حزمة مزدوجة مضمنة

في مجال الإلكترونيات الدقيقة ، تُعرف الحزمة المزدوجة الخطية ( DIP أو DIL ) ^{[ 1 ]} بأنها حزمة مكونات إلكترونية ذات غلاف مستطيل الشكل وصفين متوازيين من دبابيس التوصيل الكهربائي. يمكن تركيب هذه الحزمة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) من خلال ثقوب التوصيل أو إدخالها في مقبس. ابتكر دون فوربس وريكس رايس وبراينت روجرز هذا التصميم في قسم البحث والتطوير بشركة فيرتشايلد عام 1964 ^{[ 2 ]،} عندما أصبح العدد المحدود من الأطراف المتاحة في الحزم الدائرية ذات تصميم الترانزستور عائقًا أمام استخدام الدوائر المتكاملة ^{[ 3 ]} . تطلبت الدوائر الأكثر تعقيدًا المزيد من أطراف الإشارة وإمداد الطاقة (كما هو موضح في قاعدة رينت )؛ وفي النهاية، احتاجت المعالجات الدقيقة والأجهزة المعقدة المماثلة إلى عدد من الأطراف يفوق ما يمكن وضعه في حزمة DIP، مما أدى إلى تطوير حوامل رقائق ذات كثافة أعلى . علاوة على ذلك، سهّلت الحزم المربعة والمستطيلة توجيه مسارات الدوائر المطبوعة أسفلها.

يُشار عادةً إلى حزمة DIP بالرمز DIP n ، حيث n هو العدد الإجمالي للأطراف، ويُضاف إليه أحيانًا عرض الحزمة من صف إلى صف "N" للضيق (0.3 بوصة) أو "W" للعريض (0.6 بوصة). على سبيل المثال، تُسمى حزمة الدوائر المتكاملة ذات الصفين من سبعة أطراف رأسية DIP14 أو DIP14N. تُظهر الصورة في أعلى اليمين ثلاث دوائر متكاملة من نوع DIP14. تحتوي الحزم الشائعة على ما بين أربعة إلى 64 طرفًا. تتوفر العديد من أنواع الدوائر المتكاملة التناظرية والرقمية في حزم DIP، بالإضافة إلى مصفوفات الترانزستورات والمفاتيح والثنائيات الباعثة للضوء والمقاومات. يمكن استخدام موصلات DIP لكابلات الشريط مع مقابس الدوائر المتكاملة القياسية.

تُصنع عبوات DIP عادةً من بلاستيك إيبوكسي مصبوب معتم، يُضغط حول إطار توصيل مطلي بالقصدير أو الفضة أو الذهب، يدعم رقاقة الجهاز ويوفر دبابيس التوصيل. تُصنع بعض أنواع الدوائر المتكاملة في عبوات DIP خزفية، حيثما تتطلب درجة حرارة عالية أو موثوقية عالية، أو عندما يحتوي الجهاز على نافذة بصرية لداخل العبوة. تُثبّت معظم عبوات DIP على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بإدخال الدبابيس عبر ثقوب في اللوحة ولحامها في مكانها. عند الحاجة إلى استبدال الأجزاء، كما هو الحال في تجهيزات الاختبار أو عند إزالة الأجهزة القابلة للبرمجة لإجراء تغييرات، يُستخدم مقبس DIP. تتضمن بعض المقابس آلية قوة إدخال صفرية (ZIF).

تتضمن أنواع حزم DIP تلك التي تحتوي على صف واحد فقط من الأطراف، مثل مصفوفة المقاومات ، والتي قد تحتوي على لسان تبريد بدلاً من الصف الثاني من الأطراف، وأنواع أخرى تحتوي على أربعة صفوف من الأطراف، صفان متداخلان على كل جانب من جوانب الحزمة. وقد حلت حزم التثبيت السطحي محل حزم DIP في الغالب، مما يوفر تكلفة حفر الثقوب في لوحة الدوائر المطبوعة ويسمح بكثافة أعلى للوصلات البينية.

عادةً ما يُصنع غلاف رقاقة الدائرة المتكاملة (DIP) من البلاستيك المصبوب أو السيراميك. ويُفضّل استخدام غلاف السيراميك المحكم في الأجهزة التي تتطلب موثوقية عالية للغاية. مع ذلك، تُصنّع الغالبية العظمى من رقائق DIP باستخدام عملية التشكيل الحراري، حيث يُسخّن مركب الإيبوكسي ويُنقل تحت ضغط لتغليف الجهاز. تستغرق دورات المعالجة النموذجية للراتنجات أقل من دقيقتين، وقد تُنتج دورة واحدة مئات الأجهزة.

تخرج أطراف التوصيل من الجانبين الأطول للعبوة على طول خط التماس، موازيةً للسطحين العلوي والسفلي للعبوة، وتُثنى للأسفل بزاوية 90 درجة تقريبًا (أو أقل قليلًا، مما يجعلها مائلة قليلًا للخارج عن محور العبوة). (تبدو عبوة SOIC ، وهي عبوة SMT التي تُشبه عبوة DIP النموذجية، متطابقة تقريبًا، بغض النظر عن الحجم، باستثناء أنه بعد ثني أطراف التوصيل للأسفل، تُثنى للأعلى مرة أخرى بزاوية مساوية لتصبح موازية للسطح السفلي للعبوة). في عبوات السيراميك (CERDIP)، يُستخدم الإيبوكسي أو الملاط لإحكام إغلاق النصفين معًا، مما يوفر إحكامًا تامًا ضد الهواء والرطوبة لحماية رقاقة الدائرة المتكاملة بالداخل . أما عبوات DIP البلاستيكية (PDIP)، فتُغلق عادةً عن طريق صهر أو لصق النصفين البلاستيكيين حول أطراف التوصيل، ولكن لا يُمكن تحقيق درجة عالية من الإحكام لأن البلاستيك نفسه عادةً ما يكون مساميًا إلى حد ما للرطوبة ، ولا تضمن هذه العملية إحكامًا دقيقًا على المستوى المجهري بين أطراف التوصيل والبلاستيك في جميع النقاط حول المحيط. ومع ذلك، عادةً ما يتم إبعاد الملوثات بشكل جيد بما يكفي بحيث يمكن للجهاز أن يعمل بشكل موثوق لعقود مع عناية معقولة في بيئة خاضعة للرقابة.

يحتوي النصف السفلي من العبوة على أطراف التوصيل، ويتوسطها فراغ مستطيل الشكل تُثبّت فيه رقاقة الدائرة المتكاملة. تمتد أطراف التوصيل داخل العبوة بشكل قطري من نقاط خروجها على طول المحيط الخارجي إلى نقاط على محيط مستطيل يحيط بالرقاقة، وتتناقص سماكتها تدريجيًا لتصبح نقاط تلامس دقيقة عند الرقاقة. تُلحم أسلاك توصيل دقيقة للغاية (لا تكاد تُرى بالعين المجردة) بين نقاط التلامس المحيطية للرقاقة ووسادات التوصيل الموجودة عليها، حيث تربط طرف توصيل بكل وسادة توصيل، مُشكّلةً بذلك الوصلة النهائية بين الدوائر الدقيقة وأطراف التوصيل الخارجية للعبوة. عادةً ما تكون أسلاك التوصيل غير مشدودة، بل تنحني للأعلى قليلًا للسماح بتمدد وانكماش المواد بفعل الحرارة؛ فإذا انقطع سلك توصيل واحد أو انفصل، قد تصبح الدائرة المتكاملة بأكملها غير صالحة للاستخدام. يغطي الجزء العلوي من العبوة هذا التجميع الدقيق دون سحق أسلاك التوصيل، مما يحميه من التلوث بالمواد الغريبة.

عادةً ما يتم طباعة شعار الشركة والرموز الأبجدية الرقمية وأحيانًا الكلمات على الجزء العلوي من العبوة لتحديد الشركة المصنعة ونوعها، وتاريخ صنعها (عادةً ما يكون ذلك على شكل سنة ورقم أسبوع)، وأحيانًا مكان صنعها، ومعلومات ملكية أخرى (ربما أرقام المراجعة أو رموز مصنع التصنيع أو رموز تعريف الخطوات).

إن ضرورة ترتيب جميع الموصلات بنمط شعاعي أساسي في مستوى واحد، من محيط الشريحة إلى صفين على محيط العبوة، هي السبب الرئيسي وراء ضرورة وجود مسافات أوسع بين صفوف الموصلات في عبوات DIP ذات عدد الموصلات الأعلى، مما يحد فعليًا من عدد الموصلات التي يمكن أن تحتويها عبوة DIP عملية. حتى بالنسبة للشريحة الصغيرة جدًا ذات العديد من نقاط التوصيل (مثل شريحة تحتوي على 15 عاكسًا، تتطلب 32 موصلًا)، سيظل من الضروري استخدام عبوة DIP أعرض لاستيعاب الموصلات المشعة داخليًا. هذا أحد الأسباب التي أدت إلى ظهور العبوات رباعية الجوانب ومتعددة الصفوف، مثل عبوات PGA (في أوائل ثمانينيات القرن الماضي).

تحتوي حزمة DIP الكبيرة (مثل DIP64 المستخدمة في وحدة المعالجة المركزية Motorola 68000 ) على أسلاك طويلة داخل الحزمة بين الدبابيس والرقاقة، مما يجعل هذه الحزمة غير مناسبة للأجهزة عالية السرعة.

تختلف بعض أنواع أجهزة DIP الأخرى اختلافًا كبيرًا في تصميمها. فمعظمها مزود بهياكل بلاستيكية مصبوبة وأسلاك مستقيمة أو أسلاك تمتد مباشرة من أسفل الغلاف. بالنسبة لبعضها، وخاصة شاشات LED، يكون الغلاف عادةً عبارة عن صندوق بلاستيكي مجوف مفتوح من الأسفل/الخلف، مملوء (حول المكونات الإلكترونية الموجودة بداخله) بمادة إيبوكسية صلبة شفافة تخرج منها الأسلاك. أما أنواع أخرى، مثل مفاتيح DIP، فتتكون من جزأين (أو أكثر) من الغلاف البلاستيكي مثبتين معًا بالكبس أو اللحام أو اللصق حول مجموعة من نقاط التلامس وأجزاء ميكانيكية دقيقة، وتخرج الأسلاك من خلال ثقوب أو شقوق مصبوبة في البلاستيك.

المتغيرات

توجد عدة أنواع من تقنية DIP للدوائر المتكاملة، وتتميز في الغالب بمادة التغليف:

• العبوة المزدوجة المضمنة من السيراميك (CERDIP أو CDIP) ، تستخدم حيث تكون الحرارة مشكلة ولا يمكن استخدام العبوات البلاستيكية.
• العبوة البلاستيكية المزدوجة المضمنة (PDIP) ، أقل تكلفة، ولكنها كانت محدودة في الأصل بحوالي 1  واط من الحرارة. وقد حلت المواد البلاستيكية الحديثة محل العبوات الخزفية إلى حد كبير.
• حزمة بلاستيكية مزدوجة متداخلة قابلة للانكماش (SPDIP) - نسخة أكثر كثافة من PDIP  بمسافة بين الأطراف تبلغ 0.07 بوصة (1.778 مم).
• حزمة ثنائية الخط رفيعة (SDIP أو SPDIP ^{[ 6 ]} ) - تُستخدم أحيانًا للإشارة إلى حزمة DIP "ضيقة" بعرض 0.300 بوصة (أو 300 ميل )، عادةً عند الحاجة إلى توضيح، مثلاً لحزمة DIP ذات 24 طرفًا أو أكثر، والتي تأتي عادةً في  حزمة DIP "عريضة" بعرض 0.600 بوصة. مثال على المواصفات الكاملة الصحيحة لحزمة DIP "ضيقة" هو  عرض جسم 300 ميل، ومسافة بين الأطراف 0.1 بوصة (2.54 مم) . 

كانت ذاكرات EPROM تُباع في عبوات DIP خزفية مزودة بنافذة دائرية من الكوارتز الشفاف فوق رقاقة المعالج، مما يسمح بمسح البيانات بواسطة الأشعة فوق البنفسجية . وفي كثير من الأحيان، كانت تُباع نفس الرقائق أيضًا في عبوات PDIP أو CERDIP أقل تكلفة بدون نافذة، كإصدارات قابلة للبرمجة لمرة واحدة (OTP). كما استُخدمت العبوات ذات النوافذ وبدونها في وحدات التحكم الدقيقة وغيرها من الأجهزة التي تحتوي على ذاكرة EPROM. واستُخدمت ذاكرات EPROM المعبأة في عبوات CERDIP ذات النوافذ في ذاكرة BIOS ROM للعديد من أجهزة الكمبيوتر الشخصية المقلدة المبكرة من IBM، مع ملصق لاصق يغطي النافذة لمنع المسح غير المقصود نتيجة التعرض للضوء المحيط.

تعتبر الحزم البلاستيكية المصبوبة أقل تكلفة بكثير من الحزم الخزفية؛ فقد أظهرت إحدى الدراسات التي أجريت عام 1979 أن تكلفة حزمة بلاستيكية ذات 14 دبوسًا تبلغ حوالي 0.063 دولارًا أمريكيًا، بينما تبلغ تكلفة الحزمة الخزفية 0.82 دولارًا أمريكيًا. ^{[ 7 ]}

خط واحد

تحتوي حزمة التوصيل المفردة ( SIP أو SIL ) ^{[ 8 ]} على صف واحد من دبابيس التوصيل. وهي ليست شائعة الاستخدام مثل حزمة التوصيل المزدوجة (DIP)، ولكنها تُستخدم لتغليف رقائق ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ومقاومات متعددة ذات دبوس مشترك. وبالمقارنة مع حزم DIP التي يبلغ الحد الأقصى لعدد دبابيسها عادةً 64 دبوسًا، فإن حزم SIP يبلغ الحد الأقصى لعدد دبابيسها عادةً 24 دبوسًا، مع تكلفة تغليف أقل. ^{[ 9 ]}

يستخدم أحد أنواع حزمة الطاقة أحادية الخط جزءًا من إطار التوصيل كعلامة لتشتيت الحرارة. وتُعدّ حزمة الطاقة متعددة الأطراف هذه مفيدة لتطبيقات مثل مضخمات الطاقة الصوتية، على سبيل المثال.

رباعي متوازي

تتميز حزمة QIP، التي تُسمى أحيانًا حزمة QIL ، بنفس أبعاد حزمة DIL، ولكن أطرافها الجانبية مثنية بشكل متعرج متناوب لتناسب أربعة صفوف من نقاط اللحام (بدلاً من صفين في حزمة DIL). وقد زاد تصميم QIL المسافة بين نقاط اللحام دون زيادة حجم الحزمة، وذلك لسببين:

1. لقد سمح ذلك بلحام أكثر موثوقية . قد يبدو هذا غريبًا اليوم، نظرًا لتقارب مسافات وسادات اللحام المستخدمة حاليًا، ولكن في سبعينيات القرن الماضي، في ذروة استخدام تقنية QIL، كان تلامس وسادات اللحام المتجاورة على رقائق DIL يمثل مشكلة في بعض الأحيان.
2. كما زادت تقنية QIL من إمكانية توصيل مسار نحاسي بين نقطتي لحام. وكان هذا مفيدًا للغاية في لوحات الدوائر المطبوعة أحادية الطبقة أحادية الجانب التي كانت شائعة آنذاك.

كما هو موضح في الرسم التخطيطي، تُرقّم الأطراف بالتسلسل بدءًا من الطرف رقم 1. عندما يكون الشق التعريفي في العبوة في الأعلى، يكون الطرف رقم 1 هو الزاوية العلوية اليسرى للجهاز. أحيانًا يُحدد الطرف رقم 1 بعلامة بارزة أو نقطة طلاء.

على سبيل المثال، بالنسبة لـ DIP ذي 14 سلكًا، مع وجود الشق في الأعلى، يتم ترقيم الأسلاك اليسرى من 1 إلى 7 (من الأعلى إلى الأسفل) ويتم ترقيم الصف الأيمن من الأسلاك من 8 إلى 14 (من الأسفل إلى الأعلى).

يتم تخطي بعض الأطراف في بعض أجهزة DIP (مثل شاشات LED المجزأة ، والمرحلات، أو الأجهزة التي تستبدل الأطراف بزعانف تبريد). ويتم ترقيم الأطراف المتبقية كما لو كانت جميع المواضع تحتوي على أطراف.

بالإضافة إلى توفير إمكانية التعرف البصري البشري على اتجاه العبوة، يسمح الشق لآلات إدخال الرقائق الآلية بتأكيد الاتجاه الصحيح للرقاقة عن طريق الاستشعار الميكانيكي.

تُعدّ رقاقة SOIC ( الدائرة المتكاملة صغيرة الحجم) غلافًا للتثبيت السطحي شائعًا جدًا حاليًا، لا سيما في الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة الكمبيوتر الشخصية. وهي في الأساس نسخة مصغّرة من رقاقة PDIP القياسية، ويكمن الاختلاف الجوهري الذي يجعلها جهازًا للتثبيت السطحي في انحناءة ثانية في أطراف التوصيل لجعلها موازية للسطح السفلي للغلاف البلاستيكي. أما رقاقة SOJ (الدائرة المتكاملة صغيرة الحجم ذات أطراف J) وغيرها من أغلفة التثبيت السطحي التي تحمل اختصار "SOP" (اختصارًا لـ "الرقاقة صغيرة الحجم")، فيمكن اعتبارها من أقارب رقاقة DIP، سلفها الأصلي. تتميز أغلفة SOIC عادةً بنصف المسافة بين أطراف التوصيل في رقاقة DIP، بينما تتميز أغلفة SOP بنصف هذه المسافة، أي ربع المسافة في رقاقة DIP (2.54 مم، 1.27 مم، و0.635 مم على التوالي).   

يمكن اعتبار حزم مصفوفة شبكة الدبابيس (PGA) تطورًا من حزم DIP. كانت حزم PGA، التي تتميز بمسافة مركزية بين الدبابيس تبلغ 2.54 مم (0.1 بوصة ) كمعظم حزم DIP، شائعة الاستخدام في المعالجات الدقيقة من أوائل إلى منتصف الثمانينيات وحتى التسعينيات. قد يكون مالكو أجهزة الكمبيوتر الشخصية المزودة بمعالجات Intel 80286 إلى P5 Pentium على دراية تامة بهذه الحزم، والتي كانت تُركّب غالبًا في مقابس ZIF على اللوحات الأم . التشابه كبير لدرجة أن مقبس PGA قد يكون متوافقًا فيزيائيًا مع بعض أجهزة DIP، بينما نادرًا ما يكون العكس صحيحًا. 

• حامل الشريحة
• مفتاح DIP
• أجهزة إلكترونية قابلة للتجميع
• قائمة بأبعاد عبوات الدوائر المتكاملة
• نوربيت 2 (محول DIP أكبر ذو 19 دبوسًا، تم طرحه في عام 1967)
• مصفوفة شبكة الدبابيس
• QFP
• تقنية التركيب السطحي
• حزمة متعرجة مضمنة

•  تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 يناير 2022.

• إنتل (1996). كتاب بيانات التغليف . ماكجرو هيل. رقم ISBN 1-55512-254-X. OCLC 906673879 . 

• وثائق حزم DIP والصور والفيديوهات