LGA vs BGA sind zwei gängige Arten von IC-Gehäusen, die entwickelt wurden, um ein schwieriges Problem zu lösen: die Verbindung von integrierten Schaltkreisen mit einer großen Anzahl von Ein-/Ausgangspins mit der Leiterplatte. LGA (Land Grid Array) verfügt über gitterartige flache Pads auf der Unterseite, die mit den PCB-Pads ausgerichtet sind. BGA (Ball Grid Array) hingegen verwendet gitterartige, vorab angebrachte Lötkugeln, die einen Ref -Prozess erfordern, um die Pads anzubringen. Da Chip-Designs immer komplexer werden, ist die Wahl des richtigen Gehäuses heute noch wichtiger. Dieser Blogbeitrag beleuchtet eingehend die Unterschiede zwischen LGA vs BGA und bietet schließlich einen praktischen Leitfaden, wann welches Gehäuse verwendet werden sollte.
LGA vs. BGA: Was sind die wichtigsten technischen Unterschiede?
Bevor Sie sich zwischen LGA vs BGA entscheiden, sollten Sie deren Unterschiede kennen. In diesem Abschnitt stellen wir Ihnen die 7 wichtigsten Unterschiede vor, damit Sie diese gründlich verstehen können.
Elektrische Verbindungen
Dies ist der Hauptunterschied zwischen LGA vs BGA – die Art und Weise, wie die elektrische Verbindung hergestellt wird. Beim LGA-Gehäuse sind die gitterartigen Kontakte unter dem Gerät so ausgelegt, dass sie mit den entsprechenden PCB-Pads übereinstimmen und so die Verbindung zwischen der Leiterplatte und der Komponente herstellen. Alternativ kann es über einen Sockel mit der Leiterplatte verbunden werden, was in Situationen wie häufigem Austausch und Aufrüstung von Komponenten vorzuziehen ist.
Beim BGA-Gehäuse befinden sich anstelle von Stiften kleine, gitterartige Lötkugeln auf der Unterseite des Geräts, die sowohl mechanische Unterstützung als auch elektrische Verbindung bieten.
Abstand und Größe
Der Abstand bezeichnet den Abstand zwischen den einzelnen Kontakten oder Lötkugeln. Der Abstand der Lötkugeln in BGA-Gehäusen ist kleiner als der der Pads in LGA-Gehäusen. Daher eignet sich BGA ideal für platzsparende Geräte, da es eine hohe Kugeldichte oder Pin-Anzahl in kompakten Designs ermöglicht.
LGA benötigt aufgrund seiner Kontaktpad-Architektur in der Regel mehr Platz. Außerdem benötigt das Sockeldesign zusätzlichen Platz.
Wärmemanagement
LGA vs BGA unterscheiden sich im Wärmemanagement. Im Allgemeinen hat Ball Grid Array eine bessere Wärmeableitung als Land Grid Array. Das liegt daran, dass die Lötkugeln einen gleichmäßigeren und effektiveren Wärmeübertragungsweg bieten. Sie leiten Wärme von Natur aus sehr gut ab, was für Hochleistungsgeräte entscheidend ist.
LGAs, die Wärme über Metallkontaktflächen ableiten, haben ein weniger effizientes Wärmemanagement. Sie können jedoch Kühlkörper zur Wärmeableitung verwenden, um die Wärmeübertragung zu verbessern.
Signalintegrität
Sowohl LGA als auch BGA bieten eine hervorragende elektrische Leistung. Mit kurzen elektrischen Pfaden kann BGA eine niedrige Induktivität und eine hohe Signalintegrität aufrechterhalten. Gelötete LAGs haben einen kürzeren Verbindungspfad, was sie ideal für Mikrowellensysteme und HF-Geräte macht. Bei gesockelten LGA kann die Situation jedoch anders sein. Aufgrund potenzieller Luftspalte und Federkontakte kann es zu parasitärer Induktivität kommen. Daher sind gesockelte LGAs für empfindliche analoge Signale oder Ultrahochgeschwindigkeitsgeräte nicht sehr gut geeignet. Aber es ist nicht völlig unmöglich. Bei guter Konstruktion können sie dennoch in digitalen Anwendungen bis zu GHz eingesetzt werden.
Installationsmethoden für BGA vs LGA
Bei BGA-Gehäusen wird üblicherweise Reflow-Löten angewendet, um die Komponenten zu verfestigen. Nach dem Löten ist das Gerät dauerhaft fixiert und kann nicht ohne Weiteres entfernt werden. Im Gegensatz dazu können LGA-Gehäuse entweder gelötet oder gesockelt werden. Gesockelte LGAs verwenden einen Verriegelungsmechanismus, um die Komponente zu sichern, was eine schnelle Installation und einen einfachen Austausch ohne Wärme oder Spezialwerkzeuge ermöglicht.
Nachbearbeitung und Inspektion
Die Pins des LGA-Gehäuses sind sichtbar und zugänglich, was die Reparatur und Inspektion erleichtert. Wenn Nacharbeiten erforderlich sind, lassen sich die Komponenten leicht entfernen und austauschen. Die Nachbearbeitung von BAG ist jedoch eine anspruchsvolle Aufgabe. Da die Lötkugeln des Ball Grid Array unter der Komponente verborgen und verfestigt sind, sind für das Deballing und Reballing in der Regel professionelle Kenntnisse und Werkzeuge erforderlich. Dieser Prozess ist mit hohen Arbeitskosten verbunden. Die Röntgeninspektion ist oft die erste Wahl für die Inspektion von Land Grid Array- und Ball Grid Array-Gehäusen, um Defekte wie schwache Lötstellen und Brücken zu erkennen.
Anwendungen in LGA vs BGA
LGA-Gehäuse werden häufig für CPUs und Server verwendet, bei denen häufig ein Austausch und eine Aufrüstung gewünscht sind, wie z. B. Mikrocontroller, FPGA und ASICs. BGA-Gehäuse finden sich in Smartphones, Tablets und Hochleistungsgeräten, bei denen der Platz begrenzt ist und eine dauerhafte Verwendung akzeptabel ist.
LGA vs BGA Gehäuse
| Aspekte | LGA (Land Grid Array) | BGA (Ball Grid Array) |
| Verbindung | Flache vergoldete Kontaktflächen | Lötkugeln |
| Raster | Größer | Kleiner |
| Platindichte | Mäßig (nimmt mehr Platinenfläche ein) | Hoch (unterstützt kompakte Layouts) |
| Reparaturfähigkeit | Einfach zu überarbeiten | Schwer zu überarbeiten |
| Aufrüstbarkeit | Einfach über Sockel austauschbar | Nach dem Löten fixiert |
| Haltbarkeit | Langlebig und wartungsfreundlich durch Sockelverbindung | Sehr langlebig, aber dauerhaft fixiert |
| Installationsmethoden | Löten oder Sockelverbindung | Reflow-Löten |
| Herausforderung bei der Inspektion | Gering, Stifte sind leicht zugänglich | Hoch, erfordert Röntgeninspektion |
| Wärmemanagement | Gut | Ausgezeichnet |
| Kosten | Höhere Kosten für Sockel | Höhere Herstellungskosten |
LGA vs BGA: Was sind die wichtigsten Vor- und Nachteile?
Land Grid Array Wichtigste Vorteile
- Einfacherer Austausch oder Upgrade bei Verwendung eines gesockelten LGA, wie er häufig in Telekommunikationsgeräten, Servern und Desktop-PCs zu finden ist.
- Sichtbare Kontakte erleichtern die Überprüfung und Prüfung der Verbindungsqualität.
- Geringere Herstellungskosten durch weniger Arbeitsschritte und geringeren Materialbedarf.
Land Grid Array – Wichtigste Nachteile
- Die thermische Leistung hängt von effektiven Kühlungslösungen wie Kühlkörpern ab.
- Geringere Platinen-Dichte, da Stifte mehr Platz beanspruchen als BGA-Lötkugeln.
- Bei unsachgemäßer Handhabung neigen diekleinen Pins zum Verbiegen, was zu Schäden und teuren Reparaturen führen kann.
Ball Grid Array – Hauptvorteile
- Hohe Platinen-Dichte, geeignet für kompakte Geräte wie Tablets, Smartphones usw.
- Hervorragende thermische und elektrische Leistung durch direkte, kurze Verbindungen, die den Widerstand minimieren und die Wärmeableitung verbessern.
- Ermöglicht das Entfernen und Ersetzen verschlissener Lötkugeln.
Ball Grid Array – Hauptnachteile
- Permanente Installation, nicht leicht austauschbar.
- Die Inspektion erfordert aufgrund der verdeckten Lötkugeln auf der Unterseite der Komponente eine Röntgenbildgebung.
- Schwierige Reparatur aufgrund versteckter Lötkugeln, die erfahrene Fachkenntnisse und Spezialwerkzeuge erfordern.
- Höhere Herstellungskosten aufgrund zusätzlicher Prozesse und Materialien, die für das Verbinden der Lötkugeln erforderlich sind.
Entscheidung zwischen LGA- und BGA-Gehäuse
Nachdem Sie nun die Unterschiede, Vor- und Nachteile von LGA vs BGA kennen, wissen Sie, für welches Sie sich entscheiden sollten? Wenn nicht, sind Sie nicht allein. Sie müssen viele Faktoren (Anwendungsanforderungen, thermische Leistung, Signalintegrität usw.) gründlich abwägen, bevor Sie eine Entscheidung treffen.
Wenn eine hohe Pin-Anzahl erforderlich ist:
Entscheidung: Das BGA-Gehäuse ist die ideale Wahl.
Begründung: Es unterstützt eine höhere Anschlussdichte und eignet sich daher für Komponenten mit vielen Pins.
Wenn eine geringe Pin-Anzahl ausreicht:
Entscheidung: LGA ist ausreichend.
Begründung: Land Grid Array bietet eine gute mechanische Unterstützung und erleichtert die Überprüfung der Verbindungen.
Wenn eine hervorragende Wärmeleistung erforderlich ist:
Entscheidung: Wählen Sie ohne zu zögern BGA.
Begründung: Ball Grid Array kann Wärme mit Lötkugeln effektiver ableiten als Land Grid Array.
Wenn die Signalintegrität wichtig ist:
Entscheidung: BGA kann Ihre Anforderungen erfüllen.
Begründung: Kurze Verbindungswege reduzieren parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten und sorgen so für eine bessere Signalqualität.
Wenn Reparaturfähigkeit und Aufrüstbarkeit wichtig sind:
Entscheidung: Wählen Sie LGA, vorzugsweise gesockeltes LGA.
Begründung: LGA-Pins sind sichtbar und zugänglich, was Reparaturen und Austausch erleichtert. Bei Verwendung eines gesockelten LGA können Sie Komponenten schnell und ohne Löten austauschen und aufrüsten.
Wenn mechanische Stabilität entscheidend ist:
Entscheidung: Wählen Sie LGA.
Begründung: LGA-Gehäuse sind in Bezug auf Stöße, Vibrationen oder mechanische Belastungen leistungsfähiger als BGA-Gehäuse.
Wenn Platz ein wichtiger Faktor ist (platzbeschränkte Designs):
Entscheidung: Wählen Sie Ball Grid Array.
Begründung: BGAs sind kleiner als LGA-Gehäuse und eignen sich daher gut für Designs mit begrenztem Platz auf der Leiterplatte.
Wenn die Kosten ein wichtiger Faktor sind (kostensensible Projekte):
Entscheidung: LGA ist kostengünstiger als BGA.
Begründung: Geringere Herstellungskosten, geeignet für budgetbewusste Anwendungen.
| Anlass | LGA (Land Grid Array) | BGA (Ball Grid Array) |
| Geringere Pin-Anzahl | ✔ | |
| Hohe Pin-Anzahl | ✔ | |
| Einfach zu reparieren | ✔ | |
| Kostenbewusst | ✔ | |
| Hohe mechanische Stabilität | ✔ | |
| Hohe thermische Leistung | ✔ | |
| Hohe Signalintegrität | ✔ | |
| Platzbeschränkt | ✔ |
Letzte Worte
Wenn es um LGA vs BGA geht, ist es schwierig zu sagen, welche Variante besser ist. Die Wahl hängt ganz von den spezifischen Anforderungen Ihres Geräts ab. BGA-Gehäuse eignen sich für kompakte Designs mit hoher Dichte und hoher Leistung, während LGA-Gehäuse ideal für Anwendungen sind, die Reparaturen, Upgrades oder einen schnellen Austausch erfordern. Bei der Wahl zwischen LGA- und BGA-Gehäusen müssen viele Faktoren sorgfältig abgewogen werden, wie z. B. Wärmemanagement, Signalintegrität, Kosten, Platzbedarf, Reparaturfähigkeit usw.
Die endgültige Entscheidung ist das Ergebnis einer Abwägung dieser Faktoren. Wenn Sie sich noch unsicher sind, hilft Ihnen MOKOPCB gerne bei der Auswahl eines Gehäuses, das Ihren Leistungs- und Kostenzielen entspricht. Kontaktieren Sie uns noch heute für kompetente Unterstützung.
