В микроэлектронике двухрядный корпус ( DIP или DIL ) [ 1] — это корпус электронного компонента с прямоугольным корпусом и двумя параллельными рядами электрических соединительных штырьков. Корпус может быть установлен в сквозное отверстие на печатной плате (PCB) или вставлен в гнездо. Двухрядный формат был изобретен Доном Форбсом, Рексом Райсом и Брайантом Роджерсом в Fairchild R&D в 1964 году [2] , когда ограниченное количество выводов, доступных на круглых корпусах транзисторного типа, стало ограничением в использовании интегральных схем . [3] Все более сложные схемы требовали больше сигнальных и силовых выводов (как отмечено в правиле Рента ); в конечном итоге микропроцессоры и подобные сложные устройства требовали больше выводов, чем могло быть размещено на корпусе DIP, что привело к разработке носителей чипов с более высокой плотностью . Кроме того, квадратные и прямоугольные корпуса упростили прокладку печатных дорожек под корпусами.
DIP обычно обозначается как DIP n , где n — общее количество контактов, и иногда к нему добавляется ширина корпуса от ряда к ряду «N» для узкого (0,3 дюйма) или «W» для широкого (0,6 дюйма). Например, корпус микросхемы с двумя рядами по семь вертикальных выводов будет иметь обозначение DIP14 или DIP14N. На фотографии в правом верхнем углу показаны три микросхемы DIP14. Обычные корпуса имеют от трех до 64 выводов. Многие типы аналоговых и цифровых интегральных схем доступны в корпусах DIP, как и массивы транзисторов, переключателей, светодиодов и резисторов. Разъемы DIP для ленточных кабелей можно использовать со стандартными гнездами для микросхем.
Корпуса DIP обычно изготавливаются из непрозрачного формованного эпоксидного пластика, спрессованного вокруг оловянной, посеребренной или позолоченной выводной рамки , которая поддерживает кристалл устройства и обеспечивает соединительные штырьки. Некоторые типы ИС изготавливаются в керамических корпусах DIP, где требуется высокая температура или высокая надежность, или где устройство имеет оптическое окно во внутреннюю часть корпуса. Большинство корпусов DIP крепятся к печатной плате путем вставки штырьков через отверстия в плате и их пайки на месте. В случаях, когда необходима замена деталей, например, в испытательных приспособлениях или когда программируемые устройства должны быть удалены для изменений, используется гнездо DIP. Некоторые гнезда включают механизм нулевого усилия вставки (ZIF).
Разновидности корпуса DIP включают в себя корпуса с одним рядом выводов, например, массив резисторов , возможно, включающий в себя язычок радиатора вместо второго ряда выводов, и типы с четырьмя рядами выводов, два ряда, расположенных в шахматном порядке, на каждой стороне корпуса. Корпуса DIP в основном были вытеснены типами корпусов для поверхностного монтажа, которые позволяют избежать расходов на сверление отверстий в печатной плате и которые обеспечивают более высокую плотность соединений.
DIP-корпуса обычно используются для интегральных схем (ИС). Другие устройства в корпусах DIP включают резисторные сети, DIP-переключатели , светодиодные сегментированные и столбчатые индикаторы, а также электромеханические реле .
DIP-разъемы для ленточных кабелей широко распространены в компьютерах и другом электронном оборудовании.
Компания Dallas Semiconductor изготовила интегрированные модули часов реального времени (RTC) в корпусе DIP, содержащие интегральную микросхему и незаменяемую литиевую батарею сроком службы 10 лет.
Блоки разъемов DIP , к которым можно было припаять отдельные компоненты, использовались в тех случаях, когда требовалось легко извлекать группы компонентов для изменения конфигурации, добавления дополнительных функций или калибровки.
Первоначальный двухрядный корпус был изобретен Брайантом «Баком» Роджерсом в 1964 году во время работы в Fairchild Semiconductor. Первые устройства имели 14 контактов и выглядели почти так же, как и сегодня. [4] Прямоугольная форма позволяла упаковывать интегральные схемы более плотно, чем предыдущие круглые корпуса. [5] Корпус хорошо подходил для автоматизированного сборочного оборудования; печатная плата могла быть заполнена десятками или сотнями микросхем, затем все компоненты на печатной плате могли быть спаяны одновременно на машине для пайки волной припоя и переданы на автоматизированные испытательные машины, с очень небольшим количеством человеческого труда. Корпуса DIP все еще были большими по сравнению с интегральными схемами внутри них. К концу 20-го века корпуса для поверхностного монтажа позволили еще больше уменьшить размер и вес систем. Микросхемы DIP по-прежнему популярны для прототипирования схем на макетной плате из-за того, как легко их можно вставлять и использовать там.
DIP-корпуса были мейнстримом микроэлектронной промышленности в 1970-х и 1980-х годах. Их использование снизилось в первом десятилетии 21-го века из-за появления новых корпусов с технологией поверхностного монтажа (SMT), таких как пластиковые выводные кристаллодержатели (PLCC) и малогабаритные интегральные схемы (SOIC), хотя DIP-корпуса продолжали широко использоваться в 1990-х годах и по-прежнему продолжают использоваться в значительной степени в 2011 году. 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 макетными платами со сквозными отверстиями и паяными макетными платами (такими как stripboard и perfboard ). (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-корпуса оставались популярными в течение многих лет из-за простоты использования с внешними схемами программирования (т. е. DIP-корпуса можно было просто подключить к разъему на программирующем устройстве). Однако с появлением технологии внутрисистемного программирования (ISP), которая сейчас находится на переднем крае техники, это преимущество DIP-корпусов также быстро теряет свою значимость.
В 1990-х годах устройства с числом выводов менее 20 производились в формате DIP в дополнение к более новым форматам. Начиная примерно с 2000 года, более новые устройства часто недоступны в формате DIP.
DIP-модули можно монтировать либо методом сквозной пайки , либо в гнездах. Гнезда позволяют легко заменять устройство и исключают риск повреждения от перегрева во время пайки. Обычно гнезда использовались для дорогостоящих или больших ИС, которые стоили намного дороже гнезда. Там, где устройства часто вставлялись и вынимались, например, в испытательном оборудовании или программаторах EPROM, использовалось гнездо с нулевым усилием вставки .
DIP также используются с макетными платами, временным монтажным приспособлением для обучения, разработки дизайна или тестирования устройств. Некоторые любители, для одноразовой конструкции или постоянного прототипирования, используют двухточечную проводку с DIP, и их внешний вид, когда они физически инвертированы в рамках этого метода, вдохновил неформальный термин «стиль мертвого жука» для этого метода.
Корпус (корпус) DIP, содержащий микросхему IC, обычно изготавливается из формованного пластика или керамики. Герметичность керамического корпуса предпочтительна для устройств с чрезвычайно высокой надежностью. Однако подавляющее большинство DIP изготавливается с помощью процесса термореактивного формования, в котором эпоксидная формовочная смесь нагревается и переносится под давлением для инкапсуляции устройства. Типичные циклы отверждения для смол составляют менее 2 минут, и за один цикл можно изготовить сотни устройств.
Выводы выходят из более длинных сторон корпуса вдоль шва, параллельно верхней и нижней плоскостям корпуса, и загибаются вниз примерно на 90 градусов (или немного меньше, оставляя их слегка наклоненными наружу от центральной линии корпуса корпуса). (SOIC , корпус SMT, который больше всего напоминает типичный DIP, выглядит по сути так же, несмотря на масштаб размеров, за исключением того, что после изгиба выводы снова загибаются вверх на равный угол, чтобы стать параллельными нижней плоскости корпуса.) В керамических корпусах (CERDIP) эпоксидная смола или затирка используются для герметичного соединения двух половин вместе, обеспечивая воздухо- и влагонепроницаемое уплотнение для защиты кристалла ИС внутри. Пластиковые корпуса DIP (PDIP) обычно герметизируются путем сплавления или цементирования пластиковых половин вокруг выводов, но высокая степень герметичности не достигается, поскольку сам пластик обычно несколько пористый для влаги, и этот процесс не может гарантировать хорошее микроскопическое уплотнение между выводами и пластиком во всех точках по периметру. Однако загрязняющие вещества обычно все равно достаточно хорошо защищены, чтобы устройство могло надежно работать десятилетиями при разумном уходе в контролируемой среде.
Внутри корпуса нижняя половина имеет встроенные выводы, а в центре корпуса находится прямоугольное пространство, камера или пустота, в которую зацементирован кристалл ИС. Выводы корпуса простираются по диагонали внутри корпуса от их положений выхода вдоль периферии до точек вдоль прямоугольного периметра, окружающего кристалл, сужаясь по мере продвижения, чтобы стать тонкими контактами на кристалле. Сверхтонкие соединительные провода (едва видимые невооруженным глазом) приварены между этими контактами периферии кристалла и контактными площадками на самом кристалле, соединяя один вывод с каждой контактной площадкой и создавая окончательное соединение между микросхемами и внешними выводами DIP. Соединительные провода обычно не натянуты, а слегка закручены вверх, чтобы обеспечить слабину для теплового расширения и сжатия материалов; если один соединительный провод порвется или отсоединится, вся ИС может стать бесполезной. Верх корпуса закрывает всю эту деликатную сборку, не сдавливая соединительные провода, защищая ее от загрязнения посторонними материалами.
Обычно на верхней части упаковки печатаются логотип компании, буквенно-цифровые коды, а иногда и слова, идентифицирующие производителя и тип, дату изготовления (обычно год и номер недели), иногда место изготовления и другая конфиденциальная информация (возможно, номера версий, коды заводов-изготовителей или идентификационные коды этапов).
Необходимость размещения всех выводов в основном радиальном шаблоне в одной плоскости от периметра кристалла до двух рядов на периферии корпуса является основной причиной того, что корпуса DIP с большим количеством выводов должны иметь более широкое расстояние между рядами выводов, и это эффективно ограничивает количество выводов, которое может иметь практический корпус DIP. Даже для очень маленького кристалла с большим количеством контактных площадок (например, чип с 15 инверторами, требующий 32 вывода), все равно потребуется более широкий корпус DIP для размещения излучающих выводов внутри. Это одна из причин того, что были введены четырехсторонние и многорядные корпуса, такие как PGA (примерно в начале 1980-х годов).
Большой корпус DIP (например, DIP64, используемый в процессоре Motorola 68000 ) имеет длинные выводы внутри корпуса между штырьками и кристаллом, что делает такой корпус непригодным для высокоскоростных устройств.
Некоторые другие типы DIP-устройств построены совсем иначе. Большинство из них имеют литые пластиковые корпуса и прямые выводы или выводы, которые выходят прямо из нижней части корпуса. Для некоторых, особенно светодиодных дисплеев, корпус обычно представляет собой полую пластиковую коробку с открытым дном/задней частью, заполненную (вокруг содержащихся электронных компонентов) твердым полупрозрачным эпоксидным материалом, из которого выходят выводы. Другие, такие как DIP-переключатели, состоят из двух (или более) частей пластикового корпуса, защелкнутых, сваренных или склеенных вместе вокруг набора контактов и крошечных механических деталей, с выводами, выходящими через формованные отверстия или выемки в пластике.
Существует несколько вариантов DIP-корпусов для микросхем, которые в основном различаются по материалу корпуса:
EPROM продавались в керамических DIP-корпусах, изготовленных с круглым окном из прозрачного кварца над кристаллом чипа, чтобы позволить стирать деталь ультрафиолетовым светом . Часто те же чипы продавались также в менее дорогих безоконных корпусах PDIP или CERDIP как версии с одноразовым программированием (OTP). Корпуса с окнами и без окон также использовались для микроконтроллеров и других устройств, содержащих память EPROM. EPROM с окнами в корпусе CERDIP использовались для ПЗУ BIOS многих ранних клонов IBM PC с наклейкой, закрывающей окно, чтобы предотвратить непреднамеренное стирание из-за воздействия окружающего света.
Формованные пластиковые DIP-корпуса стоят намного дешевле керамических; одно исследование 1979 года показало, что пластиковый 14-контактный DIP-корпус стоил около 0,063 долл. США, а керамический корпус — 0,82 долл. США. [7]
Однорядный корпус ( корпус SIP или SIL ) [8] имеет один ряд соединительных штырьков. Он не так популярен, как DIP, но использовался для упаковки микросхем RAM и нескольких резисторов с общим штырьком. По сравнению с DIP с типичным максимальным количеством штырьков 64, SIP имеют типичное максимальное количество штырьков 24 при более низкой стоимости корпуса. [9]
Один из вариантов однорядного корпуса использует часть рамки выводов для пластины радиатора. Этот многовыводной корпус питания полезен для таких приложений, как, например, усилители мощности звука.
Корпус QIP, иногда называемый корпусом QIL , имеет те же размеры, что и корпус DIL, но выводы с каждой стороны изогнуты в чередующуюся зигзагообразную конфигурацию, чтобы соответствовать четырем линиям паяных площадок (вместо двух в корпусе DIL). Конструкция QIL увеличила расстояние между паяными площадками без увеличения размера корпуса по двум причинам:
Обычно встречающиеся DIP-корпуса, соответствующие стандартам JEDEC, используют межвыводное расстояние (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 расстояния между рядами включают 0,4 дюйма (10,16 мм) (JEDEC MS-010) и 0,9 дюйма (22,86 мм), а также расстояние между рядами 0,3 дюйма, 0,6 дюйма или 0,75 дюйма с шагом выводов 0,07 дюйма (1,778 мм).
Страны бывшего Советского Союза и Восточного блока использовали аналогичные корпуса, но с метрическим расстоянием между выводами 2,5 мм, а не 0,1 дюйма (2,54 мм).
Число выводов всегда четное. Для интервала 0,3 дюйма типичное число выводов составляет 8, 14, 16 и 20; реже встречаются числа 4, 6, 18, 24 и 28 выводов. Чтобы число выводов было четнымнекоторые DIP имеют неиспользуемые неподключенные (NC) [nb 1] выводы к внутреннему чипу или дублируются, например, два заземляющих контакта. Для интервала 0,6 дюйма типичное количество выводов составляет 24, 28, 32 и 40; менее распространены 36, 42, 48, 52 и 64 вывода. Некоторые микропроцессоры, такие как Motorola 68000 и Zilog Z180 , использовали количество выводов до 64; это обычно максимальное количество выводов для корпуса DIP. [10]
Как показано на схеме, выводы нумеруются последовательно от Pin 1. Когда идентификационная выемка на корпусе находится вверху, Pin 1 — это верхний левый угол устройства. Иногда Pin 1 идентифицируется отметкой в виде углубления или точки краски.
Например, для 14-выводного DIP-корпуса с выемкой наверху левые выводы пронумерованы от 1 до 7 (сверху вниз), а правый ряд выводов пронумерован от 8 до 14 (снизу вверх).
Выводы пропускаются на некоторых DIP-устройствах (например, сегментированные светодиодные дисплеи , реле или устройства, заменяющие выводы радиаторным ребром). Оставшиеся выводы нумеруются так, как если бы все позиции имели выводы.
Помимо обеспечения визуальной идентификации ориентации упаковки человеком, выемка позволяет автоматизированному оборудованию для вставки чипа подтверждать правильную ориентацию чипа с помощью механического зондирования. [ необходима цитата ]
Корпус SOIC ( Small Outline IC), корпус для поверхностного монтажа, который в настоящее время [ когда? ] очень популярен, особенно в бытовой электронике и персональных компьютерах, по сути, является укороченной версией стандартной микросхемы PDIP, фундаментальное отличие, которое делает его устройством SMT, заключается во втором изгибе выводов для их выравнивания параллельно нижней плоскости пластикового корпуса. Корпуса SOJ (Small Outline J-lead) и другие корпуса SMT с "SOP" (от "Small Outline Package") в их названиях можно считать дальнейшими родственниками DIP, их первоначального предка. Корпуса SOIC, как правило, имеют шаг в два раза меньше, чем DIP, а SOP — в два раза меньше, в четыре раза меньше, чем DIP. (0,1"/2,54 мм, 0,05"/1,27 мм и 0,025"/0,635 мм соответственно)
Корпуса PGA ( Pin Grid Array ) можно считать произошедшими от DIP. Корпуса PGA с теми же центрами контактов 0,1 дюйма (2,54 мм), что и у большинства DIP, были популярны для микропроцессоров с начала и середины 1980-х годов по 1990-е годы. Владельцы персональных компьютеров с процессорами Intel 80286 — P5 Pentium, возможно, больше всего знакомы с этими корпусами PGA, которые часто вставлялись в гнезда ZIF на материнских платах . Сходство таково, что гнездо PGA может быть физически совместимо с некоторыми устройствами DIP, хотя обратное бывает редко.
В этой статье использованы материалы из общедоступного федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 2022-01-22.
.jpg/1280px-Textoolfassung_28_(smial).jpg)
