Hoewel BGA een bekend pakket is, begrijpen veel mensen de verschillen met LGA nog steeds niet. Deze tekst maakt een gedetailleerde vergelijking tussen BGA en LGA en helpt je bij het maken van een aankoopbeslissing.
Wat is BGA
Ball Grid Array is een oppervlaktebevestigingstechnologie voor de bevestiging van een microprocessor aan een geïntegreerde schakeling. De onderkant is gevuld met ballen en biedt meer aansluitingen dan DIP en QPF.
BGA: voor- en nadelen
Hoge dichtheid
BGA is een oplossing die speciaal is ontwikkeld voor situaties waarin een groot aantal pinnen in een beperkte ruimte moet worden geplaatst. Het maakt een hoge pinnendichtheid mogelijk, maar met een laag risico op soldeerbruggen.
Thermaal Conductiviteit
Tussen de ballen van de BGA en het bord is er een lage thermische geleidbaarheid, waardoor de warmte die in de behuizing is geïntegreerd gemakkelijk aan het bord kan worden afgegeven en oververhitting van de IC wordt voorkomen.
Lage inductie van ballen
Vergeleken met gewone pinnen zijn de ballen zo kort van vorm dat de onnodige inductie afneemt. hoge snelheid PCB, het voorkomt ook signaalvervorming.
Non-ductiliteit van ballen
Een bolvorm leidt echter tot een ander probleem: niet-ductiliteit. Als er een ongelijkmatige buiging is tussen de bol en de plaat door verschillende coëfficiënt van thermische uitzettingof door enige mechanische spanning die op het apparaat wordt uitgeoefend, is de kans groot dat het soldeerpunt breekt.
We kunnen het eerste probleem oplossen door een materiaal te gebruiken met vergelijkbare thermische eigenschappen als PCB's. Zo wordt plastic BGA sterk aanbevolen voor PCB-productie in plaats van keramische varianten. Het is ook raadzaam om loodvrije soldeerproducten te gebruiken om schade tijdens de productie te beperken. Loodvrij soldeer, dat voldoet aan de RoHS-richtlijn, presteert betrouwbaar bij hoge temperaturen, hoge thermische schokken en hoge g-krachten. Anders kunnen er problemen optreden wanneer de PCB door reflowsoldeer gaat, zoals 'head in pillow' en 'pad cratering'.
Voor het laatste probleem, mechanische spanning, is het sterk aan te raden om een ondervullingsproces uit te voeren. Simpel gezegd, injecteer een epoxyverbinding tussen de printplaat en het apparaat, nadat het hele apparaat aan de printplaat is bevestigd. De tweede manier om mechanische spanning te beheersen, is door een ductiele coating als buffer in de BGA-behuizing aan te brengen, zodat de tinnen balletjes zich kunnen aanpassen aan de beweging van de behuizingen. Tot slot is het toevoegen van tussenstukken tussen de BGA-behuizing en de printplaat geen slechte oplossing.
Onhandig testen
Wanneer BGA-behuizingen gesoldeerd zijn, is het niet zo eenvoudig om het soldeerprobleem te inspecteren dat zich op de componentbehuizing bevindt. Om een hoogwaardige soldeerkwaliteit aan de onderkant van BGA-behuizingen te garanderen, gebruiken fabrieken meestal röntgenapparatuur en CT-scanners. Als de BGA-behuizing slecht gesoldeerd is, is een reworkstation een handig apparaat om dit te verwijderen. Het is uitgerust met een infrarood- of warmeluchtapparaat, thermokoppel en vacuümvoorziening om de behuizing met slecht gesoldeerd soldeer te verwijderen. Vervolgens kunnen we de behuizing opnieuw oprollen en op de printplaat monteren.
Omdat röntgeninspectieapparatuur zo duur is, kiezen sommige mensen in plaats daarvan voor een circuittestmethode, zoals de boundary scan-testmethode uitgevoerd via de IEEE 1149.1 JTAG-poort.
Ongemakkelijke tijdelijke verbinding voor PCB-proef
Aan het begin van de PCB-ontwikkeling hebben we een tijdelijke verbinding nodig tussen de behuizing en het circuit om de prestaties van de hele PCB te debuggen. In dit geval is de vorm van de bal te lastig om op het circuit te bevestigen, ook al gebruiken we hem slechts voor een tijdelijke test. Gelukkig kunnen sockets zoals ZIF en elastomeer sockets dit probleem uitstekend oplossen. Ze zorgen voor een stabiele verbinding tussen de ballen en een eenvoudige verwijdering na een test, zonder dat dit gevolgen heeft voor het verdere formele solderen.
Wat is LGA
Voor LGA's zijn sockets geen tijdelijke accessoires voor een testperiode, maar een bevestigingsframe voor de lange termijn. Aan de onderkant van LGA's bevinden zich talloze kleine contacten. Deze worden gebruikt om verbinding te maken met de contacten op de printplaat. Door de bevestiging van de socket wordt een goede elektrische verbinding tussen de behuizing en de printplaat opgebouwd. En als u de IC wilt vervangen, kunt u de socket gewoon losmaken en verwijderen.
Naast de socket kan de elektrische verbinding tussen de PCB en de LGA ook tot stand worden gebracht door traditioneel solderen. Het is echter niet toegestaan om de behuizing te verwijderen nadat de elektrische verbinding is voltooid.
LGA: voor- en nadelen
Goede elektrische verbinding
Het biedt een stabiele elektrische verbinding en mechanische stabiliteit, waardoor problemen met scheefstaande pinnen, kortsluitingen en een open circuit worden voorkomen.
Gemakkelijk onderhoud
We hoeven de behuizing niet los te solderen als het niet werkt, omdat de socketfixatie eenvoudig kan worden losgemaakt door op de hendel te drukken. Vervolgens wordt de defecte behuizing verwijderd. Op dezelfde manier kan een nieuwe IC eenvoudig worden geïnstalleerd door simpelweg op de hendel op de socket te drukken.
Twee verbindingsmogelijkheden
LGA's kunnen niet alleen met een geschikte socket, maar ook met gewone soldeerverbindingen op de printplaat worden aangesloten. Dit biedt meer mogelijkheden om de lay-out van de printplaat aan te passen.
Riskant soldeerproces
Als u er echter voor kiest om LGA te solderen, is het proces riskant. Door de geringe hoogte van de pinnen kunnen er na het solderen lege gaten en tinkralen ontstaan. Deze onverwachte situaties leiden tot een verbinding van lage kwaliteit met de printplaat.
Flexibiliteit voor PCB-layout
Het maakt de PCB-layout tussen IC-poort en moederbord vrij. De LGA-pinnen lopen niet door de printplaat, waardoor de signaallaag beschikbaar is voor een bredere circuitlayout. Er zijn minder beperkingen voor de organisatie van andere componenten. Dit draagt bij aan de flexibiliteit van het PCB-ontwerp.
Overwegingen bij de keuze tussen BGA en LGA voor PCB's
LGA-pakket versus BGA-betrouwbaarheid
De pinnen van LGA-behuizingen bieden een sterkere mechanische grip dan BGA-behuizingen.
De juiste verbindingsmethode voor uw PCB-ontwerp
Denk na over of je een soldeerverbinding met bolletjes of een pinverbinding met socket wilt. Wil je een goede signaaloverdracht, maar heb je geen zin in verdere vervanging? Kies dan voor een BGA-behuizing.
Pinhoeveelheden die u nodig hebt
De pindichtheid van BGA's is hoger dan die van LGA's. Als u een ingewikkeld PCB-ontwerp uitvoert, kies dan voor een BGA-behuizing.
Warmteafvoer van BGA versus LGA
Omdat het contactoppervlak van de bal groter is dan dat van de pinnen, is de warmteafvoer van BGA's beter dan die van LGA's. Als uw IC tijdens gebruik veel warmte afgeeft, kies dan voor een BGA-behuizing.
Onderhoudsvereiste
Als je IC's moet vervangen, kies dan voor LGA met sockets. Dit is eenvoudiger en goedkoper dan BGA.
Aanbevolen toepassing van LGA Vs BGA-pakket
BGA wordt veel gebruikt in smartphones, kleine laptops en kleine draagbare apparaten, terwijl LGA doorgaans wordt toegepast in CPU-borden en cameramodules.
