Dvojitý řadový balíček - Dual in-line package

Logické integrované obvody řady 4000 v 0,3palcových 14pólových plastových balících DIP (DIP-14N), známých také jako PDIP (Plastic DIP)
Integrované obvody EPROM v 0,6 "širokých keramických obalech DIP-40, DIP-32, DIP-28, DIP-24, také známých jako CDIP (Ceramic DIP)
8 kontakt DIP přepínač s 0,3" širokým 16-pin (DIP-16N) stopou

V mikroelektronice je dvojitý řadový balíček ( DIP nebo DIL ) balíček elektronických součástek s obdélníkovým pouzdrem a dvěma paralelními řadami elektrických spojovacích kolíků. Balíček může být průchozí otvor namontován na desku s plošnými spoji (PCB) nebo vložen do zásuvky. Dual-inline formát vynalezli Don Forbes, Rex Rice a Bryant Rogers ve Fairchild R&D v roce 1964, kdy se omezený počet svodů dostupných na obalech ve tvaru kruhového tranzistoru stal omezením v používání integrovaných obvodů . Stále složitější obvody vyžadovaly více signálních a napájecích vodičů (jak je uvedeno v Rentově pravidle ); nakonec mikroprocesory a podobná komplexní zařízení vyžadovala více svodů, než by bylo možné dát na balíček DIP, což vedlo k vývoji nosičů čipů s vyšší hustotou . Čtvercové a obdélníkové balíčky navíc usnadnily směrování trasování tištěných obvodů pod balíčky.

DIP se obvykle označuje jako DIP n , kde n je celkový počet pinů. Například balíček mikroobvodu se dvěma řadami sedmi svislých vodičů by byl DIP14. Fotografie vpravo nahoře ukazuje tři integrované obvody DIP14. Běžné balíčky mají jen tři a až 64 svodů. V balíčcích DIP je k dispozici mnoho typů analogových a digitálních integrovaných obvodů, stejně jako pole tranzistorů, přepínačů, světelných diod a rezistorů. Zástrčky DIP pro ploché kabely lze použít se standardními zásuvkami IC.

Balíčky DIP jsou obvykle vyrobeny z neprůhledného lisovaného epoxidového plastu přitlačeného kolem olověného rámu pocínovaného, ​​postříbřeného nebo pozlaceného, který nese matrici zařízení a poskytuje připojovací kolíky. Některé typy integrovaných obvodů jsou vyráběny v keramických obalech DIP, kde je vyžadována vysoká teplota nebo vysoká spolehlivost nebo kde má zařízení optické okno do vnitřku obalu. Většina balíků DIP je zajištěna k desce plošných spojů vložením kolíků skrz otvory v desce a pájením na místo. Tam, kde je nutná výměna součástí, například u testovacích zařízení nebo tam, kde je nutné kvůli změnám odebrat programovatelná zařízení, se používá zásuvka DIP. Některé zásuvky obsahují mechanismus nulové vkládací síly .

Variace balíčku DIP zahrnují ty, které mají pouze jednu řadu kolíků, např. Pole odporů , případně obsahující záložku chladiče místo druhé řady kolíků, a typy se čtyřmi řadami kolíků, dvěma řadami, rozloženými na každém straně obalu. Balíčky DIP byly většinou vytlačeny typy balíků pro povrchovou montáž, které eliminují náklady na vrtání otvorů v desce plošných spojů a které umožňují vyšší hustotu propojení.

Aplikace

Typy zařízení

Provozní prototypovaný obvod na nepájivém prkénku se čtyřmi DIP integrovanými obvody, LED DIP LED bargrafovým displejem (vlevo nahoře) a 7-segmentovým LED displejem DIP (vlevo dole).

DIP se běžně používají pro integrované obvody (IC). Mezi další zařízení v balíčcích DIP patří odporové sítě, přepínače DIP , segmentované LED a bargrafové displeje a elektromechanická relé .

Konektory DIP pro ploché kabely jsou běžné v počítačích a dalších elektronických zařízeních.

Společnost Dallas Semiconductor vyráběla integrované moduly DTC s hodinami reálného času (RTC), které obsahovaly čip IC a nevyměnitelnou 10letou lithiovou baterii.

Bloky záhlaví DIP, na které lze pájet diskrétní součásti, byly použity tam, kde bylo nutné snadno odstranit skupiny komponent, pro změny konfigurace, volitelné funkce nebo kalibraci.

Využití

Původní balíček dual-in-line vynalezl Bryant „Buck“ Rogers v roce 1964 při práci pro Fairchild Semiconductor. První zařízení měla 14 pinů a vypadala podobně jako dnes. Obdélníkový tvar umožňoval balení integrovaných obvodů hustěji než předchozí kulaté balíčky. Balíček byl vhodný pro automatizovaná montážní zařízení; desku plošných spojů bylo možné osadit desítkami nebo stovkami integrovaných obvodů, poté bylo možné všechny součásti na desce plošných spojů pájet najednou na vlnovém pájecím stroji a předávat je automatizovaným testovacím strojům, přičemž je zapotřebí velmi málo lidské práce. Balíčky DIP byly stále velké, pokud jde o integrované obvody v nich. Do konce 20. století umožňovaly balíčky pro povrchovou montáž další zmenšení velikosti a hmotnosti systémů. DIP čipy jsou stále oblíbené pro prototypování obvodů na prkénku kvůli tomu, jak snadno je tam lze vložit a využít.

DIPy byly v 70. a 80. letech hlavním proudem průmyslu mikroelektroniky. Jejich použití se v prvním desetiletí 21. století snížilo v důsledku vznikajících nových balíčků technologie SMT (povrchová montáž), jako jsou plastové olovnaté nosiče čipů (PLCC) a integrované obvody s malým obrysem (SOIC), přestože DIP pokračovaly v rozsáhlém používání přes devadesátá léta a stále se v podstatě používá i v průběhu roku 2011. Protože některé moderní čipy jsou k dispozici pouze v typech balíčků pro povrchovou montáž, řada společností prodává různé prototypovací adaptéry, které umožňují použití těchto zařízení pro povrchovou montáž (SMD) jako zařízení DIP s prkénky s průchozími otvory a pájenými prototypovacími deskami (jako např. stripboard a perfboard ). (SMT může představovat docela problém, přinejmenším nepříjemnost, pro prototypování obecně; většina charakteristik SMT, které jsou výhodami pro sériovou výrobu, jsou problémy s prototypováním.)

U programovatelných zařízení, jako jsou EPROM a GAL , zůstávaly DIP oblíbené mnoho let díky snadné manipulaci s externími programovacími obvody (tj. Zařízení DIP lze jednoduše zapojit do zásuvky na programovacím zařízení.) Avšak s programováním v systému ( Technologie ISP) je nyní nejmodernější a tato výhoda DIP také rychle ztrácí na důležitosti.

Prostřednictvím devadesátých let se zařízení s méně než 20 svody vyráběla kromě novějších formátů také ve formátu DIP. Asi od roku 2000 jsou novější zařízení často nedostupná ve formátu DIP.

Montáž

DIP lze namontovat buď pájením skrz otvor, nebo do zásuvek. Zásuvky umožňují snadnou výměnu zařízení a eliminují riziko poškození přehřátím během pájení. Zásuvky se obecně používaly pro vysoce hodnotné nebo velké integrované obvody, které stojí mnohem více než zásuvky. Tam, kde by byla zařízení často vkládána a odebírána, například v testovacích zařízeních nebo programátorech EPROM, by byla použita zásuvka s nulovou vkládací silou .

DIP se také používají s prkénky, dočasným montážním uspořádáním pro vzdělávání, vývoj designu nebo testování zařízení. Někteří fandové pro jednorázovou konstrukci nebo trvalé prototypování používají zapojení point-to-point s DIP a jejich vzhled, když je fyzicky převrácen jako součást této metody, inspiruje neformální termín „styl mrtvé chyby“ pro tuto metodu.

Konstrukce

Boční pohled na integrovaný řadič DIP (Dual In-Line Package)
Kovová pásková základna s integrovanými obvody s dvěma obvody (DIP) s kontakty

Tělo (pouzdro) DIP obsahující IC čip je obvykle vyrobeno z lisovaného plastu nebo keramiky. U zařízení s extrémně vysokou spolehlivostí je upřednostňována hermetická povaha keramického pouzdra. Drtivá většina DIP je však vyráběna termosetovým formovacím procesem, při kterém se směs epoxidové formy zahřívá a přenáší pod tlakem, aby zapouzdřila zařízení. Typické vytvrzovací cykly pryskyřic jsou kratší než 2 minuty a z jednoho cyklu lze vyrobit stovky zařízení.

Vývody vystupují z delších stran obalu podél švu, rovnoběžně s horní a spodní rovinou obalu, a jsou ohnuty směrem dolů přibližně o 90 stupňů (nebo o něco méně, takže jsou mírně skloněny směrem ven od středové osy těla obalu) . ( SOIC , balíček SMT, který se nejvíce podobá typickému DIP, vypadá v podstatě stejný, bez ohledu na velikostní stupnici, kromě toho, že po ohnutí jsou svody opět ohnuty nahoru o stejný úhel, aby se staly rovnoběžné se spodní rovinou obalu. ) v keramických (CERDIP) balíčků, epoxidová směs nebo injektážní malta se používá pro hermetické utěsnění obou polovin dohromady, poskytuje vzduch a vlhkost nepropustné těsnění pro ochranu IC matrice uvnitř. Plastové obaly DIP (PDIP) jsou obvykle utěsněny fúzováním nebo cementováním plastových polovin kolem vodičů, ale není dosaženo vysokého stupně hermetičnosti, protože samotný plast je obvykle poněkud porézní vůči vlhkosti a proces nemůže zajistit dobré mikroskopické utěsnění mezi vodiče a plast ve všech bodech po obvodu. Kontaminující látky jsou však obvykle stále dostatečně dobře chráněny, takže zařízení může v kontrolovaném prostředí spolehlivě fungovat po celá desetiletí s přiměřenou péčí.

Uvnitř obalu má spodní polovina zapuštěné vývody a ve středu obalu je obdélníkový prostor, komora nebo dutina, do které je zacementována IC matrice. Vývody balíku se rozkládají diagonálně uvnitř balíku z jejich pozic vzniku po obvodu do bodů podél obdélníkového obvodu obklopujícího lisovnici a zužují se, aby se staly jemnými kontakty v matrici. Ultrajemné spojovací dráty (sotva viditelné pouhým lidským okem) jsou přivařeny mezi tyto obvodové kontakty matrice a spojovací podložky na samotné matrici, spojují jeden vodič s každou spojovací podložkou a vytvářejí konečné spojení mezi mikroobvody a externími DIP svody . Spojovací dráty nejsou obvykle napnuté, ale mírně se slučují nahoru, aby umožnily povolení tepelné roztažnosti a smrštění materiálů; pokud se zlomí nebo odpojí jednolinkový vodič, celý IC může být k ničemu. Horní část balení pokrývá všechny tyto delikátní sestavy, aniž by došlo k rozdrcení spojovacích drátů, a chrání ji před kontaminací cizími materiály.

Na obal je obvykle vytištěno logo společnosti, alfanumerické kódy a někdy slova, která identifikují jeho výrobce a typ, kdy byl vyroben (obvykle číslo roku a týdne), někdy místo, kde byl vyroben, a další chráněné informace. (možná čísla revizí, kódy výrobních závodů nebo postupné ID kódy.)

Potřeba rozložení všech svodů v zásadě radiálním vzoru v jedné rovině od obvodu matrice do dvou řad na obvodu balíku je hlavním důvodem, že balíčky DIP s vyšším počtem svodů musí mít mezi řádky svodů širší mezery a účinně omezuje počet svodů, které může mít praktický balíček DIP. I pro velmi malou zápustku s mnoha spojovacími podložkami (např. Čip s 15 měniči, vyžadující 32 vodičů) by stále byl vyžadován širší DIP pro vnitřní umístění vyzařujících vodičů. To je jeden z důvodů, proč byly zavedeny čtyřstranné a víceřadé balíčky, jako jsou PGA (kolem počátku 80. let).

Velký balíček DIP (jako je DIP64 používaný pro CPU Motorola 68000 ) má dlouhé svazky uvnitř balíčku mezi kolíky a matricí, což činí takový balíček nevhodným pro vysokorychlostní zařízení.

Některé další typy zařízení DIP jsou postaveny velmi odlišně. Většina z nich má tvarovaná plastová pouzdra a přímé přívody nebo přívody, které vyčnívají přímo ze spodní části obalu. U některých LED displejů je pouzdrem obvykle dutá plastová krabice s otevřeným dnem/zády, vyplněná (kolem obsažených elektronických součástek) tvrdým průsvitným epoxidovým materiálem, ze kterého vycházejí vývody. Jiné, například přepínače DIP, se skládají ze dvou (nebo více) plastových částí pouzdra, které jsou přichyceny, svařeny nebo slepeny dohromady kolem sady kontaktů a drobných mechanických částí, přičemž vodiče procházejí vylisovanými otvory nebo zářezy v plastu.

Varianty

Několik PDIP a CERDIP. Velký CERDIP v popředí je mikroprocesor NEC 8080AF ( kompatibilní s Intel 8080 ).

Existuje několik variant DIP pro integrované obvody, většinou se liší obalovým materiálem:

  • Keramický duální řadový balíček (CERDIP nebo CDIP)
  • Plastový dvojitý řadový balíček (PDIP)
  • Smršťovací plastový dvojitý řadový balíček (SPDIP)-hustší verze PDIP s roztečí svodů 0,07 palce (1,778 mm).
  • Skinny Dual In-line Package (SDIP nebo SPDIP)-Někdy se používá k označení „úzkého“ širokého DIP o šířce 0,300 palce (nebo 300 mil ), normálně tam, kde je potřeba vyjasnění, např. U DIP s 24 piny nebo více, které obvykle přicházejí „široký“ 0,600 v širokém DIP balíčku. Příkladem typické správné úplné specifikace pro „úzký“ balíček DIP by byla šířka těla 300 mil, rozteč kolíků 0,1 palce (2,54 mm).

EPROM byly prodávány v keramických DIP vyrobených s kruhovým okénkem z čirého křemene přes čipovou matrici, aby bylo možné část vymazat ultrafialovým světlem . Stejné čipy se často prodávaly také v levnějších balících PDIP nebo CERDIP bez oken jako jednorázové programovatelné (OTP) verze. Balíčky s okny a bez oken byly také použity pro mikrokontroléry a další zařízení obsahující paměť EPROM. Okna CERDIP zabalené EPROM byly použity pro BIOS ROM mnoha raných klonů IBM PC s lepícím štítkem pokrývajícím okno, aby se zabránilo neúmyslnému vymazání vystavením okolnímu světlu.

Lisované plastové DIP mají mnohem nižší náklady než keramické obaly; jedna studie z roku 1979 ukázala, že plastový 14kolíkový DIP stál kolem 0,063 USD a keramický balíček stál 0,82 USD.

Jeden řadový

Ukázka balíčku pro zařízení s jedním balíčkem (SIP nebo SIL)

Jeden řadový balíček ( SIP nebo SIL ) má jednu řadu spojovacích kolíků. Není tak populární jako DIP, ale byl použit pro balení čipů RAM a více rezistorů se společným pinem. Ve srovnání s DIP s typickým maximálním počtem pinů 64 má SIP typický maximální počet pinů 24 s nižšími náklady na balíček.

Jedna varianta jednoduchého řadového balíčku využívá část olověného rámu pro záložku chladiče. Tento vícevodičový napájecí balíček je užitečný například pro aplikace, jako jsou zesilovače zvuku.

Quad in-line

Mikrokontrolér na bázi Rockwell 6502 v balíčku QIP

Společnost Rockwell použila pro svou rodinu mikroprocesorů PPS-4 představených v roce 1973 čtyřnásobný řadový balíček se 42 vývody formovanými do rozložených řad a počátkem 90. let další mikroprocesory a mikrokontroléry, některé s vyšším počtem svodů.

QIP, někdy nazývaný balíček QIL , má stejné rozměry jako balíček DIL, ale vodiče na každé straně jsou ohnuty do střídavé cikcakové konfigurace tak, aby se vešly čtyři řady pájecích podložek (místo dvou s DIL). Konstrukce QIL zvětšila rozteč mezi pájecími podložkami bez zvýšení velikosti balení, a to ze dvou důvodů:

  1. Nejprve to umožňovalo spolehlivější pájení . To se dnes může zdát zvláštní, vzhledem k mnohem bližším rozestupům pájecích podložek, které se nyní používají, ale v 70. letech, v době rozkvětu QIL, bylo přemostění sousedních pájecích podložek na čipech DIL občas problémem,
  2. QIL také zvýšil možnost vedení měděné dráhy mezi 2 pájecími podložkami. To bylo velmi praktické na tehdy standardních jednostranných jednovrstvých deskách plošných spojů.

Některé integrované obvody QIL přidaly chladicí karty, například HA1306.

Společnosti Intel a 3M vyvinuly keramický bezolovnatý čtyřřadý balíček ( QUIP ), zavedený v roce 1979, za účelem zvýšení hustoty a hospodárnosti mikroprocesorů. Keramický bezolovnatý QUIP není určen pro povrchovou montáž a vyžaduje zásuvku. Byl použit společností Intel pro mikroprocesorovou čipovou sadu iAPX 432 a Zilog pro prototypovou verzi mikrokontroléru Z8 Z8-02 s externí ROM .

Počet olova a mezery

Běžně se vyskytující balíčky DIP, které odpovídají standardům JEDEC, používají rozteč mezi svody (rozteč vývodů) 2,54 mm (JEDEC MS-001BA). Rozteč řádků se liší v závislosti na počtu svodů, nejběžnější je 0,3 palců (7,62 mm) (JEDEC MS-001) nebo 0,6 palce (15,24 mm) (JEDEC MS-011). Méně obvyklé standardizované vzdálenosti řádků zahrnují 0,4 palce (10,16 mm) (JEDEC MS-010) a 0,9 palce (22,86 mm), stejně jako řádkové vzdálenosti 0,3 palce, 0,6 palce nebo 0,75 palce s kabelem 0,07 palce (1,778 mm) hřiště.

Bývalý Sovětský svaz a země východního bloku používaly podobné balíčky, ale s metrickou roztečí pin-to-pin 2,5 mm spíše než 0,1 palce (2,54 mm).

Počet potenciálních zákazníků je vždy sudý. Pro mezery 0,3 palce jsou typické počty svodů 8, 14, 16, 18 a 28; méně časté jsou počty vodičů 4, 6, 20 a 24. Aby měl sudý počet svodů, některé DIP mají nepoužité nepřipojené (NC) svody k internímu čipu, nebo jsou duplicitní, např. Dva zemnící piny. Pro rozteč 0,6 palce jsou typické počty svodů 24, 28, 32 a 40; méně časté jsou počty svodů 36, 48, 52 a 64. Některé mikroprocesory, jako například Motorola 68000 a Zilog Z180 , používaly počty vývodů až 64; toto je obvykle maximální počet svodů pro balíček DIP.

Orientace a číslování svodů

Číslování pinů je proti směru hodinových ručiček

Jak je znázorněno na obrázku, svody se číslují postupně od pinu 1. Když je identifikační zářez v balení nahoře, kolík 1 je levý horní roh zařízení. Někdy je pin 1 identifikován odsazením nebo značkou tečky.

Například u 14vodičového DIP se zářezem nahoře jsou levé svody očíslovány od 1 do 7 (shora dolů) a pravá řada svodů je očíslována 8 až 14 (zdola nahoru).

Některá zařízení DIP, jako jsou segmentované LED displeje , relé nebo ta, která nahrazují vodiče žebry chladiče, některá vedení přeskočí; zbývající svody jsou očíslovány, jako by všechny pozice měly svody.

Kromě zajištění vizuální identifikace orientace balíčku pro člověka umožňuje zářez automatizovanému stroji pro vkládání čipů potvrdit správnou orientaci čipu mechanickým snímáním.

Potomci

SOIC (Small Outline IC), což je povrchovou montáž balíček, který je v současné době velmi populární, a to zejména v oblasti spotřební elektroniky a osobních počítačů, je v podstatě sražená verze standardního IC PDIP, zásadní rozdíl, který z něj činí SMT zařízení je druhý ohněte vývody a vyrovnejte je rovnoběžně se spodní rovinou plastového pouzdra. SOJ (Small Outline J-lead) a další SMT balíčky s „SOP“ (pro „Small Outline Package“) v názvech lze považovat za další příbuzné DIP, jejich původního předka. Balíčky SOIC mívají poloviční rozteč DIP a SOP jsou poloviční než čtvrtina DIP. (0,1 palce/2,54 mm, 0,05 palce/1,27 mm, respektive 0,025 palce/0,635 mm)

Balíčky PGA ( Pin grid array ) lze považovat za vyvíjené z DIP. PGA se stejnými středy pinů 0,1 palce (2,54 mm) jako většina DIP byly populární pro mikroprocesory od počátku do poloviny 80. let až do 90. let minulého století. Vlastníkům osobních počítačů obsahujících procesory Intel 80286P5 Pentium mohou být tyto PGA balíčky, které se často vkládaly do ZIF soketů na základních deskách, nejznámější . Podobnost je taková, že zásuvka PGA může být fyzicky kompatibilní s některými zařízeními DIP, ačkoli opak je zřídka pravdivý.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy