Nederlands
Menu

BGA, QFP en QFN: IC-packagetypen vergeleken

Dit zijn drie gangbare oppervlaktemontage-IC-packages die verschillen in de plaats van de aansluitingen. Een QFP heeft gullwing-leads aan vier zijden. Een QFN heeft platte pads langs de rand van de onderkant en geen leads. Een BGA heeft soldeerballen in een raster over de hele onderkant. BGA biedt de meeste aansluitingen op het kleinste oppervlak, QFN is klein en koelt uitstekend, en QFP is het eenvoudigst te inspecteren en met de hand te solderen.

KenmerkBGAQFPQFN
AansluitingenSoldeerballen in een raster op de onderkantGullwing-leads aan vier zijdenPlatte pads langs de rand van de onderkant en een vrijliggende thermische pad in het midden
Typisch aantal pinnenHonderden tot duizendenOngeveer 32 tot 300Ongeveer 8 tot 100
Typische pitchOngeveer 0,4 tot 1,27 mmOngeveer 0,4 tot 0,8 mmOngeveer 0,4 tot 0,65 mm
AfmetingenKlein voor het aantal pinnenHet grootst. De leads steken buiten de behuizing uitKlein en dun
Elektrische prestatiesKorte paden en lage inductieLange leads en hogere inductieKorte paden en lage inductie
WarmteafvoerGoed. Via de ballen en thermische viasGemiddeldUitstekend. Via de vrijliggende pad
Inspectie en reworkDe verbindingen zijn verborgen, dus röntgeninspectie is nodig en rework is moeilijkEenvoudig. De leads zijn zichtbaar en handsolderen is mogelijkIets lastiger. Een deel van de verbindingen zit onder het package
Problemen bij kleine pitchFijne vias en veel printplaatlagen nodigBij zeer kleine pitch buigen leads of ontstaan bruggenGemiddeld
Belangrijkste toepassingenCPU's, GPU's, FPGA's, SoC's, geheugensMicrocontrollers, oudere ASIC'sMicrocontrollers, RF, voedingsbeheer, sensoren

De getalswaarden zijn typische ordegroottes en variëren per procesgeneratie en product.

Wanneer welke variant?

BGA
Wanneer veel pinnen op een klein oppervlak en goede elektrische prestaties nodig zijn. Processors, geheugens.
QFP
Wanneer gemakkelijk monteren, inspecteren en prototypen belangrijker zijn dan de afmetingen.
QFN
Wanneer een klein, dun package met goede warmteafvoer en een gemiddeld aantal pinnen gewenst is.

Veelgestelde vragen

Waarom gebruiken CPU's BGA?

Een BGA heeft soldeerballen in een raster over de hele onderkant, waardoor op een klein oppervlak honderden tot duizenden verbindingen mogelijk zijn, met korte paden en lage inductie.

Is een QFN gemakkelijker te solderen dan een BGA?

Over het algemeen wel, maar een QFN is lastiger dan een QFP, omdat een deel van de verbindingen onder het package zit. De verbindingen van een BGA zijn volledig verborgen en vragen röntgeninspectie.

Wat is de vrijliggende pad van een QFN?

Een metalen pad in het midden van de onderkant dat op de printplaat wordt gesoldeerd om warmte af te voeren. Het dient vaak ook als massaverbinding.

Welk package is het geschiktst voor handsolderen?

De QFP, omdat de leads zichtbaar en goed bereikbaar zijn.

Test uw begrip

Welke eigenschap van een BGA-behuizing (ball grid array) is juist?

  1. ALeads komen uit twee zijden van de behuizing
  2. BLeads in vleugelvorm (gull-wing) komen uit vier zijden van de behuizing
  3. CAan de onderzijde van de behuizing zijn soldeerballen in een raster geplaatst
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: C. Aan de onderzijde van de behuizing zijn soldeerballen in een raster geplaatst

Bij BGA zijn over de hele onderzijde van de behuizing soldeerballen in een raster geplaatst als externe aansluitingen. Omdat aansluitingen over een oppervlak kunnen worden genomen, passen er bij dezelfde afmeting meer aansluitingen dan bij QFP, waarvan de leads alleen aan de rand kunnen zitten, en wordt de bedrading korter. Omdat de verbindingen aan de onderkant verborgen zijn en niet visueel te controleren, wordt met röntgenstraling geïnspecteerd. Leads uit twee zijden is SOP, en gull-wing-leads uit vier zijden is QFP.

Welke eigenschap van een QFN-behuizing (Quad Flat No-lead) is juist?

  1. ALange leads komen naar buiten uit vier zijden van de behuizing
  2. BEen kleine behuizing zonder naar buiten stekende leads, met elektroden aan de vier randen van de onderzijde
  3. COver de hele onderzijde zijn soldeerballen in een raster geplaatst
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. Een kleine behuizing zonder naar buiten stekende leads, met elektroden aan de vier randen van de onderzijde

QFN is een behuizing zonder uitstekende leads aan de zijkant, waarvan de elektroden aan de rand van de onderzijde blootliggen. Doordat de leads kort zijn, is de inductantie klein en kan de behuizing klein en dun zijn. Omdat de grote thermische pad in het midden van de onderzijde op het substraat wordt gesoldeerd en warmte via vias in het substraat kan worden afgevoerd, is ook de warmteafvoer uitstekend. Omdat de verbindingen aan de onderkant verborgen zijn, is visuele inspectie echter moeilijk. Lange leads aan vier zijden is QFP en rasters van ballen is BGA.

Welke behuizing voor oppervlaktemontage heeft leads in gull-wing-vorm aan twee zijden van de behuizing?

  1. ASOP
  2. BQFP
  3. CBGA
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: A. SOP

SOP (Small Outline Package) is een behuizing voor oppervlaktemontage met naar buiten gebogen leads (gull-wing) als vleugels van een meeuw aan de twee lange zijden. Omdat de uiteinden van de leads zichtbaar zijn, is de soldeertoestand gemakkelijk visueel te controleren, en wordt het veel gebruikt voor IC's met weinig pennen. De dunne uitvoering TSOP is gebruikt voor onder meer geheugens. Leads aan vier zijden is QFP en ballen aan de onderzijde is BGA.

  1. Welk probleem treedt gemakkelijk op bij een QFP met veel pennen wanneer de afstand tussen de leads te klein wordt?
  2. Welke classificatie voor vochtopname legt onder meer vast hoe lang een oppervlaktemontagebehuizing na het openen van de vochtdichte verpakking tot reflow mag blijven liggen?
  3. Welke uitleg over CSP (chip size package) is juist?

Oefenvragen over Packaging en montage

Belangrijke termen uitgelegd

BGA
Ball grid array. Package voor veel pennen met soldeerballetjes in een raster aan de onderkant.
CSP (chip scale package)
Verzamelnaam voor packages die tot vrijwel dezelfde afmetingen als de chip zijn verkleind. Wordt veel gebruikt in kleine apparaten zoals smartphones.

Verwante vergelijkingen