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• Gina Salinas

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Tipos de Encapsulados

Primeros encapsulados soviéticos Dado que los chips de silicio son muy delicados, incluso una pequeña partícula de polvo o de gota de agua puede afectar su funcionamiento. La luz también puede causar mal funcionamiento. Para combatir estos problemas, los chips se encuentran protegidos por una carcaza o encapsulado. El encapsulado cumple las siguientes funciones: 

Excluir las influencias ambientales: La humedad y el polvo en el aire son causas directas de defectos en los dispositivos semiconductores, además de las vibraciones y los golpes. La iluminación y los imanes también pueden causar mal funcionamiento. EL encapsulado evita estas influencias externas, y protege el chip de silicio.



Permitir la conectividad eléctrica: Si los chips de silicio fueran simplemente encerrados dentro de un encapsulado no podrían intercambiar señales con el exterior. Los encapsulados permiten la fijación de conductores metálicos denominados pines o esferas de soldadura (BGA) permitiendo que las señales sean enviadas a y desde el dispositivo semiconductor.



Disipar el calor: Los chips de silicio se calientan durante el funcionamiento. Si la temperatura del chip se eleva hasta valores demasiados altos, el chip funcionara mal, se desgastara o se destruirá dependiendo del valor de temperatura alcanzado. Los encapsulados pueden efectivamente liberar el calor generado.



Mejorar el manejo y montaje: Debido a que los circuitos incorporados en chips de silicio y los chips de silicio en sí son tan pequeños y delicados, no pueden ser fácilmente manipulados, y realizar un montaje en esa pequeña escala sería difícil. Colocar el chip en una cápsula hace que sea más fácil manejar y de montar en placas de circuitos impresos. Existen 2 clasificaciones generales para lo encapsulados, según contengan circuitos integrados o componentes discretos, encapsulados IC y encapsulados discretos respectivamente.

Dual in-line package Dual in-line package o DIP es una forma de encapsulamiento común en la construcción de circuitos integrados. La forma consiste en un bloque con dos hileras paralelas de pines, la cantidad de éstos depende de cada circuito. Por la posición y espaciamiento entre pines, los circuitos DIP son especialmente prácticos para construir prototipos en tablillas de protoboard. Concretamente, la separación estándar entre dos pines o terminales es de 0,1“(2,54 mm). La nomenclatura normal para designarlos es «DIPn», donde n es el número de pines totales del circuito. Por ejemplo, un circuito integrado DIP16 tiene 16 pines, con 8 en cada fila. Dada la actual tendencia a tener circuitos con un nivel cada vez más alto de integración, los paquetes DIP están siendo sustituidos en la industria por encapsulados de Tecnología de montaje superficial, (conocida por las siglas SMT, surface-mount technology o SMD, surface-mount device). Estos últimos tienen un diseño mucho más adecuado para circuitos con un alto número de patas, mientras que los DIP raras veces se encuentran en presentaciones de más de 40 patas.

DIP: 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. Este encapsulado básico fue el más utilizado hace unos años y sigue siendo el preferido a la hora de armar plaquetas por partes de los amantes de la electrónica casera debido a su tamaño lo que facilita la soldadura. Hoy en día, el uso de este encapsulado (industrialmente) se limita a UVEPROM y sensores.

Orientación y numeración de los pines Para representar los pines en los esquemas de circuitos, se emplean números que identifican a cada uno. Para numerar los pines de un DIP hay que fijarse en el pequeño agujero que incluye en un extremo. El pin que está a su lado será el número 1. A partir de ahí, se numeran consecutivamente los pines de su fila. Al terminar pasamos a la otra fila, y, en sentido inverso, la recorremos hasta llegar al final. Es decir, se numeran de forma circular. En la figura de la derecha aparece como se numeraría un circuito DIL16.

Para trabajos en placas de circuito, se suelen usar unos soportes de plástico para este tipo de empaquetados, denominados zócalos, que contienen una serie de orificios colocados de la misma forma que el circuito. Así no soldamos directamente el circuito a la

placa (que podría deteriorarse con el calor), sino el zócalo. Una vez está fijado, se coloca encima el circuito integrado. Si tenemos que sacar y poner continuamente el integrado, una forma práctica para que no se deterioren las patitas del encapsulado es poner dos zócalos, uno fijo en la placa y otro fijo en el integrado. Existen los zócalos de cero fuerzas cuando se necesita instalar y remover muchas veces el circuito integrado. En este caso con una palanca se libera o sujeta el circuito integrado.

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. Este encapsulado básico fue el más utilizado hace unos años y sigue siendo el preferido a la hora de armar plaquetas por partes de los amantes de la electrónica casera debido a su tamaño lo que facilita la soldadura. Hoy en día, el uso de este encapsulado (industrialmente) se limita a UVEPROM y sensores.

Numero de pines DIP-8

encapsulados DIP

DIP-14

DIP-16

DIP-18

DIP-20

DIP-24

DIP-28

DIP-40

SIP: Los pines se extienden a lo largo de un solo lado del encapsulado y se lo monta verticalmente en la plaqueta. La consiguiente reducción en la zona de montaje permite una densidad de montaje mayor a la que se obtiene con el DIP.

El solo paquete en línea o SIP, es un paquete de IC que tiene una sola fila de cables que sobresalen de la parte inferior de su cuerpo. No se utiliza tan ampliamente como paquetes de doble en línea, tales como la PDIP y la Cerdip debido a su número limitado de pines. SIP se utilizan a menudo en redes de envasado de múltiples resistencias. El plomo conteos para el rango de SIP de 4 a 40. SIP suelen tener un ancho de cuerpo de cualquiera de 300 milésimas de pulgada o 600 milésimas. El paso principal de un SIP es típicamente 100 milésimas. Tabla 1. Propiedades de algunos paquetes Individual en Línea Plomo cuente

Ancho

Longitud

Espesor

Paso

4

300 milésimas

375 milésimas

130 milésimas

100 milésimas

8

300 milésimas

750 milésimas

130 milésimas

100 milésimas

9

300 milésimas

890 milésimas

130 milésimas

100 milésimas

10

300 milésimas

1020 milésimas

130 milésimas

100 milésimas

14

300 milésimas

1450 milésimas

130 milésimas

100 milésimas

24

300 milésimas

2425 milésimas

130 milésimas

100 milésimas

Animación del funcionamiento de una memoria SIP Como apoyo a la compresión de tema te ofrecemos una animación sobre el funcionamiento interno de la memoria RAM

  

La celda de memoria se encarga de una corriente eléctrica alta cuando indica el valor 1. La celda de memoria se encarga de una corriente eléctrica baja cuando indica el valor 0. Al pagar la computadora las cargas desaparecen y por ello toda la información se pierde.

Definición de memoria tipo SIP SIP es la sigla de (single In-Line) lo que traducido significa *soporte simple en línea* son los primeros tipos de memoria DRAM (RAM de celdas construidas a base de capacitores) que integraron en una sola tarjeta varios módulos de memoria TSOP lográndose comercializar mayores capacidades en una sola placa. Las terminales se

concentrando en la parte baja en forma de pines (30) que se insertaban dentro de las ranuras especiales de la tarjeta principal (motherboard) Reemplazaron el uso de las memorias TSOP Las memorias SIP fueron rápidamente reemplazadas por las memorias RAM tipo SIMM (Single-In Memory Module) ya que las terminales se integraron a una placa plástica y se hizo más resistente a los dobleces.

Características generales de la memoria SIP Solo se comercializó una versión de memoria SIP de 30 terminales. + Cuentan con una forma física especial, pero tenían el inconveniente de que al tener los pines libres y en línea corrían el riesgo de doblarse y romperse. + La memoria SIP de 30 terminales permite el manejo de 8 bits. + La medida del SIP de 30 terminales es de 8.96 cm. de largo X 1.92 cm. de alto.

Partes que componen la memoria SIP Los componentes son visibles, ya que no cuenta con cubierta protectora; son básicamente los siguientes:

1.- Tarjeta: es una placa plástica sobre la cuál están soldadas los componentes de la memoria. 2.-Chips: son módulos de memoria volátil. 3.- Conector (30 pines): son terminales tienen forma de pin, que se insertan en el módulo especial para memoria SIP.

Figura 3. Esquema de una memoria RAM tipo SIP.

Conectores - pines para la ranura Conector SIP 30 pines

Figuras Conector de la memoria "Ranura" de la tarjeta principal

Velocidad de la memoria SIP La unidad para medir la velocidad de las memorias RAM es en MegaHertz (MHz). En el caso de los SIP su velocidad de trabajo era la misma que los microprocesadores del momento, esto es aproximadamente entre 25 MHZ y 33 MHz.

La memoria de paridad Es una característica integrada en los chips de memoria, la cuál consiste en la detección de errores durante las operaciones de lectura dentro de la memoria, antes de que la computadora utilice el dato. Esto se logra añadiendo un "bit extra" por cada byte (8 bits), de modo que si el número de "unos" del byte es par, el "bit extra o bit de paridad" será 1 y si el número de "unos" del byte es impar, el "bit extra o bit de paridad" será 0, ejemplo: Carácter Humano

Byte

Número de unos

Impar o par

Bit de paridad

A

0100 0001

L

0100 1100

2

Par

1

3

Impar

0

Entonces al momento de utilizar el byte, si este no coincide con su paridad asignada, se produce error de paridad pero no se corrige, para ello se desarrollo posteriormente la tecnología ECC.

El tiempo de acceso de la memoria SIP Es el tiempo que transcurre para que la memoria RAM dé un cierto resultado que el sistema le solicite y su medida es en nanosegundos (nseg):

Tipo de memoria

Tiempo de respuesta en nanosegundos

(nseg) SIP 30 pines

60 nseg

El tiempo de acceso de la memoria SIP La unidad práctica para medir la capacidad de almacenamiento de una memoria SIP es Kilobyte (KB) y el Megabyte (MB). En este caso como hubo 2 versiones, estas varían de acuerdo al modelo y se comercializaron básicamente las siguientes capacidades: Tipo de memoria

Capacidad en Kilobytes (KB) / Megabytes (MB)

SIP 30 pines

256 KB, 512 KB, 1 MB?

Uso especifico en la memoria SIP Los SIP de 30 pines se utilizaron básicamente en computadoras con microprocesadores de la familia INTEL® 286.

La memoria RAM La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory) se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se denominan «de acceso aleatorio» porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible. Durante el encendido del computador, la rutina POST verifica que los módulos de memoria RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de pitidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma.

Nomenclatura

La expresión memoria RAM se utiliza frecuentemente para describir a los módulos de memoria utilizados en los computadores personales y servidores. En el sentido estricto, esta memoria es solo una variedad de la memoria de acceso aleatorio: las ROM, memorias Flash, caché (SRAM), los registros en procesadores y otras unidades de procesamiento también poseen la cualidad de presentar retardos de acceso iguales para cualquier posición. Los módulos de RAM son la presentación comercial de este tipo de memoria, que se compone de circuitos integrados soldados sobre un circuito impreso independiente, en otros dispositivos como las consolas de videojuegos, la RAM va soldada directamente sobre la placa principal.

Historia Uno de los primeros tipos de memoria RAM fue la memoria de núcleo magnético, desarrollada entre 1949 y 1952 y usada en muchos computadores hasta el desarrollo de circuitos integrados a finales de los años 60 y principios de los 70. Esa memoria requería que cada bit estuviera almacenado en un toroide de material ferromágnetico de algunos milímetros de diámetro, lo que resultaba en dispositivos con una capacidad de memoria muy pequeña. Antes que eso, las computadoras usaban relés y líneas de retardo de varios tipos construidas para implementar las funciones de memoria principal con o sin acceso aleatorio. En 1969 fueron lanzadas una de las primeras memorias RAM basadas en semiconductores de silicio por parte de Intel con el integrado 3101 de 64 bits de memoria y para el siguiente año se presentó una memoria DRAM de 1024 bytes, referencia 1103 que se constituyó en un hito, ya que fue la primera en ser comercializada con éxito, lo que significó el principio del fin para las memorias de núcleo magnético. En comparación con los integrados de memoria DRAM actuales, la 1103 es primitiva en varios aspectos, pero tenía un desempeño mayor que la memoria de núcleos. En 1973 se presentó una innovación que permitió otra miniaturización y se convirtió en estándar para las memorias DRAM: la multiplexación en tiempo de la direcciones de memoria. MOSTEK lanzó la referencia MK4096 de 4096 bytes en un empaque de 16 pines,1 mientras sus competidores las fabricaban en el empaque DIP de 22 pines. El esquema de direccionamiento2 se convirtió en un estándar de facto debido a la gran popularidad que logró esta referencia de DRAM. Para finales de los 70 los integrados eran usados en la mayoría de computadores nuevos, se soldaban directamente a las placas base o se instalaban en zócalos, de manera que ocupaban un área extensa de circuito impreso. Con el tiempo se hizo obvio que la instalación de RAM sobre el impreso principal, impedía la miniaturización, entonces se idearon los primeros módulos de memoria como el SIPP, aprovechando las ventajas de la construcción modular. El formato SIMM fue una mejora al anterior, eliminando los pines metálicos y dejando unas áreas de cobre en uno de los bordes del impreso, muy similares a los de las tarjetas de expansión, de hecho los módulos SIPP y los primeros SIMM tienen la misma distribución de pines.

4MiB de memoria RAM para un computador VAX de finales de los 70. Los integrados de memoria DRAM están agrupados arriba a derecha e izquierda.

Módulos de memoria tipo SIPP instalados directamente sobre la placa base.

Integrado de silicio de 64 bits sobre un sector de memoria de núcleo magnético (finales de los 60). 

FPM-RAM (Fast Page Mode RAM)

Inspirado en técnicas como el "Burst Mode" usado en procesadores como el Intel 486,3 se implantó un modo direccionamiento en el que el controlador de memoria envía una sola dirección y recibe a cambio esa y varias consecutivas sin necesidad de generar todas las direcciones. Esto supone un ahorro de tiempos ya que ciertas operaciones son repetitivas

cuando se desea acceder a muchas posiciones consecutivas. Funciona como si deseáramos visitar todas las casas en una calle: después de la primera vez no seria necesario decir el número de la calle únicamente seguir la misma. Se fabricaban con tiempos de acceso de 70 o 60 ns y fueron muy populares en sistemas basados en el 486 y los primeros Pentium.

Módulos formato SIMM de 30 y 72 pines, los últimos fueron utilizados con integrados tipo EDO-RAM. 

EDO-RAM (Extended Data Output RAM)

Lanzada en 1995 y con tiempos de accesos de 40 o 30 ns suponía una mejora sobre su antecesora la FPM. La EDO, también es capaz de enviar direcciones contiguas pero direcciona la columna que va utilizar mientras que se lee la información de la columna anterior, dando como resultado una eliminación de estados de espera, manteniendo activo el buffer de salida hasta que comienza el próximo ciclo de lectura. 

BEDO-RAM (Burst Extended Data Output RAM)

Fue la evolución de la EDO RAM y competidora de la SDRAM, fue presentada en 1997. Era un tipo de memoria que usaba generadores internos de direcciones y accedía a más de una posición de memoria en cada ciclo de reloj, de manera que lograba un desempeño un 50% mejor que la EDO. Nunca salió al mercado, dado que Intel y otros fabricantes se decidieron por esquemas de memoria sincrónicos que si bien tenían mucho del direccionamiento MOSTEK, agregan funcionalidades distintas como señales de reloj.

Tecnología de memoria La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lectura-escritura de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asíncronas. Hace más de una década toda la industria se decantó por las tecnologías síncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia superior a 66 MHz.

Tipos de DIMMs según su cantidad de Contactos o Pines:          

72-pin SO-DIMM (no el mismo que un 72-pin SIMM), usados por FPM DRAM y EDO DRAM 100-pin DIMM, usados por printer SDRAM 144-pin SO-DIMM, usados por SDR SDRAM 168-pin DIMM, usados por SDR SDRAM (menos frecuente para FPM/EDO DRAM en áreas de trabajo y/o servidores) 172-pin MicroDIMM, usados por DDR SDRAM 184-pin DIMM, usados por DDR SDRAM 200-pin SO-DIMM, usados por DDR SDRAM y DDR2 SDRAM 204-pin SO-DIMM, usados por DDR3 SDRAM 240-pin DIMM, usados por DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM y FB-DIMM DRAM 244-pin MiniDIMM, usados por DDR2 SDRAM

Memorias RAM con tecnologías usadas en la actualidad

SDR SDRAM Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium y en los Pentium III , así como en los AMD K6, AMD AthlonK7 y Duron. Está muy extendida la creencia de que se llama SDRAM a secas, y que la denominación SDR SDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR, pero no es así, simplemente se extendió muy rápido la denominación incorrecta. El nombre correcto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto la SDR como la DDR) son memorias síncronas dinámicas. Los tipos disponibles son:   

PC66: SDR SDRAM, funciona a un máx. de 66,6 MHz. PC100: SDR SDRAM, funciona a un máx. de 100 MHz. PC133: SDR SDRAM, funciona a un máx. de 133,3 MHz.

RDRAM Se presentan en módulos RIMM de 184 contactos. Fue utilizada en los Pentium IV . Era la memoria más rápida en su tiempo, pero por su elevado costo fue rápidamente cambiada por la económica DDR. Los tipos disponibles son:

   

PC600: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 300 MHz. PC700: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 356 MHz. PC800: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 400 MHz. PC1066: RIMM RDRAM, funciona a un máximo de 533 MHz.

DDR SDRAM Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en módulos DIMM de 184 contactos en el caso de ordenador de escritorio y en módulos de 144 contactos para los ordenadores portátiles. Los tipos disponibles son:     

PC1600 o DDR 200: funciona a un máx. de 200 MHz. PC2100 o DDR 266: funciona a un máx. de 266,6 MHz. PC2700 o DDR 333: funciona a un máx. de 333,3 MHz. PC3200 o DDR 400: funciona a un máx. de 400 MHz. PC4500 o DRR 500: funciona a un máx. de 500 MHz

DDR2 SDRAM Las memorias DDR 2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en módulos DIMM de 240 contactos. Los tipos disponibles son:     

PC2-4200 o DDR2-533: funciona a un máx. de 533,3 MHz. PC2-5300 o DDR2-667: funciona a un máx. de 666,6 MHz. PC2-6400 o DDR2-800: funciona a un máx. de 800 MHz. PC2-8600 o DDR2-1066: funciona a un máx. de 1066,6 MHz. PC2-9000 o DDR2-1200: funciona a un máx. de 1200 MHz

Módulos de memoria instalados de 256 MiB cada uno en un sistema con doble canal.

DDR3 SDRAM Las memorias DDR 3 son una mejora de las memorias DDR 2, proporcionan significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una disminución del gasto global de consumo. Los módulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo número que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación diferente de la muesca. Los tipos disponibles son:        

PC3-6400 o DDR3-800: funciona a un máx. de 800 MHz. PC3-8500 o DDR3-1066: funciona a un máx. de 1066,6 MHz. PC3-10600 o DDR3-1333: funciona a un máx. de 1333,3 MHz. PC3-12800 o DDR3-1600: funciona a un máx. de 1600 MHz. PC3-14900 o DDR3-1866: funciona a un máx. de 1866,6 MHz. PC3-17000 o DDR3-2133: funciona a un máx. de 2133,3 MHz. PC3-19200 o DDR3-2400: funciona a un máx. de 2400 MHz. PC3-21300 o DD3-2666: funciona a un máx. de 2666,6 MHz

Módulos de la memoria RAM Los módulos de memoria RAM son tarjetas de circuito impreso que tienen soldados integrados de memoria DRAM por una o ambas caras. La implementación DRAM se basa en una topología de Circuito eléctrico que permite alcanzar densidades altas de memoria por cantidad de transistores, logrando integrados de cientos o miles de megabits. Además de DRAM, los módulos poseen un integrado que permiten la identificación de los mismos ante el computador por medio del protocolo de comunicación SPD. La conexión con los demás componentes se realiza por medio de un área de pines en uno de los filos del circuito impreso, que permiten que el módulo al ser instalado en un zócalo apropiado de la placa base, tenga buen contacto eléctrico con los controladores de memoria y las fuentes de alimentación. Los primeros módulos comerciales de memoria eran SIPP de formato propietario, es decir no había un estándar entre distintas marcas. Otros módulos propietarios bastante conocidos fueron los RIMM, ideados por la empresa RAMBUS. La necesidad de hacer intercambiable los módulos y de utilizar integrados de distintos fabricantes condujo al establecimiento de estándares de la industria como los JEDEC.   

Módulos SIMM: Formato usado en computadores antiguos. Tenían un bus de datos de 16 o 32 bits Módulos DIMM: Usado en computadores de escritorio. Se caracterizan por tener un bus de datos de 64 bits. Módulos SO-DIMM: Usado en computadores portátiles. Formato miniaturizado de DIMM.

Formato SO-DIMM.

Relación con el resto del sistema Dentro de la jerarquía de memoria la RAM se encuentra en un nivel después de los registros del procesador y de las cachés en cuanto a velocidad. Los módulos de memoria se conectan eléctricamente a un controlador de memoria que gestiona las señales entrantes y salientes de los integrados DRAM. Las señales son de tres tipos: direccionamiento, datos y señales de control. En el módulo de memoria esas señales están divididas en dos buses y un conjunto misceláneo de líneas de control y alimentación, Entre todas forman el bus de memoria que conecta la RAM con su controlador: 

Bus de datos: Son las líneas que llevan información entre los integrados y el controlador. Por lo general están agrupados en octetos siendo de 8, 16, 32 y 64 bits, cantidad que debe igualar el ancho del bus de datos del procesador. En el pasado, algunos formatos de módulo, no tenían un ancho de bus igual al del procesador. En ese caso había que montar módulos en pares o en situaciones extremas, de a 4 módulos, para completar lo que se denominaba banco de memoria, de otro modo el sistema no funciona. Esa fue la principal razón para aumentar el número de pines en los módulos, igualando al ancho de bus de procesadores como el Pentium a 64 bits, a principios de los 90.



Bus de direcciones: Es un bus en el cual se colocan las direcciones de memoria a las que se requiere acceder. No es igual al bus de direcciones del resto del sistema, ya que está multiplexado de manera que la dirección se envía en dos etapas. Para ello el controlador realiza temporizaciones y usa las líneas de control. En cada estándar de módulo se establece un tamaño máximo en bits de este bus, estableciendo un límite teórico de la capacidad máxima por módulo.



Señales misceláneas: Entre las que están las de la alimentación (Vdd, Vss) que se encargan de entregar potencia a los integrados. Están las líneas de comunicación para el integrado de presencia que sirve para identificar cada módulo. Están las líneas de control entre las que se encuentran las llamadas RAS (row address strobe) y CAS

(column address strobe) que controlan el bus de direcciones, por último están las señales de reloj en las memorias sincrónicas SDRAM. Algunos controladores de memoria en sistemas como PC y servidores se encuentran embebidos en el llamado "North Bridge" o “Puente Norte" de la placa base. Otros sistemas incluyen el controlador dentro del mismo procesador (en el caso de los procesadores desde AMD Athlon 64 e Intel Core i7 y posteriores). En la mayoría de los casos el tipo de memoria que puede manejar el sistema está limitado por los sockets para RAM instalados en la placa base, a pesar que los controladores de memoria en muchos casos son capaces de conectarse con tecnologías de memoria distintas. Una característica especial de algunos controladores de memoria, es el manejo de la tecnología canal doble (Dual Channel), donde el controlador maneja bancos de memoria de 128 bits, siendo capaz de entregar los datos de manera intercalada, optando por uno u otro canal, reduciendo las latencias vistas por el procesador. La mejora en el desempeño es variable y depende de la configuración y uso del equipo. Esta característica ha promovido la modificación de los controladores de memoria, resultando en la aparición de nuevos chipsets (la serie 865 y 875 de Intel) o de nuevos zócalos de procesador en los AMD (el 939 con canal doble, reemplazo el 754 de canal sencillo). Los equipos de gama media y alta por lo general se fabrican basados en chipsets o zócalos que soportan doble canal o superior, como en el caso del zócalo (o socket, en inglés) 1366 de Intel, que usaba un triple canal de memoria, o su nuevo LGA 2011 que usa cuádruple canal.

Diagrama de la arquitectura de un ordenador.

Detección y corrección de errores Existen dos clases de errores en los sistemas de memoria, las fallas (Hard fails) que son daños en el hardware y los errores (soft errors) provocados por causas fortuitas. Los primeros son relativamente fáciles de detectar (en algunas condiciones el diagnóstico es equivocado), los segundos al ser resultado de eventos aleatorios, son más difíciles de hallar. En la actualidad la confiabilidad de las memorias RAM frente a los errores, es suficientemente alta como para no realizar verificación sobre los datos almacenados, por lo menos para aplicaciones de oficina y caseras. En los usos más críticos, se aplican técnicas de corrección y detección de errores basadas en diferentes estrategias:





La técnica del bit de paridad consiste en guardar un bit adicional por cada byte de datos y en la lectura se comprueba si el número de unos es par (paridad par) o impar (paridad impar), detectándose así el error. Una técnica mejor es la que usa ECC, que permite detectar errores de 1 a 4 bits y corregir errores que afecten a un sólo bit. Esta técnica se usa sólo en sistemas que requieren alta fiabilidad.

Por lo general los sistemas con cualquier tipo de protección contra errores tienen un costo más alto, y sufren de pequeñas penalizaciones en desempeño, con respecto a los sistemas sin protección. Para tener un sistema con ECC o paridad, el chipsety las memorias deben tener soporte para esas tecnologías. La mayoría de placas base no poseen dicho soporte. Para los fallos de memoria se pueden utilizar herramientas de software especializadas que realizan pruebas sobre los módulos de memoria RAM. Entre estos programas uno de los más conocidos es la aplicación Memtest86+ que detecta fallos de memoria.

Memoria RAM registrada Es un tipo de módulo usado frecuentemente en servidores, posee circuitos integrados que se encargan de repetir las señales de control y direcciones: las señales de reloj son reconstruidas con ayuda del PLL que está ubicado en el módulo mismo. Las señales de datos se conectan de la misma forma que en los módulos no registrados: de manera directa entre los integrados de memoria y el controlador. Los sistemas con memoria registrada permiten conectar más módulos de memoria y de una capacidad más alta, sin que haya perturbaciones en las señales del controlador de memoria, permitiendo el manejo de grandes cantidades de memoria RAM. Entre las desventajas de los sistemas de memoria registrada están el hecho de que se agrega un ciclo de retardo para cada solicitud de acceso a una posición no consecutiva y un precio más alto que los módulos no registrados. La memoria registrada es incompatible con los controladores de memoria que no soportan el modo registrado, a pesar de que se pueden instalar físicamente en el zócalo. Se pueden reconocer visualmente porque tienen un integrado mediano, cerca del centro geométrico del circuito impreso, además de que estos módulos suelen ser algo más altos.4 Durante el año 2006 varias marcas lanzaron al mercado sistemas con memoria FBDIMM que en su momento se pensaron como los sucesores de la memoria registrada, pero se abandonó esa tecnología en 2007 dado que ofrecía pocas ventajas sobre el diseño tradicional de memoria registrada y los nuevos modelos con memoria DDR3.

PGA: Los múltiples pines de conexión se sitúan en la parte inferior del encapsulado. Este tipo se utiliza para CPU 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, sin embargo actualmente el plástico es el más utilizado, mientras que los PGAs de cerámica se utilizan para un pequeño número de aplicaciones.

SOP: Los pines se deponen en los 2 tramos más largos y se extienden en una forma denominada “gull wing formation”, este es el principal tipo de montaje superficial y es ampliamente utilizado especialmente en los ámbitos de la microinformática, memorias y IC analógicos que utilizan un número relativamente pequeño de pines.

TSOP: Simplemente una versión más delgada del encapsulado SOP.

Descripción General El TSOP-OBSD-Single es un sensor de proximidad para uso general. Aquí se utiliza para la detección de colisiones. El módulo consta de un IR emisor y receptor de par TSOP. El receptor TSO alta precisión siempre se detecta una señal de

frecuencia fija. Debido a esto, los errores debidos a falsa detección de luz ambiente se reducen significativamente. El módulo consta de 555 IC, trabajando en multivibrador astable configuración. La salida de TSOP es alta cuando reciba una frecuencia fija y baja lo contrario. El indicador LED en la placa ayuda al usuario a comprobar el estado de la sonda sin utilizar ningún adicional de hardware. El consumo de energía de este módulo es bajo. Le da a uno digital de salida y la falsa detección de luz ambiente es baja, debido

El TSOP 1738 es miembro de la serie IR receptor del mando a distancia. Este módulo de sensor IR se compone de un diodo PIN y un pre amplificador que están incorporadas en un único paquete. La salida de TSOP está activo bajo y da +5 V en el estado de apagado. Cuando las ondas de IR, a partir de una fuente, con una frecuencia central de 38 kHz incidente sobre el mismo, su salida pasa a nivel bajo.

Luces provenientes de la luz solar, lámparas fluorescentes, etc. pueden causar perturbaciones a la misma y dar lugar a una salida no deseada incluso cuando la fuente no está transmitiendo señales de IR. Un filtro de paso de banda, una etapa integrador y un control automático de ganancia se utilizan para suprimir tales perturbaciones.

Panorámica de Esquema El 555 se utiliza como un multivibrador astable. La frecuencia de la 555 se sintoniza con el potenciómetro. La salida de 555 se da para el transmisor de infrarrojos. TSOP detecta una frecuencia de 38 KHz. La salida de TSOP pasa a nivel bajo cuando recibe esta frecuencia. Por lo tanto el pin de salida es normalmente alto, ya que, aunque el LED IR es continuamente transmitir, por ningún obstáculo, nada se refleja de vuelta al TSOP. El LED indicador está apagado. Cuando se encuentra un obstáculo, la salida de TSOP pasa a nivel bajo, como la frecuencia requerida se refleja desde el superficie con obstáculos. Esta salida está conectada al cátodo del LED, que a continuación se pone en ON.

Configuración de patillas La figura de la derecha es una vista superior del módulo TSOP. La siguiente tabla muestra la descripción alfiler. PIN No

Conexión

Descripción

1

Salida

Salida digital (Alta o baja)

2

Vcc

Conectado de alimentación

3

Ground

conectado a la tierra del circuito

circuito

Módulo de TSOP tiene un circuito de control incorporado para amplificar los pulsos codificados desde el transmisor de infrarrojos. Se genera una señal cuando fotodiodo PIN recibe las señales. Esta señal de entrada es recibida por un control automático de

ganancia (AGC). Para una amplia gama de entradas, la salida se realimenta a AGC con el fin de ajustar la ganancia a un nivel adecuado. La señal de AGC se pasa a un filtro de paso de banda para filtrar las frecuencias no deseadas. Después de esto, la señal pasa a un demodulador y esta salida desmodulada impulsa un transistor npn. La salida de colector del transistor se obtiene en el pin 3 del módulo de TSOP. Los miembros de serie TSOP17xx son sensibles a diferentes frecuencias centrales del espectro de IR. Por ejemplo TSOP1738 es sensible a 38 kHz, mientras que TSOP1740 a 40 kHz frecuencia central. QFP: Es la versión mejorada del encapsulado SOP, donde los pines de conexión se extienden a lo largo de los cuatro bordes. Este es en la actualidad el encapsulado de montaje superficial más popular, debido que permite un mayor número de pines.

Quad Flat Package Un encapsulado Quad Flat Package (QFP o encapsulado cuadrado plano) es un encapsulado de circuito integrado para montaje superficial con los conectores de componentes extendiéndose por los cuatro lados. Los pines se numeran en sentido contrario a las agujas del reloj a partir del punto guía. QFP utiliza habitualmente de 44 a 200 pines, con una separación entre ellos de 0,4 a 1 mm. Esto es una mejora respecto del encapsulado Small-Outline Integrated Circuit(SOP o SOIC) pues permite una mayor densidad de pines y utiliza las cuatro caras del chip (en lugar de solo dos). Para un número de pines mayor se utiliza la técnica Ball grid array (BGA) que permite usar toda la superficie inferior. El antecesor directo de QFP es Plastic leaded chip carrier (PLCC), que utiliza una distancia entre pines mayor 1.27 mm (50 milésimas de pulgada, a veces abreviada mil) y una mayor altura del encapsulado. Las siglas QFP también pueden hacer referencia a la tecnología de lógica digital Quantum Flux Parametron.

Un Z80 en formato QFP de 44 pines (variante LQFP).

Variantes Aunque la base de todos es un rectángulo (o cuadrado) plano con los pines por todos los lados, se utilizan múltiples variantes. Las diferencias son usualmente en número de pines, espaciado entre ellos, dimensiones y material usado (normalmente para mejorar las características térmicas). Una variante clara es el Bumpered Quad Flat Package (BQFP) que presenta unos salientes en las esquinas del cuerpo del encapsulado que protegen a los pines contra daños mecánicos antes de su soldadura.            

BQFP: Bumpered Quad Flat Package BQFPH: Bumpered Quad Flat Package with Heat spreader CQFP: Ceramic Quad Flat Package FQFP: Fine Pitch Quad Flat Package HQFP: Heat sinked QFP LQFP: Low Profile Quad Flat Package MQFP: Metric Quad Flat Package PQFP: Plastic Quad Flat Package SQFP: Small Quad Flat Packag TQFP: Thin Quad Flat Package VQFP: Very small Quad Flat Package VTQFP: Very Thin Quad Flat Package

Microprocesador Cyrix Cx486SLC en Bumpered Quad Flat Package.

SOJ: Las puntas de los pines se extienden desde los dos bordes más largos dejando en la mitad una separación como si se tratase de 2 encapsulados en uno. Recibe éste nombre porque los pines se parecen a la letra “J” cuando se lo mira desde el costado. Fueron utilizados en los módulos de memoria SIMM.

Circuitos integrados de pequeña esquema Un circuito integrado de contorno pequeño (SOIC) es un paquete de montaje en superficie de circuitos integrados (IC) que ocupa un área de aproximadamente 30-50% menos de una DIP equivalente, con un espesor típico que es 70% menos. Ellos están generalmente disponibles en el mismo pinouts como su contraparte DIP IC. La convención para nombrar el paquete SOIC o veces sólo SO seguido por el número de pines. Por ejemplo, un pasador 14-4011 podría ser alojado en un paquete de SOIC-14 o SO-14. Pequeña-esquema J-plomo (SOJ) es una versión del SOIC con cables de tipo J en lugar de cables de ala de gaviota.

Normas y EIAJ JEDEC SOIC realidad se refiere a al menos dos estándares de paquetes diferentes. El cuerpo SOIC EIAJ es de aproximadamente 5,3 mm (0,21 pulgadas) de ancho, mientras que el cuerpo JEDEC SOIC es de aproximadamente 3,8 mm (0,15 pulgadas) de ancho. Los paquetes EIAJ también son más gruesos y ligeramente más largo. De lo contrario los paquetes son similares. Tenga en cuenta que debido a esto, SOIC no es lo suficientemente específica de un término para describir las partes que son intercambiables. Muchos minoristas electrónicos enumerarán las partes, ya sea en paquete como SOIC si se están refiriendo a los estándares JEDEC o EIAJ. Los paquetes más amplios EIAJ son más comunes con CI Número de pines superiores, pero no hay ninguna garantía de que un paquete de SOIC con cualquier número de pines será uno u otro.

Características generales del paquete Este paquete es más corto y más estrecho que DIP, el paso de lado a lado es de 6 mm para una SOIC-14 (de punta del cable de llevar la punta) y el ancho del cuerpo es 3,9 mm. Estas dimensiones varían en función del SOIC de que se trate, y hay varias variantes. Este paquete tiene "alas de gaviota" lleva sobresale de los dos lados largos y un espaciado de plomo de 0,050 in (1,27 mm).

Estrecha (JEDEC) paquete SOIC La siguiente imagen muestra la forma general de un paquete de SOIC estrecho, con grandes dimensiones. Los valores de estas dimensiones (en mm) para SOICs comunes se muestran en la tabla.

C Espacio entre IC cuerpo y PCB H altura total del vehículo T espesor de plomo L la longitud total del vehículo LW Ancho de plomo LL Longitud de P Pitch WB ancho del cuerpo IC WL conductor a conducir ancho

Paquete ancho Conductividad de ancho

altura espacio longitud pitch longitud Espesor ancho voladizo

SOIC-8N

1.35 a 1.75

3.8 a 5.8 a 6.2 4

0.10 a 4.8 a 5 0.25

1.27

0.41 (1.04)

0.19 0.25

a 0.35 a 0.51

0.33

SOIC14-N

3.8 a 5.8 a 6.2 4

1.35 a 1.75

0.10 a 8.55 a 1.27 0.25 8.75

1.05

0.19 0.25

a 0.39 a 0.46

0.3 a 0.7

SOIC16-N

3.8 a 5.8 a 6.2 4

1.35 a 1.75

0.10 a 9.8 0.25 10

1.05

0.19 0.25

a 0.39 a 0.46

0.3 a 0.7

SOIC16-W

7.4 a 10 a 10.65 7.6

2.35 a 2.65

0.10 a 10.1 a 1.27 0.30 10.5

0.40 a 0.2 1.27 0.33

a 0.31 a 0.51

0.4 a 0.9

a 1.27

DIP (paquete delgado contracción de contorno pequeño) es un componente de tamaño corporal delgada rectangular. A I TSSOP Tipo tiene patas que sobresalen de la parte de anchura del paquete. Un tipo II TSSOP tiene las patas que sobresalen de la porción de longitud del paquete. Recuento de la pierna de un TSSOP puede intervalo de 8 a 64 años. TSSOPs son particularmente adecuados para controladores de puerta, controladores inalámbricos / RF, amplificadores operacionales, lógica, analógica, ASICs, memoria (EPROM, E2PROM), comparadores y optoelectrónica. Los módulos de memoria, discos duros, discos ópticos grabables, terminales telefónicos, marcadores rápidos, vídeo / audio y electrónica / electrodomésticos de consumo se sugieren usos para envases DIP. La variante ExposedPad de paquetes de pequeño contorno puede aumentar la disipación de calor por tanto como 1,5 veces más de una SOIC estándar, ampliando el margen de parámetros de funcionamiento. Además, la ExposedPad puede estar conectada a tierra, reduciendo de este modo de bucle de inductancia para aplicaciones de alta frecuencia. El ExposedPad debe ser soldado directamente a la placa para obtener los beneficios térmicos y eléctricos. Los CI de módulos de memoria DRAM eran generalmente tsops hasta que fueron reemplazados por ball grid array (BGA).

QFJ: Al igual que el encapsulado QFP, los pines se extienden desde los 4 bordes

LCC plástico Plastic leaded chip carrier (PLCC), también llamado Quad-Flat-J-Leg Chipcarrier (QFJ) es un encapsulado de circuito integrado con un espaciado de pines de 1,27 mm (0,05 pulgadas). El número de pines oscila entre 20 y 84. Los encapsulados PLCC pueden ser cuadrados o rectangulares. El ancho oscila entre 0,35 y 1,15 pulgadas. PLCC es un estándar JEDEC. Las configuraciones PLCC requieren menos espacio en placa que sus competidores los leadless chip carrier (similares a los encapsulados dual in-line package pero con "bolitas" en lugar de pines en cada conector). Un dispositivo PLCC puede utilizarse tanto para montaje superficial como para instalarlo en un zócalo PLCC. A su vez los zócalos PLCC pueden montarse en la superficie o mediante through-hole (perforaciones en la placa con borde metalizado). La causa de usar un zócalo montado en superficie puede ser que el chip no soporte el calor generado durante el proceso, o para facilitar su reemplazo. También puede ser necesario cuando el chip requiere programación independiente, como las FLASH ROM. Algunos zócalos thruhole están diseñados para su uso en prototipos mediante wire wrap.

Micro controlador Motorola MC68HC711E9CFN3 en encapsulado QFJ52 (PLCC52).

Variantes Usualmente los PLCC tienen forma cuadrada con el mismo número de pines en cada lado, aunque existen variaciones de forma rectangular con más pines en los lados más largos, pero siempre con el mismo espaciado entre pines. El nombre normalmente indica el número de pines a continuación de las siglas. Por ejemplo un encapsulado de 52 pines se designa como QFJ52 o PLCC52. Las variantes más usadas son:     

QFJ20 (PLCC20) - (10-0-10-0) QFJ32 (PLCC32) - (7-9-7-9) QFJ52 (PLCC52) - (13-13-13-13) QFJ68 (PLCC68) - (17-17-17-17) QFJ84 (PLCC84) - (21-21-21-21)

BIOS en encapsulado QFJ32 (PLCC32) montado en zócalo

Usos

Aunque por su altura no es adecuado para aplicaciones de muy alta integración, se usa en:   

Microcontroladores. Aplicaciones de memoria flash como las BIOS. Hasta la aparición de la tecnología PGA, en microprocesadores.

Gigabyte DUAL BIOS en encapsulado QFJ32 (PLCC32).

CPU Harris 80286-16 (PLCC68). QFN: Es similar al QFP, pero con los pines situados en los cuatro bordes de la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede hacerse en modelos de poca o alta densidad.

TCP: El chip de silicio se encapsula en forma de cintas de películas, se puede producir de distintos tamaños, el encapsulado puede ser doblado. Se utilizan principalmente para los drivers de los LCD.

Descripción: W5100 de WIZnet es un controlador de todas las funciones de un solo chip, con conexión a Internet de 10/100 Ethernet diseñado para aplicaciones integradas en la facilidad de integración, se requiere estabilidad, rendimiento, área y control de los costes del sistema. El W5100 se ha diseñado para facilitar la ejecución de la conexión a Internet sin un sistema operativo. El W5100 es IEEE 802.3 10BASE-T y 802.3u 100BASE-TX obediente.

El W5100 incluye un totalmente cableada TCP / IP y Ethernet MAC y PHY integrado. Cableado pila TCP / IP soporta TCP, UDP, IPv4, ICMP, ARP, IGMP y PPPoE que se ha demostrado en varias aplicaciones durante varios años. Buffer interno 16Kbytes está incluido para la transmisión de datos. Cargado con las características del W5100 es ideal para una serie de aplicaciones, incluyendo dispositivos de red en casa,,, sistemas de seguridad USB a Ethernet de serie a Ethernet, automatización de edificios, servidores embebidos y mucho más! Para facilitar la integración, tres interfaces diferentes -, autobús indirecta directa y SPI - se apoyan en el lado MCU. El AX11015 , Soltero micro controlador de la viruta con TCP / IP y el 10/100M Fast Ethernet MAC / PHY, es una solución System -on- Chip ( SoC ), que ofrece un alto rendimiento micro controlador incrustado y ricos periféricos de comunicación para la amplia variedad de aplicaciones que requieren el acceso a la red LAN o Internet. Con una función de pila de protocolos de red, el AX11015 ofrece muy económica solución de red eficaz para habilitar la capacidad de conexión a Internet de costo simple, fácil y de bajo para muchas aplicaciones , como la electrónica de consumo, electrodomésticos conectados en red , equipos industriales , sistemas de seguridad , equipos de recolección de datos remotos, control remoto , control remoto y administración remota. Además de la aplicación independiente , el AX11015 , con los populares protocolo TCP / IP en el chip y una función de interfaz de bus de host local, me ? Bus C o SPI bus , se puede utilizar como red de co - procesador para descarga TCP / procesamiento de protocolo IP de carga de la CPU del sistema en un sistema embebido

Característica:

MCU 8 -bit RISC pipeline, solo ciclo por instrucción con una frecuencia máxima de operación de 100 MHz (100 MIPS) 100 % software compatible con la norma 8051/80390 4 puertos GPIO de 8 bits cada uno 2 fuentes de interrupción externas con 2 niveles de prioridad Apoya la unidad de administración de energía, temporizador de vigilancia programable y 3 de 16 bits temporizadores / contadores Depurar el puerto para la conexión a In -Circuit Emulación adaptador (ICE) 5 canales de la matriz del contador programable (PCA) Programa en el chip y la memoria de datos Incorpora 512 KB de memoria Flash y SRAM 16KB para el programa de creación de reflejo de código. La memoria de programa externo puede crecer hasta 2 MB sin selección de banco Soporta programación de la memoria flash inicial a través de UART o ICE adaptador, el llamado In System Programming (ISP) Compatible con código de arranque reprogramable y en programación de aplicaciones (IAP) para actualizar el firmware en tiempo de ejecución o código de arranque a través de Ethernet o UART (Aprobación Patente EE.UU.) Soporta gestor de arranque a la sombra de código de programa a interno 16KB SRAM externa y para aplicaciones de alto rendimiento Incrusta 32KB SRAM para la memoria de datos, ampliable hasta 2 MB a través de SRAM externa sin selección de banco Administración de búfer

Arquitectura de memoria compartida innovadora que permita programa externo y la memoria de datos que comparten el mismo chip de memoria SRAM con la asignación flexible de espacio de memoria Incorpora motor DMA y árbitro memoria. Apoyo 5 canales DMA para el movimiento de datos de alto rendimiento necesarios para el procesamiento de pila de protocolos de red On- chip de 10/100M Ethernet MAC y PHY Fast Integra IEEE 802.3 Ethernet 10BASE-T/100BASE-TX compatible MAC y PHY Fast con SRAM 12KB dedicado para Ethernet buffering de paquetes. Apoye las operaciones fulldúplex y half-duplex. Proporcione el interfaz MII opcional (para HomePNA y HomePlug) Soporta detección de trenzado cruzado pareja y auto - corrección (Auto - MDIX) Soporta activación a través de Link-up , paquete mágico , marco despertador o pin de entrada externa TCP / IP Se basa en TCP / IP en el acelerador de hardware para mejorar el rendimiento de transferencia de red. Apoyo IP / TCP / UDP / ICMP / IGMP checksum y ARP en el hardware Soporta TCP, UDP, ICMP, IPv4, DHCP, BOOTP, ARP, DNS, SMTP, SNTP, UPnP, PPPoE y HTTP en el software Interfaz de comunicaciones 3 interfaz UART con 1 921.6Kbps de apoyo y control del módem) I ² C (master y modo esclavo) Interfaz de bus de host local (modo maestro o esclavo) Interfaz de alambre SPI / Micro (3 maestros o el modo esclavo 1 ) Controlador de interfaz 1 -Wire (modo master) 10/100 interfaz de Ethernet PHY

Soporta el arranque de red a través de Ethernet utilizando BOOTP y TFTP Se integra en el chip de 3.3V a 1.8V regulador de voltaje y requieren fuente de alimentación única de sólo 3,3 V Integra oscilador on- chip y PLL. Requiere sólo un cristal de 25 MHz para operar Se integra en el encendido de reiniciación de circuito en el chip 128 -pin SOIC paquete RoHS Temperatura de funcionamiento: 0 ° C a 70 ° C o -40 ° C a +85 ° C BGA: Los terminales externos, en realidad esferas de soldadura, se sitúan en formato de tabla en la parte inferior del encapsulado. Este encapsulado puede obtener una alta densidad de pines, comparado con otros encapsulados como el QFP, el BGA presenta la menor probabilidad de montaje defectuoso en las plaquetas.

Bola Grid Array Las conexiones Ball Grid Array son soldaduras cuyo fin es unir un componente a la placa base de un equipo informático por medio de una serie de soldadura las cuales son bolitas de estaño. Son usadas comúnmente en la producción y fijación de placas base para ordenadores y la fijación de microprocesadores ya que los mismos suelen tener una cantidad muy grande de terminales los cuales son soldados a conciencia a la placa base para evitar la pérdida de frecuencias y aumentar la conductividad de los mismos.

Intel Pentium MMX (Ball grid array).

Componentes Usualmente se usan para el proceso bolitas hechas de estaño o aleaciones predeterminadas. Para proceder al soldado se utiliza un patrón o plantilla para ubicar las soldaduras en posición y un horno para prefijarlas primero al componente y después a la placa base. Las bolitas pueden cambiar de calibre ya que por unidades siempre se utilizan referencias milimétricas, es decir: tienen calibres que van desde 0.3 hasta 1.5 mm de diámetro por lo cual se requieren varios tipos de plantillas para lograr una distribución pareja de la soldadura al momento de fijarla a la placa base.

Usos en la industria En la actualidad las soldaduras tipo BGA son usadas en componentes electrónicos diversos como los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles. Últimamente se han empezado a implementar en otras industrias como la ingeniería eléctrica y la fabricación de módulos de fricción al calor.

Metodología En este momento existen varios métodos para aplicar este tipo de soldaduras ya que los avances tecnológicos han implementado nuevas ideas como el uso de inyectores cuya función es ubicar las bolitas de estaño en el circuito integrado en orden predeterminado a través de una matriz computarizada o efectuar un barrido simple evitando subir la temperatura de la placa base manteniendo el calor en el estaño.

En la actualidad Últimamente con la implementación de soldaduras libres de plomo los métodos de trabajo sobre este tipo de soldaduras han tenido que ser rediseñados ya que este tipo de aleaciones requieren un punto de fusión mayor a la tradicional estaño-plomo. LGA: Es un encapsulado con electrodos alineados en forma de array en su parte inferior. Es adecuado para las operaciones donde se necesita alta velocidad debido a su baja inductancia. Además, en contraste con el BGA, no tiene esferas de soldadura por lo cual la altura de montaje puede ser reducida.

Tierra grid array LGA (del inglés Land Grid Array) es un interfaz de conexión a nivel físico para microprocesadores y microchips.

Imagen de un Socket T (LGA 775) en una placa base.

Visión general A diferencia de los interfaces PGA y BGA, no presenta ni pines ni esferas, la conexión de la que dispone el chip es únicamente una matriz de superficies conductoras o pads chapadas en oro que hacen contacto con la placa base a través del socket.2

Características Esta interfaz se beneficia por reducir el proceso de fabricación, amén de unas características térmicas, eléctricas y físicas superiores a los interfaces de chips previamente usados.

Ventajas

Reduce el uso de Plomo, elemento tóxico para el medio ambiente, al eliminar la necesidad de soldar elementos de interconexión.





Reduce problemas derivados por la expansión térmica. Los terminales de pines y esferas de los PGA y BGA sufren dilataciones distintas al propio chip, que derivan en problemas cuando el conjunto alcanza altas temperaturas durante su funcionamiento. Al no disponer de terminales, los chips resultan ser más resistentes a la manipulación, al eliminar la posibilidad de enviar a los posibles clientes chips con terminales doblados o dañados.

Desventajas Lista de sockets LGA CISC .

CISC (del inglés Complex Instruction Set Computer, en español Computador con Conjunto de Instrucciones Complejas) es un modelo de arquitectura de computadores.

1996

Los sockets LGA han estado en uso desde 1996 en tecnología de procesadores MIPS R10000, R12000 y R14000.

2004

Intel estrenó su plataforma LGA Pentium 4 Prescott de núcleo 5x0 y 6x0, en el año 2004. Todos los Pentium D, y los microprocesadores de escritorio Core 2 Duo utilizaban un socket LGA llamado LGA 775 (socket T).

2006

En el primer trimestre del año 2006, Intel cambió su gama de microprocesadores para servidores Intel Xeon a LGA con sus LGA 771 (socket J), a partir de la serie 5000. AMD comenzó a ofrecer CPU's LGA desde el segundo cuatrimestre del 2006 para la gama Opteron con Socket F (LGA 1207), el interfaz no tuvo un uso generalizado hasta que AMD presentó su primer microprocesador LGA de socket FX Athlon 64 FX-74, a través de la placa base ASUS L1N64 SLI WS.

Encapsulados SMD

Los componentes de montaje superficial vienen en una variedad de encapsulados. A medida que mejoro la tecnología los encapsulados han disminuido de tamaño, además, hay una variedad de encapsulados SMT para circuitos integrados que depende de la conectividad necesaria, la tecnología utilizada y una variedad de otros factores. Para proporcionar un cierto grado de uniformidad, el tamaño de la mayoría de los componentes de SMT se ajustan a estándares industriales, muchos de las cuales son especificaciones pertenecientes a JEDEC. Obviamente se utilizan diferentes encapsulados SMT para distintos tipos de componentes, pero el hecho de que existen valores estandarizados permite simplificar actividades tales como el diseño de un PCB. Además, el uso de encapsulados de tamaños estándar simplifica la fabricación ya que permite el uso de máquinas pick & place lo que simplifica considerablemente el proceso de fabricación y bajo los costos.

Los diferentes encapsulados SMT se pueden clasificar por el tipo de componente, y como se menciono arriba, existen encapsulados estándar para cada uno.

Componentes Rectangulares Pasivos Estos componentes SMT son principalmente encapsulados para resistencias y capacitores que forman el grueso del número de los componentes utilizados. Existen varios tamaños diferentes que se han ido reduciendo a medida que la tecnología ha permitido fabricado y utilizado componentes más pequeños

Encapsulados de Capacitores de Tantalio Como resultado de la diferentes tipo de construcción y requisitos para los encapsulados de capacitores SMT de tantalio, se puede encontrar diferentes encapsulados. Estos se ajustan a las especificaciones de la EIA.

Encapsulados SMD para Semiconductores Hay una amplia variedad de encapsulados SMT utilizados para semiconductores como diodos, transistores y circuitos integrados. La razón de la amplia variedad de encapsulados para circuitos integrados se debe a la gran variación en el nivel de interconexión requerida. Algunos de los encapsulados principales son los siguientes:

Encapsulado para transistores 

SOT-23- Small Outline Transistor o Transistor de Contorno Pequeño. Este encapsulado cuenta con tres terminales usualmente empleado en transistores pero también puede hallarse diodos. Mide 3 mm x 1,75 mm x 1,3 mm.



SOT-223 - Transistor de contorno pequeño. Este encapsulado se utiliza para dispositivos de mayor potencia. Mide 6,7 mm x 3,7 mm x 1,8 mm. En general, existen cuatro terminales, uno de los cuales es una gran plataforma de transferencia de calor.

Encapsulado SMD para circuito integrado         

  

SOIC – Small Outline Integrated Circuit. Presenta una configuración dual en línea con pines estilo ala de gaviota y un espaciamiento entre estos de 1,27 mm. TSOP – Thin Small Outline Package. Este encapsulado es más delgado que el SOIC y tiene una separación entre pines de 0,5 mm. SSOP – Shrink Small Outline Package. Este presenta una separación de 0,635 mm. TSSOP -Thin Shrink Small Outline Package. PLCC – Plastic Leaded Chip Carrier. Este tipo de encapsulado es cuadrado y utiliza pines J-leads con una separación de 1,27 mm. QSOP – Quarter-size Small Outline Package. La separación entre los pines es de 0,635 mm. VSOP – Very Small Outline Package. Este encapsulado es más pequeño que el QSOP y entre los pines la distancia puede ser de 0,4, 0,5 o 0,65 mm. LQFP – Low profile Quad Flat Pack. Este encapsulado tiene pines en los cuatro costados. La separación entre los mismos varía en función del IC, la altura es de 1,4 mm. QFP – Plastic Quad Flat Pack. Un encapsulado cuadrado de plástico con el mismo número de pines estilo ala de gaviota en cada lado. Normalmente presenta un espacio entre pines muy estrecho y con frecuencia tienen 44 o más pines. Generalmente se usa para circuitos VLSI. CQFP – Ceramic Quad Flat Pack. Una versión cerámica del PQFP. TQFP – Thin Quad Flat Pack. Una versión fina del PQFP. BGA – Ball Grid Array. Un encapsulado que utiliza esferas debajo del encapsulado para hacer contacto con la placa de circuito impreso. Al colocar las conexiones debajo del encapsulado hay más lugar para ellas, lo que permite superar los problemas de los pines muy delgados y poco espaciados de los QFP. El espaciamiento entre esferas en un BGA es típicamente 1.27 mm.

Encapsulado para aplicaciones SMD Los encapsulados de tecnología de montaje superficial (SMT) se utilizan en la mayoría de los diseños de circuitos impresos que se van a fabricar en cantidad. Aunque pueda parecer que hay un número relativamente amplio de encapsulados diferentes, el nivel de

estandarización es aún lo suficientemente buena. En cualquier caso, la cantidad surge principalmente de la enorme variedad en la función de los componentes.

¿Que es SMT? Tecnología de Montaje Superficial

Prácticamente todos los dispositivos electrónicos que se producen actualmente son fabricados con Tecnología de Montaje Superficial, SMT. Los dispositivos de montaje superficial, SMD, proporcionan muchas ventajas sobre sus predecesores (tecnología thru-hole) en términos de fabricación y a menudo en rendimiento. No fue sino hasta la década del ’80 en que la tecnología de montaje superficial, SMT, se empezó a utilizar ampliamente. Una vez que comenzó a ser utilizada, el cambio de componentes convencionales a los componentes superficiales (SMD) se llevó a cabo rápidamente en vista de las enormes ganancias que se podrían hacer empleando tecnología SMT.

¿Por qué SMT? Las placas de circuitos electrónicos producidos en masa necesitan ser fabricadas de una manera altamente mecanizada para alcanzar el menor coste de fabricación. Los componentes tradicionales no se prestan a este planteamiento, aunque un grado de mecanización era posible las terminaciones (leads o pines) del componente necesitaban ser pre-formadas. Además, las conexiones mediante cables traen inconvenientes inevitables desde cortes a posicionamiento erróneo, todo esto trae aparejado una merma considerable en las tasas de producción. Fue razonable que los cables que habían sido tradicionalmente utilizados para las conexiones no eran necesarios para la construcción de placas de circuito impreso y en lugar de tener componentes con pines colocados a través de agujeros, podían ser soldados directamente sobre pads en el PCB. La disminución de la cantidad de los agujeros, y el ahorro del estaño metalizado usados en los mismos, también tuvo su impacto al momento de disminuir los costos de la producción.

Esta nueva tecnología fue llamada SMT dado que los componentes se montaban en la superficie de la plaqueta, en vez de tener conexiones a través de los agujeros y los dispositivos (componentes) utilizados fueron denominados SMD. Esta nueva tecnología fue adoptada muy rápidamente, ya que permitía utilizar un mayor grado de mecanización, y un ahorro alto en los costes de fabricación. Para poder emplear la tecnología de montaje superficial, se necesito un conjunto completamente nuevo de componentes electrónicos y un cambio bastante grande en la forma en que se diseñaban los esquemáticos.

Componentes SMD Los dispositivos de montaje superficial (DME por sus siglas en español), por su naturaleza son muy diferentes a los componentes tradicionales con pines y pueden dividirse en varias categorías: SMD Pasivos: Hay una gran variedad de diferentes encapsulados utilizados en los componentes SMD pasivos. Sin embargo, la mayoría son resistores o capacitores, por lo cual el tamaño de los encapsulados están razonablemente bien estandarizado. Otros componentes como bobinas, cristales y otros tienden a tener necesidades individuales y por lo tanto sus propios encapsulados. Los resistores y capacitores vienen en una variedad de encapsulados de distintos tamaños, se los denomina, por ej.: 1812, 1206, 0805, 0603, 0402 y 0201. Las cifras se refieren a las dimensiones en decimas de pulgadas. En otras palabras, el 1206 mide .12″ (3 mm) por .06″ (1,5 mm) pulgadas. Los tamaños más grandes, tales como 1812 y 1206 fueron los primeros que se usaron, aunque actualmente no son de uso generalizado en grandes producciones. Sin embargo se puede encontrar uso en aplicaciones en las que

mayores niveles de energía son necesarios, o cuando otras consideraciones exigen el tamaño más grande. Las conexiones a la placa de circuito impreso se realizan a través de áreas (pads) metalizadas en los extremos del paquete.

Transistores y Diodos: Estos componentes vienen presentados a menudo en un encapsulado pequeño de plástico. Las conexiones se realizan a través pines, que salen del encapsulado y asientan sobre el pad de la placa. En el caso de los transistores al presentar 3 terminaciones (base, colector y emisor) por la forma del encapsulado es imposible colocarlo mal.

Circuitos Integrados: Hay una variedad de encapsulados diferentes empleados para los circuitos integrados. El encapsulado utilizado depende del nivel de interconexión requerida. Muchos chips de baja escala de integración solo pueden requerir 14 o 16 pines, mientras que otros, como los procesadores y los chips VLSI asociados pueden necesitar hasta 200 o más. En vista de la amplia variación de las necesidades radica la gran cantidad de encapsulados diferentes. Para los chips más pequeños, encapsulados como el SOIC (Small Outline Integrated Circuit) pueden ser utilizados. Son la versión SMT del clásico DIL (Dual In Line) también llamados DIP, por ejemplo se los usan en la conocida serie lógica 74XXX. Además, hay

versiones más pequeñas incluyendo TSOP (Thin Small Outline Package) y SSOP (Shrink Small Outline Package).

Los chips VLSI requieren un enfoque diferente. Normalmente, se emplean encapsulados con pines en los cuatro costados (quad flat pack). La separación de los pines depende del número de la cantidad requerida. Para algunos de los chips puede ser una distancia de 20 milésimas de pulgada.

Otros encapsulados también están disponibles. Un conocido como BGA (Ball Grid Array) se utiliza en muchas aplicaciones. En lugar de tener las conexiones en el lado del paquete, que se encuentran debajo. Se sueldan mediante pequeñas esferas de estaño, como la totalidad de la parte inferior del encapsulado puede ser utilizado, se puede colocar mayor cantidad de pines o igual cantidad más grandes y espaciados obteniendo un finamiento más fiable.

Circuito integrado

Circuitos integrados de memoria con una ventana de cristal de cuarzo que posibilita su borrado mediante radiación ultravioleta. Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.

Introducción En abril de 1949, el ingeniero alemán Werner Jacobi1 (Siemens AG) completa la primera solicitud de patente para circuitos integrados con dispositivos amplificadores de semiconductores. Jacobi realizó una típica aplicación industrial para su patente, la cual no fue registrada. Más tarde, la integración de circuitos fue conceptualizada por el científico de radares Geoffrey W.A. Dummer (1909-2002), que estaba trabajando para la Royal Radar Establishment del Ministerio de Defensa Británico, a finales de la década de 1940 y principios de la década de 1950. El primer circuito integrado fue desarrollado en 1959 por el ingeniero Jack Kilby1 (19232005) 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. En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la enorme contribución de su invento al desarrollo de la tecnología.2 Al mismo tiempo que Jack Kilby, pero de forma independiente, Robert Noyce desarrolló su propio circuito integrado, que patentó unos seis meses después. Además resolvió algunos problemas prácticos que poseía el circuito de Kilby, como el de la interconexión de todos los componentes; al simplificar la estructura del chip mediante la adición del metal en una capa final y la eliminación de algunas de las conexiones, el circuito integrado se hizo más adecuado para la producción en masa. Además de ser uno de los pioneros del circuito integrado, Robert Noyce también fue uno de los co-fundadores de Intel, uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados del mundo.3 Los circuitos integrados se encuentran en todos los aparatos electrónicos modernos, como relojes de pulsera, automóviles, televisores, reproductores de CD, reproductores de MP3, teléfonos móviles, computadoras, equipos médicos, etc. El desarrollo de los circuitos integrados fue posible gracias a descubrimientos experimentales que demostraron que los semiconductores pueden realizar algunas de las funciones de las válvulas de vacío. La integración de grandes cantidades de diminutos transistores en pequeños chips fue un enorme avance sobre el ensamblaje manual de los tubos de vacío (válvulas) y en la fabricación de circuitos electrónicos utilizando componentes discretos. La capacidad de producción masiva de circuitos integrados, su confiabilidad y la facilidad de agregarles complejidad, llevó a su estandarización, reemplazando diseños que utilizaban transistores discretos, y que pronto dejaron obsoletas a las válvulas o tubos de vacío. Son tres las ventajas más importantes que tienen los circuitos integrados sobre los circuitos electrónicos construidos con componentes discretos: su menor costo; su mayor eficiencia energética y su reducido tamaño. El bajo costo es debido a que los CI son fabricados siendo impresos como una sola pieza por fotolitografía a partir de una oblea, generalmente de silicio, permitiendo la producción en cadena de grandes cantidades, con una muy baja tasa de defectos. La elevada eficiencia se debe a que, dada la miniaturización de todos sus componentes, el consumo de energía es considerablemente menor, a iguales condiciones de funcionamiento que un homólogo fabricado con componentes discretos. Finalmente, el más notable atributo, es su reducido tamaño en relación a los circuitos discretos; para ilustrar esto: un circuito integrado puede contener desde miles hasta varios millones de transistores en unos pocos milímetros cuadrados.

Geoffrey Dummer en los años 1950.

Avances en los circuitos integrados Los avances que hicieron posible el circuito integrado han sido, fundamentalmente, los desarrollos en la fabricación de dispositivos semiconductores a mediados del siglo XX y los descubrimientos experimentales que mostraron que estos dispositivos podían reemplazar las funciones de las válvulas o tubos de vacío, que se volvieron rápidamente obsoletos al no poder competir con el pequeño tamaño, el consumo de energía moderado, los tiempos de conmutación mínimos, la confiabilidad, la capacidad de producción en masa y la versatilidad de los CI.4 Entre los circuitos integrados más complejos y avanzados se encuentran los microprocesadores, que controlan numerosos aparatos, desde teléfonos móviles y hornos microondas hasta computadoras . Los chips de memorias digitales son otra familia de circuitos integrados, de importancia crucial para la moderna sociedad de la información. Mientras que el costo de diseñar y desarrollar un circuito integrado complejo es bastante alto, cuando se reparte entre millones de unidades de producción, el costo individual de los CIs por lo general se reduce al mínimo. La eficiencia de los CI es alta debido a que el pequeño tamaño de los chips permite cortas conexiones que posibilitan la utilización de lógica de bajo consumo (como es el caso de CMOS), y con altas velocidades de conmutación. A medida que transcurren los años, los circuitos integrados van evolucionando: se fabrican en tamaños cada vez más pequeños, con mejores características y prestaciones, mejoran su eficiencia y su eficacia, y se permite así que mayor cantidad de elementos sean empaquetados (integrados) en un mismo chip (véase la ley de Moore). Al tiempo

que el tamaño se reduce, otras cualidades también mejoran (el costo y el consumo de energía disminuyen, y a la vez que aumenta el rendimiento). Aunque estas ganancias son aparentemente para el usuario final, existe una feroz competencia entre los fabricantes para utilizar geometrías cada vez más delgadas. Este proceso, y lo esperado para los próximos años, está muy bien descrito por la International Technology Roadmap for Semiconductors

Popularidad Sólo ha trascurrido medio siglo desde que se inició su desarrollo y los circuitos integrados se han vuelto casi omnipresentes. Computadoras, teléfonos móviles y otras aplicaciones digitales son ahora partes de las sociedades modernas. La informática, las comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte, incluyendo Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados. De hecho, muchos estudiosos piensan que la revolución digital causada por los circuitos integrados es uno de los sucesos más significativos de la historia de la humanidad.

Tipos

Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:  



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 resistores precisos. Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc., sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.

Clasificación Atendiendo al nivel de integración -número de componentes- 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

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. En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto a los antiguos circuitos, además de un montaje más eficaz y rápido.