인라인 X-Ray 시장 기대감 고조
3D, AOI+X-Ray 복합기 가능성 타진

X-Ray 검사기 업체들의 숙원이었던 인라인 X-Ray 시장이 본격화될 조짐을 보임에 따라, 검사기 업체들이 기지개를 펴기 시작했다. 그동안 인라인 X-Ray 검사기의 시장확대에 발목을 잡았던 가격과 속도의 문제가 어느 정도 해결됐고, 스마트 기기에 시스템-칩 장착이 늘면서 전수 검사용 X-Ray에 관심이 커지고 있기 때문이다. X-Ray 업체들은 더 나아가 3D 기술까지 접목하려고 하고 있다.

X-Ray 검사기 시장이 서서히 달아오르고 있다. 비 생산용 장비라는 이유만으로 SMT 시장에서 한편에 밀려나 있었던 X-Ray 검사기에 점차 서광이 비치고 있다. BGA, PoP(Package-on-Package), SoC(System-on-Chip) 등의 첨단 패키지 부품의 적용이 늘어나면서 X-Ray에 대한 관심이 높아졌기 때문이다. 최근 아이폰, 갤럭시S, 옵티머스 등 스마트폰과 더불어 아이패드, 갤럭시탭 등 스마트패드의 급속한 시장 확대는 이러한 패키지 부품들의 사용을 더욱 부채질하고 있다.
아이폰의 경우, 대략 17개의 시스템-칩이 적용되고 있으며, 이 중 12개 정도가 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 따라서, 이들 부품의 불량을 검출할 수 있는 X-Ray 검사기가 재조명되고 있다.
시스템-칩은 배면에 납땜이 되어 있기 때문에, AOI 검사기로는 위치 검사밖에 하지 못한다. 추후에 발생할 수 있는 미납, 소납, 과납 등을 검증하기 위해서는 X-Ray 검사기가 필요하다. 그동안 가격, 검사 속도 때문에 인라인 X-Ray 검사기가 확대되지 못했는데, 이제는 검사 택타임까지 향상시킬 수 있는 기술이 확보되었고 가격도 어느 정도 맞출 수 있게 됐다. 그런 만큼 X-Ray 검사기 업체들은 올해 인라인 X-Ray 검사기 시장이 본격화할 것으로 기대하고 있다. 더욱이 올해 대기업들이 그동안 미뤘던 설비투자 품목에 인라인 X-Ray 검사기를 포함시킬 가능성이 커지고 있다.

X-Ray 검사기, 필요성 증대
전자부품은 기능이 통합되고 점점 더 경박·단소화하고 있다. 이는 IO 숫자는 늘어나지만 피치는 점점 작아짐을 의미한다. 그리고 웨이퍼 레벨에서 다이렉트로 PCB에 올라가는 패키징이 늘고 있기 때문에, 결국 광학검사기로 안 보이는 항목이 점점 늘어나고 있다. 이러한 부분은 결국 X-Ray 검사기로 대체해야 한다. 또한 반도체 패키징과 SMT 어셈블리의 영역이 점차 희석됨에 따라, X-Ray 검사기의 비중이 더욱 높아지고 있다.
과거에는 반도체 패키징과 SMT 조립이 확실하게 구분돼 있었다. 그러나 이제는 점차 희석되고 있다. 지금까지는 웨이퍼 레벨에서 직접 잘라서 와이어 본딩하고 패키징을 해서 그 다음 PCB에 얹었다면, 향후에는 다이렉트로 PCB에 실장하는 기술이 대세가 될 것이다. 이것은 SMT 기술 자체가 반도체 패키징 공정에 포함이 된다는 것을 의미하며, 다시 말해 반도체 후공정 기술이 곧 SMT 기술이 되는 셈이다. 이러한 시스템으로 바뀐다면, X-Ray 검사기의 역할이 대단히 중요해진다.

3D X-Ray, 관심 고조
PoP, SoC 등의 사용 확대는 X-Ray 검사기에 또 다른 기술을 접목시키도록 부추기고 있다. 단순한 흑백 영상에서는 여러 개의 본딩과 납땜이 겹쳐 보이기 때문에, 확실하게 볼 수 있는 기술이 추가되어야 한다. 이에 대한 솔루션이 바로 3D 기술이다.
X-Ray 업계에서는 현재 SMT 업계에서도 3D 검사까지 진행해야만 품질이 확보되는 공정에서 수요가 발생하고 있다고 말하고 있다. 대표적으로 반도체 패키징, 메모리 모듈 업종을 꼽는다. 최근 반도체 패키징은 칩 위에 다층으로 핀이 적층된다. 적층되는 웨이퍼와 웨이퍼 사이에도 IO가 서로 납땜이 된다. 이러한 구조는 2D X-Ray 기술로는 구분하기 어렵다. 메모리 모듈도 이러한 구조로 제조되고 있으며, 앞으로 비메모리 모듈도 서로 특성이 다른 칩들이 붙은 상태에서 PCB 위에 올라갈 것으로 예상된다. 결국 최종적으로 보고자 하는 부분은 PCB와 칩 사이의 연결 상태로, 2D 기술을 적용해서는 칩 간의 범핑된 IO와 PCB 사이에 있는 부분들을 판독하기 어렵다. 칩 성능과 관련해서는 X-Ray 검사기가 검증해야 하는데, 여기에 3D 기술이 적용되고 있다.
3D 기술을 적용하면 적층된 PCB를 층별로 볼 수 있을 뿐만 아니라, 보고자 하는 부분을 측면에서도 볼 수 있다. 한 마디로 정밀한 분석이 가능하다. 그러나, 3D X-Ray의 단점도 있다. 2D X-Ray에 비해 많은 시간이 소요된다. 일반적으로 하나의 부품을 수백 장으로 촬영해야 하고, 이들 데이터를 형상화해야 하는 과정을 거쳐야 하기 때문이다. 과거에 비해 요즘은 많이 빨라졌지만 그래도 생산 라인용으로 적용하기에는 아직 무리다. 예전에는 3D X-Ray 검사기가 SMT 생산 라인에서는 적용하기 힘든 기술로 치부됐다. 20초대 내의 생산 택타임을 충족하기 힘들다는 점 때문이다.

AOI+X-Ray 복합기, 부정적 시각
X-Ray 검사기 업계에서는 AOI 검사기와 X-Ray 검사기가 통합된 복합기에 대해 다소 부정적인 시각을 가지고 있다. 이들은 AOI+X-Ray 복합기가 유리하게 느껴지지만, 기술적으로 자세히 들여다보면 문제가 많다고 지적한다. 광학이든, X-Ray 검사기이든 검사 속도, 정밀도, 가격을 모두 만족시켜야만 시장성이 있는데, 복합기는 어느 한 부분도 충족시키기 어렵다는 주장이다.
X-Ray 업체들은 복합기의 가격 하락은 기대하기 어렵다고 말하고 있다. 광학 카메라와 X-Ray 기능이 동시에 적용됨으로써 장비의 사이즈를 축소하는 데도 한계가 있다. X-Ray 소스 및 디텍터가 들어가면, 방사선이 차폐되어야 하고 또한 차폐실 안에 광학 카메라와 X-Ray 소스가 동시에 들어가려면 크기가 커져야 한다. 따라서 생산원가가 상승하게 된다. 또한 검사 속도를 맞추기 위해 검사 장소가 분리되어야 하는데, 이는 추가적인 생산원가 상승을 초래한다. 결국 개별 장비보다 가격 경쟁력에서 크게 떨어지게 된다.
업계 관계자에 따르면, AOI 업체들이 가격하락을 예상하고 접근하지만 X-Ray 검사기 입장에서 보면 결코 하락되지 않는다는 점을 알고 있기 때문에, X-Ray 검사기 업체들은 사실상 고려하지 않고 있다. 또한 광학검사기의 수십 배 이상 확대할 수 있는 X-Ray 검사기의 특성상 조그마한 진동에도 영상에 큰 차이가 나타나기 때문에, X-Ray 소스와 광학 카메라가 개별적으로 움직여야 한다. 이러한 구조는 결국 생산원가를 높이게 된다. 복합기가 시장에서 인정을 받기 위해서는 갈 길이 멀다는 얘기다.