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리드 프레임

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1. 개요

리드 프레임은 반도체 패키징에 사용되는 부품으로, 주로 구리 합금 또는 철-니켈 합금으로 제작된다. 에칭 또는 스탬핑 공정을 통해 제조되며, 다이 패드, 리드, 몰딩 컴파운드 부착을 위한 합금으로 구성된다. 다이 부착, 와이어 본딩, 캡슐화, 리드 절단 및 굽힘 등의 과정을 거쳐 완성된다. 리드 프레임은 쿼드 플랫 노 리드 패키지(QFN), 쿼드 플랫 패키지(QFP), 듀얼 인라인 패키지(DIP) 등 다양한 패키징에 사용되며, 라우팅 가능한 리드 프레임 기술과 같은 발전을 통해 열 및 전기 성능을 향상시킨다.

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리드 프레임
개요
집적 회로 리드 프레임
집적 회로 리드 프레임
정의칩 패키지 내부의 금속 구조로, 다이에서 외부로 신호를 전달하는 역할을 함
기능
전기적 연결반도체 칩(다이)과 외부 회로 간의 전기적 경로 제공
열 방출칩에서 발생하는 열을 외부로 방출하여 칩의 과열 방지
기계적 지지칩을 물리적으로 지지하고 보호
재료
일반적인 재료구리 합금
기타 재료철-니켈 합금 (저가형)
코바 (열팽창 계수가 실리콘과 유사)
제조 공정
식각금속판에서 불필요한 부분을 제거하여 리드 패턴 형성
스탬핑금형을 사용하여 금속판을 찍어내어 리드 프레임 형성
도금리드 표면에 금, 은, 팔라듐 등을 도금하여 전기적 특성 및 내식성 향상
종류
DIP (Dual In-line Package)양쪽에 핀이 있는 형태, 주로 구형 부품에 사용
QFP (Quad Flat Package)사변에 핀이 있는 형태, 표면 실장 기술에 사용
BGA (Ball Grid Array)패키지 하단에 볼 형태의 접점이 있는 형태, 고밀도 실장에 사용
기타SOIC (Small Outline Integrated Circuit)
SOT (Small Outline Transistor)
QFN (Quad Flat No-leads)
MLP (Micro Leadframe Package)
추가 정보
관련 용어다이 (Die)
패키지 (Package)
본딩 와이어 (Bonding wire)
몰딩 (Molding)
표면 실장 기술 (Surface Mount Technology, SMT)

2. 제조

리드 프레임은 주로 구리 합금 또는 철-니켈 합금(예: 합금 42)과 같은 평판 재료를 사용하여 제작된다.[1] 리드 프레임은 몰딩 컴파운드가 부착될 수 있는 합금으로 만들어지며, 다이 및 컴파운드의 열팽창 계수와 가능한 한 가깝고, 열 및 전기 전도성이 좋으며, 충분히 강하고 성형성이 높다.[3]

2. 1. 에칭 및 스탬핑

리드 프레임은 구리, 구리 합금 또는 철-니켈 합금(예: 합금 42)과 같은 평판에서 재료를 제거하여 만들어진다. 이때 사용되는 두 가지 공정은 에칭과 스탬핑이다.[1]

  • 에칭: 리드 밀도가 높은 경우에 적합하다. 정밀한 패턴 형성에 유리하며, 고밀도 리드 제조에 적합하다.
  • 스탬핑: 리드 밀도가 낮은 경우에 적합하다. 대량 생산에 유리하며, 저밀도 리드 제조에 적합하다.


기계적 굽힘 공정은 두 기술 모두 후에 적용될 수 있다.[2]

2. 2. 기계적 굽힘 및 기타 공정

에칭 또는 스탬핑 후, 기계적 굽힘 공정을 통해 리드 프레임의 형태를 만든다.[2] 다이 부착은 다이 패드에 접착제나 솔더를 사용하여 칩(다이)을 부착하는 공정이다. 와이어 본딩은 칩과 리드를 금속 선(본드 와이어)으로 연결하는 공정이다. 캡슐화(몰딩)는 플라스틱으로 칩과 리드 프레임 일부를 감싸 보호하는 공정이다. 마지막으로, 리드 절단 및 성형 공정을 통해 불필요한 부분을 제거하고, 외부 리드를 원하는 형태로 구부린다.

3. 용도

리드 프레임은 쿼드 플랫 노 리드 패키지(QFN), 쿼드 플랫 패키지(QFP), 듀얼 인라인 패키지(DIP) 등 다양한 전자 패키징 기술에 사용된다.[4]

3. 1. 주요 패키징 유형

쿼드 플랫 노 리드 패키지(QFN)는 얇고 가벼운 소형 패키지로, 모바일 기기에 주로 사용된다. 쿼드 플랫 패키지(QFP)는 핀이 네 방향으로 뻗어 나온 형태로, 다양한 전자기기에 사용된다. 듀얼 인라인 패키지(DIP)는 핀이 두 줄로 배열된 형태로, 전통적인 패키징 방식이다.[4]

3. 2. 발전된 리드 프레임 기술

쿼드 플랫 노 리드 패키지(QFN), 쿼드 플랫 패키지(QFP), 듀얼 인라인 패키지(DIP) 제조에 사용되는 리드 프레임 기술은 지속적으로 발전해왔다. 특히 라우팅 가능한 리드 프레임 기술[4]은 향상된 열 및 전기 성능을 제공하여 고성능 반도체 패키징을 가능하게 했다.

참조

[1] 서적 Electronic Materials Handbook: Packaging https://books.google[...] ASM International 1989-11
[2] 웹사이트 Archived copy http://www.qpl.com/e[...] 2014-04-09
[3] 웹사이트 Lead Frames or Leadframes - Page 1 of 2 https://www.eesemi.c[...]
[4] 웹사이트 Unlock improved power module thermal performance with TPSM53604 and Enhanced HotRod QFN packaging https://www.ti.com/v[...] Texas Instruments



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