capítulo 8: encapsulado

página >>1 Diseño de Circuitos Integra

Introducción al Diseño de CIsIntroducción al Diseño de CIs

Universitat Autònoma de Barcelona

Curso académico 2009-10

Elena Valderrama

Ingeniería Informática

ados I

Capítulo 8: EncapsuladoCapítulo 8: Encapsulado


Capítulo 8 : Encapsulado

Elena Valderrama

Una vez el ASIC está crealiza es la fabricaciónellas se repite el motivocontinuación se pone eacabarán construyendo

Capítulos

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10

acabarán construyendopor el layout. Tras pasapastillas de silicio (o dad

Introducción

Materiales

Tipos de encapsulados

Las pastillas tal cual soconectarse con el resto drecibe el nombre de enc

• En la inmensa mcomo las que espegará la pastilla

El conexionado

Reglas de encapsulado

Unión directa a substrato e híbridos

MCMs

pegará la pastillalos pines de la cáse adapte a las c

• En casos muydirectamente sob

• Existe todavía uResumen contenga otras p

el nombre de MC

1 PCB: Printed Circuit Board

Ingeniería Informática Universidad Autónoma de B

ados I

Introducción

completamente diseñado se envía a fábrica. Allí, el primer paso que sede las máscaras; una para cada nivel del proceso CMOS. En cada una deo fundamental (circuito) tantas veces (n) como es posible (figura 1). Aen marcha la línea de procesos correspondientes a la tecnología quesobre cada una de las obleas de Silicio n copias del circuito representadosobre cada una de las obleas de Silicio n copias del circuito representadoar las comprobaciones necesarias las obleas se cortan, obteniéndose nos, o dice), réplicas idénticas del circuito diseñado.

ver figura >> 01

on todavía inutilizables, es necesario hacer algo para que éstas puedande los componentes que configurarán el sistema final. Este último procesoapsulado, y es el objeto de este capítulo.

mayoría de los casos las pastillas de silicio se montarán sobre una cápsulastamos habituados a ver en los circuitos integrados convencionales; se

a sobre la cápsula y se “soldarán” hilos desde los pads de la pastilla hastaa sobre la cápsula y se soldarán hilos desde los pads de la pastilla hastaápsula. Es responsabilidad del diseñador seleccionar la cápsula que mejorcaracterísticas del circuito.

particulares es posible que la pastilla esté destinada a ser montadabre el substrato, p.e. la PCB1

na tercera posibilidad; que la pastilla se monte sobre un substrato quep ; q p qpastillas y, todas juntas, se encapsulen. Esta última técnica se conoce conCM (Multi-Chip-Module) o Módulo Multi Chip.

d

Barcelona


En este capítulo se explpartes del proceso en lasprimer lugar en el uso depor ser el método mássubstrato y los MCMs


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substrato y los MCMs.Capítulos

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10

Introducción

Materiales


El conexionado



MCMs

Resumen


ados I

Introducción

icarán brevemente estas técnicas haciendo especial hincapié en aquellass que el diseñador debe especificar sus necesidades. Nos centraremos ene cápsulas (o encapsulados como también se denominan frecuentemente)habitual, y posteriormente describiremos brevemente la unión directa a

Barcelona


En el proceso de encapssobre la cual se pega eunirán cada uno de los pde silicio. Una vez cortabase y une con hilos co


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base y une con hilos cocápsula.

La base debe:

Capítulos

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8 9 10

1. Servir de soporte

2. Protegerlo del en

3. Disipar el calor ge

Y para ello a la base se l

Introducción

Materiales


1. Sea robusta

2. Tenga una alta co

3. Tenga un coeficiepara que los cam

4. Aísle eléctricame

El conexionado



MCMss e e éct ca e

constante dieléct

5. Esté compuesta

La tabla siguiente muestlos encapsulados y sus c

Resumen


ados I

Materiales

sulado se trabaja con tres componentes fundamentales: (1) la cápsula en síel dado de silicio y que llamaremos base, (2) los hilos conductores quepads del circuito al pin correspondiente de la cápsula, y (3) la propia pastillados los dados, el técnico responsable del encapsulado pega el dado a su

onductores cada uno de los pads del circuito al pin correspondiente de laonductores cada uno de los pads del circuito al pin correspondiente de la

ver figura >> 02

e al circuito

ntorno

enerado por éste.

le pide que:

onductividad térmica para que disipe bien el calor

ente de expansión térmica (dilatación) lo más parecido posible al del siliciombios de temperatura no causen un excesivo stress en la unión dado-base

ente el dado de silicio del entorno o, lo que es lo mismo, que tenga unae te e dado de s c o de e to o o, o que es o s o, que te ga u arica alta.

por materiales fáciles de procesar

tra algunos de los materiales más frecuentemente utilizados como base decaracterísticas.

Barcelona


Material

Carburo de Si (SiC)


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Ca bu o de S (S C)

Berilia (BeO)

Alumina (Al2O3)

Dióxido de Si (SiO2)

Polimidas

Capítulos

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Epoxy (PCBs)

Desde un punto de vistacerámicos (carburo depolimidas y epoxy). Losdisipación de calor (al

Introducción

Materiales

Tipos de encapsulados(

dieléctrica, sobre todo esilicio (2,5x10-6/ºK) que loproblema con los materiaplásticos, razón por laintegración en los quefrecuentemente los proto

El conexionado



MCMsp

en plástico.

Los plásticos vemos qudebajo de los de los cerá

Los hilos conductoresbueno. Por tanto se les p

Resumen


ados I

Materiales

Coeficientede conductividad

térmica (W/cm.ºK)

Coeficientede expansión

(10-6/ºK)

ConstanteDieléctrica

2,2 3,7 42,0, 3, ,0

2,0 6,0 6,7

0,3 6,0 9,5

0,01 0,5 3,9

0,004 - 3,5

0,003 1,5 5,0

a práctico se pueden clasificar en dos grandes grupos: (1) Los materialessilicio, berilia y óxido de Al) y (2) los materiales plásticos (dióxido de Si,primeros son los materiales más adecuados desde el punto de vista de lalta conductividad térmica) y del aislamiento eléctrico (alta constante) y (l SiC) y, aunque su coeficiente de expansión no es todo lo cercano al delo que podríamos desear, lo cierto es que el de los plásticos no es mejor. Elales cerámicos es que el resultan caros y más difíciles de procesar que loscual su uso queda restringido a (1) ASICs de muy alta densidad de

e la disipación de calor sea crítica y/o (2) series pequeñas. Muyotipos se encapsulan en cerámica y posteriormente la serie se encapsulap p y p p

ue disipan mucho peor el calor (coeficientes de conductividad muy porámicos), pero resultan muy fáciles de procesar y económicos.

deben asegurar un conexionado estable en el tiempo y eléctricamentepide que tengan:

Barcelona


1. Una resistencia e

2. Un coeficiente de

3. Un coeficiente decrítica que en el c


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crítica que en el c

4. Que sean fáciles

5. Y que sean durab

La tabla siguiente muesconductores.

Capítulos

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Mate

Plata

Introducción

Materiales


Cobre

Aluminio

Tungsteno

Molibdeno

El conexionado



MCMs

La plata y el cobre son lode corrosión y son incomcuando se utilizan cerámventaja adicional que, pude unión a los pads es s

Resumen


ados I

Materiales

eléctrica baja

e autoinducción bajo

e expansión térmica similar al del silicio, aunque esta condición es menoscaso del material que forma la basecaso del material que forma la base

de soldar sobre los pads del circuito

bles, es decir, que no sufran corrosión fácilmente

stra algunos de los materiales más frecuentemente utilizados como hilos

erialCoeficiente

de expansión(10-6/ºK)

Resistencia(μΩ.cm)

19,0 1,0

17,0 1,7

23,0 2,8

4,6 5,3

5,0 5,3

os materiales que tienen una menor resistencia, pero presentan problemasmpatibles con las altas temperaturas a los que se somete el encapsuladomicas, así que el Al es el material más frecuentemente utilizado. Tiene lauesto que los pads del circuito también son del mismo material, el procesoimple.

Barcelona


Existe una verdadera mula placa PCB podemos c

1. Encapsulados dees que pueden ut


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2. Encapsulados dedel PCB. Su prinsuperficial es fác

Si atendemos a la formaen tres grupos:

Capítulos

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1. Encapsulados “dubicados en sólo

2. Chip-Carriers, e

3. Pin-Grid-Arraysinserción en los

Introducción

Materiales


mientras que lospequeñas “pelotencapsulado, en

En todos los casos existe

La figura 3 muestra algu

El conexionado



MCMs

links a figuras específicacaracterísticas, sus venta

El fabricante o respons

Resumen


El fabricante o responsencapsulados disponible

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Tipos de encapsuladosp p

ultitud de encapsulados (bases). Si atendemos a la forma de fijar el chip aclasificarlos en dos grandes grupos:

e inserción, cuyos pines atraviesan la placa de PCB. Su principal ventajatilizarse en PCBs multi-nivel.

e montaje superficial, en los que los chips se colocan sobre la superficiencipal ventaja es que la soldadura de estos chips en los PCBs de montajeilmente automatizable.

a en la que se distribuyen los pines, los encapsulados se pueden clasificar

dual-in-line” o “dual-in-parallel” (DIL o DIP), en los que los pines estándos lados del encapsulado

n los que los pines se distribuyen por los 4 lados del encapsulado

(PGAs) y Ball-Grid-Arrays (BGAs). Los PGAs son encapsulados deque los pines se distribuyen por toda la superficie del encapsulado.,y

s BGAs son su versión equivalente para montaje superficial, teniendotitas” de material soldable distribuidas por toda la superficie dellugar de pines convencionales.

en versiones de inserción y versiones de montaje superficial.

nos ejemplos de ambos tipos de encapsulados. En ella se han introducidoas para los tipos de encapsulado más relevantes, donde se comentan suajas y sus desventajas.

sable del encapsulado suministrará al diseñador información sobre los

ver figura >> 03

sable del encapsulado suministrará al diseñador información sobre lose; sus tamaños y la reglas de encapsulado.

Barcelona


En casi todas las figuraescoger el encapsulado(dimensiones H y G deapropiado del encapsula


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Mucho habría que comvamos a limitar a esboza

1. Encapsulados co(hasta 48 o 64).de inserción (DIL

Capítulos

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2. Encapsulado conExisten versionedependiendo de

3. Encapsulado connúmero de pinesExisten versiones

Introducción

Materiales

Tipos de encapsuladosExisten versiones

4. Finalmente menccubrir algunas npackages”, que ssalen horizontalerespecto a la plac

El conexionado



MCMs

Resumen


ados I

Tipos de encapsuladosp p

s de los encapsulados se han incluido dimensiones físicas. A la hora deo el diseñador deberá valorar (1) el tamaño apropiado de la cavidade la figura) con respecto al tamaño del dado de silicio y (2) el tamañodo completo con respecto a la placa sobre el que irá montado.

entar sobre las ventajas y desventajas de cada encapsulado, aquí nosar una visión muy general:

on pines por dos lados: Poseen un número relativamente bajo de pinesResultan fáciles de testear una vez montados en placa. Existen versiones

L o DIP) y de montaje superficial (SOP).

n pines por sus 4 lados: Poseen un número mayor de pines (hasta 84).es de inserción y existen diferentes versiones de montaje superficialla forma de los pines (gull-wing, J-leaded, leadless,..).

n pines en toda su superficie: Son los encapsulado que permiten el mayor(313), aunque resultan difíciles de comprobar una vez montados en placa.

s de inserción (PGA) y de montaje superficial (BGA).s de inserción (PGA) y de montaje superficial (BGA).

cionar que hay en el mercado muchos otros encapsulados que tratan denecesidades de espacio muy concretas, como por ejemplo los “flat-son encapsulado similares al DIP en los que los pines son muy largos y

es, esto es, sin doblarse hacia abajo, pensando en montarlo verticalmenteca, etc.

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Una vez se dispone delpegar el dado a la base,se suele hacer con unasubstrato. El siguiente pa


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“wire-bonding”

La unión entre pads del cfigura 4.a). Esta unióndirectamente entre el h

Capítulos

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10directamente entre el hmaterial de unión comofunden parcialmente utilpelota de material fundidcuando los dos materialdel pin, entre éste y el hi

Introducción

Materiales


Las máquinas de wire-bode las parejas pin-pad de

Es muy importante que

El conexionado



MCMs

también muy homogénecavidades que distorsion(1) provocan consumosimportante asegurar que

Resumen


ados I

El conexionado

dado de Silicio y de la base del encapsulado, lo primero que se hace es, evidentemente por la parte del dado que no contiene el circuito. La unióna pasta conductora, y se aprovecha esta unión para polarizar a tierra elaso es la conexión entre los pads del dado y los pines de la base.

circuito y pines del encapsulado se realiza mediante hilos conductores (vern (en inglés wire-bonding), a diferencia de la soldadura, se realizailo conductor y el material del pad (Al) y del pin, sin necesidad de unilo conductor y el material del pad (Al) y del pin, sin necesidad de unel estaño. Para ello el extremo del hilo conductor y el material del pad seizando ultrasonidos y calor. En el extremo del hilo se forma una pequeñado que se fuerza mecánicamente sobre el pad, quedando ambos unidoses se re-solidifican totalmente. El mismo proceso se repite en el extremolo (figura 4.b).

onding son capaces de hacer este proceso una y otra vez, para cada unael chip.

las uniones hilo-pad y hilo-pin sean no sólo mecánicamente estables sino

ver figura >> 04

eas en toda la superficie de contacto. De no ser así se crean micro-nan el paso de corriente creando pequeñas corrientes de fuga que a su vezs indeseados y (2) calientan la superficie de contacto. Asimismo es

e la resistencia y la capacidad asociada a la unión sean lo menor posibles.

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Para asegurar todos estultrasonidos y el tiempoalcanza, el ángulo con ejustificarán algunas de la


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El tape-automatic

La técnica de conexionada nivel industrial. Una alt

El TAB t l

Capítulos

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8 9 10

El TAB es una tecnologdepositadas (grabadas)realizar todas las conexio

La figura 5.a muestra unfigura 5.b, quedan “flotanen la figura). En primer

Introducción

Materiales

Tipos de encapsuladosg ) p

material conductor sobrefigura) y se hacen coincicentral de la estructuraconjunto formado por éscoincidir la zona de lassobre las áreas de conex

El conexionado



MCMs

Resumen


ados I

El conexionado

tos parámetros es necesario un control preciso no sólo de la temperatura,de aplicación de éstos, sino también de la longitud del hilo, la altura que

l que el hilo llega al pad, etc. (figura 4.c). El control de todos estos factoresas “reglas de encapsulado” que veremos más adelante.

c-bonding o TAB

do explicada hasta ahora resulta lenta cuando se trata de encapsular chipsternativa de uso frecuente es el TAB.

í d ió t i d d l d i t d t lgía de conexión entre pines y pads que usa delgadas pistas de metalsobre una película de polímero, que se colocan de manera que permitanones pad-pin de un chip en (prácticamente) un sólo paso.

n cinta utilizada para el TAB. Las pistas de metal, como se puede ver en lantes” en aquellas zonas en las que se ha eliminado el polímero (marcadasr lugar se ensambla el dado de silicio colocando una cierta cantidad dege los pads a modo de pequeñas pelotas (son los llamados bumps en laidir éstos con los extremos de las pistas metálicas que quedan en la zonautilizada para el TAB (ver figura 5.c). Una vez unido el dado de silicio, el

ste más la cinta-TAB se llevan a la base del encapsulado, haciendo ahoras pistas metálicas que han quedado flotantes debido al hueco periféricoxión de los pines y se procede igual.p y p g

ver figura >> 05

Barcelona


Por supuesto la explicabonding a través del TAencapsulado-cinta TABsimplemente dar la idea


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El “flip-chip”

El flip-chip es una técnpequeñas “bolas” de mase hacía en el TAB; (2) s

Capítulos

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10se hacía en el TAB; (2) sencapsulado) con los bude pads y pines (pad+bu

Comparado con el wire-by con unas muy buenaslas conexiones. En la

Introducción

Materiales


convencional de unión ppads correspondientes.

El flip-chip tiene el incon

El conexionado



MCMs

de la pastillas ya cortaddisposición final del circu

Esta técnica, utilizada ocircuitos híbridos, ha sidoy en la unión directa a su

Resumen


ados I

El conexionado

ación expuesta se ha simplificado extraordinariamente. Los procesos deAB tiene una gran complejidad, y la alineación dado-cinta TAB y base del

debe realizarse con gran precisión, pero lo que se desea aquí esde esta técnica.

ica de conexionado introducida por IBM en la cual (1) se depositan unasaterial conductor sobre cada uno de los pads del circuito (bumps) tal comose coloca la pastilla, cara abajo (con el circuito “mirando” hacia la base delse coloca la pastilla, cara abajo (con el circuito mirando hacia la base delumps coincidiendo con pads del circuito y (3) se sueldan todas las parejasump+pin) simultáneamente.

bonding o el TAB, el flip-chip produce unos conexionados más compactoscaracterísticas eléctricas en lo que se refiere a resistencia e inductancia defigura 6 se puede ver un esquema del flip-chip frente a la técnica

por wire-bonding, así como el detalle de tres bumps colocados sobre los

nveniente de que los bumps deben depositarse sobre la oblea y no a nivel

ver figura >> 06

da. Otro problema de esta técnica, por otro lado muy buena, es que lauito dificulta la disipación de calor.

riginariamente como ya se ha dicho por IBM en el famoso IBM-360 y eno mejorada y se usa hoy en día en los MCMs (como se verá más adelante)ubstrato.

Barcelona


La técnica estándar quecasos muy específicos eintroducción al diseñoconvencional.


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Una vez seleccionado edesea y que mejor se ventre pines y pads soncruce de alguna parejaresistencias e inductancfabricante o responsable

Capítulos

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8 9 10

que la asignación pines-p

Se llaman bondpads a lsimilarmente, se llamanunirán los hilos procedensencilla: Conseguir distrdemasiado largos A tít

Introducción

Materiales

Tipos de encapsuladosdemasiado largos. A tít(bonding-diagram) corr

No vamos a ver exhaud d d l f b i

El conexionado



MCMsdependen del fabricantede ellas. Así por ejemplo

1. Los bondpines sedado de silicio y sdistinto al resto,reloj (ver 7.b).

Resumen


j ( )

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ados I

Reglas de encapsuladog p

e se utiliza para el encapsulado de ASICs es el wire-bonding, y sólo enes necesario utilizar alguna de las otras técnicas. Así, en este curso dede ASICs, las reglas de encapsulado las referiremos a esta técnica

el encapsulado el diseñador puede definir la relación pad-pin exacta quea a adaptar a la placa sobre la que irá montada. No todas las relacionesposibles como es fácil de entender; p.e., las relaciones que provoquen elde cables de conexionado, o conexionados muy largos y por tanto con

cias altas no se podrán permitir. Para solventar estas dificultades, ele del encapsulado suministra un conjunto de “reglas de encapsulado”pads propuesta por el diseñador deberá cumplir.

los pads del circuito (dado de silicio) sobre los cuales se unirán los hilos y,bondpines a las áreas sobre la base del encapsulado sobre las que se

ntes del dado (figura 7.a). La idea general de las reglas de encapsulado esribuciones homogéneas de los hilos sin que estos se solapen ni seantulo de ejemplo la figura 7 b muestra un diagrama de encapsuladotulo de ejemplo, la figura 7.b muestra un diagrama de encapsulado

recto.

stivamente todas las reglas de encapsulado porque, entre otras cosas,l é b j d í l

ver figura >> 07

concreto con el que se esté trabajando; pero sí vamos a mostrar algunaso:

e distribuyen alrededor de los 4 lados de la cavidad donde se posiciona else hallan numerados. El bondpin-1 está indicado por un bondpad de formay el resto de pines se cuentan en el sentido contrario al de las agujas del

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2. La base del encadado de silicio emenor posible. Ecavidad porqueconsecuencia el


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consecuencia, eldado que se puegrandes no caben

3. Los hilos no debe(2) no pueden qupueden conectar

Capítulos

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8 9 10

para definir las ccomo indica la figestén en el mism

Introducción

Materiales


4. Los hilos, como ylínea que une camayor a 45º.

El conexionado



MCMs

Cada fabricante añade lencapsulado. Es responasignación entre pines y

Resumen


ados I

Reglas de encapsuladog p

apsulado debe haberse seleccionado de forma que, una vez colocado elen su interior, la longitud de los hilos necesarios para la conexión sea loEl dado tampoco puede quedar totalmente pegado a las paredes de lala máquina de bonding requiere un mínimo espacio para maniobrar. Entamaño de la cavidad del encapsulado fija no sólo el tamaño máximo deltamaño de la cavidad del encapsulado fija no sólo el tamaño máximo del

ede colocar en su interior, sino también su tamaño mínimo (dados muyn; dados muy pequeños requieren hilos de conexión demasiado largos).

en (1) ser muy largos (puesto que provocan Rs, Cs y Ls desaconsejadas),uedar demasiado elevados y (3) no pueden cruzarse. Esto limita qué padsse a qué pines, de modo que se suele aconsejar seguir la siguiente reglasconexiones pad-pin: El dado se debe partir (virtualmente) en 8 sectoresgura 8.a. Sólo están permitidas las uniones que afecten a pads y pines queo sector.

ver figura >> 08

ya se ha dicho, no se pueden cruzar entre sí; y los ángulos formados por laada bondpad con su bondpin y el lado del dado (ver figura 9.b) debe ser

ver figura >>09

las reglas que cree oportuno y que mejor se adaptan a su tecnología densabilidad del diseñador asegurarse que su elección de encapsulado y la

pads cumplen las reglas de encapsulado.

Barcelona


En casos muy específicoPCB, sin encapsulado ppueden utilizarse para la

Los encapsulados híbrid


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dispositivos; ASICs, circuo resistencias minúscuposteriormente se sellará

Capítulos

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8 9 10

Introducción

Materiales


El conexionado



MCMs

Resumen


ados I


os será necesario colocar el dado de silicio directamente sobre la placa deprotector. Tanto el wire-bonding, el TAP o el flip-chip son técnicas que

a unión directa a substrato.

dos (ver figura 10) utilizan un substrato fino para fijar sobre él distintosuitos integrados estándar y componentes más sencillos como capacidadesulas. Este substrato puede ser la base de un encapsulado queá y quedará, a la vista del diseñador, como un único chip.

ver figura >> 10

Barcelona


Los MCMs son el últimoconceptos/técnicas adici

1. Se ha ampliadosilicio. Uno de es


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Los llamados MCdados de distintaser un microconsensores o actuautilizar silicio cfotolitográficas) p

Capítulos

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10

fotolitográficas) pEstos pequeños“conexiones intepuede integrar so

2. Sobre los circuitouna capa de m

Introducción

Materiales


pequeños cuadrase pueden conecsuperficie del dadde señales que s

La figura 11 muestra unde un MCM y la placa a

El conexionado



MCMsde un MCM y la placa a

Resumen


ados I

MCMs (Multi Chip Modules)( p )

o nivel de evolución de los híbridos, en los que se han introducido dosonales:

el rango de substratos utilizables sobre los cuales colocar los dados destos substratos merece algún comentario especial: El Silicio.

CMs activos utilizan como substrato el propio silicio, colocando sobre élas procedencias (p.e. algún/os ASIC/s, algún/os CIs estándar como podríatrolador, componentes básicos e incluso se podría pensar en introducir

adores integrados), encapsulándose finalmente juntos. La gran ventaja decomo substrato es que sobre él pueden integrarse (con técnicaspistas metálicas y también otros dispositivos activos (p e transistores)pistas metálicas y también otros dispositivos activos (p.e., transistores).circuitos integrados sobre la base de silicio pueden constituir verdaderasligentes” entre los distintos circuitos integrados en los dados o, p.e. seobre el substrato circuitería para el auto-test de los componentes.

os integrados, y tras depositar la última capa de pasivación, se depositamaterial aislante (polímeros) por fotolitografía y sobre ella se colocanados de Al que harán las funciones de pads. Gravando la capa de aislantectar estos pads a pistas del circuito. De este modo se puede utilizar toda lado de silicio para colocar pads, aumentando espectacularmente el número

se puede entrar/sacar del circuito sin aumentar la superficie del mismo.

esquema del conexionado de un MCM. En la figura 12 puede verse la fotola que substituyela que substituye.

ver figura >> 11

ver figura >> 12

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Una vez fabricados y cosobre algún tipo de basesistema a la vez que lebase toma la forma, en la


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El diseñador puede optaLa elección debe basars

1. Capacidad de dis

2. Número de pines

Ordenados

Capítulos

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10

BGAs.

3. Del tamaño de la

4. Del tamaño totamontado.

Una vez seleccionado el

Introducción

Materiales

Tipos de encapsuladosUna vez seleccionado ely pines del encapsulado,

Existe la posibilidad de ique se conoce como mósobre una misma basefabricados con diferentes

El conexionado



MCMs

Finalmente, otra opciónel direct-bonding o unión

Resumen


ados I

Resumen

ortados los dados de silicio que constituyen el circuito es necesario fijarlose que permita conectarlo con el resto de los componentes electrónicos del

sirva de protección y asegure una disipación térmica conveniente. Estaa gran mayoría de los casos, de un encapsulado.

ar entre una amplia gama de encapsulados con características particulares.e en:

sipación de calor (encapsulados plásticos o cerámicos)

s:

de menor a mayor número de pines: DIL o DIP; chip-carries; PGAs oy p ; p ;

a cavidad y del dado de silicio

al del encapsulado y el espacio disponible en la placa en la que vaya

l encapsulado el diseñador puede definir la relación entre pads del circuitol encapsulado el diseñador puede definir la relación entre pads del circuito, siempre de acuerdo con la reglas de encapsulado.

introducir varios dados distintos sobre una misma base, constituyendo losódulo multi-chip o MCM (Multi-Chip-Module). Los MCMs permiten colocarcircuitos estándar (p.e., memorias), ASICs, sensores y/o actuadores, etc,s tecnologías.

en caso de que la disponibilidad de espacio en el sistemas sea mínima esn directa del dado sobre la placa de circuito.

Barcelona


Figura 1

Layout

Generación de las

máscarasy

Máscaras (una por nivel)

máscaras

Máscara deactiva


ados I

Proceso tecnológicoEncapsulado

CorteChip

Pastillas (dice)

Oblea de Si

Máscara dif i P

... etc

e área

difusiones P

Barcelona


Figura 2

Dado de Si (ASIC

Base del encapsulado


ados I

Encapsulado

C)

Hilo (wire-bonding)

pinp

Barcelona


ó

Figura 3

ir a PDI

Encapsulados de inserción

ir a PGA


ados I

IP>>ir a SOP>>

Encapsulados de montaje superficial

ir a LCC.1>>

ir a LCC.2>>

A>>

ir a BGA>>Otros: Ball-Grid-Array :

ir a VSQF>>

y

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Figura 3.1

Encapsulado PDIPEncapsulado PDIP


ados I

Barcelona


Encapsulado PGAEncapsulado PGAFigura 3.2


ados I

Barcelona


Figura 3.3

Detalle de los pines (tipo “Gull-wing” o “ala ”de gaviota”

Encapsulado SOPEncapsulado SOPEncapsulado SOPEncapsulado SOP


ados I

Barcelona


Figura 3.4

Detalle de los pines (internos). De ahí el nombre de “leadless”.


ados I

Encapsulado LCC (“Encapsulado LCC (“Leadless Chip CarrierLeadless Chip Carrier”)”)

Barcelona


““JJ--leadedleaded””

Figura 3.5

Detalle de los pines en forma de J (J-leaded)

Existen encapsulados


ados I

Encapsulado de tipo “Encapsulado de tipo “ChipChip--CarrierCarrier” (LCC)” (LCC)

Ver foto>>s simulares con formas de pines diferentes:

Barcelona


Figura 3.6


ados I

Detalle del pin de tipo “butt”

Barcelona


EncEnc

Figura 3.7

““GullGull--wingwing””


ados I

capsulado VSQFcapsulado VSQF

Barcelona


Encapsulado Encapsulado BGABGAFigura 3.8


ados I

Barcelona


gbondpin

bondpadhilo conectora

:W

ire-

bond

ing

Figura 4

Base del

4.a

encapsulado Dado de S

onex

ión

bondbondpad

etalle d

e un

a co

4.c

: De


ados I

Si

dpin

4.b : Proceso de ball-bonding

Barcelona


Figura 5

5.a

5.b


ados I

TAB : Tape Automatic BondingTAB : Tape Automatic Bonding

Partes flotantes de la pistas de metal

hu c s n l filmhuecos en el film

5.c : proceso

Barcelona


Figura 6

Unión directa a s


ados I

6.a6.a

substrato FlipFlip--chipchip

Detalle de 3 “bumps”

6.b6.b

Barcelona


Figura 7

7.a: 7.a: BondBond--padpad y y BondBond--pinpin

Bondpad Bondpin


ados I

7.b: Ejemplo de asignación correcta7.b: Ejemplo de asignación correcta

Barcelona


Figura 8

8 P ti i d t8 P ti i d t8.a: Particionado en sectores8.a: Particionado en sectores


ados I

8 b A i ió t8 b A i ió t8.b: Asignación correcta8.b: Asignación correcta

Barcelona


Figura 9

8.a: Regla sobre los ángulos8.a: Regla sobre los ángulos


ados I

8.b: Asignación incorrecta8.b: Asignación incorrecta

Barcelona


Figura 10

Microsistema donde se puede observar dos daunidos directamente a substrato (direct-bond


ados I

dos ding) Híbrido: Distintos tipos de componentes

encapsulados sobre una misma base

Barcelona


Figura 11

EsquEsqu

Gentileza del Dr. Cabruja; CNM-Barcelona


ados I

uema de un encapsulado MCMuema de un encapsulado MCM

Barcelona


Figura 12

MCMC

Gentileza del Dr. Cabruja; CNM-Barcelona


ados I

CM y circuito al que sustituyeCM y circuito al que sustituye

Barcelona



ados I

Barcelona

capítulo 8: encapsulado

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