Ball Grid Array (BGA) erklärt: Kompletter Leitfaden zur High-Density PCB-Technologie

13. März 2018

Im Laufe der Jahre haben diverse PCB-Technologien an Popularität gewonnen. Ball Grid Array (BGA) ist eine davon, die in den letzten Jahren enormen Zuspruch erhielt. Diese Technologie kommt bei Leiterplatten zum Einsatz, die hochdichte Verbindungen erfordern. Möchten Sie wissen, was diese Technologie so populär macht? Dieser Beitrag bespricht diverse BGA-Gehäuse und ihre Vorteile im Detail.

Kurze Einführung in BGA

BGA ist eine Surface-Mount-Technologie, entwickelt für große integrierte Schaltungen mit vielen Pins. Bei herkömmlichen QFP- oder Quad-Gehäusen sind Pins eng beieinander – sie beschädigen leicht bei geringster Berührung. Zudem erforderten sie strenge Lötkontrolle, sonst würden Joints und Lötbrücken kollabieren. Aus Designsicht verursachte die hohe Pin-Dichte Probleme: Leiterbahnen ließen sich aufgrund von Engpässen schwer vom IC wegleiten. Das BGA-Gehäuse wurde entwickelt, um diese Probleme zu lösen. Ein Ball Grid Array nutzt einen anderen Verbindungsansatz als herkömmliche Surface-Mount-Verbindungen. Anders als diese nutzt es die Unterseite für Verbindungen. Die Pins sind in einem Rastermuster auf der Unterseite des Chip-Trägers angeordnet. Statt Pins liefern Pads mit Lötkugeln die Verbindung. Die Leiterplatte verfügt über Kupferpads zur Integration dieser Ball-Array-Pakete.

Typen von BGA-Gehäusen

Folgende wichtige BGA-Gehäusetypen wurden für diverse Bestückungsanforderungen entwickelt:

• Tape Ball Grid Array (TBGA): Geeignet für Mittel- bis High-End-Lösungen mit hoher thermischer Performance, ohne externen Kühlkörper.
• Micro BGA: Kleiner als reguläre BGA-Gehäuse, erhältlich in drei Pitches: 0,75 mm, 0,65 mm und 0,8 mm.
• Fine Ball Grid Array (FBGA): Extrem dünne Kontakte, hauptsächlich für System-on-a-Chip-Kontakte verwendet.
• Plastic Ball Grid Array (PBGA): BGA-Gehäuse mit Glob-Top oder plastischem Moldkörper. Gehäusegrößen 7–50 mm, Ball-Pitches 1,00 mm, 1,27 mm und 1,50 mm.
• Thermally Enhanced Plastic Ball Grid Array (TEPBGA): Bietet exzellente Wärmeableitung. Dicke Kupferlagen im Substrat leiten Wärme von der Leiterplatte ab.
• Package on Package (PoP): Für Anwendungen, wo Platz kritisch ist. Memory-Package wird auf das Base-Device gestapelt.
• Molded Array Process Ball Grid Array (MAPBGA): Für Geräte mit Bedarf an niedriginduktiver Verpackung. MAPBGA ist kostengünstig und bietet hohe Zuverlässigkeit.

Alle diese BGA-Bestückungspakete sind für komplexe Leiterplatten konzipiert. Im nächsten Beitrag besprechen wir diverse Vorteile dieser BGA-Pakete.

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