(57)【要約】【課題】配線性の低下を最小限に抑えながら、信号の特性インピーダンスの変化を抑制する。【解決手段】ビアＶに近接する特定信号配線Ｗｈがある場合、該特定信号配線Ｗｈを含む配線の配線性を評価すべき領域ＥＲの一端ＬＰを、特定信号配線Ｗｈの輪郭線Ｅ１〜Ｅ４のうちビアＶに対向する側の輪郭線Ｅ４に一致させた上で、評価関数の値を求める。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源層またはグランド層と、複数の配線層と、前記複数の配線層を互いに接続させるビアと、を備える多層配線基板の配線設計方法であって、
特定の信号を通過させる特定信号配線を指定する工程と、
ビアの概略位置を変更しながら、各概略位置での概略配線経路を求め、配線性をそれぞれ評価する工程と、
前記配線性の評価結果に基づいて詳細配線経路を求める工程と、
を備え、
前記配線は、ビアに隣接する特定信号配線を含み、
前記配線性を評価する工程は、ビアに隣接する特定信号配線を含む配線の配線性の評価対象領域の一端を、ビアを周回するように前記電源層または前記グランド層内に設けられた開口の外側端面に応じた位置に設定する工程を含むことを特徴とする配線設計方法。
【請求項２】
前記配線性の評価対象領域の前記一端の位置は、前記開口の前記外側端面の位置に一致することを特徴とする請求項１に記載の配線設計方法。
【請求項３】
前記配線性を評価する工程は、配線可能な解が得られるまで前記特定信号配線の位置をビアに向けて前記開口内にシフトさせる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の配線設計方法。
【請求項４】
前記シフトの量は、前記特定信号配線の重要度に応じて調整されることを特徴とする請求項３に記載の配線設計方法。
【請求項５】
電源層またはグランド層と、複数の配線層と、前記複数の配線層を互いに接続させるビアと、を備える多層配線基板の配線設計をコンピュータに実行させるプログラムであって、
特定の信号を通過させる特定信号配線を指定する手順と、
ビアの概略位置を変更しながら、各概略位置での概略配線経路を求め、配線性をそれぞれ評価する手順と、
前記配線性の評価結果に基づいて詳細配線経路を求める手順と、
を備え、
前記配線は、ビアに隣接する特定信号配線を含み、
前記配線性を評価する手順は、ビアに隣接する特定信号配線を含む配線の配線性の評価対象領域の一端を、ビアを周回するように前記電源層または前記グランド層内に設けられた開口の外側端面に応じた位置に設定する手順を含むことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線設計方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多層配線基板の配線性は、配線層を互いに接続するビアの位置に大きく左右される。このため、多層配線基板の配線を設計する際には、ビアをできるだけ最適な位置に配置することが重要になる。
【０００３】
ビアの概略位置が決定すると配線の概略経路も一意的に定まることが多いため、配線工程は、
（１） ビアの概略位置と概略配線経路を求める段階
（２） 詳細配線を求める段階
の２つの段階を踏むのが通例である。
【０００４】
ビアの概略位置の決定に際しては、その後の詳細配線工程での配線性が上がるように、できるだけ混雑度が小さくなるようにビアの概略位置を決定する。すなわち、ビアとビアの間を通過する配線が、デザインルールによって決まる通過可能な配線の本数を超えないようにビアの位置を決定する。
【０００５】
ビアの位置を改善しながら概略配線を求める技術も提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００６】
ここで、電源プレーンまたはグランドプレーンを持つ配線基板において高速信号の配線がある場合、特性インピーダンスをできるだけ一定に保つために、高速信号配線の直下には、電源プレーン、またはグランドプレーンが常に存在することが望ましい（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
一方、電源プレーンまたはグランドプレーンの上下の配線層において信号配線がビアを介して互いに接続される場合には、そのビアと電源プレーンまたはグランドプレーンとの絶縁のために、電源プレーンまたはグランドプレーンに開口が設けられる（図３（ｂ）参照）。
【０００８】
ビアに隣接した位置に高速信号線が配線される場合、高速信号が電源プレーンまたはグランドプレーンの穴の上を通過することになり、特性インピーダンスを一定に保てなくなってしまう。
【０００９】
このような状況を避けるためには、ビアと配線の間隔を通常必要な間隔よりも大きくする必要がある。
【００１０】
しかしながら、すべての信号配線とビアの間隔を大きくすると、必要以上に配線領域を必要とし、配線性（配線の容易さの度合い）が著しく低下してしまう。
【００１１】
ビアに隣接する信号配線が高速信号線の場合にのみ、配線とビアの間隔を大きくすることが理想であるが、そのような自動配線手法は従来存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００９−０８１５３４号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｙｏｉｃｈｉ  Ｔｏｍｉｏｋａ，  Ａｔｓｕｓｈｉ  Ｔａｋａｈａｓｈｉ，  “Ｒｏｕｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍｏｎｏｔｏｎｉｃ  Ｖｉａ  Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ  ｆｏｒ  ２−ｌａｙｅｒ  Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ  Ｐａｃｋａｇｅｓ”，  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２００８  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ａｓｉａ  ａｎｄ  Ｓｏｕｔｈ  Ｐａｃｉｆｉｃ  ｄｅｓｉｇｎ  ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，  ｐｐ．２３８−２４３，  ２００８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、配線性の低下を最小限に抑えながら、信号の特性インピーダンスの変化を抑制する配線設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様によれば、
電源層またはグランド層と、複数の配線層と、前記複数の配線層を互いに接続させるビアと、を備える多層配線基板の配線設計方法であって、特定の信号を通過させる特定信号配線を指定する工程と、ビアの概略位置を変更しながら、各概略位置での概略配線経路を求め、配線性をそれぞれ評価する工程と、前記配線性の評価結果に基づいて詳細配線経路を求める工程と、を備え、前記配線は、ビアに隣接する特定信号配線を含み、前記配線性を評価する工程は、ビアに隣接する特定信号配線を含む配線の配線性の評価対象領域の一端を、ビアを周回するように前記電源層または前記グランド層内に設けられた開口の外側端面に応じた位置に設定する工程を含むことを特徴とする配線設計方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、配線性の低下を最小限に抑えながら、信号の特性インピーダンスの変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態による配線設計方法が適用されるパッケージ基板の要部を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】電源／グランドプレーンに開口が設けられる場合に開口を避けるように特定信号配線を配線する必要を説明する図。
【図４】本発明の第１の実施の形態による配線設計方法の概略工程を示すフローチャート。
【図５】図４中の配線性の評価工程の具体的工程を示すフローチャート。
【図６】図５の工程の説明図。
【図７】図５の工程の説明図。
【図８】従来技術の説明図。
【図９】本発明の第２の実施の形態による配線設計方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態のいくつかについて、図面を参照しながら詳細に説明する。以下ではパッケージ基板の自動配線を取り上げて説明するが、本発明はこれに限るものではなく、ビアとの絶縁のための開口が設けられた電源／グランドプレーンを含む多層配線基板の全般に適用可能である。なお、添付図面において、同一の部分には同一の番号を付し、重複説明は必要な場合に限り行う。
【００１９】
（１）第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態による配線設計方法が適用される半導体パッケージの要部を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２０】
基板ＰＳの主面に半導体チップＣＰが搭載され、これに近接して基板ＰＳの主面に配線Ｗ２，Ｗ３が形成され、ボンディングフィンガＢＦに接続される。ボンディングフィンガＢＦは、ボンディングワイヤＢＷにより、半導体チップＣＰの外部端子に接続される。配線Ｗ２，Ｗ３の接続ノードには、ビアＶ１が基板ＰＳを貫通するように形成され、基板ＰＳの裏面で裏面配線Ｗ１を介してハンダボールＨＢに接続される。
【００２１】
ここで、図３に示すように、基板ＰＳが多層配線構造を有し、かつ、電源／グランドプレーンＰＬを有する場合、電源／グランドプレーンＰＬにはビアＶ１を囲むように開口ＯＰが設けられるので、配線Ｗ２ａが特定の信号、例えば高速信号を通過させる配線である場合は、特性インピーダンスを保持するために、図３の点線に示す開口ＯＰ１上の位置から、実線に示す位置へシフトさせることにより、開口ＯＰ１を避けるように配線する必要がある。なお、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図となっている。
【００２２】
図４は、本実施形態による配線設計方法の概略工程を示すフローチャートである。後述するように、本実施形態の特徴は、ステップＳ１およびＳ５の工程にあり、特定信号配線がビアに隣接する場合に、配線性の評価対象領域を、従来技術における「ビアとビアとの間」から「電源／グランドプレーンの開口の端と対向するビアの端、または電源／グランドプレーンの開口の対向する端の間」に変更する点にある。以下、順を追って説明する。
【００２３】
先ず、対象配線のうちの特定信号配線を指定する（ステップＳ１）。特定信号配線とは、電源／グランドプレーンの開口の上層または下層に配置されると特性インピーダンスが影響を被る信号配線をいい、典型例は高速信号の配線である。このような高速信号の例としては、ＤＤＲ３用の信号や、Ｓｅｒｉａｌ  ＡＴＡ用の信号、ＵＳＢ３．０用の信号などを挙げることができる。特定信号配線の指定は、オペレータにより実行される。
【００２４】
次に、自動配線用の初期設定を行う（ステップＳ２）。初期設定の項目には、例えばデザインルールとして定義される、配線とビアとの間に必要なスペースＳｖｗ、配線と配線との間に必要なスペースＳｗｗ、配線幅Ｗｗ（図６参照）の他、評価関数のパラメータ、ビアの概略配置を変更する回数および製品の要求仕様などが挙げられる。
【００２５】
続いて、上記設定の下でビアの概略配置を暫定的に決定し（ステップＳ３）、暫定的なビア配置に従って概略配線経路を決定することにより、概略配線を行う（ステップＳ４）。
【００２６】
ビアの概略位置の決定に際しては、その後の詳細配線工程での配線性が向上するように、可能な限り配線密度が小さくなるように行う。より具体的には、ビアとビアとの間を通過する配線が、デザインルールによって決定される通過可能な配線の本数を超えることがないようにビアの位置を決定する。
【００２７】
次いで、暫定的な概略配線経路での配線性の評価を行い（ステップＳ５）、評価関数の値を出力する。
【００２８】
次に、ビアの概略位置を変更し（ステップＳ６）、変更したビアの位置で改めて概略配線（ステップＳ４）、配線性評価（ステップＳ５）を行い、これらの工程を、初期設定にて決定された回数だけ（ステップＳ７）繰り返し、各回数における評価関数の値を、図示しない記録手段に記録する。
【００２９】
次いで、得られた複数の評価関数の中で最善の評価値が得られたビア配置を特定し（ステップＳ８）、このビア配置に基づいて詳細配線経路を求める（ステップＳ９）。
【００３０】
最後に、得られた詳細配線経路でシミュレーションを実行し、製品の要求仕様を満たすかどうかを判定する（ステップＳ１０）。要求仕様が満たされれば、ステップＳ８で特定されたビア配置とステップＳ９で得られた詳細配線経路に従って、マスクを作成する。要求仕様が満たされない場合は、評価条件を緩和して（ステップＳ１１）、配線可能な解が得られるまで、ビアの暫定配置から詳細配線までの工程（ステップＳ３〜Ｓ９）を繰り返す。評価条件緩和の具体例については、後述する第２および第３の実施の形態において説明する。
【００３１】
図４中のステップＳ５の工程について、図５乃至図８を参照しながらより詳細に説明する。
【００３２】
図５は、図４中の配線性の評価の具体的工程を示すフローチャートである。
【００３３】
先ず、図４のステップＳ１の工程で特定配線が指定された場合、該特定配線が何らかのビアに隣接するかどうかを判定する（ステップＳ５１）。ビアに隣接する特定配線が存在しない場合は、従来技術に従って評価関数の値を求め、図示しない記録手段に記録する（ステップＳ５４）。
【００３４】
ビアに隣接する特定配線が存在する場合は、配線性の評価対象領域の一端が、特定信号配線の輪郭線のうちビアに対向する輪郭線の位置となり、かつ、電源／グランドプレーンの開口の外側端面に接するように評価対象領域を変更し（ステップＳ５２）、変更された評価対象領域について評価関数の値を求める（ステップＳ５４）。その後は、図４へ戻り、ステップ６の工程へ進む。
【００３５】
配線性の評価工程につき、図６乃至８を参照しながらより具体的に説明する。図６に示す例では、ビアＶ１とビアＶ２との間を通過する配線の本数が、概略配線により、４本と決定されている。図６に示す４本の配線のうち、通常速度の信号配線Ｗｎが３本であり、紙面上で左側に位置する信号配線Ｗｈが高速信号配線として指定されている。同図の例において、配線性評価の対象領域ＥＲの右端ＲＰは、ビアＶ２の側面に接するように設定されるが、高速信号配線ＷｈがビアＶ１に隣接するので、評価対象領域ＥＲの左端ＬＰは、ビアＶ１の右側接線ではなく、高速信号配線Ｗｈの輪郭線Ｅ１〜Ｅ４のうち、ビアＶ１に対向する側の輪郭線Ｅ４の位置となり、かつ、電源／グランドプレーンＰＬの開口ＯＰ１の外側端面ＬＥＦに接するように設定される。本実施形態において、評価対象領域ＥＲの左端ＬＰが電源／グランドプレーンＰＬの開口ＯＰ１の外側端面ＬＥＦに接する位置は、例えば「ビアを周回するように電源層または前記グランド層内に設けられた開口の外側端面に応じた位置」に対応する。
【００３６】
このように設定された評価対象領域ＥＲについて、開口ＯＰ１の外側端面からビアＶ２の側面との間で４本の信号線が容易に配線できるかどうかを評価する。デザインルールとして定義された、配線とビアとの間に必要なスペースＳｖｗ、配線間に必要なスペースＳｗｗ、および配線幅Ｗｗにより、高速信号線Ｗｈおよびこれに並進する３本の通常信号線Ｗｎを配置させるには、符号Ａに示す距離が必要であるが、実際の開口ＯＰ１とビアＶ２の側面との間には、符号Ｂに示す距離しかなく、符号Ｃ（＝Ａ−Ｂ）の間隔だけ不足している。そこで、図４のステップＳ２の初期設定で、間隔Ｃの値が大きくなるほど評価が低くなるように評価関数のパラメータを設定しておく。
【００３７】
このように設定された評価関数を用いてビアの概略位置を求めたところ、図７に示すように、ビアＶ１とビアＶ２との間には高速信号線Ｗｈの他２本の通常信号線Ｗｎが配置されるようなビア配置により、製品の要求仕様が満たされることが判明した。
【００３８】
図８は、比較例として従来の技術により自動配線を行った結果を示す。同図に示す例によれば、高速信号線Ｗｈの一部がビアＶ１の周辺における電源／グランドプレーンＰＬの開口ＯＰ１の上方を通過することになり、その結果、特性インピーダンスが変化するので、製品の要求仕様が満たされないおそれがある。
【００３９】
これに対して、本実施形態によれば、特定信号配線Ｗｈが電源／グランドプレーンＰＬの開口ＯＰの上方または下方を通過しないという条件の下で配線性を評価することができるので、配線性の低下を最小限に抑えながら、高速信号の特性インピーダンスの変化を抑制することができる。
【００４０】
（２）第２の実施の形態
上述した第１の実施の形態によれば、ビアＶ１と、ビアＶ１に隣接する高速信号配線Ｗｈとのスペーシングが従来技術におけるスペーシングよりも大きくなる。このため、従来よりも大きな配線面積が必要になる。この結果、従来技術によれば配線可能であったものでも、上述の実施形態によれば配線不可能となる場合がある。本実施形態はこのような事態に対処可能な方法を提供するものである。
【００４１】
第１の実施の形態においては、評価対象領域ＥＲの左端ＬＰが、特定信号配線Ｗｈの輪郭線Ｅ１〜Ｅ４のうちビアＶに対向する輪郭線Ｅ４の位置となり、かつ、電源／グランドプレーンＰＬの開口ＯＰ１の外側端面ＬＥＦに接するように設定された。このような配線性評価工程により配線不可能となった場合、本実施形態では、図９に示すように、特定信号配線Ｗｈの位置を開口ＯＰ１上でビアＶ１に向けて矢印方向に少しずつシフトしながら配線可能な解を求めていく。具体的なシフト量の刻みは、図４の評価条件緩和の工程（ステップＳ１１）で設定すれば良い。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、高速信号配線Ｗｈが電源／グランドプレーンＰＬの開口ＯＰの上下を通過することを許容しないという条件の下では配線できなかったものが、少しだけ開口上の通過を許容すれば配線可能な場合に、そのような解を求めることが可能になる。
【００４３】
（３）第３の実施の形態
前述した第２の実施の形態では、高速信号配線Ｗｈが電源／グランドプレーンＰＬの開口ＯＰの上下を通過することを許容しないという条件を少しずつ緩和しながら配線可能な解を求めたが、高速信号は、必ずしも、特性インピーダンスを可能な限り一定に保持する必要があるものだけではなく、中には特性インピーダンスが多少変化しても問題ないものなど、同一製品中でもその重要度に差がある場合がある。
【００４４】
本実施形態では、前述の第２の実施形態において、例えば図９において特定信号配線Ｗｈの位置を開口ＯＰ１上でビアＶ１に向けてシフトする量が、重要度の低い信号を通過させる配線程大きくなるように、高速信号線間で差をつけるものである。より具体的には、初期設定（図４、ステップＳ２）の段階で信号配線に、通過させる特定信号の重要度に応じた重み付けを予め行っておき、図４の評価条件緩和の工程（ステップＳ１１）において、高速信号配線のそれぞれの重みに応じてシフト量を設定すれば良い。
【００４５】
本実施形態によれば、重要度が相対的に高い高速信号の特性インピーダンスの変化を、重要度が相対的に低い高速信号よりも抑えることが可能となる。
【００４６】
（４）プログラム
上述した配線設計方法の一連の工程は、コンピュータに実行させるプログラムとしてフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読込ませて実行させても良い。これにより、本発明にかかる配線設計方法における一連の工程を汎用のコンピュータを用いて実現することができる。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の携帯可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でも良い。また、上述した配線設計方法の一連の工程を、一連の手順として組込んだプログラムをインターネット等の通信回線（無線通信を含む）を介して頒布しても良い。さらに、上述した配線設計方法の一連の工程を、一連の手順として組込んだプログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、または記録媒体に収納して頒布しても良い。
【００４７】
（５）その他
以上、本発明の実施の形態のいくつかについて説明したが、本発明は上記形態に限るものでは決して無く、その技術的範囲内で種々変更して適用できることは勿論である。例えば上述した実施形態では、デザインルール上配線可能な４本の信号線のうち、左端の信号線が特定信号配線である場合について説明したが、本発明はこのような形態に限るものでは決して無く、例えば４本の信号線のうちで右端の信号線が特定信号配線である場合には、評価対象領域の右端は、ビアＶ２の側面に接するのでなく、特定信号配線の輪郭線のうちビアＶ２に対向する輪郭線の位置となり、かつ、電源／グランドプレーンの開口ＯＰ２の外側端面に接するように設定される。
【符号の説明】
【００４８】
ＥＲ：配線性の評価対象領域
ＬＥＦ：電源／グランドプレーンの開口の外側端面
ＬＰ：評価対象領域の左端
ＰＬ：電源／グランドプレーン
ＯＰ１，ＯＰ２：電源／グランドプレーンの開口
Ｖ１，Ｖ２：ビア
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ２ａ，Ｗ３，Ｗｈ，Ｗｎ：配線
Ｗｈ：高速信号配線
【図１】
2011065342.tif 000003
【図２】
2011065342.tif 000004
【図３】
2011065342.tif 000005
【図４】
2011065342.tif 000006
【図５】
2011065342.tif 000007
【図６】
2011065342.tif 000008
【図７】
2011065342.tif 000009
【図８】
2011065342.tif 000010
【図９】
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