LGA 대 BGA: 이 둘의 차이점은 무엇인가?

전자 부품에는 다양한 유형의 패키징이 사용되며, 이러한 패키징은 PCB 기판의 작동 및 제조에 큰 영향을 미칩니다. BGA와 LGA는 일반적으로 두 가지 주요 패키징으로 사용됩니다. 유형 PCB 보드용 패키지두 방법 모두 고유한 특징과 한계를 가지고 있으며, 각각 PCB 보드의 작동에 영향을 미칩니다. 

LGA 또는 랜드 그리드 어레이(Land Grid Array) 패키지는 다양한 PCB 보드에 집적 회로와 마이크로프로세서를 구성하는 데 사용되는 패키징 유형입니다. BGA 패키지는 그래픽 프로세서, 고밀도 IC, 마이크로프로세서의 구성 요소입니다. 여기에서는 각 패키지의 특징, 장점, 단점, 용도 및 차이점에 대해 살펴보겠습니다. 자, 시작해 보겠습니다.

1. LGA란 무엇인가요?

The LGA Land Grid Array 패키지를 의미하며, 연결을 위한 핀아웃이 함께 제공됩니다. 따라서 보드 설계에 소켓 커넥터가 포함된 애플리케이션에 사용됩니다. 소켓이 없는 보드의 경우, 사용 LGS가 가장 좋은 선택입니다. 이 패키지는 솔더 페이스트로 만들어진 직사각형 그리드가 아래쪽에 있지만, 그리드 행과 열을 모두 사용하지는 않습니다. 이 그리드 구성 요소는 원형 또는 삼각형 디자인으로 제공될 수 있으며, 벌집 모양인 제품도 있습니다.

정의

●      LGA는 IC에 사용되는 표면 실장 패키징으로, 연결용 핀이 일정 개수로 제공됩니다. 기판의 패드와 연결하기 위한 패드가 아래쪽에 있습니다.

LGA의 장단점

BGA의 장점

●      LGA 패키지는 BGA 패키지보다 핀 수가 더 많습니다. 따라서 더 많은 부품을 연결해야 하는 복잡한 회로에 사용하기에 가장 적합합니다.

●      육안으로 접점을 쉽게 볼 수 있으므로 테스트 및 검사 기능이 간편합니다.

●      LGA 패키지 핀은 BGA보다 기계적 강도와 지지력이 우수하여 높은 압력과 응력을 쉽게 견딜 수 있습니다.

●      LGA는 BGA 패키지보다 비용이 저렴합니다.

●      이 패키지는 고전력 장치 회로가 있는 작은 공간에서 사용하기에 가장 좋은 옵션입니다.

●      내구성이 뛰어난 특징을 제공했습니다.

●      핀이 작아서 작은 공간에도 쉽게 구성할 수 있습니다.

●      기생 인덕턴스와 커패시턴스가 낮아 고주파 응용 분야에 사용하기 가장 좋습니다.

●      재작업에 사용되는 열풍 시스템

●      이 패키징은 짧은 상호 연결 경로를 가지고 있어 임피던스 값이 낮습니다. 이는 고속 신호 전송에 도움이 됩니다.

BGA 단점

●      LGA의 핀은 더 많은 공간을 차지하므로 연결 밀도와 패키징 크기를 줄일 수 있습니다.

●      LGA와 PCB 보드의 솔더 접합부는 진동과 응력으로 인해 시간이 지남에 따라 마모되어 신뢰성 문제가 발생합니다.

●      핀이 안쪽에 구성되어 있어 손상되면 수리하기 어렵고, 수리하려면 특수 도구가 필요합니다.

●      자동 광학 검사에는 사용되지 않습니다. (AOI).

1.2 LGA 구성 요소의 응용 프로그램

●      다양한 Intel Core i7 프로세서는 1151 소켓 유형과 같은 LGA 패키지를 사용합니다.

●      LGA 패키지는 LGA 4 소켓과 마찬가지로 DDR3647 메모리의 일부입니다.

●      데스크톱 게임용 PC에는 Intel LGA 패키지가 함께 제공됩니다.

●      Intel I210 이더넷 컨트롤러와 같은 다른 컨트롤러도 LGA 패키징을 사용합니다.

●      또한 MOSFET의 일부이기도 합니다. 예를 들어 Infineon OptiMOS가 있습니다.

2. BGA란 무엇인가?

BGA 패키징은 하단에 솔더 볼 어레이가 있습니다. 이 솔더 볼은 패키징과 회로 기판을 연결합니다. PCB 기판용 BGA는 구리 패드가 솔더 볼을 지지하는 구성으로 작동할 수 있습니다. 패키징의 솔더 볼은 전기적으로 또는 매년 변경될 수 있습니다.

이 패키징은 솔더 볼의 우수한 열전도성으로 인해 우수한 방열 성능을 제공합니다. 또한, 짧은 전기 경로를 통해 인덕턴스와 커패시턴스를 줄여 신호 품질이 우수합니다.

일반적인 BGA 유형은 다음과 같습니다.

●      플라스틱 볼 그리드 배열: 이 제품은 플라스틱 코팅된 케이스로 만들어졌으며 볼 피치 치수가 1.0mm와 1.27mm인 유리 기판을 사용합니다.

●      세라믹 볼 그리드 어레이: FlipChip(FC) 전기 연결부에 구성된 세라믹 기판을 가지고 있습니다.

●      테이프 볼 그리드 배열: 1~2겹의 보드로 구성된 소프트 스트립 기판으로, 플렉스 테이프 BGA라고도 불립니다..

정의

볼 그리드 어레이(BGA)는 솔더볼을 사용하는 특정 유형의 표면 실장 패키징입니다. 플라스틱 및 세라믹 구성으로 제공됩니다. 주요 특징은 높은 리드, 소형 크기, 낮은 인덕턴스입니다.

2.1 BGA의 장단점

장점

●      BGA는 LGA 패키징보다 더 큰 핀 밀도와 호환되므로 더 많은 수의 연결에 가장 적합합니다.

●      솔더볼은 부품과 PCB에 대한 열전달 특성이 우수하므로 LGA보다 열 성능이 더 뛰어납니다.

●      크기가 작아서 컴팩트한 구조와 PCB에 연결된 고밀도 구성 요소에 사용할 수 있습니다.

●      높은 입출력 밀도와 작은 폼팩터를 제공하며, 복잡한 IC에 사용됩니다.

단점

●      솔더볼이 안쪽에 연결되어 있어 육안 검사로 결함을 발견하기 어렵습니다. 수리를 위해 이 포장재에 연결된 부품을 확인하려면 X선 촬영이 필요합니다.

●      이 패키징은 솔더볼을 이용한 부품 연결에 더 많은 단계를 거쳐야 하므로 비용이 많이 듭니다.

●      또한 PCB 보드와 BGA 패키징을 연결하는 데 있어 신뢰성 문제가 있으며 기계적, 열적 스트레스를 유발합니다.

●      BGA는 다층 보드만 지원하므로 모든 구성 요소에 지원되지는 않습니다.

●      보드에는 특수한 유형의 솔더 패키징이 필요합니다.

2.2 BGA 부품의 응용 분야

●      BGA 패키징은 Nvidia GeForce RTX 3090과 같은 다양한 GPU의 일부입니다.

●      Qualcomm Snapdragon 888은 BGA 패키지를 사용하는 일종의 시스템 온 칩 프로세서입니다.

●      Xilinx Virtex UltraScale+는 BGA를 사용하는 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이이고, Cypress HyperBus 메모리 컨트롤러와 같은 메모리 컨트롤러는 BGA를 사용합니다.

●      자동차 전자 장치는 고온, 기계적 응력, 진동 등 다양한 작동 조건을 견딜 수 있는 특성을 갖춘 패키징이 필요합니다. 따라서 LGA 패키지는 이러한 조건을 처리할 수 있는 특성을 갖추고 있습니다.

●      BGA는 소형화와 슬림한 구조가 요구되는 가전제품 제작에도 사용됩니다. BGA 패키지는 이러한 소형화와 슬림한 구조를 제공합니다. BGA는 핀 수가 많아 제한된 공간에서 많은 부품을 연결하는 데 도움이 됩니다.

3. LGA 대 BGA 비교

4. 올바른 패키지 선택을 위한 고려 사항

프로젝트에 BGA 및 LGA 패키징을 사용하기 전에 다음 사항을 따르세요.

핀 수

●      프로젝트에 더 큰 핀 연결이 필요한 경우 BGA 패키징을 사용하고, 낮은 핀 구성의 경우 LGA 패키징을 사용하세요.

열 성능:

●      연결된 구성 요소에서 많은 열이 발생하는 프로젝트를 진행 중이거나 고성능 애플리케이션이 필요한 경우, BGA는 열을 효과적으로 발산하므로 사용하기에 가장 좋은 옵션입니다.

신호 무결성:

●      BGA는 짧은 상호 연결 경로로 인해 낮은 커패시턴스와 인덕턴스를 가지므로 신호 품질이 우수합니다. 신호 품질에 민감한 회로에는 BGA 패키징을 사용하십시오.

기계적 안정성:

●      진동, 충격, 응력 등 다양한 요소가 관련된 애플리케이션의 경우, 우수한 기계적 안정성을 제공하는 LGA 패키징을 사용하세요.

비용 :

●      비용 효율적인 프로젝트의 경우 BGA보다 비용이 낮은 LGA 패키징을 사용하세요.

크기 :

●      공간 제약이 있고 작은 크기의 구성 요소 연결이 필요한 프로젝트의 경우, 컴팩트한 크기의 BGA 패키징을 사용하세요.

수리 :

●      LGA는 수리가 쉽고 교체도 간편합니다. 눈에 잘 띄고 접근하기 쉬운 핀이 있어 수리가 필요한 부품에는 적합한 LGA 패키지를 사용하십시오.

BGA와 LGA 패키징은 전자 부품에 중요합니다. 두 패키징 모두 기능 및 기타 매개변수를 기반으로 부품에 널리 사용됩니다. LGA는 우수한 기계적 안정성과 저렴한 조립 비용 덕분에 사용됩니다. BGA는 우수한 열 특성과 고품질 신호 전송을 기반으로 합니다. BGA는 많은 핀 수가 필요한 회로의 일부입니다. LGA를 사용하든 BGA를 사용하든 핀 요구 사항, 신호 흐름, 비용, 설계 크기 등 프로젝트 요구 사항을 확인해야 합니다.