인더스트리 4.0, PCB 제조를 실시간 추적 및 AI 기반 수율 향상으로 견인

인더스트리 4.0은 자동차, 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI)의 발전에 힘입어 제조 분야에서 전례 없는 자동화, 효율성, 생산성을 실현할 전망입니다. 머지않은 미래에 기계는 '학습된' 작업을 수행하고, 생산 데이터를 실시간으로 모니터링하며, 편차 발생 시 파라미터를 자동으로 조정하게 될 것입니다. 그 결과 수율을 높이고 스크랩을 줄이는 자기 수정 시스템이 구축됩니다.

거대한 데이터의 생성과 활용

이러한 시스템은 포착, 저장, 분석해야 할 방대한 양의 데이터를 생성합니다. 전자 산업이 아직 완전 자동화에 이르지는 않았지만, 인더스트리 4.0으로의 궤적은 명확하며, PCB 제조 시장에서도 이미 이러한 추세가 나타나고 있습니다.

공급망 전반의 세밀한 데이터 요구 증가

PCB 제조업체는 생산하는 모든 보드에 대한 세분화된 데이터를 제공해야 하는 압박을 점점 더 받고 있습니다. 상세한 정보를 통해 고객은 공급망 전반에서 결함을 추적하고, 근본 원인을 파악하며, 문제 해결을 가속화할 수 있습니다. 이러한 수요를 충족하기 위해 제조업체는 모든 단계에서 데이터를 수집하고 근본 원인 분석을 수행하도록 공정을 재설계하고 있으며, 엔드투엔드 가시성, 레이어별 무결성 평가, 실시간 상태 모니터링을 제공하는 거대한 제조 데이터베이스를 구축하고 있습니다.

또한 기업들은 스마트 제조의 새로운 애플리케이션을 탐색하여 공정을 개선하고 병목 현상을 식별하고 있습니다. 고급 공정 제어 및 시각화 도구는 완전 자동화 공장의 중추가 되고 있습니다.

모든 레이어에서의 정밀 추적

최종 제품에서 기원까지 결함을 추적하는 추적성은 인더스트리 4.0의 핵심입니다. 생산 라인 전반에서 디지털 데이터를 수집하여 공장의 제조 실행 시스템(MES) 및 IT 인프라에 직접 공급함으로써 공정 가시성을 높입니다. 또한 모든 장비에 대한 단일 연결 지점을 설정하여 분석 도구를 통해 수율과 공정 관리를 개선함으로써 운영을 간소화하고 비용을 절감합니다.

범용 제품과 달리 PCB는 고도로 복잡하며, 단일 결함이 스마트폰, 의료 기기, 무인 차량 등 수많은 중요 시스템을 위험에 빠뜨릴 수 있습니다. 따라서 보드 표면의 단일 바코드로는 충분하지 않습니다. 인더스트리 4.0은 각 레이어와 그 안의 모든 유닛을 정교한 바코드나 QR 코드로 개별적으로 코딩하고 소프트웨어로 연결하여 미시적 수준까지 완벽한 추적성을 요구합니다.

그림 1. PCB 제조업체는 데이터를 수집하고 추적해야 합니다.

이러한 상세한 접근 방식은 모든 제조 단계의 근본 원인 분석을 가능하게 합니다. 추적 가능한 데이터에는 장비 식별자, 파라미터, 결함 사진, 타임스탬프, 작업자 ID, 로트 번호 등이 포함됩니다. 과거 분석도 가치 있지만, 보드가 공장을 떠나기 전에 통찰력을 MES에 피드백하는 실시간 처리가 즉각적인 결함 완화에 필수적입니다. 머신러닝(ML)과 AI가 성숙함에 따라 이 폐쇄 루프 피드백은 자율 학습과 의사결정을 가능하게 할 것입니다.

제조 공정에 대한 깊은 이해

단순한 유닛 추적성을 넘어 PCB 제조에 대한 완전한 가시성 확보는 필수적이 되고 있습니다. 이전에는 자동화된 의사결정이 제한적이었고, 운영자는 교차 시스템 트렌드를 분석할 수 없었습니다. 고급 공정 제어와 시각화는 이제 상세한 생산 보고서, 패널 레벨에서 개별 보드까지의 실시간 결함 맵, 설계 및 제조 수준의 트렌드를 드러내는 분석을 제공합니다.

실제 생산 데이터를 활용하여 제조업체는 근본 원인 분석을 수행하고, 설계자와 피드백 루프를 닫으며, 유지보수 비용을 낮추고, 다운타임을 줄이며, 생산성을 높이는 정보에 기반한 빠른 의사결정을 내릴 수 있습니다.

데이터 수집, 속도 향상

요구 사항이 까다롭지만, 추적성은 결함 허용 오차가 최소인 고위험 시장에서 경쟁하는 임베디드 PCB 제조업체에게 이제 표준이 되었습니다. 장치 무결성과 추적성은 신뢰성뿐만 아니라 OEM이 공급업체의 수율, 확장성, 비용 구조를 평가하는 방식에도 영향을 미칩니다. QR 코드(그림 2)를 통해 생산 라인을 이동하는 각 보드를 실시간으로 추적할 수 있습니다.

그림 2. QR 코드를 통해 제조업체는 생산 과정에서 보드를 추적할 수 있습니다.

고급 제조 공정 제어는 시스템 성능과 전반적인 수율을 향상시키려는 공급업체에게 필수적이 될 것입니다. 추적성과 실시간 연결성은 또한 정부 보조금을 노리는 기업들에게 중요한데, 특히 유럽과 중국에서 인더스트리 4.0 이니셔티브가 적극적으로 추진되고 있기 때문입니다. 이러한 기술은 완전 자동화된 생산 현장의 궁극적인 목표인 AI 기반 시스템의 토대를 마련합니다.

대량 시장을 목표로 하는 PCB 공급업체, 특히 스마트폰과 프리미엄 전자제품 분야에서 디지털화가 가속화되고 있습니다. 안전 마진이 극도로 얇은 신흥 자율주행차 시장은 글로벌 공급망 전반에서 PCB 데이터 자동화의 필요성을 더욱 부채질할 것입니다.

분석과 결합된 추적성은 자율주행차용 PCB가 제조 전반에서 완전히 추적 가능하고, 접근 가능하며, 공정 제어에 적응 가능하다는 확신을 제공합니다. 실시간 연결성은 결함을 즉각적으로 감지하고 해결하며, 장비 상태 알림을 제공하고, 원격 장비 제어를 가능하게 합니다. 이는 인더스트리 4.0 비전의 핵심 기둥이며, AI가 스마트 팩토리에 스며들면서 필수적인 요소가 되고 있습니다.

탈 레브-란(Tal Lev-Ran)은 오르보텍(Orbotech Ltd.)의 인더스트리 4.0 마케팅 매니저입니다. 2013년 입사하여 자동 광학 검사(AOI) 엔지니어링 팀을 이끌었습니다. 오르보텍 이전에는 어플라이드 머티어리얼즈(Applied Materials)와 누모닉스(Numonyx)에서 반도체 역할을 맡았습니다. 벤구리온 네게브 대학교에서 공학 학위를 취득했습니다.