(57)【要約】【課題】複数の部品が配置された電子機器を設計する場合におけるシミュレーション精度を向上させることを目的とするものである。【解決手段】電子部品の電気的特性が格納された部品ライブラリと、電子部品と電子部品との間で発生する電磁気的干渉による寄生成分が格納された相互干渉ライブラリと、電子部品間の相互干渉が存在するか否か判定するための相互干渉チェックライブラリとを備えることを特徴とする電子機器設計支援システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器を設計するシステムにおいて、回路図を作成する手段と、作成された回路図に基づき電子部品を選択する部品選択手段と、電子部品の配置位置情報を入力する部品配置情報入力手段と、電子部品周囲の条件を入力する部品周囲入力手段と、電子部品と電子部品の間に発生する電磁気的な干渉による相互干渉をチェックする相互干渉チェック手段と、電子部品の電気的特性が格納された部品ライブラリと、電子部品と電子部品との間で発生する電磁気的干渉による寄生成分が格納された相互干渉ライブラリと、電子部品間の相互干渉が存在するか否か判定するための相互干渉チェックライブラリとを備えたことを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法。
【請求項２】
請求項１に記載の部品周囲の条件は、基板および部品周囲媒質の材料定数の条件を持つことを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法。
【請求項３】
請求項１に記載の部品周囲の条件は、温度特性を持つことを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法。
【請求項４】
請求項１に記載の相互干渉ライブラリは、電子部品間の距離と寄生成分の関係が記述されたライブラリであることを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法。
【請求項５】
請求項１に記載の相互干渉ライブラリは、電磁界シミュレーションから得られた相互干渉の特性を格納したライブラリであることを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法。
【請求項６】
請求項４に記載の寄生成分は、電子部品間の距離、基板および部品周囲媒質の材料定数、電子部品の方向、周波数の関数で記述された数学モデルであることを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法。
【請求項７】
請求項１に記載の設計支援システム及び方法を用いて設計されることを特徴とする部品内蔵基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電子部品が近接して実装された電子機器を設計するための設計支援システム及び方法これを用いた部品内蔵基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の電子部品が近接して実装されている電子機器を設計する場合、電子部品の電気的特性を予め部品ライブラリとして用意し、設計を行うことが一般的であった。従来の電子機器設計フローについて図７を用いて説明する。
【０００３】
まず、ステップＳ２１にて、回路図作成処理において回路設計を行う。次にステップＳ２２にて、作成した回路図に基づき、電子部品の電気的特性が格納された部品ライブラリから部品選択を行う。次に、ステップＳ２３にて、回路シミュレーションを実行し、ステップＳ２４にてシミュレーション結果を出力する。
【０００４】
次に、ステップＳ２５にてシミュレーション結果と設計仕様の比較を行い、設計仕様を満たしているか否か判定し、設計仕様を満たしている場合は、設計を終了し、設計仕様を満たしていない場合は、ステップＳ２２に戻り、部品選択を再度行い、設計仕様を満たすまで、ステップＳ２２からステップＳ２５までの操作を繰り返す。
【０００５】
近年の電子機器の小型高密度実装化、多層プリント基板内への電子部品の実装に伴い、電子部品と電子部品の間に生じる電磁気的干渉の影響による寄生成分は無視できなくなっている。例えば特許文献１では、半導体集積回路の電源ラインの同時動作シミュレーションを行う場合、相互干渉関連のデータをライブラリとして格納し、シミュレーションを行う方法が提案されている。
【特許文献１】特許第２７４８８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電子機器設計方法では、部品ライブラリは、部品が単独で存在することを想定した場合における電気的特性を格納した部品ライブラリであり、電子部品と電子部品を近接して配置した場合に生じるそれらの電磁気的干渉を考慮していないため、シミュレーション精度が著しく劣化するという欠点があった。
【０００７】
また、特許文献１では、半導体集積回路中の複数の回路ブロックが同時に動作し、回路ブロック間に相互干渉がある場合、回路ブロックの同時動作数を基準として相互干渉を格納した相互干渉ライブラリを使用し、相互干渉の影響を考慮していた。複数の電子部品を配置した場合、相互干渉を格納したライブラリを使用する基準は、電磁気的干渉の要因の一つである電子部品と電子部品との間の物理的な距離となるため、複数の電子部品を近接して配置するような問題に関し、特許文献１の提案方法では適用できないという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の電子部品が近接して配置された場合の電子機器の設計システム及び方法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
そしてこの目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、電子機器を設計するシステムにおいて、回路図を作成する手段と、作成された回路図に基づき電子部品を選択する部品選択手段と、電子部品の配置位置情報を入力する部品配置情報入力手段と、電子部品周囲の条件を入力する部品周囲入力手段と、電子部品と電子部品の間に発生する電磁気的な干渉による相互干渉をチェックする相互干渉チェック手段と、電子部品の電気的特性が格納された部品ライブラリと、電子部品と電子部品との間で発生する電磁気的干渉による寄生成分が格納された相互干渉ライブラリと、電子部品間の相互干渉が存在するか否か判定するための相互干渉チェックライブラリとを備えたことを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法であり、これによりシミュレーション精度が高く実測結果と良く一致するという作用効果が得られる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の部品周囲の条件は、基板および部品周囲媒質の材料定数の条件を持つことを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法であり、部品周囲の条件を考慮した相互干渉を含めたシミュレーションが可能となるため、高精度なシミュレーション結果が得られるという作用効果が得られる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の部品周囲の条件は、温度特性を持つことを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法であり、これにより温度が変化した場合の電子機器のシミュレーション結果を得られるという作用効果が得られる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の相互干渉ライブラリは、電子部品間の距離と寄生成分の関係が記述されたライブラリであることを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法であり、電子部品の電磁気的干渉の最も大きな要因である電子部品間の距離に基づいて寄生成分を決定するため簡便かつ正確に相互干渉を予測できるという作用効果が得られる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の相互干渉ライブラリは、電磁界シミュレーションから得られた相互干渉の特性を格納したライブラリであることを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法であり、実測した場合に発生する測定ばらつきや測定誤差の影響を排除したライブラリであるため、高精度なシミュレーション結果が得られる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の寄生成分は、電子部品間の距離、基板および部品周囲媒質の材料定数、電子部品の方向、周波数の関数で記述された数学モデルであることを特徴とする電子機器設計支援システム及び方法であり、電子部品間の距離や部品周囲媒質の誘電率などを数学モデルに入力することで瞬時に寄生成分を計算可能であるため、相互干渉を考慮したシミュレーションが高速に行えるという作用効果が得られる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の設計支援システム及び方法を用いて設計されることを特徴とする部品内蔵基板であり、これにより部品間同士の相互干渉を考慮した設計ができるため、シミュレーション結果の精度が高く実測結果とよく一致することから、試作回数を低減できるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上述のごとく、回路図を作成する手段と、作成された回路図に基づき電子部品を選択する部品選択手段と、電子部品の配置位置情報を入力する部品配置情報入力手段と、電子部品周囲の条件を入力する部品周囲入力手段と、電子部品と電子部品の間に発生する電磁気的な干渉による相互干渉をチェックする相互干渉チェック手段と、電子部品の電気的特性が格納された部品ライブラリと、電子部品と電子部品との間で発生する電磁気的干渉による寄生成分が格納された相互干渉ライブラリと、電子部品間の相互干渉が存在するか否か判定するための相互干渉チェックライブラリとを備えることにより、電子部品間の相互干渉を考慮したシミュレーションが可能となるため、複数の電子部品が近接して配置されている場合において高精度なシミュレーション結果を得られることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の１実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の１実施形態として電子機器設計方法のフローを示したものである。
【００１９】
まず、ステップＳ０１にて、回路図作成処理において回路設計を行う。次にステップＳ０２にて、作成した回路図に基づき、部品を電子部品の電気的特性が格納された部品ライブラリから選択する。
【００２０】
次にステップＳ０３にて、ステップＳ０２において選択した部品の部品配置情報を入力する。ここでいう部品配置情報は、部品の座標や部品の配置方向を入力することであり、例えば、ある基準点からのｘ、ｙ、ｚ座標などを入力することを言う。
【００２１】
次にステップＳ０４にて、部品周囲の条件を入力する。ここでいう部品周囲の条件とは、部品が配置されている部品周囲媒質や部品が実装される基板の情報、例えば、部品周囲や基板の誘電率や誘電体損失（ｔａｎδ）などの材料定数を言う。
【００２２】
ステップＳ０５にて、ステップＳ０３、ステップＳ０４から入力された情報に基づき、部品間の距離や方向と相互干渉の関係が格納された相互干渉チェックライブラリを使用し、ステップＳ０２で選択された部品同士の相互干渉が存在しているか否か判定を行う。ここで部品間の相互干渉がない場合は、部品ライブラリを用いて、ステップＳ０７にて回路シミュレーションを行う。部品間の相互干渉がある場合は、相互干渉ライブラリを用いて、ステップＳ０６にて回路図の修正を行い、ステップＳ０７にて回路シミュレーションを行う。
【００２３】
ステップＳ０８にて回路シミュレーション結果を出力し、ステップＳ０９にて、設計仕様を満たすか否か判定する。設計仕様を満たしている場合は、設計を終了し、設計仕様を満たしていない場合は、部品選択を再度行い、設計仕様を満たすまで、ステップＳ０２からステップＳ０９までの操作を繰り返す。
【００２４】
以上のフローを適用し電子機器の設計を行った場合の具体的事例を以下に示す。
【実施例】
【００２５】
本発明の実施例として、ハイパスフィルタを設計する例を用いて詳細に説明する。
【００２６】
ハイパスフィルタを設計するため、まず最初にキャパシタやインダクタから構成される図２のような回路図を作成する。次に、所望の特性が得られるようなキャパシタとインダクタの品番を部品ライブラリから選択する。
【００２７】
次に、図３に示すようなプリント基板上に実装されたこれら部品の配置情報を入力し、プリント基板および部品周囲媒質の誘電率や誘電損失（ｔａｎδ）や雰囲気温度を入力する。図３のような位置関係で実装された部品間の相互干渉の有無を図４に示すような相互干渉チェックライブラリを用いて行った場合、インダクタＬ１とインダクタＬ２の間に電磁気的相互干渉が存在することが検出される。具体的には、インダクタＬ１とインダクタＬ２との物理的距離が１．０ｍｍとなっており、相互干渉チェックライブラリの一つのルールである１．５ｍｍ以下に該当しているため、インダクタＬ１とインダクタＬ２の間に相互インダクタンス成分であるＬｍが存在することが検出される。
【００２８】
次に、部品間の距離と寄生成分の関係が格納された図５に示すような相互干渉ライブラリから該当する相互インダクタンス成分を読み込み、最初に作成した図１の回路図に０．１ｎＨの相互インダクタンスを加えて図６に示すように修正した回路図を次ステップで作成する。修正された回路図にもとづいて回路シミュレーションを実行し、シミュレーション結果が設計仕様を満たさない場合は、設計変更を繰り返すことになる。
【００２９】
本実施例においては、インダクタが近接して配置された場合に発生する相互インダクタンス成分を考慮した回路シミュレーションが行えるため、シミュレーション結果の精度が高く実験結果と一致しやすいことからハイパスフィルタの試作回数を低減でき、結果として安価に製品を提供できるという効果をもたらす。
【００３０】
以上に説明した実施例では、プリント基板への表面実装の場合を例にとって説明したが、多層プリント基板の内部に部品を埋め込むような場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように本発明は、複数の部品が近接して配置される場合の電子機器設計支援システム及び方法として広く世の中に貢献できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態を示す工程図
【図２】本発明の実施の形態におけるハイパスフィルタの回路図
【図３】本発明の実施の形態におけるハイパスフィルタの部品配置の一例を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態における相互干渉チェックライブラリの一例を示す説明図
【図５】本発明の実施の形態における相互干渉ライブラリの一例を示す説明図
【図６】本発明の実施の形態における相互干渉ライブラリを適用後のハイパスフィルタの回路図
【図７】従来の設計方法を説明する工程図
【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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