Embora o BGA seja um pacote bem conhecido, muitas pessoas ainda não entendem suas diferenças em relação ao LGA. Este texto fará uma comparação detalhada entre BGA e LGA e ajudará você a decidir entre eles.
O que é BGA
Ball Grid Array é uma tecnologia de pacote de fixação de superfície para fixação de microprocessadores em circuitos integrados. Com uma base cheia de esferas, oferece mais terminais do que DIP e QPF para conexão.
BGA: Vantagens e Desvantagens
Alta densidade
O BGA é uma solução ideal para situações em que uma grande quantidade de pinos precisa ser organizada em um espaço limitado. Ele permite alta densidade de pinos, mas baixo risco na ponte de solda.
Thermal Condutividade
Entre as esferas do BGA e a placa, há baixa condutividade térmica, de modo que o calor produzido pelo integrado dentro do pacote pode ser entregue à placa com facilidade para evitar o superaquecimento do CI.
Baixa indutância de bolas
Em comparação com os pinos comuns, as esferas têm um formato tão curto que a indutância desnecessária diminui. PCB de alta velocidade, também ajuda a evitar distorção do sinal.
Nsobreductilidade de bolas
No entanto, o formato de uma bola leva a outro problema: a falta de ductilidade. Se houver alguma curvatura dessincronizada entre as bolas e a placa devido a diferentes coeficiente de dilatação térmica, ou qualquer estresse mecânico aplicado no dispositivo, o ponto de solda provavelmente será quebrado.
Podemos resolver o primeiro caso usando um material com propriedades térmicas semelhantes às do PCB. Por exemplo, o BGA de plástico é altamente recomendado para a produção de PCBs em vez do tipo cerâmico. Também é aconselhável usar uma linha de produtos de solda sem chumbo para reduzir danos durante a fabricação. A solda sem chumbo, em conformidade com a RoHS, apresenta desempenho confiável em altas temperaturas, alto choque térmico e alta força G. Caso contrário, quando o PCB passa pela solda de refluxo, podem ocorrer problemas como cabeça no travesseiro e craterização da almofada.
Para o último problema, o estresse mecânico, é altamente recomendável realizar um processo de preenchimento. Simplificando, devemos injetar um composto epóxi entre a placa e o dispositivo, após todo o dispositivo estar fixado à PCB. A segunda maneira de lidar com o estresse mecânico é inserir um revestimento dúctil no encapsulamento BGA como um amortecedor, para que as esferas de estanho possam se autoajustar acompanhando o movimento dos encapsulamentos. Por último, mas não menos importante, adicionar intercaladores entre o encapsulamento BGA e a PCB não é uma solução ruim.
Testes Inconvenientes
Após a soldagem de pacotes BGA, não é tão fácil inspecionar o problema de solda que cobre o corpo do componente. Para garantir a alta qualidade da soldagem da parte inferior dos pacotes BGA, as fábricas geralmente utilizam máquinas de raio-X e tomografias computadorizadas. Se o pacote BGA apresentar solda ruim, uma estação de retrabalho é uma máquina útil para removê-la. Ela é equipada com dispositivo de raio infravermelho ou ar quente, termopar e dispositivo de vácuo para segurar o pacote com solda ruim. Em seguida, podemos reesferizar o pacote e reinstalá-lo na placa.
Devido ao alto custo da máquina de inspeção de raios X, algumas pessoas, em vez disso, adotam métodos de teste de circuito, como o método de teste de varredura de limite conduzido pela porta IEEE 1149.1 JTAG.
Conexão temporária instável para teste de PCB
No início do desenvolvimento de uma placa de circuito impresso (PCB), precisamos de uma conexão temporária entre o encapsulamento e o circuito para depurar o desempenho de toda a placa. Nesse caso, o formato da esfera é muito difícil de fixar no circuito, mesmo que precisemos dela apenas para um teste temporário. Felizmente, soquetes como ZIF e soquetes de elastômero podem resolver esse problema muito bem. Eles permitem uma conexão estável das esferas e uma fácil remoção após o teste, sem afetar a soldagem formal posterior.
O que é LGA
Quando se trata de LGA, os soquetes não são um acessório temporário para testes, mas sim uma estrutura de fixação usada a longo prazo. Há muitos contatos minúsculos na parte inferior do LGA. Eles são usados para conectar aos contatos na placa de circuito impresso. Com a fixação do soquete, a ligação elétrica entre o encapsulamento e a placa é bem estabelecida. E, se você quiser substituir o CI, sinta-se à vontade para soltar o soquete e removê-lo.
Além do soquete, a conexão elétrica entre PCB e LGA também pode ser feita por soldagem tradicional. No entanto, não é permitido remover a embalagem após a conclusão da conexão elétrica.
LGA: Vantagens e Desvantagens
Boa conexão elétrica
Oferece ligação elétrica estável e estabilidade mecânica, evitando problemas de distorção de pinos, curto-circuito e circuito aberto.
Manutenção de conveniência
Não precisamos dessoldar o encapsulamento se não funcionar, pois a fixação do soquete pode ser desfeita simplesmente pressionando a alavanca. Em seguida, o encapsulamento defeituoso é removido. Da mesma forma, um novo CI pode ser instalado facilmente, simplesmente pressionando a alavanca no soquete.
Duas vias de conexão
O LGA pode ser conectado à PCB não apenas por um soquete adequado, mas também por soldagem comum. Isso oferece mais opções para se adaptar ao layout da PCB.
Processo de soldagem arriscado
No entanto, se você optar por conectar o LGA por soldagem, o processo será arriscado. Devido à baixa altura dos pinos, podem ocorrer furos vazios e pequenas partículas de estanho após a soldagem. Essas situações inesperadas resultarão em uma conexão de baixa qualidade com a placa.
Flexibilidade para layout de PCB
Libera o layout do PCB entre a porta do CI e a placa-mãe. Os pinos do LGA não passam pela placa, permitindo que a camada de sinal amplie o layout do circuito. Haverá menos limitações para a organização de outros componentes. Dessa forma, contribui para a flexibilidade do design do PCB.
Considerações sobre a escolha de BGA vs. LGA para PCB
Pacote LGA vs. Confiabilidade BGA
Os pinos dos pacotes LGA oferecem uma fixação mecânica mais forte do que os BGA.
Maneira de conexão adequada para o seu projeto de PCB
Considere se você prefere uma conexão de solda por esferas ou uma conexão de pinos com soquete. Se você deseja uma boa transmissão de sinal, mas não se importa com substituições posteriores, escolha o pacote BGA.
Quantidades de pinos que você precisa
A densidade de pinos do BGA é maior que a do LGA. Se você estiver lidando com projetos de PCB complexos, escolha o encapsulamento BGA.
Dissipação de calor de BGA vs. LGA
Como a área de contato da esfera é maior que a dos pinos, a dissipação de calor do BGA é melhor que a do LGA. Se o seu CI emite muito calor durante a operação, escolha um encapsulamento BGA.
Requisito de Manutenção
Se precisar trocar o CI, escolha LGA com soquetes. É mais fácil e econômico do que usar BGA.
Aplicação recomendada de LGA Vs Pacote BGA
O BGA é amplamente utilizado na área de smartphones, pequenos laptops e pequenos dispositivos portáteis, enquanto o LGA é comumente aplicado em placas de CPU e módulos de câmera.
