전자부품 시장의 기술적 과제

전자 부품 시장의 목표는 명확합니다. 더 작은 공간에 더 많은 기능을 실현하는 것입니다. 아주 간단한 것 같지만 기술과 그 한계의 끊임없는 도전 과제입니다. 이를 극복하기 위해 어떻게 해야할까요?

기술적 과제

새로운 세대의 전자 기기가 등장할 때마다 더 많은 기능을 작은 공간에 제공해야 합니다. 전자 부품 분야의 개발 목표는 기기의 무게와 크기를 축소하고 신뢰성을 향상하면서 새로운 법적 요건을 준수하는 것입니다.

설계의 기술적 한계를 극복하려면 소재, 인터페이스, 공정, 기술을 연속적이고 전체적으로 최적화해야 합니다. 특정 인터페이스만 해결하려고 한다면 또 다른 과제와 장애물에 부딪힐 수 있습니다.

이 때문에 과거와는 다른 접근법이 필요합니다. 분야의 경계, 소재와 시스템 통합의 경계, 고객과 공급 업체의 경계를 뛰어넘는 보다 확고한 팀워크가 이루어져야 합니다.

전자 기기는 다양한 소재로 구성됩니다. 기판, 커넥터, 능동 및 수동 부품, 땜납, 접착제, 본딩 와이어, 절연 및 성형 소재, 하우징 등으로 구성됩니다. 각 소재를 따로 다룰 때는 취급과 관리가 간단합니다. 그러나 하나의 장치에서 소재들을 조합하면 문제가 복잡해집니다.

가장 어려운 점은 소재간의 접점을 관리하는 것이며 특히 공급자가 각기 다른 소재들을 사용할 때는 더욱 복잡해집니다. 한 공급자의 소재에서 발생한 문제를 해결하고 나면 또 다른 소재에서 문제가 이어집니다. 이 때문에 실제로는 최적화된 솔루션을 도출하기보다는 최상의 절충안에서 그치게 되는 경우가 많습니다. 원스톱 솔루션 접근법을 도입한다면 여러 회사간의 다양한 접점의 단계별 절충안을 관리하는 것보다 시간을 훨씬 단축할 수 있습니다. 따라서 단독의 공급자를 선별하여 완벽하게 조화된 소재들을 공급받는 것이 여러 기술적 과제에 대한 해결책이 될 수 있습니다. 어떤 방식의 메커니즘인지 더 자세히 알아보십시오.

열 관리

열 관리

작은 공간에 더 많은 전자 기능을 추가하면 전력 밀도가 높아집니다. 전력 손실로 인한 열은 방출해야 합니다. 열에너지의 효율적 관리는 전자부품의 개발에서 꾸준히 제기되어 온 과제입니다. 이를 제대로 해결하지 않으면 기기의 수명이 단축되거나 기기의 칩이 손상될 수 있습니다.

단일 소재의 열전도율은 잘 알려져 있지만 소재간의 접점에서 발생하는 열 저항은 사용 시 새로 측정해야 합니다. 소재 공급자가 다르다면 전체 시스템의 성능에 대한 책임 소재를 밝히기 어렵습니다.

이 때문에 단독 공급자가 납품한 조합된 소재 시스템이 유리합니다. 우선 개발팀은 전체 시스템의 사양 데이터를 확인하며 작업할 수 있습니다. 또한 공급자가 단일 소재와 소재 시스템 모두를 최적화 했기 때문에 이런 시스템은 성능과 내구성이 더 뛰어납니다. 이에 따라 고객은 안심하고 다른 개발에 집중할 수 있습니다.

소형화 및 경량화

소형화 및 경량화

부품의 크기가 축소되면 필요한 소재의 수도 감소합니다. 이는 특히 귀금속이 부품으로 사용되는 경우 비용을 절감할 수 있습니다. 그러나 이는 소형화의 여러 가지 이점 중 하나일 뿐입니다.

동일한 공간에 더 많은 성능과 기능을 발휘하는 제품에 대한 수요는 계속해서 증가하고 있습니다.

집적도 증가와 관련해 현재 진행되고 있는 기술 혁신의 사례로 Thick Film(후막) 기술이 있는데 이는 견고한 세라믹, 금속 기판 혹은 유기막에 정밀 전도체 라인 구조를 가능하게 하는 기술입니다.

다른 사례로서는 동일 기능을 더 작은 공간에 제공할 수 있는 주요 방법으로서 생산 방식을 바꾸는 방법도 있습니다. 와이어 본딩에서 플립 칩 조립으로 바뀐 것을 사례로 들 수 있습니다.

또한 무게를 줄이는 것도 중요합니다. 기기가 작아지면 대부분 자연적으로 무게도 가벼워지지만 무게 감소를 통해 새로운 수요를 창출할 수 있습니다.

혁신에 대한 끊임없는 요구를 만족시키는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 공급자가 새로운 조합을 개발하기 위해서는 소재와 기술, 전문 지식 등 다각화된 역량을 충분히 보유했을 경우에만 가능합니다.

법적 요건 및 신뢰성에 대한 요구

신뢰성

전자 부품의 수명은 해당 전자 기기의 수명보다 훨씬 더 길어야 합니다. 어떤 경우에는 50년 이상 이어야 할 수도 있습니다.

물론 개발 과정에 그렇게 오랜 기간을 실제 작동 환경 하에서 실험하기는 쉽지 않습니다. 따라서 부품의 설계 단계부터 성능이 저하되는 메커니즘을 고려하여 열 변형과 가혹한 환경적 조건에 맞서 최대한 견고하게 제작해야 합니다. 이런 견고한 설계의 핵심 요소는 시스템 내 다른 소재 간의 전단력을 최소화하고 특정 환경에서의 화학적 안정성을 보장하는 것입니다.

또한 환경 보호와 지속 가능성을 위한 법적 요구도 늘어나고 있습니다. RoHS, ELV, REACH 등과 같은 엄격한 법률들이 기술 솔루션의 설계에 점점 영향을 미치고 있습니다.

법적으로 문제의 소지가 있는 소재를 다른 소재로 대체하고 싶을 수도 있지만 대체재는 동일하고 완전한 성능을 제공하지 못하는 경우가 많습니다. 또한 유사한 결과를 도출하면서 생산성이 높고 모든 법적 요건까지 준수하는 솔루션을 개발하려면 소재에 관한 광범위한 지식이 필요합니다.

이처럼 복잡한 분야에서는 하나의 측면을 개발해서 완벽하게 결합된 패키징 솔루션으로 통합시키는 여러 분야의 전문가로부터의 도움이 필요합니다. 기술적 문제들을 해결하기 위해서는 소재에 관한 지식 외에도 시스템 노하우, 실험에 관한 전문 지식, 생산 프로세스의 경험이 결합되어야 합니다. 따라서 헤레우스의 전문가들에게 소재 시스템 설계를 아웃소싱한다면 이중의 이점을 얻을 수 있습니다. 더 뛰어나고 작고 믿을 만하며 친환경적이며 생산이 간단한 전자 부품을 보유하게 됨과 동시에 기타 개발 과업에 집중할 수 있는 여유가 생깁니다.

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