[IT 그것] 반도체 8대 공정 ⑨ '패키징 공정'
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[IT 그것] 반도체 8대 공정 ⑨ '패키징 공정'
  • 안성찬 기자
  • 승인 2021.01.06 16:56
  • 댓글 0
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'IT 그것'은 독자들이 흥미를 가질만한 IT 관련 주제들을 광범위하게 다룹니다.


반도체. [이포커스 PG]
반도체. [이포커스 PG]

'패키징 공정'은 반도체 칩이 제품으로 거듭나기 위한 공정 중 하나이다. 

패키징 공정은 반도체를 외부 환경으로부터 보호하고, 전기적 연결을 해주는 공정으로 4 단계의 공정을 진행한다. 그럼 패키징 공정이란 무엇일까.


반도체를 외부 환경으로부터 보호...전기적 연결 해주는 패키징 공정


반도체 공정 첫 부분인 웨이퍼 제작에서 원통형 실리콘을 낱개로 얇게 잘라 웨이퍼를 만들었다. 이렇게 만들어진 웨이퍼는 수많은 공정을 거치게 되고 이 웨이퍼를 '베어칩(Bare chip)' 혹은 '다이(die)'라고 부른다.

베어칩과 다이 상태에서는 전자기기에 장착되기 위해 알맞은 포장이 필요며 반도체 칩이 외부와 신호를 주고 받을 수 있도록 길을 만들어준다. 외부환경으로부터 보호해 주는 공정이 패키징 공정인 것이다. 패키징 공정도 크게 4단계로 구성돼 있는데 어떤 공정을 거칠까.


낱개의 칩으로 분리하기 위한 웨이퍼 절단과 칩 접착


아직 반도체 칩은 원판 위에 새겨진 상태며 낱개로 나누는 공정을 거쳐야 한다.

웨이퍼에는 수백 개의 칩이 회로를 따라 촘촘하게 배열돼 있다. 각각의 칩은 '스크라이브 라인(Scribe Line)'라인을 통해 구분돼 있기 때문에 라인을 따라 반도체 칩을 다이아몬드 톱이나 레이저 광선을 이용해 절단해 잘라낸다. 이 작업은 잘라낸다는 의미로 '웨이퍼 소잉(Wafer Sawing)'이나 ‘다이싱(Dicing)’이라 부른다.

이렇게 잘라낸 칩들은 리드프레임(Lead Frame) 또는 PCB(Pronted Circuit Board) 위에 옮겨진다. 리드프레임은 반도체 칩과 외부 회로 간 전기 신호를 전달하고, 외부 환경으로부터 칩을 보호하고 지지해 주는 골격 역할을 한다.

웨이퍼 절단과 칩 접착이 끝나면 금선 연결과 성형 공정이 진행된다.


'금선 연결'과 '성형 공정'


금선 연결 방식에는 '와이어' 방식과 '플립 칩' 방식으로 나뉜다.

반도체에 전기적 특성을 가해주기 위해 칩의 접점과 기판의 접점을 가는 금선으로 연결하는 공정을 거친다. 이 공정을 '와이어 본딩(Wire Bonding)'이라고 부른다.

플립 칩 방식은 '플립 칩(Flip Chip)패키지'라고 부르며 와이어 본딩보다 전기 저항이 작고 속도가 빠르며 거기에 폼펙터를 작게 구현하게 됐다.

금속 연결이 끝나면 열과 습기를 비롯한 물리적 환경으로부터 반도체의 집적 회로를 보호하고, 원하는 형태의 패키지로 만들기 위한 성형(Molding) 공정을 거친다. 금선 연결을 끝낸 반도체 칩을 화학 수지로 밀봉하는 공정을 거치면 우리가 흔히 알고 있는 반도체 칩으로 완성된다.

성형 공정이 끝난 반도체 칩은 패키징 공정의 마지막 단계인 '패키지 테스트'를 진행한다.


패키징 공정의 마지막 '패키지 테스트'


금선 연결과 성형 공정을 거치면 최종적으로 패키지 테스트를 거친다.

이 공정은 반도체 검사 장비(Tester)에 넣고 전압을 비롯해 전기 신호, 온도, 습도 등을 제품에 가해 전기적 특성과 기능적 특성, 동작 속도를 측정하는 공정이다.

'패키지 테스트'는 완제품 형태를 갖춘 후에 검사를 진행하기 때문에 '파이널 테스트'라고 부르기도 한다. 이 공정을 통해 불량품과 양품을 한 번 더 걸러내고 데이터를 분석하거나 제조 공정과 조립 공정에 대해 피드백을 진행하면서 제품의 품질을 개선하기도 한다. 그럼 패키지 테스트에서 탈락한 불량품은 어떻게 처리될까.

SK하이닉스 관계자는 이포커스와 통화에서 "(패키지 테스트에서 탈락한 제품 처리에 대해) 탈락한 반도체 칩은 상태에 따라 재활용하기도 하며 대부분 폐기한다"고 밝혔다.

이렇게 패키지 테스트에서 탈락한 불량품을 최종적으로 걸러내고 나면 패키지 테스트가 끝난다.

안성찬 기자 gameas@e-focus.co.kr

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