JP2008217227A - プリント板設計ｃａｄにおけるクリアランスチェック制御装置、及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント板ＣＡＤにおいて、基準ギャップ値計算を自動化し、複数の設計基準・規格で回路ネットに基づいたクリアランスチェックを可能にする。
【解決手段】 プリント基板データの回路ネットに対して、設計標準や規格を元に種別や特性で分類された属性情報入力を行い、使用する設計基準を複数選択すると、回路ネットの種別や特性の組み合わせで記述された設計基準情報を使って、基準ギャップを自動計算しプリント基板設計のクリアランスチェックを行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピュータを用いたプリント板設計システムにおけるパターン間のクリアランスチェックに関わる発明である。

コンピュータを用いたプリント板設計システム（以後、プリント板ＣＡＤシステム）を使用した配線設計では、回路ネット間のギャップ値が設計基準を満たしているかのチェックを行う必要がある。これをクリアランスチェックと呼んでいる。

プリント板ＣＡＤシステムでクリアランスチェックを行う場合は、クリアランスチェックが必要な回路ネット間に対し基準ギャップ値（設計基準や規格で決められた回路ネット間のギャップ値）を設定する必要があることが知られている。（特許文献１）
また、回路ネット間の電位差を考慮したクリアランスチェックでは、電位毎のグループ化を行い基準ギャップ値を設定していることが分かる。（特許文献２）
このようにクリアランスチェックは、回路ネット間の最小ギャップ値を計算し、回路ネット間の最小ギャップ値と回路ネット間に設定されている基準ギャップ値を比較し、最小ギャップ値が基準ギャップ値以上ならば合格、基準ギャップ値未満なら不合格と判断している。
また、設計基準を切り替える時は、予め用意してある設計基準情報を切り替えて、基準ギャップ値全体を入れ替える事でクリアランスチェックを行っている。（特許文献３）
特登録３６３０２４３号公報 特登録２９５３０５１号公報 特登録２９５３０５１号公報

近年のプリント基板は、実装部品種類の増加や安全基準の強化、細分化が進み、回路ネットのクリアランスチェックは、様々な設計基準・規格で行う必要に迫られている。

しかしながら、従来のクリアランスチェックでは、プリント板設計者がひとつの設計基準や安全規格に基づいて、回路ネット間の信号特性を確認し、電位差を計算し、設計基準書や規格情報を参照しながら、全ての回路ネット間の基準ギャップ値を求め、回路ネット間に対しそれそれ設定する必要があり多大な工数がかかっている。更に、別の設計基準に適合させる際も、同様の手順で多大な工数がかかる。

また、複数の基準・規格を満足させる為には、上記で作成した設計基準・規格毎の基準ギャップ値に従って、設計基準・規格を切り替えつつ、設計基準・規格ごとに別々にクリアランスチェックを行う必要があり、全ての設計基準・規格を同時に満足させることは非常に困難であった。

更に、電位差によるクリアランスチェックでは、設計データ内では電位差だけでチェックされており、同電位、同電位差であって、異なる設計属性に支配された基準ギャップ値の異なるパターン間のチェックは困難であった。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであり、設計基準・規格によって異なる基準ギャップ値計算を自動化し、複数の設計基準・規格でのクリアランスチェックを同時に実行可能とする方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、情報処理装置を用いたプリント基板ＣＡＤ制御装置において、
プリント基板データの回路ネットに対して、設計標準、及び規格において前記回路ネットの種別や特性で分類された属性情報入力手段と
前記属性情報入力手段により入力された属性情報を記憶するネット情報記憶手段と
前記回路ネットの種別や特性の組み合わせで記述された設計基準情報を記憶している設計基準記憶手段と
前記複数の設計基準情報の中から、使用する設計基準を複数選択する選択手段と
前記選択手段により選択された設計基準に従って、前記各回路ネットの属性に応じた前記回路ネット間の基準ギャップ値を電位差に応じて求める基準ギャップ値演算手段と
クリアランスチェック対象の前記回路ネットが前記基準ギャップ値を満たすかどうかの前記電位差によるクリアランスチェックを行なうクリアランスチェック制御手段とを備えるものである。

本発明によれば、回路ネット間の基準ギャップ値を、回路ネットに付与された属性を使い自動計算出来るようにした。
その結果、複数の設計基準を指定した時でも、当該設計基準に基づいた基準ギャップ値が自動で計算され、複数の基準でのクリアランスチェックが可能となった。

また、設計データ内での同電位、同電位差であって、異なる設計属性に支配された基準ギャップの異なるパターン間のチェックが可能となった。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の構成図である。図中、１は処理装置、２は入力装置、３は属性情報入力手段、４は設計基準選択手段、５は基準ギャップ値算手段、６はクリアランスチェック処理手段、７は結果表示手段、８は表示装置、９は設計基準記憶手段、９はネット情報記憶手段を表す。

処理装置１は、ＣＰＵ及びメモリなどからなるプリント板設計の為の情報処理装置である。
入力装置２は、キーボードやマウス等からなる。

属性情報入力手段３は、回路ネットごとに種別と特性と電圧を入力する手段であり、入力装置２により入力される。

設計基準選択手段４は、複数の設計基準からクリアランスチェックで使う単一または複数の設計基準を選択する手段であり、入力装置２により入力される。

基準ギャップ演算手段５は、クリアランスチェックを行う２つのネットを確定し、ネット情報記憶手段１０から、そのネット情報を取り出す。次に、付与されている種別・特性とネット間の電位差から設計基準選択手段４により選択された設計基準を使用しネット間の基準ギャップ値を決定する手段である。

クリアランスチェック処理手段６は、基準ギャップ演算手段５で取り出された２つのネット間の最小ギャップ値から、その最小ギャップ値が基準ギャップ値以上か、未満かを比較し、基準ギャップ値以上なら「合格」、基準ギャップ値未満ならば「不合格」の判定を行う手段である。

結果表示処理手段７は、クリアランスチェック処理手段６にて判定された個々の結果を、基準ギャップ、最小ギャップ、基準ギャップとの余裕と対応させて一覧として処理する手段である。

表示装置８は、ディスプレイである。
設計基準記憶手段９は、設計基準、電位差毎の基準ギャップ値を定義している複数の基準を予め記憶している。

ネット情報記憶手段１０は、プリント板設計ＣＡＤにより入力された情報や、属性情報入力手段３により入力された情報、設計基準選択手段４により選択された設計基準名などを記憶している。

以下、本発明の実施例を、図２（ａ）に示すようなプリント板において、回路ネットＡ，Ｃ，Ｄ，Ｅの配線パターンが既に入力され、回路ネットＢを入力するものとし、種別・特性・電位差を考慮したギャップ値を用いて設計する場合を考える。種別とは、クリアランスチェックの目的に応じて設定されている属性の種類である。本実施例では「電位差によるクリアランスチェック」であるので、絶縁距離の種別が使われ、「一次」「二次」「接地」「回線」「フローティング」が設定されている。更に個々の種別に対して特性が決められ、詳細な特性設定を行うことで種別・特性に応じたクリアランスチェックを行える。

図２（ｂ）は、本実施例において各回路ネットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの種別・特性・電圧が
回路ネットＡは、種別が１次回路、特性がＨＯＴ、電圧が５０Ｖ、
回路ネットＢは、種別が２次回路、特性が無し、電圧が１２０Ｖ、
回路ネットＣは、種別が回線、特性が無し、電圧が５０Ｖ、
回路ネットＤは、種別が接地、特性が無し、電圧が０Ｖ、
回路ネットＥは、種別が接地、特性が無し、電圧が０Ｖ、
であった場合の各ネットへの種別・特性・電圧の入力方法を説明する。

例えば、回路ネットＡへの種別・特性・電圧の入力は、図４のようにプリント板設計ＣＡＤ上で、ネットリストやパターンで対象の回路ネットを選択し、図２（ｃ）のパネルを使って種別の一次回路を選択する。一次回路を選択するとそれに対応した特性であるＨｏｔ，Ｎｅｕｔｒａｌ，整流後＋，整流後−が表示されるので、Ｈｏｔを選択する。他の回路ネットへ対しても同様に入力を行う。ここで、各ネットに与えられた種別・特性・電圧をネット情報として、ネット情報記憶手段１０に格納する。

電位差によるクリアランスチェックでは、複数の設計基準があり、１つの設計基準を満足させれば良い場合と、複数の設計基準を満足させる必要がある場合とがある。その設計基準の選択方法を表したのが、図２（ｄ）であり、ここでは、複数の基準を満たす事を前提とし「日本向け」と「北米向け」が選択されている。

図３が設計基準情報である。図３（ａ）が「日本向け」の設計基準、図３（ｂ）が「北米向け」の設計基準である。それぞれの設計基準は、種別と特性で記述されており、種別と特性の組み合わせに基づいて基準ギャップ値を記述している。図３（ａ）で説明すると「一次Ｈｏｔ」と「一次Ｎｅｕｔｒａｌ」の組み合わせでは、基準ギャップ値はＴａｂｌｅ１を参照し使用し、「一次回路Ｈｏｔ」と「２次回路」ではＴａｂｌｅ２を参照し使用する事を表している。さらに、「２次回路」と「接地」では、固定値３ｍｍを持つ事を表している。

図２（ａ）のプリント板において、設計基準が「日本向け」かつ「欧州向け」が選択されており、既に入力されている回路ネットＡ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対し、回路ネットＢをＡ−Ｂ間３．４ｍｍ、Ｂ−Ｃ間１．５ｍｍ、Ｃ−Ｅ間１．５ｍｍの位置に入力する場合の処理動作を説明する。

最初に、設計基準選択手段４で選択されている設計基準情報を取り込む。更に、ネット情報記憶手段よりネット情報を取り込む。プリント板ＣＡＤ上で回路ネットＢが入力されると基準ギャップ演算手段５は、最初に選択されている「日本向け」設計基準で入力された回路ネットＢと回路ネットＡの基準ギャップ値の決定を行う。回路ネットＡは、種別が１次回路、特性がＨＯＴであり、回路ネットＢは、種別が２次回路、特性が無しであるので、図３（ａ）の種別・特性対応よりｔａｂｌｅ２が参照される。ここで回路ネットＡは５０Ｖ、回路ネットＢは、１２０Ｖであるので、電位差が計算されて７０Ｖが導かれる。ｔａｂｌｅ２から電位差７０Ｖの基準ギャップ値が、２．８ｍｍであることが求められる。次にクリアランスチェック処理手段６は、回路ネットＡと回路ネットＢ間の最小ギャップ値を求める。ここでは回路ネットＡと回路ネットＢ間の最小ギャップ値は、３．４ｍｍと基準ギャップ値２．８ｍｍを比較し、基準ギャップ値以上なので合格とする。

同様にして、回路ネットＢ−Ｃ間は、電位差５０Ｖ、基準ギャップ値１．４ｍｍ、最小ギャップ値１．５ｍｍで合格。回路ネットＢ−Ｄ間は、電位差５０Ｖ、基準ギャップは３ｍｍ、最小ギャップ３．４ｍｍで合格。回路ネットＢ−Ｅ間は、電位差５０Ｖ、基準ギャップ値３ｍｍ、最小ギャップ値１．５ｍｍで不合格となり、回路ネットＢ−Ｅ間が不合格であることが分かる。

次に、「欧州向け」設計基準で基準ギャップ演算手段５とクリアランスチェック処理手段６でクリアランスチェックを行うと、回路ネットＡ−Ｂ間は、電位差５０Ｖ、基準ギャップ値３．６ｍｍ、最小ギャップ値３．４ｍｍで不合格。回路ネットＢ−Ｃ間は、電位差５０Ｖ、基準ギャップ値１．４ｍｍ、最小ギャップ値１．５ｍｍで合格。回路ネットＢ−Ｄ間は、電位差５０Ｖ、基準ギャップは３ｍｍ、最小ギャップ３．４ｍｍで合格。回路ネットＢ−Ｅ間は、電位差５０Ｖ、基準ギャップ値３ｍｍ、最小ギャップ値１．５ｍｍで不合格となり、回路ネットＡ−Ｂ間とＢ−Ｅ間で不合格となっている。
これにより、同電圧、同電位差であって設計基準の異なるクリアランスチェックが可能であることが分かる。

図５は、本発明の実施例におけるクリアランスチェックの処理フローである。図５のステップＳ１において設計基準選択手段４を使用して設計基準を複数選択する。Ｓ２においてＳ１で選択した設計基準情報を設計情報記憶手段９から取り込む。ステップ３では、クリアランスチェックをバッチで行うか、オンラインで行うかを決定する。オンラインで実行する場合は、ステップ４へ進みパターンの入力を行う。ステップ５で設計基準情報でのクリアランスチェックが、選択した基準全てで実施されたかどうかを確認し、全て終了しているならば終了する。終了していない場合は、ステップ６へ進む。ステップ６では、最小ギャップ値の演算が終了していない回路ネットのペアを見つける。ステップ７では、決定した回路ネットペアのネット情報を読み込む。次にステップ８において設計基準情報から基準ギャップ値を決定する。ステップ９において、回路ネットペア間の最小ギャップ値を求める。次に、基準ギャップ値と最小ギャップ値を比較し、それが基準ギャップ値以上の時は、設計基準に合格とし、ステップ１２に進みクリアランスＯＫのメッセージを表示する。また、基準ギャップ値未満の時、ステップ１３に進み、設計基準に不合格とし、ＮＧのメッセージを表示する。ステップ１４で、合格、不合格がネットペア毎のチェック結果として保存される。以下、選択された設計基準と、全てのネットペアが終了するまでステップ５からステップ１４までの処理を行う。

上述した本発明の実施形態における通信装置を構成する各手段、並びに通信装置の制御方法の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、一つの機器からなる装置に適用してもよい。なお、本発明は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムまたは装置に直接、または遠隔から供給する。そして、そのシステムまたは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、その他の方法として、まず記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。そして、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

発明に係る構成の一例を示した図である。 （ａ）はプリント版設計図を示した図である。（ｂ）は各回路ネットの種別・特性・電圧の入力方法を説明した図である。（ｃ）は種別の一次回路を選択するパネル表示を示した図である。（ｄ）は設計基準の選択方法を説明した、設計基準選択パネルを示した図である。（ｅ）は基準ギャップ値を示した図である。 （ａ）は「日本向け」の設計基準を説明した図である。（ｂ）は「北米向け」の設計基準を説明した図である。（ｃ）は「日本向け」「北米向け」が参照するＴＡＢＬＥを説明した図である。（ｄ）は「日本向け」「北米向け」が参照するＴＡＢＬＥを説明した図である。（ｅ）は「日本向け」「北米向け」が参照するＴＡＢＬＥを説明した図である。 回路ネットへの種別・特性・電圧の入力方法の一例を示した図である。 本発明の実施例におけるクリアランスチェック処理を示すフローである。

Claims (7)

1. 情報処理装置を用いたプリント基板ＣＡＤ制御装置において、
   プリント基板データの回路ネットに対して、設計標準、及び規格において前記回路ネットの種別や特性で分類された属性情報入力手段と
   前記属性情報入力手段により入力された属性情報を記憶するネット情報記憶手段と
   前記回路ネットの種別や特性の組み合わせで記述された設計基準情報を記憶している設計基準記憶手段と
   前記複数の設計基準情報の中から、使用する設計基準を複数選択する選択手段と
   前記選択手段により選択された設計基準に従って、前記各回路ネットの属性に応じた前記回路ネット間の基準ギャップ値を電位差に応じて求める基準ギャップ値演算手段と
   クリアランスチェック対象の前記回路ネットが前記基準ギャップ値を満たすかどうかの前記電位差によるクリアランスチェックを行なうクリアランスチェック制御手段とを備える
   ことを特徴とするプリント基板設計のクリアランスチェック制御装置。
2. 前記設計基準情報は、前記回路ネットに付与された属性情報の組み合わせで、前記回路ネット属性と前記電位差に応じた前記基準ギャップ値を定義出来ることを特徴とする、請求項１に記載のプリント基板設計のクリアランスチェック制御装置。
3. 前記基準ギャップ値演算手段は、２つの前記回路ネットの属性情報を与えることによって、前記基準ギャップ値を自動計算することを特徴とする、請求項１に記載のプリント基板設計のクリアランスチェック制御装置。
4. 情報処理装置を用いたプリント基板ＣＡＤ制御方法において、
   プリント基板データの回路ネットに対して、設計標準、及び規格において前記回路ネットの種別や特性で分類された属性情報入力ステップと
   前記属性情報入力ステップにより入力された属性情報を記憶するネット情報記憶ステップと
   前記回路ネットの種別や特性の組み合わせで記述された設計基準情報を記憶している設計基準記憶ステップと
   前記複数の設計基準情報の中から、使用する設計基準を複数選択する選択ステップと
   前記選択ステップにより選択された設計基準に従って、前記各回路ネットの属性に応じた前記回路ネット間の基準ギャップ値を電位差に応じて求める基準ギャップ値演算ステップと
   クリアランスチェック対象の前記回路ネットが前記基準ギャップ値を満たすかどうかの前記電位差によるクリアランスチェックを行なうクリアランスチェック制御ステップとを備える
   ことを特徴とするプリント基板設計のクリアランスチェック制御方法。
5. 前記設計基準情報は、前記回路ネットに付与された属性情報の組み合わせで、前記回路ネット属性と前記電位差に応じた前記基準ギャップ値を定義出来ることを特徴とする、請求項４に記載のプリント基板設計のクリアランスチェック制御方法。
6. 前記基準ギャップ値演算ステップは、２つの前記回路ネットの属性情報を与えることによって、前記基準ギャップ値を自動計算することを特徴とする、請求項４に記載のプリント基板設計のクリアランスチェック制御方法。
7. 情報処理装置を用いたプリント基板ＣＡＤを制御するプログラムにおいて、
   プリント基板データの回路ネットに対して、設計標準、及び規格において前記回路ネットの種別や特性で分類された属性情報入力ステップと
   前記属性情報入力ステップにより入力された属性情報を記憶するネット情報記憶ステップと
   前記回路ネットの種別や特性の組み合わせで記述された設計基準情報を記憶している設計基準記憶ステップと
   前記複数の設計基準情報の中から、使用する設計基準を複数選択する選択ステップと
   前記選択ステップにより選択された設計基準に従って、前記各回路ネットの属性に応じた前記回路ネット間の基準ギャップ値を電位差に応じて求める基準ギャップ値演算ステップと
   クリアランスチェック対象の前記回路ネットが前記基準ギャップ値を満たすかどうかの前記電位差によるクリアランスチェックを行なうクリアランスチェック制御ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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