(57)【要約】【課題】プリント配線基板の設計初期段階で、電気的干渉の回避を考慮した、基板の配線混雑度の分布および必要信号層数を予測するプリント配線基板の設計支援システムを提供する。【解決手段】プリント配線基板の設計支援システムにおいて、ＣＡＤデータからプリント配線基板上の配線接続位置を抽出する配線接続位置抽出部２と、配線接続位置に基づいて、プリント配線基板上の配線の端点を決定し、配線の線分距離およびマンハッタン距離を算出する配線線分距離決定部３と、配線に配線特性情報を付加する配線付随情報種別付与部４と、マンハッタン距離および配線特性情報に基づいて、配線長を予測し、線分距離、配線長および前記配線特性情報に基づいて、配線が占有する配線占有幅を決定する配線占有幅決定部５と、配線占有幅の情報に基づいて、プリント配線基板上での配線混雑度を解析する配線混雑度解析部６とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板のＣＡＤデータおよび配線特性情報が入力されるプリント配線基板の設計支援システムであって、
前記ＣＡＤデータから前記プリント配線基板上の配線接続位置を抽出する配線接続位置抽出部と、
前記配線接続位置に基づいて、前記プリント配線基板上の配線の端点を決定し、前記配線の線分距離およびマンハッタン距離を算出する配線線分距離決定部と、
前記配線に前記配線特性情報を付加する配線付随情報種別付与部と、
前記マンハッタン距離および前記配線特性情報に基づいて、配線長を予測し、前記線分距離、前記配線長および前記配線特性情報に基づいて、前記配線が占有する配線占有幅を決定する配線占有幅決定部と、
前記配線占有幅の情報に基づいて、前記プリント配線基板上での配線混雑度を解析する配線混雑度解析部とを備えたことを特徴とするプリント配線基板の設計支援システム。
【請求項２】
請求項１記載のプリント配線基板の設計支援システムにおいて、
前記配線線分距離決定部は、前記配線の配線経路が確定していない場合、最も遠い２点を結ぶ線を配線の位置として決定することを特徴とするプリント配線基板の設計支援システム。
【請求項３】
請求項１記載のプリント配線基板の設計支援システムにおいて、
前記配線占有幅決定部は、バス配線のバス配線長を、前記バス配線の最長距離に等しい配線長と判断することを特徴とするプリント配線基板の設計支援システム。
【請求項４】
請求項３記載のプリント配線基板の設計支援システムにおいて、
前記配線占有幅決定部は、前記配線特性情報の前記バス配線の間隔情報および前記バス配線間の間隔情報に基づいて、各配線に必要とされる間隔を算出し、算出された間隔の情報に基づいて、配線占有幅を決定することを特徴とするプリント配線基板の設計支援システム。
【請求項５】
請求項１記載のプリント配線基板の設計支援システムにおいて、
前記配線混雑度解析部は、前記配線混雑度に基づいて、前記プリント配線基板の配線混雑度分布および必要信号層数を出力することを特徴とするプリント配線基板の設計支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板の設計支援システムに関し、特に、設計初期段階における部品配置位置の決定を支援する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板は、半田接続によりＬＳＩ等の半導体部品を物理的および電気的に接続する役割を担っている。プリント配線基板上の半導体部品間の電気的接続は、プリント配線基板に設けた導体の配線を介しているのが一般的である。
【０００３】
プリント配線基板への部品の搭載精度が上がるにつれ、半導体とプリント配線基板との接続部の微細化が進んでいる。一方で、クロック周波数の高速化により、信号配線から発生する電気ノイズが、隣接信号配線の誤動作につながる可能性も増大した。
【０００４】
すなわち、微細化によりプリント配線基板に配置する配線間の距離は小さくなっているとともに、信号の高速化により、隣接信号配線間の干渉が急速に増大しており、この現象を避けるためには信号配線間の間隔を広げる必要がある。
【０００５】
設計支援システムの観点からは、信号配線間の間隔は配線により異なるため、設計初期段階における、プリント配線基板の層数見積もり、および配線混雑度の分布を予測することは困難となってきた。
【０００６】
プリント配線基板の設計支援システムとしては、従来の技術として特開平１１−６６１３４号公報（特許文献１）に記載のものがある。特許文献１では、プリント配線基板上に部品を仮配置した状態で擬似ネットリストを生成し、仮想的なカットラインで区切られた矩形領域毎に通過する配線を数え、配線混雑度を評価し出力する手法を用いている。
【特許文献１】特開平１１−６６１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、矩形領域毎に通過する配線数での評価は電気的干渉が考慮されていないため、実配線時に電気的干渉を受け易い配線が密集する箇所では、評価時に想定していた矩形領域内に配置可能な配線数と大きく乖離し、設計初期段階における部品配置位置の決定を支援するには不十分という欠点があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、設計初期段階において電気的配線配置間隔を考慮した、配線混雑度の分布の解析、およびプリント配線基板の必要信号層数を予測することができるプリント配線基板の設計支援システムを提供することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
すなわち、代表的なものの概要は、ＣＡＤデータから抽出された配線接続位置に基づいて、プリント配線基板上の配線の端点を決定し、配線の線分距離およびマンハッタン距離を算出する配線線分距離決定部と、マンハッタン距離および配線特性情報に基づいて、配線長を予測し、線分距離、配線長および配線特性情報に基づいて、配線が占有する配線占有幅を決定する配線占有幅決定部と、配線占有幅の情報に基づいて、プリント配線基板上での配線混雑度を解析する配線混雑度解析部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１３】
すなわち、代表的なものによって得られる効果は、プリント配線基板の設計支援システムにおいて、設計初期段階での配線配置間隔を考慮した配線混雑度の分布の解析およびプリント配線基板の必要信号層数を、設計初期段階に予測することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
本発明は、配線混雑度の分布を解析し、プリント配線基板に必要となる信号層数を予測するものである。
【００１６】
図１により、本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの構成について説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの構成を示す構成図である。
【００１７】
図１において、設計支援システム１００は、マウス、キーボード等の入力装置１０１、演算処理部１０２、各種データを格納するデータベース１０３および出力装置１０５から構成されている。また、プリント配線基板の設計支援システム１００の内部では、演算処理部１０２により、設計支援手段１０４の各処理が実行されている。
【００１８】
設計支援手段１０４では、大別して５ステージで構成され、基板ＣＡＤデータ１からプリント配線基板上の配線接続位置を抽出する配線接続位置抽出部２、配線接続位置に基づいて、プリント配線基板上の配線の端点を決定し、配線の線分距離およびマンハッタン距離を算出する配線線分距離決定部３、配線に配線特性情報を付加する配線付随情報種別付与部４、マンハッタン距離および配線特性情報に基づいて、配線長を予測し、線分距離、配線長および配線特性情報に基づいて、配線が占有する配線占有幅を決定する配線占有幅決定部５、配線占有幅の情報に基づいて、プリント配線基板上での配線混雑度を解析する配線混雑度解析部６の各処理が順次行われている。
【００１９】
また、プリント配線基板の必要信号層数を予測するにあたり、入力情報としてプリント配線基板の基板ＣＡＤデータ１および付随情報、配線特性を記した付随情報、配線特性の情報４０が与えられる。
【００２０】
次に、図２〜図１６により、本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムのプリント配線基板に必要となる信号層数の予測処理について説明する。図２〜図１６は本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムのプリント配線基板に必要となる信号層数の予測処理を説明するための説明図である。
【００２１】
まず、第１ステージでは、図１の配線接続位置抽出部２にて、プリント配線基板の基板ＣＡＤデータ１から配線の経路を抽出し、配線の座標リストおよび配線経路リストを作成する。座標リストの例を図２の２１に示す。図２はプリント配線基板の設計支援システムで用いる座標リストの一例を示す図である。配線毎に座標を２次元座標によって表記する。
【００２２】
配線経路リストの例を図３の２２に示す。図３はプリント配線基板の設計支援システムで用いる配線経路リストの一例を示す図である。
【００２３】
設計途上で配線経路が明確になっていない場合は情報なしとする。配線順序が明確になっている場合は、経路を表記する。
【００２４】
第２ステージでは、図１の配線線分距離決定部３にて、当該配線の端点を決定し、線分距離およびマンハッタン距離を算出する。
【００２５】
算出方法の例を図４に示す。図４はプリント配線基板の設計支援システムの線分距離およびマンハッタン距離の算出を説明するための説明図である。
【００２６】
図４に示すプリント配線基板３１の例は、図２および図３のＮＥＴ１に相当し、抽出された座標が、図４の３１−１、３１−２の２点であり、配線位置は一意に決定されるため、当該配線の端点は３１−１と３１−２と判断する。ここで当該配線は３１−３の線分で配置されるものとみなす。この場合の線分距離は２点間の距離とする。マンハッタン距離は３１−４に示すとおりとする。
【００２７】
プリント配線基板３２の例は、図２および図３のＮＥＴ２に相当し、図４の３２−１と３２−４との間の配線について、３２−２、３２−３の順番に経由する配線を示している。本例では、始点から終点まで、経由すべき順番に３２−５で示す折れ線で配置されるものとみなす。この場合の線分距離は線分毎の線分距離の和とする。マンハッタン距離は３２−６に示すとおりとする。
【００２８】
プリント配線基板３３の例は、図２および図３のＮＥＴ３に相当し、配線経路の情報が無い配線の座標３３−１、３３−２、３３−３、３３−４を示している。本配置の場合、最遠となる座標の対、３３−１と３３−４を直線で結ぶ３３−５を配線されるべき線分とみなす。この場合の線分距離は３３−５に示す線分の距離とする。マンハッタン距離は３３−６に示すとおりとする。
【００２９】
第３ステージでは、図１の配線付随情報種別付与部４にて、図１に示す付随情報の情報４０により、配線名をキーとして付随情報種別を取得し、リスト化する。この例を図５の４１に示す。図５はプリント配線基板の設計支援システムで用いる付随情報種別のリストの一例を示す図である。以降、付随情報種別は配線の性質を示すキーの役割を果たす。
【００３０】
第４ステージでは、図１の配線占有幅決定部５の処理を実施する。処理方法を図６に示す。図６はプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅決定部の処理を示すフローチャートである。
【００３１】
まず、配線付随情報種別付与部４での処理後、図６のステップ５１では、実際の配線長の予測をする。予測長は、図１の配線線分距離決定部３にて算出したマンハッタン距離と配線の付随情報種別によって決定される、図７に示す表６０−１中の６１に示す配線長係数を乗じることによって得る。図７はプリント配線基板の設計支援システムで用いる配線長係数の一例を示す図である。配線長係数は、実配線長がマンハッタン距離より長くなることが予測される配線に用いる値である。
【００３２】
図６のステップ５２では、ステップ５１で予測した配線長をバス毎に集計する。ここでは当該配線が属するバスの本数をカウントすることと、当該バス内での予測配線長の最大値を抽出する。
【００３３】
図６のステップ５３では、バス配線に対しバス毎の等長配線処理を実施する。予測配線長は、図６のステップ５２にて算出したバス中の最大配線長に等しくする。以上により、当該配線における配線長の予測値を決定する。
【００３４】
図６のステップ５４では、配線特性を取得する。取得には、配線の付随情報種別をキーに、図８の６０−２に示す配線特性表を用いる。図８はプリント配線基板の設計支援システムで用いる配線特性表の一例を示す図である。
【００３５】
配線特性には、図８の６２に示す配線幅、６３に示す配線間隔、６４に示すバス間隔等の情報が予め与えられている。
【００３６】
ここで、配線間隔およびバス間隔の定義を図９にて説明する。図９はプリント配線基板の設計支援システムの配線間隔およびバス間隔の定義を説明するための説明図である。
【００３７】
プリント配線基板７１上には、配線７２−１から７２−４および７３−１から７３−４が配置されている。７２と７３は異なるバスである。配線間隔は、隣接する配線の間に必要な距離である。配線７２−４に必要な配線間隔は、７４ａと７４ｂの和である。バス間隔は隣接するバスの間に必要な距離である。バス７２に必要なバス間隔は７６ａと７６ｂの和である。
【００３８】
図６のステップ５５では、配線が占有する幅の演算を実施する。配線が占有する幅のイメージを図１０に示す。図１０はプリント配線基板の設計支援システムの配線が占有する幅のイメージを説明するための説明図である。
【００３９】
占有幅は７７−１に示す配線幅、７７−２に示す配線間隔および７７−３に示すバス間隔により算出する。但し、バス間隔の占有幅はバス配線に均等に分配する。まず、それらの和７８を配線の占有幅とする。
【００４０】
次に、図１の配線線分距離決定部３にて算出した線分距離と図６のステップ５３にて算出した配線長の予測値の相違を配線幅に反映させる。これにより、配線経路情報が無い配線に対して、線分と実際の配線時の配線長の予測差分を配線幅に反映させることができ、設計初期段階での配線層予測精度を向上させることができる。
【００４１】
この例を図１１に示す。図１１はプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅を説明するための説明図である。
【００４２】
プリント配線基板８１に配置された８１−１と８１−２を結ぶ配線の線分距離は８１−３である。予測配線長は８１−４に示すマンハッタン距離に配線長係数を乗じた値であり、一般的に８２−１と８２−２に示すとおり、線分距離と予測配線距離は異なる。この差分を占有幅に反映させるために７８の値に予測配線距離と線分距離の商を乗じた８４を配線占有幅とする。
【００４３】
上記により、図１の配線占有幅決定部５での配線占有幅は下記（１）式で決定される。
【００４４】
配線占有幅＝（配線幅＋配線間隔＋バス間隔÷バス本数）
×予測配線距離÷線分距離  …（１）
この配線占有幅の計算例を図１２〜図１４を用いて説明する。図１２〜図１４はプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅の計算例を説明するための説明図である。
【００４５】
図１２において、プリント配線基板２００に配置された部品２０１と部品２０２の間を接続する４本の配線のうち、２０１−１と２０２−１の配線占有幅を算出する。図示した４本の配線は同一バスの配線とする。
【００４６】
ＮＥＴ１およびＮＥＴ２の座標リストは図１３の２１１に示す。座標リストから、直線距離とマンハッタン距離を図１３の２１２に示すとおり算出することができる。本配線の配線長係数が１．２の場合、図１３の２１３に示す値のとおり、マンハッタン距離に１．２を乗じた値が各配線の予測配線距離となる。最終的な予測配線距離はバス中の最大配線長と等しくするため、ＮＥＴ２の予測配線長は、ＮＥＴ１と同じ予測配線距離とし、図１３の２１４のとおりとする。
【００４７】
ＮＥＴ１およびＮＥＴ２の配線特性が図１３の２１５の場合、図１１の７８に示した占有幅は配線幅と配線間隔の和に、バス間隔をバス本数である４で割った値を足して算出する。本例では下記（２）式となる。
【００４８】
（７８）の占有幅＝０．１＋０．２＋０．２÷４＝０．３５  …（２）
（２）式で算出した占有幅に線分距離と予測配線長の差異を占有幅に反映させた値はＮＥＴ１の場合、下記（３）式によって算出する。算出した値は図１４の２１７となる。
【００４９】
配線占有幅＝０．３５×１９．２÷１１．３＝０．５９  …（３）
第５ステージでは、図１の配線混雑度解析部６にて、配線混雑度の解析を実施する。図１５に例を示す。図１５はプリント配線基板の設計支援システムの配線混雑度の解析を説明するための説明図である。
【００５０】
第１段階として、配線混雑度はプリント配線基板９１の上に９２のＸ軸および９３のＹ軸に垂直な仮想上のカットラインを設ける。
【００５１】
第２段階として、カットラインで区切られた矩形の中で配線によって占有される面積を、矩形に対し算出する。
【００５２】
図１５では、矩形９６において矩形内を通過する線分は９４と９５である。矩形９６内で、線分９４および９５が占有する面積を算出する。都合、線分９４の配線占有幅と線分９５の配線占有幅が重なっている面積分は重複して加算されることになる。
【００５３】
第３段階として、配線の占有面積を矩形の面積で割って、配線が占有する密度、すなわち配線混雑度を算出する。
【００５４】
上記により配線混雑度は下記（４）式で求められる。
【００５５】
【数１】
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【００５６】
第４段階として、仮想上のカットラインにより形成される全矩形に対し、配線混雑度を算出する。配線混雑度の分布を示したグラフを、図１に示す配線混雑度分布８−１として出力する。出力例を図１６に示す。図１６はプリント配線基板の設計支援システムの配線混雑度の出力の一例を示す図である。
【００５７】
また、配線混雑度の最大値を求め、図１に示すプリント配線基板の必要信号層数８−２として出力する。
【００５８】
以上のように、本実施の形態では、設計初期段階において電気的配線配置間隔を考慮した、配線混雑度の分布の解析、およびプリント配線基板の必要信号層数を予測することができる。
【００５９】
そして、この出力された情報を基に、基板ＣＡＤデータ１に修正を加えることにより、実際に配線を試行するよりも短い時間で設計を収束させることができる。
【００６０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明により、設計初期段階でプリント配線基板の必要層数を予測できるため、設計中途における信号層数変更による手戻りを抑止することができることから、プリント配線基板の設計に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムで用いる座標リストの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムで用いる配線経路リストの一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの線分距離およびマンハッタン距離の算出を説明するための説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムで用いる付随情報種別のリストの一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅決定部の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムで用いる配線長係数の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムで用いる配線特性表の一例を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線間隔およびバス間隔の定義を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線が占有する幅のイメージを説明するための説明図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅の計算例を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅の計算例を説明するための説明図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線占有幅の計算例を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線混雑度の解析を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の一実施の形態に係るプリント配線基板の設計支援システムの配線混雑度の出力の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…基板ＣＡＤデータ、２…配線接続位置抽出部、３…配線線分距離決定部、４…配線付随情報種別付与部、５…配線占有幅決定部、６…配線混雑度解析部、８…解析結果、８−２…必要信号層数、８−１…配線混雑度分布、３１、３２、３３、７１、８１、９１、２００…プリント配線基板、４０…付随情報、配線特性の情報、１００…プリント配線基板の設計支援システム、１０１…入力装置、１０２…演算処理部、１０３…データベース、１０４…設計支援手段、１０５…出力装置、２０１、２０２…部品。
【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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【図１５】
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【図１６】
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