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Tecnologías de encapsulamiento en la producción de semiconductores

Introducción

Los semiconductores son componentes fundamentales en la electrónica moderna. Estos dispositivos permiten el control de la corriente eléctrica a través de la variación de las propiedades de conductividad. La producción de semiconductores es un proceso complejo que involucra una serie de etapas, y una de las más críticas es el encapsulamiento. Los encapsulados son estructuras que protegen los componentes de la influencia del ambiente externo. En este artículo, exploraremos las tecnologías de encapsulamiento en la producción de semiconductores.

Encapsulamiento de semiconductores

El encapsulamiento se refiere al proceso de proteger los componentes electrónicos de factores ambientales adversos, como la humedad, la temperatura, la corrosión, la vibración y la radiación. Además, durante esta etapa, se proporciona un medio para la conexión eléctrica del semiconductor con otros componentes del circuito. La elección del tipo de encapsulamiento depende de varias consideraciones, como la aplicación, la temperatura de operación y la cantidad de corriente eléctrica que se espera que maneje el dispositivo.

Tipos de encapsulamiento

Existen varios tipos de encapsulamiento que se utilizan en la producción de semiconductores. A continuación, se describen los tipos más comunes.
  • Encapsulamiento en miniatura (MELF): Este tipo de encapsulamiento es popular en aplicaciones de alta frecuencia y alta temperatura. Es un tipo de encapsulamiento en el que se utiliza un cuerpo cilíndrico de cerámica con terminación axial. Es beneficioso en términos de autoinducción, capacitancia parásita y resistencia térmica. También puede soportar tensiones mecánicas y térmicas y proporcionar una buena disipación de calor.
  • Encapsulado en línea (LCC): Este tipo de encapsulado se utiliza para circuitos integrados analógicos, circuitos de fuente de alimentación y sistemas de control de procesos. Una de las características principales es la forma rectangular doblada del encapsulado. Es beneficioso para una buena disipación de calor y en términos de costo-efectividad. Además, puede soportar tensiones mecánicas y térmicas.
  • Encapsulado plano de plástico (PFP): Este tipo de encapsulado es comúnmente utilizado en circuitos integrados de baja potencia y sistemas digitales. Es beneficioso para una buena relación costo-efectividad, pero su limitación es que no puede soportar altas temperaturas en comparación con otros tipos de encapsulados. Además, proporciona una mala disipación de calor en comparación con el encapsulado DIP tradicional.
  • Encapsulamiento de chip de película gruesa (TFC): Este tipo de encapsulamiento se basa en una película gruesa que se coloca en la superficie del chip. Es beneficioso en términos de miniaturización de los circuitos integrados y de una buena disipación de calor. Además, proporciona una buena protección del componente contra influencias ambientales y ayuda a reducir la resistencia térmica del chip del circuito integrado.
  • Encapsulado de montaje superficial (SMD): Este tipo de encapsulado se utiliza en circuitos integrados de tamaño pequeño. Proporciona una buena disipación de calor al ser soldado directamente en la placa de circuito impreso. Además, proporciona una buena protección del componente contra influencias ambientales y ayuda a reducir la resistencia térmica del chip del circuito integrado.

Proceso de encapsulamiento

El proceso de encapsulamiento de semiconductores es crítico para la producción de componentes electrónicos de alta calidad. A continuación, se describe el proceso comúnmente utilizado.
  1. Selección del tipo de encapsulamiento: La elección del tipo de encapsulamiento depende de varias consideraciones, como la aplicación, la temperatura de operación y la cantidad de corriente eléctrica que se espera que maneje el dispositivo.
  2. Preparación de semiconductores: El componente semiconductor se procesa mediante etapas de producción que incluyen cortado, rectificación, prueba y clasificación. Estos procesos aseguran que el semiconductor esté listo para encapsularse.
  3. Encapsulamiento: Una vez que el semiconductor esté listo, se coloca en el encapsulado elegido, y se sella con pegamento o resina. El encapsulado protege el semiconductor de factores ambientales adversos, como la humedad, la temperatura, la corrosión, la vibración y la radiación. Además, se proporciona un medio para la conexión eléctrica del semiconductor con otros componentes del circuito.
  4. Prueba de encapsulamiento: Se realiza una prueba de encapsulamiento para verificar la estanqueidad del encapsulado y verificar que no hay fugas de aire en el interior. Esta prueba se realiza generalmente utilizando equipos automatizados que aplican una presión diferencial al dispositivo encapsulado.
  5. Verificación de la funcionalidad: Después de la prueba de encapsulamiento, se verifica la funcionalidad del semiconductor encapsulado. Esto se realiza mediante pruebas eléctricas que miden las corrientes eléctricas y las tensiones del semiconductor encapsulado.

Conclusión

El encapsulamiento es una de las etapas críticas en la producción de semiconductores. Es el proceso de proteger los componentes electrónicos de factores ambientales adversos, como la humedad, la temperatura, la corrosión, la vibración y la radiación. La elección del tipo de encapsulamiento depende de varias consideraciones, como la aplicación, la temperatura de operación y la cantidad de corriente eléctrica que se espera que maneje el dispositivo. Los procesos utilizados en el encapsulamiento, como el sellado con pegamento o resina, son importantes para garantizar la integridad del semiconductor y su capacidad para conectarse con otros componentes del circuito. Con una buena protección del componente y una buena disipación de calor, los semiconductores pueden mantener su funcionalidad durante un período de tiempo prolongado.