인터뷰 진행 : 한주엽 대표
출연 : 큐알티 정석환 책임연구원
-오늘 큐알티의 정석환 연구원님 모시고 핸드폰이나 스마트폰 이런 전자제품의 기계적 신뢰성 이런 부분들에 대해서 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다. 연구원님 안녕하십니까? “안녕하세요.” -지금 큐알티에서 뭐 담당하십니까? “현재 기계적 환경시험 쪽의 기술 체험자 역할을 하고 있습니다.” -기계적 환경시험이라 하면 어떤 걸 의미하는 거죠? “저희가 신뢰성 평가에서는 기후적인 환경시험과 기계적인 환경시험으로 구분하는데요. 일반적으로 기후적인 환경시험은 온도나 습도에 관련되는 시험, 또 바닷가에서 소금 염분 이런 시험을 한다고 하면 기계적인 환경시험은 기계적으로 정말 움직이거나 진동이나 충격이나 낙하 이런 쪽으로 관련된 시험을 하고 있습니다.” -제가 핸드폰 쓰다가 떨어뜨려서 액정이 나가서. 요즘 액정이라고 안 하죠. 다 OLED를 쓰니까. 디스플레이가 나가서 바꾸거나 요즘 옛날 광고 보면 핸드폰을 차가 밟고 지나가도 작동되더라. 이런 식의 광고를 마케팅으로 많이 한 적도 있었는데 그런 시험을 하는 게 기계적 시험인가요? “네. 맞습니다. 근데 과거에는 품질에 대한 부분이 더 보는 관점에 따라서 많이 집중적으로 하는 경우도 있고. 그니까 등급을 나누는데요. 그 등급에 맞춰서 과하게 하는 경우도 있고 덜 하는 경우도 있는데 최근에는 품질에 대한 부분이 고객의 요구 사항이나 제조사의 요구 사항에 맞춰서 과도한 품질을 요구하면 비용이 많이 올라가기 때문에 적정한 수준으로 맞추기 위해서 시험 평가를 나누죠.” -그런 기계적 시험 평가는 예를 들어 어떠한 품목들이 있습니까? 어떤 항목들이 있습니까? 낙하 시험 이런 거 있겠죠. 떨어지고 하면. “일단 최근 가장 많이 시험 평가하는 부분은 모바일 폰, 핸드폰, 들고 다니는 모든 전자제품. 이런 쪽으로 시험을 많이 하는 편이고요. 그리고 자동차 쪽. 예전에는 자동차의 기계 장치가 많이 들어갔는데 최근에는 전자 장치가 많이 포함돼 있고 그런 전자 장치에 오류가 발생할 때 사람의 생명 위험이 될 수 있어서 그런 쪽으로 평가가 많이 이루어지고 있습니다.” -핸드폰 같은 거면 어떤 핸드폰이다. 스마트폰이다. 어떤 평가 항목이 있습니까? “일반적으로는 제일 많이 평가하는 게 낙하 시험을 많이 하시고요. 두 번째는 휴대폰 같은 경우에는 진동 모드를 많이 하실 텐데 진동이 자동 쪽으로 전자 장치에 노출될 수밖에 없고요. 그런 경우에는 진동에 해당하는 시험도 같이 보는 거고요. 그다음에는 터치하게 될 텐데 터치할 때 발생하는 벤딩. 이런 평가들도 기계적 환경시험에 포함되는 거죠.” -그러면 낙하 시험이다. 아니면 벤딩 시험이 요즘에 폴더블도 나오고 하니까 접었다 폈다도 많이 할 테고 떨어뜨렸을 때 작동이 제대로 하는지 안 하는지를 볼 텐데 그런 건 숫자나 이런 걸 정해놓고 합니까? “기본적으로 사람이 사용하는 환경을 기준으로 하는데 과거에는 성인 남성의 키 높이, 약 1.6m에서 1.7m 정도의 수준에서 낙하를 보장하는 부분이 있었는데 최근에는 액정으로 대부분이 표면 처리가 돼 있어서.” -다 디스플레이죠. “네. 그래서 주머니, 넣었다 뺄 수 있는 주머니 정도 112cm 정도. 그니까 1.1m 정도의 높이에서 낙하하는 거를 규정하고 그 규정하에서 품질을 평가하고 있죠.” -여러 번 떨어뜨립니까? “횟수는 최소 500회 이상에서 1,000회 정도 수준으로 보고 있고요.” -그 정도 떨어뜨려도 작동해야 한다는 얘기입니까? “네. 문제가 없어야 하는 부분인 거죠” -저는 한 번 떨어뜨려도 깨진 경우들이 많던데. 지금 제가 얘기하는 건 디스플레이에 대한 것이고 지금 큐알티에서 보는 거는 안에 있는 기판에 대한. “네. 기판 내에 있는 반도체를 포함하고 있습니다.” -근데 예를 들어서 500번이다. 1,000번이다. 그건 기업별로 다 달라요? “보고자 하는 기업의 표준에 따라서 달라지는데요. 국내 시장에서는 국책 표준을 많이 따르는 편이고요. 그래서 1,500의 0.5ms의 500회에서 1,000회 사이.” -1,500이라는 게 높이를 얘기하는 거죠? “1,500G라고 가속도에 대한 겁니다.” -가속도에 대한 거. “가속도의 단위인데 이 가속도 1,500G의 0.5ms를 충격량으로 환산하고 그 충격량을 가지고 상응하는 높이를 결정합니다. 1,500의 0.5라는 그 조건 자체가 112cm 낙하 높이를 결정하는 부분 중 하나로 들어갑니다.” -그러면 112cm에서 떨어뜨리면 지금 말씀하신 1,500G의 0.5ms가 되는 거죠. 그 높이에서 계속 떨어뜨리는 거에요? “네. 근데 112cm에서 자유 낙하를 하게 되면 제품이 돌아갈 수도 있고 충격을 받는 방향이 달라질 수도 있지 않습니까? 그래서 기계적인 장치를 사용해서 1,500G라는 조건을 딱 결정하는 거죠. 하프 사인 형태의 충격 파형이라고 생각하시면 될 거 같아요.” -500번이요? “네. 최소 500번 이상을 무조건 하게끔 돼 있습니다.” -그거 그렇게 계속 떨어뜨려도 작동합니까? “아니요. 그렇지 않죠. 왜냐면 기본적으로 저희가 수명을 보는 시험들은 횟수가 많이 늘어나고요. 그 많이 늘어난 횟수를 기준으로 해서 수명 곡선을 그립니다. 수명 곡선에 초기 불량이 되는 지점을 찾는 걸 중요하고 초기 불량이 너무 빨리 나면 기업에서는 납품을 못 하는.” -보통 500번 한다고 치면 어느 정도에 불량이 납니까? “제품마다 다 다릅니다.” -다 달라요? “네. 지금 저희가 하는 보드 레벨이라는 시험 자체는 종류가 여러 가지인 시험 항목이 있지만, 그중에서도 Mechanical Shock. 그니까 보드 레벨 Drop 평가에서는 제품의 크기에 따라서 결과물이 좀 많이 달라집니다.” -무게 때문에. “제품이 접합된 모양. 예를 들어서 WCSP 타입이라고 해서 웨이퍼 레벨에 대한 BGA 제품들, 또는 LG 제품들. 이런 제품들이 디자인이 다 다를 텐데 이런 제품들이 어떤 충격을 받게 되면 그 충격량이 좀 달라집니다. 그니까 제품마다 달라지겠죠.” -지금 보드 레벨이라고 말씀하셨는데 이게 완성품 세트 단위로 와서 그렇게 충격 낙하를 하는 게 아니고 안에 들어가는 기판 레벨. 기판을 떨어뜨려 본다는 얘기입니까? “네. 맞습니다.” -보통 그렇게 하나요? “보통 일반적으로 그렇게 진행할 수밖에 없게 돼 있습니다. 규정상으로.” -그래요? 왜 그렇죠? 왜냐면 핸드폰 실무로 팔리는 그걸 떨어뜨려서 테스트하는 건 아닌가요? “제가 지금 핸드폰을 들고 있지만, 완제품 레벨 상태라고 하면 사실 너무 늦습니다.” -너무 늦어요? “네. 이게 개발 단계나 디자인 단계에서 이 제품, 이 부품. 그니까 전자 반도체 칩을 사용해도 되는지 안 되는지 결정돼야 하는 부분이기 때문에 너무 늦게 결정하면 안 되거든요. 그래서 기업에서는 이 디자인을 한 상태에서 이 디자인의 휴대폰 안에 들어가는 기판 내에 어떤 부품이 들어가도 되는지 안 되는지, 들어갔을 때 품질을 확보할 수 있는지 없는지 이게 굉장히 중요한 부분 중 하나거든요.” -그러면 보드 자체를 112cm에서 떨어뜨린다. 최소 500번 정도 떨어뜨린다고 하셨는데 보는 건 뭐에요? 반도체 칩과 기판과 떨어뜨렸을 때 어긋난다거나 떨어진다거나 이걸 보는 거에요? “엄밀히 보면 Board Level Reliability Test는 다른 표현으로 하면 Solder Joint에 대한 신뢰성 평가라고 합니다.” -Solder Joint. 말하자면 쉽게 얘기하면 옛날로 치면 요즘 납땜 안 하지만, 땜질이 떨어지냐 안 떨어지냐. 이걸 보는 거죠? “네. 맞습니다. 과거에는 SnPb(유연솔더)라고 해서 솔더 내에 납을 포함 시켰는데 최근 모바일폰에는 납이 함유돼 있지 않습니다.” -납을 안 쓰잖아요. “네. 무연솔더(SnAgCu)를 사용하게 돼 있기 때문에 이게 환경적인 부분에서 외부 스트레스가 솔더 조인트에 어떤 영향을 줄 수 있느냐? 그리고 이게 솔더 조인트에 대한 능력에 따라서 소비자의 품질에 대한 영향이 굉장히 크기 때문에 빨리 결정해야 하는 부분이기도 하죠.” -굉장히 다양한 보드 테스트를 회사에서 하시겠네요? “실제로 그렇지는 않습니다.” -그래요? “네. 왜냐면 대부분 기업은 반도체 부품에 대한 걸 납품을 목적으로 하시고요. 이 보드라고 얘기하는 것 중에 하나의 기판. PCB는 표준으로 지정돼 있습니다. 그 표준 PCB를 지정한 상태에서 그 위에다가 반도체 칩이 올라가죠. 그러면 그 반도체 칩에 해당하는 부분을 갖고 서로 잘 맞느냐? 기업에서 요구하는 PCB 위에 부품이 올라가더라도 이게 잘 호환이 되고 있느냐? 떨어져도 문제가 없느냐? 이런 것들을 보기 위해서 하는 거기 때문에 실제로는 특정한 고객사들 납품을 목적으로 하시는 경우가 더 많죠.” -칩 회사들이? “네. 맞습니다.” -그거는 그 고객사에서 요구하나 보죠? “네. 아무래도 휴대하는 모든 반도체 칩들 같은 경우에는 기계적인 환경에 노출될 수밖에 없고요. 그럼 그 기계적 환경에 노출됐을 때 품질이 너무 낮다고 평가되면 소비자로부터 바로 배척되는 그런 경우가 생기기 때문에 그런 부분 때문에 품질에 대한 부분을 더 집중적으로 보고 계시는 거죠.” -그럼 큐알티에 신뢰성 평가를 맡기는 회사는 어떤 스마트폰 회사에 우리 칩을 공급하려는 회사가 될 수도 있고 그 스마트폰 회사 자체가 될 수도 있는 거네요? “자체로 하는 경우는 기업에서 직접 하시는 거기 때문에 자체적으로 진행하시고요.” -본인들이 직접? 국내에 있는 회사라든지 외국에 있는 회사라든지. “그렇죠. 품질에 대한 부분은 자체적으로 할 수 있는 부분이 있고 제삼자를 통해서만 품질을 확보해야 하는 경우가 있어서 저희 같은 경우는 제삼자에 대한 신뢰성 평가를 해야 하는 경우만 대응하고 있습니다. 물론 기업 중에서도 장비에 문제가 있거나 그런 경우에는 저희한테 의뢰하시는 경우가 있는데 그런 경우는 흔한 건 아니고요.” -그래도 대부분 세트 회사들은 물건 테스트를 맡기고 있지 않습니까? “아무래도 그럴 수밖에 없는 게 품질에 대한 부분을 자체적으로 처리한다는 건 좀 어려워서 제삼자 회사를 통해서 진행하는 경우가 많아서 저희한테 의뢰하시는 거에요.” -그때도 보드 레벨로 갖고 옵니까? “저희가 서비스하는 범위가 반도체 칩을 생산하는 고객사 분들께서는 PCB를 생산하지는 않기 때문에 이런 것들을 서비스하기가 어려워요. 실제로. 그래서 저희는 PCB 제조 쪽도 디자인이나 이런 부분들을 지원하고요.” -그래요? 우린 칩만 갖고 오면 실장 해서 한 번 해본다는 것이죠. 그것도 서비스에 들어가 있다. “그 범위도 같이 들어가야지만 이 시험이 가능하기 때문에 실제로 데이지 체인(daisy chain)이라든가 이런 부분들.” -무슨 체인이요? “데이지 체인이요.” -그게 무슨 말이죠? “저희가 솔더 조인트만 봐서 내부의 기능이나 이런 부분들을 보지는 않습니다. 그래서 솔더 조인트에 대한 능력만 보기 위해서는 특정한 회로 구성을 해야 하는데 직렬로 연결된 회로 구성이라 생각하시면 될 거 같아요. 그래서 PCB와 Component 사이에 서로 실뜨기하듯이 한 선씩 직렬로 연결합니다. 그러다 보면 PCB 회로 구성상 첫 단과 끝 단에서는 저항성으로 평가하게 되는 거고요. 이런 부분들이 외부에 충격을 받거나 온도에 대한 스트레스를 받게 되면 크랙이 발생할 거고 이때 저항성이 바뀌게 됩니다. 그런 부분들을 확인하시는 시험이라고 생각하시면 될 거 같아요.” -그렇군요. 그럼 저희가 일상적으로 핸드폰이 고장 나서 바꿀 때 바꾸는 기계들에 나오기 전에는 항상 그런 테스트들이 다 이뤄지고 나서 나온다는 얘기군요? “일반적으로는 품질을 먼저 확인하고요. 저희가 최초에 디자인 쪽에 대한 품질을 먼저 보는 거기 때문에 저희가 이후에도 다른 신뢰성 시험 평가도 있겠지만, 먼저 확인한다고 생각하시면 될 거 같습니다.” -1년에 모델 가짓수로는 어느 정도나 하세요? “휴대폰을 제조하는 단계에서는 1년에 두세 개 정도를 제작한다고 하면. 근데 휴대폰 안에 들어가는 반도체 칩은 굉장히 많지 않습니까? 그래서 그 안에 들어가는 부품들로 보면 2, 30개가 된다고 생각하시면 될 거 같아요.” -그럼 2, 30개의 고객사가 와서 다 개별적으로 우리 거를 테스트해달라고 할 수도 있고 세트 사에서도 그걸 다 붙여와서 그걸 또 테스트해달라고 할 수도 있고 그렇습니까? “네. 일차적으로는 저희 쪽에서 진행하는 시험은 부품 단계에서 그 부품을 갖고 오셔서 조립하는 거죠. Assembly level이 되는 거고요. 그걸 보드 레벨이라고 평가하긴 하는데 이 단계가 끝나고 나면 또 다른 실제 이 제품 자체에 대한 기능을 봐야 하므로 그거는 별도로 보시게 되는 거죠.”저작권자 © 전자부품 전문 미디어 디일렉 무단전재 및 재배포 금지
