Pakkauksen avulla IC-piiri suojataan ja liitetään piirilevylle Pakkaus suojaa piiriä Kosteus Epäpuhtaudet Mekaaninen rasitus Pakkaus liittää piirin sähköisesti muihin komponentteihin Impedanssisovitus tarvitaan Pakkaus siirtää myös lämpöä piiristä ympäristöön 1
Liittäminen Koteloimattomana Chip-On-Board (COB) Flip-Chip TAB Koteloituna DIP/DIL SOP/SOT QFP BGA MCM Kontaktointi Lankakontaktointi (bonding) Thermokompressointi Ultraääni Lämpöakustinen Kääntösiru tekniikka (Flip Chip) Juotosnystyt (bumps): nikkeli, kulta, polymeeri Johtavat liimat: ICA, ACA, ACF 2
Lankabondaus Yleisin kontaktointimenetelmä Lanka joko alumiinia tai kultaa Johtimella on induktanssi ja vierekkäisten johtimien välillä kapasitanssia sekä keskinäisinduktanssia Flip Chip Voidaan tehdä koteloon, alustalle tai suoraan piirilevylle Kontaktipisteet voivat sijaita myös piirin keskellä Johtimilla ei saavuteta merkittävää etua lankaan verrattuna Yleensä lämmön siirtymistä piiristä alustaan saadaan parannettua 3
Chip On Board (COB) Piiri liimattu suoraan piirilevylle Bondauslangat kytkevät signaalit ja käyttöjännitteet Kapselointi suojaa piiriä Tape Automated Bonding, TAB Piiri on kiinnitetty ohueen kalvoon, missä on johtimet Kalvo on yleensä taipuisaa materiaalia (mylar) Käytetään mm. näytönohjainpiireissä 4
Keraamiset kotelot Hermeettisiä (kosteuden eristäviä) Johtavat hyvin lämpöä Piiri on kannen alla ontelossa (cavity) Pienet tehohäviöt Perinteisesti käytetty RF-koteloina Muovikotelot Imevät kosteutta Halpoja ja keveitä Piiri on valettu kokonaan muoviin Suuremmat tehohäviöt Dual In Line, DIL Kutsutaan myös DIP;ksi Erittäin yleinen mikropiirien kotelotyyppi Pinnit pitkät ja harvassa (2,54 mm) Ei yleensä käytetä RF-piirien koteloinnissa 5
Small Outline Package, SOP Tiheämpi pinniväli (1,27 mm) ja siten pienempi kotelo kuin DIL Yleinen suurtaajuuspiirien kotelotyyppi Saatavilla myös Shrink Small Outline Package (SSOP), missä pinni väli on vain 0,65 mm Voidaan valmistaa myös ohuena (Thin, TSOP, TSSOP) Pienet piirit tai transistorit voidaan koteloida SOT (Small Outline Transistor) koteloon Quad Flat Pack, QFP Pinnit neljällä sivulla Pinnien väli 0,4 1,0 mm Pinnejä paljon, jopa yli 200 PLCC:ssä (Plastic Leaded Chip Carrier) pinnit taivutettu kotelon alle Huom! LCC=Leadless Chip Carrier on keramiikkakotelo, missä johtimet toimivat pinneinä 6
Ball Grid Array, BGA Piirilevy liitokset tehdään juotepallojen tai neulojen (Pin, PGA) avulla Palloja voi olla koko kotelon pohjan alueella eli todella paljon Piiri voi olla lähes kotelon kokoinen, jolloin sähköinen suorituskyky paranee johtimien lyhentyessä Piiri voidaan liittää koteloon joko lankaliitoksella tai kääntösirutekniikalla Multi Chip Module, MCM Samalle substraatille voidaan liittää useita piirejä ja myös passiivikomponentteja Liitäminen joko lankaliitoksella tai kääntösirutekniikalla Substraatin mukaan MCM:t jaetaan keramiikka- (Ceramic, MCM-C), piirilevy/laminaatti- (Laminate, MCM-L) ja ohutkalvopahjaisiin (Deposited Dielectric, MCM-D) Keramiikka voi olla joko korkean (High Temperature, HTCC) tai matalan lämpötilan (Low Temperature, LTCC) keramiikkaa Erityisesti LTCC on nykyään suosittu kotelointityyppi, koska sillä voidaan tehdä useita kerroksia (vrt. piirilevy) 7
Sähköiset ominaisuudet Korkeilla taajuuksilla signaali näkee avoimet piirit kapasitansseina ja oikosulut (esim. Johtimet) induktansseina. Kapasitiivista kytkeytymistä tapahtuu lankaliitosten välillä, padien ja maatason sekä padien ja lankaliitosten välillä. Lankaliitokset aiheuttavat lisäksi ylimääräistä induktanssia. Kotelotyyppien maksimitaajuudet 8
Lämmön siirto Lämmön poistaminen tiheästi pakatulta piiriltä on ongelma GaAs ja InP -substraatit ovat huonoja lämmön johteita, Si parempi Lisäksi usein piirin pohjaa (bulk) ei voida kytkeä suoraan maapotentiaaliin vaan on käytettävä eristettä kuten beriliumoksidia (BeO) Keramiikka on parempi johtamaan lämpöä kuin muovi Myös kotelon johtimia käytetään siirtämään lämpöä pois piiriltä Liitoslämpötila Piirillä olevien pn-liitosten lämpötila ei saa nousta liian suureksi, koska silloin piiri voi tuhoutua Lämpötila myös huonontaa piirin suorituskykyä Lämmön siirtyminen voidaan laskea lämpöresistanssien avulla T j = T a + θ j-a * P d 9