[반도체 패키징] Chip Level Package 공정(1) - 개요

안녕하세요. 이번 포스팅부터는 Chip Level Package 공정에 대해서 알아보고자 합니다. 여러분이 Chip Level Package가 무엇인지 알고 계신다는 가정 하에 설명하도록 하겠습니다. 

 

Chip level Package가 무엇인지 모르시는 분들은 아래 포스팅으로 가셔서 복습하고 오시길 바랍니다.

[반도체 패키징] Package 분류 - Chip level Package와 Wafer level Package

자 그러면 시작해볼까요?

 

이전에 Chip level package는 기존에 쓰던 패키지 방식이기 때문에 Conventional Package 또는 Traditional Package라고도 부른다고 했습니다. 이 떄 Chip level package를 두 가지로 세분화할 수 있었는데 기억나시나요?

 

네 맞습니다. 쓰이는 기판에 따라 Lead Frame Type Package와 Substrate Type Package로 구분했었죠. 

Chip level Packaging 공정 또한 Lead Frame과 Substrate 둘 중 어느 것을 쓰느냐에 따라 약간의 차이가 발생합니다.

하지만 전반부는 두 공정 모두 비슷한 양상을 보입니다.

 

 이번 포스팅에서는 간단하게 전체적인 공정의 흐름에 대해서만 다루고 다음 포스팅부터 자세하게 상펴볼 예정입니다.

이제 살펴볼까요

 

Chip Level Package 공정의 전체적인 흐름

 전체적인 흐름을 살펴보기전에 알고 가셔야 할 점은, 지금은 처음듣는 단어가 마구마구 나올지도 모릅니다. 하지만 이제 각 공정을 하나씩 자세히 살펴볼 예정이기 때문에 쫄지 마시고 그냥 '아~ 이런 것이 있구나'하고 넘어가시면 됩니다.

 

 여기 전체적인 흐름도가 있습니다. 흐름도를 잠깐 눈에 익히고 다음 설명으로 넘어가시면 되겠습니다. 

 

공통적인 공정

 먼저, 웨이퍼 테스트가 끝난 웨이퍼가 공정에 들어오게 되면, Back Grinding이라는 공정을 통해 웨이퍼가 원하는 두께가 될 떄까지 갈아주게 됩니다. 그리고 Chip level Package이기 때문에 웨이퍼를 칩으로 잘라서 분리해 주어야겠죠? 이렇게 웨이퍼를 칩으로 분리하는 공정을 Wafer Sawing이라고 합니다.

 웨이퍼를 칩으로 잘라낸 다음엔 무엇을 해야할까요? 이전에 웨이퍼 테스트에서 양품이라고 판정된 칩들을 분리해내야 겠죠. 분리한 다음에 사용할 칩을 Lead Frame이나 Substrate에 붙이는 작업이 필요합니다. 이것을 Die Attaching이라고 합니다.

 이제 무엇을 해야할까요? 칩이 Lead Frame이나 Substrate같은 기판에 붙어있는데도 전기적으로 작동을 하려면 기판과 칩을 전기적으로 연결해 주어야겠죠. 이때 전기적으로 연결해주는 선을 Wire라고 하며 이 공정을 기판과 칩을 와이어로 묶어준다고 해서 Wire Bonding 이라고 부릅니다.

 기판과 칩이 전기적으로 연결이 되었으면, 칩의 나머지 노출된 부분은 굳이 밖으로 튀어나올 필요가 없겠죠. 그래서 칩을 물리적 충격으로부터 보호하기 위해 EMC라는 물질로 덮어줍니다. 이 과정을 Molding이라고 합니다.  여기까지가 Lead Frame Type과 Substrate type의 공통된 공정입니다.

 

이후부터는 기판의 종류가 Lead Frame인지 Substrate인지 따라 달라지게 됩니다.

 

Leadframe Type Package 공정

  먼저 Leadframe Type Package 공정은 Lead들을 각각 분리해 주는 Trim 공정을 거칩니다. 그 이후 Leadframe이 패키지와 외부 시스템 보드를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있도록 Solder를 도금해 주는 공정을 진행해야 합니다. 이 공정을 Solder Plating이라고 합니다.

 마지막으로 Solder가 도금된 Lead들을 하나의 패키지 단위로 분리하고 하나의 Lead를 시스템 보드에 붙일 수 있게 구부려 주는 공정을 거쳐야 합니다. 이걸 Forming이라고 부릅니다.

 

Substrate Type Package 공정 

 Substrate Type Package에서는 Leadframe과는 다르게 바로 Substrate의 pad에 Solder ballㅡㄹ 붙여주는 공정을 진행합니다. 이것을 Solder ball Mounting이라고 합니다. 그 이후 바로 하나하나의 패키지로 잘라내 주는 공정으로 마무리하는 공정인 singulation을 통해 패키징을 완료하게 됩니다.