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부가적으로 내장된 전자 제조: 2025년 시장 급증 및 30% CAGR 전망

ByCynthia David

2025-05-24
Additive Embedded Electronics Manufacturing: 2025 Market Surge & 30% CAGR Outlook

2025년 적층 내장 전자 제조: 디바이스 통합을 방해하고 스마트 제품 혁신을 가속화하다. 차세대 3D 프린팅이 전자 제품을 5년 내에 어떻게 변화시키는지 탐구해보세요.

전문 요약: 2025년 시장 전망 및 주요 동인

적층 내장 전자 제조 분야는 2025년에 상당한 성장을 할 준비가 되어 있으며, 이는 적층 제조(AM) 기술의 빠른 발전, 소형화 및 다기능 전자 장치에 대한 수요 증가, 그리고 다양한 산업의 디지털 전환이 진행되고 있음을 반영합니다. 이 시장 부문은 전자 구성 요소를 3D 프린팅 구조에 직접 통합하여 전자 제품의 설계, 생산 및 최종 사용 제품 통합 방식을 재편하고 있습니다.

Nano Dimension, DuPont, 및 3D Systems와 같은 주요 산업 플레이어들이 이러한 변화의 선두에 있습니다. Nano Dimension은 전자용 적층 제조 시스템을 전문으로 하며, 특히 여러 층의 PCB 및 내장 구성 요소를 단일 프로세스로 출력할 수 있는 DragonFly 시리즈로 유명합니다. DuPont는 3D 프린팅에 맞춤화된 전도성 잉크 및 유전체 재료를 개발하고 있으며, 이는 복잡한 형태로 전자 장치를 통합하는 데 도움을 줍니다. 3D Systems는 기능적 전자 장치를 직접 프린팅할 수 있는 솔루션을 확대하고 있으며, 항공우주, 자동차 및 의료 분야에서의 채택을 가속화하기 위해 파트너와 협력하고 있습니다.

2025년에는 가볍고 공간을 절약하며 매우 맞춤화된 전자 제품을 요구하는 분야에서 채택이 증가하고 있습니다. 항공 우주 및 방위 기업들은 내장 전자를 활용하여 비행 전자 기기 및 위성에서의 중량을 줄이고 신뢰성을 향상시키고 있습니다. 자동차 산업은 고급 운전자 보조 시스템(ADAS) 및 전기 자동차를 위해 주 구조물에 직접 센서 및 회로를 통합하고 있습니다. 의료 기기 제조업체들은 보철물 및 웨어러블 기기에 센서 및 안테나를 내장해 실시간 건강 모니터링 및 개선된 환자 결과를 가능하게 하고 있습니다.

시장 확장의 주요 동인은 다중 재료 3D 프린팅의 성숙, 인쇄 전자 제품의 신뢰성 향상, 그리고 디자인 자유 및 신속한 프로토타입 제작에 대한 요구입니다. 적층 제조와 인쇄 전자의 융합은 기존 제조 방법으로는 불가능했던 복잡하고 기능적인 장치의 생산을 가능하게 하고 있습니다. 또한 지속 가능성 문제로 인해 제조업체들은 재료 낭비를 최소화하고 지역화된 주문형 생산을 가능하게 하는 적층 공정을 채택하고 있습니다.

앞을 내다볼 때, 적층 내장 전자 제조에 대한 전망은 여전히 긍정적입니다. 자재 공급업체와 프린터 제조업체 간의 산업 협력이 혁신을 가속화하고 있습니다. 산업 단체가 주도하는 표준화 노력은 시장 채택을 더욱 촉진할 것으로 예상됩니다. 기술이 성숙함에 따라, 더 넓은 상업화가 예상되며 새로운 기업과 기존 전자 제조업체들이 전자 장치, IoT 및 그 이상의 신흥 기회를 포착하기 위해 적층 역량에 투자할 것입니다.

기술 개요: 적층 공정 및 내장 전자 통합

적층 내장 전자 제조는 고급 적층 제조(AM) 기술과 전자 기능을 3차원 구조에 직접 통합하는 접근 방식이 결합된 것입니다. 이 방법은 내장된 센서, 상호 연결 및 회로를 갖춘 복잡하고 소형화된 장치의 제작을 가능하게 하여 설계 유연성, 중량 감소 및 성능에서 상당한 이점을 제공합니다. 2025년 현재, 이 분야는 여러 주요 플레이어 및 프로세스가 형성하는 빠른 기술 성숙을 목격하고 있습니다.

내장 전자에 사용되는 핵심 적층 공정으로는 잉크젯 프린팅, 에어로졸 젯 프린팅, 직접 쓰기 기술 및 다중 재료 3D 프린팅이 포함됩니다. 이러한 방법들은 전도성, 유전체 및 구조 재료를 층별로 정밀하게 배치할 수 있게 하여 전자 구성 요소를 제작 과정 내에서 통합할 수 있도록 합니다. 예를 들어, Nano Dimension은 전도성 및 유전체 잉크의 잉크젯 배치를 사용하여 다층으로 인쇄된 회로 기판(PCB) 및 전자 장치를 단일 제작 사이클로 제작할 수 있는 DragonFly 시스템을 상용화했습니다. 이 기술은 복잡하고 맞춤형 전자 제품의 신속한 프로토타입 제작 및 소량 생산을 지원합니다.

또 다른 주목할 만한 회사인 Optomec는 에어로졸 젯 기술을 전문으로 하며, 이는 3D 표면에 정밀한 전자 경량 회로 및 구성 요소를 직접 인쇄하는 데 널리 채택되고 있습니다. 이 기능은 항공 우주, 자동차 및 의료 장치의 응용 분야에서 특히 중요하며, 적합한 전자 및 센서 통합이 필수적입니다. Optomec의 시스템은 연구 및 산업 환경 모두에 배치되어 프로토타입 제작에서 대규모 제조로의 전환을 지원합니다.

병행하여, Stratasys 및 3D Systems는 전통적 폴리머와 함께 전도성 재료를 통합할 수 있는 다중 재료 3D 프린팅 플랫폼을 발전시키고 있습니다. 이러한 시스템은 전자 회로가 내장된 스마트 구조물, 웨어러블 장치 및 기능적 프로토타입 생산을 모색하고 있습니다. 적층 과정 중 전자 제품을 통합함으로써 후처리 조립이 필요 없어지며, 제조 단계를 줄이고 새로운 형태 인자로의 가능성을 열어줍니다.

2025년 및 이후에 대한 산업 전망은 긍정적이며, 소형화되고 가벼우며 통합된 전자 시스템에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 항공 우주, 방위, 자동차 및 의료 분야는 초기 채택자로 예상되며, 적층 내장 전자가 제공하는 디자인 자유 및 신속한 반복 능력을 활용하고 있습니다. 현재 진행 중인 연구는 인쇄 가능한 재료의 범위를 확대하고, 프로세스 신뢰성을 개선하며, 생산량을 늘리는 데 초점을 맞추고 있습니다. 기술이 성숙함에 따라, 장비 제조업체, 재료 공급업체 및 최종 사용자 간의 협력이 상업화를 가속화하고 새로운 응용 분야를 열 것으로 예상됩니다.

주요 플레이어 및 산업 이니셔티브 (예: nScrypt.com, Optomec.com, IPC.org)

적층 내장 전자 제조 분야는 2025년 현재 혁신적인 기업 및 산업 조직들에 의해 빠르게 발전하고 있습니다. 이러한 단체들은 기술 혁신, 전략적 파트너십 및 표준화 노력을 통해 이 시장을 형성하고 있습니다.

이 분야의 선두주자는 nScrypt로, 고정밀 마이크로 디스펜싱 및 3D 프린팅 시스템으로 유명합니다. nScrypt의 플랫폼은 전도성 경량 회로 작성, 다이 배치, 그리고 캡슐화를 가능하게 하여 전자를 복잡한 3D 구조 내에 통합할 수 있도록 돕습니다. 그들의 시스템은 항공 우주, 방위 및 의료 기기 제조 분야에서 널리 채택되며, 여기서는 소형화 및 신뢰성이 매우 중요합니다. 2025년에도 nScrypt는 다중 재료 인쇄 및 적층 및 절삭 공정을 결합한 하이브리드 제조 솔루션에 집중하면서 포트폴리오를 확장하고 있습니다.

또 다른 주요 플레이어인 Optomec는 에어로졸 젯 및 LENS(레이저 엔지니어링 넷 형성) 기술에 전문성을 가지고 있습니다. Optomec의 에어로졸 젯 프린터는 정밀한 전자 회로를 평면 및 비평면 표면에 생산하는 데 특히 중요하며, 3D 안테나, 센서 및 적합한 전자 제품을 지원합니다. 회사는 글로벌 전자 제조업체와 협력하여 생산을 확대하고 자동차, 소비자 전자 및 산업 IoT 부문에서 요구되는 유연하고 내장된 전자의 증가하는 수요를 해결하고 있습니다.

산업 표준 및 모범 사례는 IPC와 같은 조직에 의해 발전되고 있습니다. IPC는 전자 제조를 위한 글로벌 무역 협회입니다. IPC의 표준, 예를 들어 PCB 데이터 전송을 위한 IPC-2581 및 인쇄 회로 설계에 대한 일반 요구사항을 위한 IPC-2221은 적층 제조 공정을 수용하도록 점점 더 많이 적용되고 있습니다. 2025년에는 IPC가 산업 이해 당사자들과 함께 전자 장치를 적층 방식으로 통합하는 데 고유한 도전 과제를 해결하는 새로운 지침을 개발하기 위해 적극적으로 협력할 것입니다. 이러한 지침에는 재료 호환성, 신뢰성 테스트 및 프로세스 추적성이 포함됩니다.

또한 주목할 만한 기여자로는 Voltera와 Nano Dimension가 있으며, 이들은 인쇄 전자 장치를 위한 신속한 프로토타입 플랫폼을 제공하고, 고성능 전자 장치의 적층 제조를 선도하고 있습니다. 두 회사 모두 인쇄 해상도, 재료 다양성 및 전통적 제조 워크플로우와의 통합을 개선하기 위해 R&D에 투자하고 있습니다.

앞으로 이 분야는 장비 제조업체, 재료 공급업체 및 최종 사용자 간의 협력이 증가할 것으로 예상됩니다. 개방형 재료 플랫폼, 공정 자동화 및 디지털 설계-제작 워크플로우에 초점을 맞춘 이니셔티브는 산업 전반에 걸쳐 적층 내장 전자 제조의 채택을 가속화할 것입니다. 주요 플레이어들이 계속해서 혁신하며 업계 기준을 설정함에 따라, 2025년 이후 전망은 견고한 성장과 확장하는 응용 분야가 될 것입니다.

시장 규모, 세분화 및 2025–2030 성장 전망

적층 내장 전자 제조 산업은 적층 제조(AM)와 고급 전자 통합의 융합에 의해 빠른 변화를 겪고 있습니다. 2025년 현재, 이 시장은 항공 우주, 자동차, 의료 기기, 소비자 전자 제품 및 산업 자동화 전반에 걸쳐 채택이 증가하고 있습니다. 이 시장의 핵심은 적층 공정을 사용하여 전자 회로, 센서 및 상호 연결 장치를 3D 프린팅 기판 위에 직접 제작하는 것입니다.

이 분야의 주요 플레이어로는 3D 프린팅 전자 제품의 선구자인 Nano Dimension과 인쇄 전자 장치를 위한 에어로졸 젯 기술을 전문으로 하며 프로토타입 및 저용량 생산을 위한 시스템을 배치한 Optomec가 있습니다. Stratasys와 3D Systems도 적층 제조된 부품 내에 전자를 내장하기 위한 솔루션을 포함하여 포트폴리오를 확대하고 있으며, 항공 우주 및 의료 분야의 고부가가치 응용 분야를 겨냥하고 있습니다.

시장 세분화는 여러 축을 따라 발전하고 있습니다:

  • 기술: 세그먼트에는 잉크젯 프린팅, 에어로졸 젯 프린팅, 직접 쓰기 및 하이브리드 AM-전자 공정이 포함됩니다.
  • 응용 분야: 주요 응용 분야는 인쇄 회로 기판(PCB), 센서, 안테나, 의료 임플란트 및 스마트 구조 구성 요소입니다.
  • 최종 사용자 산업: 항공 우주 및 방위, 자동차, 의료, 소비자 전자 제품 및 산업 자동화가 주요 채택자입니다.
  • 지리: 현재 북미와 유럽이 채택을 선도하고 있으며, R&D 및 파일럿 생산 라인에 Significant 투자가 이루어지고 있으며, 아시아 태평양은 특히 소비자 전자 제품 및 자동차 부문에서 빠르게 확장하고 있습니다.

2025년, 적층 내장 전자 제조의 글로벌 시장 규모는 저단위 십억 달러(USD) 가량으로 추정되며, 2030년까지 두 자릿수의 연간 성장률이 예상됩니다. 이 성장은 소형화, 경량화 및 통합된 전자 시스템에 대한 수요와 신속한 프로토타입 제작 및 주문형 제조의 필요성 때문에 촉발되고 있습니다. Nano Dimension과 같은 기업은 기능적 전자 장치를 생산할 수 있는 다중 재료 3D 프린터의 출하가 증가하고 있다고 보고하고 있으며, Optomec는 R&D 및 생산을 위한 산업 채택의 확대를 강조하고 있습니다.

2030년을 앞두고 시장은 더욱 다양화될 것으로 예상되며, 신뢰성이 높은 섹터(예: 항공 우주 및 의료)로의 침투가 증가하고 소비자 및 산업 IoT 장치의 광범위한 채택이 이루어질 것입니다. 전도성 잉크 및 유연한 기판과 같은 고급 재료의 통합은 새로운 장치 아키텍처 및 기능들을 가능하게 할 것입니다. AM 장비 제조업체, 전자 공급업체 및 최종 사용자 간의 전략적 파트너십은 상업화 및 확장을 가속화할 것으로 예상되며, 적층 내장 전자 제조는 차세대 스마트 제품의 핵심 촉진제가 될 것입니다.

주요 응용 분야: 자동차, 항공 우주, 의료 및 소비자 전자 제품

적층 내장 전자 제조는 전자 회로를 3차원 구조에 직접 통합함으로써 주요 산업들을 빠르게 변화시키고 있습니다. 잉크젯, 에어로졸 젯 및 직접 쓰기 프린팅과 같은 고급 적층 제조(AM) 기술을 활용한 이 접근 방식은 2025년 현재 자동차, 항공 우주, 의료 및 소비자 전자 제품 부문에서 상당한 주목을 받고 있습니다.

자동차 산업에서는 가볍고 컴팩트하며 기능성 높은 구성 요소에 대한 수요가 내장 전자 제품의 채택을 이끌고 있습니다. 주요 자동차 공급업체들은 AM 기술 공급업체와 협력하여 센서가 통합된 하우징, 스마트 조명 모듈 및 금형 내 전자를 제작하고 있습니다. 예를 들어, DuPont는 차량 내 인쇄 전자 제품에 맞춤화된 전도성 잉크 및 재료를 적극적으로 개발하고 있으며, Siemens는 디지털 쌍둥이 및 AM 워크플로우를 통합하여 내장 시스템의 프로토타입 제작 및 생산을 가속화하고 있습니다. 이러한 혁신은 전기 자동차 및 고급 운전자 보조 시스템(ADAS)에서 증가하는 요구를 지원할 것으로 예상됩니다.

항공 우주 산업은 중량을 줄이고 미션 크리티컬 응용 분야에서 신뢰성을 향상시키기 위해 적층 내장 전자를 활용하고 있습니다. Boeing 및 Lockheed Martin과 같은 기업들은 복합 재료 비행체 구성 요소에 내장된 3D 프린터 안테나 배열, 적합한 센서 및 구조 건강 모니터링 시스템의 사용을 탐구하고 있습니다. 이러한 발전은 차세대 위성, 무인 항공기(UAV) 및 상업용 항공기에서 특히 중요하며, 절약한 모든 그램이 운영 비용 감소 및 성능 향상으로 이어집니다.

의료 분야에서는 적층 내장 전자가 개인화된 기능적 의료 기기의 제작을 가능하게 하고 있습니다. Stratasys 및 3D Systems와 같은 기업들은 환자 맞춤형 임플란트, 웨어러블 바이오 센서 및 내장 회로가 있는 스마트 보철물을 개발하기 위해 의료 제공자와 협력하고 있습니다. 이러한 솔루션은 실시간 모니터링 및 맞춤형 치료 개입을 통해 환자 결과를 개선합니다. 규제 환경도 발전하고 있으며, 기관들이 AM 지원 의료 기기의 가치를 더욱 인식함에 따라 향후 몇 년간 더 넓은 채택의 길이 열릴 것입니다.

소비자 전자 제품에서 적층 내장 전자 제조는 장치의 소형화 및 맞춤화를 촉진하고 있습니다. Nano Dimension와 HP는 다중 재료 3D 프린팅 플랫폼을 제공하여 복잡하고 기능적인 전자 조립품을 단일 제작 프로세스에서 제작할 수 있도록 하고 있습니다. 이 기능은 웨어러블, IoT 장치 및 차세대 스마트 홈 제품에 특히 매력적이며, 센서, 안테나 및 회로의 빠른 설계 반복 및 통합이 중요합니다.

앞으로 재료 혁신, 디지털 설계 및 고급 AM 하드웨어의 융합이 이러한 산업에서 적층 내장 전자 제조의 채택을 가속화할 것으로 예상됩니다. 기술이 성숙함에 따라, 산업 리더들은 더 넓은 상업화를 기대하고 있으며, 디자인 자유도 증가 및 새로운 제품 카테고리가 2025년부터 2020년대 후반까지 등장할 것으로 예상하고 있습니다.

재료 및 공정 혁신: 전도성 잉크, 기판 및 하이브리드 제조

적층 내장 전자 제조는 재료 및 공정 기술의 혁신에 의해 급속히 진화하고 있습니다. 2025년 현재, 이 부문은 고급 전도성 잉크, 새로운 기판 재료 및 적층 기술과 전통적인 기술을 결합한 하이브리드 제조 접근 방식의 개발 및 배치가 급증하고 있습니다.

전도성 잉크는 인쇄 및 내장 전자의 핵심 요소로 남아 있습니다. 최근의 발전은 나노입자를 기반으로 한 은, 구리 및 탄소 잉크에 중점을 두고 있으며, 이는 향상된 전도성, 유연성 및 환경 안정성을 제공합니다. DuPont 및 Sun Chemical과 같은 기업들이 고해상도 인쇄 및 유연한 기판과의 호환성을 위해 맞춤화된 차세대 잉크의 상용화에 앞장서고 있습니다. 2025년에는 열에 민감한 폴리머 및 섬유에 직접 인쇄할 수 있는 저온 소결 잉크로의 전환이 두드러지고 있으며, 이는 웨어러블, 자동차 내부 및 의료 기기에서의 응용 범위를 확장하고 있습니다.

기판 혁신도 마찬가지로 중요합니다. 폴리이미드, PET 및 열가소성 폴리우레탄과 같은 유연한 기판은 기계적 내구성과 롤-투-롤 가공과의 호환성 덕분에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. DuPont(Kapton® 폴리이미드 필름)과 Teijin(PET 필름)은 반복적인 구부림 및 환경 노출에 견딜 수 있는 기판 수요를 지원하는 저명한 공급업체입니다. 동시에, 생분해 가능하고 재활용 가능한 기판이 지속 가능성 목표 및 전자 산업의 규제적 압박과 일치하여 주목받고 있습니다.

하이브리드 제조 공정은 잉크젯, 에어로졸 젯 및 스크린 인쇄와 같은 적층 기술을 기존의 절삭 방법인 레이저 절단 및 픽 앤 플레이스 조립과 결합한 주요 트렌드로 부상하고 있습니다. 이 통합은 다층 구조 내에 복잡한 회로를 embedding할 수 있게 하여 장치의 소형화 및 신뢰성을 향상시키고 있습니다. NovaCentrix와 Optomec는 이러한 하이브리드 플랫폼에서 주목받고 있으며, 3D 표면 및 비평면 기판에 전도성 경량 회로 및 구성 요소를 직접 인쇄할 수 있는 능력을 제공합니다.

앞으로 적층 내장 전자 제조의 전망은 매우 긍정적입니다. 고급 재료, 공정 자동화 및 디지털 설계 도구의 융합이 항공우주, 자동차, 의료 및 소비자 전자 제품과 같은 부문에서 내장 전자의 채택을 가속화할 것으로 예상됩니다. 산업 리더들은 품질 관리 및 Industry 4.0 프레임워크와의 통합에 중점을 두고 확장 가능하고 높은 생산성을 가진 제조 라인에 투자하고 있습니다. 재료 비용이 감소하고 프로세스 신뢰성 향상이 이루어지면서 향후 몇 년 동안 내장 전자 제품의 상업화가 보다 광범위하게 이루어질 것으로 보입니다.

경쟁 분석: 진입 장벽 및 차별화 전략

적층 내장 전자 제조 분야는 2025년 현재 고급 적층 제조(AM) 기술의 융합과 소형화 및 다기능 전자 장치에 대한 수요 증가에 힘입어 빠르게 발전하고 있습니다. 그러나 업계는 진입 장벽이 상당하고 설립된 플레이어와 신생 기업 간의 차별화 전략이 역동적으로 전개되고 있습니다.

진입 장벽

  • 기술적 복잡성: 전도성, 유전체 및 구조 재료를 단일 적층 공정 내에서 통합하는 것은 재료 과학, 공정 엔지니어링 및 전자 설계에 대한 깊은 전문 지식을 요구합니다. Nano Dimension과 같은 기업들은 고유한 잉크젯 배치 기술 및 소프트웨어 플랫폼에 막대한 투자를 하여 새로운 진입자의 진입 장벽을 높이고 있습니다.
  • 자본 집약도: 내장 전자를 위한 적층 제조 시스템을 개발하고 확장하려면 R&D, 정밀 설비 및 품질 보증 인프라에 상당한 자본 투자가 필요합니다. Nano Dimension 및 Stratasys는 그들의 설립된 제조 기반과 글로벌 유통 네트워크를 활용하여 비용 우위를 유지하고 있습니다.
  • 지적 재산(IP) 보호: 이 분야는 인쇄 헤드 디자인, 재료 조성 및 프로세스 제어를 포괄하는 밀집한 특허 지형으로 표시됩니다. 주요 플레이어들은 IP 포트폴리오를 적극적으로 방어하기 때문에 신생 기업들이 침해 위험 없이 혁신하기 어려운 상황입니다.
  • 인증 및 신뢰성 표준: 내장 전자는 특히 항공 우주, 자동차 및 의료 응용 분야에서 엄격한 신뢰성 및 안전 표준을 충족해야 합니다. 필요한 인증(예: IPC, ISO)을 달성하는 데는 광범위한 테스트 및 문서화가 필요하며, 이는 시장 진입 장벽을 더욱 높입니다.

차별화 전략

  • 고유한 재료 및 공정: 회사들은 독특한 전도성 잉크, 유전체 재료 및 다중 재료 인쇄 공정을 개발하여 차별화합니다. Nano Dimension은 내장 구성 요소가 있는 복잡한 다층 PCB를 인쇄할 수 있는 DragonFly 시스템을 제공하며, Stratasys는 기능적 프로토타입 및 최종 사용 부품을 위한 다중 재료 젯팅에 집중하고 있습니다.
  • 수직 통합: 일부 기업, 예를 들어 Nano Dimension은 설계 소프트웨어, 제조 하드웨어 및 후처리 솔루션을 제공하여 수직 통합을 추구합니다. 이를 통해 고객에게 매끄러운 워크플로우를 제공하고 제3자 공급업체에 대한 의존도를 줄이고 있습니다.
  • 응용 분야별 솔루션: 차별화는 고가치의 틈새 응용 분야를 대상으로 하여 이루어지기도 합니다. 예를 들어, Voltera는 인쇄 전자 장치를 위한 신속한 프로토타입 플랫폼을 전문으로 하며, R&D 연구실 및 소량 생산 시장을 겨냥하고 있으며, 기타 기업들은 자동차 또는 항공 우주 시장에 집중하고 있습니다.
  • 협업 생태계: OEM, 재료 공급업체 및 연구 기관과의 전략적 파트너십은 기업들이 혁신을 가속화하고 시장 범위를 확장할 수 있도록 도와줍니다. Stratasys와 Nano Dimension 모두 새로운 재료 및 응용 제품 공동 개발을 위한 협력을 발표한 바 있습니다.

앞으로 이 분야는 설립된 플레이어들이 규모 및 IP를 활용하여 점유율을 방어하는 데 따라 통합이 진행될 것으로 예상되며, 스타트업들은 특수 응용 분야나 혁신적인 공정으로 기회를 찾을 수 있을 것입니다. 채택 속도는 지속적인 재료 발전, 공정 신뢰성 및 디지털 설계 워크플로우와의 통합에 의해 결정될 것입니다.

규제 표준 및 산업 인증 (IPC.org 참조)

적층 내장 전자 제조를 위한 규제 환경은 기술이 성숙하고 2025년에 채택이 가속화됨에 따라 빠르게 변화하고 있습니다. 산업 표준 및 인증 프레임워크는 제품의 신뢰성, 안전성 및 상호 운영성을 보장하는 데 중요합니다. 특히 적층 공정이 인쇄 회로 기판(PCB) 및 전자 조립체 내에서 새로운 아키텍처와 기능을 가능하게 하면서 더욱 중요해지고 있습니다.

이 분야의 중심 기관은 IPC로, 전자 제조 표준을 위한 글로벌 협회입니다. IPC는 내장 재료가 포함된 다층 구조에서의 적층 제조(AM)의 고유한 도전 과제를 해결하기 위한 표준 개발 및 업데이트에 중요한 역할을 하고 있습니다. 2024년, IPC는 적층 제조 및 내장 전자 회로의 설계 및 성능 요구 사항을 명시적으로 언급하는 IPC-2221 및 IPC-6012 표준의 업데이트를 발표했습니다. 이 표준들은 재료 선택, 층 정렬, 비아 형성 및 신뢰성 테스트에 대한 지침을 제공하여 새로운 AM 기반 제품 인증에 필수적입니다.

2025년에는 IPC가 고급 재료(전도성 잉크 및 유전체 폴리머 등)의 통합 및 전통적인 절삭 및 적층 기술을 결합한 하이브리드 제조 프로세스를 다루도록 표준 포트폴리오를 더욱 확장할 것으로 예상됩니다. 디지털 제품 데이터 설명을 관리하는 IPC-2581 표준도 내장 전자 및 3D 프린팅 회로를 위한 복잡한 데이터 구조를 지원하기 위해 조정되고 있습니다. 이러한 디지털 표준화는 점점 더 자동화되고 분산된 제조 환경에서 추적성과 품질 보장을 위해 중요합니다.

인증 프로그램도 점점 더 인기를 얻고 있습니다. IPC의 검증 서비스 프로그램은 이제 적층 및 내장 전자 제조를 채택하는 시설에 대한 감사도 포함하여 IPC 표준 및 모범 사례를 준수하는지 확인합니다. 이는 항공 우주, 자동차 및 의료 장치와 같은 분야에서 규제 검사의 수준이 높고 제품의 실패가 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 중요합니다.

산업 협력이 강화되고 있으며, Nordson Corporation 및 Jabil과 같은 주요 제조업체들이 IPC 작업 그룹에 참여하여 향후 표준을 수립하고 있습니다. 이러한 기업들은 내장 전자를 위한 적층 제조 기술을 적극적으로 배치하고 있으며, 이들의 피드백이 테스트 방법 및 수용 기준을 정제하는 데 기여하고 있습니다.

앞으로 몇 년 동안 IPC 표준과 국제 규제 프레임워크 간의 조화가 증대될 것으로 예상됩니다. 이는 글로벌 공급망 통합을 촉진하고 혁신적인 제품의 인증을 가속화할 것입니다. 적층 내장 전자 제조가 계속 확장됨에 따라 강력한 규제 표준과 산업 인증은 시장 수용 및 기술 발전의 기초로 남을 것입니다.

도전 과제: 확장성, 신뢰성 및 공급망 고려 사항

적층 내장 전자 제조—전자 회로 및 구성 요소가 적층 공정을 사용하여 기판에 직접 통합되는 방식—은 많은 발전을 이루었지만, 2025년에 접어들면서 확장성, 신뢰성 및 공급망 강건성의 지속적인 도전에 직면해 있습니다.

확장성은 여전히 주요 장애물입니다. 프로토타입 제작과 저량 생산은 Nano Dimension 및 DuPont와 같은 산업 리더에 의해 성공적으로 입증되었지만, 고속 생산으로의 전환은 복잡합니다. 여러 재료(전도체, 유전체, 반도체)의 통합 및 정밀한 층 정렬의 필요성이 생산량과 수율을 제한합니다. Nano Dimension은 전자용 다중 재료 3D 프린팅에서의 발전을 보고하였지만, 이러한 프로세스를 전통적인 PCB 생산량과 일치시키기 위한 확장은 아직 진행 중입니다. 마찬가지로, DuPont는 더 높은 속도의 적층 제조를 가능하게 하기 위해 재료 및 공정 개발에 투자하고 있지만, 대규모 시장 채택에는 프린트 헤드 기술 및 공정 자동화의 추가 혁신이 필요하다는 점을 인정하고 있습니다.

신뢰성 또한 중요한 문제입니다. 적층 제조된 내장 전자는 특히 자동차, 항공 우주 및 의료 응용 분야에서 엄격한 성능 및 내구성 기준을 충족해야 합니다. 층 간 접착, 열 안정성 및 장기 전기 성능과 같은 문제는 적극적으로 연구되고 있습니다. DuPont와 Nano Dimension은 모두 신뢰성 테스트를 수행하고 있으며, 최종 사용자와 협력하여 그들의 재료 및 공정을 검증하고 있습니다. 그러나 적층 제조 전자에 대한 신뢰성 테스트의 산업 표준은 아직도 형성 중으로, 새로운 제품의 자격 주기를 지연시킬 수 있습니다.

공급망 고려 사항은 산업이 성장함에 따라 점점 두드러지게 나타나고 있습니다. 적층 내장 전자 생태계는 전문 잉크, 인쇄 가능한 재료 및 정밀 장비에 의존하고 있습니다. DuPont는 전도성 잉크 및 유전체 재료의 주요 공급업체이며, Nano Dimension과 Stratasys는 고급 적층 제조 플랫폼을 제공합니다. 그러나 나노입자 기반 잉크와 같은 일부 중요한 재료의 공급망은 상대적으로 집중되어 있어 강건성과 확장성에 대한 우려를 제기하고 있습니다. 기업들은 공급업체 다양화 및 대체 조성 개발에 노력하고 있지만, 수요 증가에 따라 병목 현상의 위험이 여전히 존재합니다.

앞으로 적층 내장 전자 제조의 전망은 조심스러운 긍정적입니다. 산업 리더들은 확장성 및 신뢰성을 해결하기 위해 자동화, 공정 모니터링 및 재료 혁신에 투자하고 있습니다. 제조업체, 재료 공급업체 및 표준 조직 간의 협력적인 노력이 향후 몇 년 내에 강력한 공급망 및 산업 전반의 신뢰성 기준 개발을 가속화할 것으로 기대됩니다.

적층 내장 전자 제조는 2025년 및 향후 몇 년 동안 재료 과학, 공정 통합 및 디지털 설계의 빠른 발전에 힘입어 중대한 변화를 겪을 준비가 되어 있습니다. 적층 제조(AM)와 인쇄 전자의 융합은 센서, 안테나 및 상호 연결과 같은 기능적 전자 구성 요소를 복잡한 3D 구조 내에 직접 통합할 수 있게 하고 있습니다. 이 접근은 항공 우주, 자동차, 의료 기기 및 소비자 전자 제품을 포함한 산업에서 새로운 설계 자유 및 성능 기능을 열어주고 있습니다.

주요 트렌드는 전도성, 유전체 및 구조 재료를 단일 제작 프로세스에서 배치할 수 있는 다중 재료 3D 프린팅 플랫폼의 채택 증가입니다. Nano Dimension과 같은 기업들이 선두에 서 있으며, 고정밀 다층 PCB와 내장 구성 요소를 인쇄할 수 있는 시스템을 제공합니다. 예를 들어, 그들의 DragonFly IV 플랫폼은 복잡한 전자 장치의 신속한 프로토타입 제작 및 저량 생산에 사용되고 있으며, 개발 주기를 단축하고 주문형 제조를 가능하게 하고 있습니다.

또한, 전통적인 제조 워크플로우와의 적층 전자 통합이 또 다른 주요 발전입니다. DuPont는 적층 공정을 최적화하기 위한 고급 전도성 잉크 및 유전체 재료에 투자하고 있으며, 인쇄 전자 및 기존 전자의 하이브리드 제조 전략을 지원하고 있습니다. 이 하이브리드화는 OEM들이 신뢰성과 확장성을 유지하면서 AM의 설계 유연성을 활용하고자 하여 가속화될 것으로 예상됩니다.

연구개발 노력은 내장 전자의 성능 및 신뢰성을 개선하는 데 점점 더 집중되고 있습니다. 3D Systems 및 Stratasys와 같은 조직의 이니셔티브는 전도성, 열 관리 및 기계 통합을 향상시키기 위해 새로운 재료 조성과 공정 제어를 탐구하고 있습니다. 목표는 이전에는 도달할 수 없었던 복잡한 기하학을 가진 완전 기능의 소형 장치를 가능하게 하는 것입니다.

전략적 기회는 내장 센서가 있는 맞춤형 의료 기기의 비즈니스 모델에서 부상하고 있으며, 이는 실시간 건강 모니터링을 제공합니다. 자동차 및 항공 우주 산업도 성능을 개선하고 조립 복잡성을 줄이기 위해 경량화되고 통합된 전자 구조에 투자하고 있습니다. AM 장비 제조업체, 재료 공급업체 및 최종 사용자 간의 파트너십은 더욱 강화되어 혁신을 촉진하고 상업화를 가속화할 것으로 예상됩니다.

앞으로 이 분야는 품질 보장과 상호 운용성을 위한 지침 설정을 위해 산업 단체와 컨소시엄이 표준화 노력을 증가시킬 것으로 예상됩니다. 적층 내장 전자 제조가 성숙함에 따라, 이는 차세대 제품 개발의 기반이 되어 기능 통합 및 설계 혁신을 위한 전례 없는 기회를 제공할 것입니다.

출처 및 참고문헌

Aerospace Nozzle ADDITIVE Manufacturing

ByCynthia David

신시아 데이비드는 신기술 및 핀테크 분야에서 저명한 저자이자 사상 리더입니다. 그녀는 캘리포니아 대학교 서던 캠퍼스에서 정보 기술 석사 학위를 취득했으며, 그곳에서 디지털 혁신 및 금융 시스템에 대한 전문성을 다졌습니다. 10년 이상의 기술 분야 경험을 바탕으로 신시아는 이전에 기술 기반 금융 서비스에 중점을 둔 선도적인 컨설턴시인 퀀텀 솔루션에서 중요한 역할을 수행했습니다. 그녀의 통찰력은 저명한 산업 출판물에 게재되었으며, 이를 통해 국제 회의에서 많이 초청되는 연사가 되었습니다. 그녀의 매력적인 글을 통해 신시아는 새로운 기술과 그것이 금융 환경에 미치는 영향을 밝혀내고, 독자와 전문가들이 빠르게 변화하는 디지털 세상을 탐색할 수 있도록 힘을 실어주고자 합니다.

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