JPH1196202A - 自動配線装置及び自動配線方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、プリント基板の配線を行う際に、配
線の線幅を自動的に設定することである。 【解決手段】電源配線の概略が決まったなら、電源配線
の各分岐部に流れる電流値を算出し、分岐部に流れる電
流値から暫定的に電源配線の線幅を定める（図２、Ｓ
５）。次に、線幅により定まる電圧低下値から線路のイ
ンピーダンスを算出する（Ｓ６）。線路のインピーダン
スと配線長と分岐部に流れる電流値とから電圧低下値を
求め、末端における電源電圧が設計許容値を満たすか否
かを判別し、設計許容値を満足するときには、最初に定
めた線幅をその電源配線の線幅として設定する（Ｓ
７）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板の部
品の配置及び配線を行う自動配線装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＤ等によりプリント基板に搭載する
部品の配置を決め、部品相互間の配線を自動的に行うこ
とが一般的になってきている。しかしながら、プリント
基板の配線が自動的に行えても、配線の線幅は、ディス
プレイに表示される部品と配線パターンを確認しながら
ユーザが決めなければならなかった。

【０００３】電源部などの配線の線幅を決めるために
は、その配線に流れる最大電流を考慮する必要がある
が、配線毎に接続されている負荷の消費電流を計算する
ことは煩雑なので、配線に流れるおおよその電流値を見
積もり、それに対して余裕のある線幅を設定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにプリン
ト基板のパターン設計者が配線の線幅を個々に設定して
いると、設計に時間がかかり、設計者の負担が大きくな
るという問題点があった。また、配線が細かくなって信
号線を通すために電源パターンの線幅を細くしたい場合
でも、従来の方法では電源パターンの線幅として最小限
必要な値を簡易に知ることができないので、線幅をどこ
まで細くすることができるかが分からず、使用可能な最
小の線幅を設定することができなかった。

【０００５】本発明の課題は、プリント基板の配線を行
う際に、配線の線幅を自動的に設定できるようにするこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の自動配線装置
は、部品の接続先を指定する回路データと部品の端子配
列を指定する部品データとに基づいて部品間の配線を決
定する配線手段と、配線の分岐部に流れる電流値を、該
配線に接続される部品の消費電流から算出する電流算出
手段と、電流算出手段で算出された分岐部を流れる電流
値が、線幅により定まる許容電流値以内となるように配
線の線幅を設定する線幅設定手段とを備える。

【０００７】本発明によれば、配線に接続されている部
品の消費電流から配線の分岐部に流れる電流値を求め、
その電流値が線幅により定まる許容電流値以内となるよ
うに線幅が自動的に設定されるので、パターン設計時に
負荷電流を考慮して線幅を決める必要がなくなり、設計
作業が大幅に軽減される。

【０００８】また、配線の末端での電圧を算出する電圧
算出手段を設けることで、例えば配線長が長くなり、配
線の末端で電源電圧が低下する場合でも、電源電圧が許
容電圧値を満足するような線幅を自動的に設定すること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態の自
動配線装置の主要部の構成を示す図である。この自動配
線装置は、図示していないが、ディスプレイと、プリン
ト基板上の部品の配置、配線を修正するための入力部
と、入力部から入力されたデータ、回路データ及び部品
データ等に基づいて部品の配置、接続関係をディスプレ
イ上に表示するプログラムが内蔵された本体装置とから
なる。本体装置には、フロッピーディスク、ＣＤＲＯＭ
等の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み取る読み取
り装置と、部品データベース、電流・線幅データベー
ス、線長・電圧低下データベース及びプログラム等を記
憶する磁気記憶装置と、プログラムを実行するＣＰＵ等
が格納されている。

【００１０】図１において、回路データ部１１には、部
品相互の接続関係を定義した回路データが記憶され、部
品データベース１２には部品の形状、端子配列、消費電
流等の部品データが記憶される。電流・線幅データベー
ス１３には、パターンの線幅と許容電流値とを対応づけ
たデータが記憶されており、それらのデータを線幅決定
演算部１５へ出力する。線長・電圧低下データベース１
４には、線幅により定まる最大許容電流を流したときの
電圧低下値が線幅に対応づけて記憶されており、それら
のデータを線幅決定演算部１５に出力する。

【００１１】線幅決定演算部１５は、図示しない配置エ
ディタにより決められる部品の配置及び電源部の配線
と、部品データベースの１２の部品の消費電流から、電
源部の配線に流れる電流値を算出する。さらに、線幅決
定演算部１５は、その電流値と配線のインピーダンスと
から配線の末端における電源電圧の低下値を算出し、配
線の末端における電源電圧が設計基準許容値を満足し、
かつ配線に流れる電流値が配線の許容電流値以下となる
ような線幅を決める。配線エディタ１６は、電源部の配
線の線幅が決定したなら、決定した線幅で電源の自動配
線を行い、次に各部品の信号線の自動配線を実行する。

【００１２】図２は、自動配線装置の動作を示すフロー
チャートである。先ず、回路データ部１１に記憶されて
いる部品の接続先を示す回路データを取り込む（図２、
Ｓ１）。次に、配置エディタが回路データ部１１から取
り込んだ部品の接続先を示す回路データと部品データベ
ース１２の部品の形状及び端子配列を示す部品データと
に基づいて配置設計を行う（Ｓ２）。

【００１３】部品配置が決まったなら、基板の部品に電
源電圧を供給する電源部と各部品の電源端子とを結ぶ電
源パターンの配線ルートの概略を決める（Ｓ３）。電源
パターンの配線ルートが決まったなら、それぞれの配線
ルートの配線長を計算する（Ｓ４）。次に、電源パター
ンに接続されている部品の消費電流から、各分岐部に流
れる電流値と、それらの電流値を合計した総電流値を算
出する（Ｓ５）。

【００１４】次に、各分岐部に流れる電流値が許容最大
電流値以下となるような最も狭い線幅を暫定的に定め、
線長・電圧低下データベース１４を参照して、その線幅
の単位長さ当たり（１cm当たり）の電圧低下値を求め
る。この電圧低下値は、線幅で決まる許容最大電流を流
したときの値であるので、その電圧低下値から単位長さ
当たりのインピーダンスを算出する（Ｓ６）。

【００１５】算出したインピーダンスと配線長と分岐部
に流れる電流値を乗算して、電源パターンの末端におけ
る電圧低下値を求め、さらに末端における電源電圧値を
求めて、その電源電圧値が主電源の設計基準許容値を満
足するか否かを判断する。末端における電源電圧の計算
値が主電源の設計基準許容値を満足しているときには、
暫定的に定めた線幅をその電源パターンの線幅として設
定する（Ｓ７）。このとき末端における電源電圧値が主
電源の設計基準許容値を満たさない場合には、次に広い
線幅を定めて上記のステップＳ６の処理を再度実行し、
主電源の設計基準許容値を満足するような線幅を求め
る。線幅が決まったなら、配線エディタにより信号線の
自動配線を行う（Ｓ８）。

【００１６】ここで、部品Ａ〜Ｈが図３に示すような電
源パターンで接続されているときに、図２のステップＳ
５の分岐部の電流値算出処理、ステップＳ６のインピー
ダンス算出処理及びステップＳ７の線幅設定処理の内容
を図４を参照して説明する。

【００１７】図４の線長・電圧低下データベース１４に
は、電源パターンの線幅毎の単位長さ当たりの電圧低下
値が記憶されており、例えば線幅０．２ｍｍのときの電
圧低下値が０．１４ｍＶ／ｃｍで、線幅０．５ｍｍのと
きの電圧低下値が０．０９ｍＶ／ｃｍであることが記憶
されている。電流・線幅データベース１３には、各線幅
に対する許容最大電流値が記憶されており、例えば線幅
が０．２ｍｍのときの許容最大電流が０．２Ａで、線幅
が０．５ｍｍのときの許容最大電流値が０．５Ａである
ことが記憶されている。また、線幅種類データベース２
１は、プリント基板のパターンの線幅として使用可能な
線幅が複数記憶されている。

【００１８】先ず、電源パターンの各分岐部に流れる電
流を計算する。メインルートの分岐Ｅと末端との間の分
岐部Ｅ−ＥＮＤを流れる電流値は、末端に接続されてい
る部品Ｈの消費電流の１００ｍＡとなる。次に、分岐Ｄ
と分岐Ｅとの間の分岐部Ｄ−Ｅに流れる電流値は、分岐
Ｅから流れ出す電流値、すなわち部品Ｆの消費電流１０
０ｍＡと上記の分岐部Ｅ−ＥＮＤに流れる電流１００ｍ
Ａを合計した２００ｍＡとなる。分岐Ｃと分岐Ｄとの間
の分岐部Ｃ−Ｄに流れる電流値は、分岐Ｄから流れ出す
電流値、すなわち部品Ｄの消費電流１００ｍＡと上記の
分岐部Ｄ−Ｅに流れる電流２００ｍＡを合計した３００
ｍＡとなる。

【００１９】分岐Ａと分岐Ｃとの間の分岐部Ａ−Ｃに流
れる電流値は、分岐Ｃから流れ出す電流値、すなわち部
品Ｂの消費電流１００ｍＡと上記の分岐部Ｃ−Ｄを流れ
る電流３００ｍＡを合計した４００ｍＡとなる。次の分
岐Ｂと分岐Ａとの間の分岐部Ｂ−Ａを流れる電流値は、
分岐Ａから流れ出す電流値、すなわち部品Ａの消費電流
１００ｍＡと上記の分岐部Ａ−Ｃを流れる電流値４００
ｍＡを合計した５００ｍＡとなる。

【００２０】同様な計算を別のメインルートの分岐Ｂと
分岐Ｆとの間について行うと、分岐Ｂと分岐Ｆとの間の
分岐部Ｂ−Ｆに流れる電流値は２００ｍＡとなる。分岐
Ｂにはこの他に部品Ｃが接続されているので、コネクタ
３１と分岐Ｂとの間の分岐部Ｏ−Ｂに流れる総電流値は
８００ｍＡとなる。

【００２１】以上のようにして総電流値と各分岐部の電
流値を算出したなら、それらの電流値を基に電源パター
ンの線幅を決める。コネクタ３１と分岐Ｂとの間は充分
広い電源パターンを形成できるものとし、以下、分岐Ｂ
から先のメインルートの電源パターンの線幅を設定する
場合について説明する。

【００２２】上述した分岐部に流れる電流値の計算から
分岐部Ｂ−Ａに流れる電流値は５００ｍＡであるので、
電流・線幅データベース１３を参照して、メインルート
の線幅として０．５ｍｍを暫定的に選択する。

【００２３】次に、線長・電圧低下データベース１４か
ら、線幅０．５ｍｍの場合の配線長１ｃｍ当たりの電圧
低下値０．０９ｍＶ／ｃｍを求め、その電圧低下値と電
圧低下を生じるときの電流値（許容最大電流値）０．５
Ａとから配線の１ｃｍ当たりのインピーダンスを求め
る。

【００２４】次に、分岐部Ｂから次の分岐Ａまでの配線
長、分岐Ａから次の分岐Ｃまでの配線長、分岐Ｃから次
の分岐Ｄまでの配線長、分岐Ｄから次の分岐Ｅまでの配
線長、分岐Ｅから末端までの配線長をそれぞれ計算す
る。

【００２５】そして、単位長さ当たりの線路のインピー
ダンスと、分岐Ｂと分岐Ａとの間の配線長と、分岐部Ｂ
ーＡを流れる電流値から分岐Ｂ、Ａ間の電圧低下値を求
める。以下、同様に分岐Ａ、Ｃ間の電圧低下値、分岐
Ｃ、Ｄ間の電圧低下値、分岐Ｄ、Ｅ間の電圧低下値、分
岐Ｅと末端との間の電圧低下値を求め、それらを合計し
て配線の末端における電圧低下値を求める。これにより
末端の部品Ｈに供給される電源電圧値が分かるので、そ
の電圧値が電源電圧の設計基準許容値である５Ｖ±１０
％の範囲に入るか否かを判断する。末端の電源電圧が設
計基準許容値を下回る場合には、次に広い線幅を選択し
て上述した計算を再度行う。

【００２６】他方、末端の電源電圧値が設計基準許容値
の範囲に入る場合には、暫定的に決めた線幅をメインル
ートの線幅として設定する。なお、使用可能な線幅が設
計基準許容値の最低線幅の０．２ｍｍを下回る場合に
は、設計上の最低線幅である０．２ｍｍを線幅として設
定する。

【００２７】分岐Ｂから分岐Ａを経て末端の部品Ｈに至
るメインルートの線幅が決定したなら、次にそのメイン
ルートに接続するサブルートの線幅を決定する。分岐Ｅ
でメインルートに接続されるサブルートには、部品Ｆの
みが接続されており、その消費電流は１００ｍＡである
ので、電流・線幅データベース１３を参照して設計基準
許容値の最低線幅の０．２ｍｍを暫定的に選択する。線
幅０．２ｍｍの電圧低下値は、線長・電圧低下データベ
ース１４から０．１４ｍＶ／ｃｍであるので、メインル
ートの場合と同様にしてその電圧低下値から線路インピ
ーダンスを求め、その線路インピーダンスに分岐Ｅから
部品Ｆの電源端子までの配線長とサブルートに流れる電
流値を乗算してサブルートの電圧低下値を求める。そし
て、その電圧低下値と、分岐Ｅにおける電源電圧値とか
ら部品Ｆの電源端子に供給される電源電圧値を求め、そ
の電圧値が設計基準許容値の５Ｖ±１０％を満足するか
否かを判断する。電源電圧が設計基準許容値を満足する
場合には、暫定的に定めた線幅０．２ｍｍを分岐Ｅから
部品Ｆの電源端子に至る分岐部の線幅として設定する。
他のサブルートについても同様に、末端の部品の電源端
子における電圧低下値を求め、サブルートの末端の電源
電圧が５Ｖ±１０％の範囲に入るような線幅を設定す
る。

【００２８】次に、分岐Ｂから分岐Ｆに至る別のメイン
ルートの線幅を決定する。このメインルートには２個の
部品Ｅ、Ｇが接続されているので、分岐Ｂと分岐Ｆとの
間の分岐部Ｂ−Ｆを流れる電流値は２００ｍＡとなる。
そこで、電流・線幅データベース１３から電流値２００
ｍＡに対応する線幅０．２ｍｍを選択し、線長・電圧低
下データベース１４からその線幅における電圧低下値
０．１４ｍＶ／ｃｍを求め、さらに、その電圧低下値か
ら１ｃｍ当たりの線路インピーダンスを求める。

【００２９】次に、分岐Ｂから次の分岐Ｆまでの配線長
と、分岐Ｆから末端の部品Ｇの電源端子までの配線長を
計算する。そして、１ｃｍ当たりの線路インピーダンス
と、分岐Ｂから分岐Ｆまでの配線長と、その線路に流れ
る電流値２００ｍＡを乗算して、分岐Ｂと分岐Ｆとの間
の電圧低下値を算出する。同様に線路インピーダンス
と、分岐Ｆから末端の部品Ｇの電源端子までの配線長
と、分岐Ｆと末端との間に流れる電流値とを乗算して分
岐Ｆと末端の部品Ｇとの間の電圧低下値を算出する。そ
して、それらの電圧低下値を合計して、部品Ｇの電源端
子における電圧低下値を求め、部品Ｇの電源端子に供給
される電源電圧を求める。この電源電圧が設計基準許容
値である５Ｖ±１０％の範囲に入るようにメインルート
の線幅を設定する。

【００３０】この場合、サブルートは分岐Ｆと部品Ｅの
電源端子とを結ぶルートとなるので、その間に流れる電
流値は１００ｍＡとなる。そこで、最低線幅の０．２ｍ
ｍを選択し、線路インピーダンスと、分岐Ｆから部品Ｅ
の電源端子までの配線長を計算する。そして、部品Ｅの
電源端子における電圧低下値を計算し、電源電圧が設計
基準許容値の５Ｖ±１０％の範囲に入るかどうかを確認
する。

【００３１】以上のようにして電源パターンの線幅が自
動的に設定される。この実施の形態によれば、ユーザが
電源パターンに流れる電流値を考慮して線幅を指定しな
くとも、適切な線幅の電源パターンを自動的に作成する
ことができる。

【００３２】次に、図５は電源パターンの他の例を示す
図である。同図は、分岐した電源パターンにそれぞれ２
個の部品が接続されているので、各分岐部に流れる電流
は等しくなる。

【００３３】先ず、分岐Ａから先のメインルートの線幅
を決める。分岐Ｂと分岐Ｃとの間の分岐部Ｂ−Ｃに流れ
る電流は２００ｍＡとなり、分岐Ｂと分岐Ｄとの間の分
岐部Ｂ−Ｄに流れる電流値も２００ｍＡとなるので、分
岐Ａと分岐Ｂとの間を流れる電流値は４００ｍＡとな
る。線幅決定演算部１５は、電流・線幅データべース１
３を参照して線幅として０．５ｍｍを暫定的に選択し、
線長・電圧低下データベース１４からその線幅の電圧低
下値０．０９ｍＶ／ｃｍを求め、その線幅の配線に流す
許容最大電流から１ｃｍ当たりの線路インピーダンスを
求める。

【００３４】次に、分岐Ｂと分岐Ｃとの間の配線長を算
出し、その配線長と線路インピーダンスと分岐部Ｂ−Ｃ
に流れる電流値を乗算して、分岐Ｂと分岐Ｃとの間の電
圧低下値を算出する。同様に分岐Ｃと末端の部品Ｂの電
源端子との間の配線長を算出し、その配線長と線路イン
ピーダンスと分岐Ｃと末端の部品Ｂとの間に流れる電流
値１００ｍＡを乗算して、分岐Ｃと末端の部品Ｂとの間
の電圧低下値を算出する。そして、それらの電圧低下値
を合計して末端の部品Ｂにおける電圧低下値を求め、部
品Ｂの電源端子に供給される電源電圧が設計基準許容値
を満足するか否かを判断する。電源電圧が設計基準許容
値を満足すれば、暫定的に決めた線幅０．５ｍｍをメイ
ンルートの線幅として設定する。以下、他の配線ルート
についても同様にして線幅を決定する。

【００３５】図６は、自動生成された配線の一例を示す
図であり、同図に太線６１で示す部分がメインルート６
１とであり、部品Ａ〜Ｅの消費電流の合計値以上の許容
電流値を持ち、末端の部品Ａに供給される電源電圧が設
計基準許容値を満足するような線幅が設定され、そのメ
インルート６１に接続するサブルート６２の線幅とし
て、そのサブルート６２に接続される部品の消費電流値
以上で、電源電圧が設計基準許容値を満足する線幅が設
定される。

【００３６】なお、上記の実施の形態では、１つのメイ
ンルートの線幅を電源部の近くの分岐から末端まで同じ
線幅としているが、分岐部に流れる電流値に応じてルー
トの途中で線幅を変更してもよい。例えば、部品配置の
都合上より狭い線幅にする必要がある場合には、その分
岐以降のルートについて上述したのを同じ計算を行い、
配線の線幅を設定するようにしてもよい。また、上述し
たような配線の線幅の自動設定は電源パターンに限ら
ず、信号線の線幅にも適用できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、プリント基板の配線の
線幅を自動的に決めることができるので、プリント基板
の設計作業が簡単になり、設計時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動配線装置のブロック図である。

【図２】自動配線装置の動作フローチャートである。

【図３】電源パターンの一例を示す図である。

【図４】分岐部の電流値算出、インピーダンス算出及び
線幅決定処理の説明図である。

【図５】電源パターンの一例を示す図である。

【図６】自動生成された電源パターンの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１ 回路データ部 １２ 部品データベース １３ 電流・線幅データベース部 １４ 線長・電圧低下データベース部 １５ 線幅決定演算部 １６ 配線エディタ部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】部品の接続先を指定する回路データと部品
   の端子配列を指定する部品データとに基づいて部品間の
   配線を決定する配線手段と、 前記配線の分岐部に流れる電流値を、該配線に接続され
   る部品の消費電流から算出する電流算出手段と、 前記電流算出手段で算出された前記分岐部を流れる電流
   値が、線幅により定まる許容電流値以内となるように前
   記配線の線幅を設定する線幅設定手段とを備えることを
   特徴とする自動配線装置。
2. 【請求項２】前記決定された配線の末端の電圧を算出す
   る電圧算出手段を有し、 前記線幅設定手段は、前記電流算出手段で算出された前
   記分岐部を流れる電流値が線幅により定まる許容電流値
   以内で、かつ前記電圧算出手段で算出される前記末端の
   電圧が許容電圧値以内となるように前記配線の線幅を設
   定することを特徴とする請求項１記載の自動配線装置。
3. 【請求項３】前記配線の配線長を算出する配線長算出手
   段を有し、 前記電圧算出手段は、線幅により定まる配線の単位長さ
   当たりのインピーダンスと、前記配線長算出手段で算出
   される配線長と、前記電流算出手段で算出される前記分
   岐部の電流値から前記配線の末端における電源電圧を算
   出し、 前記線幅設定手段は、前記分岐部を流れる電流値が線幅
   により定まる許容電流値以内で、かつ前記端末の電源電
   圧が許容電圧値以内となるように前記配線の線幅を設定
   することを特徴とする請求項２記載の自動配線装置。
4. 【請求項４】前記部品の接続先を指定する回路データを
   記憶する回路データ記憶部と、 前記部品の消費電流及び端子配列を示す部品データを記
   憶する部品データ記憶部と、 線幅と該線幅の許容電流値とを対応させて記憶する電流
   ／線幅記憶部と、 線幅に対応させて配線の単位長さ当たりの電圧低下値ま
   たはインピーダンスを記憶する電圧低下値／インピーダ
   ンス記憶部と、 前記回路データ記憶部に記憶されている回路データと前
   記部品データ記憶部に記憶されている部品データとに基
   づいて部品間の配線を決定する配線手段と、 前記配線の分岐部に流れる電流値を、該配線に接続され
   る部品の消費電流から算出する電流算出手段と、 前記配線の配線長を算出する配線長算出手段と、 前記配線長算出手段で算出された配線長と、前記電圧低
   下値／インピーダンス記憶部に記憶された電圧低下値ま
   たはインピーダンスと、前記電流算出手段で算出された
   前記配線の前記分岐部の電流値とから前記末端の電圧低
   下値を算出し、該電圧低下値から前記末端の電源電圧を
   算出する電圧算出手段と、 前記電流算出手段で算出された前記分岐部を流れる前記
   電流値が線幅により定まる許容電流値以内で、かつ前記
   電圧算出手段で算出される前記末端の電源電圧が許容電
   圧値以内となるように前記配線の線幅を設定する線幅設
   定手段とを備えることを特徴とする自動配線装置。
5. 【請求項５】部品の接続先を指定する回路データと部品
   の端子配列を指定する部品データとに基づいて部品間の
   配線を決定し、、 前記配線の分岐部に流れる電流値を該配線に接続される
   部品の消費電流から算出し、 前記算出された前記分岐部を流れる電流値が、線幅によ
   り定まる許容電流値以内となるように前記配線の線幅を
   設定することを特徴とする自動配線方法。