전자부품 산업 탐구: 자동차용 PCB 시장

1. PCB 시장 개요

 

PCB는 절연판 위에 구리 등의 도체를 입혀 전기회로를 형성하는 기판으로 가전제품, 컴퓨터, 휴대단말 등의 다양한 전자기기에 필수적으로 적용되고 있다.

 

인쇄된 면의 수에 따라 단면 PCB, 양면 PCB, 다층 PCB(MLB)로 구분되고, 양면과 다층 PCB의 경우, 에폭시 수지로 만든 원판을 사용하며 PC, 휴대단말 등 고정밀 기기에 사용된다. 층간의 연결이 필요한 부분을 비아홀로 이어 여러 개의 면에 회로를 구현하고, 관통홀을 통해 전자부품을 꽂을 수 있다. 이는 작은 면적에 고밀도 실장이 가능하여 널리 사용되고 있는 기술이지만 회로구현을 위한 높은 기술적 난이도와 복잡한 공정 등으로 진입장벽이 높다.

 

 

PCB는 1930년대 처음 개발된 후, 다양한 전자기기의 주요부품으로 자리잡고 있으며, 전자기기의 소형화, 다기능화 등의 변화에 맞춰 PCB 제조 기술도 변화하고 있다.

 

한국전자회로산업협회(2019) PCB 시장자료에 따르면, 2018년 국내 PCB 산업 규모는 약 13조 1,690억 원으로 나타났다. 기판제조 부문이 74%이며, 전문가공 등을 포함한 후방산업 부문이 26%로 조사된다. 국내 PCB 산업은 2016년 12조 2,140억 원, 2018년 13조 1,690억 원으로 확인되고, 2016년~2018년 연평균 3.84%의 성장률을 보이고 있다.

 

PCB 시장의 74%를 차지하는 PCB 기판 시장의 경우, 2016년 8조 6,600억 원, 2017년 10조 1,000억 원, 2018년에는 9조 8,000억 원의 규모를 나타내고, 2016년부터 연평균 6.38%의 성장세를 보여 국내 PCB 산업의 성장에 주요 분야로 자리잡고 있다.

 

 

 

2. 자동차용 PCB 시장 현황

 

MarketsandMarkets(2018)에 따르면, 국내 자동차용 PCB 시장규모는 2016년 3,484억 원에서 2017년 3,486억 원으로 증가했으며, 연평균 6.98% 증가하여 2023년에는 5,297억 원에 달할 전망이다. 동일 보고서에 제시된 세계 자동차용 PCB 시장규모는 2016년 약 7,428백만 달러에서 2017년 8,207백만 달러로 증가했으며, 연평균 6.35%씩 증가하여 2023년에는 12,224억 달러에 달할 것으로 예상된다.

 

 

자동차용 PCB의 사용 환경은 일반 PCB에 비해 고온이며, 진동이 많아 높은 내구성과 신뢰성이 요구된다. 또한, 자동차의 전자화로 더 많은 수의 전자부품이 탑재되고, 고밀도 실장 및 높은 수준의 내열성과 방열 특성을 고려한 기술이 필요하다.

 

자동차용 PCB 특성상 한번 납품이 이루어지면, 장기간 수요가 이어지기 때문에 기술개발과 더불어 신규 수요처 발굴에 적극적일 필요가 있다. 한편, 국내 자동차용 PCB 시장은 동사 외 대덕전자, 이수페타시스, 현우산업 등이 참여하고 있다.

 

 

 

국내 자동차용 PCB 산업은 자동차 전자화, 전기차 시장의 확대 등으로 수요가 큰 폭으로 증가할 것으로 전망되며, 국내 주요 PCB 기업의 투자 확대 및 신규시장 진입이 가속화되고 있다. 한편, 해당 산업은 자동차 전장의 소형화 및 고집적화 등으로 해당 산업을 영위하는 업체들은 이에 대응할 수 있는 지속적인 기술개발이 필요할 것으로 전망된다.

 

 

3. 자동차용 PCB로 사용되는 Build-up PCB

 

국내 PCB 산업의 역사를 살펴보면, 1963년 단면 PCB를 시작으로 1972년 양면 PCB와 1997년 Build-up PCB의 생산이 진행되었다. 1987년 설립된 디에이피는 국내 PCB 산업의 성장과 함께하고 있으며, 주요 생산제품은 다층 PCB의 구조인 Build-up PCB로 작업표준에 기반한 공정에 따라 다양한 타입으로 분류된다.

 

 

A~D 타입은 주로 저사양 PCB 제조에 적용되는 공정으로 전기적 신호의 배선이나, 비아홀 구조에 따라 구분된다. 반면, 고사양 PCB 제작에 사용되는 Any Layer 타입은 최근 스마트폰에 적용되는 기판에 가장 많이 사용되는 형태이며, 하나의 완성된 PCB 기판이 제작되기 위해서는 다양한 공정을 거치게 된다. [그림 8]은 다층 PCB의 층수를 증가시키면서도 전체 두께와 선폭을 축소시켜 선도사들의 기술로드맵이다.

 

 

다층 PCB의 일종인 고밀도주기판(HDI : High Density Interconnection)은 정밀한 전자부품이 실장되어 소형장치에 맞게 설계된 기판으로 주로 서버, 데스크탑, 노트북, 태블릿에 사용되며, 최근에는 스마트폰에 가장 많이 적용된다.

 

Build-up HDI PCB를 제작하기 위해서는 설계된 적층 구조에 맞춰 다층 구조로 접착하고 기판에 산화피막을 형성하는 것과 가열 및 가압을 통해 원자재를 경화시키는 공정이 필요하다. 또한, 비아홀 내부의 부유물을 제거하기 위한 추가적인 공정(Desmear) 등을 거쳐 고객 요구에 맞게 외형을 잘라내고 불량 여부를 검사하게 된다.

 

이처럼 다양한 공정을 거쳐 고품질, 다기능화된 기술을 제공하기까지 각 공정의 세부적인 기술변화가 이루어지고 있으며, 업체들은 공정 효율화를 위한 기술개발을 지속하고 있다.

 

 

 

ALIVH기술을 내제화 한 Any-Layer 기술개발

 

Build-up 기판은 코어층을 중심으로 동박 시트를 겹쳐 압축한 기본 형태와 모든 층에서 임의의 장소에 IVH(Interstitial Via-Hole)를 배치할 수 있는 Any-Layer형태로 구분된다. Any-Layer 기판은 레이저로 구멍을 뚫어 비아를 형성한 뒤 메탈페이스트를 메우고 양면에 동박을 접착해 전기적 연결을 만드는 ALIVH 방식으로 생산된다.

 

 

자동차용 안테나 PCB 제조 기술개발

 

디에이피는 이동통신 단말기용 PCB 외에 자동차용 PCB를 상용화하여 새로운 시장으로 접근하고 있다. 2018년 8월 등록된 특허 ‘차량용 레이더 안테나 피시비 제조 방법’은 레이더 안테나의 PCB 생산 공정을 줄이고, 가격경쟁력을 확보할 수 있는 기술이다.

 

 

차량용 레이더 PCB의 안테나 부분은 홀 가공 시 기존에는 드릴링 공정 3회, 플라즈마 공정 2회, 화학동도금과 정기동도금 공정 3회를 수행하여 불량 가능성이 증가되는 문제점이 있었다. 하지만 디에이피는 안테나부와 회로부의 PCB를 먼저 적층한 후, 특정된 홀을 각각 형성하고 동도금 후에 안테나부의 패턴회로를 형성하여 공정 횟수를 줄이고 안테나의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 하였다.

 

 

출처: 나이스, 디에이피, 이수페타시스, 현우산업, 대덕전자

 

뜨리스땅

 

 

 

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