반도체 칩과 완제품의 크기가 거의 같을 정도로 얇고 작게 패키징하는 이른바 CSP(Chip Scale Packaging) 기술이 반도체의 경박단소화 추세에 힘입어 빠르게 확대 도입되고 있어 주목된다.
CSP와 같은 초소형 박막 패키지에 대한 수요는 최근 수년간 반도체 소형화를 요구하는 휴대형 정보통신기기의 급속한 보급으로 꾸준히 증가해 왔으나 이를 뒷받침할 생산설비가 부족하고 패키지 비용도 상대적으로 비싸 본격적인 채용은 계속 미뤄져왔다.
하지만 최근 세계 주요 세트 및 반도체업체들이 CSP 패키지의 양산 적용을 서두르고 반도체 패키지 전문업체들도 새로운 CSP 기술의 개발 및 관련 설비투자에 적극 나섬으로써 CSP 기술 도입이 급진전되고 있다.
특히 일부 외국업체들만이 공급해온 CSP 패키지 관련 장비 및 재료가 국내 중소업체들에 의해서도 잇따라 개발되면서 CSP 패키지의 전체 제조 단가가 크게 하락함으로써 이 기술의 양산 도입이 더욱 앞당겨지게 됐다.
이런 가운데 현재까지 개발된 각종 CSP 패키지 기술 가운데 가장 주목받고 있는 것이 마이크로 볼그리드어레이(BGA) 패키지다.
마이크로 BGA 패키지는 기존의 리드프레임 대신 박막필름 위에 칩을 얹은 후 실리콘 소재로 이를 덮어씌우고 그 밑에 미세 구경의 원형다리(Ball)를 접착시키는 매우 간단한 형태다.
이러한 장점을 가지고 있기 때문에 마이크로BGA 패키지는 차세대 고속메모리인 다이렉트 램버스 D램의 주력 패키지로 채택됨으로써 이동전화나 디지털 카메라 등 휴대형 정보통신기기에 한정돼 있던 CSP 사용 분야가 PC나 워크스테이션 등의 컴퓨터 영역까지 대폭 확대될 조짐을 보이고 있다.
실제로 아남산업과 현대전자가 마이크로 BGA 패키지 제품의 본격적인 출하를 이미 시작한 데 이어 삼성전자도 관련 자회사를 통해 이 제품의 양산을 추진하는 등 마이크로 BGA에 대한 국내 소자업체들의 대대적인 설비투자가 점차 가시화되고 있다.
CSP 패키지 일종으로 기존 플라스틱 패키지의 주재료인 리드프레임과 몰딩 콤파운드를 그대로 사용하는 MLP(Micro Leadframe Package)도 뛰어난 열방출 능력을 지녀 특정 부위에서 집중적으로 열이 발생하는 갈륨비소(CaAs) 등 화합물 반도체를 중심으로 확대 적용되고 있는 추세다.
이와 함께 칩을 절단하지 않은 웨이퍼 상태에서 모든 조립과정을 마치는 「웨이퍼 레벨 패키징」 역시 차세대 CSP 기술로 각광받고 있다.
현재까지의 반도체 조립공정은 웨이퍼를 각자의 칩으로 절단한 후 이뤄진 데 반해 웨이퍼 레벨 패키지 기술은 말 그대로 여러 칩들이 붙어있는 웨이퍼 상태에서 다이본딩, 와이어본딩, 몰딩, 트리밍, 마킹 등 일련의 조립공정을 마친 후 이를 절단해 곧바로 완제품을 만든다.
따라서 이 기술을 적용할 경우 마이크로 BGA나 MLP 등 현재 선보이고 있는 CSP 기술보다 전체적인 패키지 비용을 더욱 낮출 수 있을 것으로 예상돼 세계 주요 소자 및 패키지 전문업체들이 관련 기술 개발에 경쟁적으로 나서고 있다.
업계 한 관계자는 『이러한 반도체 패키지의 기술 변화는 일반 세트 및 인쇄회로기판(PCB) 산업은 물론 관련 장비 및 재료시장에도 엄청난 파장을 미치게 되며 실제로 최근 CSP 패키지 기술이 확대 도입되면서 PCB와 반도체 장비 및 재료업체의 주력 제품도 빠르게 변하고 있다』고 강조했다.
<주상돈기자 sdjoo@etnews.co.kr>