반도체 패키지 (전공정) - Wafer Sawing 주요 파라미터 및 Die Bonding

Wafer sawing 주요 파라미터

- Blade Dressing

Blade dressing의 목적은 스핀들을 둥글게 만들기 위함으로 최적화된 블레이드 상태를 얻기 위해 블레이드 교체 후 수행됩니다.

 

 

- Spindle R.P.M (분당 회전수)

회전수 가능 범위는 1,000 ~60,000/min, 입력범위는 20,000 ~ 60,000/min, 유리의 경우 20,000 이하입니다. 

R.P.M이 너무 빠르면 cutting 능력도는 올라가나 chipping 불량이 늘어납니다. 최적의 R.P.M 조건을 산출하여 생산, 제조에 적용하는 것이 필요합니다. 

 

- Feed Speed (웨이퍼의 이송 속도, 절단 속도)

입력 가능 이송 속도는 0.1 ~ 600mm/s,  표준 이송 속도 30~50mm/sec 입니다. 

 

 

- Blade Exposure (길이)

Blade Exposure가 길면 수명이 연장되지만, cutting의 품질 저하, blade strength 저하 등의 문제가 발생됩니다. 

 

- Cut Depth (절단 깊이)

마운팅 테이프에 적절한 절단 깊이를 유지하는 것이 매우 중요하며 절단 깊이가 너무 낮으면 마운팅 테이프가 찢어질 수 있고 너무 높을 경우 웨이퍼 뒷면에 균열 및 칩 결함이 발생할 수 있습니다. 

 

- Scribe lane width (street width)

실제 스트리트의 폭에 따라 톱날(블레이드 두께)을 선택합니다. 스크라이브 레인의 폭이 300um을 초과하는 경우, Sawing 공정에 더블 컷을 사용하고 스크라이브 레인 폭이 50um보다 작을 경우 웨이퍼에 대한 평가가 필요 합니다. 

50um 이상 폭이 일반적이고 50um 미만 폭은 제조사별 sawing 능력도를 검토하고 적용되어져야 합니다.

Blade thickness 30~35um => Kerf width 45um max.

Blade thickness 20~25um => Kerf width 35um max.

 

- Chipping (칩핑)

탑사이드 칩핑의 불합격 기준은 다이의 가드링을 넘어갈 경우이나 단, PBGA는 PI층에 닿으면 불합격 됩니다.

높이로 볼 때, 다이 높이의 1/3 이상의 크랙이나 칩 아웃이 발생하면 불량이고 웨이퍼 두께별 측면 칩핑 기준은, 8 mil 이하의 웨이퍼는 1/2 이상의 칩핑은 불합격, 8 mil 이상의 웨이퍼는 1/3 이상의 칩핑은 불합격이 됩니다.

 

- Wafer sawing process & Quality check ( 패드 부식 )

본드 패드상의 부식 시 불합격 기준이 되며 웨이퍼 Sawing 후 발견 시, 다이의 본드 패드 면적의 25% 이상 부식이 발생하면 불량으로 처리합니다

 

 

- 블레이드의 다이아몬드 그릿 크기와 역학적 관계

그릿 사이즈가 크면 절삭력이 커지고, 그릿 사이즈가 작으면 작아진다.

그릿 사이즈가 크면 칩핑이 많아지고, 그릿 사이즈가 작으면 적어진다.

그릿 사이즈가 크면 블레이드 마모가 적고, 그릿 사이즈가 작으면 커진다.

블레이드를 교체하거나, 최적의 블레이드 상태를 유지하려면 블레이드 드레싱을 진행해야 합니다. 

 

wafer-sawing-주요-파라미터

 

 

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Die Bonding 이란?

개개의 Chip을 PCB 또는 Lead Frame (리드프레임)에 옮겨 붙이는 것으로 Sawing 된 칩을 Pick-up 한 다음 에폭시 및 폴리이미드 테이프와 같은 접착제를 사용하여 리드 프레임에 부착하는 공정입니다.

 

 

Die Bonding의 공정 순서는 아래와 같습니다.

- Die Bonding : 공정은 리드 프레임 로딩, 다이 픽업, 접착제 디스펜싱, 다이 본딩, 오븐에서 경화, Visual Inspection (DST)의 순서로 이루어집니다. 

- Dispense :페이스트형 접착제를 사용하며 웨이퍼 뒷면 라미네이션을 사용하는 경우 디스펜서 단계를 건너뛸 수 있습니다.

- Chip pick-up : 웨이퍼 매핑 시스템 및 잉크 도트를 감지하여 테스트를 패스한 칩이 선별, 추출됩니다.

- Die Bonding : 최적의 파라미터(Force/ Time)로 디스펜싱 된 PCB에 다이를 부착하는 공정으로 본딩 조건은 최적의 압력과 시간 조건을 설정하여 진행합니다. 웨이퍼 뒷면 라미네이션 필름의 경우, 칩은 150도 고온에서 부착되고 본딩 공정 후 제대로 본딩이 되었는지 비전 시스템으로 검사합니다. 

- Wafer Mapping : 굿 다이와 불량 다이를 나타내는 파일을 말합니다.  

- 디스펜싱, 본딩 검사 : 기판 위에 접착제를 발라주어 다이와 기판을 접착시킵니다. 접착제를 사용하거나 필름 형태의 wafer backside lamination을 사용하며 WBL을 사용할 경우 디스펜싱 공정을 별도로 진행할 필요가 없습니다. 다이가 놓일 자리의 디스펜싱 상태를 비전시스템으로 검사하고 제대로 되어 있지 않을 경우 다이 본딩을 하지 않습니다. 

- 기판 (리드프레임 또는 PCB) 로딩 : 기판이 담겨있는 매거진(M/Z)에서 기판을 꺼내서 다이본딩을 하기 위한 플레이트에 놓은 공정입니다. 

 

- 다이 이젝터와 픽업: 다이 이젝터 (Die Ejector)는 웨이퍼 소잉이 완료된 웨이퍼에 있는 각각의 다이가 마운팅 테이프 위에 붙어있는 상태를 말합니다. 접착력이 있는 마운팅 테이프에서 다이를 떼어내고 다이 아래에서는 이젝터 핀으로 다이를 올려줍니다. 다이 위에서는 진공압력으로 다이를 잡아주는 픽업 공정이 이루어지고 이젝터를 해주는 부품을 플런저라고 하며 웨이퍼 익스펜더가 웨이퍼 링을 아래로 잡아당겨 웨이퍼 필름을 팽팽하게 해 줍니다. 다이 트랜스포가 다이를 쉽게 집어갈 수 있도록 다이를 위로 밀어 올려줍니다.

- 열 경화 공정 (Curing) : 접착제가 접착력을 갖도록 하기 위해 고온에서 일정 시간 동안 유지 합니다. 

- 외관 검사 : Curing 완료 후 다이가 제대로 본딩 되었는지 검사하고 경우에 따라 다이의 본딩 강도가 어느 정도 되는지를 테스트하는 공정인 DST(Die Shear Test)를 진행합니다.