지난해 전반적인 설비투자 위축 상황에서 국내 스크린프린터 시장규모는 오히려 커진 것으로 예측된다. 국내 프린터 제조업체 및 공급업체의 이야기를 종합해 보면, 판매실적은 줄어들었으나 영업매출은 늘어났다. 반도체 업종의 설비투자 증가와 자동차 전장업종의 꾸준한 설비요구가 규모 성장에 결정적인 역할을 했다. 반면 그동안 생산설비 시장을 이끌어 온 모바일, 디스플레이 업종은 2019년 대비 크게 위축되었다. 

요즘 반도체 후공정 업종은 국내 생산설비 업체들에게 가장 중요한 곳이 되었다. 고성능·고용량·저전력·초소형 반도체에 대한 수요가 증가함에 따라 패키징 부품의 수요가 확연히 늘어나고 있다. 반도체 후공정 업체들은 이에 대응하기 위해 생산캐파 증대에 집중하고 있다. 이러한 투자 경향은 2021년에도 이어진다는 분석이 주류를 이루고 있다. 국제반도체장비재료협회(SEMI)도 반도체 후공정 분야의 설비투자 증가세를 예상했으며, 어셈블리 및 패키징 장비 분야의 투자액은 2020년 32억 달러($), 2021년 34억 달러($)의 규모에 이를 것으로 전망했다. 

현 시점에서 본다면, 반도체 후공정 업체의 양산 설비투자 움직임은 멈출 기세가 없어 보인다. 코로나19 확산방지를 위한 글로벌적인 생산공장 셧다운 현상에서도, 반도체 패키징 업종만은 시설투자를 감행했었다. 라인투자 움직임은 2020년 반도체 업종 호황을 예상한 2019년 하반기부터 나왔다. 5G 통신 관련 패키지 부품의 수요 확대를 예상하고 해당 업체에서는 선투자 개념으로 조금씩 생산라인을 늘렸었다. 예상치 못한 복병인 바이러스 팬데믹 현상이 나타나 투자 움직임이 약해지긴 했지만 멈춤은 없었다. 새로운 시장이 커졌기 때문이다. 코로나19 팬데믹에 의한 외부활동 제한으로 인해 당초 기대했었던 5G 스마트폰, 통신네트워크 인프라 용의 수요는 예상보다 훨씬 못 미쳤다. 반대급부로 비대면(언택트) 전자기기용 패키지 부품의 요구가 늘어났다. 코로나19 국면 속에서 재택근무, 원격수업이 늘어나는 화상통신이 가능한 전자기기의 수요가 대폭 늘었다. 이러한 비대면 가전기기 수요의 증가로 전자업계는 코로나19 국면 속에서도 선방했다.

 

지난해 상반기 SiP 생산물량확보 목적의 소극적인 투자를 집행해 왔던 국내 반도체 후공정 업계에서는 중반기 이후 시설 확장용 투자에 적극적인 모습을 보이기 시작했다. 국내외 시장분석자료에서는, 패키징 후공정 업체의 시설투자 지속을 전망하고 있다. 지난해 5G 스마트폰 시장의 본격적인 개화에 따른 관련 칩셋 물량의 급증을 예상하고, 이에 대응하기 위해 글로벌 OSAT 업체들은 대대적인 설비투자를 감행했는데, 이러한 움직임이 2024년까지 이어질 것으로 예측되고 있다. 신영증권의 분석 자료에 따르면, 코로나19의 영향으로 상반기 스마트폰 출하량은 감소하였으나, 전체 스마트폰 내 5G 비중은 지속 증가 중이며 이를 지원하는 5G 관련 모바일 칩셋 시장의 또한 성장하고 있다. 

 

 

2021년은 5G 확산 가속이 예상된다. 키움증권의 자료에 따르면, 5G 폰 시장은 2019년 1,760만대, 2020년 2.4억대(침투율 17.7%), 2021년 5.9억대(침투율 39.1%)가 예측된다. 특히, 미국, 중국, 일본, 유럽 등에서 경기 부양책으로 5G 통신 인프라 투자에 집중할 것으로 내다봤다. 또한, 5G폰 ASP 하락이 대중화를 유도하고, 다양한 5G 통합 SoC 보급이 늘어나는데, 중화권 업체들이 보급형 모델을 주도할 것이라고 분석했다. 5G 폰에 장착되는 부품의 변화도 예상되는데, 신규 mmWave 안테나모듈 기판 수요 증가, MLCC 채용량 증가, 카메라 성능 고도화, AP 및 FC-CSP 향상 등이 두드러지는 한 해가 될 것이라고 분석했다.

5G 도입으로 AP, Baseband 및 SiP뿐만 아니라 RF 칩셋과 AiP(Antenna in Package) 패키징 신규 도입되며 반도체 후공정 외주 업체의 투자가 증가세를 보이고 있다. 보고서에서는, 2020년 상반기는 대만 OSAT 투자가 집중적으로 집행되었고, 하반기에는 국내 파운드리 물량 증가에 대응하기 위한 글로벌 OSAT의 국내 공장 대상의 투자를 예상했다. 

국내 생산설비 업체들의 이야기를 종합해 보면, 지난해 반도체 후공정 업체들의 순수 국내 증설라인 수는 약 80~90개로 예상된다. 올해도 지난해 수준과 비슷하게 투자가 나오지 않을까 예상하고 있다. 

 

활발한 반도체 후공정 시장과 달리 일반 SMT 시장은 크게 줄어든 것으로 프린터 업체들은 이야기하고 있다. 모바일 업종의 투자 지연이 크게 작용했다. 프리미엄 스마트폰 시장 성숙과 생산라인 가동율 저하 등의 이유로 대규모 라인증설을 거의 찾아보기 힘든 상황이 되었다. A 스크린프린터 업체 관계자는 “지난해 SMT용 시장이 2019년 대비 약 50% 정도 줄어든 것 같다, 베트남에 진출한 국내 협력사들의 라인가동율을 고려하면 증설투자를 기대하기 어렵다. 해당 지역에서 소수의 리피트오더, 교체수요만이 예상된다. 올해도 지난해 수준에서 크게 벗어나지 않을 것”이라고 전망했다. (주)ESE 고영선 부사장은 “코로나-19 팬데믹 여파로 중화권, 유럽/미주 지역을 포함한 설비투자가 글로벌적으로 크게 줄어들었다. 베트남, 인도를 포함한 국내에서도 대량 투자 건을 거의 접할 수 없었다”면서, “올해 유럽/미주 지역이 조금씩 살아나고 있지만, 그 외의 지역은 아직도 어려운 모습을 보이고 있다. 예년 수준으로 돌아오기 위해서는 2년 정도 시간이 필요할 것 같다”고 예상했다. SJ INNO TECH에서는 “코로나 백신접종, 글로벌 경기회복 등의 이유로 경기회복 기대감이 높아지면서 설비투자도 서서히 살아나고 있다. 그동안 보류되었던 설비투자가 살아나면서 올해 상반기 시장은 전년동기대비 약 20% 상승했다. 이러한 기세가 하반기에도 이어지지 않을까 기대하고 있다”고 이야기했다. 

모바일 업종의 하반기 투자 가능성이 제기되면서 설비업체들은 이목을 집중했다. 인도 중저가폰 시장 공략 강화를 위한 라인증설 이야기가 조금씩 나왔었다. 그런데 현 인도의 상황을 고려하면 설비투자를 기대하기 어려울 것 같다. 코로나19 재확산되고 있는 현지 상황을 고려하면 라인증설이 연기될 것으로 예상하는 목소리가 점차 커지고 있다. 

 

 

 

최근 패키징 업종의 설비투자가 가장 눈에 띈다. 지난해에 이어 올해도 지속성을 띠고 있다. 5G 관련 통신/서버, 전기차 확대로 인한 미래 먹거리 산업으로 성장을 거듭하고 있으며, 스크린프린터 수요도 꾸준히 나오고 있다. 이들 업종의 설비투자 목적이 예년과 다르다. 라인 자동화와 양산 라인구축 목적의 투자가 진행되고 있은 것으로 알려져 있다. SMT설비 업계에 따르면, 올해는 특정 업체의 물종을 소화하기 위한 투자가 아니라 고객다각화에 따른 맞춤형 라인구성 성향이 짙다. A 업체 관계자는 “반도체 패키징 업체에서는 여러 업체의 오더에 대응하고자 전용 라인을 꾸미고 있다. 모바일向, 5G 통신네트워크/서버向, 전기차向 등 다양하다”면서, “일반적으로 설비투자가 오더가 확정된 후에 진행된다는 점을 고려하면, 투자를 감행하는 패키지 업체는 생산물량을 수주하였고, 원청업체의 일정에 맞춰 진행하고 있다는 것을 의미한다. 전자산업계의 최종 소비시장이 위축되었지만 시장성이 좋은 특정 제품군이 존재하고 있으며, 이와 관련된 투자는 지속적으로 일어나고 있다”고 말했다. ASM SMT Solutions의 김대성 한국지사장은 “설비 자체 자동화뿐만 아니라 소프트웨어 간의 통합, 라인 설비들 간의 연계 그리고 더 나가아가 공장 전체의 시스템 통합 등을 그 예로 들 수 있다. 이와 동시에 보드 사이즈의 감소, 한층 높은 정밀도 및 처리량을 지원하는 솔루션에 대한 트렌드는 여전히 지속되고 있다”고 말했다. 

한편, 최근 전기차 배터리 관련 업체의 라인증설이 본격화되면서 설비업체들이 주시하고 있다. 자동차 전장업종의 투자도 꾸준하게 나오고 있다. 특히, 최근에는 전기차 관련 업종의 라인증설이 눈에 띈다. 유럽연합(EU)의 탄소배출규제 강화로 친환경 전기차 확산과 EV 배터리 수요급증이 전망되고 있다. 국내 배터리 업체들이 전기차용 라인의 생산능력을 공격적으로 늘리고 있다. 전기차 가격 가운데 배터리가 차지하는 비중이 40% 이상인 점을 감안하면 전기차 시장의 성장은 곧 배터리 기업의 성장으로 이어질 가능성이 높다. 대대적인 라인증설 움직임이 나오고 있는 만큼 생산설비업체들은 또 하나의 큰 시장으로 여기고 있다. 

 

 

지난해의 초소형 부품의 안정적인 프린팅 이슈는 해를 넘어서도 나타나고 있다. 단지 올해는 그 강도가 약해졌다. 탑솔루션(주) 이도형 대표는 “코로나-19로 인해 현재 생산에 비상이 걸린 상황으로 프린팅 품질과 관련된 새로운 이슈들이 수면 아래로 가라앉았다. 일반 SMT 업종에서는 크게 이슈화되는 부문이 없다. 0402 부품 실장확대로 소형 부품의 납빠짐성에 대한 고객들의 기술적 문의가 많지만, 이와 관련한 대응책을 제안하고 있어서 0402 프린팅 프로세스를 순조롭게 넘어가고 있다”고 말했다. 

스크린프린터 업체들은 0201(008004)의 신뢰성 높은 프린팅성을 구축하는 노력을 지속하고 있다. 0201 부품의 프린팅 패드 사이즈는 100×100㎛이다. 이는 스크린프린터가 100~150㎛ 납빠짐성을 안정적이고 재현성 높게 제공해야 됨을 의미한다. 일부 반도체 패키징 업체에서 100㎛ 급의 프린팅 공정을 수행하여 최종 제품을 생산하고 있지만, 비교적 프린팅 공정 난이도가 낮으며, 생산사이클도 촉박하지 않은 조건에서 수행하고 있기도 하다. 그러나 0201 부품 적용이 확산될 가능성이 높아진 탓에 대부분의 반도체 패키징 업체들은 다양한 제품에 최적화된 0201 프린팅 성능을 확보하기 위한 테스트를 꾸준히 진행하고 있다. 

 

 

패키징 업체들의 0201 테스트 집중에도 불구하고 스크린프린터 업계에서는 0201 부품 공정 특수를 올해에 기대하기 어렵다고 말하고 있다. 현재 0201 프린팅 테스트가 완전하게 마무리되지 않았기 때문이다. 단순히 스크린프린터 만의 성능 확인 작업이 아닌 최상의 프린팅 결과를 제공할 수 있는 프린팅 공정 파라미터 찾는 작업은 여전히 진행 중에 있다. 0201 공정 테스트를 위해 국내 모든 스크린프린터 업체들은 지난 1년간 고객사를 수시로 방문하였다. 0201 부품의 프린팅 패드 사이즈는 100㎛이다. 안정적이고 높은 납빠짐성을 실현하기 위해 0.04mm 이하의 매우 얇은 두께의 마스크에 여러 조건의 솔더페이스트를 적용하여 각각의 결과를 비교 분석하고 있다. 0201 부품 프린팅과 관련해 명확한 기준점이 없는 상황이기에, 패키징 업체들은 각자 개별적으로 최적화된 사양을 찾는 작업을 1년 넘게 이어오고 있다. (주)ESE 고영선 부사장은 “100㎛ 패드에 안정적인 납빠짐성을 제공하기 위해서는 스크린프린터 하나만으로 대응하는 수준을 넘어섰다. 이제는 스크린프린터와 부자재가 복합적으로 감안되어야 한다. 단순히 프린터의 성능 고하를 논하기는 어렵다”고 면서, “0201 부품을 파일럿 로트로 양산하는 업체도 있지만, 대부분의 업체들은 아직도 테스트를 실시하고 있다. 따라서 본격 양산에 적용되기까지는 약간의 시간이 필요하다. 내년 이후에 양산용 설비수요가 나오기 시작할 것”이라고 전망했다. 

한편, 스크린프린터 업체들은 동일 보드 상에 초소형 부품에서부터 대형 부품까지 동시에 실장되는 추세가 강해짐에 따라 이를 대응하는 솔루션 찾기에 집중하고 있다. 하나의 보드에 최소 100㎛대의 패드 충진이 필요한 03015, 0201 부품의 장착이 예상되고 있다. 초소형 패드를 신뢰성 있게 충진하기 위해서는 마스크의 두께를 얇게 해야 한다. 그러나 얇은 마스크 두께에서는 대형 패드에 미납 현상이 발생한다. 서로 다른 사이즈의 패드를 동시에 만족시킬 수 있는 솔더 충진 솔루션이 어렵다. 다양한 사이즈의 이종부품들이 장착되는 전장, 백색가전용 보드에서 이러한 요구가 나올 것으로 전망된다. 아직까지는 0603 사이즈 이하의 부품들이 장착되지 않고 있지만, 자동차의 전장화, 백색가전의 IoT화로 인해 초소형 부품의 실장 가능성을 배제할 수 없기 때문이다. 0.1t급 두께의 마스크를 사용하고 있는 전장 업체에서 그 이하 두께의 마스크를 적용하는 테스트를 실시하고 있는데, 초소형 부품 실장을 염두에 둔 것으로 분석된다. 스크린프린터 업체들은 현재의 시스템과 기술력으로 일정 부문까지 대응하고 있지만, 특정 물종과 공정을 겨냥해 디스펜싱 밸브를 부착하여 솔더 충진의 보완 및 리페어를 구현하는 솔루션을 제안하고 있다. 

 

 

프린터 업계에서는 반도체 업종에서 고도의 프린팅 성능을 요구하고 있다고 전했다. 전자기기의 최첨단화·소형화·다기능화 추세가 여전히 강세를 보이면서 PCB 보드는 더욱 고밀도화·협피치화되고 있다. 앞선 시장을 준비하는 원청업체에서는 극한의 프린팅 기술을 요구하고 있다. 글로벌 원청사들은 앞선 시장을 겨냥해 초소형 부품을 주저 없이 선택하고 있다. OSAT 업체에서는 고객사의 요구에 대응하기 제조 및 공정기술력을 선제적으로 확보하려는 노력을 끊임없이 진행하고 있다. 초소형 패드에 신뢰성 있는 납 빠짐성이 가능하도록 스크린프린터 업체들의 기술 업그레이드를 독려하고 있다. 최근 글로벌 통신업체 향 제품에 60미크론 패드, 50미크론급의 패드에 대한 프린팅 프로세스를 테스트한 것으로 알려졌다. B 스크린프린터 업체 관계자는 “부단한 노력 끝에 60미크론 공정의 양산에 적용 가능하다는 평가를 끌어냈으나, 50미크론 급에서는 일부 보완해야 할 부문이 나왔다. 생산수율이 고객사의 요구에 미치지 못했다”면서, “순수 프린터 설비 업그레이드만으로 대응할 수 없는 영역으로 솔더페이스트 업체, 스텐실 제작 등과 협력해 테스트를 진행하고 있다”고 말했다. 

초소형 부품, 패드, 협피치 등의 공정 난이도가 높아질수록 스크린프린터의 ‘반복정밀도’와 ‘납 빠짐성’이 더욱 부각되고 있다. (주)ESE 고영선 부사장은 “순수 설비 측면에서는, 10미크론 이하의 반복정밀도가 우선 기본이 되어야 하고, 여기에 얇은 두께 스텐실 및 홀의 강력한 세척력과 솔더 스퀴징 부문의 노하우가 접목되어야 한다”고 강조하면서, “설비 외적으로는 미세 프린팅에 최적화된 솔더페이스트가 준비되어 있어야 하며, 최첨단 공정을 분석할 수 있는 엔지니어의 능력도 더해져야 한다. 복합적인 요건들이 충족되어야만 미세 프린팅 공정을 구현할 수 있다”고  덧붙였다. 

스크린프린터 업체들은 반도체 패키징 업체들의 양산용 수요와 더불어 최첨단 신규 품종용 시장에도 큰 관심을 내비치고 있다. 대부분의 패키징 업체들은 신규 품종을 대비하는 파일럿 라인을 구축하고 있는데, 대응 설비제공으로 시장선점 효과를 누리기 위한 포석이다. 반도체 패키징 업체들의 최첨단 생산제품 물량을 소화하기 위해서는 고사양의 투자가 이어질 수밖에 없다고 업계에서는 관측하고 있다. 0201 부품 이후의 최첨단 제품을 대비하려고, 후공정 업체들은 대응 솔루션을 찾고 있다. 대표적으로 웨이퍼 레벨 프린팅 공정이다. 하부 PCB가 서브스트레이트의 스트립단위가 아닌 웨이퍼에 직접 프린팅하고, 그 위에 다이를 올려 생산하고 있다. 점점 반도체가 다기능화 되면서 요구되는 핀 수가 많아지고 이에 따라 패키징 사이즈가 커지게 되었는데, 모바일, 웨어러블 디바이스 등의 제품이 추구하는 ‘경박단소’ 트렌드에 부합하는 패키징 니즈가 발생하고 있다. 이러한 수요를 충족시키기 위해 개발된 기술이 Wafer Level Packaging(WLP)이다. 이는 말 그대로 웨이퍼에 직접 칩을 실장하는 기술이다. 이를 통해 반도체 두께 및 부피를 줄일 수 있다. 그리고 여기서 한 단계 더 발전한 기술이 Fan-Out Wafer Level Packaging(FOWLP)으로, 기존 Fan-In Wafer Level Packaging 보다 더 작고 성능이 고도화된 패키징 기술이다. 특히, 모바일 업체가 FOWLP 기반의 AP를 신규 모델에 적용하기로 결정하면서 FOWLP에 대한 관심이 빠르게 고조되고 있다. 이와 관련한 스크린프린터 공급에 노력하고 있다.