반도체 패키지 제조 공정 (3): 몰드 (Mold), 마킹 (Marking), PMC 공정

꾸준히 글을 써보려고 하는데.. 역시 무엇을 꾸준히 하는 것은 쉽지 않습니다.

오늘은 계획했던 일을 모두 하고 하루를 마무리하기 위하여 블로그로 들어왔습니다.

 

이번 글에서는 반도체 패키지 제조 공정 중 몰드 공정, 그리고 몰드 공정에 연관된 공정에 대해서 정리하도록 하겠습니다.

 

 

몰드 (Mold) 공정

몰드 공정이란?

 몰드 (Mold)란 한자로 '덮는다'라고 하여 '봉지'라고도 하고 영어로는 Encapsulation이라고 합니다. 통상적으로는 '몰드' 또는 '성형'이라는 말을 사용하기도 합니다.

 

 몰드 공정은 와이어본딩 등이 끝난 칩과 와이어를 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 EMC로 덮는 공정을 말합니다. 이 공정을 진행할 때에는 금형에 반제품을 넣고 몰드 수지 (EMC, Epoxy Mold Compound)를 녹여 외곽 부분을 덮어서 굳혀 주는 공정으로 진행합니다.

 

*EMC (Epoxy Molding Compound)

 와이어본딩 (Wire Bonding)이 된 반제품의 칩과 반도체 기판 일부를 봉지하는 데 사용되는 성형 재료입니다.

필러 (Filler) 및 수지 (Resin)를 주성분으로 각종 배합제를 가하여 성형하기 쉽게 만든 수지로 한번 열을 받아 모형이 형성되면 변형되지 않는 성질 (열경화성 수지)을 갖고 있는 원재료입니다.

 

*열경화성 수지 (Thermo-Set Resin)

 일정 온도의 열을 받으면 점도가 낮아지다가 내부적으로 결합 반응에 의한 크로스 링크 (Cross-link) 구조가 형성되면서 급격히 점도가 올라가고 반응이 완전히 완료되면 물리적, 화학적으로 안정되어 기계적 강도가 높은 경화물이 되는 수지를 말합니다.

 

몰드 방법

1. Transfer Mold (T-Mold)
   - 가장 보편적인 몰드 성형 방법입니다.
2. Vacuum Transfer Mold (V-Mold)
   - 두께가 상대적으로 얇은 성형 방법으로 모바일 제품에 주로 사용합니다.
3. Compression Mold (C-Mold)
   - EMC의 필러 분산성을 향상하여 패키지의 비틀림 (Warpage)을 보정하기 위해 사용되는 성형 방법으로 Thin 패키지의 적용이 증가하는 추세입니다.

 

마킹 공정 (Marking)

 제품의 표면에 반도체 칩 고유의 명칭, 제조 연월일, 제품의 특성, 일련번호 등을 고객 요구에 맞게 인쇄하는 공정입니다.

마킹의 방법으로는 제품 표면에 표시하는 TSS와 제품 뒷면에 표시하는 BSS 방법이 있으며, 마킹 재질에 의한 분류는 잉크 마킹, 레이저 마킹 등의 방법으로 나눌 수 있습니다.

 

 마킹 공정에서 확인해야 할 사항으로는 마킹 블록 (Marking Block)과 마킹 패드 (Marking pad)의 적절한 사용 등을 고려하고 또한 마킹 패드에 의한 압력이 칩에 미치게 될 영향 등을 고려해 칩에 손상이 가지 않을 정도의 압력을 가하는 것이 중요합니다.

 

PMC 공정

 PMC란 Post Mold Cure의 약자로 EMC의 cross-link 구조를 좀 더 견고한 구조로 경화시켜 물리적인 신뢰성을 향상시키는 공정입니다.

PMC는 공정 온도와 시간에 따라 그 경화도가 결정되므로 공정 변수를 조절하는 것이 중요한데 이때 고려해야 할 온도는 물질의 유리 전이 온도 (Tg, Glass Transition Temperature)입니다.

 

*유리전이온도

 재료의 원자 또는 분자의 결합 및 배열 정도가 달라져 물질의 열적 특성 (specific heat)이 급격히 달라지는 온도 또는 열팽창계수가 달라지는 온도를 말합니다.