dr inż. Józef Ciosmak
Istota wynalazku
Istotą wynalazku jest programator dla układów scalonych o gęstym upakowaniu wyprowadzeń połączeniowych, wykonany na części tego samego laminatu PCB (Printed Circuit Board) co pozostała część programatora.
Do niedawna popularnym typem obudów układów scalonych była obudowa dwurzędowa typu DIP (Dual In-line Package) lub dwurzędowa o zagęszczonym układzie wyprowadzeń PDIP (Plastic Dual-Inline Pin package). Wymienione typu obudów dotyczą technologii montażu przewlekanego PTH (Plated Through Holes). Obok technologii montażu przewlekanego istnieje montaż powierzchniowy SMT (Surface Mount Technology), który polega na lutowaniu układów scalonych na powierzchni przewodzącego laminatu. Technologia SMT znacząco redukuje zużycie surowców i energii do wytworzenia funkcjonalnie identycznego urządzenia jak technologia przewlekana. Dla obudów typu DIP odległość między sąsiednim wyprowadzeniami układu scalonego jest zdefiniowana na 100 mils (2,54 mm), zaś w przypadku obudów do montażu powierzchniowego nawet 0,4 mm (QFP- Quad Flat Pack). Obudów do montażu powierzchniowego jest znacznie więcej np.: obudowa SOJ (Small Outline J- Leaded) – piny wyprowadzone po obu stronach układu i zawinięte pod spód w kształt litery „J” .Obudowa PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier), obudowa QFP (Quad Flat Pack) z pinami w odstępami 0,4-0,5-0,635-0,65-0,8-1 [mm]. Obudowa BGA (Ball Grid Array) z wyprowadzeniami sferycznymi pod spodem układu rozmieszczonymi według określonej siatki.
Programowanie układów scalonych (testowanie, weryfikacja) odbywa się za pomocą specjalnej aplikacji do tego celu wykonanej oraz odpowiedniego układu elektronicznego, którego zadaniem jest wytworzenie określonych sygnałów elektrycznych, niezbędnych do zaprogramowania pamięci. Dla układów w obudowie typu DIP istnieją specjalne podstawki ZIF (Zero Insertion Force), które po przesunięciu suwaka lub dźwigni blokują wyprowadzenia układu zapewniając poprawny styk układu z pozostała częścią obwodu elektrycznego. Czynność programowania układu scalonego na bazie podstawki ZIF jest łatwa, bezpieczna i nie wymaga lutowania. W przypadku programowania układów scalonych dedykowanych do montażu powierzchniowego wymagany jest specjalny adapter, często drogi, nakładany na podstawkę ZIF. Tego typu podstawki są produkowane na ściśle określoną liczbę wyprowadzeń. Jeżeli chcemy zaprogramować układ scalony z inną liczbą wyprowadzeń to należy zamontować inny adapter w podstawce ZIF. Do zaprogramowania całej rodziny układów scalonych musimy mieć dostępnych kilka lub kilkanaście adapterów.
Istota rozwiązania polega na tym, że na miedzianym laminacie wykonano ścieżki drukowane połączone z jednej strony z wyprowadzeniami do podłączenia sygnałów programujących, a z drugiej strony z padami pod piny układu do montażu powierzchniowego. Na laminacie zamontowano element pozycjonujący wykonany z materiału antystatycznego z otworem dopasowanym do wielkości układu scalonego. Możliwe jest wykonanie „grzebienia” na obrzeżach gniazda celem precyzyjnego dopasowania poszczególnych wyprowadzeń układu scalonego z padami na laminacie. Właściwy kontakt układu scalonego z padami ścieżek drukowanych zapewnia ruchoma pokrywa z elementem pozycjonującym i antystatycznym elementem dociskowy. Zaproponowane rozwiązanie jest uniwersalne, funkcjonalne i relatywnie tanie.
Potencjał komercjalizacji
Niewielkiego nakładu finansowego potrzeba na wykonanie przedstawionego programatora. Bazą jest laminat z odpowiednio wytrawionymi (wyfrezowanymi) ścieżkami drukowanymi, dopasowanymi do wyprowadzeń układów scalonych SMT. Może to być jeden, wybrany układ scalony lub cała rodzina o różnej liczbie wyprowadzeń. Przykładowo, laminat może być przygotowany dla układów w obudowach TQFP-44, TQFP-64,TQFP-80 i TQFP-100. Takie rozwiązanie redukuje wymaganą liczbę adapterów w kontekście klasycznego programatora z podstawką typu ZIF. Rozwiązanie przewiduje również możliwość programowania (testowania) układów typu BGA bez lutowania- gdzie klasyczne adaptery do podstawek ZIF nie występują. W przypadku pojawienie się na rynku układów elektronicznych w nietypowych obudowach SMT - zmiana wymaga niewielkiego wkładu finansowego- przeprojektowanie dotychczasowego schematu programatora i powtórne wytrawienia (wyfrezowania) obwodu drukowanego. Wdrożenie przedstawionego wynalazku na szeroka skalę może zwiększyć zainteresowanie układami SMT projektantów elektroniki - otrzymują tanie narzędzie do programowania (testowania, weryfikacji) układów scalonych bez konieczności ich lutowania.
