Servicio de Tecnologías y Herramientas de Diseño

Antecedentes

La labor de puesta en marcha, soporte y continua mejora de la infraestructura de diseño se está realizando desde la creación del Centro de Microelectrónica Aplicada (CMA) en 1990 y posteriormente Instituto Universitario de Microelectrónica Aplicada (IUMA), con su participación en diferentes acciones:

• Acción especial en Microelectrónica (Taller de Microelectrónica) del Programa Nacional de Microelectrónica.
• Red EUROPCHIP de la Unión Europea.
• Red EUROPRACTICE.

Competencias

El Servicio de Tecnologías y Herramientas (STH) se crea para coordinar el acceso a las herramientas de diseño microelectrónico del IUMA, así como para coordinar el uso de tecnologías de fabricación de sistemas electrónicos. Para ello se realizan las operaciones de instalación y soporte de herramientas de diseño, cursos de formación, envío a fabricación de diferentes circuitos integrados, etc.

• Competencia sobre las tecnologías y herramientas de diseño del IUMA, tanto de uso común como de uso específico en proyectos.
• Soporte a los usuarios en el desarrollo de las actividades de diseño electrónico.
• Soporte al usuario en el acceso a las tecnologías de fabricación de prototipos y/o pequeño volumen.

Objetivos

• Evaluar, adquirir, instalar y realizar el mantenimiento de software EDA.
• Seleccionar, explorar y preparar flujos de diseño.
• Proporcionar soporte y consultorías a usuarios dentro de las posibilidades del servicio.
• Realizar informes de errores y solución de problemas.
• Preparar documentación, manuales y otro material de soporte.
• Dar formación y training para un primer uso de las herramientas.
• Proporcionar soporte a prácticas y proyectos de curso para profesores dentro de los convenios específicos con los departamentos implicados.
• Cooperar en proyectos de investigación.
• Realizar actividades de formación continua.
• Proporcionar la interfaz con fabricantes y proveedores de tecnologías.
• Adquirir e instalar kits de diseño y librerías de células de diferentes fabricantes y tecnologías.
• Tener contacto con servicios de soporte internacionales.
• Dar asistencia para la finalización de los CI y envío a fabricación.
• Documentar las distintas experiencias realizadas.
• Dar difusión de sus actividades a través de la web del servicio.

Herramientas de diseño disponibles

En la actualidad se dispone de acceso a los entornos de diseño microelectrónico de Cadence, Siemens Mentor Graphics EDA, Synopsys, Intel FPGA, Xilinx FPGA y Keysight ADS. Con estos entornos es posible realizar todo el flujo de diseño, desde su especificación, modelado, simulación, síntesis, realización del layout, diseño de encapsulados avanzados y diseño de la PCB. Los dominios de aplicación incluyen el diseño de sistemas analógicos, digitales de señal mixta, RFIC, MEMS, SmartPower y en general sistemas electrónicos en chip (SoC).

Acceso a la fabricación

El IUMA posee acceso a distintas fabricas de circuitos integrados al estar integrado en la red EUROPRACTICE. Ello permite la realización de prototipos de diseños en una primera experiencia para PYMEs y también acceder a la fabricación de pequeñas series. Ejemplos de tecnologías incluyen nodos CMOS avanzados de 16 nm o de bajo coste de 0,35 micras, tecnologías para fabricación de MEMS o de integración de dispositivos fotónicos con Silicio.

Responsable del servicio: Pedro Pérez Carballo

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Servicio de Fabricación y Prototipado de Circuitos

El “Servicio de Fabricación de Prototipos de Circuitos Impresos y Sistemas Electrónicos”, dispone de un moderno laboratorio de fabricación de prototipos de sistemas electrónicos, que permite la fabricación en pocas horas de circuitos impresos de 2, 4, 6 y 8 capas con un alto nivel de calidad, así como el montaje, soldadura y test de estos circuitos.

El equipamiento empleado permite la obtención de los exigentes niveles de calidad que se requieren para en el diseño electrónico actual. Pensado para la fabricación de prototipos y pequeñas series de circuitos impresos, también incorpora la posibilidad de mecanización de paneles de aluminio y otros materiales de forma que se puede abordar también el diseño y montaje de sistemas electromecánicos.

Servicios disponibles

• Fabricación de circuitos impresos simple y doble cara sin metalizar.
• Fabricación de circuitos impresos doble cara metalizados.
• Fabricación de circuitos multicapade 4, 6 u 8 capas.
• Fabricación de circuitos impresos especiales (sustratos flexibles, RF, etc.).
• Montaje y soldadura de prototipos y pequeñas series de circuitos impresos con componentes de inserción, SMD estándar. SMD de paso fino y BGA.
• Fabricación de máscaras para dosificación de pasta de soldadura.
• Fabricación de fotolitos de alta precisión.
• Limpieza de circuitos impresos mediante ultrasonido.
• Inspección óptica de circuitos electrónicos.
• Fabricación de camas de puntas para testeléctrico de pequeñas series.
• Mecanización y rotulación de paneles de aluminio para sistemas electrónicos.
• Diseño y montaje de sistemas electromecánicos con aluminio estructurado.

Montaje y soldadura de componentes

Se dispone de un sistema semiautomático de montaje de componentes SMD válido para todos los componentes existentes en el mercado, desde el footprint 0201. Se incluye también el servicio de montaje de componentes BGA, CSP y FlipChip, así como componentes fine-pich y ultra fine-pitch mediante estación de posicionamiento de hasta 50μm de precisión.

La soldadura de la pasta se realiza mediante hornos de refusión que aplican el perfil de temperatura necesario. Todo el equipamiento y materiales utilizados están preparado para trabajar con la nueva reglamentación europea RoHS que elimina el plomo y otros sustancias contaminantes de los procesos de producción.

Test de pequeñas series

Mediante la fabricación de camas de puntas ponemos a nuestros clientes el servicio de test para pequeñas series de circuitos.

Limpieza e inspección óptica

Todos los circuitos fabricados reciben un procedimiento de limpieza por ultrasonidos que asegura la eliminación de residuos del proceso de soldadura. Posteriormente se realiza una inspección óptica con microscopio que permite verificar la correcta soldadura de los componentes.

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Servicio de Estación de Puntas

A lo largo de los últimos años el IUMA ha establecido una serie de Servicios Comunes del Instituto para el uso de recursos que, con mayor intensidad, pueden ser compartidos o tienen una estructura más horizontal entre las distintas divisiones. Entre ellos se encuentra el Servicio de Estación de Puntas (SEP) con competencia centrada en la gran instalación de la Estación de Puntas para la medida de circuitos integrados sobre oblea.

La medida precisa de circuitos sobre la oblea es una tarea fundamental en la producción de circuitos integrados de alta calidad, para aplicaciones en sectores tales como comunicaciones, electrónica, imágenes de seguridad, radioastronomía, tecnologías médicas y sanitarias, etc.

Los parámetros de dispersión, o parámetros S, se utilizan para caracterizar dispositivos eléctricos, especialmente cuando se mide la frecuencia y amplitud de la onda, en lugar de la corriente y la tensión. Conocer las pérdidas en amplitud y fase de las señales transmitidas y reflejadas es fundamental para la caracterización de circuitos integrados. Este tipo de medidas suponen un desafío, especialmente cuando las frecuencias de las señales son muy altas como las usadas en los sistemas de comunicaciones actuales, como la quinta generación de comunicaciones móviles (5G), las comunicaciones por satélite como Direct Broadcast Satellite (DBS), Satcom On the Move, Antenas para Gateways para megaconstelaciones de satélites, etc.

El IUMA, a través de su Servicio de Estación de Puntas (SEP), da soporte para la medida de circuitos integrados sobre oblea no solo a los grupos de investigación del propio instituto, sino a grupos tanto académicos como de la industria nacionales e internacionales con los que el instituto tiene vinculación. Esto nos permite participar activamente en una amplia gama de proyectos de investigación colaborativa sobre aplicaciones de última generación.

Dentro de los medios materiales disponibles en el laboratorio del Servicio de Estación de Puntas podemos mencionar los siguientes:

• Estación de puntas Analitical Probe Station SUMMIT 9000 de Cascade Microtech
• Medidor de parámetros S, Performance Network Analyzer (PNA) N5225B 10 MHz to 50 GHz
• Analizador de espectros Agilent, PSA Series Spectrum Analizer, E4440A, 3Hz-26.5GHz
• Generador de Señales Agilent, ESG Vector Signal Generator, E4438C
• Máquina de microsoldadura HB16 Thermosonic 90° Wedge & Ball & Bump Bonder
• Analizador de dispositivos semiconductores B1500A
• Analizador de impedancia E4990A
• Instrumentación adicional para realización de medidas

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Servicio de imágenes hiperespectrales

El Instituto Universitario de Microelectrónica Aplicada (IUMA) dispone de medios y recursos necesarios, a disposición del grupo de investigación, para la realización de trabajos de investigación usando técnicas avanzadas de imágenes hiperespectrales. Los principales recursos destacables y más relacionados con esta temática son los siguientes:

• Sistema de adquisición de imágenes hiperespectrales intraoperatorias de tejido cerebral in-vivo
• Sistema de adquisición de imágenes hiperespectrales dermatológicas
• Sistema de adquisición microscópico de imágenes hiperespectrales
• Sistemas de adquisición macroscópico del laboratorio hiperespectral
• Sistema de captura hiperespectral basado en tecnología snapscan
• Sistemas de captura hiperespectral basados en tecnología LCTF
• Sistema de cómputo de altas prestaciones basado en GPUS Tesla K40
• Congelador de muestras biológicas marca Liebherr
• Otros recursos relacionados con la línea de investigación: Impresora 3D Ultimaker 3D Extended. Empleada para el desarrollo de los diversos sistemas de adquisición de imágenes hiperespectrales y desarrollo de piezas

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