- 글번호
- 3813
반도체 8대 공정 – 8. 패키징(Packaging)
- 작성일
- 2022.10.19
- 수정일
- 2022.10.19
- 작성자
- 반도체과
- 조회수
- 268
반도체 8대공정, 드디어 여덟번째 패키징(packaging) 공정입니다. 이 주제와 관련하여 글을 쓰기 시작한게 작년 11월인데 이제야 8번째를 쓰고 있으니 저의 게으름을 탓할 수 밖에 없네요. 그래도 끝낼 수 있다는 데 있어서 약간의 성취감이 듭니다.
패키징 공정에서는 최종 검사를 마치고 양불 판정을 받은 칩들은 각각의 네모난 칩형태로 잘라서 개별 소자로 만듭니다. 원래는 웨이퍼 상에 일렬로 수백개의 똑같은 칩들을 복사/붙여넣기처럼 가로세로 줄을 맞춰서 만들게 됩니다. 패키징 공정에서 이들을 낱개로 잘라서 사용하는데 이를 베어칩(bare chip) 혹은 다이(Die)라고 부릅니다. 이 상태는 실리콘 기판위에 회로가 새겨져 있는 상태이지 외부에서 전원이나 신호를 줄 수 있는 상태는 아니며, 고온, 고습, 화학약품, 진동/충격 등 외부의 충격에 쉽게 부서질 수 있습니다. 따라서 각각의 칩이 IC의 동작을 하기 위해서는 추가적으로 전원과 신호를 주고 받을 수 있도록 외부와 선을 연결하는 작업(wire bonding)과 외부 충격에 대해 IC를 보호하기 위해 피복을 씌워주는 작업(molding)이 필요한데요.. 이 작업을 우리는 패키징이라고 부릅니다.
패키징에는 다음과 같이 단계적으로 작업이 이루어집니다.
1. 웨이퍼 칩 절단(Sawing)
o 웨이퍼 위에 새겨진 칩의 크기 단위로 잘라서 낱개의 칩으로 만드는 작업입니다. 웨이퍼 위에는 똑같은 칩들이 수백개 나란히 배열되어 만들어지고, 각 칩은 겹치지 않게 선으로 구분되어 있는데, 이 선을 따라서 다이아몬드 톱이나 레이저 광선을 이용해 절단합니다. 자르는 작업을 톱질에 비유하여 Sawing 이라고 부르고 있습니다.
2. 다이 장착(die attatch)
o 절단된 낱개의 칩들을 리드프에임(Lead Frame) 혹은 PCB위에 올려서 고정시키는 과정입니다. 리드프레임이나 PCB는 IC 칩에 외부와 선을 연결할 수 있도록 해부고, 칩이 고정될 수 있도록 지지해 주기 위해 사용됩니다.
3. Bonding
o Wire bonding : lead frame과 IC chip 사이에 선으로 연결하는 작업을 말하며, 주로 전도성이 좋은 금을 이용하여 배선을 많이 합니다.
o flip chip package : 최근에는 IC의 미세화와 더불어 선으로 직접 연결하는 wire bonding 외에 IC chip과 기판 사이에 금이나 솔더(주석, 납, 은 화합물) 범프(돌기) 등을 이용해서 연결하는 flip chip package 방식이 점점 늘어나는 추세라고 합니다. 플립칩패키지는 와이어본딩에 비해 전기저항이 작고 속도가 빠른 칩을 구현할 수 있고, 작은 폼팩터(Form factor) 구현을 가능하게 합니다.
flip chip package
4. Molding
o 몰딩은 IC의 외부를 플라스틱이나 세라믹 같은 물질을 이용하여 밀봉하므로써 외부 환경의 충격으로 부터 IC 회로를 보호하고 제품의 모양에 적합한 형태를 가지도록 성형하는 과정을 말합니다. 일반적으로 몰딩한 후에 레이저 등을 이용하여 각종 회사의 로고와 품번 등을 기록하여 IC의 속성들을 기록하고 있습니다. 이 과정을 거치게 되면 우리가 흔히 전자제품 등을 분해했을때 기판에 붙어 있는 IC의 모양이 완성됩니다.
5. 최종 시험(Final Test)
o 몰딩까지 끝나면 제품으로서의 IC의 생산이 끝나게 됩니다. 그러면 최종적으로 만들어진 IC가 원래의 요구에 맞게 동작하는지를 확인하는 과정입니다. 일종의 품질검사라고 보면 되겠습니다.
o 여기서는 다양한 전압과 온도/습도/진동 등의 전기적, 기계적, 기능적 특성들을 종합하여 검사합니다. 이 모든 공정을 통과한 IC를 트레이나 롤 같은 형태로 포장하여 제품으로 출하하게 되는 것이지요.
o 시험데이터를 분석해 제조 공정이나 조립공정에 회신하여 공유하므로써 공정이나 제품의 품질을 개선하는데 중요한 데이터로 활용됩니다.
여기까지 해서 반도체를 제조하는데 필요한 8대 공정에 대해서 알아보았습니다. 공학적인 접근이 아니라 초보자에게 전체적인 개념을 설명하기 위한 자료로 보시고 이해하시면 좋겠습니다. 앞으로도 반도체를 이해하는데 필요한 지식들을 계속해서 글을 올려 드릴것을 약속드리며 반도체 8대공정에 대한 글은 이것으로 마치도록 하겠습니다. 감사합니다.
출처 : 삼성반도체이야기 [반도체 8대 공정] 9탄, 외부환경으로부터 반도체를 보호하는 패키징 (Packaging) 공정, 티스토리 블로그 공대놀이터 반도체 8대공정 8탄, 패키징공정(Packaging) 개념 정리
두원공과대학교 반도체과
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