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초록

한국어

최근 반도체 제조업은 Fab에서의 미세회로 한계성으로 인하여 조립 공정에서의 Chip 적층기술들을 이용한 집적도 높은 제품을 만들어 내고 있다. 이러한 조립에서의 적층기술에 절대적인 역할을 담당하여야 하는 핵심 원자재가 PCB(Printed Circuit Board)이다. 반도체 Package의 고집적화에 대응하기 위한 PCB의 다층 Layer는 PCB 업체에서의 품질관리도 더 높은 수준으로 요구되어졌고 조립업체에서도 더 수준 높은 수입검사 기능을 요구받게 되었다. 반도체 조립 공정에서 사용되는 주요 원부자재의 안정적인 품질 확보를 위해 필수 불가결하게 실시되는 수입검사 시의 샘플에 대해 검사 후 폐기되거나 용도전환으로 인해 발생되는 연간 품질비용이 수억 원 대에 달한다. 본 연구는 반도체 조립공정에서 원부자재 수입검사 샘플의 재활용을 통한 품질비용을 개선하기 위해, 6시그마 개선 프로젝트 추진방법론인 DMAIC(Define, Measure, Analyze, Improve, Control) 방법을 적용하였다. 기본적인 개선 방향은 원부자재가 창고 입고 후 손질검사 샘플 채취 단계부터 에서부터 검사과정, 검사 후 재포장 단계까지의 과정에서 검사 샘플에 Damage(스크래치, 변형)를 주지 않고 검사 본연의 목적을 달성할 수 있도록 검사방법과 작업방법을 개선하는 것이다. 이를 위해, Define 단계에서는 반도체 후공정의 핵심적인 원자재인 Lead Frame과 PCB(Printed Circuit Board)에 대한 손질검사 시 발생되는 폐기 수준(50%)의 현황을 파악하고 재활용할 경우 예상되는 기대 효과(80% 감소)를 파악하였다. Measure 단계에서는 양품 원자재와 비교하여 원자재에 대한 품질 이상 수준을 규명하였다. 아울러, 품질 이상을 발생하는 인자에 대해 기능 전개형 매트릭스(Function Deployment Matrix)를 적용하여 샘플 채취 방법, 검사 시 사용하는 지그, 재포장 시의 이동 동선을 핵심적인 요인으로 선정하였다. Analyze 단계에서는 각 핵심요인에 대한 세부 분석을 실시하여 자재 샘플링 시 조작방법 개선을 위한 검사원의 이동 동선 최소화를 위한 작업대의 구조변경, 샘플링한 자재에 대해 스크래치, 오염, 변형을 방지할 수 있도록 하기 위한 보관방법의 변경, 외관검사 시 자재 조작방법 개선을 위한 검사용 지그의 개발, 검사용 현미경의 stage개선 등의 개선 방안을 도출하였다. Improve 단계에서는 Analyze 단계에서 도출된 개선방안을 수행하여 검사방식 변경, 검사용 지그 개선, 샘플 재포장 시의 개선방안 모두에서 유효한 개선 효과가 있음을 확인하였다. 즉, 샘플 채취를 기존 창고에서 필요한 수량만큼 시료봉투에 담는 방식을 Bundle 자체를 검사실로 가지고 와서 검사 시 바로 샘플을 채취하는 검사방식으로 변경하였다. 또한, 검사 Scope stage의 교체를 통해 샘플을 이동시키면서 검사하는 방식에서 stage를 이동시키면서 샘플에 damage를 주지 않도록 하였고 이를 위해 검사에 필요한 지그의 형태도 새로 개발하였다. 검사원의 동선을 최소화하기 위해 기존 작업대의 구조를 개선하여 개선된 작업대에서는 샘플 채취, 검사, 재포장이 일괄적으로 이루어질 수 있도록 작업동선의 개선도 실시하였다. 최종단계인 Control 단계에서는 개선효과가 유효한 개선방안에 대해 해당자재의 검사규격으로 제정하였고, 검사실의 환경을 반도체 조립라인과 같은 수준의 청정도와 온도, 습도를 유지할 수 있게 보완하였고, 주기적으로 환경 측정이 이루질 수 있도록 하였다. 이와 같은 6시그마의 DMAIC 방법론을 적용한 결과, 기존 방식에서의 검사 후 샘플에서의 폐기 수준이 50%였으나 변경된 방식에서는 0% 수준으로 완전한 개선을 이루게 되었다. 또한, 기존의 반도체 조립공정에서의 검사 샘플 자재의 재활용 뿐만 아니라, 기존 검사 과정에서의 검사 샘플 폐기로 인한 공급업체와의 귀책여부 규명으로 인한 불필요한 마찰을 방지할 수 있게 되었다. 부수적인 효과로 작업동선이 최소화됨으로써 검사원의 피로도도 획기적으로 줄일 수 있게 되었다.

영어

The raw materials used in the semiconductor assembly process should be inspected to guarantee the quality. The sample of the raw materials used in the incoming inspection are usually discarded after related incoming inspection. This causes huge material waste and cost raise. For recycling the inspected samples and incoming inspection improvement, in this study, we presented an application of DMAIC (define, measure, analyze, improve, control) method. The application improves the incoming inspection method and operation method used in sample extraction stage, incoming inspection stage (appearance, size, characteristic) and repackage stage to avoid damage (scratch, pollution, deformation) and make the samples recycled as raw materials. In the define phase, the discarding levels (50%) of Lead Frame and PCB (Printed Circuit Board), the main raw materials used in the semiconductor assembly, were obtained. The improving level (reduce 80%) were also forecasted. In the measure phase, the inferior levels of raw material samples were obtained. Function Deployment Matrix (FDM) was used to select the extraction method, jig used in incoming inspections and inspector’s movement for repackage as indicators which have affect on quality. In the analyze phase, through the detail analysis to the selected indicators, the plan for modifying the work table’s construction to minimize the inspector’s movement, the plan for improving the storage method to avoid the scratch, pollution and deformation of the raw material samples, the plan for redeveloping the jig used in the incoming inspection to improve the appearance inspection’s operation method, the plan for improving the microscope’s stage were proposed. In the improve phase, the effect of the proposed plans for the improvements above was confirmed. In the control phase, the effective improvements were made as official incoming inspection rules, the inspection room’s environment was also maintained at the same level with assembly line and established a rule of regular check.

목차

ABSTRACT
 I. Introduction
 II. Research Background
  2.1 Semiconductor Subsequent Incoming Inspection
  2.2 Six Sigma and DMAIC Method
 III. An application of DMAIC Method for Incoming Inspection Cost Improvement
  3.1 Define Phase
  3.2 Measure Phase
  3.3 Analyze Phase
  3.4 Improve Phase
  3.5 Control Phase
 IV. Discussion and Conclusion
 References
 요약

저자

• Yu, Peng [ 우붕 | PhD Candidate, Graduate School of Industrial Management, Korea University of Technology and Education ] First Author
• Lyu, Heung Sun [ 류흥선 | PhD Candidate, Graduate School of Industrial Management, Korea University of Technology and Education ] Second Author
• Lee, Jang Hee [ 이장희 | Professor, School of Industrial Management, Korea University of Technology and Education ] Corresponding author

참고문헌