주건모 삼성전자 수석 패키징 학술대회서 발표
"후공정 저온 솔더 적용은 선택 아닌 필수"
"150도 이하에서 솔더링 가능한 기술 개발중"
"Bi 기반 기술...2025년부터 양산공정 적용 예상"
주건모 삼성전자 종합기술원 수석이 삼성전자의 저온솔더 기술에 대해 발표하고 있다.
<사진=노태민 기자>
삼성전자가 차세대 첨단 패키징에 쓰일 저온 솔더(solder) 기술 개발에 나섰다. 2025년까지 기술 개발을 마치고 양산공정에 적용한다는 계획이다. 솔더는 패키지 기판과 반도체 칩 다이를 연결하는 데 쓰이는 소재다. 200℃ 이상의 고온이 필요한 기존 솔더와 달리, 저온 솔더를 이용하면 패키징 공정 비용, 불량률 등을 낮출 수 있다.
주건모 삼성전자 종합기술원 수석은 5일 수원 광교 수원컨벤션센터에서 열린 ‘한국마이크로전자 및 패키징학회 2023년 정기학술대회‘에서 “2025년 저온 솔더 양산 적용이 예상된다"며 "저온 솔더 적용은 선택이 아닌 필수”라고 밝혔다.
저온 솔더는 전통적인 솔더와 달린 낮은 온도에서 솔더링을 수행할 때 적용되는 소재로, 150℃ 이하의 온도에서 솔더링이 가능한 소재를 말한다. 기존 고온 솔더링을 할 때와 비교하면 패키지 부품에 발생하던 손상이나 변형 등을 방지할 수 있다.
현재 저온 솔더 분야 연구의 선두 주자는 레노버와 인텔이다. 레노버는 저온 솔더를 자사 제품에 양산 적용하고 있으며, 인텔은 2016년부터 iNEMI를 통해 이비덴, 신코전기, AT&S 등과 저온 솔더에 대한 연구를 진행해오고 있다.
삼성전자는 저온 솔더 분야의 후발주자다. 이에 삼성은 2025년까지 저온 솔더 개발에 집중한다는 계획이다. 저온 솔더의 소재를 삼성전자가 주목하는 소재는 Bi(비스무스)다. Bi 기반 솔더를 개발해, 현재 패키지 공정에 주로 사용되는 Sn-Ag-Cu(SAC) 솔더의 물성까지 끌어올리는 게 이번 기술개발의 핵심 포인트라고 주 수석은 설명했다.
주 수석은 “삼성은 현재 기존 SAC 솔더 물성의 92.1%에 달하는 차세대 저온 솔더를 개발했다”며 “(양산 공정 적용을 위해) SAC 솔더와 동일한 수준의 차세대 저온 솔더(Bi 기반의 Gen4 LTS)“ 개발을 목표하고 있다"고 밝혔다.
업계에서 저온 솔더 기술에 주목하고 있는 이유는 불량률 감소(최대 13%) 만이 아니다. 저온 솔더링을 하게 되면 패키지 공정 전반에 사용되는 소재의 내열성을 낮출 수 있다. 따라서 상대적으로 비용이 낮은 소재 선택도 가능하다.
주 수석은"(저온 솔더 적용시) 패키지 공정에 사용되는 소재 비용을 최대 40%까지 줄일 수 있다"며 "기존 공정 대비 솔더링 온도를 50℃를 낮출 수 있어 전력을 40%, 이산화탄소 배출량을 35% 줄이는 것도 가능하다"고 설명했다.
이어 “저온 솔더를 적용한 양산은 2025년 정도에 시작될 것으로 예상된다”며 “친환경적이고 유의미한 기술을 개발하기 위해 노력하고 있다“고 말했다.
