¿Por qué no hay chips BGA con teselado triangular de almohadillas circulares (una "cuadrícula hexagonal")?

Los arreglos de rejilla esférica son paquetes de circuitos integrados ventajosos cuando una alta densidad de interconexión y/o una baja inductancia parásita son primordiales. Sin embargo, todos usan una cuadrícula rectangular.

Un mosaico triangular permitiría reservar π⁄√12 o el 90,69 % del espacio para las bolas de soldadura y el espacio libre circundante, mientras que el omnipresente mosaico cuadrado solo permite utilizar π/4 o el 78,54 % del espacio.

Teóricamente, el mosaico triangular permitiría reducir la huella de la viruta en un 13,4 % o aumentar el tamaño de la bola y/o la holgura manteniendo la misma huella.

La elección parece obvia, pero nunca he visto un paquete así. ¿Cúales son las razones para esto? ¿El enrutamiento de la señal se volvería demasiado difícil, la capacidad de fabricación de la placa se vería afectada de alguna manera, esto haría que el relleno de adhesivo no fuera práctico o el concepto está patentado por alguien?

Hay algunas patentes en esta área: google.tl/patents/US8742565
No es una respuesta, pero puede ser simplemente a lo que estamos acostumbrados y para lo que es más fácil diseñar herramientas. Vea también por qué la mayoría de los trazos de PCB están limitados a ángulos de 45° y, a veces, incluso a 90°, mientras que los trazos de forma libre ( ejemplo ) pueden resultar en un mejor enrutamiento (huellas más pequeñas y mejor comportamiento de HF, por ejemplo).
@marcelm ¿Para qué es ese diseño de tablero? ¿El Surrealduino?
@duskwuff De hecho, es un clon de arduino, bien visto. Lo obtuve de este sitio web. El sitio web también tiene una versión tradicional del mismo diseño.

Respuestas (4)

A menos que use via-in-pad, que cuesta más, necesita espacio para colocar vías de enrutamiento entre las almohadillas, como esta

Enrutamiento de escape BGA

El punto clave es que simplemente no queremos que las bolas estén empaquetadas de manera óptima.
O más sutilmente, puede optar por una solución más pequeña con un empaque más ajustado, pero costará más.

Principalmente porque necesitamos espacio para enrutar desde esos pads:ingrese la descripción de la imagen aquí

En la primera imagen que muestra, probablemente se necesitarían unas 6 capas o más para un BGA de tamaño decente (~ 400 bolas). Empacar cosas aún más apretadas significa que absolutamente necesita via-in-pad y probablemente necesite más capas. Esto cuesta más dinero porque es más difícil de fabricar.

Un tipo inteligente en Texas Instruments ideó una tecnología que llaman Via Channel, para simplificar este proceso de enrutamiento (a menudo llamado fan-out) y también reducir el requisito de tamaño del que habla. Se puede encontrar una presentación interesante aquí (Aquí también obtuve esa imagen).

¿Qué sucede si tiene que enrutar un rastro desde el centro de la BGA a otra parte de la PCB? En una cuadrícula cuadrada, puede trazar simplemente una línea recta, pero en la cuadrícula hexagonal necesita muchas curvas. Trabajar con una cuadrícula de enrutamiento muy fina dentro de la matriz hexagonal de bolas no es divertido y requerirá mucho más tiempo. El enrutamiento con 0 °, 45 ° y 90 ° solo no será posible, necesitará los ángulos de 30 ° y 60 ° también. Es posible que los enrutadores automáticos de PCB no funcionen muy bien si están diseñados solo para rejillas de clavijas cuadradas. Es posible que un tablero multicapa necesite 2 o 4 planos adicionales si se usa un empaque hexagonal tan denso. Si no hay espacio para las vías entre los pads de la rejilla BGA, podrían ser necesarias incluso más capas (solo son posibles las vías dentro de los pads). El diseño del símbolo de la placa de circuito impreso de la biblioteca para una matriz hexagonal de este tipo será difícil, consumirá mucho tiempo y será propenso a errores si solo hay una cuadrícula cuadrada para colocar los terminales. La colocación exacta de las almohadillas llevará mucho tiempo.

"La colocación exacta de las almohadillas podría ser imposible". Eso parece bastante improbable ya que generalmente puede especificar la coordenada x, y del pad.

Algunos paquetes parecen usar el empaque hexagonal exactamente por la razón que usted describe. No estoy seguro de por qué no lo hacen en todas partes, pero al menos cerca de los bordes están aquí.

ingrese la descripción de la imagen aquí

La construcción de computadoras de potencia completa (para lo que está destinado ese ejemplo) probablemente tenga una economía diferente a la de los dispositivos genéricos; es probable que se utilicen técnicas de fabricación de PCB más sofisticadas DE TODAS MANERAS para que pueda tener su via-in-pad si lo necesita. PERO, tenga en cuenta que en este ejemplo, la mayoría de estos grupos de pads tienen solo 2 o 3 filas de profundidad y dejan espacio para las vías a su alrededor.
@rackandboneman Correcto, el enlace de Araho dentro de su respuesta deja en claro por qué este empaque hexagonal no ocurre en todas partes.
¿Por qué no hay chips BGA con teselado triangular de almohadillas circulares (una "cuadrícula hexagonal")?
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