(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループインダクタンス算出手段と、配線パターン長算出手段と、置換配置可能領域取得手段と、集約可能領域取得手段と、配置手段と、を備えるバイパスコンデンサ集約置換装置が実行するバイパスコンデンサ集約置換方法であって、
前記ループインダクタンス算出手段が、集積回路の電源−グランド間に複数のバイパスコンデンサが配設される配線基板の設計データに基づき、前記複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、該バイパスコンデンサと前記集積回路とを接続する電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスと該バイパスコンデンサの等価直列インダクタンスとを加算してループインダクタンスを求めるループインダクタンス算出ステップと、
前記配線パターン長算出手段が、前記複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、各バイパスコンデンサに換えてより等価直列インダクタンスが低い低ＥＳＬコンデンサを用いたと仮定した場合のループインダクタンスが、前記ループインダクタンス算出ステップにおいて求められたループインダクタンスと同等となる配線パターン長を求める配線パターン長算出ステップと、
前記置換配置可能領域取得手段が、前記複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、前記配線パターン長算出ステップにおいて求められた配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求める置換配置可能領域取得ステップと、
前記集約可能領域取得手段が、前記置換配置可能領域取得ステップにおいて取得された、前記複数のバイパスコンデンサそれぞれの置換配置可能領域が交わる集約可能領域を求める集約可能領域取得ステップと、
前記配置手段が、前記集約可能領域取得ステップにおいて求められた集約可能領域に基づいて、前記低ＥＳＬコンデンサの配置を決定する配置ステップと、を備えることを特徴とするバイパスコンデンサ集約置換方法。
【請求項２】
前記ループインダクタンス算出ステップでは、前記バイパスコンデンサが実装される実装面に形成される電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスに基づいて前記ループインダクタンスを求め、
前記配線パターン長算出ステップでは、前記実装面において、ループインダクタンスが同等となる配線パターン長を求め、
前記置換配置可能領域取得ステップでは、前記実装面における置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、前記配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求めることを特徴とする請求項１に記載のバイパスコンデンサ集約置換方法。
【請求項３】
前記配置ステップでは、複数の前記置換配置可能領域が交わる１つの集約可能領域が得られた場合に、当該集約可能領域に１つの低ＥＳＬコンデンサを配置することを特徴とする請求項１又は２に記載のバイパスコンデンサ集約置換方法。
【請求項４】
前記配置ステップでは、前記置換配置可能領域が交わる集約可能領域が得られなかった場合に、低ＥＳＬコンデンサを配置することができないと判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイパスコンデンサ集約置換方法。
【請求項５】
前記配置ステップでは、複数の集約可能領域が得られた場合、配置される低ＥＳＬコンデンサの数が最も少なくなるように配置を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバイパスコンデンサ集約置換方法。
【請求項６】
集積回路の電源−グランド間に複数のバイパスコンデンサが配設される配線基板の設計データに基づき、前記複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、該バイパスコンデンサと前記集積回路とを接続する電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスと該バイパスコンデンサの等価直列インダクタンスとを加算してループインダクタンスを求めるループインダクタンス算出手段と、
前記複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、各バイパスコンデンサに換えてより等価直列インダクタンスが低い低ＥＳＬコンデンサを用いたと仮定した場合のループインダクタンスが、前記ループインダクタンス算出手段により求められたループインダクタンスと同等となる配線パターン長を求める配線パターン長算出手段と、
前記複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、前記配線パターン長算出手段により求められた配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求める置換配置可能領域取得手段と、
前記置換配置可能領域取得手段により取得された、前記複数のバイパスコンデンサそれぞれの置換配置可能領域が交わる集約可能領域を求める集約可能領域取得手段と、
前記集約可能領域取得手段により求められた集約可能領域に基づいて、前記低ＥＳＬコンデンサの配置を決定する配置手段と、を備えることを特徴とするバイパスコンデンサ集約置換装置。
【請求項７】
前記ループインダクタンス算出手段は、前記バイパスコンデンサが実装される実装面に形成される電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスに基づいて前記ループインダクタンスを求め、
前記配線パターン長算出手段は、前記実装面において、ループインダクタンスが同等となる配線パターン長を求め、
前記置換配置可能領域取得手段は、前記実装面における置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、前記配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求めることを特徴とする請求項６に記載のバイパスコンデンサ集約置換装置。
【請求項８】
前記配置手段は、複数の前記置換配置可能領域が交わる１つの集約可能領域が得られた場合、当該集約可能領域に１つの低ＥＳＬコンデンサを配置することを特徴とする請求項６又は７に記載のバイパスコンデンサ集約置換装置。
【請求項９】
前記配置手段は、前記置換配置可能領域が交わる集約可能領域が得られなかった場合、低ＥＳＬコンデンサを配置することができないと判断することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のバイパスコンデンサ集約置換装置。
【請求項１０】
前記配置手段は、複数の集約可能領域が得られた場合、配置される低ＥＳＬコンデンサの数が最も少なくなるように配置を決定することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のバイパスコンデンサ集約置換装置。
【請求項１１】
コンピュータを、請求項６〜１０のいずれか１項に記載のバイパスコンデンサ集約置換装置として機能させることを特徴とするバイパスコンデンサ集約置換プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣなどの電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサを集約してより少ない数のバイパスコンデンサで置換えることを支援するバイパスコンデンサ集約置換方法、バイパスコンデンサ集約置換装置、及び、バイパスコンデンサ集約置換プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ（集積回路）が実装されるプリント基板では、ＩＣなどの動作中の負荷変動を吸収したり、ノイズを除去するため、ＩＣなどの電源−グランド間にバイパスコンデンサが配設される。ところで、一般的に、電源ラインの諸特性のうち、リップルやスパイクノイズなどの電圧変動を抑制する特性は、ＩＣの電源ピン、グランドピンから見たループインピーダンス、すなわち、ＩＣの電源ピン、グランドピンとバイパスコンデンサとを接続する配線のインダクタンス及びバイパスコンデンサ自身が持つ等価直列インダクタンス（ＥＳＬ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）に起因するインピーダンスで議論される。そのため、バイパスコンデンサの配置・配線設計は、例えば、コンデンサの種類、実装位置、数量、及び配線パターン等を決定した上で、電磁界計算を行い、ループインピーダンスを確認しながら進められることが多い。
【０００３】
ここで、特許文献１には、プリント基板の電源回路に介在されるバイパスコンデンサの配置状態を評価する機能を持つバイパスコンデンサ配置配線設計支援システムが開示されている。このバイパスコンデンサ配置配線設計支援システムは、プリント基板のレイアウト情報、構造情報及び材質情報を含む各種情報に基づいて、バイパスコンデンサの周波数特性を算出する算出手段と、算出されたバイパスコンデンサの周波数特性に応じて、プリント基板にバイパスコンデンサを配置配線する配置配線手段とを有する。このバイパスコンデンサ配置配線設計支援システムによれば、プリント基板上にバイパスコンデンサを自動的に配置配線することができるので、プリント基板のレイアウト設計に要する時間を短縮することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、回路基板レイアウト設計時にバイパスコンデンサの配置場所に関する性能評価を視覚的に把握できるようにして、バイパスコンデンサの配置場所の決定を効率的に行うことを可能とする技術が開示されている。この技術では、ＣＡＤシステムに設けられたバイパスコンデンサの配置評価ツールにより、回路基板のレイアウト設計上必要な基板レイアウト情報を利用して、バイパスコンデンサの配線路に関するパラメータを決定し、このパラメータに基づいて算出したインピーダンス特性からバイパスコンデンサの有効範囲を決定する。ここで、バイパスコンデンサの配線路に関するパラメータとは、配線路の配線長、抵抗率、配線幅、配線厚などである。さらに、本ツールは、決定したバイパスコンデンサの有効範囲を近似的楕円として、ディスプレイの画面上に表示する。従って、オペレータは配置したバイパスコンデンサの性能評価を視覚的に把握できるため、バイパスコンデンサの最適な配置場所の決定を効率的に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１５７０８号公報
【特許文献２】特開平１０−９７５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１，２記載の技術を用いると、例えば、プリント基板のレイアウト情報などを入力することにより、バイパスコンデンサを自動的に配置配線したり、バイパスコンデンサの有効範囲を表示することができる。ところで、バイパスコンデンサの配置・配線設計には、コストダウン等を目的とした、特性向上に寄与しない不要なバイパスコンデンサの特定・削減や、特性の優れたバイパスコンデンサへの置換えによる使用数量の削減等を行う所謂最適化と呼ばれる作業がある。しかしながら、複数のバイパスコンデンサを集約してより少ない数のバイパスコンデンサで置換えようとした場合、コンデンサの種類や、実装位置、数量などの決定には豊富な経験が必要であり、上述した技術を用いたとしても、試行錯誤を繰り返すこととなるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、試行錯誤を繰り返すことなく、ＩＣなどの電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサを集約してより少ない数のバイパスコンデンサで置換えることが可能なバイパスコンデンサ集約置換方法、バイパスコンデンサ集約置換装置、及び、バイパスコンデンサ集約置換プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換方法は、配線基板に実装される集積回路の電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、該バイパスコンデンサと集積回路とを接続する電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスと該バイパスコンデンサの等価直列インダクタンスとを加算してループインダクタンスを求めるループインダクタンス算出ステップと、複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、各バイパスコンデンサに換えてより等価直列インダクタンスが低い低ＥＳＬコンデンサを用いたと仮定した場合のループインダクタンスが、ループインダクタンス算出ステップにおいて求められたループインダクタンスと同等となる配線パターン長を求める配線パターン長算出ステップと、複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、配線パターン長算出ステップにおいて求められた配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求める置換配置可能領域取得ステップと、置換配置可能領域取得ステップにおいて取得された、複数のバイパスコンデンサそれぞれの置換配置可能領域が交わる集約可能領域を求める集約可能領域取得ステップと、集約可能領域取得ステップにおいて求められた集約可能領域に基づいて、低ＥＳＬコンデンサの配置を決定する配置ステップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換装置は、配線基板に実装される集積回路の電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、該バイパスコンデンサと集積回路とを接続する電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスと該バイパスコンデンサの等価直列インダクタンスとを加算してループインダクタンスを求めるループインダクタンス算出手段と、複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、各バイパスコンデンサに換えてより等価直列インダクタンスが低い低ＥＳＬコンデンサを用いたと仮定した場合のループインダクタンスが、ループインダクタンス算出手段により求められたループインダクタンスと同等となる配線パターン長を求める配線パターン長算出手段と、複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、配線パターン長算出手段により求められた配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求める置換配置可能領域取得手段と、置換配置可能領域取得手段により取得された、複数のバイパスコンデンサそれぞれの置換配置可能領域が交わる集約可能領域を求める集約可能領域取得手段と、集約可能領域取得手段により求められた集約可能領域に基づいて、低ＥＳＬコンデンサの配置を決定する配置手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換方法又はバイパスコンデンサ集約置換装置によれば、まず、複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、ループインダクタンスが求められるとともに、得られたループインダクタンスと、各バイパスコンデンサよりも等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が低い低ＥＳＬコンデンサを用いたと仮定した場合のループインダクタンスとが同等となる配線パターン長が求められる。次に、複数のバイパスコンデンサそれぞれについて、置換後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、得られた配線パターン長以下となる置換配置可能領域が求められる。そして、複数のバイパスコンデンサそれぞれの置換配置可能領域が交わる集約可能領域が求められ、得られた集約可能領域に基づいて、低ＥＳＬコンデンサの配置が決定される。
【００１１】
ここで、置換配置可能領域は、電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が配線パターン長以下となる領域、すなわちループインダクタンスが低ＥＳＬコンデンサへの置換えの前後で同等以下になる領域である。そのため、複数の置換配置可能領域が交わる集約可能領域は、対応する（置換対象の）すべてのバイパスコンデンサについて、ループインダクタンスが置換えの前後で同等以下になる領域である。よって、集約可能領域内の任意の場所に低ＥＳＬコンデンサを配置することにより、対応する複数のバイパスコンデンサを１つの低ＥＳＬコンデンサで置換えることができる。その結果、試行錯誤を繰り返すことなく、ＩＣなどの集積回路の電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサを集約してより少ない数のバイパスコンデンサ（低ＥＳＬコンデンサ）で置換える（すなわち最適化する）ことが可能となる。
【００１２】
なお、ここで、ループインピーダンスは、上述した通り、配線のインダクタンス及びバイパスコンデンサのＥＳＬに起因する。本明細書中では、「ループインピーダンス」に代えて「ループインダクタンス」という文言を用いるが、本質的には同じものを指す（インピーダンスは周波数依存性があるが、インダクタンスは周波数に対して一定とみなすことができる）。
【００１３】
本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換方法では、ループインダクタンス算出ステップにおいて、バイパスコンデンサが実装される実装面に形成される電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスに基づいてループインダクタンスを求め、配線パターン長算出ステップにおいて、上記実装面において、ループインダクタンスが同等となる配線パターン長を求め、置換配置可能領域取得ステップにおいて、上記実装面における置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求めることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換装置では、ループインダクタンス算出手段が、バイパスコンデンサが実装される実装面に形成される電源パターン及びグランドパターンのインダクタンスに基づいて前記ループインダクタンスを求め、配線パターン長算出手段が、上記実装面において、ループインダクタンスが同等となる配線パターン長を求め、置換配置可能領域取得手段が、上記実装面における置換え後の電源パターン及びグランドパターンの長さの合計値が、配線パターン長以下となる置換配置可能領域を求めることが好ましい。
【００１５】
この場合、例えば、ＩＣとバイパスコンデンサとが同じ面に実装されているとき、すなわちＩＣとバイパスコンデンサとが内層を貫通するビアを介さずに接続されるときには、ＩＣの電源ピン、グランドピンを基点として、バイパスコンデンサとＩＣの電源ピン、グランドピンとを接続する電源パターン、グランドパターンにより構成されるループのループインダクタンスが算出される。一方、ＩＣと反対側の面にバイパスコンデンサが実装される場合、すなわちＩＣとバイパスコンデンサとがビアを介して接続される場合、両ビアのバイパスコンデンサが実装されている面の端部を基点として、バイパスコンデンサとビアとを接続する電源パターン、グランドパターンにより構成されるループのループインダクタンスが算出される。ここで、ＩＣと反対側の面にバイパスコンデンサが実装される場合、ビアのインダクタンス及びビアからＩＣの電源ピン、グランドピンまでの電源パターン、グランドパターンのインダクタンスは、置換えの前後で変化しないため、考慮する必要がない（すなわち無視することができる）。よって、このようにすれば、ＩＣと反対側の面にバイパスコンデンサが実装される場合に、ビアのインダクタンス及びビアからＩＣの電源ピン、グランドピンまでの電源パターン、グランドパターンのインダクタンスを省略することができるため、ループインダクタンスなどを算出する際の演算負荷を軽減でき、処理の高速化を図ることが可能となる。
【００１６】
本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換方法では、複数の置換配置可能領域が交わる１つの集約可能領域が得られた場合に、配置ステップにおいて、当該集約可能領域に１つの低ＥＳＬコンデンサを配置することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換装置では、複数の置換配置可能領域が交わる１つの集約可能領域が得られた場合、配置手段が、当該集約可能領域に１つの低ＥＳＬコンデンサを配置することが好ましい。
【００１８】
このようにすれば、複数の置換配置可能領域が１箇所で交わる場合に、その交わった領域、すなわち集約可能領域に低ＥＳＬコンデンサを配置することで、複数のバイパスコンデンサ全てを１つの低ＥＳＬコンデンサで置換えることが可能となる。例えば、３個のバイパスコンデンサの置換配置可能領域が交わる１つの集約可能領域が得られた場合には、この集約可能領域内に低ＥＳＬコンデンサを配置することにより、３個のバイパスコンデンサを１個の低ＥＳＬコンデンサに集約して置換えることができる。
【００１９】
また、本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換方法では、置換配置可能領域が交わる集約可能領域が得られなかった場合に、配置ステップにおいて、低ＥＳＬコンデンサを配置することができないと判断することが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換装置では、置換配置可能領域が交わる集約可能領域が得られなかった場合、配置手段が、低ＥＳＬコンデンサを配置することができないと判断することが好ましい。
【００２１】
このように、置換えの前後でループインダクタンスが同等以下となる置換配置可能領域が互いに交わらない場合には、複数のバイパスコンデンサを集約することができないため、低ＥＳＬコンデンサによる置換えは不可であると判断することができる。
【００２２】
本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換方法では、複数の集約可能領域が得られた場合、配置ステップにおいて、配置される低ＥＳＬコンデンサの数が最も少なくなるように配置を決定することが好ましい。
【００２３】
また、本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換装置では、複数の集約可能領域が得られた場合、配置手段が、配置される低ＥＳＬコンデンサの数が最も少なくなるように配置を決定することが好ましい。
【００２４】
このようにすれば、複数のバイパスコンデンサを、より少ない数の低ＥＳＬコンデンサで置換えることができる。
【００２５】
本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換プログラムは、コンピュータを、上記いずれかのバイパスコンデンサ集約置換装置として機能させることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係るバイパスコンデンサ集約置換プログラムが実行されることにより、コンピュータが、バイパスコンデンサ集約置換装置（すなわち、上記ループインダクタンス算出手段、配線パターン長算出手段、置換配置可能領域取得手段、集約可能領域取得手段、及び配置手段）として機能する。その結果、上述したように、試行錯誤を繰り返すことなく、ＩＣなどの集積回路の電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサを集約してより少ない数のバイパスコンデンサ（低ＥＳＬコンデンサ）で置換えることが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、試行錯誤を繰り返すことなく、ＩＣなどの集積回路の電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサを集約してより少ない数のバイパスコンデンサで置換えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態に係るバイパスコンデンサ集約置換装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係るバイパスコンデンサ集約置換装置によるバイパスコンデンサ集約置換処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】置換え前のバイパスコンデンサの配置（バイパスコンデンサがＩＣと反対側の面に実装されている場合）の一例を示す図である。
【図４】バイパスコンデンサがＩＣと同じ面に実装されている場合のループインダクタンスの求め方を説明するための図である。
【図５】配線パターン長の求め方を説明するための図である。
【図６】置換配置可能領域の求め方を説明するための図である。
【図７】集約可能領域の求め方を説明するための図である。
【図８】集約可能領域に低ＥＳＬコンデンサを配置した図である。
【図９】３つの置換配置領域が交わる1つの集約可能領域が得られた場合の低ＥＳＬコンデンサの配置を示す図である。
【図１０】置換配置可能領域が交わる集約可能領域が得られない場合の低ＥＳＬコンデンサの配置を示す図である。
【図１１】４つの置換配置可能領域に対して３つの集約可能領域が得られた場合の低ＥＳＬコンデンサの配置を示す図である。
【図１２】プログラムを実行するコンピュータの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３０】
まず、図１を用いて、実施形態に係るバイパスコンデンサ集約置換装置１の構成について説明する。図１は、バイパスコンデンサ集約置換装置１の構成を示すブロック図である。
【００３１】
バイパスコンデンサ集約置換装置１は、ＩＣなどの集積回路の電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサを集約してより少ない数のバイパスコンデンサで置換えること（所謂最適化）を支援するものである。特に、バイパスコンデンサ集約置換装置１は、コンデンサのＥＳＬの差を利用し、複数のバイパスコンデンサ（高ＥＳＬコンデンサ）をよりＥＳＬが低い低ＥＳＬコンデンサで置換える最適化作業を支援するものである。そのために、バイパスコンデンサ集約置換装置１は、入力部１０、情報処理ユニット２０、及び、表示部３０を備えている。また、情報処理ユニット２０は、ループインダクタンス算出部２１、配線パターン長算出部２２、置換配置可能領域取得部２３、集約可能領域取得部２４、及び配置部２５を有している。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００３２】
なお、ここでは、図３に示される、プリント基板（特許請求の範囲に記載の配線基板に相当）１００に実装される２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１を、よりＥＳＬが低い１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換える場合を例にして説明する。
【００３３】
入力部１０は、例えば、キーボードやタッチパネルなどから構成され、ユーザから入力される、例えば、置換え前の電源パターン１０１，１０５、グランドパターン１０２，１０６の幅及び長さ、バイパスコンデンサ１２０，１２１のＥＳＬ・数・配置（座標）、置換え後の電源パターン１５１、グランドパターン１５２の幅、置換える低ＥＳＬコンデンサ１３０のＥＳＬなどのデータを受け付ける。なお、これらのデータは、予め入力され、メモリに記憶されていてもよい。
【００３４】
情報処理ユニット２０は、入力部１０により受け付けられた上記各データから、ループインダクタンスが置換えの前後で同等以下となるように、複数（この場合は２つ）のバイパスコンデンサ１２０，１２１を集約して置換えることができる範囲（後述する集約可能領域１７０）を求めて配置を決定するものである。
【００３５】
情報処理ユニット２０は、受け付けられた入力データに対して演算処理を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ等により構成されている。情報処理ユニット２０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムが、マイクロプロセッサによって実行されることにより、ループインダクタンス算出部２１、配線パターン長算出部２２、置換配置可能領域取得部２３、集約可能領域取得部２４、及び配置部２５の機能が実現される。
【００３６】
ループインダクタンス算出部２１は、プリント基板１００に実装されるＩＣ１１０の電源−グランド間に配設される２個のバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれについて、該バイパスコンデンサ１２０，１２１に接続されている電源パターン１０１，１０５及びグランドパターン１０２，１０６のインダクタンスと該バイパスコンデンサ１２０，１２１のＥＳＬとを加算してループインダクタンスを求める。すなわち、ループインダクタンス算出部２１は、特許請求の範囲に記載のループインダクタンス算出手段として機能する。
【００３７】
その際に、ループインダクタンス算出部２１は、バイパスコンデンサ１２０，１２１が実装される実装面に形成されている電源パターン１０１，１０５及びグランドパターン１０２，１０６のインダクタンスに基づいてループインダクタンスを求める。例えば、図４に示されるように、ＩＣ１１０とバイパスコンデンサ１２０とが同じ面に実装されているとき、すなわち、内層を貫通するビアを使わずに接続されるときには、ＩＣ１１０の電源ピン１１１、グランドピン１１２を基点として、バイパスコンデンサ１２０とＩＣ１１０の電源ピン１１１、グランドピン１１２とを接続する電源パターン１０１、グランドパターン１０２により構成されるループのループインダクタンスが算出される。
【００３８】
一方、図３に示されるように、ＩＣ１１０と反対側の面にバイパスコンデンサ１２０、１２１が実装される場合、すなわちＩＣ１１０とバイパスコンデンサ１２０，１２１とがビア１０３，１０４，１０７，１０８を介して接続される場合、ビア１０３，１０４，１０７，１０８のバイパスコンデンサ１２０，１２１が実装されている面の端部を基点として、バイパスコンデンサ１２０，１２１とビア１０３，１０４，１０７，１０８とを接続する電源パターン１０１，１０５、グランドパターン１０２，１０６により構成されるループのループインダクタンスが算出される。その理由は、ＩＣ１１０と反対側の面にバイパスコンデンサ１２０，１２１が実装される場合、ビア１０３，１０４，１０７，１０８のインダクタンス及びビア１０３，１０４，１０７，１０８からＩＣ１１０の電源ピン１１１、グランドピン１１２までの電源パターン、グランドパターンのインダクタンスは、置換えの前後で変化しないため、考慮する必要がないためである。
【００３９】
図３に示した例では、電源パターン１０１，１０５の幅を０．５ｍｍ、長さを１ｍｍ、インダクタンスを１５０ｐＨとし、グランドパターン１０２，１０６の幅を０．５ｍｍ、長さを１ｍｍ、インダクタンスを１５０ｐＨとした。また、バイパスコンデンサ１２０，１２１のＥＳＬを５００ｐＨとした。よって、この場合、バイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれに対するループインダクタンスは、１５０＋１５０＋５００＝８００ｐＨとなる。なお、電源パターン１０１，１０５及びグランドパターン１０２，１０６の幅と長さからインダクタンスを求めるには、例えば、近似式や、パターンの幅・長さとインダクタンスとの対応関係が予め定められたパラメータテーブル、電磁界シミュレータによるシミュレーション等を利用することができる。ループインダクタンス算出部２１で求められたバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれのループインダクタンスは、配線パターン長算出部２２に出力される。
【００４０】
配線パターン長算出部２２は、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれについて、各バイパスコンデンサ１２０，１２１に換えて、該バイパスコンデンサ１２０，１２１よりもＥＳＬが低い低ＥＳＬコンデンサ１３０を用いたと仮定した場合のループインダクタンスが、ループインダクタンス算出部２１により求められた置換え前のループインダクタンスと同等となる配線パターン長１５０を求める。その際に、配線パターン長算出部２２は、バイパスコンデンサ１２０，１２１の実装面において、ループインダクタンスが同等となる配線パターン長１５０を求める。すなわち、配線パターン長算出部２２は、特許請求の範囲に記載の配線パターン長算出手段として機能する。
【００４１】
ここで、置換え前のバイパスコンデンサ１２０，１２１としては、比較的ＥＳＬが高い一般的な２端子コンデンサが用いられる。一方、低ＥＳＬコンデンサ１３０としては、例えば、外部電極を長手方向に配置することによって、内部電極の電流経路を太く短くし、ＥＳＬを低減したＬＷ逆転型積層セラミックコンデンサ、又は３端子コンデンサなどが好適に用いられる。サイズにもよるが、一般的に、２端子コンデンサのＥＳＬは３００〜５００ｐＨ程度であり、ＬＷ逆転型コンデンサや３端子コンデンサのＥＳＬは３０〜１００ｐＨ程度である。バイパスコンデンサ集約置換装置１は、このようなＥＳＬの差を利用し、ループインダクタンスが置換え前後で同等以下となるように、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１を１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換える。
【００４２】
上述したように、図３に示した例では、バイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれに対するループインダクタンスは、８００ｐＨであった。ここで、図５に示されるように、置換え後の電源パターン１５１及びグランドパターン１５２の幅を例えば０．５ｍｍとして、バイパスコンデンサ１２０，１２１を、インダクタンスが１００ｐＨの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換えると仮定した場合、ループインダクタンスが８００ｐＨとなる配線パターン長１５０は４．７ｍｍとなる。なお、図５では、簡単のため、一方のバイパスコンデンサ１２０についての配線パターン長１５０のみを表示した。なお、他方のバイパスコンデンサ１２１についても同様にして配線パターン長が求められる。配線パターン長算出部２２で求められた配線パターン長１５０は、置換配置可能領域取得部２３に出力される。
【００４３】
置換配置可能領域取得部２３は、図６に示されるように、各バイパスコンデンサ１２０，１２１について、置換え後の電源パターン１５１及びグランドパターン１５２の長さの合計値が、配線パターン長算出部２２により求められた配線パターン長１５０以下（すなわち４．７ｍｍ以下）となる置換配置可能領域１６０を求める。図６では、簡単のため、一方のバイパスコンデンサ１２０についての置換配置可能領域１６０のみを表示した。なお、他方のバイパスコンデンサ１２１についても同様にして置換配置可能領域１６１が求められる。その際に、置換配置可能領域取得部２３は、ビア１０３およびビア１０４を基点として、バイパスコンデンサ１２０の実装面における置換え後の電源パターン１５１及びグランドパターン１５２の長さの合計値が、配線パターン長１５０以下となる置換配置可能領域１６０を求める。すなわち、図６に示される楕円形の置換配置可能領域１６０は、ループインダクタンスが、置換えの前後で同等以下となる領域である。置換配置可能領域取得部２３は、特許請求の範囲に記載の置換配置可能領域取得手段として機能する。
【００４４】
なお、ビア１０３とビア１０４との間の距離が配線パターン長１５０よりも十分に短い場合には、ビア１０３とビア１０４とを結ぶ直線の中点を中心とし、半径が配線パターン長１５０の１／２となる円で近似してもよい。置換配置可能領域取得部２３で求められた置換配置可能領域１６０（１６１）は、集約可能領域取得部２４に出力される。
【００４５】
集約可能領域取得部２４は、図７に示されるように、置換配置可能領域取得部２３により取得された、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれの置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０を求める。すなわち、集約可能領域１７０は、いずれのバイパスコンデンサ１２０，１２１から見てもループインピーダンスが置換えの前後で同等以下となる領域である。集約可能領域取得部２４は、特許請求の範囲に記載の集約可能領域取得手段として機能する。なお、集約可能領域取得部２４で求められた集約可能領域１７０は、配置部２５に出力される。
【００４６】
配置部２５は、集約可能領域取得２４により求められた集約可能領域１７０に基づいて、低ＥＳＬコンデンサ１３０の配置を決定する。すなわち、配置部２５は、図８に示されるように、置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０が得られた場合、該集約可能領域１７０内に低ＥＳＬコンデンサ１３０を配置する。配置部２５は、特許請求の範囲に記載の配置手段として機能する。
【００４７】
なお、上述したように、配置部２５は、集約可能領域１７０が得られた場合に、当該集約可能領域１７０に１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０を配置するが、置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０が得られなかった場合には、低ＥＳＬコンデンサ１３０を配置することができないと判断する。さらに、配置部２５は、例えば、複数の集約可能領域１７０が得られた場合には、配置される低ＥＳＬコンデンサ１３０の数が最も少なくなるように配置を決定する。なお、配置部２５で決定された低ＥＳＬコンデンサ１３０の配置は、表示部３０に出力される。
【００４８】
表示部３０は、例えば、ＬＣＤディスプレイなどから構成され、配置部２５で決定された低ＥＳＬコンデンサ１３０の配置の他、入力部１０によって受け付けられた入力データや、取得された配線パターン長１５０、置換配置可能領域１６０，１６１、集約可能領域１７０などを表示する。なお、上述した図３〜８は、表示部３０による表示例である。
【００４９】
次に、図２を参照しつつ、バイパスコンデンサ集約置換装置１の動作、及びバイパスコンデンサ集約置換方法について説明する。図２は、バイパスコンデンサ集約置換装置１によるバイパスコンデンサ集約置換処理の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、上述した図３に示される、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１を、よりＥＳＬが低い１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換える場合を例にして説明する。
【００５０】
ステップＳ１００では、ユーザから入力される、例えば、置換え前の電源パターン１０１，１０５、グランドパターン１０２，１０６の幅・長さ、バイパスコンデンサ１２０，１２１のＥＳＬ・数・配置（座標）、置換え後の電源パターン１５１、グランドパターン１５２の幅、置換える低ＥＳＬコンデンサ１３０のＥＳＬなどのデータが受け付けられる。
【００５１】
次に、ステップＳ１０２（特許請求の範囲に記載のループインダクタンス算出ステップに相当）では、プリント基板１００に実装されるＩＣ１１０の電源−グランド間に配設される２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれについて、該バイパスコンデンサ１２０，１２１に接続されている電源パターン１０１，１０５及びグランドパターン１０２，１０６のインダクタンスと該バイパスコンデンサ１２０，１２１のＥＳＬとが加算されてループインダクタンスが求められる（図３参照）。なお、ループインダクタンスの具体的な求め方は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５２】
続いて、ステップＳ１０４（特許請求の範囲に記載の配線パターン長算出ステップに相当）では、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれについて、各バイパスコンデンサ１２０，１２１よりもＥＳＬが低い低ＥＳＬコンデンサ１３０を用いたと仮定した場合のループインダクタンスが、ステップＳ１０２において求められたループインダクタンスと同等となる配線パターン長１５０が求められる（図５参照）。なお、配線パターン長１５０の具体的な求め方は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５３】
続くステップＳ１０６（特許請求の範囲に記載の置換配置可能領域取得ステップに相当）では、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれについて、置換え後の電源パターン１５１及びグランドパターン１５２の長さの合計値が、ステップＳ１０４において求められた配線パターン長１５０以下となる置換配置可能領域１６０，１６１が求められる（図６参照）。
【００５４】
次に、ステップＳ１０８（特許請求の範囲に記載の集約可能領域取得ステップに相当）では、ステップＳ１０６において取得された、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれの置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０が求められる（図７参照）。
【００５５】
続いて、ステップＳ１１０（特許請求の範囲に記載の配置ステップに相当）では、ステップＳ１０８において求められた集約可能領域１７０に基づいて、低ＥＳＬコンデンサ１３０の配置が決定される（図８参照）。すなわち、ステップＳ１１０では、２つの置換配置可能領域１６０，１６１が交わる１つの集約可能領域１７０が得られた場合に、当該集約可能領域１７０に１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０が配置される。なお、置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０が得られなかった場合には、ステップＳ１１０では、低ＥＳＬコンデンサ１３０を配置することができないと判断される。
【００５６】
上述した例では、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１を置換える場合を例にして説明したが、ステップＳ１１０では、バイパスコンデンサの数が３個以上であっても同様にして置換えが実行される。すなわち、例えば、図９に示されるように、３個の置換配置可能領域１６０，１６１，１６２が１つの集約可能領域１７０で交わる場合には、当該集約可能領域１７０に低ＥＳＬコンデンサ１３０が配置されることで、３個のバイパスコンデンサが１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換えられる。
【００５７】
また、例えば、図１０に示されるように、２つの置換配置可能領域１６０，１６１が互いに交わり、他の置換配置可能領域１６２が置換配置可能領域１６０，１６１と交わらない場合には、２つの置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０に低ＥＳＬコンデンサ１３０が配置されることにより、２個のバイパスコンデンサが１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換えられる。しかしながら、他の置換配置可能領域１６０，１６１と交わらない置換配置可能領域１６２に関しては、バイパスコンデンサの置換えができないと判断される。
【００５８】
さらに、ステップＳ１１０では、例えば図１１に示されるように、４つの置換配置可能領域１６０，１６１，１６２，１６３が３つの集約可能領域１７０，１７１，１７２で交わる場合には、使用される低ＥＳＬコンデンサ１３０の数が最も少なくなるように配置が決定される。すなわち、この場合には、集約可能領域１７０及び集約可能領域１７２に低ＥＳＬコンデンサ１３０が配置されることにより、４つのバイパスコンデンサが２つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換えられる。よって、この場合、集約可能領域１７１には、低ＥＳＬコンデンサ１３０は配置されない。
【００５９】
続くステップＳ１１２では、ステップＳ１００において決定された低ＥＳＬコンデンサ１３０の配置の他、入力部１０によって受け付けられた入力データや、取得された配線パターン長１５０、置換配置可能領域１６０，１６１、及び集約可能領域１７０などが、適宜、表示部３０に表示される。
【００６０】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、まず、複数（２つ）のバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれについて、ループインダクタンスが求められるとともに、得られたループインダクタンスと、各バイパスコンデンサ１２０，１２１に換えてよりＥＳＬが低い低ＥＳＬコンデンサ１３０を用いたと仮定した場合のループインダクタンスとが、同等となる配線パターン長１５０が求められる。次に、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれについて、置換え後の電源パターン１５１及びグランドパターン１５２の長さの合計値が、得られた配線パターン長１５０以下となる置換配置可能領域１６０，１６１が求められる。そして、２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１それぞれの置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０が求められ、得られた集約可能領域１７０内に低ＥＳＬコンデンサ１３０が配置される。
【００６１】
ここで、置換配置可能領域１６０，１６１は、置換後の電源パターン１５１及びグランドパターン１５２の長さの合計値が配線パターン長１５０以下となる領域、すなわちループインダクタンスが低ＥＳＬコンデンサ１３０への置換えの前後で同等以下になる領域である。そのため、複数の置換配置可能領域１６０，１６１が交わる集約可能領域１７０は、対応するすべてのバイパスコンデンサ１２０，１２１についてループインダクタンスが置換えの前後で同等以下になる領域である。よって、集約可能領域内１７０の任意の場所に低ＥＳＬコンデンサ１３０を配置することにより、対応する２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１を１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換えることができる。その結果、試行錯誤を繰り返すことなく、ＩＣ１１０の電源−グランド間に配設される２つのバイパスコンデンサ１２０，１２１を集約して１つの低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換える（すなわち最適化する）ことが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、ＩＣ１１０と反対側の面にバイパスコンデンサ１２０，１２１が実装される場合、すなわち、ＩＣ１１０とバイパスコンデンサ１２０，１２１とがビア１０３，１０７，１０４，１０８を介して接続される場合、ビア１０３，１０７，１０４，１０８のバイパスコンデンサ１２０，１２１が実装されている面の端部を基点として、バイパスコンデンサ１２０，１２１とビア１０３，１０７，１０４，１０８とを接続する電源パターン１０１，１０５、グランドパターン１０２，１０６により構成されるループインダクタンスが算出される。よって、ＩＣ１１０と反対側の面にバイパスコンデンサ１２０，１２１が実装される場合に、ビア１０３，１０７，１０４，１０８のインダクタンス及びビア１０３，１０７，１０４，１０８からＩＣ１１０の電源ピン１１１、グランドピン１１２までの電源パターン１０１，１０５、グランドパターン１０２，１０６のインダクタンスを省略することができるため、ループインダクタンスなどを算出する際の演算負荷を軽減でき、処理の高速化を図ることが可能となる。
【００６３】
本実施形態によれば、複数（例えば３個）のバイパスコンデンサの置換配置可能領域１６０，１６１，１６２が交わる１つの集約可能領域１７０が得られた場合には、この集約可能領域１７０内に低ＥＳＬコンデンサ１３０を配置することで、３個のバイパスコンデンサを１個の低ＥＳＬコンデンサ１３０で集約して置換えることができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、置換えの前後でループインダクタンスが同等以下となる置換配置可能領域１６０，１６１が互いに交わらない場合には、複数のバイパスコンデンサ１２０，１２１を集約することができないため、低ＥＳＬコンデンサ１３０による置換えは不可であると判断することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態によれば、複数の集約可能領域１７０，１７１，１７２が得られた場合、使用される低ＥＳＬコンデンサ１３０の数が最も少なくなるように配置が決定されるため、複数のバイパスコンデンサを、より少ない数の低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換えることができる。
【００６６】
次に、図１２を参照しつつ、コンピュータを、上述したバイパスコンデンサ集約置換装置１として機能させるバイパスコンデンサ集約置換プログラムについて説明する。図１２は、バイパスコンデンサ集約置換プログラムを実行するためのコンピュータ３の構成を示すブロック図である。
【００６７】
コンピュータ３は、バイパスコンデンサ集約置換プログラム５２の実行等を制御する制御部（ＣＰＵ）５０と、バイパスコンデンサ集約置換プログラム５２等が記憶されたハードディスク５１と、メモリ（ＲＡＭ）５３と、ディスプレイ等から成る表示部５４と、キーボード等から成る入力部５５と、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されたプログラム等を読み取り可能な読取装置５６と、ＬＡＮボードから成るＬＡＮインターフェース５７とを備えている。ここで、例えば、読取装置５６により読み取られハードディスク５１に記憶（インストール）されたバイパスコンデンサ集約置換プログラム５２が実行されることにより、コンピュータ３が、上述したバイパスコンデンサ集約置換装置１を構成するループインダクタンス算出部２１、配線パターン長算出部２２、置換配置可能領域取得部２３、集約可能領域取得部２４、及び配置部２５として機能する。
【００６８】
本実施形態によれば、バイパスコンデンサ集約置換プログラム５２が実行されることにより、コンピュータ３が、バイパスコンデンサ集約置換装置１（すなわち、上述したループインダクタンス算出部２１、配線パターン長算出部２２、置換配置可能領域取得部２３、集約可能領域取得部２４、及び配置部２５）として機能する。その結果、上述したように、試行錯誤を繰り返すことなく、ＩＣ１１０などの集積回路の電源−グランド間に配設される複数のバイパスコンデンサ１２０，１２１を集約してより少ない数の低ＥＳＬコンデンサ１３０で置換えることが可能となる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上述した電源パターン１０１，１０５やグランドパターン１０２，１０６の幅、長さ、形状、及びバイパスコンデンサ１２０，１２１の配置等は、例示であり、上記実施形態には限られない。
【００７０】
また、上記実施形態では、置換配置可能領域１６０，１６１が交わらない場合（すなわち集約可能領域１７０が得られない場合）には、低ＥＳＬコンデンサ１３０を配置することができないと判断したが、置換配置可能領域１６０，１６１が交わるように、例えば、置換え後の電源パターン１５１及び／又はグランドパターン１５２の幅を逆算する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１  バイパスコンデンサ集約置換装置
５  コンピュータ
１０  入力部
２０  情報処理ユニット
２１  ループインダクタンス算出部
２２  配線パターン長算出部
２３  置換配置可能領域取得部
２４  集約可能領域取得部
２５  配置部
３０  表示部
５０  制御部
５１  ハードディスク
５２  バイパスコンデンサ集約置換プログラム
５３  メモリ
５４  表示部
５５  入力部
５６  読取装置
１００  プリント基板
１０１，１０５  電源パターン
１０２，１０６  グランドパターン
１０３，１０４，１０７，１０８  ビア
１１０  ＩＣ
１１１  電源ピン
１１２  グランドピン
１２０，１２１  バイパスコンデンサ
１３０  低ＥＳＬコンデンサ
１５０  配線パターン長
１５１  電源パターン
１５２  グランドパターン
１６０，１６１，１６２，１６３  置換配置可能領域
１７０，１７１，１７２  集約可能領域
【図１】
0005708166.tif 000002
【図２】
0005708166.tif 000003
【図３】
0005708166.tif 000004
【図４】
0005708166.tif 000005
【図５】
0005708166.tif 000006
【図６】
0005708166.tif 000007
【図７】
0005708166.tif 000008
【図８】
0005708166.tif 000009
【図９】
0005708166.tif 000010
【図１０】
0005708166.tif 000011
【図１１】
0005708166.tif 000012
【図１２】
0005708166.tif 000013