Conceptos básicos de los Circuitos Integrados

1. CIRCUITOS INTEGRADOS

2. CONCEPTO
• Un circuito integrado (CI), también
conocido como chip, microchip, es
una estructura de pequeñas
dimensiones de material
semiconductor, normalmente silicio,
sobre la que se fabrican circuitos
electrónicos generalmente mediante
fotolitografía y que está protegida
dentro de un encapsulado de plástico
o de cerámica.

3. INVENCIÓN
• El primer circuito integrado fue
desarrollado en 1959 por el ingeniero Jack
Kilby (1923-2005) pocos meses después de
haber sido contratado por la firma Texas
Instruments. Se trataba de un dispositivo de
germanio que integraba seis transistores en
una misma base semiconductora para
formar un oscilador de rotación de fase.

4. TIPOS
• Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo
monocristal, habitualmente de silicio, pero también
existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-
germanio, etc.
• Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares
a los circuitos monolíticos, pero, además,
contienen componentes difíciles de fabricar con
tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y
conversores D/A se fabricaron en tecnología
híbrida hasta que los progresos en la tecnología
permitieron fabricar resistencias precisas.
• Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan
bastante de los circuitos monolíticos. De hecho
suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula,
transistores, diodos, etc. En el mercado se
encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en
módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de
alimentación, circuitos de encendido para
automóvil, etc.

5. CLASIFICACIÓN
• Por el número de componentes de los circuitos integrados se
pueden clasificar en:
• SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores
• MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1. 000 transistores
• LSI (Large Scale Integration) grande: 1. 001 a 10. 000 transistores
• VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10. 001 a 100. 000
transistores
• ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100. 001 a 1. 000. 000
transistores
• GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de
transistores

6. • En cuanto a las funciones integradas, los
circuitos se clasifican en dos grandes
grupos:
• Circuitos integrados analógicos: Pueden constar
desde simples transistores encapsulados juntos,
sin unión entre ellos, hasta circuitos completos y
funcionales, como amplificadores, osciladores o
incluso receptores de radio completos.
• Circuitos integrados digitales: Pueden ser desde
básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta
los más complicados microprocesadores o
microcontroladores. Algunos son diseñados y
fabricados para cumplir una función específica
dentro de un sistema mayor y más complejo con
código binario (1 y 0).

7. CIRCUITOS INTEGRADOS ANÁLOGOS
 Los circuitos integrados analógicos comúnmente
constituyen una parte de las fuentes de
alimentación, los instrumentos y las
comunicaciones.
 En estas aplicaciones, los circuitos integrados
analógicos amplifican, filtran y modifican señales
eléctricas.
 En los teléfonos celulares, amplifican y filtran la
señal de entrada de la antena del teléfono.
 El sonido codificado en la señal tiene un nivel de
baja amplitud, después de que el circuito filtra la
señal sonora de la señal de entrada, el circuito
amplifica la señal de sonido y lo envía al altavoz
de tu teléfono celular, lo que le permite escuchar
la voz en el otro extremo.

8. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES
 Los circuitos integrados digitales se
utilizan principalmente para construir
sistemas informáticos, también se
producen en los teléfonos celulares,
equipos de música y televisores.
 Los circuitos integrados digitales incluyen
microprocesadores, micro controladores y
circuitos lógicos.
 Realizan cálculos matemáticos, dirigen el
flujo de datos y toman decisiones basadas
en principios lógicos booleanos

9. TIPOS DE ENCAPSULADOS
• Dentro de los más comunes tenemos:
• DIP (Dual in-line package): Los pines se extienden a lo largo del encapsulado (en
ambos lados) y tiene como todos los demás una muesca que indica el pin número 1.
• SIP (Single In‐Line Package): Los pines se extienden a lo largo de un solo lado del
encapsulado y se lo monta verticalmente en la placa y aunque esta reducción en la
zona de montaje que permite una mayor densidad de montaje, la reducción en los
pines implica menos circuitos internos.
• PGA (Pin Grid Array): Los múltiples pines de conexión se sitúan en la parte inferior del
encapsulado. Este tipo se utiliza para CPUs de PC y era la principal opción a la hora
de considerar la eficiencia pin-capsula-espacio antes de la introducción de BGA. Los
PGAs se fabricaron de plástico y cerámica, los de plástico son los más utilizados y los
de cerámica son utilizados pocas aplicaciones.
• QFP (Quad Flat Package): Los pines de conexión se extienden a lo largo de los cuatro
bordes del CI. Este es en la actualidad el encapsulado de montaje superficial más
popular, debido que permite un mayor número de pines.

10. TIPOS DE ENCAPSULADO Y OTROS

11. OTROS ENCAPSULADOS

12. OTROS ENCAPSULADOS

13. VENTAJAS
• Los CI tienen dos principales ventajas:
• El bajo costo es debido a que posee todos sus componentes impresos en
una unidad de fotolitografía en lugar de ser construidos un transistor a
la vez. Más aún, los CI empaquetados usan mucho menos material que
los circuitos discretos.
• El rendimiento es alto ya que los componentes de los CI cambian
rápidamente y consumen poco poder (comparado sus contrapartes
discretas) como resultado de su pequeño tamaño y proximidad de todos
sus componentes.

14. DESVENTAJAS
• La desventaja que pueden presentar estos circuitos integrados
son susceptibles a ser dañados por las altas temperaturas si no
son disipados correctamente, otra cosa es que si se daña una
de sus funciones hay que reemplazar el circuito completo.

15. USOS
• El uso de los circuitos integrados
cubre una infinidad de tipos y
funciones. Siendo omnipresentes
en ordenadores, celulares,
counicaciones, manufactura,
transporte, internet..

16. MODO DE USO Y RECOMENDACIONES

17. IDENTIFICACIÓN DE PINES
• Todos los circuitos integrados son polarizados y cada pin es único en
término de ubicación y función. Esto significa que el encapsulado debe tener
alguna forma para determinar a qué pin corresponde. La mayoría de los
circuitos integrados ocupan una hendidura (Notch) o un punto (Dot) para
indicar cuál es el primer pin.

18. IDENTIFICACIÓN DE PINES
• Una vez que se sabe dónde se encuentra el primer pin, los
números de pines restantes incrementan secuencialmente en
sentido con las manijas del reloj alrededor del chip.

19. C.I. EN LOS PROTOBOARDS
• Cada uno de los pines en un circuito integrado
están separados por 0.1″ (2.54mm), lo cual es
una separación estándar y es perfecta para
poder montarlos en protoboards.
• El área entre cada fila de pines está
perfectamente distanciada para permitir que un
circuito integrado se monte en el área central de
un protoboard. Esto permite que cada uno de los
pines tenga su propia fila en el protoboard, y se
asegura que estos no hagan cortocircuito el uno
con el otro.

20. C.I. EN LOS PCB
• Aparte de ser usados en protoboards, los circuitos integrados
pueden ser soldados en placas PCB. Se insertan a un lado de la
placa y son soldados al otro lado. A veces, en vez de soldarlo
directamente al circuito integrado, es buena idea poner un
zócalo. Esto permitirá que un circuito integrado se pueda sacar
y ser intercambiado si llega a quemarse.

21. MANIPULACIÓN DEL CI
• Al comprar algún CI, puede que algunas veces nos vengan
insertados en pequeños pedazos de tecnopor, esponjas, cajas
de aluminio, etc negras, están se utilizan para que las patas del
CI no se doblen.

22. MANIPULACIÓN DEL CI
• El material que se utiliza para proteger las patas del CI también significa que se debe
tener cuidado en el agarre de los CI con las manos, y es que, aunque parezca
absurdo, con el solo hecho de rosar con los dedos de la mano las patas del CI
podemos dañar los delicados circuitos internos debido a la carga estática que
poseemos nosotros en nuestro cuerpo. Para saber si esto puede pasar en nuestro CI
debemos ver las indicaciones de la “datasheet” de nuestro circuito integrado. Si es
así entonces debemos tener cuidado con su manipulación. Lo recomendable es que
se sostenga con unas pinzas o con un alicate de punta y ubicándolo en zócalos en
los PCB.

23. MANIPULACIÓN DEL CI
• De igual manera se debe tener consideración al soldarlos
directamente a los PCB, ya que al ser calentados a grados de
calor superiores a lo que se permite, puede dañar el CI. Para
ello también es recomendable usar zócalos.