Cómo utilizar módulos adaptadores SMT para la transición avanzada de paquetes de circuitos integrados

Los fabricantes de semiconductores llevan décadas desarrollando circuitos integrados (CI) como paquetes SMD (dispositivo de montaje en superficie). Los tipos de paquetes de tecnología de montaje superficial (SMT) más comunes para convertidores CC/CC, amplificadores operacionales y muchos otros circuitos incluyen el circuito integrado de contorno pequeño (SOIC), el paquete de contorno pequeño de contracción delgada (TSSOP) y el transistor de contorno pequeño (SOT).

Los procesos y tecnologías de fabricación más nuevos, como las obleas de 300 mm, han permitido dispositivos más potentes con más piezas por oblea. Estos avances han dado lugar a que los circuitos integrados se produzcan en mayores cantidades que los circuitos integrados tradicionales.

Además del mayor volumen, Texas Instruments (TI) fabrica y ensambla muchos dispositivos más nuevos en múltiples ubicaciones, lo que se conoce como “doble fuente”. La fabricación y el ensamblaje de fuente dual facilitan la transición de los diseños de sistemas existentes a equipos más nuevos al proporcionar mayor rendimiento, flexibilidad y confiabilidad en la cadena de suministro.

Rendimiento y longevidad

Quizás la forma más sencilla de prolongar la vida útil de un producto sea aumentar su rendimiento actualizando los circuitos integrados con dispositivos más nuevos y potentes. Este método ayuda a acelerar el ciclo de desarrollo a nivel de diseño y verificación porque el diseñador ya sabe que la mayor parte del sistema está funcionando y realizará cambios relativamente menores, lo que facilita la recaracterización o la recertificación del producto.

O está motivado para actualizar a una nueva generación de dispositivos debido al rendimiento mejorado. En 2004, TI lanzó el comparador de salida push-pull LMC7211-N. Pero con el reciente lanzamiento por parte de la compañía del comparador TLV1811, es posible mejorar el rendimiento general del sistema evaluando el dispositivo más nuevo.

Por ejemplo, el TLV1811 tiene especificaciones mejoradas que lo convierten en un posible reemplazo del LMC7211-N. El TLV1811 utiliza un proceso IC más avanzado y presenta entrada/salida de riel a riel, un rango de suministro de 40 V y un voltaje de compensación más bajo. El rango de temperatura de funcionamiento es de hasta 125 °C, a diferencia de los 85 °C del LMV7211-N.

	TLV1811	LMC7211-N
Programa de entrega	2,4 V a 40 V	2,7 V a 15 V
Tensión de compensación (máx.)	4mV	5mV
Carril a carril	En	En
Rango de temperatura de funcionamiento	-40°C a 125°C	-40°C a 85°C

tabla 1. Comparación de las especificaciones TLV1811 y LMC7211-N

Ahorro de tiempo y costes

Para aplicaciones donde el espacio en la placa es limitado, sensible al costo o ambas cosas, puede ser necesario actualizar a un dispositivo más pequeño y económico durante la vida útil del sistema. Un ejemplo de esto sería la transición del amplificador operacional OPA171 en el paquete SOIC al amplificador operacional OPA991 en el paquete SC-70. Como muestra la Figura 1, el tamaño del cuerpo del SC-70 es más de seis veces más pequeño que el del SOIC, lo que resulta en un ahorro de espacio inmediato.

ilustración 1. Paquete SOIC OPA171 comparado con el paquete OPA991 SC-70

Las nuevas capacidades de fabricación y las mejoras en los procesos han permitido reducir drásticamente el tamaño del chip de los dispositivos semiconductores, lo que ha permitido a los fabricantes ofrecerlos en paquetes más pequeños que antes no estaban disponibles.

Transición a paquetes más nuevos sin rediseño

Ya sea que el motivo para cambiar a un dispositivo diferente sea beneficiarse de una tecnología de proceso, rendimiento, tamaño o costo actualizados, una barrera común para actualizar el equipo es la falta de equipo de reemplazo. Por ejemplo, en los amplificadores operacionales, este desafío surge en paquetes con pines de apagado adicionales, como un paquete SOIC de 16 pines y un TSSOP de 16 pines.

Por ejemplo, el TI TLV2775 es un amplificador operacional de apagado de cuatro canales disponible como SOIC de 16 pines y TSSOP. Si bien los dispositivos más nuevos siguen admitiendo SOIC y TSSOP de 14 pines sin apagado, rara vez ofrecen las variantes de apagado en SOIC y TSSOP, lo que dificulta a los ingenieros actualizar a dispositivos más nuevos.

El TLV9054S de TI es una buena opción para una actualización. Sin embargo, este amplificador operacional de apagado de cuatro canales solo está disponible en un encapsulado cuádruple plano sin cables muy delgado (WQFN de 16 pines).

Tres opciones difíciles

Hasta hace poco, si querías reemplazar el TLV2775 por el TLV9054S, tenías tres opciones:

• Opción n.° 1: haga girar una placa nueva para evaluar una pieza que aún no ha probado.
• Opción #2: Crear un circuito simplificado en un módulo de evaluación para evaluación.
• Opción n.° 3: “Dead Bug” o “Blue Wire”: suelde su dispositivo a su placa de circuito.

Los módulos de evaluación de adaptadores de montaje en superficie (EVM) de TI ofrecen una alternativa para los diseñadores. Estos EVM adaptadores proporcionan ahorros de tiempo y costos de desarrollo al permitir la evaluación de un dispositivo de reemplazo en un sistema. La opción n.° 1 enumerada anteriormente es costosa y requiere mucho tiempo, la opción n.° 2 puede no brindarle una imagen completa del rendimiento del dispositivo y la opción n.° 3 introduce pérdidas parásitas y puede ser casi imposible en dispositivos más pequeños.

Como muestra la Figura 2, el adaptador de montaje en superficie EVM se monta directamente en la placa de circuito existente y adapta el SOIC de 16 pines al dispositivo WQFN de 16 pines que se está evaluando. Los EVM adaptadores de montaje en superficie ofrecen una ventaja significativa sobre la evaluación de otro dispositivo porque minimizan la cantidad de recursos necesarios para evaluar si el dispositivo funcionará en su producto antes de la transición.

Figura 2. Conversión del SOIC de 16 pines en un paquete WQFN

Al igual que el paquete SOIC de 16 pines y el TSSOP de 16 pines, los paquetes SOIC de un solo canal en dispositivos más antiguos como LMC7211-N y OPA171 no están disponibles en las versiones de próxima generación de estos dispositivos (TLV1811 y OPA991, respectivamente). Hay muchos paquetes más nuevos que no están disponibles en dispositivos de generaciones anteriores y ofrecen una solución muy compacta pero no son fáciles de evaluar.

Cuatro opciones de EVM para adaptadores de montaje en superficie

Los nuevos adaptadores de montaje en superficie EVM están disponibles en cuatro variantes de paquete:

• El adaptador SOIC de ocho pines EVM (Figura 3)
• El paquete de contorno pequeño y retráctil muy delgado (VSSOP) de ocho pines y el adaptador EVM de TSSOP (Figura 4)
• El adaptador TSSOP cuádruple (14/16 pines) EVM (Figura 5)
• El adaptador SOIC cuádruple (14/16 pines) EVM (Figura 6)

TI ha diseñado cada variante para convertir el espacio de paquetes heredados más grandes en sus sucesores de próxima generación.

figura 3. Adaptador SOIC EVM

Figura 4. Adaptador VSSOP TSSOP EVM

Figura 5. Adaptador cuádruple TSSOP EVM

Figura 6. Adaptador SOIC cuádruple EVM. (Haga clic para ampliar la imagen)

Simplifica tu esfuerzo técnico

Actualizar y mejorar dispositivos solía ser un desafío abrumador. Los métodos anteriores de hacer girar una nueva placa antes de probar el nuevo dispositivo, construir un circuito simplificado en un EVM o cablear el dispositivo de color azul cuestan tiempo y dinero. Los EVM adaptadores de montaje en superficie le permiten minimizar el esfuerzo de desarrollo y ahorrar costos al permitirle evaluar nuevos dispositivos en diseños existentes.

Si desea aprender a usar y solicitar una o más de estas placas adaptadoras de montaje en superficie en su sistema, puede solicitarlas en la página de adaptadores de montaje en superficie EVM de TI.

Todas las imágenes utilizadas son cortesía de Texas Instruments.

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