가혹한 조건 하에서 우수한 프린팅 요구 급증
Jet Printer도 서서히 확대 中  

전반적인 SMT경기가 지난해와 비슷한 분위기로 흘러가고 있지만, 스크린프린터 업체들은 다소 긍정적인 시장을 예상했다. 다른 SMT 설비들에 있어서는 보수적인 투자계획을 잡고 있는 것과 달리, 스크린프린터의 경우에는 최신형 모델의 수요가 예상되기 때문이다. 적층 패키지, 극소형 부품 장착 등의 기술적인 진보는 하이엔드 급 최신 설비요구를 부추기고 있다. 특히, 최근에는 스마트폰 관련 업체에서 이러한 움직임이 확연히 나타나고 있어서 스크린프린터 업체들은 대응 가능 솔루션을 제시하고 있다. 프리미엄 스마트폰 모델용 생산업체의 요구라는 점 때문에 향후 수요가 꾸준할 것으로 예상되고 있다.
 

“2017년 스크린프린터 시장은 지난해와 비슷하거나 약간 나아지지 않을까 기대하고 있다”.
국내 스크린프린터 업체들이 주요 고객사와의 이야기를 종합해 결과, 올해 시장 움직임을 이 한 문장으로 요약했다. 일반 SMT 업종의 설비투자는 지난해와 동일한 흐름이 이어질 것으로 전망된다. (주)SJ INNO TECH 김재수 상무는 “지난해 4사분기만하더라도 올해의 PCB 시장 경기가 전년도에 비해 많이 좋아질 것이라는 기대치가 높았지만 글로벌 경기가 PCB 시장의 성장을 기대할 만큼 낙관적이지 않다”면서 “최근 프리미엄 스마트폰의 출시 등으로 인한 FPCB 시장에서 신규 투자가 약간 나타나고 있지만, 큰 성장을 기대할 만큼의 수준은 아니라고 생각한다”고 예상했다.
올해도 역시 스마트폰, FPCB, 백색가전, 디스플레이 관련 국내기업들은 베트남, 태국, 중국 등 해외공장의 설비투자에 집중과 관심을 가지고 있다. 특히, 국내 휴대전화 관련 업체들이 집중해 있는 베트남 지역은 전년도에 비해 국내기업들의 투자가 좀 더 늘어날 것으로 예상된다. 프리미엄 스마트폰 출시에 따른 물량증가에 대비하고, 미소칩 장착으로 인한 생산품질 확보 차원의 라인증설과 교체수요가 발생할 것으로 전망되기 때문이다. 스크린프린터 업체들은 해외진출 업체들이 비슷한 설비투자 계획을 말하고 있다고 입을 모았다. (주)ESE 고영선 부사장은 “베트남 지역의 투자는 연속적으로 발생하고 있는데, 임가공업체의 입장에 따라 설비투자 계획이 다르다. 기존업체들은 보수적으로 진행하고 있는 반면, 새롭게 진출하는 업체는 공격적으로 움직이고 있다. 공통적으로 대부분의 업체들은 보유 설비 활용과 신규교체 및 투자를 접목한 형태로 라인을 구축하고 있다”면서, “하지만 스크린프린터의 경우, 원청업체의 높아지고 까다로운 품질요구를 대응하기 위해 고성능의 최신형 모델을 선호하고 있는 분위기이다. 신규 스크린프린터 수요가 꾸준할 것”이라고 전망했다.
해외 공장의 분위기와 달리 순수 국내공장용 수요를 기대하기 어렵다는 게 관련 업계의 예측이다. 국내공장에서는 샘플테스트 및 양산안정화 용도의 한정된 수요의 교체수요만 보인다고 공통된 목소리를 냈다. (주)SJ INNO TECH 김재수 상무는 “휴대전화/가전/디스플레이 등 기존의 PCB 산업은 지속적으로 위축되고 있다. 일부 기업의 경우, 해외물량이 국내로 유턴했으나, 다시 해외로 나가는 움직임이 있다. 이처럼 국내경기위축은 당분간 계속될 것으로 보인다. 베트남 역시 한국기업의 생산시설이관, 신규투자 등, 다시 활기를 찾는 모습이고, 미국/유럽 등에서 최근 접촉이 많아지고 있다. 올해 역시 해외 시장만의 활기가 예상된다”고 말했다.
반도체, 자동차 관련해서는 꾸준한 스크린프린터 수요가 예상된다. 그래서 많은 설비업체들이 관련 업체들을 예의 주시하고 있다.
지난해 초반 일부 반도체 후공정 업체에서 하이엔드 성능의 설비들을 찾았었다. SiP 생산물량 확보를 위해 후공정 업체들은 경쟁적으로 라인구축 계획을 수립하였고, SMT 설비제조업체들은 크게 기대했었다. 그러나 당초 예상보다 물량이 적었고, 생산물량 대부분이 중국공장으로 이전되면서 증설규모가 상당히 줄어들었다. 특정 업체는 SiP 라인구축을 잠정 보류한 상황이다. 지난해 약간 실망을 안기기는 했지만, 스크린프린터 업체들은 여전히 긍정적인 시선을 버리지 못하고 있다. 반도체 후공정 업체들은 생산량을 지속적으로 늘리고 있고, 반도체 수퍼사이클 도래, 모바일 기기 확대, 제4차 혁명 등의 이유로 인해 메모리 반도체 수요가 증대되고 있기 때문이다. 이와 관련해 신규 투자건 이야기가 나오고 있다. (주)ESE 고영선 부사장은 “반도체 업종에서는 지난해 수준 혹은 그 이상으로 보고 있다. SiP 공정용 설비투자를 구축한 업체에서 지속적으로 최신형 모델을 요구하고 있으며, 또 다른 업체에서도 해당 공정용 라인구축 및 증설 이야기를 구체적으로 말하고 있어서 스크린프린터 업체들의 기대치는 지난해에 비해 높은 편”이라고 전했다. 반도체 후공정 업체의 투자는 2사분기 이후에 구체화될 것으로 예상되는데, 지난해처럼 투자계획이 잠정 연기될 가능성도 배제할 수 없어서 후공정 업체들을 주시하고 있다.
자동차 전장 업종의 최신의 고성능 스크린프린터 투자도 기대되고 있다. (주)SJ INNO TECH 김재수 상무는 “국내 자동차 전장관련 기업들은 국내 공장뿐만 아니라, 유럽 등 해외지역에도 꾸준히 투자가 이어지고 있어 고무적으로 받아들이고 있다”면서 “자동차 업종은 카메라, 자율주행, 안정장치, 편의사양, 디스플레이, 전기자동차 분야 등 PCB와 관련하여 다양하고 무한한 가능성이 존재한 곳”이라고 긍정적으로 내다봤다. 이어 그는 “자동차 시장에서의 요구는 다양하게 변화해가고 있다. 과거 일반 범용설비기준에서 검토/투자가 이루어졌다면, 이제는 자동차 전장업계의 고객사별로 다양한 기능, 옵션 등을 요구하고 있고, 특히 안정사양 등은 각 글로벌기업의 자체 표준사양에 정하고 따르도록 설계기준을 강화하고 있다”고 설명했다. 따라서 이들 업종의 요구에 대응하는 설비와 제조업체의 기술력이 큰 경쟁력으로 작용한다고 강조하였다. 

FPCB OLED, 높은 프린팅 성능 요구 

최근 스크린프린터 입장에서 가장 큰 화두는 FPCB의 미소칩 대응력이다. 원청업체에서 상당히 까다로운 수준의 프린팅 성능을 요구하고 있어서 모든 스크린프린터 업체들이 조건을 충족시키기 위한 노력을 기울이고 있다. 하이엔드급 프린팅 성능 요구는 프리미엄 스마트폰을 생산 업종, 구체적으로는 FPCB OLED 패널 제조업체들로부터 강하게 나오고 있다. OLED는 시야각에서의 장점을 비롯해 무한대에 가까운 명암비와 매우 빠른 응답 속도 및 엄청나게 얇은 두께로 만들 수 있고, FPCB 디스플레이 제작이 가능하다. 이로 인해 글로벌 스마트폰 업체들이 두께를 줄일 수 있는 FPCB OLED 패널을 선택하고 있다.
스마트폰 업체들의 FPCB OLED 패널 본격화로 인해 해당 시장은 폭발적인 성장세가 예측되고 있다. 그 동안에는 삼성전자만 스마트폰 디스플레이에 이 소재를 써왔지만 지난해 중국의 신흥 스마트폰 제조사인 오포·비보 등이 채택하였고, Apple도 올해 출시된 신규 iPhone에 OLED 디스플레이를 채용할 것으로 관측되면서 수요가 급성장할 것으로 전망되고 있다. 삼성디스플레이 블로그에 따르면, 지난해 스마트폰 패널 시장에서 OLED 출하량이 사상 최대치를 기록하며 연간 출하량 3억개 시대를 맞이했다. 차세대 스마트폰 폼펙터 구현을 위한 업체들의 FPCB 기술 적용이 확대되며 향후 스마트폰 시장의 중심은 자연스럽게 OLED로 이동할 전망이다. IHS마킷이 예상한 올해 스마트폰용 FPCB OLED 출하량은 1억 2,000만개, 매출은 88억 2,000만달러 수준이다. 지난해 대비 각각 3.1배, 2.8배 성장한 규모이며 더 나아가 2020년에는 출하량 3억 7,000만개, 매출 202억 5,000만 달러의 초대형 시장으로 발돋움할 전망이다.

한화투자증권 리서치센터는 OLED 패널의 세계 수요가 2015년 2.5억 대에서 2020년 7억 대로 향후 5년간 연평균 23% 성장할 것으로 예상했다. IHS마킷 연구원은 “스마트폰 업체가 최신 고급형 제품에 FPCB OLED를 채용해 리지드 OLED나 액정표시장치(LCD)를 사용하는 경쟁사와 차별화를 이룰 수 있다고 생각한다”며 “공급이 제한적이었기 때문에 스마트폰 디스플레이의 주류 제품이 되지는 못했지만 2016년부터 더 많은 업체가 FPCB OLED 공급 능력을 강화하는데 집중하고 있다”면서, “현재 FPCB OLED 패널 제조 원가가 리지드 OLED와 비교했을 때 훨씬 높지만 앞으로 수율이 개선됨에 따라 리지드 패널보다 원가가 더 떨어질 가능성이 있다”고 설명했다.
전세계 스마트폰 출하량 기준 세계 1~2위 업체들은 FPCB OLED 패널 공급처로 국내 업체를 낙점하였다. 이 업체가 전량 공급하는 분위기로 흘러가고 있어서 해당 업체 및 관련 벤더업체는 FPCB OLED 설비증설에 적극적으로 나서고 있다. 업계에서는 올해 말부터는 차세대 OLED 생산을 시작할 것으로 예측되고 있다.
FPCB OLED 시장 활성화로 인해 납빠짐성이 더욱 업그레이드된 스크린프린터가 요구되고 있다. (주)SJ INNO TECH 김재수 상무는 “최근 스크린프린터에서 많이 요구되는 것은, FPCB의 Array 조건에서 미소칩에 대한 대응력이다. Array 조건이다 보니 PCB, PCB jig, 마스크 등에서 오는 오차를 극복하고 미소칩 실장을 위한 인쇄 품질 조건을 맞추는 것은 인쇄 설비에서 한계가 있다. 그럼에도 불구하고 FPCB Array 시장에서 갈수록 보다 작은 미소칩 0402을 실장하는 사례가 늘어나고 있다”고 말했다.
0402와 같은 미소칩에 대한 프린팅 성능은 이미 검증을 끝냈다고 스크린프린터 업계에서는 말하고 있다. 반도체 업종과 초소형 전자기기에 0402 부품이 이미 몇 년 전부터 사용되고 있는데, 이들 라인에서 스크린프린터가 제 역할을 잘 하고 있다는 점이 이를 입증한다고 덧붙였다. 그런데 최근 OLED 업체에서는 매우 가혹한 조건하에서의 월등한 납빠짐성을 원하고 있다. (주)SJ INNO TECH 김재수 상무는 “국내에서 판매되고 있는 대부분의 스크린프린터는 2.0Cpk@±12.5㎛의 반복정밀도를 제공하고 있다. 이미 0402는 보편적으로 PCB 인쇄공정에서 사용되고 있고, 03015, 0201까지 언급되고 있는 것이 사실이다. 일반적인 하드 PCB에서의 120㎛ size pads 인쇄는 현재도 고객社에서 SoP 공정 등에 이미 사용하고 있는 조건이다. 다소 비용이 비싼 solder Type 5, Type 6 사용면서 일반 Squeegee를 사용한다”면서, 0402 부품 프린팅이 안정화 단계에 있다고 강조하였다.
E-Form 스텐실, 고가의 솔더페이스트 적용에 따른 원가상승이 불가피함에도 불구하고, 현재 임가공 업체에서는 원가상승 없는 조건에서의 납빠짐성 향상을 요구하고 있다. 이로 인해 스크린프린터 업체들은 대응책 마련에 최선을 다하고 있는 모습이다. 

0201 부품 등장, 프린터로 대응할까? 

지난 1월에 개최된 NEPCON JAPAN 2017 전시회에서 3D SPI 업체들은 0201 부품의 솔더 체적검사 가능을 내보이면서 앞선 기술력을 공개적으로 선전하였다. 이들 업체 대부분은 스크린프린터로 0201mm 사이즈 패드에 적당량의 솔더를 밀지 못할 것이라고 이야기했었다. 이에 대해 스크린프린터 업체들은 절반은 맞고, 절반을 틀리다고 말하고 있다.

0201 부품 패드에는 대략 절반인 50미크론의 솔더가 도포되어야 하는데, 현재 반도체 공정에서는 이와 비슷한 수준에 스크린프린터가 적용되고 있다는 것을 언급하면서 납빠짐성 문제는 크게 문제되지 않을 것이라고 말하고 있다. 물론 고가의 마스크, 솔더 페이스트 적용에 따른 비용상승은 감안해야 한다고 전제조건을 내세웠다. 현재 주로 사용하고 있는 마스크는 레이저절단의 제품이다. 현재의 사용되는 모든 SMD 부품에 대응하고, 저렴한 가격대로 인해 일반 SMT 업종용 설비에 모두 사용하고 있다. 그런데 레이저절단 마스크는 0402 이하의 부품 공정에 적용하기가 매우 어렵다. 0402, 03015, 0201 부품의 사이즈가 줄어든 만큼 솔더가 도포되어야 하는 패드 사이즈도 줄어드는데, 레이저절단 제품은 한계가 있다는 것이다. 그래서 스크린프린터 업체들은 얇은 두께 제작이 가능해 좁아진 솔더 패드에 맞춰 개구 사이즈를 형성하여 납빠짐성이 우수한 E-Form 마스크와 Type 5 이상의 솔더페이스트 사용을 추천하고 있다. 하지만 E-Form 스텐실은 레이저절단에 비해 최소 10배 이상의 가격대를 형성하고 있으며, Type 5 이상의 솔더도 비싸다. 이로 인해 극소형 부품 생산업체의 원가상승은 피할 수 없는 부문이다.
생산비용측면 보다 더 큰 문제는 03015, 0201 부품이 일반 SMT 공정으로 확산되어서 현재와 같이 범용적으로 PCB에 장착될 경우이다. (주)SJ INNO TECH 김재수 상무는 “0201 chip 생산을 일반 범용 설비처럼 다양한 PCB 조건 등을 모두 수용/전용할 수 있는 설비를 원한다면, 설비 업계에서는 고민이 깊어질 것”이라면서 “우선, 0201 chip 적용에 맞게 인쇄정도 및 인쇄 품질 등을 좀 더 끌어 올려야 한다. 이 때 프린팅의 범용성은 양보해야 한다. 그리고 E-Form 마스크 장착, 미세한 솔더페이스트 사용 등으로 인한 제조단가 상승을 감안해야만 한다. 그리고 무엇보다도 0201 등 미소칩은 마스크 두께가 얇아야 하지만, RF 부품 등은 납량을 고려하면 마스크 두께가 두꺼워야 한다는 것을 고려해야 한다”고 말했다. 이어 그는 “따라서, 미소칩에서부터 RF 부품들이 공존하는 부분에서의 PCB 패턴 설계를 고려한다면, SIP, SOP 등 반도체 부품제조 공정이 아닌 일반적인 PCB에서의 적용은 쉽지 않을 것이라는 판단이 된다. 하지만 0201 chip 실장이 현실화될 가능성이 짙다고 판단하고 설비업체들은 만반의 준비를 기하고 있다”고 전했다. Mycronic 김진오 차장은 “0201 부품 확산 가능성이 낮지만, 만일 극소형 칩들이 본격적으로 장착된다고 가정한다면, 미소 칩 중심의 마스크 제작으로 다른 일반 부품 패드에서는 미납현상이 나올 것이다. 미납 패드에 추가적으로 솔더를 도포할 수 있는 Jet Printer가 각광을 받을 것”이라고 말했다. 결론적으로 미소칩에 대응하는 스크린프린터와 일반 범용스크린프린터 구조가 될 수도 있고, 스크린프린터 후단에 솔더를 추가해주는 별도의 설비가 추가된 구조로 라인이 바뀔 가능성도 있다.

한편, 글로벌 스크린프린터 업체들은 앞선 프린팅 성능 구현을 위해 반복정밀도 향상에 매진하고 있다. 탑솔루션(주) 이도형 대표는 “반복정밀도 향상을 통해 월등한 프린팅 성능 확보와 스텐실 클리닝 공정 감소 효과를 거둘 수 있다. 스텐실 개구부와 PCB의 패드가 1:1로 정확하게 매칭 될 경우, 이들 간의 벌어진 틈이 없어서 그 사이로 삐져 나가는 솔더의 양이 매우 적어진다. 솔더에 의한 오염정도가 낮아진 만큼 스크린프린터 내의 클리닝 작업의 간격을 늘릴 수 있고, 이는 결국 생산성 증대라는 결과로 이어질 수 있다”고 설명했다.
반복정밀도 개선과 더불어 많은 스크린프린터 업체들은 설비 부가시스템에도 눈을 돌리고 있다. 앞서 설명한 미소칩 대응력 향상을 위해 E-Form 제품을 전시회에서 강조하고 있다.

Jet Printer, 경쟁조짐 보여

Jet Printer 시장에서 경쟁이 심화될 조짐이 여기저기에서 포착되고 있다. 반도체, 패키지 후공정, LED 등의 업종에서 기존 디스펜서 혹은 스크린프린터로 대응하기 어렵거나 대응할 수 없는 공정에서 이들 설비들을 서서히 대체해 나가고 있다.
이전 한정되었던 Jet Printer 고객이 다방면의 확장되는 모습이다. 반도체, 패키징 후공정, LED 업체 등이 주요 고객이었는데, 지난해 하반기 디스플레이 업체를 새로운 고객군으로 추가하였다. 여러 산업계에서 Jet Printer에 대한 이야기가 나오면서 여러 업체들이 관련 시장을 예의주시하면서 경쟁설비 제작에 들어갔다. 몇몇 업체들은 해외 디스펜싱 밸브 및 펌프 업체와의 긴밀한 협약을 통해 신제품 출시를 계획하고 있다. 국내 한 업체도 비슷한 유형의 설비개발에 집중하고 있는 것으로 알려져 있다. Mycronic 김진오 차장은 “Mycronic 설비의 여러 장점 중 하나는 일반 솔더 제팅 기술을 활용해서 솔더 프린팅 시스템들과 최대한 비슷한 수준으로 솔더 량을 분사한다는 것이다. 이러한 성능 때문에 스크린프린터 설비 혹은 공정을 대체할 수 있다. 공정을 대체하기 위해서는 설비의 제팅 분사성능 뿐만 아니라 적용하는 소재의 특성까지 감안해야만 한다. 기존 프린팅용 솔더와 아주 근접한 점성, 플럭스를 함유한 소재들을 적용하고 있다. 다른 업체들과 가장 큰 차이점인 동시에 극명한 기술 수준의 차이를 단적으로 보여주는 부문”이라면서 “자유경쟁사회에서 경쟁 설비의 등장은 해당 시장의 활성화에 기여한다는 측면에서 환영한다. 하지만 특화된 솔더 제팅 밸브 테크놀로지가 필요한 설비인 만큼 다른 업체에서 개발에 집중하더라도 당사 수준만큼 끌어올리기가 쉽지 않을 것”이라고 기술적 자신감을 표명했다.