-성학경 삼성전자 상무(메카트로닉스연구소 마이크로나노기술연구팀장)
과거 PCB 조립 기술은 생산설비에 의존하여 부품을 PCB에 접속하는 단순 접합 기술이었다고 해도 과언이 아니다. 그러나 90년대 후반부터 실장기술은 반도체나 PCB 공정과 유기적으로 연결돼 시스템 레벨(System Level) 설계 기술까지 적용 영역을 확대하고 있다. 제품 소형화와 친환경 제품 생산, 신뢰성 및 품질 향상 측면에서 실장 기술이 제품 개발의 핵심 요소로 인정받기 시작한 것이다.
소니·마쓰시타 등 일본업체들은 제품기획 단계부터 강력한 실장 설계기술을 앞세워 새로운 모바일 제품을 개발한다. 최근 중국이 세계적인 전자제조 공장으로 떠오르자 전략적으로 반도체, 모듈 실장 부분을 일본 내로 복귀시켜 실장에 대한 기술 장벽을 구축하고 있는 정도다.
이런 가운데 우리나라도 실장기술의 중요성을 인식하는 업체는 늘고 있으나 인건비 등을 이유로 제조공장을 중국으로 이전하는 사례가 늘고 있다. 대량의 노동력을 바탕으로 고속 성장하고 있는 중국과 고밀도 실장 기술 내재화로 제품기술을 블랙박스화 하고 있는 일본 사이에서 한국이 경쟁력을 갖추기 위해서는 독자적인 실장 기술력 확보가 필수적이다.
이런 측면에서 차세대 실장 요소 기술 중 최근 이슈가 되고 있는 몇가지 기술들을 살펴보기로 하자. 우선, 모바일 제품의 소형화로 고밀도 실장 기술에서는 부품의 모듈화와 패키지 설계, 부품 신뢰성 보증 등 고려해야할 요소가 많다. 이 중 가장 중요한 것이 반도체, 기판업체의 기술 대응이다. 부품을 만들어줄 반도체 업체, 이들 부품을 실장할 수 있는 미세 패턴 기판을 만들어주는 기판업체와의 기술 협력이 반드시 필요하다.
반도체와 PCB 제조 업체가 협력해야 하는 실장 기술 분야가 늘고 있는데 그 중 하나가 부품을 기판 내부에 실장하는 임베디드 PCB기술이다. 현재 국내에서도 삼성전기, 대덕전자 등에서 활발히 연구하고 있으며 조만간 이를 채택한 제품이 출시될 것이다.
보드 레벨( Board Level) 실장의 경우 2차원에서 3차원 모듈 실장으로 바뀌고 있다. 0603, 0402 소형칩을 Gap-less로 실장하는 2차원 실장 기술에서, BGA 등 큰 부품 밑에 소형부품을 실장해 실장 면적 활용도를 높이는 3차원 실장이 인기다. 또 박형화에 효과적인 플렉스블(Flexible) 실장기술에 관한 연구도 늘고 있는 추세다.
고밀도 실장의 제품화에 있어 간과해서는 안될 것이 신뢰성 보증 부분이다. 부품이 고밀도 실장되고 부품 신뢰성이 떨어지면서 제품 레벨에서 발열량 증가, 내충격성 저하, EMI·SI·PI 문제 증가 등 여러 가지 신뢰성 문제가 증가하게 된다. 따라서 CAE를 활용한 신뢰성 보증 기술이 필요하다.
환경 친화 제품을 위해 납(lead)을 사용하지 않는 Lead-free 실장 기술 개발도 시급히 해결해야 할 문제다. 설계 부분에서는 제품 신뢰성 보증, 개발 납기 단축 등이 가능한 실장 통합설계의 필요성이 계속 증가하고 있다. 통합설계는 부품·PCB·재료 등에 대해 설계 단계부터 사전 검증을 해 시스템 설계를 최적화하는 것이다.
결국, 3차원 실장 등 차세대 고밀도 실장 기술 개발과 동시에 부품 및 PCB 업체와의 협력을 더욱 강화해야 한다. 아울러 실장 통합 설계 등 설계 단계의 신뢰성 보증 활동도 필수적이다.
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