WO2006103741A1

WO2006103741A1 - 電磁界強度算出方法、電磁界強度算出装置、制御プログラム

Info

Publication number: WO2006103741A1
Application number: PCT/JP2005/005783
Authority: WO
Inventors: Sekiji Nishino; Kenji Nagase
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-05
Also published as: JP4499781B2; US20080079443A1; JPWO2006103741A1; US8065101B2

Abstract

　モーメント法に基づいて電気回路装置から放射する電磁界強度を算出する電磁界強度算出装置において、ＣＡＤデータから得られる導体パターンを四角形のメッシュパターンに分割した後、輪郭部のメッシュパターン内において、導体パターンの領域と空白領域の面積比に基づいて当該メッシュパターン内の全域を導体パターンで埋めるか、または空白化する補正を行うことで、モーメント法に適した四角形のみからなり、導体パターンの輪郭形状を反映したメッシュパターン群でメッシュデータモデルを自動的に構築する。

Description

電磁界強度算出方法、電磁界強度算出装置、制御プログラム技術分野

[0001] 本発明は、電磁界強度算出方法、電磁界強度算出装置、制御プログラムに関し、特に、モーメント法に基づいて、電子機器や回路基板等の電気回路装置から放射する電磁界強度を算出する電磁波解析技術等に適用して有効な技術に関する。

背景技術

[0002] たとえば、電子機器力放射される電磁波をシミュレーションして解析する方法として、特許文献 1、特許文献 2および特許文献 3等に開示されているようなモーメント法を用いることが知られている。このモーメント法では、電子機器を構成する導体をパッチと呼ばれる面状の要素に分割し、隣接する要素間を流れる電流を計算し、この電流に基づいて発生する電界や磁界の分布を算出するものである。なお、このモーメント法は、境界要素法（Boundary Element Method)とも称される。

[0003] このモーメント法に基づいて電子機器等力放射される電界や磁界の強度を算出する電磁界強度算出装置においては、解析対象の電子機器の持つプリント基板の電源層およびグランド層等の平面導体パターンを的確に分割してモデルィ匕すること力高精度かつ高速なシミュレーションを実現する上で重要である。

[0004] また、電磁波解析用のモデル作成にお!、て、プリント基板上の回路素子の配置 Z 配線データは、プリント基板設計用の設計支援装置 (CAD: Computer Aided Design )からの CADデータの取り込みによって比較的容易に作成することができる。しかし、電源層やグランド層の平面導体パターンのパターン形状データは CADから取り込んだ後、モーメント法に適したメッシュモデルに分割する必要があり、このメッシュモデルを正確に、かつ素早く作成する方法が要求されている。

[0005] 従来では、特許文献 2に開示されているように、基板設計工程の CADデータから得られる電源層やグランド層等の平面導体パターンの形状を四角形および三角形が混在したメッシュモデルに分割してヽた。

[0006] また、多層配線構造のように、平面導体パターンが複数層ある場合には、各層毎に平面導体パターンを一つ一つ選択し、その都度、分割数を入力しながら各層毎にメッシュ分割する必要があった。

[0007] 上述の従来技術では、 CADデータ力得られる電源層やグランド層の平面導体パターンの形状を自動的にメッシュ分割する機能はあったものの、平面導体パターンをそのままメッシュ分割しているため、得られるメッシュパターン内に四角形や三角形が混在した状態となり、モーメント法には適さな、技術であった。

[0008] すなわち、図 1Aに示される三角形のメッシュパターンでは、各頂点から対辺方向に流れる電流が計算される。また、図 1Bに示される四角形のメッシュパターンでは、対辺方向に流れる電流が計算される。

[0009] このため、たとえば、図 1Cのように複数の三角形からなるメッシュパターンや、三角形と四角形が混在するメッシュパターンでは、電流の流れが不均一になり、伝播遅延が発生する結果、解析精度が低下する原因となる。

[0010] これに対して、図 1Dのように、四角形の組み合わせからなるメッシュパターンの場合には、電流がスムースに流れるため、伝播遅延等が発生せず、高い解析精度が期待できる。

[0011] このため、上述のように、平面導体パターンを単にメッシュ分割する従来技術では、解析精度を高くすべぐメッシュパターンを四角形のみで構成するためには、事前に

、上流の CAD側で、平面導体パターンの形状を簡略ィ匕する必要がある。しかし、この場合には、 CAD工程において、 CADデータとは別に、電磁波解析用の CADデータを別に作成し直す必要があり、設計工程全体の工数が増大する、という別の技術的課題を生じる。

[0012] また、電源層やグランド層が複数階層からなる場合には、上述のように各層毎にメッシュデータの生成が行われるため、図 2に示されるように、各層間でメッシュデータの境界に不整合が発生する懸念がある。

[0013] 多層構造のプリント基板等の電磁波解析では、各層間の電磁気的な相互作用も考慮してシミュレーションを行うため、このような各層間のメッシュデータの境界の不整合は、解析精度の低下の一因となる。

特許文献 1：特開平 5— 95931号公報特許文献 2：特開平 9 5375号公報

特許文献 3 :特開 2003— 216681号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0014] 本発明の目的は、設計支援工程での CADデータをそのまま用いて、モーメント法による電磁界強度のシミュレーション解析に供されるメッシュデータを的確に効率良く生成することが可能な技術を提供することにある。

[0015] 本発明の他の目的は、電磁界強度のシミュレーション解析工程を含む、電子機器等の開発工程の所要期間を短縮することが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、モーメント法による電磁界強度のシミュレーション解析に供されるメッシュデータに含まれるメッシュパターン数の削減による解析速度の高速ィ匕と、メッシュパターンの微細化による解析精度の向上とを両立させることが可能な技術を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0016] 本発明の第 1の観点は、対象物の設計データ力も導体パターンのパターン形状データを抽出する第 1工程と、

前記パターン形状データを四角形の複数のメッシュパターンに分割する第 2工程と前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンを補正する第 3工程と前記メッシュパターンを用いて前記対象物力放射される電磁界強度を算出する第 4工程と、

を含む電磁界強度算出方法を提供する。

[0017] 本発明の第 2の観点は、第 1の観点に記載の電磁界強度算出方法において、前記第 3工程では、前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンにおいて、当該メッシュパターン内で前記導体パターンが占めるパターン面積 Scと空白面積 Sbとの比 Sr ( = Sb/Sc)の大小に基づ、て、前記メッシュパターン内の全域を前記導体パターンで埋めるか、または、すべて空白とすることで、前記メッシュパターンの補正を行う電磁界強度算出方法を提供する。

[0018] 本発明の第 3の観点は、第 1の観点に記載の電磁界強度算出方法において、隣り合う複数の前記パターン形状データに属する前記導体パターンの動作電位が異なる場合、

前記第 3工程では、複数の前記パターン形状データの各々力得られる前記メッシュパターンが短絡しないことを条件に、前記輪郭を含む前記メッシュパターンの内部を全て空白とする力、または前記メッシュパターンの内部を全て前記導体パターンで埋める電磁界強度算出方法を提供する。

[0019] 本発明の第 4の観点は、第 1の観点に記載の電磁界強度算出方法において、前記第 3工程では、さらに、穴状または島状に孤立した前記パターン形状データを削除する処理を行う電磁界強度算出方法を提供する。

[0020] 本発明の第 5の観点は、第 1の観点に記載の電磁界強度算出方法において、前記対象物を構成する前記導体パターンが複数の階層をなしてヽる場合、前記第 2工程では、個々の前記階層毎の前記パターン形状データ力得られる前記メッシュパターンの境界が、複数の前記階層間で整合するように、前記パターン形状データを前記メッシュパターンに分割する電磁界強度算出方法を提供する。

[0021] 本発明の第 6の観点は、第 1の観点に記載の電磁界強度算出方法において、前記第 3工程では、前記第 2工程において得られた複数の第 1のメッシュパターンを、当該第 1のメッシュパターンの配列状態の輪郭を損なわない範囲で、少数のより大きなサイズの第 2のメッシュパターンに集約し、前記第 1のメッシュパターンに隣接する前記第 2のメッシュパターンは、前記第 1のメッシュパターンの各辺を延長した分割線にて分割する電磁界強度算出方法を提供する。

[0022] 本発明の第 7の観点は、対象物を構成する導体パターンに流れる電流を境界要素法により算出し、算出された前記電流に基づいて前記対象物が放射する電磁界強度を計算して表示する電磁界強度算出装置であって、

前記対象物の設計データ力も前記導体パターンのパターン形状データを抽出する第 1手段と、

前記パターン形状データを四角形の複数のメッシュパターンに分割する第 2手段と前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンを補正する第 3手段と前記メッシュパターンを用いて前記対象物力放射される電磁界強度を算出する第 4手段と、

を含む電磁界強度算出装置を提供する。

[0023] 本発明の第 8の観点は、第 7の観点に記載の電磁界強度算出装置において、前記第 3手段は、前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンにおいて、当該メッシュパターン内で前記導体パターンが占めるパターン面積 Scと空白面積 Sbとの比 Sr ( = Sb/Sc)の大小に基づ!/、て、前記メッシュパターン内の全域を前記導体パターンで埋める力、または、すべて空白とすることで、前記メッシュパターンの補正を行う機能を備えた電磁界強度算出装置を提供する。

[0024] 本発明の第 9の観点は、第 7の観点に記載の電磁界強度算出装置において、前記第 3手段は、隣り合う複数の前記パターン形状データに属する前記導体バターンの動作電位が異なる場合、複数の前記パターン形状データの各々から得られる前記メッシュパターンが短絡しな、ことを条件に、前記輪郭を含む前記メッシュパターンの内部を全て空白とする力、または前記メッシュパターンの内部を全て前記導体パターンで埋めることで前記補正を行う機能を備えた電磁界強度算出装置を提供する

[0025] 本発明の第 10の観点は、第 7の観点に記載の電磁界強度算出装置において、前記第 3手段は、さらに、穴状または島状に孤立した前記パターン形状データを削除する機能を備えた電磁界強度算出装置を提供する。

[0026] 本発明の第 11の観点は、第 7の観点に記載の電磁界強度算出装置において、第 2手段は、前記対象物を構成する前記導体パターンが複数の階層をなしている場合、前記個々の前記階層毎の前記パターン形状データ力得られる前記メッシュパターンの境界が、複数の前記階層間で整合するように、前記パターン形状データを前記メッシュパターンに分割する機能を備えた電磁界強度算出装置を提供する。

[0027] 本発明の第 12の観点は、第 7の観点に記載の電磁界強度算出装置において、前記第 3手段は、前記第 2手段において得られた複数の第 1のメッシュパターンを、当該第 1のメッシュパターンの配列状態の輪郭を損なわない範囲で、少数のより大きなサイズの第 2のメッシュパターンに集約し、前記第 1のメッシュパターンに隣接する前記第 2のメッシュパターンは、前記第 1のメッシュパターンの各辺を延長した分割線にて分割する機能を備えた電磁界強度算出装置を提供する。

[0028] 本発明の第 13の観点は、コンピュータを電磁界強度算出装置として機能させる制御プログラムであって、

前記コンピュータに、

対象物の設計データから導体パターンのパターン形状データを抽出する第 1工程と、

を実行させる制御プログラムを提供する。

[0029] 本発明の第 14の観点は、第 13の観点に記載の制御プログラムにおいて、

前記第 3工程では、前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンにおいて、当該メッシュパターン内で前記導体パターンが占めるパターン面積 Scと空白面積 Sbとの比 Sr ( = Sb/Sc)の大小に基づ、て、前記メッシュパターン内の全域を前記導体パターンで埋めるか、または、すべて空白とすることで、前記メッシュパターンの補正を行う制御プログラムを提供する。

[0030] 本発明の第 15の観点は、第 13の観点に記載の制御プログラムにおいて、

隣り合う複数の前記パターン形状データに属する前記導体パターンの動作電位が異なる場合、

前記第 3工程では、複数の前記パターン形状データの各々力得られる前記メッシュパターンが短絡しないことを条件に、前記輪郭を含む前記メッシュパターンの内部を全て空白とする力、または前記メッシュパターンの内部を全て前記導体パターンで埋めることで前記補正を行う制御プログラムを提供する。

[0031] 本発明の第 16の観点は、第 13の観点に記載の制御プログラムにおいて、

前記第 3工程では、さらに、穴状または島状に孤立した前記パターン形状データを削除する処理を行う制御プログラムを提供する。

[0032] 本発明の第 17の観点は、第 13の観点に記載の制御プログラムにおいて、

前記対象物を構成する前記導体パターンが複数の階層をなしてヽる場合、前記第 2工程では、個々の前記階層毎の前記パターン形状データ力得られる前記メッシュパターンの境界が、複数の前記階層間で整合するように、前記パターン形状データを前記メッシュパターンに分割する制御プログラムを提供する。

[0033] 本発明の第 18の観点は、第 13の観点に記載の制御プログラムにおいて、

前記第 3工程では、前記第 2工程において得られた複数の第 1のメッシュパターンを、当該第 1のメッシュパターンの配列状態の輪郭を損なわない範囲で、少数のより大きなサイズの第 2のメッシュパターンに集約し、前記第 1のメッシュパターンに隣接する前記第 2のメッシュパターンは、前記第 1のメッシュパターンの各辺を延長した分割線にて分割する制御プログラムを提供する。

図面の簡単な説明

[0034] [図 1A]モーメント法による電磁界強度解析のシミュレーションにおける三角形のメッシュパターンでの電流の方向を示す概念図である。

[図 1B]モーメント法による電磁界強度解析のシミュレーションにおける四角形のメッシュパターンでの電流の方向を示す概念図である。

[図 1C]モーメント法による電磁界強度解析のシミュレーションにおける複数の三角形のメッシュパターンにおける電流の方向を示す概念図である。

[図 1D]モーメント法による電磁界強度解析のシミュレーションにおける複数の四角形のメッシュパターンにおける電流の方向を示す概念図である。

[図 2]本発明の参考技術である電磁界強度解析技術における多層配線構造でのメッシュパターンの設定方法を示す概念図である。

[図 3]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法を実施する電磁界強度算出装置の構成の一例を示す概念図である。

[図 4]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出装置を実現する情報処理システムの構成の一例を示すブロック図である。

圆 5]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置を用いた場合の電子機器の製造工程の一例を示すフローチャートである。

圆 6]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置の作用の一例を示すフローチャートである。

圆 7]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置における孤立パターンの除去処理の一例を示すフローチャートである。

圆 8]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置におけるメッシュパターンの簡略化処理の一例を示すフローチャートである。

圆 9]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置における CAD データの平面導体パターンとメッシュデータとの関係を示す概念図である。

圆 10]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置における多層配線構造での層間のメッシュデータの位置合わせ方法を示す概念図である。

圆 11]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置における孤立パターンの削除処理を示す概念図である。

圆 12]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置における孤立パターンの削除処理を示す概念図である。

圆 13A]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置における部分欠落メッシュの補正方法の一例を示す概念図である。

圆 13B]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置における部分欠落メッシュの補正方法の一例を示す概念図である。

圆 14]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置において、導体パターン間の短絡を考慮しない輪郭補正にて得られたメッシュデータを示す概念図である。

圆 15]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置において、導体パターン間の短絡を考慮した輪郭補正にて得られたメッシュデータを示す概念図である。

[図 16]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置において、図

15のメッシュデータに、簡略ィ匕処理を施した結果を示す概念図である。

[図 17]本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法および装置において、図

16のメッシュデータに、部分的に分割線を付加した場合の処理結果を示す概念図である。

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図 3は、本発明の一実施の形態である電磁界強度算出方法を実施する電磁界強度算出装置の構成の一例を示す概念図であり、図 4は、本実施の形態の電磁界強度算出装置を実現する情報処理システムの構成の一例を示すブロック図である。

[0036] また、図 5は、本実施の形態の電磁界強度算出方法および装置を用いた場合のプリント基板等の電子機器の製造工程の一例を示すフローチャートである。図 6、図 7および図 8は、本実施の形態の電磁界強度算出方法および装置の作用の一例を示すフローチャートである。

[0037] 本実施の形態の情報処理システム 10は、 MPU (Micro ProcessorUnit) 11、主記憶 12、ディスプレイ 13、情報入力部 14、外部記憶装置 15、およびこれらを接続するバス 16を含んでいる。

[0038] MPU11は主記憶 12に格納されたオペレーティングシステム 20等のプログラムを実行することで、情報処理システム 10の全体を制御する。

主記憶 12は、 MPU11が実行するプログラムやデータを記憶する。本実施の形態の場合、主記憶 12には、オペレーティングシステム 20、 CADプログラム 21、メッシュデータ作成プログラム 22および電磁界強度解析プログラム 23、が格納されて！、る。

[0039] CADプログラム 21は、情報処理システム 10を、電子機器やプリント基板等の電気回路装置の設計を支援する CAD装置として機能させるプログラムである。この CAD プログラム 21から出力される回路パターン等の設計データは、 CADデータファイル 3 1に格納される。

[0040] 電磁界強度解析プログラム 23は、情報処理システム 10を、 CADプログラム 21で設計されたプリント基板等における電磁界強度解析処理を行う電磁界強度解析装置として機能させるプログラムである。

[0041] なお、この電磁界強度解析プログラム 23が行うモーメント法による電磁界強度算出技術としては、本発明の出願人によって特開平 9— 5375号公報に開示された「電磁界強度算出装置」の技術を用いることができる。

[0042] メッシュデータ作成プログラム 22は、 CADデータファイル 31から、電磁界強度解析プログラム 23に供される後述のメッシュデータ 40を生成するプログラムである。

ディスプレイ 13は、主記憶 12に格納された各種プログラムの実行結果等の情報を可視化して表示する。

[0043] 情報入力部 14は、キーボードやマウス等で構成され、ユーザによる情報入力に用いられる。

外部記憶装置 15は、主記憶 12にロードされる情報を不揮発に記憶する。本実施の形態の場合、この外部記憶装置 15には、 CADデータファイル 31、メッシュデータフアイル 32、電界.磁界ファイル 33、電流ファイル 34、およびオプション情報 35が格納される。

[0044] CADデータファイル 31は、 CADプログラム 21が生成したプリント基板の回路や構造等の設計データが格納されたファイルである。この設計データには、多層配線構造のプリント基板における各層の導体パターンの形状情報が含まれている。本実施の形態の場合には、この設計データには、後述の平面導体パターン 51、平面導体パターン 52、平面導体パターン 55等のデータが含まれて!/、る。

[0045] メッシュデータファイル 32には、メッシュデータ作成プログラム 22力 CADデータフアイル 31の情報から生成するメッシュデータ 40が格納されている。

電界 ·磁界ファイル 33には、電磁界強度解析プログラム 23から出力される電磁界強度の算出結果が記録される。

[0046] 電流ファイル 34には、電磁界強度解析プログラム 23の実行中に適宜出力される、解析部位を流れる電流値が出力される。

CADデータファイル 31、メッシュデータファイル 32、電界 ·磁界ファイル 33、および電流ファイル 34が格納する情報は、適宜、ディスプレイ 13に表示させることができる [0047] オプション情報 35は、ユーザ力指定される情報であり、メッシュデータ作成プログラム 22の動作を制御するための制御情報として用いられる。この制御情報としては、たとえば、周波数 f、格子サイズ S、補正判定閾値 St、削除判定閾値 Dt、最大格子サィズ Smax、等がある。

[0048] 周波数 fは、電磁界強度算出のシミュレーション時に、電磁波の放射源となるクロック素子などの高周波電流の周波数である。格子サイズ Sは、この周波数 fの電磁波の波長に基づ!/、て設定される。

[0049] 格子サイズ Sは、後述の格子サイズ S1〜格子サイズ S3等である。通常、周波数 fが高い程、格子サイズ Sの設定値は小さくなる。

補正判定閾値 Stは、後述の空白補正メッシュパターン 42、埋め込み補正メッシュパターン 43を生成する処理に用いられる。

[0050] 削除判定閾値 Dtは、後述のビアホール 53、ランド 54等の孤立パターンの削除処理、埋め込み処理等の実行の可否を判定するために用いられる。

最大格子サイズ Smaxは、後述のメッシュ集約処理で許容される集約後の簡略化メッシュパターン 41Lの格子サイズ Sの最大許容値を示す。

[0051] 本実施の形態の場合、図 3に例示されるように、メッシュデータ作成プログラム 22は、たとえば、電源 Zグランドデータ読み込み部 22a、同一層内平面導体パターン 22b 、層間メッシュ整合処理部 22c、微小形状削除処理部 22d、隣接部格子削除処理部 22e、矩形形状補完処理部 22f、メッシュ簡略ィ匕分割処理部 22g、オーバーラップメッシュ分割処理部 22h、メッシュデータ書き込み部 22iおよびメモリ部 22jの各モジュールで構成されている。メモリ部 2¾は、他の各モジュールが共通に使用する作業記憶エリアである。

[0052] 電源 Zグランドデータ読み込み部 22aは、メッシュデータ作成プログラム 22の実行時に、 CADデータファイル 31から、図 9に例示されるような平面導体パターン 51および平面導体パターン 52等の CADデータを読み込む動作を行う。

[0053] 同一層内平面導体パターン 22bは、多層構造のプリント基板の各層の CADデータから、同一層内に属する平面導体パターン (本実施の形態の場合、図 9の平面導体パターン 51および平面導体パターン 52)を収集する処理を行う。

[0054] 層間メッシュ整合処理部 22cは、多層構造の各層について生成される複数のメッシュデータ 40の間におけるメッシュ境界（すなわち、各層におけるメッシュデータ 40の原点）を整合させる処理を行う。

[0055] たとえば、図 10に例示されるように、グランド層 50aおよび電源層 50bが積層されている場合、下側のグランド層 50aに属する平面導体パターン 55について生成されるメッシュデータ 40と、上側の電源層 50bに属する平面導体パターン 51および平面導体パターン 52について生成されるメッシュデータ 40の各々の格子原点 G1および格子原点 G2を、積層方向から見て一致するように設定する。これにより、メッシュデータ 40のサイズを上下の各層で同一に設定した場合、個々の層におけるメッシュデータ 40の境界は整合した状態となる。

[0056] 微小形状削除処理部 22dは、削除判定閾値 Dtに基づ、て、ビアホール 53、ランド 54等の孤立パターンのサイズを判定して、削除を行う。

すなわち、図 11のように、平面導体パターン 51等の内部に孤立したビアホール 53 が存在する場合、ビアホール 53のサイズが、ユーザ指定した削除判定閾値 D りも大きい場合に削除する（すなわち、ビアホール 53内に導体を埋め込んで消失させる）処理を行う。

[0057] また、図 12に例示されるランド 54等の孤立パターンの場合には、当該ランド 54のサィズの大小を削除判定閾値 Dtを基準として判別し、削除判定閾値 Dt以下のサイズのランド 54は削除する処理を行う。

[0058] 隣接部格子削除処理部 22eは、図 9に例示されるように、同一層内の複数の平面導体パターン 51および平面導体パターン 52の輪郭領域に位置し、導体パターンの一部を含むメッシュパターン 41 (以下、このようなメッシュパターン 41を部分欠落メッシュ 41Pと記す)を削除 (空白化)する処理を行う。

[0059] すなわち、図 13Aに例示されるように、部分欠落メッシュ 41P内に占める導体パターン領域 41aの面積 (パターン面積 Sc)と、空白領域 41bの面積 (空白面積 Sb)の比 Sr ( = SbZSc)を算出し、この値がユーザ力も指定された補正判定閾値 S りも小さい（Srく St)場合には、部分欠落メッシュ 41Pを、全て空白化した空白補正メッシュパターン 42に置換する処理を行う。

[0060] 一方、矩形形状補完処理部 22fは、部分欠落メッシュ 41Pを平面導体パターンで埋める形状補完処理を行う。すなわち、図 13Bに例示されるように、部分欠落メッシュ 41P内に占める導体パターン領域 41aの面積 (パターン面積 Sc)と、空白領域 41bの面積 (空白面積 Sb)の比 Sr ( = Sb/Sc)を算出し、この値がユーザから指定された補正判定閾値 S りも大きい場合 (Sr≥ St)には、部分欠落メッシュ 41Pを、全て導体パターン補完した埋め込み補正メッシュパターン 43に置換する処理を行う。

[0061] この隣接部格子削除処理部 22eおよび矩形形状補完処理部 22fの処理により、図 9に例示される平面導体パターン 51および平面導体パターン 52に関して設定されるメッシュデータ 40を構成するメッシュパターン 41の状態は、図 14あるいは図 15に例示されるように変化する。

[0062] すなわち、図 14は、図 9に例示される平面導体パターン 51および平面導体パターン 52の動作時の電位が同一の場合で、両者を短絡させてもよい場合の処理結果である。一方、図 15は、平面導体パターン 51および平面導体パターン 52の動作時の電位が異なる場合で、補正判定閾値 Stによる判定の他に、両者が短絡しない、という条件をさらに付カ卩して、空白補正メッシュパターン 42または埋め込み補正メッシュパターン 43の補完を行った場合の処理結果である。

[0063] メッシュ簡略ィ匕分割処理部 22gは、図 14または図 15のように、平面導体パターン 5 1および平面導体パターン 52に対して輪郭部のメッシュパターン 41の補正処理を行つた後において、当該メッシュパターン 41の配列状態の輪郭形状を損なわない範囲で、複数のメッシュパターン 41をまとめて、よりサイズの大きな簡略化メッシュパターン 41Lに置換する処理を行う。

[0064] したがって、この集約処理後は、サイズの大きな簡略化メッシュパターン 41Lの配列領域の周囲の一部または全部力サイズの小さなメッシュパターン 41や埋め込み補正メッシュパターン 43によって取り囲まれた状態となる。

[0065] この置換後の処理結果が図 16に例示されている。なお、この図 16は、図 15の状態のメッシュパターン 41および埋め込み補正メッシュパターン 43 (格子サイズ S1)から簡略化メッシュパターン 41L (格子サイズ S2)に置換した場合である。 [0066] オーバーラップメッシュ分割処理部 22hは、上述のメッシュ簡略ィ匕分割処理部 22g の処理によって、メッシュデータ 40の内部において、サイズの異なるメッシュパターン 41と簡略化メッシュパターン 41Lが混在する場合に、小サイズのメッシュパターン 41 に隣接する大サイズの簡略化メッシュパターン 41Lに対して、メッシュパターン 41の各辺の長さに対応した分割線を設定する処理を行うものである。

[0067] 電磁界強度算出のシミュレーションでは、隣接するメッシュパターン間で辺を跨いで流れる電流を算出するので、隣接するメッシュパターンの辺の長さが一致する必要がある。両者の辺長が一致しないと精度が低下する。このため、上述の分割線を設定する処理を行う。

[0068] すなわち、オーバーラップメッシュ分割処理部 22hは、図 17に例示されるように、小サイズのメッシュパターン 41に隣接する大サイズの簡略化メッシュパターン 41Lに対して、メッシュパターン 41の各辺の長さに対応した分割線 61を設定するためのォーバーラップパターン 60を重畳させる処理を行う。この分割線 61は、サイズの異なるメッシュパターン 41と簡略化メッシュパターン 41Lの間のシミュレーションにのみ用いられ、簡略化メッシュパターン 41L同士のシミュレーションでは無視され、実際の簡略ィ匕メッシュパターン 41Lの辺長を用いた電流の計算が行われる。

[0069] メッシュデータ書き込み部 22iは、上述のような処理によって最終的に得られたメッシュデータ 40を、メッシュデータファイル 32に出力する処理を行う。

以下、本実施の形態の作用について、図 5〜図 8のフローチャート等を参照して説明する。

[0070] まず、プリント基板等の電子機器の製造工程を概観すると、図 5のフローチャートのようになる。

すなわち、 CADプログラム 21を実行して、プリント基板の設計支援を行い、設計データを CADデータファイル 31に出力する（ステップ 101)。

[0071] 次に、メッシュデータ作成プログラム 22の実行結果として得られるメッシュデータ 40 をメッシュデータファイル 32に出力する（ステップ 200)。

その後、メッシュデータファイル 32の情報を入力として、電磁界強度解析プログラム 23を実行して、プリント基板を構成する平面導体パターン 51、平面導体パターン 52 等を発生源とする電界や磁界の強度分布を解析する電磁界強度解析を行う (ステツプ 102)。

[0072] このステップ 102の結果に基づいて、必要に応じて、たとえば、電磁波障害 (EMI) 対策等を実施する (ステップ 103)。

その後、プリント基板の製造を行う（ステップ 104)。

[0073] 上述のステップ 200の処理を、図 6のフローチャートを参照して詳細に説明する。

メッシュデータ作成プログラム 22を起動し、まず、情報入力部 14等を用いて各種の閾値等のオプション情報 35の設定を行う（ステップ 201)。オプション情報 35の入力は、ファイルを用いても良い。

[0074] その後、層間メッシュ整合処理部 22cが、図 10に例示されるように、多層構造の複数の導体層毎に設定される複数のメッシュデータ 40の間で格子原点 G 1および格子原点 G2を共通化する処理を行う（ステップ 202)。これにより、たとえば多層配線構造の各層に設定されるメッシュデータ 40の間でメッシュパターン 41の境界を整合させることができる。

[0075] 次に、電源 Zグランドデータ読み込み部 22aが、一つの導体層を選択して、当該導体層に属する平面導体パターン 51および平面導体パターン 52のデータを CADデ一タファイル 31からメモリ部 2¾に読み出す。読み出したデータは、図 9のように、ディスプレイ 13に表示される（ステップ 203)。

[0076] そして、まず、微小形状削除処理部 22dが、図 11および図 12に例示されるような、孤立パターン削除処理を行う（ステップ 300)。

このステップ 300の詳細力図 7のフローチャートに示されている。まず、平面導体パターン 51、平面導体パターン 52から一つのビアホール 53、ランド 54等の孤立パターンを選択し (ステップ 301)、そのサイズが削除判定閾値 D りも大きいか否かを判別する (ステップ 302)。

[0077] そして、削除判定閾値 D りも小さい場合には、当該孤立パターンの削除また埋め込みによる消失処理を行う (ステップ 303)。ステップ 302でサイズが削除判定閾値 Dt よりも大きいと判定された場合には、ステップ 303はスキップされる。

[0078] この処理を、全ての孤立パターンにつ!/、て反復する（ステップ 304)。図 6のフローチャートに戻って、ステップ 300の次には、格子原点 G2に基づいて、平面導体パターン 51、平面導体パターン 52を多数のメッシュパターン 41からなるメッシュデータ 40に分割する (ステップ 204)。

[0079] 次に、隣接部格子削除処理部 22e、矩形形状補完処理部 22fを起動し、部分欠落メッシュ 41Pを探索し (ステップ 205)、その空白面積 Sbとパターン面積 Scとの比 Srを計算する (ステップ 206)。

[0080] そして、比 Srが補正判定閾値 S りも大きい場合には (ステップ 207)、部分欠落メッシュ 41Pを空白補正メッシュパターン 42で置換する（ステップ 213)。

一方、ステップ 207で、比 Srが補正判定閾値 Stよりも小さい場合には、さらに、隣接する平面導体パターン 51と平面導体パターン 52との間で、異なる電位間での短絡発生の有無を判定し (ステップ 208)、異なる電位間で短絡が発生する場合は、当該短絡を回避するために、ステップ 213に分岐して空白補正メッシュパターン 42に置換する。

[0081] ステップ 208で異なる電位間での短絡がな、と判定された場合には、部分欠落メッシュ 41Pを埋め込み補正メッシュパターン 43に置換する（ステップ 209)。

そして、このステップ 203〜ステップ 209およびステップ 213の処理を、同一層内での全ての部分欠落メッシュ 41 Pにつ!/、て行う（ステップ 210)。

[0082] その後、必要に応じて、メッシュ簡略ィ匕処理 (ステップ 400)を実行した後、図 14、図 15に例示されるような処理結果をメッシュデータ 40として、メッシュデータファイル 3

2に出力する (ステップ 211)。

[0083] このような各層毎の処理を、全ての階層の平面導体パターンについて行う（ステップ

212)。

これにより、電磁界強度算出の解析対象となる平面導体パターン 51、平面導体パターン 52の輪郭形状を所望の精度にて反映し、し力も、モーメント法に適した四角形のみからなる複数のメッシュパターンからなるメッシュデータ 40力メッシュデータファィル 32に記録される。

[0084] 図 8のフローチャートを参照して、上述のステップ 400のメッシュ簡略化処理について説明する。上述の図 5のステップ 102における電磁界強度解析工程では、入力されるメッシュデータ 40を構成するメッシュパターン 41や埋め込み補正メッシュパターン 43の数に比例して計算量が増大し、解析所要時間が長くなる。

[0085] そこで、本実施の形態では、必要に応じて、図 17に例示されるように、隣接する通常のサイズ（格子サイズ S1)の複数のメッシュパターン 41、埋め込み補正メッシュパターン 43をまとめて、より大きなサイズ (格子サイズ S3)の簡略化メッシュパターン 41L を生成し、メッシュパターンの総数を削減して、後段の電磁界強度解析工程における計算量を削減する。

[0086] ただし、格子サイズ Sが大きくなると、隣接メッシュパターン間の電流の計算精度は低くなるため、上述のオプション情報 35にて指定された精度を下回らない範囲で、簡略化メッシュパターン 41Lの格子サイズ S3が最大となるようにする。

[0087] すなわち、メッシュ簡略ィ匕処理では、メッシュ分割された部分の精度を維持しつつ、メッシュパターン 41の数を最少限にするため、格子サイズ Sの最大許容値 (最大格子サイズ Smax)以内で更にメッシュ間隔を大きくし再分割を行う。この最大許容値は、要求精度に応じて決定され、オプション情報 35の一部としてメッシュデータ作成プログラム 22に与えられる。

[0088] この時、まず、ステップ 201で既に指定された分割間隔 (格子サイズ S)に対し 2ⁿ(n

= 1, 2, 3, . . )倍の分割長でメッシュパターン 41を簡略化メッシュパターン 41Lに併合する処理を行う（ステップ 401、ステップ 402)。

[0089] また、この分割は最大許容値 (Smax)として設定された分割間隔以下であれば、この処理を繰り返し、 nを順次、 1ずつ増やして、更に 2ⁿ倍の分割間隔で再分割 (メッシュパターン 41、埋め込み補正メッシュパターン 43の簡略化メッシュパターン 41Lへの併合)を行う（ステップ 403)。

[0090] その後、オーバーラップメッシュ分割処理部 22hによって、メッシュパターン 41および埋め込み補正メッシュパターン 43と、簡略化メッシュパターン 41Lとの境界部分にオーバーラップパターン 60を重畳し、隣接部の相互の辺長を境界部分で整合させる (ステップ 404)。

[0091] 上述のようにして生成されたメッシュデータ 40はメッシュデータファイル 32に保存され、このメッシュデータファイル 32が電磁界強度解析プログラム 23 (電磁界強度算出装置)の入力データとなり、モーメント法等によるプリント基板の電源層 Zグランド層等からの電磁波の放射解析を行うことができる。

[0092] 以上説明したように、本実施の形態の場合、 CADデータファイル 31を事前に修正することなくそのまま利用して、モーメント法による電磁界強度算出のシミュレーションに適した四角形のみ力もなり、し力も平面導体パターン 51および平面導体パターン 5 1の輪郭形状を反映したメッシュパターン群力もなるメッシュデータ 40を自動的に生成できる。このため事前に手作業で CADデータファイル 31を修正する等の準備作業が全く不要となり、メッシュデータファイル 32の生成のための所要工数や時間を大幅に削減できる。

[0093] また、電磁界強度算出における要求精度の許す範囲で、複数のメッシュパターン 4 1、埋め込み補正メッシュパターン 43を簡略化メッシュパターン 41Lに集約化して、メッシュデータ 40に含まれるメッシュパターン数を削減することで、電磁界強度算出において、解析精度を維持しつつ、簡略化された最少限のメッシュパターン数を用いた高速なシミュレーションを実現することができる。

[0094] また、メッシュパターン 41および埋め込み補正メッシュパターン 43と、これらを集約化した簡略化メッシュパターン 41Lとの境界部に、オーバーラップパターン 60を重畳して、サイズの異なるメッシュパターン間の接続部での辺長を整合させることで、当該境界部における電磁界強度算出の精度低下を防止できる。

[0095] この結果、電磁界強度のシミュレーション解析工程を含む、プリント基板や電子機器等の開発工程の所要期間を短縮することができる。

また、たとえば、最初に微細な格子サイズ Sを指定して、平面導体パターンの輪郭を必要なサイズで反映したメッシュデータ 40を生成し、さらに、輪郭を損なわない範囲で、中央部のメッシュパターン 41を、より少数の簡略化メッシュパターン 41Lに集約する処理を行うことで、モーメント法による電磁界強度のシミュレーション解析に供されるメッシュデータに含まれるメッシュパターン数の削減による解析速度の高速化と、メッシュパターンの微細化による解析精度の向上とを両立させることができる。

[0096] なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しな!、範囲で種々変更可能であることは言うまでもな、。

たとえば、本発明の技術は、モーメント法による電磁界強度算出のシミュレーションに供されるメッシュデータの生成に限らず、境界要素法を用いる一般のシミュレーションに供されるメッシュデータモデルの生成に広く適用することができる。

産業上の利用可能性

[0097] 本発明によれば、設計支援工程での CADデータをそのまま用いて、モーメント法による電磁界強度のシミュレーション解析に供されるメッシュデータを的確に効率良く生成することが可能となる。

[0098] また、電磁界強度のシミュレーション解析工程を含む、電子機器等の開発工程の所要期間を短縮することが可能となる。

また、モーメント法による電磁界強度のシミュレーション解析に供されるメッシュデータに含まれるメッシュパターン数の削減による解析速度の高速ィ匕と、メッシュパターンの微細化による解析精度の向上とを両立させることが可能となる。

Claims

請求の範囲

[1] 対象物の設計データから導体パターンのパターン形状データを抽出する第 1工程と、

を含むことを特徴とする電磁界強度算出方法。

[2] 請求項 1記載の電磁界強度算出方法において、

前記第 3工程では、前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンにおいて、当該メッシュパターン内で前記導体パターンが占めるパターン面積 Scと空白面積 Sbとの比 Sr ( = Sb/Sc)の大小に基づ、て、前記メッシュパターン内の全域を前記導体パターンで埋めるか、または、すべて空白とすることで、前記メッシュパターンの補正を行うことを特徴とする電磁界強度算出方法。

[3] 請求項 1記載の電磁界強度算出方法において、

前記第 3工程では、複数の前記パターン形状データの各々力得られる前記メッシュパターンが短絡しないことを条件に、前記輪郭を含む前記メッシュパターンの内部を全て空白とする力、または前記メッシュパターンの内部を全て前記導体パターンで埋めることを特徴とする電磁界強度算出方法。

[4] 請求項 1記載の電磁界強度算出方法において、

前記第 3工程では、さらに、穴状または島状に孤立した前記パターン形状データを削除する処理を行うことを特徴とする電磁界強度算出方法。

[5] 請求項 1記載の電磁界強度算出方法において、

前記対象物を構成する前記導体パターンが複数の階層をなしてヽる場合、前記第 2工程では、個々の前記階層毎の前記パターン形状データ力得られる前記メッシュパターンの境界が、複数の前記階層間で整合するように、前記パターン形状データを前記メッシュパターンに分割することを特徴とする電磁界強度算出方法。

[6] 請求項 1記載の電磁界強度算出方法において、

前記第 3工程では、前記第 2工程において得られた複数の第 1のメッシュパターンを、当該第 1のメッシュパターンの配列状態の輪郭を損なわない範囲で、少数のより大きなサイズの第 2のメッシュパターンに集約し、前記第 1のメッシュパターンに隣接する前記第 2のメッシュパターンは、前記第 1のメッシュパターンの各辺を延長した分割線にて分割することを特徴とする電磁界強度算出方法。

[7] 対象物を構成する導体パターンに流れる電流を境界要素法により算出し、算出された前記電流に基づいて前記対象物が放射する電磁界強度を計算して表示する電磁界強度算出装置であって、

を含むことを特徴とする電磁界強度算出装置。

[8] 請求項 7記載の電磁界強度算出装置において、

前記第 3手段は、前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンにおいて、当該メッシュパターン内で前記導体パターンが占めるパターン面積 Scと空白面積 Sbとの比 Sr ( = Sb/Sc)の大小に基づ!/、て、前記メッシュパターン内の全域を前記導体パターンで埋める力、または、すべて空白とすることで、前記メッシュパターンの補正を行う機能を備えたことを特徴とする電磁界強度算出装置。

[9] 請求項 7記載の電磁界強度算出装置において、前記第 3手段は、隣り合う複数の前記パターン形状データに属する前記導体バターンの動作電位が異なる場合、複数の前記パターン形状データの各々から得られる前記メッシュパターンが短絡しな、ことを条件に、前記輪郭を含む前記メッシュパターンの内部を全て空白とする力、または前記メッシュパターンの内部を全て前記導体パターンで埋めることで前記補正を行う機能を備えたことを特徴とする電磁界強度算出装置。

[10] 請求項 7記載の電磁界強度算出装置において、

前記第 3手段は、さらに、穴状または島状に孤立した前記パターン形状データを削除する機能を備えたことを特徴とする電磁界強度算出装置。

[11] 請求項 7記載の電磁界強度算出装置において、

第 2手段は、前記対象物を構成する前記導体パターンが複数の階層をなしている場合、前記個々の前記階層毎の前記パターン形状データ力得られる前記メッシュパターンの境界が、複数の前記階層間で整合するように、前記パターン形状データを前記メッシュパターンに分割する機能を備えたことを特徴とする電磁界強度算出装置。

[12] 請求項 7記載の電磁界強度算出装置において、

前記第 3手段は、前記第 2手段において得られた複数の第 1のメッシュパターンを、当該第 1のメッシュパターンの配列状態の輪郭を損なわない範囲で、少数のより大きなサイズの第 2のメッシュパターンに集約し、前記第 1のメッシュパターンに隣接する前記第 2のメッシュパターンは、前記第 1のメッシュパターンの各辺を延長した分割線にて分割する機能を備えたことを特徴とする電磁界強度算出装置。

[13] コンピュータを電磁界強度算出装置として機能させる制御プログラムであって、前記コンピュータに、

を実行させることを特徴とする制御プログラム。

[14] 請求項 13記載の制御プログラムにおいて、

前記第 3工程では、前記パターン形状データの輪郭を含む前記メッシュパターンにおいて、当該メッシュパターン内で前記導体パターンが占めるパターン面積 Scと空白面積 Sbとの比 Sr ( = Sb/Sc)の大小に基づ、て、前記メッシュパターン内の全域を前記導体パターンで埋めるか、または、すべて空白とすることで、前記メッシュパターンの補正を行うことを特徴とする制御プログラム。

[15] 請求項 13記載の制御プログラムにおいて、

前記第 3工程では、複数の前記パターン形状データの各々力得られる前記メッシュパターンが短絡しないことを条件に、前記輪郭を含む前記メッシュパターンの内部を全て空白とする力、または前記メッシュパターンの内部を全て前記導体パターンで埋めることで前記補正を行うことを特徴とする制御プログラム。

[16] 請求項 13記載の制御プログラムにおいて、

前記第 3工程では、さらに、穴状または島状に孤立した前記パターン形状データを削除する処理を行うことを特徴とする制御プログラム。

[17] 請求項 13記載の制御プログラムにおいて、

前記対象物を構成する前記導体パターンが複数の階層をなしてヽる場合、前記第 2工程では、個々の前記階層毎の前記パターン形状データ力得られる前記メッシュパターンの境界が、複数の前記階層間で整合するように、前記パターン形状データを前記メッシュパターンに分割することを特徴とする制御プログラム。

[18] 請求項 13記載の制御プログラムにおいて、

前記第 3工程では、前記第 2工程において得られた複数の第 1のメッシュパターンを、当該第 1のメッシュパターンの配列状態の輪郭を損なわない範囲で、少数のより大きなサイズの第 2のメッシュパターンに集約し、前記第 1のメッシュパターンに隣接する前記第 2のメッシュパターンは、前記第 1のメッシュパターンの各辺を延長した分割線にて分割することを特徴とする制御プログラム。