Корпуса микросхем: размеры и посадочные места

Семейства корпусов

DIP (Dual In-line Package) — корпус для монтажа в отверстия: два ряда выводов с шагом 2,54 мм (0,1 дюйма). Узкие DIP имеют ряды через 7,62 мм — это PDIP-8, PDIP-14, PDIP-16 и PDIP-28 (SPDIP), широкие — через 15,24 мм, как PDIP-40. Microchip рисует их чертежи в дюймах; на страницах раздела значения приведены как в чертеже и пересчитаны в миллиметры.

SOIC (Small Outline Integrated Circuit) — корпус с двумя рядами выводов «крыло чайки» и шагом 1,27 мм. Узкий вариант имеет корпус шириной 3,90 мм (0,150 дюйма) — это SOIC-8, SOIC-14 и SOIC-16, широкий — 7,50 мм, как SOIC-16 широкий и SOIC-20. В кодах заказа Microchip они так и называются: SOIC150 и SOIC300. Между ними по ширине — SOP-16 с корпусом 5,2–5,4 мм (у TI — NS). Отдельно стоит SOIJ-8 — корпус по стандарту EIAJ шириной 5,25 мм (208 mil), в котором выпускается, например, ATtiny85-20SU: на посадочное место узкого SOIC-8 он не встаёт.

SSOP и TSSOP — уменьшенные (shrink) корпуса с шагом 0,65 мм. SSOP-16, SSOP-20 и SSOP-28 имеют корпус шириной около 5,3 мм и высоту до 2,0 мм, тонкие TSSOP-8, TSSOP-14, TSSOP-16 и TSSOP-20 — 4,4 мм и до 1,2 мм, а MSOP-8 с тем же шагом — корпус 3 × 3 мм. Тот же корпус 3 × 3 мм с шагом 0,5 мм и десятью выводами — VSSOP-10 (MSOP-10).

SOT и SC70 — миниатюрные корпуса с тремя–шестью выводами: SOT-23 с тремя выводами, SOT-23-5 и SOT-23-6 с шагом 0,95 мм, SC70-5 и SC70-6 (SOT-363) с шагом 0,65 мм. У пятивыводных корпусов с одной стороны три вывода, с другой два, а назначение выводов у разных микросхем разное.

Корпуса с фланцем — для стабилизаторов, транзисторов и других деталей, которым нужно отводить тепло: с одной стороны выводы, с другой — металлический фланец, соединённый с одним из выводов. Для поверхностного монтажа это SOT-89 (шаг 1,5 мм), SOT-223 (2,3 мм), DPAK (TO-252) с укороченным средним выводом и D2PAK (TO-263) — у последних фланец снизу припаивается к меди платы; пятивыводной D2PAK-5 с шагом 1,7 мм — корпус импульсных стабилизаторов LM2596 и LM2576. Для монтажа в отверстия — TO-220 с крепёжным отверстием под радиатор. С каким выводом соединён фланец, зависит от детали: у LM317 это выход, у 7805 — общий провод.

SMA, SMB и SMC — корпуса диодов семейства DO-214: SMA (DO-214AC), SMB (DO-214AA) и SMC (DO-214AB). Это плоский пластмассовый корпус с двумя J-образными выводами, загнутыми под него с торцов; катод отмечен полосой. Размер растёт с мощностью: от 4,2 × 2,7 мм у SMA до 6,9 × 5,9 мм у SMC. Малосигнальные диоды выпускают в корпусах с выводами «крыло чайки» по торцам: SOD-123 (3,7 мм с выводами), SOD-323 (около 2,7 мм) и SOD-523 (около 1,6 мм).

TQFP (Thin Quad Flat Package) — выводы с четырёх сторон, толщина корпуса 1,0 мм. При одинаковом корпусе 7 × 7 мм TQFP-32 имеет шаг 0,8 мм, а TQFP-48 — 0,5 мм; TQFP-44 с шагом 0,8 мм — корпус 10 × 10 мм, а TQFP-64 (шаг 0,8 мм) и TQFP-100 (шаг 0,5 мм) — 14 × 14 мм. Чертежи TQFP-64 и TQFP-100 в даташитах AVR — прежние, Atmel (64A, 100A), со ссылкой на JEDEC MS-026.

VQFN (Very thin Quad Flat No-lead) — корпус без выводов: контакты — площадки на нижней стороне по периметру, в центре — большая открытая площадка (exposed pad). Высота 0,80–0,90 мм (у VQFN-44 — до 1,00 мм), шаг 0,4–0,5 мм: VQFN-20 3×3, VQFN-24 4×4, VQFN-28 4×4, VQFN-32 5×5, VQFN-44 7×7, VQFN-48 6×6. Ещё более тонкий вариант — WQFN высотой до 0,80 мм, например WQFN-20 4×4. Корпуса QFN по чертежам Atmel (у Atmel они назывались MLF) — QFN-64 9×9 и VQFN-20 3×3 с шагом 0,45 мм; последний легко спутать с VQFN-20 3×3 Microchip, у которого шаг 0,40 мм.

WSON (SON, DFN) — безвыводной корпус, как QFN, но с контактами только на двух сторонах и открытой площадкой в центре: WSON-8 2 × 2 с шагом 0,5 мм и WSON-8 4 × 4 с шагом 0,8 мм, высота обоих — до 0,8 мм. Площадку паяют к плате; с какой цепью её соединять, говорит даташит: у TPS2595 это земля, у LM1117 — выход.

Как читать чертёж корпуса

Чертёж корпуса Microchip занимает два листа: на первом — виды корпуса с размерными линиями, на втором — таблица размеров и примечания. Рекомендуемое посадочное место — отдельный чертёж: у SOIC-8 это C04-057-SN для корпуса и C04-2057-SN для посадочного места. Размеры даны в миллиметрах, допуски — по стандарту ASME Y14.5M. У TI чертёж корпуса (Package Outline) и пример посадочного места (Example Board Layout) — листы одного документа с номером вида 4220204/B, размеры на них без букв; у части корпусов в даташитах TI ещё стоят листы Mechanical Data старого образца — у SOT-89 (PK) дроби с запятой, у D2PAK-5 (TS5B) основные размеры в дюймах. У Vishay диодные корпуса DO-214 (SMA, SMB, SMC) и площадки нарисованы на одной странице даташита в дюймах с миллиметрами в скобках. Малосигнальные диоды SOD у Vishay, наоборот, размерены в миллиметрах, часть размеров — номиналом с допуском. Для единообразия в таблицах раздела размерам TI и Vishay даны буквенные обозначения Microchip. Основные обозначения:

Размеры корпуса на чертежах обычно не учитывают облой — наплывы пластмассы по линии разъёма формы. Для SOIC-8 примечание к чертежу ограничивает их 0,15 мм на сторону, для SSOP — 0,20 мм, поэтому реальный корпус может быть чуть больше номинала из таблицы.

Посадочное место

Рекомендуемое посадочное место описывается несколькими размерами: C — расстояние между центрами противоположных рядов площадок (у квадратных корпусов — C1 и C2 по двум осям), X и Y — ширина и длина площадки, G — зазор между соседними площадками, X2 и Y2 — центральная площадка QFN. Зазор между площадками равен шагу минус ширина площадки: у SOIC 1,27 − 0,60 = 0,67 мм, у TQFP-48 0,50 − 0,30 = 0,20 мм.

Для QFN Microchip дополнительно указывает тепловые переходные отверстия в центральной площадке: диаметр V и шаг EV (у VQFN-32 — 0,33 и 1,20 мм). Примечание к чертежам советует, если такие отверстия есть, заполнять или закрывать их маской, чтобы припой не утекал в них при оплавлении.

Центральная площадка и тепло

Даташиты по-разному формулируют, что делать с центральной площадкой QFN. В ATtiny212/412 (DS40002287A, с. 17) рекомендуется припаять её к общему проводу для механической прочности. В ATmega4808/4809 (DS40002173C, с. 15) сказано, что её можно соединить с общим проводом или оставить электрически неподключённой, но припаять или приклеить к плате обязательно — иначе корпус может отойти. Подробнее всех — ATtiny1624/1626/1627 (DS40002234B, разд. 4.1.1, с. 19): площадка не соединена со схемой кристалла, но связана с его подложкой, отводит тепло и держит корпус, и подключать её нужно к общему проводу — полигон земли лучше всего рассеивает тепло.

Через ту же площадку уходит тепло. Температура кристалла оценивается как TJ = TA + PD · θJA, где θJA — тепловое сопротивление кристалл — среда из таблицы даташита. У корпусов одного размера разница заметная: в DS40002173C у VQFN-32 θJA = 41 °C/Вт, а у TQFP-32 — 69 °C/Вт. Среди микросхем по таблицам Microchip самое большое значение — у TSSOP-14: 95 °C/Вт. Условия измерения в этих таблицах не указаны, поэтому это оценка для сравнения корпусов, а не гарантия для конкретной платы. Там, где даташит называет плату, значение в таблице раздела помечено звёздочкой и условие приведено под ней. Насколько сильно θJA зависит от меди, видно по корпусам с фланцем: у LM1117 в SOT-223 оно падает со 136 °C/Вт на голом посадочном месте до 66 °C/Вт на квадрате меди около 25 × 25 мм. Расчёт температуры кристалла по мощности — в калькуляторе радиатора.

Варианты с wettable flanks

Для части VQFN у Microchip есть отдельные чертежи корпусов с wettable flanks — смачиваемыми торцами контактов: припой поднимается на них, и паяное соединение видно сбоку при оптическом контроле. В таблице чертежей ATtiny1624/1626/1627 (табл. 36-1) это VQFN-20 C04-00476 и VQFN-24 C04-21483, и они доступны только с автомобильными кодами заказа (VAO). Размеры таких корпусов надо брать с их собственных чертежей, а не со страниц этого раздела.

Актуальные версии чертежей Microchip публикует в Packaging Specification — даташиты ссылаются на неё как на основной источник. Номер чертежа и его редакция указаны на каждой странице раздела под таблицами.