리플로우 & 웨이브 시장, 활성화 예상
진공리플로우 & 레이저 솔더링, 틈새시장 구체화 조짐
전반적인 SMT 경기가 위축되었지만, 솔더링 머신 관련 시장은 여전히 활발하게 움직이고 있다. 휴대전화의 지속적인 투자, 전장용 무연전환 이슈 그리고 각종 틈새시장이 구체화되면서 관련 업체들이 기대하고 있다. 리플로우의 ‘친환경성’이 여전히 강조되고 있으며, 웨이브 솔더링 시장이 다시 한 번 기지개를 펴고 있다. 더불어, 틈새시장으로 여겨졌던, 진공리플로우, 레이저솔더링 시장도 구체적인 움직임을 보이고 있다.
2014년 2사분기를 마무리하는 현 시점의 SMT 경기는 더욱 침체되어 있다. SMT 산업을 지탱하고 있는 휴대전화 관련 업체의 생산물량마저도 줄어든 탓이다. 경기 지역의 한 휴대전화 관련 업체에 따르면, 최근 생산물량이 절반정도로 줄었고, 대부분의 협력업체 라인가동율이 50~60%이다. 이러한 분위기 탓에 전자산업계에서는 설비투자를 굉장히 보수적인 입장을 취하고 있고, 그 여파가 SMT설비제조업체로 미치고 있다.
SMT 경기가 위축되어 있지만, 리플로우, 웨이브 솔더링 등의 솔더링 머신 시장은 꾸준하게 형성되어 있다. 휴대전화 관련 해외투자분이 현재도 진행되고 있으며, 소량이기는 하지만 반도체 업종의 노후장비 교체건이 있으며, 더불어 전장업종의 무연공정용 솔더링 머신 수요가 조금씩 증가하고 있는 추세이다.
특히, 솔더링 머신 업체들은 전장 시장에 집중하고 있다. 2016년 유해물질사용 금지 법안이 시행되면서, 전용 장비로의 전환이 예상되기 때문이다. 그러나 이전 전자산업계의 무연용 전환과 같이 시장이 확대되지 않을 것으로 보인다. S 업체 관계자는 “전장 업종에서 무연공정 전환 이슈가 있지만 리플로우 오븐의 경우에는 가전업종과 같은 특수를 누리지 못할 것으로 예상한다. 전장 업체들은 리플로우 노후장비를 교체하고 있지만 신규라인 증설용은 예상보다 적다”면서, “전장 업종에서는 하이엔드급의 리플로우를 사용해 왔다. 현재의 유연 리플로우를 이용하여 무연을 사용해도 될 정도의 설비들이 대부분이다. 웨이브 솔더링은 무조건 바꿔야 하는 반면, 리플로우의 경우에는 예상보다 수요가 많지 않을 것이고, 리플로우 노후장비 교체수요가 있을 것”이라고 말했다. T 업체 관계자는 “기대와 달리 전장업체들의 움직임이 적다”면서, “현재의 분위기로 봐서는 전장 업종에서 무연용 리플로우 시장이 이전과 비슷한 규모가 될 수도 있다”고 예상했다.
리플로우 ‘친환경’ 강조
리플로우 설비의 ‘친환경’은 몇 년 동안 강조되어 왔고, 올해 역시 마찬가지이다. 생산라인에서 리플로우 운영 런닝코스트가 많이 들어간다. 라인에서 제일 덩치가 크고, 제일 뜨겁다. 그래서 모든 업체들은 전력소비량과 질소소모량 절감 기능을 강조하고 있다. B 업체 관계자는 “생산현장에서는 특히 전력소모에 관심이 크다. 산업용 전기요금이 올라가고 있으며, 누진제가 적용되어 굉장히 민감해 하고 있다”고 말했다.
전력소비량 절감 기능은 5년 전에 비해 확실히 업그레이드되었다. 리플로우의 전력소모량은 평균적으로 측정한다. 리플로우의 전원을 키고 나서 일정온도로 안정화되는 단계까지 투입되는 전력소모는 어쩔 수 없다. 제조업체들은 리플로우 내부가 열적으로 안정화된 상태에 있을 때의 전력소비를 줄임으로써 저전력을 실현하고 있다. 리플로우 히터의 가동 수를 최소화하고 열 보존력을 유지하는 최적화된 기술을 접목하고 있으며, 이러한 노력은 현재도 진행 중에 있다.
리플로우 업체들은 현 수준보다 향상된 N2소모량 절감 노력을 기울이고 있지만, 이와 관련한 기술은 한계점에 도달했다고 이야기하고 있다. 솔더링 품질 향상에 기여하는 목적으로 N2를 사용하는데, 현 수준에서 더 낮추면 품질을 보증할 수 없다는 주장이다. 따라서 N2소모량은 현재의 수준이 당분간 지속될 것으로 예상된다.
N2소모량절감, 저전력소모 이외에도 또 다른 친환경 기능이 중요하다는 주장이 있다. B 업체 관계자는 “실질적으로 친환경이라고 하면, 개인적으로 플럭스 집진능력이 중요하다고 생각한다. 유해물질이 함유된 플럭스 가스를 배출하고 있는데, 이를 배출하지 않아야 된다고 생각한다. 비록 유지보수 부문에서 손이 더 가겠지만, 강력한 집진 능력이 친환경 기능의 핵심”이라고 말했다.
한편, 리플로우의 친환경 기능이외에도 리플로우의 상태를 최적으로 유지하기 위해 다양한 기능들이 접목되는 추세이다. 리플로우의 운영상태를 눈으로 직접 확인하여 솔더링 품질을 더욱 높이기 위한 목적 때문이다. 대표적으로, 리플로우 내의 ‘산소농도를 측정하는 시스템’과 ‘실시간 온도프로파일을 점검 및 분석할 수 있는 시스템’이다. 리플로우는 온도 상태를 잘 주시하면서, 어떠한 문제가 발생해서 온도의 변화가 발생했는지 모르지만, 해당 존에서 문제가 발생했다는 것을 알 수 있다. 납땜 품질 확보와 더불어 신속한 후속 조치를 위해 이들 기능들이 중견 규모 이상의 업체에서 많이 요구하고 있다. T 업체 관계자는 “하이엔드 업종에서는 리플로우 전력소비를 확인하는 적산전력계 기능, 누적 N2 사용양 디스플레이 기능, 블로워 모터의 동작상태도 감지 기능 등을 요청하고 있다”고 말했다. S 업체 관계자는 “리플로우 오븐의 큰 구조는 더 이상 변화가 없을 것이다. 기술적으로 한계점에 왔다. 그래서 작업자가 편리하게 장비를 관리할 수 있는 기능 등과 같은 부대적인 기능들이 업그레이드되고 있다”고 말했다. 
웨이브 솔더링, 전장용 무연전환 이슈 기대
웨이브 솔더링 시장은 자동차 전장을 중심으로 다시 살아나고 있는 기미를 보이고 있다. 지난 2000년 초반, 전자가전용 일반 SMT 업체들의 무연솔더 전환에 따른 대응 설비수요가 급증하면서 솔더링 머신 업체들이 매우 바쁘게 보냈었다. 이와 비슷한 분위기가 최근 자동차 전장업종에 형성되어 있다. 판매되는 모든 완성차에 유해물질사용을 금지하는 시점인 2016년이 다가오면서 전장 업종에서는 무연솔더에 대응하는 솔더링 머신으로 교체하고 있다. 전장용 솔더링 시장은 올해와 내년이 매우 바빠질 것으로 예상된다.
자동차 전장업종에서는 O2 농도 100PPM 이하에서 조건에서 솔더링하기를 원했다. 이에 웨이브 업체에서는 2~3년 전부터 밀폐형 구조로 변경하였고, 현재는 이 구조가 주류가 되었다.
웨이브 솔더링 업체에서는 현재의 구조에서 기구적으로 큰 변화가 없을 것이며, 아울러 혁신적인 성능 향상도 없을 것으로 보고 있다. 웨이브 솔더링 머신 관련 기술이 마지막 단계까지 와서 더 이상 기술개발 할 부문이 없다는 이야기이다. 그래서 관련 제조업체들은 사용의 편리성과 유지보수를 보다 수월하게 하는 부분으로 업그레이드 시키고 있다. 작업자 친화적인 UI, 신속하고 빠른 납조 교체, 납 드로스 감소 등의 기능에 중점을 두고 제작하고 있다. S 업체 관계자는 “웨이브 솔더링의 구조는 10년전이나 지금이나 거의 바뀌지 않고 있다. 바뀔 수도 없다. 이 구조 자체가 이 구조가 아니면 안되기 때문이다. 그래서 내구성이 좋고, 관리하기 편한 장비개발에 집중하고 있다”고 전했다.
웨이브 솔더링 머신의 무연솔더용 교체 이슈로 시장이 활성화되고 있지만 전체 시장파이는 커지지 않을 것으로 업체에서는 예상하고 있다. 전자가전 업종에 무연솔더 이슈로 웨이브 시장이 급성장했다가 2008년~2009년경에 확 떨어졌었다. 그러다가 최근 들어 다시 올라가는 추세로, 이번의 이슈가 사라지면 다시 한 번 위축된다는 분석이다. 웨이브 공정은 지속적으로 리플로우 공정으로 대체되고 있다. 생산성 향상, 라인효율화 등의 이유로 웨이브 공정만이 가능했던 부품들이 SMD 부품으로 변경되고 있다. 이로 인해 웨이브 공정의 자리가 꾸준히 없어지고 있다. K 업체 관계자는 “웨이브 공정이 없어지지는 않겠지만, 수요는 확실히 줄어들 것이다. 부품의 진화가 거듭되고, 공정상의 여러 이유로 인해 향후에는 셀렉티브 등과 같은 공정으로 대체될 가능성도 있다”고 분석했다. 
레이저 솔더링, 개화 준비 완료
최근 솔더링 관련 틈새시장으로 레이저 솔더링 공정이 조금씩 부상하고 기울이고 있는 관심을 끌고 있다. 현재 자동차 전장 업체에서 큰 관심을 있는 상황으로, 양산라인에 적용하여 최종 검증하는 단계에 있다. 양산라인 투입이 성공적으로 안착되면 향후 시장은 급성장할 것으로 보인다.
사실 자동차 전장업체에서는 레이저 솔더링 머신을 Stand-Alone 타입으로 구성하고 적용하고 있었고, 오랫동안의 양산라인 적용 테스트를 실시했었고, 최근에 들어서야 인라인화하였고, 최종적으로 검증하고 있다.
전장업체에서는 생산량이 늘어나면서 기존 수납땜으로는 품질의 재현성을 확보하는데 한계가 있다고 판단하고, 기존 수납공정을 자동화하는 목적에서 레이저 솔더링을 이용하기 시작했다. 기존 국부적인 솔더링 방법들의 단점을 해결한다는 이점이 크게 부각되어 접근하고 있다. 인두팁 로봇 솔더링은 소모비용이 매우 높고, 웨이브 및 셀렉티브 솔더링에서는 조립된 하우징 상태에서 솔더링 작업이 어렵다. 아울러, 이들 공정은 생산품질관리 측면에서도 어려운 부분도 있다. 물론 레이저 솔더링도 단점으로 지적되는 사항도 있다. 초기 투입이다 보니 전장업종에서 레이저 솔더링 양산라인에 대한 축적된 데이터가 없다는 것이다. 치명적인 약점일 수도 있지만, 이를 해결하기 위해 전문업체에서 적극 발 벗고 나서고 있다.
레이저 솔더링 업체에서는 휴대전화, 백색가전 업종으로까지 관련 기술이 확산될 것으로 기대하고 있다. 현재 휴대전화용 카메라 모듈 공정에 사용되고 있다. 특히, 글로벌 스마트폰 협력업체에서는 카메라 모듈 생산라인에 레이저 솔더링을 적용하고 있는 것으로 알려졌다. 백색가전 업종에서는 인두팁 소모비용과 생산품질을 감안하면, 레이저 솔더링 머신이 더 유리하기 때문에 긍정적으로 보고 있다.
일반 SMT 공정에서 수납땜 공정이 이전에 비해 많이 줄었지만, 그래도 의존하는 비중이 높은 편이다. 그런데, 모바일 업종의 수납땜 공정이 점점 어려워지고 있다. 모듈 개념의 부품들의 장착이 늘어가고 있으며, 단자 사이즈도 작아지고, 피치도 좁아지고, 더불어 생산캐파도 늘어나고 있다. 이로 인해 수납공정이 한계에 봉착하고 있다. 이를 극복하기 위해 자동화 납땜 시스템으로 눈을 돌렸고, 인두팁을 로봇시스템에 장착한 자동로봇납땜 시스템이 대두되었다. 로봇 솔더링이 인두팁 솔더링이 가장 오랫동안 이용되어 온 검증된 기술이지만 자동화로 넘어가면서 여러 가지 지적사항이 대두되었다. N 업체 관계자는 “레이저 솔더링 공정으로만 대응할 수 있는 부품들이 늘어나고 있다. 그리고 하우징 처리가 된 후에도 솔더링 작업이 필요해졌고, 열에 민감한 소자가 실장되어 있더라도 이 소자에 피해를 주지 않고 원하는 부분만 솔더링할 수 있는 기술의 리즈가 강하게 나오고 있다. 레이져 솔더링이 그 솔루션이 될 수 있다. 공정측면에서 보면 모든 실장 후에 레이저 솔더링을 적용할 수도 있다”고 말했다.
