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技術 設計支援装置および設計支援方法

出願人 NECプラットフォームズ株式会社
発明者 輿石栄
出願日 2014年3月13日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2014-049998
公開日 2015年10月5日 (5年2ヶ月経過) 公開番号 2015-176193
状態 特許登録済
技術分野 CAD
主要キーワード 実装制限 部品変更 最適度 スルーホール部品 スルーホールタイプ 最適化ツール 部品実装エリア 論理的接続関係
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年10月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

部品を変更する場合に、回路図エディタでの回路修正まで戻ってから変更する必要が少ない設計支援装置を提供する。

解決手段

部品データベースと、回路図作成を支援する制御部とを備えた設計支援装置であって、制御部は、回路図を作成する回路図エディタと、回路図エディタで作成した回路図をネットリストに変換するネットリスト変換ツールと、ネットリストに対して前記部品データベースの情報を元に最適化する最適化ツールと、最適化ツールで最適化されたネットリストを実装データに変換する実装ツールとを有する。

概要

背景

プリント配線板回路図の作成は、CAD(Computer Aided Design)と呼ばれるコンピュータを用いた設計支援装置によって行われている。

図7は、一般的な設計支援装置の動作を示す図である。

図7において、実部品の回路図ライブラリには、機能を実現する為の使用部品登録してある(S601)。回路図エディタを使用して部品シンボルを配置し(S602)、シンボル間結線して回路図を作成する(S603)。

次に実部品の論理ライブラリネットリスト変換ツールに入力し(S604)、ネットリスト変換ツールでは回路図中のシンボルを論理記述に置き換えて(S605)、ネットリストに変換する(S606)。

そして、実部品の物理ライブラリと基板情報ライブラリを入力して(S607、S608)、実装ツール基板上に部品を実装し(S609)、ボードデータを作成する(S610)。最後に、配線設計を行う(S612)。部品を変更する場合は(S611のYES)、回路図エディタまで戻って変更する。

最近では、部品変更論理回路図の作成を容易にするという課題を解決するために次のような技術が開示されている。

特許文献1には、部品レイアウト装置電子部品データベース索引して、自動的に最もコストの低い部品を選択し、プリント配線板の回路設計を行う技術が開示されている。

特許文献2には、仮シンボル仮論理端子にシンボルの論理端子の位置や数の端子情報割り当て、設定の自由度を向上して、結線の交差等の不具合のない見やすい論理回路図を作成しやすくする技術が開示されている。

特許文献3には、パッケージ基板に配設したパッケージ端子の基板上の実装位置を制約条件に加えて素子割付けを行うことにより、素子割付け後のパッケージ基板の配線処理の自動化が実現でき、配線設計工数の大幅削減とパッケージ基板の品質向上を達成する技術が開示されている。

概要

部品を変更する場合に、回路エディタでの回路修正まで戻ってから変更する必要が少ない設計支援装置を提供する。部品データベースと、回路作成を支援する制御部とを備えた設計支援装置であって、制御部は、回路を作成する回路エディタと、回路エディタで作成した回路をネットリストに変換するネットリスト変換ツールと、ネットリストに対して前記部品データベースの情報を元に最適化する最適化ツールと、最適化ツールで最適化されたネットリストを実装データに変換する実装ツールとを有する。

目的

本発明の目的は、上述した課題を解決し、部品を変更する場合は回路図エディタでの回路図修正まで戻ってから変更する必要が少ない設計支援装置および設計支援方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

部品データベースと、回路図作成を支援する制御部とを備えた設計支援装置であって、前記制御部は、回路図を作成する回路図エディタと、前記回路図エディタで作成した回路図をネットリストに変換するネットリスト変換ツールと、前記ネットリストに対して前記部品データベースの情報を元に最適化する最適化ツールと、前記最適化ツールで最適化されたネットリストを実装データに変換する実装ツールと、を有することを特徴とする設計支援装置。

請求項2

前記最適化ツールは、最適化度合パラメータを用いて前記ネットリストを最適化することを特徴とする請求項1に記載の設計支援装置。

請求項3

前記最適化度合パラメータは、前記部品データベースの情報に優先順位を定め、部品選定する際の指針とすることを特徴とする請求項2に記載の設計支援装置。

請求項4

前記最適化度合パラメータが用いる前記部品データベースの情報は、部品の原価が定義された原価ライブラリ、部品の外形情報が定義されている物理ライブラリ、基板上の部品実装に関する制限が定義されている基板情報ライブラリ、部品を基板に搭載する際の製造費が定義されている製造費ライブラリ、基板上の実装エリアが定義されている実装エリア定義ライブラリ、のうち少なくとも1つ以上有し、このうち1つ以上が利用されることを特徴とする請求項3に記載の設計支援装置。

請求項5

部品データベースと、回路図作成を支援する制御部とを備えた設計支援装置の設計支援方法であって、前記制御部は、回路図を作成するステップと、前記回路図を作成するステップで作成した回路図をネットリストに変換するステップと、前記ネットリストに対して前記部品データベースの情報を元に最適化するステップと、前記最適化するステップで最適化されたネットリストを実装データに変換するステップと、を有することを特徴とする設計支援方法。

請求項6

前記最適化するステップは、最適化度合パラメータを用いて前記ネットリストを最適化するステップであることを特徴とする請求項5に記載の設計支援方法。

請求項7

前記最適化度合パラメータは、前記部品データベースの情報に優先順位を定め、部品を選定する際の指針とされるステップであることを特徴とする請求項6に記載の設計支援方法。

技術分野

0001

本発明は、設計支援装置および設計支援方法に関し、特にプリント配線板回路図設計支援装置および設計支援方法に関する。

背景技術

0002

プリント配線板の回路図の作成は、CAD(Computer Aided Design)と呼ばれるコンピュータを用いた設計支援装置によって行われている。

0003

図7は、一般的な設計支援装置の動作を示す図である。

0004

図7において、実部品の回路図ライブラリには、機能を実現する為の使用部品登録してある(S601)。回路図エディタを使用して部品シンボルを配置し(S602)、シンボル間結線して回路図を作成する(S603)。

0005

次に実部品の論理ライブラリネットリスト変換ツールに入力し(S604)、ネットリスト変換ツールでは回路図中のシンボルを論理記述に置き換えて(S605)、ネットリストに変換する(S606)。

0006

そして、実部品の物理ライブラリと基板情報ライブラリを入力して(S607、S608)、実装ツール基板上に部品を実装し(S609)、ボードデータを作成する(S610)。最後に、配線設計を行う(S612)。部品を変更する場合は(S611のYES)、回路図エディタまで戻って変更する。

0007

最近では、部品変更論理回路図の作成を容易にするという課題を解決するために次のような技術が開示されている。

0008

特許文献1には、部品レイアウト装置電子部品データベース索引して、自動的に最もコストの低い部品を選択し、プリント配線板の回路設計を行う技術が開示されている。

0009

特許文献2には、仮シンボル仮論理端子にシンボルの論理端子の位置や数の端子情報割り当て、設定の自由度を向上して、結線の交差等の不具合のない見やすい論理回路図を作成しやすくする技術が開示されている。

0010

特許文献3には、パッケージ基板に配設したパッケージ端子の基板上の実装位置を制約条件に加えて素子割付けを行うことにより、素子割付け後のパッケージ基板の配線処理の自動化が実現でき、配線設計工数の大幅削減とパッケージ基板の品質向上を達成する技術が開示されている。

先行技術

0011

特開2009−110094号公報
特開2008−204192号公報
特開昭62−243400号公報

発明が解決しようとする課題

0012

特許文献1に記載の技術では、部品配置の最適化が行われないため、占有面積が小さい部品への変更を容易にすることは可能であるが、占有面積が大きい部品へ変更する場合には、回路図修正まで戻ってから変更する必要があるという課題があった。

0013

特許文献2に記載の技術では、結線の交差等の不具合のない見やすい論理回路図を作成することは可能であるが、部品実装は考慮されていないという課題があった。

0014

特許文献3に記載の技術では、素子割付け後のパッケージ基板の配線処理の自動化は実現できるが、素子割付けを変更する場合は、回路図修正まで戻ってから変更する必要があるという課題があった。

0015

本発明の目的は、上述した課題を解決し、部品を変更する場合は回路図エディタでの回路図修正まで戻ってから変更する必要が少ない設計支援装置および設計支援方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0016

本発明は、上記課題を解決するために、部品データベースと、回路図作成を支援する制御部とを備えた設計支援装置であって、制御部は、回路図を作成する回路図エディタと、回路図エディタで作成した回路図をネットリストに変換するネットリスト変換ツールと、ネットリストに対して前記部品データベースの情報を元に最適化する最適化ツールと、最適化ツールで最適化されたネットリストを実装データに変換する実装ツールとを有することを特徴としている。

0017

また、本発明は、部品データベースと、回路図作成を支援する制御部とを備えた設計支援装置の設計支援方法であって、制御部は、回路図を作成するステップと、回路図を作成するステップで作成した回路図をネットリストに変換するステップと、ネットリストに対して部品データベースの情報を元に最適化するステップと、最適化するステップで最適化されたネットリストを実装データに変換するステップとを有することを特徴としている。

発明の効果

0018

本発明によれば、部品を変更する場合は回路図エディタでの回路図修正まで戻ってから変更する必要が少ない設計支援装置および設計支援方法を提供できる。

図面の簡単な説明

0019

本発明の実施形態における設計支援装置の構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態における設計支援装置の動作を示すフローチャートである。
本発明の実施形態における最適化の例を示す図である。
本発明の実施形態における最適化の例を示す図である。
本発明の実施形態における最適化の例を示す図である。
本発明の実施形態における最適化の動作を示すフローチャートである。
本発明の関連技術における設計支援装置の動作を示すフローチャートである。

実施例

0020

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

0021

(実施形態)
図1は、本発明の実施形態における設計支援装置の構成を示すブロック図である。図1を用いて、第1の実施形態における設計支援装置の構成を説明する。

0022

図1において、設計支援装置10は、キーボードマウスなどの入力部20、ディスプレイなどの表示部30、設計支援を行う制御部40、部品の情報を格納しておく部品データベース50により構成されている。

0023

制御部40は、所定の記憶部(図示せず)に格納された設計支援プログラムに基づいて入力部20及び表示部30を制御し、部品データベース50に格納された部品情報を用いて、回路設計者による回路図設計を遂行させる機能を有している。

0024

制御部40は、回路図エディタ41、ネットリスト変換ツール42、最適化ツール43、実装ツール44の機能を有している。部品データベース50は、回路図ライブラリ51、論理ライブラリ52、原価ライブラリ53、物理ライブラリ54、基板情報ライブラリ55、製造費ライブラリ56、実装エリア定義ライブラリ57を有しており、それぞれ仮部品と実部品の情報を格納することができる。

0025

回路図エディタ41は、実部品と仮部品の回路図ライブラリ51の部品シンボルを配置する事ができ、また配置した部品シンボル同士を接続する事で回路図を作成する事ができる。回路図ライブラリ51には、実部品と仮部品の部品シンボル情報が定義されている。

0026

ネットリスト変換ツール42は、回路図中の部品シンボルを論理ライブラリ52中の論理記述に置き換え、部品シンボル同士の接続情報は信号名を基に論理的接続関係に置き換える事で回路図をネットリストに変換する。論理ライブラリ52には、実部品と仮部品の回路図ライブラリ51に格納されている部品シンボルに対応した論理記述情報が定義されている。

0027

原価ライブラリ53には、実部品の原価が定義されている。製造費ライブラリ56には、実部品をボード製造する際に実部品を基板に搭載する際の製造費が定義されている。実装エリア定義ライブラリ57には、実部品の部品実装エリアが定義されている。この部品実装エリアは、部品実装パラメータを用いて、実装エリア定義ライブラリ57に対して指定される
物理ライブラリ54には、実部品と仮部品のサイズ等の外形情報が定義されており、仮部品のサイズは実部品に変換した際の予測サイズを定義している。

0028

基板情報ライブラリ55には、基板上に部品を実装する際の、実装禁止エリアや部品の高さ制限スルーホール部品の実装禁止等の部品実装に関する制限が定義されている。

0029

実装ツール44は、基板上にネットリスト中の実部品を、基板情報を基に配置する。

0030

最適化ツール43は、最適化対象の部品を最適化度合と実装位置に応じた部品に最適化したネットリストとして出力する。最適化対象の部品は、最適化対象の実部品と仮部品を最適化対象指示ファイルで指定する。最適化度合は、最適化する際に部品原価と部品サイズによって定められる最適化度合パラメータで指定される。

0031

実装位置に応じた部品は、実装エリア指示ファイルによって、最適化対象となる実部品と仮部品を配置する実装エリア定義ライブラリで定義したエリアを指定する。そして、実装ツール44で部品実装しなくても基板上の制限を考慮することにより、最適化ツール43で最適化を行う事が可能となる。

0032

図2を用いて、本発明の実施形態の動作を説明する。図2は、本発明の実施形態の設計支援装置の動作を示すフローチャートである。

0033

全ての部品を確定する前に回路図作成や部品実装を行いたい場合、確定していない部品については、仮部品の回路図ライブラリに定義されている部品を使用して(S202)、回路図を作成する(S203)。確定している部品については、実部品の回路図ライブラリに定義されている(S201)部品を使用して回路図を作成する(S203)。

0034

作成された回路図(S204)は、ネットリスト変換ツールで回路図中のシンボルを仮部品の論理ライブラリを用いて(S206)、論理記述に変換されネットリストとして出力される(S207、S208)。

0035

仮部品を含んだネットリストは、最適化ツール43で原価、製造費、実装エリア、基板情報の各種ライブラリ情報を基に最適化対象指示ファイルで指定した部品に対し、各種パラメータに応じて実部品に最適化される(S218)。その結果、最適化後のネットリストが作成される(S219)。

0036

最適化された後、部品変更が必要な場合は(S220のYES)、最適化対象指示ファイルに記載され、最適化度合パラメータや実装エリア指示ファイルで値が変更され(S215、S216、S217)、再度、最適化ツール43に送られる。

0037

部品変更が必要ない場合は(S220のNO)、実装ツール44にて実装データが作成される(S221)。

0038

実装データに不具合がなく部品変更が必要ない場合は(S224のNO)、ボードデータ(S222)とともに配線設計に出力される(S226)。実装データに不具合があり、部品変更が必要な場合は(S224のYES)、回路図修正工程へ戻る(S225)。

0039

図3は、本実施形態の仮部品を最適化する例である。

0040

図3を用いて、多入力の論理積を実現する場合を説明する。

0041

多入力の論理積を実現する場合は、複数の多入力の論理積の部品を組み合わせて実現する。この場合、部品原価が高いが部品の合計サイズが小さい組み合わせや、逆に部品原価は安いが部品の合計サイズが大きい組合せ等、様々な組み合わせがある。

0042

図3(a)は、8入力論理積部品を10入力論理積の仮部品を使用して回路図を作成し、最適化ツール43の最適化度合パラメータで部品原価と部品サイズの最適化をイメージ化した図である。図3(b)、(c)は、多入力の論理積の実部品として、6入力、4入力、2入力しか存在しないが、8入力の論理積を実現したい場合に、予め準備してある10入力論理積の仮部品ライブラリを使用して回路図を作成する場合の例である。原価と面積の最適化度合いにより最適化による実部品の組合せが変わる。

0043

図3(b)は、原価と面積を、最適化度合パラメータである、8:2で最適化する例である。これは、原価の重要度を8として優先的に決定し、原価を決めた後、面積の小さいものを決定するということである。具体的には、一旦、原価順に並べ、8対2の場合、部品原価の重みづけが8に相当する組み合わせを選択し、そのなかから、面積が最少となる部品を選択する。図3(b)は、原価を優先し、原価が合計200円となり、面積は12となる例である。

0044

図3(c)は、原価と面積を、最適化度合パラメータである、2:8で最適化する例である。これは、面積の重要度を8として優先的に決定し、原価は、面積を決めた後、安いものを決定するということである。図3(c)は、面積を優先し、原価が合計220円となり、面積は10となる例である。

0045

図4は、図3と同様、本実施形態の仮部品を最適化する例である。

0046

図4を用いて、多ピンコネクタを実現する場合の説明を行う。

0047

多ピンのコネクタを実現する場合、複数のコネクタを組み合わせて実現する事になるが、部品原価が高いが部品の合計サイズが小さい組み合わせや逆に部品原価は安いが部品の合計サイズが大きい組合せ等、様々な組み合わせがある。

0048

図4(a)は、8ピンのコネクタを10ピンの仮部品のコネクタを使用して回路図を作成し、最適化ツール43の最適化度合パラメータで部品原価と部品サイズの最適化をイメージ化した図である。

0049

多ピンのコネクタの実部品として8ピン、5ピン、3ピンが存在しており、8ピンのコネクタを実現したい場合は,予め準備してある10ピンのコネクタの仮部品ライブラリを使用して回路図を作成する場合の例である。原価と面積の最適度合いにより最適化による実部品の組合せが変わる。

0050

図4(b)は、原価と面積を、最適化度合パラメータである、8:2で最適化する例である。これは、原価の重要度を8として優先的に決定し、面積は、原価を決めた後、少ないものを決定するということである。具体的には、一旦、原価順に並べ、8対2の場合、部品原価の重みづけが8に相当する組み合わせを選択し、そのなかから、面積が最少となる部品を選択する。

0051

図4(c)は、原価と面積を、最適化度合パラメータである、2:8で最適化する例である。これは、面積の重要度を8として優先的に決定し、原価は、面積を決めた後、安いものを決定するということである。

0052

図5は、本実施形態の実装エリアに応じた最適化を行う例である。図6は、本実施形態の実装エリアに応じた最適化を行う動作を示すフローチャートである。

0053

図1図5図6を用いて、実装エリアに応じて最適化する場合の説明を行う。

0054

図5は、ネットリスト内のスルーホールタイプの4ピンのコネクタ部品を基板の裏面の座標B3に実装する事を想定していたが、既に表面の座標B3には表面実装部品が実装されている場合の例である。

0055

最適化ツール43は、実装エリア指示ファイルから、スルーホールタイプのコネクタ部品を基板の裏面の座標B3に実装する指示を入手する(S301)。最適化ツール43は、座標B3の表面を調査し(S302)、座標B3の表面に実装部品を検出する(S303)。これは、基板情報ライブラリ55で定義されている実装制限違反し、実装できないことになる。この場合、最適化ツール43は、コネクタ部品を表面実装タイプに変更する(S304)。そして、裏面の座標B3に表面実装タイプの4ピンのコネクタ部品を実装するよう実装ツール44へ指示する(S305)。最適化ツール43が、表面の実装部品を優先させて、裏面に実装する部品を変更させた例となる。

0056

以上のように、本実施例では、最適化度合パラメータにより部品原価と部品サイズの最適化が可能であり、部品形状や基板上の実装位置による製造費の変動も最適化の要素として含めることが可能となる。また、実装エリア指示ファイルで指示したエリアに部品実装する際に、実装制限を最適化の要素として含めることが可能となる。そして、最適化前のネットリスト中の実部品についても仮部品と同様に最適化を行う事が可能である。

0057

以上、述べてきたように、本実施形態では、優先順位として原価、サイズの重み付けを定義した最適化度合パラメータから回路図中の仮部品を原価、サイズの重みづけに従って実部品に置き換える事ができる最適化ツールを有する。従って、原価、サイズの変更や重みづけが変更となった場合には、回路図の作成フェーズまで戻らなくても、最適化度合パラメータを変更して再度最適化ツールを実行する事で、回路図修正を行わずに他の実部品への最適化が可能となる設計支援装置および設計支援方法を提供することができる。

0058

尚、本願発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更、変形して実施することが出来る。

0059

本発明は、プリント配線板の配線設計のために回路図を作成する設計支援装置に利用可能である。

0060

10設計支援装置
20 入力部
30 表示部
40 制御部
41回路図エディタ
42ネットリスト変換ツール
43最適化ツール
44実装ツール
50部品データベース
51回路図ライブラリ
52論理ライブラリ
53原価ライブラリ
54物理ライブラリ
55基板情報ライブラリ
56製造費ライブラリ
57実装エリア定義ライブラリ

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