언더필 공정확대에 따라 꾸준한 수요 예상
고속·고정도 토출성능 향상에 역량집중

전체 전자산업계의 투자위축에도 불구하고 디스펜서 시장은 여전히 활발한 모습을 보이고 있다. 휴대전화 제조사들의 생산캐파가 정체되어 있음에도 불구하고 신뢰성 향상을 위한 목적의 설비요구가 꾸준히 나오고 있다. 올해 상반기 디스펜서 시장에서 큰 이슈는 ‘카메라모듈’과 ‘OLED 구동패널’이었다. 이들 업체들은 생산품질 강화 및 생산성 증대 목적으로 투자를 감행했다. 연초 분위기는 좋았지만 이후 시장을 장담할 수 없다면서 디스펜서 업체들은 긴장의 끈을 놓지 않고 있다. 그러나 언더필 공정 확대분위기가 여전한 만큼 올해 나쁘지 않은 한 해를 보낼 것으로 기대하고 있다.
 

2019년 상반기 디스펜서 시장은 꾸준한 모습을 보이고 있다. 언더필, 실링, 접착 등의 디스펜싱 공정 자동화와 고품질화 추세가 여전히 이어지면서 관련 업체들은 바쁜 시간을 보내고 있다. Mycronic社의 Clemens Jargon Asia Managing Director는 “올해 글로벌 전자전기업계 디스펜싱 시스템 애플리케이션은 지난해와 비슷한 8,000억원의 시장 규모가 예측된다”고 말했다. (주)프로텍 박준상 부장은 “2019년도 디스펜서 시장은 만만치 않은 해가 될 것 같다. 대량의 설비투자를 집행하는 업종의 증설 계획이 연기되고 있으며, 미-중 무역전쟁에 의해 중국발 설비투자도 기대하기 어려워졌다. 대규모 설비투자건은 줄어들고, 소규모의 니즈가 주류인 한 해가 될 것”이라고 전망했다. 그러나 여전히 디스펜싱 시스템 수요는 꾸준한 것이라고 예견했다. 그는 “2017~2018년 수준의 시장활성화를 기대하기 어렵지만, 그래도 평균 이상을 상회할 것 같다”고 전망했다. 가장 큰 근거로 언더필 적용처 확대를 꼽았다. 전자기기는 해마다 소형 다기능화를 향해 진일보되고 있다. 이를 구현하기 위해 초소형 부품들의 밀집도가 높아지고 있으며, 피치간격은 줄어들고 있다. 제조사 입장에서는 최종 제품군의 신뢰성 확보가 중대한 문제로 떠올랐다. 그래서 언더필 작업이 늘어나고 있다. (주)프로텍 박준상 부장은 “신뢰성을 확보해야 된다는 인식들이 고객사들 중심으로 확대되면서 디스펜싱 작업이 중요 공정으로 자리 잡았다. 예전에는 최대한 공정에서 제외시켜야 하는 작업 중 하나였지만, 이제는 필수 공정으로 받아들이고 있다. 더불어 언더필을 하지 않았던 영역까지 언더필을 적용하고 있다. 최종 고객사들의 인식 변화로 인해 신규 증설용이든 보강용이든 디스펜싱 수요는 꾸준하게 나올 것”이라고 말했다. 대부분의 국내 디스펜서 업체들도 비슷한 의견을 내놓았다. 휴먼텍 신태양 상무는 “디스펜서 니즈는 앞으로도 계속 이어질 것 같다. 전장업종에서도 보강, 신뢰성, 안정성을 실현하는 솔루션으로 판단하고, 코팅 개념의 설비에 대해 적극적인 모습을 보이고 있다. 전장 제품의 다양화로 인해 수요가 늘어날 것”이라고 말하면서, “제조업체의 빈익빈부익부 현상으로 인해 특정 업체 중심 큰 업체들이 투자를 주도할 것”이라고 예측했다.
디스펜서 시장 활성화의 주된 원인은 디스펜싱 적용 애플리케이션의 범주 확대이다. 스마트폰의 보드레벨의 사이즈도 작아졌고, 특정 부품의 방열 기능 강화를 위한 언더필, 보안 목적의 실링/언더필 작업이 늘어나고 있다. 이전에 적용이 안 되었던 부분들에서 새롭게 공정이 나오고 있다. 그리고 또 한 가지가 가장 큰 이슈가 방수/방진 기능의 내재화이다. 방수/방진 부품 실링은 부품 레벨에서 많이 요청되고 있다. 이는 결국 스마트폰 애플리케이션이 좀 더 세분화되고 있음을 의미하고, 범용 설비가 아닌 각 공정별 최적합한 디스펜서 니즈가 커지고 있음을 의미한다. 이전에는 댐앤필, 언더필 공정용으로 한정되었던 작업이 이제는 부품별, 머트리얼별, 용도별로 고객의 니즈가 까다로워지고 있다. 이러한 트렌드에 대응하는 업체만이 생존 가능한 시대가 되었다. 탑솔루션(주) 이도형 대표는 “최근 반도체 패키징 업체들은 최종 두께 감소를 위해 여러 가지 기술들을 접목하고 있는데, 새롭게 적용하는 패키징 프로세스에서 언더필이 다시 부상하고 있다. 또한 SiP 패키지와 같이 여러 가지 부품들이 적층되는 패키지에는 다양한 용재들이 사용되고 있다. 그래서 국부적으로 언더필을 해야 하는 공정이 자꾸 나오고 있다”고 전했다.

카메라모듈과 OLED 구동패널이 중심

올해 상반기 디스펜서 시장을 이끌고 있는 아이템은 스마트폰용 카메라모듈과 OLED 구동패널이다. 카메라모듈 시장은 해마다 급성장하고 있다. 한국신용정보원에 의하면, 국내 휴대전화용 카메라 모듈의 출하금액은 2012년 13,118억원에서 2016년 35,004억원으로 연평균 27.81% 증가하였으며, 시장환경, 업계의 현황 등을 감안 시 이후 연평균 3.81% 증가하여 2021년에는 42,190억원의 시장을 형성할 것으로 전망했다. 휴대전화용 카메라모듈 시장이 업체당 평균 출하금액은 2012년 452억원에서 2016년 761억원으로 증가한 것으로 조사되었다.

대부분의 스마트폰은 듀얼카메라를 채택하고 있으며, 중국 스마트폰 업체의 고화소수 카메라모듈 탑재 역시 증가하고 있다. 또한 소비자가 휴대폰 기기를 선택할 시 카메라의 성능을 중요한 요소로 고려되고 있어 고성능 카메라에 대한 수요는 꾸준할 것으로 예상된다. 이러한 상항에서 글로벌 스마트폰 업체들은 최신 혹은 차기 프리미엄모델에 트리플카메라 적용을 경쟁적으로 발표했다. 평준화된 스마트폰 사양을 카메라렌즈를 통해 차별화시키기 위한 전략으로 채택하고 있다. 카메라모듈 시장 급성장이 예상된다.

트리플카메라모듈 특수 
스마트폰 후면의 트리플카메라 모듈은 ‘표준, 광각, 망원’ 렌즈로 구성된다. 스마트폰 제조업체에 따라 적용하는 구조가 약간 다르다. A업체는 하나의 서브스트레이트 위에 3개의 렌즈를 올리는 방식으로 진행하고 있는 한편, B업체는 완성형 렌즈를 3개 붙여서 제작하는 방식을 선호하고 있다. A업체는 하나의 서브스트레이트 위에 3개의 이미지 센서를 올리고, 그 위에 렌즈를 적층해 몰딩해서 트리플카메라 모듈을 제작한다. B업체는 하나의 틀에 정확한 위치에 완성형 렌즈 3개를 넣고 용액을 채워 생산한다. 업체별로 다른 특성이 디스펜서가 요구되고 있다.
차기 스마트폰 모델은 후면부에 3개의 카메라, 전면부에 2개 카메라 총 5개의 렌즈가 들어가는 구조이다. 카메라모듈의 수요 증대에 따른 생산캐파 증설이 예상되고 있다. 카메라렌즈 제작용 설비와 카메라모듈 패키징용 장비 모두 특수를 누릴 것으로 전망되고 있다.
디스펜서 입장에서 카메라모듈 프로세스는 복잡하고, 하이엔드급의 성능이 필요한 영역이다. 모바일용 카메라모듈에는 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 필요하다. 카메라모듈 공정에서는 모듈 간의 간격을 유지하면서 본딩 용액을 넣어줘야 한다. 이를 위해서는 충분한 양이 스며들 수 있도록 정확한 사이클 타임과 최적화된 시간이 핵심이다. 최적화된 디스펜싱 펌프를 적용해야만 가능하다.
업체 관계자는 카메라모듈 관련 대량 투자시점을 올해 하반기로 예상했다. 원청업체에서는 현재 차세대 프리미엄 스마트폰용 카메라모듈에 대한 퍼포먼스 안정화를 평가하는 시간을 보내고 있다. 이 작업이 마무리되는 시점을 올해 하반기로 예측했다.
디스펜서 업체들은 트리플카메라 모듈에 특화된 신규 설비를 예상하고 있다. 카메라렌즈 수도 많아지고, 카메라의 구조도 기존과 달라서 기존 설비로 작업이 어렵다는 이야기를 하고 있다. 이전의 카메라 어테치, 실링, 디스펜싱 작업과 특화된 설비로 레이아웃을 새롭게 꾸밀 것으로 예상하고 있다. 성장 잠재력이 매우 큰 시장으로 여기고 있다.
OLED 패널 모듈 납품업체들의 디스펜서 투자가 큰 이슈를 끌었다. 모듈 내의 자재변경에 따른 보강 목적으로 대량의 설비들이 들어갔다. 동일한 FPCB에 많은 소형부품들을 올리고 있다. 대량 생산이 가능하며 협피치 부품의 언더필 공정에 적합한 디스펜서 성능이 선호되고 있다. OLED 패널 업체들의 추가투자가 예상되고 있어서 여러 디스펜서 업체들이 예의주시하고 있다.
한편, 현재 디스펜서를 포함한 설비투자 업체들은 선행개념으로 집행하고 있다. 생산물량을 확보하지 못했음에도 투자를 감행했거나 고민하고 있다. 향후 원청업체의 물량을 받기 위한 조치이다. 원청업체에서는 원하는 수준의 생산퀄리티를 구축한 업체에게만 생산물량을 준다는 의중을 의연 중에 내비치고 있다. 그래서 협력사들이 선행투자에 나서고 있다.

디스펜싱 자동화 수요 여전
디스펜싱 시스템 자동화 수요도 많아지고 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(주) 이도형 대표는 “사용 노즐과 용액의 특성에 따라 다르겠지만 보편적으로 작업자가 구현할 수 있는 한계는 400~500미크론의 갭이다. 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 엄청나다. 일반 자잘한 공정, 카메라, 스피커 공정라인에 들어가 보면, 작업자들이 탁상용 설비를 사용해 트레이에 절연체와 본드를 바르고 있다. 이러한 일련의 작업들이 진행되고 있다. 현재 임가공 업체들은 기로에 서 있는 것 같다. 수작업을 자동화로 전환하면 인건절감과 생산품질 균등화라는 이점을 누릴 수 있지만 ROI를 따지면 큰 차이가 없어서 고민하고 있다”고 실제 현장분위기를 전했다.

SiP 패지징 수요 예상   

반도체 업체들은 마이크로BGA 언더필 공정을 통해 전기적 특성을 향상시키는 목적으로 디스펜싱 시스템을 많이 활용하고 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. 5G시대 개화가 눈앞에 왔다. IoT는 더욱 확장되고 있다. 최신형 아파트에는 IoT 기술을 적극 활용하고 있다. 5G, IoT 기술 구현의 중심에는 다기능화로 중무장한 소형 휴대기기가 있다. 휴대전화 제조사는 더 빠르고 강력한 확산을 위해 더 많은 기능들을 고도화시키고 있다. 마이크로컴퓨터와 메모리의 다수 칩을 하나의 패키지 내에 수용하는 SiP의 성장 가능성이 큰 이유이다. 최근에 개발된 초소형 SiP는 핸드폰용 애플리케이션 프로세서, SDRAM과 Flash 메모리, FBGA 등에 탑재되어 소형화, 박형화, 고기능화에 대비하여 나날이 진화하고 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 맞추면 실현 가능성이 높다”고 예상했다.
한편, 일각에서는 패키징 업체들이 팬아웃패키징(FO-WLP)에 큰 관심을 보이고 있다고 전했다. 팬아웃패키징은 기존 SiP 공정 중 여러 공정을 뺄 수 있어서 원가절감을 기대할 수 있으며, 기판이 없기 때문에 더 얇은 두께도 구현할 수 있다. 특히, 시설투자비중이 높은 SiP를 벗어날 수 있다는 점에서 더 적극적인 모습을 보이고 있다고 밝혔다.

고속 고정도의 피에조 밸브 요구 증대

시장확대를 목적으로 둔 피에조 젯팅 밸브의 진화가 이뤄지고 있다. 피에조 젯팅 밸브는 미량의 전기신호를 가함으로써 구동되는 피에조 방식의 제품이다. 그래서 고속으로 초정밀의 토출을 반복적으로 사용할 수 있고, 파라미터 정량이 가능하고 조작이 용이해 응용범위가 넓다는 장점을 가지고 있다. 일반적인 피에조 젯팅 밸브의 성능은 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. 특히, 고정밀도의 토출이 필요한 업종 및 공정에서는 공압 밸브 사용을 지양하고 있다. 공압 밸브는 필연적으로 오차율을 가지고 있으며, 피에조 밸브 대비 생산성이 매우 낮다는 점을 확인했기 때문이다.
피에조 밸브는 고밀도·협피치가 대세인 휴대전화 업체에서 많이 사용하고 있다. 한정된 공간에 더 많은 부품들이 실장되고 있는데, 최근에는 일부 부품들이 PCB의 끝단에 위치하는 보드도 등장했다. 언더필하기 위한 이들 부품의 공간이 150㎛이다. 토출양이 많으면 PCB로 흘러내릴 수도 있다. 정밀한 토출이 필요하다. 여기에 생산성까지 제공해야만 한다. 이와 관련해 스마트폰 업체에서는 피에조 밸브를 활용한 적정 솔루션 찾기를 모색하고 있다.
피에조 젯팅 밸브의 월등한 장점에도 불구하고 확산이 더딘 이유가 있다. 적용 용액의 한계성 약점을 안고 있다. 탑솔루션(주) 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, 상당히 까다로운 젯팅 기술이 필요한 고점도 공정에서는 적용하기가 쉽지 않을 것”이라고 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.