LGA VS BGA: Aralarındaki Farklar Nelerdir?

Elektronik bileşenler için kullanılan farklı paketleme türleri vardır ve bu paketlemeler PCB kartlarının çalışması ve üretimi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. BGA ve LGA yaygın olarak kullanılan iki ana paketleme türüdür. türleri PCB kartları için paketlerHer ikisinin de kendine özgü özellikleri ve sınırlamaları vardır ve her biri PCB kartının çalışmasını etkiler. 

LGA veya Land Grid Array paketi, farklı PCB kartlarındaki entegre devreleri ve mikroişlemcileri yapılandırmak için kullanılan bir paketleme türüdür. BGA paketleri, grafik işlemcilerin, yüksek yoğunluklu entegre devrelerin ve mikroişlemcilerin bir parçasıdır. Burada özelliklerini, avantajlarını, dezavantajlarını, uygulamalarını ve farklılıklarını ele alacağız. Öyleyse başlayalım.

1. LGA nedir?

MKS LGA Land Grid Array paketleri anlamına gelir ve bağlantı için bir pinout ile birlikte gelir. Bu nedenle, kart tasarımının soket konnektörüyle geldiği uygulamalar için kullanılır. Soketi olmayan kartlar için, kullanma LGS en iyi seçenektir. Bu paket, alt tarafında lehim pastasından yapılmış dikdörtgen şekilli ızgaralarla birlikte gelir, ancak tüm ızgara satırlarını ve sütunlarını kullanmaz. Bu ızgara bileşenleri dairesel veya üçgen tasarımlarda olabilir. Bazıları petek görünümündedir.

Tanım

●      LGA, entegre devreler için kullanılan yüzeye monte bir pakettir ve belirli sayıda bağlantı piniyle birlikte gelir. Alt tarafında, kart üzerindeki pedlere bağlantı yapmak için pedler bulunur.

LGA'nın avantajları ve dezavantajları

BGA Avantajları

●      LGA paketleri, BGA paketlerine kıyasla daha fazla pin sayısına sahiptir. Bu nedenle, daha fazla bileşen bağlaması gereken karmaşık devrelerde kullanım için en iyi seçeneklerdir.

●      Temas noktalarının çıplak gözle rahatlıkla görülebilmesi sayesinde kolay test ve muayene imkânı sağlar.

●      LGA paket pinlerinin mekanik dayanıklılığı ve desteği BGA pinlerinden daha yüksektir. Bu sayede yüksek basınç ve strese kolayca dayanabilirler.

●      LGA, BGA paketlerinden daha düşük maliyetlidir.

●      Bu paket, yüksek güçteki cihaz devrelerinin bulunduğu küçük alanlarda kullanım için en iyi seçenektir.

●      Dayanıklılık özellikleri sunuyordu.

●      Pinleri küçüktür ve dar alanlarda kolaylıkla yapılandırılabilir.

●      Parazitik endüktans ve kapasitansı düşük olduğundan yüksek frekanslı uygulamalar için kullanılması en uygunudur.

●      Yeniden işleme için kullanılan sıcak hava sistemi

●      Bu ambalaj, kısa bağlantı yollarına sahip olduğundan düşük empedans değerine sahiptir. Bu da yüksek hızlı sinyal iletimi sağlamaya yardımcı olur.

BGA Dezavantajları

●      LGA pinleri daha fazla yer kapladığından bağlantı yoğunluğu ve paketleme boyutu da azalabilir.

●      LGA ve PCB kartlarının lehim bağlantıları titreşim ve stres uygulamaları nedeniyle zamanla aşınır ve güvenilirlik sorunlarına yol açar.

●      Pimleri iç tarafa doğru yapılandırılmış olup, hasar gördüklerinde onarımı zor olup, onarımı için özel aletlere ihtiyaç duyulmaktadır.

●      Otomatik optik muayene için kullanılmaz (AOI).

1.2 LGA Bileşenlerinin Uygulamaları

●      Farklı Intel Core i7 işlemciler 1151 soket tipi gibi LGA paketlerini kullanır.

●      LGA paketleri de LGA 4 soketi gibi DDR3647 belleğin bir parçasıdır.

●      Masaüstü oyun bilgisayarı Intel LGA paketleriyle birlikte geliyor.

●      Intel I210 Ethernet denetleyicisi gibi farklı bir denetleyici de LGA paketlemesine sahiptir.

●      Aynı zamanda MOSFET'in bir parçasıdır, örneğin Infineon OptiMOS.

2. BGA nedir?

BGA ambalajı, alt tarafında bir lehim bilyesi dizisiyle birlikte gelir. Bu lehim bilyeleri, ambalajın devre kartına bağlanmasını sağlar. PCB kartı için BGA'nın çalışması, bakır pedlerin lehim bilyelerini desteklediği böyle bir konfigürasyonda mümkündür. Ambalaj üzerindeki lehim bilyeleri elektriksel olarak veya yıllık olarak yapılandırılabilir.

Bu ambalaj, lehim bilyelerinin iyi ısı iletkenliği özellikleri sayesinde iyi bir ısı dağılımı sağlar. Endüktans ve kapasitansı azaltan kısa elektrik yolları sayesinde iyi bir sinyal kalitesi sunar.

BGA’nın bazı yaygın türleri şunlardır:

●      Plastik bilyalı ızgara dizisi: Plastik kaplamalı kasadan üretilmiş olup, 1.0 mm ve 1.27 mm bilye aralıklı cam alt yapıya sahiptir.

●      Seramik bilyalı ızgara dizi: FlipChip (FC) elektrik bağlantıları üzerine yapılandırılmış seramik bir alt tabakaya sahiptir.

●      Bant topu ızgara dizisi: Bir veya iki kat tahtadan oluşan yumuşak şerit alt tabaka ile birlikte gelir ve aynı zamanda Flex Tape BGA olarak da adlandırılır.

Tanım

Ball Grid Array, lehim bilyeleri içeren bir tür yüzeye monte ambalajdır. Plastik ve seramik versiyonları mevcuttur. Başlıca özellikleri yüksek iletkenlik, kompakt boyut ve düşük endüktans özellikleridir.

2.1 BGA'nın avantajları ve dezavantajları

Avantajlar

●      BGA, LGA paketlemesinden daha büyük pin yoğunluğuyla uyumludur, bu nedenle daha fazla sayıda bağlantı için en iyisidir.

●      Lehim topları komponentler ve PCB için iyi ısı transfer özelliğine sahip olduğundan termal kabiliyeti LGA'dan daha iyidir.

●      Küçük boyutu sayesinde kompakt yapılarda ve PCB'lere bağlı yüksek yoğunluklu komponentlerde kullanılabilir.

●      Küçük bir form faktörüne ve yüksek giriş/çıkış yoğunluğuna sahiptir. Karmaşık entegre devrelerde kullanılır.

Dezavantajlar

●      Lehim topları iç tarafa bağlanmış olduğundan, arıza tespiti için görsel inceleme yapılması mümkün değildir. Bu ambalaja bağlı bileşenlerin onarım için görüntülenmesi için röntgen çekilmesi gerekmektedir.

●      Bu paketleme, lehim topları ile bileşen bağlantısının yüksek maliyetli olmasını sağlayan bazı ek adımlar kullanır.

●      Ayrıca PCB kartının BGA ambalajı ile bağlantısında güvenilirlik sorunları yaşanmakta ve mekanik ve termal zorlanmalara neden olmaktadır.

●      BGA yalnızca çok katmanlı kartları desteklediğinden tüm bileşenler için desteklenmez.

●      Gemide özel bir lehim paketlemesine ihtiyaç vardır.

2.2 BGA Bileşenlerinin Uygulamaları

●      BGA paketleme, Nvidia GeForce RTX 3090 gibi farklı GPU'ların bir parçasıdır.

●      Qualcomm Snapdragon 888, BGA paketlerini kullanan bir tür sistem üstü işlemcidir.

●      Xilinx Virtex UltraScale+, BGA kullanan bir alan programlanabilir kapı dizisidir ve Cypress HyperBus Bellek Denetleyicisi gibi bellek denetleyicileri BGA kullanır.

●      Otomotiv elektroniği, yüksek sıcaklıklar, mekanik stres ve titreşimler gibi farklı çalışma koşullarına uyum sağlayabilecek özelliklere sahip bir paketleme türüne ihtiyaç duyar. Bu nedenle, LGA paketleri bu parametreleri karşılayacak özelliklere sahiptir.

●      BGA, BGA paketlerinin sağlayabildiği kompakt boyut ve ince yapıya ihtiyaç duydukları için tüketici elektroniği cihazlarının üretiminde de kullanılır. BGA, yüksek pin sayısına sahip olduğundan ve sınırlı alanda birçok bileşeni birbirine bağlamaya yardımcı olduğundan,

3. LGA ve BGA karşılaştırması

4. Doğru paketi seçmek için dikkat edilmesi gerekenler

Projenizde BGA ve LGA paketlemeyi kullanmadan önce aşağıdaki noktaları izleyin.

Pin sayısı

●      Eğer projeniz daha büyük pin bağlantısına ihtiyaç duyuyorsa BGA paketlemesini, düşük pin konfigürasyonu için ise LGA paketlemesini kullanın.

Termal performans:

●      Eğer birbirine bağlı bileşenlerin daha fazla ısı ürettiği projeler üzerinde çalışıyorsanız ve yüksek performanslı uygulamalar istiyorsanız, ısıyı etkili bir şekilde dağıttığı için BGA kullanmak en iyi seçenektir.

Sinyal bütünlüğü:

●      BGA, kısa bağlantı yolları sayesinde düşük kapasitans ve endüktansa sahip olduğundan iyi sinyal kalitesi sunar. Sinyal kalitesine duyarlı devreler için BGA ambalajı kullanın.

Mekanik stabilite:

●      Titreşim, şok veya stres gibi farklı faktörlerin söz konusu olduğu uygulamalarda, iyi mekanik stabilite sağladığı için LGA ambalajı kullanın.

Tutar:

●      Maliyet açısından daha uygun projeler için BGA'ya göre daha düşük maliyetli olan LGA paketlemeyi kullanın.

Alan:

●      Alan kısıtlaması olan ve küçük boyutlu bileşen bağlantılarına ihtiyaç duyan projeler için kompakt boyutta gelen BGA ambalajlarını kullanın.

Onarım:

●      LGA'ların onarımı kolaydır ve kolayca değiştirilebilirler. Kolayca görülebilen ve erişilebilen pinlere sahip oldukları için, onarım işleminin kolayca yapılması gereken bileşenler için tercih ettiğiniz LGA paketlerini kullanın.

BGA ve LGA paketleme, elektronik bileşenler için önemlidir. Her ikisi de özellikleri ve diğer parametreleri nedeniyle bileşenlerde yaygın olarak kullanılır. LGA, iyi mekanik stabilite özellikleri ve düşük montaj maliyeti nedeniyle tercih edilir. BGA'nın kullanımı, iyi termal özelliklerine dayanır ve kaliteli sinyal iletimi sağlar. BGA, yüksek pin sayısına ihtiyaç duyulan bir devre parçasıdır. İster LGA ister BGA kullanın, pin gereksinimleri, sinyal akışı, maliyet, tasarım boyutu vb. gibi proje gereksinimlerini mutlaka kontrol etmelisiniz.