[{"data":1,"prerenderedAt":51},["ShallowReactive",2],{"blog-what-is-bga-it":3},{"title":4,"description":5,"date":6,"lastUpdated":6,"category":7,"image":8,"readingTime":9,"wordCount":10,"timeRequired":11,"htmlContent":12,"faq":13,"tags":14,"slug":25,"sourceLocale":26,"jsonld":27},"Cos'è un BGA (Ball Grid Array)? Tipologie di package, sfere e progettazione PCB","Guida ingegneristica ai package BGA (Ball Grid Array): PBGA vs FCBGA, BGA vs LGA vs PGA, regole di layout NSMD, ispezione a raggi X (AXI) e rilavorazione.","2025-10-10","technology","/assets/img/blogs/circuit-board.webp",10,1955,"PT10M","\u003Cp>Il Ball Grid Array (BGA) è un'architettura di package a montaggio superficiale (SMT) ad altissima densità che impiega una matrice bidimensionale di sfere metalliche di saldatura posizionate sulla superficie inferiore del componente, al posto dei tradizionali reofori o piedini metallici perimetrali. Sfruttando l'intera superficie della base per i collegamenti di ingresso/uscita (I/O), il package BGA supera i limiti fisici delle strutture con pin perimetrali come i QFP (Quad Flat Package).\u003C/p>\n\u003Cp>Nei microprocessori di elaborazione, nelle memorie ad alte prestazioni e nelle centraline industriali, il \u003Cstrong>BGA Ball Grid Array\u003C/strong> offre vantaggi elettrici e termici determinanti. Le connessioni ultracorte riducono l'induttanza parassita a meno di 1 nH (rispetto ai 5 - 10 nH dei package con piedini tradizionali), garantendo l'integrità del segnale a velocità di diversi gigabit al secondo. Parallelamente, le sfere termiche interne convogliano il calore nei piani di massa interni del circuito stampato. Questa guida illustra \u003Cstrong>cos'è un BGA\u003C/strong>, mette a confronto \u003Cstrong>BGA vs LGA vs PGA\u003C/strong>, approfondisce il layout dei pad NSMD e SMD e descrive i processi di montaggio, controllo a raggi X e rework.\u003C/p>\n\u003Cdiv data-component=\"BlogQuickQuoteInline\">\u003C/div>\n\n\u003Ch2>Cos'è un BGA (Ball Grid Array)?\u003C/h2>\n\u003Cp>Il \u003Cstrong>BGA (Ball Grid Array)\u003C/strong> è stato introdotto per risolvere la saturazione delle interconnessioni nei circuiti integrati complessi (CPU, FPGA, memorie, SoC) che richiedono centinaia o migliaia di connessioni elettriche.\u003C/p>\n\u003Cp>Nei package tradizionali con piedini perimetrali (come i QFP), l'aumento delle connessioni costringeva a ridurre il passo tra i piedini a 0,4 mm o 0,3 mm. Con questi valori micrometrici, i piedini metallici si piegano facilmente durante la manipolazione e provocano frequenti cortocircuiti (ponti di saldatura) in serigrafia.\u003C/p>\n\u003Cp>L'architettura BGA risolve questo problema distribuendo le connessioni su una griglia piana sottostante il corpo del componente:\u003C/p>\n\u003Cul>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Densità di I/O senza precedenti\u003C/strong>: Un package da 35 mm × 35 mm con passo da 1,0 mm alloggia agevolmente oltre 1.000 sfere, mentre un QFP della stessa dimensione si ferma a circa 300 connessioni perimetrali.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Induttanza parassita minima e integrità del segnale\u003C/strong>: Dopo il montaggio, le sfere collassate presentano un'altezza di soli 0,3 - 0,6 mm. Questo percorso elettrico ridottissimo minimizza il rumore di commutazione (ground bounce), limita le interferenze elettromagnetiche (EMI) e preserva i tempi di salita dei segnali differenziali rapidi.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Smaltimento termico efficiente\u003C/strong>: Molti package BGA integrano un gruppo centrale di sfere termiche direttamente sotto il silicio, scaricando il calore nei piani di massa del PCB tramite via termici dedicati.\u003C/li>\n\u003C/ul>\n\u003Cp>La criticità del package BGA risiede nell'ispezione: essendo i giunti di saldatura celati sotto il corpo del chip, non possono essere verificati otticamente (AOI) e richiedono sistemi a raggi X (AXI), oltre a stazioni di rework ad aria calda per la sostituzione.\u003C/p>\n\u003Ch2>Tipologie e famiglie di package BGA\u003C/h2>\n\u003Cp>Durante l'evoluzione del packaging dei semiconduttori sono state introdotte diverse varianti costruttive:\u003C/p>\n\u003Ctable>\n\u003Cthead>\n\u003Ctr>\n\u003Cth align=\"left\">Famiglia BGA\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">Substrato del package\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">Connessione del die\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">Passo sfere tipico (mm)\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">Numero di connessioni\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">Caratteristiche costruttive e impiego\u003C/th>\n\u003C/tr>\n\u003C/thead>\n\u003Ctbody>\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>PBGA (Plastic BGA)\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Laminato organico in resina BT\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Wire bonding su colla epossidica\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 1,0 a 1,27\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 196 a oltre 1.000\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Economico, eccellente compatibilità di dilatazione con l'FR-4; ampiamente usato per microcontrollori e DSP.\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>CBGA (Ceramic BGA)\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Ceramica di allumina ($Al_2O_3$) sinterizzata\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Bumps ad alta temperatura o wire bonding\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 1,0 a 1,27\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 256 a oltre 1.600\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Ermetico, ottima conducibilità termica; ideale per applicazioni aerospaziali e militari con carichi termici estremi.\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>TBGA (Tape BGA)\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Nastro flessibile in poliimmide (PI) con piste in rame\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">TAB o wire bonding\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 1,0 a 1,27\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 200 a 600\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Profilo sottile, spesso con dissipatore metallico in rame integrato (Cavity-Down).\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>FBGA (Fine-Pitch BGA)\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Substrato BT sottile\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Wire bonding o flip-chip\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 0,4 a 0,8\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 64 a 800\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Chip-Scale Package (CSP) con area inferiore a 1,2 volte il die; standard per memorie DDR4/DDR5 e LPDDR.\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>FCBGA (Flip-Chip BGA)\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Substrato organico multistrato ad alta densità\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Micro-bumps C4 ribaltati (Flip-Chip)\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 0,65 a 1,0\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Da 500 a oltre 4.000\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Chip capovolto saldato direttamente sul substrato senza fili; massima larghezza di banda per GPU e processori server.\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003C/tbody>\u003C/table>\n\u003Ch2>BGA vs LGA vs PGA: confronto strutturale\u003C/h2>\n\u003Cp>Nella scelta dei componenti, gli ingegneri elettronici valutano vantaggi e vincoli tra BGA, LGA e PGA:\u003C/p>\n\u003Ctable>\n\u003Cthead>\n\u003Ctr>\n\u003Cth align=\"left\">Parametro\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">BGA (Ball Grid Array)\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">LGA (Land Grid Array)\u003C/th>\n\u003Cth align=\"left\">PGA (Pin Grid Array)\u003C/th>\n\u003C/tr>\n\u003C/thead>\n\u003Ctbody>\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>Elemento di contatto\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Sfere di lega di saldatura applicate sul fondo del chip\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Piazzole piatte di rame dorate (lands) sul fondo\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Pin metallici cilindrici sporgenti dal componente\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>Fissaggio al circuito stampato\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Saldato in modo permanente tramite \u003Ca href=\"/it/blog/reflow-soldering/\">rifusione\u003C/a>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Alloggiato in socket meccanico con contatti a molla; o saldato\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Inserito in zoccolo a forza di inserzione nulla (ZIF); o saldato a foro passante\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>Altezza totale\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Molto contenuta (da 0,8 mm a 2,5 mm complessivi)\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Bassa (saldato) a Media (con meccanismo a leva del socket)\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Elevata (data dalla lunghezza dei pin e dall'ingombro dello zoccolo ZIF)\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>Sostituibilità sul campo\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Nulla; richiede stazione di rework professionale per la dissaldatura\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Eccellente; il componente si rimuove e si aggiorna senza saldatore\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Eccellente; sgancio manuale immediato tramite leva meccanica\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>Induttanza parassita\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Minima ($< 0,5$ nH per sfera)\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Minima (saldato) / Bassa (su socket)\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">Discreta o elevata (la lunghezza dei piedini genera da 2 a 5 nH)\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003Ctr>\n\u003Ctd align=\"left\">\u003Cstrong>Ambiti applicativi tipici\u003C/strong>\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">SoC integrati, memorie, moduli automotive, smartphone\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">CPU desktop e server (Intel LGA1700, AMD AM5), moduli wireless IoT\u003C/td>\n\u003Ctd align=\"left\">CPU legacy, moduli per computer industriali rinforzati\u003C/td>\n\u003C/tr>\n\u003C/tbody>\u003C/table>\n\u003Ch2>Sfere di saldatura e progettazione dei pad: NSMD vs SMD\u003C/h2>\n\u003Cp>L'affidabilità meccanica nel tempo delle giunzioni BGA dipende in modo determinante dalla forma e dalla definizione dei pad sul PCB.\u003C/p>\n\u003Ch3>Leghe e diametro delle sfere\u003C/h3>\n\u003Cp>La lega senza piombo convenzionale è la \u003Cstrong>SAC305\u003C/strong> (Sn 96,5% / Ag 3,0% / Cu 0,5%, punto di fusione 217 °C - 220 °C); nel settore avionico si impiega la lega al piombo eutettica \u003Cstrong>Sn63Pb37\u003C/strong> (183 °C). Il diametro delle sfere decresce al ridursi del passo:\u003C/p>\n\u003Cul>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Passo 1,0 mm\u003C/strong>: diametro sfere da 0,50 mm a 0,60 mm\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Passo 0,8 mm\u003C/strong>: diametro sfere da 0,40 mm a 0,45 mm\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Passo 0,5 mm\u003C/strong>: diametro sfere da 0,25 mm a 0,30 mm\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Passo 0,4 mm\u003C/strong>: diametro sfere da 0,20 mm a 0,25 mm\u003C/li>\n\u003C/ul>\n\u003Ch3>Geometrie dei pad secondo IPC-7351: NSMD vs SMD\u003C/h3>\n\u003Col>\n\u003Cli>\u003Cstrong>NSMD (Non-Solder Mask Defined)\u003C/strong>:\u003Cul>\n\u003Cli>La piazzola in rame è più piccola dell'apertura del solder mask (con una luce di 50 µm - 75 µm attorno al rame).\u003C/li>\n\u003Cli>La saldatura liquida bagna sia la parte superiore sia i bordi verticali del rame.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Vantaggi\u003C/strong>: Distribuzione uniforme delle sollecitazioni termomeccaniche e maggiore resistenza alla fatica. \u003Cstrong>NSMD è lo standard raccomandato per quasi tutti i pad BGA.\u003C/strong>\u003C/li>\n\u003C/ul>\n\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>SMD (Solder Mask Defined)\u003C/strong>:\u003Cul>\n\u003Cli>La maschera di saldatura sormonta i bordi della piazzola in rame.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Vantaggi\u003C/strong>: Aumenta l'ancoraggio del rame al \u003Ca href=\"/it/blog/pcb-materials-guide/\">substrato dielettrico del PCB\u003C/a>, prevenendo lo strappo della piazzola sotto carichi d'urto violenti (spesso usata per le sfere ai quattro angoli).\u003C/li>\n\u003C/ul>\n\u003C/li>\n\u003C/ol>\n\u003Ch3>Tecniche di fanout: Dog-Bone vs VIPPO\u003C/h3>\n\u003Cul>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Sbroglio Dog-Bone\u003C/strong>: Per passi $\\ge$ 0,8 mm, una pista breve esce dal pad e si collega a un foro di via adiacente.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Via-in-Pad (VIPPO / POFV)\u003C/strong>: Per passi $\\le$ 0,65 mm lo spazio è insufficiente. Il foro di via viene realizzato direttamente all'interno del pad BGA, riempito con resina epossidica e metallizzato a filo con rame, eliminando colli di bottiglia e induttanze parassite.\u003C/li>\n\u003C/ul>\n\u003Ch2>Processo di assemblaggio BGA sulle linee SMT\u003C/h2>\n\u003Col>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Serigrafia della pasta saldante\u003C/strong>: La \u003Ca href=\"/it/blog/solder-paste/\">pasta saldante\u003C/a> viene applicata con lamine stencil inox incise al laser. Per passi fini $\\le 0,5\\text{ mm}$ si impiegano polveri Type 4 o 5. L'ispezione SPI 3D accerta che il volume si mantenga tra l'80% e il 120%.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Posizionamento ottico ad alta precisione\u003C/strong>: Telecamere allineano i fiducial del circuito con i centroidi delle sfere con tolleranze entro $\\pm 25\\ \\mu\\text{m}$.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Rifusione con effetto di auto-centraggio\u003C/strong>: Nel forno, la tensione superficiale delle centinaia di sfere fuse richiama il componente verso il centro perfetto dei pad, compensando deviazioni di posizionamento fino al 30% del diametro del pad. Picco termico a 240 °C - 248 °C per la SAC305.\u003C/li>\n\u003C/ol>\n\u003Ch2>Controllo con raggi X (AXI) e procedure di rilavorazione (Rework)\u003C/h2>\n\u003Cp>I giunti sono nascosti sotto il componente, rendendo inefficace l'ispezione visiva classica.\u003C/p>\n\u003Ch3>Ispezione radiografica automatica (AXI 2D/3D)\u003C/h3>\n\u003Cul>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Cortocircuiti\u003C/strong>: Rilevati chiaramente come ponti metallici scuri tra sfere contigue.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Valutazione dei vuoti (Voids)\u003C/strong>: Secondo IPC-7095 Classe 2, i vuoti interni in una singola sfera non devono superare il \u003Cstrong>25%\u003C/strong> dell'area proiettata.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Difetto Head-in-Pillow (HIP)\u003C/strong>: Deriva dall'imbarcamento del componente durante il preriscaldo; la sfera e la pasta saldante fondono senza amalgamarsi. Si rileva in modo affidabile con tomografia radiografica tridimensionale 3D AXI.\u003C/li>\n\u003C/ul>\n\u003Ch3>Procedura di rework su stazione ad aria calda\u003C/h3>\n\u003Cp>La sostituzione di un BGA si esegue su stazioni di rilavorazione dedicate:\u003C/p>\n\u003Col>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Preriscaldo inferiore della scheda\u003C/strong>: Una piastra a infrarossi scalda l'intero circuito a 120 °C - 150 °C per scongiurare imbarcamenti.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Riscaldamento localizzato con ugello\u003C/strong>: Un getto di aria calda avvolge il BGA portando le sfere a rifusione senza surriscaldare i componenti limitrofi.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Sollevamento a vuoto\u003C/strong>: Una pipetta a depressione preleva delicatamente il componente dissaldato.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Pulizia e planarizzazione dei pad\u003C/strong>: La saldatura residua viene asportata con treccia dissaldante e flussante deossidante.\u003C/li>\n\u003Cli>\u003Cstrong>Reballing e ri-saldatura\u003C/strong>: Si posiziona un nuovo componente o il chip originale ri-boccolato con apposito stencil, rieseguendo il profilo termico di rifusione.\u003C/li>\n\u003C/ol>\n\u003Cp>Per verificare i requisiti dei vostri progetti con BGA a passo fine e richiedere un collaudo radiografico AXI, consultate le nostre offerte di \u003Ca href=\"/it/pcb-manufacturing/\">fabbricazione circuiti stampati\u003C/a> e \u003Ca href=\"/it/products/pcb-assembly/\">assemblaggio schede elettroniche\u003C/a>.\u003C/p>\n\u003Ch2>Domande frequenti (FAQ)\u003C/h2>\n\u003Ch3>Che cosa significa l'acronimo BGA nell'elettronica?\u003C/h3>\n\u003Cp>BGA è l'acronimo di Ball Grid Array (griglia di sfere). È un tipo di contenitore per circuiti integrati a montaggio superficiale in cui i terminali di contatto sono costituiti da una matrice ordinata di sfere di saldatura situate sotto il componente.\u003C/p>\n\u003Ch3>Qual è la differenza principale tra BGA e LGA?\u003C/h3>\n\u003Cp>Il BGA possiede sfere di saldatura pre-applicate che fondono direttamente sui pad del PCB durante la saldatura a rifusione. L'LGA (Land Grid Array) presenta invece piazzole piatte dorate e si inserisce solitamente in uno zoccolo meccanico con contatti elastici, consentendo la sostituzione senza saldatore.\u003C/p>\n\u003Ch3>Come si controllano le saldature di un BGA se sono nascoste?\u003C/h3>\n\u003Cp>Le saldature vengono verificate tramite macchine di ispezione a raggi X (AXI). I raggi X oltrepassano la resina e il silicio evidenziando chiaramente le sfere metalliche ad alta densità, rivelando cortocircuiti, allineamenti errati o bolle d'aria interne secondo lo standard IPC-7095.\u003C/p>\n\u003Ch3>Qual è la differenza tra pad NSMD e SMD?\u003C/h3>\n\u003Cp>Nei pad NSMD (definiti dal rame) l'apertura del solder mask è più ampia del rame, permettendo alla lega di avvolgere anche i bordi verticali della piazzola e garantendo una maggiore resistenza alla fatica termica. I pad SMD sono delimitati dalla maschera e offrono un'elevata tenuta meccanica contro gli sforzi di strappo.\u003C/p>\n\u003Ch3>È possibile riparare o sostituire un BGA difettoso?\u003C/h3>\n\u003Cp>Sì, impiegando una stazione di rework per BGA. Il macchinario preriscalda la scheda, convoglia aria calda specifica sul chip per fondere le sfere, lo rimuove con una pipetta a vuoto, pulisce le piazzole e risalda il nuovo componente seguendo un rigoroso profilo termico.\u003C/p>\n\u003Cp>Le stazioni di rework con allineamento ottico e profilo termico dedicato consentono la \u003Ca href=\"/it/blog/pcb-repair/\">riparazione PCB\u003C/a> in caso di cortocircuiti sotto i package BGA.\u003C/p>\n\n\u003Csection class=\"related-links\" aria-label=\"Related\">\u003Ch3>Related links\u003C/h3>\u003Cul>\u003Cli>\u003Ca href=\"/it/blog/reflow-soldering/\">Saldatura a rifusione: fasi del processo, temperature e rifusione vs onda\u003C/a>\u003C/li>\u003Cli>\u003Ca href=\"/it/blog/pcb-materials-guide/\">Guida ai materiali per PCB: FR4, High-Tg, Rogers, poliimmide, alluminio e ceramica\u003C/a>\u003C/li>\u003Cli>\u003Ca href=\"/it/blog/solder-paste/\">Cos'è la pasta saldante? 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