(57)【要約】【課題】基板データのシミュレーションを簡単に且つ迅速に行える基板設計ＣＡＤを提供する。【解決手段】入力装置２からの指令により設計情報記憶部３に記憶した回路情報、部品情報３２、基板情報３３を入力してプリント基板上に部品の配置、配線等がレイアウトされた基板設計ＣＡＤ情報４を作成するとともに、前記作成された基板設計ＣＡＤ情報４を検証するシミュレーションシステム５を併有する。殊に、シミュレーションシステム５に必要な情報が、設計情報記憶部３に記憶した回路情報、部品情報、基板情報および作成される基板設計ＣＡＤ情報４に基づいて自動的に作成されると好ましい。【選択図】図１
2009301133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置からの指令により設計情報記憶部に記憶した回路情報、部品情報、基板情報を入力してプリント基板上に部品の配置、配線等がレイアウトされた基板設計ＣＡＤ情報を作成するとともに、前記作成された基板設計ＣＡＤ情報を検証するシミュレーションシステムを併有することを特徴とするプリント基板設計ＣＡＤ。
【請求項２】
前記シミュレーションシステムに必要な情報が、設計情報記憶部に記憶した回路情報、部品情報、基板情報および作成される基板設計ＣＡＤ情報に基づいて自動的に作成される請求項１記載のプリント基板設計ＣＡＤ。
【請求項３】
前記シミュレーションシステムが、前記作成された基板設計ＣＡＤ情報を解析して伝送線路解析のためのＶＣＣ／ＧＮＤプレーンを解析するＶＣＣ／ＧＮＤパターン解析手段と、前記基板設計ＣＡＤ情報における入力装置からの入力によるピンの選択個所を確定する手段と、前記確定されたピンの選択個所と回路図ＣＡＤからの情報により、その配線を確定し、配線の通る場所（ルーティン情報）を確定する手段と、前記確定した配線の通る場所（ルーティン情報）の結果および基板構成情報と基板材質情報により計算されたインピーダンス、長さなどを用いて波形を計算する伝送経路インピーダンス解析手段と、前記波形を表示部に表示する表示手段或いはレポートファイルとして出力する手段とを有することを特徴とする請求項１または２記載のプリント基板設計ＣＡＤ。
【請求項４】
前記回路図からの情報がネットリスト、部品情報、部品モデル情報である請求項１，２または３記載のプリント基板設計ＣＡＤ。
【請求項５】
前記基板設計ＣＡＤ情報の作成と前記基板設計ＣＡＤ情報のシミュレーションが前記入力装置により任意に切換え可能である請求項１，２，３または４記載のプリント基板設計ＣＡＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板を設計するためのＣＡＤ（コンピューター支援設計)、
殊に、シミュレーション機能付きの基板設計ＣＡＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント基板をＣＡＤシステムを用いて設計する基板設計ＣＡＤが用いられているが、近頃、デジタル回路において、ＩＣプロセスの微細化、高速化によってＣＰＵの高速化、基板内で使用される信号の伝送レートが高くなっている。そのため、基板上を伝送する電気信号の伝送速度が問題とされ、ＩＣプロセスの微細化に伴い、ＩＣにより多くの素子が載るようになり、大量のデータを扱う方法としてＣＰＵなどが多ビット化してきて、基板配線密度が高くなり、基板が従来よりも多層化しており、基板製作コストの増加を招いている。
【０００３】
また、基板設計と回路設計とは分離していることから基板の設計時に回路設計からのタイミングマージンや動作周波数などが満たされているか否かを確認することが要求されるようになってきており、例えば特開平１０−１０５５８３号公報に提示されているように、プリント基板の配線設計の段階で実際にプリント基板に部品を実装した場合の信号伝達のシミュレーションを行うことが行われている。
【０００４】
しかしながら、従来行われているシミュレーションは、基板設計図から人力で読み取ったパターンデータを数値化して、基板設計を行っているシステムを運用するコンピューターとは別のコンピューターなどに入力してすることにより行われており、特に、コンピューターを用いてシミュレーションを行うには専門的な知識が必要であることから専任のオペレータがデータの入力や操作を行うことが必要になり、そのため、基板設計とシミュレーションとが異なる営業主体や分業化されていることも多いことから、シミュレーションに多大な労力と時間を要することから簡単に確認ができず、所謂ターンアラウンドタイムが長くなるという問題がある。
【０００５】
特に、シミュレーションを行うまでの手間や時間が掛かることから、対象となる基板設計ＣＡＤにより作成される基板データも作成の途中段階でその都度シミュレーションを行うことができないので必然的に殆どが完成した状態になったものが多く、手順によっては無駄な作成作業をすることになり、きわめて効率が悪い。
【特許文献１】特開平１０−１０５５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、基板設計ＣＡＤにより作成された基板データのシミュレーションを簡単に行うことができず、ターンアラウンドタイムが長くなるという従来の問題点を解決するためになされたものであり、基板データのシミュレーションを簡単に且つ迅速に行える基板設計ＣＡＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するためになされた本発明は、入力装置からの指令により設計情報記憶部に記憶した回路情報、部品情報、基板情報を入力してプリント基板上に部品の配置、配線等がレイアウトされた基板設計ＣＡＤ情報を作成するとともに、前記作成された基板設計ＣＡＤ情報を検証するシミュレーションシステムを併有することを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明はプリント基板設計ＣＡＤ自体にシミュレーションシステムを持たせたことによりきわめて効率よくプリント基板設計をすることができる。
【０００９】
また、前記シミュレーションシステムに必要な情報を、設計情報記憶部に記憶した回路情報、部品情報、基板情報および作成される基板設計ＣＡＤ情報に基づいて自動的に作成することにより、従来のような基板設計ＣＡＤ情報の入力やシミュレーションに必要な特別の知識を有するオペレーターが不要である。
【００１０】
更に、シミュレーションシステムが、前記作成された基板設計ＣＡＤ情報を解析して伝送線路解析のためのＶＣＣ／ＧＮＤプレーンを解析するＶＣＣ／ＧＮＤパターン解析手段と、前記基板設計ＣＡＤ情報における入力装置からの入力によるピンの選択個所を確定する手段と、前記確定されたピンの選択個所と回路図ＣＡＤからの情報により、その配線を確定し、配線の通る場所（ルーティン情報）を確定する手段と、前記確定した配線の通る場所（ルーティン情報）の結果および基板構成情報と基板材質情報により計算されたインピーダンス、長さなどを用いて波形を計算する伝送経路インピーダンス解析手段と、前記波形を表示部に表示する表示手段或いレポートファイルとして出力する手段とを有するものとすることにより、簡単且つ確実なシミュレーションを行うことができる。
【００１１】
更にまた、前記回路図からの情報がネットリスト、部品情報、部品モデル情報としてネットリスト解析をすることができる。
【００１２】
加えて、前記基板設計ＣＡＤ情報の作成と前記基板設計ＣＡＤ情報のシミュレーションが前記入力装置により任意に切換え可能として、使用者の意思により基板設計ＣＡＤ情報の作成課程に応じて段階的にシミュレーションをすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板設計ＣＡＤにより作成された基板データのシミュレーションを基板設計ＣＡＤ情報の作成と同一機器により同時に行うことができるので、従来の基板設計ＣＡＤと異なり、きわめて迅速に且つ確実にシミュレーションを行うことが可能で、更に、基板設計ＣＡＤ情報の作成課程に応じて段階的にシミュレーションをすることも可能であり、ターンアラウンドタイムを短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００１５】
図１は本発明の好ましい実施の形態を示すブロックであり、プリント基板設計ＣＡＤ１は従来のものと同様に例えばパーソナルコンピュータやワークステーションなどの通常の入力装置、記憶装置、ＣＰＵ、液晶ティスプレイなどの表示部などを有する通常用いられるコンピューター機器により構成され、従来のプリント基板設計ＣＡＤと同様に、マウスやキーボードなどの入力装置２からの指令により設計情報記憶部３に記憶した回路情報３１、部品情報３２、基板構成情報３３を入力してプリント基板上に部品の配置、配線等がレイアウトされた基板設計ＣＡＤ情報４を作成するものである。
【００１６】
そして、前記作成された基板設計ＣＡＤ情報４を検証するシミュレーションシステム５は、図２に示す手順により前記プリント基板設計ＣＡＤ１を構成するコンピューター機器において運用され、前記作成された基板設計ＣＡＤ情報４を解析して伝送線路解析のためのＶＣＣ／ＧＮＤプレーンを解析するＶＣＣ／ＧＮＤパターン解析手段６と、基板設計ＣＡＤ情報４における入力装置２からの入力処理７によるピンの選択個所を確定するとともに前記確定されたピンの選択個所と前記設計情報記憶部３に記憶されている回路図ＣＡＤからのネットリスト３４、部品情報３２、部品モデル情報３５などにより、その配線を確定し、配線の通る場所（ルーティン情報）を確定するネットリスト解析手段８と、前記ネットリスト解析手段８により確定した配線の通る場所（ルーティン情報）の結果および基板設計ＣＡＤ情報４や基板構成情報３３とにより計算されたインピーダンス、長さなどを用いて波形を計算する伝送経路インピーダンス解析手段１０と、伝送線路インピーダンス解析手段１０により計算された波形を表示部に表示する表示手段１２或いはレポートファイルとしてレポート出力手段１３とを有する。
【００１７】
次に、本実施の形態の運用につき詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態において、シミュレーションを行うためには、伝送経路として信号線路を扱うための条件として、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように電源（ＶＣＣ）またはグランド（ＧＮＤ）パターンの上、或いは、図３（ｃ）に示すように電源（ＶＣＣ）またはグランド（ＧＮＤ）パターンの下に配置されているか、或いは図３（ｄ）に示すように電源（ＶＣＣ）またはグランド（ＧＮＤ）パターンに挟まれていることが必要である。尚、基板の層を跨いでいてもよい。
【００１９】
そして、シミュレーションシステムでは、基板設計ＣＡＤ１により基板設計ＣＡＤ情報４を作成すると、自動的に稼働し、まず、前記基板設計ＣＡＤ情報４を解析して伝送線路解析のためのＶＣＣ／ＧＮＤプレーンを解析するＶＣＣ／ＧＮＤパターン解析手段６により解析することになるが、本実施の形態では、その前に、解析対象の信号線路が前記図２に示した要件を満たしていることの確認を迅速に行うために、予めＶＣＣ／ＧＮＤパターンを基本パターン解析手段１４により図形解析しておく。
【００２０】
具体的には、ネットリスト３４上のＶＣＣ、ＧＮＤなどの端子名、基板構成データベース３３その他を参照して、基板の各層がＶＣＣ、ＧＮＤなどのプレーンとして使用されているか否かを確定して、ＶＣＣ、ＧＮＤなどのプレーンとして使用されているに各層について座標を持ったビットマップなどのデータとして保存する（図４参照）。
【００２１】
次に、基板設計ＣＡＤ情報４における入力装置２からの入力処理７によるピンの選択個所を確定するとともに前記確定されたピンの選択個所と前記設計情報記憶部３に記憶されている回路図ＣＡＤからのネットリスト３４、部品情報３２、部品モデル情報３５により、その配線を確定し、配線の通る場所（ルーティン情報）を確定するネットリスト解析手段８によりネットリストの解析を行う。
【００２２】
ネットリストのフォーマットは例えば、ｎｅｔｎ＄１１１１（ｐｉｎｓＵ２−１  Ｕ３−３  Ｕ４−２）のようなものであり、プリント基板設計ＣＡＤ１上で座標を指定したときにプリント基板設計ＣＡＤ１からはＵ２−１のように、そのネットに接続されているものとネット名が返される。そして、ネットリスト上のネット名を検索すると、そのネット名を持った基板配線の座標が書かれているのでその全ての座標を追跡する。
【００２３】
ネットリスト上では、図５（ａ）に示すように、始点と終点が一本の線で結ばれているように表現されるが、実際のパターンでは図５（ｂ）に示すように、複数の線分によって接続されている。従って、これを最後まで追跡する。また、途中に各層間を接続するスルーホールや部品を載せるためのパッドなどが存在する。
【００２４】
また、ネット上にダンピング抵抗などが入った場合、ダンピング抵抗などによりネット名が変わることになるが、その場合は対向するピン名を検索し、終点の位置まで検索を行う。例えば生成されるネットリストが（Ｎ１１  Ｕ１−２  Ｒ１−１）、（Ｎ２２ Ｒ１−２  Ｒ２−１）の場合には、Ｎ１１はＲ１−１で終わっているが、Ｒ１−１に対向するＲ１−２の端子を検索する。その結果、Ｎ２２が検索するネット名であることを見つけ、Ｎ２２に接続されているのがＲ１−２とＵ２−１としてＵ２−１まで追跡する。
【００２５】
尚、設計された基板パターンには、部品を載せるためのパッドやスルーホールがあるが、これらの中心と配線パターンの中心を通っているとは限らないので、中心座標と配線の中心座標があっていない場合の処理を行い配線の追跡（ルーティング）を行い、配線の通る場所（ルーティン情報）を確定する。
【００２６】
そして、本実施の形態におけるシミュレーションは、伝送経路インピーダンス解析手段１０により、前記確定した配線の通る場所（ルーティン情報）の結果および基板構成情報と基板材質情報により計算されたインピーダンス、長さなどを用いて波形を計算する。
【００２７】
伝送経路インピーダンス解析手段１０により前記生成された基板パターンについて、前記ＶＣＣ／ＧＮＤ解析によって生成されたＶＣＣ／ＧＮＤプレーンと信号線とをビットマップ上での重なりを（ＡＮＤを）取ることで伝送線路であるかどうかを、多層基板の場合、対象となるレイヤーは複数にわたって判定し、信号線路がＶＣＣ／ＧＮＤのいずれのプレーンとも重ならない区間が長く存在した場合（例えば５ｍｍ）は、伝送線路として扱えないという警告を出して続行する。
【００２８】
図７は、破線で示す伝送線路の断面を示すものであり、図７（ａ）は一様の線路で、下層のＧＮＤパターンＧまでの距離と配線太さにより求める。図７（ｂ）については、１階層下のＧＮＤパターンＧ間での距離の部分とその１階層下のＶＣＣパターンＶの部分で特性インピーダンスが決まる部分とにネットを分割し、それぞれについてインピーダンスを計算する。図７（ｃ）については、警告を出すが、ＧＮＤパターンＧで決まる部分とＶＣＣパターンＶで決まる部分でインピーダンスを計算するが、警告を出す隙間の部分は離れている側の距離を仮想的に置いてインピーダンスを計算する。
【００２９】
尚、ＣＡＤの結線データを自動で読み込む場合には、ネットリスト（部品同士の結線データのみで基板パターンがない）から回線結線情報を読み込み始点（選択された部品のピン）より終点（複数の場合がある）を検索するが、この場合にそのデータを元にしてパターンデータの検索を行うことになる。
【００３０】
殊に、パターンデータは、ネットリストと異なり、物理的な座標が存在するとともに、パッド、スルーホール、パターン幅および物理的な位置により直線でなく直線の集合体になっている。
【００３１】
また、パターンデータは基板設計者が接続するものであり、物理座標が合わないことが多く、その座標を合わせながらパターン解析を行う必要があり、以下のような中間処理をしながら座標を合わせていくことになり、これにより、ネットリスト接続情報と、基板の物理的な座標である接続情報を一致させて次のプロセスにデータを送ることができる。
【００３２】
更に、前記ネットリスト接続情報と、基板の物理的な座標である接続情報を一致させたデータは、同じ接続ラインであってもパターン幅によって、インピーダンスが異なるのでパターンを２つに分ける作業などを行い、パターンデータの幅、層、層構成よりパターンインピーダンスの計算を行う。
【００３３】
例えば、パターン同士の接続のみでパターン幅が一緒のwireを合成する場合には、
2009301133.tif 000003
のように２つのデーターになっていて接続点 X=16.3475 Y=10.64 にその他の接続が無い場合は
2009301133.tif 000004
に合成する。
【００３４】
また、図８（ａ）に示すように、部品のパッド上にラインが有りそれがラインの始点,終点以外の時wireを２つに分ける場合には、ライン上にviaが有りそれがラインの始点,終点以外の時wireを2つに分ける
【００３５】
図８（ｂ）に示すように、部品のパッド上にラインの始点、終点が有り、パッド中心が終点、始点の座標と違う時ラインの始点、終点をパッドの中心にする。
【００３６】
図８（ｃ）に示すように、パッド上にパッドが有り２つの座標が違うときwireを追加する。
【００３７】
図８（ｄ）に示すように、  パッド上にviaが有りパッドの座標とviaの座標が違うときwireを追加する。
【００３８】
そして、本実施の形態において、伝送経路インピーダンス解析手段１０により前記生成された基板パターンの波形を表示手段１２に表示するとともにレポート出力手段１３によりレポートファイルとして出力することによりシミュレーションを行う。殊に、表示手段１２には波形解析された基板上の配線が簡略化して表示され、おおよその配線長の違いをみることができ、スルーホールの位置、伝送経路のインピーダンスなどが確認できる。また、経路長、シミュレーション設定、経路情報などのレポートファイルの出力は、基板設計者が回路設計者へ遅延時間や波形などを伝え易いという利点がある。
【００３９】
本実施の形態では、例えば前記入力装置２などによりアプリケーションの切換を行い、前記シミュレーションが終了すれば、元のプリント基板設計ＣＡＤ１として使用する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における好ましい実施の形態におけるブロック図。
【図２】図１に示した実施の形態における運用手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施の形態において、シミュレーションを行う際の伝送経路を示す説明図であり、（ａ）は電源パターンの上に配置されている場合、（ｂ）はグランドパターンの上に配置されている場合、（ｃ）は電源パターンまたはグランドパターンの下に配置されている場合、（ｄ）は電源パターンまたはグランドパターンに挟まれている配置を示す。
【図４】本発明の実施の形態においてＶＣＣ／ＧＮＤパターン解析手段により解析されたパターン図形。
【図５】本発明の実施の形態におけるシミュレーションについてのネットリスト上の接続状態を示すものであり、（ａ）はネットリスト接続イメージ図、（ｂ）は実際のパターン図を示す。
【図６】本発明の実施の形態におけるシミュレーションについてのネットリストの検索状態を示すものであり、（ａ）は回路図、（ｂ）はパターン図を示す。
【図７】本発明の実施の形態におけるシミュレーションについてのＶＣＣ／ＧＮＤプレーンと信号線との重なりを示す平面図および（１），（２），（３）に沿う断面図。
【図８】本発明の実施の形態におけるシミュレーションについてのネットリストの検索における具体的な処理の方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００４１】
１  プリント基板設計ＣＡＤ、２  入力装置、３  設計情報記憶部、４  基板設計ＣＡＤ情報、５  シミュレーションシステム、６  ＶＣＣ／ＧＮＤパターン解析手段、７  入力処理、８  ネットリスト解析手段、１０  伝送経路インピーダンス解析手段、１２  表示手段、１３  レポート出力手段、１４  基本パターン解析手段、３２  部品情報、３４  ネットリスト、３５  部品モデル情報
【図１】
2009301133.tif 000005
【図２】
2009301133.tif 000006
【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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