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Pour les articles homonymes, voir Boîtier.
Un boîtier ou boitier[N 1] de circuit intégré (ou package) est un boîtier servant à la fois de jonction électrique et d'interface mécanique entre la puce du circuit intégré et le circuit imprimé (PCB). Il est généralement composé de plastique, parfois de céramique, rarement de métal. Certains boîtiers possèdent des fenêtres transparentes permettant par exemple l'effacement par ultraviolet de certaines mémoires (EPROM).
Le boîtier a différentes fonctions :
La jonction entre la puce et le boîtier peut se faire de deux manières :
Il existe plusieurs organismes de normalisation de renom international pour catégoriser les boîtiers de composants électroniques : JEDEC, EIAJ (Electronic Industries Association of Japan), Mil standards (Standards militaires US), SEMI (en) (Semiconductor Equipment and Materials Institute), ANSI/IPC (Interconnecting and Packaging Electronic Circuits Standards).
Le JEDEC spécifie des familles standard : BGA, CGA, DIM, DIP, DSO, DSB, LGA, PGA, QFF, QFJ, QFN, QFP, SIM, SIP, SOF, SOJ, SON, SVP, UCI, WLB, ZIP[2].
Les boîtiers spécifiques sont définis suivant plusieurs paramètres.
TS – P DSO 2 – 44(50) / 5.3x10.2-1.27 -- - --- - ------ ------------- | | | | | | | | | | | Informations supplémentaires | | | | Nombre de broches | | | Différenciation supplémentaire pour les boîtiers SOJ/SON/DSO | | Famille (3 lettres obligatoires) | Matériau Fonctions spécifiques (0-6 lettres)
Il s'agit du code basique définissant la famille de boîtier : cylindrique (CY), bouton (DB), grid array (GA), IM In-Line Module(IM), IP In-Line Package(IP), Press-Pack / Press-Fit (CP/PF, boîtier assemblé à la presse sans soudure), quad flatpack (QF, broches sur les 4 côtés du boîtier), small outline (SO, broches sur 2 côtés opposés du boîtier), CMS vertical (VP), boîtier sur Die/Wafer (DS/WL), montage sur collerette (FM), forme allongée (LF), assemblage microélectronique (MA), montage à clous (PM), boitier spécifique (SS), boîtier non classifié (UC).
Certaines fonctionnalités non communes sont définies par la classification JEDEC sous la forme d'un préfixe de 0 à 6 lettres suivi d'un tiret[2], on trouve notamment les fenêtres optiques (C), les die empilés dans un même boîtier (A, stacked package assembly), les dissipateurs de chaleur (H), ainsi que des codes pour la hauteur du boîtier ou le pas entre broches lorsqu'ils ne sont pas conformes au standard.
Dans la classification JEDEC[2], on peut trouver des boîtiers céramique (C lorsque scellés par du métal, G lorsque scellés par du verre), des boîtiers métal (M), en plastique moulé (P), en silicone (S), ou en ruban polyimide (T). Cette lettre est généralement en préfixe.
La forme des broches est codifiée par la norme JEDEC sous forme d'une lettre généralement en suffixe : On trouve les billes (B), les pattes recourbées (C, par exemple le boitier PLCC), Gull-wing (G, tels que sur les boîtiers SOIC), J-Bend, L-Bend, S-Bend, J-inversé, les oreilles pour la soudure de fils (D, H), à plat (F), isolés (I), sans pattes (N, avec des plages de soudure tels les QFN), pattes traversantes (P, T), à insertion rapide (Q, par exemple pour des relais électromécaniques), à wrapper (W), sortie filaire (W), ou à visser (Y).
La norme JEDEC définit un préfixe représentant la position des broches par rapport à un circuit :
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En électronique tout comme en électrotechnique, le brochage d'un composant décrit le rôle de chacune des broches d'un connecteur ou d'un composant du plus simple au plus complexe des circuits intégrés. Le terme de brochage est synonyme de diagramme de connexion.
Le brochage est plus ou moins complexe :
Les différents types de boîtiers de circuits intégrés induisent des brochages très différents.
La plupart des circuits intégrés possèdent au moins deux broches reliées au « bus d'alimentation » du circuit sur lequel ils sont installés.
La broche d'alimentation positive repérée est parfois aussi appelée , , ou VS+. La broche d'alimentation négative repérée est parfois aussi appelée , , ou VS−.
Le caractère doublé qui se trouve en indice de la lettre V fait référence au nom de la broche du transistor à laquelle cette alimentation sera généralement reliée[3]. Ainsi, les appellations et sont généralement réservées aux AOP bipolaire tandis que les appellations et sont généralement réservées aux AOP à effet de champ.
Le C de signifie que l'alimentation est reliée au collecteur d'un transistor bipolaire tandis que le E de signifie que l'alimentation est reliée à l'émetteur d'un transistor bipolaire. Le D de fait référence au drain d'un transistor à effet de champ tandis que le S de fait référence à la source de ce même transistor.
La technique du pontage entraîne l'apparition de circuits RLC dont les caractéristiques ne sont pas négligeables pour des composants travaillant en haute fréquence. Les modèles de simulation IBIS ou SPICE prennent en compte ce paramètre.
Voici un ordre d'idées des caractéristiques d'un pontage standard[4], utilisant des fils d'or de 25,4 µm de diamètre :
| Caractéristique | Valeur pour L=2 mm |
Valeur pour L=5 mm |
|---|---|---|
| Résistance | 0,103 Ω | 0,257 Ω |
| Inductance | 1,996 nH | 5,869 nH |
| Capacité | 0,122 pF | 0,242 pF |
| Inductance mutuelle | 0,979 nH | 3,318 nH |
| Capacité mutuelle | 26,1 fF | 48,8 fF |
Cette caractérisation est très importante en électrotechnique, mais aussi en électronique numérique. Le facteur de dissipation du boîtier peut déterminer certaines caractéristiques qui sont liées à la température comme la vitesse d'exécution d'un processeur, ou le courant de commutation d'un transistor.
Les boîtiers peuvent être conçus pour limiter le rayonnement électronique du composant qu'ils enveloppent (agresseur), ou au contraire limiter l'effet de l'environnement extérieur sur leur fonctionnement (victime). Certains secteurs d'activité tels que l'aéronautique, le spatial ou le secteur automobile font des études très poussées sur la caractérisation électromagnétique des boîtiers électroniques[5].
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