JPH11316774A - プリント基板の設計方法及び設計装置 - Google Patents
プリント基板の設計方法及び設計装置Info
- Publication number
- JPH11316774A JPH11316774A JP10135923A JP13592398A JPH11316774A JP H11316774 A JPH11316774 A JP H11316774A JP 10135923 A JP10135923 A JP 10135923A JP 13592398 A JP13592398 A JP 13592398A JP H11316774 A JPH11316774 A JP H11316774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- path
- signal
- layer
- wiring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
て、電磁放射ノイズを大幅に低減させる。 【解決手段】信号線パタンを持つ信号層、複数種類の電
源パタン領域を持つ電源層およびグランド層を持つプリ
ント基板において、電源電流及び信号電流の経路とその
リターン電流の経路に電源スリットが重ならないように
配線変更や、電源層スリットの変更を行い、前記電源パ
タン領域を電源電流及び信号電流についてそのリタン電
流が作る経路のループの長さ、面積を小さくする。
Description
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。
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。
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。
ト基板の設計方法は、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
信号パターンが形成される信号層とを含む複数層のプリ
ント基板の設計方法において、放射ノイズを低減すべき
前記複数層間で形成される配線経路と前記電源層の電源
パターン領域の境界との関係を、電源電流及び信号電流
のうち少なくとも一方についてそのリターン電流を考慮
して決定することを特徴とする。本発明によれば、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、放射ノイズを低減できる。
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(1
3)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パターンのデータを
変更する変更手段(123)とを具備することを特徴と
する。本発明の一態様では、前記パターンのデータの変
更が、前記信号層の信号線パターン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一つの変更を行
うものであることを特徴とする。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(122
b)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(123
a)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。
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。
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。
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。
1,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。
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。
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。
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、3.3
V)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)、(P
X3,PY3)、(PX4,PY4)、(PX5,PY
5)、(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。
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)、(S
X2,SY2)、(SX3,SY3)、(SXn,SY
n)からなる。
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net
1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。
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。
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。
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、40
2の輪郭を表す各構成線と、信号層L1上の信号線40
5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。
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×PX m−PYm×PXm+1)/(PXm−PXm+1)…・・式1 で表すことができる。
点を(SXm,SYm),(SXm+1,SYm+1)
とすると式 Y=(SYm−SYm+1)/(SXm−SXm+1)X+(SYm+1×SX m−SYm× SXm+1)/(SXm−SXm+1)…・式2 で表すことができる。
m−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。
は(Xk,Yk)は、 (Xk,Yk)=((b2−b1)/(a1−a2),
(a1b2−a2b1)/(a1−a2)) となり、PXm≦Xk≦PXm+1∩PYm≦Yk≦P
Ym+1が成立すれば重複する点を求めることができ
る。
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net
1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−SY
1)2}1/2で求めることができる。
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)。
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
処理と、その配線変更処理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の配線変更処理とにより行う。配線
変更処理は図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。
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。
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)。
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
処理のルーチンにより再度配線変更処理を行う。
変更処理のステップ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。
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S60
6)。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。
した図を示している。配線変更処理では信号層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70
1の配線が成立する。
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。
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。
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S80
2)、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。
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9
2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。
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。
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S100
1)。
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P
1、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,PY
2、 PX3,PY3、 PXn,PYn、 PX
1’,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,RY
1、 RX2,RY2)のように抽出する。
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)。
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。
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(5
V)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。
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。
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12
1b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121
a、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。
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〜S
205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。
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)。
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171
0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171
3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。
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180
1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1
715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)は行わず結
果を表示する(ステップS310)。もし、配線変更処
理によって、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、
配線変更処理の処理へ進むことになる。
08)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L
4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。
層における電源間スリットの変更処理(ステップS16
09)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。
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210
3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。
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。
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。
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。
を示す図。
ロー図。
図。
と電源間スリットが重なる例。
例。
と電源スリットが重なる図11以外の例。
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。
板の構成の一例を示す図。
路の変更例。
路の変更例。
重ならないように電源間スリットを変更した例。
重ならないように電源間スリットを変更した例。
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、122
b…第2の判断部、123…変更部。
Claims (7)
- 【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パ
ターンが形成される信号層とを含む複数層のプリント基
板の設計方法において、 放射ノイズを低減すべき前記複数層間で形成される配線
経路と前記電源層の電源パターン領域の境界との関係
を、電源電流及び信号電流のうち少なくとも一方につい
てそのリターン電流を考慮して決定することを特徴とす
るプリント基板の設計方法。 - 【請求項2】 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
パターンのデータを変更する変更手段とを具備すること
を特徴とするプリント基板の設計装置。 - 【請求項3】 前記パターンのデータの変更が、前記信
号層の信号線パターン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一つの変更を行うものである
ことを特徴とする請求項2記載のプリント基板の設計装
置。 - 【請求項4】 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請求項3記載のプリント基板の設計
装置。 - 【請求項5】 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3記
載のプリント基板の設計装置。 - 【請求項6】 請求項2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7】 請求項6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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13592398A JP3772529B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | プリント基板の設計装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13592398A JP3772529B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | プリント基板の設計装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11316774A true JPH11316774A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3772529B2 JP3772529B2 (ja) | 2006-05-10 |
Family
ID=15163019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13592398A Expired - Fee Related JP3772529B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | プリント基板の設計装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3772529B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7080343B2 (en) | 2002-05-13 | 2006-07-18 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for selecting a printed circuit board |
| JP2007123743A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Sony Corp | フレックスリジッド基板、光送受信モジュール及び光送受信装置 |
| JP2007226566A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Fujitsu Ltd | リターンルート探索装置、回路設計装置、リターンルート探索プログラム、および回路設計プログラム |
| JP2007328463A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Zuken Inc | プリント基板におけるパターンのループ形状の計算方法、その装置、コンピューター読み取り可能な記録媒体およびプログラム |
| JP2009151363A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Ydc Corp | 基板設計装置 |
| US8402422B2 (en) | 2010-03-17 | 2013-03-19 | Fujitsu Limited | Wiring design device, method and recording medium |
| JP2013219182A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Canon Inc | プリント回路板 |
| KR101417865B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2014-07-09 | 주식회사 만도 | 솔레노이드 구동 장치 |
-
1998
- 1998-05-01 JP JP13592398A patent/JP3772529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7080343B2 (en) | 2002-05-13 | 2006-07-18 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for selecting a printed circuit board |
| JP2007123743A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-17 | Sony Corp | フレックスリジッド基板、光送受信モジュール及び光送受信装置 |
| JP2007226566A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Fujitsu Ltd | リターンルート探索装置、回路設計装置、リターンルート探索プログラム、および回路設計プログラム |
| JP2007328463A (ja) * | 2006-06-06 | 2007-12-20 | Zuken Inc | プリント基板におけるパターンのループ形状の計算方法、その装置、コンピューター読み取り可能な記録媒体およびプログラム |
| JP2009151363A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | Ydc Corp | 基板設計装置 |
| US8402422B2 (en) | 2010-03-17 | 2013-03-19 | Fujitsu Limited | Wiring design device, method and recording medium |
| KR101417865B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2014-07-09 | 주식회사 만도 | 솔레노이드 구동 장치 |
| JP2013219182A (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-24 | Canon Inc | プリント回路板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3772529B2 (ja) | 2006-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6691296B1 (en) | Circuit board design aiding | |
| JP5396502B2 (ja) | 配線基板の設計システム、設計データの解析方法および解析プログラム | |
| JP2000305968A (ja) | プリント回路基板特性評価装置、プリント回路基板特性評価方法、及び記憶媒体 | |
| JP2005196406A (ja) | 電源ノイズを抑えた半導体集積回路の設計方法 | |
| JP3772529B2 (ja) | プリント基板の設計装置 | |
| JP5731837B2 (ja) | 設計支援装置およびその情報処理方法 | |
| JP5241358B2 (ja) | プリント基板設計支援プログラム、プリント基板設計支援方法及びプリント基板設計支援装置 | |
| US20030074638A1 (en) | Design support apparatus for circuit including directional coupler, design support tool, method of designing circuit, and circuit board | |
| JP5725840B2 (ja) | 設計支援装置およびその情報処理方法 | |
| US8132145B2 (en) | Printed circuit board design support method and apparatus | |
| JP2004252743A (ja) | 多層配線基板の設計装置、その設計方法及び記録媒体 | |
| JP3799949B2 (ja) | プリント基板 | |
| JP2007286691A (ja) | 集積回路設計装置 | |
| JP4283647B2 (ja) | レイアウトチェックシステム | |
| JP2003152290A (ja) | プリント配線基板 | |
| JPH1174644A (ja) | 多層プリント配線基板及びその自動配線方法 | |
| JPH11259551A (ja) | プリント基板部品配置・配線cad装置 | |
| JP2003283177A (ja) | 電子装置の放射ノイズ低減装置 | |
| JP2002312418A (ja) | プリント基板設計装置、プリント基板設計方法、及びその制御プログラム | |
| JP2006127495A (ja) | 配線基板の設計システム、設計データの解析方法および解析プログラム | |
| JP2009151363A (ja) | 基板設計装置 | |
| JP4240553B2 (ja) | プリント基板製造用cad装置による電源回路の設計方法 | |
| JP2003078221A (ja) | プリント基板 | |
| JPH08321685A (ja) | 多層プリント板 | |
| US11439015B2 (en) | Surface mount device placement to control a signal path in a printed circuit board |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051019 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051101 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051222 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060206 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100224 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110224 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120224 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130224 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130224 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140224 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |