JP2018010886A - ガーバーデータからのｃａｄデータ作成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各種のガーバーデータを基本として、部品の装着位置をより正確に設計するＣＡＤデータ作成装置及び方法を得ること。
【解決手段】シルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータ、座標データ及びパートデータに基づき、回路基板に装着する部品及びその位置データを作成する手段を有するＣＡＤデータ作成装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＣＡＤデータ作成装置及び方法に関する。

回路基板を設計するにあたり、回路基板設計用のＣＡＤデータを用いて、各部品の装着位置の座標データを作成することが通常であった。
しかしながら、回路基板設計用のＣＡＤデータは、それを使用して設計するソフトウェアに依存したデータ形式であることが多く、ある特定のソフトウェア上で作成したＣＡＤデータを用いて他のソフトウェア上にて作業する等が困難であった。
しかしながら、ガーバーデータはＣＡＤデータとは異なり、特定のソフトウェア上でなければ使用できないものではなく、複数種のソフトウェア間にて互換性が高いデータ形式のものである。

また、回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータのパッド情報を回路基板のパッド情報として用いて回路基板を設計する方法は特許文献１に記載されているように知られている。この方法によれば、このガーバーデータと各部品のパートデータを用いて、回路基板上の部品の装着位置を探索でき、この結果ＣＡＤデータが無くても回路基板上の部品の装着位置のデータを得ることができるとされている。

特開２０１２−０６９６１７号公報

このように、回路基板のパッドに半田を印刷する印刷マスクを作成する際に用いたガーバーデータを用いてＣＡＤデータを得る方法は知られているが、ガーバーデータの中でもパット情報を基本にして、部品を選択してマッチングすることは事実上極めて困難であった。つまり、パートデータとして収録されている部品の種類、大きさ、形状、バンプやリードの位置、数及び極性の有無等は多様であり、これらの多種の部品から、ガーバーデータのパッド情報、つまり、パッド数、パット間隔等の情報だけを用いて、各部品を正しい装着位置に装着することは事実上困難であった。さらに、パッド情報には各部品の一番ピンに関する情報がないので、各部品を設ける位置がたとえ正確であったとしても、その向きや極性を正確に決定することはできなかった。
本発明は、各種のガーバーデータを基本として、部品の装着位置をより正確に設計するＣＡＤデータ作成装置及び方法を得ることを課題とする。

本発明は、下記の通りである。
１．シルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータ、座標データ及びパートデータに基づき、回路基板に装着する部品及びその位置データを作成する手段を有するＣＡＤデータ作成装置。
２．部品の座標データから特定の部品を選択し、同時にその部品を設置する位置座標を取得し、取得した座標から近い順にシルクデータ上で円形又は四角形の形状のシルクデータを検索する手段を有する１に記載のＣＡＤデータ作成装置。
３．シルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータ、座標データ及びパートデータに基づき、回路基板に装着する部品及びその位置データを作成する工程を有するＣＡＤデータ作成方法。
４．部品の座標データから特定の部品を選択し、同時にその部品を設置する位置座標を取得し、取得した座標から近い順にシルクデータ上で円形又は四角形の形状のシルクデータを検索する工程を有する３に記載のＣＡＤデータ作成方法。

本発明によれば、ガーバーデータを基本として、部品の装着位置をより正確に設計するＣＡＤデータ作成装置及び方法を得るという効果を有する。さらに、ガーバーデータの中でも、シルクデータを使用することによって、より的確に部品データから適合する部品を選択し、その極性等を考慮した配置の方向を決定することができる。

円形シルクデータの例 四角形シルクデータの例 パッドデータの例 パッドデータの例 １番ピンの位置を示す例 １番ピンの位置を示す例 １番ピンの位置を示す例 １番ピンの位置を示す例

本発明は、シルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータ、座標データ及びパートデータに基づき、回路基板に装着する部品及びその位置データを作成する手段を有するＣＡＤデータ作成装置及び方法であり、さらに、ガーバーデータの中でもシルクデータを基本として使用することによって、より的確に回路基板のＣＡＤデータを作成するものである。

まず、本発明のＣＡＤデータ作成装置は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータと、キーボード、マウス及びタッチパネル等の公知の入力装置、ディスプレイ等の表示装置、ＨＤＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ等の公知の外部記憶装置、さらに必要に応じて、コンピュータに接続できる公知の装置を接続して構成される。

該外部記憶装置には、予め部品名称や部品の形状等を示す印刷基板の表裏面用のシルクデータ、レイヤデータ及びパッドや配線の位置、大きさ、間隔、形状を示すデータを有するガーバーデータ、部品の名称、装着場所、装着面や穴の場所等を示す座標データ、及び部品情報（部品名称、形状、大きさ、ピン数、ピン間隔、ピン位置、極性）であるパートデータ等を該外部記憶装置に記憶させておく。

[ガーバーデータ]
本発明において使用されるガーバーデータは、シルクデータ、レイヤデータ及び穴データを有するガーバーデータであり、本発明におけるシルクデータ以外のガーバーデータは、線、ドット、円弧、ポリゴンのデータのみを使用して構成されている。
（シルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータ）
本発明中のシルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータにおいて、シルクデータは、回路基板の表面及び／又は裏面の適切な箇所に、素子を示す記号、素子形状、素子の向き、パッドの位置等を印刷するためのデータである。

（レイヤデータ）
本発明中のレイヤデータは、回路基板を構成する各層についてのガーバーデータであり、回路基板を構成する層１層に対して１つ以上のレイヤデータを採用できる。
レイヤデータ上には、回路基板内部に形成する配線、パッド及び穴の位置、形状及び大きさ等に関する情報を有する。

（穴データ）
さらに本発明において使用されるガーバーデータには穴データがあり、この穴データは、回路基板の表面及び裏面層を含む、各層に設けられる穴の位置、大きさを示している。

[座標データ]
本発明における座標データは、設置される部品毎に、部品名、部品が搭載される面、部品が搭載される該面上の位置座標を含む。そして部品名は下記の部品ライブラリにも収録される。

[部品ライブラリ]
部品ライブラリは、部品名、部品のサイズ（縦横高さ、径等）、ピン数、ピンの長さ、ピン間の間隔等の部品に関するデータが収録されたライブラリである。

本発明によるＣＡＤデータ作成手順
１．シルクデータ中から円形及び四角形のシルクを検索
シルクデータ中のデータには部品の形状を示す円形や四角形の形状が印刷データとして保存されている。ここで、部品を検索する際に、円形のシルクデータは完全に円形のものでも良いし、図１に示すように、円を構成する一部の円弧部分が直線等の他の線に代えられているものでも良い。四角形のシルクデータも同様に、図２に示すように、一部の辺が直線でなくても良く、また角に切り欠きが形成されたような形状でも良い。
設置する位置を特定するために、部品の座標データから特定の部品を選択し、同時にその部品を設置する位置座標を取得する。取得した座標から近い順にシルクデータ上で円形又は四角形のシルクデータを検索する。
該シルクデータ内に座標があれば、そのシルクデータが示す円形又は四角形の位置に、上記特定の部品が設置されると判断する。仮にシルクデータ内に座標がない場合には、最も近い円形又は四角形のシルクデータが上記部品を設置する場所となる。
このような検索手段を採用することによって、仮にデータが若干不正確な場合であっても、部品の座標とシルクデータをマッチングさせることができる。

２．パッドと想定されるデータの検索
レイヤデータ等を確認してパッドの候補を選択する。選択条件としては、穴があってその穴が円形又は四角形で囲われており、かつ四角形の場合には、その四角形の形状が長すぎないことであり、このような形状のものをパッド候補とする。
このようにしてパッド候補を選択した後において、図３のパッドデータ中のａで示すパッドのように、パッド自体の形状が円形であって、かつその周囲に設けられた円又は円弧で少なくとも一部が囲われた状態である場合には、その円形のパッドをパッドであると判断する。
また図３のｂで示すパッドのように、パッド自体の形状が四角形であって、かつその周囲に設けられた四角形又は四角形の一部の形状によって囲われた状態である場合には、その四角形のパッドをパッドであると判断する。
また、回路基板上設置する部品が１ピンである場合、円形又は四角形のシルクデータにからパッド候補の形状がはみ出ることなく、かつそのパッド候補の大きさが最も大である場合にもパッドであると判断できる。
さらに回路基板上に設置する部品が２ピン以上のピンの数である場合には、パッド候補が複数存在し、かつそれらの形状が同一であると共に均一に並んでいる場合、そのパッド候補もパッドであると判断できる。

３．１番ピンの位置特定
回路基板に設置する部品が２ピン以上である場合には、部品の向きを決めるためにも、そのうちの１番ピンを特定する必要がある。
図４に示すように、パッドに穴が設けられた場合において、ａのように、そのうちの１つのパッドの形状が四角形である場合には、その四角形のパッドが１番ピンの場所であると特定する。
この方法によっても特定できないときには、シルクデータを用いて検索した設置する部品の形状等である四角形状を検索し、その四角形状の一つの角が図５のａに示すように欠けた形状を有するとき、その場所を１番ピンの位置とする。
あるいは、シルクデータを用いて検索した設置する部品の形状が四角形であって、その四角形の４つの辺のうちの最も上に位置する辺が直線では無い場合、その部品の内又は外にある図６のａで示すパッドの位置、つまり、部品の中心から直線ではない辺に向かって左側の角に最も近いピンが１番ピンである。
そのため、四角形の４つの辺のうちの右に位置する辺が直線では無い場合には、例えば、図６全体を右に９０度回転させた状態で、図６のａの位置に相当する位置のピンが１番ピン、つまり部品の右上の角に最も近いピンが１番ピンである。以下、図示はしないが、四角形の４つの辺のうちの最も下に位置する辺が直線では無い場合、その部品の右下の角に最も近い位置のピンが１番ピンであり、四角形の４つの辺のうちの左に位置する辺が直線では無い場合、その部品の左下の角に最も近い位置のピンが１番ピンである。

さらに、これらの方法によっても１番ピンの位置を特定できない場合には、シルクデータに基づいて円形及び四角形を求め、これらの形状の周囲に１番ピンを示す記号と推測される数字の１、丸又は三角の記号を探す。
例えば、図７において部品が横長の四角形であるとき、その左辺は細い３本の線とその内側に太い１本の線がある。このようなときに、これらの合計４本の線を横切るように線が形成されている場合、例えば図７においてａのように斜めの線が形成されている場合には、この線に近いピンを１番ピンとする。
また、図８に示すように、配置する部品の形状が円弧を有する場合には、円弧の部分を下にして、円弧の左端に近いピンを１番ピンとする。
さらに、このようにしても、配置する部品が無極性部品であるときのように、その部品のピン数と１番ピンの位置が決まらないときがあり、また、シルクデータに基づいても、円形又は四角形を検出できなかったときには、パターンデータに基づいてパッドと想定されるデータを探索する。このとき、パッドと想定されるデータが複数集まって存在し、かつそれらの形状が共通し、規則性を有して配列されているときにも１番ピンを決めることができない。

４．部品ライブラリの検索
部品ライブラリには、部品名、部品のサイズ（縦横高さ、径等）、ピン数、ピンの長さ、ピン間の間隔等の部品に関するデータを収録しておくので、具体的にはこれらのデータ、シルクデータ上の配置する部品名、その部品のピン数を基にして、部品ライブラリから適合する部品を選択する。
選択した部品の大きさ、形状、ピンの長さ、ピンの配置、ピンが複数並んでいるときのピン間の間隔と、パットデータを照合する。適合する部品であればその部品を、回路基板上の求める位置に設置できるように登録する。
このとき、パターンデータ上に部品の１番ピンを基準にして部品を置き、ガーバーデータから再度部品のパッドデータ、穴データを検索して、そのパッドデータや穴データを部品ライブラリの新たな情報として登録する。
適合しない場合には、ピンの数のみの情報を基に再度適合する部品を選択できるよう再度選択する。
なお、選択した部品とパットデータとの照合は、部品の各ピンのパッドと、ガーバーデータ上のパッドを重ねて、これらのパッドが重なる場合には、データ上正確な部品であるとする。なお、部品に方向性がある場合があり、このときには部品の方向を変更して適合するかどうかを確認する。

５．ＣＡＤデータの作成
設置する部品毎にこれらの工程を行って、データ上において、可能な限り多くの部品をＣＡＤデータ上に配置することがでる。そして、作成されたＣＡＤデータを基に、回路基板を作成することができる。
これらの操作によっても適合する部品を発見できない場合には、このデータ上の部品は部品ライブラリにはないといえる。

Claims (4)

1. シルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータ、座標データ及びパートデータに基づき、回路基板に装着する部品及びその位置データを作成する手段を有するＣＡＤデータ作成装置。
2. 部品の座標データから特定の部品を選択し、同時にその部品を設置する位置座標を取得し、取得した座標から近い順にシルクデータ上で円形又は四角形の形状のシルクデータを検索する手段を有する請求項１に記載のＣＡＤデータ作成装置。
3. シルクデータ、レイヤデータ及びパッド情報を有するガーバーデータ、座標データ及びパートデータに基づき、回路基板に装着する部品及びその位置データを作成する工程を有するＣＡＤデータ作成方法。
4. 部品の座標データから特定の部品を選択し、同時にその部品を設置する位置座標を取得し、取得した座標から近い順にシルクデータ上で円形又は四角形の形状のシルクデータを検索する工程を有する請求項３に記載のＣＡＤデータ作成方法。

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