인쇄회로기판(PCB) 업체 상승세 타나

[산업일보]
입을 수 있는(웨어러블) 스마트 폰이나 태블릿 PC 개발이 추진되고 있는 가운데, 이를 뒷받침할 전자부품으로 연성인쇄회로기판(FPCB:Flexible Printed Circuit Board, 이하 FPCB) 이 관심을 얻고 있다.

국내 인쇄회로기판(PCB)업체들은 스마트폰 주기판(HDI)수요가 줄어들면서 매출과 영업이익이 급감하고 있다가 상승세를 타고 있다. 중국 스마트폰에 쓰이는 멀티패키지(MCP)뿐만 아니라 PC서버 메모리용 기판의 수요도 늘어나고 있고 내년부터는 PC서버용 D램이 DDR3에서 DDR4로 바뀔 것으로 예상돼 PCB업체들의 수혜는 커지면서 호황이 다시 올 것으로 애널리스트들은 예측하고 있다.

여기에 FPCB 관련 특허 중 전기가 통하는 잉크를 분사해 인쇄하듯 회로패턴을 형성하는 방식의 FPCB 특허출원은 2012년까지 5년간 총 26건에 불과했으나, 2013년에는 한해에만 20건이 특허출원 되는 등 증가세를 이어가고 있다.

전도성 잉크 패턴을 적용한 출원이 증가하는 이유는 진공증착, 도금과 같은 기존 제조방식과는 달리 필름 또는 섬유소재 등에 전도성 잉크를 인쇄하는 방식으로 휘어짐이 심한 부위에도 적용할 수 있는 특징 때문이다.

이러한 잉크패턴 적용 연성 인쇄회로기판은 기판과 잉크의 종류 및 인쇄기술에 따라 다양한 형상 및 기능의 구현을 통해 입을 수 있거나(웨어러블) 휘는(플렉시블) 전자기기 분야에 적용 가능해 막대한 부가가치를 창출할 것으로 기대된다.

이와 더불어 LED 조명의 효율을 높이는데 사용되는 방열 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board) ‘방열 인쇄회로기판(방열 PBC, 방열 Printed Circuit Board)’의 특허출원도 함께 증가하고 있다.

LED 조명은 다른 조명에 비해 전력 소비가 적고, 친환경적이다. 방열 PCB는 LED 조명의 주요 부품으로, 발생되는 열을 효과적으로 내보내 LED 조명의 수명과 효율을 높이는 기능을 한다.

LED 조명용 방열 PCB에 관한 특허출원건수는 2008년 이후 꾸준히 증가하고 있다. 특히 2008년 19건에 불과하던 것이, 2009년부터는 매년 38-55건 내외로 2008년 대비 100-189% 늘어난 것으로 나타났다.

실제로 방열에 따른 LED 조명의 수명 및 효율 증가 효과는 크다. LED 조명의 연구 사례에 의하면 “LED 조명의 온도가 약 10도 낮아지는 경우 예상 수명은 약 57%, 효율은 약 14% 늘어난다”고 한다.

최근 출원되고 있는 방열 PCB 기술은 단순히 열이 잘 전달되는 재료를 선택하던 방식에서 벗어나 LED 조명의 구조를 개선하는 방식으로 발전하고 있다.

출원량에 있어서도 인쇄회로기판의 방열홀, 리드 프레임, 적층 방식 등 구조나 형상 개선 기술이 67%로 대다수를 차지하고, 세라믹, 금속, 나노소자 등 신소재 적용이 31%를 차지하고 있다.

2008년 이후 특허 출원인별 비중을 살펴보면, 개인을 포함한 국내 중소기업이 출원량의 59%를 차지하며 기술개발에 적극적으로 나서고 있는 것으로 나타났다.

중소기업의 특허출원이 활발한 이유는 LED 조명분야가 중소기업의 관심이 높고 2011년에 중소기업 적합업종으로 선정되는 등, LED 조명 산업의 환경 변화에 따른 결과로 파악된다.

Microtechnology 시장에서 혁신적인 기술과 노하우를 자랑하며 레이저 기반 제조업의 선두의 자리를 지키는 Electro Scientific Industries, Inc. 역시 최근차세대 레이져 드릴링 시스템 Model 5335을 소개하며 한국 FPCB(연성회로기판) 마켓의 강자인 BH Flex에 첫 시스템 설치 소식을 전해 왔다. BH Flex는 본 시스템을 이용해 소비자 가전제품 시장을 위한 FPCB를 양산할 예정이다.

씨루체(대표 문형오)가 세계 최대 크기(1200 x 400mm)의 플렉서블 PCB(Flexible PCB, 이하 FPCB)를 제조할 수 있는 특허 기술을 앞세워 전세계 고부가가치 LED 응용시장 공략에 나섰다. 씨루체의 플렉서블 라이팅 모듈(Flexible Lighting Module, 이하 FLM)은 기존 Rigid PCB 및 플렉서블 PCB의 기술적 한계를 극복한 차세대 기술이다.

열가소성수지 필름 소재를 사용하는 씨루체의 FLM(국내 특허 4건 등록, 미·일 개별특허 출원중)은 총 8개 공정의 기존 인쇄전자방식 기술과 달리 경화, 도금, 패턴홀 가공, 실리콘 공정 등 4개 공정 과정이 필요치 않기 때문에 생산성과 가격 경쟁력을 크게 높일 수 있다. 씨루체의 FLM 기술은 기존 선진 기업들의 FPCB 제조기술보다 생산성이 두배나 향상됐다. 가격면에서는 기존 폴리이미드(PI) 소재의 FPCB와 비교해 절반 수준 밖에 되지 않으며, 현재 널리 사용되고 있는 FR4 PCB와도 가격 경쟁력에서 우위에 있다.

FLM 기술은 두께가 180µm 이하로 매우 얇으면서도 최대 1200 x 400mm 크기의 대형 FPCB 제작이 가능하다. 대형 FPCB를 제작할 때 주요한 걸림돌 중 하나가 수축율과 말림(Curl) 현상이다. 씨루체는 독자적인 기술을 적용해 수축율을 0.1% 이하로 낮춤으로써 이러한 문제를 해결하고 대형 FPCB 양산에 성공했다. 이와 함께 LED가 기판에서 잘 떨어지는 문제도 표면실장기술의 최적화를 통해 개선했다.

첨단 다층 인쇄회로기판(PCB) 제조용 동박적층판 및 유전 프리프레그 재료 분야의 선도기업인 이솔라 그룹(Isola Group)이 KSG Leiterplatten 및 InnoSenT와의 제휴를 통해 핵심 능력을 확보했다고 발표했다.

세 회사의 이번 제휴 전환 프로그램으로 Isola의 고성능 I-Tera(R) MT 적층 소재의 유전 특성이 기존 제품에 맞춤형으로 적용될 수 있게 됐다. Isola의 유전 기판은 향후 InnoSenT가 생산하는 대량의 기존 제품과 KSG가 제조하는 인쇄회로기판에 사용된다. InnoSenT는 Isola 재료로의 전환을 통해 인쇄회로기판(PCB)의 금속화를 바꾸지 않고도 보다 성능이 좋은 재료를 사용할 수 있게 됐다. 테스트 결과 I-Tera MT의 삽입 손실이 줄어들었는데 이는 시스템 설계의 안전성이 높아졌음을 의미한다.

Isola의 RF 엔지니어링 전문가들은 이번 InnoSenT 및 KSG와의 제휴 전환 프로그램에서 PCB의 특성을 밝히기 위해 사용되는 임계 실험 구조의 시뮬레이션 모델을 비롯해 광범위한 전자 설계 자동화 도구 세트를 사용했다.

신상곤 특허청 정밀부품심사과장은 “향후 우리 인쇄회로기판 기업들이 시장에서의 주도권을 선점하기 위해서는 전자잉크 적용 및 투명한 연성 인쇄회로기판과 같은 고부가가치 기판 분야의 기술개발 및 원천특허 확보가 필요하다”고 말했다.

한편 스마트기기 등 디스플레이에 채용되는 LED용 전자회로기판 시장 확대에 따른 LED기판의 표준화 활동에 있어 한국과 일본(JPCA) 표준 전문가들의 PCB 표준 기술 회의. 연내 제안하고자 하는 LED Substrate PKG의 열저항 측정방법의 국제표준 제안에 대한 한일 협력 도출 및 추진 일정을 협의중인 것으로 알려졌다.

최첨단 전자회로 기판으로 시장이 급속도로 확대되고 있는 임베디드기판에 있어 세계 1위 기술력의 국내 PCB전문가들이 5월 춘계 국제 IEC TC91 싱가폴 회의에 발표할 신규 표준안건 중심으로 협의. 연내 NP 신규제안 투표 및 채택을 위한 일본, 독일 등과의 협의 일정 협의. 그 외 기진행중인 Flexible PCB의 국제표준, WG5 용어 및 정의, WG14 설계자동화 국제표준 문건 현황 및 계획을 보고하게 된다.