Manejo del material en la producción, fabricación, embalaje y almacenamiento (I)

El manejo del material y los procesos de fabricación y embalaje son muy diversos en este sector industrial, como lo son el tamaño, la forma y el peso de los productos. La elevada densidad de los materiales en este sector o sus formas voluminosas exponen a riesgos frecuentes. El levantamiento manual y la manipulación del material en la producción, fabricación, embalaje y almacena- miento en esta industria explica muchas lesiones incapacitantes (véase el apartado “Perfil de lesiones y enfermedades”, más adelante). El esfuerzo para disminuir las lesiones se centra en la limitaciones de las operaciones manuales de levantamiento y manipulación de material. Por ejemplo, para eliminar la manipulación del material en determinadas partes de este sector indus- trial comienzan a utilizarse diseños de embalajes innovadores, automatismos para el apilado y paletizado del producto acabado y vehículos de transporte para el almacenamiento guiados auto- máticamente. El uso de transportadores, la ayuda de los monta- cargas de control a distancia (por ejemplo, los montacargas de vacío) y de plataformas de tijeras para la manipulación y paleti- zado de los productos son prácticas generalizadas en la actua- lidad (véase la Figura 84.2).

Encapsulado (I)

El objetivo esencial del encapsulado es acomodar un circuito inte- grado en una montura que cumpla los requisitos eléctricos, térmicos, químicos y físicos asociados a la aplicación del circuito integrado.
Las monturas más extendidas son la de conductores radiales, la montura plana y la doble en línea (DIP). Las monturas de conductores radiales se fabrican casi todas de Kovar, que es una aleación de hierro, níquel y cobalto, con sellos de vidrio duro y conductores de Kovar. Las monturas planas tienen un marco de conductores metálicos, por lo general de una aleación de aluminio combinada con componentes cerámicos, de vidrio y metálicos. Las monturas dobles en línea son las más corrientes
y a menudo utilizan cerámica o plásticos moldeados.
Las monturas de plástico moldeado para semiconductores se producen sobre todo por dos procesos diferentes—moldeo por transferencia y moldeo por inyección. El moldeo por transferencia es el método de encapsulado en plástico predominante. En él, las pastillas se montan sobre marcos de conductores sin cortar y después se cargan en moldes por lotes. Porciones en polvo o bolas de compuestos de plástico termoendurecible para moldeo se funden en una olla caliente y después son impulsados (transfe- ridos) a presión hasta los moldes cargados. Los sistemas de formar porciones en polvo o bolas con compuestos de plástico para moldeo pueden utilizarse con epoxia, silicona o sili- cona/resinas epoxídicas. El sistema suele consistir en una mezcla de:

Sujetar y conectar pastillas (II)

Una vez lograda la sujeción física de la pastilla a la montura, es preciso establecer las conexiones eléctricas entre el circuito integrado y los conductores de la montura. Esta operación se ejecuta por técnicas de termocompresión, ultrasónicas o termosónicas, que conectan hilos de oro o aluminio entre las áreas de contacto de la pastilla de silicio y de los conductores de la montura.
La unión por termocompresión se emplea a menudo con hilo de oro y consiste en calentar la montura hasta unos 300 ºC y formar la unión entre el hilo y las patillas de conexión mediante la aplicación de calor y presión. Se utilizan dos tipos principales de unión por termocompresión—unión con bola y unión con cuña. En la unión con bola, que sólo se utiliza con hilo de oro, éste es suministrado desde un tubo capilar, después es comprimido, y después fundido por una llama de hidrógeno. La llama forma además una nueva bola en el extremo del hilo, bola que será aprovechada en el ciclo de conexión siguiente. La unión con cuña exige utilizar una herramienta de unión en forma de cuña
y un microscopio, que ayuda a colocar en su posición exacta la pastilla de silicio y la montura sobre la patilla de conexión. El proceso se ejecuta en una atmósfera inerte.
La unión ultrasónica emplea un impulso energético de alta frecuencia ultrasónico para inducir un efecto de frotamiento que forma una unión entre el hilo y la patilla de conexión. La unión ultrasónica se realiza sobre todo con hilo de aluminio, y muchos la prefieren a la de termocompresión porque no exige el calenta- miento de la pastilla de circuitos durante la operación de conexión.
La unión termosónica es un cambio tecnológico reciente en la conexión con hilo de oro. En ella se utiliza una combinación de energías ultrasónica y térmica, y exige menos calor que la unión por termocompresión.

Sujetar y conectar pastillas (I)

La pastilla o dado individual tiene que quedar sujeta a una montura y a un marco de conductores metálicos. Las monturas suelen estar hechas de material aislante cerámico o plástico. Los materiales de las monturas cerámicas son por lo general de alúmina (Al2O3), pero también pueden ser de berilia (BeO) o esteatita (MgO-SiO2). Los materiales de las monturas de plástico son de resina termoplástica o termoendurecible.
En general, la sujeción de la pastilla se efectúa por uno de tres tipos distintos de fijación: eutéctica, preforma y epoxídica. La fijación eutéctica de pastillas consiste en utilizar una aleación de soldadura fuerte eutéctica, como la de oro-silicio. En este método, se efectúa el depósito previo de una capa de oro metá- lico en la parte posterior de la pastilla. Mediante el calenta- miento de la montura por encima de la temperatura eutéctica (370 ºC para oro-silicio) y la colocación de la pastilla sobre la montura, se forma un enlace entre ésta y la pastilla.
La unión con preforma consiste en emplear una pequeña pieza de composición especial (preforma) que se adhiera a pastilla y montura. Se coloca una preforma sobre el área de la montura donde se quiere sujetar la pastilla y se deja que se funda. Entonces se frota la pastilla por esa zona hasta que queda sujeta, y a continuación se enfría la montura.
La unión epoxídica consiste en aplicar un pegamento epoxí- dico para fijar la pastilla a la montura. Se vierte una gota de epoxia en la montura y encima se coloca la pastilla. Puede ser preciso cocer después la montura a una temperatura elevada para que la epoxia adquiera la dureza adecuada.

Separación de pastillas

Una vez probados, marcados y clasificados los dispositivos o circuitos integrados en la oblea, es preciso proceder a la separa- ción física individual de las pastillas que se encuentran agrupadas en la oblea. Se han ideado numerosos métodos para separar e individualizar las pastillas—trazado con diamante, trazado con láser y aserrado con rueda de diamante.
El trazado con diamante, el método más antiguo utilizado, consiste en pasar una punta con diamantes incrustados, de forma muy precisa, por la línea del trazado o “calle” de la oblea que separa las pastillas individuales en la superficie de la oblea. La imperfección en la estructura cristalina provocada por el trazado permite doblar y fracturar la oblea a lo largo de esa línea.
El trazado con láser es una técnica de separación de pastillas relativamente reciente. Un láser pulsado muy potente de neodi- mio-itrio genera un haz que practica en la oblea de silicio una ranura que sigue la línea del trazado. La ranura se convierte en la línea de rotura de la oblea.
Un método de separación de pastillas muy extendido es el aserrado en húmedo—cortar sustratos a lo largo de la calle con una sierra circular de diamante de gran velocidad. El aserrado del sustrato de silicio puede ser de corte parcial (trazado) o completo (dados). El aserrado genera una lechada húmeda con el material arrancado de la calle.

Montaje y prueba (III)

Una vez terminada la fabricación de obleas, cada una de ellas es sometida a un proceso de clasificación en el que se comprueba el funcionamiento eléctrico de la circuitería integrada de cada pastilla mediante sondas controladas por ordenador. Una oblea individual puede contener desde cien hasta muchos centenares de dados o pastillas independientes que han de ser comprobadas. Conocidos ya los resultados de la prueba, las pastillas se marcan físicamente con resina epoxídica monocomponente suministrada por un dispositivo automático. Para identificar y clasificar las pastillas que no cumplen las especificaciones eléctricas deseadas se emplean los colores rojo y azul.

Tratamiento del gas residual

Para tratar el gas residual procedente de las unidades de recupe- ració n de azufre se utilizan la oxidació n y la reducció n, depen- diendo de la composició n del gas y de los planteamientos econó micos de la refinería. Los procesos de oxidació n queman gas residual para convertir todos los compuestos de azufre en dió xido de azufre, y los procesos de reducció n convierten los compuestos de azufre en á cido sulfhídrico.