*목차*
1. 언더필(Underfill) 공정 이란
2. 언더필(Underfill)의 역할
3. 언더필(Underfill) 종류
1. 언더필(Underfill) 공정 이란
-. Underfill 공정은 반도체 후공정(패키징) 중 한 가지로
Flip Chip Bonding(플립칩 본딩) 공정 후에 진행해요.
우선 Flip Chip Bonding 공정은
하나의 Chip을 다른 Chip(또는 Wafer) 위에 Bump(접속단자)를 사이에 두고 붙이는 공정으로
Chip에 형성된 회로를 외부(또는 다른 Chip 회로)에 연결하는 공정이에요.
(이전 포스팅에서 'Flip Chip Bonding'에 대해서 정리해봤으니 참고 해주세요~)
Flip Chip Bonding이 완료되면 Bump 사이사이에 빈 공간이 생기는데요.
Underfill(언더필) 공정은 이름 그대로 '밑을 채운다' 라는 뜻으로
Flip Chip Bonding 후에 생기는 접합면 사이의 빈 공간을
Epoxy와 같은 절연 수지로 채우는 공정이에요.
그리고 'Curing(경화)'를 통해서 수지를 고정하면서 마무리해요.
2. 언더필(Underfill)의 역할
-. Flip Chip Bonding만 완료된 Chip은
㎛ 단위 크기의 Bump로만 2개의 시편이 붙어있어요....
이런 상태에서 만약 외부 충격이 가해지면
손상이 가거나 Bump 접합이 떨어질 수 있어요.....
또 Bump 사이사이의 빈 공간은 외부에 그대로 노출이 되는데요.
온도 변화, 습도, Particle과 같은 외부 환경에
Chip 회로가 손상되거나 전기적인 성능이 감소할 수 있어요.
특히 급격한 온도 변화가 발생할 경우에
Bump 접합이 떨어질 수 있어요.....
Die Chip을 붙이는 Substrate는 Chip과 다른 물질로 이루어진 경우가 있는데요.
물질은 종류마다 다른 '열팽창계수(CTE, Coefficient of Thermal Expansion)'을 갖고 있어요.
이 말은 즉, 어떤 물체를 가열 또는 냉각 시켜서 온도가 변하면
부피가 팽창 또는 수축을 하는데
물질마다 부피의 열변형량이 달라요.
여기서 서로 다른 CTE를 갖고 있는 Chip과 Substrate가 Bump를 사이에 두고
딱! 붙어있는 상태에서 온도 변화가 크게 발생한다면
Chip은 붙어있는 상태에서 각각 다르게 부피가 변해요...
물질의 CTE 차이로 인해서 (CTE Mismatch)
본딩된 Chip은 변형이 생기고, Bump에 Stress(응력)이 가해져요...
여기서 열변형 차이가 심하게 발생하면 Bump에 손상(Crack)이 생기거나
접합이 떨어질 수 있어요..
Underfill(언더필) 공정은
Bump 사이 빈 공간에 Epoxy와 같은 Underfill Material을 채워 넣고
경화(Curing) 시켜서 단단하게 고정하고 외부 환경으로부터 반도체 IC를 보호해요.
3. 언더필(Underfill) 종류
-. Underfill 공정은 Chip 사이에 절연 수지를 채워 넣는 방식에 따라 종류가 달라져요.
종류가 많아서 간략하게 어떤 방식이 있는지만 정리해봤어요...
3.1 Capillary Underfill
-. 이름 그대로 '모세관 현상'을 이용해서 Bump 사이사이 공간을 채우는 방식이에요. Bonding이 완료된 Chip 가장자리에 액체 상태의 절연 수지를 떨어트리면 모세관 현상에 의해서 Chip과 Substrate 사이 틈으로 수지가 빨려 들어가고 빈 공간이 채워지는 방식이에요.
3.2 Non-Flow Underfill(Non-Conductive Paste, NCP)
-. Bonding을 하고 Underfill을 하는 것이 아니라
Bonding 전에 Underfill 재료를 기판 위에 미리 도포(Dispensing)하고
그 상태로 Bonding을 진행하는 방식이에요.
Bump의 'Reflow' 공정과 'Underfill Curing'을 동시에 진행하는 방식이에요.
3.3 Non-Conductive Film, NCF
-. Underfill 재료를 Film화 해서 Bonding 전에 기판 위에 Film을 올리고
Bonding을 진행하면서 'Reflow'와 'Underfill Curing'을 동시에 진행하는 방식이에요.
3.4 Molded Underfill, MUF
-. EMC(Epoxy Molding Compound) 기반의 재료를 이용해서
'Transfer Molding' 공정과 'Underfill' 공정을 한 번에 진행하는 방식이에요.
3.5 Wafer Level Underfill, B-Stage
-. Wafer 위에 Underfill 재료를 Coating하고 B-Stage상태에서
Non-Flow Underfill 방식처럼
Bonding하면서 'Reflow'와 'Underfill Curing'을 동시에 하는 방식이에요.
'B-Stage'는 주제와 경화제가 만나 반응을 시작해서 고분자로 형성되는 상태.
(경화 전까지의 상태)
**공부하면서 정리해봤는데 오류가 있으면 댓글로 수정 부탁드립니다.
댓글 없음:
댓글 쓰기