LGA VS BGA: ¿Cuál es la diferencia entre ellos?

Existen diferentes tipos de encapsulado para componentes electrónicos, y estos encapsulados tienen un gran impacto en el funcionamiento y la fabricación de las placas PCB. BGA y LGA son dos de los principales tipos de encapsulado utilizados comúnmente. tipos de paquetes para placas PCBAmbos tienen sus características y limitaciones, y cada uno afecta el funcionamiento de la placa PCB. 

El encapsulado LGA o Land Grid Array es un tipo de encapsulado que se utiliza para configurar circuitos integrados y microprocesadores en diferentes placas PCB. Los encapsulados BGA forman parte de procesadores gráficos, circuitos integrados de alta densidad y microprocesadores. Aquí analizaremos sus características, ventajas, desventajas, aplicaciones y diferencias. Comencemos.

1. ¿Qué es LGA?

El LGA Significa encapsulado Land Grid Array y viene con un pinout para la conexión. Por lo tanto, se utiliza en aplicaciones donde el diseño de la placa incluye un conector de zócalo. Para placas que no tienen zócalo, usando LGS es la mejor opción. Este paquete incluye rejillas rectangulares en la parte inferior, hechas de pasta de soldadura, pero no utiliza todas las filas y columnas de la rejilla. Estos componentes pueden tener diseños circulares o triangulares. Algunos tienen un diseño de panal.

Definición

●      El LGA es un encapsulado de montaje superficial para circuitos integrados (CI) que incluye un número determinado de pines para las conexiones. Incorpora almohadillas en la parte inferior para realizar las conexiones a las almohadillas de la placa.

Ventajas y desventajas de LGA

Ventajas de BGA

●      Los encapsulados LGA tienen un mayor número de pines que los encapsulados BGA. Por lo tanto, son la mejor opción para circuitos complejos que requieren la conexión de más componentes.

●      Proporciona funciones de prueba e inspección sencillas ya que sus contactos se pueden ver fácilmente a simple vista.

●      La resistencia mecánica y el soporte de los pines del encapsulado LGA son superiores a los del BGA, por lo que soportan fácilmente altas presiones y tensiones.

●      Los paquetes LGA tienen un costo menor que los paquetes BGA.

●      Este paquete es la mejor opción para utilizar en espacios pequeños con circuitos de dispositivos de alta potencia.

●      Ofrecía características de durabilidad.

●      Sus pines son pequeños y se pueden configurar fácilmente en espacios pequeños.

●      Tiene baja inductancia y capacitancia parásitas, por lo que es mejor utilizarlo para aplicaciones de alta frecuencia.

●      Sistema de aire caliente utilizado para retrabajar

●      Este paquete tiene una baja impedancia gracias a sus rutas de interconexión cortas, lo que facilita la transmisión de señales a alta velocidad.

Desventajas de BGA

●      Los pines de LGA ocupan más espacio, lo que puede reducir la densidad de conexión y también el tamaño del paquete.

●      Las uniones de soldadura de las placas LGA y PCB se desgastan con el tiempo debido a las aplicaciones de vibración y estrés y generan problemas de confiabilidad.

●      Sus pines están configurados en el lado interno y tienen dificultad de reparación si se dañan y necesitan herramientas especializadas para repararlos.

●      No se utiliza para inspección óptica automatizada. (AIO).

1.2 Aplicaciones de los componentes LGA

●      Diferentes procesadores Intel Core i7 utilizan paquetes LGA como el tipo de socket 1151.

●      Los paquetes LGA también forman parte de la memoria DDR4, como el zócalo LGA 3647.

●      La PC de escritorio para juegos viene con paquetes Intel LGA.

●      Un controlador diferente, como el controlador Ethernet Intel I210, también tiene empaque LGA.

●      También forma parte de MOSFET, por ejemplo, Infineon OptiMOS.

2. ¿Qué es BGA??

El encapsulado BGA incluye un conjunto de bolas de soldadura en la parte inferior. Estas bolas de soldadura conectan el encapsulado a la placa de circuito. El funcionamiento de BGA para placas PCB es posible en configuraciones donde las almohadillas de cobre soportan las bolas de soldadura. Las bolas de soldadura del encapsulado pueden configurarse eléctricamente o anualmente.

Este encapsulado proporciona una buena disipación del calor gracias a la buena conductividad térmica de las bolas de soldadura. Ofrece una buena calidad de señal gracias a sus cortos recorridos eléctricos que reducen la inductancia y la capacitancia.

Algunos tipos comunes de BGA son:

●      Matriz de rejilla de bolas de plástico: Está fabricado con una carcasa recubierta de plástico y tiene un sustrato de vidrio con dimensiones de paso de bola de 1.0 mm y 1.27 mm.

●      Rejilla de bolas de cerámica Array: Tiene un sustrato cerámico configurado sobre conexiones eléctricas FlipChip (FC).

●      Matriz de rejilla de bolas de cinta: Viene con un sustrato de tira suave que tiene de una a dos capas de placa y también se llama Flex Tape BGA..

Definición

La matriz de rejilla de bolas es un tipo de encapsulado de montaje superficial con bolas de soldadura. Está disponible en configuraciones de plástico y cerámica. Sus principales características son un alto número de cables, tamaño compacto y baja inductancia.

2.1 Ventajas y desventajas de BGA

Ventajas

●      BGA es compatible con una mayor densidad de pines que el empaquetado LGA, por lo que es mejor para una mayor cantidad de conexiones.

●      Su capacidad térmica es mejor que la de LGA ya que las bolas de soldadura tienen buenas características de transferencia de calor para los componentes y la PCB.

●      Su reducido tamaño permite su uso para estructuras compactas y componentes de alta densidad conectados a PCB.

●      Proporciona un formato pequeño con alta densidad de entrada/salida. Se utiliza para circuitos integrados complejos.

Desventajas

●      Las bolas de soldadura están conectadas por el interior, lo que impide la inspección visual para detectar fallas. Es necesario utilizar rayos X para visualizar los componentes conectados a este embalaje y realizar su reparación.

●      Este embalaje utiliza algunos pasos más que hacen que resulte muy costoso conectar componentes con bolas de soldadura.

●      También presenta problemas de confiabilidad para la conexión de la placa PCB con el empaque BGA y provoca tensiones mecánicas y térmicas.

●      BGA no es compatible con todos los componentes, ya que solo admite placas multicapa.

●      Es necesario contar con un tipo especial de embalaje de soldadura a bordo.

2.2 Aplicaciones de los componentes BGA

●      El empaquetado BGA es parte de diferentes GPU, como la Nvidia GeForce RTX 3090.

●      Qualcomm Snapdragon 888 es un tipo de procesador de sistema en chip que utiliza paquetes BGA.

●      Xilinx Virtex UltraScale+ es una matriz de puertas programables en campo que también utiliza BGA, y los controladores de memoria como Cypress HyperBus Memory Controller utilizan BGA.

●      La electrónica automotriz requiere un tipo de encapsulado que cuente con características para soportar diversas condiciones de trabajo, como altas temperaturas, estrés mecánico y vibraciones. Por lo tanto, los encapsulados LGA cuentan con características para manejar estos parámetros.

●      El BGA también se utiliza para la creación de dispositivos electrónicos de consumo, ya que requieren un tamaño compacto y una estructura delgada, características que pueden proporcionar los encapsulados BGA. Dado que el BGA tiene un alto número de pines, permite conectar numerosos componentes en un espacio limitado.

3. Comparación entre LGA y BGA

4. Consideraciones para elegir el paquete adecuado

Antes de utilizar el embalaje BGA y LGA para su proyecto, siga estos puntos.

Número de pines

●      Si su proyecto necesita una conexión de pines más grande, utilice el empaquetado BGA, y para una configuración de pines bajos, utilice el empaquetado LGA.

Rendimiento térmico:

●      Si está trabajando en proyectos donde los componentes conectados producen mayor calor y para aplicaciones de alto rendimiento, BGA es la mejor opción a utilizar ya que disipa el calor de manera efectiva.

Integridad de la señal:

●      El BGA ofrece una buena calidad de señal gracias a su baja capacitancia e inductancia gracias a sus cortas rutas de interconexión. Para circuitos sensibles a la calidad de la señal, utilice encapsulado BGA.

Estabilidad mecánica:

●      Para aplicaciones donde intervienen diferentes factores como vibración, impacto o estrés, utilice embalaje LGA ya que proporciona una buena estabilidad mecánica.

Costo:

●      Para proyectos rentables, utilice el embalaje LGA, ya que tiene un coste menor que el BGA.

Tamaño

●      Para proyectos que tienen limitaciones de espacio y necesitan conexiones de componentes de tamaño pequeño, utilice un empaque BGA que viene con un tamaño compacto.

Reparando:

●      La reparación de los módulos LGA es sencilla y su reemplazo también es sencillo. Gracias a sus pines de fácil acceso y visualización, para los componentes que requieren una reparación sencilla, se recomienda usar los encapsulados LGA que prefiera.

El encapsulado BGA y LGA es importante para los componentes electrónicos. Ambos se utilizan comúnmente en componentes debido a sus características y otros parámetros. El LGA se utiliza por su buena estabilidad mecánica y bajo costo de ensamblaje. El uso de BGA se basa en sus buenas características térmicas y en la calidad de la transmisión de señales. BGA es la parte del circuito que requiere un alto número de pines. Independientemente de si se utiliza LGA o BGA, es fundamental verificar los requisitos del proyecto, como los requisitos de pines, el flujo de señal, el costo, el tamaño del diseño, etc.