JPH10134099A - 自動配線設計システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はプリント基板の自動配線設計システム
に関し、テスト性、改造性を考慮した配線を行うことを
課題とする。 【解決手段】部品情報データファイルから、配線時に抽
出したネットがテストポイントを設ける必要が有るか判
定し、必要があると判定したネットのうち区間を選択し
て、該区間は貫通ビアを使用して配線パターンを作成す
ることでテスト性を保証した配線を行う。また、挿入部
品ピン間の区間の配線パターンの経路検索は、電源・ア
ース層より内側の層から開始することを禁止すること
で、配線の切断を可能とした配線パターンを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の自
動配線設計システムに関し、特にインサーキットテスト
の適用が容易な自動配線設計システム、および論理変更
に伴う配線カットの容易性を考慮した自動配線設計シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子交換機等の信頼度を要求される製品
用プリント基板の製造工程は、部品の実装後、インサー
キットテストと呼ぶ検査工程を設定し、部品単体では検
査できないプリント基板への接続不良、実装工程で加わ
る熱負荷による部品の破損等を検出している。電子交換
機のようにプリント基板の品種が多く生産量が少ない、
いわゆる多品種少量生産の電子機器、および開発製品の
多い電子機器においては、プリント基板の配線設計にプ
リント基板の自動配線設計システムにより、配線および
インサーキットテスト用テストパッドの設計を行ってい
る。

【０００３】しかし、従来のプリント基板の自動配線設
計システムでは、配線設計後にインサーキットテスト用
のパッドを配置する作業を行っていた。その際、テスト
パッドを配置することのできるネット、すなわちテスト
パッドを置いても周りの配線パターンとの間隙が保障さ
れる点が存在するネットにのみ、テストパッドを付与し
ている。このため、インサーキットテスタではテストパ
ッドが存在するネットのみしかテストできず、全ネット
のテストができないという問題がある。また、全てのネ
ットにテストパッドを設けようとすると、人手による配
線パターンの修正設計を要し効率的ではないという問題
がある。なお、部品の配置設計、部品間の配線設計を行
なった後で、インサーキットテスタ用のテストパッドを
配置する装置に関しては、特開平4-343174号公報が挙げ
られる。

【０００４】また、製造後のプリント基板に論理変更が
必要な場合、電子交換機のようにプリント基板の品種が
多く生産量が少ない、いわゆる多品種少量生産の電子機
器、および開発製品の多い電子機器においては、配線パ
ターンを切断して論理変更することがある。

【０００５】この配線切断の手順は、まず、切断対象パ
ターンがプリント基板の表面層（以下外層と呼ぶ）に引
き出されている箇所を探し、その部分の銅配線を削るこ
とにより、パターン切断を行う。切断対象パターンが外
層に引き出されている箇所がない場合は、プリント基板
内部の配線層（以下内層と呼ぶ）に走っている配線パタ
ーンを切断しなければならない。内層配線パターンを切
断するには、ドリル等の穴空け道具で基板を外層から順
に削っていき、切断対象の内層配線パターンを切断す
る。この方法では、電源層とアース層との間に有る配線
パターンを切断するためには、電源層またはアース層を
削ることが必要である。ところが、電源層およびアース
層は、ほぼ全面に銅箔を残した層であるため、この作業
はショートの原因となり、このパターンの切断は出来な
いという問題がある。

【０００６】従って、論理変更を考慮し、予め各区間を
つなぐ配線パターンを切断可能としておく為には、電源
層またはアース層より外側の層に配線パターンを引き出
すことが必要である。しかし、これを人手により配線パ
ターンを修正設計すると、多大な工数を要するという問
題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術では、配線設計後にインサーキットテスト用のパ
ッドを配置する作業を行っていた。その際、テストパッ
ドを配置することのできるネット、すなわちテストパッ
ドを置いても周りの配線パターンとの間隙が保障される
点が存在するネットにのみ、テストパッドを付与してい
る。このため、インサーキットテスタではテストパッド
が存在するネットのみしかテストできず、全ネットのテ
ストができないという問題がある。

【０００８】本発明の第１の目的は、配線設計後テスト
パッドを付与するために配線パターンの修正をすること
なく、全ネットのテストが可能となるように、テスト性
を考慮して配線設計を行うことができる自動配線設計シ
ステムを実現することである。

【０００９】また、従来の技術では、論理変更を考慮
し、予め各区間をつなぐ配線パターンを切断可能として
おく為には、電源層またはアース層より外側の層に配線
パターンを引き出すことを考慮していなかった。

【００１０】本発明の第２の目的は、配線パターン改造
可能箇所が必ず存在するように、改造性を考慮して配線
設計を行うことができる自動配線設計システムを実現す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した本発明の第１の
目的を達成するために、LSI及びIC等の部品情報ファイ
ルに、部品種別の他に表面実装または挿入実装の情報を
作成しておく手段と、配線時に部品情報ファイルと論理
接続情報ファイルから、抽出したネット上に基板裏面の
部品ピン等のテストポイントがないため、テストパッド
を設ける必要があるか判定する手段と、該ネットのうち
区間を選択する手段と、該区間へ貫通ビアの使用を必須
とする配線条件を付加する手段により、テストパッドを
生成しながら配線パターンを作成することにより達成さ
れる。

【００１２】上述した本発明の第２の目的を達成するた
めに、LSI及びIC等の部品情報ファイルに、部品種別の
他に表面実装または挿入実装の情報を作成しておく手段
と、部品情報ファイルと論理接続情報ファイルから、挿
入部品間の区間を判定する手段と、該区間の配線は、配
線パターン経路検索を、該ピンのうち任意の１ピンを始
点として、始点の層を電源層およびアース層に挟まれた
内側の層とすることを禁止して外側の層とする手段によ
り、配線の切断を保証した配線パターンを作成すること
により達成される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図７を用いて説明する。

【００１４】（実施例１）本発明の実施例１を、図１な
いし図５を用いて説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例である自動配線
設計システムの構成を示す図である。本実施例の自動配
線設計システムは、入力装置21、表示装置22、出力装置
23、中央演算処理装置24、データ記憶装置25からなる。
図１において、入力装置21は、部品情報、部品ピン間の
論理接続情報、基板情報等を入力する装置である。入力
装置21で入力した情報は、データ記憶装置25に記憶され
る。

【００１６】以下、図１を補足する図面である図２およ
び図３を引用しながら詳細に説明する。ここで、図２は
データの構成を説明する図であり、図３はプリント基板
に部品を搭載した状態を示す平面図である。なお、図２
は後述する実施例２と共通に使用する図面である。

【００１７】データ記憶装置25は、部品情報ファイル25
1、基板情報ファイル252、論理接続情報ファイル253、
部品配置情報ファイル254、配線条件情報ファイル255を
含んで構成され、中央演算処理装置24が実行するプログ
ラムの他に、抽出部品ピン情報及びプリント基板に関す
る情報等のデータを記憶している。

【００１８】部品情報ファイル251は、入力装置21から
入力された部品名、実装情報等をまとめたものである。
この部品情報ファイル251は、図２の部品実装情報デー
タ31に示すようなデータ構成になっており、部品311、3
12、313、314は、それぞれ図３の41における部品411、4
12、413および裏面に実装された部品414（図示せず）に
対応する情報を格納している。部品311、312、314に対
応する挿入/表面実装識別子315は、316で示す”表面”
で、表面実装部品を示しており、313に対応する挿入/表
面実装識別子は、317で示す”挿入”で、挿入部品を示
している。

【００１９】基板情報ファイル252は、基板名、及び基
板に搭載される部品名をまとめたものである。論理接続
ファイル253は、図２の接続データ32に示すようなデー
タ構成になっており、部品ピン間の接続情報を格納して
いる。

【００２０】部品配置情報ファイル254は、配置設計に
より生成される部品の配置座標情報を格納している。配
線設計を行うためには、前提となるデータが必要であ
る。このデータは、配線設計の前工程の配置設計時に、
入力装置21により部品情報を入力し、部品情報ファイル
251を作成しておく。同様にして、基板情報ファイル25
2、論理接続情報ファイル253を作成しておく。

【００２１】表示装置22は、例えば、中央演算処理装置
24を通じてデータ記憶装置25から表示のためのデータを
取り出し表示するグラフィックディスプレイである。

【００２２】中央演算処理装置24は、内部に有するプロ
グラムを実行することにより、自動配線処理を行う機能
をもつ。

【００２３】出力装置23は、データ記憶装置25が格納し
ている、中央演算処理装置24での処理結果、例えば、配
線パターン図面等を出力する装置である。

【００２４】つぎに、図４を用いてテスト性を考慮した
自動配線設計システムの動作を説明する。図４は、実施
例１の自動配線処理を示すフローチャートである。

【００２５】配線設計ではまず、配線対象とするネット
を抽出する(ステップ１)。そして、抽出されたネットが
テストポイントを設ける必要が有るか判定する(ステッ
プ２)。例えば、基板裏面からテスト治具をあてるイン
サーキットテスタの場合、挿入部品はそのピンをテスト
パッドとして代用できるので、１ネット中に挿入部品が
あるネットは、ステップ２でテストポイントの設定要と
判定されない。

【００２６】ステップ２での動作を、図２を用いて具体
的に説明しよう。ステップ２では、まず、接続データ32
において、部品実装情報データ31の挿入/表面実装識別
子315が表面実装部品である部品のピンで構成されてい
るネットを抽出する。符号３２１に示すｎｅｔ００１を
用いて説明すると、net001 321は、部品ピン322、323、
324で構成されていて、部品ピン322は、部品情報データ
31の311に示す部品Ａの4番ピンのことであり、同様に、
323、324は、それぞれ312に示す部品Ｂの7番ピン、11番
ピンを表わす。よって、部品Ａ、部品Ｂの挿入/表面実
装識別子315が両方とも表面実装であることから、net00
1は、表面実装部品で構成されていることになる。ま
た、部品Ａ、Ｂは部品情報データ31における部品搭載面
318で示すように、搭載面が基板表面である。よって、n
et001 321は、全て基板表面に搭載された表面実装部品
間の区間のため、配線パターンは貫通ビアを使用しない
で基板表面のみで作成可能である。しかし、貫通ビアを
使用しないで配線パターンを作成すると、基板裏面にテ
ストパッドを設けることが出来ない。このことから、ス
テップ２でnet001 321は、テストポイントを設定する必
要があると判定される。

【００２７】ピン325、326、327で構成されているnet00
5 328の場合、部品Ａ及びＢは基板表面、部品Ｄは基板
裏面に搭載されているため、ピン325からピン326の区間
は基板表面部品間の区間であり、ピン326からピン327の
区間は基板表面と裏面間の区間である。基板表面と裏面
間の区間は、貫通ビアを使用しないと配線パターンを作
成出来ないことから、この区間は経路を検索するとき必
ず貫通ビアを使用する。このため、該ネットへは経路検
索前に貫通ビア使用必須条件を付与する必要がない。よ
って、net005 328は、ステップ２でテストポイントの設
定要と判定されない。

【００２８】ステップ３では、ステップ２で抽出したネ
ットを構成する区間のうち、貫通ビア使用必須条件を付
与すべき区間を選択する。例えば、上述したようにnet0
01は、ステップ２でテストポイントの設定要と判定さ
れ、表面実装ピンリスト33に示すようにピン331、332、
333が抽出される。表面実装ピンリスト33に示す331、33
2、333は、それぞれステップ２で抽出したネットのピ
ン、322、323、324と対応している。

【００２９】net001を構成する区間は、ピン331からピ
ン332の区間及びピン332からピン３３３の区間の２区間
ある。次に、この区間のうちどちらを選択するか判定す
る。この選択方法を図３を用いて説明する。図３でｎｅ
ｔ００１のピン331からピン332の区間が、区間415に対
応し、ピン332からピン333の区間が区間416と対応して
いる。配置図から分かるように、区間416は距離が短く
配線の自由度が小さいため、貫通ビアを使用した経路検
索が困難となる。そこで、自由度の大きい区間415を選
択する。よって、ステップ３では、net001 321の区間の
うち、ピン331からピン332の区間334を選択する。

【００３０】そしてステップ４で、ステップ３で選択し
た区間へ貫通ビアの使用必須条件を付加する。

【００３１】次に自動配線処理を行う。自動配線処理で
はまず、ステップ１で抽出したネットの配線区間を抽出
する(ステップ５)。そして、例えば迷路法により該配線
区間の経路検索を行い(ステップ６)、２点間の配線パタ
ーンを検索する。経路が発見された(ステップ７)配線区
間へ、貫通ビア使用必須条件が付与されている場合(ス
テップ８)、配線パターンが貫通ビアを使用しているか
どうか判定する(ステップ９)。ステップ９で貫通ビアを
使用していないと判定したときは、再度経路検索を行な
う。このようにして、配線区間へ貫通ビア使用必須条件
が付与されている場合には、貫通ビアを使用した配線パ
ターンを作成する。

【００３２】そして、対象ネット中の全配線区間を検索
するまで経路検索処理を繰りかえす。(ステップ５〜ス
テップ９) 上記ステップ１〜ステップ１０を、基板の全ネット分繰
り返す。

【００３３】以上を図５を用いて具体的に説明する。図
５は自動配線設計による貫通ビアの付加を説明する図で
ある。本図で、部品51、52は表面実装部品であり、基板
表面に搭載されているため、これらを結ぶネットは、ス
テップ２でテストポイントを設ける必要が有ると判定さ
れる。このネットは１区間で構成されているため、ステ
ップ３で選択され、ステップ４で貫通ビア使用必須条件
を付加される。そして自動配線処理で、貫通ビア53を使
用した配線パターンを作成する。

【００３４】上述した、配線パターンへの貫通ビアの付
加により、この貫通ビアをテストパッドとすることで、
テストポイントを設けることが可能となる。

【００３５】（実施例２）次に、改造性を考慮した自動
配線システムの実施例２を図２、図６および図７を用い
て説明する。ここで、図６は、自動配線処理を示すフロ
ーチャート、図７は配線パターンを示す断面図である。

【００３６】本実施例でも実施例１と同様に配置設計
後、配線設計を開始する。図６で、まず、ステップ61で
配線対象の区間を図２の接続データ32をもとに抽出す
る。そして、抽出した区間の２ピンのうち任意の１ピン
を選択して経路検索開始点とする(ステップ62)。抽出し
た区間がステップ63で、部品情報データ31の挿入/表面
実装識別子315が挿入である部品ピン間の区間34となる
ときは、電源層とアース層との間の層から経路検索を開
始することを禁止する条件を付与する(ステップ64)。挿
入部品間でないときは、全配線層のうち任意の層を経路
検索開始層として選択する。そして、経路検索を行う
(ステップ65)。

【００３７】もし、経路が発見されなければ(ステップ6
6)、経路検索開始点を変えて、再度経路検索を行う(ス
テップ62〜65)。そして、全配線区間を検索するまで、
繰り返す。(ステップ61〜ステップ67) 図７(a)、(b)を用いて、改造性を考慮したパターンを説
明する。図７(a)、(b)は、８層のプリント基板の断面図
であり、符号78に示す２層は、電源層72とアース層73と
の内側の層である。ここで図７(a)は、経路検索を電源
層72とアース層73との外側の層から開始した場合を説明
する図であり、一方図７(b)は、経路検索を電源層72と
アース層73との内側の層から開始した場合を説明する図
である。

【００３８】配線区間抽出時には、挿入部品ピン75及び
76の区間が抽出され、２ピンのうち任意の１ピン75を選
択し経路検索開始点とする。この区間は挿入部品間であ
ることから、図６で説明した経路検索において経路検索
開始層が電源層とアース層との内側の層の場合、パター
ンカットが出来ない配線パターン80を作成する可能性が
ある。このため、電源層72とアース層73との内側の層か
ら経路検索を開始することを禁止する条件を付与する。
例えば図７では、ピン75は、経路検索を77、78、79の６
つの層のうち、どこからでも経路検索を開始可能である
が、挿入部品の区間であることから経路検索開始層は、
電源層72とアース層73との内側の層78は禁止され、外側
の層77、79の４つの層のいずれかの層でなければならな
い。

【００３９】図７(a)では、経路開始点を75、開始層を
基板表面層とし、経路検索をして711に示す他の配線パ
ターンを避けるため、非貫通ビアを使用して層を切り替
えたパターン71を作成している。このパターンは表層に
パターンが出ているため、パターンカットが可能であ
る。

【００４０】上記方法により、配線の切断を保証した配
線パターンを作成することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配線設計後テストパッドを付与するために配線パターン
の修正をすることなく、全ネットのテストが可能となる
ように、テスト性を考慮して配線設計を行うことができ
る自動配線設計システムを実現することである。

【００４２】また本発明によれば、配線パターン改造可
能箇所が必ず存在するように、改造性を考慮して配線設
計を行うことができる自動配線設計システムを実現する
ことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る自動配線設計システム
構成のブロック図。

【図２】本発明の実施例１および実施例２に係るデータ
の構成を示す図。

【図３】本発明の実施例１に係るプリント基板に搭載し
た部品を示す平面図。

【図４】本発明の実施例１に係る自動配線処理を示すフ
ローチャート。

【図５】本発明の実施例１に係るパターンの作成を説明
する平面図。

【図６】本発明の実施例２に係る自動配線処理を示すフ
ローチャート。

【図７】本発明の実施例２に係る改造性を考慮した配線
パターンを示す断面図。

【符号の説明】

２１…入力装置、２２…表示装置、２３…出力装置、２
４…中央演算処理装置、２５…データ記憶装置、３１…
部品実装データ、３２…接続データ、３３…表面実装部
品ピンリスト、３４…挿入部品ピンリスト、４１…プリ
ント基板搭載部品、５１〜５３…配線パターン、７１…
パターンカット可能な配線パターン、７１１…他ネット
配線パターン、７２…電源層、７３…アース層、７４、
７５、７６…挿入部品、７７、７９…電源層およびアー
ス層より外側の層、７８…電源・アース層より内側の
層、８０…配線切断不可の配線パターン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯野 正宏 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 野田 隆明 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント基板の自動配線設計システムであ
   って、 配線対象とする全ネットに対し、配線時にテストパッド
   を設ける必要が有るか判定し、 必要があると判定したネットの区間を抽出し、 該区間は貫通ビアを使用した配線パターンを作成するこ
   とを特徴とする自動配線設計システム。
2. 【請求項２】プリント基板の自動配線設計システムであ
   って、 表面実装部品ピンのみで構成されているネットのうち１
   区間を抽出し、前記表面実装部品の実装面からその裏面
   に接続する貫通ビアからなるテストパッドを前記１区間
   に付与することを特徴とする自動配線設計システム。
3. 【請求項３】プリント基板の自動配線設計システムであ
   って、 配線パターンの経路検索の始点を、電源層より外側の層
   であって、かつアース層より外側の層とすることを特徴
   とする自動配線設計システム。
4. 【請求項４】プリント基板の自動配線設計システムであ
   って、 挿入部品ピンのみで構成されている区間を抽出し、該区
   間の少なくとも一部は電源層とアース層との外側の層で
   配線することを特徴とする自動配線設計システム。