Cortex-A7核心板LGA封装版本发布

ZLG正式发布热销产品Cortex-A7系列核心板的LGA封装版本。本文先对产品展开介绍，其次讨论了LGA封装的特点和优势，最后对比了三种不同封装的核心板，帮助用户选择合适的核心板版本。

 Cortex-A7核心板（LGA版本）正式发布高性能低功耗的800MHz主频Cortex-A7核心板一直是ZLG致远电子的热销产品，受到业界广泛好评。相对于ARM9平台的核心板，其资源更丰富，性能更强大；相对于A8平台核心板，总体性能相匹敌，价格更便宜。Cortex-A7核心板可实现ARM9，A8等中低端平台方案的全线覆盖。  

 

  Cortex-A7核心板主频高达800MHz，集成了DDR3、NandFlash、Wi-Fi、蓝牙、zigbee、NFC、硬件看门狗等外设。同时系列产品自带8路UART、2路USB OTG、最高2路CAN-bus、2路以太网等十分强大的工业控制通讯接口。该系列核心板被广泛应用于一系列科技含量高的应用，如智能网关、工业4.0、手持机、扫描仪以及便携式医疗设备等。  

  考虑到Cortex-A7核心板应用场景广泛，不同应用场景下对核心板的焊接工艺和可靠性要求不完全相同，传统的连接器封装和邮票孔封装技术可能不满足现实要求。因此，致远电子针对Cortex-A7核心板在经典款板对板连接器封装的基础上，推出了全新款LGA（Land Grid Array，LGA）封装版本核心板，产品图片如下图所示。  

 

 

  如下图所示，相对于常规的连接器版本而言，LGA封装技术可以做到体积更小，质量更轻，安装密度更大，费用更低，同时极其适用于在一些湿热和化工环境下，需要对核心板刷三防漆的场景。多种多样的核心板封装工艺，可以完美适配用户不同的制造工艺要求。  

 

  体积对比图  

俯视结构图  

右视结构图    LGA的概念与特点随着社会信息化的不断进步，电子工业得到了迅猛发展，同时随之发展起来的还有电子封转技术，先进的电子元器件封装不断出现，已经完成从传统的小功率、引脚数量少、体积大、质量重、低可靠性到大功率、高集成度、微型化、高可靠性的转变。这种转变对电路组装技术提出了相应的要求：单位体积信息的提高（高密度化）；单位时间处理速度的提高（高速化）。为了满足这些要求，势必要提高电路组装的功能密度，这就成为了促进封装技术发展的最重要的因素。从封装结构可以这样地归纳封装的发展进程：TO—DIP—SOP—QFP—BGA—PGA—LGA—3D等。  

  球栅阵列封装（Ball Grid Array Package，BGA）是目前使用比较多的一种封装器件，这种封装的引脚在封装器件的下方，实现了集成电路引脚由四周引线方向向平面阵列方式的转变，引脚数目明显增多，引脚排列根据需求可以由多种方式。而栅格阵列封装（Land Grid Array，LGA）是与BGA很相似的一种封装形式，属于面阵列封装形式，这种封装期缴一出现就因为其封装体积小、安装密度低、可靠性高受到广泛使用，其示意图如下图所示。  

  与BGA不同的是LGA封装器件在封装体底部只有金属端子或焊盘，没有焊球或焊柱，在焊接时是使用印刷焊膏的方式来直接替代焊球或焊柱，这种焊接方式有效减少了芯片与PCB电路板的距离，使引出路径变短，电信号传递更快，电性能更好。另外，焊接高度的降低有利于组装的高密度化，同时避免了传统器件由于引脚共面性问题而引起的虚焊和焊接不良的问题，提高了成品率，为器件的运输也提供了方便，以上种种优点使得LGA器件被广泛应用于各种电子产品中。

         如何选择合适的核心板封装版本？核心板的封装关系到未来产品的生产便利性、生产成品率、现场试用的稳定性、现场试用的寿命、故障品故障排查定位便利性等等方面。随着LGA封装版本核心板的正式发布，ZLG致远电子可以为用户提供邮票孔，板对板连接器和LGA封装这三种封装类型的核心板。考虑电路板研发进度和风险的可控性，使用比较成熟的核心板来促进项目的开展和实施已经是大多数工程师的首选。那么在不同的应用场景下，核心板的封装应该如何选择?各种封装有什么优缺点?以及选择之后使用过程中有哪些注意事项?接下来本文将从这几个问题着手，对三种封装形式展开具体探讨。  1、邮票孔型封装邮票孔型封装以其类似IC的外观、可以使用类似IC的焊接和固定方式受到电子工程师的喜爱。所以在市面上很多款式的核心板采用此种封装。邮票孔封装样式举例如下图所示：  

 

  从上图可以看出邮票孔封装样式的核心板薄如邮票，边缘焊接引脚很像邮票的边缘，因此而得名。该类型封装由于和底板的连接固定方式为焊接，所以非常牢固，也及其适用于高度潮湿和高度震动的使用现场。比如海上项目、煤矿项目、食品加工厂项目等，这几类使用场合具有高温、高湿、高腐蚀的特点，邮票孔以其连接点焊接的稳固方式而特别适用于这几类项目场合。   当然邮票孔封装也尤其固有的一些限制或者缺点，比如：生产焊接成品率低、不适合多次回炉焊接、维修拆卸更换不便等等。焊接中可能会遇到以下问题：由于邮票孔核心板翘曲导致的贴片机焊接不良率偏高、由于焊接厂把核心板贴到背面进行二次回炉焊接导致的主CPU松动、由于维修拆卸导致底板焊盘掉落报废等等。

          所以如果确实因为使用场合要求而必须要选择邮票孔封装时，需要注意的问题有：采用全手工焊接来保证焊接产品率、采用机器焊接时切忌最后一次过炉贴核心板、做好报废率高的准备。  2、精密板对板连接器封装如果实在接受不了邮票孔封装带来的生产和维修的不便，也许精密板对板连接器封装是一种比较好的选择。此种封装采用公座母座对插形式，生产过程核心板不需要焊接，插入即可;维修过程方便插拔更换;故障排查可以更换核心板对比。所以该封装也被众多产品采用，该封装的样式如下图：  

 

  该种封装可以拔插，方便生产和维修更换。而且该封装由于引脚密度高，在很小的尺寸内即可引出较多引脚，所以该类型封装的核心板体积小巧。方便嵌入到产品尺寸受限的产品中，例如路侧视频桩、手持抄表器等。   当然也是由于引脚密度比较高，导致底板的母座焊接时难度稍高，尤其是产品的样品阶段，工程师进行手工焊接的时候常常会感觉抓狂。有些是焊接时把母座塑胶融化、有些是焊接时由于引脚密度太高导致一片引脚集体粘连、有些是看似焊接完美但实测引脚一片短路。   基于该封装的母座焊接难度偏高，所以即使样品阶段也最好请专业焊接人员焊接，或者贴片机焊接。如果确实无条件机器焊接，这里也提供一种焊接成功率比较高的手工焊接步骤：

在焊盘上均匀涂满焊锡(注意不能太多，太多焊锡会把母座垫高，也不能太少，太少了会导致虚焊);

把母座对准焊盘(注意采购母座时选用有固定柱的母座，方便对准);

使用烙铁逐个按压每一个引脚，达到焊接目的(注意是单独按压，主要是确保各个引脚不会短路，而且又达到焊接目的)。

3、LGA封装LGA即焊盘陈列封装,它在基板底制作有焊盘陈列，以表面贴装的方式使用，如下图所示。LGA封装具有封装密度大、器件安装高度低的特点，非常适合于需要紧凑安装的应用场合；由于没有引线，可以避免引线寄生电感产生的噪声，同时核心板紧贴底板表面焊接，提高了产品抗跌落和抗弯曲的能力；与板对板连接器相比，能够以比较小的封装容纳更多的输入／输出引脚，核心板温升相对较小；但是相对邮票孔封装而言，其插座制作复杂，成本稍高。  

 

    LGA封装可以直接上锡装在PCB上，也可以通过LGA插座连接，在采用这样的连接方式后，芯片与PCB的距离得以显著缩短，使得LGA封装的电气性能更加优异。正是因为LGA封装拥有更为优秀的特性，使得当今各种高密度的CPU、FPGA、DSP等芯片都纷纷转向LGA封装，毫无疑问，LGA封装已经成为一种主流的封装形式。   然而，对于LGA等这种封装底部间隙非常小的元器件，在回流焊接时，熔融的焊膏被挤到元件底部，较容易凝结成锡珠，因此焊接后短路，锡珠气孔开路的情况也比较常见。其作用机理为元件贴装后在元件下形成毛细管间隙，由于毛细管力和助剂的扩散特点渗入毛细管间隙，一些焊料颗粒随着助焊剂流渗到毛细管中。具体的解决措施如下：

标准化焊膏喷印量：对于喷印工艺而言，由于其焊膏体系的特性与印刷焊膏有明显不同。针对不同封装类型的元器件，一方面是通过可制造性设计分析，促进设计的规范化、标准化，为批量生产打好坚实的基础；第二方面，规范设计后，喷印参数即可根据标准封装同样建立参数库，解决所有产品的参数设置问题。

控制车间湿度：基于喷印工艺的喷印焊膏的助焊剂系统对空气湿度尤为敏感，对车间湿度的控制要求更高。采用喷印工艺时，要求车间湿度最好控制在50%RH以下。

其他改进措施：由于喷印焊膏助焊剂含量偏多，且焊膏喷印后堆叠的形状与印刷工艺的不同，因此，可适当减小贴装压力以较少锡珠、桥连缺陷的产生。

原文标题：【明星阵容，全线到齐 】800MHz主频，Cortex-A7核心板LGA封装版本正式发布

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责任编辑：haq