Semicondutor PCB

Se você estiver procurando por PCB semicondutora, leia este guia.

Ele explora tudo sobre placa de circuito impresso semicondutor – desde a definição, benefícios, design, fabricação até o processo de prototipagem.

Além disso, também explora aplicações e vários tipos de PCBs semicondutores.

Portanto, se você deseja aprender mais sobre placas de circuito impresso semicondutoras, leia este guia até o final.

• O que é PCB semicondutor?
• Benefícios do PCB semicondutor
• Projetos e fabricação de PCB de semicondutores
• Prototipagem de PCB semicondutora
• Fornecimento de componentes semicondutores para montagem de PCB
• Tecnologias de montagem para PCB semicondutora
• Tipos de placas de circuito impresso de semicondutores
• Aplicação e uso de PCBs semicondutores

O que é PCB semicondutor?

Ao definir um PCB semicondutor, temos primeiro que entender o que é um semicondutor.

A Semicondutor é uma substância que apresenta as características de um condutor e um isolante. Sob certas condições, pode conduzir eletricidade.

Classificação de semicondutores

Esta qualidade torna-o o meio preferido quando há necessidade de utilizar a energia elétrica de forma controlada.

Um PCB semicondutor, portanto, pode ser definido como o componente básico no qual um dispositivo semicondutor está conectado.

PCB semicondutor

Algumas áreas de aplicação de PCB semicondutora incluem computadores, relógios inteligentes, telefones celulares e displays digitais.

Benefícios do PCB semicondutor

Alguns dos principais benefícios dos PCBs semicondutores incluem o seguinte:

1. Capacidade de direcionar o fluxo de sinais elétricos. Isso garante que eles sejam bem regulados, resultando no funcionamento adequado dos dispositivos elétricos.
2. PCBs semicondutores são pequenos em tamanho. Isso levou a semicondutores menores e mais rápidos.
3. PCBs semicondutores também são menos barulhentos em comparação com tubos de vácuo.
4. O pequeno tamanho dos PCBs semicondutores permite a compatibilidade, o que é muito necessário para a eficiência dos dispositivos elétricos que os utilizam.
5. PCBs semicondutores também são muito mais baratos em comparação com os tubos de vácuo.
6. Dispositivos feitos com PCBs semicondutores também são à prova de choque e têm uma vida útil mais longa.

Projetos e fabricação de PCB de semicondutores

Agora, este é um estágio crítico quando você deseja fazer placas de circuito impresso. Qualquer erro neste ponto afetará o desempenho do seu sistema elétrico e eletrônico.

Fabricação de PCB Semicondutora

Isso se refere ao processo através do qual um PCB semicondutor é criado. As etapas envolvidas podem ser reduzidas a quatro classificações principais.

Placas de circuito impresso para semicondutores

Etapa 1: Deposição

Este termo é usado para se referir a todos os processos que envolvem a transferência de materiais para o wafer. Diversas tecnologias são aplicadas para tornar isso uma realidade.

Tais incluem a disposição física do vapor, entre outros. Nos últimos tempos, a disposição da camada atômica tem sido a mais preferida.

Etapa 2: remoção

Nesta etapa é essencial a remoção de substâncias do wafer. Isto é conseguido através da decapagem, que pode ser gravura a seco ou a húmido.

Em alguns casos, a planarização de mecanização química é aplicada.

Etapa 3: Padronização

O material depositado obtido na etapa anterior é moldado em um processo chamado litografia. O revestimento do wafer é feito nesta fase com um fotorresistente.

O Stepper é então usado para alinhar a máscara de tal maneira que as partes pretendidas fiquem expostas.

Etapa 4: Modificação das propriedades elétricas

Isso envolve a dopagem que é conduzida em fontes de transistor. O mesmo é feito para os drenos. Tanto os fornos de difusão quanto a implantação de íons realizam esse processo.

O recozimento no forno é então realizado após a dopagem.

Isso é necessário para a ativação de dopantes implantados. A modificação é feita para reduzir a constante dielétrica. Isto é conseguido pela exposição à luz ultravioleta.

Na maioria dos casos, a oxidação é útil nesta modificação. Isso ajuda na criação de junções de semicondutor-isolante.

PCB semicondutor

·Processamento de FEOL

Front-end-of-line refere-se ao processo pelo qual os transistores são formados diretamente do silício. Epitaxy torna isso possível, pois é possível criar uma camada de silício sem defeitos.

Após a deposição do silício epitaxial, a rede cristalina é esticada.

Isso tem uma consequência de longo alcance de permitir a mobilidade eletrônica.

Alternativamente, o silício no isolador também pode ser usado nesta fase para criar uma camada isolante. Isso é feito entre a pastilha de silício e a camada de epitaxia de silício.

·Porta Óxido e Implantes

Nesta fase, os dopantes são difundidos, permitindo obter as propriedades elétricas necessárias.

Processamento de final de linha (BEOL)

· Camadas Metálicas

Após a criação de dispositivos semicondutores, eles precisam ser interconectados. Isso resulta nos circuitos semicondutores necessários. Isso é possível no processo BEOL.

Nesta etapa são criados os fios a serem utilizados para a interligação elétrica. O material isolante utilizado nesta etapa é principalmente o vidro de silicato.

·Interconectar

A deposição de mantas de filmes de alumínio é feita nesta fase. Eles são então modelados e gravados. Isso deixa os fios isolados.

Além disso, a deposição é feita em fios expostos usando material dielétrico. A gravação dos furos é então feita.

· Teste de bolacha

Este teste é então realizado para verificar se as bolachas não foram danificadas durante as etapas de processamento. A falha da maioria das matrizes é uma indicação de que todo o wafer falhou.

Este wafer é descartado para mitigar os custos que seriam incorridos quando for processado posteriormente. A metrologia virtual é o método mais utilizado na previsão deste tipo de falha.

·Teste de aparelho

Após a conclusão do teste de front-end, são realizados testes elétricos para verificar se o dispositivo está funcionando corretamente.

·Preparação de matrizes

Após o teste, a espessura do wafer é reduzida usando o processo de backlap. Outros métodos que podem ser usados ​​incluem acabamento traseiro e, às vezes, diluição de água. O corte de wafer é então feito.

Isso se refere à quebra da bolacha em dados individuais.

Prototipagem de PCB semicondutora

Após produção de placas protótipo, o próximo passo deve ser o processo de montagem. A seguir está um resumo passo a passo de como prototipar uma PCB semicondutora.

Prototipagem de PCB semicondutora

Etapa 1. Fornecimento

Nesta etapa, são adquiridos os materiais e componentes utilizados na montagem do PCB semicondutor. Após a aquisição desses materiais, o processo de montagem é iniciado.

Etapa 2. Estêncil de pasta de solda

Uma pasta de solda é aplicada na placa. Esta pasta é misturada com fluxo para fazer a pasta derreter.

Isso possibilita que a pasta de solda se ligue à superfície do PCB. Como existem partes designadas nas quais a pasta de solda deve ser aplicada, o estêncil é feito.

Etapa 3. Escolha e coloque

Para colocar os componentes de montagem em superfície, você usa uma máquina de pegar e colocar. Isso será útil na montagem de componentes no PCB.

Este dispositivo é capaz de colocar os componentes semicondutores sobre a pasta de solda existente. Esses componentes são colocados em locais pré-programados.

Etapa 4. Soldagem de refluxo

O PCB é então passado através de um forno de refluxo usando uma correia transportadora. O forno de refluxo tem vários aquecedores. Para que a solda na pasta de solda derreta, o PCB é aquecido a 480 0F.

A temperatura é então reduzida de modo a tornar a solda fundida sólida. Como resultado, os componentes SMD são anexados ao PCB. No caso de o PCB ser de dupla face, o estêncil é útil.

Separadamente e em ambos os lados, o refluxo é realizado.

Etapa 5. Inspeção e Controle de Qualidade

A inspeção de erros é então conduzida nesta fase. Essa avaliação ajudará na detecção de falhas que possam ter surgido dos processos anteriores.

Os procedimentos de inspeção incluem exame manual, inspeções ópticas automáticas e inspeção por raio-x.

Etapa 6. Insira os componentes do orifício

Nos casos em que a placa tem provisões para peças de furo passante, você deve inseri-las neste ponto. Coloque a placa em outra esteira para levá-la de volta ao forno.

Isso cobrirá totalmente o fundo da placa com solda derretida. Isso não é recomendado para placas de dupla face. Isso nos deixa com a opção de soldar manualmente os componentes do furo passante.

Etapa 7. Teste de Funcionalidade

PCBs semicondutores passam por isso como o último estágio. As placas são anexadas aos componentes semicondutores. No processo de teste, as falhas de projeto são observadas.

Quando problemas são detectados, você terá que retrabalhar o protótipo. Quando passa neste teste com sucesso, a montagem real começa.

Fornecimento de componentes semicondutores para montagem de PCB

Quando você está montando sua PCB semicondutora, existem componentes específicos que você deve adquirir.

Dispositivos semicondutores

O silício é o material mais utilizado na fabricação de PCBs semicondutores. Isso se deve ao fato de ser barato e requer um processamento muito simples.

Ele também tem uma das melhores faixas de temperatura. Isso pode ser obtido de empresas que processam silício.

Ao obter silício dessas empresas, certifique-se de que sejam transformados em boules. Estes são os mais preferidos para montagem de PCB semicondutora.

Normalmente, essas bolas têm grandes diâmetros que exigem a produção de wafers de 300 mm.

Outro componente que foi usado no passado é o germânio. É mais sensível ao calor quando comparado ao silício. Em alguns casos, é ligado com silício.

Nesses casos, é usado em dispositivos de alta velocidade. Estes também podem ser adquiridos de empresas que processam germânio.

Outro componente possível é o arsenieto de gálio. Isso também é comumente usado em dispositivos de alta velocidade.

No entanto, não é possível fazer grandes bolas com este material. Isto tem uma implicação no diâmetro da bolacha.

Os tamanhos de wafer produzidos aqui são muito menores em comparação com wafers de silício. Em essência, isso significa que a produção de arseneto de gálio é mais cara em comparação com o silício.

Além dos materiais primários utilizados na fabricação de PCB semicondutores, outros materiais estão sob investigação.

O primeiro nesta categoria é carboneto de silício. Isso tem sido usado extensivamente na fabricação de PCBs semicondutores usados ​​nos LEDs.

Está sendo estudado com a perspectiva de usá-lo em operações de alta temperatura. Há também perspectivas de uso em ambientes que apresentem radiação ionizante.

Todos os materiais listados usados ​​na fabricação de PCBs semicondutores podem ser adquiridos de empresas que os fabricam.

Tecnologias de montagem para PCB semicondutora

Dependendo da tarefa em mãos, existem muitas opções de montagem de componentes em PCBs semicondutores.

Algumas das opções mais comuns incluem:

Montagem de componentes no PCB

.Conjunto de Orifício de Passagem no conjunto de PCB semicondutor

Quando esta técnica é usada, os componentes do orifício passam a ser montados na placa de circuito impresso. Os componentes semicondutores possuem condutores que os conduzem através dos furos perfurados.

Após a inserção dos componentes pelos orifícios, os fios são soldados no lado oposto da placa. O processo de soldagem é automatizado ou manual.

Etapa 1. A preparação da superfície que deve ser soldada é preparada. Isso permite que a superfície seja facilmente anexada à solda.

Etapa 2. Esta etapa envolve a colocação dos componentes na placa. Esses componentes semicondutores são inseridos nos orifícios para permitir a soldagem.

Passo 3. No momento em que você inseriu os fios, você deve aquecê-los e as almofadas. Isso permitirá que a solda derreta.

Passo 4. O próximo passo é a aplicação da solda na junta.

Etapa 5. O ponto de encontro da solda e da junta deve ser tocado. Isso é feito com um ferro de passar até que a solda adequada seja feita. Você deve então deixar a placa de solda esfriar.

Inspeção para verificar se a placa foi feita corretamente é feita. Este processo tem as vantagens de prototipagem fácil e alta tolerância ao calor.

Eles têm melhores capacidades de manuseio de calor e levam a conexões físicas mais fortes.

.Tecnologia de montagem em superfície no Conjunto de PCB Semicondutor

Isso envolve a montagem de componentes semicondutores na placa de circuito impresso. É amplamente preferido hoje em comparação com o conjunto de furos passantes.

Os componentes aqui não são inseridos através de furos. Os leads estão localizados sob os pacotes. Isso faz contato com a superfície da placa.

Este é um processo complicado que nunca pode ser realizado manualmente.

Tecnologia de montagem em superfície

Suas principais vantagens são que eles são automatizados e, como tal, são mais simples e rápidos. Também permite a criação de designs menores, mas muito poderosos, que também são mais leves.

Isso se deve ao fato de que ambos os lados estão disponíveis para a montagem de componentes semicondutores.

Também é preferido devido à sua maior capacidade de carga em comparação com o conjunto de furos passantes.

Componentes semicondutores montados por SMT provavelmente terão menor resistência e indutância. Esta técnica também tem a vantagem de maior capacidade de produção em comparação com a técnica de furo passante.

• Conjunto de PCB Semicondutor de Tecnologia Mista

Ao lidar com aplicativos que exigem recursos de SMT e THT, essa é a tecnologia a ser usada.

Assembléia PCB

Com esta tecnologia, você poderá incorporar componentes THT e componentes SMT no PCB. O procedimento envolvido é discutido aqui.

Etapa 1. Os componentes SMD do lado do componente são colocados no PCB e, em seguida, soldados por refluxo

Passo 2.Cole os SMDs do “lado da solda” no lado oposto da PCB.

Etapa 3. Os dispositivos de orifício são então inseridos nos orifícios da placa

Etapa 4.Soldagem-Todos os componentes são soldados em uma onda

Passo 5. É hora de soldar os elementos que precisam de solda manual. Aqui, muito cuidado deve ser tomado para não interferir nos componentes já soldados.

Etapa 6. Por fim, a montagem é testada e embalada, pronta para entrega ao cliente.

Esta técnica é muito essencial de várias maneiras, pois existem muitas aplicações que a aplicam. Podem ser utilizados em dispositivos de comunicação, smartphones, placas de servidores entre outros.

As técnicas mistas também apresentam uma série de vantagens que não podem ser obtidas de outras técnicas.

Componentes semicondutores significativos que possuem capacidade de manuseio de alta potência e os pequenos podem ser fabricados.

Estes também são conhecidos por serem altamente eficientes. Mais espaço também está disponível na placa devido ao fato de que ambos os lados são usados.

Isso dá espaço para mais componentes. Desta forma, portanto, os dispositivos resultantes têm melhor desempenho tanto no manuseio de energia quanto nas velocidades de processamento. Em poucas palavras, portanto, PCBs semicondutores montados usando o método misto têm as excelentes qualidades de SMT e THT.

Tipos de placas de circuito impresso de semicondutores

Alguns dos tipos mais comuns de placas de circuito impresso semicondutores incluem:

PCB semicondutor

1) PCBs semicondutores de um lado

São placas de circuito impresso semicondutores que possuem seus componentes montados em um lado. Isso é feito principalmente usando o conjunto de furos passantes. Isso os torna as placas de circuito impresso mais simples.

Esses PCBs são usados ​​para fazer algumas das formas mais puras de eletrônicos. Isso se deve ao seu processo de montagem simples.

2) PCBs semicondutores de dupla face

São placas de circuito com duas camadas nas quais os componentes podem ser montados. O cobre é aplicado em ambos os lados do substrato. Eles são a porta de entrada para dispositivos elétricos complexos.

Em PCBs semicondutoras, a tecnologia de montagem em superfície ou método misto é usada para montar componentes nela.

3) PCBs semicondutores multicamadas

Todos os PCBs semicondutores multicamadas têm pelo menos três camadas de material condutor. Eles vêm em diferentes formas. Existem aqueles com quatro camadas, seis camadas, oito camadas e muito mais.

Eles são essenciais na fabricação de dispositivos e aplicativos mais complexos.

Dispositivos semicondutores também são montados nessas placas usando tecnologia de montagem em superfície ou método misto quando necessário.

4) PCB semicondutor rígido

Este é um tipo de PCB semicondutor que nunca pode ser torcido nem dobrado em qualquer outra forma. Eles são os mais preferidos em termos de compacidade.

Dependendo do número de camadas que eles exibem, qualquer um dos três procedimentos de montagem de semicondutores pode ser usado. PCBs semicondutores rígidos podem ser usados ​​na fabricação de placas-mãe de computador.

5) Circuito flexível PCB semicondutor

Eles são feitos usando substratos plásticos flexíveis, como poliimida. Esse tipo de flexibilidade os distingue dos PCBs rígidos.

Dependendo do número de camadas que eles têm, o procedimento de montagem mais preferido é aplicado.

Devido à sua flexibilidade, é utilizado como conector em diversas aplicações. Isso os torna úteis na maioria das indústrias sensíveis.

6) PCB semicondutor rígido-flexível

Estas são placas de circuito que usam tecnologias de placas rígidas e flexíveis. Ao fazê-lo, as vantagens dos PCBs semicondutores rígidos e flexíveis são inerentes a eles.

Como eles são compostos por mais de uma camada, usamos tecnologia de montagem em superfície ou tecnologia mista. Eles ocupam um espaço mínimo e têm menos peso, tornando-os ideais para a maioria das indústrias.

Aplicação e uso de PCBs semicondutores

PCB semicondutor

1. Equipamento de áudio e vídeo

PCBs semicondutores são essenciais na construção de equipamentos de áudio e vídeo. Para que funcionem adequadamente, eles precisam de transistores e circuitos integrados.

Exemplos disso incluem aparelhos de som e câmeras digitais.

2. Display digital

Displays digitais, como LEDs, também usam PCBs semicondutores. Para que estes funcionem de forma eficaz, há a necessidade de diodos que são componentes do PCB semicondutor. Exemplos incluem televisores LED e anúncios.

3.Sistemas de Computador

Os chips de computador encontrados na CPU e na memória são feitos de materiais semicondutores. Isto permite minimizar o espaço utilizado.

4. GPS

Devido à sua capacidade de minimizar o espaço utilizado e aumentar a eficiência, PCBs semicondutores são usados ​​na fabricação de GPS.

5.Sistemas LED

Diodos emissores de luz são dispositivos semicondutores que emitem luz quando a tensão direta é aplicada a ele.

6. Telefones celulares

PCBs semicondutores são usados ​​na montagem de telefones celulares para ajudar na regulação do fluxo de correntes. Eles também são usados ​​em telas LCD de smartphones.

7.Impressoras

As impressoras na maioria dos casos têm a capacidade de digitalizar documentos por meio de LED. Eles também precisam de transistores para funcionar adequadamente. Isso só pode ser alcançado quando PCBs semicondutores são usados.

8. Equipamentos de Navegação

Os equipamentos de navegação são usados ​​para enviar sinais tanto na indústria aeroespacial quanto nas embarcações de água.

Essa comunicação deve ser rápida e eficiente. Como tal, equipamentos semicondutores são usados.

9. Sistemas de radar e rádio

Os sistemas de radar e rádio também enviam sinais. Para uma comunicação eficaz, há necessidade de incorporar semicondutores nos PCBs utilizados.

10. Relógios Inteligentes

Estes também contam com diodos para exibição. Seus PCBs precisam ser integrados com semicondutores para fins de exibição.

11. Eletrônicos de consumo

Para eficiência no fluxo de correntes elétricas e eficiência, os eletrônicos de consumo são feitos usando PCBs semicondutores. Tais incluem TVs, Computadores e , entre outros.

12.Sistemas de Segurança e Proteção

Sistemas de segurança como CCTVs têm que incorporar PCBs semicondutores neles. Isso é essencial na captura de imagens e sua posterior exibição em uma tela de LED.

13.Sistemas Automotivos

Recursos automotivos, como rádio, precisam usar esses PCBs semicondutores. Isso se deve à sua dependência de energia elétrica que os torna funcionais.

14.Equipamento de Telecomunicações

Dispositivos de telecomunicações, incluindo smartphones, dependem de PCBs semicondutores para funcionar adequadamente. Eles, por exemplo, precisam de diodos para tornar suas telas funcionais.

15. Equipamento Militar

Equipamentos militares como os walkie talkies requerem recursos que tornarão a comunicação transmissível de forma eficiente.

Isso deve ser feito desconsiderando a localização. Esses produtos só podem ser arquivados com o uso de PCBs semicondutores.

Conclusão

Os PCBs semicondutores desempenham um papel muito significativo na fabricação de vários aparelhos. Eles são baratos e têm vida útil muito longa.

Com o elaborado processo de montagem e fabricação, você tem a certeza de que o PCB semicondutor pode atender às suas necessidades.

A prototipagem é importante antes de lançar a PCB semicondutora final. Isso ajuda a garantir que não haja falhas que possam levar ao mau funcionamento do PCB.

O processo de montagem de componentes que você usa deve ser compatível com o número de camadas em seu PCB semicondutor.

Para qualquer dúvida sobre PCBs semicondutores, você pode falar com nosso equipe técnica agora!