아바고테크놀로지스

자료제공: 아바고테크놀로지스 / www.avagotech.com칩 스케일 패키지IPC/JEDEC J-STD-012 정의에 따르면 칩 스케일 패키지는 면적이 원래 다이 면적의 1.2배에 불과한 단일 다이의 표면 실장형 패키지이다. 이러한 정의는 다소 유동적인데 그 이유는 예를 들어 고객이 결과로 생긴 CSP를 변경하지 않고 그대로 유지하기를 요구함에 따라 프로세스 변경 및 개선으로 인해 원래의 다이가 축소되는 경우가 있기 때문이다. 또한 여러 적층형 액티브 디바이스를 통합하는 다중계층 CSP도 있다. 칩 스케일 패키지를 구축하는 방식에 대한 전체적인 정의가 없으므로 이 정의의 표면 실장 및 치수 요구사항에 부합하는 패키지는 CSP이다.일부 CSP 구현은 많은 점에서 플라스틱 리드 칩 캐리어(PLCC)에 필적하는 주변 실장형이며, 다른 CSP 구현은 부품 하단에 패드 또는 솔더 범프(볼 그리드 어레이)가 특징이다. 많은 패키지에서 실제 칩은 와이어 본딩 또는 플립 칩의 범프를 통해 이루어진 전기 연결로 인터포저(세라믹 기판)의 상단에 본딩되어 있다. 이 경우, 인쇄회로기판(PCB)와 인터페이스하는 실제 핀, 패드 또는 범프는 인터포저 기판의 하단에 있다.웨이퍼 레벨 패키징(WLP) 또는 웨이퍼 레벨 칩 스케일 패키징(WLCSP)으로도 알려진 웨이퍼 스케일 패키징(WSP)은 기본적으로 웨이퍼 가공 프로세스를 확장하여 패키징을 포함하도록 구성되어 있다. 이는 각각 별도로 패키징되는 개별 다이에 웨이퍼를 다이싱하는 일반 접근법과 대조를 이룬다. 결과 패키지는 다이의 크기와 실제로 동일하기 때문에 WSP는 최적화된 형태의 칩 스케일 패키징 기술을 나타난다. 웨이퍼 스케일 패키징은 제조 프로세스 시작에서 출하까지의 최고의 간소화를 위해 웨이퍼 레벨에서 웨이퍼 팹, 패키징, 테스트 및 번인(burn in)의 통합을 위한 길을 열었다. 이는 또한 전체 패키지 크기를 최소화하면서 디바이스에 사용 가능한 풋프린트도 극대화한다. 보조 레벨 패키지 내에 다이 또는 디바이스를 캡슐화해야 하기보다는 다이 또는 기판 자체가 패키지의 필수 부분이 된다. 다이를 리드 프레임 또는 별도의 패키지에 연결하는 1차 레벨 패키징과 구별하기 위해 WSP를 “제로 레벨 패키징”이라고 부른다.WaferCap 칩 스케일 패키지 개발아바고테크놀로지스는 2004년에 출시된 1차 제품들과 더불어, FBAR(film bulk acoustic resonator) MEMS 필터 및 듀플렉서용으로 본딩된 웨이퍼 투 웨이퍼(Wafer-to-Wafer) 패키지를 개발했다. 현재 아바고는 매우 저렴한 패키지 가격에 최대 10GHz에서 작동하는 표면실장(SMT) 디바이스를 제공할 수 있는 혁신적인 마이크로파/밀리미터파 가능 갈륨 비소(GaAs) 웨이퍼 스케일 패키지인 WaferCap 칩 스케일 패키지를 개발했다.WaferCap 칩 스케일 패키징은 중합체 개스킷 실(gasket seal)로 결합된 디바이스 웨이퍼와 캡 웨이퍼로 구성된다. 실 개스킷은 다이의 경계를 둘러싼다. 그 결과는 공기공동(air-cavity) 웨이퍼 스케일 패키지는 현재 사용 중인 대부분의 다른 WSP 기술과 구별된다. 공기공동은 고주파수 작동을 위해 액티브 디바이스와 캡 웨이퍼의 금속 및 유전체 사이에 필요한 여유 공간을 제공하며 사용 중인 디바이스에 대한 기계적인 보호를 제공한다.기본 통합 회로 웨이퍼가 완성되면 캡 웨이퍼가 디바이스 웨이퍼에 맞게 정렬되고 봉인된다. 완료된 디바이스를 절단해서 분리하면 개스킷과 캡 웨이퍼의 조합이 디바이스 웨이퍼에 공기공동, 구조적 지지대 및 보호를 제공한다. 디바이스 웨이퍼는 두 개의 웨이퍼가 개스킷 사이에서 절단될 때 수천 개의 개별 디바이스를 포함하므로 그 결과 수천 개의 개별적인 부품이 생성된다. 모든 입력 및 출력(I/O)은 비아 홀(via hole)을 통해 디바이스의 뒷면으로 라우팅되므로 성능을 제한하는 와이어 본드가 제거된다.그림 1에는 웨이퍼 스케일 패키지의 단면이 나와 있습니다. 기본 GaAs 웨이퍼는 표준 프로세스를 통해 가공된다. 뒷면 비아(via) 및 I/O 패드는 패키지의 리드 프레임의 역할을 한다. 뒷면 금속은 매우 두꺼워서 조립에서 표준 솔더 페이스트의 사용을 억제하지 않고 비아의 하단에서 적절한 커버리지를 보장한다.초기 아바고 WaferCap 패키지는 0402(1mm× 0.5mm)의 호환 치수인 0.25mm(높이) 및 전체 표면 실장 기능으로 설계되었다. 모든 I/O는 비아 홀을 통해 디바이스 웨이퍼의 뒷면으로 라우팅되기 때문에 RF 전이(RF transition) 중에 신호 손실이 거의 생기지 않으며 기생은 최소화된다. 이는 본드 와이어가 성능을 저해하는 실질적인 기생을 초래하는 기존의 플라스틱 패키지와 비교해볼 때 상당한 개선이다.0402 패키지는 칩 캐패시터 및 인덕터에서 LED, 퓨즈 쇼트키(Schottky) 및 제너 다이오드에 이르기까지 다양한 범위의 부품과 함께 널리 사용된다. 즉, 아바고 웨이퍼 캡 패키지는 기존의 저렴한 대용량 조립 및 테스트 장비와 완전 호환된다. 그림 2는 0402 패키지의 하단 보기뿐만 아니라 6인치 캡형 GaAs 웨이퍼, 다이 절단 프로세스를 나타낸 것이다.업계 최고 E-pHEMT 기술 사용고객이 특별한 패키지 풋프린트 양보를 하지 않아도 될 만큼 패드 크기 및 분리는 적절하다. 무연 솔더 페이스트는 PC 보드 상에 부품이 자체 정렬될 수 있게 해주므로 권장되는 접착제이다.아바고는 초기 WaferCap 칩 스케일 제품에 업계 최고의 E-pHEMT(enhancement-mode pseudomorphic high electron mobility transistor) 기술을 사용했다. 그 결과, 트랜지스터는 높은 다이나믹 레인지, 초저 노이즈, 단일한 양극(positive) DC 공급기를 통해 높은 다이나믹 레인지, 초저노이즈, 하이 게인 및 작동을 지원한다.0.25μm 게이트 길이 디바이스를 사용하여 초저 노이즈 피겨를 상당한 관련 게인과 결합할 수 있다. 바이어스 및 주파수에서 편평한 트랜스컨덕턴스를 가지므로 트랜지스터는 탁월한 선형성을 제공한다. 이러한 디바이스는 바이어스용 단일 양극 DC 전압만을 필요로 하므로 사용이 용이하다. 이러한 디바이스는 50Ω 시스템에 대한 간단한 임피던스 정합을 위해 낮은 정합 계수를 지원한다.신형 디바이스 중 두 가지는 VMMK-1218(DC~18GHz) 및 VMMK-1225(DC~26.5GHz) 저노이즈 E-pHEMT이다. 두 디바이스는 Pick & Place 조립 장비용의 테이프 앤 릴(tape-and-reel)로 제공된다.아바고의 VMMK-1218은 400μm 게이트 폭을 지원하는 E-pHEMT 디바이스이다. 일반적인 성능(10GHz에서 3.0V, 20mA 일반 바이어스)은 < 1.0 dB의 노이즈 피겨, 15dB의 사용 가능 게인, +30dBm 출력 3차 인터셉트 지점 및 +15dBm 출력을 포함한다.아바고의 VMMK-1225는 200μm 게이트 폭을 지원하는 E-pHEMT 디바이스이다. 일반적인 성능(12GHz에서 2.0V, 20mA 일반 바이어스)은 < 1.0 dB의 노이즈 피겨, 12dB의 사용 가능 게인, +31dBm 출력 3차 인터셉트 지점 및 +10dBm 출력 전력을 포함한다. 그림 3은 VMMK-1218의 상단 보기 및 두 디바이스의 하단 보기를 나타낸 것이다. 그림 4는 데모 보드에 장착된 VMMK-1225를 나타낸 것이다.두 디바이스는 다음을 포함하는 광범위한 애플리케이션에 적합하다.쪾 셀룰라/PCS 및 WCDMA 기지국용 저노이즈 및 드라이버 증폭기쪾 2.4GHz, 3.5GHz, 5-6GHz WLAN 및 WiMax 노트북 컴퓨터, 액세스 포인트 및 기타 모바일 무선 장비쪾 10~13GHz DBS(direct broadcast satellite) 수신기쪾 13~18GHz의 VSAT (Very Small Aperture Terminal) 및 기타 위성 통신 장비쪾 IEEE 802.16 및 IEEE 802.20 광대역 무선 액세스 시스템쪾 WLL(Wireless Local Loop) 및 MMDS(Multi-channel Multi-point Distribution System) 송수신기쪾 군사용 레이더, 라디오 및 ECM 시스템
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