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 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 и SOIC-14, широкий — 7,50 мм, как SOIC-20. В кодах заказа Microchip они так и называются: SOIC150 и SOIC300. Отдельно стоит SOIJ-8 — корпус по стандарту EIAJ шириной 5,28 мм (0,208 дюйма), 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-20 и SSOP-28 имеют корпус шириной 5,30 мм и высоту до 2,0 мм, тонкие TSSOP-8 и TSSOP-14 — 4,4 мм и до 1,2 мм, а MSOP-8 с тем же шагом — корпус 3 × 3 мм.

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

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.

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. 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. Самое большое значение в разделе — у TSSOP-14: 95 °C/Вт. Условия измерения в таблицах не указаны, поэтому это оценка для сравнения корпусов, а не гарантия для конкретной платы. 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.