Fundamentos de Fabricação de Circuitos Integrados

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Heitor Capistrano Borba
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1 Fundamentos de Fabricação de Circuitos Integrados - Tipos de encapsulamentos de CIs Prof. Acácio Luiz Siarkowski 1

2 Objetivos: Visão geral dos tipos de encapsulamentos de circuitos integrados e suas aplicações 2

3 DIP Dual Inline Package SH-DIP Shrink DIP SK-DIP, SL-DIP Skinny DIP, Slim DIP SIP Single Inline Package PGA Pin Grid Array SOIC, SOP Small Outline Package QFP Quad Flat Package LCC Leadless Chip Carrier PLCC Plastic Leadless Chip Carrier 3 Organic Pin Grid Array (OPGA) AMD Athlon XP

4 Leads = pinos

5 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)

6 Montagem dos Chips (CIs): Die = Matriz

7 Montagem dos Chips Fabricação em larga escala no substrato (wafer): Veja também as imagens de alta resolução de processadores

8 Montagem dos Chips Corte dos Dies: Chip com Zoom 2400x Contatos

9 Montagem dos Chips: Fixação na base de encapsulamento Colagem com resina ou pasta de solda.

10 Montagem dos Chips: Wiring-bond: interligação dos Dies aos terminais do encapsulamento Memória ROM Processador 486dx2

11 Montagem dos Chips: Fechamento do encapsulamento. Processador Pentium 133MHz

12 Montagem dos Chips: Colocação na placa de circuito Via Hole. DIP

13 Montagem dos Chips: Colocação na placa de circuito por Sockets. Socket LCC ou PLCC Socket PGA (Processador) Socket DIP

14 Montagem dos Chips: Colocação na placa de circuito por SMT. Memoria RAM SMT Chip SMT Chip SMT

15 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.. 15

16 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 16

17 Dissipadores de calor: 17

18 Dissipadores de calor: (solução doméstica) 18

19 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 19

comercial (0ºC a 70ºC, séries 72, 74 e 75) Cerâmico Plástico

20 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) Cerâmico Plástico Melhor estabilidade térmica e melhor vedação contra umidade Mais barato 20

21 3º Categoria do c.i. 2: linear ou analógico 5: de interface 4: lógico TTL digital 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. 21

22 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. 22

23 Nível de integração processadores (Intel): 23

24 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 24

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