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

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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?

jms
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Es gibt einige Patente in diesem Bereich: google.tl/patents/US8742565
Botnic
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Keine Antwort, aber es kann einfach das sein, woran wir gewöhnt sind und wofür das Entwerfen von Werkzeugen einfacher ist. Lesen Sie auch, warum die meisten Leiterplatten-Leiterbahnen auf 45 ° -Winkel und manchmal sogar auf 90 ° begrenzt sind, während Freiform-Leiterbahnen ( Beispiel ) zu einer besseren Verlegung führen können (z. B. kleinere Stellflächen und besseres HF-Verhalten).
März
11
Was?
Ignacio Vazquez-Abrams
@ marcelm Wofür ist das Board-Layout? Der Surrealduino?
Duskwuff
@ duskwuff Es ist in der Tat ein Arduino-Klon, gut gesehen. Ich habe es von dieser Website bekommen. Die Website hat auch eine traditionelle Version des gleichen Layouts.
März

Antworten:

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

BGA-Fluchtweglenkung

Daniel
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Der entscheidende Punkt ist, dass wir einfach nicht wollen, dass die Bälle optimal verpackt sind.
Das Photon
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Oder subtiler, Sie können für eine kleinere Lösung mit engerer Packung fotografieren, aber es wird mehr kosten.
Daniel
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Hauptsächlich, weil wir Platz brauchen, um von diesen Pads aus zu routen : Bildbeschreibung hier eingeben

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).

Araho
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7

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.

Uwe
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"Eine genaue Platzierung der Pads ist möglicherweise nicht möglich." Das scheint ziemlich unwahrscheinlich, da Sie normalerweise die x, y-Koordinate des Pads angeben können.
Daniel
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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.

Bildbeschreibung hier eingeben

Horta
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Das Bauen von Computern mit voller Leistung (für die dieses Beispiel gedacht ist) hat wahrscheinlich eine andere Wirtschaftlichkeit als generische Geräte - es werden wahrscheinlich IMMER ausgefeiltere PCB-Herstellungstechniken verwendet, sodass Sie Ihr Via-in-Pad haben können, wenn Sie es benötigen. ABER beachten Sie, dass in diesem Beispiel die meisten dieser Pad-Cluster nur 2 oder 3 Zeilen tief sind und Platz für Vias um sie herum lassen.
Rackandboneman
@rackandboneman Richtig, Arahos Link in ihrer Antwort macht deutlich, warum diese hexagonale Packung nicht überall vorkommt.
Horta