JP2005301474A - Ｃａｄを用いたプリント基板の部品実装設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＡＤを用いてプリント基板設計を行うプリント基板の部品実装設計において、実装に関する不具合が試作段階で十分抽出しきれず、量産段階において不具合が発生し対策に不必要な時間と費用を費やしていた。
【解決手段】ＣＡＤを用いてプリント基板の部品実装設計を行う際、部品データベースの中に予め実装に関係する範囲情報を入力しておき、干渉処理手段を用いて部品相互の実装に関する干渉を検査することにより、実際の実装設備を用いた部品実装工程にて問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＣＡＤを用いてプリント基板を設計する際の部品実装設計方法に関するものである。

従来のこの種の技術は、プリント基板の設計終了後、ＣＡＤを用いて部品の座標データを加工して出力し部品の実装効率を向上させる方法を提供するものがある（特許文献１参照）。
特開平６−２０３１０３号公報

ＣＡＤを使用したプリント基板の設計は、回路に使用される電子、電気部品を予めＣＡＤ内に部品データとして登録しておき、その部品データを用いて、与えられたプリント基板の形状データの中に部品を実装する座標を入力した後、回路配線データを用いて、決められた部品相互の接続点を回路図情報に従って接続する方法が一般的である。

この入力されたデータを用い、プリント基板作成用データを出力し、そのデータを用いてプリント基板を作成し、その上に電子、電気部品を実装することにより電子制御装置を作成し機器に組み込み商品と成す。商品開発は、多くの場合、１〜３回の試作段階を経て多様な問題点を、評価、実験により抽出し改善を加え量産に至る。実装機による実装上の問題点もこの試作段階にて改善し問題無く量産に移行しなければならないが、多くの場合、試作は人手により部品を実装される場合が多く、実装設備上の問題点を完全に抽出するのが困難であり、最悪の場合、量産段階で問題点解決のための金型変更等を実施しなければならなくなり、金銭的、時間的に不経済であった。

前記問題点を解決するために、本発明のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法は、ＣＡＤを用いてプリント基板設計する際の部品データベースに部品の実装設計に関するデータを予め入力しておき、プリント基板設計中、設計後に検査処理手段を用いて検査することにより、試作段階での完成度を高め、量産段階での問題点を解消する。

本発明のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法はＣＡＤを用いて部品実装設計を行なう際、部品データベースの中に予め実装に関係する範囲情報を入力しておくことにより、干渉処理手段を用いて部品相互の実装に関する干渉を検査することにより、実際の実装設備を用いた部品実装工程にて問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することが出来る。

第１の発明は、部品データベース内に予め入力された部品の外形範囲情報を用いて、ＣＡＤシステム内に設けられた干渉処理手段により部品相互の干渉を検査し、実際の実装設備を用いた部品実装工程にて問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することが出来る。

第２の発明は、特に第１の発明で部品の外形範囲情報と共に、実装機の持つ近接部品との干渉範囲情報を部品データベース内に入力しておくことにより、ＣＡＤ内に設けられた干渉処理手段を用いて部品相互の干渉を検査し、実際の実装設備を用いた部品実装工程に
て問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することが出来る。

第３の発明は、特に第１の発明で部品の外形範囲情報と共に、人の手による部品挿入時の近接部品との干渉範囲情報を部品データベースに入力しておくことにより、ＣＡＤ内に設けられた干渉処理手段を用いて部品相互の干渉を検査し、実際に部品を手挿入する工程にて問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することが出来る。

第４の発明は、特に第１の発明で部品の外形範囲情報と共に、実装機の持つ近接部品との干渉範囲情報内に高さ情報を予め入力しておくことにより、ＣＡＤ内に設けられた干渉処理手段を用いて、プリント基板上に配置された部品と、実装機の持つ干渉範囲情報を干渉処理手段を用いて高さ毎に検査し、より精度の高い検査をＣＡＤ上で行なうことが出来る。

第５の発明は、第１の発明を用いて第２〜４の発明の検査を行なう際に部品の実装順序を書きこんだ情報処理順序テーブルを設け、そのテーブルに書きこまれた順序に従って干渉検査処理を行うことにより、より精度の高い検査を行なうことが出来る。

第６の発明は、第５の発明の、情報処理順序テーブルを書き換え可能とすることにより、生産工程が変更となった時に問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することが出来る。

第７の発明は、部品データベースとは別に、製品としてプリント基板が収納される構造体の形状情報を同一ＣＡＤ内に持たせることにより、前記の部品データベースと干渉処理を用いて製品組み立て上に問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することが出来る。

第８の発明は、第１から７の発明を用いて検査を行なう際、書き換え可能な干渉可能距離を記載したテーブルを設けることにより、実装工場、工程毎に実現できる実装精度が異なる場合このテーブルを書き換えて検査することにより、実際の部品実装工程にて問題が生じないかをＣＡＤ上で検査することが出来る。

第９の発明は、第１から８の発明を用いて干渉検査処理を行なった際の不具合結果出力を、プリント基板上の座標として出力することにより修正作業を容易にすることが出来る。

以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明のＣＡＤに用いられる部品データベース１の構成図であり、レイヤーと呼ばれる層毎に決められた種類のデータが入力されておりこのデータの配置により部品の配置個所を決めている。

図１において、１ａは部品データベース１の中で部品実装面側の部品の外形範囲データであり、部品図に記載されている寸法の最大形状と高さ情報が入力されている。１ｂは、部品実装面側の実装機に関する範囲データと高さデータであり、実装を行う際にこの範囲に近接する他部品が配置されていると実装機による部品実装が実装出来なくなる。１ｃは、はんだ面側の部品形状範囲データと高さデータであり、通常は部品のリード線等が範囲データ、高さデータとして入力されている。１ｄは、はんだ面側の実装機に関する範囲データと高さデータであり、実装を行う際に、この範囲に近接する他部品が配置されていると実装機による部品実装が出来なくなる。１ｅは、部品実装面側の手挿入にて実装される場合のつかみしろ範囲データと高さデータである。

図２はＣＡＤを用いたプリント基板設計の構成図で、図３は本発明の処理の流れを示すフローチャートである。

プリント基板の形状データ３、プリント基板が組み込まれる構造体の形状データ４、プリント基板の搬送機形状データ５等は設計前に予め決められており所定のレイヤーに形状データとして入力されている（Ｓ１〜Ｓ３）。このプリント基板形状データ３上に部品データベース１を配置し（Ｓ４）、回路図データ１０に従って部品相互の接続端子間を配線データ６を用いて接続し（Ｓ５）、テストポイントデータ２等の製造に必要なデータを配置することにより（Ｓ６）、プリント基板データ１１を完成する。

そして部品データベース１、配線データ６、テストポイントデータ２等の製造に必要なデータが配置されたプリント基板データ１１を用い検査処理を行なう。７は実装順序書きこみテーブルで、部品の実装工場の実装機配置順序が記載してあり、これにより部品の実装順序が決まる。このテーブルにより後記干渉処理手段１２の処理順序を決めている。実装工場により実装機の配置順序が違う場合はこのテーブルを修正し活用する。８は干渉距離書きこみテーブルで、部品データベース内に入力された各範囲データ毎の干渉可能距離を記載しており、部品の実装工場毎に距離が違う場合はこのテーブルを修正し活用する。

前記データを基に、配置された部品データ間の各種範囲データの干渉度合いを高さを考慮しながら処理する干渉処理手段１２を用いて実装順序に沿った部品相互の干渉状態を検査し（Ｓ７）、検査結果を検査実行出力データ１３として出力する（Ｓ９）。設計者はこの検査実行出力データ１３に記載された内容を確認し（Ｓ１０）、問題個所の記載が無ければ（Ｎ）プリント基板製造用データの出力に移行し（Ｓ１１）
、問題個所の記載があれば（Ｙ）、再度部品データの配置修正を行なった後、同様の干渉処理手段１２を問題個所が無くなるまで実行する（Ｓ４〜Ｓ１０）。

そしてプリント基板製造用データを用いて部品実装（Ｓ１３），実装評価（Ｓ１４）を行った後、金型手配を行う（Ｓ１５）。

以上のように、本発明にかかるＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法は、ＣＡＤ上で実際の生産工程で発生する不具合を検査することが可能となるので、電子・電気部品の実装のみならず、製品本体の組み立てに関する不具合をＣＡＤ上で検査する等の用途にも適用できる。

本発明の実施例を示す部品データベースの構成図 ＣＡＤを用いたプリント基板設計の構成図 本発明のプリント基板設計処理のフローチャート 従来のプリント基板設計処理のフローチャート

符号の説明

１ 部品データベース
１ａ 実装面側部品外形範囲データ
１ｂ 実装面側実装機関連範囲データ
１ｃ はんだ面側部品外形範囲データ
１ｄ はんだ面側実装機関連範囲データ
２ テストポイントデータ
３ プリント基板形状データ
４ 構造体形状データ
５ プリント基板搬送機干渉範囲データ
６ 配線データ
７ 実装順序書きこみテーブル
８ 干渉距離書きこみテーブル
９ 検査後出力データ
１０ 回路図データ
１１ プリント基板データ
１２ 干渉処理手段
１３ 検査実行出力データ
１４ プリント基板製造用データ

Claims (9)

1. 予め登録された電子・電気部品の部品データベースを用いてプリント基板の設計を行なうＣＡＤシステムにおいて、前記部品データベース内に部品外形に関する範囲情報を予め入力しておき、ＣＡＤシステム内に設けられた干渉処理手段により前記範囲情報を用いて部品相互の干渉を検査し、部品実装工程において問題が生じないか自動的に判定することを特徴とするＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法。
2. 部品データベースに実装機に関する範囲情報を予め入力しておくことを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法。
3. 部品データベースに手挿入用のつかみしろ範囲情報を予め入力しておくことを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法。
4. 部品データベースの範囲情報の中に高さ情報を予め入力しておくことを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法。
5. 実装機の実装順序を記載した情報処理テーブルを用い、実装順序データに従って部品相互の実装に関する干渉を処理手段を用いて検査することを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の部品実装設計方法。
6. 実装機の順序を書きこんだ情報処理データを書き換え可能としたことを特徴とする請求項５に記載のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法。
7. 部品データベースとは別に、電子制御装置を収める構造体の干渉範囲情報を入力することにより構造体と部品の干渉不具合を処理手段を用いて検査することを特徴とする請求項１に記載のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法。
8. 部品相互の干渉間隔を範囲情報毎に任意に設定できる情報処理データを持たせたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のＣＡＤを用いたプリント基板の部品実装設計方法。
9. 部品相互の干渉検査後、干渉不具合個所をプリント基板上の座標として出力することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のＣＡＤを用いた部品実装設計方法。

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