패키지 소잉/소팅 (PCB 타입) vs 트림/포밍 (리드 프레임 타입)

이번 포스팅에서는 반도체 패키지 공정의 후반부인 소잉/ 소팅 및 트림/ 포밍에 대해 알아보도록 하겠습니다. 본 공정들은 PCB와 리드 프레임 적용에 따라 달리 진행되며 각 공정의 특징과 발생가능한 불량에 대해서도 얘기해 보겠습니다. 

 

 

 

패키지 소잉, 소팅 : PCB를 사용하는 패키지의 마무리 단계 

몰딩이 끝난 상태의 기판(PCB)에는 수십 개, 또는 수백 개의 반도체 소자가 형성되어 있으므로 여러 개의 소자가 한 번에 몰딩이 되어 있는 유닛을 소잉 블레이드를 고속 회전시켜 개별화하는 소잉 공정을 진행하므로 제조 효율이 매우 높은 장점이 있습니다.

 

개별화된 패키지는 비전시스템을 사용하여 양품과 불량품을 구분해서 그 결과에 따라 트레이에 분류해 주는데 이러한 장비를 소터(Sorter)라고 합니다. 소잉은 절단 사이즈를 용이하게 변경할 수 있기 때문에 다품종 소량 생산 시 금형을 이용해 절단하는 트림 & 포밍 방식에 비해 편리하게 사용할 수 있습니다.

 

 

패키지 소잉/ 소팅 (PCB 타입) 공정 순서

(1) 자재 공급

몰딩이 완료된 상태의 PCB를 매거진에 담아 매거진로더에 장착하고 매거진 로더를 동작시켜 매거진 엘리베이터 구동부까지 이송시킵니다. 매거진에 로딩된 PCB는 엘리베이터의 작동에 의해 PCB를 푸싱할 수 있는 위치인 인렛레일인서트(In-let Rail Insert) 위치까지 자동 이송됩니다.

 

(2) 자재 이송

PCB푸셔는 PCB를 인렛레일인서트부까지 이송시키고 PCB 도착 센서가  동작하면 그리퍼가 작동되어 스트립 픽업 위치까지 이송합니다. 픽업 위치에 도착된 PCB는 유닛 피커에 의해 척테이블로 이송합니다. X-로봇이 유닛 피커와 스트립 피커를 이동시킵니다. 

 

 

(3) 소잉

척 테이블에서 소잉이 진행되는 동안 유닛 피커는 새로 공급된 PCB를 집어 올립니다. 소잉이 완료되면 스트립 피커가 척 테이블로 다시 이동하여 완료된 패키지와 교체합니다.

 

(4) 크리닝

소잉이 끝난 PCB는 스트립 피커에 의해 크리너 부로 이송 후 크리닝 작업을 실시합니다. 크리닝 작업이 완료되면 스트립 피커가 패키지를 리버시블 유닛으로 이송시킵니다.

 

(5) 건조

체크가 완료된 패키지는 리버시블 테이블 베이스에서 핫에어 블로어로 물기를 건조하고 스트립 피커는 인렛레일로 이동, 같은 동작을 반복합니다. 리버시블 피커에서 패키지가 180도 회전하여 솔더볼 면이 위로 보고 있는 상태가 되고 에어 블로어에 의해서 솔더볼 면을 건조시키고 턴 테이블에 패키지를 연계합니다.

 

 

(6) 마크 검사

팔렛 테이블에 위치한 패키지의 마킹면의 검사를 진행합니다.

 

(7) 볼 검사

마킹면의 검사가 완료된 패키지는 칩 피커에 의해서 볼 비전검사 위치로 이동해서 검사를 실시합니다.

 

(8) 정렬

마킹 검사와 볼 검사과정을 통해서 얻어진 데이터로 양품 패키지와 재작업 패키지로 분류됩니다. 분류된 패키지는 칩 피커에 의해 양품 트레이와 재작업 트레이로 옮겨주는 과정을 되풀이합니다.

 

 

 

패키지 트림과 포밍 : 리드프레임을 사용하는 패키지의 피니쉬 공정

리드프레임의 댐바(Dam bar, Tie bar)를 제거시켜 패키지에 전기적인 성질을 부여하는 공정입니다. 포밍은 리드를 원하는 현상으로 만드는 공정으로 J형 또는 Gull wing형 등이 있습니다.

 

 

피니쉬 공정이란? 트림과 포밍 공정, 마킹 공정, 플래이팅 공정을 통틀어 칭하는 말로 반도체 패키지 생산과정을 마무리하는 단계를 말합니다. 피니쉬 공정은 리드 프레임이 하나의 패키지로 독립된 기능을 수행할 수 있도록 만드는 중요한 공정입니다.

 

도금 (플레이팅) 공정 : 반도체의 전도성을 증대시키고, 부식을 방지하기 위해 표면에 얇은 층을 입히는 공정입니다. 

트림 : 리드프레임의 댐바, EMC 찌꺼기를 제거시켜 패키지에 전기적인 성질을 부여하는 공정으로 포밍을 위한 준비 단계입니다.

댐바 제거 공정 (트리밍) : 댐바는 리드와 리드 사이, 몰딩시에 액체 상태의 컴파운드가 외부 리드로 흘러넘치는 것을 방지하는 댐역할을 하며, 이 댐바를 잘라주는 공정을 트리밍이라고 합니다. 이 금형은 트림 다이라고도 합니다. 

포밍 : 각각의 완성된 패키지를 리드 프레임에서 분리시키는 공정으로 패키지 밖으로 나온 외부리드의 형상을 만드는 공정입니다.

 

 

패키지 트림과 포밍 단계의 불량

패키지 트림과 포밍단계에서 흔히 발생하는 불량의 종유와 원인은 아래와 같습니다. 

 

 

리드프레임의 구겨짐 : 핸들링 시 부주의로 인해 낙석했을 경우나 설비의 에러로 인해 발생됩니다. 

리드 휨 (Bend Lead): 설비 내 트레이 튕김으로 낙석 시 발생하거나 튜브입구에 걸리면서 생길 수도 있습니다. 

히드 단락(Broken Lead) : 트림 시 금형과 다른 제품 적용 시에 발생하며 펀치 다이에 이물질이 끼어 발생하기도 합니다. 

패키지 긁힘 : 패키지간의 마찰이나 금형등에 의해 패키지 표면이 긁히는 현상입니다. 

패키지 크랙 : 트림 펀치 다이에 이물질의 오염으로 발생하거나 몰드면이 밀려서 발생하기도 합니다. 

패키지 깨짐 : 몰드면 밀림으로 발생하기도 하고 펀지 다이에 불순물이 묻거나 폼 수동처리 중 위치가 맞지 않을 때도 발생합니다. 트림 시 금형과 다른 제품 적용 시에도 이 같은 문제가 있을 수 있습니다. 

 

이와 같이 본 포스팅에서는 PCB와 리드프레임 같은 Substrate차이에 따라 달리 적용되는 반도체 패키지 공정의 마무리 단계 및 공정에 대해 알아보았습니다.   

 

패키지-소잉-소팅