고속·고정도의 토출 성능이 중요한 영역
듀얼헤드 타입의 설비 확산세

지난해 하반기부터 급속하게 위축된 전자산업계의 투자위축이 디스펜서 시장에도 영향을 미치고 있다. 근 몇 년 동안 디스펜서 시장은 상당히 활발한 모습을 보였는데, 이제는 그 기세가 한풀 겪은 것 같은 인상을 주고 있다. 완성품의 품질 향상을 위한 언더필, 실링, 접착 수요 확산으로 호황을 누리는 몇 안되는 설비 중 하나였다. 그러나 이제는 시장의 여파를 그대로 받고 있다. 이를 두고 디스펜서 투자가 완성단계에 온 것이 아닌가 하는 의견도 나오고 있다. 시장 위축을 예상하고 디스펜서 업체들은 성장가능성이 큰 특정 애플리케이션에 집중하고 있다. ‘카메라모듈’, ‘반도체패키징’, ‘WLP’, ‘전기차배터리’가 올해 업체들의 입에서 가장 많이 나왔다.
 

지난해 하반기부터 급격하게 줄어든 생산설비 투자분위기에 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)이 더해 지면서 연초 디스펜서 시장은 급랭했다. 자동차 전장, 반도체 후공정 업종에서는 예상보다 낮았지만 그래도 꾸준한 설비투자가 집행되었다. 문제는 모바일, 백색 가전 업종이었다. 일반 SMT설비투자 건은 급격하게 사라졌다. 탑솔루션(주)의 이도형 대표는 “스마트폰 시장성숙에 따른 신규 라인증설 연기와 ODM 확대, 반도체 시장의 침제, 국내 완성차 업체들의 영업실적 저하 등의 전자산업계 이슈와 더불어 미중 무역전쟁 악화, 한일관계 경색국면 등의 외적인 요인이 겹치면서 경기 불확실성이 커졌고, 그 여파가 설비투자 시장에 그대로 미쳤다”고 지난해를 평가하였다. 휴먼텍의 신태양 상무는 “완성품의 품질 향상 목적으로 상당히 활발하게 움직여 왔었 디스펜서 시장이 올해는 많이 차분해질 것 같다”면서, “지난해와 비슷하게 대형 투자건은 극소수에 불과한 반면, 라인보강 및 보완 목적의 중간급 규모의 수요, 다양한 업종에서의 소량 투자 건이 대부분이었다”고 말했다.
기술력을 보유하고 있는 디스펜서 업체들은 일반 SMT업체들의 투자지연을 예상하고, 성장가능성이 전망되는 업종에 시선을 두고 있다. 대표적으로, 스마트폰 카메라모듈, 반도체 패키징, 웨이퍼레벨패키지(WLP), 전기차 배터리 시장에 주목 하고 있다.

카메라모듈, 신규 라인증설과 양산용 전환의 수요           

스마트폰 원청업체에서 중저가 모델군을 확대하고 있다. 올해 중저가 모델 출시가 연이어 잡혀있다. 중저가 모델의 두드러진 특징 중 하나는 카메라 진화이다. 지난해부터 스마트폰 업체들은 프리미엄 모델뿐만 아니라 중저가 모델에도 듀얼 카메라, 트리플 카메라를 적극 탑재하고 있다. 이러한 전략이 시장에서 큰 성공을 거둬 올해도 지속될 것으로 예상되고 있다. 특히, 올해 출시 예정인 프리미엄 스마트폰에는 트리플, 쿼드 카메라가 장착된다는 이야기가 나돌고 있다. 중저가 모델의 듀얼, 트리플 카메라 적용 추세를 빠르게 진행될 것으로 예측되고 있다.
스마트폰의 멀티 카메라 진화와 적용처 변화에 따라 디스펜서 수요가 많아질 것으로 전망하고 있다. A 업체 관계자는 “기존 듀얼, 트리플 라인을 중저가용으로 돌리고 있다. 카메라모듈 입장에서는 생산량이 늘어났다. 그리고 새로운 프리미엄 모델에는 개선형 트리플, 쿼드 카메라가 예정되어 있다. 이와 관련해 신규 라인 구축이 예상된다”면서, “카메라모듈 업종의 생산물량은 올해도 줄어들지 않을 것이며, 생산성 증대와 최첨단 카메라모듈 대응 목적의 디스펜서가 필요해질 것으로 본다. 카메라모듈과 관련한 디스펜서 시장은 지난해에 이어 나쁘지 않을 것”이라고 전망했다.

스마트폰에 3D 카메라 트렌드가 예상되고 있다. Apple은 후면 ToF(time of flight) 모듈 채용 본격화와 더불어 증강현실 시장 주도를 위해 적용에 앞장서고 있다. 삼성전자도 ToF 모듈 채용에는 적극적이다. 키움증권의 자료에 따르면, 스마트폰의 ToF 센서는 단기적으로 안면 인식의 효율을 높이고, Bokeh 인물 사진 용도로 사용되겠지만, 궁극적으로 증강현실을 활성화하는데 쓰인다. 전면 ToF는 주로 안면 인식용이고, SL 방식 대비 원가, 전력 효율, 응답 시간, 소형화 측면에서 우위를 가진다. 이에 비해 후면 ToF는 주로 증강현실용으로 섬세한 동작 인식을 지원하고, 저조도 환경에서 카메라 기능을 향상시키며, 더 선명한 인물 사진을 위한 정확한 깊이 정보를 제공한다.
SL 방식이 많은 도트 패턴으로 대상을 정확하게 인식하는 인식 중심이고, 송신 모듈이 고사양이라면, ToF 방식은 주변 환경을 효율적으로 감지하는 감지 중심이고, 장거리(5~7m) 인식이 가능하며, 수신 모듈이 고사양이라는 점에서 대비된다. 증강현실 구현에 적합하고, 판가가 비싸며 대량 생산에 유리하다. 키움증권은 3D ToF를 채택한 스마트폰 출하량은 올해 2,600만대에서 내년 1.5억대, 2021년 2.7억대, 2025년에는 10억대에 이를 것으로 전망했다.
3D 카메라 적용 본격화로 인해 신규 라인증설이 예상되고 이와 관련한 디스펜서 투자가 전망되고 있다.
스마트폰 카메라모듈의 진화는 디스펜서에 또 다른 기능을 요구하고 있다. 트리플 카메라는 흔히 말하는 인덕션 구조의 사각형 모듈 구조로 제작되고 있다. 기존 듀얼 제품에 비해 크기가 커졌고, 면적이 넓어졌다. 모듈 내에 들어가는 용액이 많이 필요해 졌다. 이전의 카트리지 타입의 용액 공급방식으로는 대응력이 떨어진다. 그래서 대량의 용액을 지속적으로 공급해주는 장치에 대한 논의가 활발한 상태이다. 디스펜서 업체에게 요구되는 부가적인 기능이다.

반도체 패키징 & WLP, 성장 기대

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 있다.
디스펜서 업체들은 팬아웃웨이퍼레벨패키지(FO-WLP) 투자 확산세를 주시하고 있다. WLP는 기존 SiP 공정 중 여러 공정을 뺄 수 있어서 원가절감을 기대할 수 있으며, 기판이 없기때문에 더 얇은 두께도 구현할 수 있다. 특히, 시설투자비중이 높은 SiP를 벗어날 수 있다는 점에서 더 적극적인 모습을 보이고 있다고 밝혔다. 웨이퍼 레벨 패키지(WLP)는 웨이퍼 레벨 CSP(WLCSP)라 불리는 재분배 층을 갖는 몰딩 다이로 구성된다. 이것은 패키지 부품의 기본 구조이다. 이 패키지는 적층형 다이 또는 성형 부품 사이의 틈을 채우기 위해 언더필이 필요하다. 마이크로 범프는 몰드 화합물이 틈새를 채우기에 너무 작으므로 pillar 언더필이 가장 많이 사용된다. 생산성을 위해, 칩-온-웨이퍼 프로세스가 요구되고 있다. 칩 스택은 웨이퍼상에서 여러 번 수행되는데, 이는 하부 다이로서 다른 기능을 포함하고 있다. 그런 다음이 적층형 다이는 언더필로 채워진다. 웨이퍼에는 수십에서 수백 개의 다이가 할당된다. 다음 적층 다이에 수백 미크론 거리로 매우 엄격한 할당이 이루어진다. 적층형 다이 사이의 좁은 거리로 인해 언더필 디스펜서에는 소형 크기의 dot 형성, 정밀한 디스펜싱 위치 정도 및 생산성이 중요한 성능으로 여겨지고 있다.

WLP와 더불어 패키징 업체들의 공정 변화에도 관심을 보이고 있다. 패키징 업종에서는 이전의 몰딩 공정을 디스펜싱으로 대체하는 작업을 진행하고 있다. 몰딩 작업을 배제하려는 움직임이 나오고 있다. 몰딩에 적용되는 용액이 고가이고, 들어가는 양도 많다. 완성제품의 원가를 차지하는 비중이 높다. 아울러 몰딩용 용액은 취급하기가 까다롭다. 대체로 점성이 높다. 그리고 몰딩이 완성되는 시간이 오래 걸린다. 몰딩이 자리를 잡고 모양이 만들어지려면 플레이트에 열을 가해야 하고, 굳을 때까지 기다리는 대기시간이 필수적이다. 이러한 불편함에도 불구하고 생산품 신뢰성을 위해 활용해 왔다. 그런데 양산성이 대두되면서 새로운 방식이 시도되고 있다. 여러 방법 중 하나가 언더필과 오버필을 활용하여 몰딩 작업을 빼는 기술이다. 언더필만 해서 신뢰도가 나온다고 하면 패키지에 오버필해서 몰딩 공정을 넘어가는 것이다. SiP 패키지가 본격 양산화로 넘어가면서 특히 이러한 움직임이 커지고 있다. 그래서 해당 공정에서는 이전의 몰딩용 설비가 아닌 언더필의 오버필용 디스펜서 수요가 많아지고 있다고 업계에서는 이야기하고 있다. 하지만 신규 설비투자로 이어지진 않고 있다. 패키징 업체들이 원하는 성능이 기존 설비에서도 대응이 가능한 수준이기 때문이다.

전기차 배터리, 배터리 팩 공정 수요 예상

일반적으로 전기차 배터리는 여러 개의 배터리 모듈을 묶어서 배터리 팩으로 완성된다. 모듈을 병렬로 놓고, 이들을 잡아주는 시스템이 들어가 하나의 팩이 된다. 전기차 확산으로 배터리 수요가 늘어나면서 생산라인을 늘리고 있다. 배터리 팩 공정에서는 실링, 접착 등의 디스펜싱 작업이 들어간다. 더불어 방진, 방습 목적의 코팅 개념의 설비도 요구되고 있다. 이와 관련해서 디스펜서 수요가 늘어날 것으로 예측되고 있다. 아직 전자 업종처럼 수요가 높지 않지만, 전기차용 배터리 수요 급증이 전망되고 있어서 성장가능성이 높은 곳으로 여겨지고 있다.
디스펜서 업체들에 의하면, 배터리 업종의 요구사항은 상당히 까다롭다고 이야기하고 있다. 사람의 생명과 직결된 전장 업종이라서 높은 기술난이도 는 요구에 수긍해 대응하고 있다. 하지만 업계 표준의 스펙이 아니라는 점이 힘들다고 말하고 있다. 아직까지 해당 작업에 관한 표준화된 스펙이 없어서 업체별로 요구하는 사양이 다르다. 원청업체에서 승인하는 스펙으로 정해지고 있다. 원청업체별로 스펙이 다르다. 전기자동차의 경우 아직도 완성해 가는 단계로 파악되고 있다.
배터리 관련 협력사들은 하이엔드 성능의 디스펜서를 구매하고 있다. 아주 작은 불량이 예상치 못한 치명적인 문제의 원인이 될 수 있기에 적용 초기부터 하이엔드 高 스펙의 최신 설비를 고려하고, 거기에 걸맞은 설비들을 우선적으로 선택하고 있다.
전기차의 보급이 늘어나면서 자동차 업체들은 조금씩 양산성에 초점이 맞추고 있다. 생산품질을 안정화시키면서 양산성으로 눈을 돌리게 된다.

생산성 증대의 ‘듀얼헤드’ 확산세  

하이엔드 업체들을 중심으로 듀얼헤드의 디스펜서 수요가 늘어나고 있다. 듀얼헤드 타입의 설비가 생산 레이아웃 변경 없이 생산성 향상을 이루는 솔루션으로 여겨지고 있기 때문이다. 그동안 듀얼헤드 타입의 설비를 선보이는 업체가 많지 않았다. 듀얼헤드 구동에 필요한 정밀한 수준의 제어기술력과 구동 프로그램이 필요할 뿐만 아니라 시장에서의 수요가 많지 않았기 때문이다. 그런데 최근 분위기가 바뀌었다. 기술력을 보유하고 있는 디스펜서 업체들은 듀얼헤드 설비를 앞다퉈 선보이고 있다. 대형 고객사에서 찾기 시작했기 때문이다. 지난해 카메라모듈 업체에서 적극적으로 선택하였고, 반도체 업종에서도 듀얼헤드의 고정밀도 설비를 하반기에 구매하였다.