이 글에서는 국내산업에서 최대의 비중을 차지하고 있는 전자산업의 국제경쟁력을 자동화를 통하여 달성하기 위하여 삼성전자 자동화연구소가 개발하여 상품화시킨 산업용 로봇제어기, 이를 모태로 개발되어 상품화된 표면실장기 및 CNC공작기계제어기들에 대하여 소개한다. 그리고 이러한 제어기들과 관련하여 앞으로 개발하여야 할 분야에 관한 기술 및 연구분야를 살펴보고자 한다.
국내 최대 규모의 전자제조장비 종합 전시회 'Electronics Manufacturing Korea 2013 (2013 한국전자제조산업전)'가 오는 4월 3일부터 5일까지 서울 삼성동 코엑스에서 개최된다. 이번 전시회는 인쇄회로기판과 표면실장기술, LED, 인쇄전자, 기능성 필름, 광학 및 레이저기기 등 전자 제조 산업 전반에 걸친 기술들을 한 곳에서 만날 수 있는 기회가 될 것이다.
국내 최대 규모의 전자제조장비 종합 전시회 'Electronics Manufacturing Korea 2012'가 지난 4월 11일부터 13일까지 코엑스 전시장에서 개최됐다. 이 전시회는 인쇄회로기판과 표면실장기술, LED, 인쇄전자, 기능성 필름, 광학 및 레이저기기 등 전자 제조 산업 전반에 걸친 기술들을 한 곳에서 선보이며 국내 주요 전자산업 핵심 분야별 비즈니스 활성화를 위한 장으로 펼쳐졌다.
본 연구에서는 휴대용 전화기 및 무선 LAN 의 핵심부품인 RF-Switch Module의 초소형화 설계기술, 표면실장기술, 고주파설계기술, 소형화 SMD기술, Test 기술 및 RF-Switch Module 활용기술 등을 개발하였으며 RF-Switch Module의 설계기반 마련 및 대외 경쟁력 있는 RF-Switch Module의 초소형화 기술을 확보하였다.
미소칩을 PCB상에 실장하는 장비에서 그 칩을 이동해주는 역할은 겐트리가 하고 있다. 그런데 겐트리의 기계적 한계 때문에 생산성을 증가시키는 것은 쉽지 않다. 따라서 본 논문에서는 생산성을 높일 수 있는 방법을 소프트웨어적으로 해결하고자 한다. 이를 위해 겐트리의 이동 시간을 단축함으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 방법을 제시한다. 먼저, 현재 사용하고 있는 방법(stop-motion)에 대해 총 이동 시간을 계산해 보았다. 그리고 본 논문에서 제시하는 이동 시간 단축 방법(moving-motion)에 대해서도 총 이동 시간을 계산해 보았다. 이 방법은 카메라 앞에서 멈추지 않고 부품 검사를 함으로써 이동 시간을 줄이는 것이다. 그 결과 본 논문에서 제시한 방법이 16%의 시간을 단축하였음을 보여주었다. 향후에는 다른 타입에 대해서도 시간 계산 방법을 연구하는 것이다.
최근 4차산업혁명으로 대용량 데이터 처리를 위한 고집적 반도체에 대한 수요가 증가하고 있다. 반도체 제품에 장착되는 소자들의 크기가 작아 짐에 따라 표면실장기술(SMT)의 신뢰성에 대한 연구가 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 PCB의 패드 디자인이 수동소자의 조립 및 접합 신뢰성에 미치는 영향을 실험 계획법(design of experiment, DOE) 이용하여 분석하였다. 수동소자를 실장하기 위한 PCB의 패드 길이, 너비 및 두 패드간 거리를 변수로 하여 실험계획법을 수립하였다. 저항칩의 오배치(misplacement) 방향에 따른 수동소자의 톰스톤(tombstone)불량률을 도출하였다. 전단테스트를 통해 수동소자와 PCB 사이의 전단력을 측정하였다. 또한, 단면분석을 통해 패드 디자인에 따른 솔더의 형상을 분석하였다.
현재 PCB기판내에 소재나 칩부품을 이용하여 커패시터나 저항을 구현하여 내장시키는 임베디드 패시브기술에 대한 연구가 많이 진행되어 지고 있다. 본 연구에서는 커패시터 용량이나 인덕터의 특성이 검증된 칩부품을 기판내 내장시켜 다이플렉서 기판을 제작하였다. $880\;MHz{\sim}960\;MHz(GSM)$영역과 $1.71\;GHz{\sim}1.88\;GHz(DCS)$영역을 나누는 회로를 구성하기 위해 1005크기의 6개 칩을 표면실장 공정과 함몰공정으로 형성시켜 Network Analyzer로 측정하여 비교하였다. chip표면실장으로 구현된 Diplexer는 GSM에서 최대 0.86 dB의 loss, DCS에서 최대 0.68 dB의 loss가 나타났다. 표면실장과 비교하였을 때 함몰공정의 Diplexer는 GSM 대역에서 약 5 dB의 추가 loss가 나타났으며 목표대역에서 0.6 GHz정도 내려갔다. 칩 전극과 기판의 도금 연결부위는 $260^{\circ}C$, 80분의 고온공정 및 $280^{\circ}C$, 10초의 솔더딥핑의 열충격 고온공정에서도 이상이 없었으며 특성의 변화도 거의 관찰되지 않았다.
본 논문에서는 PCS 기지국용 표면실장형 후진파 3dB 커플러의 회로설계, 제작 및 특성측정을 수행하였다. 제작된 커플러는 상용제품과 동일한 외형과 크기로 (0.56x0.35 Inches) 제작하여 1 : 1 로 대치가 가능하도록 하였으며, 동작주파수 1.75 ∼ 1.98GHz 대역에서 우수한 특성을 얻었다. 제작된 커플러의 특성은 삽입손실 0.295dB 이하, 분리도 -30.31dB 이하, 진폭균일도 0.05dB 이하, 위상균일도 0.02°이하, 입력 및 출력 임피던스 정합은 -30.08, -39.72 dB 이하의 특성을 나타냈다.
본 논문에서는 PCS 기지국용 표면실장형 윌킨슨 전력 분배기의 회로설계, 제작 및 특성측정을 수행하였다. 제작된 분배기는 상용제품과 동일한 외형과 크기로 (0.56$\times$0.35 Inches) 제작하여 1:1로 내치가 가능하도록 하였으며, 동작주파수 1.75~1.98GHz 대역에서 우수한 특성을 얻었다. 제작된 분배기의 특성은 삽입손실 0.2dB 이하, 분리도 -19.8dB 이하, 진폭균일도 0.02dB 이하, 위상균일도 0.5o 이하, 입력 및 출력 임피던스 정합은 -20.6 dB 이하의 특성을 나타냈다.
지금까지 전자 디바이스의 솔더접합부에 대한 신뢰성 평가에 있어서는 열충격시험에 의한 평가가 주류를 이루었다. 그러나 최근 모바일 제품이 소형화/다기능화되고 고밀도실장에 대한 요구가 증가함에 따라 BGA/CSP와 같은 솔더볼을 사용하는 패키지가 표면실장의 주류를 이루게 되었으며, 솔더접합부에 대한 메커니컬 스트레스 수명이 요구되어지고 있다. BGA/CSP의 솔더접합부에 대한 신뢰성 평가는 하중을 가한 상태에서 데이지체인 패턴의 전기적 저항변화와 스트레인 게이지에 의한 스트레스-스트레인 커브에 의해 행해진다. 본 연구에서는 자체 개발한 PCB만능시험장치의 응용과 솔더접합부에 대한 메커니컬 스트레스의 동적거동을 평가한 소니의 실험자료를 소개하도록 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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