경성(Rigid) 기판은 성장 지속, 연성(Flex)은 완만한 성장 이어져
빌드업 기판 회로폭 35μm, CSP는 2018년까지 12μm/12μm으로 유지

모바일 기기의 고성능화로 올해 임베디드 기판은 대거 채용될 예정이며, HEV/EV 자동차가 늘어나면서 고전력용 기판 사용이 증가할 것으로 보인다.

PCB(인쇄회로기판) 기술의 로드맵은 경량화, 슬림화와 파인 피치(Fine Pitch) 구현을 위해 현재 양산되고 있는 빌드업(build-up) 기판은 지속적으로 성장하나, 연성 기판은 다소 완만한 성장을 보일 전망이라고 한국전자회로산업협회가 발간한 전자회로기판 산업현황(2016) 보고서는 밝혔다.

또한, 보고서에 따르면 IC 기판(IC-Substrate)은 2018년까지 PBGA가 25/25μm 수준, CSP가 12μm/12μm 수준을 유지하고 메탈 기판은 특수 사양 분야에서는 꾸준히 수요가 생길 것으로 전망했다.  

경성(Rigid) 기판과 연성 기판의 상반된 성장
 
모든 전자제품에 빌드업 기판이 광범위하게 사용되고 있고 지속적으로 성장하고 있다. . 

모바일 기기의 메인보드에 채용되고 있는 빌드업 기판은 8~12층에 1+N+1(1 Build)~4+N+4(4 Build) 구조이며 형태는 ‘staggered via’에서 ‘Staked via’로 변화되고 있고, All layer Build-up(Full Stacked via) 구조 채용이 늘어가고 있는 것으로 나타났다. 

▲삼성전기는 지난해 KPCA Show에 참가해 스마트폰, Note PC, 웨어러블용 첨단 PCB 기술력을 선보였다.

임베디드 기판은 임베디드 패시브(Embedded Passive)용 자재를 활용하는 방법, 칩을 기판 내부에 실장하는 칩 임베딩(Chip Embedding)이 활발하게 진행되어 일부 채용되고 있고, 광 기판은 고용량, 고속 전송 및 노이즈 등 문제를 해결하기 위해 산학연에서 다양한 형태로 개발되고 있다. 

빌드업 기판의 기술 수준은 회로폭 35μm, 홀 직경 150μm, 마이크로 비아 직경 75μm, 볼 피치(Ball Pitch) 350μm, 10층 기준 제품 두께 0.50mm이며 점점 좁아지고 작아지고 얇아지는 경향으로 변화하고 있다. 

2015년 연성기판은 이전에 휴대폰의 힌지(Hinge)부, 소형 카메라부, 액정 디스플레이부, 키패드부 등의 부품 채용에서 스마트폰에 최대 20개의 FPC가 채용되는 등 시장이 급성장하였으나 2014년부터 중저가 제품이 늘어나면서 수요가 다소 완만한 성장을 보이는 경향이 지속되고 있다.

휴대폰용 Rigid-Flex 기판의 경우, 제품에 빌드업 기술이 대부분 적용되었으며 다층 연성 기판의 경우도 대부분의 제품에 빌드업 기술이 적용되고 있는 것으로 나타냈다. Rigid-Flex 기판에 적용되고 있는 빌드업 기술은 보통 2 빌드 이하의 기술인 1+4+1 또는 2+2+2구조가 일반적이다. 

다층 연성 기판의 회로폭은 2014년 50μm에서 2016년에는 45μm까지 감소한 후 2018년에는 30 μm까지 줄어들 것으로 보인다. 홀 직경은 2014년 100μm에서 2016년에는 75μm까지 감소하고, 마이크로 비아의 직경은 2014년 100μm에서 2016년에는 75μm, 2018년에는 50μm로 감소할 것으로 전망된다. 임베디드 연성 기판의 경우, 두께 문제로 어려움은 있으며, Rigid-Flex에서 임베디드 패시브용 연성기판이 개발되었으나 현재까지 채용 계획은 없는 것으로 조사됐다. 

고난이도 기술 반영하는 IC 기판(IC-Substrate)

PBGA(Plastic Ball Grid Array)는 현재 200~900 I/O 핀 카운트가 적용되고 있으며 Line/Space는 2016년 25/25μm 수준이며 2018년까지 변화 없이 유지될 것으로 전망된다. 또한 플립칩에 의하여 계속 점유율이 낮아지고 있으며, 매년 2% 이하의 성장세를 보일 것으로 전망된다. 

CSP(Chip Scale Package)는 회로의 고밀도화 실현을 위해 가장 기본이 되는 기술이 미세회로형성과 박형의 빌드업 기술이며 타층의 자유도를 얻을 수 있는 Blind/Buried Via 가공 및 적층 라미네이트 기술이 핵심을 이루고 있으며 2014년 Line/Space는 15μm/15μm 수준이며 2018년까지 12μm/12μm으로 유지될 것으로 전망된다. 


▲전시장에서 소개된  PCB.

FC-BGA는 2015년 기준으로 Line/Space 15μm/15μm가 대세이며, 특히 고성능 로직디바이스에서는 8μm/10μm, Via dia 50μm, Bump Pitch는 130μm으로 양산 진행되었다. 향후 2016년 패턴은 8μm/10μm, 범프 피치는 120μm의 고난도 기술이 요구됨에 따라 기존의 SOP(Solder on Pad) 범핑이 요구되는 FC-BGA 제품은 마이크로 볼 마운팅 기술 또는 도금에 의한 쿠퍼 범프(Copper Bump) 기술을 대체할 것으로 보인다. 

FC_CSP는 2104년 기준으로 4층~6층 구조에 2-2-2 방식으로 빌드업 구조가 대세이고 빌드업 층의 Line/Space는 15/15로 양산되고 있다. 또한 2016년에는 층구성 4~8층, 패턴은 12μm/12μm, 극소 비아는 60μm, 범프 피치는 120μm의 고난이도 기술이 요구될 것으로 분석된다. 

“최근 모바일의 협소한 베젤, 울트라 슬림 및 플렉서블화에 따라
COF 채택요구(현재 COG)가 증가되고 있으며 모바일의
해상도 증가에 따라 패턴 카운트가 급격히 증가될 가능성이 있다. “

BOC(Board on Chip)은 2014년 기준으로 1~2층 최소두께는 130μm이며, Line/Space는 25/25μm로 양산중이다. 또한 2016년에는 1~3L 최소두께는 120μm이며, 패턴은 25μm/25μm, CNC 드릴 및 패드 사이즈는 60μm/150μm, SR 잉크두께는 15μm의 기술이 요구될 것으로 분석된다. 

SIP(System In Package)은 2014년 기준으로 4~8층 최소두께는 180μm이며, Line/Space는 20μm/20μm으로 양산 중이다. 또한 2016년에는 4~8층 최소두께는 150μm이며, 패턴은 15μm/15μm, CNC 드릴 및 패드 사이즈는 60μm/130μm, SR 잉크두께는 15μm의 기술이 요구될 것으로 보인다. 

COF(Chip on Film)의 리드 두께는 8μm으로 2016년까지 유지될 전망이며, 패턴피치는 2014년도 22피치에서 2016년 20피치로 양산을 시작할 예정이다. 그러나 패턴 미세화에 대한 품질 비용 상승 등으로 중대한 디스플레이 용도로는 25피치 제품이 메인으로 양산될 예정이다. 최근 모바일의 협소한 베젤, 울트라 슬림 및 플렉서블 디스플레이화에 따라 COF 채택요구(현재 COG)가 증가되고 있으며 모바일의 해상도 증가에 따라 패턴 카운트가 급격히 증가될 가능성이 있다. 

스마트폰과 태블릿PC의 고성능화로 임베디드 기판 확대
디스플레이 패널과 셋톱박스 간 고속 대용량 신호 처리 위해 광기판 적용

2015년부터는 임베디드 기판에서 능동소자를 내장하는 경우보다는 전자 패키징 업체에서 내장하는 경우가 활성화되고 있으며, 비용 효율적인 임베디드 기판에 대한 요구가 많아지고 있다. 2015년은 비교적 핀수가 적고 간단한 IC의 내장을 시작으로 PMIC, RFIC의 Embedding Die Substrate로 점차 확대되고 있으며 수동소자 내장형 모듈 형태의 임베디드 기술이 많이 적용되어 활성화될 것으로 전망했다. 


▲지난해 KPCA Show에 참관객들이 PCB 제품 설명을 듣고 있다.(KPCA Show 홈페이지)

2015년 이후에는 스마트폰과 태블릿PC의 고성능화로 인해 내부에 들어가는 많은 패키지, 모듈 부품에 임베디드 기판이 채용되고 있으며 이러한 추세로 2016년부터는 임베디드 기판이 대거 채용될 것으로 전망된다. 

광기판은 2016년에도 기술적으로 성숙되지 못한 상태로서, 일부 통신용 및 컴퓨터용 백플레인에 적용되고 있다. 향후 디스플레이의 대형화, 플렉시블 및 투명화의 추세에 따라, 광기판은 디스플레이 패널과 셋톱박스 간의 고속 대용량 신호 처리를 위해 적용될 것으로 보인다. 

휴대폰/모바일 기기에의 적용은 당분간 힘들 것으로 보인다. 광기판용 도파로는 고투과율 및 고내열성이 요구되며 현재 이를 동시에 만족하는 소재는 다우코닝사에서 일부 R&D용으로 소량 제작되고 있다. 

메탈 기판, TV시장을 제외하고는 큰 시장이 조명시장
HEV/EV 자동차 증가 따라 인버터/컨버터 위한 고전력용 기판 사용 증가 

경성 LED 기판이 국내시장의 80% 정도를 차지하고 있으며, 대부분이 단면/양면의 제품 형태로 진행되고 있다. 홀 직경은 작아지는 경향보다는 기공을 없애는 방향으로 설계 및 제품 생산에 적용되고 있다. 

LCD TV의 백라이트를 대체하던 메탈 PCB는 사양변화에 따라 이미 시장 지배력을 잃었다고 판단되며 TV시장을 제외하고는 큰 시장이 조명시장이다. 조명 가격의 인하에 따른 시장 가격 압박에 메탈 PCB의 사용 증가세가 주춤하고 있으마 보안등 등 특수 사양 분야에서는 꾸준히 수요가 생길 것으로 보인다. 

2014년 세계 자동차 출하대수는 전년과 비슷한 수준이 8천 7백 만대였으며 2015년 0.5% 성장한 8천8백 만대인 것으로 집계됐다. 일반 자동차의 성장은 2016년까지 평균 약 2.1% 성장하는 반면, EV/HV/PHV/FCV 성장은 2015년 6.8% 성장하는 등 2106년에도 약 18.8% 성장할 것으로 전망된다.

전장용 기판의 주요 사용처는 과거 ECU/텔레매틱스/ABS/TCU 등에 사용되었으며, 주요 사양으로는 4~8층 정도의 다층 기판과 양면기판이 가장 많이 사용되었지만, HEV/EV 자동차시대에 접어들면서 전기모터의 전기를 공급하는 인버터/컨버터에 대한 사용 증가로 고전력용 Heavy Cu 기판 사용이 증가하는 추세이다. 
 
Heavy Cu 기판은 일반적으로 Cu의 두께가 3Oz(105μm) 이상 제품을 의미하지만 기판회로 구현 능력 등의 여러 문제로 현재에는 2Oz(70μm) 위주의 기판 제품군이 시장을 형성하고 있으나 향후 고전류 전송 및 기판 내구성 강화 목적으로 4 Oz 이상의 제품군 확대가 예상된다.