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 a continuación.
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 consiste en encerrar el chip en una carcasa protectora exterior para protegerlo del entorno externo y proporcionar pines o esferas para su conexión a circuitos externos. La función más importante del encapsulado es la protección, seguida de la disipación del calor.
Chip y PCB: Tras su empaquetado, el chip suele montarse en una PCB. Una PCB se compone de un sustrato aislante y pistas conductoras, sobre las que 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 empaquetado consiste en encapsular el chip en una carcasa protectora externa, que proporciona pines o esferas para la conexión a circuitos externos. Una PCB, por otro lado, es una estructura similar a una placa que se utiliza para montar y conectar diversos componentes electrónicos.
Diferentes funciones y roles: Un chip se encarga de realizar funciones específicas, como operaciones lógicas y procesamiento de señales. El encapsulado proporciona protección y conectividad al chip. Una PCB, por otro lado, se utiliza para ensamblar y conectar diversos componentes electrónicos para formar un sistema electrónico completo.
3. Cuatro funciones principales del embalaje y ejemplos
1. Sistema de pasador fijo
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 los pines internos de un chip directamente a una placa de circuito, ya que los cables metálicos son extremadamente delgados, típicamente menos de 1,5 micras (μm), y a menudo solo 1,0 μm. Sin embargo, después del encapsulado, los pines externos se sueldan a los pines internos con cobre metálico, lo que permite que el chip se conecte indirectamente a la placa de circuito para el intercambio de datos.
Los sistemas de pasadores externos suelen utilizar dos aleaciones diferentes: hierro-níquel y cobre. La primera se utiliza para una mayor resistencia y estabilidad, mientras que la segunda ofrece una mejor conductividad eléctrica y térmica. El sistema de pasadores específico elegido depende de la situación específica.
- Protección física
Los chips se protegen de la contaminación por partículas y otros daños externos mediante el embalaje. El principal método de protección física consiste en fijar el chip a un área de montaje específica y encapsularlo, junto con sus conexiones y pines asociados, en una carcasa de embalaje adecuada. El nivel de embalaje requerido para el chip varía según la aplicación, siendo los productos de consumo los que suelen presentar los requisitos más bajos.
3. Disipación de calor mejorada
Como todos sabemos, todos los productos semiconductores generan calor durante su funcionamiento. Cuando este calor alcanza cierto nivel, puede afectar el funcionamiento normal del chip. Los diversos materiales del encapsulado pueden disipar parte de este calor. Por supuesto, para la mayoría de los chips que generan mucho calor, además de refrigerarlos con el material del encapsulado, también conviene considerar la instalación de un disipador de calor metálico o un ventilador para lograr una mejor disipación del calor.
4. Protección del medio ambiente
Otra función del paquete es brindar protección ambiental al chip, protegiéndolo de la humedad y otros gases que podrían interferir con su funcionamiento normal y afectar negativamente su operación.
