(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手段と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手段と、
その磁界強度分布と配線の位置とを重ね合わせ、磁界が最大値となる位置と配線の位置とが近接するか否かを判断し、その判断結果を出力する手段と、を有することを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手段と、
ケーブル接続想定位置を入力する手段と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手段と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断してその結果を出力する手段と、を有することを特徴とする設計支援装置。
【請求項３】
前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断してその結果を出力する手段により、電界強度がある限度値を超えていないと判断された位置、もしくは、電界強度の最小値であると判断された位置をケーブル接続に適した位置として見つけ出し、その位置を出力する手段を有することを特徴とする請求項２に記載の設計支援装置。
【請求項４】
さらに、プリント回路基板のレイアウト情報を変更する手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の設計支援装置。
【請求項５】
前記プリント回路基板のレイアウト情報を変更する手段は、配線の位置の変更，グランドプレーンの形状の変更，フィルタを追加，配線及び電子デバイスにシールドを施し，もしくは，磁界が最大値となる位置への磁性シートの配置によるものである、ことを特徴とする請求項４記載の設計支援装置。
【請求項６】
さらに、レイアウトの変更手段を記憶する手段を有し、当該レイアウトの変更手段を記憶する手段は、少なくとも、ケーブル接続位置付近のグランドプレーンの一部にスリットを設ける手段，グランドプレーン上のケーブル接続位置付近と基板に近接して配置した金属筐体とを接続する手段，配線と電子デバイスにシールドを施す手段，配線位置を変更する手段，フィルタを追加する手段、または、磁性シートを配置する手段を記憶するものである、ことを特徴とする請求項５記載の設計支援装置。
【請求項７】
前記電磁界解析用の電子デバイスのモデルは、金属ワイヤと電圧源にて作成し、この電圧源をグランドプレーンと平行に配置するものである、ことを特徴とする請求項１〜３記載の設計支援装置。
【請求項８】
前記電圧源の値は、回路シミュレータ用の電子デバイスモデルから抽出するものである、ことを特徴する請求項８記載の設計支援装置。
【請求項９】
前記電圧源の値は、電子デバイスの端子間電圧もしくは端子電流もしくは電子デバイス近傍の電界もしくは磁界の測定結果をもとに求めるものである、ことを特徴とする請求項第８記載の設計支援装置。
【請求項１０】
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
その磁界強度分布と配線の位置とを重ね合わせ、磁界が最大値となる位置と配線の位置とが近接するか否かを判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１１】
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
その磁界強度分布と配線の位置を重ね合わせ、磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、
これらが一致する場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順により基板レイアウトを変更し、再度、上記磁界強度分布を算出する手順と、
前記磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１２】
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
これらが近接する場合には、事前に記憶したレイアウト変更手順からある特定の手段を選び、その変更を施し、再度、上記磁界強度分布を算出する手順と、
磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１３】
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、入力されたケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１４】
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度の最大値と入力されたケーブル接続想定位置が一致するか否か判断する手順と、
これらが一致する場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順によりレイアウトを変更して、再度、上記電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１５】
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、入力されたケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、
前記電界の強弱を判断する手順において、前記ケーブル接続想定位置における電界強度がある限度値を超えたと判断された場合、もしくは、電界強度の最大値であると判断された場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順から特定の変更手順を選び、それを用いてレイアウト変更する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１６】
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度の最小値をケーブル接続に適した位置として見つけ出す手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１７】
前記事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順は、
ケーブル接続位置付近のグランドプレーンの一部にスリットを設ける、
または、グランドプレーン上のケーブル接続位置付近と基板に近接して配置した金属筐体とを接続する、
配線の位置を変更する、もしくはグランドプレーンの形状を変更する、フィルタを追加する、配線及び電子デバイスにシールドを施す、磁界が最大値となる位置に磁性シートを配置する、ことを特徴とする請求項１１，１２，１４，１５のいずれかに記載の設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１８】
前記電磁界解析用の電子デバイスのモデルは、金属ワイヤと電圧源にて作成し、この電圧源をグランドプレーンと平行に配置することにより形成される、ことを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか記載の設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項１９】
前記電圧源の値は、回路シミュレータ用の電子デバイスモデルから抽出される、ことを特徴する請求項１８記載の設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【請求項２０】
前記電圧源の値は、電子デバイスの端子間電圧もしくは端子電流もしくは電子デバイス近傍の電界もしくは磁界の測定結果をもとに求められる、ことを特徴とする請求項１８記載の設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント回路基板や電子機器を設計するための設計支援装置および設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体に関し、特に、不要な電磁放射を抑えた電子機器を設計するための設計支援装置および設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント回路基板や電子機器からの不要な電磁放射が放送や通信に障害を与えないために、不要な電磁放射を抑えたプリント回路基板や電子機器の設計が必要となっている。しかし、このような設計は経験やノウハウによるところが大きいため、誰でもが効果的な放射抑制対策を施した製品を設計することは難しかった。そこで、この課題を解決するための手段として、不要電磁放射を抑えた設計を支援するためのツールが考えられている。例えば、特開平１０−４９５６８号公報「回路基板設計方法および記憶媒体」や特開平１０−９１６６３号公報「プリント基板ＣＡＤ装置」などがある。
【０００３】
図３４は、特開平１０−４９５６８号公報「回路基板設計方法および記憶媒体」に記載されている、プリント基板のレイアウト方法の概略を示すフローチャートである。
この発明は、プリント基板からの放射（輻射）はその信号線からのものが支配的と考え、その信号線からの輻射量を算出し、その値がある限度値を超えた場合には対策を講じ、さらにその対策の最適配置を決定することを特徴するものである。このような方法によって、信号線に起因する電磁放射を抑えたプリント基板を設計することができる。
【０００４】
一方、図３５は特開平１０−９１６６３号公報「プリント基板ＣＡＤ装置」に記載されているＣＡＤ装置の動作概念図である。
この発明は、プリント基板ＣＡＤ装置上で、ある配線を指定すると、その配線の信号波形情報をもとにその配線からの放射量を算出し、場所ごとの放射量の強度を視覚的に表示することを特徴としている。本ＣＡＤ装置を用いれば、電磁放射で支配的な信号配線の場所を特定することができ、信号配線からの放射を抑える対策がしやすくなる。
【０００５】
ここで、不要電磁放射について説明する。
不要電磁放射の技術分野では、高周波電流のことを、「ノーマルモード電流」と「コモンモード電流」の大別している。
「ノーマルモード電流」とは、信号配線とそれに対向するグランドプレーンに同量で互いに逆向きの電流のことを言いループ電流とも称されている。
これに対して、「コモンモード電流」とは、何らかの原因で信号配線電流とグランドプレーン電流のバランスが崩れたため生じる差分の電流のことを言う。
また、ダイポールアンテナやモノポールアンテナのエレメントのような１導体を流れる電流（近くにペアがない電流）のことを言う。
「ノーマルモード電流」は逆位相で同量の電流が近接して流れるため、電磁界を打ち消し合い、電流値が小さければその放射レベルは問題とはならない。
一方、「コモンモード電流」は打ち消し合うペアの電流が近くにないため、その値が小さくても強い放射を引き起こす。また、「ノーマルモード電流」は信号配線を流れる電流として用意に把握できるが、「コモンモード電流」はその発生原因が不明なため、どこをどの様に流れているのか把握すること、さらに、その値を見いだすことは今までできていない。
たとえば、「１９９０年、実践ノイズ逓減技法、ジャックス社」の３３７ページには、「ノーマルモード（差動モード）放射は、製品の設計とレイアウトで容易に抑制できる。一方、コモンモード（共通モード）放射は抑制するのが困難であり、通常は製品の放射性能全体がこれで決まる。」と記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記「回路基板設計方法」および「プリント基板ＣＡＤ装置」は、ともに、プリント回路基板の信号配線からの放射に主眼をおいたものであって、いずれも、ノーマルモード電流による放射を抑えた電子機器及びプリント基板を設計支援するツール、及び基板構造に関するものであり、コモンモード電流による放射を抑えるものではない。
図３６にプリント回路基板のレイアウトと放射に寄与する高周波電流の流れをイメージした図を示すと、上記発明では、信号配線とグランドプレーンがペアとなって流れるノーマルモード電流からの放射に着目している。
しかし、我々の検討では、プリント回路基板を搭載した電子機器からの放射は、このノーマルモード電流による放射よりもむしろ、基板のグランドプレーン自身がアンテナとして作用する放射や、このグランドプレーンにケーブルがつながり、そのケーブルがアンテナとして作用する放射が支配的な場合が多かった。
このような放射は、いずれもコモンモード電流によるものである。上記方法および装置では、このようなコモンモード電流の振る舞いを把握することができないため、コモンモード電流による放射を抑えた設計を支援することはできなかった。
【０００７】
＜発明の目的＞
そこで、本発明の目的は、電磁放射を大きくする原因となる、コモンモード電流を抑えたプリント回路基板，ケーブルのつながるプリント回路基板および電子機器を設計するための設計支援装置および設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は電子機器等の設計支援装置を次のとおりとすることで、前記目的を達成できる。
１．  プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手段と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手段と、
その磁界強度分布と配線の位置とを重ね合わせ、磁界が最大値となる位置と配線の位置とが近接するか否かを判断し、その判断結果を出力する手段と、を有する。
２．  プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手段と、
ケーブル接続想定位置を入力する手段と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手段と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断してその結果を出力する手段と、を有する。
３．前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断してその結果を出力する手段により、電界強度がある限度値を超えていないと判断された位置、もしくは、電界強度の最小値であると判断された位置をケーブル接続に適した位置として見つけ出し、その位置を出力する手段を有する。
４．  さらに、プリント回路基板のレイアウト情報を変更する手段を有する。
５．前記４のプリント回路基板のレイアウト情報を変更する手段は、配線の位置の変更，グランドプレーンの形状の変更，フィルタを追加，配線及び電子デバイスにシールドを施し，もしくは，磁界が最大値となる位置への配置によるものである。
６．さらに、レイアウトの変更手段を記憶する手段を有し、当該レイアウトの変更手段を記憶する手段は、少なくとも、ケーブル接続位置付近のグランドプレーンの一部にスリットを設ける手段，グランドプレーン上のケーブル接続位置付近と基板に近接して配置した金属筐体とを接続する手段，配線と電子デバイスにシールドを施す手段，配線位置を変更する手段，フィルタを追加する手段、または、磁性シートを配置する手段を記憶するものである。
７．前記電磁界解析用の電子デバイスのモデルは、金属ワイヤと電圧源にて作成し、この電圧源をグランドプレーンと平行に配置するものである。
８．前記電圧源の値は、回路シミュレータ用の電子デバイスモデルから抽出するものである。
９．前記電圧源の値は、電子デバイスの端子間電圧もしくは端子電流もしくは電子デバイス近傍の電界もしくは磁界の測定結果をもとに求めるものである。
【０００９】
本発明は電子機器等の設計支援装置に含まれるコンピュータに下記手順を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体により、前記目的を達成できる。
１０．プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
その磁界強度分布と配線の位置とを重ね合わせ、磁界が最大値となる位置と配線の位置とが近接するか否かを判断する手順と、を実行させる。
１１．プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
その磁界強度分布と配線の位置を重ね合わせ、磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、
これらが一致する場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順により基板レイアウトを変更し、再度、上記磁界強度分布を算出する手順と、
前記磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、を実行させる。
１３．プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、入力されたケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、を実行させる。
１４．プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度の最大値と入力されたケーブル接続想定位置が一致するか否か判断する手順と、
これらが一致する場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順によりレイアウトを変更して、再度、上記電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、を実行させる。
１５．プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、入力されたケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、
前記電界の強弱を判断する手順において、前記ケーブル接続想定位置における電界強度がある限度値を超えたと判断された場合、もしくは、電界強度の最大値であると判断された場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順から特定の変更手順を選び、それを用いてレイアウト変更する手順と、を実行させる。
１６．プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度の最小値をケーブル接続に適した位置として見つけ出す手順と、を実行させる。
１７．前記レイアウトの変更手段は、
ケーブル接続位置付近のグランドプレーンの一部にスリットを設ける、
または、グランドプレーン上のケーブル接続位置付近と基板に近接して配置した金属筐体とを接続する、
配線の位置を変更する、もしくはグランドプレーンの形状を変更する、フィルタを追加する、配線及び電子デバイスにシールドを施す、磁界が最大値となる位置に磁性シートを配置する、ことを特徴とする。
１８．前記電磁界解析用の電子デバイスのモデルは、金属ワイヤと電圧源にて作成し、この電圧源をグランドプレーンと平行に配置することにより形成される、ことを特徴とする。
１９．前記電圧源の値は、回路シミュレータ用の電子デバイスモデルから抽出される、ことを特徴する。
２０．前記電圧源の値は、電子デバイスの端子間電圧もしくは端子電流もしくは電子デバイス近傍の電界もしくは磁界の測定結果をもとに求められる、ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、コモンモード電流の流れづらいプリント回路基板を設計するための支援ツールについて実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の形態を示すブロック図である。
本設計支援ツールは３つのツールの組み合わせによって構成される。プリント回路基板のレイアウト情報から電磁界解析用のモデルを作成するツール１Ａ、周波数を指定して、基板グランドプレーン近傍の磁界強度分布を算出するツール２Ａ、磁界強度分布と基板レイアウト図とを関連づけて、磁界の強い位置と配線の位置とが近接するか否かを判断し、その結果を出力するツール３Ａよりなる。
各ツールの基本動作について以下に説明する。
【００１１】
ツール１Ａでは、基板レイアウト情報の中で、グランドプレーンおよびグランドプレーンを励振しやすい部分を電磁界解析用のモデルにする。グランドプレーンを励振しやすい部分としては、高速のクロック配線、立ち上がり／立ち下り時間の短い信号配線、同時動作する信号が並列に伝送される信号配線、高速動作のＬＳＩにつながる電源配線またはグランド配線、さらにそれらにつながる電子デバイスが挙げられる。
本発明では、最低限度、これらの励振源とグランドプレーンを電磁界解析用のモデルにする。計算精度をさらに上げたい場合には、基板材の誘電体や電源プレーンもモデルにすればよい。
【００１２】
ツール２Ａでは、まず、周波数を指定する。モデル化した配線の信号の高調波周波数を指定する。さらに周波数を絞り込みたい場合には、先の高調波周波数に中で、グランドプレーンの長辺や短辺が１／２波長の整数倍となる周波数付近を選ぶ。
次に、ツール１Ａで作成したモデルを用いて、グランドプレーン近傍の磁界強度分布を算出する。配線のあるグランドプレーン表面の磁界は、配線とグランドプレーンとがペアになって流れるノーマルモード電流による磁界が支配的なため、グランドプレーンを流れるコモンモード電流による磁界はほとんど観測できない。そのため、ノーマルモード電流の影響がないグランドプレーン裏面の磁界を算出することが望ましい。
【００１３】
ツール３Ａでは、グランドプレーン近傍の磁界強度分布とプリント回路基板の位置関係から、磁界の強い位置と配線の位置を比較する。磁界の強い位置と配線の位置が近いほど、グランドプレーンにはコモンモード電流が流れやすい。そこで、磁界の最大位置から配線までの距離をパラメータとしたり、配線から半径Ｒ以内に磁界の最大位置が存在するかを調べたり、半径Ｒ以内の磁界強度がある限度値を超えるか否か調べたりすることで、配線がグランドプレーンを励振しやすいか否か判断する。
さらに、本ツールでは、この判断結果を、視覚的もしくは“ＮＧ／ＯＫ”もしくは“１／０”のような形で出力する。
【００１４】
次に、実際のプリント回路基板を例にとり、本発明の実施例を詳細に説明する。
図２は本発明を実施するプリント回路基板の前面図と断面図である。
基板の大きさは２１０ｍｍ×１００ｍｍ×１．６ｍｍ、基板材はガラスエポキシ樹脂である。
層構成は、上から信号層、グランド層、電源層、信号層である。第１層には、水晶発振器、ＬＳＩ、信号配線、７ｐＦ負荷容量、０．１μＦデカップリングキャパシタなどを実装した。ＬＳＩと負荷容量までの信号配線長は約１０ｍｍとした。
第２層と第３層は、それぞれ基板全体を覆うグランドプレーンおよび電源プレーンとした。
第４層には、部品も配線も実装しなかった。
本基板は、水晶発振器の４０ＭＨｚ矩形波の出力信号をＬＳＩに入力し、それをＬＳＩにて２０ＭＨｚの矩形波信号に変換し、それを１６本ある７ｐＦの負荷容量につながる信号配線に出力した。
【００１５】
この図２に示したプリント回路基板に対しツール１Ａでは、電磁界解析用のモデルを作成した。
図３がそのモデルである。
本基板では、平行に配置され、同時動作する16本の信号配線がグランドプレーンを励振する主要因と考え、この部分を１本の金属ワイヤでモデル化した。また、この配線につながる送信側ＬＳＩは、そのチップ部分を電圧源、リードフレーム部分を金属ワイヤでモデル化した。７ｐＦの負荷容量は高周波ではshortとして見立てて、これも金属ワイヤでモデル化した。
グランドプレーンは、同じ大きさの金属プレーンでモデル化した。
金属ワイヤおよび金属プレーンはともに、厚さ無限小の完全導体でモデル化した。これに限ったものではなく、有限の厚さをもった金属ワイヤや金属プレーンでモデル化してもかまわない。
ほかに、本基板には、基板材の誘電体や電源プレーンも存在するが、誘電体は十分に薄いとして無視し、電源プレーンはグランドプレーンからの誘導を受け、グランドプレーンと同じアンテナとして作用すると考え、無視した。これらをモデル化してもかまわないが、計算時間は増える。
本実施例では、電磁界解析手法として、例えば『1998年３月、コロナ社、「FDTD法による電磁界およびアンテナ解析」』で紹介されているような、FDTD（時間領域差分）法を用いた場合を説明する。
この解析方法は、ある解析空間を定義し、その中を細かなセルで分割し、各セルでの電磁界の時間的な変化を逐次計算していく方法で、ある空間に置かれたアンテナからの電磁放射や物質の散乱、本例題のような金属プレーン近傍の電磁界強度分布などを算出するのに適した手法である。
【００１６】
図４に本実施例で用意した解析空間を示す。
１ｍ×１ｍ×１ｍの解析空間を定義した。
この立方体の外周には、Ｍｕｒの２次と呼ばれる吸収境界条件を適用した。  この解析空間を１００万個の１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの立方体セルで分割した。基板モデルは解析空間の中心に配置した。信号配線やリードフレームなどの金属ワイヤは、立方体セルの辺を使ってモデル化した。金属プレーンは立方体セルの側面を使ってモデル化した。電圧源は立方体セルの辺に置いた。
【００１７】
次に、ツール２Ａにて、グランドプレーン近傍の磁界を算出する方法を説明する。
まず、周波数を指定した。ここでは、２０ＭＨｚの高調波であり、グランドプレーン長辺の１／２波長に近い５２０ＭＨｚを選んだ。この周波数に対し、グランドプレーン近傍の磁界強度分布を測定した。配線とグランドプレーン間のノーマルモード電流の影響を回避するため、グランドプレーン裏面から１０ｍｍ離れた平面内の磁界強度分布を算出した。
【００１８】
次に、ツール３Ａにて、磁界強度分布と配線の位置を比較した。図５は５２０ＭＨｚ成分の磁界強度分布と基板レイアウトを重ね合わせて表示した図である。
濃い色ほど磁界が強いことを示す。配線の近くで、グランドプレーンのエッジに磁界の強い点が存在する。このような磁界の強い位置が配線に接近しているほど、グランドプレーンにはコモンモード電流が流れやすい。そこで、この磁界最大位置と配線との位置をパラメータとして、そのパラメータがある限度値Ｘを超えるか否かを判断する、もしくは、配線から半径Ｒ離れた位置以内にこのような磁界最大点が存在するか判断する、もしくは、半径Ｒ離れた位置以内にある限度値Ｙを超えるような磁界が存在するか判断する、などの方法によって、本ツールでは、配線がグランドプレーンにコモンモード電流を流しやすいか否か判断する。
さらに本ツールは、上記判断結果を、図５のような視覚的な手段、もしくは、“ＮＧ／ＯＫ”もしくは“１／０”などの記号を用いて出力する。
【００１９】
以上で、本発明の動作が説明できた。
次に、ツール１Ａで行うモデル化の妥当性について、測定結果と計算結果を比較することで示す。
図６、図７は、本実施例で用いたプリント回路基板の放射パターンである。
図６が測定結果、図７が本発明による計算結果で、基板平面内の放射パターンである。
それぞれ単位は、測定結果が電界強度ｄＢμV／ｍ、計算結果が絶対利得ｄＢｉと異なるが、主偏波であるＥφ方向の放射パターンは定性的に一致している。他の周波数、他の観測面でも同様に主偏波の放射パターンが定性的に一致した。以上の結果から、本モデルによってプリント回路基板周囲の電磁界が計算できることが確認できる。
【００２０】
次に、グランドプレーンにコモンモード電流が流れやすいか否かを判断する基準として、グランドプレーン近傍の磁界と配線との位置関係が利用できる根拠を説明する。
図８と図９はグランドプレーンの大きさ、配線の長さ、電圧源の与え方は同じで、配線と電圧源の位置を変えた場合の磁界強度分布を示している。
図８は、基板中心下側に配線を配置した場合、図９は基板左端の中心軸に沿って配線を配置した場合の結果である。
それぞれを基板Ａと基板Ｂと呼ぶことにすると、基板Ａでは、グランドプレーン上の磁界最大点と配線の位置とが非常に接近しており、その最大点での磁界も強い。
これに対し、基板Ｂでは、磁界の最大点と配線とが離れており、かつ、その磁界も弱い。この磁界とグランドプレーンを流れるコモンモード電流とは1対1の関係にあるので、基板Ａの方が、コモンモード電流がたくさん流れていることになる。さらに各基板の放射パターンを図１０、図１１に示す。ともにφ＝９０゜、２７０゜付近に最大ピークがあるが、基板Ａの方がそのレベルが高い。以上の結果から、配線と磁界の強い位置とが接近するほど、グランドプレーンにコモンモード電流が流れやすいこと、さらにその電流によって放射レベルが高くなることが確認できる。
【００２１】
以上のように、本発明は、配線の位置とグランドプレーン近傍の磁界強度の関係に着目することによって、配線がグランドプレーンにコモンモード電流が流れやすいか否かを判断することができる。
【００２２】
次に、第1の実施の形態を基本とした他の実施の形態について説明する。
図１２は第２の実施の形態を示すブロック図である。
上記第1の実施の形態にツール４Ａを組み合わせたものである。
ツール４Ａは、ツール３Ａにて配線の位置が適当ではないと判断されたときに、基板レイアウトを変更するツールである。
具体的には、図８の基板Ａから図９の基板Ｂのように配線位置を変更したり、図１３に示すように配線に沿ったグランドプレーン領域を広げたり、配線にフィルタを挿入したり、配線にシールドを施したり、磁界の強い位置に磁性シートを置くなどの変更を行うものである。
このような基板レイアウト変更手段を併せ持つことによって、本設計支援ツールは、プリント回路基板の最適なレイアウト設計を支援することができる。
【００２３】
次に、第２の実施の形態を基本とした他の実施の形態について説明する。
図１４は、第３の実施の形態を示すブロック図である。
上記第２の実施の形態に、基板レイアウト変更手段をあらかじめ記憶するツール５Ａを追加したものである。
ツール５Ａでは、図１５のように、レイアウト変更手段をデータベースとして用意し、ツール４Ａにてその変更手段を実施するのをサポートする。例えば、基板エッジからＸｍｍ以内を配線配置禁止区域とするような情報を配線位置の変更手段に用意しておく。また、配線が基板エッジからＸｍｍ離れるようにグランド領域を追加するような情報をグランドプレーン形状の変更手段に用意しておく。また、配線に追加するフィルタ部品の電気定数をフィルタの追加・変更手段に用意しておく。また、配線に施すシールドの基本形状をシールドの追加・変更手段に記憶しておく。また、磁性シートの種類やその電気定数などを磁性シートの追加・変更手段に記憶しておく。このような変更手段を設計に成熟した技術者が事前に作成しておくことによって、設計に成熟していない技術者でも、成熟した技術者と同様の設計を行うことができる。
【００２４】
以上のように、配線と磁界の強い位置の関係に着目することによって、基板グランドプレーンに流れるコモンモード電流を抑えた配線設計が可能となり、コモンモード電流による放射を抑えたプリント回路基板の設計支援が行える。
次に、プリント回路基板とケーブルで構成されるような電子機器を設計するための支援ツールについて、実施の形態を説明する。
【００２５】
図１６は、第４の実施の形態を示すブロック図である。
本発明は、プリント回路基板のレイアウト情報から電磁界解析用のモデルを作成するツール１Ｂ、ケーブル接続想定位置を入力するツール２Ｂ、指定された周波数に対して、基板のグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出するツール３Ｂ、ケーブル接続想定位置の電界の強弱を判断し、その結果を出力するツール４Ｂよりなる。
【００２６】
以下、各ツールの動作を、図面を参照して説明する。
ツール１Ｂでは、すでに説明した第1から第３の実施の形態にあったツール１Ａと同様の動作をする。
基板のレイアウト情報の中で、グランドプレーン、グランドプレーンを励振しやすい配線、その配線につながる電子デバイスを電磁界解析用のモデルにする。最低限度、これらをモデル化し、さらに計算精度を上げたい場合には基板材の誘電体、または電源プレーンなどもモデル化する。
【００２７】
ツール２Ｂでは、プリント回路基板のどの位置にケーブルを接続するかを、そのレイアウト図と照らし合わせて入力する。
図１７はプリント回路基板のレイアウト図上に、ケーブル接続想定位置を黒丸でプロットした例である。接続点ＡとＢの２箇所を指定している。
【００２８】
ツール３Ｂでは、まず周波数を指定する。配線信号の高調波の周波数、さらに絞り込みたい場合にはその周波数の中で、グランドプレーンの長辺や短辺が１／２波長の整数倍となる周波数付近を選ぶ。または、ケーブル長が１／４波長の整数倍となる周波数付近を選ぶ。
次に、ツール１Ｂで作成したモデルを用いて、グランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する。第１から第３の実施の形態では、グランドプレーン近傍の磁界に着目したが、ここでは電界に着目する。
観測面としては、先と同様、配線とグランドプレーンをペアになって流れるノーマルモード電流による電界の影響を受けず、コモンモード電流による電界のみが観測できる場所を選ぶ。本実施例ではグランドプレーン裏面の電界強度分布を算出した。
【００２９】
ツール４Ｂでは、まず、ツール３Ｂで算出したケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する。
判断方法としては、接続想定位置での電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法などを取る。
次に、その判断結果を出力する。たとえば、電界強度分布と基板レイアウトと接続想定位置とを同一平面上に視覚的に表示することで出力する方法、接続想定位置の電界の強弱を“ＮＧ／ＯＫ”もしくは“１／０”などの記号として出力する方法などを取る。図１８は図２のプリント回路基板の電界強度分布を算出し、基板レイアウトとケーブル接続想定位置とともに表示した例である。周波数は３４ｃｍのケーブル長が１／４波長となる２２０ＭＨｚを選んだ。観測面はグランドプレーン裏面から１０ｍｍの位置である。濃い色ほど電界が強いことを示し、−１０ｄＢ以上を色づけしている。接続点Ａでは電界が強く、接続点Ｂでは弱いことがわかる。
【００３０】
次に、グランドプレーン上の電界の強い位置にケーブルをつけると、コモンモード電流が増え、放射レベルが高くなることを、計算結果をもとに説明する。  図１８に示した電界強度分布の中で接続想定位置ＡおよびＢに長さ３４ｃｍのケーブルをつけた場合の電界強度分布の計算結果を図１９、図２０に示す。Ａ点に接続した場合には、ケーブル先端とグランドプレーン右端の電界が強い。その強さも図１８に示したケーブルがない場合に比べ、１０ｄＢ近く強い。これに対し、Ｂ点に接続した場合には、ケーブル上の電界は強くなっておらず、図１８のケーブルなしの場合とあまり変わっていない。ここでは磁界強度分布を示していないが、ケーブルをＡ点に接続した方がＢ点につなげるよりもケーブル上のコモンモード電流による磁界はやはり強くなった。
この結果より、Ａ点のようなケーブルなしでグランドプレーン近傍の電界の強い場所にケーブルをつけると、ケーブルとグランドプレーンで構成された系が強く励振され、コモンモード電流が流れやすくなることが確認できる。
【００３１】
図２１、図２２にＡ点、Ｂ点にケーブルをつけた場合の放射パターンを示す。
基板面内の放射パターンである。明らかにケーブルをＡ点に接続した方が、放射レベルが高い。このように、電界の強い場所にケーブルをつけると、ケーブルとグランドプレーンの両方が励振され、強い電磁波が放射されることから、グランドプレーン近傍の電界の強弱に着目することで、ケーブルとプリント回路基板で構成された電子機器の最適設計を支援することができる。
【００３２】
次に、第４の実施の形態を基本とした他の実施の形態について説明する。
図２３は、第５の実施の形態を示すブロック図である。
第４の発明にプリント回路基板のレイアウト情報を変更するツール５Ｂを追加したものである。
例えば、グランドプレーンの形状を変更したり、配線や電子デバイスにシールドを施したり、基板近くに金属筐体を追加したり、配線にフィルタを追加したり、磁性シートを追加したりする手段を提供する。
図２４は、グランドプレーンにスリットを設けることで、グランドプレーン形状を変更した例、図２５は、配線と電子デバイス部分をシールドケースでシールドした例、図２６は配線の上に、グランドプレーンと同じ大きさの金属筐体を用意し、四隅をグランドプレーンと接続した例である。
どの方法においても図１９に示した結果に比べ、ケーブルおよびグランドプレーン近傍の電界が弱くなっており、放射も抑制されることが予想できる。このような変更手段をもつことで、コモンモード電流を抑え、放射を抑えた電子機器の設計の支援が行える。
【００３３】
図２７に第６の実施の形態を示すブロック図である。
第５の発明にプリント回路基板のレイアウト変更手段を記憶するツール６Ｂを追加したものである。
第５の発明で説明したような変更手段を図２８のようなデータベースとして記憶しておく。成熟した技術者が作成したレイアウト変更手段をこの記憶部に用意しておくことで、設計経験に未熟な設計者でも成熟した設計者同等の設計が行える。
【００３４】
上記第４から６の実施の形態は、ケーブル接続想定位置がある程度決まっていることを想定して考えた設計支援ツールおよび設計支援方法である。
次に、ケーブル接続想定位置が決まっておらず、最適な接続場所を新たに見つけ出すための発明について説明する。
【００３５】
図２９は、第７の実施の形態を示すブロック図である。
プリント回路基板のレイアウト情報から電磁界解析用のモデルを作成するツール１Ｃ、指定された周波数に対して、グランドプレーン近傍の電界強度分布を算出するツール２Ｃと、電界の弱い部分をケーブル接続に適した部分として見つけ出し、その位置を出力するツール３Ｃによって構成する。
【００３６】
電磁界解析用のモデルを作成するツール１Ｃの動作は、先の第１から第６の実施の形態で説明してきたツール１Ａ、ツール１Ｂと同じであり、電界強度分布を算出するツール２Ｃの動作は、第４から第６の実施の形態で説明したツール３Ｂと同じである。
【００３７】
ツール３Ｃでは、プリント回路基板のレイアウト図とグランドプレーン近傍の電界強度分布を重ね合わせ、電界の弱い部分をケーブル接続に適した部分として見出す。
次に、ケーブル接続に適した部分を視覚的に表示する。図３０はグランドプレーン近傍の電界強度分布と基板レイアウトをあわせて表示し、電界の弱い場所であるケーブル接続に適した場所を点線で囲って表示した例である。このようにグランドプレーン近傍の電界に着目し、この電界の弱い場所をケーブル接続に適した場所として見出し、それを視覚的に表示することで、設計者はケーブル接続に適した場所を瞬時に判断することができる。
【００３８】
以上が本発明の構成とその動作の説明である。
次に、本発明に欠かせない、電子デバイスのモデル化についてさらに詳しく説明する。
電子デバイスのモデル化では、図３に示したように送信側ＬＳＩをリードフレーム部分とチップ部分に分け、リードフレーム部分を金属ワイヤ、チップ部分を電圧源でモデル化した。ここで、電圧源はグランドプレーン面と平行に配置した。ＬＳＩチップが物理的にグランドプレーン面と平行に配置されているためである。
電磁界解析手法を用いて、ノーマルモード電流の評価、言い換えると、回路の伝送特性の評価をする場合には、例えば、「1996年５月、アイ・イー・イー・イー、マイクロウェーブアンドガイドウェーブレターズ、VOL.6、NO.5,199〜201ページ（IEEE MICROWAVE AND GUIDE WAVE LETTERS, VOL.6,NO.5, MAY 1996, PP. 199-201）」で紹介されているように、アクティブデバイスを電圧源でおき、それを信号配線とグランドプレーンの間に、グランドプレーンと垂直に配置する方法が一般的であった。図３１に配置例を示す。
信号配線とグランドプレーンがペアになって流れるノーマルモード電流を解析しているため、配線とグランドプレーンに位相がちょうど１８０゜ずれた電流を流すためである。
しかし、本発明の着目する、グランドプレーンのコモンモード電流特性やその電流による放射特性を調べる場合には、理想的なノーマルモード電流を配線とグランドプレーンに流すことよりも、実装形態に近い形のＬＳＩモデルを再現することの方が重要である。
図３２はＬＳＩパッケージ構造の一例であり、図中上が平面図、下がその断面図である。また、図３３は図３２のＬＳＩパッケージ構造を電磁界解析モデルで表現した例であり、図中上が平面図、下がその断面図である。図３２のように、多くのＬＳＩパッケージは偏平構造をしており、信号を出力するＬＳＩチップはパッケージの中央に、パッケージと平行に配置されている。そのため、ＬＳＩチップを電圧源で表現する場合にはその電圧源を基板のグランドプレーンと平行に配置した方がより実際の構造に近いモデル化ができる。また、ＬＳＩチップには基板の信号配線につながるリードフレームや基板のグランドにつながるリードフレームなどがつながる。これらの形状を表現することを考えた場合にも、ＬＳＩチップを表現する電圧源をグランドプレーンに対して平行に配置した方が、より実際の構造が表現できる。図３３は、ＬＳＩチップに、信号配線につながる１本のリードフレームとグランドにつながる２本のリードフレームとがつながる部分をモデル化した例である。偏平構造のＬＳＩパッケージがうまく表現できていることがわかる。
【００３９】
次に、この電圧源の大きさの与え方について説明する。上記実施例では、内部抵抗ゼロでその大きさ１Ｖの電圧源を用いた。そのため、放射レベルの絶対値を算出してはいない。放射レベルの絶対値を算出するならば、１つは、回路シミュレータや伝送線路シミュレータで用いられているＬＳＩの等価回路モデルからその電圧値を求める方法、１つは、ＬＳＩ各端子の電圧または電流特性の測定結果、もしくはＬＳＩ近傍の電界または磁界特性の測定結果から求める方法がある。
【００４０】
信号波形の反射や遅延を調べるため、回路シミュレータや伝送線路シミュレータと呼ばれるツールが現在広く用いられている。有名なものとしてＳＰＩＣＥがそれにあたる。
このようなシミュレータでは、ＬＳＩの各端子の電気特性を数値データとして与えることで、プリント回路基板上に配置した各ＬＳＩ端子間の信号波形を算出することのできるものである。
基板設計の段階で信号波形の特性を把握したいとの強い要望から、このようなシミュレータは現在普及しており、各電子デバイスメーカも、このようなシミュレータ用のＬＳＩの等価回路モデルとそのパラメータを開示している。
【００４１】
そこで、本発明では、この回路シミュレータ用もしくは伝送線路シミュレータ用に開示されたＬＳＩモデルをもとにして電磁界解析用の電圧源の値を決定した。本方法を用いれば、回路シミュレーションのほかに、新たに電磁界解析用のＬＳＩモデルを作成する必要がなく、電圧値の決定作業が短時間で行える。
【００４２】
もう一つは、ＬＳＩ各端子の電圧時間軸波形、電圧周波数スペクトルなどを電圧プローブとオシロスコープもしくはスペクトラムアナライザを用いて測定し、その結果をもとに電圧源の値を決める方法、または、ＬＳＩ近傍の電界強度もしくは磁界強度分布を測定し、その結果をもとに電圧源の値を決める方法である。
このような測定結果から電圧源の値を決定することで、より精度のよい計算が行える。
なお、本発明の前記各実施例は磁界に関するものであるが、磁界と電流は密接な関係があるので、当業者にとって、電流によっても本発明は実施可能である明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
以上本発明について詳述したが、本発明における重要な点は次のとおりである。
１，従来、ノーマルモード電流による放射は容易に抑制できたが、コモンモード電流による放射の抑制は困難であり、この困難であったコモンモード電流による放射を抑える設計支援ツールはなかった。
本発明は、かかる設計支援ツールを実現させた。
２，コモンモード電流による放射を決めるファクタ（グランドプレーン近傍の磁界強度分布もしくは電界強度分布）を明確にした。これによって、チェックすべきポイントが明確になり設計、変更を支援することが可能となった。
３，コモンモード電流による放射を決めるファクタを見い出すための電磁界解析モデルの最低限度必要な要素、及びその配置方法を明らかにした。これによって、短時間で、設計に必要な情報を入手できるようになった。１週間かかって９０％正確な情報を得るよりも、１分間で５０％正確な情報を得られれば、それで十分メリットがある。本発明はこのような用途に向けのツールとして有効である。
【００４４】
以下に、本発明の効果をまとめる。
第１〜３の実施の形態に係る発明の設計支援ツールおよび設計支援方法は、プリント回路基板グランドプレーン近傍の磁界の強い場所と配線の位置の関係に着目することによって、コモンモード電流を流しづらいプリント回路基板の設計支援が可能となる。
第２の実施の形態に係る発明は、第１の実施の形態にプリント回路基板レイアウト変更手段を合わせもつことによって、コモンモード電流を流しづらいレイアウトになっているかチェックしながら、最適なレイアウト変更が可能となる。
また、第３の実施の形態に係る発明では、レイアウト変更方法を事前に記憶しておく手段を有することで、不慣れな設計者でも成熟した設計者と同じように、最適な設計を短時間に行うことができる。
【００４５】
第４〜６の実施の形態に係る発明の設計支援ツールおよび設計支援方法は、ケーブル接続想定位置の、グランドプレーン近傍電界の強弱に着目することによって、コモンモード電流を流れづらいプリント回路基板および電子機器の設計支援が可能となる。
第５の実施の形態に係る発明では、第４の実施の形態にレイアウト変更手段を合わせもつことによって、コモンモード電流を流しづらいレイアウトになっているかチェックしながら、最適なレイアウト変更が可能となる。
また、第６の実施の形態に係る発明では、レイアウト変更方法を事前に記憶しておく手段を有することで、不慣れな設計者でも成熟した設計者と同じように、最適な設計を短時間に行うことができる。
【００４６】
第７の実施の形態に係る発明は、ケーブル接続想定位置が決まっていない場合に、グランドプレーン近傍の電界の弱い場所をケーブル接続に適した場所として見出すことで、設計者は瞬時にケーブル接続に適した場所を把握することができる。
【００４７】
以下に請求項に即して発明の効果を記載する。
コモンモード電流を抑えたプリント回路基板を設計支援するための設計支援装置を
１．プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手段と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手段と、
その磁界強度分布と配線の位置とを重ね合わせ、磁界が最大値となる位置と配線の位置とが近接するか否かを判断し、その判断結果を出力する手段と、を有することを特徴とする設計支援装置としたので（請求項１）、
磁界および電流が強くなる位置と配線の位置が近接すると、配線によってグランドプレーンは強く励振され、グランドプレーンにコモンモード電流がたくさん流れる。この磁界が強くなる位置と配線の位置との関係に着目することで初めて、配線がグランドプレーンにコモンモード電流を流しやすいか否かの判断できる。
２．また、プリント回路基板にケーブルがつながる電子機器の設計を支援する設計支援装置として、本発明では、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手段と、
ケーブル接続想定位置を入力する手段と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手段と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断してその結果を出力する手段と、を有することを特徴とする設計支援装置としたので（請求項２）、
プリント回路基板にケーブルを接続する場合、そのケーブルをグランドプレーン近傍の電界が強い位置につけると、ケーブルとグランドプレーンの両方が強く励振され、その両方にコモンモード電流がたくさん流れる。ケーブル接続前のグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出し、電界の強い位置とケーブル接続想定位置が一致しないか否かを調べることで初めて、ケーブル接続想定位置が接続に適した位置かどうか判断できる。
３．また、本発明では、
前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断してその結果を出力する手段により、電界強度がある限度値を超えていないと判断された位置、もしくは、電界強度の最小値であると判断された位置をケーブル接続に適した位置として見つけ出し、その位置を出力する手段を有することを特徴とする設計支援装置としたので（請求項３）。
電界強度がある限度値を超えていないと判断された位置、もしくは、電界強度の最小値であると判断された位置をケーブル接続に適した位置として出力することで初めて、ケーブル接続に適した基板上の位置を把握できる。
４．また、本発明では、
さらに、プリント回路基板のレイアウト情報を変更する手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の設計支援装置としたので（請求項４）、
前記１〜３記載の発明に、基板のレイアウトを変更する手段を追加することによって、グランドプレーンの磁界が最大値となる位置の近くに配線を配置している場合には、レイアウトを変更することができる。また変更後再び、磁界強度分布を算出することによって、最適な配線位置を決定することができる。
５．また、本発明では、
前記プリント回路基板のレイアウト情報を変更する手段は、配線の位置の変更，グランドプレーンの形状の変更，フィルタを追加，配線及び電子デバイスにシールドを施し，もしくは，磁界が最大値となる位置への磁性シートの配置によるものである、ことを特徴とする請求項４記載の設計支援装置としたので（請求項５）、
このような変更手段を用いることで、コモンモード電流を抑えたプリント回路基板および電子機器の設計支援が行える。
また、レイアウト変更手段を追加することによって、グランドプレーン近傍の電界強度分布を変えながら、プリント回路基板および電子機器の最適設計を行うことができる。
６．また、本発明では、さらに、レイアウトの変更手段を記憶する手段を有し、当該レイアウトの変更手段を記憶する手段は、少なくとも、ケーブル接続位置付近のグランドプレーンの一部にスリットを設ける手段，グランドプレーン上のケーブル接続位置付近と基板に近接して配置した金属筐体とを接続する手段，配線と電子デバイスにシールドを施す手段，配線位置を変更する手段，フィルタを追加する手段、または、磁性シートを配置する手段を記憶するものであるので（請求項６）、
レイアウトの変更手段方法は無限にあるが、事前の検討によって得た変更手段をこの記憶手段に用意することで初めて、短時間に、効果的なレイアウト変更を可能とする。
７．また、本発明では、
電磁界解析用の電子デバイスのモデルを金属ワイヤと電圧源にて作成し、この電圧源をグランドプレーンと平行に配置することを特徴とする設計支援装置を提供する（請求項７）。
８．前記電圧源の値は、回路シミュレータ用の電子デバイスモデルから抽出するものである、ことを特徴する設計支援装置を提供する（請求項８）。
９．前記電圧源の値は、電子デバイスの端子間電圧もしくは端子電流もしくは電子デバイス近傍の電界もしくは磁界の測定結果をもとに求めるものである、ことを特徴とする設計支援装置を提供する（請求項９）。
１０．また、本発明では、コモンモード電流を抑えたプリント回路基板や電子機器を設計支援する設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
その磁界強度分布と配線の位置とを重ね合わせ、磁界が最大値となる位置と配線の位置とが近接するか否かを判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１０）。
グランドプレーンの磁界が強くなる位置と配線の位置との関係に着目することで初めて、配線がグランドプレーンにコモンモード電流を流しやすいか否かを判断する情報が得られる。
１１．また、本発明では、
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
その磁界強度分布と配線の位置を重ね合わせ、磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、
これらが一致する場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順により基板レイアウトを変更し、再度、上記磁界強度分布を算出する手順と、
前記磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１０）。
グランドプレーンの磁界電流が強い位置と配線の位置が近接するか否かを判断しながらレイアウト変更することで初めて、配線を磁界の弱い場所に移動することができ、コモンモード電流を抑えたプリント回路基板もしくは電子機器を設計することが可能となる。
１２．また、本発明では、
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーンの近傍の磁界強度分布を算出する手順と、
これらが近接する場合には、事前に記憶したレイアウト変更手順からある特定の手段を選び、その変更を施し、再度、上記磁界強度分布を算出する手順と、
磁界の最大位置と配線の位置が近接するか否かを判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１２）。
レイアウト変更方法は無限にあるが、事前の検討によって得た変更手段または成熟した設計者によって作成した変更手順を用意することで初めて、短時間に、効果的なレイアウト変更を可能とする。
１３．また、本発明では、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも１組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、入力されたケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１３）。
ケーブル接続前のグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出し、電界強度がある限度値を超える位置、もしくは、電界強度が最大値である位置とケーブル接続想定位置が一致しないか否かを知ることで初めて、ケーブル接続想定位置が接続に適した位置かどうか判断することができる。
１４、また、本発明では、
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度の最大値と入力されたケーブル接続想定位置が一致するか否か判断する手順と、
これらが一致する場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順によりレイアウトを変更して、再度、上記電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、前記ケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１４）。
発明にレイアウト変更手順を追加することによって、レイアウトを変更しながら、ケーブル接続想定位置の電界を把握することができ、ケーブル接続想定位置の電界を弱くするような設計が可能となる。
１５．また、本発明では、
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度がある限度値を超えるかどうかで判断する方法、もしくは、電界強度の最大値もしくは最小値を基準として判断する方法を用いて、入力されたケーブル接続想定位置での電界の強弱を判断する手順と、
前記電界の強弱を判断する手順において、前記ケーブル接続想定位置における電界強度がある限度値を超えたと判断された場合、もしくは、電界強度の最大値であると判断された場合には、事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順から特定の変更手順を選び、それを用いてレイアウト変更する手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１５）。
レイアウト変更方法は無限にあるが、事前の検討によって得た変更手順もしくは成熟した設計者によって作成した変更手順を事前に用意し、これを用いてレイアウトを変更することで初めて、短時間に、効果的なレイアウト変更を可能とする。
１６．また、本発明では、
設計支援装置に含まれるコンピュータに、
プリント回路基板のレイアウト情報から少なくとも1組の電子デバイスと配線とグランドプレーンとを電磁界解析用のモデルに変換する手順と、
指定された周波数に対して、この電磁界解析モデルを用いてグランドプレーン近傍の電界強度分布を算出する手順と、
電界強度の最小値をケーブル接続に適した位置として見つけ出す手順と、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１６）。
電界強度の最小値をケーブル接続に適した位置として見出すことで初めて、ケーブル接続に適した基板上の位置を把握できる。
１７．また、本発明では、
前記事前に記憶しておいたレイアウトの変更手順は、
ケーブル接続位置付近のグランドプレーンの一部にスリットを設ける、
または、グランドプレーン上のケーブル接続位置付近と基板に近接して配置した金属筐体とを接続する、
配線の位置を変更する、もしくはグランドプレーンの形状を変更する、フィルタを追加する、配線及び電子デバイスにシールドを施す、磁界が最大値となる位置に磁性シートを配置する、ことを特徴とする設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１７）。
これらのような変更手順を用いることで初めて、コモンモード電流を抑えたプリント回路基板および電子機器の設計支援が容易に行える。
１８．また、本発明では、
前記電磁界解析用の電子デバイスのモデルは、金属ワイヤと電圧源にて作成し、この電圧源をグランドプレーンと平行に配置することにより形成される、ことを特徴とする設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１８）。
１９．また、本発明では、
上記電圧源の値は、回路シミュレータ用の電子デバイスモデルから抽出されることを特徴する設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項１９）。
２０．また、本発明では、
上記電圧源の値は、電子デバイスの端子間電圧もしくは端子電流もしくは電子デバイス近傍の電界もしくは磁界の測定結果をもとに求められることを特徴とする設計支援装置に含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読みとり可能な記録媒体を提供する（請求項２０）。
【図面の簡単な説明】
【図1】  第１の実施の形態を示すブロック図
【図２】  実施例を説明するために用いたプリント回路基板の前面図と断面図
【図３】  電磁界解析用のモデル
【図４】  電磁界解析空間
【図５】  グランド近傍の磁界強度分布
【図６】  放射パターンの測定結果
【図７】  放射パターンの計算結果
【図８】  基板Ａの磁界強度分布
【図９】  基板Ｂの磁界強度分布
【図１０】  基板Ａの放射パターン
【図１１】  基板Ｂの放射パターン
【図１２】  第２の実施の形態を示すブロック図
【図１３】  グランドプレーン形状を変更した例
【図１４】  第３の実施の形態を示すブロック図
【図１５】  第３の実施の形態がもつデータベース
【図１６】  第４の実施の形態を示すブロック図
【図１７】  ケーブル接続想定位置を指定した例
【図１８】  グランドプレーン近傍の電界強度分布
【図１９】  Ａ点にケーブルをつけた場合の電界強度分布
【図２０】  Ｂ点にケーブルをつけた場合の電界強度分布
【図２１】  Ａ点にケーブルをつけた場合の放射パターン
【図２２】  Ｂ点にケーブルをつけた場合の放射パターン
【図２３】  第５の実施の形態を示すブロック図
【図２４】  グランドプレーンにスリットを設けた場合の電界強度分布
【図２５】  配線と電子デバイス部分をシールドした場合の電界強度分布
【図２６】  金属筐体を設けた場合の電界強度分布
【図２７】  第６の実施の形態を示すブロック図
【図２８】  第６の実施の形態がもつデータベース
【図２９】  第７の実施の形態を示すブロック図
【図３０】  ケーブル接続に適した位置を示した図
【図３１】  電圧源の従来の配置方法を適用したときのレイアウト図
【図３２】  ＬＳＩパッケージ構造の平面図およびその断面図
【図３３】  図３２のＬＳＩパッケージ構造を電磁界解析モデルで表現した平面図およびその断面図
【図３４】  従来技術の回路基板設計方法を示すフローチャート
【図３５】  従来技術のＣＡＤ装置の動作概念図
【図３６】  ノーマルモード電流とコモンモード電流
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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