Circuitos Integrados

Os circuitos integrados são circuitos electrónicos funcionais, constituídos por um conjunto de transístores, díodos, resistências e condensadores, fabricados num mesmo processo, sobre uma substância comum semicondutora de silício que se designa vulgarmente por chip.

O circuito integrado propriamente dito chama-se pastilha (chip, em inglês) e é muito pequeno. A maior parte do tamanho externo do circuito integrado deve-se à caixa e às ligações da pastilha aos terminais externos.

Classificação dos Circuitos Integrados

Classificação dos circuitos integrados quanto ao processo de fabrico:

Circuito integrado monolítico (o seu processo de fabrico baseia-se na técnica planar)
Circuito integrado pelicular (película delgada – thin-film - ou película grossa – thick-film)
Circuito integrado multiplaca
Circuito integrado híbrido (combinação das técnicas de integração monolítica e pelicular)

Classificação dos circuitos integrados quanto ao tipo de transístores utilizados:

Bipolar e Mos-Fet.

Os circuitos integrados digitais estão agrupados em famílias lógicas.

Famílias lógicas bipolares:

RTL – Resistor Transistor Logic – Lógica de transístor e resistência.
DTL – Díode Transistor Logic – Lógica de transístor e díodo.
TTL – Transistor Transistor Logic – Lógica transístor-transístor.
HTL – High Threshold Logic – Lógica de transístor com alto limiar.
ECL – Emitter Coupled Logic – Lógica de emissores ligados.
I2L – Integrated-Injection Logic – Lógica de injecção integrada.

Famílias lógicas MOS:

CMOS – Complemantary MOS – MOS de pares complementares NMOS/PMOS
NMOS – Utiliza só transístores MOS-FET canal N.
PMOS - Utiliza só transístores MOS-FET canal P.

Classificação dos circuitos integrados quanto à sua aplicação:

Lineares ou analógicos

Os primeiros, são CIs que produzem sinais contínuos em função dos sinais que lhe são aplicados nas suas entradas. A função principal do CI analógico é a amplificação. Podem destacar-se neste grupo de circuitos integrados os amplificadores operacionais (AmpOp).

Digitais

Circuitos que só funcionam com um determinado número de valores ou estados lógicos, que geralmente são dois (0 e 1).

Classificação dos circuitos integrados quanto à sua gama de integração:

A gama de integração refere-se ao número de componentes que o CI contém.

SSI (Small Scale Integration) – Integração em pequena escala: São os CI com menos componentes. Podem dispor de até 30 dispositivos por pastilha (chip).
MSI (Medium Scale Integration) – Integração em média escala: Corresponde aos CI com várias centenas de componentes, podendo possuir de 30 a 1000 dispositivos por pastilha (estes circuitos incluem descodificadores, contadores, etc.).
LSI (Large Scale Integration) – Integração em grande escala: Contém milhares de componentes podendo possuir de 1000 até 100 000 dispositivos por pastilha (estes circuitos normalmente efectuam funções lógicas complexas, tais como toda a parte aritmética duma calculadora, um relógio digital, etc.).
VLSI (Very Large Scale Integration) – Integração em muito larga escala: É o grupo de CI com um número de componentes compreendido entre 100 000 e 10 milhões de dispositivos por pastilha (são utilizados na implementação de microprocessadores).
ULSI (Ultra Large Scale Integration) – Integração em escala ultra larga: É o grupo de CI com mais de 10 milhões de dispositivos por pastilha.

Tipos de cápsulas do C.I.

Os principais tipos de cápsulas utilizadas para envolver e proteger os chips são basicamente quatro:

Cápsulas com dupla fila de pinos (DIL ou DIP – Dual In Line).

Cápsulas planas (Flat-pack)

Cápsulas metálicas TO-5 (cilíndricas)

Cápsula SIL – Single In Line

Cápsulas QIL – Quad In Line

Cápsulas especiais

Enquanto as cápsulas TO-5 são de material metálico, as restantes podem utilizar materiais plásticos ou cerâmicos.

Circuitos Integrados de Potência

Alguns integrados de potência têm uma cápsula extremamente parecida com a dos transístores de potência.

Algumas observações importantes a respeito das aletas de acoplamento aos dissipadores de calor:
As aletas podem ser fixadas a dissipadores de alumínio em método idêntico ao utilizado nos transístores de potência.
Acoplar-se as aletas à própria caixa (se for metálica) que contém o circuito.
As aletas podem ser soldadas a uma das faces de cobre do circuito impresso (no caso de uma dupla face).
As aletas, quase sempre estão ligadas electricamente por dentro do c.i., ao pino correspondente ao negativo da alimentação (massa).

Cápsulas de C.I. em SMT

Existem três tipos básicos de cápsulas de circuitos integrados em SMT (Surface Mount Technology):

SOP/SOIC/SO (Small-Outline Integrated Circuit )

Semelhante a um DIP em miniatura e com os pinos dobrados. É composto por materiais que incluem plástico e cerâmica. Além de ser usado para memórias LSI, o SOP também é muito usado em circuitos como o ASSP de pesquenas dimensões. O espaço entre pinos é de 1,27 mm e o número de pinos é de 8 a 44.

SOJ (Small Out-Line J-Leaded Package): J-lead small outline package
TSOP (Thin Small Outline Package): mais pequeno que o SOP com espaçamento de 1,27mm
SSOP (Shrink Small Outline Package): Espaçamento entre pinos de 0,635mm
TSSOP (Thin Shrink Small Outline Package): Mais pequeno que o SOP com espaçamento de 0,65mm
QSOP (Quarter-size Small Outline Package): Espaçamento entre pinos de 0,635 mm
VSOP (Very Small Outline Package): mais pequeno que o QSOP espaçamento entrep pinos de 0,4, 0,5 ou 0,65 mm

PLCC (Plastic-Leaded Chip Carrier)

tem os terminais dobrados para debaixo do corpo.

LCCC – Leadless Ceramic Chip Carrier – não tem pinos. No seu lugar existem uns contactos metálicos moldados na cápsula cerâmica.

QFP (Quad Flat package)

As conexões(pinos) são em forma de L, têm na sua composição cerâmica, ligas metálicas e plástico.
O espaço entre dos pinos é de 1,0 mm, 0,8 mm, 0,65 mm, 0,5 mm, 0,4 mm, 0,3 mm (podem existir espaçamentos diferentes embora estas dimensões sejam as amsi comuns). O número máximo de pinos com espaçamento de 0,65 mm é 304.

Em função da espessura o QFP tem as seguitnes variantes:

LQFP (Flat Quad Flat Pack): A espessura da caixa é de 1,4 mm
TQFP (Thin Quad Flat Pack): Espessura 1.0mm
PQFP (Plastic Quad Flat Package): A caixa PQFP tem uma espaçamento reduzido entre os pinos e pinos de pequenas dimensões. Esdte tipo de caixa destina-se a C.I. com mais de 100 pinos.
CQFP (Ceramic Quare Flat Package): Versão em cerâmica do encapsulamento PQFP.
BQFP (Quad Flat Package with Bumper): Tem saliências nos quatro cantos para evitar a deformação dos pinos durante o transporte. O espaço entre pinos é de 0,635 mm com 84 a 196 pinos.

BGA (Ball Grid Array Package)

Saliências esféricas na superfície traseira do substrato impresso substituem o chumbo, e o chip LSI é montado na superfície frontal da placa e selado por uma resina de moldagem ou um método de encapsulamento, os pinos podem exceder 200.

Pode ser menor que o QFP, no BGA, com ausência de pinos, não é preciso uma preocupação com a deformação de pinos como acontece com o QFP.

OS Ci que usam a tecnologia BGA têm os seguintes encapsulamentos:

CBGA (Ceramic BGA)
FBGA (Fine BGA)
LBGA (Low-profile BGA)
LFBGA (Low-profile Fine-pitch BGA)
MBGA (Micro Ball Grid Array)
MAPBGA (Moulded Array Process BGA)
PBGA (Plastic BGA)
TBGA (Tape BGA)
TEPBGA (Thermally Enhanced Plastic BGA)
UBGA (Ultra Fine BGA)