TE

C-E

NC

2-1

PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE “CHIPS”

TE

C-E

NC

2-2

EMCAPSULAMENTO ELETRÔNICO

(PACKAGING)

•D

efin

e-se

com

o a

Tecn

olog

ia d

e In

terc

onex

ão d

e C

ompo

nent

es E

letrô

nico

s. Es

ta te

cnol

ogia

per

mite

def

inir

e co

ntro

lar o

am

bien

te o

pera

cion

al d

os a

rran

jos c

om o

ob

jetiv

o de

cum

prir

espe

cific

açõe

s em

term

os d

e:

1.D

esem

penh

o2.

Con

fiabi

lidad

e3.

Cus

to4.

Vel

ocid

ade

5.Ta

man

ho6.

Out

ros

TE

C-E

NC

2-3

HIERARQUIA DO ENCAPSULAMENTO

ELETRÔNICO

•N

ível

0-“

Die

s” (C

ircui

tos i

nteg

rado

s)•

Nív

el 1

-A n

ível

de

“CH

IP”

•N

ível

2-A

nív

el d

e C

ircui

to im

pres

so•

Nív

el 3

-A n

ível

de

arra

njo

de C

. Im

pres

so•

Nív

el 4

-A n

ível

de

Sist

ema

TE

C-E

NC

2-4

HIERARQUIA DO ENCAPSULAMENTO ELETRÔNICO

TE

C-E

NC

2-5

NÍVEIS DE INTERCONEXÃO

TE

C-E

NC

2-6

ENCAPSULAMENTO de DISPOSITIVOS BÁSICOS

TE

C-E

NC

2-7

ENCAPSULAMENTOS ATUAIS

TE

C-E

NC

2-8

ENCAPSULAMENTOS TÍPICOS

TE

C-E

NC

2-9

EVOLUÇÃO dos ENCAPSULAMENTOS

TE

C-E

NC

2-1

0

TENDÊNCIAS para ENCAPSULAMENTOS DISCRETOS

TE

C-E

NC

2-1

1

TOPOLOGIA de INTERCONEXÕES no CHIP

TE

C-E

NC

2-1

2

CLASIFICAÇÃO

BÁSICA DOS

ENCAPSULAMENTOS

TE

C-E

NC

2-1

3

ENCAPSULAMENTOS DE FURO PASSANTE

TE

C-E

NC

2-1

4

ENCAPSULAMENTOS DE FURO PASSANTE

TE

C-E

NC

2-1

5

ENCAPSULAMENTOS DE MONTAGEM SUPERFICIAL

TE

C-E

NC

2-1

6

ENCAPSULAMENTOS DE MONTAGEM SUPERFICIAL

Des

crip

tion

Pin

Cou

ntPa

ckSy

mbo

lPa

ckag

e Ty

pes

Type

TE

C-E

NC

2-1

7

NECESSIDADES de um EMPACOTAMENTO ELETRÔNICO

1.V

ELO

CID

AD

E1.

Vel

ocid

ade

de P

ropa

gaçã

o (C

hip-

Chi

p) a

lta (R

etar

dos B

aixo

s)2.

Larg

ura

de b

anda

ele

vada

(F

reqü

ênci

a. d

e tra

balh

o el

evad

a)2.

NU

MER

O D

E PI

NO

S E

“WIR

EAB

ILIT

Y”

1.A

lto N

o . de

Pin

os d

e I/O

por

Chi

p2.

Alto

No .

de C

onex

ões d

e I/O

ent

re

1oe

2oN

ível

3.G

rand

e N

o . de

Con

exõe

s3.

TAM

AN

HO

1.Ta

man

hos C

ompa

ctos

4.R

UÍD

O1.

Linh

as d

e Tr

ansm

issã

o de

qu

alid

ade

(Zo

alto

e R

bai

xo)

2.B

aixo

“C

ross

Tal

k”3.

Dis

tribu

ição

de

ener

gia

com

(L

alto

e R

bai

xo)

4.Ev

itar “

spik

es”d

e lig

ação

e te

r ba

ixas

que

das I

R

5.C

AR

AC

TER

ÍSTI

CA

S TÉ

RM

ICA

S E

MEC

ÂN

ICA

S1.

Alta

rem

oção

de

Cal

or

2.A

copl

amen

to d

os C

oefic

ient

es

de E

xpan

são

Térm

ica

entre

“D

ice”

e “

Chi

p C

arrie

r”3.

Res

istê

ncia

a v

ibra

ções

e

Stre

ss M

ecân

ico

6.TE

STE

CO

NFI

AB

ILID

AD

E E

CU

STO

1.Fá

ceis

de

Fabr

icar

e T

esta

r2.

Fáce

is d

e M

odifi

car e

C

onse

rtar

7.A

LTA

CO

NFI

AB

ILID

AD

E8.

BA

IXO

CU

STO

TE

C-E

NC

2-1

8

FATORES MECÂNICOS, ELÉTRICOS, TÉRMICOS E

AMBIENTAIS

•Est

es fa

tore

s são

de

gran

de im

port

ânci

a , j

á qu

e af

etam

dir

etam

ente

a c

onfia

bilid

ade

de u

m

enca

psul

amen

to d

imin

uind

o m

uito

sua

dura

bilid

ade:

3.Fa

tore

s Elé

trico

s1.

Vel

ocid

ade

2.R

uído

3.Q

ualid

ade

de In

terc

onex

ões

4.D

istri

buiç

ão d

e En

ergi

a4.

Fato

res A

mbi

enta

is1.

Prot

eção

do

empa

cota

men

to

cont

ra a

mbi

ente

s ext

erno

s hos

tis

1.Fa

tore

s Mec

ânic

os1.

Tens

ões

de o

rigem

Mec

ânic

a2.

Tens

ões

de o

rigem

Tér

mic

a

2.Fa

tore

s Tér

mic

os1.

Con

trole

Tér

mic

o2.

Indu

ção

de te

nsõe

s

TE

C-E

NC

2-1

9

TENSÕES DE ORIGEM TÉRMICA EM EMPACOTAMENTOS

ELETRÔNICOS

•Es

tas t

ensõ

es d

e or

igem

té

rmic

a in

duze

m fa

lhas

nos

di

vers

os a

rran

jos e

letrô

nico

s e

têm

as s

egui

ntes

cau

sas:

1.D

efor

maç

ões t

erm

oelá

stic

as

devi

das a

mud

ança

s uni

form

es

de T

empe

ratu

ra2.

Cam

pos d

e te

nsõe

s res

ulta

ntes

de

vido

a v

aria

ções

ele

vada

s de

Tem

pera

tura

ou

desl

ocam

ento

s3.

Tens

ões E

lást

icas

ou

Elas

topl

ástic

as d

evid

as a

ch

oque

s tér

mic

os, t

ensõ

es d

e ru

ptur

a ou

fadi

ga té

rmic

a4.

Prob

lem

as a

ssoc

iado

s à

mat

eria

is fr

ágei

s

•O

s div

erso

s tip

os d

e fa

lhas

as

soci

adas

a te

nsõe

s te

rmic

amen

te in

duzi

das s

ão:

–Fa

lha

nas j

unçõ

es d

os

trans

isto

res

–D

efor

maç

ões e

lást

icas

ou

plás

ticas

exc

essi

vas

–Fa

lha

de ru

ptur

a dú

ctil

–Fa

lha

de ru

ptur

a fr

ágil

–Fa

lha

de fa

diga

–Fa

lha

de “

Cre

ep”

–Fa

lha

devi

da a

cho

que

térm

ico

–Fa

lha

devi

da a

tens

ões d

e C

orro

são

–Fa

lha

devi

da a

fadi

ga té

rmic

a

TE

C-E

NC

2-2

0

FALHAS TERMICAMENTE INDUZIDAS

1.FA

LHA

NA

S JU

NÇ

ÕES

DO

S TR

AN

SIST

OR

ES–

Qua

ndo

o ca

lor p

rodu

zido

num

C

hip

não

é re

mov

ido

conv

enie

ntem

ente

, a T

empe

ratu

ra

na ju

nção

do

trans

isto

r ele

va-s

e po

dend

o re

sulta

r num

a ru

ptur

a té

rmic

a da

junç

ão P

-N.

2.D

EFO

RM

AÇ

ÕES

ELÁ

STIC

AS

OU

PLÁ

STIC

AS

EXC

ESSI

VA

S–

Pode

m c

ausa

r des

loca

men

tos,

queb

ras d

e fio

s ou

film

es n

o em

paco

tam

ento

3.FA

LHA

DE

RU

PTU

RA

DÚ

CTI

L–

Surg

e qu

ando

def

orm

açõe

s pl

ástic

as re

sulta

m e

m re

duçõ

es

prog

ress

ivas

da

seçã

o (s

olda

s)

4.FA

LHA

DE

RU

PTU

RA

FR

ÁG

IL

–A

cont

ece

quan

do d

efor

maç

ões

elas

topl

ástic

as re

sulta

m e

m q

uebr

a de

liga

ções

inte

r-at

ômic

as

prim

aria

s (C

erâm

icas

)5.

FALH

A D

E FA

DIG

A–

Falh

a re

sulta

nte

da a

plic

ação

de

carg

as fl

utua

ntes

ou

defo

rmaç

ões

cícl

icas

dur

ante

um

per

íodo

de

tem

po (v

ida

de fa

diga

) no

empa

cota

men

to6.

FALH

A D

E “C

REE

P”–

Surg

e qu

ando

as d

efor

maç

ões

plás

ticas

num

mat

eria

l, sã

o m

antid

as so

b in

fluên

cia

de

tens

ões

e To

, re

sulta

m e

m a

ltera

ções

in

acei

táve

is n

as d

imen

sões

do

com

pone

nte

TE

C-E

NC

2-2

1

FALHAS TERMICAMENTE INDUZIDAS

7.FA

LHA

DEV

IDO

A C

HO

QU

E TÉ

RM

ICO

–A

cont

ece

quan

do a

ltos g

radi

ente

s de

T opr

oduz

em n

ívei

s el

evad

os d

e te

nsão

que

ultr

apas

sam

os l

imia

res e

lást

icos

ou

de

frat

ura

do m

ater

ial u

sado

8.FA

LHA

DEV

IDA

A T

ENSÕ

ES D

E C

OR

RO

SÃO

–O

corr

e qu

ando

as t

ensõ

es té

rmic

as n

um a

mbi

ente

suje

ito a

co

rros

ão g

era

trinc

as su

perf

icia

is, u

sual

men

te n

as fr

onte

iras d

egr

ão, o

que

pro

mov

e a

prop

agaç

ão d

e tri

ncas

e ra

chad

uras

9.FA

LHA

DEV

IDA

A F

AD

IGA

TÉR

MIC

A–

Esta

falh

a ap

rese

nta

varia

s orig

ens:

•Ex

pans

ões t

érm

icas

repe

tidas

e/o

u•

Con

traçõ

es té

rmic

as re

petid

as•

Tens

ão té

rmic

a ca

usad

a po

r pon

tos q

uent

es•

Rev

ersã

o de

car

gas d

evid

o ao

não

cas

amen

to d

os

Coe

ficie

ntes

de

Expa

nsão

Tér

mic

a do

s mat

eria

is u

sado

s

TE

C-E

NC

2-2

2

INCIDÊNCIA de FALHAS em IC’s

TE

C-E

NC

2-2

3

MECANISMOS DE FALHA EM CHIPS ELETRÔNICOS

•El

etro

mig

raçã

o: M

ovim

ento

de

átom

os m

etál

icos

den

tro

do m

etal

com

o

resu

ltado

do

impa

cto

dos e

létr

ons p

elo

fluxo

de

corr

ente

, oca

sion

ando

rup

tura

s ac

umul

açõe

s e c

urto

s cir

cuito

s ent

re a

s m

etal

izaç

ões d

e al

umín

io d

o C

.I.•

Rup

tura

s dev

idas

ao

“Stre

ss”:

São

rup

tura

s em

con

duto

res d

e fil

me

fino

asso

ciad

as g

eral

men

te a

“st

ress

” de

ori

gem

térm

ico.

•Ef

eito

s Quí

mic

os n

as m

etal

izaç

ões d

e A

l.:

Est

es e

feito

s são

rea

ções

ent

re d

o al

umín

io c

om v

idro

s (Fo

sfos

ilica

tos)

em

enc

apsu

lam

ento

s plá

stic

os e

cer

âmic

os,

devi

do a

um

idad

e e

falh

as d

a ca

mad

a de

pass

ivaç

ão.

•R

uptu

ra d

o ox

ido

: Em

tran

sist

ores

tipo

MO

S o

oxid

o po

de r

ompe

r de

vido

a

alto

s gr

adie

ntes

de

cam

po e

létr

ico.

•

“Hot

Car

riers

”: P

odem

ser

inje

tado

s no

oxid

o do

s MO

S, m

udan

do o

Vt d

o tr

ansi

stor

, red

uzin

do su

a tr

ansc

ondu

tânc

ia e

pro

duzi

ndo

falh

as.

•R

adia

ção

:Par

tícul

as a

lfa o

u be

ta p

odem

pro

duzi

r su

ficie

ntes

par

es e

létr

on-

lacu

na p

ara

indu

zir

os c

ham

ados

“So

ft e

rror

s”

•D

esca

rgas

Ele

trost

átic

as: S

ão d

esca

rgas

ori

gina

das p

or c

arga

s ele

tros

tátic

as

intr

oduz

idas

nos

dis

posi

tivos

por

pes

soas

ou

disp

ositi

vos c

arre

gado

s.

TE

C-E

NC

2-2

4

MECANISMOS de FALHA

TE

C-E

NC

2-2

5

CONTROLE TÉRMICO DOS ENCAPSULAMENTOS

•O

BJE

TIV

OS:

–M

ante

r as T

o da

s jun

ções

de

todo

s os c

ompo

nent

es a

baix

o do

s ní

veis

máx

imos

per

miti

dos

–A

dmin

istra

r a d

ifere

nça

de T

o de

junç

ão e

ntre

com

pone

ntes

–A

dmin

istra

r dife

renç

as d

e To

ent

re m

embr

os e

stru

tura

is d

o ar

ranj

o–

Qua

ndo

impl

emen

tada

cor

reta

men

te, u

ma

boa

adm

inis

traçã

o té

rmic

a po

de:

–Es

tend

er a

vid

a do

s com

pone

ntes

alé

m d

a vi

da p

roje

tada

. –

Man

ter a

ope

raçã

o do

dis

posi

tivo

sem

flut

uaçõ

es in

duzi

das p

or

tem

pera

tura

exc

essi

va.

–A

umen

tar a

s vel

ocid

ades

de

chav

eam

ento

já q

ue a

tem

pera

tura

de

oper

ação

é re

duzi

da n

os d

ispo

sitiv

os se

mic

ondu

tore

s. –

Aum

enta

r a e

ficiê

ncia

térm

ica

dos c

ompo

nent

es p

assi

vos .

TE

C-E

NC

2-2

6

ADMINISTRAÇÃO TÉRMICA nos ENCAPSULAMENTOS

•O

pro

cess

o de

adm

inis

traçã

o té

rmic

a po

de se

r div

idid

o em

três

fase

s prin

cipa

is:

–Tr

ansf

erên

cia

de c

alor

den

tro d

o en

caps

ulam

ento

do

com

pone

nte

sem

icon

duto

r. –

Tran

sfer

ênci

a de

cal

or d

o en

caps

ulam

ento

até

o d

issi

pado

r de

calo

r. –

Tran

sfer

ênci

a de

cal

or d

esde

o d

issi

pado

r de

calo

r até

o m

eio

ambi

ente

.

TE

C-E

NC

2-2

7

TÉC

NIC

AS D

E C

ON

TRO

LE T

ÉRM

ICO

1.R

ESFR

IAM

ENTO

A N

ÍVEL

DE

CH

IP–

Uso

de

Prop

agad

or d

e ca

lor (

Al)

–U

so d

e m

ater

iais

cer

âmic

os d

e al

ta c

ondu

tivid

ade

térm

ica

(AlN

, BeO

, SiC

)–

Uso

de

enca

psul

amen

to re

baix

ado

para

dim

inui

ção

do c

amin

ho té

rmic

o–

Uso

de

diss

ipad

or d

e ca

lor p

ara

redu

zir r

esis

tênc

ias t

érm

icas

con

vect

ivas

2.R

ESFR

IAM

ENTO

A N

ÍVEL

DE

PLA

CA

–M

elho

ria d

a co

ndut

ivid

ade

térm

ica

da p

laca

–Tr

ocad

or d

e ca

lor c

om a

r–

Troc

ador

de

calo

r com

líqu

idos

3.R

ESFR

IAM

ENTO

A N

ÍVEL

DE

PLA

CA

S M

ULT

I-C

HIP

–Tr

ocad

ores

de

calo

r com

ar e

H2O

4.O

UTR

OS

ESQ

UEM

AS

–R

esfr

iam

ento

por

imer

são

(CR

AY

)–

Res

fria

men

to c

riogê

nico

TE

C-E

NC

2-2

8

NOVAS TÉCNICAS de CONTROLE TÉRMICO

•A

pre

ssão

por

nov

as fe

rram

enta

s de

cont

role

térm

ico,

tem

ge

rado

nov

as té

cnic

as c

omo

as se

guin

tes:

–U

tiliz

ação

de

mat

eria

is d

e al

ta c

ondu

tivid

ade

térm

ica.

–

Util

izaç

ão d

e tu

bula

ções

no

subs

trato

(Hea

t pip

e) p

ara

esco

amen

to d

e ca

lor.

–

Util

izaç

ão d

e m

ater

iais

Com

pósi

tos.

–C

ombi

naçã

o de

mat

eria

is p

ara

blin

dage

m d

e EM

I e c

ontro

le té

rmic

o.

–A

doçã

o de

mat

eria

is d

e in

terf

ace

que

redu

zem

as r

esis

tênc

ias t

érm

icas

. –

Col

agem

dire

ta a

subs

trato

s de

alta

con

dutiv

idad

e té

rmic

a.

–U

tiliz

ação

de

técn

icas

MEM

S pa

ra e

scoa

men

to té

rmic

o no

subs

trato

ou n

o pr

óprio

chi

p.

TE

C-E

NC

2-2

9

CARGAS MECÂNICAS DINÂMICAS QUE AFETAM

A CONFIABILIDADE DO EMPACOTAMENTO

1.V

ibra

ção

2.A

cele

raçã

o e

Cho

que

3.R

uído

Acú

stic

o4.

Var

iaçõ

es a

brup

tas d

e Pr

essã

o

TE

C-E

NC

2-3

0

NECESSIDADE de PROTEÇÃO AMBIENTAL nos

ENCAPSULAMENTOS ELETRÔNICOS

•É

nece

ssár

io to

mar

cui

dado

s par

a pr

oteg

er

empa

cota

men

tos e

letrô

nico

s, pl

acas

de

Circ

uito

im

pres

so e

com

pone

ntes

indi

vidu

ais c

ontra

:1.

Suje

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