BGA・QFP・QFNの違い:ICパッケージの種類を比較

この3つは、一般的な表面実装のICパッケージで、接続の位置が違います。QFPは、4辺からガルウィング形のリードが出ています。QFNは、底面の縁に平らなパッドがあり、リードがありません。BGAは、底面全体にはんだボールが格子状に並んでいます。BGAは最も小さな面積で最も多くの接続が得られ、QFNは小さく放熱に優れ、QFPは検査も手はんだも最も簡単です。

項目BGAQFPQFN
端子底面に格子状に並んだはんだボール4辺のガルウィング形のリード底面の縁にある平らなパッドと、中央の露出した放熱パッド
一般的なピン数数百〜数千約32〜300約8〜100
一般的なピッチ約0.4〜1.27 mm約0.4〜0.8 mm約0.4〜0.65 mm
大きさピン数のわりに小さい最も大きい。リードが本体の外へ出る小さく薄い
電気的な性能経路が短く、インダクタンスが小さいリードが長く、インダクタンスが大きい経路が短く、インダクタンスが小さい
放熱良好。ボールと放熱用のビア経由中程度優れている。露出したパッド経由
検査とリワーク接合部が隠れるので、X線検査が必要で、リワークも難しい簡単。リードが見え、手はんだもできるやや難しい。接合部の一部がパッケージの下に隠れる
狭ピッチの問題細かいビアと、多くの基板の層が必要ピッチが非常に狭いと、リードが曲がったりブリッジしたりする中程度
主な用途CPU、GPU、FPGA、SoC、メモリマイコン、古めのASICマイコン、RF、電源管理、センサー

数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。

どんなときに使うか

BGA
小さな面積で多くのピンと、よい電気的な性能が必要なとき。プロセッサやメモリなど。
QFP
大きさよりも、実装、検査、試作のしやすさが重要なとき。
QFN
小さく薄いパッケージで、放熱もよく、ピン数は中程度のとき。

よくある質問

なぜCPUにはBGAが使われるのですか?

BGAは、底面全体にはんだボールを格子状に並べるので、小さな面積で数百〜数千の接続が得られ、経路も短くインダクタンスも小さいからです。

QFNはBGAより、はんだ付けしやすいですか?

一般にはそうですが、QFNは、接合部の一部がパッケージの下に隠れるので、QFPより難しいです。BGAの接合部は完全に隠れ、X線検査が必要です。

QFNの露出パッドとは何ですか?

底面の中央にある金属のパッドで、基板にはんだ付けして熱を逃がします。グランドの接続を兼ねることも多くあります。

手はんだに最も向いているパッケージはどれですか?

QFPです。リードが見えて、手が届きやすいからです。

理解度チェック

BGA(ボールグリッドアレイ)パッケージの特徴として正しいものはどれか。

  1. Aパッケージの2辺からリードを出す
  2. Bパッケージの4辺からガルウィング状のリードを出す
  3. Cパッケージの裏面に、はんだボールを格子状に配置する
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正解:C. パッケージの裏面に、はんだボールを格子状に配置する

BGAは、パッケージ裏面全体にはんだボールを格子状に並べて外部端子とします。面で端子を取れるため、周辺にしかリードを出せないQFPより多くの端子を同じ大きさで配置でき、配線も短くなります。一方、接合部が裏に隠れて目視できないため、X線で検査します。2辺からリードを出すのはSOP、4辺からガルウィング状のリードを出すのはQFPです。

QFN(Quad Flat No-lead)パッケージの特徴として正しいものはどれか。

  1. Aパッケージの4辺から長いリードを外側に出す
  2. Bリードを外側に出さず、パッケージ底面の4辺に電極を配置した小型のパッケージ
  3. C底面全体にはんだボールを格子状に並べる
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正解:B. リードを外側に出さず、パッケージ底面の4辺に電極を配置した小型のパッケージ

QFNは、側面からリードを突き出さず、底面の周辺に電極を露出させたパッケージです。リードが短いためインダクタンスが小さく、小型・薄型にできます。底面中央の大きなサーマルパッドを基板にはんだ付けし、基板のビアから熱を逃がせるため、放熱性にも優れています。一方、接合部が底面に隠れるため目視検査は難しくなります。4辺に長いリードを出すのはQFP、ボールを並べるのはBGAです。

パッケージの2辺から、ガルウィング状のリードを出した表面実装パッケージはどれか。

  1. ASOP
  2. BQFP
  3. CBGA
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正解:A. SOP

SOP(Small Outline Package)は、パッケージの長辺の2辺から、かもめの翼のように外側へ曲げたリード(ガルウィング)を出した表面実装パッケージです。リードの先端が見えるためはんだ付けの状態を目視で確認しやすく、ピン数の少ないICで広く使われます。薄型にしたTSOPはメモリなどで使われてきました。4辺からリードを出すのはQFP、底面にボールを並べるのはBGAです。

  1. 多ピンのQFPで、リードの間隔を狭くしすぎると起こりやすい問題はどれか。
  2. 表面実装パッケージで、防湿梱包を開封してからリフローまでに放置してよい時間などを定めた、吸湿に関する等級はどれか。
  3. CSP(チップサイズパッケージ)の説明として正しいものはどれか。

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関連する用語の解説

BGA
ボールグリッドアレイ。パッケージ裏面にはんだボールを格子状に並べた多ピン向けのパッケージ。
CSP(チップサイズパッケージ)
チップとほぼ同じ大きさまで小型化したパッケージの総称。スマートフォンなどの小型の機器で広く使われる。

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