Leiterplatten-Routing Dieses Routing ist automatisch und interaktiv zugleich

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Precoplat Präzisions Leiterplatten Technik GmbH

ACTRON AG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Während die einen Entwickler auf den Autorouter schwören, wollen die anderen alle Pfade lieber von Hand verlegen, um die Kontrolle zu behalten. Ein neuer Routing-Ansatz soll beide Lager zufriedenstellen.

Aufgrund der genauen Analyse der zahlreichen Pro und Contras von Leiterplattenentwicklern zum Thema Autorouter hat Cadence einen neuen Routing-Ansatz abgeleitet. Grundsätzlich sind Automatismen gut und werden auch von Anwendern gerne angenommen, wenn das Verhalten berechenbar und vorhersagbar ist.

So wird zum Beispiel der Constraint Manager intensiv genutzt, in dem Netzen, Bauteilen oder Lagen entsprechende Design-Regeln zugewiesen werden können. Die Einträge im Constraint Manager sind die Basis des online Design Rule Checks (DRC), der beim interaktiven Arbeiten auf Regelverstöße hinweist. Somit ist das manuelle Ergebnis schneller und fehlerfrei.

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Wie kann man diese akzeptierte Arbeitsweise auch auf das Autorouting übertragen? Das Fazit der Kundenanalyse zeigte, dass automatisierte Funktionen nur dann akzeptiert werden, wenn sie dem Entwickler vorhersagbare Ergebnisse liefern. Das steht auch in keinem Widerspruch zum Einsatz eines Autorouters wie SPECCTRA. Wenn das Design dafür geeignet ist und der Router mit seinen Vorgaben ein passables Ergebnis liefert, dann wird er von den Anwendern geliebt. Der klassische Autorouter verlegt alle Leitungen innerhalb von Minuten und beachtet dabei Routing-Strategien und Design-Regeln.

Bei der Kundenanalyse war aber jene Gruppe von Layoutern im Fokus, die bisher keinen Router verwendet hatten. Was sind die Gründe, warum einige Layouter keinen Autorouter einsetzen? Hierzu hat sich herausgestellt, dass bei deren Designs die Vorgaben nicht so einfach als Routing-Strategien zu beschreiben waren. Und ohne geeignete Entflechtungsstrategien kann der Autorouter auch nicht wissen, welche Design-Absicht der Layouter verfolgt; und so lieferte der Automatismus zwar ein elektrisch richtiges Ergebnis, das jedoch nicht der Design-Absicht entsprach. Verständlicherweise war somit das Entflechtungsergebnis für den Layouter nicht akzeptabel und damit auch die Technologie eines Autorouters.

Ein neuer Ansatz des Leiterplatten-Autorouting

Der neue Ansatz für die OrCAD- und Allegro-PCB-Plattform von Cadence ist, viele kleine leistungsstarke Autorouter für Teilaufgaben zu erstellen. Für diese einzelnen Teil- aufgaben kann die Design-Absicht einfach beschrieben und schnell vorgegeben werden. So war eines der ersten Module der Snake Router. Hier geht es um die Aufgabe, das Fan Out eines BGAs zu erstellen, welches die Balls (Pins) nicht orthogonal, sondern hexagonal angeordnet hat. Die Leitungen mit Bögen und schrägen Linien zu verlegen ist manuell sehr aufwendig. Mit dem interaktiven Snake Router kann der Layouter genau bestimmen, wo die Leitung in Schlangenlinien verlaufen soll. Die detaillierte Umsetzung wird aber vom Computer und der Software Allegro übernommen. Diese Methode hat sich als erfolgreich herausgestellt, da auch die Layouter, die Autoroutern am kritischsten gegenüberstanden, diese Funktion sofort adaptiert haben.

Der Erfolg der Methodik beruht auf der Kombination von automatischem Routen von Teilaufgaben und der interaktiven Kontrolle durch den Layouter. Der Layouter muss nicht erst Regeln und Routing-Strategien definieren und Werte im Constraint Manager eintragen, um den gewünschten Routing-Verlauf zu erhalten. Hier handelt es sich ja auch nicht im klassischen Sinn um Design-Regeln wie Abstände oder Impedanzen, sondern um Wege mit verschiedenen Zwischenzielen. Die Kombination von Automation und Interaktion spiegelt sich auch in den Namen der neuen Funktionen wieder; sie heißen beispielsweise AiPT, AiSS und AiBT und beginnen mit Ai für die Bezeichnung Auto-interactive.

Von der Methodik wird die Arbeitsweise in verschiedene Phasen aufgeteilt in Planen und detailliertem Routen. Das Planen übernimmt weiterhin der Designer, das detaillierte umsetzen dann die Software. Da der Zeitaufwand für das ausdetaillieren jetzt deutlich geringer ist, können auch mehrere Versuche in der Planung ausprobiert und so ein Optimum für die jeweilige Leiterplatte gefunden werden. Dies spart nicht nur Entwicklungszeit, sondern eventuell auch Produktionskosten in Form von unnützen Lagen und Durchkontaktierungen, die entfallen.

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