Fundamentos de Fabricação de Circuitos Integrados

Fundamentos de Fabricação de
Circuitos Integrados
- Tipos de encapsulamentos de
CIs
Prof. Acácio Luiz Siarkowski
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Tipos de encapsulamentos CIs
Objetivos:
Visão geral dos tipos de encapsulamentos de circuitos
integrados e suas aplicações
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Tipos de encapsulamentos CIs
DIP Dual
Inline
Package
SOIC, SOP
Small Outline
Package
SH-DIP
Shrink DIP
QFP Quad
Flat Package
SK-DIP,
SL-DIP
Skinny DIP,
Slim DIP
SIP Single
Inline
Package
LCC
PLCC Plastic
Leadless
Leadless
Chip Carrier Chip Carrier
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PGA Pin
Grid Array
Organic Pin
Grid Array
(OPGA)
“AMD
Athlon XP”
Tipos de encapsulamentos CIs
Leads = pinos
Tipos de encapsulamentos CIs
Encapsulamentos:
• Metálicos, Cerâmicos e Poliméricos (plásticos)
• Comunica o Die (matriz de silício) com a placa
mãe (placa de circuito)
• Permite a manipulação por equipamentos
automatizados
• Função de dissipação de calor, blindagem, etc...
• Protege o Chip contra umidade e corrosão
• Até 50% dos atrasos de sinais em um
computador de alta performance se deve
aos atrasos nos encapsulamentos! (Rabaey)
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips (CIs):
Die = Matriz
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips
• Fabricação em larga escala no substrato
(wafer):
Veja também as
imagens de alta
resolução de
processadores
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips
• Corte dos Dies:
Chip com
Zoom 2400x
Contatos
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips:
• Fixação na base de
encapsulamento
• Colagem com resina ou
pasta de solda.
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips:
• Wiring-bond:
interligação dos Dies
aos terminais do
encapsulamento
Memória ROM
Processador 486dx2
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips:
• Fechamento do
encapsulamento.
Processador Pentium 133MHz
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips:
• Colocação na placa de
circuito “Via Hole”.
DIP
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips:
• Colocação na placa de
Socket LCC
ou PLCC
circuito por Sockets.
Socket PGA (Processador)
Socket DIP
Tipos de encapsulamentos CIs
Montagem dos Chips:
• Colocação na placa de
circuito por SMT.
Chip SMT
Memoria RAM SMT
Chip SMT
Tipos de encapsulamentos CIs
Principais características:
dissipação de calor;
temperatura de operação;
blindagem contra interferência / ruídos;
número de pinos / vias;
montagem convencional ou SMT (Surface Mounted
Technology).
nível de integração / quantidade de portas lógicas em
cada Chip.
aplicações especiais (EPROMs), Smart Cards, etc..
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Tipos de encapsulamentos CIs
Dissipação de calor :
Circuitos elétricos = “Efeito Joule” (geração de calor)
Encapsulamentos metálicos e cerâmicos permitem uma
maior dissipação de calor dos circuitos.
Pode-se usar dissipadores para aumentar a área de
troca de calor.
Transistores de potência
Dissipador de memória
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Tipos de encapsulamentos CIs
Dissipadores de calor:
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Tipos de encapsulamentos CIs
Dissipadores de calor: (solução doméstica)
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Tipos de encapsulamentos CIs
Especificação de CIs (Texas Instruments / Motorola):
1º Conjunto de duas ou três letras
SN – c.i. Standard
SNJ – c.i. de acordo com a norma MIL STD-833, Método 5004, Nível B
SNM – idêntico ao anterior, mas para o nível 1
SNA – idêntico ao anterior, mas para o nível 2
SNC – idêntico ao anterior, mas para o nível 3
SNH – idêntico ao anterior, mas para o nível 4
TL – circuitos lineares
TMS – microprocessador / memórias MOS
TM – módulo microcomputador
TBP – memória bipolar
TIB – memória de bolhas magnéticas
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Tipos de encapsulamentos CIs
2º Aplicação e temperatura:
5: militar (-55ºC a +125ºC, séries 52, 54 e 55)
6: militar reduzida (-25ºC a +85ºC, série 62)
7: comercial (0ºC a 70ºC, séries 72, 74 e 75)
Plástico
Cerâmico
Melhor estabilidade
térmica e melhor
vedação contra
umidade
Mais barato
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Tipos de encapsulamentos CIs
3º Categoria do c.i.
2: linear ou analógico
4: lógico TTL – digital
5: de interface
6: comunicação (ou de grande consumo)
4º Identificação da função
Consta de 2 a 3 números, podendo inclui ou não uma letra. Serve
para definir a função que realiza o c.i.
5º Especificações do encapsulamento
É uma das partes da nomenclatura constituída por uma ou duas
letras e que define o tipo de encapsulamento:
N: DIL plástico de 14 a 16 pinos.
J: DIL cerâmico de 14 a 16 pinos.
P: DIL plástico de 8 pinos
L: cápsula de metal cilíndrica de 8 a 10 pinos.
R; A; U ou W: cápsula cerâmica plana.
S ou B: cápsula de metal plana.
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Tipos de encapsulamentos CIs
Blindagem contra interferência / ruídos:
• Interferência de outros equipamentos ou circuitos
• Probabilidade de falhas e/ou erros
Nível de integração:
• Quantidade de portas lógicas em cada Chip.
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Tipos de encapsulamentos CIs
Nível de integração processadores (Intel):
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Tipos de encapsulamentos CIs
Aplicações especiais:
As EPROMs precisam de
uma janela para apagar a
memória via luz UV
Nos Smart Cards os
chips são colocados
diretamente no cartão
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