Dvojradové puzdrá (DIP): Hlboký pohľad na históriu, štruktúru a typy

Už ste niekedy videli tie bežne vyzerajúce elektronické čipy s dvoma radmi pinov? Zvyčajne vám napadne dvojité radové puzdro (Dual Inline Package, DIP). Tieto súčiastky zohrali významnú úlohu vo vývoji elektroniky. Niektoré produkty sa na ne spoliehajú dodnes. Pozrime sa na to bližšie.

Čo je to balík Dual Inline?

Dvojradové puzdro (DIP) je populárne puzdro integrovaného obvodu. Jeho obdĺžnikové telo je ľahko rozpoznateľné a má dva rovnobežné rady elektrických pripojovacích pinov. Výrobcovia zvyčajne používajú na výrobu puzdra plast alebo keramiku, čo chráni mikročip vo vnútri. Piny umožňujú pripojiť DIP k pätici, zapojiť ho do dosky plošných spojov alebo ho dokonca použiť v aplikáciách s navíjaním drôtov.

Štruktúra DIP

Dvojradové puzdro (DIP) sa zvonku javí ako jednoduché. Vo vnútre však spolupracuje niekoľko hlavných komponentov. Zabezpečujú správne fungovanie mikročipu. Pochopenie tohto rozloženia vám umožní pochopiť jeho dizajn. Poďme pochopiť, čo tvorí jeho štruktúru.

Leadframe

Leadframe hrá hlavnú nosnú úlohu v duálnom puzdre. Mechanicky drží kremíkový čip. Všimnite si externé piny, ktoré sa pripájajú k týmto častiam. Piny umožňujú pripojiť čip k obvodu a sú potrebné na pripojenie elektrických súčiastok.

Substrát balenia

Hlavné telo dvojradového puzdra (DIP) sa nazýva substrát puzdra. Puzdro sa zvyčajne vyrába z lisovaného plastu alebo keramiky. Chráni kremíkový čip pred možným poškodením a izoluje vnútorné komponenty. Materiál zaručuje spoľahlivosť čipu v rôznych prostrediach.

Silikónová matrica

Kremíkový čip je jadrom každého duálneho inline puzdra. Samotný kremík je integrovaný obvod v jeho najjednoduchšej forme. Obsahuje každý tranzistor, rezistor a ďalšie dôležité mikroelektronické komponenty. Všetky funkcie čipu sú zabudované v čipe, ktorý je najdôležitejšou časťou vo vnútri puzdra.

Zlaté drôtené dlhopisy

Pred použitím kremíkovej matrice je potrebné ju pripojiť. Túto funkciu plnia zlaté drôtiky. Drôty spájajú spojovacie kontakty s vnútornými vývodmi vo vnútri vývodového rámu a tvoria tak systém elektrických ciest. Tieto sú nevyhnutné na prenos signálov.

Polymérový preliatok

Polymérový povlak je ochranný kryt na väčšine zariadení s dvojitým radovým puzdrom (DIP). Táto plastová vrstva (často epoxidová živica) sa nanáša na kremíkový čip, vodiče a časť vývodového rámu. Sú chránené pred fyzickým poškodením, vlhkosťou a kontamináciou. Tento povlak zaručuje odolnosť a životnosť čipu.

Typy dvojradových puzdier (DIP)

Dvojradové puzdrá (DIP) nie sú univerzálne. Pre vaše aplikácie nájdete rôzne typy. Rozdiely medzi nimi spočívajú predovšetkým v materiáli puzdra a spôsobe montáže. Pozrime sa na bežné typy komponentov dvojradových puzdier.

Plastové DIP (PDIP)

Pravdepodobne sa s ním stretnete veľmi často. Plastové puzdro, ktoré používa, ho robí bežným na celom svete. PDIP sa bežne nachádzajú v cenovo dostupných elektronických výrobkoch. Pre tieto aplikácie je potrebný minimálny odvod tepla. Z tohto dôvodu sú cenovo výhodnou možnosťou.

Keramický DIP (CDIP)

Keramické duálne radové puzdro (CDIP) by sa malo používať v aplikáciách, ktoré vyžadujú odolné súčiastky. Je chránené tvrdeným keramickým puzdrom a používa sa tam, kde je potrebný vysoký prenos tepla. Tento lepší výkon sa zvyčajne dodáva za vyššiu cenu ako pri PDIP. CDIP poskytujú lepší tepelný manažment.

Zmenšiť DIP (SDIP)

Ak potrebujete malý návrh, zvoľte si súčiastky SDIP. SDIP majú piny umiestnené bližšie k sebe ako bežné DIP súčiastky. Táto menšia konštrukcia umožňuje umiestniť viac pinov do rovnakého priestoru, čo je dobrý nápad pre kompaktnejšie návrhy obvodov. Môžete efektívne dosiahnuť vyšší počet pinov.

Okenný DIP (CWDIP)

Existujú aj špeciálne typy s dvojitým radovým balením (DIP), ako napríklad DIP s okienkom (CWDIP). Na hornom konci tablety sa nachádza malé priehľadné okienko. Cez okienko môže prechádzať ultrafialové svetlo. Toto svetlo sa používa na vymazanie EPROM čipov. Je určený na použitie v aplikáciách s preprogramovateľnou pamäťou.

Skinny DIP

Puzdro Skinny Dual Inline má menší profil. Jeho telo je zvyčajne užšie ako telo štandardného DIP. Zachováva si rovnaké rozstupy pinov, na ktoré ste zvyknutí. Umožňuje vám umiestniť súčiastky na dosku plošných spojov tesnejšie, čím šetrí drahocenný priestor na doske.

Spájkovanie DIP

Puzdro Solder-Bump Dual-in-line podporuje vašu montáž. Toto puzdro má malé spájkovacie výstupky na vývodoch. Tieto výstupky poskytujú väčší priestor medzi povrchom DIP a DPS. Táto vzdialenosť umožňuje ľahšie zatekanie spájky pod povrch pri montáži, čím sa zabezpečuje spoľahlivejší spájkovaný spoj.

Vývoj DIP balíka

V roku 1964 sa elektronický priemysel dramaticky zmenil s uvedením na trh puzdra Dual Inline Package (DIP). Keďže sa zapojenia zjednodušili a výrobné procesy sa automatizovali, DIP sa stali nevyhnutnosťou pre integrované obvody. Hoci sa moderné technológie stali štandardom, DIP súčiastky sa stále používajú.

Prelomový dizajn prvých DIPov

V roku 1964 dorazil prvý DIP integrovaný obvod v obdĺžnikovom puzdre s dvoma radmi pinov. Keďže na dosky bolo možné pridať viac súčiastok, výroba takýchto zariadení sa stala jednoduchšou. Zostavenie súčiastok pomocou tohto DIP puzdra bolo oveľa jednoduchšie.

DIPy vládnu, potom sa objaví SMT

Medzi 1970. a 1980. rokmi XNUMX. storočia bol DIP štandardom pre umiestňovanie súčiastok cez otvory. Postupom času boli potrebné konštrukcie, ktoré zaberali menej miesta, čo prinieslo Technológia povrchovej montáže (SMT). Pomocou SMT je možné osadiť súčiastky na povrch dosky.

Prečo SMT získala popularitu oproti DIP

Možno ste začali s používaním DIP komponentov na externé programovanie. S technológiou in-line programovania (ISP) sa však váš spôsob programovania zmenil. SMT podporovalo ISP a poskytovalo viac výhod, takže teraz nahrádza vaše väčšie komponenty v duálnom in-line puzdre.

Dvojradový balík dnes: Je stále relevantný?

V súčasnosti nájdete v nových elektronických dizajnoch menej súčiastok s dvojitým radovým puzdrom (DIP). Preto sú menej vhodné pre tenké, štýlové a priestorovo úsporné aplikácie. Zistíte však, že DIP sú stále skvelé na prototypovanie a prácu s nepájivými doskami.

Kolíky DIP

Všetky súčiastky s dvojitým radovým puzdrom (DIP) sú vyrobené podľa štandardizovaných veľkostných smerníc JEDEC. Vzdialenosť medzi pinmi je zvyčajne 0.1 palca. Vzdialenosť medzi radmi môže byť od 0.3 do 0.6 palca v závislosti od počtu pinov. DIP sú vždy navrhnuté s párnym počtom pinov, v rozmedzí od 8 do 64.

Elektrické vlastnosti DIP komponentov

Musíte poznať elektrické vlastnosti vašich DIP súčiastok. Sú zodpovedné za to, ako sa materiály správajú a ako dlho dokážu udržať vaše návrhy v dobrom stave. Opisujú, ako DIP súčiastky riadia prúd, napätie a signály. Znalosť týchto faktorov vám umožňuje vybrať si správnu súčiastku. To pomáha udržiavať vaše obvody v správnej funkcii.

• Elektrická životnosť: Vaše DIP komponenty sú dlhotrvajúce. Podliehajú testovaniu s viac ako 2000 cyklami zapínania a vypínania, aby sa zabezpečila ich pevnosť a spoľahlivosť vo vašich aplikáciách.
• Menovitý prúd: Musíte pochopiť maximálnu úroveň prúdu, s ktorou môžu vaše DIP prepínače pracovať. Pri zriedkavom používaní je výkon až 100 mA pri 50 V DC; bežné používanie vyžaduje 25 mA pri 24 V DC.
• Odpor kontaktu: Vaše DIP súčiastky potrebujú nízky prechodový odpor. Aby dobre fungovali, rezistory by mali mať pri kúpe nových merací odpor menej ako 50 miliohmov a po testovaní by nemali prekročiť 100 miliohmov.
• Izolačný odpor: Izolačný odpor by mal byť vysoký, ideálne by mal dosiahnuť 100 megaohmov pri 500 V DC. Vďaka tejto funkcii je vaša dvojitá linka chránená pred únikom prúdu medzi jej elektronickými súčasťami.
• Odolné napätie: Vaše DIP komponenty môžu pracovať pod špičkovým napätím 500 V AC približne minútu. Znižuje to riziko rušenia signálu a udržiava veci čisté, najmä pri vysokých frekvenciách.
• Konfigurácie obvodov: DIP ponúka veľkú flexibilitu. Je dostupný v rôznych typoch obvodov, ako napríklad SPST a DPDT, čo vám umožňuje riadiť vaše návrhy rôznymi spôsobmi.

DIP verzus SOIC

Pri výbere puzdra integrovaného obvodu zvážte medzi dvojitým radovým puzdrom (DIP) a integrovaným obvodom s malým obrysom (SOIC). DIP je navrhnutý s montážou cez otvor, ktoré ponúkajú bezpečné spoje a jednoduchú manipuláciu pri prototypovaní. SOIC, určené pre technológiu povrchovej montáže (SMT), majú menšie rozmery, čo umožňuje kompaktnejšie a hustejšie návrhy a automatizované balenie.

Hlavný rozdiel pre vás spočíva v montáži a veľkosti. DIPy, hoci sú masívnejšie, sa s nimi ľahšie manipuluje ručne. SOIC šetria miesto na doske plošných spojov a ich kratšie vodiče môžu zlepšiť elektrický výkon pri vysokých frekvenciách. Zatiaľ čo súčiastky s dvojitým radovým zapojením môžu byť ako samostatné položky lacnejšie, SOIC môžu ušetriť celkové náklady pri veľkoobjemovej SMT výrobe. Vaše rozhodnutie závisí od priestoru, požiadaviek na manipuláciu a objemu výroby.

Výhody a nevýhody dvojitého inline balenia

Vaše duálne inline puzdro (DIP) má určité výhody a nevýhody. Pochopenie týchto výhod vám umožní určiť, či DIP vyhovuje požiadavkám vášho projektu. Jeho tradičný dizajn poskytuje zjavné výhody pre konkrétne aplikácie. Napriek tomu je potrebné zvážiť aj jeho nedostatky pre súčasnú elektroniku.

Výhody dvojitého inline balenia

Objavíte niekoľko vynikajúcich dôvodov, prečo si pre niektoré úlohy zvoliť dvojité radové puzdro (DIP). Vďaka jednoduchej manipulácii môžete tieto diely použiť predovšetkým na prototypovanie a v situáciách, ktoré vyžadujú odolnosť. Ich konštrukcia umožňuje jednoduchú manipuláciu. Tiež dobre odvádzajú teplo a sú veľmi odolné. Vďaka tomu sú spoľahlivou voľbou.

• Jednoduchosť inštalácie: Vďaka dvojitému zarovnanému zariadeniu pinov sa DIPy jednoducho inštalujú a odstraňujú z objímok na doske plošných spojov.
• Kompatibilita s nepájivými doskami: DIP sú ideálne na prototypovanie, pretože rozstup ich pinov je rovnaký ako pri štandardných nepájivých doskách a perforovaných doskách.
• Tepelný manažment: Konštrukcia vášho duálneho radového puzdra je zvyčajne účinná pri odvádzaní tepla, takže chladiče zvyčajne nie sú potrebné.
• Trvanlivosť: DIP obaly sú vyrobené z tvrdého plastu alebo keramiky, čo poskytuje vašim dielom silnú a trvalú ochranu.

Nevýhody dvojitého inline balenia

Aj keď sú DIP konektory užitočné, existujú určité nevýhody, ktoré treba mať na pamäti. Veľkosť zariadenia môže dnes znamenať veľký rozdiel. Nie sú ideálnou voľbou, ak potrebujete veľa pripojení alebo vysoké rýchlosti.

• Veľkosť a priestor: DIPy zaberajú na doske plošných spojov viac miesta ako novšie varianty pre povrchovú montáž, čo je kritický problém pre miniaturizovanú elektroniku.
• Obmedzený počet pinov: Dvojradové puzdrá majú nižší počet pinov, čo sťažuje zahrnutie zložitých funkcií.
• Obmedzenia rýchlosti: Dlhšie vodiče v DIP puzdrách vyžadujú viac času na prenos signálov, čo spomaľuje rýchlosť obvodu.
• Problémy s spájkovaním: Ako začiatočník v spájkovaní, vysoká hustota pinov na DIP niekedy sťažuje vyhýbanie sa spájkovacím mostíkom.
• Nevhodné pre vysokofrekvenčné aplikácie: Pre vaše vlastné vysoká frekvencia alebo analógovo citlivých obvodov, mimoriadne dlhé vodiče dvojitého radového puzdra môžu ovplyvniť elektrický výkon.

Pred konečným rozhodnutím o výbere dvojitého radového puzdra (DIP) si premyslite každý bod. To zaručuje, že splní všetky vaše požiadavky týkajúce sa vášho návrhu.

Aplikácie s dvojitým inline balíkom

Prvky s dvojitým radovým puzdrom (DIP) sa používajú vo väčšine bežných elektronických zariadení. Sú obľúbené pre integrované obvody (IO) v mnohých zariadeniach. Formát DIP sa stále používa, od DIP prepínačov až po LED displeje. Je taký všestranný, že je štandardným prvkom v rôznych elektronických aplikáciách.

Súčiastky v duálnom radovom balení (DIP) tiež významne súviseli s automatizovanou montážou. Vaše dosky plošných spojov mohli mať vďaka tomuto baleniu stovky integrovaných obvodov. Zatiaľ čo veľkosť DIP sa zvyčajne rovnala veľkosti integrovaného obvodu, všeobecným cieľom sa začali menšie a ľahšie systémy, pričom technológia povrchovej montáže (SMT) sa stala bežnou súčasťou druhej polovice 20. storočia.

Porovnajte balíky DIP a SMT

Pochopenie hlavných rozdielov medzi technológiou DIP a SMT vám môže pomôcť pri inteligentnom rozhodovaní o tom, ktoré komponenty si kúpiť.

Ako nainštalovať DIP balíky?

Inštalácia DIP (dual Inline Package) je zvyčajne jednoduchá. Prvá vec, ktorú treba urobiť, je správne pripraviť dosku plošných spojov. Musíte vytvoriť otvory, ktoré presne lícujú s pinmi vášho DIP puzdra. Dobré uloženie závisí od správneho zarovnania.

Po dokončení dosky plošných spojov opatrne pripojíte piny dvojitého radového puzdra k otvorom v doske plošných spojov. Následne spájkovať piny na druhej strane dosky. Vytvára spoľahlivé spojenie medzi dvoma elektronickými komponentmi. Ak ohnete alebo poškodíte piny, oprava dosky môže byť frustrujúca, preto sa počas montáže postarajte o každý komponent.

Ak očakávate, že budete kedykoľvek meniť čipy, použitie DIP pätice pre väčšiu flexibilitu je dobrý nápad. Päticu najprv pripojíte k doske a potom bude jednoduché vybrať alebo pridať váš integrovaný obvod s dvojitým inline puzdrom. Vďaka tomu je pre vás oveľa jednoduchšia inovácia alebo výmena.

Často kladené otázky

Prečo sa nahrádzajú duálne inline puzdrá (DIP)?

Dvojradové puzdrá (DIP) sú v súčasnosti menej bežné, pretože dnešná elektronika je menšia. Technológia povrchovej montáže šetrí miesto, znižuje výšku a zlepšuje odvod tepla. SMT je dobrou voľbou pre automatizovanú montáž, ktorá udržiava nízke náklady pri hromadnej výrobe. Väčšina nových návrhov používa SMT namiesto DIP, napriek tomu, že DIP sú užitočné na učenie a prototypovanie.

Aké sú niektoré bežné čipy a komponenty, ktoré sa dodávajú v DIP puzdrách?

Často zistíte, že mnohé DIP komponenty sú bežnými súčasťami obvodov. Patria sem logické integrované obvody (rad 7400), operačné zosilňovače (ako napríklad LM358), mikrokontroléry (napríklad 8051), pamäťové čipy (RAM, EPROM), časovače (555) a mnoho zobrazovacích modulov.

tags: #puzgro #dip #a #pdip