基板の配線成立不可を定量的に説明

質問

いつも参考にさせて頂いています。

今回は基板設計における配線成立性の説明方法です。

現在４層基板前提で設計を進めているのですが、リード部品のランドを
避けて線を通すのですがそのリード部品が多く、間を避けて配線するの
ですが通す配線が多く４層基板では成立しません。

ですので、成立に向けて６層基板を提案しているのですが、４層基板で
なぜ成立しないかを理解してもらえません。

基板の幅に対して、リード部品ランドのサイズを引き、配線を通す
事が可能な寸法を４層分足し合わせた値が、設計上使用可能な幅に
なります。配線が通らないとされる部分の、設計上必要とされる
配線幅および配線間隔を加算したのが設計上最低必要幅になり、この必要
な値より基板幅が狭いなら４層基板は成立しないという事になります。

しかし、この計算をしても　計算上は基板幅の方が設計値より大きくなり
配線が通るじゃないかと言われています。接続する配線ネットが交差
していると、それだけ配線作業が困難となりますが、この計算ではこの
困難さが出てこないので、実際は配線成立しないのに計算では成立する事
になります。

上記表現で言いたい事わかりますか？
（基板設計に関係されている方は私の言いたい事がわかっていただけると
　思います。）

要は、配線成立できないのは配線引き回しが悪いから成立しないのでは
なく、何をしても成立しない事を基板設計に関係していな人もわかって
もらう方法をご存知でしたら教えてください。配線が通らない図を見せ
ても、もっとセンス良く引き回せば４層で行けるのではないかといわれ
６層基板使用にも入れない状況です。
どなたか、アドバイスを。

回答No.4

noname#230359

もう少し、4層で検討をしてみては如何でしょうか。
? できない理由を並べて、できないなら、その理由をクリアすれば
　 できるとトップの人は考えます。
一度、4層で設計してみて、此処にこの技術があればできますと、
具体的なハードルを設定をトップは望んでいるのでは？？

今の時代は、それが今後の“飯の種”になるので、もうすこし頑張って
下さい。
できない理由を口でやかましく説明する事と、この技術があれば4層は
可能なのでトップの皆さんの力をお貸し下さいと説明する事は、殆ど
変わりません。頑張って下さい。

お礼

ありがとうございます。連絡が遅くなりすみません。

今回の検討は、お客さんとの約束で４層基板で進めないと
いけない背景がありなんとか４層基板で成立させる必要が

ありました。

いろいろ配線の引き回しを考えましたが、回路数を削減しないと
成立しない事をお客さんに理解頂き、４層基板で進める事で
落ち着きました。

回答No.3

noname#230359

私はこんな時よく使う手が自動配置配線です。
ネット最短化とエリア配置などを使い、何度も検討します。
それから書き始めると、意外と見えなかったところが見えて
きます。
本当に引けないパターンにはなかなかお目にかかれませんし、
定説的な引けない法則はないのではないでしょうか。
４層有って電源層の一部を信号線ありとすれば、おおむね、
２．５層になります。
頑張ってください。

お礼

ありがとうございます。

自動配線のアドバイスありがとうございます。
私の会社でも話題は出るのですが、具体的に
取り組んではいませんので、今回を機に一度

確認してみたいと思います。

回答No.2

noname#230359

中国の設計会社に仕事しておりますが、これまでこんな客様・配線間隔計算方法に会ったことがありません。でも部品が多く配線出来なくとのことはたまたま発生します。
そのとき
1：お客様と相談して、削除できる部品（例えば：抵抗、コンデンサー）
2：ご存知の通り、四層であれば実際の配線層はTOP／BOT二層だけがあります。それで配線スペースが小さくなり。
3：リード繋がっている両部品を絶対的に狭く配置できない、例えばBGAとSDRAM、どう遣っても引き回し配線が必要です。それで配線スペースが小さくなり。
4：Viaを考えする必要があります、配線層をTOPからBOTに変える時にVIAを打つ必要があります、VIAのランド径は信号ラインより大きいでしょう、そうであれば配線スペースはもっと小さくなります。
5：電源の場合に、配線を広く処理必要があります。場合により、銅ベター処理も、それで配線スペースが小さくなり。
6：一部の部品真下に配線禁止、例えば電解コンデンサ、インダクタンスなど。配線禁止エリアも考え必要、それで配線スペースが小さくなり。
7：高速信号に対して、等長、作動配線処理する必要があります、それで配線スペースが小さくなり。
8：ランドを小さく処理との提案も提出されるかもしれませんが、部品面を少し小さくしたらあまり問題がないが、半田面なら駄目だよ。だからランドサイズ修正はあまり効果がない。
9：信号効果から言えば、六層は四層よりよいです。なぜと言うと配線を中間のL3、L4に入れて、EMC効果は表面層配線より良いなのです。
10：ギリギリの設計は配線でも、生産でも大変です。

配線は数学ではなく、配線スペースはそんなに計算できない。

参考URL：

http://www.edadoc.com

お礼

ありがとうございます。

ＥＭＣ観点からの検討であれば、６層化は提案可能なのですが
現在、物理的は接続続可否（配線幅制約はありますが）での成立で
いろいろ言われています。

最後の文章に書かれているコメントが、私の気持ちでもあるので
すが、質問者にかうまく伝える事で出来ない状況です。

回答No.1

noname#230359

「配線が通らない図を見せても４層で行けるのではないかといわれた」とのことですが、あと１本、２本でしたら可能性はありますが１０本以上とか、まだまだ通さないといけないパターンが多くあると無理でしょうね。
具体的に「センス良く」を突き詰めるしかないでしょう。
下手にでて、「こうしても、入らないんですよ、こうしてもだめなんですよ」
どうすればいいでしょうか？」と、その方に聞いてみてはいかがでしょうか？
また、パターンの幅はそれ以上細くできませんか？ランドを小さくできませんか？配置を変えるわけにはいきませんか？
また、ギリギリの設計をしていると何か追加部品が必要になったときに大変ですね。

お礼

回答ありがとうござます。

私に質問している者も、なんとなく成立はしないだろうなと
思っているのですが、基板の事を知らない者にもわかっても
らううえでどう説明するのか考えています。

ちなみに通す配線は 全数２５０本に対してあと３０本あるので
なんとかなるレベルは超えています。