한화정밀기계, 차세대 'FO-PLP' 본더 상용화…해외 고객사와 공급 논의

600㎜ 대면적·고속 고정밀 특성…첨단 패키징 시장 공략

한화정밀기계가 국내 복수의 기업·기관과 협력해 차세대 FO-PLP(팬아웃-패널레벨패키징) 장비를 개발해냈다. FO-PLP는 전 세계 주요 반도체 기업들로부터 수요가 증가하고 있는 첨단 패키징 기술이다. 현재 한화정밀기계는 해당 장비를 해외의 잠재 고객사에 공급하기 위한 절차를 거치고 있는 것으로 알려졌다.

26일 '차세대 반도체 FO-PLP 기술 실용화' 성과보고회가 서울 양재 엘타워에서는 열렸다.

한화정밀기계의 600mm 대면적 FO-PLP 본딩장비 및 소재개발 목표(사진=장경윤 기자)

FO-PLP는 데이터 전송 통로인 입출력(I/O) 단자를 칩 밖으로 빼내, 반도체의 성능 및 집적도를 높이는 첨단 패키징 기술이다. 동시에 기존 웨이퍼(직경 300mm) 보다 면적이 넓은 사각형 패널을 사용해 생산 효율성이 뛰어나다.

이에 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원의 자율제조연구소 반도체장비연구센터 연구팀과 한화정밀기계, 크레셈, 엠티아이는 600㎜ 대면적의 패널 위에서 고집적 다차원을 실현할 수 있는 FO-PLP 본딩 및 검사장비와 공정·소재기술 등 핵심 원천기술 및 특허 14건과 실용화 기술을 개발했다.

연구진은 원형이 아닌 사각형의 600mm x 600mm 대면적 패널을 사용해 생산성을 극대화했다. 기존 FO-WLP(웨이퍼레벨패키지) 대비 생산성이 6.5배 향상된 것으로 알려졌다. 나아가 선폭을 세계 최고 수준인 7마이크로미터(㎛) 이하로 미세화해, 향후 고성능 하이엔드 패키지에도 적용이 가능할 것으로 기대된다.

또한 높은 정밀도, 시간당 1만5천개 수준의 칩 생산이 가능한 높은 생산성의 본딩 장비(한화정밀기계)와 저잔사 고내열성 소재(엠티아이), 1~2㎛급 분해능을 갖는 고속 대면적 검사장비(크레셈)를 통합적으로 개발해 적용했다.

FO-PLP는 패널 위에 칩을 재분배하는 과정에서 접착제의 단차, 재배열 오차 등으로 틀어짐이 발생할 수 있다.

이에 연구진은 칩 틀어짐 ±5㎛ 수준의 정밀도를 달성했다. 이는 기존 대비 정밀도가 30% 이상 개선된 수준이다. 고속 칩 틀어짐 검사 및 보정 기술을 통해 고도의 정밀도를 확보함으로써 생산성을 해외 선진사 대비 30% 이상 높였다.

해당 FO-PLP 본딩 장비는 국내외 주요 파운드리 및 OSAT(외주반도체패키징테스트) 기업향으로 상용화를 계획하고 있다. 특히 잠재 고객사인 해외 OSAT 기업의 경우 조건부 PO(구매주문)을 논의 중인 것으로 알려졌다. 조건부 PO는 고객사가 데모 장비를 들여 운영해보고, 양산성이 검증되면 정식 구매하는 계약을 뜻한다.

박영민 한화정밀기계 상무는 "차별화된 가격과 성능 경쟁력을 기반으로 공격적인 마케팅을 추진하도록 할 것"이라며 "칩 재배열 본딩 소재도 195도 고내열성 제품 개발을 완료해 사업화를 추진하고 있다"고 설명했다.