와이어 본딩 vs 플립 칩: 칩 인터커넥트 비교

칩을 패키지에 연결하는 두 가지 주요 방법입니다. 와이어 본딩에서는 칩이 위를 향한 채로 놓이고 가는 금속 와이어가 칩 가장자리의 패드를 패키지에 연결합니다. 플립 칩에서는 칩을 뒤집어 표면의 솔더 또는 구리 범프가 기판에 직접 연결됩니다. 와이어 본딩은 저렴하고 유연하며, 플립 칩은 훨씬 많은 연결, 더 짧은 경로, 더 나은 전기적 성능을 제공합니다.

비교 항목와이어 본딩플립 칩
연결가는 와이어(금, 구리 또는 알루미늄, 대략 15~50 µm)를 칩 패드에서 패키지로 용접칩 표면의 솔더 또는 구리 범프를 기판에 직접 접합
칩 방향위를 향함(페이스 업)아래를 향함(페이스 다운)
I/O 위치와 수칩 가장자리 패드만 사용. 수백에서 약 천 개의 연결표면 전체에 범프 배치(에어리어 어레이). 수천 개의 연결
전기적 성능긴 와이어가 인덕턴스와 저항을 추가하여 속도와 전력 공급을 제한짧은 경로로 인덕턴스가 낮고 신호 및 전원 무결성이 우수
열 경로열이 주로 칩 뒷면을 통해 다이 어태치로 빠져나감칩 뒷면이 히트 스프레더나 히트 싱크에 직접 접촉 가능
공정와이어를 하나씩 차례로 본딩하므로 더 느림모든 범프를 리플로우로 한 번에 접합하고, 응력 완화를 위해 언더필 수지를 추가
패키지 크기더 큼: 와이어를 위해 칩 주위에 공간이 필요더 작음
비용낮음: 성숙하고 유연하며 칩에 범프를 형성할 필요가 없음더 높음: 범핑, 더 미세한 기판, 언더필이 필요
대표 용도메모리, 마이크로컨트롤러, 아날로그 칩, LED, 저가 제품CPU, GPU, SoC 등 고속, 다핀 칩

수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.

상황별 선택 기준

와이어 본딩
핀 수가 많지 않고 비용이 가장 중요할 때: 대부분의 마이크로컨트롤러, 메모리, 아날로그 부품.
플립 칩
수천 개의 연결, 고속 또는 고전력이 필요할 때: 프로세서와 고성능 칩.
참고
플립 칩 범프는 첨단 패키징의 출발점이기도 하며, 첨단 패키징에서는 훨씬 작은 마이크로 범프가 적층된 칩을 연결합니다.

자주 묻는 질문

플립 칩이 더 많은 연결을 허용하는 이유는 무엇인가요?

범프를 칩 표면 전체(에어리어 어레이)에 배치할 수 있는 반면, 와이어 본딩은 칩 가장자리의 패드만 사용하므로 플립 칩은 수천 개의 연결을 제공할 수 있습니다.

와이어 본딩은 구식인가요?

아니요. 저렴하고 유연하며 성숙한 기술이라 대부분의 마이크로컨트롤러, 메모리, 아날로그 칩에 여전히 쓰입니다.

언더필이란 무엇인가요?

플립 칩과 기판 사이를 채우는 수지로, 열팽창 차이로 인해 범프 접합부에 가해지는 응력을 완화합니다.

어느 쪽의 전기적 성능이 더 좋나요?

플립 칩입니다. 연결이 짧고 인덕턴스가 낮기 때문입니다. 긴 본딩 와이어는 속도와 전력 공급을 제한합니다.

이해도 확인

플립칩 접속에서 솔더 볼 대신 구리 기둥(Cu 필라)을 사용하는 주된 이점은?

  1. A범프를 크게 하여 접속 면적을 넓힐 수 있다
  2. B범프 피치를 좁힐 수 있고, 전기 전도와 열 전도에도 우수하다
  3. C솔더링이 전혀 필요 없어진다
정답과 해설 보기

정답: B. 범프 피치를 좁힐 수 있고, 전기 전도와 열 전도에도 우수하다

Cu 필라 범프는 구리 기둥의 끝에 소량의 솔더를 붙인 구조입니다. 솔더 볼처럼 녹아서 옆으로 퍼지지 않으므로 범프 간격(피치)을 좁힐 수 있어 많은 단자를 배치할 수 있습니다. 칩과 기판 사이의 높이도 확보하기 쉬워 언더필을 주입하기 쉬워집니다. 구리는 전기와 열을 잘 전달하므로 전류 용량과 일렉트로마이그레이션 내성 면에서도 유리합니다. 솔더링 자체는 필요합니다.

TSV로 적층한 칩끼리, 또는 칩과 인터포저의 접속에 사용되는, 일반 솔더 볼보다 훨씬 작은 범프를 무엇이라 하는가?

  1. A마이크로 범프
  2. BBGA의 솔더 볼
  3. C리드
정답과 해설 보기

정답: A. 마이크로 범프

마이크로 범프는 수십 µm 정도의 피치로 배열된 직경 10~수십 µm의 매우 작은 범프로, 칩 간의 다수 접속에 사용됩니다. HBM의 DRAM 다이 적층이나 인터포저 위 칩의 접속 등에 사용되며, 열압착 본딩으로 접합하는 경우가 많습니다. BGA 솔더 볼의 피치는 0.4~1 mm 정도입니다. 더 좁은 피치가 필요한 경우에는 하이브리드 본딩이 사용됩니다.

패키징과 조립 문제 풀기

주요 용어 설명

ワイヤボンディング
チップの電極パッドとリードフレームや基板を、金や銅などの細い金属線でつなぐ接続方法。
フリップチップ
チップの回路面を下に向け、バンプで基板と直接接続する実装方法。接続が短く多ピン化に向く。
BGA
ボールグリッドアレイ。パッケージ裏面にはんだボールを格子状に並べた多ピン向けのパッケージ。
マイクロバンプ
TSVで積層したチップどうしや、チップとインターポーザの接続に使われる、通常のはんだボールよりはるかに小さいバンプ。ピッチは数十µm程度。

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