프로브 카드보드 개발 뒷이야기: 팀이 개척한 새로운 영역
우리 주변에는 스마트폰, 컴퓨터부터 가전제품, 자동차에 이르기까지 많은 전자 기기가 있습니다 이러한 장치에는 대부분 반도체 칩이 장착되어 있습니다
반도체 칩 제조 공정에서는 전기 테스트를 위해 프로브 카드라고 불리는 지그가 사용됩니다 이 프로브 카드의 기반이 되는 '프로브 카드 기판'을 Nippon Electric Glass(NEG)가 제조하고 있습니다
대형 실리콘 웨이퍼의 대량 검사가 가능한 대형 프로브 카드 기판을 성공적으로 개발 및 생산하여 검사 공정의 효율성을 향상시키는 데 크게 기여했습니다
특히 검사 효율성에 큰 영향을 미치는 "12인치 호환 보드"에 대한 수요가 증가하고 있습니다※, 제조에는 고급 기술이 필요합니다
우리는 이 프로브 카드 보드의 생산에 크게 기여한 전자 부품 사업부의 시미즈 히로유키에게 개발 스토리와 향후 전망에 대해 물었습니다
※글로벌 프로브 카드 기판 시장 – 업계 동향 및 2029년 예측
프로브 카드 보드란 무엇입니까
반도체 제조 공정에서는 형성된 칩이 아직 실리콘 웨이퍼 상태인 동안 전기 테스트가 수행됩니다 이 검사에는 프로브 카드라고 불리는 지그가 사용되며, 그 베이스는 프로브 카드 보드입니다
프로브 카드 기판의 주요 재료는 HTCC(고온 동시 소성 세라믹)와 LTCC(저온 동시 소성 세라믹)입니다 두 경우 모두 내층 배선을 위해 금속 도체를 인쇄하고 세라믹과 '공소성'하지만, 고온 소성이 필요한 HTCC에서는 텅스텐과 같이 융점이 높고 전기 저항이 높은 도체만 사용할 수 있습니다
반면 NEG가 취급하는 LTCC는 "유리"와 세라믹을 혼합하여 더 낮은 온도에서 소성할 수 있으므로 융점이 낮고 전기 저항이 낮은 은 도체를 사용할 수 있습니다 또한, 유리 원료 등의 재료 설계부터 기판 표면의 금속박막 배선까지 모든 것을 자체 제작할 수 있는 강점을 활용하여, 최근 수요가 증가하고 있는 측정 대상인 실리콘 웨이퍼에 선형 열팽창계수(CTE)를 일치시켜 열 추종성이 높은 제품도 개발하고 있습니다
--시미즈 씨, 프로브 카드 기판 개발에서 귀하의 역할에 대해 말씀해 주십시오
미스터 시미즈:``프로브 카드용 기판은 세라믹이나 유리 분말 등을 반죽하여 얇은 시트로 만든 그린 시트라는 재료에 금속 도체 배선을 인쇄하고 다층으로 쌓아서 소성하는 방식으로 제조됩니다
그린 시트에 작은 구멍을 뚫고 도체를 내장한 후 인쇄 배선으로 연결하여 전기를 전도함으로써 상층과 하층 사이의 전도가 이루어집니다 제조 공정이 끝나면 포토리소그래피와 도금을 이용해 기판 표면에 얇은 금속 배선을 형성한다 이번 '금속박막 배선' 공정을 담당하고 있습니다
이 배선에는 고객이 검사에 필요한 전자 부품과 프로브(검사 바늘)를 장착하여 프로브 카드를 만듭니다 과거에는 프로브 카드의 크기가 작아서 실리콘 웨이퍼를 반복적으로 접촉하여 테스트했지만 이제는 테스트하는 반도체 종류에 따라 한 번에 12인치 웨이퍼를 테스트할 수 있는 더 큰 크기도 가능합니다 저희는 이 프로젝트에 뒤늦게 참여했지만, 이 대형 12인치 보드를 전문으로 하는 개발 프로젝트가 시작되었고, 제가 멤버로 참여하게 되었습니다 ”
-어떤 어려움을 겪었나요?
미스터 시미즈: ``프로젝트가 너무 빨리 진행되어 시작 후 약 1년 만에 생산 장비가 가동되기 시작했습니다
그러나 당시에는 금속박막배선에 대한 공정개발이 당사 및 첨단분야에 알려지지 않았습니다 나에게는 모든 것이 새로운 도전이었다 무엇이 옳고 무엇이 남을지 모르기 때문에 사진 공정과 도금 공정을 처음부터 연구했습니다
납기일과 생소한 거래협상으로 어려운 시기도 많았지만, 그래도 첫 번째 제품 샘플을 배송해 고객님들께 칭찬을 받았습니다 하지만 진짜 투쟁은 여기서부터 시작됐다
샘플을 몇 번이나 제출해도 특정 물리적 특성이 평가를 통과하지 못합니다 연구팀은 기판부터 금속박막까지 모든 단계를 개선하려고 노력했지만 아무 성과도 나오지 않는 것 같았다 그때 저는 여러 날 동안 잠을 못 잤고, 잠을 자면 꿈을 꿀 정도로 분주했습니다 회로판 담당 멤버들도 같은 말을 하더군요(웃음)
결국 내 상사는 보드 재료를 바꾸기로 결정했고 보드의 품질이 크게 향상되었습니다 또한 새로운 도금을 얇은 필름에 접목시켜 획기적인 발전을 이루었습니다 당시 최적의 도금액을 찾기 위해 각 제조사에 전화를 걸어 샘플을 주문하고 실험을 반복했습니다 소재 개선과 병행해 박막도 약 한 달 만에 완성됐다 프로젝트 시작부터 고생을 많이 했고, 맡은 일에 매진하고 있었기 때문에 매우 기뻤습니다 드디어 출발선에 섰다고 생각했어요 새로운 분야에 도전하고 마스터할 수 있다는 것은 나에게 큰 자신감을 주었다 ”
-현재 노력과 미래 전망은 무엇입니까?
미스터 시미즈 : ``현재 최종 사용자 평가가 완료되어 본격적인 대량 생산이 시작됩니다 또한 안정적인 공급을 확보하기 위해 대량 생산 시스템 구축에도 힘쓰고 있습니다 이제 남은 일은 ``사업화하여 돈을 벌자!''
개인적으로는 기술의 내용이 중요하지만 회사에서 개발에 참여하고 있기 때문에 항상 사업을 확립하고 매출에 기여할 수 있는 엔지니어가 되고 싶습니다 그런 의미에서 이번 프로젝트의 롤모델이 될 수 있는 분들이 많다 상사를 포함해 모두가 누구보다 넓은 시각과 미래를 바라보는 안목을 가지고 일하고 있습니다 앞으로도 그런 엔지니어가 되도록 노력하겠습니다 ”
직원 인터뷰
전자부품사업부 제1개발부 시미즈 히로유키
저는 대학 공과대학에서 무기재료의 매력을 깨닫고 재료 분야에서 경력을 쌓기로 결정했습니다 2012년 Nippon Electric Glass에 입사하여 제4광학부품그룹 제1개발부에서 근무하며 형광체 함유 유리 개발에 참여했습니다 2020년대부터 프로브카드 기판용 금속박막 배선 업무를 담당하고 있다 나의 취미는 소프트볼과 농구입니다
