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산업동향

반도체 및 모듈로 통해 본 부품내장 기판에 거는 기대와 과제

  • 등록 2014.11.25 15:34:18
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반도체 및 모듈로 통해 본 부품내장 기판에 거는 기대와 과제

Akihiko HAPPOYA

수동부품과 능동부품을 내장한 부품내장 기판은 이미 통신 모듈, 카메라 모듈, 애플리케이션 프로세서용 서브스트레이트 등으로 양산되었으며, 최근에는 스마트폰이나 SSD 마더보드에 사용한 사례도 있다.

「일본실장학회지」 최신호에서 Akihiko HAPPOYA는 ‘반도체 및 모듈로 통해 본 부품내장 기판에 거는 기대와 과제’라는 글에서 TransferJetTM 송수신 모듈, 카메라 모듈 및 헬스케어 모듈을 소개하고 반도체 내장 기판을 사용한 모듈의 전망과 해결 과제에 대해 설명했다.

반도체 내장 기판을 사용한 모듈에 대한 과제는 다음과 같다.

부품내장 기판의 이점은 소형화, 인덕턴스의 저감에 의한 고주파 특성 향상, 실드 구조에 따른 EMI 억제, 실장 신뢰성 향상, 저열 저항화 및 모듈 조립 시 프로세스 간략화 등을 들 수 있다. 한편 다양한 과제와 기대할 점이 있는데 반도체를 내장한 부품내장 기판을 사용한 모듈을 모티프로 몇 가지 예를 들면 다음과 같다.

•디자인 룰에 관한 과제

반도체를 하나 매립했을 때의 내층의 레이아웃과 단면 구조를 그림 10에 나타낸다. 모듈 사이즈에서는 반도체가 차지하는 비율이 크다. 하지만 모듈의 풋프린트는 가능한 작은 사이즈가 요구된다. 또한 모듈의 상부와 하부 사이는 전기특성을 확보하면서 비아로 접속한다. 여기서 필요한 비아 수는 기능 핀뿐만 아니라 부품 내장 조립 후 및 모듈 조립 후의 검사 핀 및 고주파 회로에서의 트리밍용 핀 등도 포함한다.

한정된 영역에 비아를 배치하기 위해서는 비아 사이즈, 비아칩, 비아와 단면 거리 및 비아와 반도체 거리의 고밀도화가 요구된다. 특히 모듈 사이즈에 제약이 있을 경우 위의 디자인 룰은 레이아웃 설계 여부를 결정하는 중요한 팩터이기 때문에 고밀도화가 더욱 요구된다.

•TAT에 관한 과제

제조업이나 비즈니스 상에서 TAT(Turn Around Time)는 중요한 항목이다. 부품내장 기판을 사용했을 때와 일반 기판을 사용했을 때의 제조 TAT를 비교한 플로우를 그림 11에 나타낸다.

일반 기판을 사용했을 때는 반도체 제조와 기판 제조를 동시에 진행할 수 있다. 이에 반해 부품내장 기판을 사용했을 때는 기판 내에 반도체를 매립하기 때문에 일반 기판을 사용했을 때보다 TAT가 길어진다는 단점이 있다. 수동부품은 범용성이 높기 때문에 재고를 가질 수 있는 여유도가 있지만 반도체는 범용성이 없는데다 매립을 위해서는 박화 및 기판 제조에 적합한 WLP 등 전용 가공도 필요하다. 이 과제를 해결하기 위해서는 WLP나 부품내장 기판의 제조 TAT 단축이 반드시 필요하다.

•품질 보증에 관한 과제

부품내장 기판의 수율에는 기판 제조 시 불량이 따른다는 위험이 있다.

기판을 제조할 때 나타날 수 있는 대표적인 불량은 배선 패턴의 오픈과 쇼트인데 좋은 설계 룰을 사용하고 있는 모듈 수준의 기판은 수리가 불가능해 폐기 처분 대상이 된다.

반도체 업체 시점에서는 부품내장 기판도 후공정으로 분류되며 수율은 반도체 패키지 수준이 요구된다. 일반적인 반도체 패키지 수율은 제조나 프로세스에 따라 달라지는데 매우 높은 수준이다.

또한 부품내장 기판의 디자인에 따라서도 달라지는데, 오픈, 쇼트 및 외관 불량 등의 기능 외 불량을 포함한 최종 수율로 높은 수준을 달성하는 것은 쉽지 않을 것으로 추측된다. 따라서 부품내장 기판에는 보다 나은 수율의 제조 능력이나 관리 능력이 요구된다.






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