반도체 패키지 타입 비교 TSOP vs BGA

반도체 웨이퍼 가공 및 조립 과정을 거쳐 제조되며 웨이퍼 위에 회로를 새겨 칩을 완성하는 전 공정(Front-End)과 완성된 웨이퍼를 칩 단위로 절단 및 분리하여 패키징 한 다음 테스트를 하는 후 공정(Back-End)으로 구분됩니다. 일반적으로 반도체 칩은 수많은 미세 전기 회로가 집적되어 있으나 그 자체로는 반도체 완성품으로써의 역할을 할 수 없으며, 외부의 물리적 또는 화학적 충격에 의해 손상될 가능성이 존재합니다. 따라서, 반도체 칩에 필요한 전원을 공급하고, 반도체 칩과 메인 PCB 간의 신호 연결, 반도체 칩을 외부의 환경으로부터 보호하기 위해 포장을 하는 기술을 반도체 패키징이라고 합니다.

 

 

 

 

반도체 패키지는 일반적으로 실리콘 칩, 기판, 금속선, 솔더볼, 몰딩 컴파운드로 구성되어 있습니다.

• 기판 : 반도체 칩을 실장 하는 용기이며, 칩과 메인 PCB 간 전기적 신의 연결 통로의 역할을 합니다. 절연층 위에 전기적 신호를 전달할 수 있는 도체를 배열한 구조로서, 칩의 미세한 배선을 메인 PCB의 스케일로 변환시켜 줍니다.
• 금속선 : 반도체 칩과 기판 사이를 연결하며, 주로 금이나 구리 등이 사용됩니다. 최근에는 칩의 패드 위에 돌기를 형성시킨 범프가 금속선 대신 사용되기도 합니다.
• 솔더볼 : 기판과 메인 PCB를 연결시켜줍니다. 솔더볼이 사용되기 이전에는 리드프레임이 사용되었으며, 현재도 리드프레임 기반 반도체 패키지가 여전히 사용되고 있습니다.
• 몰딩 컴파운드 : 제품 최종 성형 및 부품 고정을 위해 사용됩니다. 몰딩 컴파운드의 재료는 세라믹, 금속, 플라스틱 등이 사용되는데 현재는 값이 저렴한 플라스틱이 주류를 이루고 있습니다.

 

다음으로 대표적인 패키징 방식인 TSOP와 BGA에 대해서 알아보겠습니다.

 

TSOP (Thin small Outling Package)

가장 일반적으로 많이 사용되고 있는 방식으로 패키지 양쪽에 Lead가 있고 끝 부분을 바깥쪽으로 뺀 갈매기 날개 모양으로 되어 있습니다. TSOP는 리드프레임 위에 칩을 올리고 와이어 본딩 몰딩을 한 후에 리드를 구부려서 완성하는 패키지 구조입니다. DRAM, SRAM 패키지에 주로 사용되며, 패키지 두께가 1mm 이하이고, 리드 간 피치가 0.5mm 이하입니다.

 

BGA (Ball Grid Array)

플라스틱 기판 위에 납땜과 같은 볼을 만들어 올리고 순간의 열을 가하여 볼을 녹이며 칩셋을 부착하는 패키지 구조입니다. 미세화된 기기에서 많이 쓰이는 방식으로 메인보드에 온보드 형식으로 CPU, GPU가 붙어 있는 경우가 많은데 이게 BGA 방식입니다. 부피를 작게 만들 수 있고, 소켓에 의한 불량을 방지할 수 있다는 장점이 있지만, 보드에 붙어 있다 보니 업그레이드가 불가하다는 단점이 있습니다. 스마트폰에서 메인 보드의 일부 기능에 문제가 있을 때 메인 보드를 통째로 바꾸는 이유이기도 합니다.

 

 

이번 포스팅에서는 반도체의 대표 패키징 방식인 TSOP와 BGA의 차이점에 대해서 알아보았습니다. 도움이 되는 글이었길 바랍니다. 끝까지 봐주셔서 정말 감사합니다!