2012. 7. 26. 11:51 반도체 패키징기술
CSP의 리드프레임 기술동향
리드프레임 CSP 패키지 (Lead On Chip 패키지)
리드프레임 CSP 패키지는 기존의 리드프레임을 사용한 플라스틱 패키지의 리드프레임의 설계를 변경하여 패키지의 크기를 CSP 규격에 맞도록 줄인 것으로서 대표적인 패키지는 메모리 소자에 사용되는 LOC(Lead On Chip) 패키지라 할수 있습니다. LOC 패키지의 경우 반도체의 가운데에 I/O 패드를 위치한 중심 패드 칩을 사용합니다. 반도체 소자를 양면테이프를 이용하여 리드프레임의 리드가 칩의 가운데 면으로 향하도록 설계된 리드프레임에 접착 합니다. 이후 칩 I/O 패드와 리드프레임의 안쪽을 와이어 본드로 연결하고 플라스틱 몰딩을 하며 기존 플라스틱 패키지와 유사하며 패키지 크기를 매우 작게 할 수 있는 리드프레임 CSP 패키지를 제조할 수 있습니다.
히타치사의 LOC 패키지 모습
대표적인 리드프레임 CSP 패키지는 히타치 Cable사의 LOC-CSP 패키지입니다. 폴리이미드 필름에 폴리에테르아미드 열가소성 접착제를 도포한 필름을 사용하여 리드프레임과 chip을 열과 압력을 가함으로 접착합니다. 이러한 얇은 폴리머와 접착제 두께로 말미암아 칩 표면에서의 수분 흡습을 감소시키며 신뢰성을 증가시킬 수 있습니다. 최초의 LOC 패키지는 64 MDRAM에 사용되었으며 칩/패키지 면적비가 70-90%입니다. 비록 가장 작은 CSP 패키지는 아니지만 패키지 크기, 신뢰성, 가격 및 JEDEC 표준 등의 장점을 갖습니다.
후지쯔 사의 MF-LOC와 L/F LOC 패키지
이와 같은 초기 LOC 패키지를 개선하여 더욱 작은 리드프레임 CSP를 구현한 것이 후지쯔가 개발한 두가지 리드프레임 CSP인 MF-LOC(Multiframe LOC)와 Tape-LOC입니다.
후지쯔 리드프레임 LOC 패키지 제조공정
MF-LOC 패키지는 두단계 리드프레임을 사용합니다. 칩을 접착한 앞면 리드프레임과 칩의 뒷면을 보호하기 위한 리드프레임을 용접한 후 와이어 본딩을 합니다. EMC를 사용하여 몰딩한 후 금속 다이 접착 리드를 노출시킵니다. 리드프레임 trim과 forming을 한 후 패키지는 완결됩니다. Tape-LOC의 경우 리드프레임 한 개만을 사용하여 칩의 윗면에 폴리이미드 테잎을 사용하여 접착합니다. 추후의 공정은 MF-LOC와 동일합니다. 더 이상의 리드프레임이 필요하지 않고, 칩의 뒷면은 그대로 노출되어 열 방출에 사용할 수 있습니다. 후지쯔는 리드프레임 LOC 패키지를 메모리 소자 패키지용으로 개발하고 있습니다.
후지쯔 고집적 3차원 리드프레임 LOC 패키지
한편 후지쯔 리드프레임 LOC 패키지는 고집적 3차원 패키지용으로 사용될 수 있습니다. 칩 표면에 바로 접착된 리드프레임과 솔더링을 하기위한 wraparound 리드를 사용한 수직 MF LOC패키지를 나타냅니다. 이 패키지의 특징은 열 방출을 위하여 리드프레임과 리드를 독특하게 설계한 것이라 할 수 있습니다.
하이닉스의 BLP 패키지
다른 리드프레임 LOC 패키지는 하이닉스의 초박형 BLP(Bottom Lead Package)입니다. BLP 패키지의 특징은 0.8 mm 두께와 크기를 줄이기 위해 외부 리드를 없애고 패키지 바닥에 바텀 패드(bottom pad)를 만든 특이한 리드프레임 설계를 사용하였습니다.
두께 200㎛ Alloy 42 리드프레임과 3개의 notch를 사용하여 몰딩과 리드형성에 용이하도록 설계하였으며, thermoplastic 접착제 테이프를 사용하여 칩을 리드프레임에 접착합니다. 또한 칩은 280㎛ 두께로 갈아내어 사용하며, molding compound 두께는 칩의 위, 아래 면에서 270㎛ 입니다. 리드프레임 deflashing은 그라인딩 방법을 사용합니다. 패키지 바닥 면은 그라인딩 후 10㎛ 두께의 솔더를 도금합니다. 하이닉스 BLP 패키지의 칩/패키지 면적 비는 57%로서 CSP 정의인 80%에 미치지 못하지만 TSOP 패키지에 비해 현저히 작고 개선된 특성을 갖고 있음으로 CSP로 분류합니다.
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