Корпус типа Dual Inline Package, обычно сокращенно называемый DIP или DIL, представляет собой корпус электронного компонента с прямоугольным корпусом и двумя параллельными рядами выводов. Эти контакты проходят через отверстия в печатной плате (PCB) или вставляются в разъем, обеспечивая простое, надежное и удобное соединение.
Таким образом, термин “Dual Inline Package” означает нечто большее, чем просто «чип старого образца».” DIP — это формат корпуса с выводами, который по-прежнему остается востребованным при создании прототипов, ремонте, обучении электронике, использовании разъемов или разработке оборудования, в котором удобство обслуживания имеет приоритет над миниатюризацией. Он реже встречается в новых компактных изделиях, поскольку корпуса для поверхностного монтажа меньше по размеру, имеют более высокую плотность и, как правило, лучше подходят для автоматизированного массового производства.
Что означает термин “Dual Inline Package”?
Название отражает внешний вид упаковки:
- Двойной означает, что имеется два ряда выводов или контактов.
- В строке то есть штырьки в каждом ряду расположены по прямой линии.
- Упаковка — это защитный корпус, в котором размещен полупроводниковый кристалл и который обеспечивает вывод его электрических выводов на печатную плату.
Корпус типа DIP может содержать интегральную схему, однако этот формат также используется для таких компонентов, как резисторные сети, реле, светодиодные дисплеи, DIP-переключатели и некоторые оптопары. Типичный корпус DIP имеет литой пластиковый или керамический корпус с металлическими выводами, выходящими с обеих длинных сторон.
Часть, описанная как DIP-8, DIP-14, DIP-16, или DIP-40 это число указывает общее количество выводов, а не количество выводов на одной стороне. Например, у корпуса DIP-14 по семь выводов с каждой стороны.
Как работает DIP
Внутри корпуса DIP кремниевый кристалл прикреплен к выводной рамке. Крошечные соединительные проволочки соединяют контактные площадки на кристалле с металлическими выводами, выходящими из корпуса. Пластиковая литьевая смесь или керамический материал заключает эту конструкцию в корпус и защищает её от механических воздействий, влаги и загрязнений.
На печатной плате каждый вывод продевается через металлизированное отверстие и припаивается с обратной стороны. В качестве альтернативы DIP-корпус можно вставить в разъем, при этом сам разъем припаивается к плате.
Такая схема дает ряд практических преимуществ:
- Выводы достаточно большие, чтобы их можно было осмотреть и припаять вручную.
- Данный компонент можно извлечь из гнезда для замены или проверки.
- Соединения с сквозными отверстиями обеспечивают прочное механическое крепление.
- Стандартное расстояние между контактами позволяет напрямую использовать устройство с макетными платами и платами для прототипирования.
Именно эти особенности объясняют, почему корпус DIP стал одним из основных типов корпусов интегральных схем в период бурного развития коммерческой электроники в 1960-х и 1970-х годах.
Расстояние между выводами DIP, их ширина и ориентация
В наиболее распространённой схеме DIP используется Шаг 0,1 дюйма (2,54 мм) между соседними контактами. Это соответствует стандартным макетным платам без пайки, платам с прокладками и многим системам прототипирования. Расстояние между двумя рядами контактов может варьироваться в зависимости от ширины корпуса; к распространенным вариантам ширины корпуса относятся “узкие” (0,3 дюйма) и “широкие” (0,6 дюйма) модели.
У разъема DIP всегда четное количество выводов, поскольку обе его стороны являются зеркальным отражением друг друга. К наиболее распространенным вариантам относятся DIP-8, DIP-14, DIP-16, DIP-20, DIP-28, DIP-32 и DIP-40.
Правильная ориентация имеет значение. Выемка, полукруглое углубление, точка или отпечаток на корпусе указывают на то, какой конец содержит контакт 1. Когда выемка обращена вверх:
- Контакт 1 обычно находится в левом верхнем углу.
- Нумерация продолжается по левой стороне.
- Затем линия продолжается от правого нижнего угла и проходит вверх по правой стороне.
Такая нумерация против часовой стрелки — небольшая деталь, имеющая серьезные последствия: установка DIP-разъема в обратном направлении может привести к повреждению устройства, платы или и того, и другого при подаче питания.
Распространенные типы корпусов Dual Inline Package
“Термин ”DIP» обозначает целую группу, а не какой-то конкретный материал корпуса или его геометрию.
| Тип | Основная характеристика | Типичные области применения |
|---|---|---|
| PDIP | Пластиковый корпус | Недорогие интегральные схемы общего назначения |
| CDIP | Керамический корпус | Повышенная надежность, термостойкость, эксплуатация в суровых условиях |
| SDIP | Уменьшенный шаг выводов | Больше контактов на меньшей площади печатной платы |
| «Скинни Дип» | Более узкий корпус | Более плотная компоновка сквозных отверстий |
| DIP с окном | Кварцевое окно над матрицей | Устройства EPROM, стираемые под воздействием ультрафиолета |
| DIP в корпусе с выводами | DIP, установленный в разъем | Пригодные к эксплуатации или подлежащие замене интегральные схемы |
Пластиковые корпуса DIP — это привычные чёрные корпуса, которые можно встретить в наборах для хобби и старых электронных устройствах. Керамические корпуса DIP стоят дороже, но отличаются лучшей устойчивостью к воздействию внешних факторов и более высокими тепловыми характеристиками. Особенно легко узнаваемы керамические корпуса с окошком: благодаря небольшому прозрачному окошку ультрафиолетовый свет позволял стирать информацию с определённых микросхем EPROM перед их перепрограммированием.
Почему DIP имел такое большое значение
До появления корпусов DIP многие электронные компоненты имели неудобные или недостаточно стандартизированные корпуса. Корпуса DIP отличались прямоугольной формой, повторяющимся расположением выводов и достаточным количеством соединений для все более сложных интегральных схем. Кроме того, они подходили для пайки волной припоя, что позволяло производителям эффективно паять множество компонентов со сквозными отверстиями.
На протяжении десятилетий формат DIP был стандартным вариантом корпуса для логических интегральных схем, микросхем памяти, микропроцессоров, таймеров, операционных усилителей и микроконтроллеров. Ранние процессоры и классические семейства интегральных схем тесно ассоциируются с этим форматом, поскольку он обеспечивал доступ к схемам как для производителей, так и для мастеров по ремонту.
Настоящий прорыв, связанный с технологией DIP, заключался не только в электрической сфере. Она сделала электронику физически понятной: можно было увидеть корпус, определить вывод № 1, подключить его к макетной плате, проверить каждый вывод, заменить неисправный микросхему и продолжить работу. Это по-прежнему является весомым преимуществом при проектировании.
Почему DIP до сих пор используются
Технология DIP практически исчезла из смартфонов, ноутбуков, сверхкомпактных потребительских устройств и процессоров с большим количеством выводов. Однако “менее распространенная” не означает “устаревшая”. В ряде ситуаций ее использование по-прежнему оправдано.
Создание прототипов и образование
Микросхемы DIP идеально подходят для макетных плат, поскольку расстояние между выводами 2,54 мм соответствует стандартам экосистемы прототипирования. Начинающие могут собирать схемы без использования микроскопов, оборудования для пайки переплавкой или специальных переходных плат.
Продукция, подлежащая ремонту и техническому обслуживанию
DIP-микросхему в гнезде можно заменить без отпайки. Это удобно для промышленного оборудования, обслуживаемого на месте, устаревших систем, учебного оборудования и приборов, выпускаемых небольшими партиями.
Простые или низкочастотные цепи
Для простых проектов, связанных с таймером, логическим элементом, компаратором, EEPROM, аудиоусилителем или микроконтроллером, корпус DIP может обеспечить всё необходимое для реализации проекта. Нет смысла выбирать миниатюрный корпус, если это не приносит продукту никакой пользы.
Механическая прочность
Паяные соединения с сквозными отверстиями хорошо выдерживают механические нагрузки, что может быть полезно в условиях, когда изделия подвергаются вибрации, частым манипуляциям или воздействию сил, возникающих при подключении разъемов.
Поддержка устаревших версий
Многие установленные системы по-прежнему используют компоненты в корпусах DIP или их DIP-совместимые аналоги. С некоторыми деталями могут возникнуть проблемы с доступностью, однако этот формат по-прежнему широко применяется при техническом обслуживании и модернизации.
Сообщество разработчиков прототипов наглядно отражает этот переход: дизайнеры всё чаще используют компоненты SMD, адаптерные платы и недорогие печатные платы, изготовленные по индивидуальному заказу, в то время как DIP-корпуса по-прежнему ценятся за возможность быстрого экспериментирования на макетной плате и простоту в обращении.
Корпуса DIP и корпуса для поверхностного монтажа
Технология поверхностного монтажа (SMT) в настоящее время является стандартным решением для большинства новых коммерческих проектов. Корпуса таких типов, как SOIC, TSSOP, QFN, QFP и BGA, монтируются непосредственно на поверхность печатной платы, а не с помощью длинных выводов, проходящих через просверленные отверстия.
| Рассмотрение | DIP | Поверхностный монтаж |
|---|---|---|
| Площадь печатной платы | Большая площадь основания | Гораздо меньшая занимаемая площадь |
| Создание макетов на макетной плате | Отлично | Обычно требуется переходник |
| Ручная пайка | Просто | От легкого до очень сложного |
| Эксплуатационная пригодность | Прочный, особенно с гнездами | Часто это бывает сложнее |
| Количество контактов / плотность | Ограниченный | Обеспечивает гораздо более высокую плотность |
| Высокоскоростная компоновка | Менее благоприятные | Часто это лучше благодаря более коротким соединениям |
| Автоматизированное серийное производство | Возможно, но сверление отверстий в печатной плате увеличивает стоимость | Как правило, предпочтительный вариант |
| Оптимальный вариант | Обучение, прототипы, ремонт, устаревшие конструкции | Компактная и современная производственная электроника |
Основное различие заключается не в том, что DIP — это “хорошо”, а SMT — “лучше”. Эти методы оптимизированы с учетом разных приоритетов.
Выбирайте технологию DIP, когда на первом месте стоят доступность, возможность ремонта, разъёмы и ручная работа. Выбирайте технологию SMT, когда на первом месте стоят размер, плотность размещения компонентов, качество передачи сигнала и возможность масштабирования производства.
Основные ограничения DIP
Полезные свойства DIP сопровождаются определёнными компромиссами.
Во-первых, он занимает значительную площадь на плате. Требуется просверлить отверстия, а сам компонент занимает место с обеих сторон платы. Во-вторых, шаг выводов и габаритные размеры ограничивают количество соединений, которые можно разместить в практичном корпусе. В-третьих, более длинные выводы увеличивают паразитную индуктивность и ёмкость, что может быть нежелательно в высокоскоростных, радиочастотных или строго контролируемых аналоговых схемах.
Промышленность по производству корпусов перешла на технологию SMT, поскольку она позволяет создавать более компактные изделия, сокращать длину электрических трасс и обеспечивать высокую плотность размещения компонентов. По сравнению с аналогичными корпусами типа DIP, корпуса типа SOP занимают меньшую площадь на печатной плате, что объясняет, почему технология поверхностного монтажа доминирует в производстве компактных электронных изделий.
Кроме того, следует учитывать вопросы снабжения. Многие современные интегральные схемы выпускаются исключительно в корпусах для поверхностного монтажа. Если при разработке проекта изначально предполагается использование корпуса DIP, это может привести к исключению из рассмотрения более новых, энергоэффективных, быстрых или функционально более совершенных вариантов компонентов.
Стоит ли использовать DIP в вашем проекте?
Используйте DIP, если на один или несколько из следующих вопросов ответ «да»:
- Вам нужно собрать или изменить схему на макетной плате?
- Предназначен ли данный продукт для образовательных целей, экспериментов, ремонта или мелкосерийной сборки?
- Упростит ли использование сокетов замену или обновление?
- Достаточно ли места на доске?
- Является ли схема достаточно простой, чтобы не требовалось использование высокоскоростных или высокоплотных корпусов?
- Имеется ли в наличии совместимая деталь в корпусе DIP, которая будет поддерживаться в течение всего предполагаемого срока службы продукта?
Выбирайте корпус для поверхностного монтажа, если конструкция должна быть компактной, легкой, недорогой при серийном производстве, иметь высокую плотность размещения компонентов или быть электрически оптимизирована для работы с быстрыми сигналами.
Практичным компромиссным решением является создание прототипа с использованием компонента, совместимого с DIP, или адаптера SMD-DIP, а затем переход на технологию SMT при изготовлении серийной печатной платы. Такой подход позволяет сохранить возможность проведения экспериментов, не привязывая конечный продукт к размерам прототипа.
Итоговое заключение
Этот Значение термина «dual inline package» все очень просто: это прямоугольный электронный корпус с два параллельных ряда штырьков, предназначенные в первую очередь для монтажа на печатных платах с открытыми отверстиями или для установки в гнезда.
Его значение гораздо интереснее. Корпус DIP способствовал стандартизации интегральных схем, обеспечив возможность их производства, контроля, ремонта и доступности. В современной электронике сейчас преобладают корпуса для поверхностного монтажа, но корпуса DIP по-прежнему занимают своё место везде, где практическая разработка, удобство обслуживания, надёжность монтажа и простота создания прототипов важнее, чем абсолютная миниатюризация.
