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Diferentes Tipos De Envases IC, ¿Cómo Elegir Uno?(Tutorial En 2021)

Casi todos los circuitos electrónicos están compuestos de IC (circuito integrado) y los IC se han convertido en un elemento esencial en la electrónica avanzada.

El diseño y desarrollo de los circuitos integrados han evolucionado rigurosamente a lo largo de los años; los circuitos integrados se han vuelto compactos, consumen menos energía y son más funcionales.

Pero este cambio vino con la evolución en el embalaje IC; el embalaje IC ha evolucionado con el tiempo. Hoy en día, los diseñadores pueden elegir entre tipos de embalaje según la viabilidad del proyecto.

Pero, ¿cómo afectan los tipos de envases IC a la eficiencia de las placas de circuitos electrónicos?

La respuesta sigue siendo la de las características de los envases IC.

Cada paquete tiene diferentes características que de una u otra manera hacen que el circuito sea más efectivo.

Pero antes de pasar a los detalles técnicos; cómo difieren los paquetes de IC, primero entendamos los conceptos básicos.

¿Qué es el embalaje IC?

Los circuitos integrados se desarrollan con semiconductores pequeños y delicados.

Dado el pequeño tamaño de los semiconductores, una conexión física entre los chips semiconductores y el circuito es desafiante y poco práctica.

Además, los chips deben protegerse contra la corrosión y cualquier contacto eléctrico no deseado.

Para proteger los chips y desarrollar pines IC para que el semiconductor se pueda conectar con el circuito, se alojan dentro de un paquete.

El paquete puede ser más pequeño que las uñas o puede ser más grande; dependiendo del tipo de envase.

La evolución en el empaquetado de IC comenzó en la década de 1970 y desde entonces, los paquetes de IC han evolucionado hasta el punto de que hoy en día, una tarjeta de memoria Micro SD contiene muchos más datos que una gran unidad de disco duro en el siglo XX.

 Embalaje de circuitos integrados

Embalaje IC

IC

Tipos de embalaje IC

Principalmente, solo hay dos tipos de paquetes IC: Orificio pasante y SMD (dispositivo de montaje en superficie), pero hay múltiples subtipos.

Dispositivos de orificio pasante

Tradicionalmente, los dispositivos de orificio pasante se usan comúnmente. Tienen patas lo suficientemente extendidas como para atravesar orificios en PCB (placa de circuito impreso). Los dispositivos se colocan en un lado de la PCB y soldado en el otro lado.

Dado que los componentes de orificio pasante son simples, son menos costosos en comparación con los dispositivos de montaje en superficie.

Esta es la razón por la que la mayoría de los componentes electrónicos de bajo costo utilizan componentes de orificio pasante.

Sin embargo, los componentes de orificio pasante son varias veces más grandes que los dispositivos de montaje en superficie, lo que significa que requieren más espacio a bordo.

Algunos de los tipos comunes de paquetes de orificios pasantes son los siguientes.

DIP (Paquete dual en línea)

El nombre de DIP proviene de su arquitectura; los pines están dispuestos en un orden dual/paralelo.

La INMERSIÓN también se conoce como DIL y DIPP.

El número de pines suele estar en un múltiplo de cuatro, la carcasa es típicamente rectangular.

Sin embargo, la forma puede ser diferente para algunos dispositivos; dependiendo de la arquitectura interna.

Los pasadores se extendían desde el interior a un ángulo recto hacia la parte inferior.

La distancia entre todos los pines adyacentes es de 0,1″.

DIP tiene otros subtipos, pero los tipos más comunes son MDIP (paquete moldeado dual en línea) y PDIP (paquete plástico dual en línea).

Paquete de orificio pasante estándar

El paquete de orificio pasante estándar es el tipo de paquete de orificio pasante más utilizado en la fabricación industrial.

El paquete de orificio pasante estándar mantiene un 0.1 » de distancia entre los pines adyacentes, pero no hay un orden específico de pines como en INMERSIÓN.

Paquete retráctil

Los componentes del paquete retráctil también son los mismos que los componentes de orificio pasante estándar, excepto que los componentes retráctiles son más pequeños y tienen una distancia de 0,07″ entre los pines. El embalaje retráctil se utiliza generalmente para componentes que tienen varios pines y deben desarrollarse en un tamaño más pequeño.

ZIP (Paquete en línea en Zigzag)

Los componentes ZIP también tienen pines extendidos hacia el exterior, hacia la parte inferior, pero están un poco girados cerca de la parte superior. Los componentes ZIP no ganaron popularidad debido a su arquitectura doblada que causó complicaciones durante el proceso de ensamblaje.

Sin embargo, en los primeros años de su desarrollo, los componentes ZIP se preferían en el desarrollo de DRAM (memoria de acceso aleatorio dinámico). Pero hoy en día, los componentes ZIP rara vez se desarrollan o ya no se desarrollan debido a la falta de demanda.

 Embalaje de CI

Embalaje IC

SMT (Tecnología de montaje en superficie)

La tecnología de montaje en superficie es la segunda tecnología más utilizada de embalaje IC para la fabricación a escala comercial.

Los componentes desarrollados con SMT se denominan SMD (dispositivos de montaje en superficie).

Los SMD son compactos y caros en comparación con los envases de orificio pasante. Pero su tamaño compacto también permite el desarrollo de circuitos enormes en placas de circuito impreso pequeñas.

Además, no requieren perforación para soldar pasadores; todos los pasadores y el embalaje se encuentran en el mismo lado del tablero.

Los componentes se recogen, colocan y ensamblan en la PCB utilizando equipos especiales.

El proceso de fabricación consume menos tiempo, pero dado el pequeño tamaño de los SMD, la fabricación puede ser un desafío.

Cuando se colocan varios SMD más cerca, pueden surgir problemas y su detección también es difícil.

Se utilizan dos ensamblajes SMD fáciles y detección de fallas, Paquete de plomo en forma de L y Matriz de cuadrícula de bolas. Ambos tipos se utilizan comúnmente a escala industrial.

Paquete de cables en forma de L

Como su nombre indica, los cables / pines de estos SMD tienen forma de L. Se extienden fuera de la carcasa del componente, van verticalmente hacia abajo y luego toman un ángulo recto; se hacen paralelos a la placa, lo que forma una forma de L.

Esta forma de L mantiene los cables en una dirección horizontal a las placas, lo que facilita el proceso de ensamblaje.

Los paquetes de cables en forma de L se utilizan comúnmente en el desarrollo de memoria de acceso aleatorio y memoria flash de alimentación.

BGA (Matriz de cuadrícula de bolas)

El embalaje BGA lleva un chip SMD, pero de manera diferente; los pines no son la única parte que entra en contacto con la parte inferior, sino que toda la parte inferior de BGA se encuentra en el tablero. El fondo está compuesto por pequeños cables que forman contacto con el circuito.

El embalaje BGA se usa comúnmente en aplicaciones de alta velocidad, especialmente en computadoras. Se pueden ver en placas base en computadoras.

Al igual que en otros tipos de paquetes, la carcasa BGA también varía ligeramente de un IC a OTRO, pero normalmente se utiliza una carcasa de plástico para encerrar el chip SMD.

 Placa Nano Arduino Desarrollada Con SMDs

Placa Nano Arduino Desarrollada Con SMDs

Placa Nano Arduino Desarrollada Con SMDs

Material de embalaje IC

Así como el desarrollo de IC es un proceso técnico, el desarrollo de paquetes IC también es un proceso extensivamente técnico.

El material del embalaje IC determina sus características que afectan la eficiencia del circuito.

Algunos de los materiales de embalaje IC comúnmente utilizados son los siguientes.

Materiales utilizados en el embalaje de circuitos integrados

Normalmente, se utilizan ciertos tipos de materiales en el embalaje de circuitos integrados.

Por ejemplo, el vidrio y la cerámica se utilizan como aislantes. Del mismo modo, se utilizan metales y polímeros como conductores.

Mientras que los compuestos se utilizan para la mejora térmica y la conducción.

Material del parche

Los materiales del parche son tejidos, utilizados para cubrir una abertura no deseada en el embalaje del IC.

Normalmente, el material piezoeléctrico se utiliza en el embalaje IC como material de parche. Sin embargo, hay varios otros materiales de parche utilizados en el embalaje de CI.

Sellador de embalaje IC

Como su nombre indica, el sellador es un adhesivo / enlace que sella todo el embalaje.

Funciona como cualquier adhesivo/adhesivo sella cualquier cosa que desee sellar y protege contra el agua o la humedad.

La agenda de usar un sellador en el embalaje IC no es diferente; es proteger el chip semiconductor contra la humedad y el agua.

Dado que el chip semiconductor es delicado y se puede oxidar fácilmente, el sellador ayuda a protegerlo contra el óxido.

Además, el sellador mantiene el interior del embalaje hermético.

Normalmente, los selladores de silicona se utilizan en el embalaje IC, ya que son altamente duraderos y confiables. Sin embargo, otros tipos de selladores también se utilizan en el embalaje de CI.

Dispositivos de orificio pasante VS Dispositivos de Montaje en superficie, Diferencias principales

Como se indicó anteriormente, hay una serie de diferencias en la apariencia física y la forma en que ambos paquetes forman contacto con el circuito.

Pero aparte de estas diferencias, se deben considerar otros factores al elegir uno.

Los detalles detallados de estos factores se explican a continuación.

Tamaño del componente

Como ya se ha explicado, los SMD son bastante más pequeños en comparación con los componentes de orificio pasante.

Su tamaño en miniatura reduce considerablemente el espacio necesario para el montaje, lo que reduce el tamaño total de la placa.

Para proyectos que tienen limitaciones de tamaño, el empaquetado de dispositivos de montaje en superficie es más factible.

Densidad del componente

El embalaje de montaje en superficie es mucho más pequeño que el embalaje de orificio pasante, por lo que el embalaje de montaje en superficie puede caber en varios componentes y, sin embargo, permanecer más pequeño que el paquete de orificio pasante.

Aparentemente, el embalaje de montaje en superficie permite el logro de la funcionalidad con un menor consumo de espacio.

Detección de errores

A pesar del cuidado y las mediciones exhaustivos, el desarrollo de circuitos electrónicos es propenso a errores.

Ya sea un circuito basado en embalaje de montaje en superficie o un circuito basado en embalaje de orificio pasante, puede haber fallas en ambos. Pero la diferencia viene en la detección y corrección de errores.

El tamaño en miniatura del embalaje de montaje en superficie causa dificultad en la detección de errores, ya que todos los componentes son extremadamente pequeños y los pasadores están demasiado cerca.

Mientras que en el embalaje con orificio pasante, el tamaño total del embalaje es comparativamente mayor y la distancia entre los pasadores es mayor.

Esta mayor distancia entre los pines permite una detección de errores fácil, ya que cada pin se puede acercar fácilmente.

Capacidad para soportar señales electromagnéticas

Las señales electromagnéticas pueden ingresar a los circuitos integrados y afectar su funcionamiento. Es esencial considerar la compatibilidad electromagnética de un envase de CI para garantizar que sea factible para el circuito deseado.

El embalaje de montaje en superficie tiene una mejor compatibilidad electromagnética en comparación con el embalaje de orificio pasante.

Significa que los componentes de montaje en superficie son menos propensos a las señales electromagnéticas, por lo que son más eficientes.

Esto se debe a que los dispositivos de montaje en superficie tienen una ruta de retorno más corta.

Costo del producto

Como ya se explicó, el embalaje con orificio pasante es comparativamente menos costoso, lo que ayuda a reducir el costo total del producto.

Aparte de eso, hay otros ahorros de costos asociados con el uso de envases con orificios pasantes.

Por ejemplo, el montaje de componentes de orificio pasante no requiere ningún equipo costoso, como una máquina de recogida y colocación.

 Paquetes SMD y de orificio pasante de NE555 Timer IC

Paquetes SMD y de orificio pasante de NE555 Timer IC

Paquetes SMD y de orificio pasante de NE555 Timer IC

¿Cómo Elegir un Tipo adecuado de empaque de IC?

Como se explicó anteriormente, hay varias diferencias entre el empaque de orificio pasante y el de montaje en superficie y el diseñador tiene que considerar múltiples parámetros.

Aparentemente, elegir el tipo correcto de embalaje IC puede ayudar a ahorrar costos, pero un tipo elegido erróneamente puede causar ciertos problemas de compatibilidad y elevar el costo del producto.

El papel del embalaje de CI no se puede descuidar cuando se trata de la eficacia del CI.

El embalaje mantiene el CI seguro y protegido contra el estrés mecánico y la corrosión. En conjunto, estos factores respaldan el papel del embalaje de circuitos integrados en la mejora de la fiabilidad del circuito.

Esta es la razón por la que los diseñadores deben elegir un tipo adecuado de embalaje IC antes de comprar componentes.

A continuación se detallan los factores que los diseñadores deben tener en cuenta al elegir el embalaje IC.

  • Se debe tener en cuenta el número de pines(entradas y salidas). Normalmente, BGAs tienen un alto número de pines, mientras que QFN (quad-plana no conduce) componentes de los envases tienen un menor número de pines. En caso de limitaciones, el paquete QFN es más adecuado, pero si prefiere un número de pines alto, el paquete BGA es más factible.
  • Las especificaciones térmicas de un CI varían de un paquete a otro. No es esencial si el circuito tiene que funcionar a una temperatura nominal y no es propenso a un calentamiento o enfriamiento excesivos. Pero en el caso de circuitos que son propensos a condiciones atmosféricas extremas, se debe considerar la gestión del calor del embalaje. Además, es probable que los componentes más pequeños se dañen durante la soldadura a medida que aumenta su temperatura. Por lo tanto, el embalaje IC debe elegirse según las especificaciones térmicas. Se recomienda utilizar envases BGA para una alta disipación de calor.
  • Otro factor importante es la velocidad operativa del circuito. Al elegir el embalaje IC adecuado, siempre tenga en cuenta las E/S de alta velocidad. Una vez más, para circuitos de alta velocidad, se recomienda usar envases BGA.
  • Por último, considere el tiempo necesario para ensamblar el circuito. En algunos proyectos, los plazos son cortos o hay que desarrollar varios circuitos en poco tiempo. Dado el corto tiempo que tarda el empaque por orificio pasante en ensamblarse, los componentes por orificio son más adecuados.

Selección de envases IC; Artículos clave para llevar

El papel del funcionamiento en circuito de los envases IC es mucho más que una carcasa IC; afecta la eficiencia de todo el circuito.

Sin un embalaje de CI adecuado, el CI es propenso a efectos ambientales, señales electromagnéticas y estrés mecánico.

Además, el embalaje IC tiene un papel importante en el proceso de ensamblaje.

Algunos embalajes / envases de circuitos integrados son más convenientes de montar, mientras que otros son comparativamente complicados.

Pero todos los tipos de envases tienen pros y contras. El diseñador debe tener en cuenta las características del embalaje de circuitos integrados y las especificaciones del circuito antes de elegir un embalaje de circuitos integrados.

Cuando se trata de compacidad y resistencia a la señal electromagnética, los SMD son adecuados.

Pero los componentes de orificio pasante son más adecuados si el costo general debe mantenerse al mínimo y el proceso de ensamblaje debe ser simple y requerir menos tiempo.

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