[연중기획]차세대 PCB, 미래 부품 산업의 첨병으로 우뚝

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IT 시장에 스마트 대전이 펼쳐지면서 인쇄회로기판(PCB) 기술도 하루가 다르게 발전하고 있다. 전자 기기의 고기능화·고집적화로 더 작고 얇은 크기에, 많은 회로와 칩을 담아내며 전기 신호를 더욱 빠르게 전송할 수 있는 PCB가 요구되고 있다. 얇은 기판 안에 다양한 칩을 탑재하는 임베디드기판, 구리 대신 광섬유를 이용해 전송 속도를 획기적으로 높인 광 PCB 등이 대표적이다. 첨단 전자 제품들이 갈수록 경박단소로 치닫고 각종 기능이 융합되는 추세에서 이들 PCB는 첨단 전자기기·부품의 기능과 외견을 바꿀 수 있는 핵심이다.

◇시장 확대 맞는 임베디드 PCB=임베디드 PCB는 PCB 내부 층과 층 사이에 IC칩과 각종 부품을 내장한 기판이다. 기판 두께와 크기를 30% 이상 줄일 수 있다. 스마트폰·스마트패드 등 작은 외형을 유지하면서 다양한 기능을 가진 기기에 필수다.

임베디드 PCB는 본격적인 시장 확대기에 들어갔다. 지난해 임베디드 PCB는 세계 6200만개가 판매됐다. 전년 대비 138% 성장한 수치다. 금액으로는 전년 비 514% 증가한 1874억원을 기록했다. 지난 2008년 후반부터 글로벌 경제 위기로 세트 업체들이 개발비를 삭감하며 임베디드 PCB 시장이 잠시 주춤하는 모습을 보이기도 했다. 하지만 지난 2010년부터 해외 기판 업체들이 잇따라 양산에 들어가면서 임베디드 PCB 시장은 다시 회복 중이다.

임베디드 PCB는 스마트폰이나 각종 고성능 휴대 기기 수요에 힘입어 고성장이 기대된다. 지금까지는 수율이 높고 가격 부담이 덜한 수동(패시브) 부품을 주로 내장하고 있지만 PoP(Package on Package) 패키지 기판에 IC 등의 능동(액티브) 부품을 내장하는 수요가 증가할 것으로 전문가들은 예상하고 있다. 오는 2020년이면 지난 2010년보다 약 50배 커진 1조7702억원 시장을 형성할 전망이다.

한국전자회로산업협회 임병남 사무국장은 “임베디드 PCB의 최대 장점은 기판 면적을 축소할 수 있다는 것”이라며 “기판의 소형화, 세트기기의 소형화를 위해 패시브 부품과 액티브 부품을 함께 내장한 기판이 증가하는 추세”라고 전했다.

◇대비해야 할 광 PCB=광 PCB는 구리 회로를 통해 전기 신호를 전달하는 기존 인쇄회로기판(PCB)과는 달리 기판 내 초박막형 광회로를 내장시켜 신호를 오고 가게 한다. 수 cm에서 수 m까지 Gbps급 이상의 고속 신호 전송이 가능하도록 광로를 형성한 차세대 `전기-광 인터커넥션` 기술이다.

현재 PCB의 구리 배선은 전자기적 노이즈에 취약하다. 또 전자파간섭(EMI) 방지를 위해 차폐재를 사용할 경우 전송 능력이 떨어진다. 광 배선은 이같은 구리 회로의 단점을 극복한 것이다. 노이즈 영향이 없고 차폐재 없이도 고속 신호 전송이 가능하다.

현재 스마트폰 LCD와 메인보드 간 데이터 전송속도는 약 800Mbps~1Gbps다. 아이폰4의 경우 qHD(960 x 640) 해상도를 구현하는데 필요로 하는 데이터 전송 속도는 약 1.1Gbps 정도다. 향후 XGA, WXGA 급 모델로 갈수록 3~4Gbps 이상의 전송 속도를 요구할 것으로 예상된다. 광 PCB의 필요성이 커지는 것이다. 전자부품연구원 임영민 박사는 “전자기기의 고속 전송 및 EMI 문제 해결을 위한 광 PCB 기술 출현에 대비해야 할 시점”이라며 “일본은 이미 표준화에 매우 적극적인 활동을 펴고 있다”고 강조했다.

◇시장 형성하는 LED PCB=발광다이오드(LED)용 PCB도 주목 받는 분야다. 새로운 기술은 아니지만 휴대폰·소형가전·노트북 위주로 발전하던 LED 산업이 TV와 조명 등 규모가 큰 시장으로 확산되면서 중요성이 커지고 있다.

LED 분야에서는 메탈 PCB가 각광을 받는다. LED는 에너지의 15~25%만 가시광선으로, 나머지는 열로 방출된다. LED 열화로 인한 성능 저하와 광량 감소, 수명 단축의 문제가 발생하기 때문에 열처리가 중요하다. 메탈 PCB는 방열성을 높이기 위해 기존의 에폭시수지 PCB가 아닌 알루미늄·구리·철 등의 소재를 이용한다. 방열용 메탈 PCB는 대개 3층 구조의 알루미늄(AL) PCB를 사용한다. 높은 열전도가 필요한 일부 제품에 구리(Cu)를 사용하거나, 진동 등에 대한 내구성이 필요한 경우에는 철(Fe)을 쓰기도 한다.

국내 시장의 약 80%는 경성(Rigid) LED PCB가 차지하고 있으며 대부분이 양면이다. 앞으로는 기공을 없애는 방향으로 메탈 PCB 기술이 발전할 전망이다.


(출처: 한국전자회로산업협회)

(출처: 한국전자회로산업협회)

윤건일기자 benyun@etnews.com