QFN(쿼드 플랫 노리드 패키지)란?
바닥면 둘레에 단자가 노출되어 있고 측면으로 튀어나온 리드가 없는 표면 실장 패키지. 바닥 중앙의 방열 패드를 기판에 납땜할 수 있어, 작고 방열이 좋다.
일본어 명칭: QFN
QFN(쿼드 플랫 노리드 패키지)은(는) 패키징과 조립, 데이터시트 읽는 법 등 2개 분야의 연습 문제 2개에 나와요.
분야: 패키징과 조립
QFN의 구조
QFN은 quad flat no-lead의 약자로, 리드 프레임 패키지의 일종입니다. 다이를 다이 패드에 탑재하고 주위의 리드에 와이어 본딩한 뒤 몰드 수지로 덮지만, 리드는 측면으로 튀어나오지 않고 패키지 바닥면의 네 변을 따라 단자로 노출됩니다. 다이 패드도 보통 바닥면 중앙에 노출되어 있으며, 노출 패드(익스포즈드 패드) 또는 방열 패드라고 부릅니다. 단자 피치는 0.4~0.65 mm 정도가 일반적입니다. 대부분의 QFN은 리드 프레임 스트립 위에서 여러 개를 한꺼번에 몰딩한 뒤 다이싱 소로 분리해 만듭니다. 두 변에만 단자가 있는 것은 DFN 또는 SON이라고 합니다.
전기적 성능과 방열
리드가 패키지 아래에 있고 짧기 때문에 인덕턴스와 저항이 작아, 고주파를 다루는 RF 회로나 스위칭이 빠른 전원 IC에 적합합니다. 중앙의 방열 패드는 인쇄 회로 기판의 패드에 납땜하고, 그 아래의 여러 서멀 비아로 내층이나 뒷면의 구리에 열을 전달하므로, 같은 크기의 리드형 패키지보다 열저항을 낮출 수 있습니다. 방열 패드는 접지에 연결되어 전기적 접속을 겸하는 경우가 많습니다. 실장 면적이 작고 높이가 낮아, 스마트폰 같은 소형 기기에서 많이 사용됩니다.
실장과 검사
단자가 바닥면에 있어 솔더 접합부의 대부분이 가려지므로, 검사는 주로 X선으로 합니다. 차량용처럼 광학 검사로 접합을 확인해야 하는 경우에는 단자 측면에도 솔더가 젖도록 가공한 웨터블 플랭크 품을 사용합니다. 방열 패드의 솔더가 너무 많으면 패키지가 떠서 둘레의 접합 불량이 생기고, 너무 적으면 방열이 나빠지므로, 메탈 마스크의 개구를 격자 모양으로 나누어 솔더 양과 보이드를 관리합니다. 솔더층이 얇기 때문에 큰 패키지에서는 온도 사이클에 의한 접합부의 피로에도 주의가 필요합니다.
VQFN 등의 이름과 QFP·BGA와의 비교
QFN 앞에 붙는 V, W, U 같은 문자는 주로 두께의 구분을 나타내며, VQFN은 very thin QFN, 즉 실장 높이가 대략 1 mm 이하인 얇은 품을 뜻합니다. 구분의 경계와 명칭은 제조사마다 다르므로, 치수는 각 패키지 도면에서 확인해야 합니다. QFP는 네 변에서 걸윙 리드를 내므로 접합부를 검사하기 쉽지만 기판 면적을 더 차지합니다. BGA는 바닥면 전체에 솔더 볼을 격자 모양으로 배치하여 훨씬 많은 단자를 확보할 수 있습니다. QFN은 둘레에만 단자를 둘 수 있으므로, 특히 핀 수가 비교적 적은 IC에 사용됩니다.
도전해 보기: QFN(쿼드 플랫 노리드 패키지) 관련 문제
QFN(Quad Flat No-lead) 패키지의 특징으로 올바른 것은?
- A패키지의 4변에서 긴 리드를 바깥으로 낸다
- B리드를 바깥으로 내지 않고 패키지 바닥면의 4변에 전극을 배치한 소형 패키지
- C바닥면 전체에 솔더 볼을 격자 모양으로 배열한다
QFN 패키지 뒷면에 있는 큰 노출 패드(익스포즈드 패드)의 일반적인 취급으로 올바른 것은 무엇입니까?
- A솔더링하면 열응력으로 균열이 생기기 쉬우므로, 기판 측에는 랜드를 두지 않고 패키지에서 띄운 상태로 둔다
- B전기적으로 절연해 두기 위해, 기판 측의 대응하는 부분은 솔더 레지스트로 덮어 접속하지 않는다
- C기판 측에도 랜드를 두어 솔더링하고, 지정된 전위(대부분 GND)에 접속하여 서멀 비아로 열을 방출한다
정답과 해설 보기
정답: C. 기판 측에도 랜드를 두어 솔더링하고, 지정된 전위(대부분 GND)에 접속하여 서멀 비아로 열을 방출한다
노출 패드는 칩을 탑재한 다이 패드의 뒷면이 패키지 밖으로 나온 것으로, 열을 기판으로 방출하는 주요 경로입니다. 데이터시트의 θJA 값은 이 패드를 기판에 솔더링하고 서멀 비아로 내층의 전면 동박 패턴에 연결한 상태에서 측정된 것이 일반적이며, 솔더링하지 않으면 방열이 크게 악화됩니다. 권장 랜드 패턴에서는 솔더 양을 조절하여 보이드나 부품 들뜸을 방지하기 위해 메탈 마스크의 개구를 분할하는 예도 제시됩니다. 접속할 전위는 데이터시트의 지정을 따릅니다.
자주 묻는 질문
QFN은 무엇의 약자인가요?
quad flat no-lead의 약자로, 네 변에 단자가 있고 측면으로 튀어나온 리드가 없는 평평한 패키지입니다. 단자는 패키지 바닥면에 노출되어 있습니다.
VQFN과 QFN은 무엇이 다른가요?
VQFN은 얇은(very thin) QFN을 가리키는 이름으로, 구조는 같습니다. 두께 구분과 명칭은 제조사마다 다르므로, 치수는 패키지 도면에서 확인합니다.
QFN 바닥 중앙의 패드는 무엇을 위한 것인가요?
다이를 탑재한 다이 패드가 노출된 것입니다. 인쇄 회로 기판에 납땜하면 서멀 비아를 통한 열의 경로가 되며, 접지에 연결되어 전기적 접속을 겸하는 경우도 많습니다.
해설 속 QFN(쿼드 플랫 노리드 패키지)
QFN은 측면으로 리드가 튀어나오지 않고 바닥면 주변에 전극을 노출한 패키지입니다.
QFN(Quad Flat No-lead) 패키지의 특징으로 올바른 것은?
QFN(쿼드 플랫 노리드 패키지)이(가) 나오는 문제 (2)
이 용어가 포함된 비교
관련 용어
비아(Via) QFP(쿼드 플랫 패키지) BGA 노출 패드(Exposed Pad) 다이 본딩(Die Bonding) 다이싱(dicing) 리드 프레임(lead frame) 리플로 솔더링(Reflow Soldering) 백그라인드(Back Grinding) 언더필(Underfill)