PCB 내장형 장치 : 진화 혹은 혁명? Michael Weinhold 30여 년간 컴포넌트가 전자 구조에 내장되며 다양한 기술이 개발됐지만, 임베딩 기술은 주목할 만한 성과를 갖지 못했다. 따라서 「SMT」지는 PCB 임베딩 장치에 대해 다뤘다. 그 내용은 다음과 같다. 유럽의 PCB 제조업체의 수는 1980년대 말 기준 25% 미만까지 떨어졌으며, 이 중 약 27억 달러 이상 매출을 기록하는 업체는 250곳이 약간 넘는다. Siemens, Philips, Alcatel, IBM 등 대기업들은 오래전부터 자체 PCB 제조를 중단했으며, 나머지 PCB 회사들의 경우에도 성장보다는 생존에 중점을 두는 전략을 갖고 있는 실정이다. 이런 상황에서 필자는 혁신이 생존을 위한 중요 요소로 생각된다. 오늘날의 비즈니스에서 경쟁력을 유지하기 위해서는 기업이 다른 경쟁사와의 차별화를 꾀하기 위한 수단이 무엇인지를 파악하는 것이 중요하다. 1980년대 PCB 제조 시장은 공급자 시장이었다. 그 시기에 공급자(PCB 제조업체)는 제품 가격을 거의 업체 마음대로 설정하고 수요자 입장에서는 어쩔 수 없이 공급자가 책정한 가격에 따라가야 했다. 반면, 오늘날에는 그 상황이 반대가
유기 & 인쇄 전자를 위한 하이브리드 시스템 Klaus Becker 「SMT」 최신호에서 유기 및 인쇄전자를 위한 하이브리드 시스템에 대해 소개했다. 유기 및 인쇄 전자 산업의 세 가지 주요 특징으로 박막형, 경량형, 유연성을 꼽을 수 있는데, 이러한 특징 때문에 수많은 분야에서 새로운 응용 사업을 기대할 수 있으며, 그 중에서도 특히 소비자 전자제품, 자동차, 조명, 패키징·인쇄, 제약, 에너지 부분에서의 적용이 기대되고 있다. 이 중에서도 눈에 띄는 부분은 하이브리드 시스템이 이미 시장 진입에 성공해 새로 응용 분야를 선보이고 있다는 점이다. 더불어 하이브리드 시스템은 유기 및 인쇄 전자 산업의 주요 트렌드 중 하나라고 OE-A의 5번째 로드맵에서 제시했다. 이 로드맵은 250명이 넘는 전문가들이 협업하는 OE-A 멤버십의 공동 관점에 대해서도 다루고 있다. OE-A는 작년에 비해 유기 및 인쇄전자 분야에서 16%의 영업 이익 향상이 기대되며 앞으로도 지속적인 성장을 이어갈 것이라고 밝혔다.
고γ분산구조 도입 바인더에 따른 감광성 땜납 레지스트의 내냉열 충격성과 절연 신뢰성 양립 Hiroyuki ISHIKAWA 외 2명 전자기기의 소형화와 고기능화에 따라 프린트 배선판에도 고밀도화가 진행되고 있다. 땜납 레지스트(SR)에서는 고밀도화, 협피치화에 따른 배선의 미세화로 인해 신뢰성, 특히 절연 신뢰성과 내냉열 충격성 등에 대한 요구가 증가하고 있다. 이와 관련 Hiroyuki ISHIKAWA 외 2명은 「일본실장학회지」 최신호에서 ‘고γ분산구조 도입 바인더에 따른 감광성 땜납 레지스트의 내냉열 충격성과 절연 신뢰성 양립’이라는 글을 통해 견해를 밝혔다. 이를 요약하면 다음과 같다. 내냉열 충격성에는 저온의 응력 완화 지표인 γ분산을 높이는 설계가 효과적이라는 가설은 타당해 보인다. 가설을 바탕으로 Tg를 유지하고 고γ분산화 바인더를 개발해 내냉열 충격성과 절연 신뢰성 양립을 실현할 수 있었다. 프린트 배선판은 앞으로도 소형화, 박막화가 더욱 진행될 것으로 예상되기 때문에 절연 신뢰성과 내냉열 충격성의 향상이 더욱 필요할 것으로 보인다.
에네루프·리튬·납전지를 충전한다(3) 이번 달에는 시판되고 있는 18650 사이즈의 리튬이온 축전지 모듈에 내장된 집적 회로를 소개하고, 충전 회로를 만들어 본다. 용량 2250mAh 타입을 사용하지만, 용량 1450mAh 타입의 경우에는 낱개로도 구할 수 있으므로 시도해 볼 수 있다. 참고문헌 (1), (2)에서 사용된 것과 같은 전지 모듈이다. 여기서는 18650(지름 18mm, 길이 65mm)이라는 사이즈의 리튬이온 축전지 1개와 보호 회로를 세트로 한 전지 팩(사진 1)을 소개한다. 우선 보호 회로에 대해 해설하고, 이 전지 팩의 9V 입력 충전 회로를 만들어 본다. 9V 입력에는 AC 어댑터를 직접 연결하도록 해 둔다. 18650 사이즈란 직경 18mm, 길이 65.0mm의 원통형 전지로 치수를 수치로 나타낸다. 이 사이즈의 전지는 십년 이상 전에 나온 것으로 다양한 용도에서 사용되고 있다. 예를 들면, 노트북이나 전동공구, 무선기, 의료기, 측량기, 자동차 등 폭넓게 활약하고 있다. 18650은 원래 규격에서 정해진 사이즈지만 직경이나 길이가 아주 약간 큰 것이 있다. 체적이 늘려 전지 용량을 높이기 위해서이다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
스마트폰과 연결하는 블루투스 코드리스 전화기 실험 보드 제작 노트북 PC, 아이폰이나 안드로이드 스마트폰, 피처폰, 아이패드와 같은 태블릿형 단말기, 아이팟 터치와 같은 소형 단말기에서 블루투스가 지원되고 있다. 여기서는 음성 지원 블루투스 모듈 WCA-009를 실장한 실험 보드로, 휴대전화나 태블릿 단말기의 스피커에서 무선으로 음악이 나오게 하거나 음악 정보를 표시하고 통화가 가능하게 해 본다. 블루투스 모듈 WT32(핀란드의 Bluegiga社)는 오디오 관련 프로파일을 지원한다. USB 동글과 같은 블루투스 디바이스를 사용할 경우, 각 프로파일 스택을 호스트 측에서 준비해야 하지만 프로파일을 지원하는 이 모듈을 사용하면 마이컴 측에서의 개발 작업을 대폭 간략화할 수 있다. WT32는 CSR社의 블루투스 코어 칩 BC05-MM을 토대로 한다. 내장된 MCU(Micro Control Unit) 펌웨어에 의해 오디오 스트림을 송수신하는 A2DP(Advanced Audio Distribution Profile), 리모컨 기능인 AVRCP(Audio/Video Remote Control Profile), 핸즈프리 기능인 HFP(Hands-Free Profile)뿐
OP 앰프 증폭 회로 입문 반전 앰프는 뒤에 나오는 적분기, 정류 회로, 전류-전압 변환 회로, 대수 앰프 등을 만들 때 바탕이 된다. 단순한 증폭용으로는 비반전 앰프가 더 많이 사용된다. 반전 앰프 입력 측 저항을 0Ω이라고 하면 전류-전압 변환 회로가 된다. 포토다이오드는 소형 태양전지와 같은 것으로, 입사 광량에 비례하는 출력 전류를 흘린다. 단순히 전류 검출 저항을 넣어 전류-전압 변환하면 포토다이오드의 단자 간 전압이 0.7V 정도로 되는 부분에서 포화되어 버려 그 이상 전압이 올라가지 않는다. 또한, 포화에 가까워지면 입사 광량-출력 전압의 직선성도 나빠진다. 그래서 OP 앰프를 사용한 전류-전압 변환을 사용한다. 이 회로라면 포토다이오드의 단자 간 전압은 항상 0V이므로 위와 같은 문제는 일어나지 않는다. 다이오드의 순전압 강하 VF는 흐르는 전류 IF의 대수를 취한 것이 된다. 전압의 대수를 취하고자 할 경우, 반전 앰프의 전압-전류 변환 기능을 사용하여 입력 전압을 다이오드에 흐르는 전류로 변환한다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
대규모 모델 고속 최적화 기술 플랜트 제조 프로세스(=수요 측)에서 배출된 부생성물이나 폐열을 에너지 공급설비(=공급 측)에서 연료로 재이용함으로써 에너지 절약과 에너지 생산을 고려하면서 발전량을 증가시키는 조업이 이루어지고 있다. 또한, 원자력 발전소 가동 정지에 따라 태양광 발전이나 풍력 발전 등의 신재생 에너지, 축전지가 도입되고 있다. 따라서 플랜트 수요 측과 공급 측 연계에 의한 조업 범위의 대규모화, 설비 다양화 및 기상 조건 등 불확실한 상황에 대한 대응이 필요해져 조업이 복잡해지는 것이 과제가 되고 있다. 여기서는 우리가 대상으로 하는 대규모화, 복잡화된 플랜트에 대해 최적 해를 고속으로 도출할 수 있는 새로운 방법을 소개한다. 에너지 플랜트에 대해 조업 비용이 최소가 되는 운전 계획을 입안하기 위해서는 일반적으로 다음과 같은 단계의 실행이 필요하게 된다. ① 수요 예측 : 데이터베이스에서 기상 예보값, 운전 실적값 등을 추출해 다음날 의 에너지 수요량을 예측한다. ② 최적화 계산 : 수요 예측값, 연료 단가, 효율 등의 모델 파라미터를 플랜트 모델에 입력해 최적화 계산을 실행한다. ③ 데이터베이스 출력 : 계산된 최적화(=운전 계획)를 데이터
에너지 데이터 분석에서 과제 해결로 요코가와솔루션서비스는 고객들이 현장에서 배운 노하우를 토대로 ‘현장주의’ 정신을 잊지 않고 솔루션 서비스를 제안하고 있다. 여기에서는 에너지에 관점을 두고 ① ‘발견하고’, ‘해결해서’, ‘유지 향상’, ② 에너지 환경 변화, ③ 공장의 에너지 절약, ④ 에너지 절약 활동, ⑤ 과제 해결 접근에 대해 소개한다. 요코가와 솔루션서비스에서는 에너지 절약 활동을 지원하는 컨설팅 서비스를 제공하고 있다. 컨설팅 서비스는 고객들과 함께 에너지 효율화 과제를 발견하고, 개선 효과를 제시한다. 이 활동은 조업을 개선함으로써 메이커의 새로운 역할을 창출한다. 공장 에너지의 흐름은 복잡하다. 이 복잡한 에너지를 파악해 에너지 효율화를 달성하기 위해서는 에너지 공급 설비에서부터 수요 설비에 이르기까지 에너지의 흐름을 볼 수 있도록 해야 한다. 에너지 흐름으로부터 과제를 ‘발견하고’ ‘해결해서’ 얻어진 효과를 ‘유지 향상’하는 데 노력해야 한다. 요코가와 솔루션서비스는 최적 평가 방법을 개발해 에너지 효율화를 위한 컨설팅 서비스를 하고 있다. 최적 평가 방법의 특징은 다음과 같다. ① 대상 생산 프로세스 운전이 생산 변동에 영향을 주지 않고
스마트 그리드·스마트 커뮤니티를 뒷받침하는 EMS 기술 수급 제어를 실현하는 EMS 기술은 크게 수요 예측 기능, 수급 계획 기능, 수급 제어 기능의 3가지 기능으로 구성된다. 수급 운용은 예측한 수요에 기초해 발전기를 제어하기 위해 그 기본이 되는 수요를 예측해야 한다. 일반적으로 수요는 기온과 상관이 많지만, 그 상관성은 계절, 지역에 따라 다르다. 따라서 계절, 지역에 기초한 실적으로부터 회귀 분석 모델을 구축해 그 회귀 분석 모델에 기상 예보 정보를 입력함으로써 수요를 예측하는 것이 일반적인 방법이다. 수급 계획에는 연간, 월간, 주간, 이튿날에 이르기까지 다양한 계획 기간이 존재한다. 일반적으로 매일매일의 수급 운용에서는 주간, 이튿날 계획이 이루어진다. 주간 계획에서는 향후 일주일 정도의 중간 수요 예측에, 이튿날 계획에서는 이튿날 하루의 수요 예측에 기초해 화력발전기의 기동 정지 계획 등 수 시간에 걸친 현상을 1시간 또는 30분 정도의 시간 분해능으로 입안한다. 이때, 주간 정도의 수급 밸런스를 고려해 LNG 화력 발전의 연료소비 계획, 양수 발전 기동 정지 및 수위 계획, 계통용 축전지 도입 시에는 충방전 계획을 입안한다. 또한, 이튿날 계획
에너지 관리 시스템을 위한 IT 플랫폼 에너지 관리는 에너지의 가시화, 대책 검토, 실시의 PDCA 사이클에 의해 실현된다. EMS는 이 사이클 일부 또는 모두를 자동화하는 컴퓨터 시스템으로, 소비전력, 연료 유량 등의 계측값 수집, 표시, 제어/최적화 임무를 실행한다. EMS를 도입하는 시설은 전력, 철강과 같은 대규모 플랜트에서 점포나 일반 공장 등의 비교적 소규모 시설 등이 있다. 대상 시설 규모에 따라 계측 개수나 필요한 제어/최적화 프로그램의 종류는 다양하다. 따라서 기존에는 대상 시설의 규모나 취급 에너지 종류에 따라 컴퓨터 구성이나 제어/최적화 프로그램을 각각 설계해야 하는 번거로움이 있었다. 이러한 번거로움을 해결하기 위해 후지전기에서는 EMS에 요구되는 기능을 하나의 플랫폼 위에 통합한 EMS용 IT 플랫폼(이하, EMS 플랫폼)을 개발했다. EMS 플랫폼은 각종 웹 화면에 의한 데이터의 가시화, 실적 데이터 관리, 최적화와 제어 프로그램 그룹, 현장 센서와 제어장치의 통신을 관리하는 드라이버 관리 등의 기본적인 기능과 함께 전술한 요구를 만족시키기 위해 다음과 같은 특징을 가진다. · 고속 프로그램 연계 서비스와 고속 데이터 공유 서비스에
콤팩트 머시닝센터를 이용한 복합 가공의 실현 자동차업계를 비롯한 많은 업계에서 시장 상황이 점차 회복되고 있다는 것을 느낄 수 있다. 공작기계업계에서도 리먼쇼크 이전의 매출에 가까운 회복을 보이고 있으며, 시장 환경의 호조를 뒷받침하고 있음을 알 수 있다. 그러나 업계를 지탱하고 있는 부품가공업계에서는 예전과는 다른 상황이 전개되고 있는 것 같다. 특히 생산기술 담당·설비도입 담당자의 이야기를 들어보면, 예전보다 더 높은 수준의 비용절감이 요구되고 있으며 지금까지의 생산방법·가공설비로는 비용절감에 대한 요구를 만족시킬 수 없어 이러한 상황이 이익을 압박하는 수준에까지 이르고 있다고 한다. 이러한 상황 속에서 생산기술 담당자는 ‘지금까지와는 다른’ 생산방법·가공설비를 모색하고 있다. 복합 가공기를 이용한 선반공정과 머시닝 공정의 집약은 ‘지금까지와는 다른’생산방법·가공설비의 가능성 중 하나로 받아들여지고 있다. 여기서는 브라더공업에서 처음 판매한 콤팩트 머시닝센터'M140X1'의 특징을 소개한다. M140X1은 자사 개발에 따른 브라더공업 최초의 선삭기능을 탑재하여 선삭가공과 머시닝 가공을 1대의 기계로 실시하는 공정집약을 가능케 했으며, 이와 더불어 브라
복합 가공기를 이용한 바 재료 가공의 생산혁신 복합 가공기란 1대의 기계에 다양한 가공기능을 도입하여 공정집약을 목적으로 개발된 기계이다. 최근 들어서는 다양한 형태의 기계가 개발·판매되고 있다. NC 선반의 베이스 기기는 선삭 스핀들과 X, Z축을 갖고 있으며 여기에 밀링 축과 C축 기능을 탑재시켜 원형 가공물에 대한 선삭가공뿐만 아니라 드릴가공, 밀링가공을 원 척킹(One Chucking)으로 실시하며, 2공정 째 가공하는 제 2스핀들을 보유하고 있어 1·2공정의 연속가공도 가능하다. 또한, Y축 기능을 탑재시켜 고정밀도의 키 홈 가공이나 가공물 중심에서 Y축 방향으로 오프셋 한 가공도 가능케 했다. 그리고 B축 기능을 탑재시켜 경사홀 가공, 경사면 가공이 가능해졌으며, 더 나아가서는 X·Y·Z·C·B축의 동시 5축 가공으로 자유 곡면에 대한 가공도 가능해졌다. 복합 가공기의 대표적인 기종으로, YAMAZAKI MAZAK에서 출시한 ‘INTEGREX’ 시리즈를 예로 들 수 있다. 복합 가공기의 발전과 함께 원형 부품가공의 개념이 희박해지고 있어 머시닝센터에서의 각재 부품가공이 그 대상으로 도입되고 있다. 또한, 복합 가공기 도입으로 다음과 같은 공정집약
5축 머시닝센터를 이용한 항공기부품 가공 항공기는 초대형기 시대에서 중형기 시대로 접어들고 있으며, 최근 몇 년 동안 많은 신형기의 취항이 시작되고 있다. 항공기 엔진은 규제 완화로 4발기에서 2발기로 바뀌어 대형화되었으며, 마찬가지로 더욱 연비가 높은 기종이 최근 몇 년 동안 사용되기 시작하고 있다. 여기에서는 5축 머시닝센터 HERMLE C 시리즈를 사용한 블리스크(Blade In Disk) 가공사례 및 구조부품의 3축 트로코이드 가공을 소개한다. 항공기의 경우, 연소기보다 앞 측의 압축기는 티타늄계 재질을 사용한다. 티타늄계 재질은 강철계 가공에서 최근 들어 자주 사용되는 얕은 깊이 절단/고이송으로 가공할 경우, 고이송으로 날끝만 크게 손상을 받는다. 일반적으로 어느 정도 Z방향의 주사선이 많아지도록 속도를 떨어뜨리는 가공이 많이 사용된다. 이로 인해 스핀들에 부가되는 부하도 커지며 강성도 높아져야 한다. Inconel계 재질은 고경도이며 가공 시 진동이 심하다. 5축 머시닝센터 HERMLE C 시리즈의 스핀들은 강성이 높으며, 특히 C42보다 소형기에서는 프레임에 인조석을 사용하고 있어 가공할 때 진동이 감쇠되기 쉬우므로 이러한 가공에 적합하다고 할
항공기 제조기술발전 위한 산학관 연계 프로젝트 CMI 활동 CMI의 미션은 산학관 연계 연구로 혁신적인 기술을 조속하게 실현하여 세계를 리드하는 것이다. 이런 점에서 구체적으로는 다음과 같이 추진하기 위해 노력하고 있다. ① 제조기술에 특화시켜 제조기술의 고도화와 보급을 목표로 한다. ② 대학이 학구적 분위기를 최대한으로 활용하여 지금까지 기업에서 경험적인 기술을 기본으로 하여 발전해 온 제조기술을 제조과학으로 승화시켜, 다시 한 번 기업의 제조현장에서 제조기술로 환원한다. 제조과학으로 이론체계를 구축하여 각종 기술과제를 위에서부터 파악하면서 동시에 해결하는 것을 목표로 한다. 또한 제조기술을 기업의 제조현장에서 제조기술로 환원할 때에는 기업의 연구자가 참가하여 인재육성을 목표로 한다. ③ 일본 국내산업의 경쟁력 향상과 사회공헌을 목표로 한다. ④ 시작 당시에는 항공기 기체제조기술을 대상으로 연구를 실시했지만, 앞으로는 다른 산업으로의 전개를 목표로 한다. CMI에서는 3S(Science, Speed, Same Target)를 중요시한다. CMI에서는 학구적 분위기를 이용한 제조과학 확립을 통해 이론의 체계화 구축을 중요하게 생각하고 있다. 또한 전원 참가에
CNC 원통연삭반 풀 모델 체인지…고도의 제품 생산 실현 연삭반은 최종 마무리공정에서 사용되기 때문에 숙련기능자의 감·요령·경험에 의존하는 경우가 많으며, 사용하는 사람을 선택하는 생산설비였다. 실제 유저에게 의견을 들어본 결과, 얼마동안 작업을 중단하고 작업을 재개할 때의 치수변화에 신경을 쓰고 있는 경우가 많았으며, 연삭가공은 열로 인한 변형과의 전쟁이라고도 할 수 있다. 이로 인해 현재 상황에서는 숙련기술자가 실시하는 상태감시·도중개입 조정작업이 필요하다. 그러나 앞으로는 ‘누구나 간단하게 고도의 제품생산이 가능한 기계’가 필요할 것으로 예상된다. 이것은 안정된 정밀도의 실현뿐만 아니라 조작성 향상이나 안정성은 물론이거니와 환경까지 배려한 기계를 말한다. 안정된 연삭정밀도를 얻기 위해서는 열 변형을 줄이기 위해 주력해야 하는 치수정밀도 향상뿐만 아니라, 원통도에 대해서는 진직성을 향상시키기 위한 노력이 필요하다. 또 표면품위·진원도에 대해서는 쿨런트 청정도를 안정·향상시키기 위한 노력이 필요할 것으로 판단된다. 20년 만에 실시된 CNC 원통연삭반 GE4의 풀모델 체인지에 따라 JTEC에서는 ‘누구나 간단하게 고도의 제품생산이 가능한 기계’를 콘셉트로