반도체 패키지
目次
I-1. 패키지의 역할 I-2. 패키지의 분류
I-3. 기타 패키지 종류 I-4. 취급시 주의 사항
SILVER
I-1. 패키지의 역할
외부 환경으로부터 반도체 칩을 보호
진동이나 충격, 공기속의 수분이나 먼지, 빛이나 자기의 영향으로 오동작 가능성에 대한 방지
PCB와 전기적으로 접속
위의 경우처럼 만두소의 역할뿐만 아니라, Package에 Lead를 붙혀서 신호 전달 기능(Power, 입출력 신호 등)
반도체 칩에서의 발생하는 열 방출
패키지로만 부족하면, 방열판, Cooler Fan(CPU), Heat Sink(MC100EP196B)를 붙힘
PCB에 실장하기 쉬운 형태 제공
실장 할 수 있는 크기까지 확장함. 그러나, Bare_Chip의 형태로 실장하는 경우도 있음(면적이 작은 Application의 경우, 예:TCXO)
반도체 패키지의 색깔이 일률적으로 까만 이유는?
원래는 흰색인데, 카본을 혼합하여 흑색으로 착색한다 함.
그 이유로는 카본의 전도성에 의한 정전 파괴 방지 및 온도가 올라가더라도 변색 방지를 위함임.
I-2. 패키지 분류
IC 패키지
삽입 실장형 (Through Hole)
표면 실장형(SMD) Surface Mount Device
접촉 실장형
DIP
(Dual In_Line Package) SIP/ZIP
(Single/Zigzag In_Line Package) PGA
(Pin Grid Array) SOP
(Small Out_Line Package) TSOP/SSOP/TSSOP (Thin/Shrink/Thin Shrink SOP)
QFP
(Quad Flat Package)
QFN
(Quad Flat No_Lead) QFJ=PLCC
(Plastic Leaded Chip Carrier)
TCP
(Tape Carrier Package) COB/COG
BGA (Ball Grid Array)
I-2-i. Through Hole
분류분류 생김새생김새 주주사용사용
Application
Application 특징특징
DIP
저가용 가전 테스트용 PCB
• 기준 Pitch : 2.54mm(1”), 1.27mm(0.5”)
• 핀수 : 8-64pin(多핀 패키지 대응 난이)
• 점차 SMD로 바뀌고 있으며, 감소하는 패키지임 (전 세계 수량 기준 3%)
• SMT 기술이 발달하지 않은 중국은 여전히 사용중
• 수작업이 용이하며, 정밀도 요구하지 않음
• 열에 대한 특성이 좋음
SIP/ZIP • DIP을 사용할만한 공간이 부족한 경우
* cf)다른 SIP: System In Chip
PGA 컴퓨터용 CPU
•기준 Pitch : 2.54mm(1”), 1.27mm(0.5”)
• 핀수 : 54-528pin(多핀 패키지 가능)
• Die의 위치 변경에 따른 열특성 탁월
• 주로 Socket을 사용하여, 수리시 편리함
I-2-ii. SMD
분류분류 생김새생김새 특징특징
SOP
(Small Out_Line Package)
• 현재 가장 많이 사용이 되고 있는 패키지임
• Pitch의 자유로운 축소 가능
• 구멍이 필요 없어 PCB의 양면 활용 가능
• SOP에 Thin이 붙으면, 두께가 얇은 것이고, SOP에 Shrink가 붙으면, 면적이 좁아 진 것임
• 고운에 노출되기 때문에 생산설비에 따른 제약으로 생산성 제한 TSOP/SSOP/TSSOP
(Thin/Shrink/Thin Shrink SOP)
QFJ=PLCC
(Plastic Leaded Chip Carrier)
• Self Alignment가 뛰어나 취급 용이
• Lead가 J자로 구부러져서 1.27mm이하 Pitch 가공 어려움
• 실장시 정밀도 떨어짐
• 위와 같은 여러가지 단점으로 급속히 폐지가 됨
QFN
(Quad Flat No_Lead)
• SOP와 BGA의 중간 단계임
• 취급이 용이하고, 크기를 줄일 수 있으나 多핀 적용이 어려움 QFP
(Quad Flat Package)
• Package의 1차 혁명이라 불림
• 기준 Pitch : 1mm,0.8mm,0.65mm,0.5mm
• Pin 수 : 304핀까지 가능
• Lead가 구부러지기 쉬워 취급시 어려움
BGA (Ball Grid Array)
• Package의 2차 혁명이라 불림
• 기준 Pitch : 1mm,0.8mm
• Pin 수 : 4,356핀까지 가능 -> MCP로 가고 있음(Multi Chip Package)
• 다루기가 쉬우나 단가가 높음/배선이 짧아 고속칩에 사용
• 땜부분이 아래에 있어 외관 검사가 어려움
I-2-iii. 접촉 실장형
분류분류 생김새생김새 특징특징
TCP
(Tape Carrier Package)
• LCD는 열에 약해 납떔이 불가하여 전도 sheet를 이용
• 납땜으로 인한 고온의 접촉이 없음
• 재료에 고온 내열성이 요구되지 않아 생산성 높음
COB/COG
(Chip On Board/Grass)
주주사용사용
Application
Application오직 LCD Driver용
IC Card LCD
I-2-iv. 기타 패키지
분류분류 생김새생김새 특징특징
Bare Chip
• 말 그대로 Card Type Package Card Type Package SM Card
MMC Card
CF Card
TR Package • 가장 오래된 패키지의 형태이며, 점차 SMD화 되고 있음
MCP
(Multi Chip Package)
• 패키지내에 칩(die)를 쌓아서 제작
• 주로 절대적으로 공간이 부족한 휴대폰에 사용이 되며, Flash+SRAM 또는 MCU+메모리에 사용이 되고 있음
• 칩의 사용 공간이 좁고, 패키지의 역할을 해줄 수 있는 application의 경우
반도체 포장을 개봉한 다음부터 실장까지의 용이하게 하는 것이 패키지의 역할이므로, 그 과정에서 주의해야 할 사항을 정리했음
I-3. 취급시 주의사항
Reflow전 흡습과 대책
• 알루미늄 포장을 개봉한 순간부터 흡습 시작
• 반도체도 유통기한이 있으나, Baking하면 Reset됨
• SMD는 일반적으로 ReFlow시 수분증발하여 유효기간이 없음
• 그러나, BGA의 경우 일반적으로 24시간 개봉 후 24시간 지난 후 재 사용시 반드시 Baking 필요
패키지의 핸들링
• Lead가 구부러지긴 쉬운 QFP난 SOP는 섬세하게 취급 필요
• Lead가 없는 BGA, QFN 등은 땜납부분에 손가락의 지방분이 묻으면 땜납 오픈 발생 가능성 높아짐
• BGA의 경우 집적율이 높으므로, 정전파괴에 주의해야 함
평탄성에 제한되는 패키지 외형
• 패키지가 대형화됨에 따라 패키지의 평탄도 및 PCB의 Burr을 고려해야 함(특히, BGA와 QFP)
• QFP의 경우 평탄도 허용 값이 100um로 엄격하게 규제가 되고 있음
