전장 관련 솔더링 머신은 ‘기대’          

 

 

 

 

 

 

설비투자 시장에 빨간불이 들어왔다. SMT생산설비 업계에서는 올해 하반기 투자위축을 전망하고 있다. 특정 업종의 특종 생산물종을 제외한 전자산업계 전반에 짙은 먹구름이 걸쳐 있고, 내년 상반기까지 쉬이 가시지 않을 것으로 보는 견해가 지배적이다. 리플로우 업체들도 부정적인 견해를 내 놓고 있다. 

리플로우 업체들은 지난해와 올해 상반기까지 매우 바쁜 시간을 보냈다. 코로나19 장기화로 TV, 노트북, 태블릿 등과 같은 비대면 전자기기의 소비가 늘었다. 이와 관련해 반도체의 수요도 급격하게 높아졌다. 여기에 5G, AI, IoT, 자율주행 등의 산업성장에 따른 수요까지 더해지면서 반도체 칩, 패키징 업체들은 양산성 증대에 초점을 맞춰 움직였다. 반도체 관련 업종의 투자 활성화 여파로 인해 리플로우 업체들은 의도치 않았던 특수를 누렸다. 이러한 분위기는 올해 상반기까지 이어졌다. 헬러코리아(주)의 오우석 부장은 “상반기까지는 전체적으로는 2021년과 유사한 시장동향을 보였다. 일부 산업군에서 4분기부터 시장의 감소세가 예상되며, 그 추세는 내년 상반기까지 갈 것”이라고 예상했다. 

헬러코리아(주)의 상반기 시장분석 자료에 따르면, 상반기 리플로우 시장은 전자산업 대표 업종은 모두 양호한 모습을 보였다. 모바일 업종의 경우, 카메라 모듈/지문인식/3D 인식 모듈 등과 같은 카메라 및 센서의 고기능화에 따른 생산성 증가에 따라 장비투자가 확대되었다. 고급형 모델과 보급형 모델의 후속 모델 출시가 예정되어 있는 탓에 이와 관련된 수요는 내년까지 유지될 것으로 전망된다. 

자동차 전장의 경우, 전기자동차 관련 디바이스의 생산 수요증가, 자율주행 및 안전보조주행 관련 장치의 제조, 특히 모바일의 카메라 모듈 및 차량용 디스플레이의 대형화 등에 따른 관련 디바이스의 생산 증가가 추가적인 장비 투자를 끌어냈다. 2022년 하반기에도 이러한 추세는 이어진다고 예측했다. 

반도체 패키지 및 부품 제조 관련 장비시장의 경우, 상반기는 전년도 못지 않은 추세를 유지하였으며 일부 제조공정에서는 전년도 이상의 투자가 있었다. 글로벌 반도체 소자 부족의 여파로 반도체 관련 산업에 필요한 장비들의 경우, 납기 확보를 위해서 하반기 물량까지 조기에 발주하는 고객들의 수요로 인해서 장비업체에서는 추가적인 활황을 덤으로 얻었다. 하지만 반도체 관련 장비 시장은 2022년 4분기를 기점으로 분위기가 꺾일 것이고, 내년 상반기까지 계속될 것으로 보고 있다. 미·중 무역전쟁으로 인한 반사이익은 올해도 지속되었으며, 중국에서 생산하지 못하게 되는 제품들이 대만이나 한국 고객으로 유입되는 현상은 앞으로도 나올 것으로 내다봤다. 

헬러코리아(주)의 오우석 부장은 “최근 임가공 업체들은 보수적인 투자로 국면을 전환하고 있다”면서, “환율 및 유가의 고공행진, 반도체 소자의 결품, 1~2차 생산제품의 단가상승 등의 여파로 따라오는 각종 경비 및 원가상승의 요인들로 인해서 제품의 판매價 상승이 불가피하다고 판단하고 설비투자 지갑을 우선적으로 닫기 시작했다. 개인적인 생각이지만, 당분간 생산설비에서 가장 큰 경쟁력은 생산성 증가, 수율 향상과 관련한 솔루션 제공이 될 것”이라고 예상했다. 

 

 

하반기 시장 악화 견해에 동조한 (주)TSM의 심원석 부장은 “상반기 설비투자 시장을 주도했던 OSAT, 전장 등의 업종마저 최근 주춤세를 보이기 시작했다. 특정 반도체 디바이스 물량만 호황을 유지하고 있다. 그 외의 업종은 일부 노후 장비 교체건 이외에는 신규 투자 수요를 기대하기 어려울 것 같다”고 말했다. 신명기전 어재우 부사장은 전자산업계가 근래에 심각한 수준에 빠져 있다고 걱정했다. 그는 “백색가전 업종은 현재 재고가 쌓여서 협력사들이 일을 못하고 공장 셧다운하는 상황이 연출되고 있다. 특정 아이템을 제외하고는 물동량이 현저하게 줄었다. 보편적으로 소화할 수 있는 일 자체가 없다”고 시장 분위기를 전했다. 

일부 SMT 생산설비업계에서는 하반기 설비투자 ‘빙하기’ 도래를 예상하고 있다. 미·중무역전쟁, 우크라이나-러시아 전쟁지속, 자이언트 스텝의 금리인상 기조, 원자재 가격 상승 등의 악재로 인해 글로벌적인 경기는 악화일로를 겪고 있다. 경기침체는 최종소비심리를 위축시켰고, 스마트폰, TV, 노트북 등 가전기기의 수요가 줄었다. 시장조사업체 트렌드포스는 스마트폰, 노트북, 태블릿PC와 관련해 인플레이션 압박이 두드러지고 있다고 분석했다. 하반기는 전자제품 시장에선 전통적으로 성수기이지만 가파른 물가 상승으로 소비자 지출이 감소할 것으로 예상했다. 가전업계가 코로나19팬데믹에 기인한 ‘펜트업’ 특수도 사라질 전망이다. A 업체 관계자는 “코로나19 팬데믹 시기에 늘어나는 수요를 맞추기 위해 라인증설에 정신 없었던 SiP 패키지 물량마저 최근에는 줄어들고 있다. 칩의 생산량 감축은 세트 물량 감소를 의미하고, 결국 최종 가전기기의 수요 위축을 뜻한다”면서, “가전기기 재고가 상당한 수준으로 올라선 것으로 알고 있다. 이를 해소하기 위한 방편으로 조업일수 단축을 권고하고 있다”고 이야기했다. 

지난달 베트남에 출장 다녀온 C 설비제조업체 관계자는 “대기업에서 베트남 지역에 동반진출한 협력사에게 생산물량 감축 동참을 요청했다. 대기업의 자체 라인은 일주일에 2일을 멈추고, 협력사는 3일간 가동을 중단한다. 이러한 조치는 큰 변수가 없는 한 7월~9월 3개월 동안 이어질 것이라는 소문이 돌고 있다”고 현지 분위기를 전했다. 이어 그는 “생산설비 공급자 입장에서 보면, 대형 악재이다. 라인가동율이 일정 수준에서 유지되어야 노후 설비교체가 나올텐데, 이처럼 라인가동을 절반 정도로 낮추면 교체수요 역시 줄어들 가능성이 크기 때문이다. 더불어, 경기불확실성이 더욱 높아져서 설비투자에 더욱 인색할 것 같다”고 예상했다. 

 

 

리플로우 업계에 따르면 생산현장에서의 전통적으로 원하는 기능은 전력소비량 개선, 질소소모량 절감, 플럭스 처리능력 개선 및 Flux로 인한 품질 이슈감소 등이다. 더불어, Fluxless 공정에 대한 검토가 느리지만 천천히 증가하고 있으며, Formic Acid를 활용하려는 고객사의 검토 및 테스트가 증가하고 있다. 헬러코리아(주) 오우석 부장은 “생산성 향상 측면에서는 260mm 폭 이상의 제품에 대한 dual Lane 요구가 전년도 대비 급증하고 있어서 장비의 플랫폼의 광폭화가 요구되고 있다. 리플로우 시장의 경우 Dual Lane과 더불어 이종생산이 가능한 Gull Wing(Twin) 장비의 요구가 늘었고, 이러한 추세는 계속 증가할 것”이라고 예견하면서, “원가 경쟁력을 갖추는 장비 제조사가 시장을 선점할 것”이라고 전망했다. 

 

 

SMT용 셀렉티브 솔더링 머신의 시장은 점진적으로 성장하고 있다. 주요 시장이 자동차 전장 업종에 치중되어 있어서 성장의 제약이 있었지만, 친환경차 관련 설비투자 붐이 나오면서 수요가 높아지고 있다. (주)아폴로세이코코리아의 박홍식 팀장은 “현재 계속되는 경기 불황 및 금융 악재 등으로 인해 신규 제조 라인 확장 및 설비 투자 확충이 조금은 위축된 모습을 보이고 있는 듯 하다. 다행스러운 것은 친환경 차량 분야에서 SMT 및 셀렉티브 솔더링 머신 투자 시장도 조금은 활로를 찾고 있다. 크나큰 시장의 확장 및 증대는 아니지만 그렇다고 완전히 위축되어 있는 시장상황은 아닌 것 같다”고 말했다. 

순수 국내의 셀렉티브 머신 수요가 당분간 꾸준하게 나올 것으로 예상된다. 현대차는 전기차 사업에 강력한 드라이브를 걸었다. 이에 일환으로 글로벌 전기차 시장 수요 급증에 대응하기 위해 2025년 양산을 목표로 전기차 국내 전용 공장 신설을 발표했다. 그동안 유럽 및 미주 지역 중심 투자에서 벗어나 29년만에 국내에 공장을 짓는 것이고, 또한 기존 내연기관 공장을 개조하는 방식이 아닌 신규 공장 구축이라는 점이 눈에 띈다. 솔더링 업계에서는 “대기업의 공장투자이기에 생산설비투자와는 직접적인 연관이 없을 것 같다”고 아쉬워하면서도, “대기업의 적극적인 행보로 전기차 생태계가 활발해지면, 생산설비투자까지 활성화에 되지 않을까”라는 기대를 내비치고 있다. 

솔더링 업체에서는 셀렉티브 머신의 핵심기술로, ‘플럭스 도포 및 납조(Solder-pot) 기술’을 꼽았다. (주)아폴로세이코코리아의 박홍식 팀장은 “플럭스를 도포함에 있어서 정량 도포 그리고, 도포 위치 정확도의 중요성은 납땜의 시초이자 품질과 직결되는 기술이다. 납조의 제조기술(또는 제조품질 및 제반기술), 내구성 및 노즐로 분출되는 용융납의 분류(Flow) 기술 등이 중요한 부분을 차지한다”고 말했다. KSM의 김홍국 대표는 “셀렉티브 머신의 구동 메커니즘은 단순하다. 필요한 영역만 납땜되도록 용융납을 일정 시간동안 제공하면 되는 시스템이다”면서, “이론 상으로는 쉽지만, 솔더링 원천기술이 확보되지 않은 여러 어려움에 봉착할 수 있다. 용융납을 하부에서 위로 일정한 양을 일정한 높이로 유지하게 하는 게 기술이다”고 설명했다. 

 

 

지난 몇 년간 생산성 향상을 이루기 위해 멀티 노즐 머신 혹은 웨이브 기반의 셀렉티브 머신 수요가 많았었다. 그런데 근래에 들어 이들 수요가 줄어드는 대신 다시 싱글 노즐 머신을 찾는 고객들이 많아지고 있다. (주)아폴로세이코코리아의 박홍식 팀장은 “멀티 노즐, 웨이브형 셀렉티브, 싱글 노즐 타입 셀렉티브 모두 일장일단을 지니고 있다. 생산 물종에 적합한 설비를 잘 운용하는 것이 중요하다”고 전제한 뒤, “멀티 노즐 또는 웨이브형 셀렉티브 머신의 수요가 많아진 것은 제조현장의 생산 극대화라는 수요의 방증이라고 생각한다. 이들 설비의 요청이 늘었지만, 싱글 노즐 타입의 수요도 꾸준하게 나왔다. 일반적으로 고품질과 고난이도의 제품 생산에는 싱글 노즐 타입이 더 유리하고, 적합한 것 같다는 고객사의 의견을 자주 듣고 있다. 용융된 납의 분출을 통해 납땜을 하는 설비인 셀렉티브 머신에서 노즐을 통해 분류가 일어나는 용융된 납 높이를 일정하게 유지하는 것이 품질과 직결된다. 고객사에서는 아무래도 멀티 노즐 또는 웨이프형 셀렉티브 머신은 용융된 납 높이를 일정하게 유지하는 게 어려워 싱글타입을 고집하는 것 같다”고 설명했다. 

싱글 타입 설비 요구 증대 이유를 국내 임가공 업체의 생산시스템 구조 특성에서 찾는 목소리도 있다. 신명기전의 어재우 부사장은 “순수 국내 임가공 업체들은 대부분 다품종소량 생산시스템을 가용하고 있다. 고부가 물종을 소량으로 처리한다. 모델변경에 따른 잡체인지가 잦다. 이러한 생산구조에서는 싱글 노즐 타입의 설비가 더 유리한 측면이 많다”고 이유를 덧붙었다.

 

 

한편, 싱글 타입의 설비에 생산성 단점을 보완한 솔루션을 탑재하여 고객들로부터 좋은 반응을 이끌어 내고 있다. 최근 싱글 타입 셀렉티브 머신을 공급하는 대부분의 업체들은 하나의 플랫폼 내에 납조 두 개를 구축하여 생산성 2배를 실현하고 있다. 이 구조에다 인라인으로 셀렉티브 머신을 구성하면 납땜을 진행하는 솔더 존의 개수를 추가하여 생산성을 더욱 높일 수 있다고 힘주어 말하고 있다. 휴먼텍의 신태양 상무는 “현재 국내 셀렉티브 시장은 소품종대량 생산 업종에서의 생산성 중점의 설비와 다품종소량 업종에서의 우수한 플렉서빌리티 설비 니즈가 혼재 되어 있다. 아직까지 플렉서빌리티 중심으로 시장이 형성되어 있지만, 향후에는 생산성을 가미한 셀렉티브 머신이 영역을 확대할 것 같다”고 예상했다. 

 

 

 

진공리플로우 시장은 서서히 성장하고 있다. 헬러코리아(주) 오우석 부장은 “진공장비에 대한 관심은 예전보다 훨씬 뜨겁다. 하지만 그 관심이 구매로 전부 이어지지는 않고 있어서 안타깝다. 그래도 전반적인 진공장비의 판매는 증가 추세다”면서, “전장, OAST 업종의 보이드 비율에 대한 원청의 관리 기준이 더욱 엄격해지고 있다. 더불어 보이드 관리 대상의 제품도 확장하고 있다. 규모면에서 리플로우에 비견할 수 없지만, 소량으로 조금씩 늘어나고 있다”고 말했다. (주)TSM의 심원석 부장은 진공리플로우 시장을 두고 비슷한 듯 다른 시각을 밝혔다. 그는 “고객으로부터 관심 및 테스트 요청 등은 지속적으로 증가하고 있으며, 그에 따라 판매 실적도 발생하고 있지만, 관심에 비하면 판매율은 높지 않은 편이다”고 말한 뒤, “몇 년 동안 진공리플로우 시장확대를 기대해 왔지만 성장세가 매우 더디다. 현재의 분위기로 봐서는 비약적인 성장을 기대하기 어려울 것 같다”고 이야기했다. 

 

 

보이드(void)에 대한 관심이 여전히 높다. 자동차 전장 업종에서는 보이드 기준을 더욱 엄격하게 관리하고 있으며, 보이드 관리 대상의 제품도 확장하고 있다. 헬러코리아(주) 오우석 부장은 “전장 관련 제품의 보이드 기준이 제품에 따라 다르지만, 지금은 관리 기준이 더 엄격해 졌다. 전체 면적대비 보이드 발생 비율이 5년 전에는 25% 수준이었는데, 지금은 동일 제품에서 8% 이하로 기준을 제시하고 있다”고 말했다. 이어 그는 “반도체 패키징 공정의 보이드 관련 기준도 갈수록 까다로워지고 있다. 이전 3% 이하의 기준에서 1% 이하의 기준을 요구하는 고객사를 쉽게 찾을 수 있다”고 덧붙였다.

진공리플로우 업체에서는 낮은 생산성을 극복하기 위해 ‘Dual’ 구조로 설계하고 있다. 일반 듀얼레인 구조와 비슷하게 1개의 진공 챔버 내의 듀얼레인 혹은 2개의 진공 챔버 내의 싱글레인 구조를 염두에 두고 있다. 비용 상승은 불가피하지만 최고의 생산성을 확보할 수 있는 구조라고 여기고 있다. 

 

 

 

현재 SMT 및 패키징용 레이저 솔더링 머신의 시장은 초창기 레이저 솔더링이 기존 솔더링 장비의 대체 공법으로 인식되어 시장 확대에 제한적이있지만, 통칭 ‘레이저 솔더링 머신’은 현재 크게 3가지 카테고리로 나누어 자리를 잡아가고 있다. (주)다원넥스뷰의 이동건 상무는 “첫째, 전통적인 솔더 와이어를 이용하는 레이저 솔더링은 소형 Through Hole 부품들 중심으로 극소량 솔더 접합에 있어 품질 반복성으로 차별해 나가고 있다. 둘째, 솔더 페이스트를 이용하는 레이저 리플로우의 경우 SMT 부품, Mini-LED 또는 Micro-LED 그리고 Flip Chip 등 Pick & Place 이후 공정에서 고속 국부 가열로 내열성이 약한 소재 대응이나 휨 방지를 위한 솔루션으로 시장이 열리고 있다. 마지막으로, 솔더볼을 이용하는 레이저 솔더볼 젯팅의 경우 BGA Ball Mounting이나 Flip Chip Ball Repair 쪽으로 무게 중심을 옮겨가고 있다”고 설명했다. 

대면적 본딩 시장은 모든 레이저 솔더링 업체들이 가장 큰 기대를 가지고 있는 시장이다. 가장 먼저 Flip Chip Bonding 시장을 주도할 차세대 기술로 여겨지는 기술 중 하나이다. (주)다원넥스뷰의 이동건 상무는 “기존의 레이저 솔더링의 특징이자 명확한 한계는 선택적 국부 솔더링 가능이다. 이것 때문에 가장 좋은 품질 달성이 가능해서 이에 걸맞는 틈새시장을 발굴해 왔지만, 생산성은 기존의 리플로우 등에 비해 떨어져 메인 솔더링 시장을 확산하는 데는 한계가 있었다. 이런 한계를 뛰어 넘을 수 있는 것이 대면적 레이저 본딩 공법이기 때문에 가장 큰 기대를 받고 있다”고 소개했다. (주)프로텍의 박준상 부장은 “이들 최첨단 공정에서 Thermal Stress는 불량발생 요인으로 특별 관리를 지정하고 있다. 열이 가해지는 그 시간 동안 Thermal Stress를 받아서 본딩 및 솔더링의 품질이 달라질 수 있다. 레이저 본딩 솔루션은 이러한 요구에 부응하는 최적의 솔루션이다”면서, “현재 OAST 업체에서 양산형 개념으로 사용하고 있다”고 소개했다. 

레이저 솔더링 업체는 저변확대를 통한 시장성장을 위해 빔 면적 대형화 기술개발에 매진하고 있다. 현재 Flip Chip Bonding, Micro-LED Reflow, Battery Pack용의 설비를 공급하고 있다.