커넥터 전도 불량 등의 오류 원인과 관찰·측정
수요 확대와 품종의 다양화가 진행되는 커넥터에는 높은 품질이 요구됩니다. 여기에서는 커넥터의 전도 불량·절연 불량·접촉 불량을 일으키는 불량 현상(부식/산화·마모·이물질 부착·납땜 불량·휘스커·마이그레이션)의 발생 원인과 대책에 대해 설명합니다.
또한, 불량 해석·품질 검사에 필수인 현미경의 과제를 해결하여 입체 형상을 지닌 커넥터의 선명한 관찰·3D 측정·정량 평가를 실현한 최신 4K 디지털 마이크로스코프의 활용 사례를 소개합니다.
- 커넥터의 다양화와 품질의 중요성
- 커넥터의 대표적인 불량 현상의 원인과 대책
- 커넥터의 관찰·평가상의 과제와 4K 디지털 마이크로스코프의 활용 사례
- 커넥터 입체 형상의 관찰·측정·평가에 적합한 마이크로스코프
커넥터의 다양화와 품질의 중요성
커넥터는 현재 디지털 기기·통신 기기의 보급으로 수요가 확대되었습니다. 또한, 커넥터의 종류 및 용도는 다양해지고 있습니다.
대표적인 커넥터로 컴퓨터 주변 기기 접속 및 포터블 기기의 충전 등 폭넓게 이용되는 각종 타입의 USB 커넥터 등이 있습니다. 또한, 통신용으로 LAN 접속 등에 사용되는 RJ-45 커넥터 및 광화이버 접속에 사용되는 LC·SC 커넥터도 있습니다. 그 밖에 오랫동안 아날로그 음성 신호에 사용되어 온 XLR·폰·RCA 커넥터 등이 있으며, 디스플레이 및 텔레비전 모니터 대상 디지털 영상 신호 통신의 주류가 된 HDMI·VGA 커넥터 등이 있습니다.
커넥터는 일반 가정용 뿐만 아니라, 산업용으로도 범용·전용 커넥터가 폭넓은 분야에서 사용되고 있습니다. 따라서 커넥터 결함에 의한 접촉 불량 및 전도 불량, 절연 불량은 시장의 클레임 뿐만 아니라, 전문적인 현장에서 업무에 지장을 초래할 가능성이 있습니다.
또한, 중요 부품의 전자 제어화가 급증하고 있는 자동차의 와이어 하니스 등 전용 전장 부품용 커넥터에 불량 및 부식이 있는 경우에는 사고로 이어질 가능성이 있으므로 커넥터 제품에는 높은 품질과 신뢰성이 요구됩니다.
커넥터의 대표적인 불량 현상의 원인과 대책
접촉 불량 및 전도 불량, 절연 불량 등을 일으켜 커넥터의 품질·성능을 저하시키는 대표적인 커넥터 불량과 대책을 아래에서 소개합니다.
- 부식/산화
- 현상: 모재에 함유된 니켈 및 구리 등이 부식되어 표면에 석출
원인: 고온·다습·부식성 가스
대책: 금 도금 처리 및 부식 산화 억제제의 검토
- 마모
- 현상: 진동 및 충격으로 접점 부분이 슬라이딩하여 마모
원인: 진동·충격·빼고 꽂는 빈도가 높음
대책: 접촉압을 높이거나 접촉 면적을 확대
- 이물질 부착
- 현상: 이물질(가스 및 분진)이 부착되어 통전을 저해
원인: 커넥터 내에 가스 및 분진이 침입
대책: 밀폐성·기밀성 향상
- 납땜 불량
- 현상: 납땜 불량에 의한 절연 불량·전도 불량
원인: 땜납 균열(크랙)·땜납 볼·땜납 브릿지 등의 납땜 불량
대책: 납땜의 가열 온도·가열 시간 재검토
- 휘스커
- 현상: 도금에 함유된 주석이 수염 모양으로 결정화·성장. 단락 등 절연 파괴의 원인이 된다.
원인: 금속 내의 응력
대책: 금 도금 처리 등의 검토
- 마이그레이션
- 현상: 절연체상에서 금속 성분이 이동하여 절연 파괴가 발생
원인: 고온·다습
대책: 불소 피막 등 방습 코팅의 채택
커넥터의 관찰·평가상의 과제와 4K 디지털 마이크로스코프의 활용 사례
최근 소형화·고기능화·다양화가 진행되는 커넥터는 제품에 따라 보급·쇠퇴의 속도가 빠른 것도 특징입니다. 예를 들면, 히트를 친 제품이 채택되거나 폐지된 커넥터의 종류에 따라 수요가 급격하게 바뀌는 경우가 있습니다. 따라서 제품의 연구 개발은 물론 안정적인 제조 공정의 확립과 품질 관리·품질 보증상의 높은 정도 및 대응 속도가 중요한 경우가 많습니다.
커넥터의 검사 및 불량 해석에는 일반적으로 현미경이 사용됩니다. 그러나 기존의 현미경에는 아래와 같은 과제가 있었습니다.
- 커넥터는 입체적이기 때문에 일부에만 초점이 맞는다.
- 금속 부분의 반사에 의해 관찰이 어려운 경우가 있다.
- 실체 현미경은 작은 부위나 세밀한 흠집도 육안으로 보는 평면적인 관찰이 되기 때문에 불량의 원인을 판명하기 어렵다.
- 실체 현미경 등은 불량 부분이나 소형 부품의 측정으로 정량 평가할 수가 없기 때문에 별도의 측정기를 이용하여 작업 공정·시간이 늘어난다.
KEYENCE에서는 디지털 마이크로스코프 분야에서 20년 이상에 걸쳐 항상 현장의 의견을 반영하며 제품의 개량·개선을 거듭해 왔습니다.
그리고 기존의 과제를 해결하여 「지금의 현장이 원하는」 높은 성능과 새로운 기능, 조작의 간이성과 작업 시간 단축을 실현한 것이 고해상도 4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」입니다.
여기에서는 「VHX 시리즈」를 활용한 커넥터의 관찰·해석·측정·평가의 최신 사례를 소개합니다.
산업용 커넥터 단자의 고해상도 관찰
기존의 현미경은 피사계 심도의 한계로 입체적인 물체의 일부에만 초점이 맞았습니다. 동시에 해상도 부족으로 미세한 결함을 해석하지 못하는 경우가 있었습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 4K 화질에 대응하는 고분해능과 기존의 일반적인 현미경에 비해 약 20배 이상 깊은 피사계 심도를 실현한 「HR 렌즈」, 고해상도·낮은 노이즈의 「4K CMOS」를 탑재했습니다.
입체적이고 복잡한 형상의 커넥터 단자라도 전체에 초점이 맞는 고해상도의 4K 화상을 취득할 수 있습니다. 이전에는 보이지 않았던 세부까지 선명한 화상으로 관찰·해석할 수 있습니다.
커넥터 핀의 형상 평가
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 여러 커넥터 핀에 의한 입체적인 대상 물체라도 초점 위치가 다른 화상을 합성하여 전체에 풀 포커스가 맞는 화상을 순식간에 취득할 수 있습니다.
또한, 「3D 표시」를 통해 입체적인 커넥터 핀의 형상을 다양한 각도에서 자유롭게 관찰할 수 있습니다. 그리고 고정도로 측정한 높이 정보를 다른 색으로 표시하여 3D 형상의 가시화 및 지정한 부분의 프로파일 측정을 간단하게 실현합니다.
「VHX 시리즈」는 확대 관찰에서 3D 측정에 의한 핀 형상의 정량 평가, 템플릿과 화상·측정값을 이용한 리포트의 자동 작성까지 일련의 작업을 마이크로스코프 1대로 빠르게 완결시킵니다. 이로써 기존의 검사 공정을 합리화하고 작업 시간을 크게 단축합니다.
깊이가 있는 커넥터 및 단자의 관찰
산업용 커넥터는 깊이가 있는 하우징 및 실드 등의 형상에 따라 커넥터 핀이나 단자가 깊숙한 곳에 위치하는 경우가 있습니다. 그러나 기존의 현미경은 대상 물체의 일부에만 초점이 맞기 때문에 전체상으로 관찰할 수 없었습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 깊은 피사계 심도의 렌즈에 더해 「라이브 심도 합성」으로 깊이가 있는 입체적인 물체라도 전체에 풀 포커스가 맞는 화상을 간단하게 취득할 수 있습니다. 관찰의 작업 효율을 향상시키는 동시에 기존의 현미경을 사용한 부위별 관찰에서 발생하는 판정 누락을 방지할 수 있습니다.
또한, 「프리 앵글 관찰 시스템」을 사용하여 스테이지 상의 대상 물체를 그대로 두고 자유로운 각도로 경사를 관찰할 수 있게 되었습니다. 깊숙한 곳에 있는 커넥터도 최적의 앵글로 빠르게 관찰할 수 있습니다.
도금 처리된 압착 단자·커넥터 핀의 관찰
커넥터 핀이나 단자는 부식 및 산화, 휘스커의 발생에 따른 전도 불량 및 절연 불량을 방지하기 위해 금으로 도금되는 경우가 있습니다. 그러나 관찰·평가에서는 도금 부분의 광택이 반사에 의한 헐레이션을 일으키기 쉬워 표면 상태를 정확하게 관찰·평가하지 못했습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 「헐레이션 제거」, 「링 제거」 기능이 탑재되었습니다. 반사율이 다소 높은 물체라도 도금 처리된 커넥터 핀의 표면 상태 및 압착 단자의 심선 코킹 상태를 선명하게 관찰할 수 있습니다.
커넥터 핀의 수지 매립 단면 샘플 평가
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 「초고속 화상 연결」로 최대 50000×50000픽셀의 고해상도·광범위 촬영을 실행할 수 있습니다. 화상 연결 버튼을 누르기만 하면 되는 간단한 조작으로 고배율 화상을 자동으로 어긋나지 않게 고속으로 연결해 나갑니다.
수지 매립 후의 연마가 불충분하여 표면에 요철이 있는 단면 샘플도 심도 합성으로 전체에 풀 포커스가 맞는 조감도를 취득할 수 있습니다. 따라서 전체상을 파악하며 관찰 부분을 놓치지 않고 세부를 고해상도·고배율 화상으로 관찰·평가할 수 있습니다.
도금부의 흠집 관찰
커넥터는 금속 및 수지 등 다양한 재료로 구성됩니다. 관찰 부분에 도금 처리된 부분이나 동박 테이프 등 반사율이 높은 부위가 포함된 경우, 조명 조건을 추출하기 어렵고 헐레이션에 의해 광택 부분의 흠집 등 결함을 관찰할 수 없었습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 버튼을 누르기만 하면 전방위의 조명에 의한 여러 촬영 데이터를 자동으로 취득하는 「멀티 라이팅」을 탑재하고 있습니다. 멀티 라이팅 화상 중에서 관찰에 최적인 화상을 선택하여 작업 효율과 관찰의 정도가 크게 향상됩니다. 지금까지 조명 조건이 잘 맞지 않아 관찰하기 어려웠던 흠집도 쉽게 관찰할 수 있습니다.
또한, 관찰 화상을 선택한 후에도 조명 조건이 다른 화상은 자동으로 저장되기 때문에 바로 필요한 조명 조건의 화상을 불러올 수 있습니다. 따라서 다른 관점으로 관찰해야 하는 경우에도 다시 샘플을 스테이지에 놓고 각종 설정을 재현할 필요가 없습니다.
커넥터 전극의 납땜 불량 측정·정량 평가
커넥터 전극의 납땜 불량(피트 및 크랙 등)은 도통 불량의 원인이 될 뿐만 아니라, 결함 부분의 저항값이 상승하여 줄 열에 의한 발열·발화의 원인이 되기도 합니다. 기존의 현미경은 땜납의 광택에 의해 불량 부분의 평가를 정량화할 수 없는 과제가 있었습니다.
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는 「헐레이션 제거」, 「링 제거」 기능으로 헐레이션을 억제한 선명한 화상을 통해 불량 부분을 관찰할 수 있습니다. 또한, 관찰 화상에서 고정도의 3D 형상 측정 및 임의적인 부분의 프로파일 측정이 가능합니다. 그에 따라 불량 부분의 측정·평가를 정량화할 수 있는 동시에 작업 효율 향상이 실현됩니다.
커넥터 입체 형상의 관찰·측정·평가에 적합한 마이크로스코프
4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」와 기존 광학식 현미경의 큰 차이는 커넥터 및 그 구성 부품, 내부 구조 등 「입체 형상의 선명한 관찰·고정도의 측정」을 간단하고 신속하게 실시할 수 있다는 점입니다.
현장의 의견을 반영한 인터페이스의 조작성과 높은 작업 효율도 큰 특징으로, 요철 형상의 관찰·해석에서 주사 전자 현미경(SEM)처럼 사전 준비에 시간과 수고가 많이 들지 않습니다.
여기에서 소개한 것 외에도 여러 기능이 탑재된 「VHX 시리즈」. 제품에 관한 자세한 내용을 알아보시려면 아래의 버튼을 클릭하여 카탈로그를 다운로드하시거나 부담 없이 상담·문의해 주시기 바랍니다.
