생산품질 측면에서도 이점 많아 

 

 

 

 

 

레이저쎌(주)은 첨단반도체, 차세대 디스플레이, 전기자동차 2차전지, 첨단가전, 방위산업 등 다양한 첨단 기술분야에서 기존 리플로우 공정으로 해결하지 못한 부문을 면레이저(Area Laser) 기반 리플로우 공법을 제공하여 여러 고객에게 최적의 솔루션을 제공하고 있다. 초대형·초박형 첨단 반도체 휨 방지, 차세대 디스플레이 분야 초소형 LED 및 각종 소자 접합과 리웍(Rework), 열에 민감한 첨단소재 접합 등 다양한 소재를 차별화된 솔루션을 지원하고 있다.

2015년 설립된 당사는 첨단반도체, IT 기기 디스플레이, 전기자동차용 배터리 분야에서 세계 선두기업에 레이저 솔더링 장비를 납품하고 있으며, 이를 바탕으로 2022년 KOSDAQ에 성공적으로 상장했다. 

 

레이저를 반도체 시장에 적용하는 사례는 여러 공정에서 찾아볼 수 있다. 그 예로 CO2 레이저를 활용한 반도체의 via hole(micro hole) drill이나 마킹, 컷팅 등을 꼽을 수 있다. 하지만 균일한 열 에너지로 넓은 면적에 Area 레이저를 칩에 직접 조사해 반도체 소자를 본딩하는 사례는 레이저쎌(주)이 세계 최초이다. 

2016년 당사가 처음 레이저 솔더링을 고객사에 제안할 당시만 해도 ‘높은 에너지의 레이저가 반도체 표면을 투과해 Solder를 녹인다’는 콘셉트에 대해 신뢰성 측면의 우려가 나오기도 했다. 이를 해소하기 위해 당사는 미국 Universal Instruments Corp社가 주도하는 솔더링 분야에서 표준을 제정하는 Area Consortium에 의뢰, 2년여의 평가를 통해 Laser Soldering이 기존 리플로우 공정과 동등 이상의 신뢰성을 보장한다는 내용과 짧은 TAL(Time Above Liquidous)과 Cooling down 시간으로 인해 얇은 IMC층을 형성하고 그 결과 기존 리플로우 공정 대비 더 높은 shear force를 구현하는 등 레이저 리플로우의 장점을 확인하고 산업계 선두업체에 전파할 수 있었다. 

레이저쎌은 안정적인 레이저 시스템과 높은 균일성을 가진 BSOM(Beam Shaping Optic Module)을 기반으로 다양한 제조공정에 대응하는 고객특주형 자동화 장비 공급까지 포함한 ‘토털솔루션 공급자’의 역할을 수행하고 있다. 이러한 고객향 설비 공급이 가능하기 위해서는 레이저와 옵틱의 원천기술을 확보하고 있어야 하며, 더불어 이들의 상관관계를 이해하고 최적의 솔루션을 찾아낼 수 있는 능력이 갖춰져야만 한다. 당사는 면레이저 기술과 관련해 ‘요람에서 무덤까지’ 모두 책임질 수 있는 ‘원스톱솔루션 공급업체’라고 자부한다. 

 

최근 급증하고 있는 최첨단 고성능 반도체의 수요 증가에 따라 면레이저 기술에 관한 관심이 높아지고 있다. 자율주행, IoT, IDC(Internet Data Center) 산업의 급성장으로 고성능 AI칩, 그래픽 프로세서 등 첨단 반도체의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 최첨단 반도체 제조를 위해 시장에서는 대면적 이종접합 반도체와 30um 수준의 극슬림화된 칩 본딩을 휨 없이 구현해 내는 기술을 원하고 있다. 레이저쎌은 LSR(Laser Selective Reflow)과 대면적 BSOM 기술을 활용해 휨 없는 대면적 이종접합 반도체 접합을 성공적으로 구현하였고, 현재 양산에 적용되고 있다. 아울러, 30um의 메모리 칩을 서브스트레이드에 휨 없이 본딩하는 것과 thin Die를 4단 혹은 8단으로 적층하여 한 번의 레이저 조사로 Stacked die를 본딩하는 것을 구현하여 양산성을 획기적으로 향상하였다. LSR은 본딩하는 다이 위치에만 수초 간의 짧은 시간 동안 면레이저로 선택적으로 열을 가하기 때문에 인접 소자에 피해를 주지 않고, 휨 없이 본딩한다. 또한, AR/VR글래스, 웨어러블 등 Flexible 소재의 기판에 열에 의한 손상 없이 소자를 접합하는 니즈도 늘어나고 있다. 

더불어, 서로 다른 리플로우 조건으로 동일 기판에 다른 소자를 접합할 때 이미 리플로우 되어 접합된 소자에 열적 피해 없이 또 다른 소자를 접합하기 위한 셀렉티브 솔더링 기법으로, 면레이저 리플로우를 활용하려는 움직임이 많아지고 있다.  

 

 

 

면레이저는 레이저쎌이 최초로 고안/양산화한 제품으로 대부분의 레이저 기반 모듈 제조사들이 활용하는 일반적인 Spot Laser의 광 경로에 렌즈 등 옵티컬 모듈을 장착, 면레이저(Area Laser) 형태로 변환하여 각종 반도체, LED 소자를 솔더링하는 기술이다. 당사는 5종의 특별히 디자인된 옵티컬 시스템을 통해 면광원 레이저를 구현하고 있으며, 빔 크기 및 빔 균일도는 업계 최고 수준이다. 현재 구현 가능한 빔의 종류는 최소 수백마이크로미터에서 수백미리미터까지의 빔크기 구현이 가능하며, 95% 이상의 빔균일도를 구현할 수 있다.

 

 

레이저 솔더링 장비인 LSR(Laser Selective Reflow)의 빔균일도 및 솔더링 품질에 대한 완성도는 이미 확인을 받았다. 다만, 현재 당사는 장비 효율성을 높이기 위해 고출력 레이저(6KW 이상)와 대면적 면레이저 구현에 박차를 가하고 있으며, 이미 200×200mm 면레이저 구현은 완성되었다. 

이 외에도 웨이퍼 레벨 솔더링을 구현하기 위해 대면적 300×300mm 면레이저 등 다양한 크기와 형태의 면레이저 개발을 진행하고 있다. 더불어 최첨단 반도체 공정 등 최첨단 자동화설비 눈높이에 맞춰 자동화 SW나 자가진단기능 등 다양한 운영 SW를 고도화해 가고 있다. 또, 다양한 고객의 니즈를 만족하기 위해 새로운 레이저 Recipe를 개발하기 위해 고객과 긴밀한 협력관계를 이어가고 있다. 기존 솔더링 공법으로 해결 불가능한 다양한 생산 제품을 레이저 솔더링으로 해결하며, 당사의 노하우를 축적해 나가고 있다. 

 

 

 

 

레이저쎌의 라인업은 크게 LSR(Laser Selective Reflow), LCB(Laser Compression Bonder), rLSR(Laser Rework) 등으로 구성되어 있으며, 기존 여러 고객사의 생산장비에 모듈 형태로 부착 가능한 레이저/옵틱 모듈로 NBOL(iNnovation)/BSOM(Beam Shaping Optic Module)을 공급하고 있다. 

LSR은 모든 레이저 솔더링 장비의 기본이 되는 모델로, 당사가 자체 설계/제작한 BSOM을 통해 Spot Laser를 면레이저로 변환, 다양한 형태/사이즈의 칩/소자의 리플로우 공정을 고객의 요구에 맞춰 대응한다. LCB는 기본 모델인 LSR에 초정밀 가압모듈을 장착하여 반도체를 가압한 상태에서 가압모듈을 통해 레이저를 조사하여 대면적 혹은 극슬림한 반도체를 휨 없이 본딩하는 장비이다. rLSR은 각종 사이즈의 반도체 혹은 초소형 크기의 미니/마이크로 LED용 리웍 설비이다. 

NBOL/BSOM은 고객사의 기존 장비에 모듈형태로 탑재하여 면레이저를 구현할 수 있는 레이저쎌의 디바이스 제품이다.

 

 

기존 시장의 분위기를 한 번에 바꾸기 위해서는 혁신적인 제품 출시가 필요하다. 아이폰이 휴대전화 시장의 패러다임 변화를 불러왔던 것 같은 획기적인 제품이 나와야 한다. 당사는 올해 mass 리플로우와 경쟁이 가능한 혁신적이고 획기적인 면레이저 솔더링 머신을 출시하여 리플로우 솔더링 시장에 새로운 돌풍의 주역이 되려고 한다. Mass 리플로우 대체품 개발을 위해 오랫동안 기술개선에 힘을 모았다. 기존 리플로우 오븐을 넘어서는 성능을 확보하기 위해 다년간의 면레이저, 옵틱 등 원천기술연구에 집중하였다. 그 결과물을 시장에 선보일 계획이다. 신규 설비는 기존 mass 리플로우에 비해 경제성이 매우 뛰어나다고 자부한다. 단위면적당 UPH, 전기소모량, 유지보수 등의 측면에서 월등히 앞선다. 더불어 보이드 생성 등의 생산품질과 관련된 민감한 이슈도 해소할 수 있는 솔루션이다. 

대중성이 짙은 일반 리플로우 시장을 우선적으로 공략한 후 차츰 시장영역을 확대해 나갈 계획이다. Mass 리플로우 시장의 ‘게임체인저’이면서, 반도체 칩의 초소형화·초경량화·초막박화를 구현해 낼 수 있는 파트너 역할을 충실히 이행해 고객가치창출에 도움을 주면서 성장하려고 한다.