Técnico en Electrónica: Circuitos integrados

Los circuitos integrados, también llamados chips, son pastillas semiconductoras de silicio en las cuales se hallan –según su composición– miles o millones de dispositivos electrónicos, como transistores, resistencias, diodos y capacitores, interconectados entre sí para formar un circuito electrónico específico.

Estos circuitos electrónicos se encuentran dentro de un encapsulado de plástico o cerámica, el cual posee, en su exterior, conductores metálicos llamados pines, que se hallan conectados a la pastilla interna.

Fabricación de los circuitos integrados

El proceso para la creación de circuitos integrados que se encuentran actualmente en diversos productos electrónicos es muy complejo. En él, intervienen numerosas etapas de fotolitografía, proceso que consiste en transferir un patrón desde una fotomáscara, denominada retícula, a la superficie de una plancha de material semiconductor, comúnmente de silicio, aunque también se utilizan semiconductores compuestos para aplicaciones más específicas.

Clasificación de los circuitos integrados

Según el número de componentes que posean, podemos clasificarlos según su nivel de integración; entre ellos encontramos:

• SSI (Small Scale Integration) Integración a pequeña escala: es la escala de integración más pequeña de todas y comprende todos aquellos integrados que contienen hasta diez componentes.
• MSI (Medium Scale Integration) Integración a media escala: a esta escala pertenecen todos los integrados que contienen entre 10 y 100 componentes. Son muy comunes en los sumadores y multiplexores, y eran muy utilizados en las primeras computadoras.
• LSI (Large Scale Integration) Integración a gran escala: comprende todos los integrados que contienen de 100 a 1000 componentes. La aparición de esta escala de integración dio lugar a la construcción de microprocesadores, ya que pueden realizar operaciones básicas de una calculadora o almacenar una cierta cantidad de bits.
• VLSI (Very Large Scale Integration) Integración a muy gran escala: estos integrados poseen de 1000 a 10000 componentes. Con su aparición, dan inicio a una gran era de compresión de los dispositivos, haciendo cada vez más común el uso de equipos portátiles.

Lo que conocemos como microelectrónica debe su nombre al volumen muy pequeño de sus componentes, incluso de dimensiones microscópicas, que son utilizados para la producción de dispositivos altamente funcionales a pesar de su reducido tamaño. Según sus funciones, podemos clasificarlos en dos grandes tipos:

• Circuitos integrados analógicos: pueden contener un número determinado de transistores sin conexión alguna entre ellos, o circuitos complejos y funcionales, como amplificadores, osciladores e, incluso, receptores de audio.
• Circuitos integrados digitales: pueden ser compuertas lógicas básicas, AND, OR, NOT, o aún más complejos, microprocesadores o microcontroladores.

Tipos de encapsulados

Todos los chips están encapsulados de distintas formas y tamaños, dependiendo de la función que van a cumplir. Además, cada tipo de encapsulado posee una distribución y asignación de pines, que podemos consultar en las hojas de datos respectivas. En la actualidad, existe una gran variedad de encapsulados, entre los cuales podemos encontrar algunos como:

• Encapsulados DIP (Dual In line Package): estos son el tipo de encapsulado más antiguo; están recubiertos por una carcasa de plástico rectangular con una fila de pines a cada lado. El número máximo de pines de estos encapsulados suele ser de 48. Estos encapsulados pueden ser soldados en los orificios realizados en las placas, o también pueden ser insertados en zócalos dispuestos. Los DIP son utilizados para circuitos integrados de pequeña y mediana escala de integración.
• Encapsulados SIP (Single In line Package): al igual que los DIP, son los encapsulados más antiguos y presentan una fila única de pines para la conexión; el número máximo de estos suele ser de 24.También, al igual que los DIP, estos encapsulados pueden ser soldados en orificios realizados en las placas, y son utilizados para circuitos integrados de pequeña y mediana escala de integración.
• Encapsulados SOIC (Small Outline Integrate Circuit): estos encapsulados son los equivalentes de los DIP, pero de montaje superficial ya que sus pines están dispuestos en forma de alas de gaviota, por lo que se los denomina gullwing packages. Fueron los primeros en introducir una distancia muy pequeña entre sus pines y, de esta manera, obtener un mayor número, generalmente, más de 64.
• Encapsulados QFP (Quad Flat Package): los terminales de este tipo de encapsulados son del mismo tipo que los SOIC, pero se caracterizan por tener pines en los cuatro lados del componente. Estos también son de un montaje superficial, al igual que los antes nombrados.
• Encapsulados SOJ (Small Outlined J-Lead): estos encapsulados tienen pines solo a dos lados del dispositivo. La letra J del nombre se debe a que los terminales tienen la forma de dicha letra. Son muy utilizados en tecnologías SMD y, también, a la hora de montar los chips DRAM que se fabricaban con encapsulados DIP.
• Encapsulados BGA (Ball Grid Array): estos tipos de encapsulados aparecen ante la necesidad de incrementar el número de entradas y salidas de circuitos integrados sin que sea necesario aumentar, en gran cantidad, el tamaño del dispositivo o que aparezcan pines demasiado finos. Poseen pines, que tienen forma de bolas de estaño o plomo, ubicados en la superficie inferior del componente. Con esta distribución de pines, se evitan terminales y distancias entre ellos. Aunque son muy pequeños, la soldadura, al estar debajo del circuito integrado, no quedará a la vista.

Hojas de datos

También denominados datasheets, son documentos que nos permiten dar a conocer el funcionamiento o comportamiento y las características de los componentes electrónicos, brindados por los propios fabricantes. Contienen suficientes detalles para que podamos realizar cualquier circuito electrónico teniendo en cuenta dicha información. En estas hojas de datos, encontraremos la siguiente información:

• Datos del fabricante
• Número y denominación.
• Distribución de pines.
• Propiedades.
• Descripción de su funcionamiento.
• Esquema de conexiones típicas.
• Tensión de alimentación y consumo.
• Condiciones adecuadas para su correcta operación.
• Esquemas de ondas de entrada/salida.
• Información sobre normas de seguridad y uso.

Este post fue extraído de la colección Técnico en Eléctrónica, que está compuesta por 24 fascículos, 4 libros, 3 ebooks y un coleccionador. Para conocer más detalles o adquirir este curso, visitar el sitio oficial en USERShop.