(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の電源パターン領域を持つ電源層とグランドパターンが形成されるグランド層と信号線パターンが形成される信号層を含む複数層のプリント基板の設計装置において、
前記電源パターン、グランドパターン及び信号線パターンのデータを記憶する記憶手段と、
放射ノイズを低減すべき前記複数層間のリターン電流経路を含む電流経路の位置と、前記電源層の電源パターン領域の境界位置とを特定する入力情報に基づいて、前記記憶手段の内容を参照し前記電流経路の位置及び前記電源パターン領域の境界位置を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記電流経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断結果に基づいて前記電流経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを避けるように、前記信号層の信号線パターン及び電源パターン領域の境界のうち少なくとも一のデータを変更する変更手段とを具備するプリント基板の設計装置であって、
前記変更手段は、複数の信号層がある場合における前記信号線パターンの変更処理を、その信号線の起点及び終点の位置を含まない側の電源パターン領域に対応するすべての信号層上の領域部分を配線禁止領域として行い、その結果、信号線パターンの変更ができなかったときには、少なくとも１つの信号層はすべて配線可能領域として再び信号線パターンの変更処理を試みることを特徴とするプリント基板の設計装置。
【請求項２】
前記変更手段は、変更処理の前と後の電流経路の長さを比較して、長さが短くならないときには変更処理結果を採用しないことを特徴とする請求項1記載のプリント基板の設計装置。
【請求項３】
請求項１記載のプリント基板の設計装置において、
前記電流経路が、前記信号線パターンに対する電源層及びグランド層の最短のリターン経路を含む信号電流ループが形成される第１の配線経路と、電源供給点からのリターン電流を含む電源電流ループが形成される第２の配線経路とを含み、
前記検出手段が、第１の配線経路の位置と前記電源パターン領域の境界位置とを検出する第１の検出手段と、第２の配線経路の位置と前記電源パターン領域の境界位置とを検出する第２の検出手段とから成り、
前記判断手段が、第１の検出手段の検出結果に基づいて第１の配線経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを判断する第１の判断手段と、第２の検出手段の検出結果に基づいて第２の配線経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを判断する第２の判断手段とから成り、
前記変更手段が、第１の判断手段の判断結果に基づいて前記回路パターンデータを変更する第１の変更手段と、第２の判断手段の判断結果に基づいて前記回路パターンデータを変更する第２の変更手段とから成る
ことを特徴とするプリント回路基板の設計装置。
【請求項４】
請求項3記載のプリント回路基板の設計装置において、前記第１の変更手段が、前記回路パターンデータを変更として前記配線経路の変更及び電源パターン領域の境界の変更のうち少なくとも１つの変更を行うものであり、前記第２の変更手段が前記回路パターンデータを変更として電源パターン領域の変更を行うものであるプリント基板の設計装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のプリント配線層からなるプリント基板を対象とするプリント基板の設計方法及び設計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来公知の内層設計方法としては、特開平８−３４０１６１公報に記載されているように、プリント基板の配線基板上のバス配線の層間を接続するビアホ−ルのクリアランスが内層の電源層又はグランド層を連続的に分断しないように形成するものや、特開平６−２０３１０２公報に記載されているように、ＸＹ方向に配線した時、これに直交する内層のカットラインの発生を禁止するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、複数種類の電源パターン領域を持つ電源層及びグランド層を持つプリント基板では電源電流及び信号電流についてそのリタ−ン電流が作る経路のル−プ面積が大きくなり、放射ノイズを大きく発生させてしまうという欠点があった。
そこで、本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、多層配線層からなるプリント基板の設計において、放射ノイズを大幅に低減させることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用】
【０００５】
本発明のプリント基板の設計装置は、複数種類の電源パターン領域を持つ電源層とグランドパターンが形成されるグランド層と信号線パターンが形成される信号層を含む複数層のプリント基板の設計装置において、前記各パターンのデータを記憶する記憶手段（１３）と、放射ノイズを低減すべき前記複数層間のリターン電流経路を含む電流経路の位置と、前記電源層の電源パターン領域の境界位置とを特定する入力情報に基づいて、前記記憶手段の内容を参照し前記電流経路の位置及び前記電源パターン領域の境界位置を検出する検出手段（１２１）と、その検出手段による検出結果に基づいて前記電流経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを判断する判断手段（１２２）と、前記判断手段の判断結果に基づいて前記電流経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを避けるように、前記信号層の信号線パターン及び電源パターン領域の境界のうち少なくとも一のデータを変更する変更手段（１２３）とを具備する。
【０００６】
上記構成において、記憶手段には、各パターンのデータが記憶される。パターンのデータは、例えば電源種類ごとの構成点の座標、各信号線の構成点の座標、部品の構成点の座標等がある。検出手段は入力情報に基づいて記憶されている各パターンのデータから電流経路（例えば、信号層の信号線を流れる信号電流経路、電源層及びグランド層を流れる信号リターン経路等）の位置及び前記電源パターン領域の境界位置を求める。判断手段では検出手段で検出したデータにより電流経路と電源パターン領域の境界との重なりの有無を判断する。変更手段はその重なりを避けるように電流経路あるいは電源の境界位置を変更する処理を行う。
【０００７】
信号線に流れる信号電流に対するリターン電流は、電源層とグランド層に流れるが、高周波成分と低周波成分とでは異なる経路をたどる。高周波成分のリターン電流の経路は、電源層あるいはグランド層上に、信号層の信号電流の経路に最も近くなるような位置に形成される性質がある。例えば、図５を参照すると、信号層の信号線５０１に流れる信号電流のリターン電流は電源層Ｌ２、グランド層Ｌ３のそれぞれにおいて信号線の真下の位置にリターン経路５０２、５０３が形成される。これは高周波になると信号経路とリターン経路の間の相互インピーダンス（例えば、相互インダクタンス）の影響が大きくなるためである。一方、低周波成分はリターン信号の起点と終点との間を最短距離となるような位置を通ろうとする性質がある。例えば図５を参照すると、低周波のリターン電流経路は電源層の経路４０８、グランド層Ｌ３の経路４０９となる。
【０００８】
上記高周波成分のリターン電流経路に関しては、図５の経路５０２、５０３のように電流ループが最も小さくなるようにリターン電流経路ができるが、電源層には電源プレーン間の境界が電気的に非導通であるので、信号線が境界をまたぐように配線されていると、電源層のリターン電流は境界（スリット）に妨げられて信号線の真下にくることができず、境界を迂回するような経路（例えば、図４の経路４０６）となる。したがって、電源層に境界があり信号線がこれをまたぐような位置関係にあると、リターン電流の経路はその長さが長くなり、電流ループの面積も増加し、したがって放射ノイズが増加することになる。本発明はこの点に着目して、信号線の経路の変更に際して電源層上の前記境界と重ならないように、配線変更を施すことにより、高周波成分に対しての放射ノイズを大幅に減らすことができたものである。また信号線の直下に電源層の前記境界との重なりがないため、信号線の特性インピ−ダンスも安定し、プリント基板からの放射ノイズが低減される。
【０００９】
上記低周波成分のリターン電流経路に関しては、前述のようにリターン信号の起点と終点との間を最短距離となるような位置を通ろうとする性質があるが、電源層の前記境界があると、それを迂回しようとするので、電源層上の低周波のリターン電流の経路は長くなり（例えば、図４の経路４０８参照）、電流ループの面積も増加し、放射ノイズが増加する。また、電源供給路に関しても同様のことが言える。
この問題を解決するために、本発明では、電源層上の境界の位置を変更して、低周波のリターン電流経路、電源供給路及びそのリターン経路を最短にすることにより、低周波成分に対しての放射ノイズを大幅に減らすことができたものである。
【００１０】
また、本発明の他の態様では、前記変更手段は、複数の信号層がある場合における前記信号線パターンの変更処理を、その信号線の起点及び終点の位置を含まない側の電源パターン領域に対応するすべての信号層上の領域部分を配線禁止領域として行い、その結果、信号線パターンの変更ができなかったときには、少なくとも１つの信号層には配線禁止領域を設けないで、すなわちその層の全ての領域を配線可能領域として、再び信号線パターンの変更処理を試みることを特徴とする。この構成によれば、変更が不可能な場合が減少し、柔軟な設計が可能になる。
【００１１】
また、本発明の他の態様では、前記変更手段は、変更処理の前と後の電流経路の長さを比較して、長さが短くならないときには変更処理結果を採用しないことを特徴とする。これにより、本発明は、より放射ノイズの少ない設計が可能となる。
【００１２】
また、本発明の他の態様では、前記電流経路が、前記信号線パターンに対する電源層及びグランド層の最短のリターン経路を含む信号電流ループが形成される第１の配線経路と、電源供給点からのリターン電流を含む電源電流ループが形成される第２の配線経路とを含み、前記検出手段（１２１）が、第１の配線経路の位置と前記電源パターン領域の境界位置とを検出する第１の検出手段（１２１ａ）と、第２の配線経路の位置と前記電源パターン領域の境界位置とを検出する第２の検出手段（１２１ｂ）とから成り、前記判断手段（１２２）が、第１の検出手段の検出結果に基づいて第１の配線経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを判断する第１の判断手段（１２２ａ）と、第２の検出手段の検出結果に基づいて第２の配線経路と前記電源パターン領域の境界との重なりを判断する第２の判断手段（１２２ｂ）とから成り、前記変更手段（１２３）が、第１の判断手段の判断結果に基づいて前記回路パターンデータを変更する第１の変更手段（１２３ａ）と、第２の判断手段の判断結果に基づいて前記回路パターンデータを変更する第２の変更手段（１２３ｂ）とから成ることを特徴とする。
その一態様では、前記第１の変更手段（１２３ａ）が、前記回路パターンデータを変更として前記配線経路の変更及び電源パターン領域の境界の変更のうち少なくとも１つの変更を行うものであり、前記第２の変更手段（１２３ｂ）が前記回路パターンデータを変更として電源パターン領域の変更を行うものである。
本発明によれば、第１及び第２の検出手段により配線経路の位置及び電源パターン領域の境界位置を検出し、第１及び第２の判断手段により重なりを判断して、第１及び第２の変更手段により前記重なりを避けるようにパターンデータを変更するので、電流ル−プ経路の長さ及びループ面積が小さくなり、プリント基板からの放射ノイズが低減される。また高速信号線の直下に電源スリットとの重なりがないため、信号線の特性インピ−ダンスも安定し、プリント基板からの放射ノイズが低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（第１の実施例）
一般にプリント配線板の設計は汎用のコンピュータ上で動作するＣＡＤプログラムを使って行われる。プリント配線板のＣＡＤプログラムによる設計はプリント配線板の製造データを作成することを目的に使用される。コンピュータは図１に示すように、入力部１１、処理部１２、記憶部１３、出力部１４等からなっている。本実施例は、ＣＡＤプログラムの動作可能なコンピュータの処理部１２に、放射ノイズを低減させるように配線経路、配線層、電源パターン等を決定する機能のプログラムを稼働させるように構成したものである。なお、図１の記憶部１３には、ＣＡＤデータも格納されており、本実施例の設計において必要なデータはＣＡＤデータから抽出するものとする。
【００１４】
本実施例の処理部１２は、配線経路の位置及び電源間スリットの位置を検出する検出部１２１と、その検出部１２１の検出結果に基づいて配線経路と電源間スリットとの重なりを判断する判断部１２３と、その判断部１２２の判断結果により配線経路と電源間スリットの重なりを避けるように配線経路、配線層、電源間スリット等の設計データを変更する変更部１２３とを備えている。
なお、１つの電源層に複数種類の電源が存在するときには各電源のパターン領域間を電気的に隔絶するために境界位置にスリットが形成される。このスリットを本実施例では電源間スリットというが、広くは異なる種類の電源領域が隣接する場合の境界線のことである。
【００１５】
図２は、本実施例の上記構成の装置による設計処理の全体の流れを示すメインのフロー図である。
まず、図１の入力部１１から、信号名、ＩＣ名、電源供給部品名、電源種類等の配線板の設計に用いられる各種データの設定を行う（ステップＳ２０１）。信号名は例えば図４のｎｅｔ１などのＩＣの信号端子間を結ぶ、信号層Ｌ１、Ｌ４に配線された信号線の名前のことであり、信号線は配線基板の設計に応じて複数ある場合には複数の信号名がある。信号線はあらかじめ定めた配線規則にしたがって配線設計がなされるが、同図に示すように水平方向線と垂直方向線のみの組合せによって形成されるのが一般的である。
【００１６】
ＩＣ名は図４のＩＣ４０３に付した名称Ｕ１，Ｕ２などのことであり、配線基板の設計回路に応じて名称の数は複数個存在する。
電源供給部品名は図１１の電源端子部１１１などのことであり、必要に応じて何個有っても良い。
電源種類は電源層Ｌ２の電源プレーンの種類を示すもので、図４の５Ｖプレーン４０１、３．３Ｖプレーン４０２などのことであり、設計上の必要に応じて何種類有っても良い。
【００１７】
なお、本実施例は、ＣＡＤの手順の一部として特定の多層基板のパターンの設計に本発明を利用した場合を説明するものであり、したがって、設計に必要なデータはＣＡＤデータとして記憶装置に格納されており、その格納されたデータから、設計対象に関連する必要なデータを抽出するためのデータをここでは設定していることになる。
【００１８】
これらの入力条件をもとに検出部１１は、信号線（ｎｅｔ１）の経路、信号線を通る信号のリターン経路、電源の電源供給経路、電源供給のリターン経路を検知する（ステップＳ２０２）。
信号のリターン経路や電源リターン経路の検知においては、異なる電源プレートの領域同士を電気的に分離するために設けるスリットに面する電源プレート領域の端縁部を構成する構成点の座標（以下、スリット座標という）の検出、信号経路のパターンすなわち信号線の各構成点の座標の検出、信号線の始点及び終点座標の検出、電源供給端子からＩＣの電源端子ピン間の電源供給経路の座標点の検出及びそのリターン経路座標点の検出等を行う。
そのために必要な各座標データは前述のように記憶部１３に格納されているＣＡＤデータから上記入力条件に関連するものを抽出して用いる。
【００１９】
具体的には、スリット座標の検出処理においては、ＩＣ名、電源供給部品名、電源種類などから、電源層Ｌ２に形成される電源プレーン（５Ｖ、３．３Ｖ）の構成情報をＣＡＤのデータから求める。本実施例おいては各構成点の座標として抽出する。例えば、図４に示す電源層Ｌ２の場合、５Ｖ電源プレーンの各構成点の座標（ＰＸ１，ＰＹ１）、（ＰＸ２，ＰＹ２）、（ＰＸ３，ＰＹ３）、（ＰＸ４，ＰＹ４）、（ＰＸ５，ＰＹ５）、（ＰＸｎ，Ｐｙｎ）を抽出すると共に、３．３Ｖプレーンの各構成点の座標（図示せず）を抽出する。そして、両電源プレーンの構成点の各座標間の距離を計算し、その距離を基にスリット位置の構成点の座標を求める。
【００２０】
また、信号層Ｌ１、Ｌ４上の信号線の配線の経路の座標の検出処理においては、入力条件として設定された信号名を基に、信号の配線情報をＣＡＤのデータから各構成点の座標として抽出する。例えば、信号線ｎｅｔ１の各構成点は、座標（ＳＸ１，ＳＹ１）、（ＳＸ２，ＳＹ２）、（ＳＸ３，ＳＹ３）、（ＳＸｎ，ＳＹｎ）からなる。
【００２１】
信号層Ｌ１、Ｌ４上の信号に対するリターン電流は、電源層Ｌ２及びＧＮＤ層Ｌ３を通る。リターン電流は信号の周波数成分に応じて最もインピーダンスの低くなる経路を通る性質がある。高周波成分に対しては信号線４０５とＧＮＤ層Ｌ３あるいは電源層Ｌ２との間の相互インピーダンスが低くなるような信号線ｎｅｔ１の直下を通る。図４の信号層Ｌ１の信号線ｎｅｔ１の信号に対する電源層Ｌ２上のリターン信号経路は信号線４０５の真下の破線で示した経路４０６となり、ＧＮＤ層Ｌ３上のリターン信号経路は信号線４０５の真下の実線で示した経路４０７となる。
ＧＮＤ層Ｌ３上のリターン信号経路４０７はその電流の流れを阻害するものはないが、電源層Ｌ２上のリターン信号経路４０６には電源間スリット４１０があるため、実際には経路４０６は成立せず、電源層Ｌ２上で最もインピーダンスが低くなるような経路例えば経路４１１を通ることとなる。
【００２２】
障害電波は信号線とリターン信号経路によって形成されるループ電流の大きさとループ面積の大きさに相関すると考えられる。ループ電流が大きいほど、またループ面積が大きいほど放射される障害電磁波は大きくなる。信号電流経路４０５とリターン経路が積層された配線基板の上からみたとき重なるような経路であるときには、信号経路とそのリターン経路による電流のループのループ面積は、およそ信号およびリターン信号の経路の基板の水平面における長さと、両経路の基板の垂直方向の距離によって決まることになる。しかし、信号線４０５の信号経路とスリット４１０に阻害されたリターン信号経路４１１とによって形成される電流のループの面積はかなり大きなものとなる。このループ面積を小さくするよう設計の変更をすることにより障害電磁波の放射を少なくすることができる。
【００２３】
一方、信号の周波数が低い成分に対するリターン電流の経路は、その周波数成分においてインピーダンスの低くなる最短の直線的な経路となる。すなわち、比較的低い周波数成分のリターン経路として、電源層Ｌ２各構成点の座標より、座標（ＳＸ１，ＳＹ１）、（ＳＸｎ，ＳＹｎ）を得ることができる。この場合も、図４の例では、電源層Ｌ２において最短距離をとるリターン経路４０８の途中にはその電流を阻害する電源間スリット４１０が立ちはだかっているので、図５の１番上の電源プレーンに示すように電源間スリット４１０を迂回するような経路となる。なお、この場合のリターン経路と電源間スリットの交叉（重複）は迂回する前の最短距離のリターン経路から求める。
【００２４】
信号電流の経路、リターンの経路、電極間スリット等を上記のように検出した後、信号電流経路とリターン経路が電源スリットに交差する点を求める（ステップＳ２０３）。
すなわち、ステップＳ２０２で得たデータより、電源層Ｌ２上の電源プレーン４０１、４０２の輪郭を表す各構成線と、信号層Ｌ１上の信号線４０５とが交叉する点（重複点という）、および電源プレーンの輪郭を表す各構成線と電源層及びＧＮＤ層上のリターン電流の経路とが交叉する点（重複点）を求める。
【００２５】
重複点は２線の交点を求める方法を用いて得ることができる。例えばあるプレーンの構成線の構成点を（ＰＸｍ，ＰＹｍ），（ＰＸｍ＋１，ＰＹｍ＋１）とすると、その構成線は式
Ｙ＝（ＰＹｍ−ＰＹｍ＋１）／（ＰＸｍ−ＰＸｍ＋１）Ｘ＋（ＰＹｍ＋１×ＰＸｍ−ＰＹｍ×ＰＸｍ＋１）／（ＰＸｍ−ＰＸｍ＋１）…・・式１
で表すことができる。
【００２６】
また、ある信号線の各構成線は、その構成点を（ＳＸｍ，ＳＹｍ），（ＳＸｍ＋１，ＳＹｍ＋１）とすると式
Ｙ＝（ＳＹｍ−ＳＹｍ＋１）／（ＳＸｍ−ＳＸｍ＋１）Ｘ＋（ＳＹｍ＋１×ＳＸｍ−ＳＹｍ×  ＳＸｍ＋１）／（ＳＸｍ−ＳＸｍ＋１）…・式２
で表すことができる。
【００２７】
ここで、（ＰＹｍ−ＰＹｍ＋１）／（ＰＸｍ−ＰＸｍ＋１）をａ１、
（ＰＹｍ−ＰＹｍ＋１）／（ＰＸｍ−ＰＸｍ＋１）をｂ１とし、（ＳＹｍ−ＳＹｍ＋１）／（ＳＸｍ−ＳＸｍ＋１）をａ２、
（ＳＹｍ＋１×ＳＸｍ−ＳＹｍ×ＳＸｍ＋１）／（ＳＸｍ−ＳＸｍ＋１）をｂ２と置くと式１は式３、式２は式４となる。
【００２８】
Ｙ＝ａ１Ｘ＋ｂ１…・・式３
【００２９】
Ｙ＝ａ２Ｘ＋ｂ２…・・式４
【００３０】
式３、式４で表される２つの構成線の交点は（Ｘｋ，Ｙｋ）は、
（Ｘｋ，Ｙｋ）＝（（ｂ２−ｂ１）／（ａ１−ａ２），（ａ１ｂ２−ａ２ｂ１）／（ａ１−ａ２））
となり、
ＰＸｍ≦Ｘｋ≦ＰＸｍ＋１∩ＰＹｍ≦Ｙｋ≦ＰＹｍ＋１が成立すれば重複する点を求めることができる。
【００３１】
この重複検出処理が終了すると、次に、信号線を通る信号電流の経路の長さ（経路長）、及び各リターン経路の長さ（経路長）を算出し、初期条件１として記憶する（ステップＳ２０４）。例えば信号線ｎｅｔ１の経路長は（ＳＸ２−ＳＸ１）＋（ＳＹ２−ＳＹ３）＋（ＳＸｎ−ＳＸ３）で求められる。また、最短のリターン経路長は｛（ＳＸｎ−ＳＸ１）2＋（ＳＹｎ−ＳＹ１）2｝1/2で求めることができる。
【００３２】
次に、前述の電源スリットの重複検出の結果を判定し（ステップＳ２０５）、電源スリットとの重複がない場合は、設計を終了し、重複有りの場合は、設計データの変更処理を行ない（ステップＳ２０６）、その結果を表示する（ステップＳ２０７）。
【００３３】
変更部１２３による図２の設計データの変更処理（ステップＳ２０６）として、配線変更処理を行うようにした場合の実施例を図３により説明する。配線変更処理は、本実施例では２段構えの処理で行う。すなわち、信号線と電源間スリットとの重複が生じないような領域を限定して配線の変更処理を行う第１の配線変更処理▲１▼と、その配線変更処理▲１▼での変更処理が失敗した場合に、配線を行う領域の条件を緩和して再度配線の変更処理を行う第２の配線変更処理▲２▼とにより行う。
配線変更処理▲１▼は図３に示すように、他電源プレーン（３．３Ｖ）４０２の領域を抽出して（ステップＳ３０１）、その抽出した領域に対応する信号層Ｌ１、Ｌ４上の領域をＣＡＤの設計ルールとして配線禁止に登録する（ステップＳ３０２）。この追加された条件の下でＣＡＤの自動配線または手動配線により配線変更を実施する（ステップＳ３０３）。最初、図４に示すように信号層Ｌ１の信号線４０５（ｎｅｔ１）が電源層Ｌ２の電源間スリット４１０と交叉している例において、３．３Ｖの電源プレーン４０２の領域に対応する信号層Ｌ１上の領域及び信号層Ｌ４上の領域を配線禁止にすることにより、図５に示すような変更後の信号線５０１が配線されたとする。この場合、信号のリターン経路は高周波成分に対しては、電源層Ｌ２の５Ｖプレーン４０１の経路５０２となり、また、ＧＮＤ層Ｌ３では経路５０３である。比較的低周波の信号に対するリターン経路は、電源層Ｌ２の経路４０８とＧＮＤ層Ｌ３の経路４０９であり配線変更によって変化はない。
【００３４】
信号線が図４の信号線４０５から図５の信号線５０１に変更される結果、信号線５０１と高周波成分に対するリターン経路５０２とによる電流経路のループの面積は、配線変更前の信号経路４０５とリターン経路４０６による電流のループの面積に比して小さくなる。すなわち信号線５０１とリターン経路５０２とは上下に重なっているのでループ面積は小さいが、変更前の信号線４０５とリターン経路４０６とは異なる経路であるのでループ面積は必ず変更後のループ面積よりは大きくなる。換言すれば、電源間スリット４１０との交叉のない配線を確立できれば高周波に対するループ面積は必ず小さくなる。ループ面積の小さいほど電磁波放射の量は小さくなるので、図５の配線変更例では電磁波放射の低減の効果が得られる。
【００３５】
上述の電流ループ面積の大小は、本実施例では経路の長さの変化を調べることによって求めている。すなわち、配線経路の変更の際、または変更後には、信号経路、リターン経路の初期条件と比較する（ステップＳ３０４）。その比較においては高周波成分のループと、低周波成分のループの両者を併せた経路を比較する。比較の結果、変更後の経路が初期条件として設定されているものより短ければ新しい初期条件として条件１に記憶する（ステップＳ３０６）。高周波成分の電磁波の放射は低周波成分の電磁波の放射より障害の影響は大きいので、適宜の重み付けを行ってループの経路長（したがってループ面積）を算出してもよい。また、前記初期条件と比較し、変更後の信号電流、リターン電流の経路が長ければ配線変更処理をキャンセルし元の状態に戻す（ステップＳ３０７）。
【００３６】
次に、変更後の信号経路に対して、前に説明したステップＳ２０３と同じ重複検知処理を行う（ステップＳ３０８）。すなわち、新たに得られた変更後の配線経路及びそのリターン経路が電源間スリットと重複するか否かを検出する。重複がなくなっていれば前述のように高周波に対するループ面積は必ず小さくなるので、配線の変更は高周波成分に対して成功したことになる。そして、結果を表示した後（ステップＳ３１０）、配線経路変更処理を終了する。ステップＳ３０７で処理をキャンセルした場合には、重複は検知されたものとみなす。重複が検出されたときには、図６に示す配線変更処理▲２▼のルーチンにより再度配線変更処理を行う。
【００３７】
図６に示すように配線変更処理▲２▼では配線変更処理▲１▼のステップＳ３０１において抽出した他電源プレーン（３．３Ｖ）領域をＣＡＤの設計ルールとして、電源側の信号層Ｌ１上の対応する領域のみを配線禁止に登録する（ステップ６０１）。したがってＧＮＤ側の信号層Ｌ４にはこの配線禁止は行わない。この追加された条件の下でＣＡＤの自動配線または手動配線により配線変更を実施する（ステップＳ６０２）。配線変更処理の配線可能な領域の条件が緩和された結果、配線変更が成功する可能性は高くなる。
【００３８】
変更の際、又は変更後には変更により得られた信号経路、リターン経路を初期条件と比較する（ステップＳ６０３）。比較の結果、短ければ新しい初期条件として条件１に記憶する（ステップＳ６０５）。また、前記初期条件との比較の結果、長ければ配線変更処理をキャンセルし元の状態に戻す（ステップＳ６０６）。
次に、変更後の信号経路に対して、前に説明したステップＳ２０３と同じような重複検知処理を行う（ステップＳ６０８）。すなわち、新たに得られた変更後の信号線経路及びそのリターン経路が電源間スリットと重複するか否かを検出する。そして、結果を表示した後（ステップＳ６０９）、配線層の変更処理を終了する。重複を検出したときには、その旨の警告を表示した後（ステップＳ６１０）、処理を終了する。
【００３９】
図７は、信号層Ｌ２に信号線７０１を配線した図を示している。配線変更処理▲１▼では信号層Ｌ４の配線禁止領域にかかるので、信号線７０１の配線は成立しなかったが、配線変更処理▲２▼では信号層Ｌ４には配線禁止領域が条件としてなくなっているので、信号線７０１の配線が成立する。
【００４０】
本実施例では、配線変更処理▲１▼の条件によるＣＡＤによる配線はそれが成功したときには、信号線が電源間スリットと交叉することがないので、高周波成分のリターン電流の経路が電源間スリットにより迂回することがなく、したがって信号線の真下に高周波のリターン電流が形成されるので、電流ループが小さくなり、プリント配線基板からの放射ノイズを低減することができる。配線変更処理▲１▼で有効な配線経路を確保することができなかった場合には、配線変更処理▲２▼により条件を緩和することにより、次善の放射ノイズ低減態様で配線変更を行うことができる。
【００４１】
（第２の実施例）
変更部１２３による図２の設計データの変更処理（ステップＳ２０６）として、電源間スリットの変更処理を行うように構成した第２の実施例を図８により説明する。図１および図２のステップＳ２０１〜２０５、ステップＳ２０７は、第１の実施例及び第２の実施例と共通しているので、説明は省略する。
【００４２】
図８に示すように、電源間スリット変更処理では、信号層の信号線又は信号のリターン経路と電源層の電源間スリットとが交差する重複点を抽出して（ステップＳ８０１）、その重複点を無くすように１つの電源プレーン領域（５Ｖ）を増加させ（ステップＳ８０２）、電源プレーンと電源プレーンのクリアランスに合わせて他電源プレーン領域（３．３Ｖ）を減少させる（ステップＳ８０３）。この電源層の電源プレーン領域の変更によるスリット位置の変更処理はＣＡＤの自動配線処理または手動配線処理により実施する。
【００４３】
図９は図４における信号の低周波成分の直線の最短リターン経路４０８と電源スリット４１０の重複を解消するように電源の５Ｖプレーンの領域を広げ、それに応じて他電源の３．３Ｖプレーンの領域を後退させ、両プレーンの境界である電源間スリット９１を得るように変更した例を示すものである。電源間スリットを図９のように変更した結果低周波のリターン信号経路９２はスリットの変更をしなければ図４の４０８のように折線状にたどらざるを得なかったのを図９の経路９２のように直線的な最短経路とすることができる。この図９の例の場合、信号の経路４０５と電源層Ｌ２上のリターン経路９２で作られる電流ループはそのループ面積が図４のスリット変更のない場合に比べて小さくなることが分かる。なお、図９の例では低周波成分のリターン経路が短くなりその結果、ループ面積が小さくなるようにスリット位置を変更するようにしたが、信号線と電源間スリットの重複を避けるように、電源プレーンの領域を変更し、スリットを変更する場合もあり得る。
【００４４】
変更の際、又は変更後には信号経路、リターン経路の初期条件と比較し（ステップＳ８０４）、その結果を判定する（ステップＳ８０５）。判定の結果、短ければ新しい初期条件として条件１に記憶する（ステップＳ８０６）。また、判定の結果、長ければ電源層スリット変更処理をキャンセルし元の状態に戻す（ステップＳ８０７）。
次に、変更後の信号経路に対して、前に説明したステップＳ２０３と同じような重複検知処理を行う（ステップＳ８０８）。すなわち、新たに得られた変更後の信号線経路及びそのリターン経路が電源間スリットと重複するか否かを検出する。そして、結果を表示した後（ステップＳ８０９）、電源層のスリット変更処理を終了する。
【００４５】
（第３の実施例）
次に、電源供給点と指定ＩＣとの電流経路、電流リターン経路を検知し、電源間スリットとの重複を検出して、重複がある場合には電源層スリットの変更処理をする実施例について図１０のフローチャート及び図１１〜図１４の例により説明する。
まず、信号名、ＩＣ名、電源供給部品名、電源種類等の入力条件を設定する（ステップＳ１０１）。これは図２のステップＳ２０１と同様のステップである。電源供給点から指定ＩＣへの電流経路とリターン経路の直下にある電源スリットの重複を検出する（ステップＳ１００１）。
【００４６】
図１１に電源供給部品の座標、指定ＩＣの座標説明図を示す。電源供給部品１１１の電源供給点をＰ１、高速ＩＣ  １１２をＵ１とすると、電源供給点Ｐ１、高速ＩＣ  Ｕ１のリターン経路と電源プレーンスリットが重複する場合も前記説明と同様に電源プレーンの各構成点の座標を（ＰＸ１，ＰＹ１、  ＰＸ２，ＰＹ２、  ＰＸ３，ＰＹ３、  ＰＸｎ，ＰＹｎ、  ＰＸ１’，ＰＹ１’、  ＰＸ２’，ＰＹ２’、  ＰＸ３’，ＰＹ３’、  ＰＸｎ’，ＰＹｎ’）のように、電源供給点と高速ＩＣのリターン経路の座標を（ＲＸ１，ＲＹ１、  ＲＸ２，ＲＹ２）のように抽出する。
【００４７】
これらのデータより、前記実施例のステップＳ２０３のプレーンの各構成線と信号の各構成の重複点を求めるのと同様の手順により、電源プレーンの各構成線とリターン電流の経路の構成線の重複点を求める（ステップＳ１００２）。重複点が存在するか否かを判定し（ステップＳ１００３）、存在する場合は前記説明の電源スリットの変更方法のように電源間スリットの変更処理を行う（ステップＳ１００５）。
【００４８】
図１２は図１１の設計データの電源スリットを変更した例を示す。この例では、電源層の１つの電源プレーン（５Ｖ）の領域を拡張し、他の電源プレーン（３．３Ｖ）を後退させることにより境界線すなわち電源間スリットを変更している。これにより、電源層Ｌ２の電源供給点から指定ＩＣへの電流経路１２１とＧＮＤ層Ｌ３上のリターン経路１２２が共に直線となり、これらによる電流ループの面積は最小に抑えられる。
【００４９】
電源供給点から指定ＩＣへの電流経路と電源間スリットが重なる別の例を図１３に示す。この時の電源間スリットの変更例を図１４に示す。この例では、電源層の１つの電源プレーン（３．３Ｖ）１３１の領域の重複点のある領域を拡張し、他の電源プレーン（５Ｖ）１３２を後退させることにより境界線すなわちスリットを変更している。これにより、電源層Ｌ２の電源供給点から指定ＩＣへの電流経路１４１が直線となり、電流ループの面積は小さくなり、電磁波の不要放射の低減が期待できる。
なお、電源プレーンの各構成点の座標を抽出する時、プレーン領域にあるオフセット長を付加することで、高速配線、高速配線リターン、電源供給経路、電源供給リターン経路が電源プレーンスリットに隣接しないようにあるオフセット長を持たせることもできる。
【００５０】
以上説明したように、各実施例の動作によれば、図１５（ａ）に示すＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ時の信号パターンと電源・ＧＮＤパターンにおけるループ電流、同図（ｂ）に示すＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ時の信号パターンと電源・ＧＮＤパターンにおけるループ電流で示したループ電流を小さくすることができるので、放射ノイズを低減したプリント基板の設計を行うことができる。
【００５１】
（第４の実施例）
以上において、設計データの変更処理として配線変更処理、電源間スリットの変更処理等を個別に行った実施例について説明したが、次に、これらの変更処理を順次に変更結果に応じて適用することのできる実施例について説明する。この実施例の機能ブロック図は図１と同じであり、入力部１１、処理部１２、記憶部１３、出力部１４で構成でき、各部の機能は図１について先に説明したとおりである。ただ、検出部１２１は第１の検出部１２１ａと第２の検出部１２１ｂからなり、判断部１２２は第１の判断部１２２ａと第２の判断部１２２ｂからなり、変更部１２３は第１の変更部１２３ａと第２の変更部１２３ｂからなっている。このようなプリント配線板の設計装置は汎用のコンピュータで構成することができる。第１の検出部１２１ａ、第１の判断部１２２ａ、第１の変更部１２３ａからなる部分は、第１及び第２の実施例の検出部、判断部、変更部に相当し、第２の検出部１２１ｂ、第２の判断部１２２ｂ、第２の変更部１２３ｂは第３の実施例の検出部、判断部、変更部に相当するものである。
【００５２】
図１６は本実施例の動作を説明するための処理フローを示す図である。
図１６において、ステップＳ１６０１〜Ｓ１６０５は図２のステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理に、図１０のステップＳ１０１を含めたものとほぼ同じ処理である。
【００５３】
ステップＳ１６０５で電源層の電源間スリットの重複ありと判定されたときは、第１の配線変更処理▲１▼を実施する（ステップＳ１６０７）。配線変更処理は第１の実施例において説明した図３の処理フロー中のステップＳ３０１〜Ｓ３０７と同じ処理である。すなわち、配線変更処理▲１▼では他電源プレーン領域を抽出し（ステップＳ３０１）、その抽出した領域に対応する信号層Ｌ１、Ｌ２上の領域をＣＡＤの設計ルールに配線禁止として登録する（ステップＳ３０２）。次にＣＡＤの自動配線または手動配線により配線の変更を行う（ステップＳ３０３）。
【００５４】
図１７は、本実施例を説明するための設計対象の配線基板の初期の構成例を示すものである。この配線基板は４個の層すなわち信号層Ｌ１、電源層Ｌ２、ＧＮＤ層Ｌ３、信号層Ｌ４からなっている。信号層Ｌ１にはＩＣ１７０２、１７０４の信号端子の入出力を結ぶ信号線１７０３が形成されている。信号線１７０３は座標点（ＳＸ１，ＳＹ１、  ＳＸ２，ＳＹ２、  ＳＸ３，ＳＹ３、  ＳＸｎ，ＳＹｎ）を通る。
電源層Ｌ２は２種類の電源プレーン１７０７と１７０８の領域があり、両プレーン間はスリット１７１３で分けられている。信号の高周波成分のスリット１７１３がないとした場合のリターン経路１７０９、低周波成分のリターン経路１７１０が破線で示されている。スリット１７１３があるため、実際の高周波リターン経路は電源間スリット１７１３を回避した経路１７１１を通り、低周波のリターン経路は電源間スリット１７１３を回避した経路１７１２を通る。また、電源供給部品１７０５の電源端子から電源供給線１７０６がＩＣ１７０４の電源端子の間に形成される。ただし、スリット１７１３があるため、直線の経路とはならず実際はこのままだとスリットを迂回した経路となる（図示せず）。
ＧＮＤ層Ｌ３には高周波の信号に対するリターン経路１７１４、低周波の信号に対するリターン経路１７１５、及び電源供給経路に対するリターン経路１７１６がある。
【００５５】
図１８は、配線変更処理▲１▼で、処理した結果を示している。図１７の信号線１７０３を電源間スリット１７１３との重複をしないようにするため図１８の信号層Ｌ１の信号線を変更して、変更後の信号線１８０１を得ている。この信号線を通る信号の高周波成分のリターン経路は電源層Ｌ２では信号線１８０１の直下の経路１８０２、ＧＮＤ層Ｌ３では同じく信号線の直下に形成される経路１８０３である。低周波成分のリターン経路は信号線の経路を変えても変わらない。
初期条件として記憶されている図１７の信号線１７０３の経路長とその高周波のリターン経路１７１１、１７１４の経路長、並びに、低周波のリターン経路１７１２、１７１５の経路長を、配線変更処理▲１▼の処理後のデータと比較する（ステップＳ３０４）。比較の結果を判定し（ステップＳ３０５）、配線経路が初期条件より短くなっていれば、処理結果のデータは保存する。そして、初期条件を更新する。初期条件より短くなかったときは処理をキャンセルする（ステップＳ３０７）。
図１７の信号層の信号線１７０３を配線経路変更処理により図１８のように信号線１８０１の配線ができた場合には、信号経路（高周波のリターン径路）も短くなっている。したがって初期条件を更新し（ステップＳ３０６）、重複検知処理を行う（ステップＳ３０８）。信号線と電源間スリット１７１５との重複を回避する配線ができたので、信号線に関してさらなる配線処理（配線変更処理▲２▼）は行わず結果を表示する（ステップＳ３１０）。
もし、配線変更処理▲１▼によって、信号線と電源間スリットとの重複のない信号配線経路への変更処理がかなわなかった場合には、配線変更処理▲２▼の処理へ進むことになる。
【００５６】
ここで、配線変更処理▲２▼（ステップＳ１６０８）に移ったと仮定した場合について簡単に説明する。この処理は第１の実施例の配線変更処理と同じく図６のフローに示す処理を行う。前のステップの配線経路の変更処理結果がステップ３０７で処理がキャンセルされた場合を想定する。その状態では図１７の状態にあることになる。配線変更処理▲１▼では信号層Ｌ１の他電源の領域（３．３Ｖプレーン領域）に対応する領域は配線禁止となるので、図１７の信号線１７０３のような配線は禁止されるが、配線変更処理▲２▼では信号層Ｌ４であれば配線禁止の領域がないので図１９に示すように信号層Ｌ４に信号線１９０７のような配線が可能となる。信号の経路長とリターン経路長を初期条件と比較して、短くなっていれば処理結果を残して、次の電源層スリットの変更処理に移る。
【００５７】
信号層の配線変更処理が終わったら、電源層における電源間スリットの変更処理（ステップＳ１６０９）に移る。電源層における電源間スリットの変更処理は第２の実施例において説明した図８の処理フローと同じ処理である。すなわち、電源間スリットの変更処理では重複点を抽出し（ステップＳ８０１）、その抽出した重複点がなくなるように電源間スリットの位置を調整する（ステップＳ８０２〜ステップＳ８０３）。次に信号経路、リターン経路を初期条件と比較し、初期条件より短ければ変更処理のデータを有効なデータとして残し、長ければ処理をキャンセルする（ステップＳ８０４〜Ｓ８０７）。図１９の例では低周波成分のリターン信号の最短経路が電源間スリットと重複している。これを回避するように５Ｖプレーンの領域を拡大し、それに応じて３．３Ｖ領域を後退させて電源間スリットが最短のリターン経路と交差しないように調節すると図２０の結果が得られる。
以上の処理により、電源間スリットに重複する信号経路又は信号のリターン経路はなくなったので、結果を表示した後（ステップＳ１６１０）、電源供給点と指定ＩＣとの間の配線に関する処理に移る。
【００５８】
この処理は、図１０の処理フローに従うものであり、第３の実施例と同じ処理であるので説明は省略する。図２１は処理の結果の一例を示すものである。電源間スリット２１０１が図のように変更されたことにより電源供給経路２１０２及びそのリターン経路２１０３はスリットを迂回せず最短距離の直線経路となっていることが分かる。
【００５９】
この第４の実施例によれば、第１の実施例の信号線の配線変更処理、第２実施例の低周波成分の信号のリターン電流経路を最短にするための電源間スリット位置の変更処理、及び第３実施例の電源供給経路と電流リターン経路を最短にするための電源間スリット位置の変更処理を順次に行うように構成したので、放射ノイズの様々な原因に対処することができ、放射ノイズの大幅な低減を果たすことができる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の設計方法によれば、前記配線経路と前記境界との関係をリターン電流を考慮して決定するので、電流ループの長さ又はループ面積を小さくすることが可能となり、電磁放射ノイズを低減することができる。
【００６１】
複数層からなるプリント基板において、信号線の直下、信号リタ−ン経路、電源電流経路に電源パターン領域の境界が重なると電源電流経路や信号リタ−ン経路が最短距離を迂回し、電流ル−プの経路長および面積が大きくなるが、本発明の設計装置によれば、検出手段により配線経路の位置及び電源パターン領域の境界位置を検出し、判断手段により重なりを判断して、変更手段により重なりを避けるようにパターンデータを変更するので、電流ル−プの長さやループ面積を小さくすることができ、プリント配線基板からの電磁放射ノイズを低減することができる。また高速信号線の直下に電源スリットとの重なりが無いため、信号線の特性インピ−ダンスも安定し、プリント基板からの放射ノイズが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る構成を示す機能ブロック図。
【図２】  図１の処理部の処理を示すフロー図。
【図３】  配線変更処理▲１▼の処理を示すフロー図。
【図４】  設計の対象となるプリント基板の構成の一例を示す図。
【図５】  信号層の信号線の経路の変更例。
【図６】  配線変更処理▲２▼の処理を示すフロー図。
【図７】  配線変更処理▲２▼による変更例。
【図８】  電源層の電源間スリットの変更処理を示すフロー図。
【図９】  電源間スリットの変更例。
【図１０】  電源供給ループの変更処理を示すフロー図。
【図１１】  電源供給点から指定したＩＣへの電流経路と電源間スリットが重なる例。
【図１２】  電源間スリットを変更し図１１を改善した例。
【図１３】  電源供給点から指定したＩＣへの電流経路と電源スリットが重なる図１１以外の例。
【図１４】  電源スリットを変更し図１３を改善した例
【図１５】  （ａ）はＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ時の信号パタ−ンと電源・ＧＮＤパターンのル−プ電流説明図、（ｂ）はＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ時の信号パタ−ンと電源・ＧＮＤパターンのル−プ電流説明図。
【図１６】  第４の実施例の処理部の処理を示すフロー図。
【図１７】  第４の実施例を説明するためのプリント基板の構成の一例を示す図。
【図１８】  配線変更処理▲１▼による信号層の信号線の経路の変更例。
【図１９】  配線変更処理▲２▼による信号層の信号線の経路の変更例。
【図２０】  低周波のリターン経路が電源間スリットと重ならないように電源間スリットを変更した例。
【図２１】  低周波のリターン経路が電源間スリットと重ならないように電源間スリットを変更した例。
【符号の説明】
１１…入力部、  １２…処理部、  １２１…検出部、  １２１ａ…第１の検出部、  １２１ｂ…第２の検出部、  １２２…判断部、  １２２ａ…第１の判断部、
１２２ｂ…第２の判断部、１２３…変更部。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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