BGA vs. QFP vs. QFN: IC-Gehäusetypen im Vergleich

Dies sind drei verbreitete oberflächenmontierbare IC-Gehäuse, die sich darin unterscheiden, wo sich die Anschlüsse befinden. Ein QFP hat Gull-Wing-Anschlüsse an allen vier Seiten. Ein QFN hat flache Pads an den Kanten der Unterseite ohne Anschlussbeine. Ein BGA hat ein Raster aus Lotkugeln über die gesamte Unterseite. BGAs bieten die meisten Anschlüsse auf kleinster Fläche, QFNs sind kompakt mit hervorragender Wärmeabfuhr, und QFPs lassen sich am leichtesten prüfen und von Hand löten.

Aspekt	BGA	QFP	QFN
Anschlüsse	Ein Raster aus Lotkugeln auf der Unterseite	Gull-Wing-Anschlüsse an allen vier Seiten	Flache Pads an den Kanten der Unterseite, plus ein freiliegendes Wärme-Pad in der Mitte
Typische Pinzahl	Hunderte bis Tausende	Etwa 32 bis 300	Etwa 8 bis 100
Typisches Rastermaß	Etwa 0,4 bis 1,27 mm	Etwa 0,4 bis 0,8 mm	Etwa 0,4 bis 0,65 mm
Größe	Kompakt für die Pinzahl	Am größten: Die Anschlüsse ragen über den Gehäusekörper hinaus	Klein und flach
Elektrische Eigenschaften	Kurze Wege, geringe Induktivität	Längere Anschlüsse, höhere Induktivität	Kurze Wege, geringe Induktivität
Wärmeabfuhr	Gut, über die Kugeln und thermische Vias	Mäßig	Hervorragend, über das freiliegende Pad
Inspektion und Nacharbeit	Die Lötstellen sind verdeckt, daher ist Röntgeninspektion nötig und Nacharbeit schwierig	Einfach: Die Anschlüsse sind sichtbar und lassen sich von Hand löten	Schwieriger: Die Lötstellen sind teilweise unter dem Gehäuse verdeckt
Problem bei engem Rastermaß	Erfordert feine Vias und viele Leiterplattenlagen	Anschlüsse können sich verbiegen oder Brücken bilden, wenn das Rastermaß sehr eng ist	Mäßig
Typische Einsatzgebiete	CPUs, GPUs, FPGAs, SoCs und Speicher	Mikrocontroller und ältere ASICs	Mikrocontroller, HF, Power-Management und Sensoren

Die Zahlenangaben sind typische Größenordnungen und variieren je nach Prozessgeneration und Produkt.

Wann welches einsetzen

BGA: Wenn Sie viele Pins auf kleiner Fläche mit guten elektrischen Eigenschaften brauchen, wie bei Prozessoren und Speichern.
QFP: Wenn einfache Bestückung, Inspektion und Prototypenbau wichtiger sind als die Größe.
QFN: Wenn Sie ein kleines, flaches Gehäuse mit guter Wärmeabfuhr und mäßiger Pinzahl brauchen.

FAQ

Warum wird BGA für CPUs verwendet?

Ein BGA platziert ein Raster aus Lotkugeln über die gesamte Unterseite und bietet so Hunderte bis Tausende Verbindungen auf kleiner Fläche, mit kurzen Wegen und geringer Induktivität.

Ist QFN leichter zu löten als BGA?

Im Allgemeinen ja, aber QFN ist schwieriger als QFP, weil die Lötstellen teilweise unter dem Gehäuse verdeckt sind. BGA-Lötstellen sind vollständig verdeckt und erfordern Röntgeninspektion.

Was ist das freiliegende Pad bei einem QFN?

Ein Metall-Pad in der Mitte der Unterseite, das mit der Leiterplatte verlötet wird, um Wärme abzuführen, und das oft als Masseanschluss dient.

Welches Gehäuse eignet sich am besten zum Handlöten?

QFP, da seine Anschlüsse sichtbar und leicht erreichbar sind.

Wichtige Begriffe erklärt

BGA (Kugelgitteranordnung): Ball Grid Array. Ein Gehäuse mit hoher Anschlusszahl, bei dem Lotkugeln gitterförmig auf der Unterseite angeordnet sind.
CSP (Chip-Scale-Package): Sammelbegriff für Gehäuse, die auf nahezu die Chipgröße verkleinert sind. Sie sind in kompakten Geräten wie Smartphones weit verbreitet.