올해 PCB업계 화두는 `작게, 얇게, 휘어지게`…KPCA·KIEP2014 개막

전자신문 발행일 2014.04.22

 

국내 인쇄회로기판(PCB) 산업의 올해 키워드는 ‘웨어러블(Wearable)’과 ‘경박단소’다.

전자기기의 경박단소화가 더욱 뚜렷해지면서 PCB 기판도 얇고 작아지는 추세다. 웨어러블이 화두가 되면서 연성회로기판(FPCB)의 중요성도 커지고 있다.

22일 경기도 일산 킨텍스에서 막을 올린 제11회 국제전자회로산업전(KPCAshow 2014)·국제전자실장산업전(KIEPshow 2014)에서 국내 PCB 업체들은 임베디드 패키징과 초박판 PCB 제조 장비, FPCB 장비 등을 대거 뽐냈다.

삼성전기(대표 최치준)는 임베디드 패키징 신기술을 선보였다. 임베디드 PCB는 반도체를 내장한 기판이다. 그동안 임베디드 PCB는 반도체 칩과 기판을 접착제로 부착한 탓에 잘 떨어지는 문제점이 있었다. 이 회사는 칩과 기판을 비아(via)로 연결해 이 문제를 해결했다. 기판의 전기적 특성을 유지하고 불량률은 낮아졌다.

태성(대표 김종학)은 정면기·동분 여과기를 개발해 국산화한 PCB 제조 전공정 장비 업체다. 이 회사는 최근 0.04㎜ 두께의 PCB를 생산할 수 있는 초박판 전용 장비와 정면기를 개발해 전시회에 출품했다. 정면기는 패키지나 HDI 제품을 브러시로 정면 처리하는 설비다.

PCB 검사 장비 업체 아주하이텍(대표 최현호)은 FPCB에 최적화한 자동광학검사기(AOI) ‘A+ 300F’를 내놨다. 26마이크로미터(㎛)×26㎛ FPCB 기준으로 시간당 200사이드를 검사해 세계에서 가장 빠른 속도를 자랑한다. 신뢰성과 정밀성도 높였다.

오보텍퍼시픽도 AOI 시스템인 ‘울트라 퓨전600’을 선보였다. 최소 선폭 5㎛의 기판을 검사할 수 있다. 함께 출품한 스프린트120 잉크젯 프린터는 전용 잉크를 이용해 FPCB에도 인쇄할 수 있는 것이 특징이다.

김경희 한국전자회로산업협회(KPCA) 회장은 이날 개막식에서 “국내 전자회로 산업의 성장과 발전은 땀 흘려 노력한 산업계 종사자들 덕분”이라며 “이번 행사가 산업계의 힘을 다시 한번 모을 수 있는 계기가 될 것”으로 기대했다.

이날 행사에는 데이비드 라이 세계전자회로기판협회(WECC) 의장을 비롯해 샤오웬칭 중국전자회로기판협회(CPCA) 부회장, 모리슨 리앙 대만전자회로기판협회(TPCA) 부회장 등 각국 PCB협회 고위 관계자들이 다수 참여했다.

 

김주연기자 | pillar@etnews.com

 

Next-generation SiP technology "TSV interposer" - The remaining task is to achieve efficiency of the expensive equipment. Kim Ju-yeon May 01, 2014

The Through Silicon Via (TSV) Interposer is emerging as a next-generation bread of the semiconductor postprocessing (packaging) industry. As the Internet of the things has become the talk of the town, the combination of heterogeneous semiconductors such as micro-electromechanical systems (MEMS) sensors is becoming more important. However, the burden of investment in equipment and the achievement of efficiency are critical issues.

According to the industry sources, TSV interposer is coming into the spotlight as the system in packaging (SiP) technology recently. Interposer is a functional package substrate that is inserted between the circuit board and the chip. Unlike the system on chip (SoC), chips having different properties can be inserted together, and the throughput is high as well. Until now, PCB and organic substrates have been used, but they had low conductivity and failed to draw out heat properly.

To produce a TSV interposer, chips are laid or mounted on a silicon wafer, holes are drilled in the substrate of which the inside is filled with conductors, and then chips-to-chips or chips-to-PCBs are interconnected. It can implement finer line width than PCBs and organic substrates, and the wiring and via sizes can be reduced. It has a high conductivity because its material is the same as that of chips, and there is no danger due to temperature changes because they have the same coefficient of thermal expansion (CTE). Furthermore, old semiconductor equipment can be used as it is.

Accordingly, packaging specialist companies are stepping forward to preoccupy the TSV interposer market. Last year, Hana Micron (CEO Han Ho-chang, Choi Chang-ho) invested in EP Works (Kim Gu-seong) who is the only company that has the TSV interposer production technology. Amkor Technology Korea (CEO Kim Joo-ho) and STATSChipPAC Korea (Kim Won-gyu) are also working on the R&D.

However, acquiring expensive TSV equipment and finding good applications is the problem. The TSV equipment price is too high for processing only packaging. The government has supported domestic vendors for the development of TSV equipment, but they are not in mass production stage yet. "Due to the burden of investment in equipment, many companies are only performing backside works such as bumping on silicon interposers received from overseas foundries," said Kim Gu-seong, CEO of EPWorks.

Application is another difficult problem. The TSV interposer is around 10 times more expensive than PCB or organic interposers. To counter balance the price difference, high value-added applications such as high performance memories, processors, and MEMS sensors are needed. Kim Jae-Dong, Director of Amchor Technology Korea revealed, "It is crucial to achieve efficiency by finding good applications. Highly integrated memories and processors have the most potential."

The industry forecasts that the market will bloom from 2015. Kim Dong-soo, Korea Electronics Technology Institute (KETI) said, "The need for interposers increases as the chip integration level gets higher and the data processing volume grows. TSV interposers will be the most prominent in terms of various aspects including combination between heterogeneous chips, performance, and yield."

Kim Ju-yeon | pillar@etnews.com

차세대 SiP 기술 `TSV 인터포저`...남은 과제는 값비싼 설비, 효율성 확보

반도체 후공정(패키징) 업계의 차세대 먹거리로 ‘실리콘관통전극(TSV) 인터포저(Interposer)’가 부상하고 있다. 사물인터넷(IoT)이 화두로 떠오르면서 프로세서, 메모리, 미세전자기계시스템(MEMS) 센서 등 이종 반도체(칩)간 결합이 중요해지고 있기 때문이다. 그러나 설비 투자 부담과 효율성 확보가 난제다.

최근 업계에 따르면 차세대 시스템인패키징(SiP) 기술로 TSV 인터포저가 주목받고 있다. 인터포저는 서킷 보드와 칩 사이에 들어가는 기능성 패키지 기판이다. 시스템온칩(SoC)과 달리 물성이 다른 칩들을 넣을 수 있고 수율도 높다. 지금까지 인쇄회로기판(PCB)?유기(Organic) 기판이 쓰였으나 전도성이 낮고 열을 제때 빼내지 못했다.

TSV 인터포저는 실리콘 웨이퍼 위에 칩들을 얹거나 실장하고 기판에 구멍을 뚫은 후 내부를 전도체로 채워 칩 간, 칩과 PCB 간을 연결한다. PCB?유기 기판보다 미세 선폭을 구현할 수 있고 배선?비아의 크기도 줄일 수 있다. 칩과 같은 재질이라 전도성이 높고 열 팽창계수(CTE)가 같아 온도 변화에 따른 위험이 없다. 노후한 반도체 설비도 그대로 이용할 수 있다.

이에 따라 패키징 전문 업체들은 TSV 인터포저 시장 선점에 나섰다. 하나마이크론(대표 한호창, 최창호)은 국내에서는 유일하게 TSV 인터포저 생산 기술을 보유한 이피웍스(대표 김구성)에 지난해 투자했다. 앰코테크놀로지코리아(대표 김주호)와 스태츠칩팩리미티드코리아(대표 김원규)도 연구개발(R&D)에 한창이다.

그러나 고가의 TSV 장비와 적합한 애플리케이션 확보가 문제다. 패키징만 처리하기에는 TSV 장비 가격이 만만치 않다. 정부가 국책 과제로 국내 장비 업체들에 TSV 장비 개발을 지원했으나 양산 단계는 아니다. 김구성 이피웍스 대표는 “설비 투자 부담으로 업체 다수가 TSMC, UMC 등 외국 외주생산(파운드리) 업체에서 받은 실리콘 인터포저에 범핑 등 후면 작업만 하고 있다”라고 말했다.

애플리케이션도 난제다. TSV 인터포저는 PCB?유기 인터포저보다 많게는 10배 정도 비싸다. 가격차를 상쇄하기 위해서는 고성능 메모리?프로세서?MEMS센서 등 고부가 애플리케이션이 올라가야 한다. 김재동 앰코테크놀로지코리아 이사는 “적합한 애플리케이션을 찾아 효율성을 확보하는 게 관건”이라며 “고집적 메모리, 프로세서 등이 유력하다”라고 밝혔다.

업계는 이르면 2015년부터 시장이 개화할 것으로 내다본다. 김동수 전자부품연구원(KEIT) 책임연구원은 “칩 집적도가 높아지고 데이터 처리량이 늘수록 인터포저의 필요성도 증가한다”라며 “이종 칩 간 결합과 성능, 수율 등 여러 측면에서 TSV 인터포저가 가장 각광받을 것”이라고 얘기했다.

김주연기자 | pillar@etnews.com