ボールグリッドアレイ（BGA）のメリット・デメリット完全解説

プリント基板（PCB）は電子回路の性能を左右する重要な要素です。しかし、基板の性能はそのレイアウト構造に依存します。PCBレイアウトとは、効率と安定性を向上させるための多様な部品配置のことです。近年、アレイ形式のPCB利用が人気を集めています。中でもボールグリッドアレイ（BGA）は、その有益な特徴から広く採用されています。BGAは高密度接続を要求する基板で使用されます。なぜBGAがOEMの第一選択となったのか、デメリットは何か。本記事では、この技術の長所と短所の両面に焦点を当てて解説します。

ボールグリッドアレイ（BGA）を使用するメリット

BGAが他より人気を集める重要な利点は以下の通りです：

• 高密度：

  現在、多くの電子アプリケーションが多数のピンを持つ小型パッケージを要求しています。このため、ピングリッドアレイ（PGA）やデュアルインライン表面実装（SOIC）パッケージが導入され、低配線密度を実現しました。しかし、PCBメーカーは多くの問題に直面し、ピンブリッジングがその一つでした。BGAはこの問題を解決します。はんだボールがパッケージ保持に必要な適切なはんだ付けを提供するからです。これらのはんだボールは互いに近接配置されるため、相互接続が強化され、PCBのフットプリントが削減されます。BGA部品による高密度接続は、PCB上の面積を効率的に活用します。

• 信頼性の高い構造：

  PGAパッケージで使用されるピンは薄く脆いため、容易に損傷や曲がりが生じます。しかし、BGAパッケージではこの問題が発生しません。BGAでは、はんだパッドがはんだボールと接続されており、システムの信頼性が向上します。

• 高速動作時の優れた性能：

  BGAでは、はんだボールが互いに近接配置されるため、部品間の結合が密になり、相互接続が強化され、高速動作時の信号歪みが低減されます。つまり、高速でより高い電気的性能を発揮します。

• 部品損傷のリスク低減：

  PGAとは異なり、BGAのはんだボールは加熱プロセスで溶融し、基板に付着します。これにより、部品損傷のリスクが低減されます。

• 過熱の抑制：

  BGAパッケージには多数の熱伝導チャネルが含まれ、IC基板から熱を逃がします。これにより、過熱のリスクが大幅に低減されます。

ボールグリッドアレイ（BGA）のデメリット

他の電子アプリケーションと同様、BGAにも欠点があります。主なものは以下の通りです：

• 検査が困難：

  BGAは、メーカーがICダイを配置する小さな材料片です。BGAは微小なため、肉眼ではんだ接合部を検査するのは困難です。ただし、特殊な顕微鏡やX線装置を使用すれば解決可能です。

• ストレスに弱い：

  基板からの曲げ応力により、BGAは信頼性問題を引き起こすストレスを受けやすいです。

• コストが高い：

  BGAパッケージのはんだ付けに必要な装置は非常に高価です。そのため、BGAパッケージ自体も高価になります。また、極めて少量の最小パッケージには手はんだが使用されます。

上記のメリットがBGAの幅広い採用に寄与しており、BGAパッケージの需要は高まっています。先進技術で動作するBGAデバイスですが、故障に脆弱でもあります。最大の問題の一つははんだ接合部の故障です。したがって、リワークプロセスを削減するため、全ての接合部を個別に検査することが重要です。次のプロジェクトでBGAを検討中なら、Creative Hi-Techのような業界トップクラスの信頼できるメーカーから調達することが重要です。同社は、カスタマイズ仕様で幅広いBGAパッケージを提供しています。

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