PCB 佈線方法不斷改進，靈活的佈線技術可以減少佈線長度並釋放更多的PCB空間。 常規PCB佈線受限於固定線坐標，缺乏任意角度的線材。 消除這些限制可以顯著提高佈線質量。

讓我們從一些術語開始。 我們將任意角度接線定義為使用任意角度段和弧度的接線。 它是一種導線佈線，但不限於僅使用 90 度和 45 度角線段。 拓撲佈線是不依附於網格和坐標的佈線，也不像基於形狀的佈線那樣使用規則或不規則的網格。 讓我們將術語柔性佈線定義為沒有固定形狀的電線佈線，它可以實時重新計算電線形狀以實現以下轉換可能性。 僅使用來自障礙物的弧及其公共切線來形成線條形狀。 （障礙物包括引腳、銅箔、禁區、孔洞等物體）兩個PCB模型的部分電路。 綠線和紅線在 PCB 模型的不同層上運行。 藍色圓圈是穿孔。 紅色元素突出顯示。 There are also some red round pins. 僅使用線段和它們之間夾角為 90 度的模型。 圖 1B 是使用圓弧和任意角度的 PCB 模型。 以任何角度佈線可能看起來很奇怪，但它確實有很多優點。 它的接線方式與半個世紀前工程師手工接線的方式非常相似。 展示了 1972 年由一家名為 Digibarn 的美國公司開發的用於完整手工佈線的真實 PCB。 This is a PCB board based on Intel8008 computer. 圖 2 所示的任意角度佈線實際上是類似的。 為什麼他們會使用任意角度接線？ 因為這種接線方式有很多優點。 任意角度佈線有很多優點。 首先，不使用線段之間的角度可以節省 PCB 空間（多邊形總是比切線佔用更多的空間）。 Traditional automatic cablers can place only three wires between adjacent components (see left and center in Figure 3). 但是，在任何角度佈線時，都有足夠的空間在同一路徑上鋪設 4 根電線，而不會違反設計規則檢查 (DRC)。 假設我們有一個正模式芯片並且想要將芯片引腳連接到另外兩個引腳。 僅使用 90 度會佔用大量空間。 使用任意角度佈線可以縮短芯片與其他引腳之間的距離，同時減少佔用空間。 In this case, the area was reduced from 30 square centimeters to 23 square centimeters. 以任何角度旋轉芯片也可以提供更好的結果。 In this case, the area was reduced from 23 square centimeters to 10 square centimeters. 它顯示了一個真正的PCB。 具有旋轉芯片功能的任意角度接線是該電路板的唯一接線方式。 這不僅是一個理論，也是一個實際的解決方案（有時是唯一可能的解決方案）。 顯示了一個簡單的 PCB 示例。 拓撲佈線器結果，而基於最佳形狀的自動佈線器結果是實際 PCB 的照片。 基於最佳形狀的自動電纜不能做到這一點，因為組件以任意角度旋轉。 您需要更大的面積，如果不旋轉組件，設備就必須做得更大。 如果沒有平行段，佈局性能將大大提高，平行段通常是串擾的來源。 The level of crosstalk increases linearly as the length of parallel wires increases. 隨著平行線間距的增加，串擾呈二次方下降。 讓我們將間距為 d 的兩條平行 1mm 導線產生的串擾電平設置為 e。 如果線段之間有一個角度，那麼隨著這個角度的增加，串擾水平會降低。 串擾不取決於導線的長度，而僅取決於角度值：其中 α 表示導線段之間的角度。 考慮以下三種接線方法。 在圖 8 的左側（90 度佈局），由於平行線段，存在最大導線長度和最大 emi 值。 In the middle of Figure 8 (45 degree layout), the wire length and emi values are reduced. 在右手邊（在任何角度），導線長度最短，並且沒有平行線段，因此干擾值可以忽略不計。 So arbitrary Angle wiring helps to reduce the total wire length and significantly reduce electromagnetic interference. 您還記得對信號延遲的影響（導體不應平行且不應垂直於 PCB 玻璃纖維）。 Advantages of flexible wiring Manual and automatic movement of components does not destroy the wiring in flexible wiring. 電纜器會自動計算電線的最佳形狀（考慮到必要的安全間隙）。 因此，靈活的佈線可以大大減少編輯拓撲所需的時間，很好地支持多個重新佈線以滿足約束條件。 這顯示了通過孔和分支點移動的 PCB 設計。 在自動移動過程中，電線分支點和通孔被調整到最佳位置。 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. 當找到一條路徑時，它被固定並成為迷宮的一部分。 順序接線的缺點是接線結果可能取決於接線順序。 當拓撲質量還遠未完善時，“卡頓”問題出現在局部小範圍內。 但是無論您重新佈線哪條線，都不會提高佈線質量。 在所有使用順序優化的 CAD 系統中，這都是一個嚴重的問題。 這是彎曲消除過程有用的地方。 導線彎曲是指一個網絡中的導線必須繞過另一個網絡上的對象才能訪問對象的現象。 Rewiring a wire will not correct this. 顯示了彎曲的示例。 A lit red wire travels around a pin in the other network, and an unlit red wire connects to this pin. 顯示自動處理結果。 在第二種情況下（在另一層上），通過更改佈線層（從綠色到紅色）自動重新佈線點亮的綠色電線。 通過自動優化線材形狀來消除線材彎曲（帶有線段的近似弧線只是為了顯示沒有弧線的任何角度示例）。 （上）原始設計，（下）消除彎曲設計後。 紅色彎曲的電線突出顯示。 在 Steiner 樹中，所有線必須作為線段連接到頂點（端點和添加）。 在每個新頂點的頂部，三個線段必須收斂，並且結束的線段不得超過三個。 收斂於頂點的線段之間的夾角不得小於120度。 構造具有這些充分條件性質的 Steiner 並不是很困難，但不一定是最小的。 灰色 Steiner 樹不​​是最優的，但黑色 Steiner 樹是最優的。 在實際的通信設計中，必須考慮不同類型的障礙。 它們限制了使用算法和 Steiner 樹使用幾何方法構建最小生成樹的能力。 障礙物以灰色顯示，我們建議從任何結束頂點開始。 如果有多個相鄰的終止頂點，您應該選擇一個允許您繼續使用第二個頂點的頂點。 這取決於角度。 這裡的主要機制是一種基於力的算法，它計算作用在新頂點上的力，並將它們反复移動到一個平衡點（力的大小和方向取決於相鄰分支點處的線）。 如果連接一個頂點（終點或相加）的一對線段之間的夾角小於120度，則可以增加一個分支點，然後可以使用機械算法來優化頂點位置。 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. 添加新節點後，您應該檢查由四個引腳組成的子網的最小值：

1. 如果一個頂點被添加到另一個新添加的頂點附近，檢查最小的四針網絡。

2. 如果四針網絡不是最小的，則選擇一對“對角線”（屬於四邊形對角線）端點或虛擬終端節點（虛擬終端節點-導線彎曲）。

3. 將端點（虛擬端點）連接到最近的新頂點的線段替換為將端點（虛擬端點）連接到遠處的新頂點的線段。

4. Use mechanical algorithms to optimize vertex positions.

這種方法不保證構建最小的網絡，但與其他方法相比，它可以在不放牧的情況下實現最小的網絡長度。 它還允許禁止端點連接的區域，並且端點節點的數量可以是任意的。

任何角度的柔性佈線還有一些其他有趣的優點。 例如，如果您可以在自動實時線形重新計算的幫助下自動移動許多對象，則可以創建平行的蛇形線。 這種佈線方法可以更好地利用空間，最大限度地減少迭代次數，並允許靈活使用公差。 如果有兩條蛇形線相互交錯，自動電纜器會根據規則優先級減少其中一條或兩條的長度。

考慮 BGA 組件的佈線。 在傳統的外圍到中心方法中，每個連續層（由於周長減少）到外圍的通道數量減少 8 個。 例如，具有 28 個引腳的 28x784mm 組件需要 10 層。 圖中的某些層沒有佈線。 圖 16 顯示了四分之一的 BGA。 同時，在採用“中心到外圍”佈線方式時，需要退出到外圍的通道數不會因層而異。 這將大大減少層數。 對於 28x28mm 的組件尺寸，7 層就足夠了。 對於更大的組件，這是雙贏的。 圖 17 顯示了四分之一的 BGA。 顯示了 BGA 佈線的示例。 當採用“中心到外圍”的佈線方式時，我們可以完成所有網絡的佈線。 任意角度拓撲自動電纜器可以做到這一點。 傳統的自動電纜不能路由這個例子。 顯示了一個真實 PCB 的示例，其中工程師將信號層的數量從 6 層減少到 4 層（與規範相比）。 此外，工程師只用了半天時間就完成了PCB的佈線。