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2024-11-22T08:31:58Z

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[[Datei:SystemOnChip BCM 2835.jpg|mini|PoP am Beispiel des Einplatinencomputers [[Raspberry Pi]]. Oben der Speicherchip im schwarzen Gehäuse, zwischen ihm und der Hauptplatine ist der BGA-Chip des [[ARM Holdings Limited|ARM]]-Prozessorchips mit integriertem [[Grafikprozessor]] erkennbar.]]
'''{{lang|en|Package-on-Package}}''' ('''PoP''', engl., wörtlich übersetzt „Gehäuse auf Gehäuse“) ist in der [[Aufbau- und Verbindungstechnik|Aufbau- und Verbindungstechnik der Mikroelektronik]] eine [[Fertigungstechnik]], bei der zwei oder mehr speziell dafür vorbereitete [[Chipgehäuse]], üblicherweise [[Ball Grid Array|BGAs]], übereinander [[Leiterplattenbestückung|bestückt]] und in dieser gestapelten Anordnung auf die [[Leiterplatte]] [[Löten|gelötet]] werden. Diese Bauform erlaubt eine höhere [[Integrationsdichte]] als die Anordnung der einzelnen BGA-Gehäuse auf der Leiterplatte nebeneinander und wird bevorzugt in [[Smartphone]]s, [[Digitalkamera]]s und [[Tablet-Computer]]n eingesetzt. PoP wurde im Jahr 2007 bei der Firma [[Maxim Integrated Products]] entwickelt und die Art des Aufbaus in [[JEDEC]]-[[Standardisierung|Standard]]s festgelegt.<ref>JEDEC Standard Nr. ''21-C'', Seiten 3.12.2 – 1</ref><ref>{{Patent|Land=US|V-Nr=7923830|Titel=Package-on-package secure module having anti-tamper mesh in the substrate of the upper package|A-Datum=2007-04-13|V-Datum=2011-04-12|Erfinder=Steven M. Pope, Ruben C. Zeta}}</ref>

Package-on-Package ist zu unterscheiden vom [[System-in-Package]] (Stacked-Die-Package), bei dem zwei oder mehr [[Die (Halbleitertechnik)|Dies]], also die ungehäusten Halbleiterchips, in einem gemeinsamen Chipgehäuse untergebracht werden und nach außen wie ein einziger Chip wirken.<ref name="Fischbach">{{Literatur |Autor=R. Fischbach et al.|Titel=From 3D Circuit Technologies and Data Structures to Interconnect Prediction |Sammelwerk=Proc. of 2009 Int. Workshop on System Level Interconnect Prediction (SLIP) |Jahr=2009 |Seiten=77–83 |Online=[https://www.ifte.de/mitarbeiter/lienig/SLIP2009_pp77-84.pdf PDF] |DOI=10.1145/1572471.1572485}}</ref> System-in-Packages werden u. a. bei [[Flash-Speicher]]n angewendet, um die [[Speicherkapazität]] pro Chipgehäuse zu steigern.

== Fertigung ==
Bei Package-on-Package mit zwei Einzelgehäusen muss das untere BGA auf beiden Seiten [[Elektrischer Kontakt|Anschluss]][[Chipgehäuse #Pins|pin]]s aufweisen. Nach unten zur [[Hauptplatine]] sind wie bei allen BGA-Gehäusen ''Balls'' (engl. für „Lotkügelchen“) aufgelötet, nach oben befinden sich entsprechende Lötflächen zur Aufnahme der Anschlusspins vom oberen BGA-Gehäuse.

Die beiden BGA-Gehäuse werden getrennt gefertigt und erst unmittelbar vor dem [[Reflow-Löten|Reflow-Lötprozess]] übereinander auf der Leiterplatte mittels [[Bestückungsautomat]]en bestückt.

Da beim Lötvorgang die [[Wärme]] durch den oberen BGA-Chip zum unteren BGA-Chip gelangen muss, um auch die unten liegenden BGA-Anschlusspins sicher mit der Hauptplatine zu verlöten, andererseits in den Halbleiterchips keine Schäden infolge einer [[Überhitzung|Übertemperatur]] auftreten dürfen, sind für den Lötprozess entsprechend genaue und abgestimmte Temperaturprofile nötig.

== Anwendungen ==
PoP wird üblicherweise in zwei Bereichen eingesetzt:
* Bei zwei oder mehreren [[Speicherchip]]s. Üblicherweise sind dies hochintegrierte [[DDR-SDRAM]]-Speicher. Anwendungen liegen in kompakten [[Speicherkarte]]n oder [[Speichermodul]]en.
* Die Kombination eines [[Hauptprozessor]]s (CPU) im unteren Chip und darüberliegend der für das [[System-on-a-Chip]] (SoC) notwendige [[Hauptspeicher]], üblicherweise als DDR-SDRAM ausgeführt. Anwendungen dieser Kombination liegen bei mobilen Computersystemen und sind in folgender Schnittabbildung schematisch dargestellt.

[[Datei:ASIC + Memory PoP Schematic.JPG|mini|hochkant=3|center|Schematische Schnittdarstellung eines PoP bestehend aus unten liegenden Hauptprozessor und darüber das Chipgehäuse mit dem Hauptspeicher]]

== Vorteile ==
Ein Vorteil von Package-on-Package gegenüber System-in-Package ist, dass die einzelnen Chips vor der Bestückung getrennt getestet werden können.<ref name=Fischbach /> Weiters ist im Prinzip bis kurz vor dem Lötprozess die Festlegung einer bestimmten Chip-Kombination möglich. So kann bei Package-on-Package der oben liegende Speicherchip vor dem Lötprozess in der Speichergröße variiert werden.

Ein Vorteil von PoP gegenüber Leiterplatten besteht in den kurzen [[Leiterbahn]]en zwischen den beiden Chips. Damit können Speicher und die [[Elektrische Verbindung|Verbindung]] zwischen den beiden Chips mit hohen [[Taktsignal|Taktfrequenzen]] betrieben werden.

== Nachteile ==
Nachteilig an PoP ist die vergleichsweise schlechte Möglichkeit, [[Abwärme]] im Betrieb mittels [[Kühlkörper]] an die Umgebung abführen zu können. Insbesondere der untere Chip kann seine Abwärme nur schlecht abgeben. Daher ist PoP primär auf Anwendungen beschränkt, wo nur eine geringe [[Verlustleistung]] auftritt und ein vergleichsweise geringer [[Stromverbrauch]] vorhanden ist. Dies ist typischerweise bei mobilen elektronischen Geräten wie [[Smartphone]]s oder [[Tablet-Computer]]n der Fall.

== Weblinks ==
{{commonscat|PoP integrated circuit packages}}
*{{Internetquelle | url= http://smta.org/knowledge/proceedings_abstract.cfm?PROC_ID=2649 | titel= Pan Pacific Symposium Conference Proceedings: ''PoP (Package on Package): An EMS perspective on assembly, rework and reliability'' | zugriff=2012-11-25}}

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik]]

Package-on-Package - Versionsgeschichte

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