JP5423220B2

JP5423220B2 - プリント基板データ生成システム、プリント基板データ生成方法、及びプリント基板データ生成プログラム

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Publication number: JP5423220B2
Application number: JP2009183088A
Authority: JP
Inventors: みか子山崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-08-06
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-08-06
Also published as: JP2011034531A

Description

本発明はプリント基板データ生成システム、プリント基板データ生成方法、及びプリント基板データ生成プログラムに関する。

製品等の設計において、物理的形状や各部の寸法等を設計する機構設計者からプリント配線基板設計者へプリント配線基板設計情報を渡す際に、ＩＤＦ（Intermediate Data Format）形式のデータが用いられている。プリント配線基板設計情報とは、プリント配線基板の外形情報（２次元図面を含む）、部品配置、プリント基板の部品高さの情報、及び配線の制約等の情報を含む。

ＩＤＦ形式データは、２次元データを示すプリント基板設計（Printed Circuit Board）ＣＡＤ（Computer Aided Design: 計算機利用設計）と、機構設計に用いられる３次元ＣＡＤと、の間で、設計データを相互共有する為に開発された中間フォーマットである。ＩＤＦ形式データには、プリント基板の外形情報、プリント基板の穴の情報、プリント基板の部品高さの情報、各領域の情報等に関する情報が記載される。

ＩＤＦ形式データにおいて、プリント基板の外形情報、プリント基板の穴の情報、プリント基板の部品高さの情報、各領域の情報等は、セクション毎に区切られる。ＩＤＦ形式データ内の各セクションには、キーワード（セクションキーワード）が付加され、各キーワードにより、各セクションがどのような情報を有しているかがわかる。

図８は、ＩＤＦ形式データの一例を示す図である。図８は、２つのセクションキーワード（".DRILLED_HOLES"、".PLACEMENT"）を例示している。そして、各セクションキーワードのもとに、詳細な情報が記載される。図８には、ドリル穴の直径、及び穴のタイプ等が記載されている。

一般に、製品設計に当たっては、機構設計者が実装検討用の３次元ＣＡＤデータを作成した後に、ＩＤＦ形式データのプリント配線、及び基板設計情報を作成する。

図９は、ＩＤＦ形式データを生成する従来の処理手順を示すフローチャートである。機構設計者が実装検討用の３次元モデルを生成する（Ｓ２１）。続いて、作成した３次元モデルに基づいて、ＩＤＦ形式データを出力する為のＰＣＢ（Printed Circuit Board）ＡＳＳＹ構成を作成する（Ｓ２２）。プリント基板毎、及び領域毎に２次元図形描写用の面を作成し（Ｓ２３）、作成した各面に２次元図形を描写する（Ｓ２４）。その後、作成された２次元図形に基づいて、ＩＤＦ形式データを出力する（Ｓ２５）。

上記処理において、ＩＤＦ作成にかかるＳ２２からＳ２４の処理を、ユーザが専用エディタ等を用いて行う必要がある。すなわち、３次元モデルの作成とは別に、更に２次元図形をユーザが作成しなければならない。そのため、二重入力による入力ミスや、入力時間の増加という問題が生じる。また、設計変更があった場合、３次元モデルは変更したが、2次元図形は変更し忘れるなどの変更作業にミスが生じる危険性も高い。

ここで、特許文献１には、プリント基板基礎情報作成装置が記載されている。このプリント基板基礎情報作成装置は、３次元ＣＡＤにより生成された３次元形状情報からプリント基板の図形情報を生成する。そして、この図形情報をプリント基板基礎情報としてテキスト形式で出力する。

また、特許文献２には、部品配置制約条件作成装置が記載されている。この装置は、３次元形状入力部から入力された筐体や、筐体内部品の形状から基板設置可能領域を検出する。また、３次元空間情報から部品の配置可能領域を特定する。

特開２００２−３６６５８５号公報特開平１１−０７３４３４号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示の技術では、以下の問題点がある。特許文献１及び特許文献２に開示の技術では、３次元モデルから２次元データを抽出しているが、プリント配線基板の仕様であるＩＤＦデータ形式ではなく、単に図形情報や配置可能領域を取り出しているにすぎない。このような２次元データは、既存のプリント基板設計ＣＡＤでＩＤＦ形式データとして扱えず、プリント配線基板設計者がそのまま使用できない。したがって、別途の加工を施すか、２次元図形を書き直す作業をしなければＩＤＦ形式データとして扱えないという問題があった。

本発明は、３次元モデルからＩＤＦ形式データの仕様に則したプリント基板データを自動生成するプリント基板データ生成システム、プリント基板データ生成方法、及びプリント基板データ生成プログラムを提供することを目的とする。

本発明にかかるプリント基板データ生成システムの一態様は、３次元モデルの領域にその領域の特性を示す領域特性情報をユーザからの指示に従って付加する３次元モデル特性付加部と、前記領域特性情報の各々に対してプリント配線基板設計に使用されるデータ形式の設計用キーワードを対応づけて格納した対応テーブルと、前記３次元モデルから形状的特徴を抽出するとともに、前記３次元モデルの領域に付加された前記領域特性情報を前記対応テーブルに基づいて前記設計用キーワードに変換し、プリント配線基板設計用の情報を生成するプリント基板特性生成部と、前記プリント配線基板設計用の情報をプリント配線基板設計に使用されるデータ形式に変換して出力するプリント基板データ出力部と、を備えるものである。

本発明にかかるプリント基板データ生成方法の一態様は、３次元モデルの領域にその領域の特性を示す領域特性情報をユーザからの指示に従って付加し、前記領域特性情報の各々に対してプリント配線基板設計に使用されるデータ形式の設計用キーワードを対応づけて対応テーブルに格納し、前記３次元モデルから形状的特徴を抽出するとともに、前記３次元モデルの領域に付加された前記領域特性情報を前記対応テーブルに基づいて前記設計用キーワードに変換し、プリント配線基板設計用の情報を生成し、前記プリント配線基板設計用の情報をプリント配線基板設計に使用されるデータ形式に変換して出力するものである。

本発明にかかるプリント基板データ生成プログラムの一態様は、プリント基板データを生成する動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、３次元モデルの領域にその領域の特性を示す領域特性情報をユーザからの指示に従って付加し、前記領域特性情報の各々に対してプリント配線基板設計に使用されるデータ形式の設計用キーワードを対応づけて対応テーブルに格納し、前記３次元モデルから形状的特徴を抽出するとともに、前記３次元モデルの領域に付加された前記領域特性情報を前記対応テーブルに基づいて前記設計用キーワードに変換し、プリント配線基板設計用の情報を生成し、前記プリント配線基板設計用の情報をプリント配線基板設計に使用されるデータ形式に変換して出力するものである。

本発明により、３次元モデルからＩＤＦ形式データの仕様に則したプリント基板データを自動生成するプリント基板データ生成システム、プリント基板データ生成方法、およびプリント基板データ生成プログラムを提供することができる。

実施の形態１にかかるプリント基板データ生成システムのブロック図である。実施の形態１にかかる対応テーブルの図である。実施の形態１にかかる領域モデルと、３次元モデル上に付加するキーワードの命名規則と、の対応関係を示す図である。実施の形態１にかかる３次元モデルの図である。実施の形態１にかかる３次元モデルからのプリント配線基板設計情報の抽出処理を示す図である。実施の形態１にかかる３次元モデルからのプリント配線基板設計情報の抽出処理を示す図である。実施の形態１にかかるプリント基板データ生成システムのブロック図である。従来のＩＤＦデータの一例を示す図である。従来のＩＤＦデータの作成処理を示すフローチャートである。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、本実施の形態１にかかるプリント基板データ生成システムの詳細について説明する。プリント基板データ生成システム１は、３次元モデル作成部４０と、プリント基板特性生成部２０と、ＩＤＦ出力部５０と、対応テーブル１００と、を備える。

対応テーブル１００は、領域モデル名のキーワード、及び形状・面色と、ＩＤＦ仕様のセクションキーワードと、の対応を示すテーブルである。対応テーブル１００は、領域モデルテーブル１０１と、形状・面色テーブル１０２と、を備える。図２は、対応テーブル１００の一例を示す図である。

図２（Ａ）は、領域モデルテーブル１０１の例を示す図である。図２（Ａ）では、６種類の命名規則と、ＩＤＦセクションキーワードと、の対応関係が定義されている。例えば、"基板外形"という領域モデル名に対し、ユーザが"ＫＢＮ＿＊＊"というキーワードで３次元モデル上に命名したとすると、当該命名された領域は、ＩＤＦセクションキーワード"ＢＯＡＲＤ＿ＯＵＴＬＩＮＥ"に対応づけられることを示している。

図２（Ｂ）は、形状・面色テーブル１０２の例を示す図である。形状・面色テーブル１０２には、特徴的な形状及び面色の組み合わせと、ＩＤＦセクションキーワードと、の対応関係が定義されている。図２（Ｂ）の例では、"丸穴（ＮＴＨ）"の形状を有し、面色が無色の領域は、ＩＤＦセクションキーワード"ＤＲＩＬＬＥＤ＿ＨＯＬＥＳ（ＮＰＴＨ）"に対応づけられることを示している。

３次元モデル作成部４０は、形状生成部４１と、領域モデル・面色付加部４２と、原点付加部４３と、を備える。３次元モデル作成部４０は、ユーザに３次元モデルを表示する為のインターフェイスを備える。３次元モデル作成部４０が備えるインターフェイスは、一般にＧＵＩ（Graphical User Interface）が想定されるが、これに限られるものではない。ユーザは、画面上から３次元モデルの作成指示、及び３次元モデルの特性情報の付加の指示を行う。

形状生成部４１は、実装検討用に３次元モデルを生成する為の処理部であり、一般的な３ＤＣＡＤシステムと同等の処理が可能である。領域モデル・面色付加部４２は、ユーザの入力に応じて、形状生成部４１により生成された３次元モデルの各領域に対し、プリント基板特性を表すキーワード、及び面色を付加する。ここで、付加するキーワードは、図３に示す命名規則に従ったものである。

図３は、一般的な領域モデルと、３次元モデル上に付加するキーワードの命名規則と、の対応関係を示す図である。図３によると、"部品実装禁止領域"という領域モデルにはキーワード"ＢＪＫ＿＊＊"、"部品実装高さ＊＊ｍｍ領域"という領域モデルにはキーワード"ＢＪＴ＿＊＊"、"配線禁止領域"という領域モデルにはキーワード"ＨＳＫ＿＊＊"、"グランド領域"という領域モデルにはキーワード"ＧＮＤ＿＊＊"、"レジスト塗り逃げ領域"という領域モデルにはキーワード"ＲＳＴ＿＊＊"、を対応させて３次元モデル上に命名するようにキーワード（ＫＢＮ＿＊＊等）を打ち込んでいく。また、ユーザは、たとえば、丸穴に対して、それがＮＴＨ（ノンスルー）であれば無色とし、ＴＨ（スルー）であれば赤色として面色を打ち込んでいく。このように打ち込まれたキーワードまたは面色を３次元モデルの対応する領域に付加していく。

図４は、領域モデル名、面色、及び原点が付加された３次元モデルの例である。図４の３次元モデルは、領域モデル・面色付加部４２により、"部品実装禁止領域"を示すキーワード"ＨＳＫ＿１"が付加されている。また、丸穴部分（１）は、無色である。

原点付加部４３は、ユーザの画面上の指示により、３次元モデルに対し、プリント基板の表裏を認識する為の原点を付加する。

一般に、ユーザは、３次元モデル生成時にプリント基板に関する情報を画面上からＧＵＩにより指定する為、２次元図形を作成する手間に比べて容易に処理が行える。図４においては、原点付加部４３により、原点は（２）の位置に付加されている。

３次元モデル作成部４０は、領域名、面色、及び原点を付加した３次元モデルをプリント基板特性生成部２０へ出力する。

プリント基板特性生成部２０には、領域名、面色、及び原点を付加した３次元モデルが３次元モデル作成部４０から入力される。プリント基板特性生成部２０は、対応処理部２１と、抽出処理部２２と、を備える。

対応処理部２１は、対応テーブル１００を参照し、３次元モデルの各領域、各形状等をＩＤＦセクションキーワードに対応づける。対応処理部２１は、モデル―セクション対応部２１１と、面色―セクション対応部２１２と、を備える。

モデル―セクション対応部２１１は、領域モデルテーブル１０１を参照し、３次元モデルに付加された領域モデルのキーワードをＩＤＦセクションキーワードに対応づける。面色―セクション対応部２１２は、形状・面色テーブル１０２を参照し、付加された面色及び形状により、３次元モデルの領域をＩＤＦセクションキーワードに対応づける。たとえば、"ＫＢＮ＿＊＊"が付された領域には"ＢＯＡＲＤ＿ＯＵＴＬＩＮＥ"を対応付ける。また、丸穴で無色となっている領域には、"ＤＲＩＬＬＥＤ＿ＨＯＬＥ（ＮＰＴＨ）"を対応付ける。

抽出処理部２２は、ＴＯＰ−ＢＯＴＴＯＭ抽出部２２１と、２次元図面抽出部２２２と、高さ情報抽出部２２３と、セクション情報抽出部２２４と、を備える。抽出処理部２２は、３次元モデルと、３次元モデルに対して原点付加部４３により付加された原点と、からＩＤＦの仕様に則したプリント配線基板設計情報を抽出する。

以下、図５を参照して、抽出機能２２の処理を説明する。図５は、領域モデル名、面色、及び原点を付加された３次元モデル（図４）からのプリント配線基板設計情報の抽出処理を示す図である。

３次元モデルには、３次元モデ成部４０により、ＩＤＦセクションキーワードに対応するキーワード、及び面色が付加されているため、セクションキーワード毎に情報を抽出できる。例えば、図５中の（１）の部分が"部品実装禁止領域"として、セクションキーワード"ＰＬＡＣＥ＿ＫＥＥＰＯＵＴ"に対応する。また、図５中の（２）の部分は、"丸穴（ＮＴＨ）"の形状を有し、無色であるため、セクションキーワード"ＤＲＩＬＬＥＤ＿ＨＯＬＥＳ（ＮＰＴＨ）"に対応づけられる。セクション情報抽出部２２４は、これらのセクションキーワード毎にプリント配線基板設計情報を抽出する。

ＴＯＰ−ＢＯＴＴＯＭ抽出部２２１は、原点を基準として３次元モデルのＴＯＰ面と、ＢＯＴＴＯＭ面と、を認識する。ＴＯＰ−ＢＯＴＴＯＭ抽出部２２１は、３次元モデルに付加された原点の位置と、座標軸の方向と、から３次元モデルのプリント配線基板の片面をＴＯＰ面、反対面をＢＯＴＴＯＭ面と判断する。図５の例では、原点からのｚ座標軸の正方向にある面をプリント配線基板のＴＯＰ面と判定し、反対面をＢＯＴＴＯＭ面と判定する。

２次元図面抽出部２２２は、３次元モデルのプリント配線基板の位置関係からプリント配線基板の２次元図面を抽出する。具体的には、先ず、２次元図面抽出部２２２は、プリント配線基板の位置を認識する。次に、プリント配線基板から垂直方向に解析を行い、一番近くに存在する、プリント配線基板とほぼ平行な面をプリント配線基板の２次元図面として抽出する。

高さ情報抽出部２２３は、３次元モデルのプリント配線基板と、３次元モデルのプリント配線基板と平行な面と、からプリント基板の部品実装の高さ情報を抽出する。具体的には、高さ情報抽出部２２３は、プリント配線基板から垂直方向にある一番低い面を抽出する。そして、プリント配線基板と、抽出した面と、の間の距離を高さ情報として抽出する。図５では、高さ情報抽出部２２３は、プリント配線基板と、プリント配線基板と平行な面と、の距離を測定し、部品実装高さ（１５ｍｍ）を抽出している。

プリント基板特性生成部２０は、抽出処理部２２が抽出したプリント配線基板設計情報をＩＤＦ出力部５０へ出力する。

ＩＤＦ出力部５０は、抽出処理部２２が抽出したＩＤＦ仕様に則した情報からＩＤＦ形式データを生成し、生成したＩＤＦ形式データを出力する。図５の（３）がＩＤＦ出力部５０により出力されたＩＤＦ形式データ（の一部分）の例である。図５の（３）のＩＤＦ形式データには、ＩＤＦセクションキーワード"ＰＬＡＣＥ＿ＫＥＥＰＯＵＴ"について、各種のパラーメータが記載されている。

なお、２次元図面の抽出処理は、以下の方法で行ってもよい。図６は、上述の方法以外の２次元図面の抽出処理を示す図である。図６に示すように、プリント配線基板の両面に突起がある場合、ＴＯＰ面とＢＯＴＴＯＭ面の両面に２次元図形が存在すると判断し、２次元図面を抽出してもよい。また、ＴＯＰ面とＢＯＴＴＯＭ面の両面に２次元図形が存在すると判断する方法として、３次元モデルの面色を利用することも考えられる。例えば、面色が所定の色であれば両面に２次元図形が存在すると判断する。

上記一連の処理部の処理により、以下の効果を奏する。ユーザは、３次元モデルに対し、プリント基板特性を付加する処理を行えば、２次元データの生成処理を行う必要がない。これにより、３次元モデルと、２次元図形と、の二重作成による入力ミス及び入力負担といった問題が解決される。

また、プリント基板データ生成システムは、ＩＤＦの仕様及びＩＤＦ仕様に関連付けられた対応テーブルを利用することにより、ＩＤＦの仕様に則したＩＤＦ形式のプリント基板データを生成することが可能となる。これにより、既存のプリント基板設計ＣＡＤを用いて、生成されたＩＤＦ形式データを直接扱うことができる。

上述のプリント基板データ生成システム１は、ＣＰＵにコンピュータプログラムを実行させることにより実現するソフトウェアとして説明したが、ハードウェアとして実現してもよい。また、ＣＰＵが実行するコンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の通信媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。また、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれる。

なお、図７は、本実施の形態１にかかるプリント基板データ生成システムの最小構成を示す図である。３次元モデル特性付加部１０は、３次元モデル作成部４０と対応する。また、プリント基板データ変換部３０は、ＩＤＦ出力部５０と対応する。本構成では、３次元モデル特性付加部１０、３次元モデルの形状を作成する処理部を含まない構成である。この場合、既存の３ＤＣＡＤツールで生成した３次元モデルを３次元モデル特性付加部１０へ入力する。

３次元モデル特性付加部１０は、入力された３次元モデルに対し、プリント基板特性を付加する。プリント基板特性生成部２０の処理は、前述の処理と同様のため、説明は省略する。また、プリント基板データ変換部３０は、プリント基板特性生成部２０により出力されたプリント基板仕様に則した情報に基づき、プリント基板データを生成する。対応テーブル１００が格納する情報も前述のものと同等のため、説明は省略する。

図７に示す最小構成によるプリント基板データ生成システムによっても、ユーザは、２次元データの生成処理を行う必要がない。また、プリント基板データの仕様情報を含む対応テーブル１００を参照することにより、プリント基板データの仕様に則したデータを生成することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の説明では、ＩＤＦ形式のデータの自動生成について述べたが、本発明は、３次元モデルからＩＤＦ形式以外の仕様に基づいたプリント基板に関する２次元データを作成することにも応用できる。

１プリント基板データ生成システム
１０３次元モデル特性付加部
２０プリント基板特性生成部
２１対応処理部
２２抽出処理部
３０プリント基板データ変換部
４０３次元モデル作成部
４１形状生成部
４２領域モデル・面色付加部
４３原点付加部
５０ＩＤＦ出力部
１００対応テーブル

Claims

３次元モデルの領域にその領域の特性を示す領域特性情報をユーザからの指示に従って付加する３次元モデル特性付加部と、
前記領域特性情報の各々に対してプリント配線基板設計に使用されるデータ形式の設計用キーワードを対応づけて格納した対応テーブルと、
前記３次元モデルから形状的特徴を抽出するとともに、前記３次元モデルの領域に付加された前記領域特性情報を前記対応テーブルに基づいて前記設計用キーワードに変換し、プリント配線基板設計用の情報を生成するプリント基板特性生成部と、
前記プリント配線基板設計用の情報をプリント配線基板設計に使用されるデータ形式に変換して出力するプリント基板データ出力部と、を備えるプリント基板データ生成システム。
前記対応テーブルには、形状的特徴と、当該形状的特徴に付加された特性情報と、の組み合わせに対して設計用キーワードが対応づけて格納されており、
３次元モデルから抽出した形状的特徴と、その領域に付加された特性情報と、の組み合わせを前記対応テーブルに基づいて位置の設計用キーワードに対応させる請求項１に記載のプリント基板データ生成システム。
前記３次元モデル特性付加部は、前記３次元モデルに対して、原点および座標軸を付加する原点付加部を有し、
前記プリント基板特性生成部は、前記原点との座標関係からプリント配線基板の表面または裏面を抽出する表裏面抽出部を有する請求項１または請求項２に記載のプリント基板データ生成システム。
前記プリント基板特性生成部は、プリント配線基板に対応づけられた前記３次元モデルの領域と実質的に平行な位置にある面を、２次元図面として抽出する２次元図形抽出部を有する請求項１から請求項３のいずれか一に記載のプリント基板データ生成システム。
前記プリント基板特性生成部は、プリント配線基板に対応づけられた前記３次元モデルの領域と、この領域と実質的に平行な面と、の距離を前記プリント配線基板設計情報の部品高さ情報として抽出する高さ情報抽出部を有する請求項１から請求項４のいずれか一に記載のプリント基板データ生成システム。
前記プリント配線基板設計に使用されるデータ形式は、ＩＤＦ（Intermediate Data Format）形式であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載のプリント基板データ生成システム。
３次元モデル特性付加部と、対応テーブルと、プリント基板特性生成部と、プリント基板データ出力部と、を備えるプリント基板データ生成システムにおけるプリント基板データ生成方法であって、
前記３次元モデル特性付加部は、３次元モデルの領域にその領域の特性を示す領域特性情報をユーザからの指示に従って付加し、
前記対応テーブルは、前記領域特性情報の各々に対してプリント配線基板設計に使用されるデータ形式の設計用キーワードを対応づけて保持し、
前記プリント基板特性生成部は、前記３次元モデルから形状的特徴を抽出するとともに、前記３次元モデルの領域に付加された前記領域特性情報を前記対応テーブルに基づいて前記設計用キーワードに変換し、プリント配線基板設計用の情報を生成し、
前記プリント基板データ出力部は、前記プリント配線基板設計用の情報をプリント配線基板設計に使用されるデータ形式に変換して出力する、プリント基板データ生成方法。
プリント基板データを生成する動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
３次元モデルの領域にその領域の特性を示す領域特性情報をユーザからの指示に従って付加する動作と、
前記領域特性情報の各々に対してプリント配線基板設計に使用されるデータ形式の設計用キーワードを対応づけて対応テーブルに格納する動作と、
前記３次元モデルから形状的特徴を抽出するとともに、前記３次元モデルの領域に付加された前記領域特性情報を前記対応テーブルに基づいて前記設計用キーワードに変換し、プリント配線基板設計用の情報を生成する動作と、
前記プリント配線基板設計用の情報をプリント配線基板設計に使用されるデータ形式に変換して出力する動作と、をコンピュータに実行させるためのプリント基板データ生成プログラム。