반도체 소자에 전자파(EMI) 차폐를 위한 신공정이 잇따라 도입되면서 후공정 장비∙소재 시장이 들썩이고 있다. 

종전까지 반도체 EMI 차폐를 위해 알루미늄 쉴드 캔(Shield Can)을 주로 썼다. 

그러나 스마트폰 등 첨단 기기 경박단소화 구현을 위해 스퍼터(sputter) 공법으로 반도체 패키지 위에 알루미늄 박막을 입히는 방식이 적용되고 있다. 애플이 차기 아이폰7에 처음 도입하면서 관련 후방 산업이 펼쳐졌다. 

앞으로는 스프레이 방식 EMI 차폐 기술도 적용된다. 이 또한 애플이 주도할 것으로 예상된다. 그 만큼 회로 내 반도체 EMI 차폐 처리를 하는게 중요해졌고, 요구되는 성능도 까다로워졌기 때문이다.  

향후 폴더블 AM OLED 디스플레이가 애플 차기 아이폰에 본격 쓰이면 반도체 EMI 차폐 후방 산업은 더욱 커질 것으로 예상된다. 

 ▲삼성전자 반도체 사진./ 삼성투모로우 제공

삼성전자∙SK하이닉스 연내 스프레이 방식 EMI 차폐 공정 추가

SK하이닉스는 최근 반도체 후공정 라인에 스프레이 방식 EMI 차폐 공정을 추가하기로 했다. 애플 차기 아이폰용 반도체가 타깃인 것으로 파악된다. 그동안 SK하이닉스는 몇몇 협력사와 스프레이 방식 EMI 차폐 공정을 함께 테스트해 왔는데, 나름 결과가 성공적인 것으로 알려졌다. 

SK하이닉스는 향후 애플 등 고객사가 요구하는 스펙에 맞춰 반도체 패키지에 맞춰 스퍼터 혹은 스프레이로 EMI 차폐 코팅을 제공할 방침이다. 

삼성전자 반도체 사업부도 주요 협력사와 스프레이 방식 EMI 차폐 라인 적용을 위해 막바지 테스트를 진행 중이다. 이르면 연내 늦어도 내년 1분기 안에는 승인 작업을 완료한다는 목표다. 삼성전자 갤럭시 시리즈와 애플 아이폰용 반도체가 타깃인 것으로 알려졌다. 

스마트폰 등 IT 기기는 점차 경박단소화되고 있는 반면 기능은 더욱 복잡해지고 있다. 전자파 등으로 회로 내 노이즈가 많아지면서 반도체를 보호할 차폐 성능이 갈수록 중요해지고 있다. 

기존에는 인쇄회로기판(PCB)과 커넥터에만 제한적으로 EMI 차폐 공정을 적용했다. 반도체에 EMI 차폐 기술을 적용하게 된 것은 애플의 영향이 크다. 반도체 클록수가 높아지면서 무선통신 간섭 등 노이즈가 생기면서 차폐 역할이 커졌다.

최근 반도체 패키징은 핀그리드어레이(PGA) 대신 볼그리드어레이(BGA) 방식이 확산 적용되는 것도 전자파 등 노이즈 발생량 증가의 한 원인이다. 

EMI 차폐 기술을 적용하면 전자파 간섭으로 인한 오작동을 막을 수 있다. 기판 내 부품을 좀 더 오밀조밀하게 붙일 수 있어 회로 효율성도 높아진다. 반도체 소자 업체 입장에서는 새로운 공정 추가로 공급 단가를 높게 받는 장점이 있다.

새로 쓰이는 스퍼터 방식과 스프레이 방식 EMI 차폐 공정의 장단점은 뚜렷하다. 

애플이 아이폰7부터 적용한 스퍼터 방식 EMI 차폐 공정은 장비 가격이 50억원에 이를 정도로 고가다. 진공 환경을 만들고, 플라즈마 처리를 할 채임버가 필요하기 때문이다. 반면 스프레이 방식 장비는 8억원 수준에 불과한 것으로 알려졌다. 

생산 효율성도 스프레이 방식이 유리하다. 스퍼터 방식은 시간당 6000~7000개 칩을 처리하지만, 스프레이 방식은 시간당 1만2000개 칩을 박막 처리할 수 있다. 

스퍼터 방식은 보다 정밀한 박막을 구현하는데 유리하고, 알루미늄 소재를 써 재료비가 덜 든다. 스프레이 방식은 장비 가격은 싸지만, 은(Ag) 소재를 써 단가가 비싸다. 또 상대적으로 스퍼터 장비보다 균일한 박막을 구현하는데 한계가 있다. 

향후 반도체 특성에 따라 스퍼터 방식과 스프레이 방식이 함께 사용될 것으로 예상된다. 

 ▲삼성전자 반도체 사진./ 삼성투모로우 제공

반도체 전자파 차폐 후방 산업, 어떤 기업이 주목받나

스프레이 방식 반도체 EMI 차폐 관련 업체로 프로텍, 제너셈, 한미반도체 등이 손꼽힌다. 

프로텍은 회로실장(SMT) 공정에 쓰이는 디스펜서 장비를 주로 생산한다. 신성장 동력 확보 차원에서 몇 년 전부터 스프레이 코팅 장비를 개발해왔다. 

최근 프로텍은 스프레이 EMI 차폐 장비 상업화에 걸림돌이었던 두께 불균일 도포 및 수율 문제를 상당 부분 해결한 것으로 파악된다. 

은 스프레이 장비는 프로텍이 삼성전자와 SK하이닉스에 공급할 것으로 예상된다. 제너셈과 한미반도체는 프로텍의 스프레이 장비를 가져와 핸들러 장비와 함께 인라인 시스템을 꾸려 삼성전자와 SK하이닉스에 최종 공급할 것으로 보인다. 즉 프로텍은 반도체 소자 업체 2차 협력사가 되는 셈이다. 

핸들러는 반도체 트레이를 싣고 내리는 로더 및 언로더로 구성된 자동화 설비다. 반도체 특성에 맞게 정밀한 제어 기술이 요구된다. 단순 하드웨어뿐 아니라 소프트웨어 기술도 상당 부분 필요하다. 

제너셈은 삼성전자 반도체 사업부에 스프레이 EMI 차폐 라인을 메인 공급할 것으로 관측된다. 한미반도체는 SK하이닉스에 메인 공급할 것으로 알려졌다.  

스프레이 EMI 차폐 장비는 SK하이닉스를 중심으로 하반기부터 수주가 잇따를 것으로 예상된다. 삼성전자 반도체 사업부향 수주는 내년 초 본격화될 것으로 보인다. 

스퍼터 방식 EMI 차폐 장비는 에스엔텍이 주로 납품한다. 한미반도체도 스퍼터 EMI 차폐 관련 핸들러 장비 등을 대량 공급할 것으로 예상된다.