일반기술

LED Flip Chip Bonder 초음파 bonding unit 개발 및 bonding 신뢰성 향상 기술

<기술의 개요>- 패키지의 소형화, 열방출 능력 향상, 광추출 효율 증대와 같은 효과를 광반도체에서 채용하게 되는데 이에 대응되는 방법이 Flip chip 방식이다. Flip chip방식은 bump를 이용한 chip의 본딩 방식으로 기존의 wire bonding에 비하여 bonding 길이가 거의 없기 때문에 bonding에 의한 인덕턴스를 1/10 이하로 줄일수 있고, 패키지도 작게 만들 수 있는 요소기술이다. 이를 위해 다양한 bump가 채용되는데 이 중 가장 성숙된 기술은 Pb 함유 solder bump를 사용하는 BGA방식(C4 process)이다. 이는 현제 국제적으로 규제하고 있는 환경문제에 저촉이 된다. 이를 회피하고자 대두되는 방식이 초음파를 이용한 본딩 방식이다.- 초음파를 이용한 Flip chip 기술은 광반도체 칩과 패키지를 연결시켜주는 재료로서 Au bump를 이용하게 되는데, Au bump를 제조하는 방식은 기존의 wire bonding 공정기술을 그대로 적용할 수 있으므로 추가의 장비투자가 다른 Flip chip 본딩공정기술에 비해 저렴하고, 공정이 단순하므로 쉽게 패키지에 적용이 가능하다. <기술의 특징>- LED Flip Chip Bonder 초음파 bonding unit 개발 및 bonding 신뢰성 향상기술을 확립함으로써, 고성능의 Ultrasonic Flip Chip Bonding System 개발을 통하여 고가의 외국 장비 수입대체를 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 차세대 반도체 디스플레이 제조 생산성 향상을 통한 경쟁력 유지 및 수출 증대에도 기여할 수 있을 것으로 예상함<기술 및 시장동향>- 초음파를 이용한 Flip chip bonding 공정은 세계 각국에서 추진하고 있다. 이 중 Flip chip 공정은 칩 사이즈 및 핀 수별로 SAW, TCXO, GaAs, LED등 다양한 영역에 사용되고 있다. 이영역에서는 US bonding이 사용될 수 있고, 기타 다른 영역에서는 ACF, SBB, C4등이 사용될 수 있다. US bonding의 경우 Au-Au 간 직접접합만이 가능한 공정으로 알려져 있으며 범프의 형성을 위해 칩 패드에 스터드 범프 공정을 실시한다. 스터드 범프는 각각 패드에 와이어 본더 장비로 batch type으로 공정을 진행하고 있으며, pin 수가 적은 경우 작업성에 문제가 없으나 핀수가 증가하게 되면 생산성 및 가격적 측면에서 분리함을 가지고 있다. 이에 LED에서는 적은 pin수를 가지는 공정이므로, Stud bump 공정을 적용하고 있는데, 특히 대만, 일본, 미국에서 활발한 연구가 추진되고있다.