전자 패키징
전자 패키징의 세계에 오신 것을 환영합니다. 이 웹페이지는 이 주제를 처음 접하는 초보자부터 상세한 기술 정보를 찾는 숙련된 엔지니어까지 모든 수준의 전문 지식을 제공합니다. 전자 엔지니어, 제조업체 또는 공급업체부터 기술 애호가에 이르기까지 다양한 대상에게 포괄적인 리소스를 제공하는 지식 허브 역할을 합니다.
기본 사항을 다시 한 번 정리하고 싶다면 처음부터 시작할 수 있습니다. 더 자세히 알아보고 싶은 분들은 기술 분야로 바로 이동할 수 있습니다. 마찬가지로 소재 및 디자인과 관련된 하위 페이지와 신뢰성에 관한 중요한 측면도 살펴볼 수 있습니다.
미래 트렌드 섹션에서는 앞으로 다가올 흥미로운 EP 혁신에 대해 미리 살펴볼 수 있습니다. SCHOTT가 제공하는 패키징 솔루션에 대한 정보는 주요 제품 개요를 참조하십시오.
전자 패키징이란 무엇입니까?
전자 패키징은 전자 제품 패키징과 관련된 절차와 이러한 공정의 결과물인 최종 제품 또는 시스템 모두에 적용될 수 있는 용어입니다.
여기에는 전자 구성품, 반도체 장치 및 시스템을 물리적 손상, 환경적 스트레스 및 전자기 간섭으로부터 보호하는 동시에 올바르게 작동하도록 하는 구조 및 인클로저의 설계 및 제조가 포함됩니다. 또한 구성품의 내구성을 보장하고 정전기 방전 방지(ESD)와 같은 다양한 기능을 부여하기 위해 최상의 소재와 디자인을 선택해야 합니다.
스마트폰에서 컴퓨터 등 우리가 매일 사용하는 전기 구성품, 장치 및 시스템은 모두 일종의 패키징을 필요로 하므로 오늘날 전자 패키징은 일상 생활에서 중요한 부분을 차지합니다.
전자 패키징은 언제 유용합니까?
전자 패키징은 구성품 및 장치의 성능, 안전성 및 수명을 좌우하는 중요한 요소입니다. 환경적 요인에 대한 보호부터 기능 최적화, 안전 보장 및 사용자 경험 향상에 이르기까지 다양한 사용 사례를 살펴보십시오.
전자 패키징이 중요한 일반적인 응용 분야에는 어떤 것이 있습니까?
오늘날 전자 패키징은 웨어러블 장치부터 우주에서 열악한 조건을 견딜 수 있는 인공위성에 이르기까지 거의 모든 곳에서 볼 수 있습니다. 광범위하고 다양한 분야에서 중요한 역할을 하기 때문에 모든 용도를 한 페이지에 나열하는 것은 불가능합니다.
일반적인 응용 분야:
전자 패키징 기술
전자 시스템 패키징의 다양한 레벨에는 어떤 것이 있습니까?
전자 시스템 패키징은 계층적 수준으로 분류할 수 있습니다. 패키징이 이루어지는 레벨은 응용 분야 요구사항, 환경 조건, 크기 제약, 비용 고려사항 등의 요인에 따라 달라집니다. 아래 그래픽에서 플러스 기호를 클릭하여 다양한 레벨에 대해 자세히 알아보십시오.
웨이퍼 레벨
레벨 0 - 집적 회로(IC) 칩
레벨 1 - 구성품
레벨 2 - 인쇄 회로 기판(PCB)
레벨 3 - 모듈
레벨 4 - 시스템
전자 패키징에는 어떤 유형이 있습니까?
패키지 유형은 단순한 플라스틱 하우징부터 특수 세라믹 또는 유리 대 금속 패키징까지 다양합니다. 패키징 선택은 구성품 유형 및 크기, 응용 분야 요구사항, 방열 고려사항, 전기적 특성, 제조 공정 등 여러 여인에 따라 달라집니다. 또 다른 핵심 질문은 완전 밀폐 밀봉이 필요한지 여부입니다.
전자 패키지는 어떻게 제조됩니까?
전자 패키지는 집적 회로(IC) 및 기타 구성품을 둘러싸고 보호하도록 설계된 일련의 제조 공정을 통해 제조됩니다. 동시에 전기 연결을 제공하고 적절한 열 방출을 보장해야 합니다.
제조 공정은 다음과 같습니다.
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기존 IC 패키지:
여기서 칩은 캐비티 없이 리드 프레임에 직접 배치됩니다. 전도성 에폭시 소재, 공융 본딩 또는 납땜을 사용하여 각 캐리어에 전자 장치를 장착합니다. 그런 다음 와이어 본딩 또는 플립 칩 프로세스를 사용하여 밀폐된 전자 장치를 도체에 연결합니다. 마지막 단계는 칩과 캡슐화 재료 사이에 가스가 남지 않도록 캡슐화 또는 오버몰딩을 사용하는 것입니다. -
캐비티 패키지:
특정 하우징, 특히 광학 구성품이나 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS)에 사용되는 하우징은 전자부품 및 광학부를 고정하거나 장착하기 위한 캐비티가 필요할 수 있습니다. 피드스루는 전기 신호와 전원이 인클로저를 통과할 수 있도록 통합되어 있습니다. 패키지의 내부 조건은 실내 공기, 건조 공기, 삽입 가스 또는 진공 상태일 수 있습니다. 원하는 내부 환경이 확보되면, 캐비티를 닫거나 밀봉합니다.
기존 전자 패키지 제조의 주요 단계
- 디자인 및 소재 선택:
패키지 디자인은 구성품 유형, 크기, 전력 및 환경을 고려합니다. 기판 및 상호연결부를 포함한 소재와 온도 관리 구성품이 선택됩니다. - 다이 부착 장치:
반도체 다이 또는 칩은 접착 소재, 공융 칩 본딩 또는 납땜을 사용하여 기판 또는 패키지에 부착됩니다. - 와이어 본딩:
다이는 얇은 와이어(주로 알루미늄 또는 금)로 패키지 리드에 연결됩니다. 이 단계는 칩과 외부 세계 사이의 전기적 연결을 설정합니다. - 캡슐화/밀봉:
구성품과 와이어는 손상 및 환경 보호를 위해 보호용 수지로 밀봉되어 있습니다. 밀폐 밀봉을 위해 금속 커버 또는 캡을 용접하거나 납땜하여 구성품 주위에 진공 밀폐형 인클로저를 만듭니다. - 테스트 및 검사:
패키지는 품질과 성능을 보장하기 위해 엄격한 테스트를 거칩니다.
각 주요 단계에 대해 자세히 알아보려면 다음 짧은 동영상을 참고하십시오.
전자 패키징의 미래 트렌드
전자 패키징의 발전을 이끄는 원동력은 무엇입니까?
전자 산업의 변화하는 요구를 충족하기 위한 소재, 디자인 및 제조 공정의 개발에는 여러가지 요인이 영향을 미칩니다. 소형화, 신뢰성 및 에너지 효율은 혁신의 중요한 동인입니다. 기능과 성능을 지속적으로 향상시켜야 하는 동시에 비용 절감의 과제도 있습니다.
특정 트렌드에 관해서는 가능한 한 많은 기능을 반도체 칩에 직접 통합하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 시스템 온 칩(SoC) 및 시스템 인 패키지(SiP) 접근법은 모바일 또는 사물 인터넷 애플리케이션을 위해 단일 칩에 다양한 구성 요소와 기능을 통합하는 데 사용되고 있습니다.
하나의 칩에 여러 기능을 통합하면 여러 개별 구성품 대신 하나의 장치만 패키징하면 됩니다. 이는 전체 패키징 공정을 간소화하는 동시에 성능을 향상시키고 전력 소비를 줄이며 전체 외관을 축소할 수 있습니다.
또한 여러 개의 칩을 동시에 처리할 수 있는 웨이퍼 레벨에서 더 많은 패키징 공정을 수행하려는 노력도 계속되고 있습니다. 이를 통해 생산 효율성과 전반적인 비용 효율성이 최적화됩니다. 또한 기존 패키징의 필요성을 더욱 줄여줍니다.
전자 패키징은 소형화 요구사항을 어떻게 충족할 수 있습니까?
소형화는 오늘날 전자 패키징 기술을 주도하는 가장 중요한 트렌드 중 하나입니다. 새로운 의료 기기든 최신 웨어러블 기술이든, 더 작고 가벼우며 에너지 효율적인 구성품에 대한 필요성이 그 경계를 허물고 있습니다.
장치의 크기가 계속 작아짐에 따라 가볍고 컴팩트하면서도 뛰어난 보호 기능을 제공하는 패키징을 만들기 위한 새로운 접근법이 개발되고 있습니다. 여기에는 스마트폰 내부의 제한된 공간 활용을 최적화하는 칩 스태킹과 3D 패키징이 포함됩니다. 전자 장치가 점점 더 작아짐에 따라, 직물과 유연한 기판에 완벽하게 통합하는 것도 가능해졌습니다. 이를 통해 활력 징후 추적, 운동 능력 향상과 같은 완전히 새로운 기능을 다양하게 활용할 수 있습니다. 이러한 진보된 기술로 인해 전자 장치를 보호하고 통합하기 위한 새로운 유형의 특수하고 컴팩트하며 생체적합성이 뛰어난 패키징 솔루션이 필요해졌습니다. 가전제품 분야의 친환경적 움직임이 확산되면서 지속 가능한 소재를 사용하는 것에 대한 중요성이 더욱 강조되고 있습니다.
결론
전자 패키징은 전자 구성품과 장치를 보호할 뿐만 아니라 기능과 성능을 보장하는 데도 필수적입니다. 또한 열 관리, 전자 연결, 간섭 감소 및 구조적 지원까지 포함함으로써 전자 패키징은 효율적이고 신뢰할 수 있으며 다양한 산업에 적합한 장치를 구현할 수 있습니다. 일상 생활에 전자 장치가 더욱 통합됨에 따라 패키징 솔루션은 향상된 성능, 소형화 및 지속 가능성에 대한 요구에 계속 부응할 것입니다.
작성자: Robert Hettler, 광전자 공학 연구 개발 책임자
참고 자료
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John Lau, C.P. Wong, John L. Prince, Wataru Nakayama (1998), Electronic Packaging, Design, Materials, Process and Reliability, McGraw-Hill, Inc.
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