패널 레벨 패키징
패널 레벨 패키징의 요구 사항을 충족하는 정밀 리플로우
웨이퍼 범핑 • 볼 부착 • 팬아웃 패널 패키징 • 기판 리플로우
BTU 오븐은 상호 연결 품질과 공정 재현성이 수율을 좌우하는 패널 레벨 패키징의 까다로운 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다.
패널 레벨 패키징(PLP)은 첨단 반도체 제조의 경제성을 재정의하고 있지만, 리플로우 공정에 엄청난 부담을 주고 있습니다. 웨이퍼 범핑 및 볼 부착 리플로우는 PLP의 핵심 공정으로, 고밀도 소자의 상호 연결 품질과 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.
이 과정에서 해결해야 할 과제는 만만치 않습니다. 최대 700mm x 700mm 크기의 패널을 처리할 때, 기판 전체에 걸쳐 범프의 형태와 크기를 일관되게 유지하려면 온도를 균일하게 분포시켜야 합니다. 서로 다른 재료 간의 열팽창계수(CTE) 불일치는 뒤틀림과 열 응력의 위험을 초래합니다. 또한 평탄도나 범프의 균일성을 해치지 않으면서 솔더를 완전히 용융시키려면 온도 상승 속도, 최고 온도, 그리고 액상선 이상 유지 시간을 정밀하게 제어하는 것이 필수적입니다.
BTUPyramax 및 Aurora리플로우 오븐은 이러한 요구 사항을 충족하도록 특별히 설계되어, PLP 공정에 필요한 열 균일성, 분위기 제어 및 가열/냉각 정밀도를 제공합니다.
패널 레벨 패키징의 주요 특징
-
Thermal Uniformity <4°C Across Panel Width
높은 대류 속도와 최적화된 충돌 흐름 덕분에 최대 700mm x 700mm 크기의 패널 전반에 걸쳐 일정한 온도 차(delta T)를 유지하여, 균일한 범프 형성과 높은 공정 Cpk를 보장합니다.
-
가변 가열 및 냉각 속도
프로그래밍 가능한 온도 상승률과 제어된 대류는 열 구배와 dT/dt 미세 급상승을 최소화하여, 열팽창 계수(CTE) 불일치로 인한 뒤틀림, 박리 및 미세 균열을 방지합니다.
-
TrueFlat 방지
Vacuum 장치는 리플로우 공정 전반에 걸쳐 기판의 평탄성을 유지합니다. 이 장치는 뒤틀림이 범프 수율에 직접적인 영향을 미치는 초박형 패널 기판을 위해 특별히 설계되었습니다.
-
불활성 및 환원성 분위기 지원
N₂ 환경에서 산소 농도를 ppm 단위 한 자릿수로 정밀 제어할 수 있으며, 플럭스 없는 리플로우 공정을 위한 포밍 가스 및 포름산 처리 기능까지 갖추고 있습니다. 또한 완벽한 누출 모니터링 및 안전 제어 기능을 제공합니다.
-
오븐 간 재현성
폐루프 대류 제어 및 최적화된 보정 기능을 통해 단일 레시피로 전 세계 다양한 BTU 안정적으로 BTU 운영할 수 있으며, 이는 전 세계 반도체 공장에서 대량 PLP 생산을 수행하는 데 필수적입니다.
-
프로필 유형의 유연성
Ramp-Soak-Spike(RSS/Step) 및 Lazy S 프로파일 유형을 지원하여, 다양한 열용량을 가진 부품 배열과 다양한 솔더 합금 요구 사항을 충족합니다.
대형 패널 형식 전반에 걸친 열적 균일성
패널 크기가 700mm x 700mm 이상으로 커짐에 따라, 컨베이어 폭 전체에 걸쳐 균일한 온도 분포를 유지하는 것이 점점 더 중요해지고 있습니다. 가열이 고르지 않으면 범프의 모양과 크기가 일관되지 않게 되며, 최악의 경우 패널 가장자리에서 국부적인 냉접합이나 과열 현상이 발생할 수 있습니다.
BTU높은 대류 효율과 최적화된 임핑먼트 기술은 패널 전체 폭에 걸쳐 일정한 온도 차이를 유지하여, 모든 범프가 동시에 목표 리플로우 온도에 도달하도록 보장합니다. 패널 전체에서 4°C 미만의 균일도를 보장하는 당사의 사양은 고수율 PLP 생산에 필수적인 Cpk 값을 충족시킵니다.
BTU오븐 간 재현성(폐루프 대류 제어, 일관된 보정 및 최적화된 배기 시스템에 의해 구현됨) 덕분에, 전 세계 여러 시스템에서 단일 레시피를 안정적으로 적용할 수 있습니다.
변형 제어 및 열팽창 계수(CTE) 불일치 완화
패널 레벨 패키지는 실리콘 다이, 유기 기판, 언더필 화합물 등 각각 서로 다른 열팽창 계수를 가진 다양한 소재를 통합합니다. 급격한 온도 변화는 불균일한 수축을 유발하여, 이로 인해 계면 부위에서 뒤틀림, 박리 및 미세 균열이 발생합니다.
BTU 가열 및 냉각 속도를 정밀하고 프로그래밍 가능하게 제어하여 온도 프로파일의 모든 단계에서 온도 구배를 최소화합니다. 당사의 제어형 대류 기술은 온도 구배(dT/dt)의 미세 급변동을 줄여주어, 패널 전체에 걸쳐 기계적 무결성을 보호하는 보다 부드러운 온도 변화를 제공합니다.
휨 현상이 수율에 가장 큰 영향을 미치는 초박형 기판의 경우,TrueFlat 리플로우 공정 전반에 걸쳐 균일한 vacuum TrueFlat , 솔더를 완전히 리플로우하는 데 필요한 고온에서도 평탄도를 유지합니다.
대기 제어: 불활성 및 환원성 환경
산화 현상은 PLP 리플로우 공정에서 지속적으로 발생하는 문제입니다. 노출된 구리 및 솔더 표면은 실온에서도 산화가 시작되며, 열이 가해지면 산화 속도가 급격히 빨라집니다. 미세 피치 배선 구조의 경우, 아주 미세한 산화만으로도 납땜성이 저하되고 습윤성이 떨어지며, 접합부의 신뢰성이 떨어집니다.
BTU PLP 공정을 위한 다양한 분위기 제어 방식을 지원합니다:
- 전체 가열 챔버 전반에 걸쳐(리플로우 구역뿐만 아니라) 산소 농도를 한 자릿수 ppm 수준으로 제어하는 불활성(N₂) 분위기
- 플럭스 없는 리플로우 공정이 필요한 고온 범핑 공정을 위한 성형 가스(H₂)로, 최대 96%의 수소(H₂) 농도에서도 누출 및 폭발을 제어합니다.
- 150~190°C에서 활성되는 포름산 분위기, 통합 누출 모니터링 및 O₂ ppm 제어를 통한 플럭스 없는 공정
공정 및 처리량에 맞춘 오븐 구성
PLP에 적합한 오븐 구성을 선정하려면 먼저 열 프로파일 요구 사항과 생산량 목표를 고려해야 합니다. 가열 구간 길이, 구역 수, 컨베이어 속도는 모두 상호 작용하여 해당 용도에 싱글 레인 오븐이 적합한지, 듀얼 레인 오븐이 적합한지, 그리고 어떤 플랫폼이 가장 적합한지를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
BTUPyramax 및 Aurora 플랫폼은 다양한 가열 길이에 걸쳐 구성 가능한 구역 아키텍처를 제공하여, 공정 엔지니어가 처리량 목표를 달성하면서 PLP 공정의 특정 프로파일 시간 요구 사항에 오븐을 맞출 수 있도록 합니다. 듀얼 레인 구성은 더 짧은 가열 길이를 사용하여 생산량을 효과적으로 두 배로 늘릴 수 있습니다.
BTU애플리케이션 엔지니어들은 고객과 직접 협력하여 오븐 구성에 맞춰 프로파일 요구 사항을 시뮬레이션함으로써, 투자 결정 전에 최적의 적합성을 보장합니다.
