شناخت انواع پکیج آیسی یکی از مراحل مهم در شناسایی قطعات الکترونیکی، تعمیر برد و طراحی PCB است. اگر با یک آیسی ناشناس مواجه شوید که نوشته روی بدنه آن پاک شده یا شماره قطعه مشخص نیست، میتوانید با بررسی شکل ظاهری، تعداد پایهها و ابعاد بدنه، نوع پکیج آن را شناسایی کنید.
پاسخ مثبت است؛ البته شناسایی خانواده پکیج معمولاً سادهتر از تشخیص کد دقیق مکانیکی آن است.
انواع پکیج آیسی از نظر ابعاد، نحوه قرارگیری پایهها، نوع اتصال به برد و ساختار بدنه با یکدیگر تفاوت دارند. آشنایی با این ویژگیها به تعمیرکاران و طراحان کمک میکند پکیج قطعات ناشناس را تشخیص دهند، دیتاشیت مناسب را پیدا کنند و از انتخاب قطعات ناسازگار جلوگیری کنند.
در این مقاله از پایلوتک، ابتدا با پکیجهای رایج آشنا میشویم و سپس روش شناسایی آنها را با یک مثال واقعی و بررسی ابعاد قطعات آموزش میدهیم.
پکیج آیسی (IC Package) چیست؟
پکیج، ساختاری است که تراشه سیلیکونی را درون خود جای میدهد و امکان اتصال الکتریکی و مکانیکی آن به مدار را فراهم میکند. همچنین در حفاظت از تراشه و انتقال حرارت نقش دارد.
هر پکیج مشخصات مکانیکی معینی دارد؛ از جمله ابعاد بدنه، ارتفاع، تعداد پایهها، فاصله پایهها و نحوه اتصال به برد.
برای مثال، یک آیسی با هشت پایه ممکن است در پکیجهای DIP-8، SOIC-8 یا TSSOP-8 عرضه شود. هر سه هشت پایه دارند، اما ابعاد و روش نصب آنها متفاوت است.
شرکت Texas Instruments در راهنمای رسمی بستهبندی قطعات، خانوادههای مختلف را بر اساس ساختار مکانیکی و نوع اتصال، از جمله DIP، SOIC، QFN، QFP و BGA، دستهبندی میکند.
تفاوت پکیج و فوتپرینت چیست؟
این دو اصطلاح ارتباط نزدیکی دارند، اما یکسان نیستند.
- Package: ساختار فیزیکی قطعه شامل بدنه، پایهها و ابعاد مکانیکی.
- Footprint: الگوی پدهای مسی و اطلاعات مونتاژ قطعه روی PCB.
ممکن است دو آیسی از نظر ظاهری به یکدیگر شباهت داشته باشند، اما به دلیل تفاوت در فاصله پایهها یا ابعاد، فوتپرینت یکسانی نداشته باشند.
بنابراین هنگام طراحی PCB یا جایگزینی قطعات، صرفاً به نام کلی پکیج اکتفا نکنید.
معرفی انواع پکیج آیسی و تفاوت آنها
پکیجها را میتوان ابتدا بر اساس روش نصب به دو گروه اصلی تقسیم کرد: پایهدار سوراخدار و نصب سطحی.
در ادامه، خانوادههای پرکاربرد را بر اساس شکل و ساختار معرفی میکنیم.
۱. پکیج DIP؛ آیسیهای پایهدار سوراخدار
پکیج DIP یا Dual In-line Package یکی از شناختهشدهترین پکیجهای قطعات الکترونیکی است.
این پکیج دو ردیف پایه در دو طرف بدنه دارد. پایهها از سوراخهای PCB عبور میکنند و معمولاً در سمت دیگر برد لحیم میشوند.
ویژگی ظاهری: بدنه مستطیلی با دو ردیف پایه بلند که معمولاً به سمت پایین خم شدهاند.
نمونههای رایج شامل DIP-8، DIP-14، DIP-16 و DIP-28 هستند.
پکیجهای DIP را معمولاً در مدارهای آموزشی، بردهای قدیمی و محصولاتی که از مونتاژ سوراخدار استفاده میکنند مشاهده میکنیم.
۲. پکیج SOIC و SOP؛ آیسیهای SMD با دو ردیف پایه
این خانوادهها دارای بدنه مستطیلی و دو ردیف پایه در طرفین هستند، اما برخلاف DIP، پایهها برای نصب سطحی طراحی شدهاند.
پایهها در بسیاری از مدلها به شکل Gull-Wing از دو طرف بدنه خارج میشوند و روی پدهای PCB قرار میگیرند.
SOIC-8 و SOIC-16 از نمونههای متداول این گروه هستند.
تفاوت اصلی انواع این خانواده به ابعاد بدنه، فاصله پایهها، ارتفاع و مشخصات مکانیکی مربوط میشود. اصطلاحات SOP و SOIC نیز در نامگذاری سازندگان مختلف ممکن است همپوشانی داشته باشند.
۳. پکیج TSSOP، SSOP و MSOP؛ نسخههای فشردهتر
این پکیجها نیز معمولاً دو ردیف پایه در طرفین دارند، اما نسبت به بسیاری از پکیجهای SOIC، از بدنه کوچکتر یا پایههایی با فاصله کمتر استفاده میکنند.
| پکیج | ویژگی شاخص |
|---|---|
| SSOP | پکیج کوچک با پایههای متراکمتر |
| TSSOP | بدنه نازک و فاصله پایه کم |
| MSOP | پکیج بسیار کوچک با پایههای دوطرفه |
برای مثال، یک آیسی TSSOP-16 و یک آیسی SOIC-16 ممکن است تعداد پایه یکسانی داشته باشند، اما معمولاً از فوتپرینت متفاوتی استفاده میکنند.
برای تشخیص دقیق باید ابعاد مکانیکی و فاصله پایهها را با دیتاشیت مقایسه کرد.
۴. پکیج SOT-23 و SC-70؛ قطعات بسیار کوچک
این پکیجها را در ترانزیستورها، رگولاتورها، کنترلرهای تغذیه و انواع آیسیهای کوچک مشاهده میکنیم.
پکیج SOT-23 در نسخه متداول سهپایه، معمولاً دو پایه در یک سمت و یک پایه در سمت دیگر دارد.
اما نسخههای دیگری مانند SOT-23-5 و SOT-23-6 نیز وجود دارند.
SC-70 معمولاً کوچکتر است و در نسخههای سه، پنج یا ششپایه استفاده میشود. برای مثال، Nexperia پکیج SOT323 را با نام SC-70 و با بدنه اسمی ۲ × ۱٫۲۵ میلیمتر معرفی میکند.
این خانوادهها در شناسایی قطعات ناشناس اهمیت زیادی دارند؛ زیرا نوشته روی بدنه آنها اغلب کوتاه است.
۵. پکیج QFP؛ پایه در چهار طرف بدنه
پکیج Quad Flat Package یا QFP معمولاً بدنهای مربع یا مستطیل دارد و پایهها از هر چهار طرف آن خارج میشوند.
این خانواده در بسیاری از میکروکنترلرها، پردازندههای سیگنال و مدارهای مجتمع با تعداد پایه بالا استفاده میشود.
نسخههای رایج آن شامل موارد زیر هستند:
| نوع | مشخصه |
|---|---|
| QFP | خانواده اصلی پایهدار چهارطرفه |
| LQFP | نسخه با ارتفاع کمتر |
| TQFP | نسخه نازک |
| PQFP | نسخه پلاستیکی |
برای مثال، میکروکنترلرهایی در پکیج LQFP-48 یا LQFP-64 عرضه میشوند.
نکته مهم این است که تعداد پایه، ابعاد بدنه و فاصله پایهها باید همزمان بررسی شوند. دو قطعه LQFP-64 الزاماً فوتپرینت یکسانی ندارند.
۶. پکیج QFN و DFN؛ پایههای بدون زائده بیرونی
این دو خانواده معمولاً بدنهای تخت دارند و اتصالات آنها بهجای پایههای بلند و خمشده، به شکل پدهای فلزی در سطح زیرین یا نزدیک لبه بدنه قرار گرفتهاند.
تفاوت ساختاری متداول آنها عبارت است از:
- QFN: اتصالات معمولاً در چهار طرف بدنه قرار دارند.
- DFN: اتصالات معمولاً در دو طرف مقابل قرار دارند.
در بسیاری از مدلها یک پد فلزی بزرگ نیز در زیر بدنه وجود دارد که با عنوان Exposed Pad شناخته میشود.
البته وجود این پد در تمام انواع QFN و DFN الزامی نیست و نحوه اتصال آن باید از دیتاشیت مشخص شود.
نکته کاربردی: اگر قطعه روی PCB مونتاژ شده باشد، ممکن است نتوان تعداد واقعی پدها یا ساختار زیر بدنه را از نمای بالا تشخیص داد.
۷. پکیج BGA، LGA و WLCSP؛ اتصالات زیر بدنه
این گروه بیشتر در قطعاتی با نیاز به فضای کم یا تعداد اتصال زیاد دیده میشود.
| پکیج | نوع اتصال |
|---|---|
| BGA | آرایهای از توپکهای لحیم زیر قطعه |
| LGA | آرایهای از پدهای تخت زیر بدنه |
| WLCSP | پکیج بسیار کوچک در مقیاس ویفر با اتصالات زیرین |
در BGA، اتصالات معمولاً بهصورت آرایهای در زیر بدنه توزیع میشوند؛ بنابراین برخلاف QFP، پایهها از چهار طرف قطعه بیرون نمیآیند.
در LGA نیز اتصال از طریق پدهای زیرین صورت میگیرد، اما ساختار آن با توپکهای لحیم BGA متفاوت است.
WLCSP به روش ساخت پکیج در مقیاس ویفر اشاره دارد و میتواند از اتصالات برجسته زیرین استفاده کند. پس نباید آن را صرفاً از روی ظاهر با BGA یا LGA یکی دانست.
جدول مقایسه سریع انواع پکیج آیسی
اگر میخواهید با مشاهده شکل ظاهری، خانواده یک قطعه را تشخیص دهید، جدول زیر نقطه شروع مناسبی است.
| پکیج | شکل ظاهری | محل اتصالات |
|---|---|---|
| DIP | مستطیل، پایههای بلند | دو طرف، سوراخدار |
| SOIC / SOP | مستطیل، پایههای خمیده | دو طرف |
| TSSOP / SSOP | مستطیل، پایههای ظریف و متراکم | دو طرف |
| SOT-23 | بدنه بسیار کوچک | دو طرف |
| QFP / LQFP | مربع یا مستطیل، پایههای بیرونی | چهار طرف |
| QFN | بدنه تخت، بدون پایه بلند | معمولاً چهار طرف زیرین |
| DFN | بدنه تخت، بدون پایه بلند | معمولاً دو طرف زیرین |
| BGA | مربع یا مستطیل | آرایه توپک زیر بدنه |
| LGA | مربع یا مستطیل | آرایه پد زیر بدنه |
| WLCSP | بسیار کوچک | اتصالات زیرین در مقیاس تراشه |
برای شناسایی انواع پکیج آیسی، ابتدا محل قرارگیری پایهها را بررسی کنید. سپس تعداد پایهها، ابعاد بدنه و فاصله بین آنها را با نقشه مکانیکی سازنده مقایسه کنید.
روش تشخیص انواع پکیج آیسی ناشناس
برای شناسایی پکیج قطعات ناشناس، نیازی نیست در ابتدا مدل کامل آیسی را بدانید.
کافی است چند ویژگی مکانیکی را بهترتیب بررسی کنید.
مراحل شناسایی پکیج ناشناس
- روش نصب قطعه را مشخص کنید.بررسی کنید پایهها از سوراخهای برد عبور کردهاند یا روی سطح PCB لحیم شدهاند. این مرحله خانوادههای Through-Hole و SMD را از هم جدا میکند.
- محل قرارگیری پایهها را بررسی کنید.دو طرف بدنه: SOIC، TSSOP یا SOT از گزینههای احتمالی هستند.چهار طرف: QFP یا QFN را بررسی کنید.فقط زیر بدنه: احتمال BGA، LGA یا یک پکیج بدون پایه بیرونی وجود دارد.
- تعداد واقعی پایهها را بشمارید.تعداد پایهها را در هر طرف جداگانه ثبت کنید. در قطعات بدون پایه بیرونی، ممکن است برای شمارش دقیق به نقشه PCB یا اطلاعات سازنده نیاز داشته باشید.
- ابعاد بدنه را اندازه بگیرید.طول، عرض و در صورت امکان ارتفاع قطعه را با کولیس دقیق یا میکروسکوپ اندازهگیری کنید. ابعاد پلاستیک بدنه را از فاصله بین انتهای پایههای بیرونی جدا کنید.
- فاصله پایهها را محاسبه کنید.فاصله مرکز تا مرکز دو پایه مجاور را اندازه بگیرید. این پارامتر که Pitch نام دارد، برای تشخیص پکیجهای مشابه ضروری است.
- نقشه مکانیکی دیتاشیت را بررسی کنید.ابعاد و تعداد پایهها را با بخش Package Dimensions یا Mechanical Drawing مطابقت دهید. فقط زمانی کد دقیق پکیج را تأیید کنید که مشخصات اصلی سازگار باشند.
فاصله پایه یا Pitch چیست و چگونه محاسبه میشود؟
Pitch فاصله مرکز یک پایه تا مرکز پایه مجاور آن است.
این عدد معمولاً بر حسب میلیمتر مشخص میشود و یکی از مهمترین پارامترها برای تشخیص پکیج و طراحی فوتپرینت است.
برای اندازهگیری دقیقتر، بهجای فاصله بین دو پایه مجاور، فاصله مرکز اولین تا آخرین پایه یک ردیف را اندازه بگیرید و آن را بر تعداد فاصلههای بین پایهها تقسیم کنید.
برای مثال، اگر پنج پایه در یک ردیف وجود داشته باشد، چهار فاصله میان آنها قرار دارد.
در نقشههای مکانیکی، این پارامتر معمولاً با حرف e نمایش داده میشود. البته باید تعریف نمادها را در همان نقشه بررسی کنید.
مثال عملی: تشخیص پکیج یک آیسی ششپایه ناشناس
فرض کنید با آیسی کوچکی روی یک برد الکترونیکی مواجه شدهاید که نوشته روی بدنه آن خوانا نیست. برای شناسایی نوع پکیج، تعداد پایهها، ابعاد بدنه و فاصله بین پایهها را بررسی میکنیم.
جدول مشخصات قطعه ناشناس
| مشخصه | نتیجه بررسی |
|---|---|
| تعداد پایهها | ۶ پایه |
| آرایش پایهها | ۳ پایه در هر طرف |
| طول بدنه | حدود ۲٫۹ میلیمتر |
| عرض بدنه | حدود ۱٫۶ میلیمتر |
| فاصله پایهها (Pitch) | حدود ۰٫۹۵ میلیمتر |
| روش نصب | نصب سطحی (SMD) |
| پکیج احتمالی | SOT-23-6 |
این ابعاد با مشخصات نمونهای از پکیج SOT-23-6 در مستندات Texas Instruments مطابقت دارند. البته برای تأیید نهایی باید اندازههای قطعه واقعی را با نقشه مکانیکی سازنده مقایسه کرد.
چگونه SOT-23-6 را از SC-70-6 تشخیص دهیم؟
هر دو پکیج شش پایه دارند و از نظر ظاهری مشابهاند؛ اما ابعاد بدنه و فاصله پایههای آنها متفاوت است.
| مشخصه | SOT-23-6 | SC-70-6 |
|---|---|---|
| تعداد پایه | ۶ | ۶ |
| طول اسمی بدنه | ۲٫۹ mm | ۲ mm |
| عرض اسمی بدنه | ۱٫۶ mm | ۱٫۲۵ mm |
| فاصله پایهها | ۰٫۹۵ mm | ۰٫۶۵ mm |
مقادیر جدول مربوط به نمونههای معرفیشده در مستندات TI هستند.
نتیجه: اگر ابعاد قطعه ناشناس با مشخصات جدول اول مطابقت داشته باشند، SOT-23-6 یکی از گزینههای محتمل است. برای تأیید دقیق، باید ابعاد بدنه، فاصله پایهها و نقشه مکانیکی را با یکدیگر تطبیق داد.
پس از شناسایی پکیج، چگونه مدل آیسی را پیدا کنیم؟
شناسایی پکیج فقط بخشی از فرایند است. صدها قطعه متفاوت ممکن است از پکیج SOT-23-6 استفاده کنند.
اگر نوشته روی بدنه قابل خواندن است، باید مارکینگ را با مشخصات پکیج ترکیب کنید.
در مقاله کد روی آیسی چیست؟ آموزش خواندن مارکینگ و شناسایی مدل ، ساختار نوشتههای روی بدنه و روش رمزگشایی آنها را با مثال واقعی OB2273AMP توضیح دادهایم.
همچنین میتوانید از ۷ سایت و ابزار شناسایی آیسی برای جستوجوی کد بدنه، پیدا کردن مدل احتمالی و دریافت دیتاشیت استفاده کنید.
چگونه نقشه مکانیکی پکیج را در دیتاشیت بخوانیم؟
در بخش Package Information یا Mechanical Drawing دیتاشیت، معمولاً چند نمای مختلف از قطعه ارائه میشود.
در بررسی انواع پکیج آیسی، نقشه مکانیکی دیتاشیت دقیقترین مرجع برای تطبیق طول، عرض، ارتفاع و فاصله پایههاست. این اطلاعات به تشخیص پکیجهای ظاهراً مشابه کمک میکنند.
برای بررسی دقیق، به پارامترهای زیر توجه کنید:
| پارامتر | مفهوم |
|---|---|
| D | یکی از ابعاد اصلی بدنه |
| E | بعد دیگر بدنه |
| A | ارتفاع کلی پکیج |
| e | فاصله مرکز تا مرکز پایهها |
| b | عرض پایه |
| L | طول بخش مشخصشده پایه |
| N | تعداد اتصالات، در صورت تعریف |
معنای دقیق این نمادها را باید از همان نقشه بخوانید؛ بهویژه اگر اندازه بدنه با اندازه کلی همراه پایهها متفاوت باشد.
همچنین به عبارتهای Top View و Bottom View دقت کنید. اشتباهگرفتن نمای بالا و پایین میتواند باعث تشخیص نادرست جهت پایهها شود.
شرکت Analog Devices در کتابخانه رسمی پکیجهای خود، نقشههای مکانیکی شامل ابعاد بدنه، فاصله پایهها، ارتفاع و الگوی پیشنهادی پدهای PCB را ارائه میکند.
دو ابزار برای شناسایی انواع پکیج آیسی
اشتباهات رایج هنگام شناسایی انواع پکیج آیسی
سه اشتباه بیش از بقیه میتوانند باعث شناسایی نادرست پکیج شوند.
۱. تشخیص پکیج فقط از روی تعداد پایهها
دو آیسی ششپایه ممکن است SOT-23-6 و SC-70-6 باشند. برای تشخیص، ابعاد و فاصله پایهها را نیز بررسی کنید.
۲. یکساندانستن پکیج و فوتپرینت
شباهت ظاهری یا نام خانوادگی یکسان، تضمین نمیکند که دو قطعه روی پدهای مشابهی نصب شوند. نقشه مکانیکی و الگوی PCB باید مطابقت داشته باشند.
۳. تشخیص پکیجهای بدون پایه از نمای بالا
در QFN، DFN و BGA ممکن است بخش مهمی از اتصالات زیر بدنه پنهان باشد. در چنین شرایطی از نقشه دیتاشیت، اطلاعات PCB یا اسناد مونتاژ کمک بگیرید. قطعه را صرفاً برای مشاهده زیر آن، بدون بررسی خطر آسیب و امکان بازکاری، از برد جدا نکنید.
سوالات متداول درباره انواع پکیج آیسی
۱. آیا میتوان نوع پکیج آیسی را فقط از روی ظاهر تشخیص داد؟
در بسیاری از موارد میتوان خانواده پکیج را از روی شکل بدنه و محل پایهها حدس زد، اما برای تشخیص دقیق باید تعداد پایهها، ابعاد، Pitch و نقشه مکانیکی را بررسی کرد.
۲. تفاوت SOIC و TSSOP چیست؟
هر دو معمولاً پایههای دوطرفه دارند، اما TSSOP نسبت به بسیاری از مدلهای SOIC بدنه نازکتر و فاصله پایه کمتری دارد. ابعاد دقیق به مدل و تعداد پایه وابسته است.
۳. تفاوت QFN و QFP چیست؟
QFP پایههای بیرونی قابل مشاهده در چهار طرف دارد، اما در QFN اتصالات معمولاً به شکل پدهای بدون زائده بلند در سطح زیرین یا نزدیک لبههای بدنه قرار گرفتهاند.
۴. آیا دو آیسی با پکیج یکسان را میتوان جایگزین کرد؟
خیر. حتی اگر پکیج و فوتپرینت یکسان باشند، ممکن است ترتیب پایهها، عملکرد، ولتاژ تغذیه و مشخصات الکتریکی آنها متفاوت باشد.
جمعبندی
برای شناخت انواع پکیج آی سی، ابتدا باید ساختار ظاهری آنها را بشناسیم. پکیجهایی مانند DIP، SOIC، SOT-23، QFP، QFN و BGA از نظر محل پایهها، اندازه و روش اتصال تفاوتهای مشخصی دارند.
اگر با یک آیسی ناشناس روبهرو شدید، از تعداد و آرایش پایهها شروع کنید؛ سپس طول و عرض بدنه و فاصله پایهها را اندازه بگیرید و نتیجه را با نقشه مکانیکی دیتاشیت تطبیق دهید.
تعداد پایه و ظاهر قطعه، خانواده احتمالی پکیج را مشخص میکنند؛ اما شناسایی دقیق به اندازهگیری و تطبیق با مستندات سازنده نیاز دارد.
با این روش میتوان احتمال اشتباه در انتخاب فوتپرینت، خرید قطعات و تعمیر بردهای الکترونیکی را کاهش داد.