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PCB de semiconductores

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PCB semiconductor: la guía definitiva

Si está buscando PCB de semiconductores, debe leer esta guía.

Explora todo sobre la placa de circuito impreso de semiconductores, desde la definición, los beneficios, el diseño, la fabricación hasta el proceso de creación de prototipos.

Además, también explora aplicaciones y varios tipos de PCB semiconductores.

Entonces, si desea obtener más información sobre las placas de circuito impreso de semiconductores, lea esta guía hasta el final.

¿Qué es PCB semiconductor?

Al definir una PCB semiconductora, primero debemos entender qué es un semiconductor.

semiconductor Es una sustancia que exhibe las características tanto de un conductor como de un aislante. Bajo ciertas condiciones, puede conducir electricidad.

Clasificación de semiconductores

Esta cualidad lo convierte en el medio preferido cuando se necesita utilizar energía eléctrica de manera controlada.

Una PCB semiconductora, por lo tanto, se puede definir como el componente base sobre el que se conecta un dispositivo semiconductor.

PCB de semiconductores

Algunas áreas de aplicación de PCB semiconductoras incluyen computadoras, relojes inteligentes, teléfonos móviles y pantallas digitales.

Beneficios de PCB de semiconductores

Algunos de los principales beneficios de los PCB semiconductores incluyen los siguientes:

  1. Capacidad para dirigir el flujo de señales eléctricas. Esto asegura que estén bien regulados, lo que resulta en un funcionamiento adecuado de los dispositivos eléctricos.
  2. Los PCB semiconductores son de tamaño pequeño. Esto ha llevado a semiconductores más pequeños y más rápidos.
  3. Los PCB semiconductores también son menos ruidosos en comparación con los tubos de vacío.
  4. El pequeño tamaño de los PCB semiconductores permite la compatibilidad, muy necesaria para la eficiencia en los dispositivos eléctricos que los utilizan.
  5. Los PCB semiconductores también son mucho más baratos en comparación con los tubos de vacío.
  6. Los dispositivos fabricados con PCB semiconductores también son a prueba de golpes y tienen una vida útil más larga.

Diseños y fabricación de PCB de semiconductores

Ahora, esta es una etapa crítica cuando desea hacer placas de circuito impreso. Cualquier error en este punto afectará el rendimiento de su sistema eléctrico y electrónico.

Fabricación de PCB de semiconductores

Esto se refiere al proceso a través del cual se crea una PCB semiconductora. Los pasos involucrados se pueden reducir a cuatro clasificaciones principales.

Placas de circuito impreso para semiconductores

Paso 1: Deposición

Este término se utiliza para referirse a todos los procesos que implican la transferencia de materiales a la oblea. Varias tecnologías se aplican para hacer esto una realidad.

Tales incluyen la disposición física del vapor, entre otros. En tiempos recientes, la disposición de la capa atómica ha sido la más preferida.

Paso 2: eliminación

En esta etapa es fundamental la eliminación de sustancias de la oblea. Esto se logra mediante el grabado, que puede ser húmedo o seco.

En algunos casos, se aplica planarización por mecanización química.

Paso 3: Patrón

El material depositado obtenido del paso anterior se forma en un proceso llamado litografía. El recubrimiento de la oblea se realiza en esta etapa con una fotoprotección.

Luego se utiliza Stepper para alinear la máscara de tal manera que las partes previstas queden expuestas.

Paso 4: Modificación de las propiedades eléctricas

Esto implica el dopaje que se realiza en fuentes de transistores. Lo mismo se hace con los desagües. Los hornos de difusión o la implantación de iones logran este proceso.

Luego se lleva a cabo el recocido en horno después del dopado.

Esto es necesario para la activación de dopantes implantados. La modificación se realiza además para reducir la constante dieléctrica. Esto se logra mediante la exposición a la luz ultravioleta.

En la mayoría de los casos, la oxidación es útil en esta modificación. Esto ayuda en la creación de uniones semiconductor-aislante.

PCB de semiconductores

·Procesamiento FEOL

Front-end-of-line se refiere al proceso a través del cual los transistores se forman directamente a partir de silicio. La epitaxia lo hace posible ya que es posible crear una capa de silicio sin defectos.

Después de que se realiza el depósito de silicio epitaxial, la red cristalina se estira.

Esto tiene una consecuencia de largo alcance al permitir la movilidad electrónica.

Alternativamente, también se puede usar silicio sobre aislante en esta etapa para crear una capa aislante. Esto se hace entre la oblea de silicio y la capa de epitaxia de silicio.

·Gate Oxide e Implantes

En esta etapa, los dopantes se difunden, lo que permite obtener las propiedades eléctricas requeridas.

Procesamiento de back-end-of-line (BEOL)

·Capas Metálicas

Después de la creación de dispositivos semiconductores, deben interconectarse. Esto da como resultado los circuitos semiconductores requeridos. Esto es posible en el proceso BEOL.

En esta etapa se crean los cables que se utilizarán para la interconexión eléctrica. El material aislante utilizado en esta etapa es principalmente vidrio de silicato.

·Interconectar

En esta etapa se realiza el depósito de mantas de películas de aluminio. Luego se modelan y graban. Esto deja los cables aislados.

Asimismo, la deposición se realiza sobre hilos expuestos utilizando material dieléctrico. Luego se realiza el grabado de los agujeros.

·Prueba de obleas

A continuación, se realiza esta prueba para determinar si las obleas no se han dañado durante las etapas de procesamiento. La falla de la mayoría de los troqueles es una indicación de que toda la oblea ha fallado.

Esta oblea se desecha para mitigar los costos en los que se incurriría cuando se procese más. La metrología virtual es el método más utilizado para predecir este tipo de fallos.

·Prueba de dispositivo

Después de completar la prueba frontal, se realizan pruebas eléctricas para determinar si el dispositivo funciona correctamente.

·Preparación de troqueles

Después de la prueba, el grosor de la oblea se reduce mediante el proceso de backlap. Otros métodos que se pueden usar incluyen acabado posterior y, en ocasiones, dilución con agua. Luego se corta la oblea.

Esto se refiere a la ruptura de la oblea en dados individuales.

Prototipos de PCB de semiconductores

Una vez que el  producción de tableros prototipo, el siguiente paso debe ser el proceso de montaje. El siguiente es un resumen paso a paso de cómo crear un prototipo de una PCB semiconductora.

Prototipos de PCB de semiconductores

Paso 1. Abastecimiento

En este paso, se obtienen los materiales y componentes utilizados en el ensamblaje de PCB semiconductores. Después de obtener estos materiales, comienza el proceso de ensamblaje.

Paso 2. Plantillas de pasta de soldadura

Se aplica una pasta de soldadura sobre la placa. Esta pasta se mezcla con fundente para hacer que la pasta se derrita.

Esto hace posible que la soldadura en pasta se adhiera a la superficie de la PCB. Dado que hay partes designadas a las que se debe aplicar la soldadura en pasta, se realiza el estarcido.

Paso 3. Escoger y colocar

Para colocar los componentes de montaje en superficie, utiliza una máquina de recoger y colocar. Esto será útil en el montaje de componentes a la PCB.

Este dispositivo puede colocar los componentes semiconductores encima de la pasta de soldadura existente. Estos componentes se colocan en ubicaciones preprogramadas.

Paso 4. Soldadura por reflujo

Luego, la PCB se pasa a través de un horno de reflujo utilizando una cinta transportadora. El horno de reflujo tiene varios calentadores. Para que la soldadura de la soldadura en pasta se derrita, la PCB se calienta a 480 0F.

Luego se reduce la temperatura para hacer sólida la soldadura fundida. Como resultado, los componentes SMD se adjuntan a la PCB. En el caso de que la PCB sea de dos caras, el estarcido viene muy bien.

Por separado y en ambos lados, se lleva a cabo el reflujo.

Paso 5. Inspección y Control de Calidad

La inspección de errores se lleva a cabo en esta etapa. Esta evaluación ayudará a detectar fallas que puedan haber surgido de los procesos anteriores.

Los procedimientos de inspección incluyen el examen manual, las inspecciones ópticas automáticas y la inspección por rayos X.

Paso 6. Inserte los componentes del orificio pasante

En los casos en que la placa tenga provisión para piezas con orificios pasantes, se supone que debe insertarlas en este punto. Coloque la placa en otra cinta transportadora para volver a pasarla por el horno.

Esto cubrirá absolutamente la parte inferior de la placa con soldadura fundida. Esto no se recomienda para tableros de dos caras. Esto nos deja con la opción de soldar manualmente los componentes de orificio pasante.

Paso 7. Prueba de funcionalidad

Los PCB semiconductores pasan por esto como la última etapa. Las placas están unidas a los componentes semiconductores. En el proceso de prueba, se notan fallas de diseño.

Cuando se detecten problemas, tendrá que volver a trabajar en el prototipo. Cuando pasa esta prueba con éxito, comienza el ensamblaje real.

Abastecimiento de componentes semiconductores para ensamblaje de PCB

Cuando está ensamblando su PCB semiconductora, hay componentes específicos que debe buscar.

Dispositivos semiconductores

El silicio es el material más utilizado en la fabricación de PCB semiconductores. Esto se debe al hecho de que es barato y requiere un procesamiento muy simple.

También tiene uno de los mejores rangos de temperatura. Esto puede obtenerse de empresas que procesan silicio.

Cuando obtenga silicio de estas empresas, asegúrese de que se conviertan en bolas. Estos son los más preferidos para el ensamblaje de PCB semiconductores.

Normalmente, estas bolas tienen grandes diámetros que requieren la producción de obleas de 300 mm.

Otro componente que se ha utilizado en el pasado es el germanio. Es más sensible al calor en comparación con el silicio. En algunos casos, está aleado con silicio.

En tales casos, se utiliza en dispositivos de alta velocidad. Estos también pueden obtenerse de empresas que procesan germanio.

Otro posible componente es el arseniuro de galio. Esto también se usa comúnmente en dispositivos de alta velocidad.

Sin embargo, no es posible hacer bolas grandes de este material. Esto tiene una implicación en el diámetro de la oblea.

Los tamaños de oblea producidos aquí son mucho más pequeños en comparación con las obleas de silicio. En esencia, esto significa que la producción de arseniuro de galio es más costosa en comparación con el silicio.

Además de los materiales primarios utilizados en la fabricación de PCB semiconductores, se están investigando otros materiales.

El primero en esta categoría es el carburo de silicio. Esto se ha utilizado ampliamente en la fabricación de PCB semiconductoras utilizadas en los LED.

Se está estudiando con la perspectiva de usarlo en operaciones de alta temperatura. También hay perspectivas de usarlo en entornos que exhiben radiación ionizante.

Todos los materiales enumerados utilizados en la fabricación de PCB semiconductores pueden obtenerse de empresas que los fabrican.

Tecnologías de montaje para PCB de semiconductores

Dependiendo de la tarea a realizar, hay muchas opciones de montaje de componentes en PCB de semiconductores.

Algunas de las opciones más comunes incluyen:

Componentes de montaje en PCB

Montaje de orificio pasante en ensamblaje de PCB de semiconductores

Cuando se utiliza esta técnica, los componentes de orificio pasante se montan en la placa de circuito impreso. Los componentes semiconductores tienen conductores que los llevan a través de los orificios perforados.

Después de insertar los componentes a través de los orificios, los cables se sueldan en el lado opuesto de la placa. El proceso de soldadura es automático o manual.

Paso 1. Se prepara la preparación de la superficie que se supone que se va a soldar. Esto permite que la superficie se adhiera fácilmente a la soldadura.

Paso 2. Este paso consiste en colocar los componentes en la placa. Estos componentes semiconductores se insertan en los orificios para permitir la soldadura.

Paso 3. En el momento en que haya insertado los cables, se supone que debe calentarlos junto con las almohadillas. Esto permitirá que la soldadura se derrita.

Paso 4. El siguiente paso es la aplicación de la soldadura a la unión.

Paso 5. Se supone que se debe tocar el punto de encuentro de la soldadura y la unión. Esto se hace con una plancha hasta que se vuela la soldadura adecuada. Luego se supone que debes dejar que la placa de soldadura se enfríe.

Se realiza una inspección para determinar si el tablero se ha realizado correctamente. Este proceso tiene las ventajas de una fácil creación de prototipos y una alta tolerancia al calor.

Tienen mejores capacidades de manejo del calor y conducen a conexiones físicas más fuertes.

Tecnología de montaje superficial en ensamblaje de PCB de semiconductores

Esto implica el montaje de componentes semiconductores en la placa de circuito impreso. Es ampliamente preferido hoy en día en comparación con el ensamblaje de orificio pasante.

Los componentes aquí no se insertan a través de agujeros. Los cables se encuentran debajo de los paquetes. Esto hace contacto con la superficie del tablero.

Este es un proceso complicado que nunca se puede realizar manualmente.

Tecnología de montaje superficial

Sus principales ventajas son que están automatizados y, por tanto, son más sencillos y rápidos. También permite la realización de diseños más pequeños pero muy potentes que también son más ligeros.

Esto se debe al hecho de que ambos lados están disponibles para montar componentes semiconductores.

También se prefiere debido a su mayor capacidad de carga en comparación con el ensamblaje de orificio pasante.

Es probable que los componentes semiconductores montados por SMT tengan menor resistencia e inductancia. Esta técnica también tiene la ventaja de una mayor capacidad de producción en comparación con la técnica de orificio pasante.

• Ensamblaje de PCB de semiconductores de tecnología mixta

Cuando se manejan aplicaciones que requieren capacidades tanto de SMT como de THT, esta es la tecnología a utilizar.

Asamblea PCB

Con esta tecnología, podrá incorporar componentes THT y componentes SMT en la placa de circuito impreso. El procedimiento involucrado se discute aquí.

Paso 1. Los componentes SMD del lado del componente se colocan en la PCB y luego se sueldan por reflujo

Paso 2. Pegue los SMD del "lado de la soldadura" en el lado opuesto de la PCB.

Paso 3. Los dispositivos de orificio pasante se insertan en los orificios de la placa

Paso 4. Soldadura: todos los componentes se sueldan en una sola ola

Paso 5. Es hora de soldar los elementos que necesitan soldadura manual. Aquí, se debe tener mucho cuidado para no interferir con los componentes ya soldados.

Paso 6. Finalmente, el conjunto se prueba y empaqueta, listo para su entrega al cliente.

Esta técnica es muy esencial en varios sentidos, ya que hay muchas aplicaciones que la aplican. Se pueden utilizar en dispositivos de comunicación, teléfonos inteligentes, placas de servidor, entre otros.

Las técnicas mixtas también tienen una serie de ventajas que no se pueden obtener de otras técnicas.

Se pueden fabricar componentes semiconductores significativos que tienen capacidades de manejo de alta potencia y los pequeños.

Estos también son conocidos por ser altamente eficientes. También hay más espacio disponible en el tablero debido al hecho de que se utilizan ambos lados.

Esto da espacio para más componentes. De esta manera, por lo tanto, los dispositivos resultantes tienen un mejor desempeño tanto en el manejo de energía como en las velocidades de procesamiento. En pocas palabras, por lo tanto, los PCB semiconductores ensamblados mediante el método mixto tienen las excelentes cualidades tanto de SMT como de THT.

Tipos de placas de circuito impreso de semiconductores

Algunos de los tipos más comunes de placas de circuito impreso de semiconductores incluyen:

PCB de semiconductores

1) PCB de semiconductores de un solo lado

Son placas de circuitos impresos semiconductores que tienen sus componentes montados en uno de sus lados. Esto se realiza principalmente mediante un ensamblaje de orificio pasante. Los convierte en las placas de circuito impreso más sencillas.

Estos PCB se utilizan para fabricar algunas de las formas más puras de electrónica. Esto se debe a su sencillo proceso de montaje.

2) PCB de semiconductores de doble cara

Estas son placas de circuito con dos capas en las que se pueden montar los componentes. El cobre se aplica en ambos lados del sustrato. Son la puerta de entrada a dispositivos eléctricos complejos.

En los PCB semiconductores, se utiliza tecnología de montaje superficial o método mixto para montar componentes en él.

3) PCB de semiconductores multicapa

Todos los PCB semiconductores multicapa tienen al menos tres capas de material conductor. Vienen en diferentes formas. Los hay de cuatro capas, seis capas, ocho capas y mucho más.

Son esenciales en la fabricación de dispositivos y aplicaciones más complejos.

Los dispositivos semiconductores también se montan en estas placas utilizando tecnología de montaje en superficie o método mixto cuando sea necesario.

4) PCB de semiconductores rígidos

Este es un tipo de PCB semiconductor que nunca se puede torcer ni doblar en ninguna otra forma. Son los más preferidos en términos de compacidad.

Dependiendo del número de capas que presenten, se puede utilizar cualquiera de los tres procedimientos de montaje de semiconductores. Los PCB semiconductores rígidos se pueden utilizar en la fabricación de placas base para computadoras.

5) PCB semiconductor de circuito flexible

Se fabrican utilizando sustratos plásticos flexibles como una poliimida. Este tipo de flexibilidad los distingue de los PCB rígidos.

Dependiendo del número de capas que tengan, se aplica el procedimiento de montaje más preferido.

Debido a su flexibilidad, se utiliza como conector en diversas aplicaciones. Esto los hace útiles en las industrias más sensibles.

6) PCB semiconductor rígido-flexible

Se trata de placas de circuitos que utilizan tecnologías de placas tanto rígidas como flexibles. Al hacerlo, las ventajas de los PCB semiconductores rígidos y flexibles son inherentes a ellos.

Dado que están compuestos por más de una capa, utilizamos tecnología de montaje superficial o tecnología mixta. Ocupan un espacio mínimo y tienen menos peso, lo que los hace ideales para la mayoría de las industrias.

Aplicación y uso de PCB semiconductores

PCB de semiconductores

1. Equipos de audio y video

Los PCB semiconductores son esenciales en la construcción de equipos de audio y video. Para que funcionen adecuadamente, necesitan transistores y circuitos integrados.

Ejemplos de tales incluyen estéreos y cámaras digitales.

2.Pantalla digital

Las pantallas digitales como los LED también usan PCB semiconductores. Para que estos funcionen de manera efectiva, se necesitan diodos que sean componentes de PCB semiconductores. Los ejemplos incluyen televisores LED y anuncios.

3. Sistemas informáticos

Los chips de computadora que se encuentran en la CPU y la memoria están hechos de materiales semiconductores. Esto permite minimizar el espacio utilizado.

4 GPS

Debido a su capacidad para minimizar el espacio utilizado y mejorar la eficiencia, las PCB semiconductoras se utilizan en la fabricación de GPS.

5. Sistemas LED

Los diodos emisores de luz son dispositivos semiconductores que emiten luz cuando se les aplica voltaje directo.

6. Teléfonos móviles

Los PCB semiconductores se utilizan en el montaje de teléfonos móviles para ayudar a regular el flujo de corriente. También se utilizan en las pantallas LCD de los teléfonos inteligentes.

7.Impresoras

Las impresoras en la mayoría de los casos tienen la capacidad de escanear documentos a través de LED. También necesitan transistores para funcionar adecuadamente. Esto solo se puede lograr cuando se utilizan PCB semiconductores.

8. Equipo de navegación

Los equipos de navegación se utilizan para enviar señales tanto en la industria aeroespacial como en los buques de agua.

Esta comunicación tiene que ser rápida y eficiente. Como tal, se utilizan equipos semiconductores.

9. Sistemas de radar y radio

Los sistemas de radar y radio también envían señales. Para una comunicación efectiva, es necesario incorporar semiconductores en los PCB utilizados.

10. Relojes inteligentes

Estos también dependen de diodos para la visualización. Sus PCB deben integrarse con semiconductores para fines de visualización.

11. Electrónica de consumo

Para la eficiencia en el flujo de corrientes eléctricas y la eficiencia, los productos electrónicos de consumo se fabrican utilizando PCB semiconductores. Tales incluyen televisores, computadoras y, entre otros.

12.Sistemas de seguridad y protección

Los sistemas de seguridad como los CCTV tienen que incorporar PCB semiconductores en ellos. Esto es fundamental en la captura de imágenes y su posterior visualización en una pantalla LED.

13. Sistemas Automotrices

Las características automotrices como la radio tienen que usar estos PCB semiconductores. Esto se debe a su dependencia de la energía eléctrica que los hace funcionales.

14. Equipos de telecomunicaciones

Los dispositivos de telecomunicaciones, incluidos los teléfonos inteligentes, dependen de PCB semiconductores para funcionar correctamente. Ellos, por ejemplo, necesitan diodos para que sus pantallas funcionen.

15. Equipo militar

Los equipos militares, como los walkie talkies, requieren características que hagan que la comunicación sea transmisible de manera eficiente.

Esto debe hacerse sin tener en cuenta la ubicación. Dichos productos solo se pueden archivar con el uso de PCB semiconductores.

Conclusión

Los PCB semiconductores juegan un papel muy importante en la fabricación de una serie de aparatos. Son baratos y tienen una vida útil muy larga.

Con el elaborado proceso de ensamblaje y fabricación, tiene la seguridad de que la PCB semiconductora puede satisfacer sus necesidades.

La creación de prototipos es importante antes de implementar la PCB semiconductora final. Ayuda a garantizar que no haya fallas que puedan provocar un mal funcionamiento de la PCB.

El proceso de montaje de componentes que utilice debe ser compatible con la cantidad de capas en su PCB semiconductora.

Para cualquier pregunta sobre PCB semiconductores, puede hablar con nuestro equipo técnico ahora!