반도체 패키징(package) 정의, 주요 사용하는 패키지 종류

반도체 패키징이란?

패키징(package)은 말 그대로 물건을 포장하는 것을 의미합니다. 반도체 팹리스 회사에서의 패키징 또는 조립은 주로 웨이퍼 형태의 칩을 잘라 플라스틱으로 감싸고 핀을 연결하여 하나의 부품처럼 만드는 것을 의미하는데, 이러한 작업은 웨이퍼 위에 그려진 회로가 열이나 습도 같은 외부 환경에 매우 취약하기 때문에 이를 방지하기 위해 회로를 포장하는 작업이라고 생각하시면 됩니다.

팹리스 회사에서는 회로 설계 후 파운드리 기업에 실물 제조를 의뢰하고, 완성된 웨이퍼를 받아 다시 외부업체에 웨이퍼를 전달해 패키징을 진행하게 되는데, 단가로 인해 주로 해외에서 진행하다 보니 짧게는 2주에서 한 달 정도 기간이 소요됩니다. 패키징을 한 후에는 PCB 테스트 보드에 장착해 테스트를 하거나 수요처에 전달하게 됩니다.

(출처: 나무위키)

주요 사용하는 패키징 종류

스마트폰이나 TV, 기타 여러 가지 전자제품 안에는 이러한 칩들이 무수히 들어있습니다. 반도체가 발달하면서 제품 사이즈가 점점 소형화되고 형태도 다양해지면서 패키징 종류도 다양하게 발전해 왔는데 주요 패키지 종류는 다음과 같습니다.

1. QFN(Quad Flat Non-leaded package)

용어에 익숙해지기위해 말 그대로 해석하면 사분면(Quad) 평면(Flat)의 핀이 돌출되지 않은(Non-leaded) 패키지입니다. 대체적으로 작고 얇게 패키지 할 수 있으며 바닥의 열 패드를 통해 우수한 열 성능을 갖고 있으며 무시해도 될 정도로 작은 패키지 리드 인덕턴스를 가지고 있습니다. 튀어나오는 리드가 없기 때문에 밀도가 높고 콤팩트한 pcb 배치에 유용한 패키지입니다.

QFN 패키지(출처:https://www.pcbway.com/blog/PCB_Basic_Information/What_is_QFN_Package_PCB_Knowledge_a864f4f6.html)

2. QFP(Quad Flat package)

QFN과 반대로 QFP는 사분면에 리드가 돌출돼있는 모양의 패키지로 70년대부터 사용된 패키지의 대표적인 형태입니다. 32핀에서 304핀까지 다양한 종류가 있고 리드는 표면 실장을 위해 끝부분이 바깥쪽으로 납작하게 나있어 이 부분을 납 등을 이용해 PCB에 붙여 실장 할 수 있습니다. 모양에 따라서 정사각형, 직사각형 등 다양한 QFP 형태가 있습니다.

QFP 패키지(출처:https://www.ic-components.com/blog/quad-flat-pack%28qfp%29-definition,types,and-applications-of-qfp.jsp)

3. SOP(Small Outline Package)

넓은 의미로 SOIC 패키지로도 불리는 SOP 패키지는 QFP가 사분면에서 핀을 낸 것이라면 SOP는 양방향으로 핀을 낸 패키지입니다. 리드는 보통 8개에서 44개이고 두께와 크기에 따라 TSOP, QSOP 등 다양한 종류가 있습니다. 

SOP 패키지(출처:https://www.globalsources.com/product/sop-package_1043068178f.htm)

 

---

 

반도체 패키징에 대해서 간략하게 살펴봤습니다. 이외에도 반도체 패키징에는 다양한 종류가 존재하며, 보통 칩을 만들 때는 기존 경쟁사칩보다 특징이 개선된 칩을 만들기 때문에 경쟁사 패키지에 맞춰 설계하는 경우가 많고, 단가에 따라 핀 개수를 조정하여 패키지 종류를 결정하기도 합니다. 반도체 칩 특성은 최종적으로 조립되었을 때 리드나 외부 환경에 따라서도 많이 좌우되기 때문에 설계 시에 이러한 특성까지 고려하여 설계해야 합니다.