Pasos para la elaboración de un microprocesador (microchip)

Rememorando a Jack Kilby, el inventor del circuito integrado, y quien logró colocar un transistor en su diseño, aclarando que la última generación utiliza 1.000.000.000 de transistores, y hace mención a la ley de Moore, la cual afirma que ese número se duplica cada dos años, pero, cuanto más intentan poner en el diseño, más pequeño debe ser el transistor, es por eso que trabajan a escala microscópica.

Para comenzar con la fabricación, los trabajadores se colocan el traje de conejo, y cuentan con una sala blanca de CLASE1 con casi 18.000m2, gracias a la cantidad de aires acondicionados (12.000 toneladas) la habitación permanece más limpia que un quirófano. La misma debe permanecer limpia ya que, una sola partícula que aterrice en una zona puede destruir un chip.

Para evitar que los trabajadores produzcan polvo sin darse cuenta, y contaminen la sala, utilizan unas máquinas que mueven los paquetes de obleas a través del proceso de construcción.

Para miniaturizar los diseños complejos para ser impresos en las láminas, se realiza el proceso” fotolitografía”, el cual consiste en:

Cubrir la lámina con productos químicos fotosensibles, que se endurecen al exponerlos a la luz ultravioleta.

En habitaciones oscuras se hace pasar la luz a través de una imagen del diseño, y luego a través de una lente para miniaturizarla y finalmente en la lámina.

Al quitar el producto químico el diseño permanece como una imagen fotográfica

Colocan los componentes capa a capa

Algunas capas se calientan a altas temperaturas, otras se someten a ráfagas de plasma ionizado, otras se bañan en metales, cada tipo de tratamiento cambia las propiedades de una capa determinada y forman parte poco a poco, del diseño del chip.

Las láminas terminadas llevan hasta 1000 microchips diferentes y más de 4 billones de componentes de circuito

Luego, se cortan y recortan.

En un cuadrado de sustrato se coloca una capa de fundente (agente químico que lo deja pegajoso y su función es sostener el chip hasta que sea soldado).

Se coloca un microchip sobre cada sustrato.

Con la ayuda de una luz infrarroja guía a la máquina para que pueda colocar el chip en el lugar correcto.

Se toma una muestra a la cadena de montaje para verificar la posición con un microscopio.

Comienza el proceso de soldadura, en un horno a 365°, el calor funde las diminutas gotas de estaño del chip, uniéndolo al sustrato.

Se coloca una tapa de aluminio sobre el chip, la cual tiene dos funciones: proteger el chip, y disipar el calor que genere. Esto lo realiza un brazo robótico que toma 4 tapas y las coloca a la vez sobre el microchip.

Pasan a un horno de soldadura donde estarán a 150°C durante una hora.

Diminutas piezas cilíndricas de estaño, llamadas “columnas”, las cuales caen en los agujeros y quedan de forma vertical, para unirse al sustrato. Con esto se logra la creación de conexiones eléctricas que conectan el microprocesador con la tarjeta electrónica del ordenador. (Para conseguir más conexiones se utilizan bolas de estaño en lugar de columnas, ya que son más robustas y fiables, pasan por el mismo proceso, con a diferencia que en vez de pasta adhesiva se usa fundente).

Una maquina extiende una gruesa pasta adhesiva y luego pega las columnas desde abajo.

Se coloca el chip que tiene el sustrato sobre las columnas empastadas.

El resultado es un microchip con 1000 conexiones.

Pasan por un baño de agua y disolventes, para eliminar sobrante de fundentes o contaminantes.

Por último se pasa al control de calidad, el cual incluye, 12 horas en un horno a 140°C.

El microprocesador pasa a otra fábrica en la cual lo soldaran a una tarjeta electrónica.