JP5282886B2 - プリント回路基板解析システム、プリント回路基板設計支援システム、及びそれらの方法、並びにプログラム - Google Patents

プリント回路基板解析システム、プリント回路基板設計支援システム、及びそれらの方法、並びにプログラム Download PDF

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Description

本発明はプリント回路基板構造に関する。例えば、複数の異なる形状を含むベタプレーンから構成される形状内のノイズ伝播を効率的に行う為のプリント回路基板解析システム、プリント回路基板解析方法、プリント回路基板解析プログラム、又、複数の異なる形状を含むベタプレーンから構成されるプリント回路基板構造の電磁干渉を抑制する為のプリント回路基板設計支援システム、プリント回路基板設計支援方法、プリント回路基板設計支援プログラムやプリント回路基板構造に関する。
電子機器の高速化処理化に伴ってプリント回路基板内の電磁ノイズ伝播の問題が顕著になって来ている。電磁ノイズ(以下ノイズと略す)は、ICのスイッチングノイズや、信号系からの漏れとして発生する。そして、ノイズはプリント回路基板内全体に伝播する。その結果、ノイズはLSIの入出力端子に混入してLSIの特性を低下させる。かつ、EMI(漏洩電磁波)の問題の主要因ともなる。従って、多層プリント回路基板内のノイズの振る舞いを考慮した設計が大事である。その為には、電磁波のノイズ伝播を、汎用の回路シミュレータであるSPICEに適した線形時不変な等価回路モデルを用いて表現した上で作成し、解析を行うことが重要である。現状においては、プリント回路基板の導体プレーンが同一形状で積層上になっている構造に対しては、信頼性の有る等価回路モデルが有る。しかしながら、積層上の導体プレーンが異なる形状の場合や、同一の層に複数の導体プレーンが在る場合には、信頼性が有るモデルは得られていない。同一形状の一対の導体プレーン対に限定したノイズ解析方法としては、例えば論文(T.
Harada他:“Power-Distribution-Plane Analysis for Multilayer Printed Circuit
Boards with SPICE”,Proceeding of 2000 IEMT/IMC symposium, pp.420-425, April,
2000.)が有る。ここでは、導体プレーン対を平面回路で近似し、微小メッシュを作成した上で等価回路モデルを作成し、LSIの電源端子とプリント回路基板との接合部をノイズ源としてSPICE等の回路ソルバーを用いて求めることが出来る。
以下、図面を用いて、従来の導体プレーン対の解析方法を簡単に説明する。図17は、LSIパッケージとこれに接合するプリント回路基板である。そして、プリント回路基板は電源−グランドプレーン対を表す一対の導体プレーン対を含んでいる。図17において、100:LSIパッケージ、101:LSIの電源端子、102:LSIのグランド端子、103:プリント回路基板の電源端子、104:プリント回路基板のグランド端子、105:プリント回路基板の誘電体層、106:プリント回路基板のグランドプレーン、107:プリント回路基板の電源プレーン、108:プリント回路基板の電源プレーンと電源端子と接合するヴィア、109:ヴィア108を通す為にグランドプレーン106に開けたクリアランスホールである。実際のプリント回路基板には、この他にも、直流電源用の電源端子やグランド端子、更にはデカップリング用のパッド、端子間を接合させる為の配線などが必要に応じて適宜実装される。
図18は、図17の一対の導体プレーン対をメッシュ化して等価回路モデルで表した図である。201は導体プレーン対の等価回路モデルの上面図である。a(b)は、各々、導体プレーン対の横辺の大きさ(縦辺の大きさ)を表している。Δx(Δy)は、各々、メッシュの横辺の大きさ(縦辺の大きさ)を表している。202は導体プレーン対の回路モデル201の1メッシュを具体的に回路表示したものである。Rx(Ry)は、各々、横方向の辺の抵抗(縦方向の辺の抵抗)を表している。Lx(Ly)は、各々、横方向のインダクタンス(縦方向のインダクタンス)を表している。203は導体プレーン対の等価回路モデルの側面図であり、Hは導体プレーン対の厚みを表している。204は203の回路モデルの高さ方向の一辺における回路定数を具体的に表したものである。Cz(Gz)は、各々、キャパシタンス(コンダクタンス)を表している。205は回路モデル上の接地点を表している。
図19は、図17のLSIの電源端子からプリント回路基板に入り込む電流を電流源と見なして、図18の等価回路モデルに接合したモデルを表している。301はLSI電源端子をモデル化した電流源、302はプリント回路基板の等価回路モデルを電源端子がある面で切断した側面図である。303はプリント回路基板の電源端子のある部分に相当するノードを表している。図19のモデルをSPICE等の回路ソルバーを用いて解くことにより、各ノードにおける電圧分布が計算できる。従って、プリント回路基板内のノイズ分布が判ることになる。
更に、導体プレーンの対が複数対あり、上下のプレーン対がヴィアを介して電気的に接合している場合は、論文(N.Kobayashi他:“Analysis of Multilayered Power-Distribution Planes
with Via Structures using SPICE”, IEICE Technical Report, EMCJ2005-97,pp.25-30,
October, 2005.)にその等価回路作成方法が記されている。具体的には、図20にあるように、プレーン対が2つあり、上下のプレーン対がヴィアを介して接合している多層プリント回路基板の場合、Pair-1を上側のプレーン対とし、Pair-2を下側のプレーン対とした場合において、図21に示すように、各々のプレーン対は上記に示した等価回路モデルを作成し、ヴィアを介して電気的に接合されている上下のノードを単一のインダクタンス若しくは別途準備したビアモデルの等価回路を用いて接合する。
T. Harada他:"Power-Distribution-Plane Analysis for MultilayerPrinted Circuit Boards with SPICE",Proceedingof 2000 IEMT/IMC symposium, pp.420-425, April, 2000. N.Kobayashi他:"Analysis of Multilayered Power-DistributionPlanes with Via Structures using SPICE",IEICE Technical Report, EMCJ2005-97,pp.25-30, October, 2005.
上述の如く、プリント回路基板の導体プレーン対が一対の場合、若しくはプレーン対が複数であっても積層構造であり、かつ、対向するプレーン形状が同一とみなせる場合は、従来の技術でノイズ伝播の回路モデル解析が可能である。
しかしながら、積層構造であっても導体プレーンが異なる形状の場合や、同一の層に複数のプレーンがある場合、プリント回路基板内のノイズ伝播の回路解析を行う為には、形状が異なる部分のノイズ伝播を表す回路モデルを作成した上で結合し、全体の回路モデルを解析する必要がある。
又、上記システムと並行して、導体プレーンが異なる形状の場合や、同一の層に複数のプレーンがある場合、プリント回路基板内のノイズ伝播を抑制する為の設計支援システムを提供することは重要である。
従って、本発明が解決しようとする第1の課題は、多層プリント回路基板構造において、積層する導体プレーンの形状が異なる場合や、同一の層に複数のプレーンが並層する構造の場合、プリント回路基板内のノイズ伝播の回路解析を可能ならしめる為、隣接する対向面対間のノイズ干渉部を表す隣接干渉部等価回路モデルを高速に提供し、かつ、各プレーン対と隣接干渉部等価回路とを結合した上で全体の回路解析を行うプリント回路基板解析システムを提供することである。
本発明が解決しようとする第2の課題は、上記システムと並行して、導体プレーンが異なる形状の場合や、同一の層に複数のプレーンがある場合、プリント回路基板内のノイズ伝播を抑制する為の設計新設計支援システムを提供することである。
前記の課題は、
プリント回路基板内の複数の対向面対の等価回路、ノイズ源、観測点、及び解析周波数を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力手段と、
前記プリント回路基板対向面対入力手段で入力された対向面対等価回路の中から隣接干渉部を指定する隣接干渉部入力手段と、
前記隣接干渉部入力手段で入力された隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成手段と、
前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成手段で作成された隣接干渉部とを結合してプリント回路基板全体等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成手段
とを具備することを特徴とするプリント回路基板解析システムによって解決される。
又、プリント回路基板内の複数の対向面対の等価回路、ノイズ源、観測点、及び解析周波数を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力手段と、
前記プリント回路基板対向面対入力手段で入力された対向面対等価回路の中から隣接干渉部を指定する隣接干渉部入力手段と、
前記隣接干渉部入力手段で入力された隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成手段と、
前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成手段で作成された隣接干渉部とを結合してプリント回路基板全体等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成手段と、
前記プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成されたプリント回路基板全体等価回路を計算する為の回路ソルバーを指定する回路ソルバー指定手段と、
前記回路ソルバー指定手段で指定された回路ソルバーを用いて、前記プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成されたプリント回路基板全体等価回路を、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された解析周波数において計算する電圧計算手段と、
前記電圧計算手段で計算された電圧計算値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で指定された観測点における電圧計算値を表示する電圧表示手段
とを具備することを特徴とするプリント回路基板解析システムによって解決される。
又、プリント回路基板内の対向面対等価回路、電圧観測点、隣接干渉部位置、解析周波数、回路ソルバーに関する情報を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力ステップと、
前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力したプリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成ステップと、
前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力されたプリント回路基板対向面対等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成ステップで作成された隣接干渉部等価回路とを、該プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで指定された隣接干渉部で結合し、プリント回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成ステップと、
前記プリント回路基板全体等価回路作成ステップで作成されたプリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、回路ソルバーを用いて計算する電圧計算ステップと、
前記電圧計算ステップで計算された電圧値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力された電圧観測点に相当する電圧値を、解析周波数毎に表示する電圧計算値表示ステップ
とを具備することを特徴とするプリント回路基板解析方法によって解決される。
又、プリント回路基板内の対向面対等価回路、電圧観測点、隣接干渉部位置、解析周波数、回路ソルバーに関する情報を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力処理と、
前記プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で入力したプリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成処理と、
前記プリント回路基板対向面対等価回路処理で入力されたプリント回路基板対向面対等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成処理で作成された隣接干渉部等価回路とを、プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で指定された隣接干渉部で結合し、プリント回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成処理と、
前記プリント回路基板全体等価回路作成処理で作成されたプリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、回路ソルバーを用いて計算する電圧計算処理と、
前記電圧計算処理で計算された電圧値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で入力された電圧観測点に相当する電圧値を、解析周波数毎に表示する電圧計算値表示処理
とを情報処理装置に実行させることを特徴とするプリント回路基板解析プログラムによって解決される。
又、プリント回路基板内の電源プレーン、グランドプレーンの位置情報に関する情報を入力するプリント回路基板構造入力手段と、
電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で必要となる格子点作成用のメッシュ間隔を入力するメッシュ設定手段と、
隣接干渉抑制用ビア配置表示されるビア間隔を入力する隣接干渉抑制用ビア間隔入力手段と、
前記メッシュ設定手段で入力された情報を基に、プリント回路基板内の電源プレーンがある位置と、グランドプレーンがある位置とを記憶する電源プレーン&グランドプレーン抽出手段と、
前記電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で記憶された情報を基に、隣接干渉部となる領域を抽出する隣接干渉部抽出手段と、
前記隣接干渉部抽出手段で抽出された隣接干渉部に沿って、メッシュ設定手段で指定したビア間隔で、推奨ビア配置を表示する隣接干渉抑制用ビア配置表示手段
とを具備することを特徴とするプリント回路基板設計支援システムによって解決される。
又、プリント回路基板構造情報入力、メッシュ設定、隣接干渉抑制用ビア間隔の指定を行うプリント回路基板構造情報入力ステップと、
前記プリント回路基板構造情報入力ステップで入力されたプリント回路基板構造情報から、電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報を抽出する電源プレーン&グランドプレーン抽出ステップと、
前記電源プレーン&グランドプレーン抽出ステップで抽出した電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報から、隣接干渉部の抽出を行う隣接干渉部抽出ステップと、
前記隣接干渉部抽出ステップで抽出された隣接干渉部に沿って、前記プリント回路基板構造情報入力ステップで入力したビア間隔を保って、隣接干渉抑制用グランドビアを配置するべき箇所を示すマークを表示する隣接干渉部ビア配置ステップ
とを具備することを特徴とするプリント回路基板設計支援方法によって解決される。
又、プリント回路基板構造情報入力、メッシュ設定、隣接干渉抑制用ビア間隔の指定を行うプリント回路基板構造情報入力処理と、
前記プリント回路基板構造情報入力処理で入力されたプリント回路基板構造情報から、電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報を抽出する電源プレーン&グランドプレーン抽出処理と、
前記電源プレーン&グランドプレーン抽出処理で抽出した電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報から、隣接干渉部の抽出を行う隣接干渉部抽出処理と、
前記隣接干渉部抽出処理で抽出された隣接干渉部に沿って、前記プリント回路基板構造情報入力処理で入力したビア間隔を保って、隣接干渉抑制用グランドビアを配置するべき箇所を示すマークを表示する隣接干渉部ビア配置処理
とを情報処理装置に実行させることを特徴とするプリント回路基板設計支援プログラムによって解決される。
又、干渉度解析評価を行う為の模擬的なプリント回路基板形状のプレーン導体によって対向している部分の2次元等価回路、ノイズ源および観測点となる位置の情報を入力する解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段と、
前記解析評価用プリント回路基板等価回路モデルの隣り合う対向面対が隣接干渉部を介してノイズ干渉を起こす位置を指定する解析評価用隣接干渉部入力手段と、
前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段で指定した位置における隣接干渉部の等価回路を作成する機能を有する解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段と、
前記解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段で指定した等価回路と、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段で作成した等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段で指定した位置に相当する箇所で結合する機能を有する解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段と、
等価回路を計算する為のソルバーを指定する機能を有する回路ソルバー指定手段と、
前記解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力した複数の対向面対等価回路ブロック同士の望まれる干渉抑制度を予め指定する機能を有する干渉抑制度指定手段と、
前記回路ソルバー指定手段で指定したソルバーを用いて、前記解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で指定した解析周波数において、前記解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成した等価回路を計算した上で干渉度を算出し、前記干渉抑制度指定手段で指定された干渉抑制度と比較し、算出した干渉度が前記干渉抑制度指定手段で指定された干渉抑制度よりも小さい場合には、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部のビア間隔を隣接干渉抑制用ビア配置表示部に出力し、大きい場合には、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定部に再計算を促す機能を有する干渉度計算手段と、
前記干渉度計算手段で算出された干渉度が、前記干渉抑制指定手段で指定された干渉度よりも大きい場合に、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部に沿ってビアを配置する為の間隔を一定の規則に従って算出し、該情報を解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成部の入力とする機能を有する解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定手段と、
設計支援対象のプリント回路基板内の電源プレーン、グランドプレーンの位置情報に関する情報を入力する機能を有する設計支援用プリント回路基板構造情報入力手段と、
設計支援対象のプリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーン抽出部で必要となる格子点作成用のメッシュ間隔を入力する機能を有するメッシュ設定手段と、
前記メッシュ設定手段で入力された情報を基に、設計支援対象プリント回路基板内の電源プレーンがある位置と、グランドプレーンがある位置を記憶する機能を有する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段と、
設計支援対象のプリント回路基板に対して、前記電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で記憶された情報を基に、設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部となる領域を抽出する機能を有する設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段と、
前記設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段で抽出された隣接干渉部に沿って、干渉度計算部で出力された推奨ビア配置間隔に従って、ビア配置箇所を表示する機能を有する設計支援用プリント回路基板隣接干渉用ビア配置表示手段
とを具備することを特徴とするプリント回路基板設計支援システムによって解決される。
又、解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路情報、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部位置、解析周波数、干渉抑制度、回路ソルバー、設計支援対象プリント回路基板構造、メッシュ設定に関する情報を入力する解析評価用プリント回路基板情報入力ステップと、
前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成ステップと、
前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで入力した解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路と前記隣接干渉部等価回路作成ステップで作成した解析評価用隣接干渉部等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部において結合し、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定部で指定されたビア配置があれば、対応する場所にビアの等価回路モデルを作成し、解析評価用プレーン回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成ステップと、
前記プリント回路基板全体等価回路作成ステップで作成された解析評価用プリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した回路ソルバーを用いて計算し、干渉度を算出する干渉度計算ステップと、
前記干渉度計算ステップで計算された干渉度と、前記解析評価用プリント回路基板情報ステップで指定した干渉抑制度とを比較し、解析周波数において算出された干渉度が干渉抑制度より大きくなる場合が有れば、隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップに、無ければ、設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出ステップに進む干渉度比較ステップと、
解析評価用プリント回路基板の隣接干渉部にビアを反復毎に間隔を狭めるような数式を用いて配置間隔を指定し、プリント回路基板全体等価回路作成ステップに戻る隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップと、
設計支援用プリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーンの位置情報を抽出する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出ステップと、
設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部を抽出する設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出ステップと、
隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップで指定したビア配置間隔でビアを設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部に沿って隣接干渉部に沿って表示する設計支援対象プリント回路基板ビア表示ステップ
とを具備することを特徴とするプリント回路基板設計支援方法によって解決される。
又、解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路情報、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部位置、解析周波数、干渉抑制度、回路ソルバー、設計支援対象プリント回路基板構造、メッシュ設定に関する情報を入力する解析評価用プリント回路基板情報入力処理と、
前記解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成処理と、
解析評価用プリント回路基板情報入力処理で入力した解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路と隣接干渉部等価回路作成処理で作成した解析評価用隣接干渉部等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部において結合し、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定部で指定されたビア配置が有れば、対応する場所にビアの等価回路モデルを作成し、解析評価用プレーン回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成処理と、
前記プリント回路基板全体等価回路作成処理で作成された解析評価用プリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した回路ソルバーを用いて計算し、干渉度を算出する干渉度計算処理と、
前記干渉度計算処理で計算された干渉度と、前記解析評価用プリント回路基板情報処理で指定した干渉抑制度とを比較し、解析周波数において算出された干渉度が干渉抑制度より大きくなる場合が有れば、隣接干渉部ビア配置間隔指定処理に、無ければ、設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出処理に進む干渉度比較処理と、
解析評価用プリント回路基板の隣接干渉部にビアを反復毎に間隔を狭めるような数式を用いて配置間隔を指定し、プリント回路基板全体等価回路作成処理に戻る隣接干渉部ビア配置間隔指定処理と、
設計支援用プリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーンの位置情報を抽出する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出処理と、
設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部を抽出する設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出処理と、
隣接干渉部ビア配置間隔指定処理で指定したビア配置間隔でビアを設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部に沿って隣接干渉部に沿って表示する設計支援対象プリント回路基板ビア表示処理
とを情報処理装置に実行させることを特徴とするプリント回路基板設計支援プログラムによって解決される。
本発明によれば、複数のプレーン対と隣接干渉部を有するプリント回路基板の等価回路モデルを瞬時に作成し、指定した観測点の電圧値を算出することが出来る。これは、高速で信頼性の高いノイズ解析が必要とされる回路設計の分野やEMC分野において極めて重要である。
又、複数のプレーン対と隣接干渉部を有するプリント回路基板の干渉度を抑制する為の推奨ビア配置位置を算出することが出来る。これは、ノイズ抑制が望まれる回路設計の分野やEMC分野において極めて重要である。
第1実施形態のプリント回路基板解析システムのブロック図 第1実施形態のプリント回路基板解析方法のフローチャート プリント回路基板内の隣接干渉部でノイズが干渉を起こす説明図 図3の隣接干渉部の等価回路のブラックボックス図 図4のブラックボックス内の等価回路の一例図 プリント回路基板内の隣接干渉部でノイズが干渉を起こす説明図 図6の隣接干渉部の等価回路のブラックボックス図 図7のブラックボックス内の等価回路の一例図 第2実施形態のプリント回路基板設計支援システムのブロック図 第2実施形態のプリント回路基板設計支援方法のフローチャート 本発明の解析対象となるプリント回路基板の構造図 図11に示すプリント回路基板に対して、本発明のプリント回路基板解析方法による解析結果を示す図 図11に示すプリント回路基板に対して、本発明のプリント回路基板解析方法を実施した上で、遠方界(EMI)を計算した結果を示す図 第3実施形態のプリント回路基板設計支援システムの機能的構成を示すブロック図 第3実施形態のプリント回路基板設計支援方法のフローチャート 本発明になるプリント回路基板解析システムやプリント回路基板設計支援システムのハードウエアの構成図 一対の電源−グランドプレーン対と一対のLSI搭載用の電源−グランド端子を含む多層プリント回路基板の構造図 一対の電源−グランドプレーン対の等価回路を示す説明図 LSIの電源端子を電流源と見なした場合の一対の電源−グランドプレーン対の等価回路を示す説明図 上下二対の電源―グランドプレーン対と、上下のプレーン対を接合するヴィアと、一対のLSI搭載用の電源―グランド端子を含む多層プリント回路基板の構造を示す説明図 上下二対の電源−グランドプレーン対と、上下のプレーン対を接合するヴィアの等価回路を示す説明図
符号の説明
100 LSIパッケージ
101 LSI電源端子
102 LSIグランド端子
103 プリント回路基板電源端子
104 プリント回路基板グランド端子
105 プリント回路基板の誘電体層
106 プリント回路基板のグランドプレーン
107 プリント回路基板の電源プレーン
108 ヴィア
109 ヴィアホール
201 電源−グランドプレーンの等価回路モデル(上面図)
202 電源−グランドプレーン1メッシュの等価回路モデル(上面図)
203 電源−グランドプレーンの等価回路モデル(側面図)
204 電源−グランドプレーン1メッシュの等価回路モデル(側面図)
205 グランド
301 電流源
302 電源−グランドプレーンの等価回路モデル(側面図)
303 電源端子部に相当するノード
601 プリント回路基板対向面対等価回路入力手段
602 隣接干渉部入力手段
603 隣接干渉部等価回路作成手段
604 プリント回路基板全体等価回路作成手段
605 電圧計算手段
606 電圧分布表示手段
607 回路ソルバー
S701 プリント回路基板対向面対等価回路設定・隣接干渉部指定・解析周波数設定・回路ソルバー指定ステップ
S702 隣接干渉部等価回路作成ステップ
S703 プリント回路基板全体等価回路作成ステップ
S704 電圧計算ステップ
S705 電圧表示ステップ
801 プリント回路基板対向面対1
802 プリント回路基板対向面対2
803 プリント回路基板対向面対3
804 プリント回路基板隣接干渉部
805 プリント回路基板導体プレーン
806 プリント回路基板対向面対1から対向面対3へ伝播していくノイズ
807 プリント回路基板対向面対1から対向面対3へ伝播してきたノイズ
901 対向面対1等回路右端
902 対向面対2等価回路右端
903 対向面対3等価回路左端
904 3ポートネットワーク
1001 1:1の理想トランス
1101 プリント回路基板対向面対1
1102 プリント回路基板対向面対2
1103 プリント回路基板対向面対N−1
1104 プリント回路基板対向面対N
1105 プリント回路基板対向面対N+1
1106 プリント回路基板隣接干渉部
1107 プリント回路基板導体プレーン
1201 対向面対1等価回路右端
1202 対向面対2等価回路右端
1203 対向面対N−1等価回路右端
1204 対抗面対N等価回路右端
1205 対抗面対N+1等価回路左端
1206 (N+1)ポートネットワーク
1301 理想トランス1
1302 理想トランス2
1303 理想トランスN−1
1401 プリント回路基板構造情報入力手段
1402 メッシュ設定手段
1403 隣接干渉抑制用ビア間隔入力手段
1404 電源プレーン&グランドプレーン抽出手段
1405 隣接干渉部抽出手段
1406 隣接干渉抑制用ビア配置表示手段
S1501 プリント回路基板構造情報入力・メッシュ設定・隣接干渉抑制用ビア間隔指定ステップ
S1502 電源プレーン&グランドプレーン抽出ステップ
S1503 隣接干渉部抽出ステップ
S1504 隣接干渉抑制用ビア配置表示ステップ
1601 隣接干渉部ビア無しプリント回路基板構造中間導体プレーン上面図
1602 隣接干渉部ビア無しプリント回路基板構造側面図
1603 隣接干渉部ビア有りプリント回路構造中間導体プレーン上面図
1604 隣接干渉部ビア有りプリント回路基板構造側面図
1605 プリント回路基板中間導体左側プレーン横寸法
1606 プリント回路基板中間導体右側プレーン横寸法
1607 プリント回路基板中間導体間距離
1608 プリント回路基板第一誘電体層間距離
1609 プリント回路基板第二誘電体層間距離
1610 プリント回路基板第一導体プレーン
1611 プリント回路基板第二導体プレーン
1612 プリント回路基板第三導体プレーン
1613 プリント回路基板ノイズ発生位置
1614 プリント回路基板ノイズ観測点
1615 プリント回路基板ノイズ発生位置と左端との距離
1616 プリント回路基板ノイズ発生位置と底辺との距離
1617 プリント回路基板縦寸法
1618 プリント回路基板観測点と底辺との距離
1619 プリント回路基板観測点と右端との距離
1620 プリント回路基板隣接干渉部ビア間隔
1621 プリント回路基板端部からビアまでの距離
1901 解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段
1902 解析評価用隣接干渉部入力手段
1903 解析評価用隣接干渉部ビア配置指定手段
1904 解析評価用隣接干渉部等価回路作成手段
1905 解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段
1906 回路ソルバー
1907 干渉度計算手段
1908 干渉抑制度指定手段
1909 設計支援用プリント回路基板構造情報入力手段
1910 メッシュ設定手段
1911 設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段
1912 設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段
1913 設計支援用プリント回路基板隣接干渉抑制用ビア配置表示手段
S2001 解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路設定・解析評価用プリント回路基板隣接干渉部指定・解析周波数設定・干渉抑制度設定・回路ソルバー指定・設計支援対象プリント回路基板構造情報入力・メッシュ設定ステップ
S2002 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成ステップ
S2003 解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成ステップ
S2004 干渉度計算
S2005 干渉抑制度計算値が設定値より小さいか否か(?)を判定するステップ
S2006 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定ステップ
S2007 電源プレーン&グランドプレーン抽出ステップ
S2008 隣接干渉部抽出ステップ
S2009 隣接干渉抑制用ビア配置表示部ステップ
2101 入出力システム
2102 記憶媒体
2103 メモリ
2104 演算システム
2105 表示システム
2106 バス
本発明になるプリント回路基板解析システム(第1の発明)は、プリント回路基板内の複数の対向面対の等価回路、ノイズ源、観測点、及び解析周波数を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力手段を有する。又、前記プリント回路基板対向面対入力手段で入力された対向面対等価回路の中から隣接干渉部を指定する隣接干渉部入力手段を有する。又、前記隣接干渉部入力手段で入力された隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成手段を有する。又、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成手段で作成された隣接干渉部とを結合してプリント回路基板全体等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成手段を有する。
本発明になるプリント回路基板解析システム(第2の発明)は、プリント回路基板内の複数の対向面対の等価回路、ノイズ源、観測点、及び解析周波数を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力手段を有する。又、前記プリント回路基板対向面対入力手段で入力された対向面対等価回路の中から隣接干渉部を指定する隣接干渉部入力手段を有する。又、前記隣接干渉部入力手段で入力された隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成手段を有する。又、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成手段で作成された隣接干渉部とを結合してプリント回路基板全体等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成手段を有する。又、前記プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成されたプリント回路基板全体等価回路を計算する為の回路ソルバーを指定する回路ソルバー指定手段を有する。又、前記回路ソルバー指定手段で指定された回路ソルバーを用いて、前記プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成されたプリント回路基板全体等価回路を、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された解析周波数において計算する電圧計算手段を有する。又、前記電圧計算手段で計算された電圧計算値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で指定された観測点における電圧計算値を表示する電圧表示手段を有する。
本発明になる第3の発明は、前記第1,2の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いる。
本発明になる第4の発明は、前記第1〜3の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になる第5の発明は、前記第1〜4の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなる。
本発明になる第6の発明は、前記第1〜5の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価色モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になるプリント回路基板解析方法(第7の発明)は、プリント回路基板内の対向面対等価回路、電圧観測点、隣接干渉部位置、解析周波数、回路ソルバーに関する情報を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力ステップを有する。又、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力したプリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成ステップを有する。又、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力されたプリント回路基板対向面対等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成ステップで作成された隣接干渉部等価回路とを、該プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで指定された隣接干渉部で結合し、プリント回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成ステップを有する。又、前記プリント回路基板全体等価回路作成ステップで作成されたプリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、回路ソルバーを用いて計算する電圧計算ステップを有する。又、前記電圧計算ステップで計算された電圧値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力された電圧観測点に相当する電圧値を、解析周波数毎に表示する電圧計算値表示ステップを有する。
本発明になる第8の発明は、前記第7の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いる。
本発明になる第9の発明は、前記第7,8の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になる第10の発明は、前記第7〜9の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなる。
本発明になる第11の発明は、前記第7〜10の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価色モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になるプリント回路基板解析プログラム(第12の発明)は、プリント回路基板内の対向面対等価回路、電圧観測点、隣接干渉部位置、解析周波数、回路ソルバーに関する情報を入力するプリント回路基板対向面対等価回路入力処理と、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で入力したプリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成処理と、前記プリント回路基板対向面対等価回路処理で入力されたプリント回路基板対向面対等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成処理で作成された隣接干渉部等価回路とを、プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で指定された隣接干渉部で結合し、プリント回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成処理と、前記プリント回路基板全体等価回路作成処理で作成されたプリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、回路ソルバーを用いて計算する電圧計算処理と、前記電圧計算処理で計算された電圧値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で入力された電圧観測点に相当する電圧値を、解析周波数毎に表示する電圧計算値表示処理とを、情報処理装置に実行させるプログラムである。
本発明になる第13の発明は、前記第12の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いる。
本発明になる第14の発明は、前記第12,13の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になる第15の発明は、前記第12〜14の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなる。
本発明になる第16の発明は、前記第12〜15の発明において、隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価色モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になるプリント回路基板設計支援システム(第17の発明)は、プリント回路基板内の電源プレーン、グランドプレーンの位置情報に関する情報を入力するプリント回路基板構造入力手段を有する。又、電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で必要となる格子点作成用のメッシュ間隔を入力するメッシュ設定手段を有する。又、隣接干渉抑制用ビア配置表示されるビア間隔を入力する隣接干渉抑制用ビア間隔入力手段を有する。又、前記メッシュ設定手段で入力された情報を基に、プリント回路基板内の電源プレーンがある位置と、グランドプレーンがある位置とを記憶する電源プレーン&グランドプレーン抽出手段を有する。又、前記電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で記憶された情報を基に、隣接干渉部となる領域を抽出する隣接干渉部抽出手段を有する。又、前記隣接干渉部抽出手段で抽出された隣接干渉部に沿って、メッシュ設定手段で指定したビア間隔で、推奨ビア配置を表示する隣接干渉抑制用ビア配置表示手段を有する。
本発明になるプリント回路基板設計支援方法(第18の発明)は、プリント回路基板構造情報入力、メッシュ設定、隣接干渉抑制用ビア間隔の指定を行うプリント回路基板構造情報入力ステップを有する。又、前記プリント回路基板構造情報入力ステップで入力されたプリント回路基板構造情報から、電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報を抽出する電源プレーン&グランドプレーン抽出ステップを有する。又、前記電源プレーン&グランドプレーン抽出ステップで抽出した電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報から、隣接干渉部の抽出を行う隣接干渉部抽出ステップを有する。又、前記隣接干渉部抽出ステップで抽出された隣接干渉部に沿って、前記プリント回路基板構造情報入力ステップで入力したビア間隔を保って、隣接干渉抑制用グランドビアを配置するべき箇所を示すマークを表示する隣接干渉部ビア配置ステップを有する。
本発明になるプリント回路基板設計支援プログラム(第19の発明)は、プリント回路基板構造情報入力、メッシュ設定、隣接干渉抑制用ビア間隔の指定を行うプリント回路基板構造情報入力処理と、前記プリント回路基板構造情報入力処理で入力されたプリント回路基板構造情報から、電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報を抽出する電源プレーン&グランドプレーン抽出処理と、前記電源プレーン&グランドプレーン抽出処理で抽出した電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報から、隣接干渉部の抽出を行う隣接干渉部抽出処理と、前記隣接干渉部抽出処理で抽出された隣接干渉部に沿って、前記プリント回路基板構造情報入力処理で入力したビア間隔を保って、隣接干渉抑制用グランドビアを配置するべき箇所を示すマークを表示する隣接干渉部ビア配置処理とを、情報処理装置に実行させるプログラムである。
本発明になるプリント回路基板設計支援システム(第20の発明)は、干渉度解析評価を行う為の模擬的なプリント回路基板形状のプレーン導体によって対向している部分の2次元等価回路、ノイズ源および観測点となる位置の情報を入力する解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段を有する。又、前記解析評価用プリント回路基板等価回路モデルの隣り合う対向面対が隣接干渉部を介してノイズ干渉を起こす位置を指定する解析評価用隣接干渉部入力手段を有する。又、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段で指定した位置における隣接干渉部の等価回路を作成する機能を有する解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段を有する。又、前記解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段で指定した等価回路と、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段で作成した等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段で指定した位置に相当する箇所で結合する機能を有する解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段を有する。又、等価回路を計算する為のソルバーを指定する機能を有する回路ソルバー指定手段を有する。又、前記解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力した複数の対向面対等価回路ブロック同士の望まれる干渉抑制度を予め指定する機能を有する干渉抑制度指定手段を有する。又、前記回路ソルバー指定手段で指定したソルバーを用いて、前記解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で指定した解析周波数において、前記解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成した等価回路を計算した上で干渉度を算出し、前記干渉抑制度指定手段で指定された干渉抑制度と比較し、算出した干渉度が前記干渉抑制度指定手段で指定された干渉抑制度よりも小さい場合には、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部のビア間隔を隣接干渉抑制用ビア配置表示部に出力し、大きい場合には、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定部に再計算を促す機能を有する干渉度計算手段を有する。又、前記干渉度計算手段で算出された干渉度が、前記干渉抑制指定手段で指定された干渉度よりも大きい場合に、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部に沿ってビアを配置する為の間隔を一定の規則に従って算出し、該情報を解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成部の入力とする機能を有する解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定手段を有する。又、設計支援対象のプリント回路基板内の電源プレーン、グランドプレーンの位置情報に関する情報を入力する機能を有する設計支援用プリント回路基板構造情報入力手段を有する。又、設計支援対象のプリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーン抽出部で必要となる格子点作成用のメッシュ間隔を入力する機能を有するメッシュ設定手段を有する。又、前記メッシュ設定手段で入力された情報を基に、設計支援対象プリント回路基板内の電源プレーンがある位置と、グランドプレーンがある位置を記憶する機能を有する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段を有する。又、設計支援対象のプリント回路基板に対して、前記電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で記憶された情報を基に、設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部となる領域を抽出する機能を有する設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段を有する。又、前記設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段で抽出された隣接干渉部に沿って、干渉度計算部で出力された推奨ビア配置間隔に従って、ビア配置箇所を表示する機能を有する設計支援用プリント回路基板隣接干渉用ビア配置表示手段を有する。
本発明になる第21の発明は、前記第20の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いる。
本発明になる第22の発明は、前記第20,21の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になる第23の発明は、前記第20〜22の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなる。
本発明になる第24の発明は、前記第20〜23の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価色モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になるプリント回路基板設計支援方法(第25の発明)は、解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路情報、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部位置、解析周波数、干渉抑制度、回路ソルバー、設計支援対象プリント回路基板構造、メッシュ設定に関する情報を入力する解析評価用プリント回路基板情報入力ステップを有する。又、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成ステップを有する。又、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで入力した解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路と前記隣接干渉部等価回路作成ステップで作成した解析評価用隣接干渉部等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部において結合し、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定部で指定されたビア配置があれば、対応する場所にビアの等価回路モデルを作成し、解析評価用プレーン回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成ステップを有する。又、前記プリント回路基板全体等価回路作成ステップで作成された解析評価用プリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した回路ソルバーを用いて計算し、干渉度を算出する干渉度計算ステップを有する。又、前記干渉度計算ステップで計算された干渉度と、前記解析評価用プリント回路基板情報ステップで指定した干渉抑制度とを比較し、解析周波数において算出された干渉度が干渉抑制度より大きくなる場合が有れば、隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップに、無ければ、設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出ステップに進む干渉度比較ステップを有する。又、解析評価用プリント回路基板の隣接干渉部にビアを反復毎に間隔を狭めるような数式を用いて配置間隔を指定し、プリント回路基板全体等価回路作成ステップに戻る隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップを有する。又、設計支援用プリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーンの位置情報を抽出する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出ステップを有する。又、設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部を抽出する設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出ステップを有する。又、隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップで指定したビア配置間隔でビアを設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部に沿って隣接干渉部に沿って表示する設計支援対象プリント回路基板ビア表示ステップを有する。
本発明になる第26の発明は、前記第25の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いる。
本発明になる第27の発明は、前記第25,26の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になる第28の発明は、前記第25〜27の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなる。
本発明になる第29の発明は、前記第25〜28の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価色モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になるプリント回路基板設計支援プログラム(第30の発明)は、解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路情報、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部位置、解析周波数、干渉抑制度、回路ソルバー、設計支援対象プリント回路基板構造、メッシュ設定に関する情報を入力する解析評価用プリント回路基板情報入力処理と、前記解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成処理と、解析評価用プリント回路基板情報入力処理で入力した解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路と隣接干渉部等価回路作成処理で作成した解析評価用隣接干渉部等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部において結合し、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定部で指定されたビア配置が有れば、対応する場所にビアの等価回路モデルを作成し、解析評価用プレーン回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成処理と、前記プリント回路基板全体等価回路作成処理で作成された解析評価用プリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した回路ソルバーを用いて計算し、干渉度を算出する干渉度計算処理と、前記干渉度計算処理で計算された干渉度と、前記解析評価用プリント回路基板情報処理で指定した干渉抑制度とを比較し、解析周波数において算出された干渉度が干渉抑制度より大きくなる場合が有れば、隣接干渉部ビア配置間隔指定処理に、無ければ、設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出処理に進む干渉度比較処理と、解析評価用プリント回路基板の隣接干渉部にビアを反復毎に間隔を狭めるような数式を用いて配置間隔を指定し、プリント回路基板全体等価回路作成処理に戻る隣接干渉部ビア配置間隔指定処理と、設計支援用プリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーンの位置情報を抽出する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出処理と、設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部を抽出する設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出処理と、隣接干渉部ビア配置間隔指定処理で指定したビア配置間隔でビアを設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部に沿って隣接干渉部に沿って表示する設計支援対象プリント回路基板ビア表示処理とを、情報処理装置に実行させるプログラムである。
本発明になる第31の発明は、前記第30の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いる。
本発明になる第32の発明は、前記第30,31の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなる。
本発明になる第33の発明は、前記第30〜32の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなる。
本発明になる第34の発明は、前記第30〜33の発明において、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価色モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなる。
先ず、本発明になる第1の実施の形態になるプリント回路基板解析システム、プリント回路基板解析方法、プリント回路基板解析プログラムを説明する。
図1は、本発明の第1実施形態になるプリント回路基板解析システムの構成を機能的に示すブロック図である。
本発明になるプリント回路基板解析システムは、プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段601と、隣接干渉部入力手段602と、隣接干渉部回路モデル作成手段603と、プリント回路基板全体等価回路作成手段604と、電圧分布計算手段605と、電圧分布表示手段606と、回路ソルバー607とを有する。
プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段601は、プリント回路基板内の対向面対の2次元等価回路を入力する手段である。具体的には、プリント回路基板内のプレーン導体によって対向している部分の2次元等価回路、及びノイズ源や観測点となる位置の情報などを入力する機能を有する。
隣接干渉部入力手段602は、複数のプリント回路基板対向面対が隣接干渉部を介してノイズ干渉を起こす位置を指定する機能を有する。
隣接干渉部等価回路作成手段603は、隣接干渉部入力手段602で指定した位置における隣接干渉部の等価回路を作成する機能を有する。
プリント回路基板全体等価回路作成手段604は、プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段601で指定した等価回路と、隣接干渉部等価回路作成手段603で作成した等価回路とを、隣接干渉部入力手段602で指定した位置に相当する箇所で結合する機能を有する。
回路ソルバー指定手段607は、等価回路を計算する為のソルバーを指定する機能を有する。
電圧分布計算手段605は、回路ソルバー指定手段607で指定したソルバーを用い、プリント回路基板対向面対等価回路入力手段601で指定した解析周波数において、プリント回路基板全体等価回路作成手段604で作成した等価回路を計算する機能を有する。
電圧分布表示手段606は、電圧分布計算手段605で計算した電圧計算値の中から、プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段601で指定した観測点における電圧計算値を表示する機能を有する。
次に、本発明の第1実施形態に係るプリント回路基板解析システムの解析処理の処理手順に関して説明する。
図2は、本発明の実施形態のプリント回路基板解析システムの解析処理の手順を示すフローチャートである。
図2のフローチャートにおいて、先ず、プリント回路基板対向面対等価回路、電圧観測点、隣接干渉部位置、解析周波数、回路ソルバーに関する情報が入力される(ステップ701(S701))。
次に、S701で指定した隣接干渉部の等価回路を作成する(S702)。そして、S701で入力したプリント回路基板対向面対等価回路とS702で作成した隣接干渉部等価回路とを、S701で指定した隣接干渉部において結合し、プレーン回路基板全体の等価回路を作成する(S703)。
この後、S703作成されたプリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、S701で指定した回路ソルバーを用いて計算する(S704)。そして、S704で計算された電圧値の中から、S701で入力した電圧観測点に相当する電圧値を、S701で入力した解析周波数毎に表示する(S705)。
次に、本発明のプリント回路基板解析システムの基になる理論について説明する。
図3は、3枚の導体プレーン805から構成される多層プリント回路基板の隣接干渉部近辺の側面図である。隣接干渉部804の左側には、3枚の導体プレーンから構成されるプリント回路基板対向面対1(801)とプリント回路基板対向面対2(802)とが有る。隣接干渉部804の右側には、2枚の導体プレーンから構成されるプリント回路基板対向面対3(803)が有る。上記構造の場合、プリント回路基板対向面対1を左側から伝播してきたノイズ(806)は、右側のプリント回路基板対向面対3に少なからず混入する。逆に、プリント回路基板対向面対3(803)を右側から伝播して来たノイズは、隣接干渉部804を介して、プリント回路基板対向面対1や対向面対2に混入する。従って、上記形状を含むプリント回路基板内のノイズ伝播を解析するには、左側の対向面対1,2と右側の対向面対3とが接する隣接干渉部でのノイズ干渉を表す回路モデルを作成し、各々の対向面対の回路モデルを結合する必要がある。そして、例えば図4に示される通り、対向面対1等回路右端(901)、対向面対2等回路右端(902)、対向面対3等回路左端(903)の境界を入力ポートとし、接合部の回路モデルを3ポート入力モデル(904)で表すことが有効である。更に、隣接干渉部において、左側の2つの対向面対1,2の電圧値の和が、右側の対向面対3の電圧値に等しいと仮定し、図5に示すように、理想トランス(1001)を用いた等価回路モデルで表すことも有効である。
更に、図6に示される通り、隣接干渉部の片側にN個(Nは正の自然数)のプレーン対があり、もう一方の片側に1個のプレーン対がある場合も、図7の如く、(N+1)ポートの等価回路モデルとして表すことが可能である。又、図8の如く、(N−1)個の理想トランスを用いた等価回路モデルとして表すことも可能である。
次に、本発明の第2の実施形態になるプリント回路基板設計支援システム、プリント回路基板設計支援方法、及びプリント回路基板設計支援プログラムに関して説明する。
図9は、本発明の第2実施形態のプリント回路基板設計支援システムの構成を機能的に示すブロック図である。
本発明の第2実施形態のプリント回路設計支援システムは、プリント回路基板構造情報入力手段1401と、メッシュ設定手段1402と、隣接干渉用ビア間隔入力手段1403と、プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段1404と、隣接干渉部抽出手段1405と、隣接干渉抑制用ビア配置表示手段1406とを有する。
プリント回路基板構造情報入力手段1401は、プリント回路基板の構造に関する情報を入力する手段である。具体的には、プリント回路基板内の電源プレーン、グランドプレーンの位置情報に関する情報を入力する機能を有する。
メッシュ設定手段1402は、電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で必要となる格子点作成用のメッシュ間隔を入力する機能を有する。
隣接干渉抑制用ビア間隔入力手段1403は、隣接干渉抑制用ビア配置表示されるビア間隔を入力する機能を有する。
電源プレーン&グランドプレーン抽出手段1404は、メッシュ設定手段1402で入力された情報を基に、プリント回路基板内の電源プレーンがある位置と、グランドプレーンがある位置とを記憶する機能を有する。
隣接干渉部抽出手段1405は、電源プレーン&グランドプレーン抽出手段1404で記憶された情報を基に、隣接干渉部となる領域を抽出する機能を有する。
隣接干渉抑制用ビア配置表示手段1406は、隣接干渉部抽出手段1405で抽出された隣接干渉部に沿って、メッシュ設定手段1402で指定したビア間隔で、推奨ビア配置を表示する機能を有する。
次に、本発明の第2実施形態のプリント回路基板設計支援システムの解析処理の処理手順に関して説明する。
図10は、本発明の実施形態のプリント回路設計支援システムの解析処理の手順を示すフローチャートである。
図10のフローチャートにおいて、先ず、プリント回路基板構造情報入力、メッシュ設定、隣接干渉抑制用ビア間隔の指定を行う(S1501)。
次に、S1501で指定したプリント回路基板構造情報から、電源プレーンとグランドプレーンの位置情報を抽出する(S1502)。この後、S1502で求められた電源プレーンとグランドプレーンとの位置情報から、隣接干渉部の抽出を行う(S1503)。
そして、S1503で抽出された隣接干渉部に沿って、S1501で入力したビア間隔を保って、隣接干渉抑制用グランドビアを配置するべきことを示すマークを表示する(S1504)。
次に、本発明の第2実施形態に係わるプリント回路基板干渉抑制支援システムの理論的側面に関して説明する。
図11(a),(b)に示す構造に対して、本発明の第1実施形態におけるプリント回路基板解析方法を用いて解析を行う。この解析により、図11(b)に示す隣接干渉部端部ビア有りプリント回路基板構造は、図11(a)の隣接干渉部端部ビア無しプリント回路基板構造と比較して、プリント回路基板隣接干渉を大幅に抑制可能であることを確認できる。例えば、図11(a)の隣接干渉部端部ビア無しプリント回路基板構造において、導体プレーン縦寸法1617;100mm、左側中間導体プレーン横寸法1605;100mm、右側中間導体プレーン横寸法1606;100mm、右側中間導体プレーン&左側中間導体プレーン間距離1607;10mm、第1誘電体層厚み1608;0.4mm、第2誘電体層厚み1609;1.0mm、プリント回路基板左側の第1誘電体層内に在るノイズ電流源1613のプリント回路基板左側縦辺からの距離1615;10mm、プリント回路基板横辺からの距離1616;50mm、プリント回路基板右側の第1誘電体層にある観測点位置1614のプリント回路基板右側辺からの距離1619;10mm、プリント回路基板横辺からの距離1618;50mmとする。そして、基板端部からの距離1621;5mm、ビア間隔1620;5mmとした場合において、図11(a)と同等の隣接干渉部ビア無しプリント回路基板構造におけるノイズ干渉度(S21)の計算結果と、図11(b)と同等の隣接干渉部ビア有りプリント回路基板構造におけるノイズ干渉度(S21)の計算結果とを図12に示す。図12より、隣接干渉部ビア有り構造の方がノイズ干渉度が格段に小さいことが判る。従って、プリント回路基板構造において、隣接干渉部に沿ってビアを配置することにより、プリント回路基板内の抑制を抑制することが可能である。よって、予め入力されたプリント回路基板構造情報(具体的には、例えばプリント基板電源プレーン、グランドプレーンの領域の中、グランドプレーンが対向している部分と、複数のグランドプレーンに電源プレーンが挟まれている部分とが接している部分)を抽出し、干渉抑制用のビアを表示するシステムを提供することにより、プリント回路基板内の干渉を抑制する為の設計を支援することが可能になる。かつ、プリント回路基板内干渉抑制構造を提供することも可能となる。
更に、図11(b)に示した構造に対しては、プリント回路基板端部にグランドビアを短い間隔で配置している為、外部に漏れるEMI(漏洩電磁波)を抑制する効果も期待できる。因みに、図11(a),(b)のプリント回路基板構造のEMIは、基板端部の電圧値を用いて計算することが可能である。なぜなら、平面アンテナ構造の放射電磁界は、板状導体の端部電圧分布を等価磁流源として、既存のMaxwell方程式の変形式として表すことが出来るからである(S.Ramo et al: Fields and Waves in
Communication Electronics, Third Edition, pp.616参照)。具体的には、図11(a),(b)に示すプリント回路基板構造の電圧値の端部計算値に対して、以下の数式1を作用させればよい。
[数式1]
Figure 0005282886
図12の計算に用いた構造と同様の構造に対して、計算された端部電圧値に[数式1]を作用させて計算したEMIの解析結果を、図13に示す。図13から、ビアを端部に沿って配置した図11(b)の場合、配置してない図11(a)の場合と比較して、EMIが大幅に抑制できていることが判る。従って、複数のグランドプレーンに電源プレーンが挟まれている部分がプリント回路基板外部と接している部分に沿って、EMI抑制用ビアを配置するシステムを提供することにより、プリント回路基板から発生するEMIを抑制する為の設計を支援することが可能になる。かつ、プリント回路基板EMI抑制構造を提供することが可能になる。
次に、本発明の第2実施形態のプリント回路基板干渉抑制支援システムの電源&グランドプレーン抽出部、及び隣接干渉部抽出部の作用に関して説明する。
本発明の第2実施形態のプリント回路基板干渉抑制支援システムの電源&グランドプレーン抽出部、及び隣接干渉部抽出部では、プリント回路基板構造情報入力部、メッシュ設定部で入力された情報を用いて、多層プリント基板の各導体層に層番号を割り当て、更に各導体層をメッシュ設定部で入力された情報に基づいて小領域に分割し、そして2次元座標を割り当て、更に各小領域が電源プレーン導体、若しくはグランドプレーン導体に含まれていれば1、含まれていなければ0を割り当てる。例えば、izを導体層の層番号、(ix,iy)を2次元座標を表すノードとすると、第iz層の導体層の座標点(ix,iy)がグランドプレーン内か否かの状態を表す関数をGrd(ix,iy,iz)、電源プレーン内か否かの状態を表す関数をPower(ix,iy,iz)判断として用いる。
Grd(ix,iy,iz)=1 (第iz層の導体層の座標点(ix,iy)がグランドプレーン導体内部の場合)
Grd(ix,iy,iz)=0 (第iz層の導体層の座標点(ix,iy)がグランドプレーン導体外部の場合)
Power(ix,iy,iz)=1 (第iz層の導体層の座標点(ix,iy)が電源プレーン導体内部の場合)
Power(ix,iy,iz)=0 (第iz層の導体層の座標点(ix,iy)が電源プレーン導体外部のとき)
更に、2層以上離れたグランドプレーン導体が対向している領域を抽出し、その間の層に電源プレーンが挟まれている領域をチェックする関数を作成する。例えば、2次元座標値(ix,iy)に対して、グランドプレーンに電源プレーンが挟まれていれば「1」となり、挟まれていなければ「0」となる関数FlagGVG(ix,iy)を作成する為、初期状態においては全ての座標点(ix,iy)において、FlagGVG(ix,iy)=0とし、以下のアルゴリズム(Fortran表記)に従うことにより、FlagGVGを作成することが可能である。
do iz=1,Nz-2
do i=iz+2,Nz
do j=iz+3,Nz-1
if(Grd(ix,iy,iz)=1.and.Grd(ix,iy,iz+i)=1.and.Power(ix,iy,iz+j)=1)
FlagGVG(ix,iy)=1
end if
end do
end do
end do
更に、FlagGVG(ix,iy)=1となる2次元座標点(ix,iy)に対して、隣の座標点(ix 1,iy 1)の何れかの点(ix1,iy1)がFlagGVG(ix1,iy1)=0となる点を、隣接干渉部を含んだ集合として抽出する。その中から、全てのizに対して、Power(ix1,iy1,iz)=0となる点があれば、その点(ix,iy)は隣接干渉部、若しくはEMI抑制可能なプリント回路基板境界部に接していると判断する。更に、隣の座標点(ix1,iy1)の中、Power(ix1,iy1,iz)=1となる点のizの値が、Grd(ix1,iy1,iz)=1となるizの値に挟まれていない場合も、(ix,iy)を隣接干渉部に接していると判断する。上記のように抽出された点(ix,iy)が、グランドビアを配置すべき位置となる。
次に、本発明の第3実施形態のプリント回路基板設計支援システム、プリント回路基板設計支援方法、及びプリント回路基板設計支援プログラムに関して説明する。
図14は、本発明の第3実施形態のプリント回路設計支援システムの構成を機能的に示すブロック図である。
本発明の実施形態のプリント回路基板設計支援システムは、解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段1901と、解析評価用隣接干渉部入力手段1902と、解析評価用隣接干渉部ビア配置指定手段1903と、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部回路モデル作成手段1904と、解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段1905と、干渉度計算手段1907と、回路ソルバー1906と、干渉抑制度指定手段1908と、設計支援用プリント回路基板構造情報入力手段1909と、メッシュ設定手段1910と、設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段1911と、設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段1912と、設計支援用プリント回路基板隣接干渉抑制用ビア配置表示手段1913とを具備する。
解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段は1901は、プリント回路基板内の対向面対の2次元等価回路を入力する手段である。具体的には、干渉度解析評価を行う為の模擬的なプリント回路基板形状のプレーン導体によって対向している部分の2次元等価回路、及びノイズ源、並びに観測点となる位置の情報などを入力する機能を有する。
解析評価用隣接干渉部入力手段1902は、上記解析評価用プリント回路基板等価回路モデルの隣り合う対向面対が隣接干渉部を介してノイズ干渉を起こす位置を指定する機能を有する。
解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段1904は、上記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段1902で指定した位置における隣接干渉部の等価回路を作成する機能を有する。
解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段1905は、上記解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段1901で指定した等価回路と、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段で作成した等価回路とを、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段1902で指定した位置に相当する箇所で結合する機能を有する。
回路ソルバー指定手段1906は、等価回路を計算するためのソルバーを指定する機能を有する。
干渉抑制度指定手段1908は、解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段1901で入力した複数の対向面対等価回路ブロック同士の望まれる干渉抑制度を予め指定する機能を有する。
干渉度計算手段1907は、回路ソルバー指定手段1906で指定したソルバーを用い、解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で指定した解析周波数において、解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段1905で作成した等価回路を計算した上で干渉度を算出し、干渉抑制指定手段1908で指定された干渉抑制度と比較し、算出した干渉度が干渉抑制指定手段1908で指定された干渉抑制度よりも小さい場合に、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部のビア間隔を隣接干渉抑制用ビア配置表示手段1913に出力し、大きい場合は、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定手段1903に再計算を促す機能を有する。
解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定手段1903は、前記干渉度計算手段1907で算出された干渉度が、干渉抑制指定手段1908で指定された干渉度よりも大きい場合に、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部に沿ってビアを配置するための間隔を一定の規則に従って算出し、その情報を解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段1905の入力とする機能を有する。
配置間隔決定の一定の規則としては、一例として、最初の計算で条件を満たさなかった場合を初期状態(n=1)として、条件を満たさない毎に、反復的に隣接干渉部のビア間隔を多く配置するように指定する。例えば、隣接干渉部の辺の長さをLとした場合に、ビア間隔を以下の数式により決めても良い。
[数式2]
Figure 0005282886
ここで、nは反復回数である。数式2の分母は、nに限らず、反復ごとに大きくなる数であれば良い。
設計支援用プリント回路基板構造情報入力手段1909は、設計支援対象のプリント回路基板の構造に関する情報を入力する手段である。具体的には、設計支援対象のプリント回路基板内の電源プレーン、グランドプレーンの位置情報に関する情報を入力する機能を有する。
メッシュ設定手段1910は、設計支援対象のプリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で必要となる格子点作成用のメッシュ間隔を入力する機能を有する。
設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段1911は、メッシュ設定手段1910で入力された情報を基に、設計支援対象プリント回路基板内の電源プレーンがある位置と、グランドプレーンがある位置を記憶する機能を有する。
設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出手段1912は、上記設計支援対象のプリント回路基板に対して、電源プレーン&グランドプレーン抽出手段1911で記憶された情報を基に、設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部となる領域を抽出する機能を有する。
設計支援用プリント回路基板隣接干渉抑制用ビア配置表示手段1913は、設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段1912で抽出された隣接干渉部に沿って、干渉度計算手段で出力された推奨ビア配置間隔にしたがって、ビア配置箇所を表示する機能を有する。
次に、本発明の第3実施形態のプリント回路基板設計支援システムの解析処理の処理手順に関して説明する。
図15は、本発明の実施形態のプリント回路基板設計支援システムの解析処理の手順を示すフローチャートである。
図15のフローチャートにおいて、先ず、解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路情報、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部位置、解析周波数、干渉抑制度、回路ソルバー、設計支援対象プリント回路基板構造、メッシュ設定に関する情報を入力する(S2001)。
次に、S2001で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する(S2002)。
この後、S2001で入力した解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路とS2002で作成した解析評価用隣接干渉部等価回路とを、S2001で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部において結合する。かつ、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定部で指定されたビア配置があれば、対応する場所にビアの等価回路モデルを作成し、解析評価用プレーン回路基板全体の等価回路を作成する(S2003)。
次に、S2003で作成された解析評価用プリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、S2001で指定した回路ソルバーを用いて計算し、干渉度を算出する(S2004)。
そして、S2004で計算された干渉度と、S2001で指定した干渉抑制度とを比較し、解析周波数において算出された干渉度が干渉抑制度より大きくなる場合が有ればS2006に、無ければS2007に進む。S2006では、解析評価用プリント回路基板の隣接干渉部にビアを、[数式2]を例として、反復毎に間隔を狭めるような数式を用いて、配置間隔を指定し、S2003に戻る。S2007では、設計支援用プリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーンの位置情報を抽出する(S2007)。
次に、設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部を抽出する(S2008)。
この後、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置間隔でビアを設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部に沿って隣接干渉部に沿って表示する(S2009)。
次に、本発明の第3実施形態のプリント回路基板干渉抑制支援システムの理論的側面に関して説明する。
本発明の第1実施形態を用いることにより、隣接するプレーン対間の干渉度を算出することが可能である。例として、干渉度は、給電点の電圧と観測点の電圧を用いて、給電側を入力ポート(1ポート)、観測点を出力ポートとしたSパラメータ(S21)として定義すれば良い。
そこで、本発明の第2実施形態で対象となる設計支援対象プリント回路基板の隣接干渉部ビア配置間隔を、本発明の第1実施形態を用いて、解析周波数において、予め、指定された干渉抑制度以下になるという以下の条件[数式3]を満たすものとして定めることは有効である。
[数式3]
Figure 0005282886
ここで、S21(計算値)は算出された干渉度、S21(指定値)は予め指定した干渉抑制度である。fは予め指定された解析周波数である。
上記条件[数式3]を満たす場合、隣接干渉部最適ビア間隔とする。
条件[数式3]を満たさない場合は、新たな隣接干渉部ビア間隔を指定する。具体的には、初期条件としては隣接干渉部ビア間隔は指定されていないものとして、最初のステップで条件[数式3]を満たさない場合、新たに隣接干渉部ビア間隔を設定する。例えば、隣接結合部の辺の長さをLとしたとき、例として[数式2]で紹介したように、反復ごとに間隔を狭めるようにビア間隔を指定する。
以上のように、ステップ毎にビア間隔を狭めていき、条件[数式3]を満たした場合、隣接干渉部最適ビア間隔として出力すれば良い。
次に、この発明の第1実施形態のプリント回路基板解析システム、第2実施形態のプリント回路基板設計支援システム、第3実施形態のプリント回路基板設計支援システムのハードウエア構成を説明する。
図16は、本発明の、第1、第2、第3の実施形態のシステムのハードウエア構成を示す説明図である。
図16において、本発明の第1、第2、第3の実施形態のプリント回路基板解析システムやプリント回路基板設計支援システムは、プリント回路基板解析プログラムと回路ソルバーであるSPICEのプログラム、プリント回路基板電源グランドプレーン部抽出、隣接干渉部抽出用のプログラムが記憶された記録媒体2102と解析システムとからなる。解析システムは、データの入出力を行う入出力システム2101と、読み込まれたプログラムあるいはデータを記録するメモリ2103と、全体を制御したり、計算などの処理を行う演算システム2104と、計算結果を出力する表示システム2105とを有する。尚、パス2106は上記各部を結合させる為のパスを示している。
本発明の第1実施形態のプリント回路基板解析システムの実施例としては、本発明の第1実施形態の理論的説明で紹介した通りである。具体的には、図11(a)の構造のプリント回路基板に対して、本文中で指定した入力パラメータを用いれば、図12の解析結果を得る。本発明の第2実施形態のプリント回路基板設計支援システムの実施例としても同様である。具体的には、プリント回路基板構造情報としては、図11(a)のプリント回路基板構造とし、その寸法は本文中に指定した通りとする。その結果として、図11(b)の隣接干渉部ビア有りプリント回路基板構造のように、隣接干渉部にビアを配置した構造が表示される。本発明の第3実施形態のプリント回路基板設計支援システムの実施例としては、解析評価用プリント回路基板、設計支援用プリント回路基板を、図11(a)に示す隣接干渉部ビア無しプリント回路基板とし、干渉抑制度をS21が−20dB以下と定めれば、図12に示すように、ビア間隔が5mmとなった場合、条件[数式3]を満たすことになり、隣接干渉用ビア配置として図11(b)の隣接干渉部ビア有りプリント回路基板として、そのビア間隔が5mm間隔として表示される。
尚、本発明の実施形態で説明した多層回路基板電源系解析方法は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現される。このプログラムは、ハードディスク、CD−ROM,MO,DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。すなわち、上記で説明した処理を図16に示されるシステムに実行させるプログラムが記録媒体から読み出されることによって実行される。
この出願は、2006年12月13日に出願された日本出願特願2006−336423を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (31)

  1. プリント回路基板内の複数の対向面対の等価回路、ノイズ源、観測点、及び解析周波数が入力されるプリント回路基板対向面対等価回路入力手段と、
    前記プリント回路基板対向面対入力手段で入力された対向面対等価回路の中から隣接干渉部が指定される隣接干渉部入力手段と、
    前記隣接干渉部入力手段で入力された隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成手段と、
    前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成手段で作成された隣接干渉部とを結合してプリント回路基板全体等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成手段
    とを具備することを特徴とするプリント回路基板解析システム。
  2. プリント回路基板内の複数の対向面対の等価回路、ノイズ源、観測点、及び解析周波数が入力されるプリント回路基板対向面対等価回路入力手段と、
    前記プリント回路基板対向面対入力手段で入力された対向面対等価回路の中から隣接干渉部が指定される隣接干渉部入力手段と、
    前記隣接干渉部入力手段で入力された隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成手段と、
    前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成手段で作成された隣接干渉部とを結合してプリント回路基板全体等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成手段と、
    前記プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成されたプリント回路基板全体等価回路を計算する為の回路ソルバーが指定される回路ソルバー指定手段と、
    前記回路ソルバー指定手段で指定された回路ソルバーを用いて、前記プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成されたプリント回路基板全体等価回路を、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力された解析周波数において計算する電圧計算手段と、
    前記電圧計算手段で計算された電圧計算値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で指定された観測点における電圧計算値を表示する電圧表示手段
    とを具備することを特徴とするプリント回路基板解析システム。
  3. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いることを特徴とする請求項1又は請求項2のプリント回路基板解析システム。
  4. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項1〜請求項3いずれかのプリント回路基板解析システム。
  5. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなることを特徴とする請求項1〜請求項4いずれかのプリント回路基板解析システム。
  6. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項1〜請求項5いずれかのプリント回路基板解析システム。
  7. プリント回路基板内の対向面対等価回路、電圧観測点、隣接干渉部位置、解析周波数、回路ソルバーに関する情報が入力されるプリント回路基板対向面対等価回路入力ステップと、
    隣接干渉部等価回路作成手段が前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力したプリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成ステップと、
    プリント回路基板全体等価回路作成手段が前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力されたプリント回路基板対向面対等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成ステップで作成された隣接干渉部等価回路とを、該プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで指定された隣接干渉部で結合し、プリント回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成ステップと、
    電圧計算手段が前記プリント回路基板全体等価回路作成ステップで作成されたプリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、回路ソルバーを用いて計算する電圧計算ステップと、
    電圧表示手段が前記電圧計算ステップで計算された電圧値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力ステップで入力された電圧観測点に相当する電圧値を、解析周波数毎に表示する電圧計算値表示ステップ
    とを具備することを特徴とするプリント回路基板解析方法。
  8. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いることを特徴とする請求項7のプリント回路基板解析方法。
  9. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項7又は請求項8のプリント回路基板解析方法。
  10. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなることを特徴とする請求項7〜請求項9いずれかのプリント回路基板解析方法。
  11. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項7〜請求項10いずれかのプリント回路基板解析方法。
  12. プリント回路基板内の対向面対等価回路、電圧観測点、隣接干渉部位置、解析周波数、回路ソルバーに関する情報が入力されるプリント回路基板対向面対等価回路入力処理と、
    前記プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で入力したプリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成処理と、
    前記プリント回路基板対向面対等価回路処理で入力されたプリント回路基板対向面対等価回路と、前記隣接干渉部等価回路作成処理で作成された隣接干渉部等価回路とを、プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で指定された隣接干渉部で結合し、プリント回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成処理と、
    前記プリント回路基板全体等価回路作成処理で作成されたプリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、回路ソルバーを用いて計算する電圧計算処理と、
    前記電圧計算処理で計算された電圧値の中から、前記プリント回路基板対向面対等価回路入力処理で入力された電圧観測点に相当する電圧値を、解析周波数毎に表示する電圧計算値表示処理
    とを情報処理装置に実行させることを特徴とするプリント回路基板解析プログラム。
  13. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いることを特徴とする請求項12のプリント回路基板解析プログラム。
  14. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項12又は請求項13のプリント回路基板解析プログラム。
  15. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなることを特徴とする請求項12〜請求項14いずれかのプリント回路基板解析プログラム。
  16. 隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項12〜請求項15いずれかのプリント回路基板解析プログラム。
  17. 干渉度解析評価を行う為の模擬的なプリント回路基板形状のプレーン導体によって対向している部分の2次元等価回路、ノイズ源および観測点となる位置の情報が入力される解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段と、
    前記解析評価用プリント回路基板等価回路モデルの隣り合う対向面対が隣接干渉部を介してノイズ干渉を起こす位置が指定される解析評価用隣接干渉部入力手段と、
    前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段で指定した位置における隣接干渉部の等価回路を作成する機能を有する解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段と、
    前記解析評価用プリント回路基板対向面対2次元等価回路入力手段で指定した等価回路と、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路作成手段で作成した等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部入力手段で指定した位置に相当する箇所で結合する機能を有する解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段と、
    等価回路を計算する為のソルバーが指定される機能を有する回路ソルバー指定手段と、
    前記解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で入力した複数の対向面対等価回路ブロック同士の望まれる干渉抑制度が予め指定される機能を有する干渉抑制度指定手段と、
    前記回路ソルバー指定手段で指定したソルバーを用いて、前記解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路入力手段で指定した解析周波数において、前記解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成手段で作成した等価回路を計算した上で干渉度を算出し、前記干渉抑制度指定手段で指定された干渉抑制度と比較し、算出した干渉度が前記干渉抑制度指定手段で指定された干渉抑制度よりも小さい場合には、前記解析評価用プリント回路基板隣接干渉部のビア間隔を隣接干渉抑制用ビア配置表示部に出力し、大きい場合には、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定手段に再計算を促す機能を有する干渉度計算手段と、
    前記干渉度計算手段で算出された干渉度が、前記干渉抑制指定手段で指定された干渉度よりも大きい場合に、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部に沿ってビアを配置する為の間隔を一定の規則に従って算出し、該情報を解析評価用プリント回路基板全体等価回路作成部の入力とする機能を有する解析評価用プリント回路基板隣接干渉部ビア配置指定手段と、
    設計支援対象のプリント回路基板内の電源プレーン、グランドプレーンの位置情報に関する情報が入力される機能を有する設計支援用プリント回路基板構造情報入力手段と、
    設計支援対象のプリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーン抽出部で必要となる格子点作成用のメッシュ間隔が入力される機能を有するメッシュ設定手段と、
    前記メッシュ設定手段で入力された情報を基に、設計支援対象プリント回路基板内の電源プレーンがある位置と、グランドプレーンがある位置を記憶する機能を有する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段と、
    設計支援対象のプリント回路基板に対して、前記電源プレーン&グランドプレーン抽出手段で記憶された情報を基に、設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部となる領域を抽出する機能を有する設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段と、
    前記設計支援用プリント回路基板隣接干渉部抽出手段で抽出された隣接干渉部に沿って、干渉度計算部で出力された推奨ビア配置間隔に従って、ビア配置箇所を表示する機能を有する設計支援用プリント回路基板隣接干渉用ビア配置表示手段
    とを具備することを特徴とするプリント回路基板設計支援システム。
  18. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いることを特徴とする請求項17のプリント回路基板設計支援システム。
  19. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項17又は請求項18のプリント回路基板設計支援システム。
  20. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなることを特徴とする請求項17〜請求項19いずれかのプリント回路基板設計支援システム。
  21. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項17〜請求項20いずれかのプリント回路基板設計支援システム。
  22. 解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路情報、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部位置、解析周波数、干渉抑制度、回路ソルバー、設計支援対象プリント回路基板構造、メッシュ設定に関する情報が入力される解析評価用プリント回路基板情報入力ステップと、
    隣接干渉部等価回路作成手段が前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成ステップと、
    プリント回路基板全体等価回路作成手段が前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで入力した解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路と前記隣接干渉部等価回路作成ステップで作成した解析評価用隣接干渉部等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部において結合し、隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップで指定されたビア配置があれば、対応する場所にビアの等価回路モデルを作成し、解析評価用プレーン回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成ステップと、
    干渉度計算手段が前記プリント回路基板全体等価回路作成ステップで作成された解析評価用プリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した回路ソルバーを用いて計算し、干渉度を算出する干渉度計算ステップと、
    干渉度計算手段が前記干渉度計算ステップで計算された干渉度と、前記解析評価用プリント回路基板情報入力ステップで指定した干渉抑制度とを比較し、解析周波数において算出された干渉度が干渉抑制度より大きくなる場合が有れば、隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップに、無ければ、設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出ステップに進む干渉度比較ステップと、
    隣接干渉部ビア配置間隔指定手段が解析評価用プリント回路基板の隣接干渉部にビアを反復毎に間隔を狭めるような数式を用いて配置間隔を指定し、プリント回路基板全体等価回路作成ステップに戻る隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップと、
    設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン抽出手段が設計支援用プリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーンの位置情報を抽出する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出ステップと、
    設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出手段が設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部を抽出する設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出ステップと、
    隣接干渉部ビア配置間隔指定ステップで指定したビア配置間隔でビアが設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部に沿って表示される設計支援対象プリント回路基板ビア表示ステップ
    とを具備することを特徴とするプリント回路基板設計支援方法。
  23. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いることを特徴とする請求項22のプリント回路基板設計支援方法。
  24. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項22又は請求項23のプリント回路基板設計支援方法。
  25. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなることを特徴とする請求項22〜請求項24いずれかのプリント回路基板設計支援方法。
  26. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項22〜請求項25いずれかのプリント回路基板解析方法。
  27. 解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路情報、解析評価用プリント回路基板隣接干渉部位置、解析周波数、干渉抑制度、回路ソルバー、設計支援対象プリント回路基板構造、メッシュ設定に関する情報が入力される解析評価用プリント回路基板情報入力処理と、
    前記解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部の等価回路を作成する隣接干渉部等価回路作成処理と、
    解析評価用プリント回路基板情報入力処理で入力した解析評価用プリント回路基板対向面対等価回路と隣接干渉部等価回路作成処理で作成した解析評価用隣接干渉部等価回路とを、前記解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した解析評価用プリント回路基板隣接干渉部において結合し、隣接干渉部ビア配置間隔指定処理で指定されたビア配置が有れば、対応する場所にビアの等価回路モデルを作成し、解析評価用プレーン回路基板全体の等価回路を作成するプリント回路基板全体等価回路作成処理と、
    前記プリント回路基板全体等価回路作成処理で作成された解析評価用プリント回路基板全体の等価回路の電圧値を、解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した回路ソルバーを用いて計算し、干渉度を算出する干渉度計算処理と、
    前記干渉度計算処理で計算された干渉度と、前記解析評価用プリント回路基板情報入力処理で指定した干渉抑制度とを比較し、解析周波数において算出された干渉度が干渉抑制度より大きくなる場合が有れば、隣接干渉部ビア配置間隔指定処理に、無ければ、設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出処理に進む干渉度比較処理と、
    解析評価用プリント回路基板の隣接干渉部にビアを反復毎に間隔を狭めるような数式を用いて配置間隔を指定し、プリント回路基板全体等価回路作成処理に戻る隣接干渉部ビア配置間隔指定処理と、
    設計支援用プリント回路基板の電源プレーン&グランドプレーンの位置情報を抽出する設計支援用プリント回路基板電源プレーン&グランドプレーン位置情報抽出処理と、
    設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部を抽出する設計支援対象プリント回路基板隣接干渉部抽出処理と、
    隣接干渉部ビア配置間隔指定処理で指定したビア配置間隔でビアを設計支援対象のプリント回路基板の隣接干渉部に沿って表示する設計支援対象プリント回路基板ビア表示処理
    とを情報処理装置に実行させることを特徴とするプリント回路基板設計支援プログラム。
  28. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして3ポートモデルを用いることを特徴とする請求項27のプリント回路基板設計支援プログラム。
  29. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層する2対のプレーン対等価回路モデルと、前記積層している2対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等回路モデルとして、積層する2対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項27又は請求項28のプリント回路基板設計支援プログラム。
  30. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、(N+1)ポートモデルを用いて作成してなることを特徴とする請求項27〜請求項29いずれかのプリント回路基板設計支援プログラム。
  31. 解析評価用プリント回路基板隣接干渉部等価回路モデルとして、積層するN対(N:自然数)のプレーン対等価回路モデルと、前記積層しているN対とは別の1対のプレーン対等価回路モデルの接合部等価回路モデルとして、積層するN対の等価回路隣接干渉部の電圧の和が積層していない1対の等価回路モデルの電圧と等しくなる条件の(N−1)個の理想トランスを用いて作成してなることを特徴とする請求項27〜請求項30いずれかのプリント回路基板設計支援プログラム。
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