TGV 기반 Glass 기판의 회로 Build-Up 공정 - 핵심 기술과 전망

반도체 패키징의 혁신을 이끄는 TGV(Through Glass Via) 공정이 마무리되면, 다음 단계로 회로 Build-Up 공정이 진행된다. 이 과정은 기존의 패키지 기판 제조 기술과 유사하지만, 기판 소재가 FR-4(유리 섬유 기반)에서 유리(Glass)로 변경되면서 추가적인 기술적 도전이 따른다. 특히, 고성능 반도체 패키징에서 중요한 역할을 하는 유리기판의 회로 형성 기술은 향후 반도체 업계의 핵심 경쟁력으로 작용할 전망이다.

 

1. TGV 후속 공정 - 회로 Build-Up의 핵심

TGV 공정을 통해 유리 기판에 미세한 홀을 형성하고 구리 도금까지 완료되면, 그다음으로 회로 Build-Up 공정이 시작된다. 이 과정에서 중요한 단계는 다음과 같다.

 

① ABF(Anjinoma Build-up Film) 합착 및 드릴링

• 고성능 반도체 패키징에서는 기판 간의 신호 간섭 방지가 필수적이다. 이를 위해 절연 소재인 ABF가 사용된다. ABF는 회로 패턴을 보호하고 신호 간섭을 방지하는 역할을 한다.
• ABF 필름을 유리 기판 위에 부착하고, 이후 회로 패턴 및 스카이브 가공을 진행한다.
• 스카이브 가공은 금속 층을 얇게 절삭하여 세우는 방식으로, 고밀도 회로 패턴을 구현하는 데 필수적인 공정이다.
• ABF 합착 이후, 레이저 드릴링을 통해 기판 내부에 미세한 홀을 형성한다.

ABF(출처: Anjinomoto)

• ABF필름 공급 업체: 일본 아지노모토(주요 공급사), 국내 동진쎄미켐(국산화 성공)
• 드릴링 장비: 필옵틱스, 이오테크닉스

 

② PR(Photo Resist) 도포 및 노광 공정

유리 기판 위에 PR(Photo Resist, 감광액)을 도포한 후, 회로 패턴을 형성하는 노광(Exposure) 공정이 진행된다.

• 기존 PCB 공정과 유사하지만, 유리 기판의 표면 에너지가 낮아 PR의 접착력이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다. 이를 보완하기 위해 표면 처리 기술이 적용될 가능성이 높다.
• 회로 패턴을 형성하는 과정에서 Maskless 노광 기술이 주목받고 있다.
• 기존 포토마스크 방식 대비 공정 비용 절감 및 정밀도 향상 가능
• 미세 패턴(초미세 선폭) 구현이 가능하여, 첨단 반도체 패키징에서 채택될 가능성이 높다.

Photoresist(출처: 삼성전자)

• PR 공급 업체: 와이씨켐(국내 공급사)
• 노광 장비: AMAT, 필옵틱스(DI 노광기)

 

③ 구리 도금 및 반복적인 Build-Up 공정

TGV 공정에서 형성된 홀 내부 및 배선층에 균일한 구리 도금을 진행한 후, ABF 드릴링 및 노광 공정을 반복하여 원하는 배선층을 형성한다.

• 일반적으로 고객사의 요구에 맞춰 5~10번의 반복적인 Build-Up 공정이 수행된다.
• 반복 공정 후, 유리 기판의 최종 형태를 갖추게 된다.

 

• 구리 도금 핵심 기술: 균일한 도금 및 밀착력 확보(국내 와이엠티, 씨엔지하이테크 보유)

동도금(출처: 와이엠티)

④ Singulation - 최종 Glass 기판 절단 공정

모든 Build-Up 공정이 완료되면, Glass 기판을 개별 기판 단위로 절단(Singulation)하는 과정이 필요하다.

• Singulation 공정은 기판을 개별 패키지 형태로 분리하는 마지막 단계로, 높은 정밀도가 요구된다.
• 유리는 기존 FR-4 소재보다 단단하여 정밀한 절단 기술이 필요하며, 절단 시 크랙이 발생하지 않도록 관리하는 것이 핵심이다.

Singulation(출처: SK하이닉스)

Singulation 장비 업체: 필옵틱스, 로체시스템즈(국내 기술 보유)

 

2. 유리기판 회로 Build-Up 공정의 미래 전망

① 반도체 패키징에서 Glass 기판 채택 증가

현재 반도체 업계에서는 첨단 패키징(Advanced Packaging)의 발전과 함께 Glass 기판이 점차 주목받고 있다.

• 기존 FC-BGA(Flip Chip Ball Grid Array) 기판 대비 더 높은 주파수 대응력 및 신호 간섭 최소화 가능
• 고성능 AI 반도체 및 고대역폭 메모리(HBM) 패키징에서 Glass Core Substrate(GCS) 적용 가능성 증가

 

② Maskless 노광 및 신규 가공 기술의 도입

• 기존 포토마스크 기반 공정은 비용이 높고 미세 패턴 구현 한계가 있음
• Maskless 노광 방식은 공정 비용 절감 및 고해상도 패턴 구현 가능
• 기존 PCB 공정 업체들의 기술력이 Glass 기판에도 적용될 전망

 

③ 국내 장비 및 소재 업체의 성장 기회

Glass 기판 공정은 기존 실리콘 기반 패키징 공정과 차별화된 기술이 요구된다. 특히, 국내 장비 및 소재 업체들이 핵심적인 역할을 할 것으로 보인다.

 

• ABF 필름: 동진쎄미켐
• PR 감광액: 와이씨켐
• 구리 도금 및 표면처리: 와이엠티, 씨앤지하이테크
• 노광 및 드릴링 장비: 필옵틱스, 이오테크닉스
• Singulation 장비: 필옵틱스, 로체시스템즈

 

3. Glass 기판 회로 Build-Up, 차세대 패키징의 핵심 기술

TGV 공정을 통한 Glass 기판이 반도체 패키징에서 중요한 역할을 하게 되면서, 회로 Build-Up 기술 또한 기존 PCB 패키징 업체들의 기술력과 융합될 전망이다.

• ABF 필름을 활용한 절연층 형성 및 미세 패턴 가공
• Maskless 노광을 통한 초미세 배선 형성 기술 발전
• Glass 기판의 높은 정밀도를 유지하면서도 균일한 구리 도금 및 밀착력 확보

이러한 기술 발전과 함께 국내 반도체 패키징 및 소재 업체들도 Glass 기판 시장에서 중요한 역할을 수행할 것으로 기대된다.

 

 

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