MCI, 기판성능 검사용으로 제안 … 닛토덴코, 자기집적형 개발

디스플레이 소재로 정착된 이방성 도전막(ACF)이 반도체 공정에서도 활용이 기대된다.
ACF 기능이 고도화되면서 높은 접속신뢰성이 요구되는 반도체 분야의 니즈를 충족시킬 것으로 기대되고 있기 때문이다.
미쓰이케미칼(MCI: Mitsui Chemicals)은 최근 반도체 패키지 기판 성능검사 용도로 ACF를 제안하고 있다. 최근 첨단 반도체 패키지 기판 미세화 및 고밀도화 트렌드에 맞추어 검사 고성능화나 고속화에 기여하는 새로운 방법으로 제안한 것으로 파악된다.
닛토덴코(Nitto Denko)는 독자적인 자기집적형 ACF를 출시함으로써 반도체용 시장 개척에 나설 계획이고, ACF 메이저인 소니(Sony) 자회사 덱세리얼즈(Dexerials) 역시 디스플레이 용도에서 축적한 기술을 반도체 분야에 횡적으로 전개하는 방안을 검토하고 있다.
ACF는 필름 형태의 접합 소재로 필름 내부에 분산된 도전입자가 단자 사이에 끼어 도전하는 구조로 덱세리얼즈, SDM(Showa Denko Materials) 등 2사가 높은 시장점유율을 확보하고 있다.
주로 FPD(Flat Panel Display)에 IC 칩을 실장할 때 사용되며 최근에는 카메라 모듈이나 센서 모듈의 회로 접속 용도로도 투입되고 있다.
납땜 범프와 구리 배선으로 확실하게 도통시켜야 하는 반도체 분야에서는 사용되지 않았으나 최근 ACF로 협 피치(단자 간격)에 대응할 수 있게 됐고 접속신뢰성이 향상됨에 따라 반도체 용도 개척이 기대되고 있다.
미쓰이케미칼은 이방 도전성 컨택트 시트를 개발하고 반도체 패키지 기판의 납땜 범프 접합 등 도통 용도나 부품 동작에 문제가 있는지 확인하는 검사용으로 제안하고 있다.
미세한 전극 패턴을 형성한 시트를 반도체 패키지 기판에 가볍게 가져다 대는 것만으로 성능을 확인할 수 있으며 검사시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 접속 때문에 발생할 수 있는 불량까지 경감시키는 효과가 있는 것으로 확인돼 2024년 출시를 목표로 하고 있다.
반도체 패키지 기판 성능검사는 일반적으로 컨택트 프로브라는 이름으로 알려진 미세한 침을 전극에 접촉하는 방법으로 실시하고 있다.
반도체 성능 향상에 따라 첨단 패키지 핀(단자) 수가 늘어나고 배선 피치는 좁아지고 있는 가운데 반도체 관련기업들의 검사 고성능화나 고속화 관련 니즈가 상당한 것으로 파악되고 있다.
미쓰이케미칼 개발제품은 핀 수가 많고 협 피치 첨단 패키지 기판에 사용하면 컨텍트 프로브를 사용하는 기존 방식보다 검사 코스트를 대폭 줄일 수 있다. 현재 전극 패턴 폭이 200-300나노미터인 샘플을 공급해 수요기업 평가를 진행하고 있으며 전극 패턴 폭이 40마이크로미터인 시트도 개발하고 있다.
닛토덴코는 자기집적형 ACF를 개발했다. 일반적인 ACF는 도전 입자가 분산된 상태이지만 닛토덴코 개발제품은 단자 사이에 도전 입자가 모인 것이 특징이다. 가열하는 것만으로 이방도전 접속과 수지 봉지가 가능하며 가열 시 도전성을 맡는 납땜 입자가 단자 사이에 집적돼 절연 부분에는 거의 남지 않기 때문에 높은 접속신뢰성을 얻을 수 있다. 필름 두께는 15마이크로미터 이상에 대응하고 있다.
덱세리얼즈가 개발한 차별제품은 도전 입자를 미리 정렬시킨 입자 정렬형 ACF로 단자 사이에서만 도전 입자를 배열할 수 있어 접속신뢰성이 높은 것으로 평가된다. 하이엔드 스마트폰 디스플레이 용도에서 산업계 표준 지위를 확보하고 있으며 높은 신뢰성이 요구되는 자동차 디스플레이 용도에서도 채용이 확대되고 있다.
최근에는 입자 정렬형만의 강점을 살려 반도체 실장 분야 진출을 준비하고 있다.
납땜 대체를 목표로 설정했으며 파일럿 라인 정비 및 양산을 위한 개발작업을 추진하고 있는 가운데 ACF라면 언더필이 필요하지 않기 때문에 공정 단축 및 코스트 절감 효과를 기대하고 있다. (강윤화 책임기자)