세상에서 가장 쉬운 반도체공정 설명 Step.8 - 패키징공정편

후공정인 양품, 불량품을 선별하기 위한 테스트공정인 'EDS(Electrical Die Sorting) 공정'까지 살펴봤습니다. 이제 반도체 8대 공정의 마지막인 패키징(Packaging)공정에 대해서 알아보겠습니다.

만든이 : LSNB

반도체공정 참고 : 웨이퍼제조 - 산화공정 - 노광공정 - 식각공정 - 증착공정 - 금속배선 - 테스트 - 패키징

패키징(Packaging) 공정

반도체패키징은 칩이 외부와 신호를 주고 받을 수 있게 길을 만들어주거나 외부환경으로부터 안전하게 보호하는 것이 목적이라는 것만 기억해두면 됩니다. 더 정확히 말하면, 집적회로와 전자기기를 연결하고 고온, 고습, 화약약품, 충격 등 외부환경으로부터 회로를 보호하는 역할을 하는 것이죠. 자 그러면, 패키지공정도 다른 공정처럼 단계가 존재하겠죠. 간단하게 살펴볼게요.

1. 웨이퍼절단 : 수많은 칩들을 스크라이브 라인(Scribe Line)에 맞게 절단

전공정을 통해 완성된 웨이퍼의 반도체칩은 한 개가 아니라는 것을 꼭 알아야해요. 한 개씩 만들어지면 대량생산을 할 수가 없죠. 웨이퍼 위에는 수백, 수천개의 칩들이 만들어진 상태에요. 이를 낱개로 절단을 해주는 작업을 맨 처음 해줍니다. 이때, 반도체칩들 사이에는 스크라이브 라인(Scirbe Line)으로 구분이 되어있기 때문에 다이아몬드 톱(Wafer Sawing) 또는 레이저 광선(Dicing)을 이용해 절단해줘요.

레이저로 칩들을 알맞게 절단해준다 / 만든이 : LSNB

반도체 칩들을 절단해주었다면, 개별 칩들이 나오겠죠. 이들을 맨몸의 상태라 하여 베어칩(Bare chip) 또는 다이(Die)라고 부릅니다. 아직 전기신호를 주고받을 수 있는 상태는 아니죠. 앞으로 설명할 것들은 결국 이 베어칩들을 안전하게 전기신호로 연결시켜주는 것일 뿐입니다. 이를 패키징이라 부르는 것이고요.

2. 칩 접착(Die Attach) : 칩을 리드프레임 또는 PCB 기판위에 안착

웨이퍼에서 칩들을 절단했다면, 이제 리드프레임(Lead Frame) 또는 PCB(Printed Curcuit Board)에 옮겨야합니다. 리드프레임은 칩과 외부 회로간 전기신호를 전달하고 지지대의 역할을 해주죠. 또한, 외부환경으로부터 보호까지 해줍니다.

가공 : LSNB / 출처 : 애니실리콘

3. 금선연결 : 칩과 기판 사이를 금속으로 연결

칩을 리드프레임 또는 PCB 위에 올린 것만 가지고는 완전히 접착이 되었다고 할 수 없어요. 칩과 기판이 서로 전기신호를 주고 받기 위해서는 전도성이 있는 금속선을 연결시켜줘야하죠. 이때 선의 형태로 칩과 기판을 연결한다면, 와이어 본딩(Wire Bonding : 끈으로 연결시키다) 방식이라 부릅니다. 전통적으로 많이 쓰여왔죠. 다만, 최근에는 선이 아닌 동그란 볼 형태를 쓰는데요. 더 작고 빠르고 회로를 더 많이 연결시킬 수 있어서 가장 많이 각광받고 있어요. 플립 칩 방식이라 부릅니다. (자세한 차이. 매우중요!!) + (관련기업 : 삼성전기, 대덕전자)

4. 성형(Molding) : 원하는 형태로 성형하기

금속연결공정인 와이어본딩 또는 플립칩 방식까지 끝이 났습니다. 이제 열, 습기 등의 물리적 환경으로부터 반도체 IC(집적회로)를 보호하고 원하는 형태의 패키지로 만들기 위한 성형(Molding)을 해야합니다. 맞ㅣ막으로 화학수지로 밀봉까지 하면 반도체 완성입니다.

여기서잠깐!!
마지막 패키징검사까지 해야 반도체제조사들이 불안하지않겠죠.
· 패키지테스트는 반도체를 검사장비(Tester)에 전압, 전기신호, 온도, 습도 등을 가해 전기적, 기능적, 동작속도를 측정
· 테스트 데이터를 분석해 제조공정 또는 조립공정에 피드백을 줌으로써 공정효율화 달성

여기까지 수고 많으셨습니다. 저도 항상 반도체공정을 반복해서 보기 때문에 추가된 변경사항이 있으면 업데이트 하도록 하겠습니다 :)