Bien que le BGA soit un boîtier bien connu, nombreux sont ceux qui ignorent encore ses différences avec le LGA. Cet article compare en détail les deux systèmes et vous aide à choisir l'un ou l'autre.
Qu'est-ce que BGA
Le boîtier à billes est une technologie de boîtier à fixation en surface permettant de fixer un microprocesseur à un circuit intégré. Doté d'une base remplie de billes, il offre davantage de connexions que les DIP et les QPF.
BGA : avantages et inconvénients
Haute densité
Le BGA est une solution conçue pour les situations où un grand nombre de broches doivent être organisées dans un espace restreint. Il permet une densité élevée de broches tout en minimisant les risques de pont de soudure.
Thermal Conductivité
Entre les billes du BGA et la carte, il y a une faible conductivité thermique, de sorte que la chaleur produite par l'intégration à l'intérieur du boîtier peut être facilement transmise à la carte pour éviter la surchauffe du circuit intégré.
Faible inductance des billes
Comparées aux broches classiques, les billes sont de forme si courte que l'inductance inutile diminue. PCB haute vitesse, cela évite également la distorsion du signal.
Nsur-ductilité de boules
Cependant, la forme d'une balle entraîne un autre problème : la non-ductilité. En cas de courbure désynchronisée entre les balles et la planche en raison de différences de courbure, coefficient de dilatation thermique, ou toute contrainte mécanique appliquée sur l'appareil, le point de soudure risque d'être cassé.
Nous pouvons résoudre ce problème en utilisant un matériau aux propriétés thermiques similaires à celles des circuits imprimés. Par exemple, les BGA en plastique sont fortement recommandés pour la production de circuits imprimés, plutôt que les BGA en céramique. Il est également conseillé d'utiliser une gamme de produits de soudure sans plomb afin de réduire les dommages pendant la fabrication. Conforme à la directive RoHS, la soudure sans plomb offre une performance fiable à haute température, sous des chocs thermiques importants et une force G élevée. Dans le cas contraire, la soudure par refusion du circuit imprimé peut entraîner des problèmes tels que des têtes dans le coussin et des cratères de pastilles.
Pour ce dernier problème, celui des contraintes mécaniques, il est fortement recommandé d'effectuer un remplissage partiel. En d'autres termes, il suffit d'injecter un composé époxy entre la carte et le composant, une fois celui-ci fixé au circuit imprimé. Une autre solution pour gérer les contraintes mécaniques consiste à insérer un revêtement ductile dans le boîtier BGA comme tampon, afin que les billes d'étain puissent s'ajuster automatiquement au mouvement du boîtier. Enfin, l'ajout d'intercalaires entre le boîtier BGA et le circuit imprimé est une solution intéressante.
Tests peu pratiques
Une fois les boîtiers BGA soudés, il est difficile d'identifier les défauts de soudure sur le corps du composant. Afin de garantir une soudure de haute qualité, les usines utilisent généralement un appareil à rayons X et un scanner. Si le boîtier BGA présente une soudure défectueuse, une station de reprise est utile pour la retirer. Elle est équipée d'un dispositif à infrarouge ou à air chaud, d'un thermocouple et d'un système de vide pour saisir le boîtier présentant une soudure défectueuse. Le boîtier peut ensuite être rebillé et réinstallé sur la carte.
Étant donné le coût élevé de la machine d'inspection par rayons X, certaines personnes adoptent plutôt une méthode de test de circuit, telle que la méthode de test de balayage de limite effectuée via le port JTAG IEEE 1149.1.
Connexion temporaire difficile pour un essai de circuit imprimé
Au début du développement d'un PCB, une connexion temporaire entre le boîtier et le circuit est nécessaire pour tester les performances de l'ensemble du PCB. Dans ce cas, la forme de la bille est trop difficile à fixer sur le circuit, même si elle n'est nécessaire que pour un essai temporaire. Heureusement, les supports ZIF et en élastomère peuvent résoudre ce problème. Ils permettent une connexion stable des billes et un retrait facile après essai, sans affecter les soudures ultérieures.
Qu'est-ce que LGA
En ce qui concerne les LGA, les sockets ne sont pas un accessoire temporaire, mais un support de fixation à long terme. De nombreux petits contacts sont situés sous les LGA. Ils permettent de se connecter aux contacts côté circuit imprimé. Grâce à la fixation du socket, la liaison électrique est bien établie entre le boîtier et la carte. Si vous souhaitez remplacer le circuit intégré, n'hésitez pas à desserrer le socket et à le retirer.
Outre le support, la connexion électrique entre le PCB et le LGA peut également être réalisée par soudure traditionnelle. Cependant, il est interdit de retirer le boîtier une fois la connexion électrique terminée.
LGA : avantages et inconvénients
Bonne connexion électrique
Il offre une liaison électrique stable et une stabilité mécanique, évitant le problème de biais des broches, de court-circuit et de circuit ouvert.
Entretien de commodité
Il n'est pas nécessaire de dessouder le boîtier s'il ne fonctionne pas, car la fixation du support peut être défait d'une simple pression sur le levier. Le boîtier défectueux est alors retiré. De même, un nouveau circuit intégré peut être installé facilement en appuyant simplement sur le levier du support.
Deux modes de connexion
Le LGA peut être connecté au circuit imprimé non seulement par un support approprié, mais aussi par soudure standard. Cela offre davantage de possibilités d'adaptation à la configuration du circuit imprimé.
Processus de soudure risqué
Cependant, si vous choisissez de connecter un LGA par soudure, le processus sera risqué. En raison de la faible hauteur des broches, des trous vides et des perles d'étain peuvent apparaître après la soudure. Ces situations inattendues entraîneront une mauvaise qualité de connexion à la carte.
Flexibilité pour la conception des circuits imprimés
Il libère la disposition du circuit imprimé entre le port du circuit intégré et la carte mère. Les broches du LGA ne traversent pas la carte, ce qui libère la couche de signal pour une configuration plus complète du circuit. L'organisation des autres composants est ainsi moins limitée, contribuant ainsi à la flexibilité de la conception des circuits imprimés.
Considérations sur le choix d'un BGA ou d'un LGA pour un PCB
Fiabilité des boîtiers LGA et BGA
Les broches des boîtiers LGA offrent une tenue mécanique plus solide que celles des BGA.
Méthode de connexion appropriée pour votre conception de PCB
Déterminez si vous préférez une connexion par soudure à billes ou par broches avec support. Si vous souhaitez une bonne transmission du signal sans vous soucier d'un remplacement supplémentaire, optez pour un boîtier BGA.
Quantités de broches dont vous avez besoin
La densité de broches des BGA est supérieure à celle des LGA. Si vous concevez des circuits imprimés complexes, optez pour un boîtier BGA.
Dissipation thermique des BGA et des LGA
La surface de contact des billes étant plus grande que celle des broches, la dissipation thermique des BGA est meilleure que celle des LGA. Si votre circuit intégré dégage beaucoup de chaleur en fonctionnement, optez pour un boîtier BGA.
Exigence d'entretien
Si vous devez changer de circuit intégré, optez pour un LGA avec socket. C'est plus simple et plus économique que l'utilisation d'un BGA.
Application recommandée de LGA Boîtier Vs BGA
Le BGA est largement utilisé dans le domaine des smartphones, des petits ordinateurs portables et des petits appareils portables, tandis que le LGA est couramment utilisé dans les cartes CPU et les modules d'appareil photo.
