세분화된 애플리케이션, 최적화 성능 니즈 강해         
EMI 차폐 시장 ‘성큼’ 

올해 국내외 SMT 관련 전시회의 큰 특색 중 하나는 디스펜서 업체들의 높은 참여율이었다. 한국, 중국, 일본 전시회장에서 대규모로 부스를 꾸민 디스펜서 업체들을 어렵지 않게 접할 수 있었다. 이들 업체들은 반도체 하이엔드 설비에서부터 매뉴얼 설비까지 애플리케이션별 대응 모델을 진열하였다. 물론 모바일용 설비에 대한 홍보도 빼 놓지 않았다. 이를 통해 디스펜서 시장이 글로벌적으로 활발하게 움직이고 있음을 짐작할 수 있었다. 디스펜서 업체들은, 디스펜싱 공정의 감소세를 거스를 수 없지만, 최첨단 공정용 신규 프로세스에서 새로운 디스펜싱 요구가 나오고 있다고 전했다.
 

디스펜서 시장은 지난해와 다른 분위기가 형성되어 있다. 전체 디스펜서 시장파이의 감소세가 뚜렷해 고민이 많았던 지난해와 달리 올해는 다소 긍정적인 모습들을 접할 수 있다. 감소세가 거스를 수 없는 패러다임임에 틀림없지만, 그 속도가 상당히 더뎌질 것이라고 내다보고 있기 때문이다.
단순 댐앤필, 언더필 공정은 줄어드는 대신 여러 애플리케이션에서 새로운 수요가 그 자리를 대체해 가고 있다. 물론 단순 디스펜싱 시장이 전체 파이에서 워낙에 큰 비중을 차지하고 있어서 신규 수요가 전부를 커버하기에는 힘들겠지만 새로운 시장이 개척되고 있다는 점과 스펜싱 공정이 지속된다는 점을 들어 디스펜서 업체들은 안정된 모습을 보이고 있다.
새로운 시장은 하이엔드급 성능이 필요한 곳에서 열리고 있다. 구체적으로 스마트폰과 반도체 후공정이다. 스마트폰 업체의 지속적인 신규 모델출시, 반도체 업체의 슈퍼사이클 진입 등으로 인해 이전에는 없었던 디스펜싱 공정이 추가되고 있다. 휴먼텍 신태양 이사는 “모바일, 반도체 업종에서 언더필의 역할이 커지고 있다. 최종 완성제품의 두께가 점점 얇아지고, 부품이 작아지면서 전기적인 특성을 담당하는 부품의 디스펜싱 작업한 것과 그렇지 않은 것은 확연한 특성 차이를 보였다. 이로 인해 디스펜서의 활용이 늘어나고 있다. 이전에는 단순하게 접착용, 댐앤필 작업용이었다면, 지금은 제품의 성능, 내구성 향상 목적으로 디스펜싱 공정을 이용하고 있다”고 말했다.
최근 단순한 본딩용 디스펜서 시장은 많이 없어졌다고 관련 업체들은 말하고 있다. 디스펜서 대표 공정이었던 언더필, 사이드실링 관련 공정이 많이 없어졌다. 이전 패키징 공정에서는 댐앤필, 그 내부의 인캡슐레이션을 위한 본딩 그리고 언더필 작업 목적으로 디스펜서를 활용했다. 설비수요 역시 상당했다. 그런데 몇 년 사이 수요가 지속적으로 감소하고 있다. 패키징 기술의 변화에 따른 디스펜싱 공정 외면현상이 벌어졌다. 패키징 형태가 바뀌면서 댐앤필 공정, 다이어본딩, 와이어본딩 등의 비중이 줄어들고 있다. 플립칩 공정의 비중이 높아지면서 댐앤필 공정용 수요는 거의 없어졌다. 물론 플립칩 공정에서도 디스펜싱 공정이 들어가고 있지만 댐앤필 보다는 담당하는 포인트가 훨씬 적고, 일부에서는 전부 몰딩하는 작업으로 여러 디스펜싱 공정을 줄이고 있다.

 
한편, 탑솔루션 이도형 대표에 따르면, 중국 패키징 업체들에게서 디스펜서의 수요가 급증하고 있다. 이 대표는 “중국 정부의 반도체굴기 정책에 힘입어 일정 규모의 패키징 업체들이 중국에 많이 등장했다. 이들 업체는 국내의 패키징 업체들과 달리 중?하급레벨의 패키징 물량을 소화하고 있다. DMB, 네비게이션 GPS, 일반 카메라모듈용 이미지센서 등 범용 IT기기에 들어가는 칩을 생산하고 있다. 저가의 지문인식과 관련한 물량도 중국업체에서 소화하고 있다. 이러한 중국 패키징 업체들은 그 동안 작업자에 의존해 디스펜싱 공정을 소화해 왔다. 그런데 최근 매뉴얼 디스펜서에서 자동형 설비로 전환하려는 업체들이 많이 나타나고 있다. 수작업만으로 대응할 수 없는 중상위 레벨의 물량까지 확보하면서 인원절감을 통한 원가경쟁력을 높이려는 목적이 크다. 매뉴얼 디스펜서를 자동화로 개조한 업체와 In-Line 디스펜서 업체 간의 치열한 경쟁이 벌어지고 있다”고 전했다.

모바일 업종, 디스펜서 시장 주도

SMT 업계에서 디스펜서의 수요가 가장 많은 업종은 단연 휴대전화이다. 특히, 스마트폰의 등장과 더불어 그 수요는 폭발적으로 늘어났다. 스마트폰 생산라인에서는 언더필 용도와 다양한 부문에 실링하는 목적으로 디스펜서를 찾았다. 카메라 모듈, 스위치, 커넥터, 케이스 등에 실링하거나 대부분 사출물에 작업을 한다. 하나의 폰에서도 적용하는 애플리케이션이 각각 전용화된 설비가 필요했고 이에 대응하는 업체만이 스마트폰 성장세와 그 궤를 같이 했었다. 그런데 휴대전화용 언더필 시장의 포화와 맞물려 해당 공정감소로 예전의 활기를 찾아보기 어려워 졌다. 그러나 휴대전화 생산라인 이외의 주변 부품에서 디스펜서 수요가 나오고 있다. 대표적으로 카메라모듈 업종이다. 특히, 올해 초반 해당업종에서의 라인증설은 큰 이슈였다. 국내 대표 카메라모듈 업체가 글로벌 최신 스마트폰에 전량 납품계약을 맺음에 따라 디스펜서 요구도 늘어났다.
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.

전체적인 산업계 성장동력은 단연 스마트폰이다. 스마트폰 보드 언더필, 카메라 모듈, 각종 부품 패키지 등의 공정에서 대량의 디스펜서 수요가 나오고 있다. 지난해 갤럭시노트7 배터리 사고는 설비투자건에 중대한 영향을 끼쳤다. 라인투자계획은 전면 취소 혹은 연기되었었다. 하지만 올해는 분위기가 조금 다르다. 새롭게 출시한 갤럭시 S8/S8+가 지난해의 악재를 벗어나기 충분할 정도로 인기를 끌고 있어서 관련 생산라인은 쉴 새 없이 바쁘게 돌아가고 있으며, 애플도 아이폰8 출시를 예정하고 있다. 최신 기종과 관련해 디스펜서의 라인투자가 증가하고 있다.
디스펜서 시장 활성화의 큰 원인은 디스펜싱 적용 애플리케이션의 범주가 넓어졌기 때문으로 분석된다. (주)프로텍 홍승민 박사는 “스마트폰의 보드레벨의 사이즈도 작아졌고, 그러다 보니까 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 보여준다”면서, “이전에는 댐앤필, 언더필 공정용으로 한정되었던 작업이 이제는 부품별, 머트리얼별, 용도별로 고객의 니즈가 까다로워지고 있다. 이러한 트렌드에 대응하는 업체만이 생존 가능한 시대가 되었다”고 덧붙였다. 탑솔루션(주) 이도형 대표도 동일한 의견을 내비쳤다. 그는 “사실 디스펜싱 작업은 없어지는 공정으로 여겨졌다. 일반 디스펜싱 작업을 요구하는 패키징 업체들은 언더필, 댐앤필 공정들이 몰딩으로 지난 4~5년 전에 넘어갔다. 그런데 다시 언더필을 해야 하는 상황이 오고 있다. 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.

모바일 업종, 선두 업체들만의 리그
모바일 업종의 디스펜서 투자 증대에 따른 특수는 일부 선두업체들만이 누리고 있다. 이에 대해 디스펜서 업체들은 높은 신뢰성을 요구하는 특수성 때문이라고 말하고 있다. (주)프로텍 홍승민 박사는 “모바일 업종에 들어가는 디스펜서 업체는 거의 정해져 있다. 설비의 신뢰성과 대응 기술력이 구비된 업체들로만 포진되어 있다. 짧은 기간 내에 원하는 성능을 제공하지 않으면 쉽지 않은 영역”이라면서, “모바일폰의 사이클타임이 짧아졌다. 출시 주기가 1년 단위이었는데, 이제는 6개월로 줄어들었다. 최신 모델의 양산은 기존 생산라인의 변경을 의미한다. 특히, 최신 모델에는 기존에는 없었던 새로운 사양의 디스펜싱 성능을 요구하는 경우가 많다. 이러한 부문을 충족시킬 수 있는 업체는 그리 많지 않다. 그래서 모바일 업종에서 디스펜서 업체의 빈익빈 부익부 모습이 나오고 있다”고 전했다.
신속한 기술대응력과 더불어 글로벌 사이트에 대응하는 확산력도 중요한 요소로 꼽힌다. 해외공장에 설치하는데 일정 시간을 두었던 예전과 달리 최근에는 동시다발적인 라인구성을 원하고 있다. 글로벌적인 인프라를 구축하고 있지만 않으면 불가능하다. 이 점에서도 선두업체들에게는 보이지 않는 경쟁력으로 작용하고 있다.

정량토출 향상, 밸브수명 개선에 노력 

정량토출의 미세화를 위한 디스펜서 업체들의 노력이 지속되고 있다. 웨이퍼레벨에서의 언더필 공정 확산세가 전망되면서, 해당 프로세스에 대응하는 수준까지 끌어올리는 작업을 실시하고 있다. A 업체는 150미크론까지 토출되는 air stream을 제어하고, 최대 300미크론의 면적까지 제어할 수 있는 기술을 확보했다고 밝혔다. 여기서 더 나아가 중장기적으로는 100미크론 이하까지 제어한다는 목표를 세우고 연구개발에 매진하고 있다.
디스펜서 업체들은 젯팅 밸브의 내구성 향상에도 힘을 기울이고 있다. 젯팅 밸브가 미세 정량토출에 매혹적지만 생산라인에서 풀가동되는 탓에 자체 수명은 제한적이다. 젯팅 밸브 특성 때문에 그렇다. 에폭시 용액 자체에 미세한 파티클이 함유되어 있는데, 에폭시를 밀어낼 때 밸브 내 공이가 파티클을 계속 때리는 현상이 나타나게 되고, 일정 시간이 지나게 되면 깨진 파티클에 의해 밸브 내부가 마모되고, 밸브 내의 토출용적을 달라진다. 그 결과 토출되는 양은 초기보다 많아지는 현상이 자주 발생한다. 요악하면, 젯팅 밸브는 에폭시의 일정한 양이 내보내야 하는데, 에폭시 내의 파티클에 의해 내부가 마모가 되어서 니즐 구멍이 커지게 되고, 토출 양이 많아진다는 것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 디스펜서 업체들은 끊임없이 내마모성이 개선된 밸브개발에 매진하고 있다. 선두 업체들은 올해 하반기 경에 내마모성이 향상된 신규 밸브 출시를 계획하고 있다.

젯트 밸브의 내마모성을 100% 해결하기 쉽지 않다고 판단하고, 해당 업체들은 토출양 변화 전에 밸브의 교체주기를 알려주는 기능의 부가적인 프로그램을 강화하고 있다. 더불어 클로즈루프 시스템을 통해 토출되는 양/점도변화를 설비 자체에서 실시간으로 모니터링하고 분석해 자체적으로 토출 양을 보정하기도 하고, 이상징후 발생시 작업자에게 알람을 주는 시스템도 보편화되고 있다. 이 시스템은 대량생산 업체들과 고품질의 하이엔드 업체들에게는 필수적으로 적용되고 있다.
정밀토출 감시기능과 더불어 검사기능도 디스펜서에 더해지고 있다. 디스펜서에 광학 검사솔루션 기능 접목은 디스펜서 입장에서 하나의 트렌드가 되었다. 탑솔루션(주) 이도형 대표는 “고객들이 강하게 요구하고 있어서다. 고객들은 디스펜싱 한 후에 디스펜싱 영역에 대한 유무를 검사함으로써 생산품질 향상을 이루고자 한다. 현재 디스펜싱 선두 업체들 설비에서는 대부분 용제 디스펜싱의 유무 검사기능을 제공하고 있다”면서, “일부 하이엔드 고객들은 두께 측정까지 말하고 있지만, 그 요구를 수용하려면 기술개발 시간이 필요할 것 같다”고 덧붙였다. 휴먼텍 신태양 이사는 “현재 디스펜서 선두업체들 대부분은 디스펜싱하고 난 후에 검사 기능을 지원하고 있다. 비전 알고리즘을 적용하여 오버플로우을 검사하고, 필요에 따라 스크래치, 크랙 등까지 검사할 수 있다. AOI의 기능이 상당부분이 포함이 되어 있다”고 설명했다. (주)프로텍 홍승민 공학박사는 “디스펜싱 후의 검사요구는 하이엔드 업종에서는 이미 안정화된 기능이다”면서 “이미 신뢰성을 검증 받았다”고 설명했다.


 

현실화되는 스프레이 방식의 EMI 차폐 시장

EMI 차폐 기술은 이미 다수의 스마트폰 제조사 및 부품사에서 적극적으로 접목되고 있다. 애플은 일찌감치 개별 반도체 패키지마다 EMI 차폐 기술을 시도하고 있다. 지난해 출시와 함께 인기를 끌었던 구글 픽셀폰 또한 무선랜 등에 EMI 차폐 기술을 적용했다. 특정 부품에만 한정적으로 사용되었던 EMI 차폐가 이제는 주류로 편성될 조짐을 보이고 있다. SK하이닉스의 자료를 인용하면, ‘사용자의 그립감과 디자인을 위해 얇지만 고사양의 디바이스라는 두 마리 토끼를 잡기를 원하면서 필수 부품인 반도체는 더 작고 얇아지게 되었다. 그렇게 여유 공간 없이 자리 잡은 부품에서 발생하는 전자파들이 서로 간섭하게 되면서 오작동 문제가 불거지기 시작했다. 이 문제를 해결하기 위해 IT업계에서 EMI차폐 기술을 더욱 적극적으로 적용하려고 시도하고 있다’고 언급하며, 성장 가능성을 크게 보고 있다.
잘 알려져 있다 시피, 스마프폰 핵심부품에 EMI 차폐 기술을 적용한 애플이 가장 적극인 모습을 보이고 있다. EMI 차폐 기술 중 하나는 스퍼터링 방식이다. 패키징 업체들은 기존 스퍼터(Sputter) 설비를 활용해 원청업체에 요구에 부응하는 EMI 차폐 구조로 생산라인을 개선하고 있다. 랜드-메모리플래시의 경우에는 이미 스퍼터를 통해 EMI/RFI 차폐막 형성을 구현해왔다. copper 층에 10마이크론 이하의 두께로 해 왔다. 이러한 확보기술을 기반으로 패키징 업체들은 AP, SiP 패키지 표면에 5미크론 혹은 10미크론의 두께로 입히는 공정으로 가닥을 잡고 있다.

스퍼터의 큰 단점은 높은 장비 가격대비 낮은 생산성이다. 설비 내부로 들어가는 웨이퍼 및 서브스트레이트의 양이 한정적이고, 더불어 진공상태에 가까운 상태에서 Ar 가스를 이용한 증착 및 경화 작업이 이뤄지기 때문에 작업 사이클이 20~30분 정도 소요된다. 생산성 측면에서 한정적일 수밖에 없다. 스프레이 설비는 conductive material을 뿌리면서 지나가기 때문에 생산쓰루풋이 매우 높다. 그동안 스프레이 EMI 차폐 설비가 투입되지 못했던 여러 이유 중 하나는 바로 미세한 두께 형성에 제한이 있었기 때문이다. 스퍼터는 EMI 차폐가 가능한 아주 미세한 두께의 증착이 가능한데 비해 스프레이 코팅은 material 특성으로 인해 미세한 두께 코팅에 제한적이 있을 수밖에 없었다. 이러한 상황으로 인해 최근 국내 반도체 업체들이 스프레이 EMI 차폐설비 양산화에 성공했지만, 소재개발에 어려움을 겪고 있다는 소식이 들리고 있다. 하지만 향후 스프레이 방식의 EMI 설비의 활용성이 커지고 있어서 전용 소재개발도 큰 진전을 이룰 것이라는 예상이 지배적이다. 3D낸드 패키징 공정에서도 EMI 차폐 기술 확산이 점쳐지고 있어 이와 관련한 신규 시장창출이 전망되고 있다. 패키징 공정에서는 아직까지 스퍼터 방식이 중심이지만 스프레이 방식 적용 또한 가능성이 낮지 않은 상태이다.
한편, BBC 리서치 보고서에 따르면, 지난해 글로벌 전자파 차폐(EMI) 시장의 규모가 6조2천억원에서 연 평균 4.4%씩 성장하여, 오는 2019년에 7조 3천억 원 규모로 성장할 것으로 전망되고 있다. 웨어러블 기기와 사물인터넷(IoT) 등 IT 산업이 성장함에 따라 전자파 차폐의 중요도가 높아짐에 따라 수요가 급증할 것이라고 내다봤다.