JP6110447B2

JP6110447B2 - プリント回路基板の設計装置及びその動作方法

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Publication number: JP6110447B2
Application number: JP2015159900A
Authority: JP
Inventors: チョンインスン
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2015-02-23
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2035-08-13
Also published as: KR20160102671A; JP2016157413A; CN105916300A; US20160246914A1; EP3059685A1

Description

本発明は、プリント回路基板の設計装置及びその動作方法に関するものである。

プリント回路基板（ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ，ＰＣＢ）とは、電子製品の部品間の回路を連結する際、電線を使用せずにボード（基板）に回路を描いて電気が通じるようにしたものである。多くの電子製品がＰＣＢを使用して製作されている。

ＰＣＢを製作するためには以下のような工程を経る。まず、絶縁体であるエポキシ樹脂又はベークライト樹脂で製作した薄い基板に銅箔を付け、次に銅箔として残す回路配線にはレジストをプリントする。そして、銅を溶かすことができるエッチング液にプリントされた基板を入れてレジストが付いていない部分を溶かす。その後レジストを除去すると銅箔が所望の形状に残るようになる。次に、部品を差し込む部分には穴を開け、鉛が付いてはならない部分には青色の鉛レジストをプリントする。

このように製作されたＰＣＢに対しては電子雑音（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＥＭＩ）に基づいた電子適合（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ＥＭＣ）テストが行われる。電磁波の人体への有害性問題とＥＭＩによる周辺電子機器の誤作動の危険性などが存在するためである。特に電気自動車の電装部品の場合、高い電気的性能のためＥＭＩ関連のノイズ低減技術が注目を浴びている。但し、このようなＥＭＩテストを通ることができなければＰＣＢは更に設計製作が必要となる。このような工程は上述したＰＣＢ製作工程を全て経なければならないため多くの時間とコストが費やされる。よって、効率的にＰＣＢを設計することができる装置とＥＭＩテスト工程が必要である。

本発明は、効率的にＰＣＢを設計するＰＣＢ設計装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施例による電子装置のプリント回路基板を設計するＰＣＢ設計装置は、回路設計情報を受信する通信部と、回路設計情報に基づいてＰＣＢパターン又は電子装置に含まれる部品配置に対するユーザの入力を受信するユーザ入力部と、ＰＣＢパターン又は電子装置に含まれる部品配置に対するユーザ入力に基づいて電子雑音をシミュレーションする制御部と、を含む。

制御部はＥＭＩシミュレーション結果に基づいてＥＭＩの発生を抑制するＰＣＢの設計変更を提示する。

制御部は電子装置に含まれる部品間の距離調整、ＰＣＢパターンの変更、接地の変更及び現在使用中の部品を代替する他の部品の提示のうち少なくともいずれか一つを介してＥＭＩ発生を抑制するＰＣＢの設計変更を提示する。

制御部は周波数の漸進的な変化、ＰＣＢの共振周波数及び直流電圧降下のうち少なくともいずれか一つに基づいてＥＭＩシミュレーションを行う。

ＥＭＩシミュレーションの結果をＥＭＩ値に応じて色を変えて表示する表示部を更に含む。

制御部は電子装置に含まれる部品の種類、電子装置に含まれる部品の物質、電子装置に含まれる部品の寄生成分及び磁気共鳴スピンに基づいてＥＭＩシミュレーションを行う。

本発明の一実施例による電子装置のプリント回路基板を設計するＰＣＢ設計装置の動作方法は、回路設計情報を受信するステップと、回路設計情報に基づいてＰＣＢパターン又は電子装置に含まれる部品の配置に対するユーザ入力を受信するステップと、ユーザ入力に基づいて電子雑音をシミュレーションするステップと、を含む。

本発明の一実施例によるＰＣＢ設計装置によれば、ＰＣＢから発生するＥＭＩをシミュレーションして効率的にＰＣＢを設計することができる。

本発明の一実施例によるＰＣＢ設計装置のブロック図である。本発明の一実施例によるＰＣＢの設計及びテスト工程を示すフローチャートである。本発明の一実施例によるＰＣＢ設計装置の動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施例によるＰＣＢ設計装置の動作を示すフローチャートである。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な相異なる形態に具現されてもよく、ここで説明する実施例に限定されない。そして、図面で本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略しており、明細書全体を通して類似した部分に対しては類似した図面符号を付けている。

また、ある部分がある構成要素を「含む」とする際、これは特に反対の記載がない限り、ある構成要素を除くのではなく他の構成要素を更に含むことを意味する。

図１は、本発明の一実施例によるＰＣＢ設計装置のブロック図である。

本発明の一実施例によるＰＣＢ設計装置１００は、通信部１１０、表示部１３０、メモリ１５０及び制御部１７０を含む。

通信部１１０は、回路設計情報を受信し、ＰＣＢ設計図を伝送する。

表示部１３０は、ＰＣＢ設計に必要な情報と生成されたＰＣＢ設計図を表示する。

メモリ１５０は、ＰＣＢ設計に必要な情報を保存する。詳しくは、メモリ１５０は回路設計情報を保存する。また、メモリ１５０は生成されたＰＣＢ設計図を保存する。

ユーザ入力部１６０は、ユーザからユーザ入力を受信する。

制御部１７０は、通信部１１０、表示部１３０及びメモリ１５０を制御する。また、制御部１７０はＰＣＢ設計に必要な情報を演算し処理する。

詳しいＰＣＢ設計装置１００の動作については図３及び図４を用いて説明する。

図２は、本発明の一実施例によるＰＣＢを設計及びテストする工程を示すフローチャートである。

ユーザは回路設計装置を利用して設計の対象になる電子装置の回路を設計する（Ｓ１０１）。この際、回路設計装置は具体的な実施例におけるコンピュータ支援設計（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄＤｅｓｉｇｎ，ＣＡＤ）装置である。

ユーザは設計された回路情報に基づいてＰＣＢを設計する（Ｓ１０３）。詳しくは、ユーザは設計図や回路情報に基づいてＰＣＢの上に部品配置と各部品を連結するＰＣＢパターンを設計する。

ユーザは生成されたＰＣＢ設計図に応じてＰＣＢを製作する（Ｓ１０５）。ユーザは上述したようなＰＣＢ製作工程に従ってＰＣＢを製作する。

ユーザは製作されたＰＣＢに電子装置の部品を実装する（Ｓ１０７）。

ユーザはＰＣＢがＥＭＣテスト基準を満足するか否かを判断する（Ｓ１０９）。この際、ＥＭＣテスト基準は各国の標準規格に従うものである。また、具体的な実施例において、設計の対象になる電子装置に応じてＥＭＣテスト基準が異なり得る。詳しくは、ユーザは電子装置を駆動する際にＰＣＢから発生する電子的ノイズを測定する。もし測定された電子的ノイズが電子装置における基準値を超える場合、ユーザはＰＣＢを更に設計する。ＰＣＢ上の電子部品の配置と部品を連結するＰＣＢパターンに応じて発生する電子的ノイズが異なるためである。ＰＣＢを設計する際のＰＣＢ設計装置１００の動作については図３を介して具体的に説明する。

図３は、本発明の一実施例によるＰＣＢ設計装置の動作を示すフローチャートである。

ＰＣＢ設計装置１００は通信部１１０を介して回路設計情報を受信する（Ｓ３０１）。詳しくは、ＰＣＢ設計装置１００は通信部１１０を介して回路設計装置から回路設計情報を受信する。この際、回路設計情報は回路に含まれる電子部品と部品間の連結関系を含む。

ＰＣＢ設計装置１００は表示部１３０を介して回路設計情報に基づいてＰＣＢを表示する（Ｓ３０３）。ユーザはＰＣＢ設計装置１００が表示したＰＣＢを介してＰＣＢに含まれた部品との連結関系を把握する。

ＰＣＢ設計装置１００はユーザ入力部１６０を介してＰＣＢパターン又は部品配置に対するユーザ入力を受信する（Ｓ３０５）。それを介してユーザＰＣＢパターン又はＰＣＢの上に配置される部品の配置を調整する。

ＰＣＢ設計装置１００はＰＣＢパターン又は部品配置に対するユーザ入力に基づいたＰＣＢ設計図を生成する（Ｓ３０７）。

但し、このような動作を介してＰＣＢを設計する場合、上述したようにＰＣＢがＥＭＣテスト基準を満足しなければＰＣＢを更に設計し、更に製作しなければならない問題が発生する。このような工程を経る場合には追加的なコストが費やされ、製作スケジュールが遅延する問題が発生する。また、更に製作したＰＣＢがＥＭＣテスト基準を満足しなければ更にＰＣＢを設計し製作する工程を繰り返さなければならない。よって、ＥＭＣテストとＰＣＢ再設計という反復的な作業を最小化するＰＣＢ設計方法及びＰＣＢ設計装置が必要である。

図４は、本発明の他の実施例によるＰＣＢ設計装置の動作を示すフローチャートである。

ＰＣＢ設計装置１００は通信部１１０を介して回路設計情報を受信する（Ｓ５０１）。詳しくは、ＰＣＢ設計装置１００は通信部１１０を介して回路設計装置から回路設計情報を受信する。この際、回路設計情報は回路に含まれる電子部品と部品間の連結関系を含む。詳しくは、回路設計情報は電子装置に含まれる部品のタイプ（ｔｙｐｅ）、部品間の距離、部品の材質、各素子及び部品の寄生成分及び電子スピン共鳴（ｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｉｎｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を含む。

ＰＣＢ設計装置１００は表示部１３０を介して回路設計情報に基づいてＰＣＢを表示する（Ｓ５０３）。ユーザはＰＣＢ設計装置１００が表示したＰＣＢを介してＰＣＢに含まれる部品との連結関系を把握する。

ＰＣＢ設計装置１００はユーザ入力部１６０を介してＰＣＢパターン又は部品配置に対するユーザ入力を受信する（Ｓ５０５）。それを介してユーザＰＣＢパターン又はＰＣＢの上に配置される部品を調整する。

ＰＣＢ設計装置１００は制御部１７０を介してＰＣＢパターン又は部品配置に対するユーザ入力に基づいてＥＭＩシミュレーションを行う（Ｓ５０７）。この際、ＰＣＢ設計装置１００はＰＣＢパターンと部品配置によるＥＭＩ発生の傾向に関する情報に基づいてＥＭＩシミュレーションを行う。詳しくは、ＰＣＢ設計装置１００は周波数漸進変化（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に基づいてＥＭＩ発生をシミュレーションする。また、ＰＣＢ設計装置１００はＰＣＢの共振周波数に基づいてＥＭＩ発生をシミュレーションする。また、ＰＣＢ設計装置１００は近距離／遠距離（ＮＥＡＲ／ＦＡＲ）直流電圧降下（ＩＲｄｒｏｐ）に基づいてＥＭＩ発生をシミュレーションする。また、ＰＣＢ設計装置１００は電子装置に含まれる部品の種類（Ｔｙｐｅ）、部品間の距離、部品の材質、各素子及び部品の寄生成分及び電子スピン共鳴を回路設計情報から抽出する。他の具体的な実施例において、そのためにＰＣＢ設計装置１００は電子装置に含まれる部品の種類、部品間の距離、部品の材質、各素子及び部品の寄生成分及び電子スピン共鳴に対する入力を受信する。

また、ＰＣＢ設計装置１００は実際に測定したＥＭＣテスト結果に基づいてＰＣＢパターンと部品配置によるＥＭＩ発生の傾向を補正する。それを介してＰＣＢ設計装置１００はＥＭＩシミュレーションを精密に行うことができる。この際、ＰＣＢ設計装置１１０はＥＭＩシミュレーション結果を、表示部１３０を介して表示する。

ＰＣＢ設計装置１１０は表示部１３０を介してＥＭＩシミュレーションを結果をＥＭＩ値に応じて色相を変えながら表示する。詳しくは、ＥＭＩ値が低いほど青色系列に表示し、ＥＭＩ値が高くなるほど赤色系列に表示する。また、ＰＣＢ設計装置１１０は表示部１３０を介してＥＭＩシミュレーション結果をＥＭＩ値に応じて明暗を変えながら表示する。それを介してユーザはＥＭＩシミュレーション結果を直感的に認知する。この際、ＰＣＢ設計装置１１０は表示部１３０を介してＥＭＩシミュレーション結果の具体的な数値も一緒に表示する。

ＰＣＢ設計装置１００は制御部１７０を介してＥＭＩシミュレーション結果に基づいてＥＭＩ発生を抑制するＰＣＢパターン又は部品配置を提示する（Ｓ５０９）。詳しくは、一定基準以上のＥＭＩが測定された場合、ＰＣＢ設計装置１００はＥＭＩシミュレーション結果に基づいてＥＭＩ発生を抑制するＰＣＢ設計変更を提示する。具体的な実施例において、ＰＣＢ設計装置１００の制御部１７０は部品間の距離調整、ＰＣＢパターンの変更、接地の変更、ＰＣＢのインピーダンス及び現在使用中の部品を代替する他の部品の提示のうち少なくともいずれか一つに基づいてＥＭＩ発生を抑制するＰＣＢの設計変更を提示する。詳しくは、ＰＣＢ設計装置１００は電源と接地の共振解析を介してＰＣＢの設計変更を提示する。また、ＰＣＢ設計装置１００は主な電源部及び共振発生部分をインピーダンス解析してＰＣＢの設計変更を提示する。

例えば、ＰＣＢ設計装置１００はスイッチ回路と電子部品グループから受ける干渉の影響を少なくするために信号入口を選択する。また、ＰＣＢ設計装置１００は反射線を避けるために信号線の両端を固有インピーダンスから隔離する。

ＰＣＢ設計装置１００はユーザ入力部１６０を介してＰＣＢパターン及び部品配置に対する最終入力を受信する（Ｓ５１１）。

ＰＣＢ設計装置１００は制御部１７０を介してＰＣＢパターン又は部品配置に基づいたＰＣＢ設計図を生成する（Ｓ５１３）。

このように、ＰＣＢ設計装置１００がＰＣＢ設計からＥＭＩ発生をシミュレーションすると、ユーザは電子装置の稼動時にＰＣＢから発生し得るＥＭＩを予測することができる。よって、製作したＰＣＢがＥＭＩテスト基準を満足しないためＰＣＢを更に設計し製作する危険性を減らすことができる。それを介して電子装置の製作期間とコストを減らすことができる。また、ＰＣＢ設計装置１００は実際に測定したＥＭＣテスト結果に基づいてＰＣＢパターンと部品配置によるＥＭＩ発生の傾向を補正することができるため、ＰＣＢ設計装置１００の使用回数が多くなるほど精密なＥＭＩシミュレーションが可能になる。

これまで実施例において説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれるが、必ずしも一つの実施例のみに限られない。なお、各実施例で例示された特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組み合わせ又は変形されて実施可能である。よって、このような組み合わせと変形に関する内容は本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

これまで実施例を中心に説明したが、これは単なる例示に過ぎないものであって本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば本実施例の本質的な特徴を逸脱しない範囲内でこれまで例示されていない様々な変形と応用が可能であることが分かる。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形して実施し得るものである。そして、このような変形と応用に関する差は添付した特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。

Claims

電子装置のプリント回路基板（ＰＣＢ）を設計するＰＣＢ設計装置であって、
回路設計情報を受信する通信部と、
前記回路設計情報に基づいてＰＣＢパターン又は前記電子装置に含まれる部品配置に対するユーザ入力を受信するユーザ入力部と、
前記ユーザ入力に基づいて電子雑音（ＥＭＩ）をシミュレーションし、前記シミュレーションの結果に基づいてＥＭＩの発生を抑制する前記ＰＣＢの設計変更を提示する制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記電子装置に含まれる部品間の距離調整、接地の変更及び現在使用中の部品を代替する他の部品の提示のうち少なくともいずれか一つに基づいてＥＭＩの発生を抑制する前記ＰＣＢの設計変更を提示する、ＰＣＢ設計装置。
前記制御部は、周波数の漸進的な変化、前記ＰＣＢの共振周波数及び直流電圧降下のうち少なくともいずれか一つに基づいて前記シミュレーションを行う、請求項１に記載のＰＣＢ設計装置。
前記シミュレーションの結果をＥＭＩ値に応じて色を変えて表示する表示部を更に含む、請求項１又は２に記載のＰＣＢ設計装置。
前記制御部は、前記電子装置に含まれる部品の種類、前記電子装置が含む部品の物質、前記電子装置に含まれる部品の寄生成分及び磁気共鳴スピンに基づいて前記シミュレーションを行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＰＣＢ設計装置。
電子装置のプリント回路基板（ＰＣＢ）を設計するＰＣＢ設計装置の動作方法であって、
回路設計情報を受信するステップと、
前記回路設計情報に基づいてＰＣＢパターン又は前記電子装置に含まれる部品の配置に対するユーザ入力を受信するステップと、
前記ユーザ入力に基づいて電子雑音（ＥＭＩ）をシミュレーションするステップと、
前記シミュレーションの結果に基づいてＥＭＩの発生を抑制する前記ＰＣＢの設計変更を提示するステップと、
を含み、
前記ＰＣＢの設計変更を提示するステップは、前記電子装置に含まれる部品間の距離調整、接地の変更及び現在使用中の部品を代替する他の部品の提示のうち少なくともいずれか一つに基づいてＥＭＩの発生を抑制する前記ＰＣＢの設計変更を提示するステップを含む、動作方法。
前記ＥＭＩをシミュレーションするステップは、周波数の漸進的な変化、前記ＰＣＢの共振周波数及び直流電圧降下のうち少なくともいずれか一つに基づいてシミュレーションを行うステップを含む、請求項５に記載の動作方法。
前記シミュレーションの結果をＥＭＩ値に応じて色相を変えて表示するステップを更に含む、請求項５又は６に記載の動作方法。
前記ＥＭＩをシミュレーションするステップは、前記電子装置に含まれる部品の種類、前記電子装置に含まれる部品の物質、前記電子装置に含まれる部品の寄生成分及び磁気共鳴スピンに基づいてシミュレーションを行うステップを含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載の動作方法。