아우터리드

리드프레임. A 이너 리드 B 아우터리드 C 다이 패드 D 프레임(테두리)부 E 댐바

아우터리드(Outer lead)는 리드프레임에 있어 패키지와 기판의 전극과 연결되는 리드부분을 말한다. 외측리드라고도 한다.

개요

아우터리드(Outer lead)는 반도체 패키지에서 중요한 역할을 하는 구성 요소이다. 주로 반도체 칩과 외부 회로를 연결하는 역할을 한다. 아우터리드는 리드프레임의 일부로, 반도체 칩의 이너리드(Inner lead)와 연결되어 전기 신호를 외부로 전달한다.

아우터리드는 다양한 재료와 기술로 제작될 수 있으며, 주로 금속으로 만들어 진다. 예를 들어, 니켈, 금, 은 등의 금속이 사용되며, 표면 처리 기술을 통해 내구성과 전도성을 향상시킨다. 아우터리드는 반도체 패키지의 신뢰성과 성능을 좌우하는 중요한 요소로, 정확한 설계와 제조가 필요하다.

리드프레임

리드프레임(lead frame)이란 IC나 LSI 등의 반도체 패키지에서 반도체 칩(반도체 소자)을 지지·고정하는 것과 동시에 패키지에서 지네 다리처럼 나온 복수의 외부 접속 단자인 아우터 리드로 외부 배선과 접속하는 부품이다.

이러한 형태의 반도체 패키지 완성품은 '리드 프레임 패키지'라고도 불리고 수지로부터 노출되어 있는 아우터리드는 단순히 '리드'라고도 불린다.

리드프레임(리드)은 일반적으로 Cu 합금(구리 합금)계 소재나 철 합금계 소재 등 전기 전도도·기계적 강도·열전도도·내식성 등이 우수한 얇은 판을 사용한다.

이 길고 얇은 판을 순서대로 정밀 프레스(펀칭·조리개·굽힘) 가공한다. 이에 따라 반도체 칩(반도체 소자)을 지지 고정하는 '다이 패드'나 반도체 소자와 배선되는 '이너 리드', 외부 배선과 접속하는 '아우터 리드' 등을 성형한다. 또한 리드 프레임의 제조 공정에는 기계 가공 이외에도 에칭이나 도금 등 표면 처리 공정이 있다.

리드프레임은 IC나 LSI 등의 집적 회로 패키지 외에 이산 반도체나 포토커플러, LED 등에도 사용한다. 모두 반도체 소자의 각 전극과 이너 리드를 내부 접속하는 방법으로 와이어 본딩을 사용한다.

최근 전자 디바이스의 소형화와 전자 회로의 고밀도화에 따라 리드 프레임과 그 접속에는 보다 엄격한 정밀도가 요구되고 있다. 표면 실장 공정에서 아우터리드의 치수나 형상, 다점 평탄도 불량은 실장시 결함의 원인이 된다. 또한 리드의 표면처리 불량이나 리플로우 열부족에 의한 땜납 페이스트(솔더 크림)의 확산(습윤) 부족, 리플로우 조건의 부적절에 의한 땜납의 용융 부족 나아가 기판의 휨 등 다양한 조건에 의해서도 표면 실장 디바이스(SMD)의 「리드 들뜸」이 생겨 접속 불량이나 접점 강도의 저하에 연결된다.

리드 들뜸

아우터리드 등 전자 부품의 단자에 땜납이 붙지 않고 떠오른 상태를 말한다. 원인은 땜납 인쇄 또는 부품의 위치 어긋남, 땜납 인쇄량 또는 용융 시간의 불균일, 리드 등 단자의 변형, 탑재기 프레스 불충분 등이 있다.

분류

아우터 리드는 다양한 패키지 방식에 따라 여러 형태로 구분됩니다. 대표적인 패키지 형태와 아우터 리드의 유형은 다음과 같다.

DIP (Dual In-line Package)

• DIP 패키지에서는 아우터 리드가 패키지의 양쪽으로 돌출된 형태로, 직각으로 꺾인 핀 모양을 띈다.
• 납땜을 통해 PCB에 직접 연결되며, 전기적 신호와 전력을 전달한다.

QFP (Quad Flat Package)

• QFP 패키지에서는 칩의 네 측면에서 아우터 리드가 바깥쪽으로 확장되어 있으며, 얇고 납작한 형태로 PCB에 납땜된다.
• 리드의 길이가 짧고 얇기 때문에, 고속 신호 처리 및 소형화된 전자기기에 적합합니다.

SOIC (Small Outline Integrated Circuit)

• SOIC 패키지에서는 아우터 리드가 칩의 양쪽에 위치하며, 아래쪽으로 향해 PCB에 납땜된다.
• DIP보다 소형화된 구조를 제공하며, 표면 실장 방식으로 PCB에 부착된다.

BGA (Ball Grid Array)

• BGA 패키지에서는 아우터 리드 대신 솔더볼이 사용되어 칩의 밑면 전체에 걸쳐 배열된 솔더볼이 PCB와의 연결을 제공한다.
• 소형화와 고집적화를 요구하는 현대 전자기기에 널리 사용된다.

아우터리드 본딩

OLB라고도 불린다. 이너(Inner) 리드 본딩된 IC를 프린트 배선기판이나 리드 프레임(Frame)상에 적층하여 다수의 리드선을 한번에 접합하는 것을 말한다. Au - Sn 공정(共晶)접합에 많이 사용된다.

참고자료

• 〈외측 리드 - outer lead〉, 《반디통》
• 〈반도체 패키지의 리드 들뜸을 빠르고 정확하게 측정하는 방법〉, 《코리아 KEYENCE》

같이 보기

• 리드프레임
• 패키징
• 이너리드

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