Los circuitos integrados pueden encapsularse de varias formas como DIP, PGA o flip chip. El montaje superficial es el método más común de construir dispositivos electrónicos actualmente. Existen diferentes tecnologías para fabricar circuitos integrados como bipolar, NMOS, CMOS o SOI y las familias lógicas incluyen TTL, ECL y CMOS.
2. Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla
pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la
que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está
protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee
conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito
impreso.
El circuito integrado está elaborado con un material semiconductor, sobre el cual se
fabrican los circuitos electrónicos a través de la fotolitografía. Estos circuitos, que
ocupan unos pocos milímetros, se encuentran protegidos por un encapsulado con
conductores metálicos que permiten establecer la conexión entre dicha pastilla de
material semiconductor y el circuito impreso.
3.
DIP
Dual in-line package son sus siglas en inglés. Es una forma de encapsulamiento en
la construcción de circuitos integrados. Esta forma consiste en un bloque con dos
hileras paralelas de pines, la cantidad de éstos depende de cada circuito. Por la
posición y espaciamiento entre pines, los circuitos DIP son especialmente prácticos para
construir prototipos en tablillas de protoboard. Concretamente, la separación estándar
entre dos pines o terminales es de 0.1“ (2.54 mm).
4.
PGA
El pin grid array o PGA es un tipo de empaquetado usado para los circuitos integrados,
particularmente microprocesadores.
En un PGA, el circuito integrado se monta en una losa de cerámica de la cual una cara
se cubre total o parcialmente de un conjunto ordenado de pin es de metal. Luego, los
pines se pueden insertar en los agujeros de un circuito impreso y soldados. Casi siempre
se espacian 2.54 milímetros entre sí. Para un número dado de pines, este tipo de
paquete ocupa menos espacio los tipos más viejos como el Dual in-line package (DIL o
DIP).
Las variantes del PGA son las versiones plastic pin grid array (PPGA) y posteriormente
flip-chip pin grid array (FCPGA) se crearon por Intel Corporation para los
microprocesadores Intel Pentium, se usan mucho en tarjetas madres con Zocalos ZIF
(Zero Insertion Force) para proteger los delicados pines.
5.
FLIP CHIP
Flip chip es una tecnología de ensamble para circuitos integrados además de una forma
de empaque y montaje para chips de silicio. Como método de ensamble, elimina la
necesidad de máquinas de soldadura de precisión y permite el ensamblaje de muchas
piezas a la vez. Como método de empaque para chips, reduce el tamaño del circuito
integrado a la mínima expresión, convirtiéndolo en una pequeña pieza de silicio con
diminutas conexiones eléctricas.
Convencionalmente se soldaban pequeños alambres a unos puntos de conexión en el
perímetro del chip, permitiendo el flujo de corriente entre los pines y los circuitos
eléctricos en el silicio. El chip se pegaba con sus componentes activos boca arriba de
manera que en algunos circuitos integrados como las memorias UV-EPROM es posible
ver el arreglo de componentes de silicio y los alambres que lo conectan.
Es una técnica de uso extendido para la construcción de microprocesadores,
procesadores gráficos para tarjetas de vídeo, integrados del chipset.
6.
MONTAJE SUPERFICIAL
La tecnología de montaje superficial, más conocida por sus siglas
en inglés SMT (Surface Mount Technology) es el método de construcción de dispositivos
electrónicos más utilizado actualmente. Se usa tanto para componentes activos como
pasivos, y se basa en el montaje de los mismos (SMC, en inglés Surface Mount
Component) sobre la superficie del circuito impreso. Tanto los equipos así construidos
como los componentes de montaje superficial pueden ser llamados dispositivos de
montaje superficial, o por sus siglas en inglés, SMD(Surface Mount Device).
Mientras que los componentes de tecnología through hole atraviesan la placa de
circuito impreso de un lado a otro, los análogos SMD, que son muchas veces más
pequeños, no la atraviesan: las conexiones se realizan mediante contactos planos, una
matriz de esferas en la parte inferior del encapsulado, o terminaciones metálicas en los
bordes del componente.
7. La fabricación de circuitos integrados es el proceso mediante el cual se crean
los circuitos integrados presentes hoy día en todos los dispositivos electrónicos. Es un
proceso complejo y en el que intervienen numerosas etapas de fotolitografía y
procesado químico, durante las cuales los circuitos se generan sobre una oblea hecha
de materiales puramente semiconductores. Para ello se emplea mayoritariamente
el silicio, aunque también se usan semiconductores compuestos para aplicaciones
específicas, como el arseniuro de galio.
Los dispositivos integrados pueden ser tanto analógicos como digitales.
La fabricación de integrados a gran escala sigue, en la actualidad un
procedimiento VLSI (Very Large Scale Integration, Integración en escala muy grande,
por sus siglas en inglés) partiendo del Silicio como materia prima. Desarrollos recientes
en tecnologías de aleación de Silicio-Germanio (SiGe) y silicio, sometido a esfuerzo,
refuerzan aún más la posición de los procesos de fabricación que se basan en este
elemento en la industria microelectrónica en los años venideros.
Tecnología bipolar
Tecnología NMOS
Tecnología CMOS
Tecnología SOI
Tecnología Bicmos
Tecnología MESFET
8.
9. Una familia lógica es el conjunto de circuitos integrados (CI’s) los cuales pueden ser
interconectados entre si sin ningún tipo de Interface o aditamento, es decir, una salida de
un CI puede conectarse directamente a la entrada de otro CI de una misma familia. Se
dice entonces que son compatibles.
Las familias pueden clasificarse en bipolares y MOS. podemos mencionar algunos
ejemplos. Familias bipolares: RTL, DTL, TTL, ECL, HTL, IIL. Familias MOS: PMOS, NMOS,
CMOS.
Los CI’s se pueden clasificar según su nivel de integración o complejidad. En la siguiente
tabla se representan las distintas escalas de integración y el numero de puertas que
aproximadamente se integran.
10.
LAS FAMILIAS TTL
Dentro de las familias que utilizan como elementos activos los transistores
bipolares, el estándar es la lógica de transistor-transistor (TTL) introducida en
1962. La familia original con el correr del tiempo se amplió a un conjunto de
familias lógicas que, si bien tienen diferencias en cuanto a velocidad, consumo de
energía y costo, son todas compatibles entre sí; es decir que en un mismo sistema
digital pueden utilizarse componentes de varias familias TTL sin problemas de
interconexión entre ellos.
El consumo relativamente alto de los circuitos con transistores bipolares limitó el
nivel de integración (cantidad de transistores que pueden integrarse de manera
fiable en un mismo chip) y, en consecuencia, la complejidad del circuito. Su nivel
de integración es medio (menos de 10000 transistores por chip).
COMPUERTA NAND TTL
Si en el circuito inversor se reemplaza el transistor Q1 por un transistor
multiemisor se puede construir una compuerta NAND de tantas entradas como
emisores tenga Q1.
11.
12.
LA FAMILIA ECL
La familia lógica acoplada por emisor (ECL, emitter coupled logic) es una familia
lógica basada en tecnología bipolar que fue desarrollada con el objetivo de
obtener circuitos más veloces. A fin de disminuir los retardos de conmutación los
transistores alternan su estado entre corte y conducción en zona activa.
El circuito básico que dio origen a la familia lógica ECL fue propuesto en 1956, y
los primeros circuitos integrados construidos con esta tecnología aparecen en el
año 1962. Los retardos de propagación de estos circuitos estaban originalmente
alrededor de los 6 ns, con la evolución tecnológica se lograron retardos diez veces
menores.
Los transistores del diferencial conmutan su estado entre conducción en activa y
corte de acuerdo a los niveles de tensión de la entrada. El consumo es
prácticamente constante sin presentar picos durante las conmutaciones, por lo
cual, comparado con la familia TTL, el ruido eléctrico generado es mucho menor.
El circuito práctico presenta otra etapa colector común conectada a la salida no
inversora del diferencial, de manera de disponer de dos salidas complementarias,
o sea el circuito funciona como inversor y como no inversor o “buffer”. La
impedancia de salida del circuito en ambas salidas es baja mientras que la
entrada presenta una impedancia muy alta por lo que el fan-out de esta familia
es muy alto.
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14.
FAMILIAS CON TRANSISTORES CMOS
La tecnología existente en la época en que surgieron en el mercado las primeras
familias lógicas sólo permitía implementar sobre un sustrato transistores MOS de
único tipo, o sea canal N o canal P. Debido a la mayor movilidad de los portadores
(electrones) en los dispositivos de canal N se desarrolló una familia lógica de
estos dispositivos (familia NMOS).
Los circuitos CMOS se implementan con una red de transistores PMOS que conecta
la salida a la tensión más alta del circuito a fin de aprovechar su capacidad de
conducir sin degradación los niveles altos y una red de transistores NMOS que la
conecta a la tensión más baja del circuito aprovechando su capacidad de no
degradar los niveles bajos. Los circuitos que implementan otras funciones lógicas
se obtienen combinando estas topologías básicas.
ALIMENTACION CMOS
Los circuitos CMOS tienen un rango amplio de tensiones de alimentación, que en
algunos casos llega hasta ±30V. Los límites quedan determinados por las tensiones
de ruptura directamente ligadas a las características de la tecnología del aislante
(dióxido de silicio) utilizado en la compuerta.