Das PCB-Routing, das am stärksten von interaktivem PCB-Autorouting profitiert

Vor einigen Jahren habe ich beim Decken eines Hausdachs geholfen. Die erste Aufgabe bestand im Entfernen der alten Dachziegel. Mit jedem einzelnen Ziegel, den ich abnahm, wurde ich stolzer. Bis ein professioneller Dachdecker kopfschüttelnd zu mir herüberkam. Mit einer speziellen Schaufel entfernte er ähnlich wie ein Schneepflug ein paar hundert Ziegel in derselben Zeit, die ich für fünf gebraucht hatte. Auf dem Dach habe ich gelernt, dass man immer nach besseren Möglichkeiten suchen sollte, eine Aufgabe zu erledigen.

Auch beim Routing eines PCB-Designs suchen wir stets nach einer effizienteren Strategie. Sie als Designer wissen wahrscheinlich, wie lange es dauert, die sauberste Route zu finden. Sie wissen vermutlich auch von Auto-Routern, die diese Aufgabe zwar schneller erledigen, dafür aber häufig unerwünschte Routing-Ergebnisse liefern. Inzwischen aber haben wir das, was auf dem Dach die Spezialschaufel war: einen auto-interaktiven Router.

Für alle, die mit dem Begriff eines auto-interaktiven Routers nichts anfangen können: Es ist eine relativ neue Routing-Technologie. Sie ist so gestaltet, dass Sie ein Leiterbahnrouting erhalten, das so aussieht und so präzise ist wie manuelles Routing, aber einen Durchsatz von etwa  einer Verbindung pro Sekunde erreicht. Auto-interaktives Routing ist kein Batch-Autorouter und nicht dafür ausgelegt, Ihre komplette Leiterplatte zu routen. Stattdessen haben Sie bei dieser interaktiven PCB-Autorouting-Methode weiterhin die volle Kontrolle, während der Router die Arbeit erledigt.

Insgesamt verkürzt das auto-interaktive Routing ihre Arbeitszeit, doch es gibt Schaltungsbereiche, die davon besonders profitieren. Insbesondere einzelne und mehrere Netze, die in einer bestimmten Reihenfolge verbunden werden müssen, ohne die Lagen zu wechseln. Das gilt vor allem für das Point-to-Point-Routing, das BGA-Breakout-Routing und das Bus-Routing.

Point-to-Point-Leiterbahnrouting

Wie Sie wissen, haben viele PCBs Point-to-Point-Verbindungen. Dies können kurze Netze sein, die Bauteilpins in engen Schaltungsgruppen verbinden, Via-Escape-Strukturen aus SMT-Pads oder Netze, die über die gesamte Länge einer Leiterplatte verlaufen. Sie sind auch auf manuellem Weg nicht kompliziert zu routen, brauchen aber ihre Zeit. Ein Autorouter würde sie sehr schnell routen, aber auf dem Rest der PCBs hätten Sie dann oft unerwünschte Routing-Ergebnisse. Sie könnten das Autorouting auf die kurzen Verbindungen beschränken, aber dies würd emehr Zeit für die Vorbereitung erfordern, bevor der Autorouter ans Werk gehen könnte.

Ein auto-interaktiver Router ist unglaublich schnell, wenn er gleiche Netze routet. Sie wählen einfach die Netze aus, die geroutet werden sollen, und aktivieren den Router. Mithilfe der Entwurfsregeln, die Sie bereits in der Datenbank vorgegeben haben, nutzt der auto-interaktive Router den kürzestmöglichen Pfad, um die Leiterbahnen zu routen. Das tut er außerdem ohne die unhandlichen Voreinstellungen, die ein Autorouter benötigt.

^{Ein auto-interaktiver Router bewährt sich bei kurzen Point-to-Point-Verbindungen.}

BGA-Leiterbahnrouting

Bevor Sie Leiterbahnen manuell aus einem BGA routen, brauchen Sie Zeit, um die beste Verbindungsreihenfolge der Netze zu finden. Diese Sortierung ist wichtig, damit Designer die Leiterbahnen in möglichst effizienten Mustern routen können, um die BGAs zu verbinden. Effiziente Routingmuster lassen nicht nur Freiraum für zusätzliches Routing auf der Leiterplattte, sondern reduzieren oder eliminieren sogar die Notwendigkeit von Durchkontaktierungen. Durchkontaktierungen brauchen Platz, den Sie vielleicht für weiteres Routing benötigen, und können unerwünschte Signaleigenschaften mit sich bringen. Wenn Sie einen Autorouter für das BGA-Routing nutzen, erhöhen Sie dadurch eventuell sogar die Anzahl der Durchkontaktierungen, da der Autorouter selten die beste Verbindungsreihenfolge der Netze wählt.

Auch hier kann ein auto-interaktiver Router von Nutzen sein. Er kann die BGA-Verbindungen schnell für sie sortieren. Er wertet Ihre ausgewählten Netze aus, um die Leiterbahnen gleichmäßig auf die Lagen der Leiterplatte zu verteilen, die sie fürs Routing aktiviert haben. Der auto-interaktive Router verlegt dann die Leiterbahnen so, dass die BGAs mit klaren, präzisen Routingmustern verbunden werden, ohne auf Durchkontaktierungen zurückzugreifen. Diese klaren Routing-Muster verschaffen Ihnen zusätzlichen Platz auf der Leiterplatte, den sie für die Feinabstimmung der Leiterbahnen oder spätere Routing-Änderungen benötigen werden.

^{Das Bus-Routing ist eine weitere Stärke eines auto-interaktiven Routers}

Bus-Leiterbahnrouting

Oft werden Bus-Verbindungen manuell geroutet, um ein sauberes Routing-Muster zu erhalten. Wenn der Bus nicht in einem sauberen Muster geroutet wird, kann es zu Problemen mit den Signaleigenschaften des Busses kommen. Der Nachteil liegt in dem Zeitaufwand eines manuellen Routings für saubere Bus-Muster. Bus-Verbindungen enthalten viele Netze, und auf einigen Leiterplatten kommen sogar mehrere Busse vor. Double-Data-Rate-Schaltungen (DDR) sind ein Beispiel für Mehrfachbus-Routing mit hoher Netzanzahl.

Ein auto-interaktiver Router verbindet die Netze im Bus für Sie, überlässt Ihnen aber stets die Kontrolle. Zuerst wählen Sie die Netze des Busses, die Sie routen wollen. Dann zeichnen Sie auf der Leiterplatte einen Pfad, dem das Busrouting folgen soll. Dieser Pfad dient als eine Art Schablone, die die Richtung und Breite des Busses für den Router vorgibt. Der auto-interaktive Router folgt nun dem Pfad und routet alle Leiterbahnen unter Einhaltung der Designvorgaben. Der Router erledigt diese Aufgabe sehr schnell und erstellt dabei ein sehr sauberes Bus-Routingmuster.

So wie mit der Spezialschaufel die Dachziegel leichter zu entfernen waren, ist ein auto-interaktiver Router eine viel bessere Möglichkeit zum Routing Ihres PCB-Designs. Wenn Sie wissen, wie sich ein auto-interaktiver Router am besten einsetzen lässt, wird dies der Schlüssel zu Ihrem Erfolg sein. Wir haben hier über drei Möglichkeiten gesprochen. Point-to-Point‑, BGA‑ und Bus-Verbindungen sind Routing-Bereiche, bei denen ein auto-interaktiver Router Ihnen bei Ihrer Arbeit helfen kann.

Routing ist ein Teil des PCB-Designprozesses, bei dem Altium Sie unterstützen kann. Altium Designer 18 ist eine  PCB-Design-Software mit leistungsstarken Ressourcen, darunter auto-interaktives Routing mit ActiveRoute. Möchten Sie mehr darüber erfahren, wie ActiveRoute Ihnen bei Ihrem nächsten PCB-Design helfen kann? Dann sprechen Sie mit einem Experten bei Altium.