Warum gibt es keine BGA-Chips mit dreieckiger Tessellation von kreisförmigen Pads (ein "hexagonales Gitter")?

Kugelgitteranordnungen sind vorteilhafte integrierte Schaltungspakete, wenn eine hohe Verbindungsdichte und / oder eine niedrige parasitäre Induktivität von größter Bedeutung sind. Sie verwenden jedoch alle ein rechteckiges Raster.

Eine dreieckige Kachelung würde es ermöglichen, π 90√12 oder 90,69% der Grundfläche für die Lotkugeln und den umgebenden Zwischenraum zu reservieren, während die allgegenwärtige quadratische Kachelung nur π / 4 oder 78,54% der Grundfläche zulässt.

Eine dreieckige Kachelung würde theoretisch erlauben, entweder die Chipfläche um 13,4% zu verringern oder die Kugelgröße und / oder den Abstand zu vergrößern, während die gleiche Grundfläche beibehalten wird.

Die Wahl scheint offensichtlich, aber ich habe noch nie ein solches Paket gesehen. Was sind die Gründe dafür? Wäre das Signal-Routing zu schwierig geworden, würde die Herstellbarkeit der Platine irgendwie darunter leiden, würde dies eine Unterfüllung mit Klebstoff unmöglich machen oder ist das Konzept von jemandem patentiert?

Sofern Sie nicht das teurere Via-In-Pad verwenden, benötigen Sie Platz, um Routing-Vias wie dieses zwischen die Pads zu setzen

Hauptsächlich, weil wir Platz brauchen, um von diesen Pads aus zu routen :

Auf dem ersten Bild, das Sie zeigen, werden für eine anständige BGA-Größe (ca. 400 Bälle) wahrscheinlich 6 oder mehr Schichten benötigt. Noch dichteres Packen bedeutet, dass Sie unbedingt ein Via-in-Pad benötigen und wahrscheinlich mehr Schichten benötigen. Das kostet mehr Geld, weil die Herstellung schwieriger ist.

Einige clevere Leute bei Texas Instruments haben sich eine Technologie ausgedacht, die sie als Via Channel bezeichnen, um diesen Routing-Prozess (oft als Fan-Out bezeichnet) zu vereinfachen und die von Ihnen genannte Größenanforderung zu reduzieren. Eine interessante Präsentation finden Sie hier (hier habe ich auch das Bild).

Was passiert, wenn Sie einen Trace von der Mitte des BGA zu einem anderen Teil der Platine routen müssen? Auf einem quadratischen Gitter können Sie einfach eine gerade Linie verlegen, aber auf dem sechseckigen Gitter benötigen Sie viele Biegungen. Das Arbeiten mit einem sehr feinen Routing-Raster in der hexagonalen Reihe von Bällen macht keinen Spaß und wird viel mehr Zeit benötigen. Das Fräsen mit nur 0 °, 45 ° und 90 ° ist nicht möglich, Sie benötigen auch die Winkel 30 ° und 60 °. PCB-Auto-Router funktionieren möglicherweise nicht sehr gut, wenn sie nur für quadratische Stiftgitter ausgelegt sind. Es ist möglich, dass eine Mehrschichtplatte 2 oder 4 zusätzliche Ebenen benötigt, wenn eine derart dichte hexagonale Packung verwendet wird. Wenn zwischen den Kontaktstellen des BGA-Gitters kein Platz für Durchkontaktierungen vorhanden ist, sind möglicherweise noch mehr Schichten erforderlich (nur Durchkontaktierungen innerhalb der Kontaktstellen sind möglich). Das Entwerfen des Bibliotheks-PCB-Symbols für ein solches hexagonales Array ist schwierig und zeitaufwendig und fehleranfällig, wenn nur ein quadratisches Gitter für die Platzierung von Pads vorhanden ist. Die exakte Platzierung der Pads nimmt viel Zeit in Anspruch.

Bei einigen Paketen wird anscheinend die hexagonale Packung verwendet, genau aus dem von Ihnen beschriebenen Grund. Ich bin nicht sicher, warum sie es nicht überall tun, aber zumindest in der Nähe der Ränder sind sie hier.