雙列直插封裝

用於小規模集成電路的封裝方式

DIP封裝(Dual In-line Package),也叫雙列直插式封裝技術,是一種最簡單的封裝方式。指採用雙列直插形式封裝的集成電路晶元,絕大多數中小規模集成電路均採用這種封裝形式,其引腳數一般不超過100。DIP封裝的CPU晶元有兩排引腳,需要插入到具有DIP結構的晶元插座上。

雙列直插封裝(英語:dual in-line package)也稱為DIP封裝或DIP包裝,簡稱為DIP或DIL,是一種集成電路的封裝方式,集成電路的外形為長方形,在其兩側則有兩排平行的金屬引腳,稱為排針。DIP包裝的元件可以焊接在印刷電路板電鍍的貫穿孔中,或是插入在DIP插座(socket)上。

DIP包裝的元件一般會簡稱為DIPn,其中n是引腳的個數,例如十四針的集成電路即稱為DIP14。

封裝


當然,也可以直接插在有相同焊孔數和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的晶元在從晶元插座上插拔時應特別小心,以免損壞管腳。DIP封裝結構形式有:多層陶瓷雙列直插式DIP,單層陶瓷雙列直插式DIP,引線框架式DIP(含玻璃陶瓷封接式,塑料包封結構式,陶瓷低熔玻璃封裝式)等。

封裝特點


DIP封裝
DIP封裝
適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。晶元面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。最早的4004、8008、8086、8088等CPU都採用了DIP封裝,通過其上的兩排引腳可插到主板上的插槽或焊接在主板上。

用途歷史


採用這種封裝方式的晶元有兩排引腳,可以直接焊在有DIP結構的晶元插座上或焊在有相同焊孔數的焊位中。其特點是可以很方便地實現PCB板的穿孔焊接,和主板有很好的兼容性。但是由於其封裝面積和厚度都比較大,而且引腳在插拔過程中很容易被損壞,可靠性較差。同時這種封裝方式由於受工藝的影響,引腳一般都不超過100個。隨著CPU內部的高度集成化,DIP封裝很快退出了歷史舞台。只有在老的VGA/SVGA顯卡或BIOS晶元上可以看到它們的“足跡”。

應用


集成電路常使用DIP包裝,其他常用DIP包裝的零件包括DIP開關、LED、七段顯示器、條狀顯示器及繼電器。電腦及其他電子設備的排線也常用DIP包裝的接頭。
使用
最早的DIP包裝元件是由快捷半導體公司的Bryant Buck Rogers在1964年時發明,第一個元件有14個引腳,相當類似今天的DIP包裝元件。其外形為長方形,相較於更早期的圓形元件,長方形元件可以提高電路板中元件的密度。DIP包裝的元件也很適合自動化裝配設備,電路板上可以有數十個到數百個IC,利用波峰焊接機焊接所有零件,再由自動測試設備進行測試,只需要少數的人工作業。DIP元件的大小其實比其內部的集成電路大很多。在二十世紀末時表面貼裝技術(SMT)包裝的元件可以縮小系統的體積及重量。不過有些場合仍會用到DIP元件,例如在製作電路原型時,就會使用DIP元件配合麵包板製作電路原型,方便元件的插入及移除。
DIP包裝元件是1970及1980年代微電子產業的主流。在21世紀初的使用量逐漸減少,被像是PLCC及SOIC等表面貼裝技術的封裝所取代。表面貼裝技術元件的特性適合量產時使用,但在電路原型製作時比較不便。由於有些新的元件只提供表面貼裝技術封裝的產品,因此有許多公司生產將SMT元件轉換為DIP包裝的轉接器,可以將表面貼裝技術封裝的IC放在轉接器中,像DIP包裝元件一様的再接到麵包板或其他配合直插式元件的電路原形板(像洞洞板)中。
對於像EPROM或是GAL之類的可編程元件而言,DIP封裝的元件由於方便由外部燒錄設備燒錄資料(DIP封裝元件可以直接插入燒錄設備對應的DIP插座),仍盛行了一段時間。不過隨著在線燒錄(ISP)技術的普及,DIP封裝元件方便燒錄的好處也就不再重要。在1990年代,超過20隻引腳的元件可能還有DIP封裝的產品。而二十一世紀時,許多新的可編程元件已都是SMT封裝,不再提供DIP封裝的產品。
安裝方式
DIP封裝元件可以用通孔插裝技術的方式安裝在電路板上,也可以利用DIP插座安裝。利用DIP插座可以方便元件的更換,也可以避免在焊接時造成元件過熱的情形。一般插座會配合體積較大或是單價較高的集成電路使用。像測試設備或燒錄器等,常常需要安裝及拆下集成電路的場合,會使用零抗力的插座。DIP封裝元件也可以配合麵包板使用,麵包板一般是作為教學、開發設計或元件設計而使用。

結構


雙列直插封裝晶元的封裝一般是由塑膠或陶瓷製成。陶瓷封裝的氣密性良好,常用在需要高可靠度的設備。不過大部分的雙列直插封裝晶元都是使用熱固性樹脂塑膠。一個不到2分鐘的固化周期,可以生產上百個的晶元。

引腳數及間距


常用的DIP封裝符合JEDEC標準,二引腳之間的間距(腳距)為0.1吋(2.54毫米)。二排引腳之間的距離(行間距、row spacing)則依引腳數而定,最常見的是0.3吋(7.62毫米)或0.6吋(15.24毫米)。其他較少見的距離有0.4吋(10.16毫米)或0.9吋(22.86毫米),也有一些包裝是腳距0.07吋(1.778毫米),行間距則為0.3吋、0.6吋或0.75吋。
前蘇聯及東歐國家使用的DIP封裝大玫接近JEDEC標準,但腳距使用公制的2.5毫米,而不是來自英制的0.1吋(2.54毫米)。
DIP封裝的引腳數恆為偶數。若行間距為0.3吋,常見的引腳數為8至24,偶爾也會看到引腳數為4或28的包裝。若行間距為0.6吋,常見的引腳數為24、28、32或40,也有引腳數為36、48或52的包裝。摩托羅拉68000及Zilog Z180等CPU的引腳數為64,這是常用DIP封裝的最大引腳數。

其他衍生的封裝


SOIC(Small Outline IC)是一種很常用的表面貼裝技術封裝方式,特別常在消費性電子及個人電腦中使用。SOIC可視為是標準IC的PDIP封裝的縮小版,其排針也是在元件的二側。而SOJ(Small Outline J-lead)及SOP(Small Outline Package)系列的封裝方式也是和DIP封裝類似的表面貼裝技術封裝方式。