布線密度和走線層數(shù)分析

層數(shù)越多，就可以把線間距布得越大，使路徑選擇更容易，而且減少了串?dāng)_問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。遺憾的是，多層印刷電路板的費(fèi)用與層的數(shù)字和表面面積的乘積成正比。使用層數(shù)越多，費(fèi)用也就越高。

如果層數(shù)減少，必須使用更小的走線間距，那同樣也將增加額外的費(fèi)用。不僅如此，對(duì)于正好足夠的走線間距，所冒的串?dāng)_風(fēng)險(xiǎn)太大。

決定一個(gè)板子需要的最少層數(shù)，靠的是經(jīng)驗(yàn)和猜測(cè)相結(jié)合。

問(wèn)題的核心是：在一個(gè)確定大小的線路板上，使用M層，布通N個(gè)連接，估算所需要的走線間距，知道了走線間距，就能知道板子費(fèi)用，而且同時(shí)可以給出串?dāng)_模型。

走線間距由線路密度決定。關(guān)于線路密度，有個(gè)很有用的模型，稱為RENT準(zhǔn)則，是以推廣它的IBM工程師的名字命名的。RENT注意到，大多數(shù)正方形板子，當(dāng)分為四個(gè)象限時(shí)，一半接線在象限之間，一半接線在每個(gè)象限內(nèi)部。進(jìn)一步細(xì)分每個(gè)象限，顯示出相同分布。關(guān)于在兩個(gè)象限之間的走線，我們假設(shè)接線的長(zhǎng)度平均起來(lái)等于象限之間 的間距，則接線的總平均等于板子邊沿的3/8。

知道了線的平均長(zhǎng)度和線的數(shù)目，可以計(jì)算出這些線使用任意走線間距時(shí)所占的總面積。下式給出了一個(gè)使用M層的固定大小的板子上走通N個(gè)連接所需的走線間距。

當(dāng)然，如果我們還不其他一些關(guān)于布線需求的信息，例如大的總線或其他的結(jié)構(gòu)，則應(yīng)該使用它，如果沒(méi)有其他信息?？梢試L試使用RENT的思想，計(jì)算在一個(gè)板子上走線時(shí)所需的空間：

其中：N=連接的數(shù)目
P平均=平均走線間距，IN
X=板寬度，IN
Y=板高度，IN
M=走線的層數(shù)

舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)8IN*12IN的板子，在四個(gè)層面上共有800個(gè)走線連接。我們需要的走間距平均為0.132IN。

這意味著，如果板子幾乎被雙列直播的通孔所覆蓋，幾乎需要在每個(gè)引腳之間進(jìn)行走線。

不要指望能占用引腳之間超過(guò)一半的空間。在上述例子中，我們應(yīng)該使用更多的層，或者使用雙倍走線路徑。

對(duì)于通孔板，與由上式得出的平均間距和最小間距的需求完全不同，如果需要在引腳之間使用兩倍或三倍的走線路徑，應(yīng)該從串?dāng)_的角度考慮決定所使用的最小間距。采用由上式得出平均間距，可以確定需要多少可用的走線路徑。

表面貼裝的板子比雙列直播的板子的內(nèi)層有更多可利用的走線空間。通孔的總數(shù)大致是相同的，但是表面貼裝設(shè)計(jì)的通孔要小一些，因?yàn)榧呻娐返囊_不需要穿過(guò)它們。表面貼裝的板子的內(nèi)層，平均間距和最小間距可能是相近的。

在環(huán)氧樹(shù)脂電路板的內(nèi)層，引腳之間走四條線是可能的，但是這也可能引起嚴(yán)重的串?dāng)_問(wèn)題。

在芯片間留出大的空間可以在板子上得到額外的走線空間，但是這需要更多的總面積。大多數(shù)的設(shè)計(jì)者會(huì)選擇增加層數(shù)。

如果串?dāng)_成為必須考慮的問(wèn)題，則要保證布線時(shí)只有當(dāng)需要穿過(guò)引腳之間時(shí)才把走線推擠到一起，一旦它們走向下一個(gè)芯片，立刻把它們的展開(kāi)，這需要許多手動(dòng)高速，但是即使走線間隙的微小增加也會(huì)使串把減少。

帶一些運(yùn)氣，我們也能找出適合的電路板走線層數(shù)，使其產(chǎn)生的串?dāng)_是可接受的，而且不需要太多費(fèi)用。