В одном из своих обзоров тестировал Ваттметр, который при измерениях тока давал погрешность в несколько процентов. Решил его перепрограммировать на другие коэффициенты для бОльшей точности. Почему бы и нет? Ведь есть возможность. Вот тогда (после экспериментов) я впервые и подумал заказать эти микросхемы в Китае.
Вот этот Ваттметр.
Сначала пытался считать информацию с МС памяти, чтобы не остаться с разбитым корытом в случай чего. 
Подпаял проводочки к микросхеме. Но с моим программатором МС памяти (без выпайки из схемы) читаться ни в какую не хотела. Решил приподнять две ножки (SCL и SDA) от платы, чтобы исключить шунтирование. Вот здесь и произошло всё самое интересное. Микросхема не выдержала издевательств и развалилась на части.
На тот момент микросхемы в в корпусе SOP-8 у меня не было. Но делать что-то надо было. Для начала изъял сломанную микросхему. Подпаял на проводках панельку под 24С04 в привычном корпусе (DIP-8) и начал экспериментировать…
Подробные похождения можно почитать в моём прошлогоднем обзоре:
Всё закончилось благополучно. Прибор я оживил и коэффициенты тоже подобрал.
В качестве образцовки уже не в первый раз использую вот эти приборы:
-Энергоформа 3.3 позволяет задавать переменное напряжение и ток с различными углами между ними (любой угол от -179 до 180 градусов/любая ёмкостная или индуктивная нагрузка). Энергоформа 3.3 не является образцовым прибором. Для контроля за выдаваемыми электрическими параметрами служит другой прибор.
-Энергомонитор 3.3 в качестве образцового счётчика. Позволяет измерять Мощность как Активную так и Реактивную, Ток, Напряжение, Коэффициент мощности, углы непосредственно в градусах… С его показаниями и буду сравнивать показания Ваттметра.
Методом подбора с тестированием на образцовке нашёл точные коэффициенты: 
На этом и успокоился.
Это предыстория.
Долго он (ваттметр) у меня так валялся, пока ко мне вновь не пришло вдохновение. Столь необходимый компонент решил заказать в Китае. Эти микросхемы очень востребованы, поэтому решил заказать сразу десяток. Местным барыгам переплачивать не хотелось (пусть даже сущие копейки). На нашем рынке за эти деньги можно купить максимум одну-две подобные МС. А я взял десять.
Смотрим, в каком виде пришли.
Честно говоря, ожидал, что придёт мелким пакетом. Такие заказы почтальон обычно сам кидает в почтовый ящик. Был удивлён, найдя в ящике не заказ, а всего лишь извещение. Полученный пакет был действительно очень большой. Засунуть такой в почтовый ящик нереально.
Пупырки было слишком много, в несколько слоёв.
Микросхемы лежали в пакете с замочком.
Ровно десять штук.
А это для тех, кто любит разглядывать детали. Кстати, иногда бывает очень важно.
Клипс для прошивки (проверки) подобных МС у меня нет, поэтому всё сделал проверенным способом.
Залил прошивку в микросхему и установил на место, заменив панельку с проводочками. Теперь прибор показывает идеально.
На этом не успокоился. Решил подкорректировать показания другого прибора (ВольтАмперВаттметр PZEM-004). Тоже был обзор (в этом месяце). Тем более опыт уже имеется:)
Не давали мне покоя заниженные показания напряжения сети. Занижал в среднем на полвольта.
Решил и его (и себя тоже) помучить. В случай чего запасная МС памяти имеется.
Микросхему выпаял без проблем, сложностей возникнуть не должно.
Затем скачал прошивку. Может, кому и пригодится.
Одну подсказку взял из своего же обзора.
Согласно таблице я посылал запрос на количество «отпущенной» энергии: B3 C0 A8 01 01 00 1D
В ответ получил: A3 00 00 B5 00 00 58. Нас интересуют: 00 00 B5
Что соответствует 0,181кВт*ч.
Ищем совпадения (B5). И они есть. Эти несколько байтов не трогаем.
Как я искал те несколько байтов, что отвечают за напряжение, я рассказывать не буду. Просто выделил их. 
Коэффициент я немного уменьшил, именно уменьшил. Самую малость. Этого хватило, чтобы прибор стал показывать практически идеально. Но есть особенность. Коэффициент с обратной зависимостью. При его увеличении показания вольтметра снижаются.
Коэффициент подгонял по тому же принципу, что и с первым ваттметром. Подпаял на проводках панельку под 24С04 в привычном корпусе (DIP-8). Вставил «дежурную» МС памяти и менял байты, пока показания девайса не совпадут с показаниями образцового счётчика…
На этом можно и заканчивать. В последнем моём эксперименте микросхема памяти не пригодилась. Чему я очень рад. Ещё раз наступить на грабли не было никакого желания. Оставшимся микросхемам я обязательно найду применение. Но это (возможно) будет другая история.
На этом всё.
Кому что-то неясно, задавайте вопросы. Надеюсь, хоть кому-то помог.
Удачи!
В этой статье мы рассмотрим самые основные корпуса микросхем, которые очень часто используются в повседневной электронике.
DIP (англ. D ual I n-Line P ackage) – корпус с двумя рядами выводов по длинным сторонам микросхемы. Раньше, да наверное и сейчас, корпус DIP был самым популярным корпусом для многовыводных микросхем. Выглядит он вот так:
В зависимости от количества выводов микросхемы, после слова “DIP” ставится количество ее выводов. Например, микросхема, а точнее, микроконтроллер atmega8 имеет 28 выводов:
Следовательно, ее корпус будет называться DIP28.
А вот у этой микросхемы корпус будет называться DIP16.
В основном в корпусе DIP в Советском Союзе производили логические микросхемы, операционные усилители и тд. Сейчас же корпус DIP также не теряет своей актуальности и в нем до сих пор делают различные микросхемы, начиная от простых аналоговых и заканчивая микроконтроллерами.
Корпус DIP может быть выполнен из пластика (что в большинстве случаев) и называется он PDIP , а также из керамики – CDIP . На ощупь корпус CDIP твердый как камень, и это неудивительно, так как он сделан из керамики.
Пример CDIP корпуса.
Имеются также модификации HDIP, SDIP.
HDIP (H eat-dissipating DIP ) – теплорассеивающий DIP. Такие микросхемы пропускают через себя большой ток, поэтому сильно нагреваются. Чтобы отвести излишки тепла, на такой микросхеме должен быть радиатор или его подобие, например, как здесь два крылышка-радиатора посерединке микрухи:
SDIP (S mall DIP ) – маленький DIP. Микросхема в корпусе DIP, но c маленьким расстоянием между ножками микросхемы:
SIP корпус
SIP корпус (S ingle I n line P ackage ) – плоский корпус с выводами с одной стороны. Очень удобен при монтаже и занимает мало места. Количество выводов также пишется после названия корпуса. Например, микруха снизу в корпусе SIP8.
У SIP тоже есть модификации – это HSIP (H eat-dissipating SIP ). То есть тот же самый корпус, но уже с радиатором
ZIP корпус
ZIP (Z igzag I n line P ackage ) – плоский корпус с выводами, расположенными зигзагообразно. На фото ниже корпус ZIP6. Цифра – это количество выводов:
Ну и корпус с радиатором HZIP :
Только что мы с вами рассмотрели основной класс In line Package микросхем. Эти микросхемы предназначены для сквозного монтажа в отверстиях в печатной плате.
Например, микросхема DIP14, установленная на печатной плате
и ее выводы с обратной стороны платы, уже без припоя.
Кто-то все таки умудряется запаять микросхемы DIP, как микросхемы для поверхностного монтажа (о них чуть ниже), загнув выводы под углом в 90 градусов, или полностью их выпрямив. Это извращение), но работает).
Переходим к другому классу микросхем – микросхемы для поверхностного монтажа или, так называемые SMD компоненты . Еще их называют планарными радиокомпонентами.
Такие микросхемы запаиваются на поверхность печатной платы, под выделенные для них печатные проводники. Видите прямоугольные дорожки в ряд? Это печатные проводники или в народе пятачки . Вот именно на них запаиваются планарные микросхемы.
SOIC корпус
Самым большим представителем этого класса микросхем являются микросхемы в корпусе SOIC (S mall-O utline I ntegrated C ircuit ) – маленькая микросхема с выводами по длинным сторонам. Она очень напоминает DIP, но обратите внимание на ее выводы. Они параллельны поверхности самого корпуса:
Вот так они запаиваются на плате:
Ну и как обычно, цифра после “SOIC” обозначает количество выводов этой микросхемы. На фото выше микросхемы в корпусе SOIC16.
SOP (S mall O utline P ackage ) – то же самое, что и SOIC.
Модификации корпуса SOP:
PSOP – пластиковый корпус SOP. Чаще всего именно он и используется.
HSOP – теплорассеивающий SOP. Маленькие радиаторы посередине служат для отвода тепла.
SSOP (S hrink S mall O utline P ackage) – ” сморщенный” SOP. То есть еще меньше, чем SOP корпус
TSSOP (T hin S hrink S mall O utline P ackage) – тонкий SSOP. Тот же самый SSOP, но “размазанный” скалкой. Его толщина меньше, чем у SSOP. В основном в корпусе TSSOP делают микросхемы, которые прилично нагреваются. Поэтому, площадь у таких микросхем больше, чем у обычных. Короче говоря, корпус-радиатор).
SOJ – тот же SOP, но ножки загнуты в форме буквы “J” под саму микросхему. В честь таких ножек и назвали корпус SOJ :
Ну и как обычно, количество выводов обозначается после типа корпуса, например SOIC16, SSOP28, TSSOP48 и тд.
QFP корпус
QFP (Q uad F lat P ackage) – четырехугольный плоский корпус. Главное отличие от собрата SOIC в том, что выводы размещены на всех сторонах такой микросхемы
Модификации:
PQFP – пластиковый корпус QFP. CQFP – керамический корпус QFP. HQFP – теплорассеивающий корпус QFP.
TQFP (T hin Q uad F lat P ack) – тонкий корпус QFP. Его толщина намного меньше, чем у его собрата QFP
PLCC (P lastic L eaded C hip C arrier) и СLCC (C eramic L eaded C hip C arrier) – соответственно пластиковый и керамический корпус с расположенными по краям контактами, предназначенными для установки в специальную панельку, в народе называемую “кроваткой”. Типичным представителем является микросхема BIOS в ваших компьютерах.
Вот так примерно выглядит “кроватка” для таких микросхем
А вот так микросхема “лежит” в кроватке.
Иногда такие микросхемы называют QFJ , как вы уже догадались, из-за выводов в форме буквы “J”
Ну и количество выводов ставится после названия корпуса, например PLCC32.
PGA корпус
PGA (P in G rid A rray) – матрица из штырьковых выводов. Представляет из себя прямоугольный или квадратный корпус, в нижней части которого расположены выводы-штырьки
Такие микросхемы устанавливаются также в специальные кроватки, которые зажимают выводы микросхемы с помощью специального рычажка.
В корпусе PGA в основном делают процессоры на ваши персональные компьютеры.
Корпус LGA
LGA (L and G rid A rray) - тип корпусов микросхем с матрицей контактных площадок. Чаще всего используются в компьютерной технике для процессоров.
Кроватка для LGA микросхем выглядит примерно вот так:
Если присмотреться, то можно увидеть подпружиненные контакты.
Сам микросхема, в данном случае процессор ПК, имеет просто металлизированные площадки:
Для того, чтобы все работало, должно выполняться условие: микропроцессор должен быть плотно прижат к кроватке. Для этого используются разного рода защелки.
Корпус BGA
BGA (B all G rid A rray ) – матрица из шариков.
Как мы видим, здесь выводы заменены припойными шариками. На одной такой микросхеме можно разместить сотни шариков-выводов. Экономия места на плате просто фантастическая. Поэтому микросхемы в корпусе BGA применяют в производстве мобильных телефонов, планшетах, ноутбуках и в других микроэлектронных девайсах. О том, как перепаивать BGA, я еще писал в статье Пайка BGA микросхем .
В красных квадратах я пометил микросхемы в корпусе BGA на плате мобильного телефона. Как вы видите, сейчас вся микроэлектроника строится именно на BGA микросхемах.
Технология BGA является апогеем микроэлектроники. В настоящее время мир перешел уже на технологию корпусов microBGА, где расстояние между шариками еще меньше, и можно уместить даже тысячи(!) выводов под одной микросхемой!
Вот мы с вами и разобрали основные корпуса микросхем.
Ничего страшного нет в том, что вы назовете микросхему в корпусе SOIC SOPом или SOP назовете SSOPом. Также ничего страшного нет и в том, чтобы назвать корпус QFP TQFPом. Границы между ними размыты и это просто условности. Но вот если микросхему в корпусе BGA назовете DIP, то это уже будет полное фиаско.
Начинающим радиолюбителям стоит просто запомнить три самых важных корпуса для микросхем – это DIP, SOIС (SOP) и QFP безо всяких модификаций и стоит также знать их различия. В основном именно эти типы корпусов микросхем радиолюбители используют чаще всего в своей практике.
- Введение
- Корпуса SMD компонентов
- Типоразмеры SMD компонентов
- SMD резисторы
- SMD конденсаторы
- SMD катушки и дроссели
- SMD транзисторы
- Маркировка SMD компонентов
- Пайка SMD компонентов
Введение
Современному радиолюбителю сейчас доступны не только обычные компоненты с выводами, но и такие маленькие, темненькие, на которых не понять что написано, детали. Они называются "SMD". По-русски это значит "компоненты поверхностного монтажа". Их главное преимущество в том, что они позволяют промышленности собирать платы с помощью роботов, которые с огромной скоростью расставляют SMD-компоненты по своим местам на печатных платах, а затем массово "запекают" и на выходе получают смонтированные печатные платы. На долю человека остаются те операции, которые робот не может выполнить. Пока не может.
Применение чип-компонентов в радиолюбительской практике тоже возможно, даже нужно, так как позволяет уменьшить вес, размер и стоимость готового изделия. Да ещё и сверлить практически не придётся.
Для тех, кто впервые столкнулся с SMD-компонентами естественным является смятение. Как разобраться в их многообразии: где резистор, а где конденсатор или транзистор, каких они бывают размеров, какие корпуса smd-деталей существуют? На все эти вопросы ты найдешь ответы ниже. Читай, пригодится!
Корпуса чип-компонентов
Достаточно условно все компоненты поверхностного монтажа можно разбить на группы по количеству выводов и размеру корпуса:
| выводы/размер | Очень-очень маленькие | Очень маленькие | Маленькие | Средние |
| 2 вывода | SOD962 (DSN0603-2) , WLCSP2*, SOD882 (DFN1106-2) , SOD882D (DFN1106D-2) , SOD523, SOD1608 (DFN1608D-2) | SOD323, SOD328 | SOD123F, SOD123W | SOD128 |
| 3 вывода | SOT883B (DFN1006B-3) , SOT883, SOT663, SOT416 | SOT323, SOT1061 (DFN2020-3) | SOT23 | SOT89, DPAK (TO-252) , D2PAK (TO-263) , D3PAK (TO-268) |
| 4-5 выводов | WLCSP4*, SOT1194, WLCSP5*, SOT665 | SOT353 | SOT143B, SOT753 | SOT223, POWER-SO8 |
| 6-8 выводов | SOT1202, SOT891, SOT886, SOT666, WLCSP6* | SOT363, SOT1220 (DFN2020MD-6) , SOT1118 (DFN2020-6) | SOT457, SOT505 | SOT873-1 (DFN3333-8), SOT96 |
| > 8 выводов | WLCSP9*, SOT1157 (DFN17-12-8) , SOT983 (DFN1714U-8) | WLCSP16*, SOT1178 (DFN2110-9) , WLCSP24* | SOT1176 (DFN2510A-10) , SOT1158 (DFN2512-12) , SOT1156 (DFN2521-12) | SOT552, SOT617 (DFN5050-32) , SOT510 |
Конечно, корпуса в таблице указаны далеко не все, так как реальная промышленность выпускает компоненты в новых корпусах быстрее, чем органы стандартизации поспевают за ними.
Корпуса SMD-компонентов могут быть как с выводами, так и без них. Если выводов нет, то на корпусе есть контактные площадки либо небольшие шарики припоя (BGA). Также в зависимости от фирмы-производителя детали могут могут различаться маркировкой и габаритами. Например, у конденсаторов может различаться высота.
Большинство корпусов SMD-компонентов предназначены для монтажа с помощью специального оборудования, которое радиолюбители не имеют и врядли когда-нибудь будет иметь. Связано это с технологией пайки таких компонентов. Конечно, при определённом упорстве и фанатизме можно и в домашних условиях паять .
Типы корпусов SMD по названиям
| Название | Расшифровка | кол-во выводов |
| SOT | small outline transistor | 3 |
| SOD | small outline diode | 2 |
| SOIC | small outline integrated circuit | >4, в две линии по бокам |
| TSOP | thin outline package (тонкий SOIC) | >4, в две линии по бокам |
| SSOP | усаженый SOIC | >4, в две линии по бокам |
| TSSOP | тонкий усаженный SOIC | >4, в две линии по бокам |
| QSOP | SOIC четвертного размера | >4, в две линии по бокам |
| VSOP | QSOP ещё меньшего размера | >4, в две линии по бокам |
| PLCC | ИС в пластиковом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J | >4, в четыре линии по бокам |
| CLCC | ИС в керамическом корпусе с выводами, загнутыми под корпус с виде буквы J | >4, в четыре линии по бокам |
| QFP | квадратный плоский корпус | >4, в четыре линии по бокам |
| LQFP | низкопрофильный QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| PQFP | пластиковый QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| CQFP | керамический QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| TQFP | тоньше QFP | >4, в четыре линии по бокам |
| PQFN | силовой QFP без выводов с площадкой под радиатор | >4, в четыре линии по бокам |
| BGA | Ball grid array. Массив шариков вместо выводов | массив выводов |
| LFBGA | низкопрофильный FBGA | массив выводов |
| CGA | корпус с входными и выходными выводами из тугоплавкого припоя | массив выводов |
| CCGA | СGA в керамическом корпусе | массив выводов |
| μBGA | микро BGA | массив выводов |
| FCBGA | Flip-chip ball grid array. М ассив шариков на подложке, к которой припаян кристалл с теплоотводом | массив выводов |
| LLP | безвыводной корпус |
Из всего этого зоопарка чип-компонентов для применения в любительских целях могут сгодиться: чип-резисторы, чип-конденсаторы, чип-индуктивности, чип-диоды и транзисторы, светодиоды, стабилитроны, некоторые микросхемы в SOIC корпусах. Конденсаторы обычно выглядят как простые параллелипипеды или маленькие бочонки. Бочонки -- это электролитические, а параллелипипеды скорей всего будут танталовыми или керамическими конденсаторами.
Типоразмеры SMD-компонентов
Чип-компоненты одного номинала могут иметь разные габариты. Габариты SMD-компонента определяются по его "типоразмеру". Например, чип-резисторы имеют типоразмеры от "0201" до "2512". Этими четырьмя цифрами закодированы ширина и длина чип-резистора в дюймах. Ниже в таблицах можно посмотреть типоразмеры в миллиметрах.
smd резисторы
| Прямоугольные чип-резисторы и керамические конденсаторы | |||||
| Типоразмер | L, мм (дюйм) | W, мм (дюйм) | H, мм (дюйм) | A, мм | Вт |
| 0201 | 0.6 (0.02) | 0.3 (0.01) | 0.23 (0.01) | 0.13 | 1/20 |
| 0402 | 1.0 (0.04) | 0.5 (0.01) | 0.35 (0.014) | 0.25 | 1/16 |
| 0603 | 1.6 (0.06) | 0.8 (0.03) | 0.45 (0.018) | 0.3 | 1/10 |
| 0805 | 2.0 (0.08) | 1.2 (0.05) | 0.4 (0.018) | 0.4 | 1/8 |
| 1206 | 3.2 (0.12) | 1.6 (0.06) | 0.5 (0.022) | 0.5 | 1/4 |
| 1210 | 5.0 (0.12) | 2.5 (0.10) | 0.55 (0.022) | 0.5 | 1/2 |
| 1218 | 5.0 (0.12) | 2.5 (0.18) | 0.55 (0.022) | 0.5 | 1 |
| 2010 | 5.0 (0.20) | 2.5 (0.10) | 0.55 (0.024) | 0.5 | 3/4 |
| 2512 | 6.35 (0.25) | 3.2 (0.12) | 0.55 (0.024) | 0.5 | 1 |
| Цилиндрические чип-резисторы и диоды | |||||
| Типоразмер | Ø, мм (дюйм) | L, мм (дюйм) | Вт | ||
| 0102 | 1.1 (0.01) | 2.2 (0.02) | 1/4 | ||
| 0204 | 1.4 (0.02) | 3.6 (0.04) | 1/2 | ||
| 0207 | 2.2 (0.02) | 5.8 (0.07) | 1 | ||
smd конденсаторы
Керамические чип-конденсаторы совпадают по типоразмеру с чип-резисторами, а вот танталовые чип-конденсаторы имеют своют систему типоразмеров:
| Танталовые конденсаторы | |||||
| Типоразмер | L, мм (дюйм) | W, мм (дюйм) | T, мм (дюйм) | B, мм | A, мм |
| A | 3.2 (0.126) | 1.6 (0.063) | 1.6 (0.063) | 1.2 | 0.8 |
| B | 3.5 (0.138) | 2.8 (0.110) | 1.9 (0.075) | 2.2 | 0.8 |
| C | 6.0 (0.236) | 3.2 (0.126) | 2.5 (0.098) | 2.2 | 1.3 |
| D | 7.3 (0.287) | 4.3 (0.170) | 2.8 (0.110) | 2.4 | 1.3 |
| E | 7.3 (0.287) | 4.3 (0.170) | 4.0 (0.158) | 2.4 | 1.2 |
smd катушки индуктивности и дроссели
Индуктивности встречаются во множестве видов корпусов, но корпуса подчиняются все тому же закону типоразмеров. Это облегачает автоматический монтаж. Да и нам, радиолюбителям, позволяет легче ориентироваться.
Всякие катушки, дроссели и трансформаторы называются "моточные изделия". Обычно мы их мотаем сами, но иногда можно и прикупить готовые изделия. Тем более, если требуются SMD варианты, которые выпускаются со множестом бонусов: магнитное экранирование корпуса, компактность, закрытый или открытый корпус, высокая добротность, электромагнитное экранирование, широкий диапазон рабочих температур.
Подбирать требующуюся катушку лучше по каталогам и требуемому типоразмеру. Типоразмеры, как и для чип-резисторов задаются спомощью кода из четырех чисел (0805). При этом "08" обозначает длину, а "05" ширину в дюймах. Реальный размер такого SMD-компонента будет 0.08х0.05 дюйма.
smd диоды и стабилитроны
Диоды могут быть как в цилиндрических корпусах, так и в корпусах в виде небольших параллелипипедов. Цилиндрические корпуса диодов чаще всего предсавтлены корпусами MiniMELF (SOD80 / DO213AA / LL34) или MELF (DO213AB / LL41). Типоразмеры у них задаются также как у катушек, резисторов, конденсаторов.
| Диоды, стабилитроны, конденсаторы, резисторы | |||||
| Тип корпуса | L* (мм) | D* (мм) | F* (мм) | S* (мм) | Примечание |
| DO-213AA (SOD80) | 3.5 | 1.65 | 048 | 0.03 | JEDEC |
| DO-213AB (MELF) | 5.0 | 2.52 | 0.48 | 0.03 | JEDEC |
| DO-213AC | 3.45 | 1.4 | 0.42 | - | JEDEC |
| ERD03LL | 1.6 | 1.0 | 0.2 | 0.05 | PANASONIC |
| ER021L | 2.0 | 1.25 | 0.3 | 0.07 | PANASONIC |
| ERSM | 5.9 | 2.2 | 0.6 | 0.15 | PANASONIC, ГОСТ Р1-11 |
| MELF | 5.0 | 2.5 | 0.5 | 0.1 | CENTS |
| SOD80 (miniMELF) | 3.5 | 1.6 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
| SOD80C | 3.6 | 1.52 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
| SOD87 | 3.5 | 2.05 | 0.3 | 0.075 | PHILIPS |
smd транзисторы
Транзисторы для поверхностного монтажа могут быть также малой, средней и большой мощности. Они также имеют соответствующие корпуса. Корпуса транзисторов можно условно разбить на две группы: SOT, DPAK.
Хочу обратить внимание, что в таких корпусах могут быть также сборки из нескольких компонентов, а не только транзисторы. Например, диодные сборки.
Маркировка SMD-компонентов
Мне иногда кажется, что маркировка современных электронных компонентов превратилась в целую науку, подобную истории или археологии, так как, чтобы разобраться какой компонент установлен на плату иногда приходитсяпровести целый анализ окружающих его элементов. В этом плане советские выводные компоненты, на которых текстом писался номинал и модель были просто мечтой для любителя, так как не надо было ворошить груды справочников, чтобы разобраться, что это за детали.
Причина кроется в автоматизации процесса сборки. SMD компоненты устанавливаются роботами, в которых установлены сециальные бабины (подобные некогда бабинам с магнитными лентами), в которых расположены чип-компоненты. Роботу все равно, что там в бабине и есть ли у деталей маркировка. Маркировка нужна человеку.
Пайка чип-компонентов
В домашних условиях чип-компоненты можно паять только до определённых размеров, более-менее комфортным для ручного монтажа считается типоразмер 0805. Более миниатюрные компоненты паяются уже с помощью печки. При этом для качественной пропайки в домашних условиях следует соблюдать целый комплекс мер.
Современная технология поверхностного монтажа предусматривает следующие требования к электрон-
ным компонентам :
Минимальные масса и габариты, плоскостность, низкий профиль выводов, невысокая стоимость, о6еспечение стандартизации;
Пригодность к автоматизированному монтажу, возможность использования существующих методов пайки;
Высокую термостойкость в условиях длительной тепловой нагрузки в процессе пайки
возможность современного корпусирования.
В настоящее время на рынке ЭК имеется большой
выбор элементов в различных корпусах для поверхно-
стного монтажа. Причем, разработка корпусов для
ЭК приблизилась к такой стадии, кoгда её poль -
становится столь же важной, как и разработка самих компо-
нентов. Основными компонентами для поверхностно-
го монтажа являются большие (БИС) и сверх-большие
(СБИС) интегральные схемы (ИС) и полупроводнико-
вые приборы в малогабаритных корпусах. Существует
большой выбор корпусов для поверхностного
монтажа. Необходимо отметить, что размеры кристалла ИС
продолжают увеличиваться, а размеры элементов в
нем – уменьшаются, поэтому специалисты, занимаю-
щееся вопросами сборки компонентов, столкнулись с
двойной проблемой. Во-первых, необходимо собир-
ать физически большой кристалл,высокая плотность
элементов в котором требует увеличения числа кон
тактных площадок для соединения его с внутренними
выводами корпуса. Во вторых, увеличение размеров и
плотности упаковки элементов в кристаллах БИС и
СБИС требует увеличения числа выводов в корпусах,
в которые они монтируются, что может приводить к
возрастанию их размеров, веса, ухудшению электри-
ческих характеристик и быстродействия микроприбо-
ров.
Поэтому техника корпусирования БИС и СБИС –
динамичная, бурно развивающаяся область микро-
электроники, при этом основной тенденцией является
стремление к минимизации объемов корпуса при -
одновременном росте числа выводов с уменьшением расстояния между ними.
Корпуса классифицируют в зависимости
от конструктивных особенностей и геометрических
pазмеров. Классификация корпусов для поверхност
ного монтажа приведена на рисунке 2.40. B соответствии с
этой классификацией в таблице 2.13 приведены основ-
ные данные о наиболее распространенных и перспективных типах корпусов.
Следует отметить, что некото-
рые изготовители в справочных данных в качестве ос-
новного приводят фирменное обозначение корпуса, а
в комментариях дают сведения о соответствии фирменного
обозначения общепринятому. Кроме того,
часто перед общепринятыми обозначениями корпу-
сов ставят букву, определяющую материал, из которо-
го сделан корпус: P - пластик, С - керамика, М - ме-
таллокерамика.
Рисунок 2.40 - Классификация корпусов микросхем, предназначенных для
поверхностного монтажа
Корпуса с выводами по периметру входят в состав
семейства SOP, SOJ, QFJ, QFP, DIP. Наиболее рас-
пространены корпуса SOP (число выводов от 8 до 100)
и QFP (число выводов от 20 до 304). В корпусах
с большим количеством выводов выпускают цифровые мик-
росхемы средней и высокой степени интеграции, а
корпусах с малым количеством выводов - цифровые
микросхемы малой и средней степени интеграции,
аналоговые микросхемы, диоды и транзисторы.
Микросхемы в исполнении TCP имеют ленточные
выводы из тонкой медной или алюминиевой фольги на
полимерной пленке, прикрепленные к кристаллу пай-
кой или ультразвуковой сваркой. После установки на
плату микросхемы должны герметизироваться в соста-
ве платы. Они поставляются на ленте-носителе и хо-
рошо приспособлены для автоматизированного кон-
троля параметров и монтажа. Этот тип микросхем
применяют в недорогой, не подлежащей ремонту -
аппаратуре с большими объемами выпуска.
Для микросхем высокой и сверхвысокой степени
интеграции в последние годы получили широкое
распространение корпуса BGA, поскольку они от-
носительно недороги и пpи большом количестве вы-
водов занимают мало место на плате. Согласно тех-
нологии ВGА бескорпусные кристаллы (один или не-
сколько) монтируют на поверхность печатной мик-
роплаты и герметизируют полимерным компаундом.
Микросхемы в корпусах BGA паяются на платы с помощью выводов, выполненных в виде массива шариков припоя на контактных площадках микроплаты. Дальнейшее развитие технологии корпусов BGA привело к созданию корпусов типа CSP, в которых отсутствует печатная микроплата, а шариковые выводы размещены непосредственно на контактных площадках в верхнем слое металлизации кристалла. После формирования шариковых выводов кристалл заливают тонким слоем пластмассы и монтируют на печатной плате так же,как корпус BGA. В случае необходимости на верхней стороне микросхемы устанавливают теплоотвод. При эффективности использования площади платы эта технология практически не уступает технологии flip-chip (монтаж на плату перевернутых бескорпусных кристаллов и герметизация их полимерным компаундом в составе платы). Основным тормозом в массовом выпуске микросхем в корпусах типа CSP и широком применении технологии flip-chip является отсутствие надёжного и не
доpогого способа уменьшения напряжений в системе
кристалл-печатная плата, возникающих из-за разли
чия температурных коэффициентов pасширения полупроводникового кристалла (2×10 -6 /°С), меди (16,6×10 -6 /°С)
и диэлектрика типа FR-4 ((15...19)×10 -6 /°С), из которо-
го делают печатные платы.
Поэтому основные усилия
разработчиков направлены на повышение надежнос-
ти таких микросхем путем создания между кристаллом
и платой недорогой переходной структуры, гасящей
температурные напряжения.
Таблица 2.13 - Корпуса микросхем для поверхностного монтажа
| Корпус | Краткое описание | Шаг Выво дов, мм | Внешний вид корпуса | |
| Тип | Полное название | |||
| 1. Kopпycа для микросхем низкой, средней и высокой степени интеграции 1.1.С выводами вдоль двух боковых сторон корпуса 1.1.1. Со стандартным шагом расположения выводов | ||||
| SO, SOP, SOL, SOIC | Small Outline Package, Small Outline Integrated Circuit | Выводы в виде крыла чайки или в виде буквы «L» | 1.27 | |
| SOJ | Small Outline J-Lead Package | Выводы в виде буквы «J» | 1.27 | |
| TSOP, вариант 2 | Thin Small Outline Package | Корпус c уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм), выводы расположены вдоль длинной стороны корпуса | 1.27 | |
| 1.1.2. С уменьшенным шагом расположения выводов | ||||
| TSOP, вариант 1 | Тhin Small Outline Package | Корпус с уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм), выводы расположены вдоль короткой стороны корпуса | 0.5 | |
| SSOP, SSOL | Shrink Small Outline Package | Kopпyc SOP c уменьшенным шагом расположения выводов | 1.00 0. 80 0.65 0.50 | |
| TSSOP | Thin Shrink Small Outline Package | Корпус SSOP с уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм). Стандартизован EIAJ, JEDEC | 0.65 0.50 | |
| TVSOP | Thin Very Small Outline Package | Миниатюрный корпус SOP | 0,10 | |
| uSOIC | microSOIC | Миниатюрный корпус SOIC | 0.65 | |
| 1.2. С выводами вдоль четырех сторон корпуса 1.2.1. Со стандартными размерами корпуса | ||||
| QFP | Quad Flat Package | Выводы в виде крыла чайки вдоль четырех сторон корпуса | 1.00 0.80 0. 65 | |
| PLCC | Plastic Leaded Chip Carrier | Кристаллоноситель с выводами в виде буквы Г. Стандартизован EIAJ, JEDEC | 1.27 0.636 |
Продолжение таблицы 2.13 - Корпуса микросхем для поверхностного монтажа
| Корпус | Краткое описание | Шаг Выво дов, мм | Внешний вид корпуса | |
| Тип | Полное название | |||
| 1.2.2. С уменьшенными размерами корпуса | ||||
| LQFP, NQFP | Low Profile (Thin) Quad Flat Package | Корпус OFP с уменьшенной высотой над платой (не более 1.27 мм) | 0.80 0.65 | |
| MQFP | Metric Thin Quad Flat Package | Корпус QFP с метрическим шагом выводов и уменьшенной высотой над платой | 0.60 | |
| FQFP | Fine Pitch Quad Flat Package | Корпус OFP с малым шагом расположения выводов. Стандартизован EIAJ | 0.40 | |
| 1.3. С матрицей выводов на нижней поверхности корпуса | ||||
| BGA | Ball Grid Array | Микросхема или многокристальный модуль на двухслойной печатной микроплате, снабжен массивом шариковых выводов | 1.27, 1.00 | |
| CPS | Chip Scale Package | Корпус с размерами, незначительно превышающими размеры кристалла. Снабжен массивом шариковых выводов | 1.00, 0.50 | |
| 2. Корпус а для транзисторов и микросхем низкой степени интеграции 2.1. С низкой рассеиваемой мощностью | ||||
| SOT-23 | Small Outline Transistor | Для диодов, транзисторов, микросхем с малым количеством выводов. SOT-23 выпускается также в варианте исполнения с пятью (SOT-5, SOT-23-5) или шестью (SOT-6,S0T-23-6) выводами | 0.95 | |
| SOT-143 | 1.90 | |||
| SOT-323 | 0.65 | |||
| SOT-363 | 0.65 | |||
| 2.2. Со средней рассеиваемой мощностью | ||||
| SOT-223 | Small Outline Transistor | Для транзисторов и микросхем с малым количеством выводов (DC/ DC преобразователей, стабилизаторов напряжения) | 1.95 | |
| DPAC | D-package | 4.80 | ||
| 2.3. С высокой рассеиваемой мощностью | ||||
| D 2 PAC | D-package | Для транзисторов и микросхем с повышенной рассеиваемой мощностью, высокий напряжением питания Как правило это приборы с импульсными токами до 100 А | 2.54/ 5.08 | |
| D 3 PAC | D-package | 10.9 |
Для микросхем, имеющих регулярную структуру,
небольшую потребляемую мощность и малое количе
ство выводов (типичные представители подобных микросхем
– микросхемы памяти) начали развивать тех-
нологию изготовления многоуровневых («этажероч-
ных») модулей 3DМ. Согласно одному из вариантов
этой технологии каждый уровень выполняется анало
гично микросхеме BGA, кристалл устанавливается -
методом flip-chip и заливается слоем полимерного ком-
паунда. Затем микроплаты разных уровней собирают
в столбик, шариковые выводы припаивают для созда-
ния вертикальных соединительных проводников, платы
столбика скрепляют полимерным компаундом. Полу-
ченный модуль монтируют на плату с помощью -
шариковых выводов.
Корпуса семейства SOT первоначально были раз-
работаны для транзисторов и имели три вывода (за ис-
ключением SOT-363, который имел 6 выводов). Одна-
ко впоследствии изготовители начали применять эти
корпуса для микросхем, при необходимости увеличи-
вая количество выводов с сохранением прежних габа
ритов. В частности, выпускаются микросхемы в -
корпусах SOT-23 с пятью выводами и D2PAK – с четырьмя.
С точки зрения конструктора, разнообразие типо-
размеров корпусов незначительно усложняет процесс разработки печатных плат, если их размеры заданы в одной измерительной системе. И наоборот, процесс разработки усложняется, если на плате для части корпусов размеры заданы в дюймах, а для остальных – в
миллиметрах. Поэтому разработчику принципиальной электри
ческой схемы следует стремиться к выбору микросхем, размеры которых заданы в единой измерительной системе.
Тонкопленочные чип-резисторы .
В общем количестве электронных компонентов, используемых при производстве аппаратуры, пассивные составля
ют 70%, причем не менее 50 % из них приходится на резисторы.
Конструкция чип-резисторов показана на рисунке 2.41.
Основанием чип-резисторов служит керамическая
подложка на основе оксида алюминия, на которую наносится резистивный слой. Высокая точность вели
чины сопротивления достигается лазерной подгонкой. Электрический кон
такт с печатной платой обеспечивается трехслойной поверхностью, состоящей из внутреннего слоя выводов палладий- серебро, барьерного
слоя никеля и внешнего слоя выводов олово - свинец или олово. Вв
едение в конструкцию дополнительного
слоя никеля при пайке предотвращает миграцию се
ребра из внутреннего выводного слоя в припой.
На
защитное покрытие из боросиликатного стекла наносится несмываемая кодовая маркировка номинала. Благодаря высокому качеству и стабильности параметров, чип-резисторы являются оптимальным выбором для любой аппаратуры.
Основные характеристики тонкопленочных чип-резисторов приведены в таблице 2.14.
Таблица 2.14 - Характеристики чип-резисторов
Таблица 2.15 - Характеристики чип-конденсаторов
Керамические чип-конденсаторы .
Конденсаторы были первыми ЭК, которые стали выпускать в исполнении, рассчитанном для монтажа на поверхность. Это самый распространенный вид конденсаторов в настоящее время. При малых габаритах они обеспечивают реализацию широкой шкалы ёмкости и заданного температурного коэффициента. Простота технологии изготовления делает керамические конденсаторы массовых серий самым дешевым видом этих компонентов. Конструкция керамического чип-конденсатора приведена на рисунке 2.42.
Рисунок 2.41 - Конструкция чип-резистора
Рисунок 2.42 - Конструкция чип-конденсатора
Такие чип-конденсаторы обладают высокой механической прочностью и выдерживают высокие механические нагрузки, возникающие при изготовлении и эксплуатации. Электрический контакт с печатной платой обеспечивается так же, как и при монтаже чип-резисторов.
Основные преимущества керамических чип-конденсаторов:
Трехслойные контактные поверхности с барьерным слоем никеля;
Высококачественные диэлектрические материалы;
Стойкость ко всем видам пайки.
Основные характеристики керамических конденсаторов приведены в таблице 2.15.
Характеристики диэлектрических материалов:
NPO/SOG – ультрастабильная керамика. Имеет очень малые диэлектрические потери при изменениях температуры и близкие к нулю эффекты старения. Обладает низкой диэлектрической проницаемостью;
X7R – высокая диэлектрическая проницаемость. Средние значения потерь при изменениях температуры и эффектов старения;
Z54, Y5V – высокая диэлектрическая проницаемость.
Необходимо отметить, что развитие элементной базы для поверхностного монтажа характеризуется следующими особенностями:
Дальнейшим повышением степени интеграции полупроводниковых БИС, СБИС с расширением их функциональных возможностей;
Возрастающим разнообразием корпусов для поверхностного монтажа активных и пассивных компонентов;
Появлением для БИС и СБИС корпусов с особо малыми расстояниями между выводами или контактами, число которых возрастает, а также конструкций с использованием технологии flip-chip, безвыводных корпусов и с выводами на нижней стороне корпуса;
Разработкой и выпуском конструкций широкого ряда дискретных элементов (индуктивностей, трансформаторов, переключателей) для монтажа на поверхность КП.
Коммутационные платы
Переход от выводного монтажа к технологии поверхностного монтажа обеспечил уменьшение размеров КП. При этом размеры плат определяются характеристиками материалов, из которых они изготавливаются, так как в процессе пайки электронных компонентов одновременно происходит нагрев плат. Кроме того, необходимость уменьшения размеров плат связана с технологической оснасткой и оборудованием для монтажа и пайки.
Конструкция КП для поверхностного монтажа
должна обеспечивать повышенную плотность монта-
жа (в среднем более восьми компонентов на 1 см 2),
ширину проводящих дорожек и расстояний между ним-
и менее 0,2 мм, минимальную длину межсоединений,
отсутствие навесных перемычек, монтаж компонентов
с двух сторон, возможность более интенсивного теп-
лоотвода, полную автоматизацию сборки и монтажа компонентов, а также контроль качества сборки.
Применение современных компонентов для по-
верхностного монтажа требует особых подходов к
проектированию КП при выборе конфигурации и раз-
меров контактных площадок и соединительных про-
водников, а также допусков на изготовление КП. Следует подчеркнуть, что изготовители в документации на
пассивные и активные электронные компоненты обыч-
но приводят рекомендации по размерам и расположению контактных площадок, а также способу пайки с указанием температурно-временной характеристики процесса.
Для изготовления КП применяют различные органические и неорганические материалы. При этом совершенствуются известные технологические процес-
сы а также появляются новые, позволяющие -
существенно снизить производственные затраты и улучшить
качество КП: лазерное экспонирование рисунка
на шаблонах или самих КП, покрытых резистом; при-
менение неудаляемых резистов, сухих (например, тер-
момагнитных) резистов, способствующих повышению
производительности при получении рисунка
металлизации на КП.
При создании коммутационных проводников пре-
обладают аддитивная и полуаддитвная технологии, о
днако многие зарубежные фирмы используют и субт-
рактивную технологию, которая, как известно, требу-
ет применения фольгированных диэлектрических мате-
риалов, позволяющих получить минимальную ширину
дорожек 50-100 мкм.
Изготовление КП с повышенной плотностью монта-
жа поставило ряд задач, главными из которых являются:
согласование по температурному коэффициенту
расширения платы и монтируемых на ней электрон-
ных компонентов;
Обеспечение теплоотвода при повышенной рассеи-
ваемой мощности;
Оптимизации геометрии элементов коммутации с уче-
том специфики электронных компонентов, а также
свойств применяемых припоев, защитных и клеевых
материалов.
Развитие техники поверхностного монтажа способствовало
появлению новых технических пластмасс, керамических и раз-
личных композиционных материалов, необходимых для опреде-
ленных типов микросборок. При изготовлении простых и отно-
сительно дешевых сборок полностью пригодны традиционные
материалы, такие как слоистые бумажнофенольные и стеклоэпо-
ксидные материалы.
Но поистине вызовом,который бросает технология поверхностного монтажа компонентов (ТПМК) изготовителям
коммутационных плат, являются требования к точности их изготовления:
в ТПМК на всех этапах технологического цикла до
пуски для плат должны составлять от 0,001 до 0,002 дюйма
(0,0254 - 0,0508 мм).
В таблице 2.16 указаны факторы, обусловленные особенностями
ТПМК применительно к изготовлению коммутационных плат.
Они тесно связаны с компромиссом между плотностью монтажа
и эффективным использованием коммутационной платы, а имен-
но: более высокая степень использования плат может служить
как целям уменьшения размеров платы с тем же самым коли-
чеством коммутационных слоев, так и целям повышения функ-
циональной сложности изделий при сохранении размеров плат с одновременным увеличением числа слоев. В обоих случаях в
технологию изготовления плат должны вноситься изменения:
миниатюризация отверстий и коммутационных дорожек, а также
увеличение количества слоев коммутации требуют повышения
точности технологических процессов.
Сегодня трудно назвать сферу человеческой жизни, где бы не применялись интегральные микросхемы: телекоммуникации, автомобилестроение, системы управления технологическими процессами, компьютерная и бытовая техника и т.д. Такое широкое использование интегральных микросхем накладывает отпечаток на их конструктивные особенности.
Разнообразие корпусов интегральных микросхем
На сегодняшний день интегральные микросхемы выпускаются в двух вариантах исполнения - корпусном и бескорпусном. Бескорпусная микросхема представляет собой открытый кристалл, предназначенный для монтажа в гибридную микросхему или микросборку. Для защиты от внешних воздействий интегральные микросхемы помещают в пластиковый или керамический корпус. Корпуса микросхем стандартизованы. Инженеры часто сталкиваются с англоязычными документами, в них корпус интегральной микросхемы называется "chip package", "chip container" или "chip carrier".
Корпуса импортных интегральных микросхем для монтажа в отверстия
Ниже представлены наиболее распространенные серии корпусов импортных интегральных микросхем, предназначенные для монтажа в отверстия печатной платы.
Корпус прямоугольной формы с двумя рядами pin-выводов по длинным узким сторонам для монтажа микросхемы в отверстия.
Корпус DIP может быть:
- PDIP - корпус выполнен из пластика (Plastic DIP);
- SPDIP - сжатый пластиковый корпус микросхемы (Shrink Plastic DIP);
- SDIP - тонкий корпус (Skinny DIP);
- CerDIP или CDIP - корпус выполнен из керамики (Ceramic DIP);
- MDIP - литой корпус микросхемы (Molded Dual In-line Package);
- FDIP - корпус с окошком для записи (Windowed Frit-Seal DIP);
- HDIP - теплорассеивающий корпус (Heat-dissipating DIP).
В обозначении корпуса указывается число выводов: DIP8, DIP14, DIP16 и т.д.
Плоский прямоугольный корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы, с одним рядом pin-выводов по длинной узкой стороне. В обозначении корпуса указывается число выводов: SIP7, SIP8, SIP9 и т.д. Этот корпус позволяет располагать интегральные микросхемы достаточно компактно на печатной плате.
Плоский корпус для вертикального монтажа в отверстия печатной платы с pin-выводами, расположенными зигзагообразно двумя рядами в шахматном порядке. В них обычно упакованы микросхемы памяти.
Корпуса импортных интегральных микросхем для поверхностного монтажа
При сборке радиоэлектронного оборудования часто используется технология поверхностного монтажа SMT (Surface Mount Technology). Электронные компоненты, которые изготовлены для поверхностного монтажа, называют SMD-компонентами (Surface Mounted Device). Ниже приведены наиболее распространенные серии корпусов импортных интегральных микросхем, предназначенные для поверхностного монтажа.
Корпус микросхемы SOIC или SO (Small-Outline Integrated Circuit), он же SOP (Small-Outline Package)
Корпус микросхем имеет достаточно тонкую прямоугольную форму, напоминающую корпус DIP, но предназначен для поверхностного монтажа. Выводы, изогнутые наружу, расположены по двум длинным сторонам и припаиваются с той же стороны печатной платы, где располагается корпус. В обозначении корпуса указывается число выводов.
- SSOP - сжатый малогабаритный корпус микросхемы (Shrink SOP);
- TSOP - тонкий малогабаритный корпус (Thin SOP);
- TSSOP - сверхтонкий корпус микросхемы (Thin Shrink SOP);
- QSOP - корпус квадратной формы (Quarter SOP);
- MSOP - корпус SOP уменьшенного размера (Mini SOP);
- CSOP - керамический корпус микросхемы (Ceramic SOP);
- HSOP - корпус с теплоотводом (Heat Sink SOP);
- HSSOP - малогабаритный корпус с теплоотводом (Heat Sink Shrink SOP);
- HTSSOP - тонкий корпус микросхемы с теплоотводом (Heat Sink Thin Shrink SOP);
- VSOP - миниатюрный корпус (Very Small Outline Package);
- QSOP - корпус квадратной формы (Quarter Size SOP).
Квадратный плоский корпус микросхемы с четырьмя рядами выводов по узким сторонам, они изогнуты наружу.
Существуют и другие варианты этого корпуса:
- TQFP - тонкий корпус микросхемы (Thin QFP);
- LQFP - низкопрофильный корпус микросхемы (Low-profile QFP);
- SQFP - сжатый корпус QFP (Shrink QFP);
- VTQFP - сверх тонкий корпус (Very Thin QFP);
- HQFP - корпус микросхемы с теплоотводом (Heat Sink QFP).
Низкопрофильный квадратный керамический корпус с расположенными на его нижней части контактами, предназначенный для поверхностного монтажа. В обозначении корпуса указывают количество контактов, например: LCC16, LCC32 и т.д.
В данной статье для ознакомления мы привели лишь некоторые корпуса импортных микросхем без детальных чертежей.
Внимание! При заказе и покупке микросхем необходимо обращать внимание на тип корпуса, так как производители зачастую выпускают одну и ту же микросхему в различных типах корпусов.
Максим Шаколин