(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出装置であって、
対象の配線パターンに対する電子部品の接続の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果、電子部品接続有りの場合には、回路シミュレーションによって共振周波数を算出する回路シミュレータと、
前記判定手段による判定の結果、電子部品接続無しの場合には、電磁界シミュレーションによって共振周波数を算出する電磁界シミュレータ
とを具備することを特徴とする共振周波数算出装置。
【請求項２】
プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出方法であって、
共振周波数を算出しようとする対象の配線パターンに電子部品が接続されているか否かをデータ処理装置が判定する判定ステップと、
前記判定ステップの結果、電子部品が接続されていると判定の場合には、回路シミュレーションによって共振周波数をデータ処理装置が算出する回路シミュレーション共振周波数算出ステップと、
前記判定ステップの結果、電子部品が接続されていないと判定の場合には、電磁界シミュレーションによって共振周波数をデータ処理装置が算出する電磁界シミュレーション共振周波数算出ステップ
とを具備することを特徴とする共振周波数算出方法。
【請求項３】
データ処理装置が、プリント配線基板の配線パターンに部品接続された折れ曲がりが有る配線パターンの電気的な共振周波数を求める場合に、配線の引き回しで上下・左右方向から、各々、左右・上下方向に配線の向きを任意に変える際の各配線パターンの各部の寸法は考慮せず、当該配線パターンの全長を用いて回路シミュレーションを適用することを特徴とする請求項２の共振周波数算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプリント配線基板における電気的共振周波数を短時間で精度良く求めることが出来る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開平１０−２９３７８１号公報では、配線パターンの配線長と、装置の動作信号周波数及びその高調波周波数の１／２波長長さとを一致させないようにチェックする手段を備えたことを特徴とするプリント回路基板設計システムが提案されている。
【０００３】
又、特開２００１−９２８７４号公報では、プリント基板に実装される部品を示す部品情報及びこの部品間の接続に関する接続情報に応じて回路を作成する回路図入力手段と、この回路図入力手段により作成された回路図に基づいて前記プリント基板及び回路の構成品に係る配置に関するレイアウトを行うレイアウト入力手段と、前記回路図入力手段並びに前記レイアウト入力手段へ与えるべき情報を入力するための入力部と、前記回路図入力手段により作成された回路図情報と、前記レイアウト入力手段により得られるレイアウト情報とを、それぞれ表示する表示部と、前記プリント基板において使用する周波数を入力する周波数入力部と、前記レイアウト情報によるグラウンドパターンと電源パターンの共振周波数と前記使用されるクロック周波数と基づき不要放射を発生するグラウンドパターンと電源パターンを検出する検出手段とを具備したことを特徴とするプリント基板設計装置が提案されている。そして、同公報では、電磁界シミュレータを用いて配線パターンの電気的な共振周波数を求めることが開示されている。
【０００４】
又、特開２００１−１３４７８３号公報では、比較対象となる実験結果およびその測定位置または厳密な解析形状による解析結果(詳細結果)およびその結果の位置(測定位置)を記憶した実験・解析結果データベースと、解析モデル化データベースと、解析モデル化手法と最適条件とを定義し入力する解析モデル化・最適条件定義手段と、形状特徴に基づいて３次元形状を作成する３次元形状作成手段と、定義されたモデル化手法に従って前記３次元形状の解析モデルを作成する解析用モデル作成手段と、作成された解析モデルのメッシュを生成するメッシュ生成手段と、生成されたメッシュについて数値解析を実行する解析手段と、得られたメッシュ解析結果と上記実験結果または詳細結果とを比較して評価し比較結果の差が許容値よりも小さくかつ目的関数が最小になった場合は前記解析結果を最適解として前記解析モデル化データベースに蓄積する評価手段と、前記比較結果の差が許容値よりも大きくまたは目的関数が最小にならない場合は各モデル化手法を選択して組み合わせ前記３次元形状作成手段に戻す解析モデル化手法選択手段とを備えた解析モデル化最適制御装置置が提案されている。
【０００５】
又、特開２００２−１９７１３７号公報では、プリント回路基板のレイアウト情報のうち電源供給系回路のレイアウト情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された前記電源供給系回路のレイアウト情報に基づいて、所定の電源端子接続位置から前記電源供給系回路側のインピーダンス特性である第１のインピーダンス特性と、前記所定の電源端子接続位置からそれに最も近い位置に接続するコンデンサ素子までのインピーダンス特性である第２のインピーダンス特性とを算出する算出手段と、前記第１のインピーダンス特性と前記第２のインピーダンス特性との大きさ、位相、実数部、虚数部のいずれかを比較する比較手段と、前記第１及び第２のインピーダンス特性を出力すると共に、前記比較手段の比較結果に基づき、前記電源供給系回路の共振の有無及び該共振がある場合の共振周波数を含む情報を前記プリント回路基板の特性評価のための情報として出力する出力手段とを備えることを特徴とするプリント回路基板特性評価装置が提案されている。
【０００６】
又、特開２００４−２３９７３６号公報では、ＦＤＴＤ法により電磁界特性をシミュレーションする電磁界特性解析方法において、不等間隔メッシュを用いて解析空間を構成し、解析空間の吸収境界条件としてＵＰＭＬを用い、吸収境界におけるメッシュ間隔を異にする一方のメッシュ領域の磁界と他方のメッシュ領域の磁界を用いてこれら両磁界の間に補間して仮想磁界成分を得、この仮想磁界成分を用いて解析を進める電磁界特性解析方法が提案されている。
【０００７】
又、特開２００５−３１６７５４号公報では、信号配線と該信号配線を囲む絶縁層とからなる回路装置の構造情報を有する３次元データに基づいて該回路装置をメッシュに分割し電磁界解析法を用いて該信号配線の伝送特性を解析する回路解析方法であって、前記３次元データから前記信号配線の信号配線データを抽出するステップと、前記信号配線データおよび３次元データに基づいてメッシュ生成が抑制されるメッシュ生成抑制領域を指定するステップと、前記メッシュ生成抑制領域をメッシュ生成が抑制される処理を行うステップとを有し、前記メッシュ生成抑制領域は、前記信号配線および絶縁層の寸法と該絶縁層の電気特性に基づいて指定されることを特徴とする回路解析方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２９３７８１号公報
【特許文献２】特開２００１−９２８７４号公報
【特許文献３】特開２００１−１３４７８３号公報
【特許文献４】特開２００２−１９７１３７号公報
【特許文献５】特開２００４−２３９７３６号公報
【特許文献６】特開２００５−３１６７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
さて、プリント配線基板上の信号配線が特定の周波数に共振すると、電磁ノイズが引き起こされ易く、一方で、当該周波数にあたる電磁ノイズを外部へ放出し易くなる。これを防ぐ為、配線長から共振周波数を求めたり、共振周波数から配線長を求めたりする技術が必要となる。
【０００９】
しかしながら、これまでに提案されて来た技術では、共振周波数を短時間で精度良く求められない。例えば、特許文献１にあっては、共振周波数の算出に際して、配線パターン単独で計算を行っており、部品の影響を考慮していない。又、配線形状による浮遊容量を考慮していない。この為、ＬＳＩ等の電子部品をプリント配線基板に搭載した場合や、配線幅が途中で変化したり、部品搭載パッドが形成されている配線がある場合には、精度良く共振周波数を求められない。
【００１０】
ところで、精度良い共振周波数を求める技術として、電磁界シミレュータを利用する手法が有るものの、精度の良い結果を得る為には、プリント配線基板の構造や構成、搭載されているＬＳＩ等の実装部品を含めて、モデル化して計算する必要がある。しかしながら、プリント配線基板の厚さが数十〜数百μｍであるのに対して、プリント配線基板の大きさは数ｃｍ〜数十ｃｍである。そして、精度を上げる為には、前者の寸法を基準にして解析メッシュを与える必要が有る。ところが、前記アスペクト比が大きすぎる為、プリント配線基板全体を解析しようとすると、膨大なメッシュ数が与えられることになる。従って、解析（計算）に多くの記憶容量とＣＰＵ占有時間を要するだけでなく、多大な解析時間を要することになる。従って、この手法を用いて、設計段階で多数の配線パターンや実装部品の配置パターンを短時間で計算することが出来ない。
【００１１】
さて、精度良い結果を得るもう一つの技術として、回路シミュレータを使い、配線形状の変化までの全てを回路モデルとして表し、解析を行う手法が有る。この場合には、部品搭載用パッドなどの詳細条件、配線が折れ曲がった場合の配線間の影響の全てを回路シミュレータ用のモデルで実現しようとすると、そのモデル作成は容易では無い。かつ、一律な表現の方法が無いことから、モデル作成の自動化が出来ず、その都度、人手を介して行わなければならず、やはり、短時間で計算できない。
【００１２】
よって、本発明が解決しようとする課題は、配線パターンにおける電気的な共振周波数を精度良く、かつ、スピーディに求めることが出来る技術を提供することである。特に、部品が搭載されたプリント配線基板において、一部に部品接続の無い配線パターンが含まれる場合なども含めて、或いは配線幅が途中で変化したり、部品搭載パッドが有ったりする配線パターンにおいて、必然的に多数となる当該配線基板上にある全ての配線パターンの電気的な共振周波数を各々の配線パターンについて精度良く、かつ、全体処理を高速に算出できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
さて、上述した通り、共振周波数の算出手段として、これまでに、ＳＰＩＣＥ等の回路シミュレータと、ＦＤＴＤ（時間領域差分法）やモーメント法などの電磁界シミュレータとが知られている。
【００１４】
ところで、同じ規模のプリント配線基板における配線パターンの周波数特性を算出する上で、回路シミュレータによる解析時間は電磁界シミュレータよる解析時間よりも短時間で処理を行うことができる。従って、部品搭載がなされたプリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数の算出には、回路シミュレータを用いることによって、計算時間の短縮が図れるようになる。そして、部品搭載が無い複雑な配線パターンの電気的な共振周波数の算出には、電磁界シミュレータを用いることが好ましいことが判って来た。
【００１５】
すなわち、複数の計算エンジンを内蔵し、部品接続が有る場合と、部品接続が無く、特に、配線幅方向の形状変化が有る場合とに分類し、各々に適したエンジンを選択して計算を行えば、精度よく、かつ、高速に、電気的な共振周波数を算出できる。特に、部品接続が有る配線の共振周波数を求める場合には、部品の特性が支配的になることから、回路シミュレータを用いて配線パターンの電気的な共振周波数を精度良く高速に算出する手法を選択し、部品接続が無い配線の共振周波数を求める場合には、配線形状そのものの電気特性が支配的となることから、ＦＤＴＤやモーメント法などの電磁界シミュレータを用いて配線パターンの電気的な共振周波数を精度良く高速に算出する手法を選択する。
【００１６】
このような知見に基づいて本発明がなされたものである。
すなわち、前記の課題は、プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出装置であって、
対象の配線パターンに対する電子部品の接続の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果、電子部品接続有りの場合には、電子部品接続有りの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する第１の演算手段と、
前記判定手段による判定の結果、電子部品接続無しの場合には、電子部品接続無しの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する第２の演算手段
とを具備することを特徴とする共振周波数算出装置によって解決される。
【００１７】
特に、プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出装置であって、
対象の配線パターンに対する電子部品の接続の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定の結果、電子部品接続有りの場合には、回路シミュレーションによって共振周波数を算出する回路シミュレータと、
前記判定手段による判定の結果、電子部品接続無しの場合には、電磁界シミュレーションによって共振周波数を算出する電磁界シミュレータ
とを具備することを特徴とする共振周波数算出装置によって解決される。
【００１８】
又、プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出方法であって、
共振周波数を算出しようとする対象の配線パターンに電子部品が接続されているか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップの結果、電子部品が接続されていると判定の場合には、電子部品接続有りの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する演算ステップと、
前記判定ステップの結果、電子部品が接続されていないと判定の場合には、電子部品接続無しの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する演算ステップ
とを具備することを特徴とする共振周波数算出方法によって解決される
【００１９】
特に、プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出方法であって、
共振周波数を算出しようとする対象の配線パターンに電子部品が接続されているか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップの結果、電子部品が接続されていると判定の場合には、回路シミュレーションによって共振周波数を算出する回路シミュレーション共振周波数算出ステップと、
前記判定ステップの結果、電子部品が接続されていないと判定の場合には、電磁界シミュレーションによって共振周波数を算出する電磁界シミュレーション共振周波数算出ステップ
とを具備することを特徴とする共振周波数算出方法によって解決される。
【００２０】
又、上記の発明であって、プリント配線基板の配線パターンに部品接続された折れ曲がりが有る配線パターンの電気的な共振周波数を求める場合に、配線の引き回しで上下・左右方向から、各々、左右・上下方向に配線の向きを任意に変える際の各配線パターンの各部の寸法は考慮せず、当該配線パターンの全長を用いて回路シミュレーションを適用することを特徴とする共振周波数算出方法によって解決される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、共振周波数をスピーディに精度良く得ることが出来る。
その理由は、部品を搭載した配線パターンの共振周波数を決定する大きな要因は搭載部品内部における集中定数で表されるパラメータであり、この種の解析には、例えば回路シミュレータによるのが好適であるのに対して、部品を搭載しない配線パターンの共振周波数を決定する大きな要因はパターンの形状であり、この種の解析には、例えば電磁界シミュレータによるのが好適であるからによる。すなわち、各々のケースに応じて適切な算出手段を用いることによって、共振周波数をスピーディに精度良く得ることが出来る。
【００２２】
そして、共振周波数が原因となり、共振周波数近傍で敏感になる他の電子／電気機器、通信機器との干渉、或いは機器内部で発生する干渉の改善を検討する設計システムに応用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の装置は、プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出装置である。そして、対象の配線パターンに対する電子部品の接続の有無を判定する判定手段を備えている。又、判定手段による判定の結果、電子部品接続有りの場合には、電子部品接続有りの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する第１の演算手段（特に、回路シミュレーションによって共振周波数を算出する回路シミュレータ）を備えている。又、判定手段による判定の結果、電子部品接続無しの場合には、電子部品接続無しの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する第２の演算手段（電磁界シミュレーションによって共振周波数を算出する電磁界シミュレータ）を備えている。
【００２４】
本発明の方法は、プリント配線基板における配線パターンの電気的な共振周波数を求める共振周波数算出方法である。そして、共振周波数を算出しようとする対象の配線パターンに電子部品が接続されているか否かを判定する判定ステップを備えている。又、判定ステップの結果、電子部品が接続されていると判定の場合には、電子部品接続有りの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する演算ステップ（特に、回路シミュレーションによって共振周波数を算出する回路シミュレーション共振周波数算出ステップ）を備えている。又、判定ステップの結果、電子部品が接続されていないと判定の場合には、電子部品接続無しの場合に適した演算手段によって共振周波数を算出する演算ステップ（特に、電磁界シミュレーションによって共振周波数を算出する電磁界シミュレーション共振周波数算出ステップ）を備えている。又、プリント配線基板の配線パターンに部品接続された折れ曲がりが有る配線パターンの電気的な共振周波数を求める場合に、配線の引き回しで上下・左右方向から、各々、左右・上下方向に配線の向きを任意に変える際の各配線パターンの各部の寸法は考慮せず、当該配線パターンの全長を用いて回路シミュレーションを適用する。
【００２５】
以下、更に詳しく説明する。
図１は本発明の装置のブロック図、図２はフローチャートである。
【００２６】
本発明の装置は、大略して、入力装置１０と、出力装置１６と、記憶装置１７と、本発明の要部である制御装置（ＣＰＵ：データ処理装置）とを有する。このデータ処理装置は、入力装置１０から入力された解析に必要なパラメータ情報から部品接続の有無を判断する判断手段１１と、この判断手段１１の出力に基づいて共振周波数を算出するのにエンジン１を用いるかエンジン２を用いるかを選択するシミュレータエンジン選択手段１２と、前記エンジン１，２による演算（解析）結果を受けて共振周波数を算定する共振周波数算定手段１５とを有する。尚、前記エンジン１，２は、モデル生成手段１３ａ，１３ｂと演算手段１４ａ，１４ｂとを有する。
【００２７】
次に、上記本発明の装置を用いた共振周波数の算定について図２のフフローチャートに沿って説明する。
先ず、配線パラメータが入力装置１０によって入力される（ステップ１０１）。ここで入力される情報は、図１２で図示される各部の配線長に加え、図３で図示される配線幅、配線の導電率、層構成で表される各部の寸法、グランドの導電率、レジストや絶縁層の誘電率（εｒ）などの構造、材料特性に関する数値である。尚、ここで導電率の代わりに、例えば銅などの材料名を入力し、内部のデータベースから導電率に置き換えるなどの処理を行うようにしていても良い。更に、各々の配線に部品の接続が有るか無いかの入力もステップ１０１で行われる。ここで、部品接続が無いとした場合には、配線幅が配線の途中で変更する場合の配線幅の変更箇所、部品接続用のパッド寸法、配置位置の寸法なども必ず入力する。上記のようにして、共振周波数を求めるのに必要な各部の配線毎のパラメータが入力される。
【００２８】
次に、計算エンジンを選択する為に、前段の処理（ステップ１０１）で入力された配線毎に部品接続の条件（有無）を選択する処理を行う（ステップ１０２）。ここでの判断は、通常、「１．部品接続（搭載）有り」が選択されるが、「２．部品接続（搭載）無し」が選ばれることもある。尚、この選択に際しては、図１の入力装置１０から入力する代わりに、記憶装置１７にあるＣＡＤデータから必要なデータが抽出・入力されるようにしても良い。尤も、ＣＡＤデータからの抽出・入力が実際的である。すなわち、プリント配線基板設計のＣＡＤシステムにおける配線情報に接続の有無を判断できる情報が有れば、そこから自動的に読み取り、部品接続の有無を判断する判断手段１１により、システム内で、部品接続の有無が判断される（ステップ１０２）。
【００２９】
さて、ステップ１０２で、「１．部品接続有り」が選択されると、簡略化回路モデルの作成が行われる（ステップ１０３）。このステップ１０３での処理は、プリント配線基板における配線パターンであるマイクロストリップラインの物理的な寸法を基に、ＳＰＩＣＥシミュレータなどの回路シミュレータで利用する為、集中定数で表された回路モデルを作成する処理である。尚、配線パターンの物理的な寸法とは、マイクロストリップラインに代表される基板の構成（断面図）が図３に示される如く、レジスト５１の電気定数、絶縁層５２の電気定数、メタル配線５３の線幅５５、グランド５４とメタル配線５３からなる層構成５６などである。これらのパラメータは、配線のパラメータ入力ステップ１０１で入力された値を用いる。
【００３０】
回路モデル作成ステップ１０３の具体例が図４に示される。すなわち、層構成や配線／絶縁層寸法や配線配置や電気特性（例えば、レジスト５１の電気定数、絶縁層５２の電気定数、メタル配線５３の線幅５５、グランド５４とメタル配線５３からなる層構成５６）の如きのプリント配線基板情報の入力が入力装置１０により行われる（ステップ１０３１）。そして、フィールドソルバーなどの呼称を持つ手段を用いてソルバー処理が行われる（ステップ１０３２）。尚、ソルバー処理とは、具体的には、マイクロストリップラインの物理形形状を与えることにより、抵抗、インダクタ、キャパシタで表した単位長さ当りの集中定数回路に変換する処理のことである。この処理されて得られた集中定数回路のイメージの一例が図５に示される。
【００３１】
次に、上記のような配線パターンに部品が接続された解析用モデルを作成する（ステップ１０３３）。尚、作成される解析用モデルのイメージが図６に示される。  配線パターン４０２は図５の単位長さ当りの回路を線長分だけ接続してマイクロストリップライン回路モデル４０５として表し、それに部品の負荷４０４を接続し、ノイズ源４０１を置く。ここで用いる配線パターン４０２の線長には本発明特有の特徴があり、配線パターンの折れ曲がりを無視した配線の全長とする。この全長は、プリント配線基板の設計ＣＡＤシステムで持っている配線情報から容易に抽出することが出来る。又、部品の負荷４０４は、接続されるＬＳＩの入力部における電気定数であり、通常、１０ｐＦ程度の容量性リアクタンスで表現される。ノイズ源４０１は求めたい周波数範囲を有する波源とし、一般には、複数のステップ周波数で一定の出力を有する電圧源とされる。これが、ステップ１０３で簡略化回路モデルと呼ぶ理由である。図６では、表記上はマイクロストリップライン回路モデル４０５は集中定数回路で書かれているが、実際のモデルでは、単位長さ当りの集中定数回路が線路全長分だけ接続される多段の回路となっている。このモデルを用いて図２の回路シミュレータ（エンジン１：演算手段１４ａ）で計算処理を行っている（ステップ１０４）。尚、この方法による共振周波数の計算法の一例は、周波数を変数として図６に示される出力電圧４０６を表し、電圧がピークとなる周波数を共振周波数とすることにより得られる。この計算結果の一例が図１０に示されており、この場合の共振周波数は概ね４００ＭＨｚと読み取れる。
【００３２】
そして、上記計算結果が共振周波数算定手段１５により出力／表示される（ステップ１０５）。
【００３３】
上記一連の処理は、入力情報を限定し、その中からフィールドソルバーで用いるマイクロストリップラインの物理寸法や定数を抽出してソルバー処理を行い、その結果に、やはり入力値から抽出される配線長と、本発明の装置内に持っているノイズ源と固定値として与えられる部品の負荷を表す電気定数を組み合わせて解析用のモデルを作成し、これに一定の処理を行わせるものであるから、自動化が可能となる。尚、ここで用いられるソルバーや回路シミュレータは市販のものを用いることが出来る。例えば、株式会社アプライド・シミュレーション・テクノロジから提供されているものを用いることが出来る。
【００３４】
さて、ステップ１０２で「２．部品接続無し」が選択されると、次のようになる。この場合には、プリント配線基板の物理寸法と電気定数から図２の電磁界モデルの作成が行われる（ステップ２０１）。そして、電磁界シミュレータ（エンジン２：演算手段１４ｂ）が計算する（ステップ２０２）ことによって、共振周波数が求められる。電磁界シミュレータのモデル作成（ステップ２０１）に際しては、図７にその具体例が示される通り、ステップ１０１で入力された情報を用いてプリント配線基板情報の入力が行われる（ステップ２０１１）。そして、解析用のモデル作成が行われる（ステップ２０１２）。ここで、このモデル作成に用いられる配線の形状や途中での形状変化は、プリント配線基板の設計ＣＡＤシステムで持っている配線情報から抽出される。電磁界シミュレータを用いて共振周波数を求める一つの方法は、当該配線に流れる電流を計算し、周波数を変数としてピーク電流を計算し、そのピーク値をプロットした図１１の結果を得、この図１１から共振周波数は概ね９００ＭＨｚと読み取れる。
【００３５】
そして、上記計算結果が共振周波数算定手段１５により出力／表示される（ステップ１０５）。
【００３６】
この一連のステップも特定の入力値と処理特定のルーチンで行われることから、自動化が可能となる。尚、ここで用いられる電磁界シミュレータは市販のものを用いることが出来る。例えば、株式会社情報数理研究所などから提供されているものを用いることが出来る。
【００３７】
そして、上記のようにして、一本の配線特有の共振周波数を求めることが出来、順次、他の配線にも同じ処理を繰り返すことにより、その他の配線の全てにその配線固有の共振周波数を求めることが出来る。
【００３８】
又、部品を搭載した配線パターンの共振周波数を決定する場合において、その共振周波数を決定する大きな要因は部品内部における集中定数で表されるパラメータの考慮である。このことを利用して、配線パターンの折れ曲がり、パッドの有無など、微少な電気的定数に与える要素を排除し、配線長だけを取り扱う簡略化モデルを適用することによって、共振周波数の算出を高速化できる。かつ、全ての配線について回路シミュレータだけを使う場合に比べて、部品接続が無い場合には、電磁界シミュレータを適用することにより、計算時間は増えるものの、部品を接続していない配線は有っても少ない本数に限られる為、これらの計算時間の計算は非現実的に増えることはない。
【００３９】
尚、共振周波数算定手段１５を用いて得られた結果を、同じく記憶装置にあるＣＡＤデータとして排出することも良く使われる。この処理は、図２ではステップ３０３である。又、共振周波数の算出にあっては、図６の出力電圧４０６を計算する他に、マイクロストリップライン回路モデル４０５の回路電流の最大値から求めたりすることも可能である。同様に、負荷４０４の両端のインピーダンスから、その最小値が該当する周波数としても良い。更に、電磁界シミュレータを用いる場合には、電流の他に電圧、インピーダンスを使う方法や、近傍や遠方の電磁界の振る舞いにおける特異点を用いることにより、共振周波数を求めることも出来る。
【００４０】
図１３には、配線の先に部品接続が有る場合と無い場合とを混載している例が図示されている。このようなプリント配線基板において、図中の配線ａ、図中の配線ｂは、各々、その配線長に応じて電気的な共振周波数を有しているが、本発明ではこれらの各々の共振周波数を精度良く短時間で算出する手段について特徴を有している。例えば、配線ａはノイズ源（図６の４０１）と想定する左のＬＳＩから負荷（図６の４０４）と想定する右のＬＳＩを接続する配線となっている。従って、この配線の共振周波数を求める為には、図２の条件選定（ステップ１０２）において、簡略化回路モデルの作成ステップ１０３が選ばれ、回路シミュレータを用いて計算が行われる（ステップ１０４）。すなわち、回路シミュレータ（エンジン１）で演算が行われ、配線ａの共振周波数が算出されて計算結果の出力／表示が行われる（ステップ１０５）。一方、配線ｂは、その片端において部品接続が行われておらず、将来的な部品実装を見越して部品搭載用のパッドのみが置かれ、そのパッドの一つに配線が接続されている。このような場合には、図２の条件選定（ステップ１０２）において電磁界モデルの作成が選ばれ、その寸法、形状を用いた計算モデル（電磁界モデル）の作成が行われ（ステップ２０１）、そして電磁界シミュレータ（エンジン２）を用いた計算が行われ（ステップ２０２）、配線ｂの共振周波数が算出されて計算結果の出力／表示が行われる（ステップ１０５）。
【００４１】
プリント配線基板にはこの他にも多数の配線パターンが有るものの、各々の配線について上記のような計算を繰り返し、各々の配線が有する電気的な共振周波数を、順次、求めていく。
【００４２】
最後に、上記のようにして得られる結果の妥当性について説明する。
図１２は具体的なプリント配線基板の一例を示しており、２本の配線が描かれているが、その中の一部を破線で示した上段の配線を使った例について共振周波数動作を算出したモデルを例示する。
【００４３】
先ず、部品が搭載されている場合の解析であるが、この場合には、部品の回路定数が支配的となり、配線形状の影響は小さいので、図１２に示すレイアウトは深慮せず、配線の長さだけを考慮して、図３の構造図と併せて、図６のモデルを作成して解析することが出来る。この解析結果から、図１０のグラフが作成され、概ね４００ＭＨｚの共振周波数が得られる。一方、このプリント配線基板に部品が搭載されて実際に測定した結果が図９であるが、このグラフで○囲み部分が図１２の上段にある配線の共振周波数特性を表している。この実測結果は４００ＭＨｚを示しており、解析結果の妥当性が確認できる。
【００４４】
次に、部品が搭載されていない場合の解析であるが、この場合には、配線形状の影響はそのまま共振周波数に影響を与えるので、図１２には図示していないが、部品搭載用のパッドも考慮して、図１２の配線レイアウト、図３の構成図をそのままの形状で電磁界モデルを作成する。この例では、図１２に図示した点線部分の配線電流を計算し、そのピーク値を周波数毎にプロットして図１１の結果を得る。この結果では概ね９００ＭＨｚが共振周波数として表されるが、この数字は図８の○囲みの特性からわかる９００ＭＨｚに合致しており、本発明の妥当性が確認できる。
【００４５】
上記の通り、回路シミュレータと電磁界シミュレータとを部品搭載の有無によって使い分けることにより、部品接続が有る場合と無い場合との双方に精度の良い結果が得られる。又、回路シミュレータを使う場合には、配線一本の共振周波数を求めるのに要する時間は数秒に満たず、プリント配線基板全体の数百本を越える規模の配線数の繰り返し計算にも高速に対応できる。電磁界シミュレータでは配線一本の共振周波数を求めるのに数時間を要するが、このシミュレータの適用は稀に発生する部品接続が無い配線に限定される為、数時間内で全ての計算を終えることが可能となる。
【００４６】
そして、求められたプリント配線基板上の配線における共振周波数から、外部への効率の良い放射の原因となる配線を周波数と共に判断することが出来、例えば無線通信に使う周波数への同調を回避する配線長に変更を示唆するツールとして利用可能となる。逆に、外部の電磁界に対し、特定の周波数に同調し、内部回路に外来ノイズとして引き込む可能性の高い配線を抽出することにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のブロック図
【図２】本発明のフローチャート
【図３】解析用モデル作成に必要な情報である基板の構造の断面図
【図４】回路シミュレータでのフローチャート
【図５】ソルバー処理の結果で得られる集中定数回路の一例
【図６】回路イメージと対応するＳＰＩＣＥモデルイメージ
【図７】電磁界シミュレータでのフローチャート
【図８】部品搭載無しの配線パターンの共振周波数の測定例
【図９】部品搭載した場合の配線パターンの共振周波数の測定例
【図１０】回路シミュレータを用いた共振周波数の計算結果例
【図１１】電磁界シミュレータを用いた共振周波数の計算結果例
【図１２】部品が搭載されていないプリント配線基板の配線レイアウト
【図１３】部品接続が無い配線と部品接続が有る配線との混在例
【符号の説明】
【００４８】
１０          入力装置
１１          部品接続有無の判断手段
１２          シミュレータエンジン選択手段
１３ａ        エンジン１を使った場合のモデル作成手段
１３ｂ        エンジン２を使った場合のモデル作成手段
１４ａ        エンジン１を使った場合の演算手段（回路シミュレータ）
１４ｂ        エンジン２を使った場合の演算手段（電磁界シミュレータ）
１５          共振周波数算定手段
１６          出力装置
１７          記憶装置
特許出願人  日本電気株式会社
代  理  人  宇  高    克  己
【図１】
0004614094.tif 000002
【図２】
0004614094.tif 000003
【図３】
0004614094.tif 000004
【図４】
0004614094.tif 000005
【図５】
0004614094.tif 000006
【図６】
0004614094.tif 000007
【図７】
0004614094.tif 000008
【図８】
0004614094.tif 000009
【図９】
0004614094.tif 000010
【図１０】
0004614094.tif 000011
【図１１】
0004614094.tif 000012
【図１２】
0004614094.tif 000013
【図１３】
0004614094.tif 000014