JPH06325132A - 自動配線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】集積回路やプリント回路の基板の自動配線処理
を無向グラフの最短経路を求めるアルゴリズムを適用す
ることによって、短い配線長の配線経路を短い時間で求
める。 【構成】障害物から一定の距離だけ離れた位置にエスケ
ープ・ラインを生成する段階と、新たに接続する端子Ｓ
と端子Ｔからも障害物にぶつまるまで縦横に探索線を生
成する段階と、探索線とエスケープ・ラインの全交点を
頂点とし、頂点間の距離を無みとする無効グラフを生成
する段階と、このグラフにおける頂点Ｓから頂点Ｔへの
最短経路探索を重み付きグラフの最短経路問題として解
く段階と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は集積回路やプリント回
路の基板における自動配線方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動配線方法としては、配線領域
を格子として扱い、全ての格子を記憶領域に確保し、配
線すべき端子に相当する格子から波面伝搬に基づいて各
格子にラベル付けをし、その波面が目標とする端子にた
どりついたら、ラベルを逆にたどって経路を完成させる
「迷路法」がある（Ｃ．Ｙ．Ｌee，’Ａn Ａlgorithmfo
r Ｐath Ｃonnections andＩts Ａpplications ’，Ｉ
ＲＥＴrans. Ｅlectron.Ｃomput., Ｖol. ＥＣ-10,pp34
6-365 1961）。

【０００３】また、配線を行なう始点の端子Ｓ、終点の
端子Ｔの双方から、線を出し（探索線と呼ぶ）、端子Ｓ
から出した探索線が交差しなかったら、それらの探索線
と直行する線を新たな探索線として生成するという操作
を繰り返し、端子Ｓから由来した探索線と端子Ｄから由
来した探索線とが交差するとき、経路をみつけたことに
なるという「線分探索法」がよく知られている（Ｄ．
Ｗ．Ｈightower, ’ＡＳolution to Ｌine-Ｒouting
Ｐroblem on the Ｃontinuous Ｐlane, ’Ｐroc.6th Ｄ
esign Ａutomation Ｗorkshop,pp1-24,1969 ）。

【０００４】また、「線分探索法」を改善した「改良線
分探索法」もよく知られている。これは、障害物の角か
ら集積回路のデザイン・ルールを満たす距離だけ離れる
位置にコーナー・ポイントというものを生成し、そのコ
ーナー・ポイントを通るエスケープ・ラインを生成す
る。エスケープ・ラインを生成する際には、エスケープ
・ラインがデザイン・ルールを満たす様にその長さを定
める。即ち、コーナー・ポイントからエスケープ・ライ
ンを伸ばしていき、障害物に近付く許容範囲にまでたど
りついたら、そこで伸ばすのを止める。次に、配線を行
なう端子Ｓ、端子Ｄの双方から、線を生成する（探索線
と呼ぶ）。そして、端子Ｓから生成された探索線と交わ
るエスケープ・ラインを列挙して、新たな探索線とする
という操作を、端子Ｓに由来する探索線が端子Ｄに由来
する探索線にたどりつくまで繰り返し、たどりついたら
探索線を逆方向に追跡することで配線経路を完成させる
という方式である。

【０００５】この従来技術については、１９８８年電子
情報通信学会技術「ヒープ探索木を用いた改良線分探索
法」に詳述されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来は、配線長の短い
経路を探す方式としては「迷路法」が主流であったが、
「迷路法」では、障害物の存在しない領域でも一格子ず
つ探索するので、処理速度が非常に遅い。一方、「線分
探索法」「改良線分探索法」は、「迷路法」と比較して
処理速度は速いが、短い経路長の配線経路を求めること
は出来ない。また、「迷路法」では、配線領域を格子に
区切る必要があり、障害物や配線経路の大きさや間隔が
複雑な値で格子に乗らない場合に適用が出来ない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は短い経
路長の配線経路を従来知られている方法より速い速度で
発見できる自動配線方法にある。

【０００８】そのため、この発明の、集積回路やプリン
ト回路の基板上の配線経路を探索する自動配線方法は、
前記基板上の障害物と配線との間隔を許容距離離れる位
置にエスケープ・ラインを生成する段階と、前記基板上
に設ける端子Ｓおよび端子Ｔをそれぞれ通り、前記エス
ケープ・ラインに突き当る縦横の探索線をそれぞれ生成
する段階と、前記エスケープ・ラインと前記探索線との
全ての交点を頂点とし、前記頂点間の物理的な距離を重
みとする無向グラフを生成する段階と、前記端子Ｓから
前記端子Ｔに対する配線経路を、前記無向グラフに対す
る最短路探索方法によって求める段階と、を含む。

【０００９】

【作用】この発明では、集積回路やプリント回路基板の
自動配線方法において、障害物と配線との間を許容距離
離し、かつ、その障害物を回避するエスケープ・ライン
を生成する。また、接続する端子Ｓと端子Ｔから障害物
にぶつかるまで縦横に線分を生成し、それらの線分とエ
スケープ・ラインとの全交点を頂点とし、各頂点間の物
理的な距離を重みとする無向グラフを生成し、この無向
グラフにおける頂点Ｓから頂点Ｔへの最短経路を、重み
付き無向グラフの最短経路問題として既知の方法によっ
て解くことである。従って、「迷路法」では、探索のた
めには配線経路上の格子を一つづつたどることになるの
で、配線経路長や配線領域の広さ、格子の細かさに比例
して処理時間が長くなるのに対して、本発明は探索空間
の広さが頂点の数のみで決まるので、ほとんどの場合は
「迷路法」よりも大幅に処理時間が短縮され、最悪の場
合でも頂点の数が格子の数と同等になるだけなので「迷
路法」と同じ程度の処理時間以上に遅くなることはな
い。また、「迷路法」は必ず格子を必要とするが、この
発明は格子を必要としないので、障害物や配線経路の大
きさや間隔が複雑な値で格子に乗らない場合も適用が可
能である。

【００１０】

【実施例】この発明について、実施例を挙げ、図面を参
照し説明する。新たな配線処理を行なう配線領域１０を
示す図１を参照すると、配線領域１０には障害物１５、
既に配線が終った配線済端子１７とその既配線経路１６
及びこれから配線すべき端子対（この場合、端子１１と
端子１２，端子１３と端子１４を接続する）が存在して
いる。

【００１１】次に、エスケープラインを生成する段階を
例示する図２を参照すると、配線領域１０の障害物１５
の角から障害物１５と配線との許容距離だけ離れる位置
にコーナー・ポイント２１を生成する。そして、全ての
各コーナー・ポイント２１から縦横に線を伸ばしてつく
るエスケープ・ライン２２は、コーナー・ポイント２１
から線を伸ばしてとき、最初に突き当る障害物１５から
デザイン・ルールの許容範囲だけ離れる位置あるいは他
エスケープ・ラインに突き当るまで伸ばすことによって
生成される。また、既配線経路１６及び配線済端子１７
は、新たに生成する配線経路に対しては障害物とみなす
ことが出来るので、障害物１５と同様に取り扱う。従っ
て、既配線経路１６及び配線済端子１７の角からの許容
距離、あるいは配線済端子１７との許容距離だけ離れた
位置にコーナー・ポイント２１を設け、コーナー・ポイ
ント２１から縦横に線を伸ばし、ライン２２を生成す
る。

【００１２】次に、新たな配線の始点である端子Ｓ１１
と終点である端子Ｔ１２から縦横に探索線を生成する段
階を例示する図３を参照すると、新たに配線する端子対
（端子１１と端子１２）から探索線３１を伸ばした様子
を示している。コーナー・ポイント２１からエスケープ
・ライン２２を生成するときと、同様の方法で端子１１
と端子１２の双方から縦横に探索線３１が生成されてい
る。なお、この図では、コーナー・ポイント２１は省略
してある。

【００１３】次に、無向グラフを生成する段階におい
て、エスケープ・ライン２２及び探索線３１から探索用
の無向グラフを生成している図４を参照すると、エスケ
ープ・ライン２２や探索線３１の交点を頂点４１とする
無向グラフが求められる。そして、無向グラフの各頂点
４１間を結ぶ枝４２には頂点４１間の距離を重みとして
付与する。なお、図４に重みを加えると図が繁雑になる
ので、無向グラフの頂点４１及び枝４２を抽出した図を
図５に示す（図５において、枝４２の横に記されている
数値が各枝４２の重みである）。また、図５には、端子
１１を示す頂点５１と端子１２を示す頂点５２が示され
ている。

【００１４】次に、配線経路を求める段階を例示する図
６を参照すると、先ず、図５の重み付き無向グラフに対
する最短経路探索方法を用いて、端子１１を示す頂点５
１から端子１２を示す頂点５１までの最短経路を求め
る。その結果、図６に例示する配線経路６１が求められ
る。新たに生成される配線経路６１は、その後の配線処
理にとっては障害物となるので、配線領域１０の障害物
データを更新する必要がある。新たに生成された配線経
路６１を障害物とみなして、障害物１５と同様に取り扱
ってコーナー・ポイント２１やエスケープ・ライン２２
を更新された配線領域１０を図７に例示する。

【００１５】次に、更新される配線領域１０に対し、新
たな配線の始点の端子１３と終点の端子１４から探索線
８１を伸ばしている状態を図８に例示する。探索線８１
やエスケープ・ライン２２から図４と同様に重み付き無
向グラフを生成し、頂点４１と枝４２の抽出を図９に例
示する。端子１３を示す頂点９１と端子１４を示す頂点
９２が図９に示されている。そして、端子１１と端子１
２間の配線経路を求める場合と同様に最短経路探索方法
を用いて端子１３と端子１４の間の最短経路を求める。
その結果重み付き無向グラフ上の最短経路によって求ま
る配線経路が図１０に示される配線経路１０１である。
更に、配線経路１０１によって更新されている配線領域
１０のコーナー・ポイント２１やエスケープ・ライン２
２を図１１に示す。

【００１６】上述の説明によって新たに生成される配線
経路を障害物として扱う処理を繰り返して複数の端子対
の配線を基板上に行えることは明らかである。また、こ
の実施例の配線経路探索方法は無向グラフに対し適用で
きる最短経路探索のアルゴリズムとして知られているダ
イクストラアルゴリズムおよびラベル修正法が適用でき
ることは明らかである。

【００１７】

【発明の効果】この発明の集積回路やプリント回路の基
板の自動配線方法は、配線経路の探索を無向グラフにお
ける頂点Ｓから頂点Ｔへの重み付きグラフの最短経路問
題として、解くことによって、端子Ｓと端子Ｔの間の短
い配線経路を求めることができる。また、無向グラフ上
の探索空間の広さは頂点の数のみで決まるので、従来の
「迷路法」よりも大幅に処理時間が短縮されるという効
果があり、最悪の場合でも頂点の数が格子の数と同等に
なるだけなので「迷路法」の処理時間より遅くなること
はない。さらに、「迷路法」は必ず格子を必要とする
が、この発明は格子を必要としないので、障害物や配線
経路の大きさや間隔が複雑な値で格子に乗らない場合も
適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】配線処理を行なう配線領域を例示する図であ
る。

【図２】障害物や既配線経路、配線済端子の周囲にコー
ナー・ポイント、エスケープ・ラインを生成した状況を
例示する図である。

【図３】配線する始め端子および終り端子から探索線を
伸ばした状況を例示する図である。

【図４】エスケープ・ラインや探索線から重み付き無向
グラフを生成した状況を例示する図である。

【図５】図４から重み付き無向グラフの頂点及び枝を抽
出し、各枝の重みも例示する図である。

【図６】重み付き無向グラフから始め端子と終り端子の
配線経路を求めた状況を例示する図である。

【図７】始め端子と終り端子を接続する新たな配線経路
によって周囲のコーナー・ポイントとエスケープ・ライ
ンを更新した配線領域を例示する図である。

【図８】新たに配線をする始め端子と終り端子から探索
線を伸ばした状況を例示する図である。

【図９】始め端子と終り端子の配線経路探索のため生成
した重み付き無向グラフを例示する図である。

【図１０】始め端子と終り端子の配線経路探索用に生成
した重み付き無向グラフから配線経路を求めた状況を例
示する図である。

【図１１】始め端子と終り端子を接続する新たな配線の
周囲のコーナー・ポイントとエスケープ・ラインを更新
した配線領域を例示する図である。

【符号の説明】

１０ 配線領域 １１ 端子Ａ １２ 端子Ｂ １３ 端子Ｃ １４ 端子Ｄ １５ 障害物 １６ 既配線経路 １７ 配線済端子 ２１ コーナー・ポイント ２２ エスケープ・ライン ３１ 探索線 ４１ 頂点 ４２ 枝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集積回路やプリント回路の基板上の配線
   経路を探索する自動配線方法は、 前記基板上の障害物と配線との間隔を許容距離離れる位
   置にエスケープ・ラインを生成する段階と、 前記基板上に設ける端子Ｓおよび端子Ｔをそれぞれ通
   り、前記エスケープ・ラインに突き当る縦横の探索線を
   それぞれ生成する段階と、 前記エスケープ・ラインと前記探索線との全ての交点を
   頂点とし、前記頂点間の物理的な距離を重みとする無向
   グラフを生成する段階と、 前記端子Ｓから前記端子Ｔに対する配線経路を、前記無
   向グラフに対する最短路探索方法によって求める段階
   と、 を含むことを特徴とする自動配線方法。
2. 【請求項２】 前記最短路探索方法にダイクストラのア
   ルゴリズムを適用することを特徴とする請求項１記載の
   自動配線方法。
3. 【請求項３】 前記最短路探索方法にラベル修正法のア
   ルゴリズムを適用することを特徴とする請求項１記載の
   自動配線方法。