면레이저 솔루션 ‘레이저쎌’, 미니LED 디스플레이·전기차 배터리 공정에도 적용

삼성전자와 LG전자가 올 해 LCD TV 시장에서 미니LED 기술을 적용한 프리미엄 제품 군에 집중하고, 애플 전문매체 나인투파이브맥이 이르면 4월에 미니LED디스플레이를 탑재한 아이패드프로 신제품을 출시할 것으로 전망한 가운데 레이저솔루션 전문기업 '레이저쎌'의 면광원 레이저 기술에 관심이 모이고 있다.

'레이저쎌'이 세계 최초로 사업화한 면광원 레이저 기술은 기존의 점(Spot) 형태의 레이저 파워를 자체 원천기술을 기반으로 개발한 초미세 초정밀 특수렌즈 모듈인 BSOM(Beam Shaping Optical Module) 시스템에 적용해 면 형태의 레이저 파워로 바꿔 대면적에도 가열할 수 있도록 했으며 레이저를 분산시켜 조사 대상에 열 충격 등 손상을 줄일 수도 있다.

미니엘이디 디스플레이란 약 100~200마이크로미터 정도 크기의 LED 소자를 광원 역할을 하는 LCD 백라이트에 촘촘하게 탑재하는 기술로, 일반 65인치 LCD TV에는 100~200여 개의 LED가 사용되며 미니엘이디 백라이트에는 1만~1만 5,000개에 달하는 미니엘이디가 탑재된다.

또한 Tablet이나 Note PC, 게이밍 모니터 등에도 15인치 기준 3,000~5,000개의 작고 많은 LED가 탑재되면서 불량 LED만을 뗀 후 정상 LED를 다시 붙이는 리웍(Re-Work) 공정이 중요해졌다.

이 과정에서 본딩(접착)부위에만 최적의 조건으로 레이저를 쏘는 '레이저쎌'의 면 레이저 기술을 활용하면 촘촘히 탑재된 미니엘이디 중 불량 부분만을 떼어내고 다시 붙이기 가능하고 다시 붙일 때 면광원 레이저의 안정적인 에너지 밀도를 활용해 본딩강도가 더욱 우수하며 LED 칩이나 기판에 레이저빔으로 인한 데미지를 입히지 않는다.

'레이저쎌'이 BSOM시스템의 원천기술을 개발하고 탑재해 사업화한 'LSR 시리즈 장비 솔루션'은 미니엘이디 디스플레이산업과 반도체패키지 뿐만 아니라 전기자동차 관련 탑 티어 글로벌 기업으로도 진출해 친환경 전기자동차 배터리 모듈 양산 공장에 적용돼 생산 중에 있다.

전기자동차의 핵심인 배터리를 컨트롤하는 전장부품인 BMS(Battery Management System)는 배터리를 최적으로 활용해 전기자동차의 주행거리를 늘려주고 배터리의 급격한 노후화를 막는다. 또, 배터리 충전 상태와 건강 상태를 검사해 사용 가능한 범위와 남은 수명도 예측해 준다.

BMS에는 배터리와 시스템을 연결해주는 연성기판을 많이 사용하고 있는데, 여기에 접합되는 부품은 수동소자(레지스터)와 써미스터를 비롯한 다양한 커넥터 부품이 있고, 기존에는 주로 솔더를 이용한 솔더링 공정이 적용됐다.

PI (Polyimide) 재질로 내열성이 우수해 리플로우 오븐으로 솔더링이 가능했지만, 발화 시 급격히 연소가 진행되고 인체에 해로운 가스가 발생해 최근에는 배터리 발화 문제를 해결하고자 난연성이 높아 화재가 발생하지 않는 PEN 재질로 바뀌고 있다.

하지만 PEN 재질은 난연성은 높지만 내열성이 낮아 기존에 사용되던 리플로우 오븐에서는 휨 현상이 발생해 공정이 불가했지만 본딩 부위에만 아주 짧은 시간 레이저의 높은 에너지를 조사하는 '레이저쎌'의 면 레이저 기술을 활용해 휨 문제를 해결했다

업체 관계자는 "자체적으로 초미세 초정밀 BSOM(Beam Shaping Optical Module)시스템, 최적레이저파워시스템, 하드웨어장비시스템, 관련핵심공정기술, 운용소프트웨어 등 전 분야에서 일관시스템을 보유 중"이라며 "이 같은 원천기술 및 제품의 수직계열화를 기반으로 면 레이저솔루션 분야의 최고를 목표로 나아가고 있다"고 전했다.

한편, 2015년 설립된 '레이저쎌'은 현재 면광원 레이저솔루션과 관련된 국내외 100여 건의 특허 출원 및 등록을 진행, 높은 기술 장벽을 동시에 구축하고 있다.