정전용량식 감지 필름 센서 — 재작업 절단 위험 평가

참고: 고객 부품 번호 및 제품 코드는 기밀 유지를 위해 중립화되었습니다.

요약설명

의료기기 OEM이 완제품 정전식 감지 필름 센서 2,000개에 대한 설계 변경을 맞이했습니다. 조립 시 간섭 문제를 해결하기 위해 FPC 강성 부재의 길이를 7.00mm에서 4.00mm로 단축해야 했으며, 기존 재고에 대해서는 손가락 영역을 수작업으로 절단하는 방안이 제안되었습니다.

VMANX 엔지니어링은 재작업 방식을 평가한 결과, 옵션 A(재작업 절단)보다는 옵션 B(신규 생산)를 강력히 권장합니다. 표면적으로는 재작업이 더 저렴해 보이지만, 4.00mm 위치에서의 절단선이 실버 트레이스의 끝면을 가로질러 노출된 베어 실버를 유발하며, 이는 불가역적인 전기화학적 이동(ECM) 결함을 초래합니다 — 이 잠재 결함은 수 개월 후 고객 현장에서 간헐적 단락으로 나타날 수 있습니다.

D0 — 문제 설명

D1 — 솔루션 정의

D2 — 구조 및 고장 메커니즘(근거)

2.1 실제 레이어 구조(네 개의 레이어, 왼쪽 정렬, 오른쪽에서 0.20mm 스텝)

그림 1은 FPC 핑거 영역의 실제 구조를 보여준다: 상단 레이어 — 전도성 카본 6.80mm, 은 트레이스 전체를 덮고 보호; 두 번째 레이어 — 전도성 은 6.60mm, 카본으로 보호됨(은보다 0.20mm 길며 오른쪽에 스텝 있음); 세 번째 레이어 — PET 기재 0.125mm, 스티퍼너(7.00mm)와 정렬됨; 하단 레이어 — 스티퍼너 7.00mm.

그림 1 네 개의 레이어 구조: 카본 6.80mm / 은 6.60mm(왼쪽 정렬, 오른쪽에서 0.20mm 스텝) / PET 및 스티퍼너 7.00mm; 절단선 @4.00mm이 은 끝면을 가로지름

재가공 절단 위치: 접촉 단부에서 4.00mm 떨어진 절단선이 탄소 코팅 영역(6.80mm)과 은 코팅 영역(6.60mm) 내부에 위치함. 절단 시 탄소 단면과 은 층 단면 모두 절단되어, 은 단면이 탄소 보호 없이 노출됨.

2.2 은 이동(Electrochemical Migration, ECM) — 핵심적인 비가역적 위험

은 이동은 전기화학적 이동(ECM)의 한 형태임. 전계와 습기 하에서 은은 양극에서 이온화되며, 이온이 이동한 후 음극에서 환원되어 덴드라이트를 형성함.

• 양극: Ag → Ag⁺ + e⁻ (은이 은 이온으로 산화됨)

• 음극: Ag⁺ + e⁻ → Ag (이온이 은 덴드라이트로 환원됨)

가속 요인 — 본 제품에는 모두 존재함: 1) 전계: 작동 중 인접한 1.0mm 피치 핑거 간 전위차; 2) 습기: 소비자/산업 환경의 주변 습도가 전해질 운반체 역할을 함; 3) 노출된 도체: 절단 단면에서 은이 수분/산소 차단층 없이 노출됨.

그림 2 은은 이동 메커니즘: 왼쪽 — 탄소 코팅 무결함(이동 없음); 오른쪽 — 절단 단면에서 노출된 은, Ag⁺ 이동, 1.0mm 간격을 가로지르는 덴드라이트 형성 → 단락

고장 시기선: 탄소 코팅이 무결할 경우 이동 위험은 극히 낮음(5년 이상 설계 수명). 리워크 절단 후 노출된 단면에서 은이 직접 노출되며, 1.0mm 피치 및 전계 기울기 하에서 몇 개월에서 수 년에 걸쳐 서서히 덴드라이트가 성장함. 덴드라이트가 인접 핀을 가로지르면 신호 크로스토크, 단락 또는 절연 저항 급격한 저하가 발생함 — 온도/습도에 따라 달라지는 임의적이고 간헐적인 현상으로, 고객 현장에서는 재현하기 어려우나 실제 고장임. 애프터세일즈 고장률이 급격히 상승함.

D3 — 전체 차원 비교 매트릭스

D4 — 실험 데이터 지원 (산업 표준 참고)

참고: 데이터는 IPC 표준 및 산업용 은 전극 이동 시험 기준에 따라 산출됨. 양측이 공동으로 확인함.

D5 — 위험 요약 (옵션 A)

D6 — 재작업이 필수인 경우 사전 조건

• 수분 차단 기능 복원을 위한 은 단면 밀봉 사전 절단(예: 콘포멀 코팅 또는 엣지 실란트) — 잔여 위험 존재, 문서화 및 합의 필요

• 재작업 후 100% AOI + 플라잉 프로브 전기 테스트

• 출하 전 샘플 로트에 대한 환경 스트레스 시험(85°C/85%RH, 500시간)

• AQL 0.65 최종 감사 및 서면 합의된 연장 보증 조건

• 고객이 위험 수용 면책서에 서명(재작업은 정상 제조 공정 범위를 벗어남)

D7 — 결론 및 권고 사항

VMANX는 옵션 B(신규 생산)를 강력히 권장합니다. 옵션 A는 겉보기에는 비용이 낮아 보이지만, 4.00mm 절단선이 은 도금 끝면을 절단하여 불가역적인 은 이동(전자 이동 부식, ECM)을 유발하며, 이로 인한 잠재적 고장 비용은 명시된 절감액을 훨씬 상회할 수 있습니다. 품질과 신뢰성은 장기 협력 관계의 기반이며, 본 설계 변경(7mm → 4mm)은 구조적 최적화이지만, 실제 절단 작업은 일반적인 양산 공정에 반하는 파괴적 과정입니다.

고객사께서는 해당 결정을 신중히 검토해 주시기 바랍니다.

D8 — 확정