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반도체 패키지 기술의 변천사

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History of Semiconductor PKG

1950년대~1970년대

2~10개의 핀을 조그마한 원형 회로기판 주위에 박아 놓고 칩을 올린 다음, 원통형 금속을 씌운 패키지입니다.

증가하는 핀 수를 수용하기 위해 직사각형의 기다란 두 측면에 핀을 나오게 하는 패키지입니다.

IC가 점차 복잡해지면서 패키지 바닥면 전체에 핀을 배열하는 방식의 패키지로서, DIP와 PGA는 보드에 구멍을 내어 뒷면에 납땜하는 Through Hole Package로 분류합니다.

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1980년대

이전에 개발된 PDIP 등이 부품실장을 할 때 소켓이나 기판 구멍에 리드를 꽂는 Through Hole Mounting 방식을 사용하였다면, SOIC는 표면실장 기술(Surface Mount Technology) 방식을 사용함으로써 부품실장 기술의 혁신을 가져온 패키지입니다.

핀과 핀 사이의 거리인 피치를 작게 하는 기술발전에 힘입어, DIP나 PGA와 같은 핀 수를 가지면서 표면실장 면적을 줄인 패키지입니다.

보드 표면에 직접 납땜하는 표면실장 기술(Surface Mount Technology : SMT)이 도입되고, 칩이 고집적화되면서 패키지 4면에 모두 표면실장하는 QFP가 등장했습니다.

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1990년대

기존 패키지의 두께를 0.9~1.0mm로 현격히 줄인 패키지로 TSOP, TQFP, TSSOP 등이 있습니다.

PGA와 유사한 구조지만, 기판이 세라믹에서 플라스틱으로 바뀌고 긴 다리 모양의 핀이 솔더볼로 교체되면 최대 수용 핀 수가 획기적으로 증가합니다. 이 BGA를 전환점으로 하여 패키지 기술은 비약적인 도약을 하게 되었습니다.

제품의 소형화/경량화에 따라 패키지 크기를 줄이고, 리드 부분이 바닥에 평면으로 닿도록 하여 물리적 신뢰도를 향상하게 했습니다.

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2000년대~현재

칩 크기와 거의 동일한 패키지로, 두께가 매우 얇고 웨이퍼 상에서 곧바로 패키징을 완료하기도 합니다.

반도체 칩과 기판을 연결하는 와이어 본딩을 대체한 기술로, 이 범프 붙인 칩을 뒤집어서 기판에 장착시키면 플립 칩 패키지가 됩니다.

하나의 패키지에 수 개의 칩을 적층(stack)하거나, 와이어 본딩을 대체하는 플립 칩(flip chip) 기술을 적용하는 패키지, 또는 기능이 다른 여러 칩을 하나의 패키지 기판 위에 올려놓고 칩과 칩을 와이어 본딩이나 플립 칩 같은 기술을 이용해 연결한 다음 하나의 패키지로 완성하는 SIP(System in Package) 등 3차원 입체 패키징의 시대로 돌입했습니다.

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