쉿, 지금 그들이 일한다! 

있는 듯 없는 듯 캄테크(Calm-Tech)


요란한 예고편이나 전주곡 없이 우리의 365일 속으로 찬찬히, 그리고 고요하게 스며듭니다. 일상의 리듬을 파괴하지 않은 채, 숨죽인 배려로 사람의 행복을 오롯이 지켜냅니다. 그 소리 없는 움직임은 마치 호수 가를 휘젓는 백조의 보이지 않는 발놀림과도 같습니다. 가장 조용하고 우아하게 침투하는 그 기술력이면, 매우 분주하고 열정적인 첨단의 기운이 도사리고 있기 때문입니다.


‘캄테크(Calm-Tech)란 ‘캄(calm)’과 ‘기술(technology)’의 합성어로, 사람들이 인지하지 못하는 조용한 상태에서 편리한 서비스 제공이 가능한 기술을 말합니다. 평소에는 잘 드러나지 않다가 필요한 때가 되면 도움을 주는 기술이기도 한데 인공지능, IOT, 웨어러블 기술 등 4차 산업혁명 시대의 핵심 화두들과 어우러져 이름 그대로 조용하게 파란을 일으키는 중입니다. 그저 끓는 순간을 먼저 알려줬던 휘파람 주전자의 캄테크 1세대를 지나 이제는 그 바운더리를 짐작할 수 없을 만큼 몸체가 훌쩍 커버린 상황입니다.


▲ 밀접하게 관련된 캄테크와 사물인터넷(IOT)


캄테크는 무엇보다 다른 여타 IT 기술보다 ‘배려심’이 매우 강한 테크놀로지 분야입니다. 기술이 사람보다 앞서 있지 않으며 가장 먼저 사람을 헤아립니다. 이러한 기술방식 때문에 ‘무자각성, 확장성, 융합서비스’라는 캄테크 만의 법칙이 존재하곤 합니다. 사용자의 최소 관심만 끌며 일상에 물 흐르듯 스며들어야 하는 무자각성, 가상과 현실의 합체를 의미하는 확장성, 또 다른 첨단 기술과의 융합을 통해 더 고차원 세계를 창출하는 융합서비스. 이처럼 철저한 세 가지 필수 항목의 상호작용 가운데 캄테크 만의 우아한 기술력이 만개합니다.


▲ 일상 속 조용히 움직이며 ‘사람’을 가장 먼저 생각한다


캄테크와의 접목과 융합이 가장 많이 일어나는 분야는 바로 헬스케어 시스템이 장착된 웨어러블 아이템입니다. 그중에서도 스마트워치 시장에서의 캄테크는 발전을 거듭하는 중인데요. 특히 스마트워치의 대명사 가운데 하나인 애플워치2의 경우, 매일 심장박동수를 기록해 놓고 사용자에게 필요한 운동을 알려주는 등 조용한 분석과 건강 체크 기능으로 많은 주목을 받았습니다.


▲ 캄테크와 많은 교감을 나누는 분야, 스마트워치


분석과 체크에 뛰어난 애플워치2


또 GPS 스마트기기 업체 가민 역시 GPS와 손목 심박 수 기능이 탑재된 멀티 스포츠용 스마트워치 ‘포러너 735XT’를 선보인 바 있습니다. 평소 조용하게 사용자의 일상과 함께 하는 가운데 근력 운동 등의 다양한 활동 모니터링, 손목 심박 수 측정 등을 통해 스트레스 지수와 같은 종합 데이터를 전합니다. 아울러 ‘LG워치 스포츠’와 ‘LG워치 스타일’, ‘화웨이워치2’ 등을 내놓은 글로벌 대기업들 역시 스마트워치 속 캄테크를 차곡차곡 실현해 나갑니다.



가민의 손목 심박수 기능이 탑재된 멀티 스포츠용 스마트워치 ‘포러너 735XT’


하지만 캄테크의 특징 자체가 ‘사람’에 맞춰져 있다 보니, 단순히 스마트기기 관련 시장에 한정되기보다는 우리의 첨단 라이프가 영근 다채로운 분야 곳곳에서 목격되곤 합니다. 사용자는 아무것도 하지 않고, 또 의식하지 않은 채 24시간을 흘려보내도 센서나 네트워크 등, 보이지 않는 무형의 장치와 장비들이 평소 조용히 정보를 모으고 분석하며 삶, 사람, 일상이 온전히 돌아갈 수 있도록 돕는 것입니다.


이러한 리빙 캄테크의 일종인, IOT 기술이 접목된 코웨이의 가습공기청정기 ‘아이오케어’는 평소 전용 애플리케이션을 통해 실내외 공기질 모니터링, 분석을 하며 맞춤형 서비스를 제공합니다. 공기 분석에 따른 24가지의 유형을 진단한 후 세부적으로 공기 분석 리포트를 만들고, 기기에 내장된 센서를 통해 실내 오염 정도를 평가, 풍량을 알아서 조절합니다. 또 인공지능이 탑재된 ‘LG 휘센 듀얼 에어컨’의 경우 사람이 주로 생활하고 있는 공간과 그렇지 않은 공간을 스스로 구분해내 사람이 있는 공간에만 집중적으로 시원한 바람을 내보내며, 바람의 세기와 방향도 조용히 알아서 조절합니다.


조용히 스스로 생각하는 에어컨, ‘LG 휘센 듀얼 에어컨’


조금은 생뚱맞을 수 있지만 침대 분야에서도 캄테크를 만나볼 수 있습니다. 에몬스는 사용자가 수면하는 동안 심박 수와 호흡수, 코골이, 뒤척임 등을 모니터링할 수 있는 ‘웰 스립 센서’를 내놓기도 했습니다. 사용자는 고단한 몸을 뉘이고 단잠을 청하기만 하면 됩니다. 그러면 침대에 장착된 센서가 알아서 수면 상태를 파악한 후 이 정보를 바탕으로 침대를 움직여 올바른 수면 자세를 유도하는 것입니다.

 

또 관련된 별도의 장비를 활용해, 일반 기기에 부착함으로써 캄테크를 경험해 볼 수도 있습니다. 4cm의 원형 모양을 가진 LG전자 스마트씽큐 센서의 경우, 스마트 기능이 없는 일반 가전에 탈부착이 가능한 장치입니다. 가전 부착 후 스마트폰으로 제품의 작동 상태를 파악하고 원격으로 제어하는 가운데 구형 세탁기, 로봇청소기, 냉장고 등의 기능을 첨단으로 만들어 줍니다. 냉장고 내 식품 유통기한을 조용히 파악했다 알려주기도 하고, 세탁 횟수를 기억해 세탁통 세척을 챙겨주며, 실내의 온도와 습도를 실시간으로 감지하기도 합니다.


캄테크를 실현하는 센서 장치, LG전자 IoT Smart ThinQ 


캄테크는 이처럼 이미 우리가 발을 디딘 삶의 기반 속 깊숙이 함께하고 있습니다. 사용하기로 마음만 먹는다면 언제 어디서나 이용과 경험을 할 수 있습니다. 오랜 시간 사무실에 앉아 있는 직장인을 위해 거북목이나 일자 목, 어깨 통증, 나쁜 자세 등을 교정해 주는 웨어러블부터 스마트폰으로 스캔하면 아이와 보호자의 각종 정보 확인이 가능한 미아방지 NFC(Near Field Communication) 태그까지. 공간과 시간, 연령대와 대상을 초월해 조용하고 똑똑한 집사처럼 마법 같은 기술력을 펼쳐내며 사람이 눈치채지 못하는 틈새와 찰나마다 반짝반짝 발현됩니다.


하지만 캄테크에도 분명 기술의 명암은 있습니다. 누구보다 사려 깊고 지혜롭게 일하는 기술이지만 그렇기에 그 조용한 정보 분석과 수집 가운데 사생활 침해의 우려 또한 가지고 있기 때문입니다. 인공지능, 센서, 네트워크 등을 통해 사용자의 다양한 정보를 소리 없이 체득하는 과정에서 나의 사생활이 노출되는 위험 또한 가진 점입니다.



그럼에도 불구하고 캄테크의 영역은 더욱 공고해질 전망입니다. 고공 행진하던 스마트 기술에 대해 대중들은 찬사를 보내는 가운데 또 한 편으론 부담감과 기술에 지배당하지 않으려는 이중성을 선보여 왔습니다. 그렇기에 사람을 지배하지는 않지만 그 무엇보다 뛰어난 감각과 촉으로 사람이 가장 살기 좋도록 어루만지는 따스한 집사 캄테크에 대한 호감도는 날로 올라갈 것입니다. 첨단 도시의 화려한 기술 전쟁에 지친 많은 이들이 조금 더 세련되고 차분한 라이프 파트너를 원하고 있습니다. 마당 위로 침묵처럼 내려앉는 정오의 햇살처럼, 창가에 말없이 포개지는 한 줌 바람처럼 그렇게 소리 없이 세상을 덮는 캄테크를 갈망하는 것입니다.


▲우리의 일상 곳곳에서 소리 없이 움직이는 캄테크




글쓴이 김희진

프리랜서 카피라이터, 에디터, 작가, PT&콘텐츠 기획자, 칼럼니스트로서 광고·온오프 에디토리얼, 매거진, ATL 및 기타 글로 표현할 수 있는 다양한 분야에서 수많은 기업과 오랜 기간 소통하며 일해 오고 있다. 그 어떤 포지션으로 불리건, 글밭 가득 생생한 들숨과 날숨을 불어넣어 행간 이면 아로새긴 꿈을 전하는 것이 문장의 목표다.




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[반도체 사전] 미스터반과 함께 복습해보는 반도체 용어 상식 5개




WRITTEN BY 미스터반

안녕하세요. 'Mr.반'입니다. 반도체 정보와 따끈한 문화소식을 전해드리는 '앰코인스토리'의 마스코트랍니다. 반도체 패키징과 테스트가 저의 주 전공분야이고 취미는 요리, 음악감상, 여행, 영화감상입니다. 일본, 중국, 필리핀, 대만, 말레이시아 등지에 아지트가 있어 자주 출장을 떠나는데요. 앞으로 세계 각 지역의 현지 문화 소식도 종종 전해드리겠습니다.




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  1. 이상은 2017.10.18 09:21 신고 Address Modify/Delete Reply

    제가 젤 좋아하는 코너로 늘 챙겨보며 반도체 관련 지식을 습득하고 있으며
    덕분에 주변 지인들에게 가끔 질문을 받으면 그럴싸하게 반도체에 대하여
    설명도 해주고 으쓱하기도 합니다,
    정보 공유 감사합니다.


실내공기의 오염을 실시간으로 측정하고

긴급상황 시 스마트폰과 소방서로 알려주는 사물인터넷


EPI (미국 예일대와 컬럼비아대 공동연구진이 발표한 ‘환경성과지수’)에 따르면, 교통사고로 인한 사망자보다 공기오염으로 인한 사망자가 더 많다고 합니다. EPI에 따르면 우리나라의 공기질 수준은 전 세계 180개국 중 173위라고 합니다. 178위는 인도, 179위는 중국, 180위는 방글라데시라고 하니, 우리나라의 대기질 오염은 심각한 수준이라고 할 수 있네요. 특히 서울은 미세먼지 지수가 좋은 날은 찾기 힘들고 잘해야 보통 수준일 뿐입니다. 이제 외출 시 우리도 미세먼지 지수를 보는 것이 습관화되었고 외출 시 마스크가 필수품이 되고 있습니다.


2017년 5월, 서울 광화문광장에서 시민 3,000여 명이 모여 미세먼지 토론회를 열었고, 서울시는 여기에서 논의된 내용을 바탕으로 대책을 내놓았습니다. 서울시는 미세먼지를 재난으로 규정하고 차량 통행량을 줄이기로 했는데요, 초미세먼지가 심한 날에는 출퇴근 시간대에 대중교통 요금을 받지 않아서 승용차 운행을 줄이는 등의 조례도 개정하기로 했습니다. 세계 보건기구 1단계 수준인 초미세먼지 시간평균 농도가 75㎍ 이상으로 2시간 동안 지속하면 초미세먼지 민감군 주의보를 발령하고 영아, 유아와 노인 등 취약계층 105만 명에게 마스크를 보급하기로 했습니다. 하지만 미세먼지가 중국 등 해외에서 유입되는 비율이 높기에 서울시 자체의 차량 통행량 감소 정책만으로는 한계가 있겠지요.


하루 중 70~80%의 시간을 보내며 실외보다 거주 시간이 더 많은 직장, 가정, 자동차 등의 실내오염도 만만치 않다고 합니다. 실내공기에는 실외에서 들어오는 미세먼지 외에도 건축자재, 가구, 전기· 전자제품, 생활용품 등에서 발생하는 먼지, 휘발성 유기화합물(VOCs), 폼알데하이드(HCHO), 석면, 라돈, 미생물 등 갖가지 해로운 물질이 들어 있어 건강에는 위협적인데요, 건강보험심사평가원에 따르면 국내 천식환자가 2005년 220만 5,000명에서 2009년 231만 9,000명으로, 연평균 1.3% 증가하는 추세를 보인다고 합니다.


이 때문에, 공기오염의 심각성을 인지해 사물인터넷에서도 실내 공기오염을 측정하고 온도와 빛까지 측정하는 역할까지 해주는 스마트 기기 등이 속속 등장하고 있습니다. 버디, 큐브센서, 푸봇, 이브룸 등이 대표적인 기기입니다. 이들은 센서를 통해 꽃가루, 먼지, 유해화학물질 등을 측정해 스마트폰으로 실내공기 오염 상태를 알려주고 긴급상황 시에는 스마트폰과 소방서로 연락합니다. 실내 온도와 습도 등도 체크하며 빛도 은은하게 조절해 수면에 도움을 주기도 하고요. 블루투스로 스마트폰이나 패드 등과 연결되고, 기기에 따라 음성인식 서비스가 제공되기도 합니다. (제품정보 번역 및 편집 : ioehub.net)


긴급 상황시 스마트폰으로 알려주는 버디 (Birdi)


버디(Birdi)는 집 안의 먼지, 꽃가루, 유해화학물질, 온도, 습도, 그리고 공기 등 건강에 위협을 주는 요소들을 모니터링하고, 화재나 일산화탄소 중독 등의 긴급상황이 발생했을 때 스마트폰으로 알려줄 뿐만 아니라 소방서에도 바로 연결합니다. 아이폰과 안드로이드폰 모두에 사용할 수 있습니다.


사진출처 : https://www.indiegogo.com/projects/birdi#/



실내조명까지 관리해주는 큐브센서 (Cubesensors)


7개의 센서가 내장되어 외출 시에도 모든 데이터를 실시간 추적하며, VOC (휘발성유기화합물) 레벨에 기반을 둬 실내공기오염도를 측정하고, 사계절 내내 모든 방의 온도를 최적으로 유지해 건강관리에도 도움을 주고 전기세도 절감해줍니다. 또한, 실내를 은은하게 비춰주며, 불필요한 소음, 수면, 업무환경 등을 최적화합니다. 현재 아이폰 계열만 사용할 수 있습니다.


사진출처 : https://cubesensors.com/



아이폰, 안드로이드폰을 위한 푸봇 (Foobot)


푸봇(Foobot)은 실내 공기오염인자를 감지하는 강력한 센서로 집안을 모니터링해 대기품질을 한눈에 볼 수 있으며 내부오염이 최고에 도달할 때를 미리 감지해 알려줍니다. 방안의 온도와 습도의 균형을 맞춰주는 데에도 도움을 주며, 아이폰과 안드로이드폰 모두에 사용할 수 있습니다.


사진출처 : http://foobot.io



음성인식 서비스를 제공해주는 이브룸 (Eve room)


휘발성 유기화합물을 분석하는 뛰어난 센서를 장착해 공기의 질, 온도, 습도, 공기압, 에너지소비량 등 다양한 데이터를 수집합니다. 아이폰과 아이패드의 블루투스와 바로 연결이 되어, 허브나 브리지 또는 게이트웨이 등이 필요 없으며, 애플의 음성인식 서비스(Siri)를 이용해 온도나 습도를 물어볼 수 있습니다. 암호화 및 인증을 제공해 안전하며 배터리 수명이 깁니다. 현재 아이폰 계열만 사용할 수 있습니다.


사진출처 : https://www.elgato.com/en





글쓴이 안상욱

프리랜서 카피라이터로서 국내외 기업과 관공서의 광고, 홍보제작 일을 하고 있으며, 사보 기획과 글도 함께 쓰고 있다. 첨단 디지털 문화에 관심이 많고 그 새로움과 풍요로움을 모든 사람이 두루두루, 넉넉히 누리는 행복한 세상을 꿈꾼다.





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[반도체 사전] 미스터반과 함께 복습해보는 반도체 용어 상식 5개




WRITTEN BY 미스터반

안녕하세요. 'Mr.반'입니다. 반도체 정보와 따끈한 문화소식을 전해드리는 '앰코인스토리'의 마스코트랍니다. 반도체 패키징과 테스트가 저의 주 전공분야이고 취미는 요리, 음악감상, 여행, 영화감상입니다. 일본, 중국, 필리핀, 대만, 말레이시아 등지에 아지트가 있어 자주 출장을 떠나는데요. 앞으로 세계 각 지역의 현지 문화 소식도 종종 전해드리겠습니다.



 

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Temperature profile during LAB


ELK stress by bonding method 사진출처 : Amkor


Thermal simulation for LAB


(지난 호에서 계속) LAB 방법은 기판 위에 플립칩을 올려놓고 칩 표면에 Laser를 조사합니다. 이때 열에너지가 전달이 되고 솔더가 녹았다가 굳으면서 본딩이 완료됩니다. 관건은, 원하는 영역에만 똑같은 (Homogenized) 양으로 레이저를 조사하는 것입니다. Laser의 power는 칩 크기나 두께에 따라서 달라지겠지만, 때에 따라 1,000Watts가 넘기도 합니다. 아주 높은 열에너지를 순간적으로 전달해야 하는데, 과연 얼마나 높은 에너지를 또 어느 정도 시간 동안 전달해야 안전하게 본딩이 될 수 있을까요? 무엇보다 수많은 범프 중에 어느 하나 빠지지 않고 모두가 잘 녹았다가 굳어서 본딩이 되려면 여간 복잡한 일이 아닙니다. 그래서 온도에 민감합니다. Mass reflow는 thermos-couple을 통해서 Reflow 장비 내부의 온도를 측정할 수 있겠지만 LAB는 만만치가 않습니다.



Homogenized Laser beam quality 사진출처 : Yanggyu Jung, Development-of-Next-Generation-Flip-Chip-Interconnection-Technology-using-Homogenized-Laser-Assisted-Bonding, 2016 IEEE 66th Electronic Components and Technology Conference, 2016


적외선 카메라로 칩 표면의 온도를 측정할 수는 있겠지만, 정작 중요한 칩 아래 범프의 온도는 측정할 수가 없습니다. Thermo-couple을 붙여서 할 수 있겠지만 점점 낮아지는 범프 높이에 thermos-couple을 일일이 붙이는 것도 쉬운 일은 아닙니다. 여기에서 제가 하는 일, Thermal simulation으로 LAB공정에 필요한 조건들을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.


여기에 FCBGA 모델이 있습니다. 크기는 대략 50X50㎟ 이고 칩의 크기도 20X20㎟ 정도입니다. Simulation을 통해 확인하고 싶은 것은, 범프가 제대로 녹을 수 있도록 범프 전체의 온도 분포입니다. 500Watts의 Laser를 1초 동안만 칩 표면에 조사합니다. 그런데 아래 그림을 보면 500W가 아니군요. Laser는 빛의 특성을 갖습니다. 칩의 표면처럼 매끄럽게 연마된(Polishing) 표면에서는 반사도 일어납니다. Laser 파장에 따라 칩 표면에서 반사되는 정도가 다릅니다. 아래 그림처럼 Laser의 파장을 고려해 실제로 칩에 전달되는 Power를 계산하고 적용했습니다. 그 외에 simulation 조건은 최대한 실제 상황과 유사하도록 조정했습니다.



파장에 따른 실리콘 칩의 반사도 사진출처 : http://www.pveducation.org/


자, 이제 결과입니다. 앞서 이전 이야기에서 언급했듯, 시뮬레이션 모델이 의미가 있으려면 실제와 잘 맞아야 할 텐데요, 이런 검증 과정이 꼭 필요합니다. 적외선 카메라로 측정한 칩의 표면 온도와 시뮬레이션에서 측정한 온도를 시간에 따라 비교해봤습니다. 1초 후에 최대 온도가 거의 비슷했습니다. 이후에 냉각되는 동안 속도가 좀 차이가 나지만 가열되는 동안 충분히 일치한다고 볼 수 있습니다. 이를 근거로 범프의 온도를 평가해봤습니다.


시뮬레이션 모델 검증을 위한 온도 비교 사진출처 : Amkor


칩의 대각선 방향으로 범프의 온도를 보았습니다. 중앙에서는 최대 250도가 넘지만 모서리로 갈수록 온도가 낮아집니다. 칩을 동그랗게 만들지 않는 이상 칩의 형상 문제로 모서리 부분은 온도가 낮아질 수밖에 없습니다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 범프가 충분한 열을 받을 수 있도록 Power, 시간, laser 면적 등을 조절하여 최적의 조건을 찾을 수 있습니다.




마무리하며


이번 이야기에서는 새로운 플립칩 본딩 방법인 LAB에 대해서 한 번 살펴봤습니다. 새로운 기술이 도입되면 무수한 장점과 함께 해결해야 할 어려움도 같이 찾아옵니다. 실제로 실험도 해보고 컴퓨터를 사용해 평가도 해보면서 그 어려움의 높이도 조금씩 줄여가고 있습니다. 결과만 짧게 보여드렸지만 유의미한 시뮬레이션 모델을 만들기 위해 수많은 시행착오를 거처야 했습니다. 그래도 끝내 의미 있는 결과를 얻을 수 있어서 다행이었습니다.


다음 달에도 새로운 기술 혹은 한참을 고민하다가 해결한 문제들을 갖고 다시 돌아오겠습니다. (^_^)




WRITTEN BY 정규익

청운의 푸른 꿈을 안고 앰코에 입사한 지 어느덧 만 10년이 되었군요. 10년이면 강산도 변한다는데 마음만은 늘 신입사원처럼 모든 일이 신기하고 궁금해서 즐겁게 일했으면 하는 바람입니다.





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[반도체 사전] 미스터반과 함께 복습해보는 반도체 용어 상식 5개




WRITTEN BY 미스터반

안녕하세요. 'Mr.반'입니다. 반도체 정보와 따끈한 문화소식을 전해드리는 '앰코인스토리'의 마스코트랍니다. 반도체 패키징과 테스트가 저의 주 전공분야이고 취미는 요리, 음악감상, 여행, 영화감상입니다. 일본, 중국, 필리핀, 대만, 말레이시아 등지에 아지트가 있어 자주 출장을 떠나는데요. 앞으로 세계 각 지역의 현지 문화 소식도 종종 전해드리겠습니다.



 

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Laser Assist Bonding


독자 여러분, 안녕하세요! 오랜만입니다. 마치 엄마가 저녁에 무엇을 준비할지 고민하는 것처럼, 어떤 이야기를 할지 고민하다 보면 한 달도 금세 지나갑니다. 그러다 보니 시간이 좀 많이 지났군요. 이번 주제는 플립칩 본딩 방법의 하나로 LAB (Laser assisted boding)에 대해 소개할까 합니다. 앞서, 칩 본딩 방법의 하나로 플립칩에 대해서도 소개를 했습니다. 언제나 그러하듯이, 성능을 개선하거나 가격을 낮추기 위해 다양한 기술들이 연구되고 개발되고 있는데요, 그중에 새로운 플립칩 본딩 방법의 하나인 LAB에 대해 살펴보도록 하겠습니다.


Mass reflow vs LAB


기존에 와이어 본딩 방법은 칩과 기판 사이를 금속 와이어로 연결합니다. ‘패키징의 꽃은 와이어 본딩’이라는 말이 있을 정도로 아주 오랜 세월 동안 사용해 온 방법입니다. 하지만 칩과 기판 사이에 더 많은 연결이 필요하고 신호 손실을 줄이기 위해서는 와이어의 저항도 무시할 수 없게 되었습니다. 그 대안이 ‘플립칩’입니다. 칩 전 면적에 분포된 범프를 사용해 입출력 단자 개수도 늘릴 수 있고, 와이어에 비해 짧은 연결 거리로 인해 신호 특성에도 많은 장점이 있습니다. 하지만 언제나 그러하듯 장점이 있으면 해결해야 할 어려움들이 있게 마련입니다. 그중에 하나가 Reflow라는 공정을 거치는 동안 발생합니다.


일반적으로 플립칩 본딩을 하기 위해 무연 납 혹은 Cu pillar라는 범프 구조를 사용합니다. 구조는 약간 다르지만 칩을 기판 위에 붙이려면 범프의 솔더가 녹았다가 다시 굳는 과정을 거쳐야 합니다. 금속이 녹으려면 열이 필요합니다. 아래 그림은 일반적인 Reflow 장비입니다. 기판 위에 살짝 올려진 플립칩을 컨베이어 벨트 위에 올려 놓으면 저 장비를 지나가면서 본딩이 됩니다. 긴 장비 내에는 구간 별로 온도가 설정이 되어 있어서 솔더가 녹았다가 다시 굳으며 본딩이 됩니다. 이러한 본딩 방법을 Mass Reflow라고 부립니다. 그런데 본딩을 하는데 수 분이 소요되는 것도 문제지만 칩 외에 기판도 열을 받으면서 원치 않는 문제가 생깁니다.


Reflow 장비 사진출처 : http://www.hellerindustries.com/


Reflow temperature profile for SAC305 사진출처 : http://www.aimsolder.com/


기판도 열을 받으며 팽창하며 칩과 기판의 열팽창의 차이로 제대로 본딩되지 않고 범프 혹은 칩의 미세회로 층이 파손되는 경우가 발생합니다. 수천 개가 넘는 범프 중 하나라도 파손되면 패키지 기능에 문제가 생길 수 있어서 Mass reflow를 거치는 중에 범프가 파손되지 않도록 많은 노력을 해야 합니다.


Chip attach 이후 범프 주변의 변형과 stress 사진출처 : AMKOR INTERNAL


Bump tearing after Mass reflow 사진출처 : http://prod.semicontaiwan.org/


서두가 길었는데요, 문제의 원인은 칩뿐만 아니라 기판도 장시간 열을 받는다는 것입니다. 원하는 부분만 짧은 시간 동안 열을 가한다면 범프 파손 문제 해결에 큰 도움이 되겠지요. 이를 해결하기 위해 LAB (Laser Assisted Bonding) 방법을 사용하게 되었습니다. Mas reflow를 하는데 5~7분가량 뜨거운 Reflow 장비를 통과하는 데 반해, LAB는 레이저를 사용해 아주 짧은 시간 동안 칩 부분에만 열을 가하여 본딩하게 됩니다. 시간도 대략 1~2초에 끝나니 엄청나게 짧아진 셈입니다. 아래 그림을 보면, 칩과 주변에만 높은 온도가 유지되고 그 밖에 영역에는 상대적으로 온도가 낮습니다. 열에 노출되는 시간이 짧고 부분적이니 칩과 범프에 발생하는 스트레스도 상대적으로 낮습니다. 이외에 LAB의 여러 장점이 있지만 이번 이야기에서는 방법과 제가 하는 일인 Thermal simulation과 연관해 이야기해보겠습니다. (다음 호에 계속)




WRITTEN BY 정규익

청운의 푸른 꿈을 안고 앰코에 입사한 지 어느덧 만 10년이 되었군요. 10년이면 강산도 변한다는데 마음만은 늘 신입사원처럼 모든 일이 신기하고 궁금해서 즐겁게 일했으면 하는 바람입니다.





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