preLoad Image preLoad Image
검색 바로가기
주메뉴 바로가기
주요 기사 바로가기
다른 기사, 광고영역 바로가기
중앙일보 사이트맵 바로가기

반도체 핵심 장비 국산화 ‘산·학·연의 힘’

인기 휴대전화기인 햅틱폰은 기능이 복잡한 만큼 부품이 많이 들어가 일반 휴대전화보다 크다. 만일 휴대전화 안에 들어가는 부품(반도체 칩)을 작게 만들 수 있다면 제품의 크기도 줄어들 수 있다.

이같은 첨단 기기의 기능을 모두 소화하면서도 크기는 더 작게 만들기 위해 서울테크노파크(원장 장동영)에는 50여 기업이 모여 있다. 이들 기업 중 일부와 대학·연구소 21곳이 머리를 맞대는 ‘집단 창작’으로 햅틱폰의 크기를 현재보다 30% 정도 줄일 수 있는 차세대 ‘패키징 기술’을 만들어냈다.

최석우 한국생산기술연구원 선임기술지원본부장은“산·학·연이 힘을 모아 국내산업의 불모지대인 패키징 기술을 개발한 것은 국내기술의 세계화를 의미한다”고 말했다.

서울 노원구 공릉동에 위치한 서울테크노파크는 마이크로시스템 패키징(MSP)기술을 활용해 ‘레이저 활용 웨이퍼 절단 장치’ 등 첨단장비 6건과 공정기술 13건을 국산화했다고 10일 밝혔다.

웨이퍼 절단장치는 외국 경쟁사들을 물리치고 삼성전장의 일부 양산품목에 이미 적용하고 있다. 또 인쇄회로기판(PCB)의 전기배선이 제대로 이어졌는지를 검사하는 ‘싱글프로브’와 반도체 표면의 이물질을 제거하는 ‘원거리 플라즈마’ 장비는 세계 기술과 겨뤄도 손색이 없다. 이 제품 역시 양산화에 적합하지를 삼성에서 검증과정에 있다.

이번에 서울테크노파크가 개발한 공정 기술은 2~3년 후 실용화가 가능하며, 장비는 당장 실용화 된다. 서울테크노파크는 이번 기술개발로 2012년즈음에 연간 3000억원의 수입대체 효과를 기대한다.

일반적으로 패키징 기술이라하면 휴대전화 내부의 칩·몰딩·외장 등 여러 부품을 조립해서 제품화 하는 기술이나 MSP는 이보다 고급스런 차세대 기술로 여러 개의 칩에 담긴 기능을 단일 칩으로 모으는 것이다.

MSP 기술을 활용하면 휴대전화·디지털카메라·휴대용게임기 등에 다양한 기능을 담아내면서도 제품 크기는 작게 만들 수 있는 장점이 있다. 또 차세대 우주선이나 위성의 수명을 늘리는 등 기능 향상의 핵심 기술로 여겨지면서 세계 각국이 앞다퉈 뛰어들고 있다.

이번 작업은 차세대 반도체 연구처럼 대규모 사업단 형식으로 진행됐다. 국내 대학·연구소 외에 외국 유명 대학까지 연구에 가세했다. 전자부품연구원·네패스 등 8곳이 공정분야를, 한국생산기술연구원·고려반도체 등 9곳이 장비분야를, 서울테크노파크·UCLA 등 4곳이 기술지원분야를 연구했다.

MSP 기술은 반도체 산업의 후공정 분야에 쓰이는 기술로 향후 선진국과의 기술전쟁이 가속화될 전망이다. 독일·일본 등이 이미 많은 투자를 하고 있기 때문이다.

장동영 원장은 “반도체 후 공정 분야인 패키징 산업은 수입 의존도가 70%이상”이라며“우리가 반도체 제품을 팔수록 무역 역조의 원인이 되고 있는 만큼 다양한 분야의 패키징 기술개발은 국가적 과제”라고 강조했다.

MSP 세계시장 규모는 2007년 500억달러에서 2012년 700억달러로 예상하며 국내도 같은기간 4조원에서 7조원으로 크게 늘어날 것으로 추산된다.

지식경제부 이춘희 기계항공시스템팀 사무관은 “반도체 등 첨단제품의 마지막공정을 우리 손으로 해결함으로써 글로벌 경쟁력을 확보하게 됐다”고 말했다.

이봉석기자

◇마이크로시스템 패키징 기술=여러 가지 기능이 담긴 각각의 칩을 한개 칩에 모아 부피·무게를 줄이는 기술을 말한다. 예컨대 휴대전화에 담긴 카메라·음성전달·MP3 기능 등 각각의 칩마다 가진 기능을 단일 칩으로 모으는 것이다. 이 기술은 반도체뿐 아니라 정보통신기술(ICT)산업 전 분야의 상품 제조에 꼭 필요한 기술이다.


차세대 패키징 공정장비 실용화 프로젝트 추진 체계

1. 개발 연계체계
※ 참여기관 : 국내외 대학(7), 연구소(5), 기업(9) 등 21개

2. 참여기관별 패키징 기술·장비 개발내용 (※이텔릭체는 위탁기관임)

3. 1단계 개발실적 및 2단계 과제 및 용도



(자료:서울테크노파크)










구분

1단계(07.7-09.6) 개발기술 및 장비

2단계(09.7-11.6)) 개발기술 및 장비

용도

기술개발

20. 웨이퍼 레벨 초박막 공정별 특성 신뢰성 평가
21. 적층 접합 공정 기술 및 전기적 기계적 신뢰성 평가
22. 고강도고신뢰성의 본딩층 재료 개발 및 평가
23. 적층 패키징 접합 공정의 개발 및 평가
24. 적층패키징 공정의 응력소자의 성능 및 신뢰성 평가
25. 솔더 및 배선부품 원천 기술 및 도금조 핵심부품 안정성 검사
26. 칩인보드(Chip in board) 기술 개발
27. 박막 유전체 기술 개발
28. 상호접속(Interconnection) 단위 공정 개발
29. 패키징 서브트레이트의 기술 개발
30. 웨이퍼레벨 임베디드 SiP구현(Chip in wafer)
31. MEMS 웨이퍼레벨 패키징 기술 개발
32. 플렉시블 패키징 응용기술

고집적, 고속 메모리 제품을 위한 웨이퍼 적층 모듈 개발로서 적층 기술을 이용하여 신뢰성 있는 메모리 모듈 개발/공정에 의한 소자 특성 연구
o 부품 내장형 패키징 공정 및 제품화 기술 개발
o 시스템 레벨 패키징 실용화 기술 개발

적층패키지 원천단위 기술기반 확립
멀티시스템 응용기술
마이크로 패키징 연구기반 구축
고 신뢰성의 미세피치 재배선 공정 개선
웨이퍼 레벨 저온 메탈, 폴리머 본딩
안테나 임베디드 제품 구현(핸드폰)

장비개발

33. 광학적 분석기술 확보를 통한 패키징 불량 분석 시스템 구현

● 레이저를 이용한, 검출력이 2배 향상된 본딩 웨이퍼 검사 시스템 개발

Device 불량 검사

34. 도금장비

● 양산용 도금장비 개발

도금장비 국산화

35. 초고속 나노 정밀도 측정이 가능한 3차원 웨이퍼 검사장비

초고속/고정밀 W/F Level Screen Printing Inspecting System 기술 개발

나노 3D 측정, 검사

36. 박형 웨이퍼 다이싱 장비

고생산성 양산라인 적용 초박형 W/F Laser Dicing System 집적화 및 자동화 공정장비 양산화 기술 개발

Thin Wafer Dicing

37. 대기압 Remote 플라즈마 장비

● 1단계로 종료

플라즈마 처리가필요한 생산라인 적용

38. 싱글프로브 전기적 검사장비

● 고전압및 저저항 Tester System의 개발

PCB Level Packaging의 전기적 검사













개발분야

1단계(07.7-09.6) : 개발완료

2단계(09.7-11.6)) : 개발진행

용도

장비

1. 광학적 분석기술 확보를 통한 패키징 불량 분석 시스템 구현

레이저를 이용, 검출력 2배 향상된 본딩 웨이퍼 검사 시스템

Device 불량 검사

2. 도금장비

양산용 도금장비

도금장비 국산화

3. 초고속 나노 정밀도 측정이 가능한 3차원 웨이퍼 검사장비

초고속/고정밀 웨이퍼 검사장비

나노 3D 측정, 검사

4. 초박형 웨이퍼 다이싱 장비

초박형 웨이퍼 절단자동화 공정장비

초박 웨이퍼절단

5. 대기압 Remote 플라즈마 장비


플라즈마 처리가필요한 생산라인 적용

6. 싱글프로브 전기적 검사장비

고전압및 저저항 검사시스템

PCB 패키징 전기적 검사

기술

7. 초박막 공정별 특성 신뢰성 평가
8. 적층 접합 공정 기술 및 신뢰성 평가
9. 고강도고신뢰성의 본딩층 재료 개발 및 평가
10. 적층 패키징 접합 공정의 개발 및 평가
11. 적층패키징 공정의 응력소자의 성능 및 신뢰성 평가
12. 솔더 및 배선부품 원천 기술 및 도금조 핵심부품 안정성 검사
13. 칩인보드 기술 개발
14. 박막 유전체 기술 개발
15. 상호접속 단위 공정 개발
16. 패키징 서브트레이트의 기술 개발
17. 웨이퍼레벨 임베디드 SiP구현(Chip in wafer)
18. MEMS 웨이퍼레벨 패키징 기술 개발
19. 유연성 패키징 응용기술

고집적, 고속 메모리 제품을 위한 웨이퍼 적층 모듈 개발
적층 기술을 이용하여 신뢰성 있는 메모리 모듈 개발
공정에 의한 소자 특성 연구














적층패키지
원천단위 기술기반
확립
멀티시스템 응용기술
패키징 연구기반 구축
웨이퍼 레벨 저온 메탈, 폴리머 본딩



























기술분야

참여기관 및 기업

개발기술 및 장비

용도

마이크로시스템 패키징 기술개발

서울테크노파크
UCLA
Texas A&M

웨이퍼 레벨 ultra thinning 공정별 특성 분석 및 신뢰성 평가용 시편 제작
적층 접합 공정 기술 및 전기적 기계적 신뢰성 평가
고강도고신뢰성의 본딩층 재료 개발 및 평가 방법 구축
Cu-Cu bonding을 이용한 적층패키징 bonding 공정의 개발 및 평가 방법 구축
적층패키징 공정에서 발생하는 응력이 소자의 성능 및 신뢰성에 미치는 영향의 평가 및 원인 규명
마이크로시스템 패키징 연구 기반조성

적층패키지 원천단위 기술기반 확립
멀티시스템 응용기술
마이크로 패키징 연구기반 구축

시스템 레벨 패키징 기술개발

서울테크노파크
국민대학교
한국기계연구원

솔더 및 배선 electroplating 부품 원천 기술 및 도금조 및 양극/음극 지그 등의 핵심부품에 대한 기계적, 전기적 안정성 검사

솔더 및 배선 electroplating 부품 원천 기술 확보

광학적 분석기술 확보를 통한 패키징 불량 분석 시스템 구현

Device 불량 검사

장비개발 공동연구기반 구축

패키징 공정, 조립 및 검사 장비 개발을 위해 필요한 공용 연구 장비 구축

3D 패키징 제장비 개발

전자부품연구원
네페스
엠투엔
유뎀
디비 테크놀로지
강남대
KIST
서울 산업대

Chip in board 기술 개발
박막 유전체 기술 개발
Interconnection 단위 공정 개발
패키징 서브트레이트의 warpage simulation 기술 개발

칩 내장 형 공정 기술 개발; 폴리머 라미네이트 기술, 50um 미세 비아 기술 및 도금 기술, 20um 미세 패턴 형성

웨이퍼레벨 임베디드 SiP구현(Chip in wafer)

고 신뢰성의 미세피치 재배선 공정 개선

MEMS 웨이퍼레벨 패키징 기술 개발

웨이퍼 레벨 저온 메탈, 폴리머 본딩

플렉시블 패키징 응용기술

안테나 임베디드 제품 구현(핸드폰)

차세대 조립 및 평가장비 개발

한국생산기술연구원
펨트론
고려반도체
어플라이즈플라즈마
마이크로 인스펙션
서울대학교
연세대학교
서울산업대학교
한국기계연구원

초고속 나노 정밀도 측정이 가능한 3차원 웨이퍼 검사장비

나노 3D 측정, 검사

박형 웨이퍼 다이싱 장비

Thin Wafer Dicing

대기압 Remote 플라즈마 장비

플라즈마 처리가필요한 생산라인 적용

싱글프로브 전기적 검사장비

PCB Level Packaging의 전기적 검사























지식경제부










서울테크노파크(총괄)








전자부품연구원


생산기술연구원


서울테크노파크






네패스
유뎀
디비테크놀로지
엠투엔
강남대
KIST
서울산업대학교


고려반도체
마이크로인스펙션
펨트론
어플라이드플라즈마
서울대학교
연세대학교
서울산업대학교
한국기계연구원


한국기계연구원
국민대 서울대 고려대 서강대 성균관대 안동대
UCLA
Texas A&M





















기술개발 : 박막유전체기술 등 7건


장비개발 : 3차원 웨
이퍼 검사 등 4건


기술개발 : 적층 접합공정기술 및 신뢰성평가 등 6건
장비개발 : 패키징 불량분석기 등 2건

3D 패키징 장비


조립 및 평가 장비


검사 및 분석 장비
AD
온라인 구독신청 지면 구독신청

중앙일보 핫 클릭

PHOTO & VIDEO

shpping&life

뉴스레터 보기

김민석의 Mr. 밀리터리 군사안보연구소

군사안보연구소는 중앙일보의 군사안보분야 전문 연구기관입니다.
군사안보연구소는 2016년 10월 1일 중앙일보 홈페이지 조인스(https://news.joins.com)에 문을 연 ‘김민석의 Mr. 밀리터리’(https://news.joins.com/mm)를 운영하며 디지털 환경에 특화된 군사ㆍ안보ㆍ무기에 관한 콘텐트를 만들고 있습니다.

연구소 사람들
김민석 소장 : kimseok@joongang.co.kr (02-751-5511)
국방연구원 전력발전연구부ㆍ군비통제센터를 거쳐 1994년 중앙일보에 입사한 국내 첫 군사전문기자다. 국방부를 출입한 뒤 최장수 국방부 대변인(2010~2016년)으로 활동했다. 현재는 군사안보전문기자 겸 논설위원으로 한반도 군사와 안보문제를 깊게 파헤치는 글을 쓰고 있다.

박용한 연구위원 : park.yonghan@joongang.co.kr (02-751-5516)
‘북한의 급변사태와 안정화 전략’을 주제로 북한학 박사를 받았다. 국방연구원 안보전략연구센터ㆍ군사기획연구센터와 고려대학교 아세아문제연구소 북한연구센터에서 군사ㆍ안보ㆍ북한을 연구했다. 2016년부터는 중앙일보에서 군사ㆍ안보 분야 취재를 한다.