(57)【要約】【課題】過剰に領域を確保することなく、自動配置するために必要な間隔以上の部品間隔でプリント配線板に部品を自動配置できるプリント配線板部品自動配置装置を得ること。【解決手段】プリント配線板の外形領域に部品を配置する処理を行って、プリント配線板上での部品の実装位置を決定するプリント配線板部品自動配置装置３０Ａであって、設計の基本情報を記憶する補助記憶部１と、プリント配線板の外形領域上に配置する各部品に関しての外形領域上に配置する上での制約を配置制約情報として設定するとともに、プリント配線板の外形領域上での部品同士の間隔に最小間隔を設定する演算・制御部１０と、設計の基本情報、配置制約情報及び最小間隔に基づいて、プリント配線板の外形領域上に部品を配置する自動配置部１６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板の外形領域上に部品を配置する処理を行って、前記プリント配線板上での前記部品の実装位置を決定するプリント配線板部品自動配置装置であって、
設計基本情報を記憶する手段と、
前記プリント配線板の外形領域上に配置する各部品に関しての前記外形領域上に配置する上での制約を配置制約情報として設定する手段と、
前記プリント配線板の外形領域上での前記部品同士の間隔に最小間隔を設定する手段と、
前記設計基本情報、前記配置制約情報及び前記最小間隔に基づいて、前記プリント配線板の外形領域上に前記部品を配置する部品配置手段とを有することを特徴とするプリント配線板部品自動配置装置。
【請求項２】
前記設計基本情報は、前記プリント配線板の外形を示す外形情報を含み、
前記外形情報と、前記部品の個数とに基づいて、前記プリント配線板の外形領域内における前記部品の配置の偏りの有無を判定する判定手段と、
前記判定手段が前記部品の配置に偏りが有ると判定した場合に、前記プリント配線板の外形領域内における前記部品の配置の偏りが小さくなるように前記部品の配置位置を変更する手段とをさらに有することを特徴とする請求項１記載のプリント配線板部品自動配置装置。
【請求項３】
前記プリント配線板の外形領域の面積と、前記部品が前記プリント配線板の外形領域上で占める面積とに基づいて、部品実装率を算出する手段と、
前記部品実装率が予め定められた閾値を超える場合に、前記部品配置手段に前記部品を配置する処理を行わせるか否かの問い合わせ表示を行う手段とを有することを特徴とする請求項１又は２記載のプリント配線板部品自動配置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板を設計する際、ＣＡＤ上で実際のプリント配線板の外形を模擬した領域に実装しようとする電子部品を仮想的に配置する作業において配線性の検討と全ての電子部品の実装可否の検討及び自動にて部品配置作業を実施するプリント配線板部品自動配置装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多数の電子部品を搭載するプリント配線板を設計する際は、部品配置作業に多くの時間を取られる上、全部品をプリント配線板の外形を模した領域内に配置してみないと、実装可否の詳細が判断できないという問題がある。また、部品自体を配置できたとしても、配線領域に粗密が生じるために十分な配線ができなくなり、部品の再配置を余儀なくされることもある。このため、部品の再配置を避けるために、予め余分に隙間を確保しておくこともある。
【０００３】
部品の自動配置方法の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の発明は、部品を最小となる間隔で自動配置後、自動配線を実施し、結果が１００％満足できるまで、部品間隔を広げていくものである。
【０００４】
また、特許文献２には、部品の接続数を考慮して予め部品の外形を大きくして配線の領域を確保する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１３９３１２号公報
【特許文献２】特開平６−３３２９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の設計プロセスでは、部品配置を実施して、自動配線の結果を見て部品を移動させることから、収束するまでに時間を要したり、配置のバランスを考慮せずに自動で部品を移動させるため、外形領域内に偏った部品配置となるという問題があった。
【０００７】
特許文献１の手法では、自動配線結果で１００％配線可能な結果が得られるまで部品の移動が繰り返され、収束しないことがある。さらに、配線を１００％行うことができるかどうかを判断するため、全ての配線に対して自動配線を実施せねばならず、接続数が多い設計では配線可能な部品配置を得るまでに多くの時間を要することになる。また、初期段階で自動配線結果が１００％となっても、外形内に部品が偏って配置されることがある。
【０００８】
また、予め接続数に応じて部品の領域を大きく取ると、近年の１０００ピンを越えるようなＢＧＡ（Ball Grid Array）やＱＦＰ（Quad Flat Package）を用いた時には確保する領域が膨大になり、最適な部品配置が得られないという問題がある。
【０００９】
特許文献２の手法では、近年の多ピンの電子部品を多用した場合、各部品の領域を過剰に確保することになるため、高密度実装が不可となる場合がある。
【００１０】
いずれの方法においても、接続関係や外形領域内におけるバランスを考慮することなく勝手に配置を行うことから、十分に満足が得られる配置結果を得ることは困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、過剰に領域を確保することなく、自動配置するために必要な間隔以上の部品間隔でプリント配線板に部品を自動配置できるプリント配線板部品自動配置装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プリント配線板の外形領域に部品を配置する処理を行って、プリント配線板上での前記部品の実装位置を決定するプリント配線板部品自動配置装置であって、設計基本情報を記憶する手段と、プリント配線板の外形領域上に配置する各部品に関しての外形領域上に配置する上での制約を配置制約情報として設定する手段と、プリント配線板の外形領域上での部品同士の間隔に最小間隔を設定する手段と、設計基本情報、配置制約情報及び最小間隔に基づいて、プリント配線板の外形領域上に部品を配置する部品配置手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、過剰に領域を確保することなく、自動配置するために必要な間隔以上の部品間隔でプリント配線板に部品を自動配置できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板部品自動配置装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかるプリント配線板部品自動配置装置の動作の流れを示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２にかかるプリント配線板部品自動配置装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態２にかかるプリント配線板部品自動配置装置の動作の流れを示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３にかかるプリント配線板部品自動配置装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態３にかかるプリント配線板部品自動配置装置の動作の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかるプリント配線板部品自動配置装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるプリント配線板部品自動配置装置の構成を示す図である。プリント配線板部品自動配置装置３０Ａは、プリント配線板の外形を模した領域に部品を配置する処理を仮想的に行って、プリント配線板上での部品の実装位置を決定する装置であり、補助記憶部１、演算・制御部１０、主記憶部２０、入力部２２、表示部２４及び出力部２６を有する。演算・制御部１０は、プリント配線板部品自動配置装置３０Ａを制御する機能部であり、例えばＣＰＵである。演算・制御部１０は、入出力制御部１２、表示制御部１４及び自動配置部１６を有する。入出力制御部１１は、入力部２２及び出力部２６を制御する。表示制御部１４は、表示部２４に情報を表示するための制御を行う。自動配置部１６は、部品自動配置処理を実行する。入出力制御部１２、表示制御部１４及び自動配置部１６は、ソフトウェア処理によって演算・制御部１０内に形成される。主記憶部２０は、演算・制御部１０がデータ等を展開するワークスペースであり、例えばＲＡＭである。入力部２２は、ユーザが情報やコマンドの入力操作を行うためのインタフェースである。表示部２４は、自動配置結果などの情報をユーザに提示するためのインタフェースであり、例えばＬＣＤである。出力部２６は、自動配置結果などの情報を出力する機能部であり、例えば情報を紙などの媒体に記録して出力するプリンタである。
【００１７】
補助記憶部１は、プリント配線板の構造を示す設計の基本情報（プリント配線板の接続情報、外形情報、配線やヴィアの禁止領域情報、層構成定義情報、ヴィア定義情報）を格納する。接続情報は、電子部品に接続される配線や互いに接続される配線についての情報である。接続情報としては、例えばＣＡＤ装置を用いて検討対象の多層配線を仮想的に作製するときの接続情報が用いられる。外形情報は、多層配線が形成される基板の外形および大きさについての情報である。ヴィアの禁止領域情報は、配線やヴィアホールの形成が禁止される領域についての位置情報である。層構成定義情報は、多層配線での層構成についての情報である。層構成定義情報としては、実際に製造することができる多層配線での層構成についての情報が好適に用いられる。ヴィア定義情報は、ヴィアホールについての情報である。ヴィア定義情報としては、実際に形成することができるヴィアホールについての情報が好適に用いられる。ヴィア定義情報には、ヴィアホールの種別（ブラインドヴィアホールであるか、インナーヴィアホールであるか、貫通ヴィアホールであるかの別）、ドリルにより形成可能なヴィアホールの穴径についての情報、レーザにより形成可能なヴィアホールの穴径についての情報、クリアランスの大きさについての情報が含まれる。
【００１８】
図２は、プリント配線板部品自動配置装置３０Ａの動作の流れを示す図である。演算・制御部１０は、設計の基本情報を補助記憶部１から読み出し、主記憶部２０に展開する（ステップＳ１）。
【００１９】
演算・制御部１０は、コネクタなどの外部の機器との位置関係が固定される部品や、放熱のためにフィンなどを設ける必要があって搭載面が限定される部品などに対して入力部２２を介して入力された制約条件（配置制約情報）を設定する（ステップＳ３）。
【００２０】
演算・制御部１０は、部品自動配置を実施するための設定として、入力部２２を介して入力された部品同士の最小間隙を設定する（ステップＳ５）。この時、部品同士の最小間隙を数値として指定する方法の他、部品同士の間隙にヴィアをいくつ設けることができるかや配線を何本通すことができるかなどの方法で部品同士の間隙を指定することもできる。すなわち、ヴィアや配線の製造仕様を考慮して最小の間隙を確保することができる。
【００２１】
自動配置部１６は、設計の基本情報に基づいて、配置制約情報によって示される制約及び設定された最小間隙を遵守して部品を自動配置する（ステップＳ７）。
【００２２】
演算・制御部１０は、入出力制御部１２や表示制御部１４を用い、自動配置結果を表示部２４や出力部２６へ出力して、自動配置結果を表示させたり、プリントアウトさせたりする（ステップＳ９）。
【００２３】
このように、本実施の形態によれば、予め設定した間隙以上の隙間で部品の自動配置を行うため、各部品の領域を過剰に確保することなく自動配置した部品の配線率を高めることができる。
【００２４】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２にかかるプリント配線板部品自動配置装置の構成を示す図である。図３中において、実施の形態１と同様の構成要素については同じ符号を付している。本実施の形態においては、プリント配線板部品自動配置装置３０Ｂは、設計するプリント配線板の配線領域をチェックする配線チャネル演算部１８をさらに有する点で実施の形態１のプリント配線板部品自動配置装置３０Ａと相違する。その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００２５】
図４は、プリント配線板部品自動配置装置３０Ｂの動作の流れを示す図である。ステップＳ７の後処理として、プリント配線板の外形領域内での部品の偏りの有無をチェックする処理（ステップＳ１１）を有する点で実施の形態１のプリント配線板部品自動配置装置３０Ａの動作と相違する。その他の動作については実施の形態１と同様である。
【００２６】
ステップＳ１１の処理では、各電子部品間の配線チャネルを算出し、配線チャネルが十分であるか（外形情報と部品数とに基づいた閾値よりも大きいか）を確認する。配線チャネルが十分では無い部品がある場合には（ステップＳ１１／Ｎｏ）、自動配置部１６は部品間隔を広げて自動配置をやり直す（ステップＳ７）。配線チャネルが十分であるならば（ステップＳ１１／Ｙｅｓ）、演算・制御部１０は自動配置結果を出力する（ステップＳ９）。
【００２７】
本実施の形態においては、設定された最小間隙を遵守して自動配置を実施する実施の形態１と同様の処理に加え、プリント配線板の外形領域内の部品配置のバランスを配線チャネル演算部１８によってチェックする処理を行う。すなわち、プリント配線板の外形領域の中で部品数によって間隙を自動で調整するプロセスを実行する。これにより、プリント配線板の外形領域の中に部品が偏りなく配置されたバランスの良い自動配置結果を得ることができる。
【００２８】
このように、本実施の形態によれば、配線チャネル演算部１８が、プリント配線板の外形を模した領域内における部品の配置の偏りの有無を判定し、偏りが有ると判定した場合には、自動配置部１６は部品の配置の偏りが小さくなるように部品の配置位置を変更する。すなわち、プリント配線板部品自動配置装置３０Ｂは、予め設定した最小間隙を遵守して部品の自動配置を行った上で、プリント配線板の外形領域内で部品の偏りをチェックするため、偏り無く部品を自動配置できる。
【００２９】
実施の形態３.
図５は、本発明の実施の形態３にかかるプリント配線板部品自動配置装置の構成を示す図である。図５中において、実施の形態１、２と同様の構成要素については同じ符号を付している。本実施の形態においては、プリント配線板部品自動配置装置３０Ｃは、電子部品が端子からの配線引き出しによって占有する領域とプリント配線板の外形で電子部品を実装しても良い領域との比と、電子部品の外形とから配置の可否を判断する部品実装率演算部２８を更に有する点で実施の形態１のプリント配線板部品自動配置装置３０Ａと相違する。その他の構成については実施の形態１と同様である。
【００３０】
図６は、プリント配線板部品自動配置装置３０Ｃの動作の流れを示す図である。ステップＳ５の後処理として、部品実装率を算出する処理（ステップＳ１３）、部品実装率が所定の閾値以下であるか判断する処理（ステップＳ１５）、部品実装率が所定の閾値を超える場合に自動配置を続行するか否かをユーザに問い合わせる処理（ステップＳ１７）を有し、ステップＳ７の後処理として、自動配置した部品の部品実装率を算出する処理（ステップＳ１９）を有する点で実施の形態１のプリント配線板部品自動配置装置３０Ａの動作と相違する。その他の動作については実施の形態１と同様である。
【００３１】
プリント配線板には、片面のみに部品を実装するものと両面に部品を実装するものとがある。また、プリント配線板に実装される部品には、表面実装部品と貫通部品とがある。さらに、プリント配線板上には、部品実装禁止領域や筐体などへ取り付けるためのねじ穴等の部品実装が不可の領域が存在する。
【００３２】
ステップＳ１３の処理において、部品実装率演算部２８は、上記の実装面、部品の実装形態、部品実装禁止領域を基に、以下のようにして部品実装率を算出する。
【００３３】
ここで、プリント配線板の外形領域の面積をＳｂとする。ねじ穴等の合計面積をＳｄとし、トップ面の実装禁止領域をＳｖｔ、ボトム面の実装禁止領域をＳｖｂとする。表面実装部品がｎ個（ｎは自然数）実装されるとし、各々の面積をＳｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３・・・Ｓｓｎとする。また、貫通部品がｍ個（ｍは自然数）実装されるとし、各々の片面から見た面積をＳｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３・・・Ｓｉｍとする。プリント配線板のトップ面及びボトム面はともに面積Ｓｂを持つ。
【００３４】
両面実装可能の場合、有効面積Ｓａは、Ｓａ＝Ｓｂ×２−Ｓｄ×２−ＳＶｔ−ＳＶｂとなり、部品実装率Ｒは、Ｒ＝（Ｓｕｍ（Ｓｓｎ）＋Ｓｕｍ（Ｓｉｍ）×２）／Ｓａとなる。なお、Ｓｕｍ（Ｓｓｎ）は、Ｓｓ１、Ｓｓ２、Ｓｓ３・・・Ｓｓｎの加算値であり、Ｓｕｍ（Ｓｉｍ）は、Ｓｉ１、Ｓｉ２、Ｓｉ３・・・Ｓｉｍの加算値である。
【００３５】
トップ面のみの片面実装の場合、有効面積Ｓａは、Ｓａ＝Ｓｂ−Ｓｄ−Ｓｖｔとなり、部品実装率Ｒは、Ｒ＝（Ｓｕｍ（Ｓｓｎ）＋Ｓｕｍ（Ｓｉｍ））／Ｓａとなる。
【００３６】
演算・制御部１０は、部品実装率Ｒが所定の閾値（例えば９５％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ１５）。部品実装率Ｒが所定の閾値を超えるような場合、配線領域を十分に確保できず部品配置結果が不十分となることが予想できる。したがって、部品実装率演算部２８で算出した部品実装率が所定の閾値を超えている場合には（ステップＳ１５／Ｎｏ）、演算・制御部１０は、自動配置を継続するか否かを問い合わせるメッセージを表示部２４に表示させる。問い合わせに対して自動配線を継続する指示が入力部２２を介して入力された場合（ステップＳ１７／Ｙｅｓ）、演算・制御部１０は、自動配置を継続する。自動配置を継続する場合は、ステップＳ３に戻って配置制約や配置条件の再入力を促し、再入力された条件で部品実装率を再計算する。自動配置を継続しない場合には（ステップＳ１７／Ｎｏ）、処理を終了する。
【００３７】
部品実装率Ｒが所定の閾値以下である場合には（ステップＳ１５／Ｙｅｓ）、部品を自動配置する（ステップＳ７）。部品配置後、部品の実装結果を基に部品実装率Ｒを算出する（ステップＳ１９）。すなわち、自動配置処理でプリント配線板上に配置した部品について部品実装率を算出する。ステップＳ１３において算出した部品実装率Ｒが１００％未満の場合でも、プリント基板の外形や部品の形状によっては実際には配置できない部品が存在する場合もある。ステップＳ１９では実際に配置した部品について演算を行うため、自動配置結果に基づいた部品実装率を算出できる。
【００３８】
本実施の形態においては、部品実装率が所定の閾値を超えていて、配線領域を十分に確保できない可能性がある場合には、その旨をユーザに警告表示できる。これにより、ユーザは条件を変更して自動配置処理を継続するか、処理を終了するかを選択でき、配線を完全に行えない条件で部品の自動配置を繰り返すことがない。
【００３９】
なお、ここでは、実施の形態１の構成に加えて部品実装率演算部２８をさらに有するプリント配線板部品自動配置装置３０Ｃを例として説明したが、実施の形態２のプリント配線板部品自動配置装置３０Ｂに部品実装率演算部２８をさらに設けることも可能である。このような構成とした場合は、図６に示した本実施の形態の動作に加えて、プリント配線板の外形領域内の部品配置のバランスを配線チャネル演算部１８によってチェックし、プリント配線板の外形領域の中で部品数によって間隙を自動で調整するプロセスを実行する。この動作自体は実施の形態２と同様であるため、重複する説明は割愛する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかるプリント配線板部品自動配置装置は、過剰に領域を確保することなく、自動配置するために必要な間隔以上の部品間隔でプリント配線板に部品を自動配置できる点で有用であり、特に、ＢＧＡやＱＦＰのようなピン数の多い部品をプリント配線板に高密度実装する際の部品配置に適している。
【符号の説明】
【００４１】
１  補助記憶部
１０  演算・制御部
１２  入出力制御部
１４  表示制御部
１６  自動配置部
１８  配線チャネル演算部
２０  主記憶部
２２  入力部
２４  表示部
２６  出力部
２８  部品実装率演算部
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  プリント配線板部品自動配置装置
【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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