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Gehäuse integrierter Schaltungen

DIP, SOIC, TSSOP, QFP, QFN und BGA im Überblick: Rastermaße, Pin-1-Markierung, Zählrichtung und welche Gehäuse sich von Hand löten lassen.

5 Min. LesezeitIC-GehäuseDIPSOICQFN

Derselbe Chip – etwa ein Operationsverstärker oder ein Mikrocontroller – wird oft in mehreren Gehäusen angeboten: groß und bedrahtet für das Steckbrett, winzig und flach für die Serienfertigung. Elektrisch ist es dasselbe Bauteil, mechanisch ein völlig anderes. Für den Platinenentwurf ist das Gehäuse deshalb genauso wichtig wie der Typ: Es bestimmt den Footprint, also die Lötflächen auf der Platine, und damit, ob du das Bauteil selbst löten kannst.

Durchsteck- und Oberflächenmontage

Bei der Durchsteckmontage (THT, through-hole technology) stecken die Beine in Bohrungen und werden auf der Unterseite verlötet. Bei der Oberflächenmontage (SMD bzw. SMT) liegen die Anschlüsse auf Lötflächen der Oberseite. SMD-Gehäuse sind kleiner, billiger in der Bestückung und haben kürzere Anschlüsse – das verbessert das Verhalten bei hohen Frequenzen und die EMV. THT-Bauteile halten mechanisch mehr aus und sind ideal für Steckverbinder, große Elkos und zum Experimentieren.

Querschnitt: DIP-Gehäuse mit Beinen durch die Platine und SOIC-Gehäuse auf Lötflächen
Links THT: Die Beine stecken in durchkontaktierten Bohrungen und werden unten verlötet. Rechts SMD: Die Beine liegen auf Pads der Oberseite.

Das wichtigste Maß ist das Rastermaß (pitch): der Abstand von Anschlussmitte zu Anschlussmitte. Viele Maße stammen aus der Zollwelt – 2,54 mm sind ein Zehntel Zoll (100 mil), 1,27 mm sind 50 mil.

SOIC-8 von oben mit Bemaßung des Rastermaßes 1,27 mm und der Körperbreite 3,9 mm
Das Rastermaß wird von Mitte zu Mitte zweier Anschlüsse gemessen – beim SOIC 1,27 mm.

Die wichtigsten Gehäuse

GehäuseMontageRastermaßAnschlüssevon Hand lötbar?
DIP / DILTHT2,54 mmzwei Reihen, 7,62 mm Abstand (schmal, meist bis 20 Pins) oder 15,24 mm (breit, etwa DIL-28 und DIL-40)sehr leicht
SOIC (SO)SMD1,27 mmFlügelbeine an zwei Seitenleicht
SSOP / TSSOPSMD0,65 mm (auch 0,5)Flügelbeine an zwei Seitenmit Übung
TSOPSMD0,5 mm (auch 0,55 / 0,65)flaches Gehäuse, Flügelbeine an den zwei Schmalseiten (Typ I, z. B. Flash-Speicher) oder Längsseiten (Typ II)mit Übung
PLCCSMD (oft gesockelt)1,27 mmJ-förmig unter das Gehäuse gebogene Beine an vier Seiten, z. B. PLCC-32, PLCC-44ja, oder Sockel
QFP / LQFP / TQFPSMD0,8 / 0,5 / 0,4 mmFlügelbeine an vier Seitenmit Übung und Flussmittel
QFN / DFNSMDmeist 0,5 mmKontaktflächen unter dem Rand, oft Wärmepad in der Mitteschwierig, besser Heißluft
BGASMD1,0 … 0,4 mmLotkugeln als Raster auf der Unterseitenur im Reflow-Ofen
SOT-23SMD0,95 mm3, 5 oder 6 Beineleicht
TO-220 / D-PAKTHT / SMD2,54 / 2,29 mm3 Beine, Metallfahne für Kühlungleicht

Die Buchstaben verraten oft die Bauform: S steht für small, T für thin, L für low profile, Q für quad (vier Seiten), N für no leads (ohne Beine). P stand früher für plastic (PLCC, PQFP), J für J-förmige Beine. Die Zahl hinter dem Namen ist die Zahl der Anschlüsse – SOIC-8, TSSOP-20, QFN-32, DIL-40. Bei SOIC gibt es außerdem eine schmale (3,9 mm Körperbreite) und eine breite Variante (7,5 mm); beide heißen manchmal nur „SO-16“.

Drei SMD-Gehäuse: SOIC-8, QFN-16 und BGA von unten
SOIC mit Flügelbeinen, QFN mit Kontakten unter dem Rand und BGA mit Lotkugeln auf der Unterseite.

Pin 1 und die Zählrichtung

Jedes IC hat eine Markierung für Pin 1: eine Kerbe an einer Schmalseite, einen Punkt oder eine Vertiefung neben Pin 1, eine abgeschrägte Kante oder einen Streifen. Von oben gesehen werden die Anschlüsse gegen den Uhrzeigersinn gezählt.

QFP-32 von oben mit Punkt an Pin 1 und Zählung gegen den Uhrzeigersinn um alle vier Seiten
QFP-32: Pin 1 am Punkt links oben, dann gegen den Uhrzeigersinn – 1 bis 8 links, 9 bis 16 unten, 17 bis 24 rechts, 25 bis 32 oben.

Beim DIP mit der Kerbe nach oben liegt Pin 1 links oben. Die Zählung läuft die linke Seite hinunter und die rechte Seite wieder hinauf – beim DIP-8 liegt Pin 8 also rechts oben, gegenüber von Pin 1. Bei QFP und QFN läuft sie entsprechend einmal um alle vier Seiten.

DIP-8-Gehäuse von oben mit Kerbe und nummerierten Pins
DIP-8 von oben: Pin 1 neben der Kerbe, gezählt gegen den Uhrzeigersinn.

BGA-Gehäuse nummerieren nicht fortlaufend, sondern wie ein Schachbrett: Zeilen mit Buchstaben, Spalten mit Zahlen. A1 ist die Ecke mit der Markierung. Buchstaben, die man leicht verwechselt – etwa I, O, Q –, werden ausgelassen.

BGA von unten mit Zeilen A bis J ohne I und Spalten 1 bis 9, Kugel A1 markiert
BGA von unten: Zeilen mit Buchstaben (ohne I), Spalten mit Zahlen, A1 an der markierten Ecke.

Wärme, Pads und Praxis

Viele moderne Gehäuse haben ein freiliegendes Wärmepad (exposed pad) auf der Unterseite. Es muss meist verlötet werden – oft mit Masse verbunden – und über Durchkontaktierungen Wärme an innere Kupferlagen abgeben. Ein QFN-Spannungsregler ohne verlötetes Pad überhitzt schon bei kleiner Last.

QFN-Footprint mit 16 Anschlusspads und großem Wärmepad mit neun Durchkontaktierungen
Footprint für ein QFN: Das große Pad in der Mitte nimmt das Wärmepad auf, die Durchkontaktierungen leiten die Wärme in die inneren Lagen.

Bei der Auswahl hilft die Frage: Wer bestückt? Lässt du bei einem Fertiger bestücken, sind auch QFN und kleine Chipbauformen kein Problem. Lötest du selbst, sind SOIC, SOT-23 und Chipbauteile ab 0603 (siehe SMD-Codes) die angenehme Grenze.

Selbsttest

Welches Rastermaß hat ein DIP-Gehäuse?

2,54 mm (ein Zehntel Zoll), bei schmalen Typen mit 7,62 mm Reihenabstand.

Wo liegt Pin 5 bei einem DIP-8, wenn die Kerbe nach oben zeigt?

Rechts unten – gezählt wird links hinunter (1 bis 4) und rechts hinauf (5 bis 8).

Was ist das Besondere an QFN-Gehäusen?

Sie haben keine Beine, sondern Kontaktflächen unter dem Rand und meist ein Wärmepad in der Mitte, das mitverlötet werden muss.