#3. 반도체 패키징 (웨다와몰패) 4분 안에 끝! | 반도체 강의 (기초부터 취업까지)

그동안의 현업 반도체 노하우만을 담아 학습 영상을 제작하였습니다
잘 부탁 드립니다

https://youtu.be/-0nglt5nXLE?si=ivjBZbnoDZ8wsiYK

 

우리는 지난시간 반도체 8공정에 대해 알아보았고,
이번 시간에는 가장 마지막인 패키징 공정에 대해 자세히 알아보겠습니다

지금까지 반도체의 대부분이 미세공정에 치중했다면 미세화의 한계지점에 이른 현재는 칩을 쌓아가고 효율화를 고민하는 패키징공정에 비중이 점점 높아지고 있다고 말씀드렸습니다. 

Packaging, 후공정, OSAT는 반도체 제조 과정으로 보면 모두 동일한 의미입니다. 
조금 구체적으로 설명하면, 후공정에서 주로 하는 일들은 테스트를 포함해 반도체 패키징 작업을 하는 것이며, 특히 오사트는, 전공정인 파운드리나 IDM으로부터 웨이퍼를 받아 웨이퍼 테스트부터 패키징등의 솔루션만을 별도로 제공하는 사업을 뜻합니다. 국내외, OSAT 기업들이 있으며 대표적 글로벌 오사트기업은 ASE (TSMC의 최고 협력 파트너), Amkor 가 있습니다

Packaging 공정 (웨다와몰패) 에 대해 설명드리겠습니다
 첫번째 백그라인딩과 쏘잉을 포함한 웨이퍼. 두번째 다이어테치. 세번째 와이어본딩. 네번째 몰드 마킹 솔더볼어테치. 다섯번째 패키지쏘잉과 파이날검사와 패킹을 포함한 패키징 관련 공정

1. Wafer (Grinding / Sawing(=Dicing))
웨이퍼를 뒤집어 뒷면을 그라인더로 가로로 얇게 만들고 세로로 자르는 공정입니다
웨이퍼 Sawing(톱질)과 dicing(잘라서 주사위로 만듦. 깍둑썰기)은 같은 말입니다

2. Die Attatch 3. Wire Bonding 
칩과 기판을 연결하는 공정입니다.
첫번째, 칩을 붙인뒤 분수처럼 칩 상단을 금실로 계단처럼 연결하는 방식과
두번째, 칩하단에 범퍼를 붙인뒤 그대로 붙이는 방식으로 마치 소방서 하강봉 방식의 두가지가 있습니다.
두번째 방식은 전통적인 방식 즉, 기판과 칩상단을 금실로 연결한 방식이 아닌, 입출력을 마주보게 뒤집어 볼로 연결했다고 해서 이 형태를 Filp Chip이라고 하고 이러한 공정을 플립칩 마운트라고 부릅니다. 
여기서부터는 폼팩터가 웨이퍼에서 PCB 혹은 Substrate라고 불리는 기판위에 칩이 배열로 올려놓은 상태가 됩니다

Die-Attatch와 Wire-Bonding을 하나의 패턴으로 진행되는 소위, 다와다와 방식은, 층 쌓기가 좋아 주로 메모리에, 기판과 칩을 Solder Ball 하나로 바로 연결하는 Flip Chip은 칩과 기판간 짧은거리로 인해 CPU 혹은 GPU 연산칩에 기본적으로 선호되는 방식입니다. 
제품의 형태에 따라 최근에는 이 두방식을 섞어서도 쓰기도 하고, 메모리의 고급화에 따라 메모리를 Filp Chip방식으로도 만들기도 합니다(DDR). Filp Chip 방식은 이후 칩의 상하단을 직접 연결하는 HBM 제품의 핵심기술인 TSV 방식으로까지 발전됩니다

Mold, Marking, Solder Ball Attach
연결된 칩과 기판을 EMC라고 불리는 고분자 Epoxy로 덮는 것을 말합니다. 형태가 붕어빵 틀에 가루를 넣고 열과 압력을 가해 잠시 액체상태로 성형후 굳히는 형태로, 칩을 특수 플라스틱으로 덮어서 보호한 것을 말합니다
Marking은 보통 Molding 된 제품의 상단 표면에 레이저로 각인합니다. 제품명이나 날짜, 2D 바코드 등 정보가 있습니다
Solder Ball Attach는 서브스트레이트의 Array(배열)상태로 존재하는 칩이 각각의 패키지형태로 잘리기 전, 제품이 될 기판과 연결될 Ball을 붙여주는 작업입니다. 볼통이 위에 있고 기판을 뒤집어서 붙여줍니다

다음은 Package입니다.    
기판을 잘라서 Package 형태로 잘라줍니다. 이 Sawing을 기존 Sawing과 구분하기 위해, 자른뒤 정렬한다는 의미인 Saw Sorter, 혹은 하나하나 개별화 시켰다는 의미인 Singulator라 부릅니다.

최종 검사를 거친뒤, 릴형태나 트레이에 담긴 상태로 포장하여 출하됩니다(B2B형태) 이것도 단순 칩하나가 아닌 하나의 칩위에 다시 칩을 쌓거나 램처럼 하나의 PCB에 여러가지 메모리가 장착되는 등 2차 가공의 수요가 있기 때문에 내부에서 조립되는 경우 다시 추가 공정을 진행합니다.

그럼 전통적인 패키징 공정설명은 여기서 마치겠습니다. 다음시간은 반도체 전체 공정에서 가장 중요한 개념인 수율관련 용어들을 알아보겠습니다.