Los chips (circuitos integrados, CI), los encapsulados y las placas de circuito impreso (PCB) están estrechamente relacionados en los dispositivos electrónicos, pero tienen funciones y roles diferentes. El proceso de diseño detallado se muestra en la figura siguiente.
1. La conexión entre los tres
Chip y encapsulado: Un chip es un componente electrónico integrado, generalmente fabricado con materiales semiconductores, que contiene múltiples unidades funcionales como transistores y condensadores. El encapsulado es el proceso de encerrar el chip en una carcasa protectora externa para protegerlo del entorno y proporcionar pines o terminales para su conexión a circuitos externos. La función más importante del encapsulado es la protección, seguida de la disipación de calor.
Chip y PCB: Tras su encapsulado, el chip se monta generalmente en una PCB. Una PCB se compone de un sustrato aislante y pistas conductoras, sobre las cuales se pueden montar diversos componentes electrónicos, como chips, resistencias y condensadores. El chip se monta en la PCB mediante soldadura u otros métodos de conexión y se conecta a otros componentes o circuitos para formar un sistema electrónico completo.
2. Diferencias entre los tres
Diferentes funciones y estructuras: Un chip es un circuito integrado dentro de un dispositivo electrónico que contiene múltiples unidades funcionales. El encapsulado es el proceso de proteger el chip con una carcasa externa, proporcionando pines o terminales para su conexión a circuitos externos. Por otro lado, una placa de circuito impreso (PCB) es una estructura similar a una placa que se utiliza para montar y conectar diversos componentes electrónicos.
Funciones y roles distintos: Un chip se encarga de realizar funciones específicas, como operaciones lógicas y procesamiento de señales. El encapsulado protege y conecta el chip. Por otro lado, una placa de circuito impreso (PCB) se utiliza para ensamblar y conectar diversos componentes electrónicos y formar un sistema electrónico completo.
3. Cuatro funciones principales del embalaje y ejemplos
1. Sistema de pasadores fijos
Para que un chip funcione correctamente, debe intercambiar datos con dispositivos externos, y aquí es donde el encapsulado juega un papel crucial. Por supuesto, es imposible conectar directamente las patillas internas del chip a la placa de circuito impreso, ya que los cables metálicos son extremadamente finos, generalmente inferiores a 1,5 micras (μm) y, a menudo, de tan solo 1,0 μm. Sin embargo, tras el encapsulado, las patillas externas se sueldan a las internas con cobre, lo que permite que el chip se conecte indirectamente a la placa de circuito impreso para el intercambio de datos.
Los sistemas de pines externos suelen utilizar dos aleaciones diferentes: una de hierro-níquel y otra de cobre. La primera se emplea por su alta resistencia y estabilidad, mientras que la segunda ofrece una mejor conductividad eléctrica y térmica. El sistema de pines específico que se elige depende de la situación particular.
- Protección física
Los chips se protegen de la contaminación por partículas y otros daños externos mediante el encapsulado. El método principal de protección física consiste en fijar el chip a un área de montaje específica y encerrar el chip, sus conexiones y los pines asociados en una carcasa adecuada. El nivel de encapsulado requerido varía según la aplicación; los productos de consumo suelen tener los requisitos más bajos.
3. Disipación de calor mejorada
Como todos sabemos, los semiconductores generan calor durante su funcionamiento. Cuando este calor alcanza cierto nivel, puede afectar el funcionamiento normal del chip. Los distintos materiales del encapsulado disipan parte de este calor. Por supuesto, para la mayoría de los chips que generan mucho calor, además de refrigerarlos con el material del encapsulado, conviene considerar la instalación de un disipador de calor metálico o un ventilador para lograr una disipación de calor aún mejor.
4. Protección del medio ambiente
Otra función del encapsulado es proporcionar protección ambiental al chip, protegiéndolo de la humedad y otros gases que podrían interferir con su funcionamiento normal y afectar negativamente su operación.
