JP2006005186A

JP2006005186A - Ｃａｍ設計システム

Info

Publication number: JP2006005186A
Application number: JP2004180428A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Imai; 政利今井; Shinichi Arai; 信一荒井; Hisato Shirasawa; 久人白澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】
板取の最適レイアウト、テストパターン設計、寸法変化の補正、製造上の制約確認、製造作業指示書の作成など、一連の人手介入作業を自動化し、自動チェックするＣＡＭ設計システムを提供する。
【解決手段】
プリント基板を製造する工程で設計データをもとにＣＡＭデータを出力するＣＡＭ設計システムにおいて、メカニカルスタンダード図面などから得られるプリント基板の物理情報と配線情報とから、前記システムにおけるアートワーク処理で、基板外形に円弧部分があるかを判断し、基板外形の円弧部分を削除し、処理速度の向上をはかる。また基板外形が交差しないか確認することで情報の入力異常を判定するする。さらに基板外形を最小長方形に整形し、処理速度の向上をはかる。さらに基板の配置方向を変え、板取枚数が最大になるレイアウトを自動決定する。
【選択図】図１

Description

本発明はＣＡＭ設計システムに関し、さらに詳細には、プリント基板を製造する工程で設計データをもとにＣＡＭデータを出力するＣＡＭ設計システムにおいて、設計者の技能に依存することなく短期間にＣＡＭデータを作成することにより短納期品への対応を実現すると共に、設計者の人為的不良を防止するシステムにＣＡＭ設計関する。

プリント基板を製造する工程で設計データをもとにＣＡＭデータを出力するＣＡＭ設計システムでは、プリント基板の仕様が記述されているメカニカルスタンダード図面などから得られるプリント基板の物理情報と配線情報から、ワークサイズ内で板取が最大になるよう設計者がＣＡＤを使用して手動にてアートワークを実施し、製造工程で使うＣＡＭデータを人手で作成している。さらに、製造工程の品質確認用などに用いられるテストパターンを、個々の製品の物理情報と配線情報から製造工程にあわせて設計し、ＣＡＤを使用してテストパターンを作成、配置している。さらに、製造工程で生じる寸法変化に対応するため、プリント基板の物理情報と配線情報から設計者が人手で補正している。さらに、プリント基板の物理情報と配線情報が製造上の制約を満たしているかも人手にて確認している。さらに、プリント基板の種類によって変わる工程に対応した製造作業指示書を手書きにて作成している。さらに、製造作業指示書をもとに設計者がＣＡＤを使用して手動にてＣＡＭデータを作成している。このように、ＣＡＤを使ってはいるが大半が人手作業となっている。特許文献１の技術も知られている。

特開平６−３１８７７３号公報

しかし上記の従来技術では、板取の最適レイアウト、テストパターン設計、寸法変化の補正、製造上の制約確認、製造作業指示書の作成などには時間がかかるなど問題がある。また、人手作業のため人為的不良が発生しやすいなど経験が必要である。

本発明の目的は、一連の人手介入作業を自動化し、自動チェックするＣＡＭ設計システムを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、板取の最適レイアウト、テストパターン設計、寸法変化の補正、製造上の制約確認、製造作業指示書の作成などをＣＡＭ設計システムで実現する。

本発明によれば、プリント基板を製造する工程で、設計データをもとにＣＡＭデータを出力するＣＡＭ設計システムにおいて、設計者の技能に依存することなく短期間にＣＡＭデータを出力でき、短納期品への対応を実現する。また、製造上の制約を満たさない場合に、設計異常を自動発報するとともに、出力データである製造作業指示書、ＣＡＭデータ作成情報が一元化されることで、設計者の人為的不良を防止することができる。

本発明の実施形態につき図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態であるＣＡＭ設計システムの処理フローを示す。この処理フローにおいて、先ず作業選択１０にて、新規作業か再作業かを選択する。新規作業の場合、メカニカルスタンダード図面など１１にて得られるプリント基板の物理情報と配線情報を仕様入力１４にて入力する。再作業の場合、登録データ検索１２にて、過去に処理したデータを来歴データ格納ディスク２７より検索し、登録データ表示１３にて、仕様入力１４に取得データを表示する。仕様入力１４にて、製造工程で生じる寸法変化要因を知識データベース１５から検索する。知識データベース１５は、寸法変化要因を一意のコードで表現できる体系に整理した集合である。入力仕様確認１６にて、仕様入力１４の情報が製造上の制約を満たしているか判定する。制約を満たしていない場合、設計異常発報１７にて設計異常内容を表示し仕様入力１４に戻ることで設計者の人為的不良を防止する。制約を満たしている場合、データ蓄積ディスク１８に仕様入力１４の表示データ等を蓄積する。

アートワーク１９で、データ蓄積ディスク１８の内容からアートワークを実施する。アートワーク１９は、基板を回転させ、ワークサイズ内での板取が最大になるレイアウトを実施する。さらに、製造工程の品質確認に最適なテストパターンを自動生成し、レイアウトに組込み、データ蓄積ディスク１８に蓄積する。

作業指示２０にて、データ出力、または、今まで蓄積してきたデータを登録するかを選択する。データ出力には、製造作業指示書とＣＡＭデータがある。製造作業指示書出力は、製造作業指示書作成２１にてデータ蓄積ディスク１８の情報から製造工程で使用する作業指示書を自動作成する。作成された製造作業指示書２２は修正、追加等が可能である。製造作業指示書２２は、製造作業指示書格納ディスク２３に格納され、本システム外からでも参照、修正が可能である。

ＣＡＭデータ出力は、ＣＡＭデータ作成２４にてデータ蓄積ディスク１８の情報からＣＡＭデータを自動作成する。作成されたＣＡＭデータは、ＣＡＭデータ格納ディスク２５に格納され、マスク作画機、穴あけ機などの各ＮＣ機からのＣＡＭデータ参照、配布が可能である。前述のとおり、出力データである製造作業指示書とＣＡＭデータは、ともにデータ蓄積ディスク１８の情報をもとに出力しており、情報の一元化を実現している。データ登録２６にて、データ蓄積ディスク１８の内容を来歴データ格納ディスク２７に登録し、来歴として保存する。来歴データ格納ディスク２７に登録されているデータは、登録データ検索１２にて検索が可能である。データ出力、登録処理が終了すると、終了判定２８で本システムを終了するか続けて処理を続行するかを選択する。

図２は本発明の一実施形態であるＣＡＭ設計システムの全体構成を示す。入力制御装置２９にデータ蓄積ディスク１８、知識データベース１５、来歴データ格納ディスク２７、製造作業指示書格納ディスク２３、ＣＡＭデータ格納ディスク２５が接続されている。

図３は図１のＣＡＭ設計システムのアートワーク１９の処理フローを示す。この図３の処理フローにおいて、円弧整形３５にて基板外形の円弧を削除し整形する。図４に円弧整形方式の一実施形態を示す。基板の角などが円弧の場合、後処理を簡略化するため円弧部分をなくし処理速度向上を実現する。整形方法は円弧をはさむ２つのベクトルを直線上に延長し、その交点Ｐをそれぞれのベクトルの始点、終点とする。図５に円弧整形座標の一実施形態を示す。円弧を含む場合、図５下段の左表のように座標を表す。円弧整形を行うことにより、円弧部分を削除し、図５下段の右表のように簡素化される。

図３に戻り、次に、基板外形データ確認３７にて基板外形データが正しく入力されているか確認する。図６、図７に基板外形データ確認方法一実施形態を示す。本実施形態は、入力された基板外形が交差しないか確認する。図６に示すように、ベクトルが交差しなければ基板外形を正常と認識できる。逆に図７に示すように、ベクトルが交差した場合、基板外形の入力異常である。ベクトル交差の確認には、隣接しない２つのベクトルの全組合わせを実施する。ベクトルの交差が確認された場合、メッセージ出力３７にて入力異常メッセージを出力し処理を終了する。

次に、基板面積計算３８にて基板面積を計算する。図８、図９に基板面積計算の一実施形態を示す。図８は本システムで使用する基本的な面積計算例である。面積計算にはベクトル図形を積分することで可能である。図９のように基板外形が複雑な形状の場合、図８の方式を応用し、基板外形をＡ、Ｂ、Ｃに分解し、個々の面積の和にて基板面積を計算する。なお、本面積計算結果は配置効率計算４２にて使用される。

次に、最小長方形整形３９にて基板外形を長方形に整形する。複雑な基板形状をもつ基板外形に対しては、後処理を簡略化するため長方形に整形し、４つのベクトルであらわすことにより、処理速度向上を実現する。図１０、図１１に、最小長方形整形の一実施形態を示す。図１０は、基板外形ベクトルを現す。円弧整形３５で円弧の処理が完了しているため、基板の角には円弧は存在しない。本基板外形に対し、Ｘ方向、Ｙ方向でそれぞれの最大幅を求め、Ｘ方向最大幅、Ｙ方向最大幅の長方形に基板外形ベクトルを置換する。図１１に最小長方形整形後の基板外形ベクトルを示す。この例では、図１０に示された８つの基板外形ベクトル座標を、４つの基板外形ベクトル座標に簡略化したものである。

次に、配置計算４０にてワークサイズ上への基板レイアウトを実施する。図１２、図１３にレイアウトの基本パターンと板取枚数計算の一実施形態を示す。図１２は、ワークサイズに対し基板を縦長方向にレイアウトした場合を示している。基板配置間隔を考慮し、ワーク原点を基準にレイアウトするとともに、板取枚数を計算する。図１２の下段にその計算式を示している。同様に図１３は、ワークサイズに対し基板を横長方向に配置した場合である。図１３の下段にもその計算式を示している。前述の２種類のレイアウトを実施後、板取枚数を比較し、板取枚数の多いレイアウトを仮採用する。本例では、図１２のレイアウトで板取枚数が１６枚、図１３のレイアウトで板取枚数が２０枚となり、板取枚数の多い図１３の横長方向に配置したレイアウトが仮採用される。仮採用された図１３のレイアウトに対し、基板を９０度回転し追加レイアウト可能か検討する。図１４に基板を９０度回転し、追加レイアウトを行なった場合の一実施形態を示す。本例では追加レイアウトをおこなったことにより、板取枚数が２２枚となり、図１３の仮採用レイアウトよりさらに板取枚数が大きくなる。よって図１４のレイアウトが最終的なレイアウトとして決定される。

次に、バランス配置４１にて、配置計算４０で決定されたレイアウトをもとに、ワークサイズの中心にあわせてレイアウトをセンターリングする。バランス配置一実施形態を図１５に示す。センターリングには、水平端幅、垂直端幅を求め、水平方向に水平端幅分、垂直方向に垂直端幅分オフセットをかけることで可能となる。図１５の下段にその計算式を示す。

次に、配置効率計算４２にて、ワークサイズの板取効率を算出し、レイアウト効率を確認可能とする。計算には、基板面積計算３８で計算した基板面積と配置計算４０で計算した板取枚数の積をとり、ワークサイズの面積で商をとることで可能である。出力４３で決定されたレイアウトをデータ蓄積ディスク１８に出力しＣＡＭ設計システムと連動する。

図１６は本発明の一実施形態であるＣＡＭ設計システムのテストパターン組込み処理フローを示すものである。データ蓄積ディスク４４からアートワーク１９で出力された基板レイアウト情報を取得し、長方形整形４５にてレイアウト形状を長方形に整形する。図１７に、長方形整形の一実施形態を示す。図１７上部のレイアウト情報から水平方向、垂直方向の最小座標、最大座標を取得し左下座標Ａを水平方向最小座標、垂直方向最大座標で取得、右上座標Ｂを水平方向最大座標、垂直方向最小座標で取得し図１７下部に示すような長方形を整形する。

次に、テストパターン生成４６にて、製造工程の品質確認用などに用いられるテストパターンを、プリント基板の物理情報と配線情報、およびテストパターン生成ルールをもとに生成し、データ蓄積ディスク４４に蓄積する。次に、レイアウト４８にてテストパターンをレイアウトする。図１８にレイアウトの一実施形態を示す。長方形整形４５にて整形された長方形をもとに、水平・垂直のどちらに配置するか配置ルールデータ４７にて決定する。決定された配置位置をもとに、基板からテストパターンまでの配置間隔を配置ルールデータ４７より取得し、配置を行なう。例えば、配置位置が水平方向で水平・垂直方向配置隔が２ｍｍの場合、水平方向に配置を実施する。ここで、配置位置を垂直方向に定義した場合、テストパターンが重なり配置できない。本例の場合、配置位置を水平方向に自動変更し、再度配置を実施する。図１９に配置結果の一実施形態を示す。

次に、配置判定４９にてテストパターンが配置されたかどうかの判定を実施する。配置可の場合、レイアウト４８でレイアウトされたアートワークデータをデータ蓄積ディスク４４に蓄積する。配置不可の場合、テストパターン生成４６で生成されたテストパターンデータを、ＣＡＭデータ格納ディスク５０に格納し終了する。

図２０は本発明の一実施形態であるＣＡＭ設計システムの基板レイアウト、テストパターンレイアウト同時処理を示すものである。前述で述べたテストパターン生成ルールをもとにテストパターンを生成する。生成されたテストパターンをワーク端面から配置ルールに基づきレイアウトする。レイアウトされたテストパターンから基板配置可能領域を求め、前述で述べたアートワークの基板レイアウトを実施する。図２１にレイアウト結果を示す。

本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムの処理フロー図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのシステム構成図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理フロー図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の円弧整形方式を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の円弧整形座標を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の基板外形データ確認方法を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の基板外形データ確認方法を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の基板面積計算を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の基板面積計算を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の最小長方形整形を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の最小長方形整形を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内のレイアウト基本パターンと板取枚数計算を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内のレイアウト基本パターンと板取枚数計算を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内の追加レイアウトを説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのアートワーク処理内のバランス配置を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのテストパターン組込み処理フロー図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのテストパターン組込み処理内の長方形整形を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのテストパターン組込み処理内のレイアウトを説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムのテストパターン組込み処理内の配置結果を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムの基板レイアウト、テストパターンレイアウト同時処理、配置を説明する図である。本発明の一実施形態を示すＣＡＭ設計システムの基板レイアウト、テストパターンレイアウト同時処理、配置結果を説明する図である。

符号の説明

２９入力制御装置
１５知識データベース
１８データ蓄積ディスク
１９アートワーク処理
２３製造作業指示書格納ディスク
２５ＣＡＭデータ格納ディスク

Claims

プリント基板を製造する工程で設計データをもとにＣＡＭデータを出力するＣＡＭ設計システムにおいて、メカニカルスタンダード図面などから得られるプリント基板の物理情報と配線情報とから、前記システムにおけるアートワーク処理で、基板外形に円弧部分があるかを判断し、前記基板外形の円弧部分を削除することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１において、前記基板外形が交差しないか確認することで前記情報の入力異常を判定することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１又は２において、前記基板外形を最小長方形に整形することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１ないし３のいずれかの項において、前記基板の配置方向を変え板取枚数が最大になるレイアウトを自動決定することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１ないし４のいずれかの項において、製造工程の品質確認用などに用いるテストパターンを配置可能位置に自動配置することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１ないし５のいずれかの項において、前記アートワーク処理において、テストパターンを基板レイアウトに自動で組込むことを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１において、寸法変化要因を知識データベース化し、製造工程で生じる寸法変化に対応することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１ないし７のいずれかの項において、蓄積された情報より、製造作業指示書を出力することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１ないし８のいずれかの項において、蓄積された情報よりＣＡＭデータを作成し、製造作業指示書作成用データファイルとＣＡＭデータ作成用データファイルを一元化管理することを特徴とするＣＡＭ設計システム。
請求項１ないし９のいずれかの項において、前記物理情報と配線情報、および誤入力により、製造上の制約を満たさないことに応じて設計異常を自動発報することを特徴とするＣＡＭ設計システム。