Obudowy układów programowalnych

Ze względu na stale rosnący stopień integracji układów scalonych, rośnie liczba wyprowadzeń tych układów, a co za tym idzie rośnie ilość pin’ów układów scalonych i ich gęstość. Jeśli tak jak w programatorach chcemy do nich doprowadzić sygnały, potrzebujemy coraz bardziej precyzyjnych gniazd, coraz bardziej precyzyjnych podstawek zaciskanych. Precyzja pozycjonowania układu w podstawce, jakość styków, ich konstrukcja są wtedy kluczowe dla zapewnienia pewnego połączenia i prawidłowego przebiegu procesu programowania. Warto więc zapoznać się z typami obudów układów programowalnych aby wiedzieć jakich podstawek poszukujemy i móc ocenić jakich adapterów potrzebujemy do programatora.

Występuje przy tym wiele odmian jednego typu obudowy. Ewentualnie wiele nazw jest stosowanych dla tego samego typu obudów. Spróbujemy więc poniżej tę wiedzę w odniesieniu do układów programowalnych uporządkować.

DIL/DIP/DIPP

DIL (Dual In Line) to obudowa typowych układów scalonych do montażu przewlekanego THT (Through Hole Technology). Stosowane są też alternatywne oznaczenia tej samej obudowy: DIP (Dual In-line Package), DIPP (Dual In-line Plastic Package). Prostokątna obudowa ma dwa równoległe rzędy pin’ów. Może być montowana bezpośrednio na płytce drukowanej w montażu przewlekanym lub w podstawkach. Ze względu na kształt, stosunkowo duże wymiary i odległości (1 mils=0,1‘=2,54 mm) standardowych pin’ów obudowy te mogą pomieścić układy o stosunkowo małej ilości wyprowadzeń - do 64. Obudowa może być ceramiczna lub plastikowa, mieć różne standardowe długości i szerokości zdefiniowane w mils’ach (0,1 cala). Przy doborze podstawki zaciskanej „na wymiar” należy więc przede wszystkim zwrócić uwagę na właściwą szerokość. Aczkolwiek w programatorach uniwersalnych powszechnie stosuje się podstawki uniwersalne dla wąskich i szerokich układów.

PGA

PGA (Pin Grid Array) to obudowa układów scalonych do montażu przewlekanego THT (Through Hole Technology). Wyprowadzenia układu są po spodem w postaci prostych pinów zorganizowanych w kilku rzędach równoległych do krawędzi układów z rastrem 1mils/2,54mm. Kształt układu jest zazwyczaj kwadratowy.

LCC

PLCC

PoP

CC (Chip Carrier) to obudowa układów scalonych do montażu powierzchniowego SMT (Surface Mount Technology). Wyprowadzenia są rozmieszczone na czterech krawędziach kwadratowej relatywnie dużej obudowy, choć mniejszej niż DIP. Piny wyprowadzeń mogą być wykonane w kształcie litery J i wtedy układy mogą być lutowane do płyty PCB lub umieszczone w podstawkach. Sama obudowa może być ceramiczna lub plastikowa. W większości występuje w standardowych wielkościach. Występują też wersje bez pinów, tylko z metalowymi pad’ami do bezpośredniego lutowania. Obudowy CC występują i są oznaczane w następujących wariantach: BCC (Bump Chip Carrier), CLCC (Ceramic Leadless Chip Carrier), LCC (Leadless Chip Carrier/Leaded Chip Carrier); LCCC (Leaded Ceramic Chip Carrier), DLCC (Dual Leadless Chip Carrier), PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), PoP (Package on Package). Przy czym, jak widać na załączonych zdjęciach, poszczególne warianty obudów CC różnią się między sobą rodzajem wyprowadzeń, wymiarami, grubością samej obudowy. Dobierając więc podstawkę programatora należy zachować staranność.

SOP

SOP (Small Outline Package) to typ obudowy układów scalonych do montażu powierzchniowego SMT (Surface Mount Technology). Wystepują również warianty o mniejszej grubości obudowy: TSOP (Thin Small Outline Package), TSSOP (Thin Shrink Small Outline Package) i LSOP (Low-profile Small Outline Package). Obudowa jest prostokątna, a wyprowadzenia są rozmieszczone w dwóch równoległych rzędach na dwóch bokach obudowy. Ich ilość może sięgać 86. Gęstość wyprowadzeń (0,5-1,27mm/0,2-0,5 mils) jest dużo większa niż w przypadku obudów DIP, a tym samym rozmiar obudowy jest dużo mniejszy. Występują też różne szerokości samej obudowy zdefiniowane w milsach. Przy doborze takiej podstawki programatora należy dokładnie zweryfikować szerokość i grubość układu oraz rozstaw i ilość pinów. W układach programowanych obudowy te są powszechnie stosowane dla układów pamięci.

QFP

QFP (Quad Flat Package) to typ obudowy układów scalonych do montażu powierzchniowego SMT (Surface Mount Technology) stanowiący rozszerzenie obudów SOP. Obudowa jest kwadratowa, a wyprowadzenia są umieszczone na czterech krawędziach układu. Ich ilość jest dużo większa niż w przypadku obudów LCC dzięki dużej gęstości wyprowadzeń (0,5-0,8 mm/0,2-0,3 mils) i może sięgać 304. Wariantami tej obudowy są nisko-profilowe LQFP (Low-profile Quad Flat Package), TQFP (Thin Quad Flat Package), SQFP (Small Quad Flat Package). Przy doborze takiej podstawki programatora należy dokładnie zweryfikować szerokość i grubość układu oraz rozstaw i ilość pinów.

QFN

DFN

FN (Flat No-leads) to typ obudowy układów scalonych do montażu powierzchniowego SMT (Surface Mount Technology). Obudowa jest prostokątna. Wyprowadzenia układu są zorganizowane w pojedynczych rzędach na krawędziach układu. Obudowa FN występuje w dwóch podstawowych wariantach QFN (Quad Flat No-leads) – wyprowadzenia na czterech krawędziach układu, DFN (Dual Flat No-leads) – wyprowadzenia na dwóch krawędziach układu. Synonimami tych oznaczeń są odpowiednio MLF (Micro Lead Frame) i SON (Small Outline No-Leads). Idąc dalej występują kolejne wariant nazw i grubości – VSON (Very-thin Small Outline No-Leads), TSON (Thin Small Outline No-Leads), USON (Ultra-thin Small Outline No-Leads). Obudowy te są w pewnym sensie odpowiednikami obudów SOP i QFP. Cechą obudów FN jest jednak brak pinów i metalowy pad odprowadzający ciepło z układu.

BGA

BGA (Ball Grid Array) to typ obudowy układów scalonych do montażu powierzchniowego SMT (Surface Mount Technology). Obudowa jest zazwyczaj kwadratowa, a wyprowadzenia są pod spodem układu zorganizowane w rzędy metalowych kulek równoległe do krawędzi. W skrajnym przypadku cała powierzchnia może być pokryta równomiernie punktami kontaktowymi. Ten typ obudowy zapewnia maksymalną możliwą ilość wyprowadzeń w porównaniu wszystkich typów obudów. Proces lutowania wymaga więc dużej precyzji i praktycznie jest wykonywany automatycznie. Podobnie podstawki zaciskane programatorów, manipulatory podające i pozycjonowanie układu muszą być największej precyzji.

UFS

UFS (Universal Flash Storage) i eMMC (embedded Multi Media Cards) to nie są sensu stricte obudowy układów scalonych, a typy zintegrowanych z kontrolerem pamięci Flash wielkiej pojemności. Zastępują one karty SD w urządzeniach mobilnych. Umieszczamy je w zestawieniu bo z punktu widzenia programowania zawartości stanowią gorący temat. Formalinie są one umieszczane w obudowach typu BGA, jednak nie zawsze typowych.

SD Cards

SD Cards (Secure Digital) to karty pamięci Flash powszechnie używane w urządzeniach mobilnych w formie kart miniSD i microSD. Mają one nietypowe dla układów scalonych obudowy. Nie mniej jednak istnieje również konieczność zapisywania w nich fabrycznych danych na etapie produkcji urządzeń mobilnych. Są więc do nich dostępne podstawki-gniazda do programowania i istnieją również wielostanowiskowe urządzenia oraz automaty kopiujące.