리드타임 80% 단축—LED 기판 60개 전수 검증을 3D 스캔으로 해결한 방법
60개 LED 기판에서 240개 LED의 위치 편차를 전수 검증해야 했습니다. ATOS Q와 자동화 워크플로우를 결합해 기존 대비 리드타임을 최대 80% 단축하며 일정 안에 완료한 과정을 공유합니다.
지능형 헤드램프(ADB)는 수백 개 LED로 빛을 제어합니다.
최근 자동차 헤드램프는 단순한 조명이 아니라 고해상도 광원을 활용한 정밀 광학 부품으로 진화하고 있습니다. 지능형 헤드램프(ADB)는 수백 개의 LED를 개별 제어하여 보행자나 맞은편 차량 운전자의 눈부심은 줄이면서, 선택적으로 필요한 곳만을 비추는 첨단 안전 기능을 수행합니다.
ADB 적용 차량이 빠르게 늘어나는 추세에 맞춰, 규제가 까다로운 미국에서도 실제 차량 적용이 빠르게 늘고 있습니다. 심지어 최근에는 0.04mm급 초소형 LED와 거울을 이용해 노면에 횡단보도, 경고 표시, 차폭 보조선 등을 투사하는 ‘HD 라이팅’ 기술까지 개발되었습니다.
HD 라이팅 기술로 노면에 횡단보도를 투사하는 모습(H사 신기술)
왜 LED 위치 정밀도가 중요한가?
이런 조명 부품은 LED 칩이 설계 좌표에 정확히 놓여야 렌즈·반사판을 거치며 의도한 배광 패턴이 나옵니다.
공정 중 열이나 외력 때문에 기판에 휨(Warpage)이 생기면 LED 좌표가 틀어지고, 배광 방향이 달라지거나 일부 LED 미점등 같은 불량으로 이어질 수 있습니다.
기존 접촉식 측정의 한계
정밀 검증에서 CMM을 떠올리기 쉽지만, 이번 LED 기판은 전수 검사에 맞지 않았습니다. LED 간격이 CMM 프로브 팁보다 좁아 접근이 불가능한 구간이 많았고, 얇은 PCB는 미세한 접촉 압력만으로도 휘어 측정 오차가 커질 수 있습니다.
또한 항온항습 환경과 샘플에 따라 전용 거치대가 필요하고 포인트를 하나씩 찍는 방식이라, 60개 기판 전수 검증을 일정 안에 끝내기 어려웠습니다.
LED 사이 간격이 CMM 프로브 팁보다 좁아 물리적으로 접근이 불가능한 상태
이에 고객사는 광학식 스캐닝 전문 기술을 보유한 아이디에스에 60개 샘플의 전수 검증을 의뢰했습니다.
솔루션: ATOS Q 12M 스캐닝 과정
전처리 — 반사·투명 표면 극복
준비 과정을 거치지 않은 LED 기판의 표면은 광학식 3D 스캐너로 제대로 측정하기 어렵습니다. 표면은 광택으로 노이즈를 유발하고, LED 렌즈는 투명해서 빛을 투과시킵니다.
이를 해결하기 위해 승화성 스캔 스프레이를 적용했습니다. 샘플 표면을 균일한 무광 흰색으로 만들어 스캐너가 깨끗한 데이터를 취득할 수 있게 합니다. 절연성 스프레이를 사용했으며, 일정 시간이 지나면 자연 승화해 별도 세척이 필요 없습니다. 세척이 어려운 LED 기판에 특히 적합합니다.
승화성 스캔 스프레이 도포 후 — 반사·투과가 억제되어 균일한 데이터 취득이 가능해진 상태
스캐닝 및 정렬
ATOS Q로 각 기판을 스캔한 후, CAD 설계도의 기판 상단 평면을 기준으로 정렬(Local Best-Fit)을 수행했습니다.
CAD 설계도와 스캔 데이터 비교(상단 시점) — 기판 상단 평면 기준으로 정렬한 상태
60개 샘플을 전부 스캔해서 비교해 보니, 어떤 것은 눌림 자국이 있고 어떤 것은 휨(Warpage) 방향이 반대인 등 샘플별 편차 양상이 다양했습니다. 이런 각기 다른 차이를 정량화하는 것이 3D 스캐너를 통한 검증(Inspection)이 필요한 이유입니다.
측면 시점 — 최적 정렬 상태. 육안으로는 미세한 편차를 식별하기 어렵습니다.
위 화면을 확대한 시점. 초록색 = CAD상 LED 설계 위치 / 붉은색 = 스캔으로 확인한 실제 LED 위치
LED 위치 편차 분석
각 LED의 스캔 데이터에서 중심 포인트를 추출하고, CAD 설계 좌표와 비교해 X·Y 편차 값을 산출했습니다.
여기서 핵심은 ZEISS Inspect(전용 S/W)의 파라메트릭 검사(Parametric Inspection) 기능입니다. 첫 번째 샘플에서 검사 템플릿(정렬 기준 → 측정 포인트 정의 → 편차 계산 → 리포트 생성)을 한 번만 만들어두면, 이후 샘플은 데이터만 교체해 같은 분석과 리포트가 자동으로 적용됩니다.
샘플마다 측정 포인트를 다시 잡고 계산하는 수작업을 줄여, 60개 샘플에서도 전수 검증을 일정 안에 완료할 수 있었습니다.
측정 리포트를 각 샘플별로 한 번에 적용하는 파라메트릭 기능(샘플별 스테이지 화면)
측정 결과
측정 결과, LED 중심 좌표는 설계 좌표와 비교했을 때 전반적인 분포를 확인할 수 있었고, 일부 샘플에서는 Y축 방향으로 최대 약 0.15mm 편차가 관측되었습니다. 이를 통해 기판 휨이 LED 위치에 미치는 영향을 수치로 명확하게 확인했습니다.
아래는 대표 샘플의 측정 결과 중 일부입니다.
일부 샘플의 LED 중심 좌표 편차 — X축은 거의 정확, Y축에서 기판 휨 영향이 확인됨
핵심 성과
ZEISS Inspect 검사 기능과 ATOS Q, 스캔 자동화 모듈을 결합해 기존 수동 방식 대비 리드타임을 최대 80% 단축했습니다.
(기존 방식 기준 약 25일 → ATOS Q 자동화로 5일)
그 결과 60개 샘플에서 총 240개 LED를 전수 검증하고도 일정을 맞출 수 있었습니다.
ATOS Q 3D 스캔이 LED 기판 검사에 적합한 이유
- 비접촉 광학식으로 섬세하고 접촉식으로 어려운 샘플을 변형 없이 측정할 수 있습니다.
-
- 한 번의 스캔으로 표면 전체 형상과 다수 포인트를 동시에 취득합니다. 포인트를 하나씩 순차 측정하는 방식이 아닌, 면(面) 단위 데이터 취득입니다.
-
- 스캔 자동화 모듈과 전용 S/W를 통해 다량 샘플의 효율적 전수 검사가 가능합니다.
-
- 디지털 트윈(Digital Twin) 데이터가 생성되어, 검증뿐 아니라 역설계, 가상 조립, 시뮬레이션 입력값 등 다방면으로 활용 가능합니다.
스캔 후 CAD 데이터와 표면 비교 예시 이미지
Q&A
Q. CMM 접촉식 측정으로 충분하지 않나요?
A. LED 간격은 CMM 프로브 팁보다 좁아 물리적 접근이 불가능한 구간이 다수 있었습니다. 또한 얇은 PCB는 접촉 압력만으로도 변형될 수 있고, 항온항습 환경과 전용 거치대도 필요합니다. ATOS Q는 비접촉으로 이런 제약 없이 측정이 가능하며, 실제로 많은 전자부품 업체에서 비접촉식 스캐너를 지속적으로 활용하고 있습니다.
Q. 반사되는 LED 표면도 측정되나요?
A. 네, 가능합니다. 승화성 스캔 스프레이를 적용하여 반사 및 투과를 억제합니다. 일부 스프레이는 절연성을 띠고 자연 승화되어 별도 세척이 필요 없으므로, 세척이 까다로운 전자부품 기판에도 안심하고 적용할 수 있습니다.
Q. 전수 검사에 시간이 너무 오래 걸리지 않나요?
A. 스캔 자동화 모듈로 많은 양의 샘플을 효율적으로 스캔할 수 있고, ZEISS Inspect의 기능으로 첫 번째 샘플에서 한 번만 작성하면 나머지 샘플에는 동일한 형식이 자동 적용됩니다. 이번 프로젝트에서도 이 방식으로 기존 수동 방식 대비 리드타임을 약 80% 단축하여 60개 샘플 전수 검증을 일정 안에 완료했습니다.
Q. 스캔 스프레이가 LED나 기판에 영향을 주지 않나요?
A. 사용한 승화성 스프레이는 비전도성(절연성)이며, 수 시간 내 자연 승화하여 잔류물이 남지 않습니다. ESD(정전기 방전) 안전 기준도 충족하므로 전자 기판에 안심하고 적용할 수 있습니다.
Q. 스캔 데이터를 설계·공정 수정에 활용할 수 있나요?
A. 가능합니다. 스캔 데이터는 검증은 물론 역설계, 가상 조립, 시뮬레이션 등 다방면으로 활용할 수 있는 디지털 트윈 데이터가 됩니다.
“우리 제품에도 3D 스캔 검사를 적용할 수 있을까?”
아이디에스는 광학 측정 장비와 스캐닝 기술 노하우를 바탕으로 목적에 맞는 최적의 솔루션을 제안드립니다.
스캔·역설계 용역 무료 견적 상담
ATOS Q 장비 시연 신청
support@idsbiz.co.kr | 042-826-5272
※ 본 게시물의 이미지는 보안을 위해 일부 편집되어 있습니다.
리드타임 80% 단축—LED 기판 60개 전수 검증을 3D 스캔으로 해결한 방법
60개 LED 기판에서 240개 LED의 위치 편차를 전수 검증해야 했습니다. ATOS Q와 자동화 워크플로우를 결합해 기존 대비 리드타임을 최대 80% 단축하며 일정 안에 완료한 과정을 공유합니다.
지능형 헤드램프(ADB)는 수백 개 LED로 빛을 제어합니다.
최근 자동차 헤드램프는 단순한 조명이 아니라 고해상도 광원을 활용한 정밀 광학 부품으로 진화하고 있습니다. 지능형 헤드램프(ADB)는 수백 개의 LED를 개별 제어하여 보행자나 맞은편 차량 운전자의 눈부심은 줄이면서, 선택적으로 필요한 곳만을 비추는 첨단 안전 기능을 수행합니다.
ADB 적용 차량이 빠르게 늘어나는 추세에 맞춰, 규제가 까다로운 미국에서도 실제 차량 적용이 빠르게 늘고 있습니다. 심지어 최근에는 0.04mm급 초소형 LED와 거울을 이용해 노면에 횡단보도, 경고 표시, 차폭 보조선 등을 투사하는 ‘HD 라이팅’ 기술까지 개발되었습니다.
HD 라이팅 기술로 노면에 횡단보도를 투사하는 모습(H사 신기술)
왜 LED 위치 정밀도가 중요한가?
이런 조명 부품은 LED 칩이 설계 좌표에 정확히 놓여야 렌즈·반사판을 거치며 의도한 배광 패턴이 나옵니다.
공정 중 열이나 외력 때문에 기판에 휨(Warpage)이 생기면 LED 좌표가 틀어지고, 배광 방향이 달라지거나 일부 LED 미점등 같은 불량으로 이어질 수 있습니다.
기존 접촉식 측정의 한계
정밀 검증에서 CMM을 떠올리기 쉽지만, 이번 LED 기판은 전수 검사에 맞지 않았습니다. LED 간격이 CMM 프로브 팁보다 좁아 접근이 불가능한 구간이 많았고, 얇은 PCB는 미세한 접촉 압력만으로도 휘어 측정 오차가 커질 수 있습니다.
또한 항온항습 환경과 샘플에 따라 전용 거치대가 필요하고 포인트를 하나씩 찍는 방식이라, 60개 기판 전수 검증을 일정 안에 끝내기 어려웠습니다.
LED 사이 간격이 CMM 프로브 팁보다 좁아 물리적으로 접근이 불가능한 상태
이에 고객사는 광학식 스캐닝 전문 기술을 보유한 아이디에스에 60개 샘플의 전수 검증을 의뢰했습니다.
솔루션: ATOS Q 12M 스캐닝 과정
전처리 — 반사·투명 표면 극복
준비 과정을 거치지 않은 LED 기판의 표면은 광학식 3D 스캐너로 제대로 측정하기 어렵습니다. 표면은 광택으로 노이즈를 유발하고, LED 렌즈는 투명해서 빛을 투과시킵니다.
이를 해결하기 위해 승화성 스캔 스프레이를 적용했습니다. 샘플 표면을 균일한 무광 흰색으로 만들어 스캐너가 깨끗한 데이터를 취득할 수 있게 합니다. 절연성 스프레이를 사용했으며, 일정 시간이 지나면 자연 승화해 별도 세척이 필요 없습니다. 세척이 어려운 LED 기판에 특히 적합합니다.
승화성 스캔 스프레이 도포 후 — 반사·투과가 억제되어 균일한 데이터 취득이 가능해진 상태
스캐닝 및 정렬
ATOS Q로 각 기판을 스캔한 후, CAD 설계도의 기판 상단 평면을 기준으로 정렬(Local Best-Fit)을 수행했습니다.
CAD 설계도와 스캔 데이터 비교(상단 시점) — 기판 상단 평면 기준으로 정렬한 상태
60개 샘플을 전부 스캔해서 비교해 보니, 어떤 것은 눌림 자국이 있고 어떤 것은 휨(Warpage) 방향이 반대인 등 샘플별 편차 양상이 다양했습니다. 이런 각기 다른 차이를 정량화하는 것이 3D 스캐너를 통한 검증(Inspection)이 필요한 이유입니다.
측면 시점 — 최적 정렬 상태. 육안으로는 미세한 편차를 식별하기 어렵습니다.
위 화면을 확대한 시점. 초록색 = CAD상 LED 설계 위치 / 붉은색 = 스캔으로 확인한 실제 LED 위치
LED 위치 편차 분석
각 LED의 스캔 데이터에서 중심 포인트를 추출하고, CAD 설계 좌표와 비교해 X·Y 편차 값을 산출했습니다.
여기서 핵심은 ZEISS Inspect(전용 S/W)의 파라메트릭 검사(Parametric Inspection) 기능입니다. 첫 번째 샘플에서 검사 템플릿(정렬 기준 → 측정 포인트 정의 → 편차 계산 → 리포트 생성)을 한 번만 만들어두면, 이후 샘플은 데이터만 교체해 같은 분석과 리포트가 자동으로 적용됩니다.
샘플마다 측정 포인트를 다시 잡고 계산하는 수작업을 줄여, 60개 샘플에서도 전수 검증을 일정 안에 완료할 수 있었습니다.
측정 리포트를 각 샘플별로 한 번에 적용하는 파라메트릭 기능(샘플별 스테이지 화면)
측정 결과
측정 결과, LED 중심 좌표는 설계 좌표와 비교했을 때 전반적인 분포를 확인할 수 있었고, 일부 샘플에서는 Y축 방향으로 최대 약 0.15mm 편차가 관측되었습니다. 이를 통해 기판 휨이 LED 위치에 미치는 영향을 수치로 명확하게 확인했습니다.
아래는 대표 샘플의 측정 결과 중 일부입니다.
일부 샘플의 LED 중심 좌표 편차 — X축은 거의 정확, Y축에서 기판 휨 영향이 확인됨
핵심 성과
ZEISS Inspect 검사 기능과 ATOS Q, 스캔 자동화 모듈을 결합해 기존 수동 방식 대비 리드타임을 최대 80% 단축했습니다.
(기존 방식 기준 약 25일 → ATOS Q 자동화로 5일)
그 결과 60개 샘플에서 총 240개 LED를 전수 검증하고도 일정을 맞출 수 있었습니다.
ATOS Q 3D 스캔이 LED 기판 검사에 적합한 이유
스캔 후 CAD 데이터와 표면 비교 예시 이미지
Q&A
Q. CMM 접촉식 측정으로 충분하지 않나요?
A. LED 간격은 CMM 프로브 팁보다 좁아 물리적 접근이 불가능한 구간이 다수 있었습니다. 또한 얇은 PCB는 접촉 압력만으로도 변형될 수 있고, 항온항습 환경과 전용 거치대도 필요합니다. ATOS Q는 비접촉으로 이런 제약 없이 측정이 가능하며, 실제로 많은 전자부품 업체에서 비접촉식 스캐너를 지속적으로 활용하고 있습니다.
Q. 반사되는 LED 표면도 측정되나요?
A. 네, 가능합니다. 승화성 스캔 스프레이를 적용하여 반사 및 투과를 억제합니다. 일부 스프레이는 절연성을 띠고 자연 승화되어 별도 세척이 필요 없으므로, 세척이 까다로운 전자부품 기판에도 안심하고 적용할 수 있습니다.
Q. 전수 검사에 시간이 너무 오래 걸리지 않나요?
A. 스캔 자동화 모듈로 많은 양의 샘플을 효율적으로 스캔할 수 있고, ZEISS Inspect의 기능으로 첫 번째 샘플에서 한 번만 작성하면 나머지 샘플에는 동일한 형식이 자동 적용됩니다. 이번 프로젝트에서도 이 방식으로 기존 수동 방식 대비 리드타임을 약 80% 단축하여 60개 샘플 전수 검증을 일정 안에 완료했습니다.
Q. 스캔 스프레이가 LED나 기판에 영향을 주지 않나요?
A. 사용한 승화성 스프레이는 비전도성(절연성)이며, 수 시간 내 자연 승화하여 잔류물이 남지 않습니다. ESD(정전기 방전) 안전 기준도 충족하므로 전자 기판에 안심하고 적용할 수 있습니다.
Q. 스캔 데이터를 설계·공정 수정에 활용할 수 있나요?
A. 가능합니다. 스캔 데이터는 검증은 물론 역설계, 가상 조립, 시뮬레이션 등 다방면으로 활용할 수 있는 디지털 트윈 데이터가 됩니다.
“우리 제품에도 3D 스캔 검사를 적용할 수 있을까?”
아이디에스는 광학 측정 장비와 스캐닝 기술 노하우를 바탕으로 목적에 맞는 최적의 솔루션을 제안드립니다.
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