PCB 배선 방법은 계속 개선되고 있으며 유연한 배선 기술은 배선 길이를 줄이고 더 많은 PCB 공간을 확보할 수 있습니다. 기존의 PCB 배선은 고정된 와이어 좌표와 임의로 각진 와이어의 부족으로 인해 제한됩니다. 이러한 제한을 제거하면 배선 품질이 크게 향상될 수 있습니다.

Let’s start with some terminology. 임의의 각도 배선을 임의의 각도 세그먼트와 라디안을 사용하는 와이어 배선으로 정의합니다. 일종의 와이어 배선이지만 90도 및 45도 각도 선분만 사용하는 것에 국한되지 않습니다. Topological wiring is wire wiring that does not adhere to grids and coordinates and does not use regular or irregular grids like shape-based wiring. 다음과 같은 변환 가능성을 달성하기 위해 실시간 와이어 모양 재계산을 가능하게 하는 고정된 모양이 없는 와이어 배선으로 플렉시블 배선이라는 용어를 정의하겠습니다. 장애물의 호와 공통 접선만 선 모양을 형성하는 데 사용됩니다. (Obstacles include pins, copper foil, forbidden areas, holes and other objects) part of the circuit of two PCB models. 녹색 및 빨간색 와이어는 PCB 모델의 다른 레이어에서 실행됩니다. The blue circles are the perforations. The red element is highlighted. There are also some red round pins. Use only line segments and models with an Angle of 90 degrees between them. 그림 1B는 호와 임의의 각도를 사용하는 PCB 모델입니다. Wiring at any Angle may seem strange, but it does have many advantages. The way it is wired is very similar to how engineers wired it by hand half a century ago. 완전한 수동 배선을 위해 Digibarn이라는 미국 회사에서 1972년에 개발한 실제 PCB를 보여줍니다. This is a PCB board based on Intel8008 computer. 그림 2에 표시된 임의의 각도 배선은 실제로 유사합니다. 임의의 각도 배선을 사용하는 이유는 무엇입니까? 이러한 유형의 배선에는 많은 이점이 있기 때문입니다. Arbitrary Angle wiring has many advantages. 첫째, 선분 사이의 각도를 사용하지 않으면 PCB 공간이 절약됩니다(다각형은 항상 접선보다 더 많은 공간을 차지합니다). Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). 그러나 어떤 각도로 배선할 때 DRC(Design Rule Checking)를 위반하지 않고 동일한 경로에 4개의 전선을 놓을 수 있는 충분한 공간이 있습니다. 포지티브 모드 칩이 있고 칩 핀을 두 개의 다른 핀에 연결하려고 한다고 가정합니다. Using only 90 degrees takes up a lot of space. 임의의 각도 배선을 사용하면 칩과 다른 핀 사이의 거리를 줄이는 동시에 풋프린트를 줄일 수 있습니다. In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. Rotating the chip at any Angle can also provide better results. In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. It shows a real PCB. Arbitrary Angle wiring with rotating chip function is the only wiring method for this circuit board. 이것은 이론일 뿐만 아니라 실제적인 해결책이기도 합니다(때로는 유일하게 가능한 해결책). Shows an example of a simple PCB. 토폴로지 케이블러 결과, 최적 형상에 따른 자동 케이블러 결과는 실제 PCB의 사진입니다. An automatic cabler based on optimal shape cannot do this because the components are rotated at arbitrary angles. 더 많은 면적이 필요하고 부품을 회전하지 않으면 장치를 더 크게 만들어야 합니다. Layout performance would be greatly improved without parallel segments, which are often a source of crosstalk. The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. As the spacing between parallel wires increases, crosstalk decreases quadratic. Let’s set the level of crosstalk produced by two parallel 1mm wires spaced d to e. 와이어 세그먼트 사이에 각도가 있는 경우 이 각도가 증가함에 따라 누화 수준이 감소합니다. The crosstalk does not depend on the length of the wire, but only on the Angle value: where α represents the Angle between the wire segments. 다음 세 가지 배선 방법을 고려하십시오. On the left side of Figure 8 (90 degree layout), there is the maximum wire length and the maximum emi value due to parallel line segments. In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. On the right-hand side (at any Angle), the wire length is shortest and there are no parallel wire segments, so the interference value is negligible. So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. You also remember the effect on signal delay (conductors should not be parallel and should not be perpendicular to the PCB fiberglass). Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. 케이블러는 필요한 안전 여유를 고려하여 최적의 와이어 모양을 자동으로 계산합니다. 따라서 유연한 케이블링은 토폴로지를 편집하는 데 필요한 시간을 크게 줄여 제약 조건을 충족하기 위해 다중 케이블링을 훌륭하게 지원합니다. 이것은 구멍과 분기점을 통해 이동하는 PCB 설계를 보여줍니다. 자동 이동 시 와이어 분기점과 관통 구멍이 최적의 위치로 조정됩니다. In most computer-aided design (CAD) systems, the wiring interconnection problem is reduced to the problem of sequentially finding paths between pairs of points in a maze of pads, forbidden areas, and laid wires. 경로를 찾으면 고정되어 미로의 일부가 됩니다. 순차 배선의 단점은 배선 순서에 따라 배선 결과가 달라질 수 있다는 점입니다. 토폴로지 품질이 아직 완벽하지 않은 경우 국소적으로 작은 영역에서 “고착”되는 문제가 발생합니다. But no matter which wire you rewire, it’s not going to improve the quality of the wiring. This is a serious problem in all CAD systems using sequential optimization. This is where the bending elimination process is useful. 와이어 벤딩은 한 네트워크의 와이어가 객체에 액세스하기 위해 다른 네트워크의 객체 주위를 걸어야 하는 현상을 나타냅니다. Rewiring a wire will not correct this. 굽힘의 예가 표시됩니다. A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. 자동 처리 결과가 표시됩니다. In the second case (on another layer), a lighted green wire is automatically rewired by changing the wiring layer (from green to red). Eliminate wire bending by automatically optimizing wire shape (approximate arcs with line segments just to show any Angle examples without arcs). (top) original design, (bottom) after eliminating bending design. 빨간색 구부러진 와이어가 강조 표시됩니다. 슈타이너 트리에서 모든 선은 꼭짓점(끝점 및 추가)에 대한 세그먼트로 연결되어야 합니다. 각각의 새로운 정점의 상단에서 세 개의 세그먼트가 수렴되어야 하며 세 개 이하의 세그먼트가 끝나야 합니다. The Angle between the line segments that converge to the vertex shall not be less than 120 degrees. 이러한 충분한 조건부 속성으로 슈타이너를 구성하는 것은 그리 어렵지 않지만 반드시 최소는 아닙니다. Gray Steiner trees are not optimal, but black Steiner trees are. 실용적인 커뮤니케이션 디자인에서는 다양한 종류의 장애물을 고려해야 합니다. 알고리즘과 기하학적 방법을 사용하는 슈타이너 트리를 모두 사용하여 최소 스패닝 트리를 구성하는 기능을 제한합니다. The obstacles are shown in gray and we recommend starting at any end vertex. If there is more than one adjacent terminating vertex, you should choose one that allows you to continue using the second vertex. It depends on the Angle. 여기서 주요 메커니즘은 새로운 정점에 작용하는 힘을 계산하고 평형점으로 반복적으로 이동하는 힘 기반 알고리즘입니다(힘의 크기와 방향은 인접한 분기점의 와이어에 따라 다름). 꼭짓점(종단 또는 더하기)에 연결된 한 쌍의 선분 사이의 각도가 120도 미만이면 분기점을 추가한 다음 기계적 알고리즘을 사용하여 꼭짓점 위치를 최적화할 수 있습니다. It’s worth noting that simply sorting all angles in descending order and adding new vertices in that order doesn’t work, and the result is worse. After adding a new node, you should check the minimum of a subnet consisting of four pins:

1. If a vertex is added to the vicinity of another newly added vertex, check for the smallest four-pin network.

2. If the four-pin network is not minimal, select a pair of “diagonal” (belonging to the quadrilateral diagonal) endpoints or virtual terminal nodes (virtual terminal nodes – wire bends).

3. The line segment that connects the endpoint (virtual endpoint) to the nearest new vertex is replaced by the line segment that connects the endpoint (virtual endpoint) to the distant new vertex.

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

This method does not guarantee to build the smallest network, but compared with other methods, it can achieve the smallest network length without grazing. 또한 엔드포인트 연결이 금지된 영역을 허용하고 엔드포인트 노드의 수는 임의적일 수 있습니다.

Flexible wiring at any Angle has some other interesting advantages. For example, if you can automatically move many objects with the help of automatic real-time wire shape recalculation, you can create parallel serpentine lines. This cabling method makes better use of space, minimizes the number of iterations, and allows for flexible use of tolerances. If there are two serpentine lines interlaced with each other, the automatic cabler will reduce the length of one or both, depending on rule priority.

Consider the wiring of BGA components. In the traditional peripheral-to-center approach, the number of channels to the periphery is reduced by 8 with each successive layer (due to a reduction in perimeter). For example, a 28x28mm component with 784 pins requires 10 layers. 다이어그램의 일부 레이어에 배선이 빠져 있습니다. 그림 16은 BGA의 XNUMX/XNUMX을 보여줍니다. 동시에 “중심에서 주변으로” 배선 방법을 사용할 때 주변으로 나가는 데 필요한 채널 수는 레이어에서 레이어로 변경되지 않습니다. 이렇게 하면 레이어 수가 크게 줄어듭니다. 부품 크기가 28x28mm인 경우 7개의 레이어로 충분합니다. 더 큰 구성 요소의 경우 윈-윈입니다. Figure 17 shows a quarter of the BGA. An example of BGA wiring is shown. When using the “center to periphery” cabling approach, we can complete the cabling of all networks. 임의 각도 토폴로지 자동 케이블러가 이를 수행할 수 있습니다. Traditional automatic cablers cannot route this example. Shows an example of a real PCB where the engineer reduced the number of signal layers from 6 to 4 (compared to the specification). In addition, it took engineers only half a day to complete the wiring of the PCB.