<시리즈> 변혁기 맞은 반도체 장비산업 분야별 신기술 점검 (4)

마이크로 BGA 패키지

마이크로BGA(Ball Grid Array) 등과 같은 첨단 반도체 패키지의 등장은 반도체 조립 장비 시장의 전체 구도를 한순간에 바꿀 수 있는 「태풍의 눈」으로 인식되고 있다.

이러한 첨단 반도체 패키지의 개발과 채택이 최근 본격화되면서 국내 주요 반도체 조립 장비 업체들의 주력 생산 품목도 새로운 변화의 시기를 맞게 된 것.

그동안 적용돼온 일반적인 반도체 패키지는 리드프레임 위에 완성된 칩을 얹고 본딩와이어로 칩과 외부 연결 단자(리드)를 연결한 후 이를 다시 에폭시몰딩컴파운드(EMC)로 밀봉하는 매우 복잡한 형태였다.

하지만 미국의 패키지 디자인 전문업체인 테세라社가 개발한 마이크로 BGA는 리드프레임 대신 박막 필름 위에 칩을 얹은 후 실리콘 소재로 이를 덮어씌우고 그 밑에 원형 다리(Ball)를 접착시키는 매우 간단한 제조 공정을 지닌다.

따라서 이러한 마미크로BGA 패키지가 일반화될 경우 기존 반도체 조립 공정에서 널리 사용돼온 와어어 본더 및 몰딩 장비, 그리고 트리밍 & 포밍 장비 등은 더 이상 불필요한 제품이 되버린다.

그 대신 박막 필름을 정확히 자르고 칩을 붙여주는 라미네이션 장비와 원형 다리를 접착시키는 솔더볼 접착 장비 등이 국내 조립 장비 시장을 이끌 새로운 주력 아이템으로 부상하게 된다.

이에 대해 국내 조립 장비 업계 관계자들은 『3백mm 웨이퍼의 등장이 반도체 전공정 장비 시장에 일대 변혁을 불러오듯 마이크로 BGA 패키지의 등장은 국내 조립 장비 시장 구도를 일순간에 바꿀 최대 변수로 작용할 것』으로 전망하고 있다.

더욱이 마이크로 BGA 조립 기술은 칩의 3배 이상 크기인 현재의 반도체 사이즈를 칩의 1.2배 이하 수준으로까지 줄일 수 있어 향후 주력 패키지 형태로 자리잡을 것이 확실시되고 있다는 점에서도 조립 장비 시장의 일대 변혁이 불가피하다는게 장비 전문가들의 일반적인 시각이다.

실제로 최근 마이크로 BGA 패키지는 휴대폰, 노트북PC, 개인정보단말기(PDA) 등 각종 휴대형 정보통신기기는 물론 디지털 카메라, 디지털 비디오 등 휴대형 가전기기를 중심으로 그 채택이 크게 증가하고 있으며 세계 및 국내 반도체 생산 업체들도 이에 대한 설비 투자를 대폭 늘리고 있는 추세이다.

특히 국내의 경우 아남산업과 현대전자가 마이크로BGA 제품의 본격적인 출하를 이미 시작한데 이어 삼성전자도 관련 자회사를 통해 이 제품의 생산을 추진하는 등 마이크로BGA에 대한 대대적인 설비투자 움직임이 점차 가시화되고 있다.

이에 따라 국내 주요 반도체 조립 장비 업체들의 마이크로 BGA관련 제품 개발 및 출시 사례도 눈에 띄게 늘고 있다.

테스트 핸들러 생산업체인 미래산업은 기존의 TSOP 패키지는 물론 마이크로 BGA까지 적용 가능한 핸들러 신제품을 개발, 국내 공급과 함께 대만 등 동남아 지역에 대한 본격적인 수출에 나섰으며 몰딩 장비 생산 업체인 선양테크도 마이크로 BGA용 전자동 라미네이션시스템을 관련 업계 최초로 개발, 이의 양산에 착수했다

마킹 장비 전문업체인 이오테크닉스는 기존의 램프 가열(Lamp Pumping) 방식 대신에 다이오드 레이저 방식을 채택한 마이크로 BGA용 반도체 마킹시스템을 개발, 국내외 소자업체에 공급한 것이 10대가 넘는다. 특히 이 회사는 최근 자체 개발한 마킹 장비를 마이크로BGA 관련 원천 기술을 보유한 미국 테사라社의 싱가포르 공장에 본격 수출키로 함으로써 향후 세계 시장 선점경쟁에서 유리한 입장에 서게 됐다.

또한 고려반도체시스템은 마이크로 BGA 패키지 과정 중 반도체 칩의 외부 연결 단자인 0.25㎜ 구경 솔더볼을 0.1㎜ 의 오차 한도 내에서 정확히 접착할 수 있는 자동 초정밀 BGA용 솔더 볼 접착 장비를 개발, 이달부터 본격적인 양산에 들어갔다.

이러한 마이크로 BGA 시장의 급성장에 대해 업계 한 관계자는 『향후 BGA 볼 접착 및 기판 절단과 마킹 등 각종 BGA 관련 조립 장비의 개발 및 출시는 더욱 활기를 띨 것이며 특히 이러한 첨단 조립 장비의 채택이 본격화될 내년 상반기쯤에는 국내 장비 업체의 순위 구도에도 큰 변화가 있을 것』으로 전망했다.

<주상돈 기자>