JPH07334537A - 配線基板ｃａｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線長の最短化を図りつつも、信号の流れを
途切れさせることない部品配置が行える配線基板ＣＡＤ
装置を提供する。 【構成】 回路図上の部品を、一信号の経路と見なせる
もの同士をグル−プ化し（ステップＳ２６０）、これら
のグル−プ毎に配置制限を設け（ステップＳ２７０）、
設けた制限内に各グル−プ内の部品のレイアウトを決定
する（ステップＳ３２０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板上における部品の配
置位置を決定する配線基板ＣＡＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の配線基板ＣＡＤ装置は、近年プリ
ント基板やＭＣＭ（マルチチップモジュール）の実装設
計に盛んに利用されている。一般にプリント基板の実装
設計とは、回路設計によって作成された回路図に基づ
き、それぞれの部品を基板上のどこに配置するか、ある
いは部品間の配線経路の接続をどのように行なうかを決
定する基板レイアウトの作成作業であり、この実装設計
をより効率良く行うため、上記部品の置位置決定には重
心法、知識を用いた方法等、様々な手法が提案されてい
る。

【０００３】上記重心法とは、既に配置されている部品
と、これから配置しようとする部品の間にはピン端子間
に張力が発生しているとして、これから配置しようとす
る部品をこれらの張力の合成ベクトルが０（ゼロ）にな
るような位置（重心）に配置しようとする方法をいう
（参考文献：プリント基板のＣＡＥ 応用技術出版 第３
章、４章記載）。また後者は、部品の種類や接続情報を
もとに、核となる部品間の信号の流れをパターン化し、
そのパターンに適合する部品群を配置するものである
（参考文献：情報処理学会研究報告「プリント基板自動
配置への知識利用」vol.89, no.14, 松下電器産業
（株） 大岩他）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記重心
法を用いた従来技術では、確かに配線長の最短化が図れ
るが、図１２に示すように、このような最短化を行うが
故に、後の配置の妨げになるような部品配置が行われ、
そのため配置しきれない部品が生じてしまい、結果とし
て、信号の流れが途切れるようなレイアウトになってし
まうという問題点があった。図１２はピン端子ｐ１−ｐ
３、ｐ２−ｐ４、ｐ５−ｐ６間を結ぶ配線ａ１、ａ２、
ａ３の最短化を図った配置結果であるが、これでは図中
の部品ａ４、ａ５は基板上の余白部分が充分あるにも拘
らず配置不可能となる。

【０００５】一方、知識を用いた後者の方法は、基板上
に余白が多いうちはよいものの、配置作業が進むうちに
配置済み部品が邪魔になり、適合パターンが存在しなく
なる。その結果、残った部品の配置位置は、全て対話編
集によって決定する必要がある。上記配置漏れは回路動
作のトラブルを引き起こし、また基板の電気特性にも悪
影響を及ぼす。このような配置漏れが生じた場合、対話
編集機能による修正がなされるが、これにはベテラン設
計者の設計知識が必要であり、とても容易に行えるもの
でなく、設計効率に悪影響を及ぼしていた。

【０００６】本発明は、前記問題点に鑑み、配線長の最
短化を図りつつも、信号の流れを途切れさせることない
部品配置が行える配線基板ＣＡＤ装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の配線基板ＣＡＤ装置は、基板上の定位置に
配される外部接続端子を始点、終点部品として、全ての
始点部品から終点部品までの信号経路をネット情報を参
照して検出する信号経路検出手段と、始点部品から終点
部品までの部品群を各信号の経路毎にグル−プ化するグ
ル−プ化手段と、基板上を検出された信号経路数だけ始
点部品から終点部品までの各信号経路に沿った帯状の領
域に分割する領域分割手段と、グル−プ化手段によって
グル−プ化された部品群のレイアウトを各分割領域内に
決定するレイアウト決定手段とを備えることを特徴とし
ている。

【０００８】請求項１記載の配線基板ＣＡＤ装置は更
に、前記外部接続端子以外にも、始点、終点部品とみな
せる部品の設定入力を設計者から受け付ける設定入力部
を備え、前記信号経路作成部は、設定入力部に設定入力
された部品間の信号経路を作成することを特徴としてい
る。

【０００９】請求項１、２記載の配線基板ＣＡＤ装置は
更に、グル−プ化手段によってグル−プ化された部品群
のレイアウトが、前記分割領域内に決定可能か否かを判
定する可否判定部と、可否判定部が決定不可を判定した
場合、前記レイアウト決定手段の動作を禁止する禁止部
とを備えることを特徴としている。

【００１０】

【作用】請求項１の配線基板ＣＡＤ装置によれば、基板
上の定位置に配される外部接続端子を始点、終点部品と
して、全ての始点部品から終点部品までの信号経路が、
信号経路検出手段によってネット情報を参照することで
検出される。始点部品から終点部品までの部品群は、グ
ル−プ化手段によって各信号の経路毎にグル−プ化され
る。基板上の領域は、検出された信号経路数だけ、始点
部品から終点部品までの各信号経路に沿った帯状の領域
へと分割される。グル−プ化手段によってグル−プ化さ
れた部品群のレイアウトは、レイアウト決定手段によっ
て各分割領域内に決定される。

【００１１】また、請求項２において、配線基板ＣＡＤ
装置は設定入力部を備えるので、前記外部接続端子以外
にも、始点、終点部品とみなせる部品の設定入力が設計
者から受け付けられる。設定入力部に設定入力された部
品間の信号経路は、前記信号経路作成部によって作成さ
れる。また、請求項３において、請求項１、２記載の配
線基板ＣＡＤ装置は更に可否判定部と、禁止部とを備え
るので、グル−プ化手段によってグル−プ化された部品
群のレイアウトが、前記分割領域内に決定可能か否かが
可否判定部によって判定される。可否判定部が決定不可
を判定した場合、禁止部によって前記レイアウト決定手
段の動作が禁止される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。配線基板ＣＡＤ装置のブロック図を図１に示す。本
図に示すように配線基板ＣＡＤ装置は、ディスプレィ１
０と、ポィンティングデバイス２０、設計情報記憶部３
０と、部品群バッファ４０と、ネット情報テーブル５０
と、属性空白欄補足部６０と、信号経路部品列バッファ
７０と、信号経路部品列作成部８０と、経路領域確保部
９０と、優先配置経路決定部１００と、配置制限選択部
１１０と、ＲＯＭ１２０と、ＣＰＵ１３０とで構成され
る。

【００１３】ディスプレィ１０には、図２に示すよう
に、部品及びプリント基板を模した画像が表示される。
ポィンティングデバイス２０は、操作者の操作に応じ
て、マウスカーソルｍ１を移動させることで、対話編集
の入力環境を設計者に提供する。設計情報記憶部３０に
は回路設計時に設計者によって入力された設計情報が記
憶されている。ここに記憶されているのは”７４１
５”、”７４１６”等の部品名、”ＣＰＵ”、”メモ
リ”、”抵抗”など、それぞれの部品が果たす機能を示
す情報、各パッケージの縦、横、高さの寸法、および、
ピンの相対位置、ピンの形状、基板の縦、横の寸法が示
す基板の形状、基板の層数等である。これらは部品配置
を行う上で必要不可欠なものであるが、本発明の主眼で
ないため、説明をここまでに留めておく。これらの情報
に基づき、基板上のレイアウトを決定することで実装設
計が行われる。

【００１４】作業バッファ３５には、上記画像表示用の
基板及び部品の元データが作成される。本実施例におけ
るプリント基板及び部品はこの元データのものが該当
し、本基板上の各位置には図２に示すように左端を原点
（０、０）とするｘ，ｙ座標が与えられ、各部品の配置
は、このｘ，ｙ座標の決定により行われる。部品群バッ
ファ４０には、図３（ｂ）に示すように回路設計の段階
で作成された全ての部品の識別番号が羅列してある。図
３（ｂ）は、図３（ａ）に示す回路図で使用されている
部品の識別番号を羅列したものである。図中の「ＣＮ
０」、「ＩＣ１」が、回路設計の段階で設定された識別
番号であり、通常、部品番号と呼ばれる。以降、各部品
を指し示す場合、この部品番号を用いる。

【００１５】ネット情報テーブル５０には、回路設計の
段階で入力された、配線接続についての情報がその入出
力属性を明確にするようなフォーマットで記述されてい
る。ネット情報とは、図４に示すように、回路図上で配
線接続されているのがどの部品のどのピン端子同士であ
るかが示される情報である。「ｎｅｔ（０）」は、配線
に命名されたネット名であり、また「ｎｅｔ（０）」の
横の並びに、「ＣＮ０」、「０ｐｉｎ」、「ＩＣ１」、
「３ｐｉｎ」が記述されているが、これにより、配線接
続がなされているピン端子がどれであり、またそのピン
端子がどの部品のものであるかが示される。更に図中の
ｚ１、ｚ２は、「ｎｅｔ（０）」の入出力属性を示して
いる。尚、図４にはｙ１、ｙ２、ｙ３に示すように、空
白となっている入出力属性が存在するが、これは、回路
設計時の設定抜けであり、ネット情報テーブル５０のフ
ォーマットでは、これらが非常に明確になる。

【００１６】属性空白欄補足部６０は、ネット情報テー
ブル５０のフォーマットで記述されることにより明らか
になる入出力属性の設定抜けを補足する。属性空白欄補
足部６０のフロ−チャ−トを図５に示す。先ず属性空白
欄補足部６０は、ネット情報テーブル５０から入出力属
性の空白覧を１つ選択し（図５のステップＳ１０）、選
択された入出力属性のネット情報のうち、入出力属性が
空白でない側の部品を他方部品とする（ステップＳ２
０）。他方部品決定後、他方部品の入出力属性が入力で
あるかを判定し（ステップＳ３０）、入力であるなら、
空白属性を出力に設定する（ステップＳ４０）。もし入
力でなければ、他方部品の入出力属性が出力であるかを
判定し（ステップＳ５０）、もし出力であれば、空白属
性を入力に設定する（ステップＳ６０）。入出力属性が
双方向であれば（ステップＳ７０）、空白属性を双方向
（ステップＳ８０）、入出力属性がＶｃｃ入力を示して
いれば入力（ステップＳ９０、Ｓ１００）、Ｇｎｄであ
れば出力と設定する（ステップＳ１１０、Ｓ１２０）、
他方部品の入出力も未定義である場合（ステップＳ１３
０）、そのネット情報のメンバーと同一のメンバーを含
むネット情報を探し出し（ステップＳ１４０）、探し出
したネット情報より入出力属性を決定する（ステップＳ
１５０）。

【００１７】信号経路部品列バッファ７０には、図６
（ｂ）に示すように部品群バッファ４０に記憶されてい
る部品群のうち、信号の経路とみなせるひとまとまりが
グル−プ化され、それらのグル−プが個別に格納されて
いる。信号とは映像信号、制御信号、割り込み信号等で
あるが、これらの流れは、上記各ピン端子の入出力属性
によって明らかになる。このような情報を参照して、部
品列によって信号の流れを表したものが上記信号経路に
該当する。上記図６（ｂ）の信号経路PAS（０）は、図
６（ａ）に示す回路図中の、参照符号ｓ１の向きの信号
の流れを表現したものであり、信号経路PAS（１）は、
参照符号ｓ２の向きの信号の流れを表現したものであ
る。これらのＣＮ０、ＣＮ１のように、経路内の先頭及
び末尾の部品は、それぞれ先頭部品、末尾部品と称され
る。

【００１８】信号経路部品列作成部８０は、信号経路を
作成する。信号経路作成のフロ−チャ−トを図７に示
す。信号経路部品列作成部８０が起動されると、先ず対
話編集を行い、スタート部品、ゴール部品、即ち、信号
経路の上流、下流とみなせる部品を操作者に設定させる
（図７のステップＳ１６０）。設定がなされると、信号
経路部品列（０）の先頭部品をスタート部品にする（ス
テップＳ１８０）。次に部品群バッファ４０中の部品群
から、分岐先となる部品、すなわち分岐部品を１つ選ぶ
（ステップＳ１９０）。選択後、信号経路PAS（ｋ）(k=
0,1,2,3・・・・・N)の末尾部品（部品列のメンバーが１部品
の場合は、先頭部品が末尾部品になる。）と分岐部品と
がメンバーとして含まれる全てのネット情報ｎｅｔ
（ｍ）（m=0,1,2,3・・・・・N）を全て探し出し（ステップ
Ｓ２００）、ｎｅｔ（ｍ）（m=0,1,2,3・・・・・N）のう
ち、出力→入力、入力←出力、双方向のものをそれぞれ
集計する（ステップＳ２１０）。部品ＩＣ１、ＩＣ２
（図８参照）が末尾、分岐部品であるとき、ｍ＝８とな
り、そのうちわけは、出力→入力が３本、双方向が２本
で、入力←出力が２本であるので（ステップＳ２２
０）、信号経路に部品ＩＣ２を追加する（ステップＳ２
３０）。ゴール部品が追加されるまでこのような処理を
繰り返すと、信号経路が１つ生成する。信号経路生成処
理は、ゴール部品が信号経路に追加されることで終了す
るが（ステップＳ２３５）、生成後、信号経路部品列作
成部８０は、再度スタート部品、ゴール部品の設定を操
作者に行わせ（ステップＳ１８０）、部品群バッファ４
０中の未だ選択がなされていない部品、即ち残部品群か
ら、新たな部品列を生成する。図６（ａ）に示した流れ
で、信号経路を作成すると、図６（ｂ）に示す信号経路
が得られる。

【００１９】尚、上記本数の評価に代えて、映像信号、
音声信号等、重要な信号には重み付けを行い、その重み
値を、経路作成時の評価に用いてもよい。経路領域確保
部９０は、基板上に各経路分の配置制限を確保する。Ｎ
個の信号経路部品列が既に得られているなら、プリント
基板上にＮ−１本の境界線を生成し、これらの境界線で
区切られた領域を配置制限とする。図９のように信号経
路が４組み生成された場合、経路領域確保部９０は、プ
リント基板上に３本の境界線を生成する。

【００２０】優先配置経路決定部１００は、信号経路部
品列内の部品の部品数を評価基準にすることにより、各
信号経路部品列に優先度を設定して、これらの優先順位
に基づき、部品配置が行われるようにする。図６（ｂ）
の一例では、信号経路PAS（０）の部品数が５個、信号
経路PAS（０）が６個であるので、信号経路PAS（０）→
信号経路PAS（１）の順に優先順位を設定する。尚、優
先度設定は部品数以外にも、部品面積、接続総本数に基
づいて行ってもよい。

【００２１】配置制限選択部１１０は、配置が行われる
信号経路内にコネクタ等、配置位置が定められている部
品が存在すれば、この配置位置が含まれる配置制限を選
択する。また信号経路内の部品のうち最大幅のものを探
し出し、配置制限の幅を探し出した幅へと変更する。Ｒ
ＯＭ１２０には、配線基板ＣＡＤ装置を制御するプログ
ラムが記録されている。

【００２２】ＣＰＵ１３０は、配線基板ＣＡＤ装置の処
理制御を行う。制御内容のフロ−チャ−トを図１０に示
す。処理対象が、図３（ａ）に示した回路図である場合
のＣＰＵ１３０の動作を以下に説明する。属性空白欄補
足部６０を起動して、属性空白欄補足部６０に空白入出
力属性の補足を行わせる（ステップＳ２５０）。補足
後、信号経路部品列作成部８０を起動して、部品群のう
ち、信号経路となる一連ものを対話編集によりグル−プ
化させ、図６（ｂ）に示した信号経路PAS(0)、信号経路
PAS(1)を作成させる（ステップＳ２６０）。作成後、基
板上に１本の境界を経路領域確保部９０に生成させ、基
板領域を２つに区分する（ステップＳ２７０）。区分
後、信号経路に優先順位を設け、優先順位の高い信号経
路PAS（０）を先ず選択する（ステップＳ２８０）。選
択後、配置を行う信号経路の配置制限を選択し（ステッ
プＳ３１０）、変更後の制限内に信号経路中の部品を配
置してゆく（ステップＳ３２０）。配置終了後、次順位
の信号経路PAS（１）を選択し、選択した信号経路のゴ
ール部品が既に配置されているか否かを調べる（ステッ
プＳ２９０）。図６（ｂ）に示すように、ＣＮ２は未配
置なので、信号経路の配置制限を選択し（ステップＳ３
１０）、変更後の制限内に信号経路中の部品を配置して
ゆく（ステップＳ３２０）。

【００２３】尚、信号経路内に、配置位置が固定化され
ているものがあれば、その部品の配置は配置制限に拘ら
ず固定化される。またスタート部品及びゴール部品が配
置済みならば、配置制限を無視して未配置領域に信号経
路内の残部品を配置してゆく（ステップＳ３００）。以
上の動作の結果、図３（ａ）に示した回路図中の各部品
は、図１１に示すように配置される。

【００２４】以上説明してきたように本実施例によれ
ば、回路図上の各信号経路が基板上に形成できるように
配置制限を設け、制限内で部品配置を行うため、信号経
路を途切れさせることなく、配線長の最短化を図ること
ができる。尚、対話編集によって上記配置制限内の配置
済み部品群を移動させることで、配置済み部品が邪魔な
場合に、基板レイアウトを変更できるようにしてもよ
い。

【００２５】また、上記実施例では、部品配置に重心法
を用いた場合で説明を行ったが、他の配置方法を用いて
もよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１の発
明に係る配線基板ＣＡＤ装置によれば、信号経路毎にグ
ル−プ化された部品群のレイアウトは各分割領域内に決
定されるため、配線長の最短化が図る部品配置を行う
際、配置漏れとなる部品数は著しく低減することにな
る。その結果、基板上の信号の流れが途切れさせるよう
な不良レイアウトの生成確率は一段と低下し、設計効率
を向上させることができる。

【００２７】また、請求項２に係る配線基板ＣＡＤ装置
によれば、前記外部接続端子以外にも始点、終点部品と
みなせる部品間の信号経路が作成されるため、フレシキ
ブルなグル−プ化により、各部品のレイアウトを決定す
ることができる。また、請求項３に係る配線基板ＣＡＤ
装置によれば、可否判定部によって決定不可が判定され
た場合、禁止部によって前記レイアウト決定手段の動作
が禁止されるので、たとえ基板面積がかなり制約されて
いて分割領域内に部品群のレイアウトが決定できなくて
も、余白領域を効率的に利用したレイアウトを作成する
ことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】配線基板ＣＡＤ装置のブロック図である。

【図２】ディスプレィ１０に表示された表示内容を示す
図である。

【図３】回路設計図と、その回路図中の部品群を示す図
である。

【図４】ネット情報テーブル５０の一例を示す図であ
る。

【図５】属性空白欄補足部６０が行う入出力属性補足処
理のフロ−チャ−トである。

【図６】信号経路の概念を説明するための図である。

【図７】信号経路の手順を示すフロ−チャ−トである。

【図８】信号経路作成を説明するための図である。

【図９】配置制限作成の一例を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図１０】本発明に係る配線基板ＣＡＤ装置の処理内容
を示すフロ−チャ−トである。

【図１１】本発明による基板レイアウトの一例を示す図
である。

【図１２】配置漏れが生じたレイアウトの一例である。

【符号の説明】

１０ ディスプレィ ２０ ポィンティングデバイス ３０ 設計情報記憶部 ３５ 作業バッファ ４０ 部品群バッファ ５０ ネット情報テーブル ６０ 属性空白欄補足部 ７０ 信号経路部品列バッファ ８０ 信号経路部品列作成部 ９０ 経路領域確保部 １００ 優先配置経路決定部 １１０ 配置制限選択部 １２０ ＲＯＭ １３０ ＣＰＵ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上の定位置に配される外部接続端子を
   始点、終点部品として、全ての始点部品から終点部品ま
   での信号経路をネット情報を参照して検出する信号経路
   検出手段と、 始点部品から終点部品までの部品群を各信号の経路毎に
   グル−プ化するグル−プ化手段と、 基板上を検出された信号経路数だけ始点部品から終点部
   品までの各信号経路に沿った帯状の領域に分割する領域
   分割手段と、 グル−プ化手段によってグル−プ化された部品群のレイ
   アウトを各分割領域内に決定するレイアウト決定手段と
   を備えることを特徴とする配線基板ＣＡＤ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の配線基板ＣＡＤ装置は更
   に、 前記外部接続端子以外にも、始点、終点部品とみなせる
   部品の設定入力を設計者から受け付ける設定入力部を備
   え、 前記信号経路作成部は、設定入力部に設定入力された部
   品間の信号経路を作成することを特徴とする配線基板Ｃ
   ＡＤ装置。
3. 【請求項３】請求項１、２記載の配線基板ＣＡＤ装置は
   更に、 グル−プ化手段によってグル−プ化された部品群のレイ
   アウトが、前記分割領域内に決定可能か否かを判定する
   可否判定部と、 可否判定部が決定不可を判定した場合、前記レイアウト
   決定手段の動作を禁止する禁止部とを備えることを特徴
   とする配線基板ＣＡＤ装置。