Empaquetado de un procesador Intel 80486 en un empaque de cerámicaLos microprocesadores son circuitos integrados y como tal están formados por un chip de silicio y un empaque con conexiones eléctricas. En los primeros procesadores el empaque se fabricaba con plásticos epoxicos o con cerámicas en formatos como el DIP entre otros. El chip se pegaba con un material térmicamente conductor a una base y se conectaba por medio de pequeños alambres a unas pistas terminadas en pines. Posteriormente se sellaba todo con una placa metálica u otra pieza del mismo material de la base de manera que los alambres y el silicio quedaran encapsulados.
En procesadores como los Intel y AMD de las series Pentium I (mediados de los 90) y compatibles aún se usaba el empaque cerámico que tenia un arreglo de pines PGA y una cavidad en el espacio de ese arreglo, donde se introducía el chip del procesador y se soldaba con pequeños alambres a los pines. La cavidad se sellaba con una lamina de cobre.
Empaquetado de un procesador PowerPC con Flip-Chip, se ve el chip de silicioEn la actualidad los microprocesadores de diversos tipos (incluyendo procesadores gráficos) se ensamblan por medio de la tecnología Flip chip. El chip semiconductor es soldado directamente a un arreglo de pistas conductoras (en el substrato laminado) con la ayuda de unas microesferas que se depositan sobre las obleas de semiconductor en las etapas finales de su fabricación. El substrato laminado es una especie de circuito impreso que posee pistas conductoras hacia pines o contactos, que a su vez servirán de conexión entre el chip semiconductor y un socket de CPU o una placa base.[2]
Antiguamente las conexión del chip con los pines se realizaba por medio de microalambres de manera que quedaba boca arriba, con el método Flip Chip queda boca abajo, de ahí se deriva su nombre. Entre las ventajas de este método esta la simplicidad del ensamble y en una mejor disipación de calor. Cuando la pastilla queda bocabajo presenta el substrato base de silicio de manera que puede ser enfriado directamente por medio de elementos conductores de calor. Esta superficie se aprovecha también para etiquetar el integrado. En los procesadores para computadores de escritorio, dada la vulnerabilidad de la pastilla de silicio, se opta por colocar una placa de metal, por ejemplo en los procesadores Athlon como el de la primera imagen. En los procesadores de Intel también se incluye desde el Pentium III de más de 1 Ghz.
TIPOS DE EMPAQUETADO
Dual in-line package
DIP, o Dual in-line package por sus siglas en inglés, es una forma de encapsulamiento común en la construcción de circuitos integrados. La 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).
La nomenclatura normal para designarlos es DIPn, donde n es el número de pines totales del circuito. Por ejemplo, un circuito integrado DIP16 tiene 16 pines, con 8 en cada fila.
Dada la actual tendencia a tener circuitos con un nivel cada vez más alto de integración, los paquetes DIP han sido sustituidos por encapsulados SMD (Superficial mounted device) o de montaje superficial. Estos últimos tienen un diseño mucho más adecuado para circuitos con un alto número de patas, mientras que los DIP raras veces se encuentran en presentaciones de más de 40 patas.
Orientación y numeración de los pines
Para representar los pines en los esquemas de circuitos, se emplean números que identifican a cada uno. Para numerar los pines de un DIP hay que fijarse en el pequeño agujero que incluye en un extremo. El pin que está a su lado será el número 1. A partir de ahí, se numeran consecutivamente los pines de su fila. Al terminar pasamos a la otra fila, y, en sentido inverso, la recorremos hasta llegar al final. Es decir, se numeran de forma circular.
Para trabajos en placas de circuito, se suelen usar unos soportes de plástico para este tipo de empaquetados, denominados zócalos, que contienen una serie de orificios colocados de la misma forma que el circuito. Así no soldamos directamente el circuito a la placa (que podría deteriorarse con el calor), sino el zócalo. Una vez está fijado, se coloca encima el circuito integrado. Si tenemos que sacar y poner continuamente el integrado, una forma practica para que no se deterioren las patitas del encapsulado es poner dos zocalos, uno fijo en la placa y otro fijo en el integrado.
Existen los zócalos de cero fuerza cuando se necesita instalar y remover muchas veces el circuito integrado. En este caso con una palanca se libera o sujeta el circuito integrado.
Pin grid array
El pin grid array o PGA es un tipo de empaquetado usado para los circuitos integrados, particularmente microprocesadores.
Originalmente el PGA, el zócalo clásico para la inserción en una placa base de un microprocesador, fue usado para procesadores como el Intel 80386 y el Intel 80486; consiste en un cuadrado de conectores en forma de agujero donde se insertan las patitas del chip por pura presión. Según el chip, tiene más o menos agujeros (uno por cada patilla).
PGA
En un PGA, el circuito integrado (IC) 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).
Variantes del PGA
Las versiones plastic pin grid array (PPGA) y posteriormente flip-chip pin grid array (FCPGA) fueron creadas por Intel Corporation para sus microprocesadores Intel Pentium, y a menudo son usados en tarjetas madre con zócalos ZIF (Zero Insertion Force) para proteger los delicados pines.
• PPGA
• FCPGA
• CPGA
• OPGA
Flip chip
Empaquetado de un procesador PowerPC con Flip-Chip, se ve el chip de silicio
Flip chip es una tecnología de ensamble para circuitos integrados además de una forma de empaque y montaje para chips de silicio.1 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.En algunos circuitos integrados construidos con esta técnica, el chip de silicio queda expuesto de manera que puede ser enfriado de manera más eficiente.
Empaquetado de un procesador Intel 80486 en un empaque de cerámica
Empaquetado de un procesador PowerPC con Flip-Chip, se ve el chip de silicio
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