인공지능(AI) 활용이 모바일 기기, 데이터 센터 및 자동차 등 다양한 제품에 적용이 확대됨에 따라 데이터 저장과 프로세싱을 위한 고성능 컴퓨팅 퍼포먼스가 요구되고 있습니다.

이를 위해 많은 HBM 연결이 필요해지고, 종합반도체, 파운드리 및 OSAT 등에서 각자의 어드밴스드 패키징 기술을 개발하고 있으나, 더 높은 층수와 더 큰 패키지 사이즈에서 성능을 향상해야 하는 과제가 있습니다.

글라스 코어는 우수한 기계적, 전기적 특성 구현이 가능한 솔루션으로 검토 되고 있으며, 글라스 코어 적용시 기대효과와 확보해야 하는 핵심 기술에 대해 논의하고자 합니다.

고성능 반도체 패키징의 중요성이 커지면서, 우수한 전기적·기계적 특성을 갖춘 유리기판이 주목받고 있습니다. 특히 TGV(Through-Glass Via) 기술은 유리기판 내 미세한 관통구멍을 형성하여 신호 전달과 전력 분배를 최적화하는 핵심 기술로, 낮은 신호 손실과 높은 평탄도를 제공하여 HPC, AI, 5G, 자율주행 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 큽니다.

이번 발표에서는 유리기판 TGV 기술의 최신 개발 동향과 주요 기술적 과제를 살펴보고, 사업화를 위해 JWMT가 준비한 전략과 협업이 필요한 요소에 대해 논의할 예정입니다.

인공지능(AI)과 고성능 컴퓨팅(HPC)이 전례 없는 컴퓨팅 파워를 요구함에 따라, 첨단 패키징은 성능, 전력, 면적, 비용의 지속적인 확장을 위한 핵심 기술로 부상하고 있습니다. 산업계는 현재 기술의 한계를 극복하려 노력하고 있지만, 더 큰 패키지 사이즈에서의 인터커넥트 밀도를 확장해야 하는 과제에 직면해 있습니다.

글라스 코어는 유망한 솔루션이지만, 이 혁신적인 기술은 초기 단계에 있으며, 공급망은 아직 구축되지 않았습니다. 이번 발표에서는 산업이 직면한 도전 과제와 대량 생산을 가능하게 하기 위해 왜 긴밀한 산업 협력이 필요한지에 대해 논의할 것입니다

차세대 Al Chip의 High Performance Computing의 요구 조건을 만족시키려면 I/O의 밀도는 높아지고, 작은 Pitch의 배선 공정을 요구합니다.
결론적으로 TGV 공정의 Hole Size는 지속적으로 감소할 것이고, 이런 조건에 부합하는 Metallization 공정의 필요성이 갈수록 대두되고 있습니다. 이런 성능 향상을 위한 세계 최초, Only One 혁신 기술에 대해 논의하고자 합니다

기존 반도체 packaging 기판의 소재인 플라스틱 대비, 유리는 두께가 얇고 표면이 평탄하여 미세 회로 구현이 가능하며 대면적 제작이 가능한 장점으로 인해 최근 고성능 반도체 기판용 재료로 적극 검토되고 있다. glass 상, 하부에 PCB 층이 형성된 반도체 유리 기판 원장 panel 에서 unit cell size로 커팅 시 레이저를 적용하는 추세이다.(laser singulation) 기존 유리커팅은 mechanical wheel 또는 레이저커팅을 하고, 이후 발생되는 칩핑과 미세크랙을 제거하기 위해 후공정(ex. 커팅면 기계적 연마 또는 화학 에칭 등)을 적용하는 방식이다. 특성상 화학에칭법을 적용할 수 없는 경우 기계적 방식의 연마 공정을 진행해야 한다. 그러나 비정질의 취성 재질인 유리는 커팅 시 미세크랙이 일단 생성되면 연마 공정을 통해 완전제거가 어렵다. 연마 공정은 가압 접촉 방식으로 유리 커팅 시 형성된 미세크랙을 유리내부로 전파시킨다. 반도체유리기판의 경우, 구조의 stress 특성 상 잔재된 미세크랙은 추후 유리기판의 상하방향 분리 파손 현상을 만들어 내는 것으로 알려져 있다.(SEWARE) 기존 유리커팅 방식은 유리 표면 및 내부에 미세크랙을 형성하여 분리하는 방식으로 커팅 후 반드시 미세유리가루가 발생하고 추후 파손으로 연결되는 미세크랙이 존재한다. 고부가가치의 반도체 유리 기판 커팅은 품질, 신뢰성 포함 양산 수율 확보 등이 매우 중요하다. 유리기판 커팅 시 미세유리가루가 최소화되고 미세 크랙이 존재하지 않는 레이저앱스의 독자 공법인 Plasma Melting Cut을 적용한 사례를 소개하고 추후 제품 양산 적용에서의 장점 등을 논하고자 한다.

최근 반도체 유리기판은 열전도성, 확장성면에서 기존 실리콘 기반의 기판들 보다 훨씬 성능이 좋은 것으로 평가받고 있다. 유리기판 공정 중에서도 고대역의 데이터들이 지나가는 TGV(Though Glass Via)에 발생하는 결함을 찾는 것이 중요한 기술적 이슈이다.
TGV의 결함들은 일반 광학식 검사기로 외형적인 불량들은 찾을 수 있지만, 구리가 도금된 TGV 내부에서 발생할 수 있는 기공(VOID), 충진이상과 같은 불량들은 X-Ray와 같은 금속을 투과할 수 있는 기술을 사용해서 검사를 할 수밖에 없다.
이번 발표에서는 이런 X-Ray기술을 사용한 TGV에 대한 비파괴 검사의 필요성과 검사 가능항목들에 대해서 논하고, 현재의 기술 수준과 향후 기술이 발전할 방향에 설명하려고 한다.
또한 당사(이노메트리)가 TGV 검사 분야에서 진행하고 기술을 소개하고자 한다.

유리기판(TGV, Through Glass Via) 관련 공정은 고도의 정밀성과 신뢰성을 요구하며, 가공 후 각종 결함이 발생할 경우, 심각한 성능저하 및 후 공정 불량으로 이어질 위험이 매우 커서 정밀하고 빠른 전수검사 기술이 필수입니다. 하지만 검사항목의 다양성으로 인해 현재 전수 검사 기술에는 여러 가지 한계와 문제점이 존재합니다.
에스디옵틱스는 보유하고 있는 초고속 가변 초점 기술(MALSTM)와 TDI 라인스캐너를 복합하여 개발한 초고속 3D 라인스캐너를 통해 정밀하고 효율적인 검사를 하여 유리기판의 생산성 향상에 기여할 수 있는 검사 기술의 컨셉과 솔루션인 “TGV Vision Inspection Master”를 소개합니다.
TGV 홀의 상부와 측면을 실시간으로 Z스캔하여 3D Data 뿐만 아니라, 다양한 검사의 핵심 파라미터를 동시에 측정하는 것이 가장 큰 특징입니다. 비아홀의 상면 및 하면 직경, 내면 직경을 매우 뛰어난 반복정밀도로 측정할 수 있으며, Taper 각도와 상·하부 홀 위치 편차, 홀 정렬 상태, 진원도를 측정하며, 크랙, Chipping, Defect 등을 동시 검출 AI기반 알고리즘을 통해 정밀하게 분석할 수 있어 공정상의 미세한 편차까지 즉각적으로 파악할 수 있게 하므로, 제조 품질 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대합니다. 또한, 개별칩으로 분리하는 작업인 Singulation 후 검사의 중요성과 검사하는 공정에 대해서도 간단히 소개합니다.