JP2009099047A - プリント回路基板設計システム、プリント回路基板設計方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体集積回路及びその他の部品が実装されたプリント配線基板において、その電源回路を短時間に安定に設計する。
【解決手段】回路の設計情報に基づいて、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が時間変動する特性である電圧変動特性を導出する電圧変動特性導出手段２、設計情報から、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が周波数によって変動する特性である電圧周波数特性を導出する電圧周波数特性導出手段５、電圧変動特性と電源回路における電圧変動特性が許容される条件である電圧変動条件とを比較し、電源回路が電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧変動条件判定手段３、電圧周波数特性と電源回路における電圧周波数特性が許容される条件である電圧周波数条件とを比較し、電源回路が電圧周波数特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧周波数条件判定手段６を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＡＤ（Computer Aided
Design）システム等のプリント回路基板設計システムに関し、特に半導体集積回路（以下、「ＬＳＩ」とも記述）及びその他の部品が搭載されたプリント配線基板において、ＬＳＩの電源回路における電圧降下などのノイズ特性を考慮し、ＬＳＩの電源回路を短時間で最適な条件に設計するプリント回路基板設計システム、プリント回路基板設計方法及びプログラムに関する。

プリント回路基板設計システムとしては、例えば、特許文献１において、半導体集積回路の設計データに基づいて電源配線のインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスの周波数特性を求めると共に、求めた周波数特性に基づいて、パッケージの種類やワイヤリング方法、配線間隔、基板構造、配置されるインダクタンス素子や抵抗素子、デカップリング容量等のパラメータ等の特性を変更する、という技術が開示されている。

この特許文献１記載の技術によれば、半導体集積回路の設計データから、電源配線のインピーダンス特性の周波数特性に従って電源ノイズの周波数特性を求める。そして、半導体集積回路の動作周波数のデータから、その動作周波数帯と、電源ノイズの周波数特性においてノイズが最大になる共振周波数を含むノイズ増大周波数帯域（以下、「ノイズ帯域」とも記述）を比較する。

比較の結果、ノイズ帯域が半導体集積回路の動作周波数帯と重なっていた場合、その共振周波数を動作周波数帯より低い周波数、もしくは高い周波数に移動させて、ノイズ帯域と動作周波数帯を重ならないように、電源配線を設計する。電源配線のインダクタンス特性から求められる電源ノイズの共振周波数を低い周波数もしくは高い周波数に移動し、電源配線のインダクタンス、容量、抵抗をそれぞれ調整する処理を行う。特許文献１には、これらの各処理により、最適な設計を行う方法が提案されている。

また、特許文献２には、電源ノイズ解析用の半導体設計装置の等価回路モデルの作成方法が開示されている。この特許文献２によれば、半導体集積回路のレイアウト面全体を四角形かつ行列状の小領域に分割し、各小領域毎に電流源、電源配線、内部容量で表現される簡易な等価回路に置き換え、それらを結合して電源ノイズ解析用の半導体設計装置モデルを作成する方法が提案されている。また、このモデルを用いて、半導体装置の電源配線における電圧変動や、半導体装置全体の電圧分布を表示する方法も提案されている。
特開２００５−１９６４０６号公報 特開２００４−２３４６１８号公報 特開２００１−２２２５７３号公報

しかしながら、上述した特許文献１記載の技術では、電源ノイズを周波数領域でのみ評価している。ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の電源系のノイズとして考慮されるのは、ＬＳＩの電源配線が接続されるプリント配線基板（以下、「ＰＣＢ」とも記述）の電源配線上を流れる電源電流を原因とするものであるが、電磁界放射（以下、「ＥＭＩ」とも記述）等の外部へ発生するノイズの他に、電源電圧変動の存在がある。

この電源電圧変動としては、直流的な電圧降下（以下、「ＩＲドロップ」とも記述）の他、瞬間的な電圧変動も存在し、これらがＬＳＩの誤動作の原因になる。瞬間的な電圧変動を考慮する為には、時間領域でのノイズの評価が必要になる。また、電圧変動によりＬＳＩが誤動作するかどうかの評価は、電圧がどれだけ降下したかどうかの絶対量での評価が必要となる。その為、ＬＳＩから生じる電源系のノイズの絶対量が表現されたモデルを使用した解析によって評価を行う必要がある。

このため、特許文献１記載の技術では、安定な電源系を有するＰＣＢの構造を、短時間かつ精度良く求めることができない。

また、特許文献２記載の方法は、半導体集積装置限定という条件付きではあるが、電圧変動を絶対量で評価することを可能としている。しかし、この手法をＰＣＢ上の瞬間的な電圧変動を評価する方法に拡大するには、モデルをより複雑にする必要が生じ、そうした場合には、解析時間の大幅な増大が必要になることが想定される。

さらに、実装部品の個数や配置を考慮したうえで、安定な電源系を有するＰＣＢを設計するには、部品の実装パターンや基板の構造パターンなどを考慮して基板レイアウトを作成し、ＬＳＩが誤動作するかどうか評価することが必要となる。

実際には、基板を作成する前に設計データや動作状態のデータベース等を基に解析して評価することが基板の設計コストを削減するうえで有効な手法であるが、過去の設計パターン等を参考にしても、そこまでの最適な構造を得るまでには複数の条件で解析を行う必要がある。

加えて、ある程度の精度を有した解析を行うには、モデルもそれだけの精度を有している必要があり、ある程度の解析時間が必要になる。パターンを変えて複数回解析を行う場合には、１回の解析時間を出来るだけ短時間にする必要がある。その為にはモデルが簡易な構造をしている必要があるが、その場合は解析精度が落ちてしまい、信頼の出来る結果が得られたかどうかの判別が難しくなる。

（発明の目的）
本発明の目的は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ＰＣＢの設計において、ＬＳＩの電源系の電圧変動を定量的に評価し、安定な電源系を有するＰＣＢの構造を、短時間にかつ精度良く最適に設計することができるプリント回路基板設計システム、プリント回路基板設計方法及びプログラムを提供することにある。

本発明のプリント回路基板設計システムは、半導体集積回路及びその他の部品を実装したプリント回路基板に備えられる電源回路の設計を行うプリント回路基板設計システムであって、回路の設計情報に基づいて、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が時間変動する特性である電圧変動特性を導出する電圧変動特性導出手段と、設計情報から、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が周波数によって変動する特性である電圧周波数特性を導出する電圧周波数特性導出手段と、前記電圧変動特性と電源回路における電圧変動特性が許容される条件である電圧変動条件とを比較し、電源回路が電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧変動条件判定手段と、前記電圧周波数特性と電源回路における電圧周波数特性が許容される条件である電圧周波数条件とを比較し、電源回路が電圧周波数特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧周波数条件判定手段とを含むことを特徴とする。

本発明のプリント回路基板設計方法は、半導体集積回路及びその他の部品を実装したプリント回路基板に備えられる電源回路の設計を行うプリント回路基板設計方法であって、回路の設計情報に基づいて、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が時間変動する特性である電圧変動特性を導出する電圧変動特性導出ステップと、前記電圧変動特性と電源回路における電圧変動特性が許容される条件である電圧変動条件とを比較し、電源回路が電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧変動条件判定ステップと、設計情報から、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が周波数によって変動する特性である電圧周波数特性を導出する電圧周波数特性導出ステップと、前記電圧周波数特性と電源回路における電圧周波数特性が許容される条件である電圧周波数条件とを比較し、電源回路が電圧周波数特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧周波数条件判定ステップを含むことを特徴とする。

本発明のプログラムは、コンピュータ上で実行され、半導体集積回路及びその他の部品を実装したプリント回路基板に備えられる電源回路の設計を行うプログラムであって、コンピュータに、回路の設計情報に基づいて、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が時間変動する特性である電圧変動特性を導出する電圧変動特性導出処理と、前記電圧変動特性と電源回路における電圧変動特性が許容される条件である電圧変動条件とを比較し、電源回路が電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧変動条件判定処理と、設計情報から、電源回路における半導体集積回路の電源電圧が周波数によって変動する特性である電圧周波数特性を導出する電圧周波数特性導出処理と、前記電圧周波数特性と電源回路における電圧周波数特性が許容される条件である電圧周波数条件とを比較し、電源回路が電圧周波数特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧周波数条件判定処理を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、安定な電源回路を有するプリント回路基板を短時間にかつ精度良く設計することができる。

次に、本発明を実施するための実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示す。

この第１の実施の形態によるプリント回路基板設計システムは、入力装置１、簡易電圧変動特性導出手段２、電圧変動条件判定手段３、判定基準データベース４、電圧周波数特性導出手段５、電圧周波数条件判定手段６、出力装置７を備える。

入力装置１は、ＬＳＩを実装したＰＣＢを構成する回路の設計情報とデータベースとを含む入力情報を簡易電圧変動特性導出手段２に入力する機能を有する。

入力情報として、例えば、ＬＳＩに関しては、ＬＳＩの全回路接続情報や内部レイアウト情報が含まれるＬＳＩの設計情報、及びＬＳＩの正常動作が可能な電圧変動特性の許容値やＬＳＩ内部の遅延情報を含んだＬＳＩデータベースを用意し、ＰＣＢ及び実装される部品に関しては、レイアウト情報であるＣＡＤデータ及び部品の等価回路の情報である部品データベースを用意する。

そして、それらの入力情報から、ＬＳＩの電源電圧変動の特性である電圧変動特性を導出する。次にデータベースに含まれる、その電源回路のＬＳＩの電源電圧変動の許容値の特性である電圧変動条件を読み出し、導出された電圧変動特性と電圧変動条件とを比較し、その電源回路が安定かどうかの判定作業を行う。この処理によって、ＬＳＩが実装されたＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかを自動的に判定することができる。

簡易電圧変動特性導出手段２は、ＰＣＢ上の電圧変動の時間特性を導出する機能を有する。

電圧変動条件判定手段３は、このＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかを自動的に判定する機能を有する。この電圧変動条件判定手段３では、簡易電圧変動特性導出手段２において導出された電圧変動の時間特性と、判定基準データベース４に格納されている電圧変動条件を比較することにより、ＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかを判定する。

電圧周波数特性導出手段５は、ＰＣＢ上の電圧の周波数特性を導出する機能を有する。

電圧周波数特性判定手段６は、このＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかを自動的に判定する機能を有する。この電圧周波数特性判定手段６では、電圧周波数特性導出手段５において導出された電圧の周波数特性と、判定基準データベース４に格納されている電圧の周波数条件とが比較され、ＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかを判定する。

出力装置７は、電圧周波数特性判定手段６によって判定された結果を出力する。この出力装置７としては、例えば、ディスプレイ装置やプリンタが利用される。出力装置７によって判定結果が出力されると、システムでの処理が完了する。

図８は、本発明の第１の実施の形態の処理を示したフローチャートである。この処理は、回路設計情報の入力処理（ステップＳ１）から開始する。ここで入力される回路設計情報は、図２３に示されるようなＬＳＩ及びその他の部品が実装されて電源回路を構成しているＰＣＢを例に取ると、そのレイアウトや実装されるＬＳＩその他の部品の情報等であって、電源回路における電圧変動特性を導出するのに必要な情報である。これらの情報は、図１の入力装置１から入力される。

次に、入力された回路設計情報から、電源回路の電圧変動特性の導出処理が行われる（ステップＳ２）。この処理は、図１の簡易電圧変動特性導出手段２において行われる。この処理により、ＰＣＢにおける電圧変動の時間特性が導出される。

次に、導出された電圧変動特性と判定基準との比較処理が行われる（ステップＳ３）。この処理は、図１の電圧変動条件判定手段３において行われる。電圧変動条件判定手段３において、判定基準データベース４内に格納された電圧変動条件と求められた電圧変動特性との比較処理を行い、ＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかが判定される。

次に、入力された回路設計情報から、電源回路の電圧周波数特性の導出処理が行われる（ステップＳ４）。この処理は、図１の電圧周波数特性導出手段５において行われる。この処理により、ＰＣＢにおける電圧の周波数特性が導出される。

次に、導出された電圧周波数特性と判定基準との比較処理が行われる（ステップＳ５）。この処理は、図１の電圧周波数特性判定手段６において行われる。電圧周波数特性判定手段６において、判定基準データベース４内に格納された電圧周波数条件と求められた電圧周波数特性との比較処理を行い、ＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかが判定される。

最後に、結果出力処理において、判定された結果を出力する処理を行う（ステップＳ６）。この処理により判定結果は、図１の出力装置７に出力される。

この時に出力される結果としては、電源回路が安定に設計されているかどうかの判定結果のみでなく、電圧変動特性と電圧周波数特性、及びそれぞれを電源変動条件と電圧周波数条件との比較が図示された結果等が含まれていても良い。

これらの結果により、どれだけのマージンを持った設計となっているか、どの周波数範囲で問題があるか等を絶対量で評価することが可能となる。

（第１の実施の形態による効果）
本実施の形態によれば、導出した電圧変動特性と判定基準データベース４内に格納された電圧変動条件との比較、導出した電圧周波数特性と判定基準データベース４内に格納された電圧周波数条件との比較処理によって、ＬＳＩが実装されたＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかを自動的に判定することが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図２に、本発明の第２の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示す。図２において、図１と同じ参照符号を付した構成要素は、第１の実施の形態と共通の構成要素であり、その詳細は省略する。

第２の実施の形態によるプリント回路基板設計システムにおける概要は以下の通りである。

定量的に電源の電圧変動特性を導出するには、ＬＳＩが実装されたＰＣＢの電源系の特性を精度良く見積もった等価回路のモデルを解析するという手段を用いることで実現可能である。

そのとき、ＬＳＩの等価回路モデルの生成手法としては、ＬＳＩの電源端子に流れる電流を精度良く再現できるモデルがＬＳＩの設計情報から生成される手法を用いれば、ＬＳＩの設計情報から自動的にモデルを生成することができる。

さらに、ＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかを判定するのに、ノード数の少ない簡易な等価回路モデルを作成して、それを用いて過渡解析を行えば、短時間で電圧変動特性を導出することができる。

その結果とライブラリ内の電圧変動条件とを比較すれば、ＰＣＢの電源回路が安定かどうかが自動的に判定される。

また、電圧変動条件を満たしても、簡易モデルの結果だけでは条件が満たされたかどうかの判定が困難だと判断される場合には、同様の基板構造を表すノード数の多い詳細な等価回路モデルを用いての検証を行えば良い。

このとき、簡易モデルを構成する回路ブロックの等価回路モデルと、詳細モデルを構成する回路ブロックの等価回路モデルが１対１で対応するようなモデルライブラリを用意しておれば、自動的にＰＣＢの最適構造の検証用の詳細モデルが作成される。

さらに、検証は詳細モデルを用いた交流解析結果を用い、簡易モデルを用いた場合の交流解析結果と比較し、その結果からその基板構造が最適な構造かどうかを判定するという手法を用いる。

交流解析結果同士の比較から安定かどうかを判断すべき基準がライブラリとして用意されておれば、解析結果より自動的に構造が安定かどうか判断することができる。また、詳細モデルを用いていても、交流解析を用いているため、詳細モデルを用いた過渡解析を行うよりも解析時間は充分に小さくて済む。

これらの手法により、自動的にそのＰＣＢの電源回路が安定した動作を行うかどうかを自動的に判定することができる。

第２の実施の形態によるプリント回路基板設計システムにおいては、図１の簡易電圧変動特性導出手段２として、簡易等価回路過渡解析手段８を備えている。

この簡易等価回路過渡解析手段８は、入力装置１から入力される回路設計情報から電源回路の簡易な等価回路モデルを生成する簡易等価回路モデル生成手段９、及び生成された等価回路モデルを用いて電圧変動の時間特性を導出する演算手段１０を備える。

また、図１の電圧周波数特性導出手段５として、等価回路交流解析手段１１を備えている。

この等価回路交流解析手段１１は、入力装置１から入力される回路設計情報から電源回路の詳細な等価回路モデルを生成する詳細等価回路モデル生成手段１２、及び生成された等価回路モデルを用いて電圧の周波数特性を導出する演算手段１３を備える。

簡易等価回路モデル生成手段９、及び詳細等価回路モデル生成手段１２は、大きく分けて２種類の手段を備える。

そのうち一方の手段は、ＰＣＢのレイアウト及び断面構造、及び実装される部品の情報等である基板の設計情報及び部品データベースから基板の等価回路モデルを作成する基板の等価回路モデル作成手段である。この基板の等価回路モデル作成手段には、基板の断面構造や材質、レイアウト等の情報を入力することによって、基板の配線等の等価回路モデルを作成することが可能である、フィールドソルバを備えていても良い。

もう一方の手段は、ＬＳＩの全回路接続情報やレイアウト情報、ＬＳＩの動作情報等の設計情報、及びＬＳＩの内部を構成している部品のデータベースから図２０に記述されるようなＬＳＩの等価回路モデルを作成するＬＳＩの等価回路モデル作成手段である。

このＬＳＩの等価回路モデル作成手段には、特許文献２や特許文献３に記述されるような、ＬＳＩの全回路接続情報からＬＳＩの等価回路モデルを自動的に作成する手段を備えていても良い。

簡易等価回路モデル生成手段９で生成されるＰＣＢの簡易モデルと、詳細等価回路モデル生成手段１２で生成されるＰＣＢの詳細モデルとでは、モデル化される回路ブロックのサイズが異なる。簡易モデルは詳細モデルと比べてノード数が小さなモデルになっているが、何れも同一の構造をモデル化したものである。

また、演算手段１０及び１３としては、ＳＰＩＣＥに代表されるような回路解析エンジンを利用することが可能であり、演算手段１０では過渡解析を、演算手段１３では交流解析が行われる。

図９は、本発明の第２の実施の形態における処理を示したフローチャートである。

図９のフローチャートでは、図８に記述された電源回路の電圧変動特性導出処理（ステップＳ２）の代わりに、簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）と回路過渡解析処理（ステップＳ８）が行われる。

このうち簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）は、図２の簡易等価回路モデル生成手段９において行われる。一方、回路過渡解析処理（ステップＳ８）は、図２の演算手段１０において行われる。

簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）とは、図２の入力装置１から入力された回路設計情報から、電源回路の簡易モデルを作成する処理である。また、回路過渡解析処理（ステップＳ８）とは、作成された簡易モデルを用いて過渡解析を実行する処理であり、この処理により、ＰＣＢにおける電圧変動特性が導出される。

また、図８に記述された電源回路の電圧周波数特性導出処理（ステップＳ４）の代わりに、詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）と回路交流解析処理（ステップＳ１０）が行われる。
このうち詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）は、図２の詳細等価回路モデル生成手段１２において行われる。一方、回路交流解析処理（ステップＳ１０）は、図２の演算手段１３において行われる。

詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）とは、図２の入力装置１から入力された回路設計情報から、電源回路の詳細モデルを作成する処理である。また、回路交流解析処理（ステップＳ１０）とは、作成された詳細モデルを用いて交流解析する処理であり、この処理により、ＰＣＢにおける電圧周波数特性が導出される。

簡易モデルと詳細モデルは、同一の構造を異なるサイズの回路ブロック毎に等価回路に置き換えていて、簡易モデルの方が詳細モデルに比べノード数が少ない構造になっている。

ここで、簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）及び詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）について説明する。図１２は、簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）及び詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）を説明したフローチャートである。

まず、基板情報入力処理（ステップＳ２０）により、ＰＣＢのレイアウト及び断面構造、及び実装される部品の情報等である基板の設計情報及び部品データベースが図２の入力装置１から入力される。

次に、基板パネル分割処理（ステップＳ２１）により、入力された回路構造を、要求される回路ブロック毎に分割する。この回路ブロックのサイズは、簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）と詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）では異なり、その情報は部品データベースに組み込まれているものとする。この解析のために分割された回路ブロックを、基板パネルとも称する。

次に、各基板パネル毎の基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２２）が行われ、ＬＳＩを除く、各基板パネル毎に実装される部品を含めた基板の等価回路モデルが、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２によって生成される。

次に、基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２３）により、前処理で生成されたＬＳＩを除く各基板パネル毎の等価回路モデルを結合し、ＬＳＩを除く基板の等価回路モデルが、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２によって生成される。

次に、ＬＳＩ情報入力処理（ステップＳ２４）により、ＬＳＩの全回路接続情報やレイアウト情報、ＬＳＩの動作情報等の設計情報、及びＬＳＩの内部を構成している部品のデータベースが図２の入力装置１から入力される。

次に、ＬＳＩ等価回路モデル生成処理（ステップＳ２５）により、入力された情報からＬＳＩの電源に流れる電流や等価アドミタンス等、ＬＳＩの電源系の特性を見積もったＬＳＩの等価回路モデルが、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２において生成される。

このとき、ＬＳＩの簡易モデルと詳細モデルは、図２１の（ａ）に示すような簡易構成のものと、図２１の（ｂ）に示すようなＬＳＩ内も分割されたモデルのようなものが考えられるが、その構造の選択もデータベース内に記されているとする。

図２１において、３２はＬＳＩ電源モデルにおけるアドミタンスモデル、３３はＬＳＩ電源モデルにおける電源分配回路のモデルである。また、３７はＬＳＩ電源モデルの分割されたブロックにおける動作部分モデル、３８はＬＳＩ電源モデルの分割されたブロックにおけるアドミタンスモデル、３９はＬＳＩ電源モデルの分割されたブロックにおける電源分配回路のモデル、４０は回路ブロックに分割されているＬＳＩ電源モデルである。

次に、電源回路モデル生成処理（ステップＳ２６）により、生成された基板の等価回路モデルとＬＳＩの等価回路モデルが結合されて、ＰＣＢの電源回路モデルが図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２によって生成され処理が終了する。

ここで、基板等価回路モデルの生成（ステップＳ２０→ステップＳ２３）と、ＬＳＩ等価回路モデルの生成（ステップＳ２４→ステップＳ２５）の処理の順序は逆であっても良い。また、先に基板情報入力処理（ステップＳ２０）とＬＳＩ情報入力処理（ステップＳ２４）が行われてから、基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２１→ステップＳ２３）とＬＳＩ等価回路モデル生成処理（ステップＳ２５）が行われるような順序であっても良い。

図１３は、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２内の、基板の等価回路モデル作成手段内部に、フィールドソルバが備えられている場合の、図１２の各ブロック毎の基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２０→ステップＳ２２）の具体的な処理を示したフローチャートである。

まず、基板電源系の構造入力処理（ステップＳ２７）が行われ、求める基板パネルにおける基板の電源系の構造情報が図２の入力装置１から入力される。

この処理は、図１２の基板情報入力処理（ステップＳ２０）と基板パネル分割処理（ステップＳ２１）が終了した後の情報が入力データとなり、各基板パネル毎の基板構造の情報となっている。

ここで、入力される具体的な情報について、図２３に示すようなＬＳＩ及びその他の部品が実装されて電源供給系回路を構成しているＰＣＢを例にとって説明する。この場合、電源がベタプレーン構造をしているため、その基板電源構造のレイアウト情報に加え、図１８の（ａ）に例示するような基板の電源層、グランド層、絶縁層の層構成と寸法、及びそれぞれの導電率（σ）や比誘電率（ε_ｒ）、誘電正接（ｔａｎδ）などの構造、材料特性に関する数値を含む。

一方、図１８の（ｂ）に示されるように電源がマイクロストリップ配線の構造をしていた場合でも同様に、層構成及び線幅、線長を含めた各部の寸法と、それぞれの材料特性に関する数値を含む。層構成及び各部の寸法は、プリント配線基板の設計ＣＡＤシステムで持っている情報から抽出することが可能である。また、図１８で例示されているのはある配線パターンの基板の構成（断面図）であるが、ここで材料定数の代わりに例えば銅などの材料名を入力し、内部のデータベースから導電率に置き換えるなどの処理を行うことも可能である。

図１８において、２１はＰＣＢの電源層、２２はＰＣＢのグランド層、２３はＰＣＢの絶縁層、２４はＰＣＢの層構成、２５はＰＣＢの電源メタル配線、２６はＰＣＢの電源メタル配線の線幅を示している。

上記のように、基板の電源回路の電気的等価回路を求めるのに必要な各部のパラメータ、及び部品のデータベースが入力される。

次に、ソルバ処理（ステップＳ２８）が実行され、基板電源系の等価回路モデルの作成が行われる。この処理は、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２内に備えられたフィールドソルバによって行われる。

ここで行われる処理とは、プリント配線基板における配線パターンの物理的な寸法、材料定数及び層構成等のパラメータをもとに、ＳＰＩＣＥなどの回路シミュレータで使用するための、抵抗、インダクタンス、キャパシタンス、コンダクタンスで表した単位長さあたりの集中定数もしくは分布定数で表現された等価回路モデルを作成する処理である。このフィールドソルバとして、ＰＥＥＣ （Ｐａｒｔｉａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）法やＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）法等を適用した電磁界解析エンジンを利用することができる。

パラメータについては、基板電源系の構造入力処理（ステップＳ２７）で入力された値を用いる。この処理が行われ得られた単位長さ辺りの等価回路モデルの一例を図１９の（ａ）に示す。集中定数で定義されており、配線の単位長さ辺りの抵抗、インダクタンス、容量、コンダクタンスの値はそれぞれ、Ｒ_Ｕ、Ｌ_Ｕ、Ｃ_Ｕ、Ｇ_Ｕとなっている。またＲ_Ｕ及びＬ_Ｕはモデルの単位長さ辺りのインピーダンスＺ_Ｕを表し、Ｃ_Ｕ及び１／Ｇ_Ｕはモデルの単位長さ辺りのアドミタンスＹ_Ｕを表している。

もし、図１８の（ａ）のように電源がベタプレーン構造を有する場合には、この単位長さ辺りのモデルを図１９の（ｂ）のように組み合わせ、ベタプレーン構造を表現する。一方、図１８の（ｂ）のように電源が配線構造をしていた場合、この単位長さ辺りのモデルを図１９の（ｃ）のようにラダー状に組み合わせ、配線構造を表現する。

このように記述された単位長さ辺りのモデルが寸法分接続されることにより、基板の電源の等価回路モデルが生成されるが、勿論集中定数記述では無く分布定数記述で表現されていても構わない。

次に、部品データ入力処理（ステップＳ２９）が行われ、実装されているＬＳＩ以外の部品のデータベースが図２の入力装置１から入力される。

ここで入力される具体的な情報は、図２３に示されるＰＣＢを例にとると、直流電源（レギュレータ）及び対策部品（チップコンデンサ）のデータベースであり、ここではデータベース内に各部品の等価回路モデルが入力されるものとする。

図２３において、５１はＰＣＢの基板部分（電源ベタ構造）、５２はＰＣＢに実装されたＬＳＩ（パッケージ含む）、５３はＰＣＢの電源配線に接続された直流電源、５４はＰＣＢに実装された対策部品であるチップコンデンサ、５５はＰＣＢ上の観測点を示している。

次に、モデル結合処理（ステップＳ３０）により、ソルバ処理（ステップＳ２８）により生成された基板電源における基板パネル毎の等価回路モデルと、各部品の等価回路モデルが、実際のＰＣＢのレイアウトに合わせ、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２内で結合され、この処理が終了する。

こうして、ＰＣＢにおける基板電源における等価回路モデルが生成される。なお、処理の順番としては、部品データ入力処理（ステップＳ２９）が最初に行われた後、基板電源系の構造情報の入力処理（ステップＳ２７）とソルバ処理（ステップＳ２８）が行われても良く、先に基板電源系の構造情報の入力処理（ステップＳ２７）と部品データ入力処理（ステップＳ２９）が同時に行なわれた後にソルバ処理（ステップＳ２８）が行われても良い。

図１４は、図１２のＬＳＩ等価回路モデルの生成（ステップＳ２４→ステップＳ２５）の具体的な処理を示したフローチャートである。このとき、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２内のＬＳＩの等価回路モデル作成手段には、特許文献２や特許文献３に記述されている、ＬＳＩ等価回路モデル作成システムが備えてあるものとする。

先ず、図１２の処理と同様に、ＬＳＩ情報入力処理（ステップＳ３１）により、ＬＳＩの全回路接続情報やレイアウト情報、ＬＳＩの動作情報等の設計情報、及びＬＳＩの内部を構成している部品のデータベースが図２の入力装置１から入力される。

次に、動作部分モデル生成処理（ステップＳ３２）により、ＬＳＩの設計情報からＬＳＩの電源端子に流れる電流を等価的に流せるように記述されたＬＳＩの動作部分のモデルが、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２において生成される。

ここで生成されるＬＳＩの動作部分のモデルは、図２０に記述されたように、電流源で記述することもできるが、同等の電流を流すトランジスタで記述されていても良く、それらのモデルは特許文献２や特許文献３に示される方法によって設計情報から自動的に生成することが可能である。

ここで、ＬＳＩの動作部分のモデルに記述される、もしくはトランジスタで記述されたモデルで等価的に流れる電源電流の波形の一例を図２２の（ａ）に示す。

この波形は、時間変動する電流波形を表したものであるが、必要に応じて、図２３の（ｂ）に記述されたような周波数特性を示す波形に変換することも可能である。これらの波形の変換は、フーリエ変換、もしくは逆フーリエ変換によって容易に変換可能である。また、電源回路の電圧周波数特性を求める場合には、必要に応じて簡単のため周波数が変動しても一定の振幅を示す交流電源波形に置き換えても良い。

次に、アドミタンスモデル生成処理（ステップＳ３３）により、ＬＳＩ内の等価的なアドミタンスを表現したアドミタンスモデルが、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２において生成される。

ここで生成される図２０に例示したＬＳＩのアドミタンスモデル３２は、容量や抵抗で構成されたモデルで表現できるが、等価的なトランジスタで記述されたモデルで記述されていても良く、それらのモデルも特許文献２や特許文献３に示される方法によって設計情報から自動的に生成が可能である。

次に、電源分配回路モデル生成処理（ステップＳ３４）により、ＬＳＩの電源分配回路モデルが、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２において生成される。

ここで生成される電源分配回路モデルは、ＬＳＩの動作部分モデルとアドミタンスモデルとを合わせたＬＳＩ電源モデルと、ＬＳＩの２種類の電源端子（電源端子、ＧＮＤ端子）間に接続されるモデルであり、図２３に例示したＰＣＢにおいては、ＬＳＩ内の電源配線のモデルだけではなく、パッケージのモデルを含むものとしても良い。

この電源分配回路モデルの構造としては、図２０の（ａ）に例示したように簡単なインダクタンスのモデル３３で表現しても良いが、状況に応じて図２０の（ｂ）に例示したように複数の回路ブロックの等価回路によって組み合わされた構造になっていても良い。

図２０において、３１はＬＳＩ電源モデルにおける動作部分モデル、３２はＬＳＩ電源モデルにおけるアドミタンスモデル、３３はＬＳＩ電源モデルにおける電源分配回路のモデル、３４はＬＳＩ電源モデルの第一の電源端子、３５はＬＳＩ電源モデルの第二の電源端子、３６はＬＳＩ電源モデルにおける回路ブロックを結合させた電源分配回路のモデルである。

この電源配線のモデルは、データベース内に等価回路モデルを用意しておいて、それを読み込んでも良いが、特許文献２に記載される方法によって作成しても良く、または構造や材料定数と言ったパラメータである入力情報から、図２の簡易等価回路モデル生成手段９、または詳細等価回路モデル生成手段１２内に備えられたフィールドソルバによるソルバ処理によって作成しても良い。

次に、モデル結合処理（ステップＳ３５）により、作成されたＬＳＩの動作部分モデルとアドミタンスモデルと電源分配回路モデルを結合させ、図２０に例示されるようなＬＳＩの等価回路モデルが生成され、この処理が終了する。こうして、ＰＣＢに実装されるＬＳＩの等価回路モデルが生成される。

なお、各モデルの作成処理（ステップＳ３２、ステップＳ３３、ステップＳ３４）の順番は、適宜前後させることも可能である。

上述した処理過程を経て、図９の簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）または詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）により、図２３に示すＰＣＢの電源回路モデルの一例は、図２４に示すようなモデルとなる。

図２４において、６１はＰＣＢの基板部分（電源ベタ構造）の等価回路モデル、６２はＰＣＢに実装されたＬＳＩ（パッケージ含む）の等価回路モデル、６３はＰＣＢの電源配線に接続された直流電源の等価回路モデル、６４はＰＣＢに実装された対策部品であるチップコンデンサの等価回路モデル、６５は等価回路モデル上の観測点上の電圧を示している。

図１２における基板の等価回路モデルの生成（ステップＳ２０→ステップＳ２３）の処理により、基板電源モデル、直流電源モデル、チップコンデンサモデルが作成され、図１２のＬＳＩ等価回路モデルの生成（ステップＳ２４→ステップＳ２５）により、ＬＳＩ電源モデル、電源分配回路モデル及びパッケージモデルが作成され、図１２の電源回路モデル生成処理（ステップＳ２６）により、これらのモデルが結合され、ＰＣＢの電源回路モデルを構成する。

なお、基板電源モデルにおいて、端の部分ではインピーダンスが２倍（２Ｚ_Ｕ）、アドミタンスが１／２もしくは１／４（Ｙ_Ｕ／２もしくはＹ_Ｕ／４）となっているが、これはＰＥＥＣ法では端の部分がこのような値となる。また、メッシュサイズはあくまでも１例であり、簡易モデル及び詳細モデルでは異なる。またメッシュサイズによりＹ_Ｕの値は変動する。

図２５は、図２４で例示されたようなＰＣＢの電源回路モデルを用いて図９の回路過渡解析処理（ステップＳ８）を行った場合の、電源電圧値の変動を示した一例である。図２５で、７１、７２はそれぞれ電源電圧変動波形Ａと電源電圧変動波形Ｂを示している。

この回路過渡解析処理（ステップＳ８）には、電源回路モデルとしては簡易モデルを用いる。この電圧変動特性が図２の判定基準データベース４より読み込まれる電圧変動条件を満たしているかどうかを、図２の電圧変動条件判定手段３が自動的に判定することになる。

ここで、例えば、電圧変動条件が、直流電圧Ｖ_ＣＣより降下する値がΔＶ_ＤＬ以内、ＬＳＩのスイッチング動作が生じる時間（ｅｘ．ｔ＝０）から電圧変動が収まるまでの戻り時間（例えばスイッチング動作が生じてから電圧変動の幅が１％以内になるまでの時間）がｔ_ＲＬ以内という条件を満たさなければならないと想定する。

例えば、ＬＳＩへの観測点における電源電圧波形Ａの特性においては、電圧降下値ΔＶ_ＤＡは、ΔＶ_ＤＡ＜ΔＶ_ＤＬという条件は満たしているが、戻り時間ｔ_ＲＡは、ｔ_ＲＡ＜Δｔ_ＲＬという条件を満たしていないので、この電源電圧波形Ａが生じる回路では、安定動作を行わないと判定される。

一方、ＬＳＩへの観測点における電源電圧波形Ｂの特性においては、戻り時間ｔ_ＲＢは、ｔ_ＲＢ＜Δｔ_ＲＬという条件は満たしているが、電圧降下値ΔＶ_ＤＢは、ΔＶ_ＤＢ＜ΔＶ_ＤＬという条件を満たしていないので、この電源電圧波形Ｂが生じる回路でも、安定動作がなされないと判定される。

なお、ここでは、電圧変動条件について、電圧降下値と戻り時間の両者で判定することにしたが、電圧降下値だけが条件になっている場合も考えられる。その場合、電源電圧波形Ａが生じる回路は、安定動作を行うと判断され、電源電圧波形Ｂが生じる回路は安定動作を行わないと判定されることになる。

また、図２０で例示されたようなＰＣＢの電源の等価回路モデルにおいて、電源電圧変動値について、図示された点（この場合はＬＳＩの直下）での電圧変動値をモニターしているが、別のモニター点（例えば電源プレーンの端における電源−グランド間の電圧）での電源電圧値について、電圧変動条件が設定されていても良い。こうして、図２０で例示されたような電源回路モデルに対して図９の回路過渡解析処理（ステップＳ８）を行った結果より、電圧変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ３）が自動的に判定される。

また、図２６は、図２４で例示されたようなＰＣＢの電源回路モデルを用いて図９の回路交流解析処理（ステップＳ１０）を行った場合の、電圧周波数特性の変動を示した一例である。

この回路交流解析処理（ステップＳ１０）は、電源回路モデルとしては詳細モデルを用いる。この電圧周波数特性が図２の判定基準データベース４より読み込まれる電圧周波数条件を満たしているかどうかを、図２の電圧周波数条件判定手段６が自動的に判定することになる。

ここでは、例えば、判断基準として、「解析すべき周波数範囲（Ｆ１→Ｆ２）において、簡易モデルを用いて求められた電圧周波数特性における上限ピーク値７４よりも、詳細モデルを用いて求められた電圧周波数特性における上限ピーク値７３が小さくなる」という基準があったとする。

その場合、簡易モデルを用いて求められた電圧周波数特性が必要とされるが、簡易モデルは既に簡易等価回路モデル生成手段（ステップＳ７）で作成されているので、そのモデルを用いて回路交流解析処理（ステップＳ１０）で詳細モデルと同時に電圧周波数特性を求めれば良い。

図２６では、詳細モデルによる電圧の上限ピーク値（７３）Ｖ_ＭＡＸＤは、簡易モデルによる電圧の上限ピーク値（７４）Ｖ_ＭＡＸＥより小さくなっているため、判定基準を満たしている。従って、このＰＣＢの電源回路は安定であると自動的に判定される。

勿論、電圧周波数特性の上限ピーク値では無く、下限ピーク値を判定基準として使用しても良く、例えば、「解析すべき周波数範囲（Ｆ１→Ｆ２）において、簡易モデルを用いて求められた電圧周波数特性における下限ピーク値７６よりも、詳細モデルを用いて求められた電圧周波数特性における下限ピーク値７５が絶対値として大きい」といったような判定基準が電圧周波数条件として用意されていても良い。

図２６の場合では、詳細モデルによる電圧の下限ピーク（７５）値Ｖ_ＭＩＮＤは、簡易モデルによる電圧の下限ピーク値（７６）Ｖ_ＭＩＮＥより大きくなっているため、やはり判定基準を満たしており、このＰＣＢの電源回路は安定であると自動的に判定されることになる。

また、図９の結果出力処理（ステップＳ６）により、図２の出力装置７に、判定された結果が出力されることになる。ここで出力される結果は、電源回路が安定に設計されていたかという判定された結果だけでなく、生成された簡易モデル及び詳細モデル、解析された電圧変動特性及び電圧周波数特性、判定基準データベース内の条件との比較が図示された結果等が含まれていても良い。これらの結果により、どれだけのマージンのある設計なのか、どの周波数範囲で問題があるか等も絶対量で評価することが可能となる。

（第２の実施の形態による効果）
本実施の形態において、電源回路の等価回路モデルの生成処理、電源電圧変動特性及び電源周波数特性の解析処理、及び電源回路が安定に設計されているかどうかの判定処理は、入力したデータに対し一定の処理を行わせるだけであるので、自動化が可能であり、ＬＳＩやプリント基板配線について深い知識を有さない者でも、容易に電源回路が安定かつ低ノイズに設計されているかどうかの判定を行うことが可能である。

また、ＬＳＩの等価回路モデルの作成手法及び装置は、既存の技術を流用することが可能であり、基板の等価回路モデル作成用のフィールドソルバや回路解析ツールも市販のものを流用することが可能であるので、本実施の形態によるシステムを容易に構築すること可能である。

また、簡易モデルと詳細モデルの関係の一例を図２７に示す。図２７の（ａ）が簡易モデル、図２７の（ｂ）が詳細モデルを示しており、この例では簡易モデルの基板パネルは詳細モデルの基板パネルの９倍（３倍×３倍）のサイズとしている。

ここで、何も部品が乗っていない場合の基板パネルのモデルを考えると、Ｒ（抵抗）、Ｌ（コイル）、Ｃ（コンデンサ）で構成された回路モデルになるが、同じ面積分のモデルを作成しようとすると、（ｂ）に示す詳細モデルでは９倍の端子数のモデルを作成する必要がある。精度良く、高周波までの解析結果を得たい場合には、詳細モデルを使用することが必要である。例えば、図中に示したようにチップコンデンサが搭載された場合など、（ａ）の簡易モデルではモデルとして１箇所にまとめて一箇所に接続されることになるが、（ｂ）の詳細モデルでは各基板パネル毎にチップコンデンサのモデルを置くことができ、より実装の状態を正確に表すことができる。ただし、詳細モデルを使用した場合、解析時間が膨大になってしまい、過渡解析を実行した場合には膨大な時間がかかることになる。

一方、交流解析により電圧の周波数特性を求める場合は、詳細モデルを用いても、解析時間が大きくはならない。そこで、本実施の形態の特徴である、判定基準内に、互いに相関関係のある電圧変動条件及び電圧周波数条件を用意し、ノードの少ない簡易モデルを用いて過渡解析を行い電圧変動条件を導出し、電圧変動条件との判定を行う。さらに、より正確な詳細モデルを用いて交流解析を行い電圧周波数条件を導出し、電圧周波数条件との判定を行うことによって、ＰＣＢの電源系回路が安定に設計されているかどうかの判定を、短時間で精度良く行うことが可能になる。

また、このように一種類の電源系においてその電源回路が安定に設計されているかどうかを自動的に判定することができるので、順次、他の電源系にも同じ処理を繰り返すことで、ＰＣＢ上の電源系全てについて電源回路が安定に設計されているかどうかの判定を行うことも可能になる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図３に、本発明の第３の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示す。この第３の実施の形態では、図２に示す第２の実施の形態によるシステムに、回路記述変更手段１４を追加した構成になっている。

この回路記述変更手段１４は、電圧変動条件判定手段３においてＰＣＢの電圧変動特性が電圧変動条件を満たさないと判定されたときに、入力装置１から入力されたＰＣＢの回路記述を変更して、変更された回路記述を再度簡易等価回路解析手段８に入力する手段である。

また、回路記述変更手段１４は、電圧変動条件判定手段３においてＰＣＢの電圧変動特性が電圧変動条件を満たすと判定された場合でも、電圧周波数条件判定手段６においてＰＣＢの電圧周波数特性が電圧周波数条件を満たさないと判定されたときに、入力装置１から入力されたＰＣＢの回路記述を変更して、変更された回路記述を再度簡易等価回路解析手段８に入力する。

この回路記述変更手段１４を備えることにより、ＰＣＢの電源回路を安定な構造に設計し直すことが可能になる。

図１０は、本発明の第３の実施の形態における処理内容を示したフローチャートである。このフローチャートでは、図９に示した第２の実施の形態の処理内容を示したフローチャートにおいて、電圧変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ３）の後、電圧変動条件を満たさなかった場合、及び、電圧周波数特性と判定基準との比較処理（ステップＳ５）の後、電圧周波数条件を満たさなかった場合に、ＰＣＢの電源回路の構造を変更して再度入力する処理（ステップＳ１２〜ステップＳ１４）が加えられている。

図９のフローチャートと同様、図３の入力装置１から回路情報の入力処理（ステップＳ１）が行われ、図３の簡易等価回路モデル生成手段９において、入力された情報からＰＣＢの簡易等価回路モデルの生成処理（ステップＳ７）が行われる。また、図３の演算手段１０で簡易モデルを用いて回路過渡解析処理（ステップＳ８）が行われる。

次いで、図３の電圧変動条件判定手段３において、解析された電圧変動特性と図３の判定基準データベース４から読み込まれる電圧変動条件との比較処理（ステップＳ３）が行われ、電圧変動条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１１）が行われる。

ステップＳ１１で判定基準を満たせば、図３の詳細等価回路モデル生成手段１２で詳細モデルの生成処理（ステップＳ９）が行われる。また、図３の演算手段１３で詳細モデルを用いて回路交流解析処理（ステップＳ１０）が行われる。

そして、図３の電圧周波数条件判定手段６において、解析された電圧周波数特性と図３の判定基準データベース４から読み込まれる電圧周波数条件との比較処理（ステップＳ５）が行われ、電圧周波数条件判定手段によって電圧周波数条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１５）が行われる。

もし、ステップＳ１５の処理で判定基準を満たせば、出力処理（ステップＳ１６）が行われ、この安定に設計されたと判定された電源回路を有するＰＣＢの構造が図３の出力装置７に出力される。

このときの出力結果に、生成された等価回路モデル、及び解析された電圧変動特性と電圧周波数特性と、判定基準データベース４内の条件との比較が図示された結果等が含まれていても良い。

一方、電圧変動条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１１）、及び電圧周波数条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１５）で判定基準を満たさなかった場合、電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）が、図３の回路記述変更手段１４で行われる。

この処理において、電圧変動条件または電圧周波数条件を満たすために、実装されている対策部品や基板の電源配線構造の変更を行う基板パネル変更処理（ステップＳ１３）を行うか、ＬＳＩの構造や能力を変更する処理であるＬＳＩ構成変更処理（ステップＳ１４）を行うかが決定される。

この選択処理（ステップＳ１２）は、データベースに記述されている変更指針により、システムの中で自動的に行われるようにすることも可能であるし、操作者からの指示に基づいて行うことも可能である。

例えば、判定基準データベース４内に、「電源変動条件が満たされない場合は基板パネル処理（ステップＳ１３）が優先的に行われる」と記述されていれば、電圧変動条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１１）で電圧変動条件を満たしていないと判定されたとき、自動的に基板パネル変更処理（ステップＳ１３）が選択される、といった例を示すことができる。

そして、選択された電源回路の変更処理（ステップＳ１３、ステップＳ１４の何れか）が図３の回路記述変更手段１４で実行された後、変更された回路記述を図３の簡易等価回路過渡解析手段８に再度入力する。そして、同じ処理を繰り返し、電圧変動条件と電圧周波数条件の両者を満たすように電源回路が設計されるまでこの処理を繰り返す。

ここで、前のステップで作成された簡易モデルは既に存在しているので、電源回路の構造を変更して再度入力する処理（ステップＳ１２〜ステップＳ１４）を行う際に、ＬＳＩ以外の基板を構成する基板パネルを部分的に変更するだけにするか、もしくはＬＳＩだけを変更するようにしても良く、その方が現実的である。この一連の処理により、安定に設計されたＰＣＢの電源回路の構造が得られる。

図１５は、図１０の基板パネル変更処理（ステップＳ１３）の具体的な処理内容を示すフローチャートである。

先ず、基板の電源配線構造や部品の種類や数等、変更する構造を決定し、基板パネル構造変更処理（ステップＳ３６）が行われる。このときの構造を変更する方法としては、先述したように基板を構成している基板パネルの一部の構造だけを変更する方法が現実的であり、それを採用した方法となっている。この基板パネル構造を変更する方法については、操作者からの指示によって行うことも可能であるが、データベースに記述されている変更指針により、システムの中で自動的に行われるようにすることも可能である。

例えば、判定基準データベース４内に、「電圧変動条件を満たさないときは、ＬＳＩの下辺の中心から０．５ｍｍ離れた位置に０．１μＦのチップコンデンサ１個を実装する」というルールが記述されておれば、自動的に、ＬＳＩの下辺にあたる基板パネルの構造が変わり、対策部品のデータベースの中から０．１μＦのチップコンデンサがＬＳＩの下辺から０．５ｍｍ離れた位置に実装された構成のパネルに変更される、といった例を示すことができる。

次に、基板構造変更処理（ステップＳ３７）が行われ、変更が行われた基板パネルと、その他の変更していない部分の基板パネルが接続され、基板の構造変更が終了する。この処理は、図３の回路記述変更手段１４で実行される。

先述した例においては、ＬＳＩの下辺側に位置する基板パネルが、ＬＳＩの下辺の中心から０．５ｍｍ離れた位置に、０．１μＦのチップコンデンサが接続された基板パネルに変更されることになる。このとき、図２７で示したように、簡易モデルと詳細モデルにおける基板パネルのサイズが異なるが、それぞれのモデルにおいて実際の構造に最も近い位置にチップコンデンサのモデルが接続されるとする。この処理が終了することで基板パネル変更処理（ステップＳ１３）が完了する。

図１６は、図１０のＬＳＩ構成変更処理（ステップＳ１４）の具体的な処理内容を示すフローチャートである。

先ず、変更手法選択処理（ステップＳ３８）が行われ、ＬＳＩの動作状態を変更するのか、パッケージ構造も含めたＬＳＩの種類の変更を行うのかの選択が行われる。この決定は操作者からの指示よって行うことも可能であるが、データベースに記述されている変更指針により、システムの中で自動的に行われることも可能である。

例えば、判定基準データベース４内に、「電圧変動条件を満たさないときは、ＬＳＩ内の回路ブロックの動作率を１割減にする」というルールが記述されていれば、自動的に動作状態の変更を行う方法が選択される、といった例を示すことができる。

変更手法選択処理（ステップＳ３８）で動作状態の変更が選択されると、動作状態変更処理（ステップＳ３９）を行い、ＬＳＩの動作状態の変更を行う。この処理においてもどのような変更を行うかは操作者からの指示に基づいて行うことも可能であるが、データベースに記述されている変更指針により、システムの中で自動的に行われることも可能である。この場合も判定基準データベース４内のルールに従い、自動的にＬＳＩの動作率を１割減にするという変更を行う、といった例が挙げることができる。

また、変更手法選択（ステップＳ３８）においてＬＳＩの種類の変更が選択された場合、構造変更処理（ステップＳ４０）に進み、ＬＳＩの構造の変更処理を行う。この処理においてもどのような変更を行うかは操作者からの指示に基づいて行うことも可能であるが、データベースに記述されている変更指針により、システムの中で自動的に行われることも可能である。

例えば、判定基準データベース４内に、「電圧変動条件を満たさない場合はＬＳＩをチップサイズがワンサイズ大きなタイプに変更する」といるルールが記述されていれば、自動的にＬＳＩをチップサイズがワンサイズ大きなタイプに変更にするという変更を行う、といった例を挙げることができる。これらの処理は、図３の回路記述変更手段１４で実行される。この動作状態変更処理（ステップＳ３９）もしくは構造変更処理（ステップＳ４０）が終了することでＬＳＩ構成変更処理（ステップＳ１４）が完了する。

（第３の実施の形態による効果）
本実施の形態により、安定に設計された電源回路を有するＰＣＢの構造が得られ、その電圧変動特性及び電圧周波数特性も求めることができる。また、図３の判定基準データベース４内に、電圧変動条件及び電圧周波数条件を満たさない場合における、ＰＣＢの電源回路の構造変更のための変更指針を予め用意しておけば、自動的にＰＣＢが電圧変動条件及び電圧周波数条件が満たされるように構造が変更される。

また、電源回路モデルの生成処理、電源電圧変動特性及び電圧周波数特性の解析処理、及び電源回路が安定に設計されているかどうかの判定処理は入力したデータに対し一定の処理を行わせるだけであるので、自動化が可能であり、ＬＳＩやプリント基板配線について深い知識を有さない者でも、容易に安定に設計された電源回路を有するＰＣＢを設計することができる。

また、ＬＳＩの等価回路モデルの作成手法及び装置は、既存の技術を流用することが可能であり、基板の等価回路モデル作成用のフィールドソルバや回路解析ツールも市販のものを流用することが可能であるので、本実施の形態によるシステムは容易に構築すること可能である。

また、電源変動条件を満たすような電源回路構造を得るために、複数のパターンでの回路構造での等価回路モデルを作成して過渡解析を繰り返す必要がある場合、簡易モデルを用いて複数のパターンの解析を行い、電源回路が安定に設計されている最適と考えられる構造を先ず見つけ出し、その後検証としてその構造に対応した詳細モデルを作成し、その詳細モデルを用いた交流解析の結果からその構造が条件を満たすかどうかを判定するという手法を用いているので、短時間で最適な電源回路構造を持つＰＣＢを自動的に設計可能である。

このようにして、ＰＣＢ上の一種類の電源系において、自動的にその電源回路を安定に設計変更することが可能であるので、順次、他の電源系にも同じ処理を繰り返すことで、ＰＣＢ上の電源系全てが構成する電源回路を安定に設計変更することも可能になる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図４に、本発明の第４の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示す。この第４の実施の形態では、図３に示す第３の実施の形態によるシステムに、詳細電圧変動特性導出手段１５と、詳細電圧変動条件判定手段１６とを加えた構成になっている。

この詳細電圧変動特性導出手段１５は、電圧周波数条件判定手段６においてＰＣＢの電圧周波数特性が電圧周波数条件を満たさないと判定されたときに、詳細等価回路モデル生成手段１２で生成された詳細モデルを用いた過渡解析を行い、詳細モデルにおける電圧変動特性を求める手段である。

この詳細電圧変動特性導出手段１５は、基本的には簡易等価回路過渡解析手段８内の演算手段１０や、等価回路交流解析手段１１内の演算手段１３と同一のものであっても良い。ここで、この詳細電圧変動特性導出手段１５で得られた電圧変動特性を、便宜上詳細電圧変動特性と呼ぶ。

次に、詳細電圧変動特性判定手段１６において、この電圧周波数条件を満たしていないＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかを自動的に判定する。この詳細電圧変動特性判定手段１６では、詳細電圧変動特性導出手段１５において導出された詳細電圧変動特性と、本発明の特徴である判定基準データベース４に備えられている電圧変動条件とが比較され、ＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかを判定する。

この詳細電圧変動特性導出手段１５と詳細電圧変動条件判定手段１６を備えることにより、より精度よく安定な電源回路を有するＰＣＢの構造を得ることが可能になる。

図１１は、本発明の第４の実施の形態による処理内容を示したフローチャートである。このフローチャートでは、図１１に示した第３の実施の形態の処理を示したフローチャートにおいて、電圧周波数特性と判定基準との比較処理（ステップＳ５）の後、電圧周波数条件を満たさなかった場合に、詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）において生成されている詳細モデルを用いた過渡解析により詳細電圧変動特性を導出し、その詳細電圧変動特性と判定基準とを比較して、判定基準を満たすかどうかの判定を行う処理（ステップＳ１７〜ステップＳ１９）が加えられている。

図１０のフローチャートと同様、図４の入力装置１から回路情報の入力処理（ステップＳ１）が行われ、図３の簡易等価回路モデル生成手段９において、入力された情報からＰＣＢの簡易等価回路モデルの生成処理（ステップＳ７）が行われ、図４の演算手段１０で簡易モデルを用いて回路過渡解析処理（ステップＳ８）が行われる。

次いで、図４の電圧変動条件判定手段３において、解析された電圧変動特性と図４の判定基準データベース４から読み込まれる電圧変動条件との比較処理（ステップＳ３）が行われた後、図４の電圧変動条件判定手段３で、電圧変動条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１１）が行われる。

ステップＳ１１で判定基準を満たせば、図４の詳細等価回路モデル生成手段１２で詳細モデルの生成処理（ステップＳ９）が行われ、図４の演算手段１３で詳細モデルを用いて回路交流解析処理（ステップＳ１０）が行われる。

そして、図４の電圧周波数条件判定手段６において、解析された電圧周波数特性と図４の判定基準データベース４から読み込まれる電圧周波数条件との比較処理（ステップＳ５）が行われた後、図４の電圧周波数条件判定手段６で、電圧周波数条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１５）が行われる。

もし、ステップＳ１５の処理で判定基準を満たせば、出力処理（ステップＳ１６）が行われ、この安定に設計されたと判定された電源回路を有するＰＣＢの構造が図４の出力装置７に出力される。

また、このときの出力結果に、生成された等価回路モデル、及び解析された電圧変動特性と電圧周波数特性と、判定基準データベース４内の条件との比較が図示された結果等が含まれていても良い。

また、この判定処理（ステップＳ１５）で電圧周波数特性が判定基準を満たさなかった場合、詳細電源回路モデルの回路過渡解析処理（ステップＳ１７）が図４の詳細電圧変動特性導出手段１５において行われ、詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）において生成されている詳細モデルを用いて過渡解析により得られた詳細電圧変動特性と、図４の判定基準データベース４から読み込まれる電圧変動条件との比較処理（ステップＳ１８）が行われ、図４の詳細電圧変動条件判定手段１６で、電圧条件を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１９）が行われる。

もし、この処理で判定基準を満たせば、出力処理（ステップＳ１６）が行われ、この安定に設計されたと判定された電源回路を有するＰＣＢの構造が図４の出力装置７に出力される。このときの出力結果には、生成された等価回路モデル、及び解析された電圧変動特性と電圧周波数特性と、詳細電圧変動特性と、判定基準データベース４内の条件との比較が図示された結果等が含まれていても良い。

一方、電圧変動特性が判定基準を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１１）、及び詳細電圧変動特性が判定基準を満たすかどうかの判定処理（ステップＳ１９）で判定基準を満たさなかった場合、電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）が、図３の回路記述変更手段１４で行われる。

この処理において、電圧変動条件を満たすために、実装されている対策部品や基板の電源配線構造の変更を行う基板パネル変更処理（ステップＳ１３）を行うか、ＬＳＩの構造や能力を変更する処理であるＬＳＩ構成変更処理（ステップＳ１４）を行うかが決定される。

この選択処理（ステップＳ１２）は、操作者からの指示に基づいて行うことも可能であるが、第３の実施の形態同様、データベースに記述されている変更指針により、システムの中で自動的に行うことも可能である。

そして、選択された電源回路の変更処理（ステップＳ１３、ステップＳ１４の何れか）が図４の回路記述変更手段１４で実行された後、変更された回路記述を図４の簡易等価回路過渡解析手段８に再度入力する。そして、同じ処理を繰り返し、電圧変動条件と電圧周波数条件の両者を満たすように電源回路が設計されるまでこの処理を繰り返す。

ここで、第３の実施の形態同様、電源回路の構造を変更して再度入力する処理（ステップＳ１２〜ステップＳ１４）を行う際に、基板パネルを部分的に変更するだけにする、もしくはＬＳＩだけを変更するとしても良く、その方が現実的である。この一連の処理により、安定に設計されたＰＣＢの電源回路の構造が得られる。

（第４の実施の形態による効果）
本実施形態により、安定に設計された電源回路を有するＰＣＢの構造が得られ、その電圧変動特性及び電圧周波数特性も求めることができる。また、電圧周波数特性を満たしていない場合でも、詳細モデルを用いた詳細電圧変動特性を導出し、その詳細電圧変動特性が判定基準を満たす場合にはその電源回路が安定な構造であると自動的に判定することが可能であるので、より精度良く安定な電源回路を有するＰＣＢの設計が行えることになる。

また、図４の判定基準データベース４内に、第３の実施の形態同様、電圧変動条件及び電圧周波数条件を満たさない場合における、ＰＣＢの電源回路の構造変更のための変更指針を予め用意しておけば、自動的にＰＣＢが電圧変動条件及び電圧周波数条件が満たされるように構造が変更される。

また、第３の実施の形態同様に、一連の処理は入力したデータに対し一定の処理を行わせるだけであるので、自動化が可能であり、ＬＳＩやプリント基板配線について深い知識を有さない者でも、容易に安定に設計された電源回路を有するＰＣＢを設計することができる。

また、ＬＳＩの等価回路モデルの作成手法及び装置は、既存の技術を流用することが可能であり、基板の等価回路モデル作成用のフィールドソルバや回路解析ツールも市販のものを流用することが可能であるので、本実施の形態によるシステムは容易に構築すること可能である。

また、詳細電源変動特性を導出する際に詳細モデルを用いた過渡解析を行っているが、簡易モデルを用いての複数パターンの解析を行って、電源変動条件を満たすような電源回路構造を得ているため、電源回路が安定に設計されている構造に非常に近い構造となっており、基本的には詳細モデルを用いて数多くのパターンでの過渡解析を行う必要は無く、精度良く安定な電源回路構造を有するＰＣＢの設計を比較的短時間で行うことが可能である。

このようにして、ＰＣＢ上の一種類の電源系において、自動的にその電源回路を安定に設計変更することが可能であるので、順次、他の電源系にも同じ処理を繰り返すことで、ＰＣＢ上の電源系全てが構成する電源回路を安定に設計変更することも可能になる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図５に、本発明の第５の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示す。この第５の実施の形態では、図２に記述された第２の実施の形態によるシステムに、各入力情報及びデータベースが記憶された記憶装置１７を追加した構成となっている。

記憶装置１７内には、ＬＳＩの全回路接続情報やレイアウト情報、ＬＳＩの動作情報等の設計情報（ＬＳＩの正常動作が可能な電圧変動特性の許容値やＬＳＩ内部の遅延情報を含む情報）、及びＬＳＩの内部を構成している部品の情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８と、ＰＣＢのレイアウト及び断面構造、及び実装される部品の情報等である基板の設計情報であるＣＡＤデータと部品の等価回路の情報である部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９と、判定基準データベース４が記憶されている。

この第５の実施の形態において、図９のフローチャートにおける電源回路モデルを生成するための回路設計情報を入力装置１によって入力する代わりに、必要に応じて記憶装置１７内にあるＣＡＤデータと部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９から必要なデータを自動的に抽出させることが可能である。

ここで述べているＣＡＤデータにおける電源等の配線情報には、一般的に、配線幅や、配線ルートのＸＹ２軸座標によるルート指定や、配線全長等の情報が含まれ、さらには、接続先の部品名称や型番などの情報を含んでいる。

従って、接続先の部品名称に基づいて、ＣＡＤデータ／部品データベース１９からその部品の等価回路モデルを探索し、モデルを選択するという方法を行うことも可能であり、またより実際的である。またこのとき、入力されたＣＡＤデータと連動し、記憶装置１７内にある複数のＬＳＩの設計情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８、及び複数の判定基準データベース４から、必要なデータを抽出することも可能であり、またより実際的である。

具体的には、ＣＡＤデータ／部品データベース１９から電源回路に接続されるＬＳＩの名称及びパッケージのデータ等を自動的に抽出し、必要なＬＳＩの全回設計情報とパッケージや電源分配回路の情報が含まれたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８、及びその電源回路における電圧変動条件及び電源周波数条件の情報が自動的に選択され入力されるような方法である。

このとき、入力装置１は使用しなくても良いし、入力を開始するためのアクションを入力するためだけに使用しても良い。この処理は、図１３のステップＳ１０３とステップＳ１０４、及び図１４のステップＳ１０５に相当する。

さらに、図５の電圧変動条件判定手段３及び電圧周波数条件判定手段６によって得られた結果を、記憶装置１７内にあるＣＡＤデータ／部品データベース１９のＣＡＤデータに出力することも可能である。この処理は、図９のステップＳ１０１に示す処理である。

具体的には、ＣＡＤ上に表示されたその電源回路における基板の電源配線や、接続された対策部品の情報にエラーが書き込まれる。例えば、ＣＡＤデータを図として表示した場合、その部分の色を変える等のアラームを出力するような構造にすれば、ユーザーがその電源回路が不安定であり、電源系のレイアウトや基板構造、あるいは対策部品の数、種類、実装数等を変更して対策を行う必要があることを一目で判るようになる。また、電圧変動条件を満たさない場合や、電圧周波数条件を満たさない場合、あるいは両者を満たさない場合でそれぞれ表示する色を変えることにより、どのような対策を行えば良いかの指針も得られることになる。

さらに、図５の電圧変動条件判定手段３及び電圧周波数条件判定手段６によって得られた結果を、記憶装置１７内のＣＡＤデータ／部品データベース１９のＣＡＤデータと連動させて、ＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８のＬＳＩ設計情報に出力することも可能である。この処理は、図９のステップＳ１０２に対応する処理である。

具体的には、ＣＡＤ上に表示されたそのＬＳＩ及びパッケージの情報にエラーが書き込まれる。例えば、ＣＡＤデータを図として表示した場合、その部分の色が変える等のアラームを出力するような構造にすれば、ユーザーがその電源回路が不安定であり、ＬＳＩの動作状態や種類、パッケージの種類等を変更して対策を行う必要があることを一目で判るようになる。また、電圧変動条件を満たさない場合、電圧周波数条件を満たさない場合、あるいは両者を満たさない場合でそれぞれの色を変えることにより、どのような対策を行えば良いかの指針も得られることになる。

（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図６に、本発明の第６の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示す。この第６の実施の形態では、図３に記述された第３の実施の形態によるシステムに、各入力情報及びデータベースが記憶された記憶装置１７を追加した構成となっている。

記憶装置１７内には、第５の実施の形態と同様、ＬＳＩの全回路接続情報やレイアウト情報、ＬＳＩの動作情報等の設計情報、及びＬＳＩの内部を構成している部品の情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８と、ＰＣＢのレイアウト及び断面構造、及び実装される部品の情報等である基板の設計情報であるＣＡＤデータと部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９と、判定基準データベース４が記憶されている。

この第６の実施の形態において、図１０のフローチャートにおける電源回路モデルを生成するための回路設計情報を図３の入力装置１によって入力する代わりに、必要に応じて記憶装置１７内にあるＣＡＤデータと部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９から必要なデータを自動的に抽出させることが可能である。

ＣＡＤデータの電源系において、接続先の部品名称に基づいて、ＣＡＤデータ／部品データベース１９からその部品の等価回路モデルを探索し、モデルを選択するという方法を行うことも可能であり、またより実際的である。またこのとき、入力されたＣＡＤデータと連動させ、記憶装置１７内にある複数のＬＳＩの設計情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８、及び複数の判定基準データベース４から、必要なデータを抽出することも可能であり、またより実際的である。

具体的には、ＣＡＤデータ／部品データベース１９のＣＡＤデータから電源回路に接続されるＬＳＩの名称及びパッケージのデータ等を自動的に抽出し、必要なＬＳＩの全回設計情報とパッケージや電源分配回路の情報が含まれたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８、及びその電源回路における電圧変動条件及び電圧周波数条件の情報が自動的に選択され入力されるような方法である。

このとき、入力装置１は使用しなくても良いし、入力を開始するためのアクションを入力するためだけに使用しても良い。そして、図１０のフローチャートにおいて基板の電源回路の変更処理（ステップＳ１３、ステップＳ１４のいずれか）を行う際には、記憶装置１７内にあるＣＡＤデータと部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９、またはＬＳＩの設計情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８に直接働き、構造の変更や種類の変更等の処理が行われ、その処理によってＣＡＤデータの記述が変更される。

この処理は、図１５のステップＳ１０６とステップＳ１０７、及び図１６のステップＳ１０９に相当する。従って、電圧変動条件及び電圧周波数条件の両方が満たされて図１０に記述された処理が完了した際には、ＰＣＢのＣＡＤデータにおける電源回路は、安定に設計されていることになり、より実際的なシステム構成になっている。

（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図７に、本発明の第７の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示す。この第７の実施の形態では、図４に記述された第４の実施の形態によるシステムに、各入力情報及びデータベースが記憶された記憶装置１７を追加した構成となっている。

記憶装置１７内には、第５及び第６の実施の形態と同様、ＬＳＩの全回路接続情報やレイアウト情報、ＬＳＩの動作情報等の設計情報、及びＬＳＩの内部を構成している部品の情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８と、ＰＣＢのレイアウト及び断面構造、及び実装される部品の情報等である基板の設計情報であるＣＡＤデータと部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９と、判定基準データベース４が記憶されている。

この第７の実施の形態において、図１１のフローチャートにおける電源回路モデルを生成するための回路設計情報を図４の入力装置１によって入力する代わりに、必要に応じて記憶装置１７内にあるＣＡＤデータと部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９から必要なデータを自動的に抽出させることが可能である。

ＣＡＤデータの電源系において、接続先の部品名称に基づいて、ＣＡＤデータ／部品データベース１９からその部品の等価回路モデルを探索し、モデルを選択するという方法を行うことも可能であり、またより実際的である。またこのとき、入力されたＣＡＤデータと連動させ、記憶装置１７内にある複数のＬＳＩの設計情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８、及び複数の判定基準データベース４から、必要なデータを抽出することも可能であり、またより実際的である。

具体的には、ＣＡＤデータ／部品データベース１９のＣＡＤデータから電源回路に接続されるＬＳＩの名称及びパッケージのデータ等を自動的に抽出し、必要なＬＳＩの全回設計情報とパッケージや電源分配回路の情報が含まれたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８、及びその電源回路における電圧変動条件及び電圧周波数条件の情報が自動的に選択され入力されるような方法である。

このとき、入力装置１は使用しなくても良いし、入力を開始するためのアクションを入力するためだけに使用しても良い。そして、図１１のフローチャートにおいて基板の電源回路の変更処理（ステップＳ１３、ステップＳ１４のいずれか）を行う際には、記憶装置１７内にあるＣＡＤデータと部品データベースを含むＣＡＤデータ／部品データベース１９、またはＬＳＩの設計情報を含むＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８に直接働き、構造の変更や種類の変更等の処理が行われ、その処理によってＣＡＤデータの記述が変更される。

この処理は、図１５のステップＳ１０６とステップＳ１０７、及び図１６のステップＳ１０９に相当する。従って、簡易モデルを用いて導出した電圧変動特性及び詳細モデルを用いて導出した詳細電圧変動特性の両者が電圧変動条件を満たすように、図１１に記述された処理が完了した際には、ＰＣＢのＣＡＤデータにおける電源回路は、安定に設計されていることになり、より実際的なシステム構成になっている。

ここで、上記各実施の形態によるプリント回路基板設計システムのハードウェア構成について、図１７を参照して説明する。

図１７は、プリント回路基板設計システムのハードウェア構成を示すブロック図である。

図１７を参照すると、プリント回路基板設計システムは、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメインメモリであり、データの作業領域やデータの一時退避領域に用いられる主記憶部３０２、ネットワークを介してデータの送受信を行う通信制御部３０３、周辺機器と接続してデータの送受信を行うインタフェース部３０４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリから構成されるハードディスク装置である補助記憶部３０５、本情報処理装置の上記各構成要素を相互に接続するシステムバス３０６、入力装置１及び出力装置７を備えている。入力装置１と出力装置７については、インタフェース部３０４を介して外部に配置することも可能である。

本実施の形態によるプリント回路基板設計システムは、その動作を、内部にプリント回路基板の設計プログラムを組み込んだ、ＬＳＩ 等のハードウェア部品である回路部品を実装することによりハードウェア的に実現することは勿論として、上記した各構成要素の各機能を提供するプログラムを、ＣＰＵ３０１で実行することにより、ソフトウェア的に実現することも可能である。

ソフトウェア的に実現する場合、ＣＰＵ３０１は、補助記憶部３０５に格納した負荷分散プログラム６０を、主記憶部３０２にロードして実行することにより、上述したＰ２Ｐ機能部２０とサーバ機能部３０の機能を実行する。

次に、上述した実施の形態を適用した第１の実施例について説明する。

図２８の（ａ）は、解析すべきＰＣＢの一例であり、パッケージを持つＬＳＩが基板寸法２００［ｍｍ］×３００［ｍｍ］の一面を覆うベタの電源層に実装され、直流電源からベタ電源に直流電圧３．３Ｖが供給され、電源回路が構成されているという構造である。この電源回路が安定に設計されているかどうかについて、本実施の形態によるシステムを用いて検証を行う。

図２８で、８１は実施例のＰＣＢの基板部分（電源ベタ構造）、８２は実施例のＰＣＢに実装されたＬＳＩ（パッケージ含む）、８３は実施例のＰＣＢの電源配線に接続された直流電源、８４は実施例のＰＣＢに実装された対策部品であるチップコンデンサ、８５は実施例のＰＣＢ上の観測点を示している。

ここでは、システムとして、図５に示される第５の実施の形態によるシステムを用いるものとする。

先ず、入力装置１から入力情報を取り込むという信号を発生させ、記憶装置１７内に記憶されたＣＡＤデータ／部品データベース１９から、図２８の（ａ）に示されるＰＣＢのＣＡＤデータ及び実装されている部品の等価回路を含んだデータが入力される。そのＣＡＤデータと連動し、同時に記憶装置１７内に記憶されたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８から、実装されているＬＳＩの全回路設計情報を含んだ設計情報、及びＬＳＩを構成している部品やパッケージの等価回路を含んだデータが入力される。

また同時に、記憶装置１７内に記憶された判定基準データベース４から、図２８の（ａ）に示されるＰＣＢにおける電圧変動条件及び電圧周波数条件が入力される。この電圧変動条件及び電圧周波数条件には、観測点の情報とその箇所での瞬時電圧変動特性の判定条件及び電圧周波数特性の判定条件が含まれているものとし、観測点は図２８の（ａ）に示したように、ＬＳＩの直下の点であるとする。

この処理が、図９の回路設計情報入力処理（ステップＳ１）に相当する。また、この処理は、図１２のステップＳ２０及びステップＳ２４に相当し、厳密に説明すると、ＣＡＤデータの入力は図１３のステップＳ１０３、部品データベースの入力は図１３のステップＳ１０４、ＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８の入力は図１４のステップＳ１０５の各処理に相当する。

次に、図１２に示すステップＳ２１→ステップＳ２３の一連の処理である、基板の等価回路モデルの作成処理を、図５に示す等価回路モデル生成手段９で実行する。

先ず、基板パネル分割処理（ステップＳ２１）については、入力された基板構造の情報を、簡易モデルを作成するためにメッシュ分割し、各基板パネル毎の情報を用意する。この場合の基板パネルのサイズは、解析時間が膨大にならないようにデータベース内に記述されており、ここでは、１［ｍｍ］×１［ｍｍ］に設定されていたものとする。

次に、各基板パネル毎の基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２２）を実行する。この処理において、図１３のソルバ処理（ステップＳ２８）が、図５に示す等価回路モデル生成手段９内に備えられたフィールドソルバを用いて実行される。ここで、フィールドソルバに入力される、ＰＣＢの基板パネルの入力情報は、電源配線４３の図１８の（ａ）または（ｂ）に示されるような形状、及び材料定数であり、ＣＡＤデータからの入力処理（ステップＳ１０３）及び基板パネル分割処理（ステップＳ２１）により得られている。

この例では、電源パターンは、図１８の（ａ）に示すように層構造になっており、基板パネルにおける電源の水平面寸法、電源層の厚みｔ−ｖｃｃ、グランド層の厚みｔ−ｇｎｄ、各絶縁層の厚みｔ−ｉｎ、及び各同導電層の導電率σ、各絶縁層の比誘電率ε_ｒ及び誘電正接ｔａｎδの値から、図１９の（ｂ）に示したようなメッシュ構造の等価回路モデルを作成する。また、Ｚ_Ｕ及びＹ_Ｕのパラメータは、基板パネルのメッシュサイズに左右される。こうして、具体例として、Ｒ_Ｕ＝７．３７９［ｍΩ］、Ｌ_Ｕ＝１．２５７［ｎＨ］、Ｃ_Ｕ＝３．８０７［ｐＦ］、Ｇ_Ｕ＝８．６１２ｅ−５［Ｓ］である基板パネルの電源のメッシュモデルが生成されたものとする。

また、図１３のモデル結合処理（ステップＳ３０）が実行され、生成されている基板パネルのモデルと実装されているＬＳＩ以外の部品のモデルが結合される。この例では、部品データベースからの入力処理（ステップＳ１０４）で入力された直流電源のモデルが、ＣＡＤデータ上で直流電源が実装されている位置の基板パネルのモデルに結合されるという処理が行われる。こうして、基板パネル毎の等価回路モデルが生成される。

次に、基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２３）が行われ、前処理において生成されている各基板パネルの等価回路モデルを結合することで、基板の等価回路モデルが、図５に示す簡易等価回路モデル生成手段９で作成される。

次に、図１２に示すＬＳＩ等価回路モデル生成処理（ステップＳ２５）が、図５に示す簡易等価回路モデル生成手段９で実行される。

先ず、図１４の動作部分モデル生成処理（ステップＳ３２）が行われ、記憶装置１７より入力されたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８より、ＬＳＩの動作部分のモデルが生成される。ここでは、特許文献３に記述された方法より得られたトランジスタ記述のゲート回路のモデルを、電流源に変換するという手法で生成されたものとする。ここで、２４［ＭＨｚ］でスイッチング動作を起こすＬＳＩの電源端子を流れる電流を模示した動作部分モデルが生成されたものとする。

次に、図１４のＬＳＩのアドミタンスモデル生成処理（ステップＳ３３）が実行され、ＬＳＩの等価アドミタンスのモデルが生成される。ここでは、例えば、特許文献３に記述された方法を適用し、得られた回路の等価内部容量をまとめるという手法で生成することが可能である。

次に、図１４のＬＳＩの電源分配回路モデル生成処理（ステップＳ３４）が実行され、ＬＳＩのパッケージを含めた電源分配回路の等価回路モデルが生成される。ここでは、部品データベース内に電源分配回路及びパッケージモデルが用意されていたとし、既にこの情報が入力されているので特に何も処理は行われないものとする。

もし、ＬＳＩ内の電源配線等が、図１８の（ｂ）の基板配線のような情報で記述されていたとした場合、簡易等価回路モデル生成手段９内に備えられたフィールドソルバによるソルバ処理により、等価回路モデルを生成する必要がある。

次に、図１４のモデル結合処理（ステップＳ３５）が実行され、ＬＳＩの動作部分モデル、等価アドミタンスモデル、及び電源分配回路モデルが結合され、ＬＳＩの等価回路モデルが、図５に示す等価回路モデル生成手段９で作成される。

次に、図１２に示す電源回路モデル生成処理が、図５に示す簡易等価回路モデル生成手段９で実行される。生成された基板の等価回路モデルとＬＳＩの等価回路モデルが結合され、求めるべきＰＣＢの簡易モデルが、図５に示す等価回路モデル生成手段９で作成される。

図２９は、図２８の（ａ）の等価回路モデルの一例を示している。直流電源の等価回路（Ｒ＝６００［ｍΩ］、Ｌ＝２．４５［ｎＨ］の直列抵抗を有する３．３［Ｖ］の直流電源）とＬＳＩの等価回路モデルが、１［ｍｍ］×１［ｍｍ］で分割された基板の等価回路モデルに接続された構成になっている。また、ＬＳＩのパッケージは、図に示したようにＬＣＲのラダー回路で表現された形になっており、Ｌ_ＰＫＧ＝０．４７９［ｎＨ］、Ｒ_ＰＫＧ＝０．３６６［ｍΩ］、Ｃ_ＰＫＧ＝１２．９６［ｐＦ］である。また、電源分配回路のモデルは、１０［Ω］の直列抵抗が電源側とグランド側にそれぞれ存在する構造であり、等価アドミタンスモデルは、５０００［ｐＦ］の容量に１．２［ｍΩ］の抵抗が直列に接続されたモデルになっている。また、動作部分モデルは、図に示したような電流波形が２４［ＭＨｚ］周期で繰り返し流れるというモデルとなっている。

図２９及び図３１において、９１は実施例のＰＣＢの基板部分（電源ベタ構造）の等価回路モデル、９３は実施例のＰＣＢの電源配線に接続された直流電源の等価回路モデル、９４は実施例のＰＣＢに実装された対策部品であるチップコンデンサの等価回路モデル、９５は実施例の等価回路モデル上の観測点、９６は実施例のＰＣＢに実装されたＬＳＩ（パッケージ含む）の等価回路モデルにおける動作部分モデルの電流波形、９７は実施例のＰＣＢに実装されたＬＳＩ（パッケージ含む）の等価回路モデルにおけるアドミタンスモデル、９８は実施例のＰＣＢに実装されたＬＳＩ（パッケージ含む）の等価回路モデルにおける電源分配回路のモデル、９９は実施例のＰＣＢに実装されたＬＳＩ（パッケージ含む）の等価回路モデルにおけるパッケージのモデルを示している。

次に、図９に示す回路過渡解析処理（ステップＳ８）が、図５に示す演算手段１０で実行される。ここで、生成された図２９に示される簡易モデルを用いて、図５の演算手段１０内に備えられた回路解析エンジンにより過渡解析され、電圧変動特性が導出される。得られた電圧変動特性は図３０の（ａ）に示されるような波形となる。

次に、図９に示す電圧変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ３）が、図５に示す電圧変動条件判定手段３で実行される。ここで、図５に示す判定基準データベース４より入力された電圧変動条件と解析された電圧変動特性とを比較する。ここで、電圧変動条件は、下限電圧閾値Ｖｔｈ＝３．０９［Ｖ］であったとし、電圧変動特性が一瞬でもこの閾値より下回ったら判定基準を満たさないものとする。

図３０の（ａ）には下限電圧閾値Ｖｔｈの特性も併記してあるが、この図より、簡易モデルを用いた過渡解析により導出された電圧変動特性は、常に下限電圧閾値Ｖｔｈより大きくなっているため、電圧変動条件は満たされると判定される。

次に、図９に示す詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）が、図５に示す詳細等価回路モデル生成手段１２で実行される。この処理においては、既に生成されている簡易モデルの各基板パネルが、詳細モデル用の基板パネルに置き換えられる。

ここでは、基板構造の情報が変化しないので、詳細等価回路モデル生成手段１２内に備えられたフィールドソルバによるソルバ処理により基板モデルを生成する場合でも、入力のデータは基板パネルのサイズ以外は変更されず、そのままの情報を利用できる。

また、今回のモデルにおいては、ＬＳＩモデル及びその他の実装部品（直流電源）のモデルは変更せず、基板パネルのサイズだけが変更されるとする。このような簡易モデルと詳細モデルとの関係性は、予めライブラリ上に記述されているとする。

得られる詳細モデルは、図２９に示されたモデルにおいて、０．２５［ｍｍ］×０．２５［ｍｍ］で分割された基板の等価回路モデルに、簡易モデルと共通のＬＳＩの等価回路モデル及び直流電源の等価回路モデルが、位置情報に併せて接続された構造となり、この場合における基板パネルにおける基板等価回路モデルのパラメータは、Ｒ_Ｕ＝７．３７９［ｍΩ］、Ｌ_Ｕ＝１．２５７［ｎＨ］、Ｃ_Ｕ＝０．２３８［ｐＦ］、Ｇ_Ｕ＝５．３８２ｅ−６［Ｓ］となっているとする。

次に、図９に示す回路交流解析処理（ステップＳ１０）が、図５に示す演算手段１３で実行される。ここで、生成された図２９に示される詳細モデルを用いて、図５の演算手段１３内に備えられた回路解析エンジンにより交流解析され、電圧周波数特性が導出される。

このとき、ＬＳＩの等価回路モデルの動作部分モデルの電流波形は、交流解析用に周波数特性での表現に変換される。得られた電圧周波数特性は図３０の（ｂ）に示されるような波形になる。ここでは、動作部分の電流波形の周期２４［ＭＨｚ］の高周波成分を上限１［ＧＨｚ］まで求めている。

次に、図９に示す電圧周波数特性と判定基準との比較処理（ステップＳ５）が、図５に示す電圧周波数条件判定手段６で実行される。ここで、図５に示す判定基準データベース４より入力された電圧周波数条件と解析された電圧周波数特性を比較する。

ここで、電圧周波数条件は、下限電圧閾値Ｖｆｔｈ＝０．０６［Ｖ］（１０〜１００［ＭＨｚ］）及び０．００６［Ｖ］（１００［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］）であったとし、電圧周波数特性が一瞬でもこの閾値より上回ったら判定基準を満たさないものとする。

図３０の（ｂ）には、下限電圧閾値Ｖｆｔｈの特性も併記してあるが、この図より、詳細モデルを用いた交流解析により導出された電圧周波数特性は、１０〜１００［ＭＨｚ］の範囲では常にＶｆｔｈより小さくなっているが、１００［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］の範囲ではＶｆｔｈよりも大きくなっている周波数が存在するので、電圧周波数条件は満たされないと判定される。

次に、図９の結果出力処理（ステップＳ６）が行われ、電圧変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ３）における判定結果（電圧変動条件を満たすとという判定結果）と、電圧周波数特性と判定基準との比較処理（ステップＳ５）における判定結果（電圧周波数条件を満たさないという判定結果）が、図５の出力装置７に出力され、一連の処理が終了する。

ここでは、同時に、図２９に記述されたＰＣＢの簡易モデルと詳細モデル、及びそのモデルを使用した解析比較結果として図３０の（ａ）、（ｂ）に示された特性が出力されるとする。

また、同時に、図９のＣＡＤデータへの結果出力処理（ステップＳ１０１）が行われ、図５の記憶装置１７内のＣＡＤデータ１９の記述が変更されるとする。ここでは、ＣＡＤデータ内の基板電源配線に、電圧変動条件は満たすが電圧周波数条件を満たさない、というエラーが書き込まれ、図２８の（ａ）のＣＡＤデータが図示された際、基板電源配線の色が、例えば緑色に変化して表示され、電圧変動条件は満たすが電圧周波数条件を満たさないということが直ちに判るようになる。

以上の処理により、図２８の（ａ）に示されたＰＣＢの電源回路が安定に設計されているかどうかが自動的に判定される。別の例として、電圧変動条件と電圧周波数条件の両者を満たす、電圧変動条件は満たさないが電圧周波数条件は満たす、電圧変動条件と電圧周波数条件の両者を満たさない、というそれぞれの場合には、それぞれ別の色によって出力されるようにしておけば、ＣＡＤデータ上を表示したとき、どのような条件かが一目で分かるようになる。

次に、第２の実施例について説明する。この場合のシステムとしては、図６に示される第６の実施の形態によるシステムを用いるものとする。

先ず、用意するＰＣＢのデータとしては図２８の（ａ）のものを用いる。このＰＣＢの電源回路について安定に設計されているかどうか判定し、安定でなかった場合は安定になるように、本実施の形態によるシステムを用いてＰＣＢの構造の変更を行う。

最初に、入力装置１から入力情報を取り込むという信号を発生させ、記憶装置１７内に記憶されたＣＡＤデータ／部品データベース１９から、図２８の（ａ）に示されるＰＣＢのＣＡＤデータ及び実装されている部品の等価回路を含んだデータベースが入力される。そのＣＡＤデータと連動し、同時に記憶装置１７内に記憶されたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８から、実装されているＬＳＩの全回路設計情報を含んだ設計情報、及びＬＳＩを構成している部品やパッケージの等価回路を含んだデータベースが入力される。

また同時に、記憶装置１７内に記憶された判定基準データベース４から、図２８の（ａ）に示されるＰＣＢにおける電圧変動条件及び電圧周波数条件が入力される。この電圧変動条件及び電圧周波数条件には、観測点の情報とその箇所での瞬時電圧変動特性の判定条件及び電圧周波数特性の判定条件が含まれているものとし、観測点はＬＳＩの直下の点であるとする。

この処理が、図１０の回路設計情報入力処理（ステップＳ１）に相当する。また、この処理は、図１２のステップＳ２０及びステップＳ２４に相当し、厳密には、ＣＡＤデータの入力は図１３のステップＳ１０３、部品データベースの入力は図１３のステップＳ１０４、ＬＳＩ設計情報とＬＳＩデータベースの入力は図１４のステップＳ１０５の各処理に相当する。

次に、図１２に示すステップＳ２１→ステップＳ２３の一連の処理である、基板の等価回路モデルの作成処理を、図６に示す等価回路モデル生成手段９で実行される。

先ず、基板パネル分割処理（ステップＳ２１）については、入力された基板構造の情報を、簡易モデルを作成するためにメッシュ分割し、各基板パネル毎の情報を用意する。この場合の基板パネルのサイズは、は解析時間が膨大にならないようにデータベース内に記述されており、ここでは１［ｍｍ］×１［ｍｍ］に設定されていたものとする。

次に、各基板パネル毎の基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２２）を実行する。この処理において、図１３のソルバ処理（ステップＳ２８）が、図６に示す等価回路モデル生成手段９内に備えられたフィールドソルバを用いて実行される。ここで、フィールドソルバに入力される情報は、ＣＡＤデータからの入力処理（ステップＳ１０３）及び基板パネル分割処理（ステップＳ２１）により得られている。この処理により、図１９の（ｂ）に示すようなメッシュ構造の等価回路モデルを作成する。

また、図１３のモデル結合処理（ステップＳ３０）が実行され、生成されている基板パネルのモデルと実装されているＬＳＩ以外の部品のモデルが結合される。この例では、部品データベースからの入力処理（ステップＳ１０４）にて入力された直流電源のモデルが、ＣＡＤデータ上で直流電源が実装されている位置の基板パネルのモデルに結合されるという処理が行われる。こうして、基板パネル毎の等価回路モデルが生成される。

次に、基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２３）が行われ、前処理において生成されている各基板パネルの等価回路モデルを結合することで、基板の等価回路モデルが、図６に示す簡易等価回路モデル生成手段９で作成される。

次に、図１２に示すＬＳＩ等価回路モデル生成処理（ステップＳ２５）が、図６に示す簡易等価回路モデル生成手段９で実行される。

先ず、図１４の動作部分モデル生成処理（ステップＳ３２）が行われ、記憶装置１７より入力されたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８より、ＬＳＩの動作部分のモデルが生成される。ここでは、例えば、特許文献３に記述された方法より得られたトランジスタ記述のゲート回路のモデルを、電流源に変換するという手法で生成することが可能である。

次に、図１４のＬＳＩのアドミタンスモデル生成処理（ステップＳ３３）が実行され、ＬＳＩの等価アドミタンスのモデルが生成される。ここでは、例えば、特許文献３に記述された方法を適用し、得られた回路の等価内部容量をまとめるという手法で生成することが可能である。

次に、図１４のＬＳＩの電源分配回路モデル生成処理（ステップＳ３４）が実行され、ＬＳＩのパッケージを含めた電源分配回路の等価回路モデルが生成される。ここでは、部品データベース内に電源分配回路及びパッケージモデルが用意されていたとし、既にこの情報が入力されているので特に何も処理は行われないものとする。

次に、図１４のモデル結合処理（ステップＳ３５）が実行され、ＬＳＩの動作部分モデル、等価アドミタンスモデル、及び電源分配回路モデルが結合され、ＬＳＩの等価回路モデルが、図６に示す等価回路モデル生成手段９で作成される。

次に、図１２に示す電源回路モデル生成処理が、図６に示す簡易等価回路モデル生成手段９で実行される。生成された基板の等価回路モデルとＬＳＩの等価回路モデルが結合され、求めるべきＰＣＢの簡易モデルが、図６に示す等価回路モデル生成手段９で作成される。生成された簡易モデルは、図２９に示す簡易モデルの構成となっている。

次に、図１０に示す回路過渡解析処理（ステップＳ８）が、図６に示す演算手段１０で実行される。ここで、生成された図２９に示される簡易モデルを用いて、図６の演算手段１０内に備えられた回路解析エンジンにより過渡解析され、電圧変動特性が導出される。得られた電圧変動特性は図３０の（ａ）に示されるような波形となる。

次に、図１０に示す電圧変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ３）が、図６に示す電圧変動条件判定手段３で実行される。ここで、図６に示す判定基準データベース４より入力された電圧変動条件と解析された電圧変動特性とを比較する。ここで、電圧変動条件は、下限電圧閾値Ｖｔｈ＝３．０９［Ｖ］であったとし、電圧変動特性が一瞬でもこの閾値より下回ったら判定基準を満たさないものとする。

この処理により、図３０の（ａ）に示したように、簡易モデルを用いた過渡解析により導出された電圧変動特性と、下限電圧閾値Ｖｔｈの特性を比較する。

次に、図１０に示す判定基準を満たしているかどうかの処理（ステップＳ１１）が、図６に示す電圧変動条件判定手段３で実行される。ここで、図３０の（ａ）より電圧変動特性は常に下限電圧閾値Ｖｔｈより大きくなっているため、電圧変動条件は満たされると判定される。

そこで、次のステップである図１０に示す詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）に進む。もし、ここで電圧変動条件が満たされなかった場合、図１０に示す電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）に進む。

次に、図１０に示す詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）が、図６に示す詳細等価回路モデル生成手段１２で実行される。この処理において、予めライブラリ上に記述されている関係性に従い、既に生成されている簡易モデルの各基板パネルが、詳細モデル用の基板パネルに置き換えられる。得られる詳細モデルは、図２９に示す詳細モデルの構成となっている。

次に、図１０に示す回路交流解析処理（ステップＳ１０）が、図６に示す演算手段１３で実行される。ここで、生成された図２９に示される詳細モデルを用いて、図６の演算手段１３内に備えられた回路解析エンジンにより交流解析され、電圧周波数特性が導出される。

このとき、ＬＳＩの等価回路モデルの動作部分モデルの電流波形は、交流解析用に周波数特性での表現に変換される。得られた電圧周波数特性は、図３０の（ｂ）に示されるような波形になる。ここでは動作部分の電流波形の周期２４［ＭＨｚ］の高周波成分を上限１［ＧＨｚ］まで求めている。

次に、図１０に示す電圧周波数特性と判定基準との比較処理（ステップＳ５）が、図６に示す電圧周波数条件判定手段６で実行される。ここで、図６に示す判定基準データベース４より入力された電圧周波数条件と解析された電圧周波数特性とを比較する。

ここで、電圧周波数条件は、下限電圧閾値Ｖｆｔｈ＝０．０６［Ｖ］（１０〜１００［ＭＨｚ］）及び０．００６［Ｖ］（１００［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］）であったとし、電圧周波数特性が一瞬でもこの閾値より上回ったら判定基準を満たさないものとする。

この処理により、図３０の（ｂ）に示したように、詳細モデルを用いた交流解析により導出された電圧周波数特性と、下限電圧閾値Ｖｆｔｈの特性を比較する。

次に、図１０に示す判定基準を満たしているかどうかの処理（ステップＳ１５）が、図６に示す電圧周波数条件判定手段６で実行される。ここで、図３０の（ｂ）より電圧周波数特性は１００［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］の範囲では下限電圧閾値Ｖｆｔｈより大きくなる周波数が存在するため、電圧周波数条件は満たされていないと判定される。

そこで、安定な電源に変更するため、電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）に進む。もし、ここで電圧周波数条件が満たされた場合、図１０に示す回路構造及び特性出力処理（ステップＳ１６）に進む。

次に、図１０に示す電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）が、図６に示す回路記述変更手段１４で実行される。この処理では、電源が安定に設計されていないと判定された場合、判断基準データベース４内に記述されている変更指針より、ＰＣＢの構造をどのように変更するか、という手法を選択する。

ここでは、判断基準データベース４内に、「判定基準条件を満たさなかった場合、ＬＳＩの左辺の中心から０．５ｍｍ離れた位置に０．１［μＦ］のチップコンデンサ１個を実装する」という回路の変更指針が用意されており、図６の部品データベース１９内には、０．１［μＦ］のチップコンデンサの等価回路モデルが用意されていたものとする。

そこで、電源回路の変更手法として基板パネルの変更を選択し、次のステップとして基板パネル変更処理（ステップＳ１３）に進む。もし、変更指針としてＬＳＩの構造を変えるという方法が用意されていた場合には、電源回路の変更手法としてＬＳＩ構成の変更を選択し、次のステップとしてＬＳＩ構成変更処理（ステップＳ１４）に進む。

次に、図１０に示す基板パネル変更処理（ステップＳ１３）が、図６に示す回路記述変更手段１４で実行される。

先ず、図１５に示す基板パネル構造変更処理（ステップＳ３６）が、図６に示す回路記述変更手段１４で実行される。ここでは、判定基準データベース４内に、「判定基準条件を満たさなかった場合、ＬＳＩの左辺の中心から０．５ｍｍ離れた位置に０．１［μＦ］のチップコンデンサ１個を実装する」という回路の変更指針が用意されているので、ＬＳＩの左辺の部分の基板パネルの構成が、０．１［μＦ］のチップコンデンサがＬＳＩの左辺から０．５ｍｍ離れた位置に実装された構成になるように記述が変更される。

次に、図１５に示す基板構造変更処理（ステップＳ３７）が、図６に示す回路記述変更手段１４で行われる。ここで、０．１［μＦ］のチップコンデンサが接続されるという変更が行われた基板パネルと、他の基板パネルとが接続され、基板パネル変更処理（ステップＳ１３）が終了する。ここで、構造の変更が行われた基板構造は図２８の（ｂ）のようになる。この形状は、図６に示すＣＡＤデータ及び部品ベース１９に自動的に記述される。この処理は、図１５のステップＳ１０６に相当する。

次に、図１０の簡易等価回路モデル生成処理（ステップＳ７）が、図６の簡易等価回路モデル生成手段９で実行される。ここで、構造の変更が行われたＰＣＢの等価回路モデルが再度生成される。しかし、ここで実行される基板モデルの生成は、構造が変更された基板パネルの部分だけで良く、その他の基板パネルのモデルは既に生成されているため、変更が行われた基板パネルの等価回路モデルだけを再度生成し、既に生成されている他の基板パネルの等価回路モデルと接続することにより、構造変更後の簡易モデルが生成される。

この処理による得られる図２８の（ｂ）の簡易モデルは、図３１に示すようになり、ＬＳＩの左辺側に、４００［ｍΩ］の抵抗と２．６０［ｎＨ］のインダクタンスが直列に接続された０．１［μＦ］の等価容量モデルが接続された構成になっている。他のパラメータについては、図２９に示した図２８の（ｂ）の簡易モデルとの違いは無い。

次に、図１０に示す回路過渡解析処理（ステップＳ８）が、図６に示す演算手段１０で実行される。ここで、生成された図２９に示される簡易モデルを用いて、図６の演算手段１０内に備えられた回路解析エンジンにより過渡解析され、電圧変動特性が導出される。得られた電圧変動特性は図３２の（ａ）に示される波形になる。

次に、図１０に示す電圧変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ３）が、図６に示す電圧変動条件判定手段３で実行される。ここで、判定基準データベース４より入力された電圧変動条件と解析された電圧変動特性を比較する。この処理により、図３２の（ａ）に示したように、簡易モデルを用いた過渡解析により導出された電圧変動特性と、下限電圧閾値Ｖｔｈの特性を比較する。

次に、図１０に示す判定基準を満たしているかどうかの処理（ステップＳ１１）が、図６に示す電圧変動条件判定手段３で実行される。ここで、図３２の（ａ）より電圧変動特性は常に下限電圧閾値Ｖｔｈより大きくなっているため、電圧変動条件は満たされると判定される。

そこで、次のステップである図１０に示す詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）に進む。もし、ここで電圧変動条件が満たされなかった場合、図１０に示す電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）に進む。

次に、図１０に示す詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）が、図６に示す詳細等価回路モデル生成手段１２で行われる。この処理において、予めライブラリ上に記述されている関係性に従い、既に生成されている簡易モデルの各基板パネルが、詳細モデル用の基板パネルに置き換えられる。得られる詳細モデルは、図３１に示す詳細モデルの構成となっている。

次に、図１０に示す回路交流解析処理（ステップＳ１０）が、図６に示す演算手段１３で実行される。ここで、生成された図３１に示される詳細モデルを用いて、図６の演算手段１３内に備えられた回路解析エンジンにより交流解析され、電圧周波数特性が導出される。得られた電圧周波数特性は図３２の（ｂ）に示されるような波形になる。

次に、図１０に示す電圧周波数特性と判定基準との比較処理（ステップＳ５）が、図６に示す電圧周波数条件判定手段６で実行される。ここで、判定基準データベース４より入力された電圧周波数条件と解析された電圧周波数特性を比較する。この処理により、図３２の（ｂ）に示したように、詳細モデルを用いた交流解析により導出された電圧周波数特性と、下限電圧閾値Ｖｆｔｈの特性を比較する。

次に、図１０に示す判定基準を満たしているかどうかの処理（ステップＳ１５）が、図６に示す電圧周波数条件判定手段６で実行される。ここで、図３２の（ｂ）より電圧周波数特性は１０〜１００［ＭＨｚ］及び１００［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］の範囲では常に下限電圧閾値Ｖｆｔｈより小さくなるため、電圧周波数条件が満たされていると判定される。

従って、次のステップである図１０に示す回路構造及び特性出力処理（ステップＳ１６）に進む。もし判定基準を満たしていなかった場合、再度、電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）に進む。

次に、図１０の回路構造及び特性出力処理（ステップＳ１６）が実行され、安定に設計されたＰＣＢの構造、及びその簡易モデルと詳細モデル、及びそれぞれを用いた電圧変動特性と電圧周波数特性（共に判定基準が併記されていても良い）が、図６の出力装置７に出力され、一連の処理が終了する。

ここでは、図２８の（ｂ）に示す基板構造、図３１に示す簡易モデル及び詳細モデル、図３２に示す電圧変動特性及び電圧周波数特性が出力されたとする。また、図６のＣＡＤデータ／部品データベース１９やＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８は、一連の処理において最新の構造に記述が変更されているので、安定になる構造が記されていることになる。また、これらの結果から、判定基準データベースのデータや変更指針を更新させて、以降の判定に反映させることも可能である。

また、判定データベース４内に用意されている回路の変更指針は、１種類に限定されず、複数種類用意されていて、変更方法について優先順位を決めておくことも可能である。これにより、ＰＣＢの構造の変更の際には、その優先順位に従い、回路構造の変更を試していくことが可能となる。

この場合の例で言えば、「判定基準条件を満たさなかった場合、ＬＳＩの左辺の中心から０．５ｍｍ離れた位置に０．１［μＦ］のチップコンデンサ１個を実装する。それで駄目な場合、ＬＳＩの下辺の中心から０．５ｍｍ離れた位置に０．１［μＦ］のチップコンデンサ１個を実装する。それで駄目な場合、ＬＳＩの右辺の中心から０．５ｍｍ離れた位置に０．１［μＦ］のチップコンデンサ１個を実装する。・・・」といったように、回路構造の変更を行っても判定基準を満たさなかった場合には、次の回路構造の変更指針が用意されており、判定基準を満たすまで回路構造の変更を行わせることで、自動的に安定に設計された電源回路を有するＰＣＢの構造を得ることが可能になる。

次に、第３の実施例について説明する。この場合のシステムとしては、図７に示される第７の実施の形態によるシステムを用いるものとする。

先ず、用意するＰＣＢのデータとしては図２８の（ｂ）に示すものを用いる。このＰＣＢの電源回路を安定に設計されているかどうか判定し、安定でなかった場合は安定になるよう、本実施の形態によるシステムを用いてＰＣＢの構造の変更を行う。

先ず、入力装置１から入力情報を取り込むという信号を発生させ、記憶装置１７内に記憶されたＣＡＤデータ／部品データベース１９から、図２８の（ｂ）に示されるＰＣＢのＣＡＤデータ及び実装されている部品の等価回路を含んだデータベースが入力される。そのＣＡＤデータと連動し、同時に記憶装置１７内に記憶されたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８から、実装されているＬＳＩの全回路設計情報を含んだ設計情報、及びＬＳＩを構成している部品やパッケージの等価回路を含んだデータベースが入力される。

また同時に、記憶装置１７内に記憶された判定基準データベース４から、図２８の（ａ）に示されるＰＣＢにおける電圧変動条件及び電圧周波数条件が入力される。この電圧変動条件及び電圧周波数条件には、観測点の情報とその箇所での瞬時電圧変動特性の判定条件及び電圧周波数特性の判定条件が含まれているものとし、観測点はＬＳＩの直下の点であるとする。

この処理が、図１１の回路設計情報入力処理（ステップＳ１）に相当する。また、この処理は、図１２のステップＳ２０及びステップＳ２４に相当し、厳密には、ＣＡＤデータの入力は図１３のステップＳ１０３、部品データベースの入力は図１３のステップＳ１０４、ＬＳＩ設計情報とＬＳＩデータベースの入力は図１４のステップＳ１０５の各処理に相当する。

次に、図１２に示すステップＳ２１→ステップＳ２３の一連の処理である、基板の等価回路モデルの作成処理が図７に示す等価回路モデル生成手段９で実行される。

先ず、基板パネル分割処理（ステップＳ２１）については、入力された基板構造の情報を、簡易モデルを作成するためにメッシュ分割し、各基板パネル毎の情報を用意する。この場合の基板パネルのサイズは、は解析時間が膨大にならないようにデータベース内に記述されており、ここでは１［ｍｍ］×１［ｍｍ］に設定されていたものとする。

次に、各基板パネル毎の基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２２）が実行する。この処理において、図１３のソルバ処理（ステップＳ２８）が、図７に示す等価回路モデル生成手段９内に備えられたフィールドソルバを用いて実行される。ここで、フィールドソルバに入力される情報は、ＣＡＤデータからの入力処理（ステップＳ１０３）及び基板パネル分割処理（ステップＳ２１）により得られている。この処理により、図１９の（ｂ）に示すようなメッシュ構造の等価回路モデルを作成する。

また、図１３のモデル結合処理（ステップＳ３０）が実行され、生成されている基板パネルのモデルと実装されているＬＳＩ以外の部品のモデルが結合される。この例では、部品データベースからの入力処理（ステップＳ１０４）にて入力された直流電源及びチップコンデンサのモデルが、ＣＡＤデータ上で直流電源が実装されている位置の基板パネルのモデルに結合されるという処理が行われる。こうして、基板パネル毎の等価回路モデルが生成される。

次に、基板等価回路モデル生成処理（ステップＳ２３）が行われ、前処理において生成されている各基板パネルの等価回路モデルを結合し、基板の等価回路モデルが、図７に示す簡易等価回路モデル生成手段９で作成される。

次に、図１２に示すＬＳＩ等価回路モデル生成処理（ステップＳ２５）が、図７に示す簡易等価回路モデル生成手段９で実行される。

先ず、図１４の動作部分モデル生成処理（ステップＳ３２）が行われ、記憶装置１７より入力されたＬＳＩ設計情報／ＬＳＩデータベース１８より、ＬＳＩの動作部分のモデルが生成される。ここでは、例えば、特許文献３に記述された方法より得られたトランジスタ記述のゲート回路のモデルを、電流源に変換するという手法で生成することが可能である。

次に、図１４のＬＳＩのアドミタンスモデル生成処理（ステップＳ３３）が行われ、ＬＳＩの等価アドミタンスのモデルが生成される。ここでは、例えば、特許文献３に記述された方法を適用し、得られた回路の等価内部容量をまとめるという手法で生成することが可能である。

次に、図１４のＬＳＩの電源分配回路モデル生成処理（ステップＳ３４）が実行され、ＬＳＩのパッケージを含めた電源分配回路の等価回路モデルが生成される。ここでは、部品データベース内に電源分配回路及びパッケージモデルが用意されていたとし、既にこの情報が入力されているので特に何も処理は行われないとする。

次に、図１４のモデル結合処理（ステップＳ３５）が実行され、ＬＳＩの動作部分モデル、等価アドミタンスモデル、及び電源分配回路モデルが結合され、ＬＳＩの等価回路モデルが、図７に示す等価回路モデル生成手段９で作成される。

次に、図１２に示す電源回路モデル生成処理が、図７に示す簡易等価回路モデル生成手段９で実行される。生成された基板の等価回路モデルとＬＳＩの等価回路モデルが結合され、求めるべきＰＣＢの簡易モデルが、図７に示す等価回路モデル生成手段９で作成される。生成された簡易モデルは、図３１に示す簡易モデルの構成となっている。

次に、図１１に示す回路過渡解析処理（ステップＳ８）が、図７に示す演算手段１０で実行される。ここで、生成された図３１に示される簡易モデルを用いて、図７の演算手段１０内に備えられた回路解析エンジンにより過渡解析され、電圧変動特性が導出される。得られた電圧変動特性は図３３の（ａ）に示されるような波形となる。

次に、図１１に示す電圧変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ３）が、図７に示す電圧変動条件判定手段３で実行される。ここで、図７に示す判定基準データベース４より入力された電圧変動条件と解析された電圧変動特性とを比較する。ここで電圧変動条件は、下限電圧閾値Ｖｔｈ＝３．０９［Ｖ］であったとし、電圧変動特性が一瞬でもこの閾値より下回ったら判定基準を満たさないとする。

この処理により、図３３の（ａ）に示したように、簡易モデルを用いた過渡解析により導出された電圧変動特性と、下限電圧閾値Ｖｔｈの特性を比較する。

次に、図１１に示す判定基準を満たしているかどうかの処理（ステップＳ１１）が、図７に示す電圧変動条件判定手段３で実行される。ここで、図３３の（ａ）より電圧変動特性は常に下限電圧閾値Ｖｔｈより大きくなっているため、電圧変動条件は満たされると判定される。

そこで、次のステップである図１１に示す詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）に進む。もし、ここで電圧変動条件が満たされなかった場合、図１１に示す電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）に進む。

次に、図１１に示す詳細等価回路モデル生成処理（ステップＳ９）が、図７に示す詳細等価回路モデル生成手段１２で実行される。この処理において、予めライブラリ上に記述されている関係性に従い、既に生成されている簡易モデルの各基板パネルが、詳細モデル用の基板パネルに置き換えられる。得られる詳細モデルは、図３１に示す詳細モデルの構成となっている。

次に、図１１に示す回路交流解析処理（ステップＳ１０）が、図７に示す演算手段１３で実行される。ここで、生成された図３１に示される詳細モデルを用いて、図７の演算手段１３内に備えられた回路解析エンジンにより交流解析され、電圧周波数特性が導出される。

得られた電圧周波数特性は図３３の（ｂ）に示されるような波形になる。ここでは、動作部分の電流波形の周期２４［ＭＨｚ］の高周波成分を上限１［ＧＨｚ］まで求めている。

次に、図１１に示す電圧周波数特性と判定基準との比較処理（ステップＳ５）が、図７に示す電圧周波数条件判定手段６で実行される。ここで、図７に示す判定基準データベース４より入力された電圧周波数条件と解析された電圧周波数特性とを比較する。

ここで、電圧周波数条件は、下限電圧閾値Ｖｆｔｈ＝０．００６［Ｖ］（１０［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］）であったとし、電圧周波数特性が一瞬でもこの閾値より上回ったら判定基準を満たさないとする。

この処理により、図３３の（ｂ）に示したように、詳細モデルを用いた交流解析により導出された電圧周波数特性と、下限電圧閾値Ｖｆｔｈの特性を比較する。

次に、図１１に示す判定基準を満たしているかどうかの処理（ステップＳ１５）が、図７に示す電圧周波数条件判定手段６で実行される。ここで、図３３の（ｂ）より電圧周波数特性は１０［ＭＨｚ］〜１［ＧＨｚ］の範囲で下限電圧閾値Ｖｆｔｈより大きくなる周波数が存在するため、電圧周波数条件は満たされていないと判定される。

そこで、詳細電源回路モデルの回路過渡解析処理（ステップＳ１７）に進む。もし、ここで電圧周波数条件が満たされた場合、図１１に示す回路構造及び特性出力処理（ステップＳ１６）に進む。

次に、図１１に示す詳細電源回路モデルの回路過渡解析処理（ステップＳ１７）が、図７に示す詳細電圧変動特性導出手段１５で実行される。図３１に示される詳細モデルを用いて、図７の詳細電圧変動特性導出手段１５内に備えられた回路解析エンジンにより過渡解析され、詳細電圧変動特性が導出される。このときのＬＳＩの動作部分モデルの記述は、簡易モデルと同様の電流の時間変動波形としている。得られた詳細電圧変動特性は図３３の（ｃ）に示されるような波形となる。

次に、図１１に示す詳細電源変動特性と判定基準との比較処理（ステップＳ１８）が、図７に示す詳細電圧変動条件判定手段１６で実行される。ここで、図７に示す判定基準データベース４より入力された電圧変動条件と解析された詳細電圧変動特性を比較する。ここで、詳細電圧変動条件は、前記全圧変動条件と同様に下限電圧閾値Ｖｔｈ＝３．０９［Ｖ］であったとし、詳細電圧変動特性が一瞬でもこの閾値より下回ったら判定基準を満たさないとする。

この処理により、図３３の（ｃ）に示したように、詳細モデルを用いた過渡解析により導出された詳細電圧変動特性と、下限電圧閾値Ｖｔｈの特性を比較する。

次に、図１１に示す判定基準を満たしているかどうかの処理（ステップＳ１９）が、図７に示す詳細電圧変動条件判定手段１６で実行される。ここで、図３３の（ｃ）より詳細電圧変動特性は常に下限電圧閾値Ｖｔｈより大きくなっているため、詳細電圧変動条件は満たされると判定される。

そこで、次のステップである図１１に示す回路構造及び特性出力処理（ステップＳ１６）に進む。もし、ここで詳細電圧変動条件が満たされなかった場合、図１１に示す電源回路の変更手法の選択処理（ステップＳ１２）に進む。

次に、図１１の回路構造及び特性出力処理（ステップＳ１６）が行われ、安定に設計されたＰＣＢの構造、及びその簡易モデルと詳細モデル、及びそれぞれを用いた電圧変動特性と電圧周波数特性と詳細電圧変動特性（共に判定基準が併記されていても良い）が、図７の出力装置７に出力され、一連の処理が終了する。

ここでは、図２８の（ｂ）に示す基板構造、図３１に示す簡易モデル及び詳細モデル、図３３の（ａ）〜（ｃ）に示す電圧変動特性及び電圧周波数特性及び詳細電圧変動特性が出力されたとする。また、これらの結果から、判定基準データベースのデータや変更指針を更新させて、以降の判定に反映させることも可能である。

また、図３３の（ｄ）に、簡易モデルを使用して電圧変動特性を導出する際の簡易過渡解析時間と、詳細モデルを使用して詳細電圧変動特性を導出する際の詳細過渡解析時間とを比較したグラフを示す。

この場合、簡易過渡解析を用いた場合、詳細過渡解析を用いる場合に比べて、１／１００以下の短時間で電圧変動特性を得ることが可能であることが判る。従って、構造の変更に伴う解析には、簡易過渡解析を用いて条件を満たすかどうか判定し、ある程度条件が確定した最終段階で詳細過渡解析を行い確認する、本実施の形態による手法が有効であることが判る。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、入力データに、ＬＳＩの設計情報と動作状態等を含むＬＳＩデータベース、ＰＣＢの配線のレイアウト情報等の構造情報と部品の等価回路等を含む部品のデータベース、及び電圧変動条件を含む判定基準のデータベースを用意することにより、ＬＳＩやＰＣＢの電源回路の設計に対して深い知識を有していない者でも、ＬＳＩの電源回路が安定であるかどうかの判定を行うことが可能になる。また、判定基準を満たさないＰＣＢの電源回路が存在した場合、構造をどのように変更するかの変更指針を用意しておくことにより、判定基準を満たすように、対策部品の実装を行う、レイアウトを変更する等の手法を用いることにより、自動的に安定に設計されたＰＣＢの電源回路の構造を得ることも可能になる。

さらに、ＬＳＩ及びＰＣＢの特性を再現した等価回路モデルを用いて解析を行うことにより、電源回路が安定に設計されているかどうかを、現実的な時間で容易に判定することが可能となる。また、電圧変動特性を絶対値で導出することが可能であり、定量的な評価を行うことが可能になる。

また、簡易な等価回路モデルを用いての過渡解析を使用するため、電圧変動特性を短時間で導出することができる。そのため、最適な構造が得られるまで複数パターンの解析を行う必要があっても、解析時間を短く済ませることが可能である。また検証のため、最適な構造に対応した詳細なモデルでの解析を行う必要があるが、その場合にも交流解析を用いるため、その処理を加えても解析時間を短く済ませることは可能である。

以上好ましい実施の形態と実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも、上記実施の形態及び実施例に限定されるものでなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。

本発明によれば、ＬＳＩ及びその他の部品が実装されたＰＣＢ上の電源回路における電圧変動特性を精度良くかつ高速に解析し、その電源回路が安定に設計されているかどうかを判定する用途に適用可能である。また、ＰＣＢ上の複数の電源回路についてそれぞれ安定に設計されているかどうかを判定し、基板上のどの電源回路を対策するのかを抽出する用途に適用可能である。

さらに、本発明によれば、ＬＳＩ及びその他の部品が実装されたＰＣＢ上の電源回路において、自動的に電圧変動の判定基準を満たすように、その電源回路を安定に設計し直す用途に適用可能である。

本発明の第１の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第７の実施の形態によるプリント回路基板設計システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態のフローチャートを示した図である。 本発明の第２及び第５の実施の形態のフローチャートを示した図である。 本発明の第３及び第６の実施の形態のフローチャートを示した図である。 本発明の第４及び第７の実施の形態のフローチャートを示した図である。 等価回路モデル作成処理のフローチャートを示した図である。 等価回路モデル作成処理内の基板の等価回路モデル作成処理のフローチャートを示した図である。 等価回路モデル作成処理内のＬＳＩの等価回路モデル作成処理のフローチャートを示した図である。 基板パネル構造の変更処理のフローチャートを示した図である。 ＬＳＩの状態及び構造の変更処理のフローチャートを示した図である。 プリント回路基板設計システムのハードウェア構成を示すブロック図である。 基板の断面構造の一例を示す図である。 ソルバ処理によって生成される基板の等価回路モデルの一例を示す図である。 ＬＳＩの等価回路モデルの構造の一例を示す図である。 ＬＳＩの等価回路モデルの簡易モデルと詳細モデルの構造の一例である。 ＬＳＩの動作部分モデルにおける電流波形の記述形式の一例を示す図である。 ＰＣＢの（水平面）構造の一例を示す図である。 ＰＣＢの等価回路モデルの一例を示す図である。 電源電圧値の電圧変動特性の一例を示す図である。 電圧周波数特性の一例を示す図である。 基板の簡易モデルと詳細モデルにおける基板パネルの等価回路モデルの一例を示す図である。 第１の実施例に使用したＰＣＢの構造を示す図である。 図２８（ａ）に示すＰＣＢの等価回路モデルの構造と各パラメータを示す図である。 図２９の簡易モデルにおける電源電圧変動波形と詳細モデルにおける電源周波数特性と、それぞれの判定基準との比較結果を示す図である。 図２８（ｂ）に示すＰＣＢの等価回路モデルの構造と各パラメータを示す図である。 図３１の簡易モデルにおける電源電圧変動波形と詳細モデルにおける電源周波数特性と、それぞれの判定基準との比較結果を示す図である。 図３１の簡易モデルにおける電源電圧変動波形と詳細モデルにおける電源周波数特性と詳細電圧変動特性と、それぞれの判定基準との比較結果、及び簡易モデルと詳細モデルを利用した際の過渡解析時間の比較結果を示す図である。

符号の説明

１：入力装置
２：簡易電圧変動特性導出手段
３：電圧変動条件判定手段
４：判定基準データベース
５：電圧周波数特性導出手段
６：電圧周波数条件判定手段
７：出力装置
８：簡易等価回路過渡解析手段
９：簡易等価回路モデル生成手段
１０：演算手段
１１：等価回路交流解析手段
１２：詳細等価回路過渡解析手段
１３：演算手段
１４：回路記述変更手段
１５：詳細電圧変動特性導出手段
１６：詳細電圧変動条件判定手段
１７：記憶装置
１８：ＬＳＩ設計情報及びＬＳＩデータベース
１９：ＣＡＤデータ及び部品データベース

Claims (41)

1. 半導体集積回路及びその他の部品を実装したプリント回路基板に備えられる電源回路の設計を行うプリント回路基板設計システムであって、
   回路の設計情報に基づいて、前記電源回路における前記半導体集積回路の電源電圧が時間変動する特性である電圧変動特性を導出する電圧変動特性導出手段と、
   前記設計情報から、前記電源回路における前記半導体集積回路の電源電圧が周波数によって変動する特性である電圧周波数特性を導出する電圧周波数特性導出手段と、
   前記電圧変動特性と前記電源回路における前記電圧変動特性が許容される条件である電圧変動条件とを比較し、前記電源回路が電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧変動条件判定手段と、
   前記電圧周波数特性と前記電源回路における前記電圧周波数特性が許容される条件である電圧周波数条件とを比較し、前記電源回路が電圧周波数特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧周波数条件判定手段とを備える
   ことを特徴とするプリント回路基板設計システム。
2. 前記設計情報を入力する入力装置と、
   前記電圧変動条件と、前記電圧周波数条件を格納する判定基準データベースと、
   前記電圧変動条件判定手段及び前記電圧周波数条件判定手段による判定結果を出力する出力装置を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のプリント回路基板設計システム。
3. 前記出力装置が、前記電圧変動条件及び前記電圧周波数条件の双方が満たされる場合、その場合のプリント回路基板の構造を出力することを特徴とする請求項２に記載のプリント回路基板設計システム。
4. 前記電圧変動特性導出手段が、
   前記設計情報から、前記電源回路における簡易な等価回路モデルを生成する簡易等価回路モデル生成手段と、前記簡易な等価回路モデルを過渡解析して電圧変動特性を導出する演算手段とを有する簡易等価回路過渡解析手段を備え、
   前記電圧周波数特性導出手段が、
   前記設計情報から、前記簡易な等価回路モデルの構造に対応した詳細な等価回路モデルを生成する詳細等価回路モデル生成手段と、前記詳細な等価回路モデルを交流解析して電圧周波数特性とを導出する演算手段とを有する等価回路交流解析手段を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のプリント回路基板設計システム。
5. 前記簡易等価回路モデル生成手段及び前記詳細等価回路モデル生成手段が、電源配線の物理構造と電気的特性情報とに基づいて等価回路モデルを作成する機能を有するフィールドソルバを備える
   ことを特徴とする請求項４に記載のプリント回路基板設計システム。
6. 前記簡易等価回路モデル生成手段及び前記詳細等価回路モデル生成手段が、前記半導体集積回路の設計情報に基づいて前記半導体集積回路の等価回路モデルを作成する機能を有するモデル作成システムを備える
   ことを特徴とする請求項４に記載のプリント回路基板設計システム。
7. 前記電源回路において前記電圧変動条件が満たされなかった場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更して、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析手段へ再度入力する回路記述変更手段を備える
   ことを特徴とする請求項４から請求項６の何れかに記載のプリント回路基板設計システム。
8. 前記電源回路において前記電圧周波数条件が満たされなかった場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更して、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析手段へ再度入力する回路記述変更手段を備える
   ことを特徴とする請求項７に記載のプリント回路基板設計システム。
9. 前記電源回路において前記電圧周波数条件が満たされなかった場合、前記詳細等価回路モデル生成手段において生成された前記詳細な等価回路モデルを過渡解析して詳細な電圧変動特性を導出する詳細電圧導出手段と、
   前記詳細電圧変動特性と前記電圧変動条件とを比較し、前記電源回路が前記電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する詳細電圧変動条件判定手段とを備える
   ことを特徴とする請求項７に記載のプリント回路基板設計システム。
10. 前記出力装置が、前記電源回路において前記詳細電圧変動条件が満たされる場合、その場合のプリント回路基板の構造を出力することを特徴とする請求項９に記載のプリント回路基板設計システム。
11. 前記電源回路において前記詳細電圧変動条件が満たされなかった場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更して、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析手段へ再度入力する回路記述変更手段を備える
    ことを特徴とする請求項９に記載のプリント回路基板設計システム。
12. 前記設計情報及び前記判定基準データベースを記憶する記憶装置を備える
    ことを特徴とする請求項２から請求項１１の何れかに記載のプリント回路基板設計システム。
13. 前記記憶装置に、前記プリント回路基板のレイアウト及び構造に関する情報を含むＣＡＤデータが記憶され、
    前記入力装置は、前記憶装置から前記ＣＡＤデータから前記プリント回路基板のレイアウト情報を抽出して入力する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のプリント回路基板設計システム。
14. 前記憶装置に、前記プリント回路基板上に実装される部品のデータベース、前記半導体集積回路の設計情報とそのデータベースが記憶され、
    前記入力装置は、前記憶装置から前記ＣＡＤデータから必要なデータを抽出し、抽出されたデータと関連付けられた前記プリント回路基板上に実装される部品や半導体集積回路の情報を抽出して入力する
    ことを特徴とする請求項１３に記載のプリント回路基板設計システム。
15. 前記電源回路において前記電圧変動条件と前記電圧周波数条件の少なくとも一方が満たされなかった場合、前記記憶装置の前記ＣＡＤデータ及び前記半導体集積回路の設計情報内に判定結果を出力する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のプリント回路基板設計システム。
16. 前記電源回路において前記電圧変動条件と前記電圧周波数条件の何れかが満たされなかった場合、前記憶装置の前記ＣＡＤデータ及び半導体集積回路の電源回路の構造を変更して、変更された構造の情報を入力する回路記述変更手段を備える
    ことを特徴とする請求項１５に記載のプリント回路基板設計システム。
17. 前記電源回路において前記電圧変動条件と前記詳細電圧変動条件の何れかが満たされなかった場合、前記記憶装置の前記ＣＡＤデータ及び半導体集積回路の電源回路の構造を変更して、変更された構造の情報を入力する回路記述変更手段を備える
    ことを特徴とする請求項１５に記載のプリント回路基板設計システム。
18. 半導体集積回路及びその他の部品を実装したプリント回路基板に備えられる電源回路の設計を行うプリント回路基板設計方法であって、
    回路の設計情報に基づいて、前記電源回路における前記半導体集積回路の電源電圧が時間変動する特性である電圧変動特性を導出する電圧変動特性導出ステップと、
    前記電圧変動特性と前記電源回路における前記電圧変動特性が許容される条件である電圧変動条件とを比較し、前記電源回路が電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧変動条件判定ステップと、
    前記設計情報から、前記電源回路における前記半導体集積回路の電源電圧が周波数によって変動する特性である電圧周波数特性を導出する電圧周波数特性導出ステップと、
    前記電圧周波数特性と前記電源回路における前記電圧周波数特性が許容される条件である電圧周波数条件とを比較し、前記電源回路が電圧周波数特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧周波数条件判定ステップとを含む
    ことを特徴とするプリント回路基板設計方法。
19. 前記電圧変動条件と前記電圧周波数条件が基準データベースに格納され、
    前記設計情報を入力する入力ステップと、
    前記電圧変動条件判定手段及び前記電圧周波数条件判定手段による判定結果を出力する出力ステップを含む
    ことを特徴とする請求項１８に記載のプリント回路基板設計方法。
20. 前記電圧変動特性導出ステップが、
    前記設計情報から、前記電源回路における簡易な等価回路モデルを生成する簡易等価回路モデル生成ステップと、前記簡易等価回路モデル生成ステップにおいて生成された簡易な等価回路モデルを過渡解析する回路過渡解析ステップを含み、
    前記電圧周波数特性導出ステップが、
    前記設計情報から、前記簡易な等価回路モデルの構造に対応した詳細な等価回路モデルを生成する詳細等価回路モデル生成ステップと、前記詳細等価回路モデル生成ステップにおいて生成された詳細な等価回路モデルを交流解析する回路交流解析ステップを含む
    ことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載のプリント回路基板設計方法。
21. 前記判定ステップの結果、
    前記電圧変動条件及び前記電圧周波数条件の双方が満たされる場合、その場合のプリント回路基板の構造を出力する出力ステップを行うことを特徴とする請求項２０に記載のプリント回路基板設計方法。
22. 前記電圧変動条件が満たされない場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更し、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析ステップへ再度入力する回路変更ステップを行う
    ことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載のプリント回路基板設計方法。
23. 前記電圧周波数条件が満たされなかった場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更し、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析ステップへ再度入力する回路変更ステップを行う
    ことを特徴とする請求項２２に記載のプリント回路基板設計方法。
24. 前記電源回路において前記電圧周波数条件が満たされなかった場合、前記詳細等価回路モデル生成ステップにおいて生成された前記詳細な等価回路モデルを過渡解析して詳細な電圧変動特性を導出する詳細電圧導出ステップと、
    前記詳細電圧変動特性と前記電圧変動条件とを比較し、前記電源回路が前記電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する詳細電圧変動条件判定ステップとを行なう
    ことを特徴とする請求項２２に記載のプリント回路基板設計方法。
25. 前記判定ステップの結果、
    前記電源回路において前記詳細電圧変動条件が満たされる場合、その場合のプリント回路基板の構造を出力する出力ステップを行うことを特徴とする請求項２４に記載のプリント回路基板設計方法。
26. 前記判定ステップの結果、
    前記電源回路において前記詳細電圧変動条件が満たされなかった場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更し、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析ステップへ再度入力する回路変更ステップを行う
    ことを特徴とする請求項２４に記載のプリント回路基板設計方法。
27. 前記回路変更ステップにおいて、
    予め用意されている回路記述の変更指針に従い、
    前記プリント回路基板の構造や実装される部品の変更を行う基板パネル変更ステップと、
    前記プリント回路基板上に実装された半導体集積回路の情報を変更する半導体集積回路変更ステップの何れかを選択する、
    ことを特徴とする請求項２２から請求項２６の何れかに記載のプリント回路基板設計方法。
28. 前記基板パネル変更ステップにおいて、
    予め用意されている回路記述の変更指針に従い、
    前記簡易等価回路モデル生成ステップにおいて生成される簡易等価回路モデルにおける回路ブロック毎に、
    実装される部品の種類や数、及び電源配線構造を変更するレイアウト変更ステップを行う
    ことを特徴とする請求項２７に記載のプリント回路基板設計方法。
29. 前記半導体集積回路変更ステップにおいて、
    予め用意されている回路記述の変更指針に従い、
    前記半導体集積回路の動作状態を変更する動作状態ステップと、
    前記プリント回路基板に実装される半導体集積回路やパッケージの種類の変更を行う半導体集積回路種類変更ステップのうち何れかのステップが選択される
    ことを特徴とする請求項２７に記載のプリント回路基板設計方法。
30. コンピュータ上で実行され、半導体集積回路及びその他の部品を実装したプリント回路基板に備えられる電源回路の設計を行うプログラムであって、
    前記コンピュータに、
    回路の設計情報に基づいて、前記電源回路における前記半導体集積回路の電源電圧が時間変動する特性である電圧変動特性を導出する電圧変動特性導出処理と、
    前記電圧変動特性と前記電源回路における前記電圧変動特性が許容される条件である電圧変動条件とを比較し、前記電源回路が電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧変動条件判定処理と、
    前記設計情報から、前記電源回路における前記半導体集積回路の電源電圧が周波数によって変動する特性である電圧周波数特性を導出する電圧周波数特性導出処理と、
    前記電圧周波数特性と前記電源回路における前記電圧周波数特性が許容される条件である電圧周波数条件とを比較し、前記電源回路が電圧周波数特性に対して条件を満たしているかどうか判定する電圧周波数条件判定処理を実行させることを特徴とするプログラム。
31. 前記設計情報を入力する入力処理と、
    前記電圧変動条件判定手段及び前記電圧周波数条件判定手段による判定結果を出力する出力処理を実行させる
    ことを特徴とする請求項３０に記載のプログラム。
32. 前記電圧変動特性導出処理が、
    前記設計情報から、前記電源回路における簡易な等価回路モデルを生成する簡易等価回路モデル生成処理と、前記簡易等価回路モデル生成処理において生成された簡易な等価回路モデルを過渡解析する回路過渡解析処理を含み、
    前記電圧周波数特性導出処理が、
    前記設計情報から、前記簡易な等価回路モデルの構造に対応した詳細な等価回路モデルを生成する詳細等価回路モデル生成処理と、前記詳細等価回路モデル生成処理において生成された詳細な等価回路モデルを交流解析する回路交流解析処理を含む
    ことを特徴とする請求項３０又は請求項３１に記載のプログラム。
33. 前記判定処理の結果、
    前記電圧変動条件及び前記電圧周波数条件の双方が満たされる場合、その場合のプリント回路基板の構造を出力する出力処理を実行することを特徴とする請求項３２に記載のプログラム。
34. 前記電圧変動条件が満たされない場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更し、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析処理へ再度入力する回路変更処理を行う
    ことを特徴とする請求項３２に記載のプログラム。
35. 前記電圧周波数条件が満たされなかった場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更し、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析処理へ再度入力する回路変更処理を行う
    ことを特徴とする請求項３４に記載のプログラム。
36. 前記電源回路において前記電圧周波数条件が満たされなかった場合、前記詳細等価回路モデル生成処理において生成された前記詳細な等価回路モデルを過渡解析して詳細な電圧変動特性を導出する詳細電圧導出処理と、
    前記詳細電圧変動特性と前記電圧変動条件とを比較し、前記電源回路が前記電圧変動特性に対して条件を満たしているかどうか判定する詳細電圧変動条件判定処理とを行なう
    ことを特徴とする請求項３２に記載のプログラム。
37. 前記判定処理の結果、
    前記電源回路において前記詳細電圧変動条件が満たされる場合、その場合のプリント回路基板の構造を出力する出力処理を実行することを特徴とする請求項３６に記載のプログラム。
38. 前記判定処理の結果、
    前記電源回路において前記詳細電圧変動条件が満たされなかった場合、前記判定基準データベースの情報を元に、前記電源回路の構造を変更し、変更された構造の情報を前記簡易等価回路過渡解析処理へ再度入力する回路変更処理を行なう
    ことを特徴とする請求項３６に記載のプログラム。
39. 前記回路変更処理において、
    予め用意されている回路記述の変更指針に従い、
    前記プリント回路基板の構造や実装される部品の変更を行う基板パネル変更処理と、
    前記プリント回路基板上に実装された半導体集積回路の情報を変更する半導体集積回路変更処理の何れかを選択する、
    ことを特徴とする請求項３４から請求項３８の何れかに記載のプログラム。
40. 前記基板パネル変更処理において、
    予め用意されている回路記述の変更指針に従い、
    前記簡易等価回路モデル生成処理において生成される簡易等価回路モデルにおける回路ブロック毎に、
    実装される部品の種類や数、及び電源配線構造を変更するレイアウト変更処理を行う
    ことを特徴とする請求項３９に記載のプログラム。
41. 前記半導体集積回路変更処理において、
    予め用意されている回路記述の変更指針に従い、
    半導体集積回路の動作状態を変更する動作状態処理と、
    前記プリント回路基板に実装される半導体集積回路やパッケージの種類の変更を行う半導体集積回路種類変更処理のうち何れかの処理が選択される
    ことを特徴とする請求項３９に記載のプログラム。

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