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SOLDADURAS SDM
ENCAPSULADOS Y CÓDIGOS SMD
Y COMO SE USA LA BARRITA EN CADA UNO DE ELLOS

por ING. PICERNO




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1.1 INTRODUCCIÓN

Hasta hace muy poco los reparadores de TV no necesitaban saber sobre tecnologías de encapsulado de circuitos integrados. Pero en el momento actual es fundamental que las conozcan a todas, porque cada una tiene un diferente proceso de soldadura y desoldadura y el trabajo es cada día es más manual y menos intelectual.

Una buena cantidad de encapsulados requieren la ayuda de la "barrita mágica desoldante" para poder desoldarlos y otros solo se pueden desoldar con una máquina de reballing, o una estación de desoldado con aire, si se tiene mucha experiencia y una gran habilidad manual.

Existe algo llamado árbol de encapsulados, que es extremadamente claro en lo que respecta a como fueron apareciendo los diferentes encapsulado a lo largo del tiempo, con el fin de reducir el tamaño de los mismos y simplificar su tecnología de soldadura (que no es lo mismo que simplificar su tecnología de desoldadura).

En la figura 1.1.1 mostramos este árbol de encapsulados.

 
Fig.1.1.1  Árbol de encapsulados

1.2   ENCAPSULADOS SMD

Se los clasifica en distintas familias, según la forma y posición de sus pines, su ubicación en la cápsula o la separación entre patas de los mismos (pitch en Inglés). Por ejemplo, con terminales en dos lados según la rama horizontal superior genéricamente denominada SO y que contiene a los encapsulados, SOJ, SOP, TSOP, SSOP. 

Con terminales en los cuatro lados: QFJ que da lugar al QFP genérico que se divide en TQFP/LQFP. Todos estos se denominan en forma general como Quad Pack.

Con terminales en la cara inferior: BGA y sus variantes, LLP y otros. 
Hoy en día, los más utilizados son los BGA pero los SOIC y los QFP son también comúnmente utilizados.

En la gráfica podemos apreciar la evolución que han tenido los distintos encapsulados, tanto los convencionales como los de montaje superficial. Aunque parezca extraño, el problema mayor no ha estado en la electrónica 
implementada dentro del chip, sino en la superficie disponible para incorporar
los pines. Los primeros CI eran rectangulares y tenían los terminales en los lados más largos, como se observa en el DIP que genera toda la grafica.
 
Después se hicieron cuadrados para disponer los terminales en sus cuatro lados, sin reducir el paso de la patitas.

Finalmente, cuando ya no había espacio para más pines, se optó por colocarlos en la cara inferior, disponiendo de una gran superficie que permite
la colocación de un gran número de pines pero perdiendo la posibilidad de la inspección directa de las soldaduras.

1.3  EVOLUCIÓN DE LAS PATITAS DE CONEXIÓN

Los primeros circuitos integrados tenían patitas pasantes. Es decir que pasaban por el circuito impreso, quedando el CI de un lado y la soldadura de la patita del otro. Evidentemente la densidad de componentes era muy pequeña y los componentes debían tener patas de alambre, que también eran pasantes. Esto limita el armado automatizado, ya que aunque se puede hacer una máquina para armar plaquetas con componentes clásicos, la misma sería extremadamente costosa.  En la figura 1.3.1 se puede observar un ejemplo.

Fig.1.3.1  Patitas pasante de un encapsulado DIP

En este caso se incrementa la densidad de componentes, porque la plaqueta puede ser de doble capa y pueden existir componentes con la misma coordenada X Y sobre las dos capas. Por ejemplo el CI y resistores.

Es evidente que los componentes a utilizar deben ser especiales con formato SMD aunque es admisible la existencia de componentes comunes y SMD

A continuación llegaron los encapsulados SMD, con patas de diferente formato comenzando por las patas alas de gaviota cuyo ejemplo se observa en la figura 1.3.2.

 
Fig.1.3.2  Patas SMD tipo alas de gaviota

Evidentemente permiten una mayor densidad de materiales, pero el largo del ala es equivalente a un circuito integrado de mayor tamaño.
Para no tomar más espacio que el correspondiente al encapsulado, se inventaron las patas "J" cuyo forma se puede observar en la figura 1.3.3. 

 
Fig.1.3.3   Patas tipo "J"

Por último para mejorar aun más la densidad y para reducir la altura se inventaron las patas impresas tal como se indica en la figura 1.3.4.

 
Fig.1.3.4. Patas impresas

Estos circuitos integrados existen en versión de alta disipación con disipador oculto que se pueden observar en la figura 1.3.5.

 
Fig.1.3.5 Patas de circuito impreso e isla inferior disipadora y de masa

Este es ya el límite superior de densidad de armado, un circuito integrado de potencia, sin disipador de aletas agregado en su superficie superior.

A continuación vamos a mostrar algunas fotografías de los circuitos integrados que acabamos de observar aclarando sus particularidades más importantes.

1.4  EJEMPLO DE ALGUNOS ENCAPSULADOS

El encapsulado SOIC (Small Outline Integrated Circuit) es un circuito integrado de pequeña superficie, con terminales del tipo ala de gaviota, situados en los dos lados paralelos mayores. Ver la figura 1.4.1.

 
Fig.1.4.1   Encapsulado SOIC 

Es el equivalente SMD de los integrados clásicos más comunes o DIP pero de mucho menor tamaño. Tiene terminales alas de gaviota.

Es evidente que para incrementar la cantidad de terminales, es conveniente un formato cuadrado con terminales sobre los cuatro lados. Así se genera el encapsulado QFP (Quad Flat Pack) que puede observarse en la figura 1.4.2.

 
Fig.1.4.2   Encapsulado QFP

El encapsulado QFP es cuadrado, con terminales en ala de gaviota en sus cuatro lados. Cuando son de paso fino hay que tener mucho cuidado en su manipulación para no dañar los terminales.

1.5 CONCLUSIONES

Así presentamos un artículo que nos explica sobre los diferentes tipos de encapsulados usados en la actualidad, presentando un árbol de encapsulados que nos indica la razón de su existencia. En la próxima presentación vamos a indicar como se desueldan los que están dañados y como se suelda el nuevo, sin tener que soldar pata por pata. Para la operación de desoldado vamos a utilizar las barritas mágicas, que ya están en venta en todo nuestro país y en el exterior con envío puerta a puerta.

 

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El Ing. Alberto Picerno, conocido en toda latinoamerica por sus cursos de Tv y LCD, es el autor mas prolífico sobre Electrónica, con mas de 40 libros tecnicos y cientos de articulos publicados. 

Se inicio en el mundo de la electronica de niño ayudando a su padre que era hobbysta y aficionado a la radio.

Su experiencia temprana le permitio recibirse con medalla de oro al mejor promedio de "Tecnico Nacional el Telecomunicaciones" y posteriormente volvio a obtener la medalla de oro al mejor promedio como "Ingeniero en electronica en UTN"

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