[PCB]더 작게…더 가늘게…더 얇게…

　완제품이 초소형·다기능화되면서 PCB 기술이 고밀도·박판화 등 최고 지향점을 향해 치닫고 있다.

　이에 따라 통신용 기판은 고다층화 쪽으로 패키지서브스트레이 기판과 휴대폰 등, 모바일기기 기판은 초소형화·극미세화·박판화를 위한 기술 개발이 활발히 전개되고 있다.

　특히 저비용 공법의 개발과 고속대응·내열대응·임피던스컨트롤·저유전율 등 고신회성 확보에 모든 회사들은 박차를 가하고 있다.

　또 90년대 후반 고밀도 전자회로의 대표공법인 빌드업 기술이 휴대폰·디지털캠코더 등에 사용되기 시작하더니 이젠 볼그레이드어레이(BGA)·칩스케일패키지(CSP) 등 반도체용 서브스트레이트 기판에도 활발히 적용되기 시작했다.

　◇빌드업 기판기술 동향=빌드업 기술에 이어 차세대 빌드업 기술들이 속속 선을 보이고 있다. 기존 빌드업 공법이 레이저드릴과 동도금을 이용한 층간 접속방법과 도전성페이스트 및 동범프를 이용한 층간접속 등 크게 2가지로 구분할 수 있는데 이들 기술은 미세회로배선 형성이 쉽고 배선 밀도가 높은 장점이 있지만 스택비아(Stack Via) 형성 등 설계 자유도가 자유롭지 못하고 투자 비용이 높은 게 흠이었다.

　따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 새롭게 개발된 차세대 빌드업 기술들이 NMBI·필드(Fielled)비아·B2IT·AGSP·ALIVH 등 공법이다. 이들 첨단 공법은 도전성 페이스트와 동범프를 이용해 절연층을 관통, 연결하는 범프공법과 기존 레이저드릴과 동도금을 이용해 비아홀 부위를 메꾸는 필드 비아 공법 등으로 구분된다.

　NMBI는 동박과 에칭공정을 이용해 절연층 도통방식을 동범프로 활용하는 것으로 스택비아 형성이 유리, 초소형화에 적합하고 리드타임이 짧은 게 장점이지만 설비 투자가 크고 도금 두께 편차가 심한 문제점을 안고 있어 개선이 필요하다.

　B2IT는 동박에 실버페이스트를 3∼4회 중첩인쇄, 범프를 형성한 다음 절연층을 관통, 층간접속을 하는 공법으로 홀사이즈의 소형화와 동일한 층에서 범프사이즈의 다양성에 한계가 있다. ALIVH 공법은 아리미드 원재료에 드릴로 비아홀을 만든 후 메탈페이스트를 충진하고 양면에 동박을 접착, 층간접속하는 공법으로 전체 IVH가 가능하지만 홀사이즈의 소형화가 어렵지만 이러한 차세대 빌드업 기술들은 단점을 개선, 조만간 상용화될 것으로 전망되고 있다.

　◇패키지 서브스트레이트 기술동향=반도체 회로 기술이 미세화되면서 패키지 서브스트레이 기술도 동반 발전하고 있다. 최근 대두되고 있는 서브스트레이트 기술은 PBGA·CSP·SiP(System In Package) 등이다. 이들 기술은 칩과 서버스트레이트를 솔더범프로 연결하면서 칩의 전면적을 이용해 어레이 형태로 배열, 입출력 단자를 연결하는 것이다.

　이렇게 되면 칩과 기판간 연결 경로가 짧아져 전기적인 특성이 향상돼 고속작동이 가능하고 발열문제도 해결하는 등의 특징이 있다.

　FC-PBGA는 PC용 CPU에, FC-CSP는 모바일용 기기에 많이 사용되고 있으며 플립칩 패키지는 우수한 전기적 특성·고밀도·방열특성 등이 요구돼 유전율·유전손실 등 전기적 특성을 개선한 기판 재료 연구가 활발히 진행되고 있다.

　실장면적을 줄이기 위해 칩과 거의 동일한 외형사이즈인 CSP는 휴대폰 적용이 늘면서 수요가 늘고 있다. 특히 카메라폰 등 휴대폰 기능이 다양화되면서 이를 지원하기 위해 칩을 적층하는 스택CSP 기술이 개발되기도 했다.

　이에 따라 서브스트레이트는 박판 구현을 위해 층수는 양면이 대부분이며 0.06∼0.3㎜의 얇은 재료를 사용하고 있다.

　SiP 개념은 메모리 외에 LSI나 DSP 등 원하는 칩과 수동부품을 하나의 패키지에 구현해 시스템의 기능을 갖게 하는 기술이다. SiP는 현존하는 다양한 반도체칩을 신속히 제공함으로써 개발기간단축·비용절감·고속동작화 등의 효과를 낸다.

　◇통신 기판 기술동향=통신 기판은 통신장비의 고기능화·다기능화로 고다층화되면서 기판 두께가 점점 두꺼워지고 있는 추세다. 이에 따라 부품사용축소를 위한 고밀도화·임피던스 특성 요구 회로폭과 간격의 축소화 등이 진행되고 있지만 특성상 기판 크기를 줄이는 데는 한계가 있다.

　또 16층 등 고다층화되면서 레지스트레리이션(중심 맞추기)은 하나의 큰 문제점으로 대두되고 있고 이를 위한 적층 기술이 활발하다.

　이러한 통신 기판 단점을 극복하기 위해 저항과 콘덴서를 기판내 내장, 부품수를 획기적으로 줄이는 임베디드 기판 개발이 국내외에서 활발하다. 고속 신호 처리에 적합한 하이스피드 대응 기판과 광기판도 개발되고 있다. 특히 광PCB는 기존 구리를 이용해 전기신호를 보내던 제품과 달리 노이즈가 가장 적은 광을 신호전송의 매개체로 사용, 고속·대용량의 데이터 처리가 가능한 차세대 제품이다.

<안수민기자 smahn@etnews.co.kr>