정량토출 디스펜싱 시스템 수요는 ‘꺾이지 않다’
여러 업종의 보강/실링/실링 목적의 요구 이어져 

지난해에 이어 올해 국내외 SMT 관련 전시회에서 다양한 디스펜서 설비들을 접할 수 있다. 디스펜서 시장의 활성화가 올해에도 지속되고 있음을 짐작할 수 있었다. 외국계 디스펜서 업체에서는 지난해 글로벌 전자산업 디스펜싱 시장이 8,000억원 규모를 추정하였고, 올해도 비슷한 수준에 이를 것으로 예상했다. 국내 디스펜서 업체들은 현재 국내 SMT 설비투자 시장에 큰 이슈가 없음에도 꾸준한 수요가 나오고 있다고 말하고 있다. 여러 애플리케이션에서 디스펜싱 공정이 새롭게 추가되고 있으며, 자동화/고품질 실현을 위해 디스펜싱 시스템을 찾는 발길이 많아지고 있다고 전하고 있다. 올해 디스펜서 업체들의 큰 특징 중 하나는, ‘디스펜싱 공정 토털솔루션’이라는 공통된 목표를 설정하고 가진 바 역량을 집중하고 있다는 점이다. 첨단 시스템에 각사만의 현장 경험을 결합시켜 안정적인 성장을 이루기 위한 전략으로 분석된다.
 

디스펜서 시장은 올해도 여전히 활동적인 모습이다. 지난해와 같은 큰 이슈를 찾아 보기 어렵지만 자동화, 고품질화 등의 이유로 인해 수요가 많은 편이다. Mycronic社의 Clemens Jargon Asia Managing Director는 “지난해 작년 글로벌 전자전기업계 디스펜싱 시스템 애플리케이션은 8,000억원의 시장 규모를 형성한 것으로 추정된다. 올해 2018년에도 지난해와 비슷한 시장규모를 예상한다”고 전하면서, “세계적으로 현재의 가장 큰 화두인 제4차산업혁명인 Industry 4.0은 결국, 생산라인의 전자동화/무인화로 귀결될 수 있다. 임가공 업체들은 앞선 시장을 대비해 무인화 설비로 서서히 교체해 나가고 있다. 디스펜싱 시스템도 이러한 흐름에 포함되어 있다. 스마트팩토리 구축용도의 니즈 증가와 더불어 전통적인 수요 애플리케이션이 활발해지고 있다. 오토모티브 전장, 디스플레이 및 중국 내수 모바일 업체들의 대규모 설비투자가 지속되고 있다”고 근거 이유를 들었다.
시장예상과 주요 고객처에 대해 국내 디스펜서 업체들도 비슷한 의견을 피력했다. 관련 업체들의 의견을 종합해 보면, 올해 대표적인 디스펜서 시장은 중국발 디스플레이, 모바일용 카메라모듈/마이크로스피커, 패키징 언더필 그리고 자동화 수요이다.
2018년 전세계 디스플레이 업체들의 OLED 신규 설비 투자 확대 지속이 전망되고 있다. 시장조사업체 DSCC에 따르면 올해 세계 전체 디스플레이 설비 투자액은 약 22조원이며, 이 가운데 중국이 19조원을 차지하고 한국은 2조6000억원 규모에 그칠 것으로 전망된다. 중국 업체들의 공격적인 설비투자 움직임을 재차 확인시켜주는 분석 자료이다. 중국 정부의 ‘디스플레이 궐기’ 정책을 등에 엎은 중국 업체들은 특히, 중소형 OLED 라인투자에 집중하고 있다. 하이투자증권의 자료에 따르면, 중국 디스플레이 업체들은 10.5세대 LCD Fab.과 6세대 Flexible OLED Fab.을 포함하여 새로운 생산 라인을 적극적으로 확대하고 있으며, 특히 BOE, CSOT, Tianma, EverDisplay, Visionox, Royole 등의 Flexible OLED 관련 투자가 증가하고 있다고 전했다.
중국 업체들의 공격적인 투자와 달리 국내 대기업들의 중소형 OLED 설비투자는 잠정 미뤄진 상태이다. OLED를 채용한 프리미엄급 스마트폰의 판매 저조에 따른 영향으로 해석된다. 특히, 애플이 발표 예정인 3개의 모델 중 중저가 제품에 LCD 패널을 채택한다는 이야기가 전해지면서, 삼성디스플레이와 LG디스플레이는 중소형 OLED 투자를 연기한 것으로 알려졌다.
중국 디스플레이 업체들의 대규모 설비투자는 국내 디스펜서 업체의 매출 성장에 큰 도움이 되고 있다. 디스플레이 후발인 중국 업체들은 품질 및 수율 증대 확보를 위해 국내 업체의 생산라인 프로세스를 최대한 벤치마킹 하는 경향이 강하다. 일부 인라인 디스펜서 업체도 중국발 훈풍을 맞고 있다. B 업체 관계자는 “중국 BOE의 경우, B11에서부터 B17, B18까지 공장을 증설을 계획하고 있다. B11 관련 투자는 진행이 되었는데, 대부분 OLED 패널 생산라인으로, 대화면용, 모바일 중소형, TV용 OLED 라인으로 구성할 계획이다”면서, “중국 물량을 받은 국내 자동화 디스펜서 업체들은 납품건으로 바쁘게 보내고 있다”고 말했다.
OLED 투자와 관련해 디스펜싱 수요 증대가 예측되고 있다. 일반적으로 LCD 공정에서는 기본 4개의 디스펜싱 공정에 들어간다. 사이드 실링, 보강 실링, 방수/방진용 실링, 들뜸 방지용 컬러필터 보강 실링 등의 작업이 진행된다. OLED 공정에서는 전기신호를 담당하는 FPCB와의 본딩, FPCB가 글라스에 본딩이 되면 떨어짐 방지를 위한 앞뒤의 보강 sealing, 글라스 위의 드라이버 IC 코팅, 레이어 층 간의 사이드 실링 용도의 니즈가 나오고 있다.

디스펜서 업체들은 일반 디스플레이 공정의 요구 수준이 까다롭지 않다고 말하고 있다. B 업체 관계자는 “솔직히 말하면 대형 기판에 대한 대응성이 중요하다. 요구되는 도포 품질이 어려운 수준은 아니다”고 이야기했다. 그런데 최근에는 미세폭 토출 성능 요구도 나오고 있다. 마르코 코리아 강수길 대표는 “리지드 타입 OLED의 경우, 상판과 하판이 부착된 글라스 옆면에 실링하는 공정이 있는데, 이 때 글라스의 두께가 0.4~0.45t이다. 두께보다 작은 300미크론 선폭에 대응하는 설비를 원하고 있다”고 전했다. 디스플레이 공정의 미세 선폭 요구에 대해 디스펜서 업체들은 충분히 대응할 수 있는 수준이라고 강하게 말하고 있다. 300미크론 급의 선폭 토출 구현이 이제는 평준화된 수준이라고 이유를 들었다.
디스플레이 업종의 투자이외에도 현재 디스펜서 시장을 주도하고 있는 아이템은 스마트폰용 카메라모듈, 마이크로스피커, 지문인식 등을 꼽을 수 있다.
SMT 업계에서 디스펜서의 수요가 가장 많은 업종은 단연 휴대전화이다. 여러 부품들이 실장되는 스마트폰은 후공정 패키징 공정의 끝판왕이라고 불러도 손색이 없다. 방진/방수, 보강재 목적으로 많은 디스펜싱 작업이 수행되고 있다.
스마트폰 생산라인에서는 언더필 용도와 다양한 부문에 실링하는 목적으로 디스펜서를 찾았다. 카메라 모듈, 스위치, 커넥터, 케이스 등에 실링하거나 대부분 사출물에 작업을 한다. 지난해 디스펜서 시장에서 카메라모듈 공정 용의 설비가 큰 비중을 차지했다. 모바일용 카메라 모듈에는 이미지센서, 렌즈모듈, AF액츄에이터, 경통, IR필터, FPCB, 커넥터 등으로 구성되어 있다. 이들 구성품들의 접합을 위해 에폭시가 사용되고 있다. 각 공정별로 최적화된 용제가 사용되고 있으며, 공정별 최적합한 디스펜서가 이용되고 있다. 카메라모듈 공정에서는 모듈 간의 간격을 유지하면서 본딩 용액을 넣어줘야 한다. 이를 위해서는 충분한 양이 스며들 수 있도록 정확한 사이클 타임과 최적화된 시간이 필요하다. 최적화된 디스펜싱 펌프가 필수인 공정이다. 올해는 스마트폰 협력업체 중심으로 디스펜싱 설비투자가 나오고 있다.
마이크로스피커 제작과 관련한 디스펜싱 요구가 최근에 높아지고 있다. 스마트폰의 음질은 카메라 화소, 배터리 수명, 액정 크기 등과 함께 소비자들의 선택을 좌우하는 중요한 요소가 되었다. 내장형 스피커의 품질이 부각되고 있는 결정적인 이유는, 애플의 ‘Siri’, 삼성전자의 ‘빅스비(Bixby)’ 등 AI 비서 기능이 확대되고 있다는 점이다. 최근 애플과 삼성전자가 비츠 일렉트로닉스, 하만 등 글로벌 음향기기 제조사를 인수한 건 이를 잘 보여주고 있다. 고품질의 마이크로스피커를 제조하기 위해 제작 공정이 더욱 세분화되었고, 디스펜싱 공정도 더 추가되고 있는 것으로 알려졌다.
디스펜서 업체들은 충진용의 카메라 모듈과 마이크로스피커 프로세스를 하이엔드 영역으로 여기고 있다. 높은 기술력과 설비의 신뢰성 및 안정성을 확보한 업체들이 주축이 되어 있다.

디스펜싱 시스템 자동화 수요증대도 해당 시장 활성화에 일익을 담당하고 있다. 인건비 절감, 균등한 품질 확보의 이점 때문에 자동화 시스템으로 전환하는 업체들이 속속 나오고 있다. 디스펜서 업체들은 자동화 수요가 더 커질 것으로 예상하고 있다. 작업자가 구현하는 디스펜싱 선폭이 한계점에 왔다는 이유를 꼽았다. 탑솔루션 이도형 대표는 “사용 노즐과 용액의 특성에 따라 다르겠지만 보편적으로 작업자가 구현할 수 있는 한계는 400~500미크론의 갭의 작업이다. 현재 지문인식 공정에서 틈을 실링하는 한계 사양이 400~500미크론이다. 공교롭게도 수작업의 한계선과 일치한다. 탁상형 설비 활용의 마지막 단계라고 생각한다”면서 “탁상형 설비가 필요한 공정이 여전히 존재하겠지만 고속 고정밀 토출량의 요구가 높아지는 공정에서는 탁상형 자리를 시스템 설비가 대체할 것”이라고 예상했다. C 업체 관계자는 “디스펜싱 공정이 추가되고 있는 추세로 탁상용 설비의 수요가 엄청난 수준이다. 일반 자잘한 공정, 카메라, 스피커 공정라인에서 작업자들은 탁상용 설비를 사용해 절연체와 본드를 바르는 일련의 작업들이 실시하고 있다. 현재 임가공 업체들은 자동화 선택의 기로에 서 있는 것 같다. ROI를 따지면 현재의 수작업 방식과 자동화 설비 투입과의 큰 차이가 없어서 고민하고 있다. 이로 인해 고객의 마음을 잡기 위한 디스펜서 설비의 가격인하 현상이 대두되고 있다”고 밝혔다.
PCB 기판의 언더필용 이외에 2~3년 전부터 새로운 분야가 약간 떠오르고 있다. 스마트워치 등과 같은 웨어러블 기기의 실링 용도, 휴대전화 방수 목적을 위한 실링 용 수요가 발생하고 있다. 특히, 모 스마트폰의 경우, 실링 작업이 많은 비중을 차지하고 있다. 스마트폰 내부의 모든 스위치, 커넥터 등의 곳곳에 실링하고 있어서 관련 설비들이 꾸준히 납품되고 있다. 주요 시장은 휴대전화 임가공 업체들이 많이 포진되어 있는 중국, 대만 지역에 형성되어 있다. 디스펜서 업체에서는 스마트폰 구조가 대대적으로 변하지 않는 이상 향후에도 관련 수요가 이어질 것으로 예상하고 있다. 더불어, 웨어러블 기기 관련 실링 목적의 디스펜싱 구매가 점차 늘어나고 있다. 웨어러블 기기에서는 곡면, 벤딩이 있는 PCB가 사용되고 있어서 최적화된 디스펜싱 시스템 연구에 매진하고 있다.

SiP 패지징용 수요 꾸준히 나와 

반도체 업체들은 언더필에서 마이크로BGA 언더필 공정을 통해 전기적 특성을 향상시키는 용도로 최근에 많이 사용하고 있다.
시스템의 소형화, 박형화, 다기능화의 요구에 따라 시스템 설계의 솔루션으로 SiP가 여겨지면서 중요성이 점점 증가하고 있다. 이러한 이유로 인해 현재 국내 패지징 업체들은 SiP 패키지에 집중하고 있다. SiP 시장성장 가능성이 매우 커지고 있기 때문이다. 시장조사 업체인 번스타인리서치는 2018년 SiP 시장 규모가 400억 달러에 달할 것으로 전망했다. 유비쿼터스 사회를 대비해 소형 휴대기기를 중심으로 시스템의 다기능화가 커지고 있다. 기존의 1 LSI/1 패키지로부터 마이크로컴퓨터와 메모리의 다수 칩을 하나의 패키지 내에 수용하는 SiP에 대한 요구가 증가하고 있다. 최근에 개발된 초소형 SiP는 핸드폰용 애플리케이션 프로세서, SDRAM과 Flash 메모리, FBGA 등에 탑재되어 소형화, 박형화, 고기능화에 대비하고 있다.

SiP 패키지는 작은 SMT 공정이라고 해도 과언이 아니다. 하나의 부품을 서브스트레이트 삼아서 솔더 용재를 도포하고 소형 부품을 올려서 리플로우로 흘리면 하나의 SiP 패키지가 완성된다. SiP 공정에서도 새로운 디스펜서 시장이 열릴 것으로 관련 업계에서는 예상하고 있다. 패키징 공정의 모든 부문을 디스펜서가 대체하기에는 아직 기술적으로 무리가 따른다. 현장에서 요구하는 생산성을 따라가지 못하기 때문이다. 그래서 SiP 패키지 내의 소형 부품 솔더링을 위한 공정에 디스펜서 업체들은 중점을 두고 있다. 일반 스크린프린터로는 대응하는데 한계가 있다. 솔더 체적은 메탈마스크가 좌우하는데, 초소형 제작에 한계가 있다. 따라서 안정적인 작업을 위해서 디스펜서의 필요성이 크다고 여기고 있다. 이 시장에 안착하기 위해서는 조건이 있다. 초소형의 0402 부품 공정에 맞는 정밀한 디스펜싱 컨트롤이 필요하고, 더불어 생산 사이클을 어느 정도 충족시켜야 한다는 점들이다. 디스펜서 업체들은 현장에서의 요구사항을 취합하여 다양한 솔루션들을 제안하고 실제 현장에서 테스트를 진행하고 있다.
디스펜서 업체들은 SiP 패키지 공정에서 스크린프린터 후단에서 특정 포인트만 전담으로 솔더를 밀어내는 구조를 크게 부각시키고 있다. 이러한 구조로 라인을 형성하면 생산성 저하를 극복할 수 있다고 말하고 있다. 현재는 가격적인 문제가 있어서 현재 시장에서 구체화되지 않고 있다. 추가적인 비용투자가 발생하기 때문에 현장에서는 확실하게 선택하지 못하고 있다. 디스펜서 업체들은 가격적인 부문만 해결하면, 프린터와 디스펜싱 설비를 묶어서 판매하는 새로운 시장이 대두될 가능성이 크다고 본다. 이 구조는 프린터의 생산성과 디스펜서를 통해 퀄리티라는 장점만을 사용한다. D 업체 관계자는 “지금 반도체와 SMT 공정의 영역이 많이 허물어지고 있다. 공정도 굉장히 단순화되어가고 있다. 몇 종류의 장비만으로도 모든 걸 생산할 수 있는 구조로 트렌드가 바뀔 것이라고 본다. 가격적인 부문만 맞추만 실현 가능성이 높다”고 예상했다.

피에조 젯팅 밸브 진화 中

애플리케이션 확대를 꾀하는 피에조 젯팅 밸브의 진화가 거듭되고 있다. 피에조 젯팅 밸브는 미량의 전기신호를 가함으로써 구동되는 피에조 방식의 제품이다. 고속으로 초정밀의 토출을 반복적으로 사용할 수 있고, 파라미터 정량과가 가능하고 조작이 용이해 응용범위가 넓다는 장점을 가지고 있다. 대체적으로 피에조 젯팅 밸브는 200㎛급의 직경으로 디스펜싱할 수 있으며, 150㎛의 틈 사이에 디스펜싱이 가능하다. 이러한 장점 때문에 미세 도포가 필요한 공정에 피에조 젯팅 밸브가 큰 관심을 보이고 있다. (주)지오테크놀로지 백명신 대표는 “고정밀도의 토출이 필요한 업종 및 공정에서는 공압 밸브 사용을 지양하는 추세이다. 공압 밸브는 필연적으로 오차율을 가지고 있으며, 피에조 밸브 대비 생산성이 매우 낮다. 젯팅 밸브를 경험한 업체에서는 케미컬의 물성을 변경해서라도 젯팅을 활용하려는 노력을 기울이고 있다”고 말했다.
피에조 젯팅 밸브 제작해 사용되는 압전소자는 전세계적으로 3개 업체만이 생산하고 있다. 고난이도의 압전소자 기술력이 필요한 분야이다. 밸브 제작업체는 이들이 생산한 압전소자를 구입해 피에조 젯 밸브를 제작하고 있다. 핵심부품인 압전소자를 구입하는 조건임에도 피에조 젯팅 기술이 소개된 지 10여년이 넘었지만 피에조 젯 밸브를 생산하는 업체는 글로벌적으로 손에 꼽는다. 나라별로는 독일, 미국, 일본, 중국이 전부이다. 압전소자 제어기술이라는 크나큰 기술장벽이 존재하고 있기 때문이다. (주)지오테크놀로지 백명신 대표는 “피에조 젯 밸브를 생산하기 위해서는 압전소자가 어떠한 원리로 젯팅 밸브에 구동되는지를 알고 있어야 한다. 특히 MEMS 기반의 제어기술이 뒷받침되어야 한다”고 말했다. 마르코 코리아 강수길 대표는 “전기적 신호에 따라 반응하는 피에조 소자는 허용된 변위량을 초과하면 쉽게 파손된다. 피에조 소자의 파손은 결국 밸브의 수명과 직결되는 만큼 한 치의 오차도 허용되지 않는 고난이도의 변위량 제어기술력이 필요하다”고 설명했다.
피에조 젯팅 밸브의 월등한 장점에도 불구하고 확산이 더딘 이유가 있다. 적용 용액의 한계성 약점을 안고 있다. 탑솔루션 이도형 대표는 “장시간의 사용에 따라 젯팅 펌프의 특성이 변하고 이로 인해 정량토출이 어려워진다. 젯팅 밸브의 구조적인 특성에 기인한 현상이다. 에폭시 머티리얼 자체에 파티클이 들어있는데, 토출을 위해 압력을 지속적으로 받은 파티클들은 밸브 내부를 마모시켜 용적량에 변화를 준다”고 말했다. 또한 C 업체 관계자는 “저점도의 파티클이 없는 용액에서는 피에조 젯팅 밸브의 위력을 확인할 수 있지만, 고점도 용액의 공정에서는 적용하기가 쉽지 않다. 고점도 디스펜싱에 대응하기 위해서는 상당히 높은 수준의 젯팅 기술이 뒷받침되어야 한다”고 전했다.
피에조 젯팅 밸브 업체에서는 이러한 약점을 해결하는 솔루션 찾기에 오랫동안 매진해 왔다. 밸브 마모에 대응하기 위해 비접촉 방식, 부스터 방식을 채용하고 있으며, 중점도 용액을 도포할 수 있도록 Hotmelt 유닛을 부착해 제안하고 있다. 여기에서 더 나아가 업종별 공정별 최적화된 피에조 젯팅 시스템 유닛 개발에 집중하고 있다.

디스펜서 업체들의 공통된 목표, 공정 개념의 솔루션 제공
모든 디스펜서 업체들은 디스펜싱 공정 솔루션제공을 목표로 두고 있다. 디스펜서 설비 단품이 아니라 업종별, 공정별 전체 디스펜싱 공정을 턴키로 공급하는 솔루션이다. 자동화 로딩/언로딩 설비, 디스펜서, 검사기 등을 하나의 세트로 공급한다는 전략이다. 공정 라인 개념의 솔루션 제공은 현재 대부분의 디스펜서 업체들이 지향하고 있다. 디스펜싱 시스템과 FA시스템을 결부시킨 솔루션 제공을 목표로 두고 있다. 휴먼텍 신태양 이사는 “현재 디스펜서 시장이 나쁘지 않지만, 디스펜서 전체 시장파이는 줄어들고 있다. 단일품 개념의 디스펜싱 시스템 공급 구조만으로는 성장의 한계가 있다. 디스펜서 설비가 하나의 파트로 포함하는 공정 개념의 디스펜서 솔루션을 제안 및 제공해야 할 시기이다”면서 “디스펜싱 공정 개념으로 접근하기 위해서는 디스펜싱 시스템의 앞선 성능과 더불어 여러 업종에서 다년간의 디스펜싱 경험이 조화롭게 결합되어야만 한다”고 말했다. 이어 그는 “업종별, 공정별, 용액별 각각 다른 요구에 부응해야 위해서는 밸브, 컨트롤러에서부터 자동화 설비까지 공급할 수 있는 업체가 목표 달성에 유리할 것 같다”고 예상했다.