BGA vs LGA : Différences Clés des Boîtiers Grille pour Circuits Intégrés

Vous souvenez-vous de l'époque où nous devions manipuler d'énormes circuits intégrés ? Heureusement, c'est révolu : nous disposons désormais de CI compacts et miniatures. Les fabricants les exploitent pour concevoir de minuscules CPU capables de piloter les ordinateurs les plus puissants. Mais lorsqu'on parle de processeurs, on croise immanquablement les termes BGA et LGA. Bien qu'ils se ressemblent, ils désignent des types de boîtiers de CI distincts aux caractéristiques bien différentes.

Poursuivez votre lecture pour tout comprendre sur ces boîtiers, leurs cas d'usage et leurs différences.

Qu'est-ce qu'un BGA ?

Ball Grid Array (Grille à Billes)

Le Ball Grid Array (BGA) est un boîtier de CI qui a succédé au Pin Grid Array (PGA). Alors que le PGA utilise des broches pour se connecter au PCB, le BGA emploie des plots munis de minuscules billes de soudure.

Les BGA ne fonctionnent qu'avec des PCB comportant des motifs de plots en cuivre correspondant aux billes de soudure. Ces billes peuvent être placées manuellement ou automatiquement. Un flux collant maintient les BGA en place pendant l'assemblage.

Pin Grid Array (Grille à Broches)

Source : Wikimedia Commons

Après l'assemblage, les fabricants chauffent les BGA au four à refusion ou par infrarouge. Ce processus fait fondre la soudure et fixe le boîtier au PCB, assurant un alignement correct et une distance de séparation adéquate vis-à-vis des autres composants.

Une fois la soudure refroidie et solidifiée, elle relie le BGA au PCB. On trouve parfois ces billes de soudure à la fois sur le boîtier et sur le PCB, ce qui permet de connecter deux boîtiers entre eux.

Qu'est-ce qu'un LGA ?

Land Grid Array (Grille à Plots)

Le Land Grid Array (LGA) est un boîtier de CI dont les broches se trouvent sur le connecteur (socket) du PCB, et non sur le CI lui-même. Cela s'applique lorsque le PCB possède un connecteur à socket.

Si votre PCB n'a pas de socket, il est possible de souder directement les LGA sur la carte.

Les LGA présentent sur leur face inférieure une grille de contacts rectangulaires (appelés « lands »). Il n'est pas obligatoire d'utiliser toutes les rangées et colonnes de la grille.

De plus, les fabricants peuvent réaliser ces plots avec de la pâte à souder ou des sockets LGA. Les éléments de la grille peuvent avoir différentes formes et tailles polygonales : triangulaires, circulaires, ou même en nid d'abeille.

Les fabricants optimisent généralement leurs conceptions pour obtenir la meilleure forme d'adaptation aux contacts à ressort, la similitude des contacts et une distance électrique adéquate vis-à-vis des contacts voisins.

Qu'est-ce qu'un Socket CPU ?

Socket CPU LGA

Les sockets CPU sur PCB utilisent diverses broches pour connecter un processeur à une carte mère. Les CPU connectés via socket ne nécessitent pas de soudure, ce qui permet un remplacement aisé.

Les fabricants utilisent souvent des sockets CPU pour les PC de bureau gaming, tandis que les portables intègrent majoritairement des versions soudées.

Choisir une carte mère ne se limite pas aux fonctionnalités souhaitées. Il faut aussi vérifier que son socket CPU est compatible avec votre modèle de processeur.

Peu importe la performance de votre CPU : il ne fonctionnera pas avec le mauvais socket. Intel et AMD proposent différents types de sockets pour leurs CPU grand public et haut de gamme.

LGA vs BGA

Examinons de plus près les différences entre ces grilles et leurs applications dans les circuits PC.

LGA vs BGA : Avantages et Inconvénients

Avantages du BGA

Ball Grid Array

• Les BGA occupent peu d'espace grâce à leur petite taille, permettant une utilisation optimale de la surface. Quelle que soit la taille du boîtier, il est possible de créer des gadgets compacts et puissants.
• Il est facile de dessouder les boîtiers BGA sans endommager le PCB ni le boîtier.
• On peut retirer les vieilles billes de soudure usées par déballage (deballing).
• On peut ajouter de nouvelles billes par rebillage (reballing).
• Les boîtiers BGA surchauffent rarement grâce à leur excellente dissipation thermique.
• Les puces BGA ne sont pas permanentes : elles se dessoudent facilement et peuvent être transférées sur d'autres appareils sans dommage. Le déballage/rebillage permet de remédier à des billes affaiblies.
• Le BGA peut servir de CPU d'ordinateur grâce à ses excellentes propriétés thermiques et mécaniques.
• Les BGA offrent des chemins de connexion courts, donc une faible impédance et une génération de signaux rapide.

Inconvénients des BGA

Boîtier BGA sur PCB

• L'inspection des joints de soudure sur un BGA est difficile. Il faut recourir aux rayons X pour accéder à la connexion composant-PCB, car les BGA se connectent par leur face inférieure.
• Les boîtiers BGA ne conviennent qu'aux circuits multicouches, limitant leurs applications.
• Bien que faciles à dessouder, ils nécessitent un équipement spécial pour être soudés au PCB.
• Les réparations BGA sont délicates et requièrent expertise et outillage spécifique.

Avantages des LGA

• Les LGA sont compacts et permettent de construire de petits appareils puissants.
• Les boîtiers LGA sont plus durables et moins fragiles. Pourquoi ? Parce que les broches sont sur la carte, pas sur le CPU. Les points d'appui du socket offrent une durabilité remarquable.
• Les broches LGA sont minuscules, permettant d'en intégrer beaucoup dans un espace réduit.

Inconvénients des LGA

• Bien que résistants, les LGA peuvent coûter cher à réparer en cas de problème.

LGA vs BGA : Composants

Les LGA n'utilisent pas de billes pour la connexion. Ils emploient des contacts plats nécessitant un socket ou une soudure directe pour se connecter au PCB.

En revanche, les BGA utilisent des billes pour se connecter aux PCB. Les fabricants fixent généralement ces billes sur la face inférieure des boîtiers.

LGA vs BGA : Facilité de Connexion et de Remplacement

Les LGA se connectent aisément au PCB. Ces PCB intègrent généralement des sockets où l'on insère le CPU LGA. Le remplacement est simple : on retire l'ancien CPU et on insère le nouveau.

Socket LGA

Les BGA, eux, nécessitent un équipement spécial pour la connexion et le retrait de leur socket CPU. Bien que presque sans risque, le processus reste plus coûteux que pour les LGA.

Socket BGA

LGA vs BGA : Utilisation dans les Microprocesseurs

La plupart des grands fabricants comme AMD et Intel privilégient les boîtiers LGA, surtout pour les PC de bureau gaming.

CPU Intel Xeon LGA

Certains fabricants utilisent encore le BGA pour monter définitivement des microprocesseurs, puces WiFi et FPGA.

BGA vs LGA : Lequel Choisir ?

BGA et LGA sont tous deux excellents. Votre choix doit dépendre de vos préférences ou de ce qui convient le mieux à votre projet.

En Résumé

LGA et BGA sont d'excellents boîtiers de CI utilisés depuis des années. Malgré leurs inconvénients, leurs performances ont permis de nombreuses avancées technologiques.

Par exemple, ces boîtiers ont permis de créer des appareils puissants : smartphones, montres connectées, tablettes, etc. Ils autorisent aussi des PC aux performances élevées.

Qu'en pensez-vous ? Avez-vous besoin d'aide pour utiliser ces boîtiers efficacement ? N'hésitez pas à nous contacter.