초록 ▼

※ 연구개발 목표 및 내용
□ 최종 목표
o 초고밀도 ICT 제품 검사용 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발과 이를 이용한 고생산성의 인라인 검사 장비 개발
- 나노전자원 기반으로 관전압 120 kV 이상, 관전류 100 μA 이상, 최대출력 12 W 이상, 초점크기 5 μm 이하(@4 W)의 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발
- 디지털 엑스선 튜브의 멀티 어레이 배열에 의한 검사 해상도 5 μm 이하, 검사 속도 60 pieces/min 이상의 인라인 검사 장비 개발

● 1차연도(2020

※ 연구개발 목표 및 내용
□ 최종 목표
o 초고밀도 ICT 제품 검사용 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발과 이를 이용한 고생산성의 인라인 검사 장비 개발
- 나노전자원 기반으로 관전압 120 kV 이상, 관전류 100 μA 이상, 최대출력 12 W 이상, 초점크기 5 μm 이하(@4 W)의 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발
- 디지털 엑스선 튜브의 멀티 어레이 배열에 의한 검사 해상도 5 μm 이하, 검사 속도 60 pieces/min 이상의 인라인 검사 장비 개발

● 1차연도(2020년)
연도별 연구목표
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 설계, 단위/모듈 부품 개발(관전압≥100 kV, 관전류≥60 μA, 최대 출력≥6 W, 초점크기≤10 μm@4 W)
● 2차연도(2021년)
연도별 연구목표
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발 및 안정성 확보, 멀티 디지털 엑스선 튜브 인라인 검사 장비 설계, 단위/모듈 개발 (관전압≥120 kV, 관전류≥100 μA, 최대출력≥12 W, 초점크기≤5 μm@4 W)
● 3차연도(2022년)
연도별 연구목표
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 수명 확보 및 멀티 디지털 엑스선 튜브 인라인 검사 장비 개발(엑스선 튜브 펄스 샷≥100 k 이상, 검사 해상도≤5 μm, 검사속도≥ 60 pieces/min@10 μm, 검사 성공률 99%)

□ 전체 내용
o 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발
- 나노전자원 기반 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 설계, 단위/모듈 부품 개발
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 진공밀봉 및 안정성 확보
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 특성 평가 및 장수명화
- 고전압 절연 및 엑스선 차폐 소재 개발
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 구동용 고전압 반도체 스위치 부품 개발
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 기술이전 및 사업화
o 멀티 디지털 엑스선 튜브 인라인 검사 장비 개발
- 멀티 디지털 엑스선 튜브 인라인 검사 장비 설계, 단위/모듈 개발
- 멀티 디지털 엑스선 튜브 인라인 검사 장비 제작 및 특성 평가
- 고선명 영상 획득 및 인공지능 검사, 판단 프로세스 개발
- 멀티 디지털 엑스선 튜브 인라인 검사 장비 기술이전 및 사업화

※ 연구개발성과
o 나노전자원 기반 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발
: 관전압 120 kV 이상, 관전류 200 μA 이상, 최대출력 24 W 이상, 초점크기 47μ 이하(@24 W), 수명 100k 이상(@관전압 120kV, 관전류 150 μA, 출력 18W)
* 2차전지 엑스선 검사 시장의 급격한 확대에 대응하기 위한 국내 수요기업들의 요청에 맞추어 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브의 출력을 상향 조정하여 개발함
o 디지털 엑스선 튜브 구동용 고전압 반도체 스위치 소자 개발
: 항복전압 1883V(@IDSS=250μA), 누설전류 <2nA(@항복전압의 80%전압), 문턱전압 4.877V (@VGS=VDS=250μA), 동작전류 <1mA(@VGS=5V), 동작속도 0.51μs
o 디지털 엑스선 튜브용 절연/차폐 소재 개발
: 고전압 절연파괴전압 ≥150kV(@25℃, 세라믹 복합소재 10mm 이상 두께), 엑스선 차폐 ≤1μSv/h (@120kV, 텅스텐 시트 2mm 이상 적용)급 절연 및 차폐 소재를 이용한 부품 제조 공정
o 디지털 엑스선 튜브의 멀티 어레이 배열에 의한 인라인 검사 장비 개발
: 멀티 어레이 튜브 수 5개, 검사 정확도 99.25%, 검사 속도 60 pieces/min 이상 (개당 검사속도 311.3 ms)

※ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
o (고해상도 비파괴 검사의 패러다임 전환에 의한 글로벌 기술 우위 선점)
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브의 성공적 개발과 고생산성의 인라인 검사 장비 검증으로 핵심 부품 및 장비의 혁신적 자립과 더불어 초고밀도 ICT 산업의 주도권을 유지, 강화할 수 있을 것으로 기대됨
- 일본이 독점적으로 차지하면서 수급을 조절하고 있는 고해상도 산업용 마이크로포커스 엑스선 소스의 혁신적 기술 자립이 기대됨
- 기존 열전자원 기반 아날로그 마이크로포커스 엑스선 소스의 단점을 혁신적으로 개선함으로써 디지털 엑스선 소스에 대한 절대적 기술 우위 확보와 더불어 인라인 검사 장비와 같은 응용 시스템 기술을 선도할 수 있음
o (핵심부품 국산화에 따른 기술종속 탈피 및 경제적 이익 창출)
- 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 및 고생산성의 인라인 검사 장비는 국내 엑스선 소스 및 산업검사 전문업체에 이전 완료되어(기술이전 3건, 착수기본료 7.92억원) 사업화가 진행 중이며, 이에 따라 일본으로부터 수급 조절을 당하면서 전량 수입되고 있는 2019년 기준 연간 800대, 160억원의 아날로그 마이크로포커스 엑스선 소스의 국산 대체에 따른 경제적 효과가 기대됨(2018년 품목, 국가별 수출입실적 분석에 의한 추정)
- 중국과 치열한 경쟁 중인 이차전지 시장에서는 시장점유율에 열세를 보이기 시작함. 엑스선 검사 장비 분야에서 혁신적 디지털 검사 부품으로 기술경쟁력을 확보하여 공급 부족 현상 해결 및 국산화를 동시에 만족할 것으로 기대됨(2025년 기준 이차전지 검사용 디지털 엑스선 소스 매출 수요 1,220억 원 초과)
- 기존 열전자원 기반 아날로그 마이크로포커스 엑스선 소스 대비 기술적 우위성을 바탕으로, 핵심 부품의 단순 국산화를 넘어 국내 순수 기술을 통한 고해상도 비파괴 검사 부품 산업의 글로벌 선도와 이에 따른 수출 확대가 기대됨
- 또한, 디지털 멀티 어레이 소스에 의한 고생산성의 인라인 검사 장비는 초고밀도 ICT 제품 인라인 검사에 대한 유일한 해결책을 제공함으로써 관련 제조 산업의 주도권을 유지, 강화할 수 있을 뿐만 아니라 수출 주도 제품으로 기대됨

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1) (개발 대상 기술의 개념) 초고밀도 ICT 제품 검사용 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브와 이를 이용한 고생산성의 인라인 검사 장비 ... 8
• 2) (기술개발의 중요성) 전량 수입에 의존하고 있는 초고밀도 ICT 제품 검사용 아날로그 마이크로포커스 엑스선 튜브의 혁신적 자립을 통한 소재·부품·장비·디바이스 핵심기술 조기 국산화 및 ICT 산업 주도권 장악 ... 9
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 1) 디지털 마이크로포커스 엑스선 튜브 개발 ... 11
• 2) 멀티 디지털 엑스선 튜브 인라인 검사 장비 개발 ... 47
• 3) 엑스선 튜브 구동용 고전압 반도체 스위치 부품개발 ... 60
• 4) 고전압 절연 및 엑스선 차폐구조 최적화 및 특성 향상 기술개발 ... 94
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 112
• 1) 연구수행 결과 ... 112
• 2) 목표 달성 수준 ... 131
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 133
• 1) 목표 미달 또는 미흡한 연구결과에 대한 원인(사유) 자체분석 내용 ... 133
• 2) 미달 또는 미흡한 결과물에 대한 보완 활동 ... 133
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 136
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 137
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 138
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 139
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 139
• 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 140
• 4) 기타 ... 140
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 140
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 141
• 1) 연구개발비 사용명세서 ... 141
• 2) 발생이자 사용명세서 ... 141
• 3) 반납액 명세서 ... 141
• 끝페이지 ... 148