Sebbene il BGA sia un pacchetto ben noto, molte persone non ne comprendono ancora le differenze rispetto al LGA. Questo articolo offrirà un confronto dettagliato tra BGA e LGA e vi aiuterà a decidere quale acquistare.
Cos'è la BGA
Il Ball Grid Array è una tecnologia di fissaggio superficiale per il fissaggio del microprocessore al circuito integrato. Dotato di un fondo pieno di sfere, offre più terminali di connessione rispetto a DIP e QPF.
BGA: vantaggi e svantaggi
Alta densità
Il BGA è una soluzione nata per gestire un gran numero di pin in uno spazio limitato. Permette un'elevata densità di pin con un basso rischio di ponti di saldatura.
Termico Conduttività
Tra le sfere di BGA e la scheda c'è una bassa conduttività termica, quindi il calore prodotto dall'integrazione all'interno del package può essere trasmesso facilmente alla scheda, evitando così il surriscaldamento del circuito integrato.
Bassa induttanza delle sfere
Rispetto ai perni comuni, le sfere hanno una forma così corta che l'induttanza non necessaria diminuisce. PCB ad alta velocità, previene inoltre efficacemente la distorsione del segnale.
Nsu-duttilità di palle
Tuttavia, la forma sferica porta con sé un altro problema, la non duttilità. Se si verifica una desincronizzazione tra sfere e tavola dovuta a diverse coefficiente di dilatazione termicao qualsiasi sollecitazione meccanica applicata al dispositivo, è probabile che il punto di saldatura si rompa.
Possiamo risolvere il primo problema utilizzando un materiale con proprietà termiche simili a quelle del PCB. Ad esempio, per la produzione di PCB, si consiglia vivamente il BGA in plastica piuttosto che quello ceramico. È inoltre consigliabile utilizzare una linea di saldature senza piombo per ridurre i danni durante la produzione. La saldatura senza piombo, conforme alla direttiva RoHS, offre prestazioni affidabili anche in presenza di alte temperature, shock termici elevati e forza G elevata. In caso contrario, quando il PCB viene saldato a rifusione, potrebbero verificarsi problemi come la formazione di crateri nelle testine dei pillow e dei pad.
Per quest'ultimo problema, lo stress meccanico, è altamente raccomandato eseguire un processo di underfilling. In parole povere, dovremmo iniettare un composto epossidico tra la scheda e il dispositivo, dopo che l'intero dispositivo si è collegato al PCB. Il secondo modo per gestire lo stress meccanico consiste nell'inserire un rivestimento duttile nel package BGA come buffer, in modo che le sfere di stagno possano autoregolarsi seguendo il movimento dei package. Infine, ma non meno importante, aggiungere degli interposer tra il package BGA e il PCB non è una cattiva soluzione.
Test scomodi
Una volta saldati i package BGA, non è così facile ispezionare eventuali problemi di saldatura nascosti dal corpo del componente. Per garantire una saldatura di alta qualità della base del package BGA, le fabbriche solitamente utilizzano una macchina a raggi X e una TAC. Se il package BGA presenta saldature difettose, una stazione di rilavorazione è un'ottima soluzione per rimuoverle. È dotata di un dispositivo a raggi infrarossi o ad aria calda, una termocoppia e un sistema di aspirazione per afferrare il package con saldature difettose. Dopodiché, è possibile riassemblare il package e reinstallarlo sulla scheda.
A causa dell'elevato costo delle macchine di ispezione a raggi X, alcune persone adottano invece un metodo di test dei circuiti, come il metodo di test boundary scan condotto tramite la porta JTAG IEEE 1149.1.
Connessione temporanea non facile per la prova del PCB
All'inizio dello sviluppo del PCB, abbiamo bisogno di una connessione temporanea tra il package e il circuito per testare le prestazioni dell'intero PCB. In questo caso, la forma della sfera è troppo complessa da fissare al circuito, anche se ne abbiamo bisogno solo per una prova temporanea. Fortunatamente, socket come ZIF e socket in elastomero possono risolvere egregiamente questo problema. Possono garantire sia una connessione stabile delle sfere che una facile rimozione dopo la prova, senza alcun impatto sulla successiva saldatura.
Che cosa è LGA
Per quanto riguarda il formato LGA, il socket non è un accessorio temporaneo per un periodo di prova, ma un telaio di fissaggio utilizzato a lungo termine. Ci sono molti piccoli contatti sul lato inferiore del connettore LGA. Servono per collegarsi ai contatti sul lato PCB. Grazie al fissaggio del socket, il collegamento elettrico tra il package e la scheda è ben consolidato. E, se si desidera sostituire il circuito integrato, basta allentare il socket e rimuoverlo.
Oltre al socket, la connessione elettrica tra PCB e LGA può essere effettuata anche tramite saldatura tradizionale. Tuttavia, non è consentita la rimozione del package dopo aver completato la connessione elettrica.
LGA: vantaggi e svantaggi
Buona connessione elettrica
Offre un collegamento elettrico stabile e stabilità meccanica, evitando il problema dell'inclinazione dei pin, dei cortocircuiti e dei circuiti aperti.
Manutenzione di convenienza
Non è necessario dissaldare il package se non funziona, poiché il fissaggio del socket può essere rimosso semplicemente premendo la leva. A questo punto, il package difettoso viene rimosso. Allo stesso modo, un nuovo circuito integrato può essere installato facilmente semplicemente premendo la leva sul socket.
Due modi di connessione
Il connettore LGA può essere collegato al PCB non solo tramite socket dedicati, ma anche tramite saldatura tradizionale. Questo offre maggiori possibilità di adattamento al layout del PCB.
Processo di saldatura rischioso
Tuttavia, se si sceglie di collegare i connettori LGA tramite saldatura, il processo sarà rischioso. A causa della ridotta altezza dei pin, dopo la saldatura potrebbero formarsi fori vuoti e perle di stagno. Queste situazioni inaspettate porteranno a una connessione di bassa qualità con la scheda.
Flessibilità per il layout del PCB
Libera il layout del PCB tra la porta del circuito integrato e la scheda madre. I pin del connettore LGA non attraversano la scheda, quindi lo strato di segnale è disponibile per un layout più ampio del circuito. Ci saranno meno limitazioni per l'organizzazione degli altri componenti. In questo modo, contribuisce alla flessibilità della progettazione del PCB.
Considerazioni sulla scelta di BGA vs. LGA per PCB
Affidabilità del pacchetto LGA vs BGA
I pin dei package LGA garantiscono una tenuta meccanica più forte rispetto a quelli BGA.
Metodo di connessione corretto per il tuo progetto PCB
Valuta se preferisci una connessione a saldare a sfere o una connessione a pin con socket. Se desideri una buona trasmissione del segnale ma non ti interessano ulteriori sostituzioni, scegli un package BGA.
Quantità di spilli di cui hai bisogno
La densità di pin del BGA è superiore a quella del LGA. Se si ha a che fare con la progettazione di PCB complessi, è consigliabile scegliere il package BGA.
Dissipazione del calore tra BGA e LGA
Poiché l'area di contatto della sfera è maggiore rispetto a quella dei pin, la dissipazione del calore del BGA è migliore rispetto a quella del LGA. Se il vostro circuito integrato emette molto calore durante il funzionamento, scegliete un package BGA.
Obbligo di manutenzione
Se devi sostituire un circuito integrato, scegli LGA con socket. È più semplice ed economico rispetto al BGA.
Applicazione consigliata di LGA Pacchetto Vs BGA
Il BGA è ampiamente utilizzato nel campo degli smartphone, dei piccoli laptop e dei dispositivi portatili di piccole dimensioni, mentre il LGA è comunemente applicato nelle schede CPU e nei moduli fotocamera.
