생산품질 제고, 공정 개선용 인라인 설비 요구 커
하반기 OSAT 투자 재게도 기대
2025年 산업용 X-Ray 검사기 시장은 표면적으로는 침체된 듯 보이지만, 내부적으로는 차세대 기술로의 전환이라는 중요한 변곡점을 지나고 있다. 3D CT AXI의 양산화·인라인화는 더 이상 먼 미래의 이야기가 아니다. 검사 속도 50% 단축, AI 알고리즘 적용, 하드웨어 성능 강화 등 실질적인 기술 진보가 이뤄지고 있으며, 일부 업체는 이미 생산 라인 적용 가능한 수준에 도달했다. 특히 전장 업종의 품질 신뢰성 요구, 반도체 업종의 HBM 검사 수요, 그리고 새롭게 부상하는 유리기판 TGV 검사 시장은 3D CT AXI의 성장을 견인할 핵심 동력이 될 전망이다. 물론 해결해야 할 과제도 남아 있다. 전수검사를 위한 추가적인 속도 개선, 환경적 요인에 대한 보정 솔루션, 방사능 피폭 최소화 기술, 그리고 여전히 높은 초기 투자 비용 등이 그것이다. 하지만 업계 관계자들은 이러한 과제들이 기술적으로 극복 가능한 수준이며, 향후 2~3년 내에 인라인 3D CT AXI 시장이 본격적으로 개화할 것으로 전망하고 있다.
X-Ray 검사기 제조업체들도 금년 상반기 산업용 2D/3D AXI 시장이 위축되었다고 입을 모은다. 일반 SMT 시장에서는 신규 증설 이야기가 거의 없고, 리피트 오더가 소소하게 나오는 정도다. 휴대전화 쪽에서는 설비 수요를 찾아보기 어렵다. 전장 업종은 특정 글로벌 업체를 원청으로 둔 협력사의 투자가 있으나, 대부분의 설비는 원청에서 승인된 브랜드의 모델만 우선시되고 있다. B 업체 관계자는 “지난 몇 년 동안 X-Ray 검사기 시장은 SMT 업종의 경기와 약간 다른 모습을 보였다. 생산 품질 제고, 생산량 증대를 실현하는 ‘X-Ray 검사 공정 자동화’라는 확실한 이슈가 존재해 꾸준한 성장세를 보여 왔다”며 “하지만 지난해 하반기를 기점으로 뚝 떨어지고 있다”고 올해 상반기의 침체된 분위기를 전했다. C 업체 관계자는 “`24년부터 시작된 전기차 캐즘(chasm) 현상으로 인해 EV용 배터리 관련 투자가 감소했고, 반도체 후공정 업종에서의 설비 투자 위축이 지속되었다”며 업종별 동향을 이야기했다. D 업체 관계자는 “국내외 정치·경제 상황으로 인해 많은 고객사가 검사 장비 투자에 난색을 보이고 있어 올해 산업용 X-Ray 시장은 어려움을 겪고 있다”며 “다만 한국의 주력 시장인 반도체, 자동차, 차세대 PCB 분야에서 신규 제품 개발에 따른 새로운 검사 장비 필요성이 대두되면서 제한적인 투자만 이루어지고 있다”고 경직된 투자 분위기를 설명했다.
X-Ray 업체들은 하반기 시장에 대해 긍정적인 견해를 내놓았다. 전장, 배터리, 반도체 업종에서 3D CT AXI 수요가 높아질 것이라는 전망이다. C 업체 관계자는 “전장 및 ESS(Energy Storage System)용 배터리 업종에서 X-Ray 검사기 수요가 꾸준히 나올 것”이라고 내다봤다. D 업체 관계자는 전장 관련 업종의 수요 증가를 예상했다. 그는 “전장 시장은 전기차 및 자율주행 자동차로 산업이 전환되면서 고출력 고해상도 3D CT에 대한 요구가 늘어나고 있다”며 “이차전지 배터리 업종의 투자 재개 조짐도 나타나 점진적인 회복세”를 조심스럽게 예상했다. 그는 이어 “SMT 및 반도체 시장은 소형화, 복합화되는 제품 추세에 따라 품질 신뢰성 보장을 위한 정밀하면서도 빠른 검사·분석용 X-Ray 수요가 높아지고 있다”고 덧붙였다.
인라인 3D CT AXI 수요가 가장 많이 나오고 있는 주요 업종은 모바일, 자동차용 SMT 시장과 HBM을 포함한 반도체 후공정이다. 이들 업종은 신뢰성 높은 BGA의 보이드 자동검사와 솔더링 후 충진율 자동검사를 위해 많이 사용하고 있다.
인라인 3D CT AXI 개화의 기술적인 걸림돌은 ‘검사 택타임’과 ‘검사 신뢰성’이다. 이전보다는 확실히 진일보했지만, 양산 라인에 적용하기에는 약간 부족한 부분이 있다. X-Ray 업체들은 현재 인라인 3D CT AXI의 검사 속도는 특정 조건 하에서 일부 전장용 보드의 생산 라인을 대응할 수 있는 수준이라고 말한다. 특정 포인트를 검사한다는 조건이다. 전수검사로 설정할 경우에는 검사 택타임을 맞추기가 쉽지 않다는 설명이다. 그러나 X-Ray 업체들이 검사 속도 약점을 극복한 신규 모델 출시를 최근 연이어 발표하고 있다.
신규 모델의 공통적인 사항은 검사 속도 단축이다. 발표 자료 스펙을 살펴보면, 약 50%의 단축을 이뤄냈다. 대부분 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 개선하여 3D CT AXI 양산형 설비로 진화시켰다. 대표적인 하드웨어 변경은 고속 스캔 구조의 채용이고, 소프트웨어 측면에서는 고속 영상 재구성 및 검사 알고리즘을 개선하고 있다. 우선 핵심 부품인 튜브, 디텍터가 상위 버전으로 지속적으로 업그레이드되고 있으며, PC의 하드웨어를 강화하여 연산 처리 능력을 빠르게 해서 검사 속도 단축을 실현했다.
소프트웨어도 강화되고 있다. 특히 AI 기술이 각 알고리즘에 접목되고 있다. 선명한 이미지를 확보할 수 있는 필터링 기술과 재구성하는 기술 등이 나날이 향상되고 있다.
X-Ray 검사 업체별로 그 시간이 약간 다르지만 일부 업체에서는 생산 라인에 대등 가능한 수준까지 낮췄다. 업계에서는 AXI를 인라인화시키기 위해서는 FOV당 검사 완료하고 다음 영역으로 이동하는 시간이 10초 이하가 되어야 한다고 말한다. 해당 업체들은 고속 검사 성능의 신규 모델 혹은 버전을 연이어 출시하고 있어서 라인 적용 가능성을 높이고 있다. 여기에 가격적인 측면까지 고려하여 인라인 3D AXI 시장 개화에 집중하고 있는 모습이다.
검사 속도 개선을 위해 최소의 CT 슬라이스 수량으로 3D 볼륨 데이터를 구현하여 최고 수준의 검사 신뢰성을 유지하는 솔루션에 집중하고 있다. 3D 구현 시간이 단축될수록 검사 시간을 줄일 수 있기 때문이다.
G 업체 관계자는 “In-Line 3D CT AXI 시장에 대한 기대감이 충만하지만, 아직도 해결 해야 될 영역이 많이 남아 있다. 대부분의 업체가 검사 속도 개선 노력에 집중하지만, 환경적인 요인에 의한 보정 솔루션도 동반 연구되어야 한다”고 지적했다. 그는 “일례로 보드의 휨 보상 솔루션과 같은 제품 환경 요인도 해결해야 한다. 단순히 3D 이미지를 만드는 것을 떠나서 중요한 포인트”라며 “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”고 강조했다. 그러면서 “여러 환경적인 조건을 고려하지 않으면 인라인 3D CT AXI 개화를 기대하기 어렵다”고 덧붙였다.
일각에서는 인라인 생산 사이클을 맞추는 구조로, 인라인 2D AXI와 3D CT AXI를 결합한 라인 구조가 대안이 될 수 있다고 제안하고 있다. H 업체 관계자는 “인라인 자동검사 공정을 구현할 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 가장 으뜸은 3D CT AXI를 이용한 전수검사다. 그런데 이는 아직 현실적으로 반영하기 어려운 부분이 있다. 그렇다면 2D와 3D를 상호 보완적인 관계를 유지하는 방법도 생각해 볼 만하다”고 말했다. 그는 이어 “2D AXI를 통해 1차적으로 불량과 양품을 분류해 내고, 모호한 상황이거나 불량 의심 영역에 대해서만 2차적으로 3D CT AXI를 활용하는 구조”라며 “이러한 다중적인 검사 방법이 품질 제고와 생산성 증대에 이바지할 것”이라고 설명했다.
요즘 중요한 새로운 시장으로 유리기판 TGV(Through Glass Via) 검사가 많이 회자되고 있다.
TGV는 유리기판에 미세한 구멍(홀)을 뚫어 전기적 신호를 전달하는 기술로 유리기판 양산 공정의 핵심이다. 메탈라이징은 기판에 금속 박막을 형성하는 공정으로 높은 순도와 밀도를 통해 우수한 접착력을 제공한다.
X-Ray 업계에서는 유리기판 TGV 충진율, 홀 상태, 내부 상태 검사 등을 목적으로 하는 양산형 3D CT AXI에 대한 문의가 늘어나고 있다고 전한다. 관통 홀 내부에 도전재를 채워 넣는 TGV나 TSV에서 발생하는 대표적인 불량 중 하나가 그 도전재가 제대로 채워지지 않는 현상이다. 충진 상태를 확인하기 위해 3D CT 비파괴 검사 방식을 찾고 있다. 기존에는 3D CT의 느린 검사 시간에 의한 제한된 생산성 때문에 별도의 라인을 구성하여 샘플링 검사하는 방법이 최선이었다.
검사 시간 단축을 위해 업계에서는 3D 영상 구현을 좀 더 빠르게 하고, 이를 빠르게 검사하는 알고리즘 개발 및 적용에 힘을 기울이고 있다. X-빔을 조사한 후 CT 슬라이스 수를 조합하는 일련의 과정을 단축하기 위해 단면 슬라이스 검사 기술이 많이 이야기되고 있는 가운데, 실시간 급의 3D 영상 구현을 자랑하는 업체도 등장했다. 대용량의 3D 영상을 빠르게 받아서 처리할 수 있는 전송 및 처리 성능을 강화한 것이다.
검사 알고리즘 측면에서는 AI 기술을 적극 활용하고 있다. X-Ray를 찍고 3차원 형상을 만드는 데서 그치는 것이 아니라, 이를 어떻게 고속으로 처리할 수 있을 것인가가 핵심이다. C 업체 관계자는 “TGV Cu 충진 상태는 기존의 비전검사기로 검사가 불가하여 투과력이 높은 X-Ray 장비가 반드시 필요하다. 또한 Cu 충진 상태는 고가 유리기판의 불량률에 큰 영향을 주기에 510mm × 515mm 유리기판 전체를 검사해야만 한다”고 설명했다. 그는 이어 “또한 코어 Glass의 두께가 두꺼워지고 홀 간 간격이 좁아지는 경향에 맞춰 2D가 아닌 3D CT 검사의 필요성이 더욱 크게 부각되고 있다”며 “그리고 510mm × 515mm 대면적을 위해서는 빠른 검사 속도가 필요하여 유리기판 TGV 검사를 위해서는 인라인 3D CT AXI 장비가 필요하다. 유리기판 내의 Cu 충진 상태 검사가 화두로 떠오르고 있다”고 덧붙였다.
B 업체 관계자는 “AI 칩과 같은 고성능 반도체 구현에 필요한 핵심 부품으로 주목받고 있다. 유리기판은 데이터 처리 속도와 전력 효율을 개선하여 AI 반도체 성능 향상에 기여할 것으로 기대되고 있다”며 “현재 글로벌 업체는 경쟁적으로 차세대 반도체 패키징에 유리기판을 도입한다는 전략을 수립하고 있다”고 말했다.
최근 글로벌 자동차 업체의 생산 공정 인라인화에 따른 수요가 늘어나고 있다. E 업체 관계자는 “자동차 업종의 생산 품질 이슈는 여전히 뜨거운 주제다. 예기치 못한 불량이 운전자의 생명을 좌우하는 최악의 상황이 연출될 수 있다”며 “자율주행, 친환경 차량에 SMD 보드가 많이 들어감에 따라 불량 유출을 원천 차단하려는 움직임이 커졌고, 그로 인해 인라인 X-Ray 전수 검사로 전환하고 있다”고 설명했다. 그는 이어 “여기에 다기능화를 위한 양면 보드, 적층형 패키지 부품 등의 사용이 일반화되면서 특히 3D CT AXI 니즈가 강하게 나오고 있다”며 “특히 사람의 손을 최대한 타지 않게 하는 자동화·무인화를 지향하고 있다. 이와 관련하여 고속의 3D CT AXI 니즈가 강하게 나오고 있다”고 전했다.
전장, 반도체 업종에서 3D CT 방사능 피폭과 관련해 조금씩 이야기가 나오고 있는 것으로 파악되었다. 몇 년 전 X-Ray 피폭에 따른 반도체 소자의 손상이 현장에서 불거져 나온 적이 있었는데, 이와 비슷한 사례가 3D CT 설비를 이용하는 전장 제품 및 반도체 업종에서 나오기 시작했다는 것이다. 이로 인해 ‘방사능 피폭 시뮬레이션’과 같은 피폭량을 사전에 확인할 수 있는 기능의 요구가 강하게 나오고 있다. X-Ray 업체들은 이러한 요구에 대응하기 위해 피폭량 최소화 기술과 시뮬레이션 솔루션 개발에도 힘을 쏟고 있는 것으로 알려졌다.
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