KOMPONENTTIVALINNAT GLOBAALI TUKKUKAUPPA (?) MÄÄRÄÄ

Transkriptio

1 LUENTO 6-7

2 KOMPONENTTIVALINNAT GLOBAALI TUKKUKAUPPA (?) MÄÄRÄÄ

3 TARKASTELTAVAT RYHMÄT JOHTIMET PIIRILEVYT LIITTIMET KYTKIMET RELEET PASSIIVISET (R,L,C MYÖS SÄÄDETTÄVÄT) PUOLIJOHTEET MONISSA MUISSA OPINTOKOKONAISUUKSISSA PAINOPISTE ON PUOLIJOHTEISSA - SIKSI NYT EI OLE.

4 JOHDOT JA JOHTIMET SUOJAUS? JÄNNITEHÄVIÖ? LÄMPÖTILA? TAIVUTUS? TILA TAI SEN PUUTE? IMPEDANSSI YKSITTÄISTEN JOHTIMIEN MÄÄRÄ KAAPELISSA? LIITOSTAPA?

5 TYYPPEJÄ KYTKENTÄJOHTO (TAIPUISA, KERRATTU, YKSISÄIKEINEN PAUKKULANKA ) PARIKAAPELI KIERRETTY PARI (SUOJAAMATON TAI SUOJATTU) SUOJATTU MIKROFONIJOHTO KOAKSIAALIKAAPELI ( TAVALLINEN, KAKSOISSUOJATTU, SEMIRIGID, SUCOFORM ) TWINAKSIAALI- JA TRIAKSIAALIKAAPELIT SUOJATTU TAI SUOJAAMATON MONINAPAKAAPELI LATTAKAAPELI LISÄKSI ERIKOISMATERIAALEISTA VALMISTETUT TAI ERIKOISPINNOITETUT TYYPIT, ESIMERKIKSI PALAMATTOMAT

6 KOAKSIAALIKAAPELEISTA IMPEDANSSI 50 TAI 75 OHMIA, MUITAKIN SAA KAPASITANSSI (ESIM. 70 pf/m) VOI OLLA PULMA KESKIJOHDIN MONISÄIKEINEN TAI JÄYKKÄ, Cu, Ag TMS. ERISTE KUTTAPERKKAA (PVC, PTFE...) ULKOJOHDIN PUNOSTA, FOLIOTA TAI UMPIPUTKEA (AIKA JÄYKKÄÄ) JÄNNITEKESTO RAJALLINEN KUNNOLLISESSA RAKENTEESSA TYYPPIKOHTAINEN LIITIN ON VÄLTTÄMÄTÖN

7

8

9

10

11

12

13 LIITTIMIEN OMINAISUUKSIA JNE. SUOJAUS? JÄNNITEKESTO? KONTAKTIRESISTANSSI? VESI- / PAINETIIVIYS? LIKA-/PÖLYSUOJAUS? TÄRINÄNSIETO? VEDONPOISTO? KOKO? JOHTIMIEN LUKUMÄÄRÄ? TYÖKALUKIINNITTEINEN? KAAPELI/RUNKO/PIIRILEVY?

14 LIITINTYYPPEJÄ PURISTUSLIITIN (ERI VERSIOITA), KERTAKÄYTTÖINEN RUUVILIITOS JUOTETTAVA LATTAKAAPELI RIVILIITIN KOAKSIAALI, TWINAKSIAALI MONINAPA (D, MIL JNE)

15

16

17

18

19

20

21 VASTUKSET TOIVOTTU OMINAISUUS RESISTANSSI, L JA C HAITAKSI MASSA-, HIILIKALVO-, METALLIKALVO- TAI LANKAVASTUKSIA YLEISIN TEHOLUOKKA 1/8 TAI 1/4 W USEIN MIELEKÄS SUUNNITTELUVÄLI 10 OHMIA... 1 MEGAOHMI (YLIMENOVASTUKSET, VUOTOVIRRAT) VAKIOJÄNNITTEELLÄ PIENET RESISTANSSIARVOT JOHTAVAT SUUREEN HUKKATEHOON (1 OHMI JA 5 V MERKITSEE 25 W) POTENTIOMETRIT (NUPPI), TRIMMERIT (TYÖKALU) YLEENSÄ mw TRIMMERIN LIUKU YLEENSÄ EPÄLUOTETTAVA MONIKIERROSMALLIT ARVOKKAITA (10 kω KIINTEÄ 1 SENTTI, SAMA BOURNSin 10-KIERROKSISENA 28 EUROA)

22

23 KONDENSAATTORIT TAVOITELTU OMINAISUUS C, R JA L HAITAKSI MIELEKÄS SUUNNITTELUVÄLI 10 pf µf ILMAERISTEISET, KERAAMISET, POLYSTRYREENI-, POLYPROPYLEENI-, TANTAALI- JA ELEKTROLYYTTIKONDENSAATTORIT TEKNOLOGIA VAIKUTTAA HÄVIÖIHIN SEKÄ TAVOITEARVON TARKUUTEEN JA PYSYVYYTEEN POLAARISTEN KONDENSAATTOREIDEN JÄNNITEKESTO PITKÄAIKAISESSA RASITUKSESSA TUSKIN VASTAA NIMELLISARVOA ELEKTROLYYTTIEN KAPASITANSSI VIRHE JOPA 50 % KUUMUUS JA AIKA TUHOAVAT ELEKTROLYYTIN SARJAINDUKTANSSI SYNTYY ETENKIN HUONOSTA PIIRILEVYASENNUKSESTA JA TULOKSENA ON RESONANSSIPIIRI SUURESTA KAPASITANSSISTA SEURAA SUURI MEKAANINEN KOKO SÄÄTÖKONDENSAATTORIT ESIMERKIKSI 2-22 pf TAI pf

24

25 KELAT HALUTTU OMINAISUUS L, R JA C HAITAKSI PARAS KELA ON SE, JOTA EI LAINKAAN TARVITA PAINAVA, VIE TILAA KERÄÄ HÄIRIÖITÄ TUOTTAA HÄIRIÖITÄ EI SAA KAUPASTA VALMIINA ILMASYDÄMISET (PIENET INDUKTANSSIT) TAI FERRIITTIPOHJAISET (SUURET HÄVIÖT) JOSKUS VOIDAAN TOTEUTTAA LEVYLLE PLANAARISENA INDUKTANSSIARVOT 20 nh... 1 H VASTUSTEN TAPAAN KOTELOIDUT OVAT LÄHINNÄ KÄYTTÖJÄNNITEKURISTIMIA MIKROHENRILUOKASSA KELAN MITOITUS JOKSEENKIN HENKIMAAILMAN AIHE ELI MELKEIN AINA JOUTUU VIRITTELEMÄÄN KTS. SIMULOINTIOHJELMAA AINA MITATTAVA RLC-PUNTARILLA oikealla taajuudella

26 LÄPIVIENTIKURISTIMET OIKEASTAAN SUODATTIMET ERI TOPOLOGIOITA KÄYTTÖKELPOINEN YLÄRAJATAAJUUS 1 MHz GHz VAIN METALLIKOTELOIHIN JOSKUS SUORASTAAN DRAMAATTINEN HYÖTY LÄHINNÄ KÄYTTÖJÄNNITELINJOIHIN JA HITAASTI MUUTTUVIIN OHJAUS- TMS. SIGNAALEIHIN EIVÄT AUTA, JOS JOSSAIN KOHDASSA KUITENKIN KÄYTETÄÄN PAUKKULANKA -LÄPIVIENTIÄ KALLIITA TAI ERITTÄIN KALLIITA (ESIM. 7 EUROA KAPPALE 100 KPL SARJANA)

27 KYTKIMET RINNAKKAISTEN TOIMINTOJEN MÄÄRÄ 1...N POSITIOIDEN MÄÄRÄ 2...N ENGL. VASTAAVAT TERMIT POLE JA THROW, ESIM SPST = SINGLE POLE SINGLE THROW ELI AUKI-KIINNI TAI SPDT ELI YKSI VAIHTO MEKANISMIN TYYPPI VIPU KIERRETTÄVÄ (POSITIOT KÄYTTÄJÄN RAJATTAVISSA) PAINIKE STAATTINEN PONNAHTAVA (MOMENTARY, TOGGLE) LUKITTU (VARMISTETTU) KATKAISU ENNEN KYTKENTÄÄ? LISÄKSI PARAMETREJA JÄNNITEKESTO MAKSIMIVIRTA (KATKAISU!) ERISTYSVASTUS, MAHDOLL. KAPASITANSSI

28

29

30

31

32 ERIKOISKYTKIMIÄ ESIMERKIKSI ANTUREIKSI MAGNEETTIKYTKIN PAINEKYTKIN LÄMPÖKYTKIN KOAKSIAALIKYTKIN DIL-KYTKIN (PIIRILEVYLLE) RAJAKYTKIN KALVOKYTKIN (NÄPPÄIMISTÖT)

33 KYTKIMIEN VIKOJA TAVALLISET POIKKI 60 % EI LIIKU 33 % OIKOSULKU 7 % PAINEKYTKIMET MEKAANISESTI HAJALLA 60% TOIMII/EI TOIMI 15 % POIKKI 13 % RAJA-ARVON VAIHTELU 7% OIKOSULKU 5% LÄMPÖKYTKIMET ASETUSARVO VÄÄRÄ 63% POIKKI 27 % EI REAGOI 8% OIKOSULKU 2 % (TÄMÄPÄ OUTOA)

34 SYITÄ HUONOON KONTAKTIIN SUOJAAMATTOMAT TAI HUONOSTI SUOJATUT KYTKIMET PÖLY, LIKA ERITYISESTI NOKI JA TERVA (MISTÄ IHMEESTÄ SITÄ TULEE?) HOMEKASVUSTO PUHDISTAVAN KIPINÖINNIN PUUTE ERITYISESTI PIENIVIRTAISISSA PIIREISSÄ (JOISSA HUONOSTA KONTAKTISTA ON YLEENSÄ SUURIN MAHDOLLINNE HAITTA) HAASTEENA ON YHDISTÄÄ HYVÄ NIMELLISJOHTAVUUS, MEKAANINEN KESTÄVYYS, LIAN HYLKIMINEN JA KEMIALLINEN KESTÄVYYS.

35 RELEET SÄHKÖMEKAANISIA OSIA SAAVUTETAAN PARAS ISOLAATIO JOHTAMATTOMASSA TILASSA PIENIN JOHTAVAN TILAN HÄVIÖ(RESISTANSSI) PARAS EROTUS OHJAAVAN JA OHJATTAVAN SIGNAALIN VÄLILLE PARAS ISOLAATIO KÄYTTÖJÄNNITTEIDEN JA OHJATTAVAN SIGNAALIN VÄLILLE TODELLINEN KAKSISUUNTAISUUS TARVITTAESSA AITO MONIKANAVAISUUS HAITTOJA HITAUS OHJAUSLINJAN INDUKTIIVINEN KUORMA kytkentä KOKO KULUMINEN KÄYTÖSSÄ HUOM. PUOLIJOHDERELEET OVAT TODELLISUUDESSA DIODI/TRANSISTORI-KYTKIMIÄ, JOILLA EI OLE EDELLÄ LISTATTUJA PIIRTEITÄ

36

37

38

39 DIODIT PÄÄRYHMÄT: TASASUUNTAUSDIODIT SIGNAALIDIODIT KYTKINDIODIT ILMAISINDIODIT VARAKTORIT TÄRKEIMMÄT TUNNUSLUVUT MAKSIMIVIRTA MAKSIMIJÄNNITE HÄVIÖTEHO KAPASITANSSI SARJARESISTANSSI RAJATAAJUUS KYTKENTÄNOPEUS MUISTA OMINAISKÄYRÄN LÄMPÖTILARIIPPUVUUS

40 TRANSISTORIT BIPOLAARI, FET TAI HYBRIDI, ESIM. IGBT LÄHINNÄ KYTKIN, VAHVISTIN TAI OSKILLAATTORI OMINAISUUKSIA VIRTAVAHVISTUS MAKSIMI KOLLEKTORI- (DRAIN-) VIRTA MAKSIMI HÄVIÖTEHO (VARO KYTKIMISSÄ!) JÄNNITEKESTO JÄÄNNÖSJÄNNITE CE- TAI DS-VÄLILLÄ YLÄRAJATAAJUUS AIKAVAKIOT TRANSISTORIN SUOJAKSI DIODEJA, TRANSZORBEJA JA KONDENSAATTOREITA; VARSINKIN AUTOMOBIILEISSÄ VIRTAVAHVISTUS RIIPPUU TOIMINTAPISTEESTÄ ISOTEHOISISSA YLEENSÄ VAATIMATON (DARLINGTON?)

41 OPERAATIOVAHVISTIMET VAHVISTIMENA, SUODATTIMENA, OSKILLAATTORINA, VERTAILUPIIRINÄ, OHJAIMENA JNE. PARAMETREJA MM.: YLÄRAJATAAJUUS AVOIMEN SILMUKAN VAHVISTUS SUURIN LÄHTÖVIRTA SUURIN HÄVIÖTEHO TULORESISTANSSI JA IMPEDANSSI KÄYTTÖJÄNNITEALUE USEIN ETUA, JOS PIIRI VOI TOIMIA YKSIPÄISELLÄ JÄNNITTEELLÄ TAVALLISESTI SUUNNITELU ON VAIKEAA, JOS TARVITAAN SUURELLA LÄHTÖAMPLITUDILLA PIENEEN KUORMAIMPEDANSSIIN LYHYT NOUSUAIKA JA PALJON VAHVISTUSTA ESIM. 3 V / 50 OHMIA, 26 db ja 10 ns

42 REGULAATTORIT LINEAARINEN PIENET HÄIRIÖT HYVÄ VAKAVOINTI PIENELLÄ TEHOLLA, KOHTUULLINEN ISOLLA TEHOLLA KIINTEÄT JA SÄÄDETTÄVÄT SUUREHKO TAI SUURI HUKKATEHO VAIN UNIPOLAARISIA, ERIKSEEN POSITIIVISET JA NEGATIIVISET LÄHTÖJÄNNITE AINA SYÖTTÖÄ PIENEMPI HAKKURI SUURET TAI ERITTÄIN SUURET HÄIRIÖT SEKÄ SYÖTTÖLINJAAN (INPUT, TULO) ETTÄ KUORMAAN (OUTPUT, LÄHTÖ) KOHTUULLINEN TAI HYVÄ VAKAVOINTI MYÖS ISOLLA TEHOLLA OSA EI VAKAVOI LAINKAAN PIENELLÄ TEHOLLA (ESIM. 20 % MINIMIKUORMA!) MYÖS BIPOLAARISIA (USEIN AINOA SYY VALITA HAKKURI) JÄNNITTEEN NOSTO MAHDOLLINEN REGULAATTORIT VAATIVAT SUODATUKSEN

43 A/D- JA D/A-MUUNTIMET TÄRKEIMMÄT PARAMETRIT SANALEVEYS SARJA- VAI RINNAKKAISMUOTOINEN DIGITAALIRAJAPINTA MUUNNOSNOPEUS ANALOGINEN YLÄRAJATAAJUUS OFFSET- JA LÄMPÖTILAVIRHEET EPÄLINEAARISUUS KOHINA USEIN JO VALMIINA PROSESSORIN OSANA (ESIM. PIC-SARJA) LEVEÄ, HUIPPULINEAARINEN JA PIENIKOHINAINEN MUUNNIN ON LÄHTÖKOHTAISESTI HIDAS A/D EDELLYTTÄÄ NÄYTTEENOTTOA (S&H, USEIN INTEGROITU) D/A VAATII LÄHTÖSUODATUSTA JOSKUS VAUHTI VOI HIRTTÄÄ MUISTEIHIN TAI VÄYLÄÄN

44 KONVENTIONAALISIA LOGIIKKAPIIREJÄ INTEGROIDUT MONITOIMIPROSESSORIT, ESIM. PIC-SARJA, JA FPGA:T (ALTERA YM.) OVAT MELKEIN SYRJÄYTTÄNEET MUUT DISKREETIT VIELÄ KÄYTÖSSÄ LÄHINNÄ 74HC- JA 74 ALS-TYYPPEJÄ ETUNA SE, ETTEI OHJELMISTOPOLIITTISIA PIILEVIÄ BUGEJA TAI KÄYNNISTYSHARHOJA VOI ESIINTYÄ KÄYTÄNNÖN KELLOTAAJUUDET MUUTAMA MEGA (CMOS) TAI KYMMENIÄ MEGOJA (TTL). YLI 100 MHz ONNISTUU VAIN HARVOIN JA VAATII ERITYISEN PIIRILEVYSUUNNITTELUN TOIMIAKSEEN KUNNOLLA. TOTEUTUSTEKNOLOGIASTA RIIPPUMATTA TEHOT PYRKIVÄT OLEMAAN SUURIA, JOTEN KÄYTTÖJÄNNITTEEN VAKAVOINTI JA MAATASOSUUNNITTELU HOIDETTAVA ASIANMUKAISESTI TYYPILLINEN 3 TAI 5 V KÄYTTÖJÄNNITE LISÄÄ YLEENSÄ VAKAVOINNIN HUKKATEHOA, KOSKA LAITTEEN JOKIN MUU (ANALOGIA-) OSA KUITENKIN EDELLYTTÄÄ PALJON TÄTÄ KORKEAMPAA RAAKAKÄYTTÖJÄNNITETTÄ

45 JOITAKIN ERIKOIS PIIREJÄ FUNKTIOGENERAATTORIT, OSKILLAATTORIT AJASTIMET JÄNNITE/TAAJUUS-MUUNTIMET TAAJUUS/JÄNNITE-MUUNTIMET SARJAVÄYLÄ- YMS. TIETOLIIKENNEPIIRIT ANTURIPIIRIT (HALL, LÄMPÖTILA, VALO) OPTOT (ISOLAATTORIT, HAARUKAT YM.) VÄHENTÄVÄT PIIRITASON SUUNNITTELUN HÄSSÄKÖITÄ, MUTTA EDELLYTTÄVÄT HUOLELLISTA PEREHTYMISTÄ AJATELLUN LAJIN LUONTEEN OIKKUIHIN JA RAJOITUKSIIN, KOSKA JOUSTAVUUS EI OLE TYYPILLISTÄ

46 PIKKU- (8-BITTISET) PROSESSORIT ELEKTRONISEN LAITTEEN OSANA SULAUTETUT JÄRJESTELMÄT LAITE- TAI PIIRILÄHEINEN OHJELMOINTI USEIN ISON PROSESSORIN JATKONA (ESIM. PC:N LIITÄNNÄISENÄ) KORVAAVAT OSIN TAI KOKONAAN SUUREN MÄÄRÄN LOGIIKKA- JA ANALOGIAPIIREJÄ

47 VALMISTAJIA ARIZONA MICROCHIP MOTOROLA ST NEC ATMEL

48 ESIMERKKEINÄ KÄYTETÄÄN MICROCHIP-PIIREJÄ: PIC 16F84A PIC 16F88 PIC 18F452 PIC = PERIPHERAL INTERFACE CONTROLLER ERI MUUNNOKSIA ON TARJOLLA TOISTA SATAA.

49 YLEISIÄ PIIRTEITÄ PIENI TEHONTARVE, JOS KELLOTAAJUUS ON ALHAINEN (VAAN JOS 20 MHz...) PALJON VALMIITA RATKAISUJA SAATAVILLA USEIMMAT PIC-SARJAT OVAT OHJELMALLISESTI KESKENÄÄN YHTEENSOPIVIA TULO- JA LÄHTÖLIITYNNÄT JOKSEENKIN SUORAVIIVAISIA OHJLEMAMUISTI PIENEHKÖ DATAMUISTI TODELLA PIENI EIVÄT KORVAA DISKREETTILOGIIKKAA TAI ANALOGIAPIIREJÄ, JOS TARVITAAN SUURTA NOPEUTTA

50 16F84A

51

52

53

54 ESIMERKKEJÄ KÄSKYKANNASTA

55 KESKEISET F84A:N RAJOITUKSET EI LAINKAAN A/D-MUUNTIMIA EI LAINKAAN D/A-MUUNTIMIA VAIN 11 VAPAATA I/0-NASTAA

56 16F88

57

58

59 KÄSKYKANNASSA 35 TULIKOMENTOA

60

61

62 NASTAJÄRJESTYS

63 NASTAMÄÄRITTELYJÄ

64 KESKEISET F88:N RAJOITUKSET EI LAINKAAN D/A-MUUNTIMIA VAIN 11 VAPAATA I/O-NASTAA

65 PIC 18F452 OHJELMAMUISTIA 32 KILOTAVUA LIITYNTÖJÄ (I/O) 33 KAPPALETTA RAM-TILAA 1536 EEPROM-TILAA 256 TAVUA KAHDEKSAN OSKILLAATTORIVAIHTOEHTOA PIIRITASON UART PIIRITASON LASKUREITA (16 BIT) NELJÄ A/D-MUUNNIN (10 BITTIÄ, KAHDEKSAN KANAVAA) KÄSKYKANNASSA 75 TULIKOMENTOA

66

67 NASTAJÄRJESTYS

68 ESIMERKKEJÄ NASTOJEN MÄÄRITTELYISTÄ

69 OSKILLAATTORIT

70 KIDETYYPPEJÄ

71 A/D-MUUNTIMEN KÄYTÖSTÄ

72 KESKEISET F452:N RAJOITUKSET EI LAINKAAN D/A-MUUNTIMIA

73 ESIMERKKIKYTKENTÄ LISÄKSI NASTAT 11 JA 32 KYTKETÄÄN +5 V SEKÄ 12 JA 31 MAAHAN.

74 D/A-MUUNTIMIEN KORVAAMINEN JUURI MISSÄÄN PIKKUPROSESSORISSA EI OLE SISÄISTÄ D/A-MUUNNINTA MIKÄLI EI OLE KIIRE, VOI KÄYTTÄÄ TAVALLISTA BINÄÄRILÄHTÖÄ JA PULSSINLEVEYSMODULAATIOTA SYNTYVÄ SUORAKAIDEAALTO-MÖSSÖ VAATII TUKEVAN ALIPÄÄSTÖSUODATUKSEN JOISSAKIN PIC-PIIREISSÄ ON ERITYINEN PWM- LOHKO

75 PIC-OHJELMOINNISTA TARVITAAN KOLME TAJUNNAN TASOA: YLÄTASO, ESIM. C-KIELI, LABVIEW, BASIC VÄLITASO, ESIM. MICROCHIPIN ASSEMBLER PIIRITASO, JOLLA KONEKIELISET KÄSKYT HEKSADESIMAALIKOODINA YLEENSÄ IDE:N ELI INTEGRATED DEVELOPMENT ENVIRONMENT IN KAUTTA, JOKA HOITAA KÄÄNTÄJIEN YM. OIKEA- AIKAISEN KÄYTÖN SUURIMMAT HANKALUUDET NÄYTTÄVÄT SYNTYVÄN IDE-OHJELMOINTILAITE-PC- YHTEENSOPIMATTOMUUKSISTA

76 ETUJA JA HAITTOJA TEHOKKAIN KOODI SYNTYY SUORAAN HEKSANA, MUTTA SEKASOTKUN RISKI ON MYÖS SUURI (MUISTIAVARUUS, HYPPYKÄSKYT JNE) YLÄTASOLLA OHJELMOINTIKIELI AUTTANEE KÄYTTÄJÄÄ, MUTTA KÄÄNNETTY KOODI EI OLE USEINKAAN NOPEINTA EIKÄ TIIVEINTÄ ELI SYÖ MUISTIA AIVAN KAIKKIA KUMMALLISUUKSIA EI KERROTA OHJEISSA SEURAA WWW- KESKUSTELUJA, JOS ALKAA AHDISTAA

77 VALITAAN YLÄTASON TYÖKALUKSI MICRO CODE STUDIO JA BASIC-KIELI

78 JA OHJELMOINTIIN MPLAB V. 8

79 OHJELMOINTILIITYNNÄT ERILLISELLÄ OHJELMOINTILAITTEELLA SOVELLUSPIIRIN ULKOPUOLELLA (PIC SIIS NOSTETAAN IRTI SOVELLUSLAITTEESTA) IN-CIRCUIT-PROGRAMMING ELI ISP, JOLLOIN PIC SAA OLLA PAIKALLAAN, MUTTA OHJELMOINTILAITE TARVITAAN BOOTLOADER-TAPA, JOLLOIN 18F452 SISÄLTÄÄ PIENEN APUOHJELMAN EIKÄ ERILLISTÄ OHJELMOINTIVÄLINETTÄ KÄYTETÄ. TOIMII, JOS HYVIN KÄY.

80 ESIMERKKI ISP-KYTKENNÄSTÄ

81 PIIRILEVYT JA KOMPONETIT Timo Lepola

82 HISTORIAA 1960-LUVULLE SAAKKA PIIRILEVYT HARVINAISIA, LÄHINNÄ HUIPPULAITTEISSA. METALLILEVYKOTELOITA KOKOONPANO KÄSITYÖTÄ KOMPONENTIT JUOTETTIIN ESIMERKIKSI ELEKTRONIPUTKEN KANTAAN AKTIIVINEN KOMPONENTTI TAVALLISISSA LAITTEISSA ELEKTRONIPUTKI LAITTEET KOOKKAITA JA USEIN VAIN VERKKOKÄYTTÖISIÄ. ESIMERKIKSI AUTORADIOISSA SAATETTIIN TARVITA MEKAANINEN OSKILLAATTORI KÄYTTÖJÄNNITETTÄ VARTEN (NS. MUUTTAJA)

83

84 HISTORIAA 1970-LUVULLE PIIRILEVY OLI OIKEASTAAN KOKO RAKENNE, JOHON MUUTKIN OSAT KIINNITETTIIN. PALJON DISKREETTEJÄ KOMPONENTTEJA AKTIIVINEN KOMPONENTTI TRANSISTORI KOKOONPANO USEIN VAIN KÄSITYÖTÄ PUOLIJOHTEIDEN ANSIOSTA LAITTEET KEVEITÄ JA PARISTOKÄYTTÖISIÄ

85

86 HISTORIAA 1980-LUVULLE PIIRILEVYJÄ YLEISIN AKTIIVINEN KOMPONENTTI INTEGROITU PIIRI (IC) LAITTEET PIENEMPIÄ JA KEVEÄMPIÄ UUSIA TOIMINTOJA AKKU- TAI PARISTOKÄYTTÖISYYS HELPPOA KOKOONPANO OSITTAIN AUTOMATISOITU

87

88 1995 => NYKYAIKA MONIKERROSLEVYT KORKEA INTEGROINTIASTE (ASIC, Flip chip, CSP) PINTALIITOSKOMPONENTIT YHÄ PIENEMPI KOKO JA MASSA LISÄÄ TOIMINTOJA SAMAAN KOKOON KOKOONPANO TÄYSIN AUTOMAATTINEN AKKUKÄYTTÖISYYS YLEISTYY

89 Rio PMP 300 MP3 soitin

90

91

92 Nokia 8110 Banaani

93

94

95 Laskin Casio Fx-82TL

96

97

98

99

100 PIIRILEVYN PERIAATTEITA PTH : PIIRILEVYN LÄPI KYTKETYT KOMPONENTIT (Pin-throughhole) OSAT NORMAALISTI VAIN LEVYN YHDELLÄ PUOLELLA SMD: PINTALIITOSKOMPONENTIT (Surface Mount Device) OSIA VOIDAAN SIJOITELLA HELPOMMIN LEVYN KUMALLEKIN PUOLELLE JA PIENEMPÄÄN TILAAN EIKÄ TARVITA PORAUKSIA MONIKERROSLEVY + KUPAROIDUT LÄPIVIENNIT

101 PIIRILEVY (PCB, PWB) ORGAANINEN HARTSI EPÄORGAANINEN TÄYTE JOHDINKERROKSET FR-4-MATERIAALI EPOKSIHARTSI LASIKUITU KUPARI (FR = > Flame Retardancy) brominated

102

103 KOMPONENTIN OMAN PAKKAUKSEN (KOTELON) TEHTÄVÄT ANTAA MAHDOLLISUUS KOKO LEVYN ERI KOMPONENTTIEN LIITTÄMISEEN TOISIINSA SÄHKÖISESTI MYÖS PUHDASTILAN ULKOPUOLELLA KOMPONENTIN MEKAANINEN TUKEMINEN (ESIMERKIKSI KYTKENTÄALUSTAAN) LÄMMÖN SIIRTÄMINEN PUOLIJOHTEESTA YMPÄRISTÖÖN SUOJATA PIISIRUA JA NS. BONDAUSLANKOJA YMPÄRISTÖVAIKUTUKSILTA

104 TAVALLISIMMAT MIKROPIIRIPAKKAUKSET PERIPHERAL PACKAGE. JUOTOSPISTEET (LIITÄNTÄNASTAT) PIIRIN REUNOILLA. JOHTIMETTOMAT (LEADLESS) TAI JOHTIMIN VARUSTETUT (LEADED) PIIRIT. ARRAY PACKAGE. LIITÄNTÄNASTAT PIIRIN ALAPUOLELLA MATRIISIN MUODOSSA. ESIMERKIKSI PGA (Pin Grid Array) TAI JUOTEPALLOIHIN PERUSTUVA BGA (Ball Grid Array)

105 DIP (DIL) - DIP (Dual-in-line Package), JOSSA KOTELOINTIMATERIAALIN PERUSTEELLA TARJOLLA PLASTIC JA CERAMIC VAIHTOEHDOT. - LIITOSPISTEET TUUMAN KYMMENESOSAN (2,54 mm) ETÄISYYDELLÄ TOISISTAAN - PIIRIN LEVEYS 3/10 TUUMAA (300 mils) TAI 6/10 TUUMAA (600 mils)

106

107 ARRAY PACKAGE INTEGROINTIASTEEN KASVAESSA TULI TARVE LISÄTÄ MYÖS LIITÄNTÄPISTEIDEN MÄÄRÄÄ. PIIRIT KOTELOIDAAN KERAAMISEEN, NELIÖNMUOTOISEEN PAKKAUKSEEN JA NASTAT SIJOITETAAN MATRIISIIN SEN ALLE. NIMITYKSENÄ Pin-Grid-Array, PGA PGA- MERKINNÄN YHTEYDESSÄ KÄYTETÄÄN LIITOSNASTOJEN KOKONAISMÄÄRÄÄ OSOITTAVAA NUMEROA

108 Pin Grid Array

109 PERIPHERAL PACKAGE CHIP CARRIER-KOTELOSTA MERKKINÄ CC LIITÄNTÄNASTAT OVAT YLEENSÄ NELIÖN MUOTOISEN PAKKAUKSEN JOKAISELLA SIVULLA J:N KALTAISENA JALKANA JALKA TAIPUU PIIRIN ALLE TARKKA TYYPPIMERKINTÄ PLCC (PLASTIC LEADED CHIP CARRIER) GEOMETRIA PYRKII VÄHENTÄMÄÄN JUOTOKSEEN JA PIIRIN KOHDISTUVIA VOIMIA ESIMERKIKSI TÄRINÄSSÄ TAI LÄMPÖTILAN MUUTTUESSA. PLCC PIIRIT LIITETÄÄN TOISINAAN KANNAN AVULLA LEVYLLE. KANTA ON TAVALLAAN SOVITIN, JOKA MUUTTAA PLCC-KOTELON PGA-TYYPIKSI.

110 Plastic Leaded Chip Carrier

111 CHIP CARRIER LCC TARKOITTAA LEADLESS CHIP CARRIER LCC-PAKKAUKSESSA EI OLE VARSINAISIA JALKOJA KOTELO ON YLEENSÄ KERAAMINEN PIIRIN ALLA TAI SIVUILLA ON METALLOIDUT KONTAKTITNASTAT PIIRILEVYLLE ASENNUS TAPAHTUU PINTALIITOSTEKNIIKALLA.

112 Leadless Chip Carrier

113 SMALL OUTLINE LIITÄNTÄNASTOJEN MÄÄRÄ SUHTEESSA PAKKAUKSEN KOKOON PITI SAADA YHÄ SUUREMMAKSI SO- ELI SMALL OUTLINE-KOTELOISSA LIINTÄNTÄNASTOJEN JAKOVÄLI ON PUOLET NORMAALISTA ELI 1/20 TUUMAA (1.27 mm) SSOP-KOTELON JAKOVÄLI ON METRIJÄRJESTELMÄN MUKAINEN

114 Small Outline pakkaus

115 Shrink Small Outline Pakkaus

116 FLAT PACK KUN PIIRISSÄ ON HYVIN PALJON KYTKENTÄNASTOJA, NE VOIDAAN SIJOITTAA KAIKILLE NELJÄLLE SIVULLE. KOTELOTYYPIN NIMI ON Flat Pack. METRINEN JAKOVÄLI PIIRIKOHTAINEN, ESIMERKIKSI 0.8 mm, 0.65 mm, 0.5 mm ja 0.4 mm. KOTELOMERKINTÄ ON TQFP (Thin Quad Flat Pack), JOTA SEURAA NASTOJEN MÄÄRÄÄÄ OSOITTAVA NUMERO

117

118

119 TAB SUURET MÄÄRÄT VALMISTETAAN NOPEASTI TAB- (Tape Automated Bonding) TEKNIIKALLA. LIITÄNTÄJOHTIMIEN KIINNITYS (BONDAUS) PIISIRUUN TEHDÄN SAMANAIKAISESTI KAIKILLE JOHTIMILLE. PAKKAUS ON HYVIN OHUT JA NASTAVÄLI ON PIENI

120

121

122 PIENI PAKKAUS BGA (Ball Grid Array) NOPEUDET KASVAVAT, KOSKA PIIRIN SISÄLLÄ SIGNAALIEN KULKEMAT MATKAT LYHENEVÄT. SEKÄ METRINEN (1 mm ja 1,5 mm) ETTÄ TUUMAINEN (1/10 ja 1/20 ) NASTAVÄLI TYYPPIEN JAOTTELU YLEENSÄ KOTELOALUSTAN MATERIAALIN MUKAAN

123 P-BGA PLASTIC BALL GRID ARRAY ALUSLEVY POLYMEERIMUOVIA PIISIRU KIINNITETÄÄN KOTELOALUSTAAN (interposer) LIIMALLA. LIITOKSET KOTELOALUSTAN KUPARIJOHTIMIIN TEHDÄÄN NORMAALILLA LANKALIITOKSELLA. VALMIS PIIRI VALETAAN MUOVIIN.

124 Poikkileikkaus P-BGA -kotelosta

125 Plastic BGA

126 PC:n emolevy ja BGA oheispiiri

127 C-BGA CERAMIC BALL GRID ARRAY ALUSTA KERAAMIA, JOLLOIN SAAVUTETAAN PAREMPI LÄMMÖNSIIRTO JA HERMEETTISYYS. ALUSTA YLEENSÄ MONIKERROKSINEN MOLYBDEENI TAI WOLFRAMPASTALLA TEHTY KUVIOINTI SIRUN KIINNITYKSELLE, JOHTIMILLE JA LANKABONDAUKSEN SEKÄ JUOTEPALLOJEN KONTAKTIALUEILLE NÄMÄ PINNOITETAAN KUPARILLA, NIKKELILLÄ TAI KULLALLA JUOTENYSTYT PASTAPAINOTEKNIIKALLA

128 T-BGA TAPE SUBSTRATE BALL GRID ARRAY OHUT JOUSTAVA POLYIMIDIPOHJA KAKSIPUOLINEN KUPARIJOHDOTUS KORKEAN LÄMPÖTILAN JUOTENYSTYT KUPARINEN JÄYKISTE YLEENSÄ TOINEN KUPARIKERROS ON SIGNAALEILLE JA TOINEN MAATASONA HÄIRIÖIDEN VÄHENTÄMISEKSI

129 T-BGA -piirin rakenne

130 µ-bga MICRO BALL GRID ARRAY SIRU ON ELASTOMEERIN VÄLITYKSELLÄ KIINNI POLYIMIDIKALVOSSA KONTAKTIALUEIDEN LIITOKSET ON YLEENSÄ TEHTY TAB-MENETELMÄLLÄ SUOSITTU MUISTIPIIREISSÄ

131 µ-bga -pakkauksen rakenne

132 CHIP SCALE/ CHIP SIZE PACKAGE PIIRIN TARVITSEMA PINTA-ALA KORKEINTAAN 1.5 KERTAA SIRUN ALA YMPÄRYSMITTA ENINTÄÄN 1.2 KERTAA SIRUN MITTA LYHENNE CSP

133 VAKIOPAKKAUS PIISIRUN JA RUNGON VÄLISET LIITOKSET LANGALLA PIISIRU KONTAKTIPUOLI YLHÄÄLLÄ LANKA BONDATTU ENSIN SIRULLE, SITTEN LENKITETTY JA SITTEN BONDATTU RUNKOON LANGAT YLEENSÄ 1 5 mm PITKIÄ JA µm LÄPIMITALTAAN LANGAT KULTAA TAI ALUMIINIA

134 FLIP CHIP ILMAISU KUVAA MENETELMÄÄ, JOLLA SIRU LIITETÄÄN SÄHKÖISESTI PAKKAUKSEN RUNKOON RUNKO PUOLESTAAN TARJOAA LIITÄNNÄN PAKKAUKSEN ULKOPUOLELLE. LIITOKSET SUORAAN SIRUN PINNALLE SIRU ON SITTEN KÄÄNNETY NURIN NIIN, ETTÄ NYSTYT KOSKETTAVAT LIITINRUNKOA NYSTYT µm KORKEITA JA µm LÄPIMITALTAAN. NYSTYTETTY SIRU LIITETÄÄN RUNKOON REFLOW- JUOTOKSELLA (KUTEN BGA PALLOT PAKKAUKSEN ULKOPUOLELLA PIIRILEVYYN). LOPUKSI LISÄTÄÄN UNDERFILL-TÄYTE ERISTEEKSI SIRUN JA SUBSTRAATIN VÄLIIN

135

136 NYSTYJEN TEHTÄVÄT: FLIP CHIP SÄHKÖINEN KYTKENTÄ SIRUN JA SUBSTRAATIN VÄLILLE LÄMMÖNJOHDIN SIRUN MEKAANINEN KIINNITYS ALUSTAAN MYÖS NIMELLÄ DIRECT CHIP ATTACH (DCA) IBM SOVELSI MENETELMÄÄ JO 60-LUVUN ISOISSA KONEISSAAN. KÄYTÖSSÄ ERITYISESTI KELLOISSA, MATKAPUHELIMISSA JA MIKROISSA ISON PAKKAUKSEN JA BONDAUSLANKOJEN VAATIMAN TILAN VÄLTTÄMINEN ON PIENENTÄNYT TUOTTEITA JA ANTANUT VARAA SUURILLE TOIMINTATAAJUUKSILLE

137 Flip Chip piiri, underfill ja interposer

138 COB CHIP ON BOARD SIRU LIIMATTU SUORAAN LEVYLLE LANKABONDAUS PIIRILEVYN PADEIHIN KOKO RAKENNE VALETTU MUOVIIN

139 Laskimen ASIC -piiri

140

141

142 PASSIIVISET KOMPONENTIT

143 DISKREETIT YKSITTÄISIÄ PASSIIVISIA RAKENNOOSIA: VASTUKSIA KONDENSAATTOREITA KELOJA JOHTIMIA PINTALIITOSKOMPONENTTEINA (1206, 0805, 0603, 0402, 0201) 1206 =pituus 0.12 leveys 0.06 TAI JOHDOLLISINA AKSIAALISINA

144 IINTEGROIDUT ARRAY-TYYPPISET USEITA SAMANLAISIA (ESIM. VASTUKSIA) PAKATTU VAIKKAPA DIP- TAI SIP-KOTELOON NETWORK-TYYPPISET ERILAISIA OSIA SAMASSA (ESIM. VASTUKSIA JA KONDENSAATTOREITA) PAKKAUKSESSA, JOSTA SAA VAIKKAPA SUODATTIMEN

145 EMBEDDED PASSIIVISET KÄTKETTY PIIRILEVYN TAI SIRUN SISÄÄN + LYHYEMMÄT JOHTIMET ELI PAREMMAT SÄHKÖISET OMINAISUUDET + PIENEMPI LOPPUTUOTTEEN KOKO + TERMOMEKAANINEN LUOTETTAVUUS Kalliimpi piirilevy - PIIRILEVY KALLIIMPI, HUONOMPI SAANTO, EI KORJATTAVISSA

146 KERAAMISEEN SUBSTRAATTIIN SISÄLLYTETYT PAKSUKALVOKOMPONENTTEJA (VASTUS- JA KONDENSAATTORIVERKKOJA) NOPEISSA DIGITAALISISSA YKSIKÖISSÄ ESIM. SOVITUSOSINA KANNATTAVAA, KUN VALMISTUSMÄÄRÄT OVAT SUURIA

147 ORGAANISEEN PIIRILEVYYN SISÄLLYTETYT HAJAUTETTUJA KONDENSAATTOREITA JA RESISTIIVISIÄ KERROKSIA MONIKERROSLEVYISSÄ KAPASITIIVISIA TASOJA RESISTIIVISIÄ VERKKOJA PÄÄTEVASTUKSINA YM.

148 IC-PIIRIIN INTEGROIDUT SIRU ON AHDAS JA USEIN TOIMINNALLISESTI ERILLISTEN PASSIIVISTEN OSIEN SIJOITTAMINEN SILLE ON MYÖS SUHTEESSA LIIAN KALLISTA KÄYTETÄÄN MM. PÄÄTEVASTUKSINA JA I/O- LINJOJEN SOVITUKSEEN

149 OHUTKALVORAKENTEET PIISIRULLA ONNISTUU PIILLÄ JA KERAAMISELLA SUBSTRAATILLA VASTUKSET: KROMINIKKELI JA TANTAALIOKSIDI KONDENSAATTORIT: EPÄORGAANISIA OKSIDEJA DIELKTRISENÄ VÄLIAINEENA KELAT: KUPARIA SPIRAALINA + SUURI KOMPONENTTITIHEYS, TARKAT TOLERANSSIT HYVÄT SÄHKÖISET OMINAISUUDET (KELAN Q?) - VAATII PUHDASTILAN JA LAITTEISTOT