Двойной линейный пакет
В микроэлектронике — двухрядный корпус ( DIP или DIL ). [1] представляет собой блок электронных компонентов с прямоугольным корпусом и двумя параллельными рядами электрических соединительных контактов. Корпус может быть установлен через отверстие на печатной плате (PCB) или вставлен в розетку. Двухлинейный формат был изобретен Доном Форбсом, Рексом Райсом и Брайантом Роджерсом из Fairchild в 1964 году. научно-исследовательской компании [2] когда ограниченное количество выводов, доступных в корпусах с круглыми транзисторами, стало ограничением в использовании интегральных схем . [3] Все более сложные схемы требовали большего количества проводов сигнала и питания (как это наблюдалось в правиле Рента ); в конечном итоге для микропроцессоров и подобных сложных устройств потребовалось больше выводов, чем можно было бы разместить в корпусе DIP, что привело к разработке носителей микросхем с более высокой плотностью . Кроме того, квадратные и прямоугольные корпуса облегчали прокладку дорожек печатных плат под корпусами.
DIP обычно обозначается как DIP n , где n — общее количество контактов, и иногда к нему добавляется ширина корпуса между строками «N» для узкого (0,3 дюйма) или «W» для широкого (0,6 дюйма). ). Например, корпус микросхемы с двумя рядами по семь вертикальных выводов будет DIP14 или DIP14N. На фотографии вверху справа показаны три микросхемы DIP14. Обычные пакеты имеют от трех до 64 лидов. В корпусах DIP доступны многие типы аналоговых и цифровых интегральных схем, а также массивы транзисторов, переключателей, светодиодов и резисторов. DIP-разъемы для ленточных кабелей можно использовать со стандартными разъемами IC.
Корпуса DIP обычно изготавливаются из непрозрачного формованного эпоксидного пластика, спрессованного вокруг оловянной, серебряной или позолоченной выводной рамки , которая поддерживает кристалл устройства и обеспечивает соединительные контакты. Некоторые типы ИС изготавливаются в керамических корпусах DIP, где требуются высокая температура или высокая надежность или где устройство имеет оптическое окно во внутреннюю часть корпуса. Большинство DIP-корпусов крепятся к печатной плате путем вставки контактов в отверстия в плате и припаивания их на место. Если необходима замена деталей, например, в испытательных приспособлениях или когда для внесения изменений необходимо снять программируемые устройства, используется разъем DIP. Некоторые розетки оснащены механизмом нулевого усилия вставки (ZIF).
Варианты корпуса DIP включают корпуса только с одним рядом контактов, например, массив резисторов , возможно, включающий в себя пластину радиатора вместо второго ряда контактов, а также типы с четырьмя рядами контактов, двумя рядами, расположенными в шахматном порядке, на каждом. сторону упаковки. Корпуса DIP в основном были вытеснены корпусами для поверхностного монтажа, которые позволяют избежать затрат на сверление отверстий в печатной плате и обеспечивают более высокую плотность соединений.
Приложения
[ редактировать ]Типы устройств
[ редактировать ]
DIP обычно используются для интегральных схем (ИС). Другие устройства в корпусах DIP включают в себя резисторные сети, DIP-переключатели , светодиодные сегментированные и гистограммные дисплеи, а также электромеханические реле .
Разъемы DIP для ленточных кабелей широко распространены в компьютерах и другом электронном оборудовании.
Dallas Semiconductor произвела интегрированные модули часов реального времени (RTC) DIP, которые содержали микросхему и несменную литиевую батарею со сроком службы 10 лет.
DIP Блоки разъемов , к которым можно было припаивать отдельные компоненты, использовались там, где группы компонентов нужно было легко снимать, для изменения конфигурации, дополнительных функций или калибровки.
Использование
[ редактировать ]
Оригинальный двухрядный корпус был изобретен Брайантом «Баком» Роджерсом в 1964 году, когда он работал в Fairchild Semiconductor. Первые устройства имели 14 контактов и выглядели так же, как сегодня. [4] Прямоугольная форма позволяла упаковывать интегральные схемы более плотно, чем предыдущие круглые корпуса. [5] Пакет хорошо подходил для автоматизированного сборочного оборудования; печатная плата может быть заполнена десятками или сотнями микросхем, затем все компоненты на плате могут быть одновременно спаяны на машине волновой пайки и переданы на автоматизированные испытательные машины с минимальными затратами человеческого труда. Пакеты DIP по-прежнему были большими по сравнению с содержащимися в них интегральными схемами. К концу 20-го века корпуса для поверхностного монтажа позволили еще больше уменьшить размер и вес систем. DIP-чипы по-прежнему популярны для создания прототипов схем на макетных платах из-за того, насколько легко их можно вставлять и использовать.
ДИПы были основным направлением индустрии микроэлектроники в 1970-х и 1980-х годах. Их использование сократилось в первое десятилетие 21 века из-за появления новых корпусов с технологией поверхностного монтажа (SMT), таких как пластиковый держатель микросхем с выводами (PLCC) и интегральные схемы малого контура (SOIC), хотя DIP продолжали широко использоваться. в течение 1990-х годов и до сих пор продолжает активно использоваться по прошествии 2011 года. Поскольку некоторые современные микросхемы доступны только в корпусах для поверхностного монтажа, ряд компаний продают различные адаптеры для прототипирования, позволяющие использовать эти устройства для поверхностного монтажа (SMD) как устройства DIP с макетами со сквозными отверстиями и паяными макетными платами (например, стрипборд и перфорированный картон ). (SMT может представлять собой серьезную проблему, по крайней мере, неудобство для прототипирования в целом; большинство характеристик SMT, которые являются преимуществами для массового производства, являются трудностями для прототипирования.)
Для программируемых устройств, таких как EPROM и GAL , DIP оставались популярными в течение многих лет из-за простоты использования с внешними схемами программирования (т. е. устройства DIP можно было просто подключить к разъему на устройстве программирования). Однако при внутрисистемном программировании ( ISP) сейчас являются современными технологиями, это преимущество DIP также быстро теряет свое значение.
В 1990-е годы устройства с числом выводов менее 20 производились в формате DIP в дополнение к более новым форматам. Примерно с 2000 года новые устройства в формате DIP часто недоступны.
Монтаж
[ редактировать ]DIP-панели можно монтировать либо методом сквозной пайки , либо в гнездах. Розетки позволяют легко заменить устройство и исключают риск повреждения от перегрева во время пайки. Обычно сокеты использовались для дорогостоящих или больших микросхем, которые стоили намного дороже, чем сокет. Там, где устройства будут часто вставляться и удаляться, например, в испытательном оборудовании или программаторах EPROM, с нулевым усилием вставки будет использоваться гнездо .
DIP также используются с макетами, временными монтажными приспособлениями для обучения, разработки дизайна или тестирования устройств. Некоторые любители для разового строительства или постоянного прототипирования используют двухточечную проводку с DIP, и их внешний вид в физическом перевернутом виде как часть этого метода послужил основанием для обозначения этого метода неофициальным термином «стиль мертвой ошибки».
DIP-разъемы шириной 0,3 дюйма с двойными контактами для 16-, 14- и 8-контактных DIP-микросхем.
16-контактное гнездо DIP шириной 0,3 дюйма с обработанными круглыми контактами для микросхем DIP16.
Разъем с нулевым усилием вставки (ZIF) для микросхем DIP28W шириной 0,6 дюйма, обычно используемый в EPROM. программаторах микросхем
DIP-разъем шириной 0,3 дюйма для узкой микросхемы DIP28, также известной как DIP28N, обычно используемой на старых платах Arduino.
Плата Arduino UNO R2 с 8-битным микроконтроллером ATmega328P в разъеме DIP28N IC
Строительство
[ редактировать ]
Корпус (корпус) DIP-модуля, содержащего микросхему, обычно изготавливается из формованного пластика или керамики. Герметичность керамического корпуса предпочтительна для устройств чрезвычайно высокой надежности. Однако подавляющее большинство DIP-панелей изготавливается с помощью процесса формования термореактивного материала, при котором эпоксидный состав для формования нагревается и переносится под давлением для герметизации устройства. Типичные циклы отверждения смол составляют менее 2 минут, и за один цикл можно изготовить сотни устройств.
Выводы выходят из более длинных сторон упаковки вдоль шва, параллельно верхней и нижней плоскостям упаковки, и согнуты вниз примерно на 90 градусов (или немного меньше, оставляя их под небольшим углом наружу от центральной линии корпуса упаковки). . ( SOIC , корпус SMT, который больше всего напоминает типичный DIP, выглядит по существу таким же, несмотря на масштаб, за исключением того, что после сгибания выводы снова загибаются вверх на тот же угол, чтобы стать параллельными нижней плоскости корпуса. ) В керамических корпусах (CERDIP) для герметичного соединения двух половин используется эпоксидная смола или затирка, обеспечивающая воздухонепроницаемое и влагонепроницаемое уплотнение ИС для защиты кристалла внутри. Пластиковые корпуса DIP (PDIP) обычно герметизируются путем сплавления или склеивания пластиковых половин вокруг выводов, но высокая степень герметичности не достигается, поскольку сам пластик обычно несколько порист для влаги, и этот процесс не может обеспечить хорошее микроскопическое уплотнение между выводами. провода и пластик во всех точках по периметру. Тем не менее, загрязняющие вещества обычно по-прежнему не проникают достаточно хорошо, поэтому устройство может надежно работать в течение десятилетий при разумном уходе в контролируемой среде.
Внутри корпуса в нижнюю половину встроены выводы, а в центре корпуса находится прямоугольное пространство, камера или пустота, в которую вклеен кристалл ИС. Выводы корпуса проходят по диагонали внутри корпуса от мест их выступания по периферии до точек вдоль прямоугольного периметра, окружающего кристалл, сужаясь по мере продвижения и образуя тонкие контакты на кристалле. Сверхтонкие соединительные провода (едва видимые невооруженным глазом) привариваются между этими периферийными контактами кристалла и контактными площадками на самом кристалле, соединяя один вывод с каждой контактной площадкой и обеспечивая окончательное соединение между микросхемами и внешними DIP-выводами. . Соединительные провода обычно не натянуты, а слегка загибаются вверх, чтобы обеспечить провисание при тепловом расширении и сжатии материалов; если одиночный соединительный провод порвется или отсоединится, вся микросхема может стать бесполезной. Верхняя часть упаковки покрывает всю эту деликатную сборку, не сдавливая соединительные провода, защищая ее от загрязнения посторонними материалами.
Обычно сверху упаковки печатается логотип компании, буквенно-цифровые коды, а иногда и слова, чтобы идентифицировать ее производителя и тип, время изготовления (обычно год и номер недели), иногда место изготовления, а также другую конфиденциальную информацию. (возможно, номера версий, коды заводов-изготовителей или идентификационные коды шагов.)
Необходимость расположения всех выводов в основном радиально в одной плоскости от периметра матрицы до двух рядов по периферии корпуса является основной причиной того, что DIP-корпусы с большим количеством выводов должны иметь более широкое расстояние между рядами выводов. , и это эффективно ограничивает количество выводов, которые может иметь практичный пакет DIP. Даже для очень маленького кристалла с множеством контактных площадок (например, чипа с 15 инверторами, требующего 32 вывода) все равно потребуется более широкий DIP для размещения внутри излучающих выводов. четырехсторонних и многорядных упаковок, таких как PGA Это одна из причин появления (примерно в начале 1980-х годов).
Большой корпус DIP (например, DIP64, используемый для процессора Motorola 68000 ) имеет длинные выводы внутри корпуса между выводами и кристаллом, что делает такой корпус непригодным для высокоскоростных устройств.
Некоторые другие типы DIP-устройств устроены совсем по-другому. Большинство из них имеют формованные пластиковые корпуса и прямые выводы или выводы, выходящие прямо из нижней части корпуса. Для некоторых светодиодных дисплеев корпус обычно представляет собой полую пластиковую коробку с открытой нижней/задней частью, заполненную (вокруг содержащихся в ней электронных компонентов) твердым полупрозрачным эпоксидным материалом, из которого выходят выводы. Другие, такие как DIP-переключатели, состоят из двух (или более) пластиковых частей корпуса, защелкнутых, сваренных или склеенных вокруг набора контактов и крошечных механических частей, причем выводы выходят через заформованные отверстия или выемки в пластике.
Варианты
[ редактировать ]
Существует несколько вариантов DIP для микросхем, которые в основном различаются материалом упаковки:
- Керамический двухрядный корпус (CERDIP или CDIP)
- Пластиковый двухрядный корпус (PDIP)
- Двойной рядный корпус из термоусадочного пластика (SPDIP) — более плотная версия PDIP с шагом выводов 0,07 дюйма (1,778 мм).
- Компактный двухрядный корпус (SDIP или SPDIP) [6] ) – Иногда используется для обозначения «узких» DIP шириной 0,300 дюйма (или 300 мил ), обычно, когда необходимы пояснения, например, для DIP с 24 контактами или более, которые обычно входят в «широкие» 0,600 дюйма в широком корпусе DIP. Примером типичной полной спецификации «узкого» корпуса DIP может быть ширина корпуса 300 мил и шаг контактов 0,1 дюйма (2,54 мм).
СППЗУ продавались в керамических DIP-дисплеях, изготовленных с круглым окном из прозрачного кварца над кристаллом чипа, позволяющим стирать деталь ультрафиолетовым светом . Часто одни и те же чипы также продавались в менее дорогих корпусах PDIP или CERDIP без окон как версии с одноразовым программированием (OTP). Пакеты с окнами и без окон также использовались для микроконтроллеров и других устройств, содержащих память EPROM. СППЗУ в упаковке CERDIP с окнами использовались для ПЗУ BIOS многих ранних клонов IBM PC с клейкой этикеткой, закрывающей окно, чтобы предотвратить случайное стирание под воздействием окружающего света.
Стоимость формованных пластиковых корпусов DIP намного ниже, чем керамических корпусов; одно исследование 1979 года показало, что пластиковый 14-контактный DIP-корпус стоит около 0,063 доллара США, а керамический корпус стоит 0,82 доллара США. [7]
Одиночный, линейный
[ редактировать ]
Единый встроенный пакет ( пакет SIP или SIL ) [8] имеет один ряд соединительных штифтов. Он не так популярен, как DIP, но использовался для упаковки микросхем оперативной памяти и нескольких резисторов с общим выводом. По сравнению с DIP с типичным максимальным количеством контактов 64, SIP имеют типичное максимальное количество контактов 24 с более низкой стоимостью корпуса. [9]
В одном из вариантов одинарного встроенного корпуса часть выводной рамы используется для пластины радиатора. Этот многовыводный блок питания полезен, например, для таких приложений, как усилители мощности звука.
Четырехрядный рядный
[ редактировать ]
QIP, иногда называемый корпусом QIL , имеет те же размеры, что и корпус DIL, но выводы с каждой стороны согнуты в чередующуюся зигзагообразную конфигурацию, чтобы вместить четыре ряда площадок для пайки (вместо двух у DIL). В конструкции QIL увеличено расстояние между контактными площадками без увеличения размера корпуса по двум причинам:
- Это позволило сделать пайку более надежной . Сегодня это может показаться странным, учитывая гораздо меньшее расстояние между паяными площадками, используемое сейчас, но в 1970-х годах, в период расцвета QIL, соединение соседних паяных площадок на микросхемах DIL временами было проблемой.
- QIL также увеличил возможность прокладки медной дорожки между двумя контактными площадками. Это было очень удобно для тогдашних стандартных односторонних однослойных печатных плат.
Количество выводов и интервал
[ редактировать ]Обычно встречающиеся корпуса DIP, соответствующие стандартам JEDEC, используют расстояние между выводами (шаг выводов) 0,1 дюйма (2,54 мм) (JEDEC MS-001BA). Расстояние между рядами варьируется в зависимости от количества выводов, наиболее распространенными являются 0,3 дюйма (7,62 мм) (JEDEC MS-001) или 0,6 дюйма (15,24 мм) (JEDEC MS-011). Менее распространенные стандартизированные междурядья включают 0,4 дюйма (10,16 мм) (JEDEC MS-010) и 0,9 дюйма (22,86 мм), а также междурядье 0,3 дюйма, 0,6 дюйма или 0,75 дюйма с шагом 0,07 дюйма (1,778 мм). подача.
В странах бывшего Советского Союза и Восточного блока использовались аналогичные корпуса, но с метрическим расстоянием между контактами 2,5 мм, а не 0,1 дюйма (2,54 мм).
Количество отведений всегда четное. Для расстояния 0,3 дюйма типичное количество выводов составляет 8, 14, 16, 18 и 28; реже встречаются отведения с 4, 6, 20 и 24 отведениями. Чтобы иметь четное количество выводов, некоторые DIP не используются и не подключены (NC). [номер 1] ведет к внутреннему чипу или дублируются, например, два контакта заземления. Для расстояния 0,6 дюйма типичное количество выводов составляет 24, 28, 32 и 40; реже встречаются 36, 42, 48, 52 и 64 отведения. Некоторые микропроцессоры, такие как Motorola 68000 и Zilog Z180 , использовали количество выводов до 64; обычно это максимальное количество потенциальных клиентов для пакета DIP. [10]
Ориентация и нумерация отведений
[ редактировать ]
Как показано на схеме, провода нумеруются последовательно, начиная с контакта 1. Если идентификационная выемка на упаковке находится вверху, контакт 1 — это верхний левый угол устройства. Иногда контакт 1 обозначается отступом или точечной отметкой.
Например, для DIP на 14 отведений с выемкой вверху левые отведения пронумерованы от 1 до 7 (сверху вниз), а правый ряд отведений пронумерован от 8 до 14 (снизу вверх).
На некоторых DIP-устройствах выводы пропускаются (например, сегментированные светодиодные дисплеи , реле или устройства, которые заменяют выводы ребром радиатора). Остальные лиды нумеруются так, как если бы у всех позиций были лиды.
Помимо обеспечения визуальной идентификации ориентации упаковки человеком, выемка позволяет автоматизированному оборудованию для вставки чипа подтверждать правильную ориентацию чипа с помощью механического зондирования. [ нужна ссылка ]
Потомки
[ редактировать ]SOIC (Small Outline IC ), корпус для поверхностного монтажа, который в настоящее время [ когда? ] очень популярная, особенно в бытовой электронике и персональных компьютерах, по существу является уменьшенной версией стандартной микросхемы PDIP, фундаментальное отличие, которое делает ее устройством SMT, заключается в втором изгибе выводов, чтобы сгладить их параллельно нижней плоскости пластикового корпуса. . SOJ (Small Outline J-lead) и другие пакеты SMT с «SOP» (от «Small Outline Package») в названии можно считать дальнейшими родственниками DIP, их первоначального предка. Пакеты SOIC, как правило, имеют половину шага DIP, а SOP — половину этого, четверть DIP. (0,1 дюйма/2,54 мм, 0,05 дюйма/1,27 мм и 0,025 дюйма/0,635 мм соответственно)
Можно считать, что пакеты массивов выводов (PGA) произошли от DIP. PGA с теми же центрами выводов 0,1 дюйма (2,54 мм), что и большинство DIP, были популярны для микропроцессоров с начала до середины 1980-х и до 1990-х годов. Владельцы персональных компьютеров с процессорами Intel 80286 – P5 Pentium , возможно, наиболее знакомы с этими пакетами PGA, которые часто вставлялись в ZIF разъемы на материнских платах . Сходство таково, что разъем PGA может быть физически совместим с некоторыми устройствами DIP, хотя обратное случается редко.
См. также
[ редактировать ]- Чип-носитель
- DIP-переключатель
- Flatpack (электроника)
- Список размеров корпуса интегральной схемы
- NORBIT 2 (более крупный 19-контактный DIP, представленный в 1967 году)
- Массив контактной сетки
- МФФ
- Технология поверхностного монтажа
- Зигзагообразный линейный пакет
Примечания
[ редактировать ]- ^ Аббревиатура NC (от «Не подключен» или «Нет подключения [ион]») также используется для обозначения « Нормально закрытый » в контексте переключателей. Другая используемая фраза — DNC (что означает «Не подключаться»).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «см., например» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 сентября 2020 г. Проверено 2 января 2010 г.
- ^ Даммер, Электронные изобретения и открытия GWA (2-е изд.), Pergamon Press, ISBN 0-08-022730-9
- ^ Джексон, Кеннет А.; Шретер, Справочник Вольфганга по полупроводниковым технологиям , John Wiley & Sons, 2000 г. ISBN 3-527-29835-5 стр. 610
- ^ Даммер, Электронные изобретения и открытия GWA , 2-е изд. Пергамон Пресс ISBN 0-08-022730-9
- ↑ Компьютерный музей, данные получены 16 апреля 2008 г.
- ^ Например, Microchip: http://www.microchip.com/packaging.
- ^ Рао Р. Туммала, Юджин Дж. Рымашевски, Алан Г. Клопфенштайн Справочник по упаковке микроэлектроники: Полупроводниковая упаковка , Springer, 1997 ISBN 0-412-08441-4 стр. 395
- ^ «Однолинейный пакет (SIP)» . ЭЭ Полу . Архивировано из оригинала 18 августа 2021 года.
- ^ Пехт, М. (1994). Рекомендации по проектированию корпусов интегральных, гибридных и многокристальных модулей . Wiley-IEEE.
- ^ Канг, Сун-Мо; Леблебичи, Юсуф (2002). Цифровые интегральные схемы КМОП (3-е изд.). МакГроу-Хилл. п. 42. ИСБН 0-07-246053-9 .
В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Интел (1996). Справочник по упаковке . Макгроу-Хилл. ISBN 1-55512-254-Х . OCLC 906673879 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]