패키징 기초

패키징 내부에서 Lead Frame Bonding Wire

+ Epoxy molding (외부충격보호)

 

패키징의 정의 : 반도체 후 공정 기술, Off chip interconnection 칩 외부로의 배선 기술

 

패키징 : 기술 + 공정 

패키지 : 제품

 

패키지 기술은 전자기기의 다기능화 (예시로는 휴대폰의 다양한 기능들, 카메라, 통신, 컴퓨팅 등) 에 따라 각 구동을 담담하는 다양한 반도체칩이 필요함. 그러나 제한된 공간 안에 최대한 많은 칩을 배치할 수 있도록 하는것이 중요해짐.

또한 침과 칩 사이의 효과적인 배선 기술이 필요해짐.

이것이 전자기기 성능 향상에 큰 역할을 하게 됨.

오프칩 인터커넥션이 중요해짐 !

 

패키징에서는 첫번째레벤 : 반도체 패키지 혹은 IC 패키지

2단계 : 반도체 패키를 카드 위에 실장

3단계 : 카드를 보드에 끼워 최종연결하는 단계

 

종종 웨이퍼 자체에서 추가 공정이 필요할 때도 있는데 이것이 바로 제로레벨 패키징.

 

칩과 패키지의 연결을 위해 웨이퍼 상에서 진행하는 공정단계

예시 : 재배선 Redistribution , 솔더 범프 형성 등

 

리드프레임이나 기판위에 칩을 올려놓고 서로 연결하여 패키지 또는 모듈을 제조하는 단계 : 1단계 패키징

 

패키지 또는 모듈과 다른 부품을 PCB나 카드상에 실장하는 단계 : 2단계 패키징

 

시스템에 따라 여러개의 카드를 하나의 보드에 끼우는 경우 : 3단계 패키징

 

-> 시스템에 따라 몇단계까지 거칠지가 달라짐.

 

반도체 패키지는 1. Power distribtion이 중요함 칩에 필요한 전력 공급

2. 시그널 디스트리뷰션 전기적 신호를 다른침에 전달하는 역할. (전기적인 통로 역할)

3. Geat dissipation 고집적 칩 작동시 저항열에 의해 열이 발생. 칩의 온도상승은 처리속도 저하로 이어짐. 칩에서 발생된 열을 밖으로 방출해주는 역할을 함.

4. 패키지 프로택션 .칩은 기계적 화학적, 열적 환경에서 보호받아야 함.

 

-> 패키지기술의 발전이 실제 우리가 받아볼 수 있는 전자기기의 크기를 정함 (발전의 동향이 같음)

(최근에는 채키지 적층기술이 필수. 검색후 공부해볼것)

 

리드프레임을 이용하는 공정 : 플라스틱 패키지 (조립) -> 기본

 

공정 순서.

 

1. 백 그라인딩 

 

: 웨이퍼 후면을 갈아 칩의 두께를 감소시키는 공정. 얇은 패키지 제조를 위한 공정 (필요한 경우 진행)

웨이퍼 두께는 일반적으로 500마이크로미트에서 800마이크로 정도. 그러나 반도체 소자는 1마이크로도 안되므로 웨이퍼 자체를 갈아 소자 칩의 크기를 줄입.

 

2. 다이 분이 (다이 세퍼래이션)

 

: 웨이퍼를 개별 단위 다이로 분리하는 공정, 접착테이프로 웨이퍼 고정 후 다이 분리, 첨단공법으로 레이저나 플라즈마 에칭을 이용하여 분리.

 

3. 다이 어태치먼트

 

: 다이를 리드프래밍이나 기판에 붙이는 공정. 접합 재료는 에폭시를 사용하는데 열전도도를 향상시키기 위해 Ag 로 채워진 에폭시를 사용하기도 함.

공정 접함으로 Au-Si, Au-Sn솔더 등으로 접합하기도 함.

 

4. 와이어본딩

 

:미세한 본딩 와이어를 이용하여 칩을 전기적으로 연결. 와이어 재료로는 금, 알루미늄, 구리가 들어감.

 

5. 몰딩

 

:다이를 보호하기 위해 다이를 밀봉하는 공정. 몰드 안에 애폭시 몰딩 컴파운드를 채우는 공정. 일반적으로 트랜스퍼 몰딩이라는 방법을 사용함.

컴파운드를 채운 후 경화시키면 단단히 생성됨.

 

6. 트리밍

: 리드프레임의 프래임은 얇고 잘 휘어 손상되기 쉬움. 그래서 리드의 변형을 막아주기 위해 몰딩 후에 Dambar를 끊어주어 리드와 리드사이가 연결되지 않도록 해주어야 함. (댐바가 지지대 역할. 트리밍 이후에는 제거됨)

 

7. 솔더 코팅

 

: 리드에 솔더를 코팅하는 단계. 반도체 패키지를 PCB위에 솔더링 할 때 리드가 솔더로 코팅되어 있으면 -> 솔더링 향상을 위해 리드에 솔더를 코팅하는 작업.  코팅방법은, 도금방법, 융융솔더에 담궈서 코팅하는 방식이 일반적.

 

8. 마킹

 

: IC 정보를 패키지 윗면에 기록. 잉크 패키징 혹은 레이저로 써넣음.

 

8. 포밍. 

 

: 패키지를 실장하기 쉽게 리드를 성형하는 공정

 

9. 싱귤래이션 :  개개의 패키지로 분리하는 공정

 

10. 패킹 : 반도체 패키지를 포장.