IC 패키지 기술의 종합 안내

IC 패키지란 무엇입니까?

IC 패키징은 전자 부품(예: 칩, 트랜지스터, 콘덴서, 저항기 등)을 PCB에 쉽게 장착하고 회로에 연결할 수 있도록 특정 모양과 크기로 포장하는 프로세스입니다. 캡슐화는 기계적 보호 기능을 제공할 뿐만 아니라 전기 연결 및 열 관리 기능도 제공합니다.

IC 패키지 유형 및 크기

IC 패키지의 유형과 크기는 구성 요소의 종류, 기능 및 적용 분야에 따라 다릅니다. 다음은 일반적인 IC 패키지 유형과 그 대략적인 크기입니다.

표면 실장 장치(SMD)

QFP(Quad Flat Package)는 IC 및 집적 회로에 일반적으로 사용되는 더 큰 PCB 풋프린트(footprint)입니다. 일반적인 크기에는 7x7mm, 10x10mm, 14x14mm 등이 있으며 핀 수는 수십에서 수백까지 다양합니다.

BGA(Ball Grid Array)

BGA 패키지에는 일반적으로 구형 패드가 있으며 패키지 피치는 일반적으로 0.75mm~1.0mm 범위이고 핀 수는 수십에서 수백까지 다양합니다.

특징: BGA 패키징은 고성능 칩 및 대규모 집적 회로에 적합하며 우수한 방열 및 전기적 성능을 제공합니다.

SOIC(Small Outline Integrated Circuit)

SOIC는 일반적인 유형의 집적 회로 패키징입니다. 컴팩트한 모양과 작은 피치 핀 레이아웃으로 중형 집적 회로 패키징에 적합합니다. 크기는 일반적으로 3x3mm, 5x5mm, 7x7mm 등이며 핀 수는 일반적으로 8개에서 48개입니다.

플러그인 패키징(THT) - Through hole technology component packages

DIP(Dual Inline Package)

일반적인 크기는 7.62mm(0.3인치) 피치이고 핀 수는 8개에서 수백 개까지 다양합니다.

TO-220 패키지

TO-220 패키지는 일반적으로 전력 장치에 사용됩니다. 크기는 약 10x15mm이고 핀이 3개 있습니다.

TO-92

크기는 약 5x5mm이고 핀 수는 3개입니다.

기타 패키지 유형

COB(Chip on Board)

PCB에 칩이 직접 장착됩니다. 패키지 크기는 일반적으로 매우 작으며 통합 요구 사항이 높은 소형 장비 및 제품에 일반적으로 사용됩니다.

PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)

일반적으로 고집적 디지털 회로에 사용됩니다. 패키지 크기는 약 20x20mm이며, 핀 수는 일반적으로 20~84개입니다.

IC 패키지에는 어떤 정보가 포함되어 있습니까?

• 패키지 유형 : QFP, BGA, SMD 등과 같은 구성 요소의 패키지 유형을 나타냅니다.
• 패키지 크기 : 패키지의 전체 치수를 설명하며 일반적으로 길이, 너비 및 높이로 표시됩니다.
• 핀 레이아웃은 핀 패키지의 핀 배열을 말하며 단일 행, 이중 행, 그리드 등이 될 수 있습니다.
• 핀 수 : 이 용어는 구성 요소의 기능과 인터페이스 수를 나타내는 패키지의 핀 수를 나타냅니다.
• 재질 유형 : 플라스틱, 세라믹 등 포장재 유형은 기계적 강도, 내열성 및 기타 패키지 특성에 영향을 미칩니다.
• 패드 정보 : 올바른 납땜 연결을 보장하기 위해 납땜 핀의 위치, 모양 및 크기를 설명합니다.
• 열 관리는 고출력 부품이 정상 온도 범위 내에서 작동할 수 있도록 열 방출 구조를 설계하고 해당 매개변수를 설정하는 것을 포함합니다.
• 패키지 식별 : 패키지에는 제조업체 로고, 모델 번호, 날짜 코드 및 추적성 및 식별을 위한 기타 정보가 포함될 수 있습니다.
• 핀 기능 : 복잡한 패키지의 경우 올바른 회로 연결을 안내하기 위해 핀의 기능 설명이 포함될 수 있습니다.
• 환경 적응성 : 방수, 방진 및 기타 특성을 포함하여 다양한 환경에 적응할 수 있는 패키지의 능력을 나타냅니다.

이 정보는 부품이 회로에 정확하게 통합되어 설계 요구사항과 성능 사양을 충족하도록 보증하는 PCB 보드의 설계 및 생산에 매우 중요합니다.

IC 패키징의 경우, 패키지, 회로도 기호 및 3D 모델을 정의하는 특정 국제 표준이 적용됩니다.

1. IPC 7351(PCB Packaging)

IPC가 출시한 표준 패키지 라이브러리는 표준 SMD 구성 요소 패키지의 물리적 크기, 핀 레이아웃 및 패드 디자인을 정의합니다. 이를 통해 PCB 설계자가 설계 과정에서 표준 패키지를 직접 활용할 수 있어 더욱 편리하게 작업할 수 있습니다.

2. ANSI Y32.2-1975 (Schematic Symbols)

이 표준은 저항기, 콘덴서, 코일, 다이오드, 트랜지스터, 조작 스위치, 전원 장치, 센서, 커넥터 등 다양한 전기 및 전자 부품의 기호를 정의합니다. 각 부품 기호는 고유한 형태와 식별자를 가지며, 이를 통해 회로도에서 해당 부품의 유형과 기능을 나타내는 데 사용됩니다.

3. ISO 10303-21 (3D model)

ISO 10303-21 표준은 STEP 모델을 3D CAD 소프트웨어로 가져오는 데 사용되는 파일 형식을 정의합니다. 이 표준은 도면 구성 요소를 캡슐화하는 요구 사항보다는 파일 형식에 대한 사양이라고 할 수 있습니다.

IC 패키지 설계 시 규칙 준수

• 패키지 크기 : 패키지의 크기와 형태가 구성 요소의 사양을 충족하는지 확인하는 것이 중요합니다. 크기가 너무 크거나 작지 않도록 주의하세요. 적절하지 않은 크기는 설치상의 어려움이나 전기적 문제를 야기할 수 있습니다.
• 핀 배열 : 핀 배열에 유의하십시오. 핀이 겹치지 않고 지나치게 밀집되지 않도록 배치해야 합니다. 납땜을 위해 핀 사이에 충분한 간격이 확보되어야 합니다.
• 패드 설계 : 납땜 품질과 신뢰성을 고려하여 적절한 패드 크기와 모양을 결정하는 것이 중요합니다. 과도하거나 불충분한 납땜으로 인한 불량 용접을 방지해야 합니다.
• 열 방출 : 열 방출이 필요한 부품에 대해 적절한 열 방출 구조를 설계하여 부품의 작동 온도가 안전한 범위 내에 유지되도록 해야 합니다.
• 심볼 마킹 : 설계자와 유지 보수 인력이 식별하고 이해할 수 있도록 회로도에 패키지의 정확한 심볼(symbol)을 설계하십시오.
• 3D 모델 : IPC 표준에 따라 패키지의 3D 모델을 제공하여 PCB 레이아웃 및 충돌 감지에 도움을 줍니다.
• 금지 영역: 패키지 설계 과정에서 다른 부품이나 패키지와의 충돌을 방지하기 위해 충분한 금지 영역을 지정해야 합니다.

제조 가능성 고려 사항 : 설계 단계에서 PCB 제조 및 조립 과정의 제한 사항을 충분히 고려하여, 실제 생산 요구 사항에 부합되는 설계를 하는 것이 중요합니다.

올바른 IC 패키지를 선택하는 방법

다양한 IC 패키징 유형

SMT(Surface Mount Technology) 패키징은 스마트폰, 태블릿 등과 같은 소형 전자 제품에 적합합니다.

플러그인(Plug-in) 패키징은 산업 제어 시스템 및 자동차 전자 장치와 같이 더 큰 전기 및 기계적 연결이 필요한 애플리케이션에 적합합니다.

SiP(System-in-Package) 패키징은 여러 기능 모듈을 하나의 패키지로 통합하여 더 높은 통합성과 성능을 제공합니다.

BGA(Ball Grid Array) 패키지는 고성능 및 고전력 애플리케이션용으로 설계된 고밀도 솔더 볼 어레이가 특징입니다.

2. 기능 및 성능 요구 사항 결정

신호 무결성은 매우 중요합니다. 신호 요건을 충족할 수 있는 패키지를 선택할 때 신호 전송의 품질과 안정성을 신중하게 고려해야 합니다. 고주파 또는 고속 신호의 경우 우수한 신호 무결성을 제공하는 패키지를 선택하는 것이 필수적입니다.

크기 제한: PCB의 공간 제약과 조립 공정의 요구사항에 따라 적절한 패키지 크기를 선택하십시오. 패키지 크기가 PCB 레이아웃과 잘 맞아야 크기 불일치로 인한 설치 문제를 방지할 수 있습니다.

3. 냉각 및 열 관리 고려사항

고출력을 처리해야 하는 집적회로(IC)에서는 열 방출과 열 관리가 매우 중요합니다. 열 방출 핀이나 방열판이 포함된 열 설계가 우수한 패키지를 선택하면, 열을 효과적으로 방출하고 집적회로(IC)의 과열을 방지할 수 있습니다.

4. 레이아웃 및 배선 고려

패키지의 레이아웃 및 핀 배치는 회로의 성능과 신뢰성에 중대한 영향을 미칩니다. 신호 무결성과 전기적 연결을 위해 선택한 패키지가 PCB 레이아웃과 잘 맞는지 반드시 확인하세요.

5. 비용 및 공급망 가용성

마지막으로, 비용과 공급망의 가용성을 고려해야 합니다. 일부 패키지 유형은 다른 유형보다 더 비싸거나 공급망이 더 제한적일 수 있습니다. 따라서 비용 대 성능을 충분히 검토하고, 선택한 패키지가 프로젝트의 요구 사항과 일정에 맞출 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다.