LGA vs BGA — два распространенных типа корпусов интегральных схем, которые предназначены для решения сложной задачи: подключения интегральных схем с большим количеством входных/выходных выводов к печатной плате. LGA (Land Grid Array) имеет плоские контактные площадки в виде сетки на нижней стороне, совмещенные с контактными площадками печатной платы. В то время как BGA (Ball Grid Array) использует предварительно прикрепленные шарики припоя в виде сетки, что требует низкотемпературного процесса реф для прикрепления контактных площадок. По мере усложнения конструкции микросхем выбор правильного корпуса становится еще более важным. В этом блоге подробно раскрываются различия между LGA и BGA, а также приводится практическое руководство по тому, когда использовать каждый из них.
LGA vs BGA: в чем заключаются основные технические различия?
Прежде чем выбирать между LGA vs BGA, важно знать их различия. В этой части мы раскроем 7 основных различий, чтобы помочь вам полностью их понять.
Электрические соединения
Это главное различие между LGA vs BGA — способ установления электрического соединения. В корпусе LGA решетчатые контакты под устройством спроектированы так, чтобы соответствовать соответствующим контактным площадкам печатной платы, устанавливая соединение между печатной платой и компонентом. Или он может быть подключен к печатной плате через разъем, что предпочтительнее в ситуациях, когда требуется частая замена и модернизация компонентов.
В корпусе BGA на нижней поверхности устройства вместо контактов расположены небольшие решетчатые шарики припоя, которые обеспечивают как механическую поддержку, так и электрическое соединение.
Шаг и размер
Шаг означает расстояние между каждым контактом или шариком припоя. Шаг шариков припоя в корпусах BGA меньше, чем шаг контактных площадок в корпусах LGA. Таким образом, BGA идеально подходит для компактных устройств, обеспечивая высокую плотность шариков или количество контактов в компактных конструкциях.
Что касается LGA, то он обычно занимает больше места из-за архитектуры контактных площадок. Кроме того, конструкция разъема также требует дополнительного места.
Управление тепловым режимом
LGA vs BGA различаются по управлению тепловым режимом. Как правило, Ball Grid Array имеет лучшее теплоотведение, чем Land Grid Array. Это связано с тем, что шарики припоя обеспечивают более равномерный и эффективный путь передачи тепла. Они по своей природе очень хорошо управляют теплом, что критически важно для устройств высокой мощности.
LGA, которые рассеивают тепло через металлические контактные площадки, имеют менее эффективное управление тепловым режимом. Однако они могут использовать радиаторы для рассеивания тепла, улучшая теплопередачу.
Целостность сигнала
Как LGA, так и BGA обеспечивают отличные электрические характеристики. Благодаря коротким электрическим путям BGA может поддерживать низкую индуктивность и высокую целостность сигнала. Паяные LAG имеют более короткий путь соединения, что делает их идеальными для микроволновых систем и радиочастотных устройств. Однако для LGA с разъемом ситуация может быть другой. Паразитная индуктивность может возникать из-за потенциальных воздушных зазоров и пружинных контактов. Поэтому LGA с разъемом не очень подходят для чувствительных аналоговых сигналов или сверхскоростных устройств. Но это не совсем невозможно. При правильном проектировании они все же могут использоваться в цифровых приложениях до ГГц.
Методы установки BGA vs LGA
В корпусах BGA обычно применяется пайка оплавлением для закрепления компонентов. После пайки устройство фиксируется на постоянной основе и не может быть легко удалено. В отличие от этого, корпуса LGA могут быть как паяными, так и с разъемом. LGA с разъемом используют фиксирующий механизм для закрепления компонента, что позволяет быстро устанавливать и легко заменять его без нагрева или специальных инструментов.
Переделка и проверка
Контакты корпуса LGA видны и доступны, что более удобно для ремонта и проверки. Если требуется переделка, компоненты легко удалить и заменить. Но переделка BAG — сложная работа. Поскольку шарики припоя Ball Grid Array скрыты и закреплены под компонентом, для их удаления и повторной установки обычно требуются профессиональные навыки и инструменты. Этот процесс приводит к высоким затратам на рабочую силу. Рентгеновский контроль часто является первым выбором для проверки корпусов Land Grid Array и Ball Grid Array с целью выявления дефектов, включая слабые паяные соединения и перемычки.
Применение LGA и BGA
Корпуса LGA обычно используются для процессоров и серверов, где часто требуется замена и модернизация, таких как микроконтроллеры, FPGA и ASIC. Корпуса BGA используются в смартфонах, планшетах и высокопроизводительных устройствах, где пространство ограничено и допустима постоянная установка.
Корпуса LGA и BGA
| Аспекты | LGA (Land Grid Array) | BGA (Ball Grid Array) |
| Соединение | Плоские позолоченные контактные площадки | Припойные шарики |
| Шаг | Больший | Меньший |
| Плотность платы | Умеренная (занимает больше площади платы) | Высокая (поддерживает компактные схемы) |
| Возможность ремонта | Легко поддается переделке | Сложно переделывать |
| Возможность модернизации | Легко заменяется через разъем | Фиксируется после пайки |
| Долговечность | Долговечность и простота обслуживания благодаря соединению с помощью гнезда | Высокая прочность, но постоянная фиксация |
| Способы установки | Пайка или гнездовое соединение | Пайка переплавлением |
| Проблема при осмотре | Низкая, легкодоступные контакты | Высокая, требуется рентгеновская проверка |
| Управление тепловым режимом | Хорошее | Отличный |
| Стоимость | Более высокая стоимость разъема | Более высокая стоимость производства |
LGA vs BGA: каковы основные преимущества и недостатки?
Land Grid Array Основные преимущества
- Более простая замена или модернизация при использовании разъема LGA, который обычно используется в телекоммуникационных устройствах, серверах и настольных ПК.
- Видимые контакты облегчают проверку и тестирование качества соединения.
- Более низкие производственные затраты благодаря меньшему количеству этапов обработки и меньшему количеству необходимых материалов.
Основные недостатки Land Grid Array
- Тепловые характеристики зависят от эффективных решений по охлаждению, таких как радиаторы.
- Меньшая плотность платы из-за того, что контакты занимают больше места, чем паяные шарики BGA.
- Склонность к небольшому изгибу контактов при ненадлежащем обращении, что приводит к повреждениям и требует дорогостоящего ремонта.
Ключевые преимущества Ball Grid Array
- Высокая плотность печатной платы, подходит для компактных устройств, таких как планшеты, смартфоны и т. д.
- Отличные тепловые и электрические характеристики благодаря прямым, коротким соединениям, которые минимизируют сопротивление и улучшают теплоотвод.
- Возможность удаления и замены изношенных шариков припоя.
Основные недостатки матрицы с шариковыми контактами
- Постоянная установка, нелегко заменяемая.
- Для проверки требуется рентгеновская визуализация из-за скрытых шариков припоя на нижней стороне компонента.
- Сложный ремонт из-за скрытых шариков припоя, требующий опыта и специальных инструментов.
- Более высокая стоимость производства из-за дополнительных процессов и материалов, необходимых для соединения шариков припоя.
Выбор между корпусами LGA и BGA
Теперь, когда вы знаете различия, преимущества и недостатки LGA и BGA, знаете ли вы, какой из них выбрать? Если нет, то вы не одиноки. Перед принятием решения необходимо тщательно рассмотреть множество факторов (требования к применению, тепловые характеристики, целостность сигнала и т. д.).
Когда требуется большое количество выводов:
Решение: корпус BGA — идеальный выбор.
Обоснование: он поддерживает более высокую плотность соединений, что делает его подходящим для компонентов с большим количеством выводов.
Когда достаточно небольшого количества выводов:
Решение: LGA достаточно.
Обоснование: Land Grid Array обеспечивает хорошую механическую поддержку и облегчает проверку соединений.
Когда требуется отличная тепловая производительность:
Решение: без колебаний выбирайте BGA.
Обоснование: Ball Grid Array может более эффективно рассеивать тепло с помощью паяных шариков, чем Land Grid Array.
Когда важна целостность сигнала:
Решение: BGA может удовлетворить ваши требования.
Обоснование: короткие пути межсоединений уменьшают паразитную емкость и индуктивность, обеспечивая лучшее качество сигнала.
Когда важна ремонтопригодность и возможность модернизации:
Решение: выберите LGA, предпочтительно LGA с разъемом.
Обоснование: контакты LGA видны и доступны, что упрощает ремонт и замену. При использовании LGA с разъемом можно быстро заменять компоненты и модернизировать систему без пайки.
Когда механическая стабильность имеет решающее значение:
Решение: выберите LGA.
Обоснование: корпуса LGA лучше корпусов BGA с точки зрения ударов, вибрации или механических нагрузок.
Когда пространство является важным фактором (конструкции с ограниченным пространством):
Решение: выберите Ball Grid Array.
Обоснование: BGA меньше, чем корпуса LGA, и хорошо подходят для конструкций с ограниченным пространством на печатной плате.
Когда стоимость является основным фактором (проекты с ограниченным бюджетом):
Решение: LGA дешевле, чем BGA.
Обоснование: более низкая стоимость производства, подходит для бюджетных приложений.
| Случай | LGA (Land Grid Array) | BGA (Ball Grid Array) |
| Меньшее количество контактов | ✔ | |
| Большое количество выводов | ✔ | |
| Легкость ремонта | ✔ | |
| Экономичный | ✔ | |
| Высокая механическая стабильность | ✔ | |
| Высокая тепловая эффективность | ✔ | |
| Высокая целостность сигнала | ✔ | |
| Ограниченное пространство | ✔ |
Заключительные слова
Когда речь заходит о LGA vs BGA, трудно сказать, что лучше. Выбор зависит от конкретных потребностей вашего устройства. Корпуса BGA подходят для компактных конструкций с высокой плотностью и высокой производительностью, а корпуса LGA идеально подходят для приложений, требующих ремонта, модернизации или быстрой замены. При выборе между корпусами LGA и BGA необходимо тщательно учитывать многие факторы, такие как тепловое управление, целостность сигнала, стоимость, пространство, ремонтопригодность и т. д. Окончательный выбор является результатом взвешивания этих факторов. Если вы все еще не уверены, YONGVE готова помочь вам, посоветовав выбрать корпус, который соответствует вашим целям по производительности и стоимости. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить поддержку экспертов.
