SMT 솔더링 장비 시장의 동향을 비롯해서, 무연이 SMT 솔더링 장비 시장에 미치는 영향에 대해서 논의한다.
Keith Robinson
그림 1은 무연 솔더 페이스트의 지 역별 소모량을 나타낸다. 일본의 OEM 업체들이 무연 솔더링을 초창기 에 도입해서 사용했고, 그 결과 무연 시 장은 주목할 만한 중요한 시장으로서 자 리를 굳혔다. 현재 일본은 전세계 무연 솔더 페이스트 시장의 약 80%를 점유 하고 있으며, 유럽이 그 다음으로 약 10.5%를 차지하고 있다.
일본의 OEM 업체들을 비롯해서, 특 히 Sony, Toshiba, NEC, Hitachi, Fujitsu와 같은 회사들은 무연 솔더 기 술에 전념하고 있다. 이 회사들은 제품 에 무연을 최초로 사용했던 회사들이다. 이러한 회사들이 무연을 초창기부터 채 택했었다는 사실로 인해 일부 EMS 업 체들과 OEM 업체들이 무연화 구현 전 략에 관심을 나타내고 있다.
무연을 초창기에 도입했던 일부 회사 들은 예전에 비해서 15∼25% 정도의 전력을 더 소비했다. 그 이유는 리플로 우 공정에서 솔더 페이스트를 예전보다 높은 온도에서 녹여야 하는데 따른 에너 지 소모량의 증가 때문이었다. 일부 회 사들의 경우에는 어셈블리 비용도 5∼ 15% 정도 증가했다. 그 결과, 최종 제 품의 가격이 약간 상승했다. 이 같은 사 례들은 무연이 장기적 성장을 방해할 것 임을 의미하는 것이라고 일부 험구가들 은 말하고 있다. 그러나 사실은 그렇지 않다. 특히 SMT 장비 업계에서는 더욱 사실이 아니다. 이러한 성장의 장애 요 인은 무연 기술이 세계적으로 더 널리 보급되기 전에 솔더링 장비 제조업체들 과 EMS 업체들이 무연 공정에 대해서 더 많이 배워야 할 계기를 만들어 줄 것 이다. 완벽한 무연 공정 능력이 있는 EMS 업체들은 무연 공정과 씨름을 벌 이고 있는 OEM 업체들을 상대로 무연 기술을 하나의 사업 수단으로 사용할 수 있을 것이다.
무연 공정 때문에 SMT 솔더링 장비 제조업체들은 무연 공정 기술을 개선하 려는 OEM 및 EMS 업체들과 더욱 긴 밀히 협조하게 될 것이다. 특히, 무연 솔 더링은 경기 침체기를 맞은 SMT 솔더 링 장비 시장에 새로운 회생의 힘을 불 어넣어 줄 것이다. 일부 OEM과 EMS업체들은 기존 솔더링 장비를 개조해서 사용하거나 새로운 장비를 구입하는 계 획을 모두 고려하고 있다. SMT 솔더링 장비 분야에서 다음과 같은 점들이 개선 되고 있다.
..무연 솔더링 공정에서 더 낮아진 피크 온도를 다룰 수 있는 솔더링 장비의 개발
..열 효율성 개선 및 공정 대상 제품 의 열적 특성에 대한 제어 개선
..전력 소모량 감축
..예열 장치 개선
..빠른 온도 상승 및 변화
..무연 솔더링을 위한 질소 불활성화
무연 및 부품 제조업체
솔더 페이스트 및 솔더링 장비 제조 업체들은 무연 어셈블리 공정에 대해서 매우 열심히 연구했지만 전자부품 제조 업체들은 그 정도까지는 아니었다. 일본 에서 나타난 한 가지 경향은 무연 솔더 링과 관련해 더 높아진 온도에 견디지 못하는 전자부품들이 많다는 것이다. 이 같은 사실은 솔더링 장비 제조업체들과 전자부품 공급업체들이 무연 솔더링 방 법을 좀 더 잘 이해하기 위해 서로 협조 하는 계기가 되었다.
무연 솔더링 추세에 따르지 않는 부 품 제조업체들은 경쟁에서 뒤쳐지게 되 며, 전자부품의 연구 개발 단계에서 많 은 역할이 솔더링 장비 제조업체들에게 주어질 것이다.
PCB에서의 FR4 유리/에폭시 재료 의 내열성은 대부분의 무연 솔더에 충분 하다. 그러나 일부 합금은 훨씬 더 높은 용융점을 요구한다. 이럴 경우에는 FR5 유리/폴리이미드 또는 유리/BT 에폭시가 사용될 수 있다. 이러한 PCB 재료들의 유일한 단점은 가격이 높다는 점이다.
Frost & Sullivan사의 전망에 의하 면, 전체 PCB들 가운데 약 45%가 2006년까지 무연으로 전환될 것이다.
증기 상태 솔더링
무연은 또한 SMT 솔더링 장비 시장 에 몇 개의 그룹을 만들어 놓았다. 일부 전문가들은 무연이 출현하기 이전에 거 의 잊혀진 기술로 변모한 증기 상태 솔 더링 기술이 무연 환경에서 솔더링을 수 행할 수 있는 방법이라고 믿고 있다. 또 한 다른 전문가들은 그렇게 생각하지 않 는다.
궁극적으로, 어떤 공정을 선택할 것 인지는 OEM 또는 EMS 업체에게 달린 문제로서, 그들은 제각기 서로 다른 자 사의 환경에 비추어 가장 유리한 공정을 선택하게 될 것이다.
증기 상태 솔더링의 장점은 최대 솔 더링 온도를 정밀하고 일정하게 유지할 수 있으면서도 부품을 과열시키거나 손 상시킬 위험성이 적다는 사실이다. 전자 부품 제조업체들은 이 기술이 널리 보급 되기를 바라고 있다. 왜냐하면 이 기술 은 더 높은 온도에 견딜 수 있는 부품을 개발하기 위한 연구 개발비가 적게 소요 되기 때문이다. 또 부품 판매회사에게 무연 환경에서 사용할 부품을 개발하라 는 압력도 줄어들 것이다. 증기 상태 솔 더링 기술은 또한 최종 사용자에게 에너 지를 절약시켜주며, 계약제 제조업체들 이나 OEM 업체들에게는 전력 사용료 를 감소시켜준다. 뿐만 아니라 솔더링 공정에서 산소의 농도가 낮아지고 공정 조건을 장기적으로 안정되게 재현할 수 있다.
이와 동시에, 증기 상태 솔더링 기술 의 큰 단점은 처리량이 적다는 점이다. 이 기술은 더 긴 리플로우 시간을 요구 한다. 대량 생산 OEM 업체들과 EMS 업체들은 생산량이 줄어드는 것을 원치 않는다. 시장 상황이 개선되고 있기 때 문에, 특히 통신 시장이 개선되고 있기 때문에 처리 속도 문제는 SMT 장비 판 매업체의 몫으로 돌아갈 것으로 예상된 다. 증기 상태 기술의 다른 단점은 고가 의 솔벤트가 사용된다는 점이다. 이는 고가의 솔벤트가 아닌 다른 종류의 화 학제를 사용하면 친환경적인 제조 공정 에 장애 요인이 될 수 있음을 의미한다. 또 부품에 툼스토닝(tombstoning) 현 상이 발생할 위험성이 더 커진다. 이 기 술이 향후 10년간 발생할 문제들을 어 떻게 헤쳐 나갈지는 흥미 있는 일이 될 것이다.
결론
SMT 솔더링 장비 시장은 2003년부 터 2009년까지 사이에 약 13∼15%의 연평균 성장률을 보일 것으로 전망된다. 성장의 원동력은 무연을 효과적으로 다 루기 위해서 기존 솔더링 장비를 신형 장비로 교체하는 OEM 업체들과 EMS 업체들로부터 나올 것이다. 한동안 침체 됐었던 솔더링 장비 시장은 무연 공정의 영향으로 이제 SMT 업계에서 예전처 럼 또다시 상위의 자리를 되찾을 것으 로 기대된다. 2003년부터 2009년까지 의 기간 동안 솔더링 장비의 구입은 새 로운 기술을 구입한다는 의미가 될 것 이다.
