【반도체 패키징】 4강-Conventional Package의 Back-End 공정

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이전 포스팅에서는 일반적인 Conventional package와 Filp-Chip package에 대하여 포스팅하였음

Conventional package에는 백랩, 쏘잉, 다이 어태치 그리고 와이어 본딩 공정이 필요함

플립칩 패키지에는 범프를 형성하는데 범프를 형성한 후 범프의 안정성을 위해 칩과 기판 사이를 수지로 채워 접합부 신뢰성을 향상시키는 언더필 공정을 거침

 

https://nate0707.tistory.com/169?category=1488889

【반도체 패키징】 3강-컨벤셔널 패키지와 플립칩 패키지

 

 

반도체 패키징에서 Back-End 공정은 몰딩, 언더필, 마킹, 솔더볼 어태치, 패키지 소팅, 테스트, 패키지 온 패키지(PoP) 등의 단계로 구성됨

 

1. Mold 공정과 언더필 공정

 

- Mold 공정

 

Mold 공정은 반도체 칩을 보호하고 기계적 안정성을 높이는 과정으로, Transfer Mold와 Compression Mold 방식이 있음 

 

Transfer Mold 방식: 서브스트레이트를 몰드 금형틀에 놓고 EMC(Encapsulation Molding Compound) 태블릿에 온도와 압력을 가해 액체 상태로 만들어 채우는 방식으로 진행됨 

Compression Mold 방식: 몰드 재료를 가열하여 직접 압착하는 방식으로 진행됨

 

 

*EMC(Encapsulation Molding Compound)는 반도체 칩을 보호하고, 패키지의 신뢰성을 높이기 위해 사용됨. 주요 성분으로는 필러, 에폭시 수지, 경화제, 촉매, 이형제가 포함됨

 

*필러 농도에 따른 특성 변화 필러 농도가 높을수록 기계적 강도와 열전도율이 증가하지만 전기적 절연성이 저하됨

*필러 농도가 낮으면 전기적 절연성이 높아지지만 기계적 강도와 열 관리 성능이 낮아질 수 있음

 

*경화 과정 일반적으로 열경화 공정을 거쳐 EMC의 기계적 강도와 전기적 절연성을 확보함

*경화 온도와 시간 조절이 중요하며, 이를 통해 반도체 패키지의 신뢰성을 높임

 

- 언더필(Underfill)

 

언더필은 반도체 칩과 기판 사이의 접합부를 강화하여 패키지의 신뢰성을 높이는 역할을 함 

 

 

CUF(Capillary Underfill): 솔더 접합 후 언더필 재료를 모세관 현상을 이용해 채우는 방식 

MUF(Molded Underfill): 몰딩과 언더필을 동시에 진행하는 방식으로, 추가 공정을 줄일 수 있지만 비용이 높음

 

2. 마킹, 솔더블 어태치, 패키징 소팅

 

- 마킹(Marking)

 

마킹 공정은 반도체 패키지 표면에 제품 정보(제조사, 생산일자, 제품 종류 등)를 표시하는 과정임. 고객이 원하는 특정 기호나 숫자를 각인하기도 함

 

- 솔더볼 어태치(Solder Ball Attach)

 

솔더볼은 반도체 패키지를 외부 회로와 전기적으로 연결하는 중요한 역할을 함. 전기적 연결뿐만 아니라 기계적 결합 역할도 수행함

 

 

- 패키지 소팅(Singulation)

 

반도체 패키지를 개별화하는 공정임. 웨이퍼 상태로 진행된 패키징을 개별 칩 형태로 분리하여 출하할 준비를 함

 

3. 테스트 공정

 

 

패키지 Sawing 후 양품만 출하하기 위해 진행하는 과정임. 신뢰성을 확보하기 위해 테스트 소켓에 패키지를 위치시킨 후 전기적 특성 검사를 수행함

 

4. 패키지 온 패키지(PoP)

 

- 패키지 온 패키지(Package on Package)

 

PoP는 메모리 제품과 비메모리 제품을 하나의 패키지로 적층하여 구현하는 방식임

 

인터포저(Interposer)를 사용하여 칩 간 연결성을 높이고, 패키지 집적도를 증가시킴

 

 

-인터포저(Interposer)의 역할

 

프로세서와 메모리를 연결하는 중간 매개체 역할을 함

2.5D 패키징 및 시스템 인 패키지(SiP) 기술에서 활용됨

인터포저용 솔더볼은 칩과 인터포저 또는 인터포저와 PCB 간 전기적 연결을 형성하는 데 사용됨