초록 ▼

본 End-run 과제는 비접촉식 센싱기술을 이용한 전자기기 및 가전기기 부품/SET 내외부에 유발되는 접착/몰딩층 및 표면 결함을 검출하는 장비 시작품 (TRL 7수준) 개발을 최종 목표로 한다. 목표고객사인 삼성전자로부터 양산 중 결함이 발생한 검사 샘플을 제공받아 시작품 검증테스트를 거치고, 삼성전자와 생산라인에서 최종적으로 실증 데모 평가 수행을 통하여 시작품 1대를 납품하고자 한다. 1차년도 과제 수행 범위 및 결과는 다음과 같다.

1. 레이저 열화상 시스템 설계
▪ 532 nm 연속레이저의 주파수 변조

본 End-run 과제는 비접촉식 센싱기술을 이용한 전자기기 및 가전기기 부품/SET 내외부에 유발되는 접착/몰딩층 및 표면 결함을 검출하는 장비 시작품 (TRL 7수준) 개발을 최종 목표로 한다. 목표고객사인 삼성전자로부터 양산 중 결함이 발생한 검사 샘플을 제공받아 시작품 검증테스트를 거치고, 삼성전자와 생산라인에서 최종적으로 실증 데모 평가 수행을 통하여 시작품 1대를 납품하고자 한다. 1차년도 과제 수행 범위 및 결과는 다음과 같다.

1. 레이저 열화상 시스템 설계
▪ 532 nm 연속레이저의 주파수 변조 시스템 개발
▪ 열화상 카메라 및 연속레이저의 동기화 시스템 개발
▪ 레이저 형상 변조를 통한 다양한 스캐닝 시스템 개발을 통한 시스템 하드웨어 고속화
▪ 위상잠금 진폭이미지를 이용한 손상 검출 알고리즘 개발
▪ Edge 성분 누적이미지를 이용한 손상 검출 알고리즘 개발
▪ 통계기반의 이진화 분석을 통한 자동화 손상 알림 알고리즘 개발
▪ 다양한 규격의 부품/SET에 대한 적용성 평가

2. 레이저 초음파 시스템 설계
▪ 532 nm 펄스레이저와 광학계를 활용한 초음파 가진 시스템 개발
▪ Fiber 간섭계 및 펄스레이저의 동기화 시스템 개발
▪ Labview 기반의 동기화 시스템 제어 알고리즘 개발
▪ 초음파 선형/비선형 분석을 통한 손상 검출 알고리즘 개발
▪ 프로토타입 시스템 설계

3. 손상 검출 성능 평가
▪ 목표고객사인 삼성전자의 양산 제품 성능 평가 수행
- 세라믹-에폭시 복합재 표면 균열 샘플: 폭 20μm, 길이 800μm 내외 표면 균열 샘플 2EA
- 에폭시 몰딩 컴파운드 (EMC) 샘플: 직경 100~300μm의 내부 결함 모사를 한 샘플 48EA
- 냉장고 외장 샘플: 표면 금속부와 내부 보온재 미접합 샘플 2EA
▪ 세라믹-에폭시 복합재 샘플과 EMC 샘플에 대해서는 레이저 열화상 시스템을 이용하여 결함 검출 100% 달성
▪ 냉장고 외장 샘플에 대해서는 레이저 초음파 시스템을 이용하여 결함 검출 100% 달성

4. 레이저 초음파 시스템 프로토타입 설계/제작
▪ 가진 레이저와 Fiber 간섭계의 Mount 및 Bracket을 설계 및 제작하여 손상 계측 정확도 향상
▪ 레이저 안전성 검토 및 안전장치 설계
▪ 프로토타입 시스템 Base 및 Stage 설계/제작
▪ 비전/모션 제어부 하드웨어와 영상처리부 하드웨어 (영상취득 보드) 선정을 통해 단일시스템 구현에 필요한 제반기기 및 하드웨어 설계/제작
▪ 시스템 전장, 디지털 & 아날로그 I/O 설계 및 제작을 통해 시스템 구동에 필요한 전력 공급 및 장비 On & Off 구현
▪ 사용자가 편리하게 검사를 수행하고 자동적으로 손상정보를 확인할 수 있도록 비전 및 모션 관련 GUI (graphical user interface) 구축

Abstract ▼

The goal of this End-run project is to develop a damage inspection equipment prototype (TRL 7), which can detect defects in surface and bonding/molding layer of electronic/home appliance device packaging elements using noncontact measurement techniques. The final objectives of this project are as fo

The goal of this End-run project is to develop a damage inspection equipment prototype (TRL 7), which can detect defects in surface and bonding/molding layer of electronic/home appliance device packaging elements using noncontact measurement techniques. The final objectives of this project are as follows: (1) lab-scale test using the damaged samples provided by SAMSUNG Electronics and (2) in-line test in the SAMSUNG Electronics’s manufacturing factory. Finally, a damage inspection equipment prototype will be delivered to SAMSUNG Electronics. The the achievements in the first research year are as follows:

1. Development of a laser thermography system
▪ Frequency modulation system for 532 nm continuous wave (CW) laser
▪ Synchronization between the CW laser and infrared camera
▪ Hardware improvement through various scanning system with modulated laser beam profile
▪ Damage detection algorithm using lock-in amplitude image
▪ Damage detection algorithm using edge component cumulative image
▪ Automated damage diagnosis algorithm using statistic binary analysis
▪ Experimental validation using various electric/home appliance device packaging elements

2. Development of a laser ultrasonic system
▪ Laser ultrasonic excitation system using 532 nm pulse laser
▪ Synchronization between the pulse laser and fiber laser vibrometer
▪ Labview based system control algorithm
▪ Damage detection algorithm using linear/nonlinear ultrasonic analyses
▪ Prototype manufacturing

3. Performance Validation
▪ Lab-scale test using samples provided by SAMSUNG Electronics
- Ceramic-epoxy composite surface cracked sample: 2 samples with 20 & 800μm long cracks
- Epoxcy molding compound (EMC) sample: 48 samples with 100~300μm diameter voids
- Refrigerator exterior sample: 2 samples with debonding between surface metal and inner lags
▪ 100% damage detection for ceramic-epoxy composite samples and EMC samples using the developed laser thermography system
▪ 100% damage detection for refrigerator exterior samples using the developed laser ultrasonic system

4. Development of a laser ultrasonic system prototype
▪ Improved measurement accuracy by designing mount/bracket of laser optics
▪ Consideration on the laser safety and safety devices
▪ Prototype system base and stage
▪ Hardware design and development, especially for vision/motion control and image processing
▪ Hardware design and development, especially for system operation and power
▪ Graphical user interface (GUI) for convenient operation of users