔 내부 부품, 실드캔 틀어짐 검사에 사용하고 있다. 휴대전화의 메인보드 공정에서는 현재 2D AXI가 적용되지 못하고 있다. 메인보드가 양면실장 되고 있어서다. 2D 설비에서는 이미지 중첩현상이 발생해 검사가 불가능하다. 2.5D 혹은 3D 기술이 적용되어야만 하는데, 이 경우 라인속도를 맞추지 못한다. 전장의 경우에는 별도로 리플로우 후단에 검사기를 붙이고, 40~50초의 여유로운 검사택타임을 준다.

한편, 자동차 전장용 양면보드 검사가 가능한 2.5D/3D AXI 신제품이 출시되고 있어서 관련 업체들의 큰 관심을 받고 있다. 빗각 구조로 양면 보드를 촬상하고, 강력한 프로그램을 통해 보고자하는 영역만 추출해서 검사하는 방식을 택하고 있다.

In-Line AXI 성장 가능성 커지다

AXI만 두고 봤을 때, 엄청난 규모의 성장이 예상되고 있다. 적용 가능한 애플리케이션이 매우 광범위하기 때문이다. 반도체, 전장, 모바일, 부품, LED, 배터리 등 모든 산업계가 잠정 고객처다. 단지 시장흐름이 오프라인 AXI 중심으로 가느냐 아니면 In-Line AXI 위주로 흘러가느냐에 관련업체들의 관심을 쏟고 있다. 이다. 대부분의 업체들은 In-Line AXI 중심으로 흘러갈 것으로 예상하고 있다. 최근 In-Line AXI 가격대가 떨어지고 있고, 오프라인 대비 활용폭이 넓다는 점에서 유리하다는 이유를 들었다.
In-Line AXI를 현재 생산현장에 접목할 수 있는 애플리케이션으로 SMT, 배터리, 반도체 업종이 꼽힌다. 시장 볼륨으로만 보면, SMT, 배터리, 반도체 순의 형성이 예상된다. 따라서 모든 업체들이 동일하게 예측하고, ‘SMT 시장을 잃어버리면 많은 것을 잃는다’는 생각에 SMT 시장에 총력을 기울이고 있다.
AXI 성장 잠재력에는 긍정적인 시선을 보이고 있지만 당장 올해 시장에 대해서는 폭발적인 성장을 기대하지 않고 있다. (주)쎄크 박해봉 부사장은 “시장의 흐름이 어떻게 진행될지를 단정적으로 예측하기는 어렵지만, 아직까지 AXI 니즈가 강하지 않았기 때문에 폭발적인 성장을 기대하기 어렵다. 예년처럼 일정수준의 요구만 나올 것”이라고 전망했다. 휴먼텍 신태양 이사는 “최근 협력업체의 투자가 시장확대의 기폭제 인지 단발성인지는 좀 더 두고 봐야 하겠지만, 이와 관련한 수요를 제외하면 당초 예상에서 크게 벗어나지 않는 수준을 이룰 것 같다”고 전망했다. 이와 달리, C 업체 관계자는 “올해 In-Line AXI 니즈는 분명히 커질 것 같다. 단순 검사용 수요가 강해지고 있기 때문”이라고 상반된 의견을 내비쳤다. 시장 급증이나 아니면 완만한 성장이냐의 차이일 뿐 어찌 됐든 올해 In-Line AXI 시장을 나쁘게 전망하는 업체는 없었다.

한편, 휴대전화 업종의 AXI 안정화 여부에 관심이 집중되고 있는 가운데, 성공여부가 향후 시장성장에 크게 작용하지 않을 것이라는 이야기도 자주 들리고 있다. 결과가 나쁘면 약간 위축되기는 하겠지만, ‘AXI로의 이동’이라는 큰 흐름에 미미한 영향을 끼칠 것이라고 입을 모으고 있다. (주)쎄크 박해봉 부사장은 “In-Line AXI에 대한 고객의 니즈는 확연히 확인이 된 상태이다. 휴대전화 업종에서 투자했다는 점이 이를 잘 설명해 주고 있다”면서 “In-Line AXI 안정화 성공 여부가 AXI 시장확산 시기에만 영향을 미칠 뿐 시대적인 흐름은 거스르지 못할 것”이라고 전망했다. 테크밸리㈜ 김한석 대표는 “휴대전화 라인의 요구를 충족시키면 In-Line AXI를  시장 확산을 앞당기는 촉매제 역할을 하는 것은 맞다. 그런데 큰 틀에서 보면, 이 부문 차지하는 비중은 미미하다”면서 “스마트팩토리, 실드캔 문제, 품질 문제 등 때문에 AXI 수요가 필연적이다. 더 이상 육안에 의존하는 검사방식은 이제 한계에 도달했다”고 말했다.

빨라진 검사속도
현재 In-Line AXI 공급업체들은 빠른 검사속도 구현에 자신감을 내비치고 있다. 12연배의 PCB가 하나의 캐리어 지그에 올라가 있는 경우, 한 어레이당 2개의 검사포인트가 있어서 총 24포인트를 검사해야 한다. 1포인트당 1초 이내로 찍어야만 20초대 내의 라인사이클을 맞출 수 있다. 현재 시장에 출시된 In-Line AXI의 스펙을 보면 한 포인트당 검사속도는 0.4~0.6초 이내이다. 이 조건을 충족하는 수준이다. 

AXI 제조업체들은 In-Line AXI 가동 시 발생하고 있는 가성불량률 확대를 해결하는 노력을 기울이고 있다. 가성불량율이 높은 이유는 진성불량 유출을 막기 위해 검사조건을 타이트하게 설정한 이유가 크다. X-Ray 업체들은 검사속도에 여유를 준다면 고객들이 원하는 검출 수준을 제공할 수 있지만, 검사속도에 초점을 두다 보니 검출력이 떨어진 것이 사실이라고 인정하고 있다. 이 같은 지적사항을 잘 파악한 AXI 업체들은 직행률 향상과 진성불량을 놓치지 않는 소프트웨어 검사성능 향상에 초점을 두고 있다.
 
다양한 애플리케이션에 맞는 최적 솔루션 중요
In-Line 2D AXI의 활용 범주는 매우 넓다. 휴대전화를 예로 들자면, 하나의 휴대전화 공정에서도 여러 가지 검사용도로 AXI가 사용되고 있다. PCB 레벨, 작은 부품레벨, 2차전지 배터리, 카메라 모듈 등 다양한 용도로 적용된다. AXI 업체들은 SMT 공정에서 적용 애플리케이션에 따라 대응하는 요구되는 기술력이 다르다면서, 공정별로 구분하고 있다. 부품상태를 검사하는 단순 공정용을 낮은 등급으로 여기고 있으며, 초소형 검사 관련 공정을 중간 등급으로 보고 있다. PoP, SiP 등의 적층패키지 혹은 양면 보드 실장에 따른 이미지 중첩현상이 나타나는 공정을 상위 등급으로 여기고 있다. 단순 검사항목은 부품 내의 크랙, 보이드, 치수 및 미싱불량 등의 검출목적으로 사용하고 있다. 비교적 검사성능이 쉽지만 불량 발생 유형이 부품별로 상당히 다양하고 천차만별이기 때문에 검사 부품유형별 적절한 검사솔루션 제공이 필요한 곳이다.

소프트웨어 능력이 곧 경쟁력
업종별 요구하는 검사택타임, 검출성능이 조금씩 다르기 때문에 제조업체의 높은 소프트웨어 능력이 AXI 시장에서 주요 경쟁력이 되었다. 하드웨어 사양은 대동소이하다. AXI의 핵심부품인 튜브, 디텍터는 거의 동일한 브랜드의 제품을 사용하거나 사용할 수 있다. 하드웨어적인 변별력이 거의 없다. 소프트웨어 측면에서 고객사들의 니즈를 빠르게 대응하느냐에 따라 성패가 갈린다. (주)쎄크 박해봉 부사장은 “AXI가 대응해야 할 생산제품이 워낙 다양하다. 양불을 정확하게 구분해야 하는데, X-Ray는 그 부분에서 약간의 핸드캡이 있다. 기본적으로 2D 흑백영상이고, 약간 뿌옇게 보일 수도 있다. 또한 노이즈 등이 섞여서 불량이 아님에도 불구하고 불량으로 판단해 가성불량률이 높아질 수도 있다. 이러한 부문을 해결할 수 있는 것은 결국 소프트웨어 능력이다”고 말했다. 이어 그는 “육안 검사는 한 번에 판정을 할 수 있는데, 기계는 정해진 파라미터 즉, 주어진 약속에 의해서 양불을 판단한다. 그런데 이 때 노이즈 등의 예상치 못한 영역까지 계산되지 않으면 계속 불량으로 판정내린다. 여러 가지 변수들을 충분히 감안하여 조건을 설정해야 하기 때문에 소프트웨어 기술력이 점점 더 중요해지고 있다”고 강조했다. 테크밸리㈜ 김한석 대표는 “광학검사기는 카메라의 위치가 약간 틀어지더라도 표면의 영상을 이용해 검출하기에 최종 결과에 큰 영향이 없다. 반면, X-Ray는 대상물을 투과시켜서 확보한 영상을 이용한다. X-Ray 소스가 조금만 틀어져도 전혀 다른 결과물이 나온다. 그래서 하드웨어와 소프트웨어와의 매칭관계가 매우 중요하다. 따라서 하드웨어 특성을 잘 알고 소프트웨어 능력이 핵심이다”고 이야기 했다.

In-Line 3D AXI 현실화 노력 中
2D AOI에 대한 부족한 부분을 충족하기 위해 3D AOI가 등장한 것처럼, 2D AXI에서의 부족분을 채우는 3D AXI가 성장할 것이라는 주장도 나오고 있다. 다양한 부품의 형상, 실드캔 처리 확대 그리고 휴대전화, 자율주행용 전장 보드의 양면 실장추세로 인해 3D CT 검사기가 더욱 필요해질 것이라는 이야기이다.
SMT 업종에서 요구되는 검사성능과 생산속도를 모두 충족한 3D AXI가 등장한다고 가정하면, SMT생산라인은 큰 변화를 겪을 것으로 예상된다. 리플로우 전단에서는 2D AOI가 문자, 바코드 등의 광학고유의 검사항목만 담당하고, 리플로우 후단에서는 3D AXI로 촬상한 납의 형상을 기반으로 납땜 검사를 하는라인구성이 전망된다. 즉, 현재의 3D AOI를 3D AXI로 대체 가능하다는 의미이다. 3D AOI 기능 중에서 AXI가 할 수 없는 부분은 문자를 읽는 항목 뿐이다. 들뜸, 맨하탄 현상도 납의 형상변화를 체크하면 잡을 수 있다. 3D AXI가 검사택타임, 성능을 맞춘다고 가정한다면 3D AOI를 대체할 가능성도 있다.

3D AXI 라인구성에 대해 실현가능성은 업종별로 예상이 다르다. SMT 업종 입장에서 보면, 실현가능성이 전혀 없는 이야기는 아니지만 그렇다고 매우 높다고 말할 수도 없다. 성능과 검사속도 조건을 충족하더라도 가격 문제라는 큰 걸림돌이 버티고 있기 때문이다. 급성장하고 있는 X-Ray 검사기술의 동향을 보면 검사기 자체 요인은 구현 가능하겠지만, 가격 문제에서는 의문부호를 찍을 수밖에 없다. 그래서 스탠드얼론 구조의 별도의 3D AXI 검사프로세스 라인을 구성하는 추세가 하나의 트렌드가 될 가능성도 있다.
반면, 장비 가격에 비교적 자유로운 반도체, 전장 업종에서는 구현 가능성이 높다. 3D AXI 업체들은 향후 3D AXI 시장이 이 같은 분위기로 흘러갈 것으로 예상하고 앞선 시장에 대비하고 있다.

반도체 업종, 고해상도의 레졸루션 요구 강해

반도체 업종에서는 TSV 관련해서는 홀의 얼라인먼트, 5미크론의 비아홀 내부의 보이드 검사목적이 크고, 웨이퍼 범핑 관련해서는 20미크론의 범프 내 보이드 검출요구가 많다. 이들 업종에서 분석용보다는 AXI 개념의 양산용 설비요구가 높아지고 있다고 관련 업체들은 말하고 있다. 이들 공정을 이용한 제품의 양산량이 늘어났기 때문으로 풀이된다. (주)쎄크 박해봉 부사장은 “일반 어셈블리 보다는 웨이퍼 레벨 공정의 AXI 적용이 빠르게 확산되고 있다”면서, “해당 업체들이 요구하는 보이드불량을 명확히 규정하기 어렵지만, 범핑 애플리케이션을 이해한다면 생각보다 쉽게 대응할 수 있다”고 말했다. 이어 그는 “단지 전제 조건이 있다. 미세한 범프 내부 시각화가 가능한 고 해상도의 X-Ray 설비가 바로 그것이다”고 덧붙였다.
하이엔드 업종에서는 생산성보다는 진성불량 검출에 집중하고 있다. 생산조건에 따라 달라 검사속도도 천차만별이다. 그러나 분명한 점은 모든 검사기들이 3년 전에 비해 3~4배 정도 검사시간 단축을 이뤘다는 것이다.

반도체, 데미지 최소화 솔루션 제공 
몇 년 전 반도체 업종 양산라인에서 검사를 목적으로 x-ray radiation에 장시간 노출된 제품이 데미지를 입은 경우가 있다. 현재까지도 이러한 현상에 대해 정확한 이유를 규정하지 못했다. X-Ray 검사기의 관전압의 세기가 센 탓인지 아니면 낮은 관전압에 장시간 노출된 탓인지 이유를 찾지 못했다.
반도체 업체들은 디바이스에 노출되는 피폭량과 관련해서 규정을 수립하려고 하는데, 아직까지 정확한 잣대를 찾지 못하고 있다. 관전압이 높다고 자주 발생한 것도 아니고 낮게 한다고 해서 없어지는 것도 아니기 때문이다. 그래서 x-ray radiation에 노출시간을 최대한 줄이는 방법에서 솔루션을 찾고 있다. 이러한 움직임에 맞춰 하이엔드용 X-Ray 제조업체들은 X-Ray 노출에 따른 데미지 최소화 기술을 제안하고 있다. 하드웨어 구조 변경, 촬상로직 변화, 소프트웨어 개선 등이 결합된 솔루션들이다.