Encapsulado electrónico:
Bienvenido al mundo del encapsulado electrónico. Tanto si el tema es nuevo para usted como si es una ingeniera experimentada en búsqueda de información técnica detallada, esta página web cubre todos los niveles de conocimiento. Sirve como centro de conocimientos y constituye un recurso integral para una amplia gama de públicos: desde ingenieros electrónicos, fabricantes o proveedores hasta entusiastas de la tecnología.
Descripción general
- ¿Qué es el encapsulado electrónico y cuándo es útil?
- Campos de aplicación típicos
- Información sobre la tecnología subyacente y los procesos de fabricación
- Descripción de los diferentes tipos y niveles
- Materiales habituales y principios de diseño
- Por qué es clave la confiabilidad
- Tendencias futuras
- Experiencia y productos SCHOTT
Si quiere hacer un repaso de los fundamentos, puede empezar desde el principio. Aquellos que deseen profundizar pueden saltar directamente a las tecnologías. Del mismo modo, puede explorar las subpáginas relacionadas con los materiales y el diseño, así como aspectos importantes relacionados con la fiabilidad.
La sección de tendencias futuras ofrece un avance de las emocionantes innovaciones de EP que se avecinan. Para obtener información sobre las soluciones de encapsulado ofrecidas por SCHOTT visite la descripción general de los principales productos.
¿Qué es el encapsulado electrónico?
Encapsulado electrónico es un término que se puede aplicar tanto a los procedimientos implicados en el encapsulado electrónico como a los productos y sistemas finales que resultan de esos procesos.
Incluye el diseño y la fabricación de estructuras y envolventes que protegen los componentes electrónicos, los dispositivos semiconductores y los sistemas frente a los daños físicos, el estrés ambiental y las interferencias electromagnéticas, a la vez que se aseguran de que funcionen correctamente. También implica seleccionar los mejores materiales y diseños para garantizar la durabilidad de los componentes y proporcionar varias funcionalidades, como la prevención de descargas electrostáticas (ESD).
Hoy en día, los encapsulados electrónicos son una parte importante de la vida cotidiana, ya que los componentes, dispositivos y sistemas eléctricos en los que confiamos a diario, desde smartphones hasta ordenadores y más, todos requieren algún tipo de encapsulado.
¿Cuáles son las principales funciones del encapsulado electrónico?
¿Cuándo es útil el encapsulado electrónico?
El encapsulado electrónico es un factor crítico para las prestaciones, la seguridad y la longevidad de los componentes y dispositivos. Profundice en sus diferentes casos de uso, desde la protección contra amenazas ambientales hasta la optimización de la funcionalidad, para garantizar la seguridad y mejorar la experiencia del usuario:
¿Cuáles son algunas aplicaciones corrientes en las que el encapsulado electrónico es importante?
Hoy en día los encapsulados electrónicos se encuentran en casi todas partes, desde dispositivos portátiles hasta satélites que soportan las duras condiciones del espacio. Dado que desempeña un papel fundamental en un gran número y diversidad de campos, es imposible enumerar todos sus usos en una sola página.
Sus aplicaciones corrientes incluyen:
Tecnología de encapsulado electrónico
¿Cuáles son los diferentes niveles de encapsulado de los sistemas electrónicos?
El encapsulado de sistemas electrónicos se puede clasificar en niveles jerárquicos. El nivel en el que se lleva a cabo el encapsulado depende de factores tales como las necesidades de la aplicación, las condiciones ambientales, las limitaciones de tamaño y las consideraciones de coste. Clique sobre los signos más del gráfico de abajo para ampliar información sobre los diferentes niveles.
Nivel de oblea
Nivel 0 - Chip de circuito integrado (CI)
Nivel 1 - Componente
Nivel 2 - Placa de circuito impreso
Nivel 3 - Módulo
Nivel 4 - Sistema
Nivel de oblea
Nivel 0 - Chip de circuito integrado (CI)
Nivel 1 - Componente
Nivel 2 - Placa de circuito impreso
Nivel 3 - Módulo
Nivel 4 - Sistema
¿Cuáles son los diferentes tipos de encapsulado electrónico?
Los tipos de encapsulado pueden cubrir desde cajas de plástico sencillas hasta encapsulados especializados de cerámica o vidrio-metal. La elección del encapsulado depende de muchos factores, incluidos el tipo y el tamaño del componente, los requisitos de la aplicación, las consideraciones sobre disipación del calor, las características eléctricas y el proceso de fabricación. Otra pregunta clave es si se necesita un sellado totalmente hermético.
¿Cómo se fabrican los encapsulados electrónicos?
Los encapsulados electrónicos se fabrican mediante una serie de procesos de fabricación diseñados para alojar y proteger circuitos integrados (CI) y otros componentes. Al mismo tiempo deben proporcionar conexiones eléctricas y garantizar una disipación adecuada del calor.
El proceso de fabricación varía para los
-
encapsulados de CI tradicionales:
En este caso, el chip se sitúa directamente en el marco de plomo sin necesidad de una cavidad. Para montar los componentes electrónicos sobre el soporte correspondiente se utilizan los materiales epoxídicos conductores, el enlace eutéctico o la soldadura. Los componentes electrónicos incluidos se conectan a continuación a los conductores mediante una operación de soldadura de hilo o de flip chip. El paso final incluye la utilización del encapsulado o el sobremoldeo para garantizar que no queda gas entre el chip y el material de encapsulado. -
Encapsulados con cavidad:
Ciertos encapsulados, especialmente los utilizados para componentes ópticos o sistemas microelectromecánicos (MEMS), pueden requerir una cavidad para sostener o montar la electrónica y la óptica. Llevan integrados pasantes para permitir que las señales eléctricas y la corriente de alimentación pasen a través de la envolvente. El entorno dentro del encapsulado puede ser aire ambiente, aire seco, un gas insuflado o vacío. Una vez obtenido el entorno interno deseado se cierra o se sella la cavidad.
Tendencias futuras en el encapsulado electrónico
¿Qué impulsa el desarrollo en el encapsulado electrónico?
Una serie de factores influyen en el desarrollo de materiales, diseños y procesos de fabricación para satisfacer las demandas cambiantes de la industria electrónica. Entre los principales impulsores de la innovación se incluyen la miniaturización, la confiabilidad y la eficiencia energética. A pesar de la necesidad continua de mejorar la funcionalidad y las prestaciones, existe también simultáneamente un impulso hacia la reducción de costos.
En lo que respecta a las tendencias específicas, una es incorporar la máxima funcionalidad directamente al chip semiconductor. Los enfoques como, por ejemplo, el sistema en chip (SoC) y el sistema en paquete (SiP) se están utilizando para integrar una amplia gama de componentes y funciones en chips individuales, destinados a aplicaciones móviles o de Internet de las cosas.
Cuando se integran varias funciones en un chip, solo es necesario encapsular un dispositivo, en lugar de muchos componentes independientes. Esto simplifica el proceso general de encapsulado y, al mismo tiempo, mejora las prestaciones, rebaja el consumo de energía y reduce el factor de forma del conjunto.
También se están realizando esfuerzos para llevar a cabo más operaciones de encapsulado a nivel de la oblea, en las que se pueden procesar varios chips simultáneamente. Esto optimiza la eficiencia de la producción y la rentabilidad global. También reduce aún más la necesidad de encapsulados tradicionales.
¿Cómo puede satisfacer el encapsulado electrónico los requisitos de miniaturización?
La miniaturización es una de las tendencias más importantes que están impulsando actualmente la tecnología del encapsulado electrónico. Tanto si se trata de un nuevo dispositivo médico como de la última tecnología ponible, se van superando límites debido a la necesidad de componentes más pequeños, ligeros y eficientes energéticamente.
A medida que los dispositivos reducen continuamente su tamaño se están desarrollando nuevos enfoques para crear encapsulados ligeros y compactos que, al mismo tiempo, ofrezcan una protección superior. Entre ellos se incluyen el apilado de chips y el encapsulado 3D, que optimizan el aprovechamiento del espacio limitado disponible en los smartphones. A medida que los componentes electrónicos se hacen más pequeños, también es posible integrarlos sin problemas en materiales tejidos y sustratos flexibles. Esto hace posible una serie de funciones completamente nuevas, como el seguimiento de los signos vitales y la mejora del rendimiento deportivo. Con estas tecnologías avanzadas surge la necesidad de nuevos tipos de soluciones de encapsulado especializadas, compactas y biocompatibles para proteger e integrar estos componentes electrónicos. El movimiento hacia una mayor consciencia ecológica en la electrónica de consumo ha comportado también un énfasis cada vez mayor en el uso de materiales sostenibles.
Conclusión:
El encapsulado electrónico es esencial no solo para proteger los componentes y dispositivos electrónicos, sino también para garantizar su funcionalidad y sus prestaciones. Al incluir también la gestión térmica, las conexiones electrónicas, la atenuación de las interferencias y el soporte estructural, el encapsulado electrónico permite realizar dispositivos eficientes, fiables y adecuados para una amplia variedad de sectores. A medida que la electrónica se integre más y más en la vida cotidiana, las soluciones de encapsulado seguirán adaptándose a la necesidad de mejorar las prestaciones, la densidad de empaquetado y la sostenibilidad.
Autor Robert Hettler, director de I+D de Optoelectrónica
Bibliografía
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Roth, A. (1994), Vacuum sealing techniques (Técnicas de sellado al vacío), Oxford
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Blackwell, G. (2017), The Electronic Packaging Handbook (El manual de encapsulado electrónico), IEEE Press
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Harper, C., Miller, M. (1993), Electronic Packaging, Microelectronics and Interconnection Dictionary (Diccionario de encapsulado electrónico, microelectrónica e interconexión), McGraw-Hill, Inc.
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John Lau, C.P. Wong, John L. Prince, Wataru Nakayama (1998), Electronic Packaging, Design, Materials, Process and Reliability (Encapsulado electrónico, diseño, materiales, proceso y fiabilidad), McGraw-Hill, Inc.
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Schneider, S. (1991), Engineered Materials Handbook, Volume 4, Ceramics and Glasses (Manual de materiales de ingeniería, Volumen 4, Cerámicas y vidrios), The Materials Information Society
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