Por que não existem chips BGA com mosaico triangular de blocos circulares (uma “grade hexagonal”)?

Matrizes de grade de esferas são pacotes de circuitos integrados vantajosos quando uma alta densidade de interconexão e / ou baixa indutância parasitária é fundamental. No entanto, todos eles usam uma grade retangular.

Uma telha triangular permite que π⁄√12 ou 90,69% da pegada seja reservada para as esferas de solda e a folga circundante, enquanto a telha quadrada onipresente permite apenas que π / 4 ou 78,54% da pegada seja usada.

A telha triangular teoricamente permitiria reduzir a pegada de cavacos em 13,4% ou aumentar o tamanho da bola e / ou folga, mantendo a mesma pegada.

A escolha parece óbvia, mas eu nunca vi esse pacote. Quais são as razões para isso? O roteamento de sinal se tornaria muito difícil, a capacidade de fabricação da placa seria prejudicada, isso tornaria impraticável o preenchimento insuficiente de adesivo ou o conceito é patenteado por alguém?

A menos que você use o via-in-pad, que custa mais, você precisa de espaço para colocar vias de roteamento entre os pads, como este

Principalmente porque precisamos de espaço para rotear a partir desses blocos:

Na primeira foto que você mostra, provavelmente seriam necessárias 6 camadas ou mais para um BGA de tamanho decente (~ 400 bolas ish). Empacotar coisas ainda mais apertadas significa que você precisa absolutamente do via-in-pad e provavelmente precisa de mais camadas. Isso custa mais dinheiro porque é mais difícil de fabricar.

Um cara esperto da Texas Instruments criou uma tecnologia que eles chamam de Via Channel, para simplificar esse processo de roteamento (geralmente chamado fan-out) e também reduzir o tamanho exigido. Uma apresentação interessante pode ser encontrada aqui (também foi aqui que tirei essa foto).

O que acontece se você precisar rotear um rastreamento do centro do BGA para outra parte do PCB? Em uma grade quadrada, você pode simplesmente rotear uma linha reta, mas na grade hexagonal você precisa de muitas dobras. Trabalhar com uma grade de roteamento muito fina dentro da matriz hexagonal de bolas não é divertido e precisará de muito mais tempo. Rotear com 0 °, 45 ° e 90 ° apenas não será possível; você precisará dos ângulos 30 ° e 60 ° também. Os roteadores automáticos de PCB podem não funcionar muito bem se forem projetados apenas para grades de pinos quadrados. É possível que uma placa multicamada precise de 2 ou 4 planos adicionais se for usada uma gaxeta hexagonal densa. Se não houver espaço para vias entre as pastilhas da grade BGA, ainda mais camadas podem ser necessárias (somente vias dentro das pastilhas são possíveis). Projetar o símbolo da placa de circuito impresso da biblioteca para uma matriz hexagonal será difícil e demorado e propenso a erros se houver apenas uma grade quadrada para a colocação de blocos. A colocação exata das almofadas levará muito tempo.

Alguns pacotes parecem usar a embalagem hexagonal pelo motivo exato que você descreve. Não sei por que eles não fazem isso em todos os lugares, mas pelo menos perto das bordas estão aqui.