JPH07319937A - 多層プリント基板製造方法および設計ツール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多層プリント基板を製造する方法を開示する。 【構成】本発明の実施方法は、設計ツールを利用する。
知識ベース手段は、伝送線パラメータ・データに関する
プリント基板断面仕様パラメータと、積層、位置決め、
回路化およびテスト手順のための「If...then...」プロ
ダクション・ルールとを持つ。プリント基板設計は、プ
リント基板設計パラメータおよびパフォーマンス・パラ
メータをユーザが入出力インタフェースに入れることか
ら始まる。次に、知識ベース・プロダクション・ルール
が、プリント基板設計とパフォーマンス・パラメータに
適用され、ユーザ指定パラメータに合う一組の断面設計
が生成される。プリント基板は、生成された断面設計の
１つに従って、組み立てられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板の製造に
関連し、特に、エキスパートシステムに基づく設計ツー
ルおよび品質管理テスト開発ツールを利用するプリント
基板の設計および製造の方法に関連する。

【０００２】

【従来の技術】多層プリント基板断面の現在の設計方法
は、逐次プロセスである。逐次設計プロセスにおいて、
顧客仕様は、設計過程への最初の入力である。顧客仕様
から導き出される初期設計に引き続き、コスト技術分
析、信頼性解析および製造可能性分析の各プロセスへ進
む。これらは、逐次ステップであり、各々は、先行する
ステップの終了の後に始まる。更に、この初期設計段階
が完了した後、結果として生ずる予備設計は、品質管理
テスト手順の設計のためにチェックされる。このように
全体の設計の流れは、時間浪費的で、反復的な多段階プ
ロセスである。かくして、複数構成部品からなる多層プ
リント基板の同時並行的設計方法に対する明確な必要性
が存在する。

【０００３】上記の逐次プロセスに同時並行性を提供す
る１つの方法は、エキスパート・システムの使用であ
る。E.A.FeigenbaumとP.McCorduckは共著「第５世代（T
he Fifth Generation）」の中で次のように述べてい
る。”エキスパート・システムは問題を解くため知識お
よび推論プロシージャを使う知的コンピュータ・プログ
ラムである。エキスパート・システムの知識は、事実お
よび解発見的（ヒューリスティック）手法から構成され
る。「事実」は、広く共有されて、公に利用でき、その
分野の専門家によって一般に意見の一致が見られる情報
の主要部を構成する。「解発見的手法」は、その分野に
おける専門家レベルの意思決定を特徴づけるいわゆるよ
き判断という、おおむね個人的で、ほとんど議論が行わ
れない規則を指す。”Computers In Human Behavior、
第８巻（pp.273-278(1992))の「Software Review PC To
ols for Expert System Development」の中でL.L.Snyde
rおよびWaynerK.Schmidtによって記述されているが、
「エキスパート・システムは、問題解決およびタスク実
行における援助のため他の人間によってアクセスされる
ことができる形式にコード化された、特定領域の専門家
知識を持つコンピュータ・プログラムである。」エキス
パート・システムのタスク領域は、複雑さ、仕様、専門
的知識および判断によって特徴づけられる。エキスパー
ト・システムは、製品計画、プロセス設計、スケジュー
リングおよび診断のような複複雑なシステムおよび複雑
なタスクに適用される。

【０００４】エキスパート・システムは、特有のタイプ
と量の専門的知識を必要とするタスクを実行する。専門
的知識は、知識ベースの範囲内で表現され、特定の分野
または領域の知識の主要部分であり、結論をこの知識か
ら引き出すことができる。

【０００５】エキスパート・システムは、判断が伴う意
思決定を提供する。エキスパート・システムは、意志決
定者側の判断を必要とする結論および推薦に到達するた
め知識ベースと知識ベースに含まれる規則を使用する。

【０００６】エキスパート・システムが、設計および試
作の反復の数を減少させるため設計技術工程で使われ
る。満足のゆく、高い品質設計に到達する前に、設計お
よび試作の多くの反復が必要とされる１つの理由は、設
計者と生産エンジニアの間の意志疎通の困難さである。

【０００７】多数の反復に対するもうひとつの理由は、
現代の科学技術による製品の機能的な複雑さである。多
くの製品の複雑さによって、それが作られる前に、製品
の機能性を計算し、予測する能力が制限される。

【０００８】製品の経歴のような制度上の知識や組織で
の経験は、組織自体というより人によって作りあげら
れ、人々の中にあるという事実が、設計の複雑さと共に
存在する。このことは、人々が組織を離れる時経験が失
なわれることを意味する。結果として、特定製品の開発
と部品のみならず、それら製品および個々の部品の品質
に影響する要因に関して、長期にわたって作り上げられ
てきた専門的知識は、組織の中の開発者とその他の人々
の心の中にのみ存在することとなる。

【０００９】エキスパート・システムを構築し、使用す
る際の情報の流れが、図１に示される。エキスパート・
システムは、知識を集めて、保持する。エキスパート・
システムの中で、個人が持つ特定領域の知識は集めら
れ、組織の他のメンバによってアクセスされ追加される
ことができる形式で保存される。特定領域の知識は、人
間や他のデータベースから獲得されて、「取得モジュー
ル（Acquisition Module)」を通してエキスパート・シ
ステムに入れられる。「取得モジュール」は、すでに与
えられた答えに基づく質問や数学的モデルその他からな
る構造化セットである場合がある。あるいは、「取得モ
ジュール」は、設計パラメータ入力を提供するＣＡＤま
たはＣＡＥツールであることもある。

【００１０】「取得モジュール」から獲得された知識
は、知識ベースの中で、典型的にはプロダクション・ル
ールすなわち「If...then...」ルールや、フレームすな
わちシナリオの形式で保存される。コンピュータのアク
セス可能な形式で知識ベースに保存され蓄積される人間
の知識は、推論エンジンによってアクセスされその分析
の対象になる。「推論エンジン」は使用可能な情報、す
なわち、知識ベースおよびユーザ入力の内容に基づく推
論を行なう。

【００１１】特に知識ベースに関して述べれば、知識ベ
ースは適用業務の領域または分野と関連する事実および
知識の源である。知識ベースは、問題領域について、一
般的知識のみならず問題解決ルールを含むヒューリステ
ィックおよび判断上の知識を含む。典型的知識ベース
は、割り当てられたタスクを実行するために必要な知識
を獲得するため設問法を用いて知識エンジニアによって
構築される。知識ベースにおいて、自動コードによって
使用できる形式で、知識は表現される。この機械アクセ
ス可能な形式は、意味ネットワーク(Semantic Network)
またはプロダクション・ルールのいずれかである。

【００１２】最も普通の知識ベースは規則のレポジトリ
（貯蔵所）であり、隔離された規則を活用する。規則隔
離は、規則が修正され、更新され、続いて更新されるこ
とを可能にする。規則は、知識の特定の項目のひとつ以
上の条件を表わす。もしも規則条件が満たされるなら
ば、それはアクションへつながる。知識表示で使われる
最も普通の規則は、「If...then...」型のプロダクショ
ン・ルールである。「If...then...」プロダクション・
ルールは、明示的形式で情報を捕捉し、エンド・ユーザ
によって容易に理解され、検証される。「If...the
n...」プロダクション・ルールは、ヒューリスティック
・システムのための選択という知識表示方法である。

【００１３】典型的には、知識ベースは製品構造、制御
構造および知識品質修飾語を含む。知識ベースの製品構
造部分で、製品は寸法上の図形的配列、機能性、特長、
特長の属性および競合解消属性の観点から記述される。
制御構造は、推論プロセスを制御する。最後に、品質修
飾語は、データおよび情報の品質と、推論メカニズムの
品質を特徴づける。

【００１４】知識ベース規則は、推論エンジンを通して
ユーザ入力と対話し、エキスパート・システムの動作文
脈を提供する。文脈を、対話の現在の状態が捕捉され、
表現されるバッファとして考えることができる。

【００１５】推論エンジンは、典型的エキスパート・シ
ステムの心臓である。図２はユーザ・インタフェースと
知識ベースとの間の推論エンジンおよび制御機構を図示
する。エキスパート・システムの推論は、推論エンジン
に存在する。推論エンジンは、知識ベースに保存された
知識を利用するためのメカニズムである。すなわち、推
論エンジンはエキスパート・システムの制御機構であ
り、ユーザが必要とする結論を出すため知識データベー
スおよびグローバル・データベースを使用する。推論エ
ンジンは、数字およびアルゴリズム的探索方法の代わり
に、ヒューリスティック探索方法、文字列の比較および
記号処理を使用する。ヒューリスティック手法および記
号処理の故に、エキスパート・システムは質的要因を伴
う複雑で、定義困難な問題を解くことができる。

【００１６】「後ろ向きモデル」と呼ばれる推論では、
エキスパート・システムは、規格合致とされた設計に対
して、すなわち、合致した顧客要求と仕様をもつ過去の
成功的設計に対する探索を行うことから始まる。設計エ
ンジニアによって入力される顧客要求事項が、出発点と
なる。エキスパート・システムは、同じ顧客要求を満た
す以前に規格合致とされた設計に対する探索を最初に行
うことからその探索を始める。

【００１７】エキスパート・システムは、また、健全性
または妥当性検査、すなわち、整合性検査を行うことも
ある。このステップで、エキスパート・システムは顧客
の要求事項に矛盾した要求がないかをチェックする。次
に、推論を製造可能性データベースに当てはめることへ
と続く。

【００１８】一部のエキスパート・システムでは、ま
た、製品品質の予測を行う。顧客の品質特性を製造工程
および設備と突き合わせることによって、この予測は実
施される。

【００１９】推論エンジンに関し、前向き連鎖と後ろ向
き連鎖という２つの処理戦略がある。

【００２０】前向き連鎖は、また、ボトムアップ処理と
も呼ばれるが、この連鎖においては、システムは事実か
ら始まり、ベストの結論を捜し求める。前向き連鎖は、
データ主導型である。前向き連鎖は、推論エンジンが、
目標に合う構成が見つけるまで、ノードの連続したレベ
ルを生成するためプロダクション・ルールの左側（"I
f..."）に合致する木(tree)を探索する探索戦略と見な
すことができる。

【００２１】対照的に「トップダウン処理」とも呼ばれ
る後ろ向き連鎖においては、エキスパート・システムは
仮説から始め、事実が仮説を支持するかどうか調べるた
め後ろ向きに働く。後ろ向き連鎖は、目標主導型であ
る。後ろ向き連鎖においては、探索は、木のルート
（根）に目標構成（状態）をもつ移動シーケンスの木を
構築することから始まる。後続の構成またはノードのレ
ベルは、初期状態に合致する構成が生成されるまでその
ルールの右側(then...)が先行する状態のそれと合致す
るすべてのルールを見つけることによって生成される。

【００２２】後ろ向き連鎖と前向き連鎖とは共に、深さ
優先探索および幅優先探索を使用する。

【００２３】深さ優先探索戦略では、システムは、目標
または行き止まりに出会うまで、１つの経路のノードの
すべてを連続的に検査し、次に、別の経路に飛ぶ。幅優
先探索戦略においては、システムは、第１レベルのすべ
てのノードを調べ、次に、その次のレベルのすべてのノ
ードを調べる。

【００２４】図３、４および５に示されるように、プロ
ダクション・ルールは、ノードによって表わされ、推論
エンジン戦略は、ノードの間に引かれた線分によって表
わされることができる。図３では、ノード番号、目的、
パラメータまたは値、およびフラッグを持つ１つのノー
ドが示される。プロダクション・ルールのノードと推論
エンジン中のノードの結合の例は、図４と５で示され
る。

【００２５】エキスパート・システムにおいては、不確
定性、すなわち、「多分」、「一般に」、「通常は」等
の記述は、１以上の信頼性要因やファジー理論によって
取り扱われる。

【００２６】エキスパート・システムは、アルゴリズム
に従う数式プロセッサではなく、反対に、それは従来の
数値的アルゴリズムと異なる。エキスパート・システム
は、「データ」というよりはむしろ、たとえば、文字列
形式での「知識」を処理する。エキスパート・システム
は、「知識」を取り扱うため、アルゴリズムおよびヒュ
ーリスティックス（解発見的手法）のいずれかまたは両
方を使用することができる。

【００２７】さらに、エキスパート・システムは、数量
的処理の反復プロセスよりむしろ推論プロセスを使用す
る。解決を探るための探索空間の仕様が、エキスパート
・システムを効果的に利用するために必要である。これ
は、１つの問題に対する潜在的解の数によって探索空間
のサイズが増加するからである。探索空間は、特定の問
題が研究される時考慮される要素と演算子との間のやり
とりの結果起こる可能性がある可能な状態のすべてによ
って定義される概念上または形式的区域である。

【００２８】次に、品質管理におけるエキスパート・シ
ステムの活用を見てみる。

【００２９】品質管理は、規格内および規格外製品両者
を含む生産ロットにおいて規格外部品（すなわち顧客に
よって定義される標準に合致しない製品）を検出するプ
ロセスである。統計的品質管理は、製品の「品質」が顧
客の仕様に合致するか否かを決めるため、管理図および
抜取検査計画を含む統計方法を適用する管理技法であ
る。統計的品質管理の中心は、抜取り検査計画である。
抜取検査計画は、異なるサイズと「品質」をもつ生産ロ
ットのサンプル・サイズと意志決定基準を決定するため
に設計される、統計方法である。適切な抜取り計画は、
ロット品質推定に必要で十分なサンプルの大きさを適用
する。ロット品質の推定は、ロットの受諾または拒否を
決定する。

【００３０】品質管理責任者の時間のかなりの部分は、
品質管理方法および抜取検査計画に関連するルーチンお
よび複雑な意思決定プロセスに費やされる。これらの意
思決定プロセスは、平均的製品品質、品質改善、および
品質費用に影響を与える品質管理方法および抜取り検査
計画へ大きな影響を持つ。品質管理責任者は、各部品お
よび部品の各属性に関する種々の統計的プロセス制御方
法および抜取検査計画から決定を行なわなければならな
い。品質管理責任者の意志決定に対する入力情報には、
システム全体に対する部品の重要度、部品とシステムへ
の属性の重要度、および、部品および属性についての過
去の（および専門家の）情報とが含まれる。

【００３１】品質管理責任者は、品物について簡単に獲
得できる（限られた量の）情報に基づいて所定の品物中
に存在する潜在的変則を識別し、数量化するためにエキ
スパート・システムを利用することができる。品質管理
責任者は、これらの変則を検出するために利用されるべ
き検査技術とツールを選択するためにこの中間の出力情
報を使うことができる。上記検査技術とツールは、使わ
れるテストデータと時間の関数としてのテストされる製
品（すなわち、プリント基板）の信頼性を含む。テスト
それぞれは、特定の欠陥を見つけるのに、テストそれ自
身の効率を持つ点に留意する必要がある。

【００３２】全体の品質管理のため知識ベースを構築す
る１つの方法は、製品設計の「Whatif（...ならばどう
なるか）」分析によるものである。そのような「What i
f」設計分析ツールの１つは「故障モードおよび効果分
析（ＦＭＥＡ）」である。ＦＭＥＡは、設計分析へ接近
する構造化法の１つである。ＦＭＥＡでは、故障モード
は次のようにランク付けされる。 １．遠隔から一定の距離までの発生レベル。 ２．パフォーマンス上影響ゼロからパフォーマンス上非
常に重大な影響（怪我または死を含む）までの重大度。 ３．製造中のある種の検出から使用中ユーザによる検出
不可までの検出度合。

【００３３】プリント基板断面の設計およびそのような
プリント基板に対する品質管理テスト計画の策定は、多
くの専門家の同時並行の入力を必要とする。同様に、プ
リント基板に対する品質管理テストプログラムの設計に
は、同じ専門家からの多くの入力を必要とする。かくし
て、プリント基板断面を設計し該プリント基板の品質管
理テスト・プログラムを設計するためのエキスパート・
システムに対する明確な必要性が存在する。

【００３４】プリント基板の品質管理におけるエキスパ
ート・システムの使用は、下記アメリカ合衆国特許に記
載されている。

【００３５】ヘラー(Heller)氏等によるアメリカ合衆国
特許番号 4,907,230"Apparatus andMethod for Testing
Printed Circuit Boards and Their Components （プ
リント基板およびその構成部品のテスト装置と方法）"
には、テスト結果データを記録、分析し、引き続きテス
ト・データを使用し次のテストを生成するためのエキス
パート・システムが記載されている。テスト・プログラ
ミングは、構成要素が回路にある間に機能テストを実行
するよテスト計測器を動かす。かくして、回路内パラメ
ータが、テストされる。

【００３６】サカー(Sacher)氏等によるアメリカ合衆国
特許番号 4,176,780”Method and Apparatus for Testi
ng Printed Circuit Boards（"プリント基板のテスト方
法および装置”)には、プリント基板に対するテスト・
プログラムを使い、それが設計された基板を適切にテス
トしない場合テスト・プログラムを修正する方法が記載
されている。ソフトウェアは、製品のテスト計画と品質
と信頼性を最適化する。

【００３７】ホーガン(Hogan)氏によるアメリカ合衆国
特許番号 4,841,456"Test System and Method Using Ar
tificial Intelligence Control(人工知能制御使用のテ
スト・システムと方法）”には、故障が起きた場合に機
能テスト手続きデータ・セットを処理するための、自動
化テスト・システムおよびＡＩワークステーション・イ
ンターフェースが記載されている。ソフトウェアは故障
を起こす可能性を持つ不良品を識別し、不良部分を識別
するデータ出力を生成する。

【００３８】下記論文には、エキスパート・システムに
関する一般的背景情報が記載されている。

【００３９】Crossfield, R.T. & B.G.Dale, "The Use
of Expert Systems In Total Quality Management: An
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(1), pp. 19-26, Jan-Feb. 1991. Fard, Nasser S. & I.Sabuncuoglu, "An Expert System
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osite Components," SP-812, Polymer Composites For
Structural Automotive Applications (SAE), Internat
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1989, Hilton Head Island, SC, pp.333-341. Kathawala, Y., "Expert Systems: Implications For O
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Europe Annual Conference 1990, Lisbon, Portugal, M
ay 15-17, 1990, pp. 245-258, Computer Resources, I
nt, A/S Birkerod, Denmark, Springer-Verlag.

【００４０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、多層プ
リント基板断面の従来の設計方法は、逐次プロセスであ
る。逐次設計プロセスにおいて、顧客仕様は、設計過程
への最初の入力である。顧客仕様から導き出される初期
設計に引き続き、コスト技術分析、信頼性解析および製
造可能性分析の各プロセスへ進む。これらは、逐次ステ
ップであり、各々は、先行するステップの終了の後に始
まる。更に、この初期設計段階が完了した後、結果とし
て生ずる予備設計は、品質管理テスト手順の設計のため
にチェックされる。このように全体の設計の流れは、時
間浪費的で、反復的な多段階プロセスである。かくし
て、複数構成部品からなる多層プリント基板の設計にお
いて同時並行的設計方法に対する明確な必要性が存在す
る。

【００４１】さらにまた、プリント基板断面の設計およ
びそのようなプリント基板に対する品質管理テスト計画
の策定には、多くの専門家の同時並行の入力を必要とす
る。同様に、プリント基板に対する品質管理テストプロ
グラムの設計には、同じ専門家からの多くの入力を必要
とする。かくして、プリント基板断面の設計ならびに該
プリント基板の品質管理テスト・プログラムの作成のた
めエキスパート・システムを活用することが必要であ
る。

【００４２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、プリント基板断面の設計および製造工程
に、同時並行的方法とツールを導入する。同時並行的方
法とツールとは、設計、信頼性、費用、製造可能性およ
びテスト可能性が同時に取り扱われることを意味する。
同時並行の工学技術は、設計プロセスのためのより速い
サイクル・タイムと実生活時間フレームを提供する。

【００４３】本発明の方法および設計ツールによれば、
製造可能性、誘電体層の数、層タイプ、線間隔、線幅、
Ｃｕ厚さ、チャネル当たりの線の数、費用、固有故障
率、出荷製品品質レベル、全体のプリント基板の厚さな
どの設計パラメータは、最適の設計の組み合わせを決定
するために知識ベースと製造可能性推論エンジンを通し
て関連づけられる。

【００４４】製造可能性推論エンジンを含むツールへの
ユーザ入力情報には、プリント基板の予想される適用業
務、スルーホールの数、バイア、ブラインド・バイア、
配線格子上の限界、層当たりのＣｕの長さ、およびパッ
ケージ当たりのＣｕの長さが含まれる。これらの入力
は、「What If」分析を可能にするために製造可能性推
論エンジンおよび知識ベースの対象になる。典型的「Wh
at If」分析では、回路の追加と減少を行うため、低レ
ベルおよび高レベル配線密度の間で、従って、種々の配
線処理の間で、線幅および線間隔を変更する。

【００４５】これは、図６で示されるように、製造可能
性推論エンジンと知識ベースを持つエキスパート・シス
テムによって達成される。そこに示される「同時並行設
計技術ツール」は、少くとも次の５項目の製造可能性に
関連した知識ベースを持つ製造可能性エキスパート・シ
ステムである。すなわち、製造可能性、費用、テスト開
発、部品レベル・パッケージングおよびプリント基板知
識ベースとである。

【００４６】本発明の方法およびツールで利用される知
識ベースは、プロダクション・ルール型知識ベース、す
なわち、「If...then...」ルールの形で知識を持つ。こ
れらのプロダクション・ルールは、例えば、「もしｎ以
上の層があれば....であるために設計は不満足である」
や「もしもｎ以下の層があれば....であるので設計は不
満足である」というような製造可能性ルールである。保
存されるプロダクション・ルールは、少なくとも積層、
位置決め、回路化、テスト可能性およびテスト・ツール
およびプロシージャの分野で人間の経験を蓄積する。

【００４７】多層設計ツールおよび方法の出力結果は、
２点間配線ＣＡＤツールへの直接の入力となる場合もあ
る。あるいは、多層設計ツールおよび方法の出力結果
は、テスト・データ設計ツールへの入力である場合もあ
る。

【００４８】本発明のツールおよび方法は、層数、信号
平面および電源平面に関する設計者の最善の見積りと大
まかなレイアウトから始まり、設計者に一組の多層プリ
ント回路基板が与えられる。次に、設計者は、チップを
製作し、電気インピーダンスを合わせるよう断面仕様を
選択し、結合し、そして修正する。後ろ向きモードで
は、ツールは、現在規格内の部品・製品を探索し、ま
た、新しい設計をも行う。ツールは後ろ向きに、次に前
向きに、そしてまた後ろ向きに動作して、設計者のため
にランク順に代替仕様を捻出する。

【００４９】

【実施例】本発明は、多層のプリント基板を設計する方
法に関連するもので、更に詳細には、プリント基板の断
面、すなわち、層数、信号平面、電源平面、接地面、そ
の厚さ、線幅、線間隔、信号平面から接地面までの間
隔、および、信号平面から電源平面までの間隔という種
々の導電平面間の間隔を設計する方法に関連する。プリ
ント基板断面設計方法およびツールの出力は、二点間配
線設計プロセス、例えば、ＣＡＤ設計プロセスへの入力
として利用される。

【００５０】本発明の方法およびツールは、プリント基
板断面のための、エキスパート・システムに基づく。本
発明のツールおよび方法は、電気的パフォーマンス因
子、費用因子、信頼性因子および製造可能性因子を統合
する。これらの因子は、これまでは、複数の組織にわた
る個々のエンジニアの技能および経験に依存していた。
本発明のツールおよび方法によって、このばらばらの知
識は、エキスパート・システム知識ベースに統合され
る。

【００５１】本発明のツールおよび方法は、設計エンジ
ニアをして、技術、パフォーマンスおよび費用との兼ね
合いの観点から複数の設計代替案を迅速に評価するた
め、多くの個々の専門家の蓄積された知識にたよること
を可能にする。前向きモードにおいて、設計エンジニア
は、設計パラメータによって"what if.."分析を用いて
代替案を評価することができ、すべての他のパラメータ
上のひとつ以上の設計パラメータの変更のリップル効果
を観察することができる。後向きモードにおいては、設
計エンジニアが指定したパフォーマンスの目的を基に、
本発明のツールおよび方法が、パフォーマンス目的を満
たす設計代替案を勧める。

【００５２】グラフィック・ユーザ・インタフェースを
利用する前向きモード操作においては、本発明のツール
および方法は、プリント基板断面を表示し、ユーザ
は、"what if"分析のための入力パラメータを変更する
ことが可能とされる。

【００５３】本発明のツールと方法は、信号線と、電源
平面と、同質の絶縁材の接地面とから構成されるプリン
ト基板断面を設計する。チップは、信号線の上の容量負
荷として慣習的に表わされる。チップの操作は、チップ
がメモリか、ロジックか、あるいは入出力ゼロか否かに
関係なく、信号線インピーダンス、整合負荷インピーダ
ンス、信号伝搬遅延、チップ容量上の遅延および信号線
の組合せと置換に依存する。

【００５４】伝送線技術においてよく知られているよう
に、信号およびアドレス線の共通と相違モードは、最大
(ｔｃ）伝搬時間と最小（ｔｄ））伝搬時間を生み出
す。一般的に（１ーｔｄ／ｔｃ）は、０と０.１５の間
にある。

【００５５】信号線が活動状態でない場合（すなわち、
チップに接続してない場合）、信号伝搬時間は、媒体の
誘電率の平方根に比例する。更に、信号伝搬時間は、チ
ップ数の増と共に遅くなり、これは、最大信号伝搬時間
（ｔｃ）と最小信号伝搬時間（t d）の間の差を広げ、
結果、因子（１-t d／tｃ）を０から離すこととなる。
競合効果によって、容量的結合が信号線容量とチップの
容量的荷重の和に反比例するのでので、信号の混線(cro
ss talk)は低くなる。このため、因子Ｖｍｉｎ／Ｖｍａ
ｘが１に一層近似する。

【００５６】これらの電気的パラメータの相互作用の数
量化は、プリント基板設計の中で重要な因子である。こ
れは、図７で示されるように従来のアルゴリズム型設計
ツールによって行われることができる。ＣＡＤプログラ
ムは、ユーザの入力から容量ＣとインダクタンスＬのマ
トリックスを数値的に計算する。これは、メモリ・チッ
プに接続されている、活動的なプリント基板をシミュレ
ートするために使われる。アルゴリズム・プログラムお
よびシミュレーション・プログラムは、高度のユーザ対
話を必要とする複雑なソフトウェアを必要とする点注意
されるべきである。解の候補、すなわち、プリント基板
断面仕様のそれぞれは、個別に入力されなければならな
い。これによって、設計エンジニアが考慮すべき解決案
の組み合わせの規模が効果的に減少する。

【００５７】対照的に、本発明の製造可能性エキスパー
ト・システムは、ＣＡＤツールもシミュレーション・ツ
ールも直接使用しない。その代わりに、エキスパート・
システムはユーザの入力を用いて、プリント基板断面の
電気的パラメータを予測するため曲線当てはめテクニッ
クを適用する。当てはめアルゴリズムは、プリント基板
断面の幅広い範囲に適用される。アルゴリズムは、信号
線インピーダンス、整合回線インピーダンス、および数
値的に計算された値の＋／−３%の範囲内の中心線終端
近傍での混線の推定を行う。これらの値は、候補構造を
比較するための最初の近似値として適切なものである。

【００５８】エキスパート・システムは、(1)入出力管
理または入出力システム、(2)プリント基板断面の電気
的パラメータを計算する曲線当てはめアルゴリズム、
(3) 推論エンジン、という少くとも３つの構成要素を含
む。オプションとして、エキスパート・システムは入力
と出力の間の関係を表わす知識マトリックスを含む。

【００５９】入出力システムは、ユーザとエキスパート
・システムとの間の、ユーザ・インタフェース、例え
ば、グラフィック・ユーザ・インタフェースを提供す
る。ユーザは設計要求事項、例えば、設計目標、プリン
ト基板断面候補、チップ容量負荷、チップ負荷等を入力
する。インターフェース出力はプリント基板断面と、例
えば、回線インピーダンスや混線のような設計パラメー
タを表示し、比較する。曲線当てはめアルゴリズムは、
ユーザの入力からプリント基板断面の電気的パラメータ
を計算する。曲線当てはめアルゴリズムは、知識ベース
または知識マトリックスの制限に従う。

【００６０】知識マトリックスは、入力変数と出力変数
との間の関係を表わす。図１０で示される３面構成断面
に対する知識マトリックスは、以下の表で示される。表
１は、信号線がメモリ・チップに接続されていない３面
構成断面のためのものである。表２は、信号線がメモリ
・チップに接続されている３面構成断面のためのもので
ある。すべてのケースにおいて、図１０を参照する。

【００６１】

【表 １】 Ｙ１ Ｙ２ Ｙ３ Ｙ４ Ｙ５ Ｘ１ ↑ ↑ ↑ ↑ − − Ｘ１ ↓ ↓ ↓ ↓ − − Ｘ２ ↑ ↑ ↑ ↑ − − Ｘ２ ↓ ↓ ↓ ↓ − − Ｘ３ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ − Ｘ３ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ − Ｘ４ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ − Ｘ４ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ − Ｘ５ ↑ ↓ − ↑ − − Ｘ５ ↓ ↑ − ↓ − − Ｘ６ ↑ − ↓ ↓ − ↑ Ｘ６ ↓ − ↑ ↑ − ↓ 注： Ｘ１ = 接地面(H)の間の間隔（ミル） Ｘ２ = 信号線と底接地面(h)との間の間隔（ミル） Ｘ３ = 信号線の幅(W)（ミル） Ｘ４ = 信号線厚さ（ミル） Ｘ５ = ２個の隣接信号線(S)の間の間隔（ミル） Ｘ６ = 誘電体の誘電率 ε Ｙ１ = 終了点付近に接続された飽和ノイズ、ＡＱＡ
（ｍＶ／Ｖ） Ｙ２ = 単独信号線の特性インピーダンス(オーム) Ｙ３ = 整合負荷インピーダンス(オーム) Ｙ４ = 直流抵抗（オーム／インチ） Ｙ５ = 信号伝搬時間（ナノ秒／インチ）

【００６２】

【表 ２】 Ｙ１ Ｙ２ Ｙ３ Ｙ４ Ｙ５ Ｙ６ Ｙ７ Ｙ８ Ｘ１ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ − ↑ ↓ ↑ Ｘ１ ↓ ↓ ↑ ↓ ↓ − ↓ ↑ ↓ Ｘ２ ↑ ↑ ↓ ↑ ↑ − ↑ ↓ ↑ Ｘ２ ↓ ↓ ↑ ↓ ↓ − ↓ ↑ ↓ Ｘ３ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓ − ↓ ↓ ↓ Ｘ３ ↓ ↑ ↓ ↑ ↑ − ↑ ↑ ↑ Ｘ４ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ − ↓ ↓ ↑ Ｘ４ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ − ↑ ↑ ↓ Ｘ５ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ − ↓ ↓ ↑ Ｘ５ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ − ↑ ↑ ↓ Ｘ６ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ Ｘ６ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ Ｘ７ ↑ ↓ ↑ − ↓ − ↑ ↑ ↑ Ｘ７ ↓ ↑ ↑ − ↑ − ↓ ↓ ↓ Ｘ８ ↑ ↑ ↓ − ↑ − ↓ ↓ ↓ Ｘ８ ↓ ↓ ↑ − ↓ − ↑ ↑ ↓ 注： Ｘ１ = 接地面(H)の間の間隔（ミル） Ｘ２ = 信号線と底接地面(h)との間の間隔（ミル） Ｘ３ = 信号線の幅(W)（ミル） Ｘ４ = 信号線厚さ（ミル） Ｘ５ = ２個の隣接信号線(S)の間の間隔（ミル） Ｘ６ = 誘電体の誘電率 ε Ｘ７ = 総チップ容量の負荷（ ｐｆ） Ｘ８ = 信号線長さ（インチ） Ｙ１ = 終了点付近に接続された飽和ノイズ、ＡＱＡ
（ｍＶ／Ｖ） Ｙ２ = Ｖ_min/Ｖ_max Ｙ３ = 単独信号線の特性インピーダンス(オーム) Ｙ４ = 要求されたドライバ出力インピーダンス(オー
ム) Ｙ５ = 信号伝搬時間、無負荷（ナノ秒／インチ） Ｙ６ = 共通モード伝搬時間ｔ_c（ナノ秒／インチ） Ｙ７ = 差モード伝搬時間、ｔ_d（ナノ秒/インチ） Ｙ８ = １−ｔ_d／ｔ_c 知識マトリックスに加えて、エキスパート・システム
は、５０オームから８０オームの間に信号線の特性イン
ピーダンスを維持するようなヒューリスティック手法お
よび経験則を含む。

【００６３】ヒューリスティックに引き出された大規模
データベースが、また、本発明のシステムの中で使われ
る。このデータベースは、回線インピーダンスおよび静
電容量を寸法上の因子に関連づける。プリント基板断面
が３つの電気的パラメータによって電気的に特徴づけら
れるという観察に基づいてデータベースは構築される。
それらは、１）信号線の特性インピーダンス、２）整合
負荷インピーダンス、および、３）隣接の信号線間の混
線、である。

【００６４】これらのパラメータは、数値積分によって
得られることができる。しばしば、多くの反復が必要で
あり、数値解法は自明ではない。しかし、本発明のエキ
スパート・システムでは、特性インピーダンス、整合負
荷インピーダンスおよび混線のためのデータベースが使
われる。データベースへの入力は、プリント基板物理的
次元またはその単純な関数である。値は、伝送線方程式
の回帰分析によって得られ、プリント基板物理的次元配
列の関数としてデータベースで記憶される。

【００６５】同質の誘電体媒体（すなわち、ストリップ
線）中の絶縁信号線から始まって、静電気容量は、IEEE
Trans. Microwave Theory Tech., MTT-18, pp. 35-43
(1970)掲載のウイークス氏の「誘電体インターフェース
での複数導体伝送線容量の係数の計算"Calculation of
Coefficients of Capacitance of Multiconductor Tran
smission Lines In The Presence of A Dielectric Int
erface"」方法を用いて計算される。このようにして得
られた静電気インピーダンスの値を利用して、引き出さ
れる特性インピーダンスは、Ｚ_o ＝ τＣ^-1（オーム）
である。ここで、τ ＝ ３.３３ ε_r ^1/2（ピコ秒／ミリ
メータ）である。τは伝搬遅延（ピコセカンド）、Ｃは
信号から接地までの容量（ピコファラド／ミリメータ）
である。容量Ｃは、上記のウイーク氏の数量的方法によ
って決定されることができる。代替式として、Ｚ_o ＝
３.３３（ ε_r／Ｃ）^1/2 がある。Ｚ_oは特性インピーダ
ンスであり、ε_rは媒体の比誘電率であり、Ｃは静電気
インピーダンスである。様々な物理的次元配列に対する
上述の関係の回帰分析は、C.S.Chang, "ElectricalDesi
gn of Signal Lines for Multilayer Printed Circuit
Boards," IBM Jnl.of Res. and Dev., 33, pp.647-657
(1988) and C.S. Chang, "Printed Circuit Board Sign
al Line Electrical Design, in D.P.Seraphim, R. J.L
asky, C.Y.Li, Principles of Electronic Packaging,p
p. 104-126, で報告されており、本願書でこれらを参照
引用している。

【００６６】これらの回帰分析に基づいて、ストリップ
線の特性インピーダンスは、ε_r ^1/2 Ｚ_o ＝ （１ ＋ δ
_zo）× ３７７／ｆ（ｗ, ｈ₁）と表すことができる。こ
こでｆ（ｗ, ｈ₁） ≒ （ｗ／ｈ₁）＋ ２.６２（ｗ／ｈ
₁）^1/4 である。ｗは、信号線の幅であり、ｈ₁は、信号
線と基準面の間の高さである。（ｗ／ｈ₁）は並行電界
効果であり、（ｗ／ｈ₁）^1/4は信号線容量へのフリンジ
電界効果である。δ_zoは、第１次近似では無視されるこ
ともある第２次補正因子である。典型的には、δ_zoは約
３パーセント以下である。

【００６７】これらの方程式は３部構成のケースまで拡
張され、回帰分析は３部構成上で実行された。これらの
回帰分析に基づいて、３部構成の特性インピーダンス
が、ε_r ^1/2 Ｚ_o ＝ （１ ＋ δ_zo）× ３７７／ｆ（Ｗ,
Ｔ, Ｈ₁）と表されることができる。ここで、ｆ（Ｗ,
Ｔ, Ｈ₁） ≒ （Ｗ’／Ｈ₁）＋ （Ｗ’／Ｈ₂）＋２.６
２（Ｗ’／Ｈ₁）^1/4 、Ｗ’＝ （Ｗ ＋ Ｔ）／１.５で
ある。Ｗは、信号線の幅、Ｔは、信号線の厚さ、Ｈ
₁は、信号線と基準面との間の高さ、、Ｗ’は信号線の
実質的幅である。（Ｗ’／Ｈ₁）は並行電界効果、
（Ｗ’／Ｈ₁）^1/4は信号線容量に対するフリンジ電界効
果である。δ_zoは、第１次近似では無視されることもあ
る第２次補正因子である。典型的には、δ_zoは約３パー
セント以下である。

【００６８】１個の線上の活動信号は、隣接の、並行信
号線上で接続されたノイズを誘発する。誘発されたノイ
ズを関連づける設計パラメータとして、１）後ろ向き接
続係数ｂ₂₁として定義される、活動信号が原因の線２上
の後方ノイズ、および、２）信号線２上の整合負荷イン
ピーダンスＺ_M12 がある。これらは、次にのように計算
されることができる。

【００６９】１. 上記ウイークス氏の方法を使用して、
ミリメータ当たりのピコファラド単位で３×３静電気容
量マトリックスを計算する。 ２. ３×３特性許容マトリックスＹ_o ＝ （１／τ）Ｃ
を計算する。ここで、τ ＝ ３.３３（ε_r）^1/4（ピコ
セカンド／ミリメータ）である。 ３. ３個の信号線が基準面に対する３個の絶縁抵抗器Ｒ
_L1、Ｒ_L2、 Ｒ_L3を通して終る場合、反射係数ρは、ρ
= （Ｙ_O ＋ Ｙ_L）^-1 （Ｙ_O − Ｙ_L）として与えられ
る。ここでＹ_Lは１／Ｙ_Liの対角線マトリックスであ
る。 ４. 上述の関係は、数値的に解かれ、主要対角線エレメ
ントのすべてがゼロになるまで、Ｒ_Liの値を変更する。
３個の抵抗の結果として生ずる一点に集められたセット
は、接続された線および、指定されたＺ_MLl、Ｚ_ML2およ
びＺ_ML3の整合負荷インピーダンスとして定義される。

【００７０】この方法は、多数のプリント基板断面のた
め電気インピーダンスのデータベースを生成するために
使われた。このデータベースの回帰分析は、ε_r ^1/2 Ｚ_o
とε_r ^1/2 Ｚ_ML2、および寸法パラメータ関数として後向
き接続係数ｂ_2lを生成した。

【００７１】解かれた最適当てはめ方程式とエキスパー
ト・システム・データベースに記憶された結果は、Ｚ
_ML2 = Ｚ_o × （１−α）であった。ここで、αは（Ｈ₁
／Ｓ）と（Ｗ／Ｓ）の直線である。混線接続係数ｂ
_2lは、 ｂ_2l = log Ｅ × （Ｈ₁／Ｓ）^F ｍＶ／Ｖ（Ｈ₁／Ｓ ＞
１.０の時）、 ｂ_2l = Ｍ ＋ Ｎ × exp［１− （Ｈ₁／Ｓ）］ｍＶ／Ｖ
（０.５ ＜ Ｈ₁／Ｓ＜ １.０の時） によって与えられる。Ｅ、ＭおよびＮは、プリント基板
断面の物理的次元配列、Ｗ／Ｓ、Ｈ₁／Ｈ₂、Ｔ／Ｗの関
数であり、Ｆはおよそ０.２３である。これらの係数
は、回帰分析によって決定されるが、機械統計的には決
められない。これらの回帰分析の結果は、エキスパート
・システム・データベースの一部を形成し、直接または
間接的に物理的次元（寸法）の引数を入れることによっ
てアクセスされる。

【００７２】結果として生ずるデータベースおよび上述
の方程式は、本発明のエキスパート・システムに編入さ
れる。本発明のエキスパート・システム・データベース
にこれらの値は記憶されているので、ユーザが計算およ
び回帰分析を反復することは不要である。

【００７３】本発明での製造推論エンジンは、ユーザの
設計ゴールと知識ベースを結合し、エキスパートの知識
とオプションとして知識マトリックスを含む。これによ
り、ユーザは既存のプリント基板断面設計を修正するこ
とが可能となる。曲線当てはめアルゴリズムは、出力変
数を変更するために入力変数に必要となる変更を推定す
る。

【００７４】末端近傍接続のノイズ（Ｙ１）と活動状態
でないプリント回路に対する特性インピーダンス（Ｙ
２）とを同時に低下させる設計者の入力のケースを顧慮
に入れるべきである。表２を参照すると、目的Ｙ１↓の
ためにＸ１↓、Ｘ２↓、Ｘ３↑、Ｘ４↓およびＸ５↑が
必要となることがわかる。同様に、目的Ｙ２のために
は、Ｘ１↓、Ｘ２↓、Ｘ３↑、Ｘ４↑およびＸ６↑が必
要とされる。次に、エキスパート・システム推論エンジ
ンは、可能な解決案のセットを結合し、その共通部分、
すなわち、Ｙ１↓ ＆ Ｙ２↓ = Ｘ１↓、Ｘ２↓および
Ｘ３↑を見い出す。

【００７５】しかし、ユーザが、特性インピーダンスＹ
２↑を増加させる一方、末端近傍接続のノイズＹ１↓を
減少させることを望むならば、目的Ｙ１↓のために、Ｘ
１↓、Ｘ２↓、Ｘ３↑、Ｘ４↓およびＸ５↑が必要とさ
れる。同様に、目的Ｙ２↑のためにＸ１↑、Ｘ２↑、Ｘ
３↓、Ｘ４↓およびＸ６↓が必要とされる。次に、エキ
スパート・システム推論エンジンは、可能な解決案のセ
ットを結合し、その共通部分、すなわちＹ１↓ ＆ Ｙ２
↑ = Ｘ４↓を見い出す。信号線の特性インピーダンス
を増加させる一方、（Ｘ４によって表わされる）信号線
厚さ（ｈ）を減少させることは末端近傍接続の飽和状態
ノイズを減少させることを、この解は、伝えている。

【００７６】製造可能性エキスパート・システムの構成
について、以下説明する。

【００７７】同時並行設計技術ツールである製造可能性
エキスパート・システムは、図９で示される構成を持
つ。入出力管理は、曲線当てはめアルゴリズムにユーザ
の設計入力と設計目標を提供する。曲線当てはめアルゴ
リズムは、次に、プリント基板断面の電気的パラメータ
を計算する。推論エンジンは、設計目標、（知識データ
ベース）経験則および知識データベース知識マトリック
スを受け取る。更に別の本発明の実施例では、エキスパ
ート・システム推論エンジンが、記述された設計目標を
解くため、曲線当てはめアルゴリズムへ命令を与えるこ
ともできる。

【００７８】図８に戻ると、エキスパート・システムの
操作が示される。開始後、最初のブロックは、入出力ブ
ロック(1)で、そこで、ユーザはエキスパート・システ
ムに入出力情報を入れる。入出力システムは、例えば、
グラフィック・ユーザ・インターフェースのような入出
力パネルや規格に合致しているプリント基板設計やチッ
プ・パラメータを備え持つ。エキスパート・システム
は、ユーザ入力と、規格内の設計およびチップ・パラメ
ータ・データベースとを持って開始する。これらの入力
を使用して、エキスパート・システムは出力空間に計算
結果を表示する。たとえば、メニューか、あるいはシミ
ュレーション・ツールによって、種々の度合いのチップ
容量負荷に切り換えることによって、出力情報を選択す
ることができるユーザは、以前に規格内とされたプリン
ト基板情報およびチップ情報を新しい設計のベースとし
てデータベースから検索することができる。もちろん、
オンライン・ヘルプもまた、エキスパート・システム・
ユーザ・インタフェースを通してユーザ情報を与え、ユ
ーザ・ガイドを出すため使用できる点は理解されるべき
ことである。「新設計」または「設計修正」ツールが活
動状態の時のみ、ユーザは設計を修正することができ
る。

【００７９】新しい設計に対する結果が得られたあと、
メニュー機能は、ユーザにメニューを提示する。ユーザ
は、「設計更新」、「目標定義」、「新設計」、「変更
一覧」、「設計図面」、「設計比較」、「結果印刷」お
よび「終了」等の機能の１つまたはそれ以上を選択でき
る。

【００８０】「新設計」は、本発明のエキスパート・シ
ステムが起動する時実行する最初の操作である。「新設
計」操作の中で、ユーザは各入力変数の値を入力パネル
に入れ、出力パネルの中で完全な結果を得る。

【００８１】「新設計」機能の終了の後、ユーザはメニ
ューを呼び出すことができる。「目標定義」機能におい
て、ユーザは設計目標、すなわち、顧客要求事項を定義
する。ユーザ目標または顧客要求事項の定義には、現行
設計の変更が含まれる。例として述べれば、末端近傍接
続の飽和状態ノイズに対する目標は、１２０ｍＶ／Ｖで
あり、Ｖ_MIN／Ｖ_MAXの間の比率は、０.８０と定義でき
る。これらの目標を定義した後、ユーザはメニューに再
度アクセスする。

【００８２】「更新」機能で、推論エンジンが、起動さ
せられる。「更新」機能で、どの出力変数が増加されべ
きか、また、どの出力変数が減少されるべきか、ユーザ
は指定する。推論エンジンは、目標が矛盾していないか
を先ず検査し、矛盾している目標の存在または不在につ
いてユーザと対話する。矛盾した目標を解決した後、ユ
ーザは、本発明のエキスパート・システムを先に進め
る。次に、エキスパート・システムは、入力情報を変更
するか、設計をユーザの目標および顧客の仕様により近
づけるため、ユーザに特定の入力を変更するよう求め
る。かくして、接続ノイズを１２０ｍＶ／Ｖ以下に減少
しＶ_MIN／Ｖ_MAX比を０.８に増加させるという目標をユ
ーザが入力する場合、システムは、会話型モードの時、
どの変数を増やすか、どの変数を減少させるか、ユーザ
に提案する出力で応答する。非会話型モードでは、エキ
スパート・システムは、これらの変数を変更し、ユーザ
へ提示する解答にその変更を含める。

【００８３】ユーザが設計プロセスを進めることを決め
るならば、曲線当てはめアルゴリズムは、その時点での
ユーザ入力、目標および変更方針を受け取る。曲線当て
はめアルゴリズムは、設計要求事項に合致するために必
要な変数の組み合わせを計算する。この点に関しては、
例えば、ユーザ入力が、線間隔を増やすことであったな
らば、結果として生ずる設計修正は、接続ノイズを１２
０ｍＶ／Ｖ以下に減少しＶ_MIN／Ｖ_MAX比を０.８に増加
させるというユーザ設計入力になお合致するであろう。

【００８４】「変更一覧」機能は、２つの連続設計の間
の入力と出力における変更を示す。

【００８５】「設計図」機能は、スクリーン上で視覚的
に設計を表示する。

【００８６】「設計比較」機能は、ユーザが、ユーザ入
力パラメータに関するを変化しているｈ１／ｗ、ｗ／ｓ
あるいは、チップ容量の変更の効果を比較することによ
って、設計の組み合わせを比較することを可能にする。

【００８７】「結果印刷」機能は、出力装置に入出力パ
ネルを印刷する。

【００８８】「終了」機能は、エキスパート・システム
を終了する。出力機能および終了機能に、設計候補を二
点間配線ＣＡＤプログラムへの入力とすることのできる
形式で保存する機能を持たせることもできる。

【００８９】推論エンジンの前向きモード操作において
は、設計エンジニアが設計パラメータを入れ、ツールが
先に述べたようにこれに応答する。本発明の１つの実施
例では、ツールはプリント基板断面のグラフィックを表
示する。電気的パフォーマンスに影響を与えるパラメー
タ類、例えば線の幅、線間隔、線の厚さ、積層の数およ
び積層の型等の電気的属性が、また表示される。その他
の変数もまた、データ・ボックスを通して使われること
ができる。推論エンジンの前向きモード操作は、結果と
して生ずる電気的パラメータ、全体の厚さ、その他を表
示する。パラメータの変更は、前向き連鎖推論エンジン
およびその関連データベースとルール・ベースを伴っ
て、電気的および寸法上の数量の再計算を必要とさせ
る。

【００９０】必要な限りの詳細が指定されれば、費用、
製造可能性および信頼性予測が行われる。

【００９１】推論エンジンの前向きモード操作は、プリ
ント基板断面と設計パラメータの表示または印刷のいず
れかを提供する。

【００９２】推論エンジンの後向きモード操作では、設
計者は必要とする電気的パフォーマンスおよび配線目標
を指定する。ツールは、これらの要求事項に合う設計解
決案のすべてを見つけるために適切なデータベースを探
索する。解答セットは、非常に大規模な場合があるが、
これには、データベースから引き出された以前に規格に
合致したプリント基板断面設計と、本発明のツールおよ
び方法によって作成された新しい、未だ規格化されてな
い設計との両方が含まれる。

【００９３】設計後の品質管理分析に関して述べると、
設計仕様セット（あるいは、そのサブセット）は、本発
明のプロセスとツールの品質管理サブシステムの対象と
することができる。本発明の全体品質管理は顧客の品質
目的に合うテスト計画を提供する。

【００９４】本発明の好ましい実施例において、各プリ
ント基板のためのテスト開発計画が、各々のカードまた
は基板に対する製品品質の定義を含めて、準備される。
テスト開発計画は、指定された製品品質レベルを成し遂
げるために各プリント基板およびカードのためのプロセ
ス内テスト開発計画を含む。テスト開発計画は、各組立
レベルで、すなわち、電力コア、信号コア、複合物およ
び骨格アセンブリの各々のレベルで達成されるべきテス
トの手順を意味する。テストには、光学的テスト、例え
ばショートやオープンのための低圧電気テスト、高電圧
のリークのための高電圧電気テスト等が含まれる。テス
ト開発計画には迅速に欠陥を発見するテストおよびテス
ト手順が含まれる。これらのテストは、オープン、ショ
ート、間隔取り違反および線幅減少等の種々の欠陥を検
出するよう設計される。複数組立レベルにわたって適用
されるテストの特定シーケンスは、テスト・マトリック
スと呼ばれる。テストおよびテスト手順は多数あるの
で、可能なテスト・マトリックスは多数ある。この点
で、特定のテスト・ツールはそれぞれ、一定のレベルで
一定のの欠陥を発見することに独特の効率を持つてい
る。かくして、可能なテスト手順それぞれは、欠陥のセ
ットを発見する上で一定の固有の効率を持つ。

【００９５】本発明のツールおよび方法は、可能な限り
最小の費用で欠陥を検出することによって必要とされる
品質を提供するテスト・マトリックスを発見する。本発
明のテスト開発実施例のツールおよび方法は、テスト、
製品品質レベルおよび信頼性の分野において認められた
権威者の累積されたヒューリスティック知識と経験に基
づいている。

【００９６】本発明の実施例のツールおよび方法は、単
一メニュー方式システム上でデータベース管理プログラ
ムと文書作成プログラムをエキスパート・システムに統
合しする。これは、図１３に示される。エキスパート・
システム・エレメントは、本発明のプリント基板断面ツ
ールの設計出力を利用して、プリント基板横断面にとっ
て最もよいテスト計画を推薦する。

【００９７】本発明のツールおよび方法への入力には、
知識およびヒューリスティック・データベースからの顧
客の製品品質レベル、信頼性目標、製品設計および関連
した情報が含まれる。本発明のツールおよび方法は、各
テスト計画のために製品品質レベルおよび信頼性予測を
計算する。テスト計画の信頼性予測は、顧客の要求事項
と比較され、製品設計パラメータは、各テスト計画のテ
スト可能性の制約と（あらゆるプリント基板があらゆる
テスト要因についてテストすることはできないので）調
和が図られる。この情報は、最終テスト計画を立てるた
めのテスト規則と相互に関係する。

【００９８】本発明の方法とツールは、その実行の間、
テスト勧告を作るために必要とされるプロセス出力、テ
スター効率、アルゴリズム制約およびその他の因子につ
いての付加情報をデータベースから検索する。

【００９９】本発明の１つの実施例では、テスト開発シ
ステムは、dbaseデータベースへのインターフェースを
持つVP-Expertに基づくシステムである。該システム
は、エキスパート・システム ー データベース管理プロ
グラム ー 文書作成プログラムという経路の周囲に構
築される。メニューは、オンライン文書、データベース
保守機能、およびエキスパート・システム ー データベ
ース管理プログラム ー文書作成プログラムのどのメン
バをも呼び出すことができる。

【０１００】本発明の方法とツールによって、プリント
基板設計エンジニアが、品質要求事項を含む一組のユー
ザ要求事項から始まって、テスト・マトリックス・ツー
ルおよび二点間配線ＣＡＤツールへのプリント基板断面
設計入力へ進み、次に、テスト開発計画および配線計画
を開発することができる。

【０１０１】

【発明の効果】本発明のツールおよび方法を実施するこ
とによって、プリント基板設計工程は、迅速化し、電気
的パフォーマンス、費用、信頼性および製造可能性の観
点から製品設計は最適化する。本発明のツールおよびシ
ステムは、設計サイクルをスピードアップし、同日内応
答時間を実現する。これは、全体の開発時間を短縮し、
製造可能性のためのプリント基板設計を最適化する。更
に、本発明によって、設計工程の初期段階で、信頼性、
製造可能性および費用に関し同時並行的に検討する事が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】推論エンジンによって実行されユーザ・インタ
ーフェースを通してユーザに提示がなされる従来技術の
エキスパート・システムにおける、取得モジュールを通
しての、専門家および外部データベースから知識ベース
への情報の流れを示す。

【図２】従来技術での、ユーザ・インターフェースと知
識ベースとの間の推論エンジンを図示する。

【図３】ノードとして表わされる従来技術の知識ベース
・ルールの特性を示す。

【図４】従来技術での、３つの「If ...then....」プロ
ダクション・ルール・ノード間の関係を図示する。

【図５】従来技術での、連鎖されたノード間の関係を図
示する。

【図６】製造可能性、費用、テスト開発、部品レベル・
パッケージングおよびプリント基板知識ベースという、
少くとも５つの製造可能性に関連した知識ベースをもつ
製造可能性エキスパート・システムを図示する。

【図７】ユーザの入力から数値的に容量Ｃとインダクタ
ンスＬとのマトリックスを計算するための本発明のツー
ルおよび方法に関連して使われることができるＣＡＤプ
ログラムを図示する。

【図８】本発明のエキスパート・システム・ツールの４
つの構成要素を図示する。

【図９】本発明のツールにおける、ユーザ入力とツール
の出力情報を示す。

【図１０】知識ベース上の推論エンジンの動作を図示す
る３区画構成の断面図である。

【図１１】本発明の方法とツールのエキスパート・シス
テムのフロー・チャートおよび構成チャートである。

【図１２】本発明の方法とツールのテスト手順部分の入
力/処理/出力の概略図表である。

【図１３】本発明の方法とツールのテスト手順部分の情
報の流れを図示する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｄ 3/46 Ｂ 6921−4Ｅ 7623−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/60 ６５８ Ｚ (72)発明者 スバフ デー デサイ アメリカ合衆国ニューヨーク州ベスタル ゲリ・ドライブ 1803番地 (72)発明者 デブラ アン ゲルンハルト アメリカ合衆国ニューヨーク州ジョンソ ン・シティ エンディコット・アベニュ 30番地 (72)発明者 フィリップ エー ハートレイ アメリカ合衆国ニューヨーク州ベスタル ミラド・ロード 701番地 (72)発明者 ロバート ジェー ハスキンス ジュニア アメリカ合衆国ニューヨーク州エンドウエ ル ジョン・レーン 838番地 (72)発明者 キース カイ トリュウ ホー アメリカ合衆国ニューヨーク州エンディコ ット アントアネット・ドライブ 307番 地 (72)発明者 ロバート エー マートン アメリカ合衆国ニューヨーク州エンディコ ット プリンス・エドワード・コート ６ 番地 (72)発明者 ロイ テー マルカイ アメリカ合衆国ニューヨーク州ベスタル ジュンベリ・ロード 233番地 (72)発明者 ルイス ジョン シャファ アメリカ合衆国ニューヨーク州エンディコ ット フォクソボロ・レーン 1239番地 (72)発明者 ロバート デー シェニング アメリカ合衆国ニューヨーク州エンディコ ット ヒル・アベニュ 935番地 (72)発明者 スコット エー バースプリル アメリカ合衆国ニューヨーク州ベスタル シーディ・ロード 167番地

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入出力手段と、 製造可能性、費用、テスト開発、部品レベル・パッケー
   ジングおよびプリント基板のため、伝送線パラメーター
   をプリント基板寸法パラメータに関連づけるのための回
   帰分析データベース手段と、積層化、位置決め、回路
   化、テスト可能性およびテスト方法のための「If ...th
   en..」プロダクション・ルールとから構成される知識ベ
   ース手段と、 推論エンジン手段と、 を備え持つ設計ツールを利用する多層プリント基板を製
   造する方法であって、 プリント基板設計パラメータおよびパフォーマンス・パ
   ラメータを上記入出力手段へ入力するステップと、 ユーザ指定のパフォーマンス・パラメータに合致する一
   組の断面設計を生成するため、上記推論エンジンにおい
   て、知識ベース・プロダクション・ルールおよび伝送線
   パラメータ・データベースへの寸法パラメータを、プリ
   ント基板設計仕様およびパフォーマンス・パラメータへ
   適用するステップと、 生成された上記断面設計に従ってプリント基板を組み立
   てるステップと、 からなる多層プリント基板を製造する方法。
2. 【請求項２】上記プリント基板設計入力パラメータに
   は、該プリント基板を使用する適用業務、穴の数、バイ
   ア、層、信号平面、電源平面、接地面およびプリント基
   板配線格子の限界が含まれる請求項１記載の多層プリン
   ト基板を製造する方法。
3. 【請求項３】 上記入力されるユーザ指定のプリント基
   板パフォーマンス・パラメータに、１つ以上のノイズ、
   混線、特性インピーダンス、整合負荷インピーダンス、
   直流抵抗、信号伝搬時間および差モード・パフォーマン
   ス・パラメータが含まれる請求項１記載の多層プリント
   基板を製造する方法。
4. 【請求項４】上記推論エンジンに、テスト開発のための
   テスト可能性、テスト・ツールおよびテスト・プロシー
   ジャのための知識ベース・プロダクション・ルールを一
   組の断面設計仕様に適用し、それによって、組立テスト
   手順を生成し、組立行程の間に該組立テスト手順に従っ
   てプリント基板をテストするステップが含まれる請求項
   １記載の多層プリント基板を製造する方法。
5. 【請求項５】入出力手段と、 製造可能性、費用、テスト開発、部品レベル・パッケー
   ジングおよびプリント基板のため、伝送線パラメーター
   をプリント基板寸法パラメータに関連づけるのための回
   帰分析データベース手段と、積層化、位置決め、回路
   化、テスト可能性およびテスト方法のための「If ...th
   en..」プロダクション・ルールとから構成される知識ベ
   ース手段と、 推論エンジン手段と、 を備え持つ設計ツールを利用する多層プリント基板を製
   造する方法であって、 プリント基板を使用する１つ以上の適用業務、穴の数、
   バイア、層、信号平面、電源平面、接地面および配線格
   子限界からなるグループから選択されるプリント基板設
   計パラメータと、１つ以上のノイズ、混線、特性インピ
   ーダンス、整合負荷インピーダンス、直流抵抗、信号伝
   播時間および差モード・パフォーマンス・パラメータか
   らなるグループから選択されるプリント基板パフォーマ
   ンス・パラメータとを入出力手段へ入力するステップ
   と、 ユーザ指定のパフォーマンス・パラメータに合致する一
   組の断面設計を生成するため、推論エンジンにおいて、
   知識ベース・プロダクション・ルールおよび伝送線パラ
   メータ・データベースへの幾何学パラメータを、プリン
   ト基板設計およびパフォーマンス・パラメータへ適用す
   るステップと推論エンジンにおいて、テスト開発のため
   のテスト可能性、テスト・ツールおよびテスト・プロシ
   ージャのための知識ベース・プロダクション・ルールを
   一組の断面設計仕様に適用し、組立テスト手順を生成す
   るステップと、 上記生成された断面設計仕様に従ってプリント基板を組
   み立てるステップと、 上記組立テスト手順に従って組立工程の間にプリント基
   板をテストするステップと、 からなる多層プリント基板を製造する方法。
6. 【請求項６】プリント基板設計仕様およびパフォーマン
   ス・パラメータのための入出力手段と、 知識ベース手段と、 推論エンジン手段と、を含む多層プリント基板を設計す
   るための設計ツールであって、上記知識ベース手段が、
   製造可能性、費用、テスト開発、部品レベル・パッケー
   ジングおよびプリント基板のため、伝送線パラメータ・
   データベース手段に対する寸法パラメータから引き出さ
   れる回帰分析と、積層化、位置決め、回路化、テスト可
   能性およびテスト方法のための「If ...then..」プロダ
   クション・ルールとから構成される多層プリント基板を
   設計するための設計ツール。
7. 【請求項７】 推論エンジンに、ユーザ指定のパフォー
   マンス・パラメータに合う一組の断面設計仕様を生成す
   るため、知識ベース・プロダクション・ルールをプリン
   ト基板設計とパフォーマンス・パラメータに適用するた
   めの手段が含まれる請求項６記載の多層プリント基板を
   設計するための設計ツール。
8. 【請求項８】推論エンジンに、テスト開発のためのテス
   ト可能性、テスト・ツールおよびテスト・プロシージャ
   のための知識ベース・プロダクション・ルールを一組の
   断面設計仕様に適用し、組立テスト・シーケンスを生成
   し、該組立テスト・シーケンスに従って組立工程の間に
   プリント基板をテストする手段が含まれる請求項６記載
   の多層プリント基板を設計するための設計ツール。
9. 【請求項９】プリント基板設計およびパフォーマンス・
   パラメータのための入出力手段と、 知識ベース手段と、 推論エンジン手段と、 を含む多層プリント基板を設計するための設計ツールで
   あって、 上記知識ベース手段が、製造可能性、費用、テスト開
   発、部品レベル・パッケージングおよびプリント基板の
   ため、伝送線パラメータ・データベース手段に対するプ
   リント回路基板寸法パラメータから引き出される回帰分
   析と、積層化、位置決め、回路化、テスト可能性および
   テスト方法のための「If...then..」プロダクション・
   ルールとから構成され、上記推論エンジンが、ユーザ指
   定のパフォーマンス・パラメータに合致する一組の断面
   設計仕様を生成するため、知識ベース・プロダクション
   ・ルールをプリント基板設計とパフォーマンス・パラメ
   ータに適用するための手段と、テスト開発のためのテス
   ト可能性、テスト・ツールおよびテスト・プロシージャ
   に関連する知識ベース・プロダクション・ルールを一組
   の断面設計仕様に適用し組立テスト手順を生成する手段
   とから構成される、多層プリント基板を設計するための
   設計ツール。