Circuitos Integrados
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.
![Circuitos Integrados Teoria Circuitos Integrados Teoria](/imagens/circuitos-integrados.gif)
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).
![Sinal electrico analógico Sinal electrico analógico](/imagens/sinal-analogico.png)
- Digitais
Circuitos que só funcionam com um determinado número de valores ou estados lógicos, que geralmente são dois (0 e 1).
![Sinal electrico digital Sinal electrico digital](/imagens/sinal-digital.gif)
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).
![Capsula CI dupla fila](/images/DIP16.webp)
- Cápsulas planas (Flat-pack)
![Capsula CI dupla smds Capsula CI plana smds](/imagens/ci-flat.jpg)
- Cápsulas metálicas TO-5 (cilíndricas)
![Capsula CI Metálica Cilindrica Capsula CI Metálica Cilindrica](/imagens/ci-to-5.png)
- Cápsula SIL – Single In Line
![Capsula CI Fila Única Pinos Capsula CI Fila Única Pinos](/imagens/ci-sil.jpg)
- Cápsulas QIL – Quad In Line
![Capsula CI 4 linhas Pinos Capsula CI 4 filas de Pinos](/imagens/ci-qil.jpg)
- Cápsulas especiais
![Capsula Especial Capsula CI capsulas especiais](/imagens/ci-quad.jpg)
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).
![Capsula CI potência Capsula CI potência](/imagens/ci-potencia.gif)
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.
![Capsula CI smt SOIC Capsula CI smt SOIC](/imagens/smt-soic.png)
- 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.
![Capsula CI smt PLCC Capsula CI smt PLCC](/imagens/smt-plcc.png)
LCCC – Leadless Ceramic Chip Carrier – não tem pinos. No seu lugar existem uns contactos metálicos moldados na cápsula cerâmica.
![Capsula CI smt LCCC Capsula CI smt LCCC](/imagens/smt-lccc.jpg)
QFP (Quad Flat package)
![circuitos integrados QFP](/images/qfp.webp)
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)
![circuitos integrados bga](/images/bga.webp)
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)