(57)【要約】【課題】  部品の位置関係と電気特性を考慮してバランスのよい最適な自動配線結果を得ることができるプリント配線板自動配線システムを得ること。【解決手段】  自動配線機能を有するプリント配線板ＣＡＤにおいて、人手による部品配置後に部品の位置関係を分析し、近傍で最短の配線となる位置関係を持つ接続を最優先とし、電気的制約を考慮した配線実行順序を決定し、優先順位に従って自動配線を実行する毎に配線層・経路を決定・指示、配線結果を保護することにより、プリント配線板の最適配線を自動で制御するプリント配線板自動配線計画システムを構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線板上に配置された部品間の配線をＣＡＤ上で行う自動配線計画システムであって、
前記配線板上に配置された部品の配置を分析して最短接続が可能な位置関係にある部品の有無を判断し、当該部品が有ると判断した場合に当該部品間を配線する配線の順番を優先して配線を行うことを特徴とする自動配線計画システム。
【請求項２】
前記最短接続が可能な位置関係にある部品とは、部品同士が近傍に配置され、かつ、部品のピン同士の位置関係が縦方向または横方向で一致する部品であることを特徴とする請求項１記載の自動配線計画システム。
【請求項３】
更に、前記配線板上に配置された部品の配置を分析し、部品同士の配線が規則的な関係を有する位置関係にある部品の有無を判断し、当該部品が有ると判断した場合に当該部品間を配線する配線の順番を優先して配線を行うことを特徴とする請求項１記載の自動配線計画システム。
【請求項４】
配線板上に配置された部品間の配線をＣＡＤ上で行う自動配線計画システムであって、演算・制御部と補助記憶部を備え、
前記補助記憶部は、前記配線板の接続情報や、配線板の外形情報や、配線やヴァイアホールの禁止領域情報や、配線板の層構成定義情報や、ヴァイアホール定義情報のいずれかの情報からなる基本情報と、電気的特性を確保するための電気的制約情報を記憶し、
前記演算・制御部は、前記基本情報に基づき配置された部品の位置関係を分析し、最短接続が可能な位置関係にある部品が有ると判断した場合に、前記電気的制約情報による配線よりも、当該最短接続が可能な位置関係にある部品間の配線を優先して配線を行うことを特徴とする自動配線計画システム。
【請求項５】
前記演算・制御部は、更に、前記配線板上に配置された部品の配置を分析し、部品同士の配線が規則的な関係を有する位置関係にある部品の有無を判断し、当該部品が有ると判断した場合に当該部品間を配線する配線を、前記電気的制約情報による配線よりも優先して配線することを特徴とする請求項４記載の自動配線計画システム。
【請求項６】
配線板上に配置された部品の配置を分析して最短接続が可能な位置関係にある部品の有無を判断し、当該部品が有ると判断した場合に当該部品間を配線する配線の順番を優先して配線を行うことを特徴とする自動配線方法。
【請求項７】
請求項６記載の自動配線方法に従い実行する自動配線プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＤ上において自動で配線を行う自動配線計画システムに関するものである。より詳しく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の配置後に自動で配線するシステムに関するものである。
【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、配線作業においてあらかじめ付与した電気的制約を守った配線作業を、数学的アルゴリズムを利用して自動で実施する機能を有するＣＡＤが存在する（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−７５９７２号公報
【特許文献２】特開平７−９８７２３号公報
【特許文献３】特開平１０−４９５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の設計プロセスでは、部品配置は人手で実施し、配線作業は自動で実施するため、配線を考慮した部品配置を実施しても数学的アルゴリズムに従った配線を行うため、人手で配線した場合と比較して部品間の最短経路で配線を試みるため、基板の中央部に配線が集中することと、ヴァイアホールの数を最少とするために冗長な迂回経路を取るため、修正が生じた場合でも周辺の配線が障害となり修正に多大な時間を要する、という課題があった。
【０００５】
また、配線作業は既存の配線が次に配線する作業にとって障害となるため、最も近傍にあり最短で配線が可能な場合であっても、その接続端子間に他の配線が存在すると迂回せざるを得ないため、最適な配線結果が得られないという課題があった。
【０００６】
そこで従来の自動配線機能を有するＣＡＤでは、部品の端子からの最初の引き出し作業のみを実施するＦａｎｏｕｔ作業や、電気的に最短経路や複数の配線間で線長を等長とするもの、また、２つの差動配線を一定の間隔でペアで配線するもの、また、インピーダンスを特定の値にするものなど配線方法や経路に条件を持つものを優先的に実施するなど、配線作業をステップ毎に分割して実施するシステムとなっている。
【０００７】
しかし、この配線作業をステップ毎に分割して実施する方法では、自動配線の実施命令やステップの分割などは設計者に依存しており、必ずしも最適な配線が得られるわけではない。
【０００８】
上記の特許文献１には、自動配線の経路を変更するシステムの一例が記載されている。
特許文献１に記載のシステムは、製造された基板に不具合があった場合など、配線を物理的に切断し、ジャンパ配線を施せるように、可能な限り外層で配線を実施するように自動配線の経路を制御する。
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、配線を物理的に切断するために同一層で配線可能な接続を探して、外層での配線を優先させているのみであり、部品配置の状態を分析して最適な配線結果を得られるものではない。
【０００９】
また、上記の特許文献２には、自動配線の経路を変更するシステムの別の例が記載されている。
特許文献２に記載のシステムは、部品の配置の分析を行い、部品と部品の間に何本の配線を実施することが出来るかを算出し、自動で配線を行うときに配線の密度が高い箇所において部品間隙が十分かを検証するというものである。
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、自動で配線したときの交差や電気的に必要な条件を満足するための領域を確保することが目的であり、複雑化する配線を回避することは出来ず、部品配置の状態に応じた最適な配線を得るものではない。
【００１０】
また、上記の特許文献３には、自動配線の経路を変更するシステムの別の例が記載されている。
特許文献３に記載のシステムは、同様の配線経路を有する接続をまとめて実施するものである。
しかしながら、特許文献３に記載の方法では、少なくとも１本の配線は人手で実施する必要があり、自動で最適な配線を得るものではない。
【００１１】
特許文献１〜３に記載のいずれの方法も、数学的に最短かつ最少のヴァイアホール数で交差が無い配線を自動で得られる従来のＣＡＤに、一部配線経路や部品配置を変更する手段を追加したものであるが、人手に近い配線経路を分析し、自動で配線する順序・経路を制御するものではないため、部品配置を考慮した最適な配線を得ることは困難であった。
【００１２】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、部品配置を考慮した配線を行うことにより冗長な迂回配線のない自動配線を実施可能な自動配線計画システ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】
【００１３】
この発明に係る自動配線計画システムは、配線板上に配置された部品間の配線をＣＡＤ上で行う自動配線計画システムであって、前記配線板上に配置された部品の配置を分析して最短接続が可能な位置関係にある部品の有無を判断し、当該最短接続が可能な位置関係にある部品が有ると判断した場合に当該部品の間を配線する配線の順番を優先して配線する処理を実行する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係るプリント配線板ＣＡＤの自動配線計画システムによれば、部品配置を考慮することで自動処理によって、冗長な迂回配線がなく、全体的に密度が均一になる配線を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムの基本構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムでの処理の一例を概略的に示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムでの処理の一例を概略的に示す補足図である。（ａ）は、従来の方式により近傍にあって最短で配線できるものを妨げる配線があるケースを示した図である。（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムにおいて、配置の位置関係を分析し、最短で配線できるものを優先的に配線した例を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムでの処理の一例を概略的に示す補足図である。（ａ）は、配線する領域をあらかじめ定義する例を示した図である。（ｂ）は、配線完了後に他の配線から保護する処置の例を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムのフローチャートのステップＳ５〜Ｓ１１の機能を補足説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムのフローチャートのステップＳ５〜Ｓ１１の機能を補足する図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムのフローチャートを示した図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムの機能を補足説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムによる配線結果の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システム１００の構成を示す図である。プリント配線板自動配線計画システム３０は演算・制御部１０と、主記憶部２０と、入力部２２と、表示部２４と、出力部２６と、補助記憶部１からなる。
演算・制御部１０は入出力制御部１１と、表示制御部１２と、設計制約判断部１３と、部品配置情報分析部１４と、配線順序指示部１５と、配線経路指示部１６と、自動配線部１７からなる。
補助記憶部１には、プリント配線板の接続情報、外形情報、配線やヴァイアホールの禁止領域情報、層構成定義情報、ヴァイアホール定義情報などが記憶されている。
図２は、プリント配線板自動配線計画システムでの処理の一例を示すフローチャートである。処理フローは、設計の基本情報の展開（Ｓ１）、設計制約の入力（Ｓ３）、配置条件の分析（Ｓ５）、配線順序の算出（Ｓ７）、配線経路の算出（Ｓ９）、自動配線（Ｓ１１）、配線結果の出力（Ｓ１３）からなる。
【００１７】
図１において、演算・制御部１０は、図２の設計の基本情報の展開（Ｓ１）として、プリント配線板の接続情報、外形情報、配線やヴァイアホールの禁止領域情報、層構成定義情報、ヴァイアホール定義情報を得て、主記憶部２０に設計の基本情報を展開する。
【００１８】
設計制約判断部１３は、展開された基本情報に対して、図２の設計制約の入力（Ｓ３）において、電気的な特性を確保するためのクロックやバスといった配線方法に制約がある信号を得て、主記憶部２０に情報を追加展開する。
【００１９】
展開された基本情報に対して、人手により基板の外形内に部品を配置を入力する。
【００２０】
配置が完了した段階で、入力部２２から自動配線の実行命令を行い、自動で配線を開始する（Ｓ５〜Ｓ１３）。
【００２１】
（配置条件の分析Ｓ５）
部品配置情報分析部１４は、図２の配置条件の分析（Ｓ５）として、部品のピン間の接続情報と部品の配置の位置関係を分析し、近傍に配置され、かつＸ方向またはＹ方向のピンの位置関係が一致またはほぼ一致する配線を抽出する。
部品配置情報分析部１４は、配線順序指示部１５に対して、配線順序を最優先と定義する。
【００２２】
（配置順序の算出Ｓ７）
次に、配線順序指示部１５は、図２の配線順序の算出（Ｓ７）として、あらかじめ接続情報に電気的制約が付与されている配線の配線順序を定義し、これら優先的に配線する順序を付与された配線において、前後の接続情報を比較して、配線の交差が少なくなるような順序があれば入れ替えを行う。
【００２３】
（配線経路の算出Ｓ９）
配線経路指示部１６は、図２の配線経路の算出Ｓ９として、配線順序指示部１５の情報に従い、図３（ｂ）に示すように非常に近傍で最短で配線可能なものの配線を実施し、配線が完了したものに対して、配線情報を移動・変更不可能な定義を付与する。
【００２４】
次に、配線経路指示部１６は、電気的制約が付与されている配線に対して、どの層のどのエリアで配線するかを自動配線部１７に設定する。
【００２５】
具体的には、図４（ａ）に示すように接続情報に従い部品のピンと接続先の部品のピンを含み、冗長にならない程度の配線層と配線領域と定義する。
【００２６】
自動配線部１７は、図４（ａ）で設定された配線領域内で数学的アルゴリズムで自動で配線を行う。
ここでは優先度に従った順序および領域・経路を指示するため、基板中央部においても配線密度が集中することなく、人手に近い配線結果を得ることが可能となる。
【００２７】
（自動配線Ｓ１１）
図２の自動配線Ｓ１１として、優先度が高い配線を自動で配線し、配線が完了したものは図４（ｂ）に示すように移動・変更不可能な定義を与えるとともに、実際の配線結果で使用した配線領域に対して、他の配線の禁止領域を設定する。
【００２８】
配置的に近傍にある接続および電気的制約のある配線完了後は、優先度のそれほど高くない配線を自動配線部１７により配線を実施する。
【００２９】
（配線結果の出力Ｓ１３）
演算・制御部１０は、配線の結果を表示部２４、出力部２６に出力する（Ｓ１３）。
【００３０】
このように、既に優先度の高い配線は完了しており、かつ領域を占有しているため、優先度のそれほど高くない配線は、自動的に基板中央部を避けた領域で配線され、全体的に密度が均一になる配線が得られる。
【００３１】
以下では、図２における配置条件の分析（Ｓ５）〜自動配線（Ｓ１１）の機能、および、について、図５〜図９を用いて説明する。
【００３２】
図５はプリント配線板５０上に部品Ｐ１〜Ｐ５が配置された状態を示した図である。ここで、部品Ｐ１と部品Ｐ２の間の接続は電気的制約は付与されているとする。
図６は、図５の部品配置に対して、従来の自動配線機能を有するＣＡＤの自動配線プログラムを実行した後の配線結果の一例を示した図である。
図６に示すように、電気的制約が付与されている部品Ｐ１と部品Ｐ２の間の接続は優先的に配線されるが、部品Ｐ１と部品Ｐ２以外の配線については、配線を行う順序がアルファベット順などプログラムに依存されるため、先に配線された信号が優先となり、その後の配線についてはヴァイアホール等で避けるため、冗長な配線経路や不要なヴァイアホールが多くなる上、最悪の場合は配線ができないというケースも発生する。
図６の例では、部品Ｐ３と部品Ｐ４の間の配線で、先に引いた配線が邪魔となり冗長な配線経路となる事象が生ずる。また、部品Ｐ５では、電気的制約により部品Ｐ１から先に付与された配線があるために、部品Ｐ５の間の配線が困難となる事象が発生する。
【００３３】
図７は、本発明の実施の形態１に係るプリント配線板自動配線計画システムのフローチャートであり、図２の配置条件の分析（Ｓ５）と配線順序の算出（Ｓ７）に対応する。
【００３４】
図７において、プリント配線板自動配線計画システムの部品配置情報分析部１４は、図２の配置条件の分析（Ｓ５）として、部品のピン間の接続情報と部品の配置の位置関係を分析し、近傍に配置され、かつＸ方向またはＹ方向のピンの位置関係が一致またはほぼ一致する配線を抽出する（Ｓ５０１）。ここでは、複数の部品Ｐ５の配線が、近傍に配置され、かつＸ方向またはＹ方向のピンの位置関係が一致またはほぼ一致する配線であるとして、これらの配線を抽出する（図８参照）。
すると、配線順序指示部１５は、Ｓ５０２（図７）において部品Ｐ５間の配線を優先配線とするように、配線順序の入れ替え処理を行う。
【００３５】
次に、部品配置情報分析部１４は、配線が規則的な関係を持つ位置関係が有るか否かを判定する（Ｓ５０３）。ここでは部品Ｐ３と部品Ｐ４の間の配線が、対応するピンが規則的に並べられて配線が規則的な関係を持つ位置関係にあるとして、これらの配線を抽出する（図８参照）。
すると、配線順序指示部１５は、Ｓ５０４（図７）において部品Ｐ３、部品Ｐ４間の配線を優先配線とするように、配線順序の入れ替え処理を行う。
【００３６】
次に、部品配置情報分析部１４は、配線がねじれの関係を持つ位置関係が有るか否かを判定する（Ｓ５０５）。ここでは部品Ｐ１と部品Ｐ２の間の配線が、ねじれの関係にあるとして抽出する（図８参照）。
すると、配線順序指示部１５は、Ｓ５０６（図７）において部品Ｐ１、部品Ｐ２間の配線を優先配線とするように、配線順序の入れ替え処理を行う。
このように、優先的に配線する順序を付与された配線において、前後の接続情報を比較して、配線の交差が少なくなるような順序があれば入れ替えを行う。
【００３７】
次に、図２の配置条件の分析（Ｓ５）と配線順序の算出（Ｓ７）までが完了すると、図２のＳ９において、配線経路指示部１６がヴァイアホールのパターンと経路を算出する。
【００３８】
次に、自動配線部１７は、自動配線を行う（Ｓ１１）。なお、Ｓ１１の自動配線実施後、配線経路は他の信号により移動ができないような設定を施し、他の信号はこの領域を避けた自動配線を実行する。
【００３９】
図９は、上記処理により配線した配線結果の図である。
【００４０】
このように、本発明のプリント配線板自動配線計画システムによれば、部品配置を考慮することで自動処理によって、冗長な迂回配線がなく、全体的に密度が均一になる配線を行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  補助記憶部、１０  演算・制御部、１１  入出力制御部、１２  表示制御部、１３  設計制約判断部、１４  部品配置情報分析部、１５  配線順序指示部、１６ 配線経路指示部、１７ 自動配線部、２０  主記憶部、２２  入力部、２４  表示部、２６  出力部、３０  プリント配線板自動配線計画システム、５０  プリント配線板。
【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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