Cortex-A7核心板LGA封裝版本發(fā)布

ZLG正式發(fā)布熱銷產(chǎn)品Cortex-A7系列核心板的LGA封裝版本。本文先對(duì)產(chǎn)品展開(kāi)介紹，其次討論了LGA封裝的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，最后對(duì)比了三種不同封裝的核心板，幫助用戶選擇合適的核心板版本。

Cortex-A7核心板（LGA版本）正式發(fā)布高性能低功耗的800MHz主頻Cortex-A7核心板一直是ZLG致遠(yuǎn)電子的熱銷產(chǎn)品，受到業(yè)界廣泛好評(píng)。相對(duì)于ARM9平臺(tái)的核心板，其資源更豐富，性能更強(qiáng)大；相對(duì)于A8平臺(tái)核心板，總體性能相匹敵，價(jià)格更便宜。Cortex-A7核心板可實(shí)現(xiàn)ARM9，A8等中低端平臺(tái)方案的全線覆蓋。

Cortex-A7核心板主頻高達(dá)800MHz，集成了DDR3、NandFlash、Wi-Fi、藍(lán)牙、zigbee、NFC、硬件看門狗等外設(shè)。同時(shí)系列產(chǎn)品自帶8路UART、2路USB OTG、最高2路CAN-bus、2路以太網(wǎng)等十分強(qiáng)大的工業(yè)控制通訊接口。該系列核心板被廣泛應(yīng)用于一系列科技含量高的應(yīng)用，如智能網(wǎng)關(guān)、工業(yè)4.0、手持機(jī)、掃描儀以及便攜式醫(yī)療設(shè)備等。

考慮到Cortex-A7核心板應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，不同應(yīng)用場(chǎng)景下對(duì)核心板的焊接工藝和可靠性要求不完全相同，傳統(tǒng)的連接器封裝和郵票孔封裝技術(shù)可能不滿足現(xiàn)實(shí)要求。因此，致遠(yuǎn)電子針對(duì)Cortex-A7核心板在經(jīng)典款板對(duì)板連接器封裝的基礎(chǔ)上，推出了全新款LGA（Land Grid Array，LGA）封裝版本核心板，產(chǎn)品圖片如下圖所示。

如下圖所示，相對(duì)于常規(guī)的連接器版本而言，LGA封裝技術(shù)可以做到體積更小，質(zhì)量更輕，安裝密度更大，費(fèi)用更低，同時(shí)極其適用于在一些濕熱和化工環(huán)境下，需要對(duì)核心板刷三防漆的場(chǎng)景。多種多樣的核心板封裝工藝，可以完美適配用戶不同的制造工藝要求。

體積對(duì)比圖

俯視結(jié)構(gòu)圖

右視結(jié)構(gòu)圖 LGA的概念與特點(diǎn)隨著社會(huì)信息化的不斷進(jìn)步，電子工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，同時(shí)隨之發(fā)展起來(lái)的還有電子封轉(zhuǎn)技術(shù)，先進(jìn)的電子元器件封裝不斷出現(xiàn)，已經(jīng)完成從傳統(tǒng)的小功率、引腳數(shù)量少、體積大、質(zhì)量重、低可靠性到大功率、高集成度、微型化、高可靠性的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變對(duì)電路組裝技術(shù)提出了相應(yīng)的要求：?jiǎn)挝惑w積信息的提高（高密度化）；單位時(shí)間處理速度的提高（高速化）。為了滿足這些要求，勢(shì)必要提高電路組裝的功能密度，這就成為了促進(jìn)封裝技術(shù)發(fā)展的最重要的因素。從封裝結(jié)構(gòu)可以這樣地歸納封裝的發(fā)展進(jìn)程：TO—DIP—SOP—QFP—BGA—PGA—LGA—3D等。

球柵陣列封裝（Ball Grid Array Package，BGA）是目前使用比較多的一種封裝器件，這種封裝的引腳在封裝器件的下方，實(shí)現(xiàn)了集成電路引腳由四周引線方向向平面陣列方式的轉(zhuǎn)變，引腳數(shù)目明顯增多，引腳排列根據(jù)需求可以由多種方式。而柵格陣列封裝（Land Grid Array，LGA）是與BGA很相似的一種封裝形式，屬于面陣列封裝形式，這種封裝期繳一出現(xiàn)就因?yàn)槠浞庋b體積小、安裝密度低、可靠性高受到廣泛使用，其示意圖如下圖所示。

與BGA不同的是LGA封裝器件在封裝體底部只有金屬端子或焊盤，沒(méi)有焊球或焊柱，在焊接時(shí)是使用印刷焊膏的方式來(lái)直接替代焊球或焊柱，這種焊接方式有效減少了芯片與PCB電路板的距離，使引出路徑變短，電信號(hào)傳遞更快，電性能更好。另外，焊接高度的降低有利于組裝的高密度化，同時(shí)避免了傳統(tǒng)器件由于引腳共面性問(wèn)題而引起的虛焊和焊接不良的問(wèn)題，提高了成品率，為器件的運(yùn)輸也提供了方便，以上種種優(yōu)點(diǎn)使得LGA器件被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。

如何選擇合適的核心板封裝版本？核心板的封裝關(guān)系到未來(lái)產(chǎn)品的生產(chǎn)便利性、生產(chǎn)成品率、現(xiàn)場(chǎng)試用的穩(wěn)定性、現(xiàn)場(chǎng)試用的壽命、故障品故障排查定位便利性等等方面。隨著LGA封裝版本核心板的正式發(fā)布，ZLG致遠(yuǎn)電子可以為用戶提供郵票孔，板對(duì)板連接器和LGA封裝這三種封裝類型的核心板。考慮電路板研發(fā)進(jìn)度和風(fēng)險(xiǎn)的可控性，使用比較成熟的核心板來(lái)促進(jìn)項(xiàng)目的開(kāi)展和實(shí)施已經(jīng)是大多數(shù)工程師的首選。那么在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，核心板的封裝應(yīng)該如何選擇?各種封裝有什么優(yōu)缺點(diǎn)?以及選擇之后使用過(guò)程中有哪些注意事項(xiàng)?接下來(lái)本文將從這幾個(gè)問(wèn)題著手，對(duì)三種封裝形式展開(kāi)具體探討。 1、郵票孔型封裝郵票孔型封裝以其類似IC的外觀、可以使用類似IC的焊接和固定方式受到電子工程師的喜愛(ài)。所以在市面上很多款式的核心板采用此種封裝。郵票孔封裝樣式舉例如下圖所示：

從上圖可以看出郵票孔封裝樣式的核心板薄如郵票，邊緣焊接引腳很像郵票的邊緣，因此而得名。該類型封裝由于和底板的連接固定方式為焊接，所以非常牢固，也及其適用于高度潮濕和高度震動(dòng)的使用現(xiàn)場(chǎng)。比如海上項(xiàng)目、煤礦項(xiàng)目、食品加工廠項(xiàng)目等，這幾類使用場(chǎng)合具有高溫、高濕、高腐蝕的特點(diǎn)，郵票孔以其連接點(diǎn)焊接的穩(wěn)固方式而特別適用于這幾類項(xiàng)目場(chǎng)合。 當(dāng)然郵票孔封裝也尤其固有的一些限制或者缺點(diǎn)，比如：生產(chǎn)焊接成品率低、不適合多次回爐焊接、維修拆卸更換不便等等。焊接中可能會(huì)遇到以下問(wèn)題：由于郵票孔核心板翹曲導(dǎo)致的貼片機(jī)焊接不良率偏高、由于焊接廠把核心板貼到背面進(jìn)行二次回爐焊接導(dǎo)致的主CPU松動(dòng)、由于維修拆卸導(dǎo)致底板焊盤掉落報(bào)廢等等。

所以如果確實(shí)因?yàn)槭褂脠?chǎng)合要求而必須要選擇郵票孔封裝時(shí)，需要注意的問(wèn)題有：采用全手工焊接來(lái)保證焊接產(chǎn)品率、采用機(jī)器焊接時(shí)切忌最后一次過(guò)爐貼核心板、做好報(bào)廢率高的準(zhǔn)備。 2、精密板對(duì)板連接器封裝如果實(shí)在接受不了郵票孔封裝帶來(lái)的生產(chǎn)和維修的不便，也許精密板對(duì)板連接器封裝是一種比較好的選擇。此種封裝采用公座母座對(duì)插形式，生產(chǎn)過(guò)程核心板不需要焊接，插入即可;維修過(guò)程方便插拔更換;故障排查可以更換核心板對(duì)比。所以該封裝也被眾多產(chǎn)品采用，該封裝的樣式如下圖：

該種封裝可以拔插，方便生產(chǎn)和維修更換。而且該封裝由于引腳密度高，在很小的尺寸內(nèi)即可引出較多引腳，所以該類型封裝的核心板體積小巧。方便嵌入到產(chǎn)品尺寸受限的產(chǎn)品中，例如路側(cè)視頻樁、手持抄表器等。 當(dāng)然也是由于引腳密度比較高，導(dǎo)致底板的母座焊接時(shí)難度稍高，尤其是產(chǎn)品的樣品階段，工程師進(jìn)行手工焊接的時(shí)候常常會(huì)感覺(jué)抓狂。有些是焊接時(shí)把母座塑膠融化、有些是焊接時(shí)由于引腳密度太高導(dǎo)致一片引腳集體粘連、有些是看似焊接完美但實(shí)測(cè)引腳一片短路。 基于該封裝的母座焊接難度偏高，所以即使樣品階段也最好請(qǐng)專業(yè)焊接人員焊接，或者貼片機(jī)焊接。如果確實(shí)無(wú)條件機(jī)器焊接，這里也提供一種焊接成功率比較高的手工焊接步驟：

在焊盤上均勻涂滿焊錫(注意不能太多，太多焊錫會(huì)把母座墊高，也不能太少，太少了會(huì)導(dǎo)致虛焊);

把母座對(duì)準(zhǔn)焊盤(注意采購(gòu)母座時(shí)選用有固定柱的母座，方便對(duì)準(zhǔn));

使用烙鐵逐個(gè)按壓每一個(gè)引腳，達(dá)到焊接目的(注意是單獨(dú)按壓，主要是確保各個(gè)引腳不會(huì)短路，而且又達(dá)到焊接目的)。

3、LGA封裝LGA即焊盤陳列封裝,它在基板底制作有焊盤陳列，以表面貼裝的方式使用，如下圖所示。LGA封裝具有封裝密度大、器件安裝高度低的特點(diǎn)，非常適合于需要緊湊安裝的應(yīng)用場(chǎng)合；由于沒(méi)有引線，可以避免引線寄生電感產(chǎn)生的噪聲，同時(shí)核心板緊貼底板表面焊接，提高了產(chǎn)品抗跌落和抗彎曲的能力；與板對(duì)板連接器相比，能夠以比較小的封裝容納更多的輸入／輸出引腳，核心板溫升相對(duì)較小；但是相對(duì)郵票孔封裝而言，其插座制作復(fù)雜，成本稍高。

LGA封裝可以直接上錫裝在PCB上，也可以通過(guò)LGA插座連接，在采用這樣的連接方式后，芯片與PCB的距離得以顯著縮短，使得LGA封裝的電氣性能更加優(yōu)異。正是因?yàn)長(zhǎng)GA封裝擁有更為優(yōu)秀的特性，使得當(dāng)今各種高密度的CPU、FPGA、DSP等芯片都紛紛轉(zhuǎn)向LGA封裝，毫無(wú)疑問(wèn)，LGA封裝已經(jīng)成為一種主流的封裝形式。 然而，對(duì)于LGA等這種封裝底部間隙非常小的元器件，在回流焊接時(shí)，熔融的焊膏被擠到元件底部，較容易凝結(jié)成錫珠，因此焊接后短路，錫珠氣孔開(kāi)路的情況也比較常見(jiàn)。其作用機(jī)理為元件貼裝后在元件下形成毛細(xì)管間隙，由于毛細(xì)管力和助劑的擴(kuò)散特點(diǎn)滲入毛細(xì)管間隙，一些焊料顆粒隨著助焊劑流滲到毛細(xì)管中。具體的解決措施如下：

標(biāo)準(zhǔn)化焊膏噴印量：對(duì)于噴印工藝而言，由于其焊膏體系的特性與印刷焊膏有明顯不同。針對(duì)不同封裝類型的元器件，一方面是通過(guò)可制造性設(shè)計(jì)分析，促進(jìn)設(shè)計(jì)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，為批量生產(chǎn)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；第二方面，規(guī)范設(shè)計(jì)后，噴印參數(shù)即可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)封裝同樣建立參數(shù)庫(kù)，解決所有產(chǎn)品的參數(shù)設(shè)置問(wèn)題。

控制車間濕度：基于噴印工藝的噴印焊膏的助焊劑系統(tǒng)對(duì)空氣濕度尤為敏感，對(duì)車間濕度的控制要求更高。采用噴印工藝時(shí)，要求車間濕度最好控制在50%RH以下。

其他改進(jìn)措施：由于噴印焊膏助焊劑含量偏多，且焊膏噴印后堆疊的形狀與印刷工藝的不同，因此，可適當(dāng)減小貼裝壓力以較少錫珠、橋連缺陷的產(chǎn)生。

原文標(biāo)題：【明星陣容，全線到齊 】800MHz主頻，Cortex-A7核心板LGA封裝版本正式發(fā)布

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