Кіріспе
Электрондық компонент қаптамасының түрі
Микроэлектроникада, қос қатарлы қаптама (DIP немесе DIL) – тікбұрышты корпусы және екі параллель қатарлы электрлік қосылу тіректері бар электрондық компонент қаптамасы. Қаптаманы тесік арқылы басып шығарылған схема тақтасына (PCB) орнатуға немесе ұяға енгізуге болады. Қос қатарлы форматты 1964 жылы Fairchild R&D компаниясында Дон Форбс, Рекс Райс және Брайант Роджерс ойлап тапты, осы кезде дөңгелек транзистор стиліндегі қаптамалардағы өткізгіштердің шектеулі саны интегралдық схемаларды қолдануда қиындық тудырды. Күрделі схемалардың өсуіне байланысты көбірек сигнал және қуат беру желілері қажет болды (Рент ережесінде көрсетілгендей); соңында микропроцессорлар және осыған ұқсас күрделі құрылғыларға DIP қаптамасына сыйымды болатыннан көп тіректер қажет болды, бұл жоғары тығыздықты чип тасымалдаушыларын жасауға әкелді. Сонымен қатар, шаршы және тіктөртбұрышты қаптамалар пакеттердің астында басып шығарылған схемаларды жүргізуді жеңілдетті. DIP әдетте DIPn деп аталады, мұнда n – тіректердің жалпы саны. Мысалы, жеті тік тірегі бар микросхема екі қатарымен DIP14 болады. Суретте оң жақта жоғарыда үш DIP14 интегралды схемасы көрсетілген. Көптеген қаптамаларда 3-тен 64-ке дейін тіректер болады. Көптеген аналогтық және цифрлық интегралды схема түрлері DIP қаптамаларында қол жетімді, сондай-ақ транзисторлар, коммутаторлар, жарықдиодтар және резисторлар тізімдері бар. Ribbon кабельдеріне арналған DIP плагиндерін стандартты IC ұяларымен пайдалануға болады. DIP қаптамалары әдетте құрылғыны қолдап, қосылу тіректерін қамтамасыз ететін қалайы, күміс немесе алтынмен қапталған қорғасын каркасының айналасына басылған мөлдір емес эпоксидтік пластиктен жасалады. IC-нің кейбір түрлері керамикалық DIP қаптамаларында жасалады, онда жоғары температура немесе жоғары сенімділік қажет, немесе құрылғыда қаптаманың ішкі бөлігіне оптикалық терезе бар. Көптеген DIP қаптамалары PCB-ге тіректерді тақтадағы тесіктер арқылы енгізу және оларды дәнекерлеу арқылы бекітіледі. Егер бөлшектерді ауыстыру қажет болса, мысалы, сынақ құрылғыларында немесе өзгерту үшін бағдарламаланатын құрылғыларды алып тастау қажет болса, DIP ұясы қолданылады. Кейбір ұяларда нөлдік күшпен енгізу (ZIF) механизмі бар. DIP қаптамасының нұсқаларына тек бір қатар тіректері бар құрылғылар кіреді, мысалы, екінші қатар тіректердің орнына жылу таратушысы бар резисторлар тізімі, сондай-ақ пакеттің әр жағында екі қатарлы, ығыстырылған төрт қатарлы тіректері бар түрлері кіреді. DIP қаптамалары көбінесе PCB-де тесіктерді бұрғылаудың қымбаттығын болдырмайтын және қосылымдардың жоғары тығыздығын қамтамасыз ететін бетке орнатылатын қаптама түрлерімен алмастырылды.
Құрылғылардың түрлері
DIP-тер интегралдық тізбектер (IC) үшін жиі қолданылады. DIP корпусындағы басқа құрылғыларға резисторлар желісі, DIP коммутаторлары, LED сегменттік және жолақты диаграммалық дисплейлер, сондай-ақ электромеханикалық релелер жатады. Рибон кабельдеріне арналған DIP коннекторлары компьютерлерде және басқа да электрондық жабдықтарда кең таралған. Dallas Semiconductor компаниясы IC чипі мен 10 жылдық алмастырылмайтын литий батареясы бар интегралдық DIP нақты уақыт сағаты (RTC) модульдерін шығарды. Конфигурацияны өзгерту, қосымша мүмкіндіктерді қосу немесе калибрлеу үшін компоненттердің топтарын оңай алып тастау қажет болған жағдайда, дискретті компоненттерді тікелей қоюға болатын DIP тіреу блоктары қолданылды.
Қолданылуы
Бастапқы екі қатарлы корпус 1964 жылы Fairchild Semiconductor компаниясында жұмыс істеген кезде Брайант "Бак" Роджерс ойлап тапты. Алғашқы құрылғыларда 14 қосқыш болды және олар бүгінгідей көрінді. Тікбұрышты пішіні интегралды схемаларды бұрынғы дөңгелек корпусқа қарағанда тығыз жинауға мүмкіндік берді. Бұл корпус автоматтандырылған құрастыру жабдықтарына өте ыңғайлы болды; басылған платаға (PCB) ондаған немесе жүздеген интегралды схемаларды орнатуға болады, содан кейін схема тақтасындағы барлық компоненттерді бірден толқынды дәнекерлеу машинасымен дәнекерлеуге және автоматты сынау машиналарына жіберуге болады, бұл үшін өте аз адам еңбегі қажет. DIP корпус әлі де ішіндегі интегралды схемаларға қатысты үлкен болды. 20-шы ғасырдың соңында беткі монтаждау корпус түрлері жүйелердің өлшемі мен салмағын одан әрі азайтуға мүмкіндік берді. DIP чиптері схемаларды прототиптеу үшін әлі де танымал, себебі оларды оңай орнатуға және пайдалануға болады. 1970-ші және 1980-ші жылдары микроэлектроника индустриясының басты ағымы DIP болды. Олардың қолданылуы 21-ші ғасырдың бірінші онжылдығында пластикалық қорғасынды чип тасымалдағыш (PLCC) және кіші контурлы интегралды схема (SOIC) сияқты жаңа беткі монтаждау технологиясының (SMT) пайда болуына байланысты азайды, бірақ DIP-тер 1990-шы жылдарға дейін кеңінен қолданыла берді және 2011 жыл өткен сайын әлі де маңызды қолданысқа ие болды. Кейбір заманауи чиптер беткі монтаждау корпус түрлерінде ғана қол жетімді болғандықтан, бірқатар компаниялар осы беткі монтаждау құрылғыларын (SMD) DIP құрылғылары сияқты нан тақталарымен және дәнекерленген прототиптік тақталармен (мысалы, полосалы және перфорацияланған тақталар) пайдалануға мүмкіндік беретін әртүрлі прототиптік адаптерлерді сатады. (SMT жалпы прототиптеу үшін қиындықтар тудыруы мүмкін, кем дегенде қолайсыздықтар тудыруы мүмкін; SMT-ның көптеген ерекшеліктері жаппай өндіріс үшін артықшылықтар болса, прототиптеу үшін қиындықтар туғызады.) EPROM және GAL сияқты бағдарламаланатын құрылғылар үшін DIP-тер сыртқы бағдарламалау схемаларымен оңай жұмыс істегендіктен көптеген жылдар бойы танымал болды (яғни DIP құрылғыларын бағдарламалау құрылғысының ұясына қарапайым түрде қосуға болады). Алайда, қазіргі жүйелік бағдарламалау (ISP) технологиясының дамуымен, DIP-тің бұл артықшылығы да маңыздылығын жоғалта бастады. 1990-шы жылдарға дейін 20-дан аз қосымшасы бар құрылғылар жаңа форматтармен қатар DIP форматында да шығарылды. 2000 жылдан бері жаңа құрылғылар көбінесе DIP форматында қол жетімді емес.
Қою
DIP-тер тесіктен дәнекерлеу арқылы немесе ұяларға орнатылуы мүмкін. Ұялар құрылғыны оңай алмастыруға мүмкіндік береді және дәнекерлеу кезінде қызып кетіп зақымдану қаупін болдырмайды. Әдетте, құны жоғары немесе үлкен интегралды схемалар үшін ұялар қолданылатын, олардың құны ұяның өзінен әлдеқайда артық болатын. Егер құрылғылар жиі салынып, алынып тұрса, мысалы, сынақ құралдарында немесе EPROM программалаушыларда, нөлдік күшпен орналастыру ұясы қолданылатын. DIP-тер сондай-ақ нанбақтармен қолданылады, ол білім беру, жобаны әзірлеу немесе құрылғыны сынау үшін уақытша орнату тәсілі болып табылады. Кейбір хоббишілер DIP-терді қолданып, бір реттік құрастыру немесе тұрақты прототиптеу үшін нүктеден нүктеге сымдарды пайдаланады, ал олардың физикалық түрде кері бұрылғандағы көрінісі осы әдіс үшін "өлген қоңыз стилі" деген бейресми атаудың пайда болуына себеп болды.
Құрылыс
IC чипі бар DIP корпусы (қоймасы) әдетте қалыптанған пластиктен немесе керамикадан жасалады. Керамикалық корпустың герметикалық қасиеті өте жоғары сенімділік құрылғылары үшін артықшылыққа ие. Дегенмен, DIP-тің басым көпшілігі термореактивті қалыптау процесі арқылы жасалады, онда эпоксидті қалып қоспасы қыздырылып, құрылғыны қаптау үшін қысыммен беріледі. Резиналардың әдеттегі қатаю циклдары 2 минуттан кем, ал бір цикл жүздеген құрылғыны шығарады. Сымдар пакеттің ұзын жақтарынан тігіс бойымен пакеттің жоғарғы және төменгі жазықтықтарына параллель шығып, шамамен 90 градусқа төмен қарай иіледі (немесе сәл аз, оларды пакет корпусының орта сызығынан сәл сыртқа қарай бұрыштап қалдырады). (SOIC, әдеттегі DIP-ке ұқсайтын SMT пакеті, өлшем масштабына қарамастан, негізінен бірдей көрінеді, бірақ төмен қарай иілгеннен кейін сымдар қайтадан жоғары қарай иіліп, пакеттің төменгі жазықтығына параллель болады.) Керамикалық (CERDIP) пакеттерде екі жартысын герметикалық түрде біріктіру үшін эпоксид немесе цемент қолданылады, бұл ішкі IC кристаллын қорғау үшін ауа мен ылғалға өткізбейтін жабынды қамтамасыз етеді. Пластикалық DIP (PDIP) пакеттері әдетте пластик жартыларын сымдардың айналасына қою немесе цементтеу арқылы біріктіріледі, бірақ герметиканың жоғары дәрежесіне қол жеткізілмейді, өйткені пластик өзі ылғалға сәл өткізгіш болады және процесс сымдар мен пластик арасында периметр бойындағы барлық нүктелерде жақсы микроскопиялық жабысуды қамтамасыз ете алмайды. Дегенмен, ластаушы заттар әдетте жеткілікті деңгейде ұсталып қалады, сондықтан құрылғы бақыланатын ортада дұрыс күтіммен ондаған жылдар бойы сенімді жұмыс істей алады. Пакеттің ішінде төменгі жартысында сымдар орнатылған, ал пакеттің ортасында тікбұрышты кеңістік, камера немесе IC кристаллы цементтелген бос орын бар. Пакеттің сымдары пакеттің ішінде периферия бойымен шығу орындарынан кристалды қоршап тұрған тікбұрышты периметр бойымен нүктелерге дейін диагональды түрде созылып, кристалға ұсақ контактілерге айналады. Өте ұсақ қосылу сымдары (жаланаң көзбен көруге елеусіз) осы кристалдың шеткі контактілері мен кристалдың өзіндегі қосылу жастықтары арасында дәнекерленеді, әр қосылу жастығына бір сымды жалғап, микросхемалар мен сыртқы DIP сымдары арасындағы соңғы байланысты жасайды. Қосылу сымдары әдетте тартылмайды, бірақ материалдардың термиялық кеңеюі мен жиырылуы үшін бос орын қалдыру үшін сәл жоғары қарай иіледі; егер бір қосылу сымы үзілсе немесе ажыраса, бүкіл IC пайдасыз болуы мүмкін. Пакеттің жоғарғы жағы осы нәзік құрастырманы қосылу сымдарын ұрып-соқпастан, сыртқы материалдардың ластануынан қорғайды. Әдетте, компанияның логотипі, әріптік-сандық кодтар және кейде сөздер пакеттің үстіне басылып, оның өндірушісі мен түрін, оның жасалған уақытын (әдетте жыл және апта нөмірі ретінде), кейде оның қайда жасалғанын және басқа да меншік ақпаратты (мысалы, қайта қарау нөмірлері, өндіріс орнатылымының кодтары немесе қадамдық идентификациялық кодтар) анықтайды. Барлық сымдарды негізінен радиалды үлгіде, пакет периметрінен екі қатарға дейін бір жазықтықта орналастыру қажеттілігі, жоғары сымдар санына ие DIP пакеттерінің сым қатарлары арасындағы кеңірек арақашықтық болуының басты себебі болып табылады және бұл практикалық DIP пакетіндегі сымдар санын тиімді түрде шектейді. Тіпті көптеген қосылу жастықтары бар өте кішкентай кристал үшін де (мысалы, 15 инверторлы, 32 сымды қажет ететін чип үшін) сәулелі сымдарды ішкі орналастыру үшін кеңірек DIP қажет болады. Бұл төрт жақты және көп қатарлы пакеттердің, мысалы, PGA-ның енгізілуінің себептерінің бірі (80-ші жылдардың басында). Үлкен DIP пакеті (мысалы, Motorola 68000 CPU үшін пайдаланылатын DIP64) сымдар мен кристал арасында ұзақ сымдарға ие, бұл мұндай пакетті жоғары жылдамдықты құрылғылар үшін жарамсыз етеді. DIP құрылғыларының кейбір түрлері мүлдем басқаша жасалады. Олардың көпшілігі пластикалық корпустармен және тікелей пакеттің төменгі жағына қарай созылатын тік сымдармен жабдықталған. Кейбір LED дисплейлері үшін корпус әдетте төменгі/артқы жағы ашық, қуыс пластикалық қорап болып табылады, ол (ішіндегі электрондық компоненттердің айналасында) сымдар шығатын қатты мөлдір эпоксидті материалмен толтырылады. Басқалары, мысалы DIP коммутаторлары, екі (немесе одан да көп) пластикалық корпус бөліктерінен тұрады, олар түйісулер мен кішкентай механикалық бөліктердің айналасында қапталған, дәнекерленген немесе желімделген, ал сымдар пластиктегі қалыпталған тесіктер немесе ойыстар арқылы шығады.
Бір қатарлы
Бір желідегі корпус (SIP немесе SIL корпусы) бір қатар жалғау тіректерінен тұрады. Ол DIP сияқты кең таралған емес, бірақ RAM чиптерін және ортақ тірегі бар бірнеше резисторларды орналастыру үшін қолданылады. DIP-пен салыстырғанда, максималды тірек саны 64 болса, SIP-тің максималды тірек саны әдетте 24-ке жетеді және корпус құны арзан. Осы бір желідегі корпустың бір түрі жылуды таратуға арналған пластина үшін қорғасын жақтаудың бір бөлігін пайдаланады. Бұл көп тіректі қуат корпусы, мысалы, аудио қуат күшейткіштері сияқты қолданыстарда тиімді.
Төрт тізбекті
QIP, кейде QIL пакеті деп аталады, DIL пакетімен бірдей өлшемдерге ие, бірақ әр жағындағы қосымшалар кезектесіп тікбұрышты конфигурацияға иіліп, төрт қатар дәнекерлеу жастықшаларын (DIL-де екі емес) орналастыруға мүмкіндік береді. QIL конструкциясы екі себептен дәнекерлеу жастықшалары арасындағы аралықты пакет өлшемін арттырмай ұлғайтты:
Ол дәнекерлеудің сенімділігін арттырды. Бүгінгі таңда қолданыстағы дәнекерлеу жастықшаларының тығыз арақашықтығын ескере отырып, бұл қызық көрінуі мүмкін, бірақ 1970 жылдары, QIL-дің өркендеу кезеңінде, DIL чиптеріндегі көрші дәнекерлеу жастықшаларының біріктірілуі кейде мәселе тудыратын.
QIL сонымен қатар 2 дәнекерлеу жастықшасы арасында мыс жол жүргізу мүмкіндігін де арттырды. Бұл сол кездегі стандартты бір жақты, бір қабатты басылған платаларда (ПХБ) өте пайдалы болды.
It allowed more reliable soldering. This may seem odd today, given the far closer solder pad spacing in use now, but in the 1970s, the heyday of the QIL, bridging of neighbouring solder pads on DIL chips was an issue at times,
QIL also increased the possibility of running a copper track between 2 solder pads. This was very handy on the then standard single sided single layer PCBs.
Қорғасынды санау және арақашықтық
JEDEC стандарттарына сәйкес келетін DIP корпустарында (JEDEC MS 001BA) түйіспелер арасындағы қашықтық (лид пич) қолданылады. Қатар аралығы түйіспелер санына байланысты өзгереді, ең көп таралғаны – 0,3 дюйм (7,62 мм) (JEDEC MS 001) немесе 0,6 дюйм (15,24 мм) (JEDEC MS 011). Сирек кездесетін стандартталған қатар аралықтары – 0,4 дюйм (10,16 мм) (JEDEC MS 010) және 0,9 дюйм (22,86 мм), сондай-ақ 0,07 дюймдік (1,778 мм) лид пичпен 0,3 дюйм, 0,6 дюйм немесе 0,75 дюйм қатар аралықтары. Бұрынғы КСРО және Шығыс блогы елдері ұқсас корпустарды қолданды, бірақ 2,5 мм метрикалық түйіспелер арасындағы қашықтықпен. Түйіспелер саны әрқашан жұп болады. 0,3 дюйм арақашықтықта, әдеттегі түйіспелер саны 8, 14, 16, 18 және 28; 4, 6, 20 және 24 түйіспелер саны сирек кездеседі. Кейбір DIP корпустарында жұп санды түйіспелерді қамтамасыз ету үшін пайдаланылмаған, қосылмаған (NC) түйіспелер болады.
The number of leads is always even. For 0.3 inch spacing, typical lead counts are 8, 14, 16, 18, and 28; less common are 4, 6, 20, and 24 lead counts. To have an even number of leads some DIPs have unused not connected (NC)
Бағдарлау және нөмірлеу
Диаграммада көрсетілгендей, қосымша сымдар 1-шы тіреуіштен бастап тізбектеп нөмірленеді. Қаптамадағы анықтамалық ойық жоғары жағында болса, 1-ші тіреуіш құрылғының сол жақ жоғарғы бұрышында орналасқан. Кейде 1-ші тіреуіштің орнына кіріспе немесе бояулы нүкте белгісі қойылады. Мысалы, 14 қосымша сымды DIP үшін, ойығы жоғарыда болса, сол жақ сымдар 1-ден 7-ге дейін (жоғарыдан төменге қарай) және оң жақ сымдар 8-ден 14-ке дейін (төменнен жоғарыға қарай) нөмірленеді. Кейбір DIP құрылғыларында (мысалы, сегменттелген LED дисплейлер, релелер немесе сымдарды жылуды тарату қанатымен алмастыратын құрылғылар) тіреуіштер жіберіліп қалады. Қалған сымдар барлық тіреуіштер орналасқандай нөмірленеді. Қаптаманың бағытын көзге көру арқылы анықтауға қоса, ойық автоматты чип орнату машиналарын чиптің дұрыс бағытын механикалық түрде сезіну арқылы растауға мүмкіндік береді.
Ұрпақтар
SOIC (Small Outline IC) – қазіргі уақытта өте танымал, әсіресе тұтынушы электроникасы мен жеке компьютерлерде кеңінен қолданылатын беттік монтаждау пакеті. Негізінен, ол стандартты IC PDIP-тің кішірейтілген нұсқасы болып табылады, оны SMT құрылғысына айналдыратын басты ерекшелік – пластикалық корпустың төменгі жазықтығына параллель етіп түзу үшін қосымша иілген тіректерге ие болуы. SOJ (Small Outline J lead) және "SOP" (Small Outline Package) атауындағы басқа SMT пакеттерін олардың түпкі атасы – DIP-тің туысқандары деп санауға болады. SOIC пакеттері DIP-тің шағын жартысын, ал SOP пакеттері DIP-тің төрттен бірін құрайды. (0,1"/2,54 мм, 0,05"/1,27 мм және 0,025"/0,635 мм сәйкесінше).
Pin grid array (PGA) пакеттері DIP-тің дамуынан пайда болған деп есептелуі мүмкін. DIP сияқты тірек орталықтарына ие PGA пакеттері 1980 жылдардың басынан 1990 жылдарға дейін микропроцессорлар үшін кең таралған. Intel 80286 және P5 Pentium процессорлары бар жеке компьютерлерінің иелері осы PGA пакеттерімен жақсы таныс болуы мүмкін, олар көбінесе аналық платалардағы ZIF ұяларына орнатылған. Ұқсастық соншалық, PGA ұясы кейбір DIP құрылғыларымен физикалық үйлесімді болуы мүмкін, бірақ керісінше жағдай сирек кездеседі.