(57)【要約】【課題】内蔵可能な形態を有する部品に対してそれを配置するのに適した配置層を自動的に求めることができる基板設計支援装置を提供する。【解決手段】複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に記憶した部品情報データベース１と、設計対象の基板を示す基板情報を入力する基板情報入力機能３と、部品情報データベース１に記憶されている部品情報と基板情報入力機能３で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層を求める最適な部品の位置・内蔵層を自動的に計算する機能４と、求めた各部品の配置層を出力する各部品の配置層を明示機能５とを備えている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に記憶した部品情報記憶手段と、
設計対象の基板を示す基板情報を入力する基板情報入力手段と、
部品情報記憶手段に記憶されている部品情報と基板情報入力手段で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層を求める配置層演算手段と、
配置層演算手段で求めた各部品の配置層を出力する配置情報出力手段と
を備えることを特徴とする基板設計支援装置。
【請求項２】
前記部品情報記憶手段に記憶されている部品情報が、複数種類のうち少なくともコンデンサとインダクタに関する電磁界に係る立体的付加形状を示す情報を含んでいて、
前記配置層演算手段が、配置層を求める際に、コンデンサとインダクタに関して電磁界に係る立体的付加形状を示す情報を考慮して他の部品との位置関係を求める
ことを特徴とする請求項１記載の基板設計支援装置。
【請求項３】
前記部品情報記憶手段に記憶されている部品情報が、各部品の種類に対して設定された配置順序の優先度を示す情報を含んでいて、
前記配置層演算手段が、優先度に従って各部品の配置層を求める
ことを特徴とする請求項１又は２記載の基板設計支援装置。
【請求項４】
前記配置層演算手段が、各層の各部品による占有率を順次求めた結果に応じて配置層を求める
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板設計支援装置。
【請求項５】
複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に記憶した部品情報記憶手段を用い、
設計対象の基板を示す基板情報を入力する基板情報入力過程と、
部品情報記憶手段に記憶されている部品情報と基板情報入力過程で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層を求める配置層演算過程と、
配置層演算過程で求めた各部品の配置層を出力する配置情報出力過程と
を含んでいることを特徴とする基板設計支援方法。
【請求項６】
複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に記憶した部品情報記憶手段を用い、
設計対象の基板を示す基板情報を入力する基板情報入力過程と、
部品情報記憶手段に記憶されている部品情報と基板情報入力過程で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層を求める配置層演算過程と、
配置層演算過程で求めた各部品の配置層を出力する配置情報出力過程と
をコンピュータによって実行させるための記述を含んでいることを特徴とする基板設計支援プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数層からなる基板内層に電子部品を内蔵する部品内蔵基板の基板設計を支援する際に用いて好適な基板設計支援装置及び支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、個人情報端末、デジタルカメラ等の情報機器では小型化が要求されており、それに伴って電子部品等を搭載する基板に対しては高密度化等が求められている。近年、基板の高密度化の要求に応じるため、多層基板の内層に回路部品を内蔵する部品内蔵基板が開発されてきている（例えば特許文献１参照）。部品内蔵基板では、抵抗、コンデンサ、インダクタ等の部品が基板の内層に内蔵されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１４２８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されているような部品内蔵基板では、各部品が基板の表層（表面または裏面）に配置されるとともに、多層基板の内層にも配置されるようになっている。したがって、部品内蔵基板の設計の際には、表層と内層のうちのどの層に各部品を配置するのかということを決定をする必要がある。この各部品の配置層の決定作業は設計者の技量に負うところが大きく、作業性の向上が課題となっていた。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、部品内蔵基板の設計作業の作業性向上を目的としたものであり、より具体的には、内蔵可能な形態を有する部品に対して、それを配置するのに適した配置層を自動的に求め、設計者に対して提示することができる基板設計支援装置及び支援方法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】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に記憶した部品情報記憶手段と、設計対象の基板を示す基板情報を入力する基板情報入力手段と、部品情報記憶手段に記憶されている部品情報と基板情報入力手段で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層を求める配置層演算手段と、配置層演算手段で求めた各部品の配置層を出力する配置情報出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記部品情報記憶手段に記憶されている部品情報が、複数種類のうち少なくともコンデンサとインダクタに関する電磁界に係る立体的付加形状を示す情報を含んでいて、前記配置層演算手段が、配置層を求める際に、コンデンサとインダクタに関して電磁界に係る立体的付加形状を示す情報を考慮して他の部品との位置関係を求めることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明は、前記部品情報記憶手段に記憶されている部品情報が、各部品の種類に対して設定された配置順序の優先度を示す情報を含んでいて、前記配置層演算手段が、優先度に従って各部品の配置層を求めることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明は、前記配置層演算手段が、各層の各部品による占有率を順次求めた結果に応じて配置層を求めることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明は、複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に記憶した部品情報記憶手段を用い、設計対象の基板を示す基板情報を入力する基板情報入力過程と、部品情報記憶手段に記憶されている部品情報と基板情報入力過程で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層を求める配置層演算過程と、配置層演算過程で求めた各部品の配置層を出力する配置情報出力過程とを含んでいることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明は、複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に記憶した部品情報記憶手段を用い、設計対象の基板を示す基板情報を入力する基板情報入力過程と、部品情報記憶手段に記憶されている部品情報と基板情報入力過程で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層を求める配置層演算過程と、配置層演算過程で求めた各部品の配置層を出力する配置情報出力過程とをコンピュータによって実行させるための記述を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、部品情報記憶手段に、複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを少なくとも示す部品情報を部品の種類毎に予め記憶しておくとともに、設計対象の基板を示す基板情報を入力することで、配置層演算手段が、部品情報記憶手段に記憶されている部品情報と入力した基板情報とに基づいて各部品の配置層を求め、配置情報出力手段によって出力される。この構成によれば、各部品の適切な配置層を自動的に求め、設計者に提示することができるので、部品内蔵基板の設計作業の作業性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記部品情報記憶手段に記憶されている部品情報が、複数種類のうち少なくともコンデンサとインダクタに関する電磁界に係る立体的付加形状を示す情報を含んでいて、前記配置層演算手段が、配置層を求める際に、コンデンサとインダクタに関して電磁界に係る立体的付加形状を示す情報を考慮して他の部品との位置関係を求めることを特徴とする。この構成によれば、各部品の配置層が、電磁界に係る立体的付加形状を示す情報を考慮して求められるので、電磁界の干渉を防止した基板設計を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記部品情報記憶手段に記憶されている部品情報が、各部品の種類に対して設定された配置順序の優先度を示す情報を含んでいて、前記配置層演算手段が、優先度に従って各部品の配置層を求めることを特徴とする。この構成によれば、例えば電気的特性等によって配置位置に制限が加えられているような部品の優先度を高くしておくことで、それらの部品よりも他の部品が先に配置されることによって配置可能な範囲が狭くなることを防止し、優先度の高い部品に対して適切な配置を設定することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記配置層演算手段が、各層の各部品による占有率を順次求めた結果に応じて配置層を求めることを特徴とする。この構成によれば、例えば各層の占有率の目標値を等しくしておくと、各層にバランス良く部品が配置されることになるので、基板の平面積をより小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による基板設計支援装置の実施の形態について説明する。本実施の形態は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータおよびその周辺装置と、コンピュータによって実行されるプログラムとによって実現される。図１は本発明の実施の形態を用いて基板設計を行う場合の処理の流れを説明するためのブロック図であり、各ブロックが本実施形態が提供する各機能に対応している。
【００１６】
特定の部品情報データベース（部品情報記憶手段）１は、設計する部品内蔵基板に実装される各部品の種類毎の部品情報を記憶、管理するデータベースである。特定の部品情報データベース１は、複数層からなる基板の内層に内蔵可能な形態を有するか否かを示す部品情報、複数種類のうちコンデンサとインダクタに関する電磁界に係る立体的付加形状を示す部品情報、各部品の種類に対して設定された配置順序の優先度を示す部品情報などをそれぞれ、部品の種類毎に記憶している。
【００１７】
図２〜図４は、特定の部品情報データベース１に記憶される部品情報を説明するための図表である。図２に示すように、特定の部品情報データベース１には、基板に搭載される各部品の表層用形状と内蔵用形状の２つが登録されている。この場合、ＩＣチップについては、内蔵用形状が無いので、表層用の形状のみが記憶されている。コンデンサ、インダクタ、およびレジスタ（抵抗）の各部品については、表層用形状と内蔵用形状の両方が登録されている。ここで表層用の形状とは基板の表面（または裏面）に実装可能な形態であり、内蔵用形状は基板の内層に内蔵されて実装される形態である。図２に示すように各形状は、平面形状（左）、側面形状（中央）、および正面形状（右）からなる立体形状として登録される。なお、各部品は、仕様（型式、抵抗値、容量値、インダクタンス値、出力容量等）の違いによって形状が異なるので、同一種類の部品（素子）に対して複数の形状情報が登録されている。
【００１８】
また、図３に示すように、特定の部品情報データベース１には、内蔵用の形状について周囲に与える３次元の（立体的な）電磁界領域情報が含まれている。図３において、鎖線で示す領域が電磁界領域である。電磁界領域情報は、コンデンサおよびインダクタに対して登録されているが、レジスタについては内蔵用部品でも周囲に与える電磁界影響が無いため登録されていない。電磁界領域情報は、図５（ａ）、（ｂ）に示すような、コンデンサ１１あるいはインダクタンス１２が発生する電磁界が所定値よりも大きい３次元領域２１あるいは２２であり、動作周波数によって形状が変化する。そのため電磁界領域情報は、周波数をパラメータとして複数、登録されている。
【００１９】
また、図４に示すように、特定の部品情報データベース１には、配置情報として、搭載可能な形態が表層のみなのか、あるいは表層と内層の両方なのかを示す情報と、配置優先度に関する情報が登録されている。図４の例では、ＩＣチップが表層に実装可能な形態のみ有していて、配置層を選択する際に表層のみが選択されること（表層ロックされること）が登録されている。また、ＩＣチップは、表層ロックされるため、すなわち優先度が最優先となるため、配置優先度の情報は特に登録されていない。なお、優先度が「高」い場合は、配置（さらに配置後の配線）が、他の優先度「中」や「低」よりも、優先して設定されるようになる。
【００２０】
コンデンサ（この場合、デカップリングコンデンサ）は、表層搭載および内蔵可能であり、配置優先度が「高」であるとして登録されている。デカップリングコンデンサは、電源部に接続されるコンデンサであり、ＩＣチップ等の対象部品で発生する動作電流の変化が電源を通して他の回路、部品に影響しないように設けられるものである。よって、デカップリングコンデンサは、ＩＣチップ等の対象部品にできるだけ隣接して配置されることが望ましい。そこで、優先度を「高」とすることで、このような電気的特性を得るための適正な配置を確保しやすくなるようにしている。すなわち、優先度を「高」とした場合、他の優先度「中」または「低」の部品よりも先に配置が決定されるため、配置可能な範囲が広くなり、所望の配置を確保しやすくなるのである。
【００２１】
そして、図４の例では、インダクタが、表層および内蔵の形態を有し、優先度が「中」であるとして登録されている。またレジスタは、表層および内蔵の形態を有し、優先度が「低」であるとして登録されている。
【００２２】
図１の搭載される素子入力機能２は、設計者の指示に応じて（例えば所定の定義ファイルを入力する操作に応じて）、設計対象の基板に搭載する素子（部品）についての部品情報を、特定の部品情報データベース１から取得する。基板情報入力機能３（基板情報入力手段）は、設計者の指示に応じて設計対象の基板の寸法、層数等の仕様を示す基板情報を入力する。
【００２３】
最適な部品の位置・内蔵層を自動的に計算する機能４（配置層演算手段）は、搭載される素子入力機能２によって取得した特定の部品情報データベース２に記憶されている部品情報と、基板情報入力機能３で入力した基板情報とに基づいて、各部品の配置層と、平面位置を求める演算処理を行う。各部品の配置層を明示する機能５（配置情報出力手段）は、最適な部品の位置・内蔵層を自動的に計算する機能４で求めた各部品の配置層と、各部品の位置とを、所定の表示装置や印刷装置や、所定のファイルに出力する。
【００２４】
部品の配置・配線機能６は、設計者の指示に応じて各部品の配置位置を移動したり、各部品間を自動で配線したりすることで、各部品の配置（配置層と配置平面位置）と配線形状とを決定する。その際、自動配線は、既存の種々の技術を用いて行う。そして、内蔵基板の設計機能７は、決定された各部品の配置と配線に応じて、部品内蔵基板の設計データを作成する。
【００２５】
次に、図６のフローチャートを参照して、図１の実施の形態における最適な部品の位置・内蔵層を自動的に計算する機能４と、各部品の配置層を明示する機能５と、部品の配置・配線機能６の処理内容について説明する。ここでは、１個のＩＣチップ、２個のコンデンサ（デカップリング用途）（１）および（２）、１個のインダクタ、ならびに２個のレジスタ（１）および（２）を、２層基板に実装する例を用いて説明する。
【００２６】
まず、配置層がロックされている部品の配置層を決定する（ステップＳ１０）。この例では、図７に示すように、配置層が表層にロック（固定）されているＩＣチップの配置属性が表層ロックに設定される。
【００２７】
次に、優先度の高い部品の配置層を電気的に有利な層に決定する（ステップＳ１１）。例えば、最短配線となるよう、対象部品の直下層に配置層を決定する。この例では、図８に示すように、コンデンサ（１）および（２）の配置属性が、２層（内蔵層）に設定される。
【００２８】
次に、配置層決定済み部品に対して層毎の水平方向配置総面積を計算する（ステップＳ１２）。ここでは、各部品が占有する面積に加え、図３に示すような電磁界領域や、図示していない配線のための仮想配線面積の計算を行って、水平方向配置総面積を計算する。仮想配線面積は、実際に配線を行う前に大まかに確保する配線のための面積である。
【００２９】
次に、最も部品占有面積の少ない層に配置層未決定部品中で最も大きい形状を持つ部品の配置層を決定する（ステップＳ１３）。この例では、図９に示すように、インダクタの配置属性が、表層に設定されている。
【００３０】
次に、配置層未決定部品の有無を判定する（ステップＳ１４）。この例では、この時点ではまだ２個のレジスタ（１）および（２）の配線層が決定されていないので、ステップＳ１２とステップＳ１３の処理が繰り返し実行される（ステップＳ１４で「有り」からステップＳ１２〜Ｓ１３）。そしてこれらの処理を繰り返して、レジスタ（１）および（２）の配置属性が、図１０に示すように、ともに２層（内蔵層）に決定されたものとする。
【００３１】
配置層未決定部品が無くなると、各部品毎に決定された配置層が設計者に明示される（ステップＳ１５）。例えば図１０に示すようなリストがコンピュータの画面上に表示される。
【００３２】
次に、設計者が、コンピュータの画面上に表示される指示に従い、任意に部品を配置・移動する処理を行う（ステップＳ１６）。例えば、図１１に示すような表示を行い、まず配置層がロックされている部品を設定する処理を行う。図１１は、基板１００の断面側面図であり、基板１００の表層１０１にＩＣチップ１１１が搭載されている。図１１の例では、基板１００が、表層１０１のほか、内層（２層）面１０２と裏層１０３の３層分の部品搭載層を有している。ここでは設計者が、ＩＣチップ１１１をマウスでドラッグしたりすることで移動させ、配置位置を設定する。
【００３３】
次に、例えば、図１２に示すように、優先度の高い部品について最も有利な位置を明示するように表示を行い、配置位置を設定する。各部品の位置は、各段階でコンピュータによって最も配線距離が短くなる位置などに初期値として設定され、表示される。図１２は、基板１００の平面図（ａ）、側面断面図（ｂ）および正面断面図（ｃ）を示している。２個のコンデンサ１２１および１２２が、２層１０２上で、かつＩＣチップ１１１のリード線１１１ａの直下の位置に配置されている。
【００３４】
さらに、設計者は、図１３に示すような画面表示を見て電磁界領域の当たりチェックを行いながら、他の部品の位置を設定する。図１３は、基板１００の平面図（ａ）、側面断面図（ｂ）および正面断面図（ｃ）を示している。インダクタ１３１が表層１０１上に配置され、２個のレジスタ１４１および１４２が、２層１０２上に配置されている。
【００３５】
なお、ステップＳ１６で部品の位置を設計者の指示に従って移動する処理では、移動の指示がなされる度に３次元の当たりチェックを行って（ステップＳ１７）、当たりがある場合には逐次、設計者に当たりがある事を明示するようにしている（ステップＳ１８）。当たりが有る事の表示は、「エラー」を示すウィンドウを表示したり、チェック指示ボタンをクリックすることで当たり（干渉）が発生した部品を一覧表示したり、該当部品の表示の表示色を変えたり、点滅させたりすることで行う。
【００３６】
図１４に当たりが無い場合と有る場合の例を示した。図１４に示すように、基板２００上に複数の部品を搭載した場合、高さ方向や水平方向で当たりが発生する可能性がある。なお図１４に示した各部品の形状は、図３の図表に示したものと同一である。
【００３７】
以上のようにしてステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を繰り返し、設計者の指示に従って、各部品の設定を行う。そして、全ての部品の設定を終了して未配置部品が無くなった場合に（ステップＳ１９で「無し」）、部品の配置が完了する（ステップＳ２０）。
【００３８】
なお、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１０〜Ｓ１５の処理が、搭載部品配当層決定システムを構成するものであり、図１のブロック４および５に対応するものである。また、ステップＳ１５〜Ｓ２０の処理が、部品配置システムを構成するものであり、図１のブロック５〜７に対応するものである。
【００３９】
また、図６に示す処理においては、例えば、配置層の選択を、部品の占有面積と、各部品の優先度の両方を考慮して、決定するようにしたり、複数の層の占有率（基板面積に占める部品等の占有面積）の差ができるだけ少なくなるように（均等になるように）決定するようにしたりすることができる。例えば、表層と内層のバランスを良くすることで、傾向として基板のサイズをより小さくすることができる。また、電磁界の状態を設定する際には、周波数の設定を変化させて、その影響を見ることができるように表示状態を変化させられるようにできる。各部品の配置は、まず表層にロックされているもの、次に優先度の高い物から、中、低の物という順序で行うが、コンピュータによって自動的に行うことに加え、コンピュータが配置する部品の候補をあげて設計者が配置を決定するようにしてもよい。
【００４０】
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されず、各構成（機能）を統合したり、あるいは分割したり、さらにはネットワークを介して分散したりすることができる。また本実施の形態を構成するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体あるいは通信回線を介して頒布することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の基板設計支援装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図１の特定の部品情報データベース１の登録内容を説明するための図表である。
【図３】図１の特定の部品情報データベース１の他の登録内容を説明するための図表である。
【図４】図１の特定の部品情報データベース１の他の登録内容を説明するための図表である。
【図５】図３の電磁界領域を説明するための斜視図である。
【図６】図１を参照して説明した実施形態の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートを参照して説明する動作例における各部品の配置状態を示す図表である。
【図８】図６のフローチャートを参照して説明する動作例における各部品の配置状態を示す図表である。
【図９】図６のフローチャートを参照して説明する動作例における各部品の配置状態を示す図表である。
【図１０】図６のフローチャートを参照して説明する動作例における各部品の配置状態を示す図表である。
【図１１】図６のフローチャートの動作例を説明するための部品配置状態を示す説明図である。
【図１２】図６のフローチャートの動作例を説明するための部品配置状態を示す説明図である。
【図１３】図６のフローチャートの動作例を説明するための部品配置状態を示す説明図である。
【図１４】図１を参照して説明した実施形態における部品の干渉例を示す図表である。
【符号の説明】
【００４２】
１  特定の部品情報データベース、２  搭載される素子入力機能、３  基板情報入力機能、４  最適な部品の位置・内蔵層を自動的に計算する機能、５  各部品の配置層を明示機能、６  部品の配置・配線機能、７  内蔵基板の設計機能
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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