[6편] Fine Pitch BTB 개발은 왜 어려운가｜Pitch가 0.4mm에서 0.3mm로 줄어들면 무엇이 달라질까?
15년 현장에서 바라본 스마트폰 초정밀 커넥터 기술과 미래｜20편 중 6편
스마트폰용 Fine Pitch BTB 커넥터의 사양을 보면 0.4mm, 0.35mm, 0.3mm Pitch와 같은 작은 수치를 자주 접하게 됩니다.
처음 커넥터를 접했을 때 저 역시 Pitch가 줄어든다는 것을 단순히 “단자와 단자 사이의 간격이 조금 더 좁아지는 것” 정도로 생각했습니다.
하지만 현장에서 제품을 접하면서 알게 된 것은 전혀 달랐습니다.
Pitch 0.1mm를 줄이는 것은 단순히 제품 도면에서 숫자 0.1을 줄이는 일이 아닙니다.
Contact 설계부터 Press 금형, 사출, 도금, 조립, 검사, 자동화 설비 그리고 최종 수율까지 거의 모든 제조기술의 정밀도를 함께 높여야 합니다.
그래서 Fine Pitch는 초정밀 커넥터 제조사의 기술력을 보여주는 중요한 지표 중 하나라고 생각합니다.
.
이미지는 우주일렉트로닉스의 0.40mm Pitch SW Series, 0.35mm Pitch BR5 Series, 0.30mm Pitch BQ Series의 실제 제품 사례를 비교한 것입니다. 세 제품은 Pin 수와 제품 구조가 서로 다르므로 외형 크기를 직접 비교하기 위한 것이 아니라 Pitch가 점차 미세해지는 실제 제품 사례를 보여주기 위한 것입니다. Pitch가 작아질수록 같은 길이 안에 더 많은 Contact를 배치할 수 있어 커넥터의 고밀도화와 PCB 점유 면적 축소에 유리합니다. 스마트폰처럼 내부 공간이 제한된 제품에서는 이러한 Fine Pitch 기술이 소형화와 고집적 설계에 중요한 역할을 합니다.
자료: 우주일렉트로닉스 공식 홈페이지
1. Pitch가 작아지면 무엇부터 어려워질까?
Pitch는 인접한 Contact 중심과 다음 Contact 중심 사이의 거리입니다.
예를 들어 0.4mm Pitch에서 0.3mm Pitch로 줄어들면 같은 길이 안에 더 많은 Contact를 넣을 수 있습니다.
스마트폰 제조사 입장에서는 상당히 매력적입니다.
스마트폰 내부 공간은 한정되어 있는데 카메라, 센서, 안테나와 다른 부품은 계속 증가하기 때문에 커넥터가 차지하는 PCB 면적을 줄이는 것이 중요하기 때문입니다.
하지만 커넥터 제조사 입장에서는 이야기가 달라집니다.
Pitch가 줄어들면 자연스럽게
Contact 폭 감소
→ Contact 사이 간격 감소
→ Housing 벽 두께 감소
→ 허용 가능한 치수오차 감소
로 이어집니다.
즉, 제품은 작아지지만 요구되는 정밀도는 오히려 높아지는 것입니다.
2. Contact Press 금형의 난이도가 올라간다
BTB Connector의 Contact는 정밀 Press 금형을 통해 만들어집니다.
Pitch가 넓을 때보다 Fine Pitch가 될수록 작은 공간 안에 Contact의 탄성 구조와 접촉부, SMT부 등을 구현해야 합니다.
여기에서 단순히 Contact 폭만 줄이는 것으로 해결되지는 않습니다.
Contact가 너무 얇거나 약해지면 필요한 접촉력을 얻기 어렵고, 반대로 강성을 확보하기 위해 구조를 변경하면 삽입력이나 변위량이 달라질 수 있습니다.
결국 Fine Pitch Contact 설계에서는
크기는 줄이면서 → 필요한 탄성은 유지하고 → 접촉력도 확보하고 → 반복 사용 신뢰성까지 유지해야 합니다.
이 조건들을 동시에 맞춰야 합니다.
제가 현장에서 느낀 Fine Pitch 개발의 어려움도 바로 이런 부분이었습니다.
작게 만드는 것보다 작아진 상태에서도 기존 성능을 유지하는 것이 훨씬 어렵습니다.
Fine Pitch Contact는 단순히 폭을 줄이는 것만으로 완성되지 않습니다. Pitch가 작아질수록 Contact의 폭과 간격, 형상과 위치에 허용되는 오차도 함께 작아집니다. 따라서 Press 금형에서는 작은 형상을 안정적으로 가공하면서도 Contact가 필요한 탄성과 접촉력을 유지하도록 정밀도를 관리해야 합니다. 결국 Fine Pitch 기술은 Contact 설계와 Press 금형의 정밀도, 그리고 양산 과정에서 그 상태를 일정하게 유지하는 공정기술이 함께 뒷받침되어야 합니다.
3. Housing 사출도 함께 정밀해져야 한다
Contact만 정밀하다고 Fine Pitch Connector가 완성되는 것은 아닙니다.
Contact를 잡아주는 Housing 역시 정확해야 합니다.
Pitch가 줄어들수록 Contact 사이의 수지 벽도 얇아질 수 있고, 사출 후 수축이나 휨, 치수 변화가 Contact 위치에 영향을 줄 가능성이 커집니다.
특히 수십 개의 Contact가 배열되어 있는 BTB에서는 한쪽 끝에서 발생한 작은 치수 변화가 전체 길이에서 누적될 수도 있습니다.
그래서 Fine Pitch에서는 단순한 금형가공뿐 아니라 수지 흐름, 수축, 온도, 사출 조건과 소재 특성까지 함께 관리해야 합니다.
3편에서 살펴본 인서트 사출 기술이 Fine Pitch로 갈수록 더욱 중요해지는 이유입니다.
4. 조립공정에서는 작은 오차가 큰 문제가 된다
Press에서 만든 Contact와 사출된 Housing이 각각 정상이라고 해도 조립 과정에서 위치가 틀어지면 제품은 정상적으로 작동하기 어렵습니다.
Pitch가 0.3mm 수준으로 좁아지면 Contact 하나의 위치 편차가 옆 Contact와의 간격이나 상대 Connector의 접촉 위치에 영향을 줄 수 있습니다.
여기에 스마트폰 생산량을 고려하면 Connector 제조라인 역시 매우 빠른 속도로 제품을 생산해야 합니다.
따라서 Fine Pitch는 단순히 정밀하게 만드는 기술만 요구하는 것이 아니라,
정밀도를 유지하면서 빠르게 대량생산하는 기술
까지 필요합니다.
이 지점부터 제품 설계뿐 아니라 자동화 설비와 검사기술도 함께 중요해집니다.
5. 검사 난이도도 함께 높아진다
제품이 작아지면 검사 역시 어려워집니다.
Contact 위치, Pitch, Coplanarity, Housing 변형, 외관 등을 확인해야 하지만 각각의 치수가 매우 작기 때문입니다.
또 하나 중요한 것은 검사에서 정상이라고 판단된 제품이 실제 고객 조립공정에서도 정상적으로 체결되어야 한다는 점입니다.
Fine Pitch 제품은 제조사의 내부 치수만 만족한다고 끝나는 것이 아니라 상대 Connector와 정확히 결합되어야 합니다.
Fine Pitch가 될수록 검사도 더 정밀해져야 한다
Fine Pitch Connector는 제품을 작게 만드는 것만으로 개발이 끝나지 않습니다.
실제 0.3 Pitch 40Pin BTB의 Pin 변형 공정 검토 자료에서도 Contact 위치와 Contact Gap, Base 끝단과 Contact 끝단 사이 거리 등 여러 치수를 함께 확인했습니다.
같은 생산 Lot의 Keep Sample을 확인한 결과 주요 치수는 관리기준을 만족했고, Contact Gap 역시 기준 안에서 관리되고 있었습니다.
또 Vision 검사는 단순히 장비가 있다는 사실만으로 충분하지 않습니다. 실제 검토에서는 재현 시료 2개를 대상으로 중앙부 Mold부터 Contact 끝단까지의 검출을 각 5회 반복해 모두 정상 검출되는지 확인했습니다. Contact Gap도 같은 방식으로 5회 반복 검출을 실시했습니다.
Fine Pitch Connector는 Contact 간격이 작아질수록 아주 작은 위치 편차도 제품 품질에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 생산공정에서는 단순히 제품을 정밀하게 만드는 것뿐 아니라, 만들어진 상태가 관리 기준 안에 있는지를 정확하게 검사하는 과정도 중요합니다.
실제 생산공정에서는 Vision 검사를 이용해 Contact 끝단 위치와 Contact Gap 등 주요 관리 항목을 확인합니다. 검사 결과가 관리 기준을 벗어난 제품은 선별하고, 항목의 중요도와 공정 특성에 따라 전수검사와 Sampling 검사를 병행하여 품질을 관리합니다.
개발 단계에서 정상적인 Sample 몇 개를 만드는 것과 수십만·수백만 개의 제품을 동일한 Contact 위치와 품질로 계속 생산하는 것은 전혀 다른 문제입니다. Fine Pitch가 될수록 허용되는 오차 범위가 작아지기 때문에 제조 정밀도뿐 아니라 검사와 공정관리 능력도 함께 높아져야 합니다.
정밀하게 만든다 → 정확하게 조립한다 → 정확하게 검사한다 → 그 상태를 대량생산에서 계속 유지한다
제가 Fine Pitch를 단순히 작은 Pitch를 구현하는 기술로만 보지 않는 이유도 여기에 있습니다. 결국 Fine Pitch의 경쟁력은 얼마나 작은 숫자를 만들었느냐보다, 그 작은 구조를 얼마나 안정적인 품질과 수율로 계속 양산할 수 있느냐에서 결정된다고 생각합니다.
또한 검사기술도 단순한 외관 확인에 그쳐서는 안 됩니다.
부품 치수 검사 → 조립 상태 검사 → 전기적 접촉 확인 → 실제 체결 신뢰성 확인
까지 하나의 흐름으로 연결해서 생각해야 합니다.
자료: 우주일렉트로닉스
Pitch 축소
↓
Press 정밀도 ↑
↓
사출 정밀도 ↑
↓
조립 공차 ↓
↓
검사 난이도 ↑
↓
수율 관리 난이도 ↑
6. 결국 Fine Pitch 기술은 ‘수율’과 연결된다
개발단계에서 몇 개의 좋은 Sample을 만드는 것과 수십만·수백만 개를 동일한 품질로 생산하는 것은 전혀 다른 문제입니다.
이 부분이 제가 생각하는 양산 기술의 핵심입니다.
0.3mm Pitch의 Connector를 한 개 만드는 것보다 생산되는 모든 제품이 일정한 Pitch와 Contact 위치, 접촉력, Coplanarity를 유지하도록 관리하는 것이 훨씬 어렵습니다.
공정 정밀도가 높아질수록 작은 변화에도 불량이 발생할 가능성이 커지고, 불량률이 올라가면 결국 제조원가에도 영향을 줍니다.
따라서 Fine Pitch 경쟁은 단순히
“누가 가장 작은 Pitch를 만들 수 있는가?”
만의 경쟁이 아닙니다.
저는 오히려
“누가 작은 Pitch 제품을 안정적인 품질과 수율로 대량생산할 수 있는가?”
가 더 중요한 경쟁력이라고 생각합니다.
실제로 우주일렉트로닉스의 공식 BQ Series에는 0.3mm Pitch, 0.6mm Mated Height의 60Pin·78Pin 제품이 제시되어 있으며, 접촉 안정성을 위한 Double Contact/Bellows 구조도 기술 특징으로 설명되어 있습니다.
7. 0.3mm 이후에는 무엇을 더 고민해야 할까?
Fine Pitch가 계속 진행된다면 앞으로의 과제는 더욱 복잡해질 것입니다.
Pitch가 더 작아질수록 Contact 간 간격이 줄어들고, 제조 정밀도뿐 아니라 고속신호 간 간섭이나 절연 특성 등 전기적 문제의 중요성도 커질 수 있습니다.
또한 스마트폰이 고속화되면서 Connector에는 단순히 많은 Pin을 넣는 것뿐 아니라 Signal Integrity, EMI, 고전류, 열관리와 신뢰성을 함께 만족시키는 요구가 커질 것입니다.
결국 미래의 Fine Pitch 경쟁은 크기만 줄이는 방향으로 끝나지 않을 것이라고 생각합니다.
더 작게 + 더 빠르게 + 더 안정적으로 + 양산 가능하게
만들어야 합니다.
마무리
제가 초정밀 커넥터를 처음 접했을 때는 Pitch 숫자가 작을수록 단순히 기술이 좋은 제품이라고 생각했습니다.
하지만 현장을 경험하면서 생각이 달라졌습니다.
Pitch 뒤에는 Press, 금형, 사출, 소재, 조립, 검사, 자동화와 수율이라는 수많은 기술이 숨어 있습니다.
0.4mm에서 0.3mm로 줄어드는 0.1mm는 일반적인 눈으로 보면 매우 작은 차이입니다.
하지만 초정밀 커넥터 제조에서는 그 작은 차이를 만들어내기 위해 전체 제조기술의 수준을 한 단계 끌어올려야 합니다.
그래서 저는 Fine Pitch를 단순한 숫자가 아니라 커넥터 제조사의 종합적인 기술력을 보여주는 하나의 결과물이라고 생각합니다.
다음 편 예고
[7편] Low Profile BTB는 왜 어려운가｜높이 0.1mm를 낮추면 무엇이 달라질까?
다음 편에서는 스마트폰이 얇아지면서 BTB Connector의 Mated Height를 낮추는 과정에서 Contact 탄성, 접촉력, 조립 공차, Housing 강도와 신뢰성에 어떤 문제가 발생하는지 살펴보겠습니다.
naboojayeo
댓글 0
첫 댓글을 남겨보세요.