das inter-conexÕes elÉtricas em sistemas eletrÔnicos...

27
TEC-ENC 3-1 FUNÇÕES BÁSICAS das INTER-CONEXÕES ELÉTRICAS em SISTEMAS ELETRÔNICOS 1. Permitir intercâmbio de informações em todos os níveis de Encapsulamento 2. Fornecer em todos níveis energia para o funcionamento adequado do sistema 3. Permitir outros tipos de interconexões com o meio ambiente, através de sensores e atuadores, para o encapsulamento de Micro-sistemas

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TE

C-E

NC

3-1

FUNÇÕES BÁSICAS das INTER-CONEXÕES

ELÉTRICAS em SISTEMAS ELETRÔNICOS

1.Pe

rmiti

r int

ercâ

mbi

o de

info

rmaç

ões e

m to

dos o

s nív

eis d

e En

caps

ulam

ento

2.Fo

rnec

er e

m to

dos n

ívei

s ene

rgia

par

a o

func

iona

men

to

adeq

uado

do

sist

ema

3.Pe

rmiti

r out

ros t

ipos

de

inte

rcon

exõe

s com

o m

eio

ambi

ente

, atra

vés d

e se

nsor

es e

atu

ador

es, p

ara

o en

caps

ulam

ento

de

Mic

ro-s

iste

mas

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TE

C-E

NC

3-2

CLASSES de COMUNICAÇÃO FUNCIONAL em SISTEMAS

ELETRÔNICOS

1.C

omun

icaç

ões p

onto

a p

onto

inte

rnas

a n

ível

do

CH

IP

(Int

erco

nexõ

es ló

gica

s int

erna

s)2.

Com

unic

açõe

s pon

to a

pon

to E

xter

na →

Inte

rna

(Car

rega

men

to d

e pr

ogra

mas

em

RA

M)

3.C

omun

icaç

ões G

loba

is In

tern

as (M

ensa

gens

do

tipo

“Bro

ad-C

ast”

)4.

Com

unic

açõe

s Glo

bais

Ext

erna

s →In

tern

as (C

lock

do

sist

ema)

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TE

C-E

NC

3-3

TIPOS de INTERCONEXÕES

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TE

C-E

NC

3-4

PARÂMETROS BÁSICOS para CARACTERIZAÇÃO de

uma INTERLIGAÇÃO FÍSICA

1.N

úmer

o de

Fio

s por

Lig

ação

(NL)

2.Ta

xa d

e In

form

ação

por

Fio

(fL)

3.R

etar

do d

o si

nal n

a In

terli

gaçã

o (τ

L)4.

Larg

ura

de B

anda

da

Inte

rliga

ção

BW

L= Γ

L* N

L*

f L

–Γ L

< 1

Rep

rese

nta

da ra

zão

info

rmaç

ão lí

quid

a V

S.

Info

rmaç

ão to

tal r

eceb

ida

(Con

trole

+ D

ados

)

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TE

C-E

NC

3-5

CARACTERÍSTICAS da COMUNICAÇÃO

FUNCIONAL em SISTEMAS ELETRÔNICOS

1.C

omun

icaç

ões p

onto

a p

onto

inte

rnas

–D

esej

a-se

máx

ima

com

unic

ação

ent

re c

élul

as v

izin

has

–A

s lar

gura

s de

Ban

da p

odem

ser d

ifere

ntes

nos

div

erso

s nós

2.C

omun

icaç

ões p

onto

a p

onto

Ext

erna

→In

tern

a –

Lim

itada

pel

a la

rgur

a de

Ban

da d

o nó

raiz

da

inte

rcon

exão

3.C

omun

icaç

ões G

loba

is In

tern

as

–G

eram

-se

reta

rdos

uni

form

es

4.C

omun

icaç

ões G

loba

is E

xter

nas →

Inte

rnas

–G

eram

-se

reta

rdos

con

stan

tes

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TE

C-E

NC

3-6

PARÂMETROS FÍSICOS que AFETAM as

INTERCONEXÕES ELÉTRICAS

1.D

issi

paçã

o de

Pot

ênci

a2.

Taxa

de

Trab

alho

3.R

etar

dos T

empo

rais

4.Pr

odut

o R

etar

do -

Potê

ncia

5.D

ensi

dade

6.Á

rea

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TE

C-E

NC

3-7

PARÂMETROS ELÉTRICOS BÁSICOS das

INTERCONEXÕES ELÉTRICAS

RW

Hin

tin

tin

tin

t

=⋅

⋅ρ

1

CW t

oxox

int

int

=⋅

ε

RC

tH

oxox

int

int

int

int

⋅=

⋅⋅

⋅ρ

ε1

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TE

C-E

NC

3-8

ENCAPSULAMENTO a NÍVEL de CHIP

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TE

C-E

NC

3-9

TÉCNICAS de ENCAPSULAMENTO a NÍVEL do CHIP

•O

Enc

apsu

lam

ento

do

“Die

” no

veld

o Ch

ipco

nstit

ui-s

e pe

los

segu

inte

s pro

cess

os:

–Cor

te d

a Lâ

min

a–C

oloc

ação

do

“Die

”–C

olag

em d

o “D

ie”

–Enc

apsu

lam

ento

pro

pria

men

te d

ito

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TE

C-E

NC

3-1

0

ENCAPSULAMENTO a NÍVEL do CHIP

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TE

C-E

NC

3-1

1

As LÂMINAS de SILÍCIO

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C-E

NC

3-1

2

TÉCNICAS de CORTE de LÂMINAS de SILÍCIO

1.C

orte

com

LA

SER

de

CO

2

2.C

orte

Mec

ânic

o us

ando

serr

as

–Um

dis

co a

bras

ivo

de d

iam

ante

gi

rand

o en

tre 3

0K –

60K

RPM

real

iza

o co

rte, s

obre

fita

s ade

siva

s de

PVC

•Pro

blem

as:

–Fen

ômen

o de

: ”C

hipp

ing”

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NC

3-1

3

“DICING” PARAMETROS do PROCESSO

–Ta

xa d

e al

imen

taçã

o ou

vel

ocid

ade

de c

orte

a ve

loci

dade

na

qual

a

lâm

ina

é al

imen

tada

à se

rra,

par

a lâ

min

as (w

afer

s) d

e 2,

1 m

il de

es

pess

ura

a v

eloc

idad

e de

cor

te t

ípic

a é

de 2

.5 a

3.5

in/s

ec.

–R

otaç

ão d

a se

rra:

corr

espo

nde

à ro

taçã

o em

RPM

do

eixo

da

serr

a qu

e po

de v

aria

r de

3,0

00 a

60,

000

RPM

.–

Vel

ocid

ade

de su

perf

ície

:é d

efin

ida

com

o se

ndo

a ta

xa li

near

de

perc

urso

no

pont

o de

con

tato

com

a lâ

min

a (w

afer

).–

Altu

ra d

a lâ

min

a da

serr

a:se

refe

re à

altu

ra d

a se

rra

sobr

e um

pla

no d

e re

ferê

ncia

( w

afer

chu

ck ta

ble)

. Um

a al

tura

típi

ca é

de

1 a

1.5

mil

que

perm

ite c

orta

r a lâ

min

a (w

afer

) com

plet

amen

te.

–C

ontro

le d

e te

mpe

ratu

ra d

a se

rra:

real

iza-

se a

travé

s de

bico

s inj

etor

es

de fl

uído

refr

iger

ador

, es

te c

ontro

le m

elho

ra si

gnifi

cativ

amen

te a

pr

ecis

ão e

vid

a da

serr

a.

–Se

leçã

o da

serr

ae

reco

brim

ento

tom

ando

em

con

ta: t

aman

ho,

espe

ssur

a, ti

po d

e ab

rasi

vo, e

tc.

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NC

3-1

4

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE CORTE

•O

timiz

ação

do

desg

aste

da

Serr

a•

Otim

izaç

ão d

a qu

alid

ade

de

corte

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NC

3-1

5

“DIE ATTACH”

•M

ÉTO

DO

S PR

INC

IPA

IS–

Com

sold

a Eu

têtic

a–

Atra

vés d

e V

idro

–A

travé

s de

Vid

ro +

Pra

ta–

Com

Sol

da–

Com

Pol

ímer

os

•U

ma

máq

uina

de

“Die

Atta

ch”

ou “

Die

Bon

der”

cons

titui

-se

por:

–Si

stem

a de

man

ejo

de m

oldu

ras

–U

m m

ódul

o”de

“Pi

ck-u

p an

d Pl

ace”

–Si

stem

a de

“D

ispe

nsin

g”Eq

uipa

men

to p

ara

“Die

Atta

ch”

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NC

3-1

6

COLOCAÇÃO de “DIES”

•A

col

ocaç

ão d

e “D

ies”

segu

e os

se

guin

tes p

asso

s, co

man

dado

s pe

lo si

stem

a de

“Pi

ckan

dPl

ace”

:–

Rec

onhe

cim

ento

do

subs

trato

us

ando

fidu

ciai

s, lo

cais

ou

Glo

bais

–R

ecol

him

ento

do

“Die

” de

form

a in

divi

dual

ou

conj

unta

–Im

agea

men

to e

cor

reçã

o de

ân

gulo

“Th

eta”

–Po

sici

onam

ento

do

“Die

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C-E

NC

3-1

7

COLAGEM de “Dies”

•O

pro

cess

o c

omo

um to

do a

pres

enta

os s

egui

ntes

pas

sos:

Con

junt

os d

e m

oldu

ras o

u su

bstra

tos s

ão c

oloc

adas

no

mod

ulo

de

carr

egam

ento

s do

“Die

Bon

der”

. Um

sist

ema

robo

tizad

o pe

ga a

s mol

dura

s ou

subs

trato

s e a

s car

rega

no

equi

pam

ento

par

a in

icia

r o p

roce

sso.

–G

ram

pos t

rans

porta

m a

s mol

dura

s ou

subs

trato

s par

a a

posi

ção

de e

ntra

da

para

a p

rimei

ra fa

se d

o pr

oces

so, c

oloc

ação

de

cola

“ep

oxy”

ou so

lda

depe

nden

do d

o pr

oces

so.

–N

a po

siçã

o de

col

ocaç

ão d

e co

la “

epox

y” o

u so

lda,

cad

a “P

ad”

na m

oldu

ra é

al

inha

do u

sand

o óp

tica

e se

nsor

es d

e pr

ecis

ão. A

desi

vo o

u so

lda

é co

loca

do

num

pad

rão

e vo

lum

e ap

ropr

iado

s com

o ta

man

ho d

o “D

ie”.

–N

as m

oldu

ras o

u su

bstra

tos o

nde

exis

tem

div

ersa

s pos

içõe

s de

cola

ou

sold

a,

o ad

esiv

o ou

sola

da é

col

ocad

o em

cad

a po

siçã

o se

qüen

cial

men

te.

–Q

uand

o o

proc

esso

de

depo

siçã

o de

col

a ou

sold

a te

rmin

ou n

a m

oldu

ra o

u su

bstra

to, e

ste

é tra

nspo

rtado

par

a a

segu

nda

etap

a do

pro

cess

o,qu

e é

a co

lage

m d

o “D

ie”

–En

quan

to n

a m

oldu

ra o

subs

trato

est

a se

ndo

real

izad

a a

depo

siçã

ode

col

a ou

so

lda,

um

a lâ

min

a já

cor

tada

foi c

arre

gada

no

sist

ema

e um

“D

ie”

esta

send

o al

inha

do o

ptic

amen

te e

pre

para

do p

ara

ser p

osic

iona

do p

ela

máq

uina

de

“Pic

kan

dPl

ace”

na

próx

ima

mol

dura

ou

subs

trato

no

pont

o.

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TE

C-E

NC

3-1

8

COLAGEM de “Dies” (cont.)

–A

ferr

amen

ta d

o “P

ick

and

Plac

e” se

gura

o “

Die

” já

cor

tado

atra

vés

de u

m d

ispo

sitiv

o us

ando

vác

uo, r

etira

ndo

o “D

ie “

da fi

ta o

nde

se

enco

ntra

ade

rido.

–U

ma

vez

segu

ro o

“D

ie”

este

é tr

ansf

erid

o pa

ra a

pos

ição

de

cola

gem

, on

de se

enc

ontra

a c

ola

ou so

lda

já d

epos

itada

na

mol

dura

ou

subs

trato

usa

dos.

–A

o m

esm

o te

mpo

que

o “

Die

” é

pego

a p

osiç

ão d

e co

lage

m é

al

inha

da p

reci

sam

ente

usa

ndo

equi

pam

ento

s ópt

icos

ade

quad

os.

–O

tem

po d

e co

la e

a fo

rça

aplic

ada

resu

lta n

um “

Die

”col

ado

de

acor

do c

om a

s esp

ecifi

caçõ

es d

o pr

oces

so.

–C

ada

“pad

” o

u su

bstra

to d

a m

oldu

ra o

u su

bstra

to é

ver

ifica

do a

ntes

de

ser d

esca

rreg

ado

pelo

sist

ema

robo

tizad

o..

–A

pós e

ste

proc

esso

, os d

ispo

sitiv

os sã

o le

vado

s par

a re

aliz

ação

da

cura

def

initi

va.

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TE

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NC

3-1

9

CONSIDERAÇÕES IMPORTANTES

•N

a ev

alua

ção

de u

m p

roce

sso

de “

Die

Atta

ch”,

é im

porta

nte

leva

r em

con

ta f

ator

es q

ue p

odem

impa

ctar

o d

esem

penh

o do

pro

cess

o e

a qu

alid

ade

final

do

prod

uto,

com

o:–

Prec

isão

:A p

reci

são

do “

Die

Atta

ch”

é m

uito

impo

rtant

e já

que

per

mite

a

dim

inui

ção

do ta

man

ho g

loba

l do

enca

psul

amen

to.

–“D

ies”

Peq

ueno

s:A

cap

acid

ade

de p

egar

e p

osic

iona

r peq

ueno

s “D

ies”

( <

0,2

mm

) é u

m p

robl

ema

com

plic

ado

já q

ue re

quer

sist

emas

ópt

icos

so

fistic

ados

par

a a

real

izaç

ão d

a op

eraç

ão.

–M

ater

iais

Fra

geis

:Mat

eria

is, c

omo

arse

neto

de

gal

io(G

aAs)

, pod

em se

r di

fícei

s de

man

usea

r dev

ido

a su

a co

mpo

siçã

o fr

ágil.

Tole

rânc

ias n

os S

ubst

rato

s:M

anus

eio

de d

iver

sos t

ipos

de

subs

trato

s com

di

vers

as to

lerâ

ncia

s ob

rigam

a u

sar s

iste

mas

de

“Pla

cem

ent”

mui

to

sofis

ticad

os, e

ncar

ecen

do o

pro

duto

.–

Con

trole

do

“Dis

pens

ing”

de

cola

ou

sold

a:N

o ca

so d

e “D

ies”

pequ

enos

o

cont

role

do

posi

cion

amen

to e

vol

ume

de c

ola

é cr

ítico

.

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TE

C-E

NC

3-2

0

MÉTODO da COLAGEM ou SOLDA EUTÊTICA

•Sol

da E

utêt

ica:

–“D

ie a

ttach

” Eu

têtic

o: C

om e

ste

mét

odo

não

é ne

cess

ário

col

ocar

ne

nhum

ade

sivo

no

subs

trato

.–

Isto

é fe

ito a

quec

endo

a m

etal

izaç

ão

do su

bstra

to, q

ue c

oloc

ada

na

met

aliz

ação

da

parte

infe

rior d

o “D

ie”

form

ando

um

a co

la

inte

rmet

álic

a.

•A C

oloc

ação

usa

ndo

Sold

aEu

têtic

ape

rmite

:

–Ser

usa

do e

m a

plic

açõe

s Mili

tare

s eae

ro-e

spac

iais

–Ser

usa

do e

m si

stem

as M

CM

de

mul

ti-ca

mad

as C

erâm

icos

–Usa

a li

ga m

ais p

opul

ar:A

u-Si

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TE

C-E

NC

3-2

1

TÉCNICA da COLAGEM EUTÊTICA

•A

quec

imen

to d

o Su

bstra

to @

425

o C•

Apl

icaç

ão d

e fo

rça

e es

freg

ada

de “

Die

”•

O S

i se

difu

nde

no A

u at

é at

ingi

r a

com

posi

ção

eutê

tica

e a

fusã

o co

meç

a•

Um

a fr

ente

líqu

ida

avan

ça n

o A

u e

o Si

co

ntin

ua d

ifund

indo

-se

•O

btém

-se

entã

o a

sold

agem

com

plet

a•

É ne

cess

ário

pre

veni

r a o

xida

ção

supe

rfic

ial d

o Si

, de

form

a qu

e é

dese

jáve

l rea

lizar

est

a so

ldag

em e

m

ambi

ente

de

N2

•É

nece

ssár

io re

aliz

ar u

ma

exce

lent

e lim

peza

da

supe

rfíc

ie d

o Si

, par

a a

retir

ada

do o

xido

nat

ivo

•A

esp

essu

ra m

ínim

a de

Au

nece

ssár

ia

para

real

izar

a so

lda

é de

150

nm

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TE

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NC

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2

USO de PRE-FORMAS

•U

SO D

E PR

E-FO

RM

AS

(Au-

2Si)

PAR

A P

OU

PAR

Au

•U

tiliz

a-se

um

a pr

é-fo

rma

que

enco

ntra

-se

perto

da

com

posi

ção

eutê

tica

•A

sold

a re

aliz

a-se

de

form

a m

ais r

ápid

a•

A d

ifusã

o do

Si é

men

or•

A so

ldag

em d

esta

form

a ex

ige

cam

adas

de

Au

de

som

ente

10

nm

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NC

3-2

3

OUTRAS COLAGEM de “DIES”

•C

OLA

GEM

USA

ND

O V

IDR

O

–M

uito

s enc

apsu

lam

ento

s Cer

âmic

os u

sam

vid

ro e

não

met

aliz

açõe

s que

são

mai

s car

as–

O v

idro

pod

e se

r fun

dido

a te

mpe

ratu

ras m

aior

es q

ue 5

00 o C

e o

“D

IE”

colo

cado

–A

lgun

s tip

os d

e vi

dro

tem

coe

ficie

ntes

de

expa

nsão

térm

ica

sim

ilare

s ao

silíc

io–

É po

ssív

el ta

mbé

m a

cha

mad

a C

olag

em a

nôdi

ca S

i-Vid

ro

•C

OLA

GEM

USA

ND

O V

IDR

O-P

RA

TA–

Mét

odo

de b

aixo

cus

to–

O si

stem

a é

de u

ma

past

a de

81%

de

Ag

carr

egad

o co

m v

idro

num

a m

atriz

org

ânic

a–

Usa

-se

“Dip

ping

” ou

serig

rafia

par

a a

depo

siçã

o–

Col

oca-

se o

“D

IE”

@ T

am

bien

te–

Cur

a-se

@ 3

75 o

C n

o ar

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4

COLOCAÇÃO de “DIES” USANDO POLÍMEROS

•Es

te p

roce

sso

é m

uito

usa

do a

tual

men

te d

evid

o ao

de

sem

penh

o d

os m

ater

iais

usa

dos d

esde

o p

onto

de

vist

a de

par

âmet

ros d

o pr

oces

so c

omo

tem

po d

e C

ura,

tem

po

de c

iclo

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ualid

ade

gera

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Se u

sam

par

a en

caps

ulam

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s do

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BG

As,

quad

flatp

acks

(QFP

s),p

last

ic le

aded

chip

carr

iers

(PLC

Cs)

e S

OIC

s.–

Mét

odo

de b

aixo

cus

to–

Usa

m-s

e Po

liim

idas

com

Ag

e “E

poxi

es”

–A

s tem

pera

tura

s de

cura

são

de a

prox

. 100

o C n

o ar

–U

sa-s

e “D

ippi

ng”

ou se

rigra

fia p

ara

a de

posi

ção

–Em

alta

s tem

pera

tura

s est

es m

ater

iais

deg

rada

m-s

e–

Em a

mbi

ente

s úm

idos

est

es m

ater

iais

deg

rada

m-s

e

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5

COLOCAÇÃO de “DIES” USANDO SOLDA

•“D

ie A

ttach

” co

m so

lda

“Sof

t”:

–É

um p

roce

sso

eutê

tico

onde

se in

trodu

ze a

sold

a pa

ra o

bter

a

cola

gem

. –

Util

iza-

se so

lda

tipo

“SO

FT”

95 P

b-5

Sn–

A s

olda

é in

trodu

zida

atra

vés d

e pr

é-fo

rmas

ou

usan

do “

disp

ensi

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auto

mát

ico.

–É

nece

ssár

ia u

ma

cam

ada

de a

desã

o–

O p

roce

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requ

er u

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ram

pa d

e aq

ueci

men

to e

des

aque

cim

ento

m

uito

mai

or q

ue a

col

agem

eut

êtic

a se

m so

lda,

por

em a

sold

a de

ve

ser r

ealiz

ada

rapi

dam

ente

par

a nã

o ul

trapa

ssar

os l

imite

s de

potê

ncia

m

áxim

os d

o “D

ie”.

–D

eve

ser u

sada

atm

osfe

ra re

duto

ra p

ara

evita

r oxi

daçã

o n

as

mol

dura

s.–

Com

pone

ntes

fab

ricad

os c

om e

ste

mét

odo

são

usa

dos

em a

plic

açõe

s au

tom

otiv

as e

dis

posi

tivos

de

alta

pot

ênci

a.

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6

PROBLEMAS ASSOCIADOS ao “DIE ATTACH”

•Pr

oble

mas

de

“Die

Cra

cks”

ou

rom

pim

ento

da

past

ilha

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7

PROBLEMAS na COLOCAÇÃO do ADESIVO