다층 코팅 시료의 검사

품질 관리에서의 작업 흐름

품질 관리에서 효율적이면서 빠르고 정밀한 작업 흐름을 만들어 내기 위한 새로운 접근법

자동차나 마이크로 전자 산업에서 일상적으로 이루어지는 일처럼 금속과 플라스틱 시료 위에 있는 다층 코팅의 품질 관리는 많은 여러 가지 단계와 기계들로 인해 상당히 시간 소모가 되는 작업 흐름을 필요로 한다.  표적 표면 처리 시스템인 Leica EM TXP와 광학현미경 Leica DM 2700M을 결합시키는 새로운 접근법은 요구되는 절차를 줄이고 작업흐름을 간소화며 신뢰성이 높고 정밀한 결과를 만들어 낼 수 있게 한다.

통상적인 시료 전처리: 시간 소모와 어려움

산업체의 품질 관리에서 반사식 광학현미경 관찰을 위해서 금속과 플라스틱 부품들에 구리나 니켈 또는 크롬 코팅된 시료를 준비할 때, 시료는 일반적으로 분석될 층이나 표면이 정밀하게 가공될 때까지 여러 과정을 거치게 된다.  일반적으로 시료의 단면은 절단이 되고, 처리되기 위해서 수지에 포매되고 그 다음 각 단일 층의 두께에 대해서 검사하기 그 뒤로 여러 번 연마된다. 이 과정이 마무리 되기 위해서 약 4시간이 걸린다.  선택적으로 시료의 단면은 결함이 있는 영역에서 바로 절단되고 그 다음 여러 차례 연마된다. 이 매우 복잡한 과정이 완료되는 데 하루 종일 걸린다.  통상적인 방법으로 일을 하는 품질관리 실험실은 밀링(milling), 절단(sawing), 절삭(trimming), 갈아내기(grinding), 연마(polishing)를 위해서 다양한 시스템들이 전부 갖춰진 작업대가 필요하다.  시간 소모와 복잡한 절차들 때문에, 한 명의 기술자가 하루에 하나 또는 두 개의 시료를 만드는데 열중하게 될 것이고, 이것은 낮은 생산성으로 이어진다.

하나의 장비에서 4개의 기계 기술을 구성

하나의 장비에서 4개의 기계 기술을 구성하고 있는 Leica EM TXP가 수지에 시료를 사전 포매하지 않고, 하나의 시스템에서 절단(cutting)에서부터 밀링(milling)과 연마(polishing)까지 요구되는 기계적인 모든 단계를 완료할 수 있게 해준다.  이것은 작업 흐름과 결과의 품질에 여러 가지 주요 혜택들을 제공한다.

시료 이동이 없어 시간 절약

시료가 시료 홀더에 조여 고정되고 TXP의 povot arm에 장착되자마자, TXP에서 시료를 빼내지 않고 밀링(milling), 절단(sawing), 원형으로 시편 떼어내기(drilling), 절삭(trimmming), 갈아내기(grinding), 연마(polishing)을 할 수 있다.  모든 처리 과정들은 Leica EM TXP에서 연속적으로 수행된다.  시료를 빼내서 다른 기계로 옮기지 않음으로써 사용자가 귀한 시간을 절약하고 시료의 상세함(details)을 잃어버리는 위험을 피하게 된다.

자동차 산업의 다층 코팅 검사

Interview with F. Javier Ruiz Balbas, Laboratory Manager at Atotech Spain, about his experiences with the Leica EM TXP/DM2700 M system.

오늘날 자동차 산업은 차량 표면을 개선하기 위해 다양한 장식적 및 기능적 처리를 이용합니다.  이러한 다층 시료를 검사하는 전통적인 품질 관리 방법은 시간이 많이 걸리고 결함을 놓칠 위험이 있다는 사실이 입증되었습니다.  표면 처리 시스템과 광학 현미경을 결합한 새로운 접근법은 속도와 신뢰성 측면에서 새로운 가능성을 제시합니다.

F. Javier Ruiz Balbas, Atotech Spain의 실험실 매니저

Atotech Spain의 실험실 매니저인 F. Javier Ruiz Balbas가 이 시스템과 관련된 자신의 경험을 소개합니다.  Atotech은 인쇄 회로 기판, 첨단 패키징 및 반도체 제조와 장식적 및 기능적 표면 마감 분야에 전문 화학, 장비, 서비스 및 솔루션을 제공하는 글로벌 기업입니다.

Ruiz Balbas : Atotech Spain의 품질 관리 작업 흐름(workflow)은 기본적으로 결함이 확인된 부품을 수령하는 과정으로 이루어집니다.  후속 검사를 수행하기 위해 금속 조직 전처리 과정(절단 및 연마 단계)을 통해 이 결함에 대한 경위 분석(sequence analysis)을 수행합니다.  시료 전처리가 끝나면 광학 현미경과 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)을 통해 검사를 수행합니다.  일반적으로 품질 관리 업무는 구리, 니켈, 크롬, 아연, 금 등 금속 침전물에 발생한 표면 결함에 중점을 둔 금속 조직 검사와 측정으로 구성됩니다.

 

현재 직면한 특별한 과제는 무엇입니까?

Ruiz Balbas: 품질 관리 작업 흐름에서 가장 어려운 과제는 가장 짧은 시간 안에 결함에 대한 최대한의 정보를 수집하는 것입니다.

황동 Ni/Ni/Cr 코팅. 상단의 반광택 Ni, 광택 Ni 및 Cr 층. Leica EM TXP를 사용해 시료 전처리. 사진: Atotech Spain

신소재의 개발과 함께 자동차 산업에서 품질 관리에 대한 요구가 어떻게 변했습니까?

Ruiz Balbas : 지속 가능성은 자동차 산업의 모든 부문에서 필수 조건입니다.  이 말은 우리가 현재 물리화학적 특성이 더 높은 동시에 CO2 배출이 적은 비 CMR(발암성, 생식독성, 생식세포 변이원성) 제품을 다루고 있다는 뜻입니다.  이에 따라 Atotech은 10년 이상 연간 매출의 10%를 R&D 및 재료과학 분야에 투자하고 있고, 그 결과 자동차 산업에서 선호하는 표면 처리 파트너로 자리 잡았습니다.

회사에서 품질 관리가 어떤 차이를 만듭니까?

Ruiz Balbas : 우리는 금속 조직 검사 기법과 관련된 풍부한 경험을 바탕으로 차이를 만듭니다.

Leica EM TXP+ DM2700 M 시스템을 선택하기 전의 작업 흐름(workflow)은 어떤 모습이었습니까? 약점은 무엇 이었습니까?

Ruiz Balbas : 기존의 시료 전처리 방법을 사용할 때는 아주 작은 결함과 상세 사항이 목표물을 겨냥하기에는 너무 복잡하다.  많은 경우에, 시료를 다루고 준비하는 것과 같이 사람이 작업하는 요소는 마감 처리의 변동이나 일부 경우 그라인딩-폴리싱 과정 중의 시료 기울임 등이 발생하기 쉽습니다.  또한 시료를 수지로 캡슐화하는 등 시료 처리를 위해 보완적인 지지재가 필요합니다.

Leica EM TXP 표면 처리 시스템을 사용하면 제어된 일련의 과정을 통해서 재료의 절단(cutting)과 연마(polishing)를 진행할 수 있습니다.  대상의 세부 정보(detail)로 나아가고자 하는 미크론 수(the number of microns)를 나타낼 수 있습니다.  제어된 절단-연마의 앞으로 나아가는 단계를 0.5 ~ 100미크론 범위에서 선택할 수 있습니다.  이전에는 결함 수준(detect profile)에 대한 표면 외관과 단면의 정확한 수준을 전혀 시각화 할 수 없었습니다.

Leica EM TXP+DM2700 M을 사용하면 시료를 다양한 각도에서 보여주는 통합된 실체 현미경을 통해 단면 절단의 시작부터 전처리 도중 그리고 전처리가 완료될 때까지 이러한 시각화가 가능합니다.

일상 업무에서 경험을 쌓은 후 Leica EM TXP+DM2700 M에 대해 어떤 생각을 갖게 되었습니까? 이 시스템의 어떤 장점이 품질 관리 프로세스에서 가장 도움이 되었습니까?

Ruiz Balbas : 탁월한 유연성으로 단시간 안에 우수한 품질의 결과를 얻을 수 있습니다.  시료 전처리 방법의 일관성과 반복성을 보장해 정확한 시료 분석이 가능합니다.