JP2593202B2 - 多層プリント配線板自動設計装置の自動配線処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 目次 概要…３頁 産業上の利用分野…４頁 従来の技術…５頁 発明が解決しようとする課題…８頁 課題を解決するための手段…９頁 作用…11頁 実 施 例…12頁 発明の効果…21頁 概要 多層プリント配線板自動設計装置の自動配線処理装置
に関し、 多層プリント配線板の全層を有効に使用することので
きる自動配線処理装置を提供することを目的とし、 面実装部品装着用のランドパッドを有する多層プリン
ト配線板の設計データを記憶する手段と、多層プリント
配線板の各層のうち配線に使用する２つの層を選択する
手段と、配線接続すべき２つのランドパッドが、該２層
選択手段により選択した２つの層内に存在するか否かを
判定する手段と、該２層選択手段により選択した２つの
層に接続すべきランドパッドが存在しない場合に、接続
すべきランドパッドのうちの一方のランドパッドから該
２つの層のうちの一方の層に引き出し配線処理を行い、
他方のランドパッドから該２つの層のうちの他方の層に
引き出し配線処理を行う引き出し配線処理手段と、該２
層選択手段により選択した２つの層内に存在する２点間
を配線接続処理する２点間自動配線処理手段と、該引き
出し配線処理手段及び２点間自動配線処理手段により配
線処理された配線経路を記憶する手段と、該配線経路が
他の配線済パターンに干渉するか否かを判定する手段に
より構成する。

産業上の利用分野 本発明は多層プリント配線板自動設計装置の自動配線
処理装置に関する。

各種電子機器の小型化、高速化、多機能化の要求に伴
い、半導体素子は高速、高集積化されている。しかも、
そのパッケージは、小型、多端子化の傾向にあり、DIP
（DUAL IN LINE PACKAGE）やPGA（PIN GRID ARRAY）の
ような挿入実装はもとより、フラットパッケージ等の面
付け実装も広く行われるようになってきている。

このようなパッケージを実装するプリント配線板とし
ては、高密度化、高多層化による配線収容量の増加及び
高品質化が要求され、また続々と発表される新製品に対
応して、プリント配線板設計作業の納期が短縮されるな
ど、設計部門における作業負担が増大している。この作
業負担を軽減するため、設計現場には自動設計装置が導
入されているが、最近多く用いられるようになってきた
面付け実装部品を対象とした多層プリント配線板を効率
良く設計することのできる自動設計装置が要望されてい
る。

従来の技術 一般に多層プリント配線板自動設計装置は、システム
コントローラ、ディスプレイ、キーボード、磁気ディス
ク装置、タブレット等から構成されている。設計者はデ
ィスプレイの画面上で、コマンドや指定したい位置等を
タブレットにより選択し、あるいはメッセージに応じて
適当な情報をキー入力していくことにより、対話形式で
作業を進めるようになっている。使用頻度の高い部品や
汎用性の高いパターン等の登録機能、パターンの追加、
削除やある配線済の部品やパターンを他の位置に移動す
る編集機能、部品配置の終了した基板に対して、あらか
じめ用意した接続ファイル情報を指定することにより、
自動配線を行う自動配線処理機能等の種々の機能を有し
ている。

従来のDIPやPGA等の挿入実装部品の部品ピン間の自動
配線処理を第８図を参照しながら説明することにする。
50は設計中の多層プリント配線板であり、DIPやPGA等の
挿入実装部品の実装位置が決定され、部品Ａのピンが挿
入接続されるスルーホール52、及び部品Ｂのピンが挿入
接続されるスルーホール54が形成されている。

部品Ａのピンと、部品Ｂのピンとの間の自動配線処理
は、他の既に配線済みのパターン等との干渉を避けるた
め、各層のうちの任意の２つの層を選択し、この２つの
層を用いて配線接続するようにしている。すなわち、例
えば第８図において、第４層を用いてスルーホール54か
ら配線パターン56を引き出し、第２層を用いてスルーホ
ール52から配線パターン58を引き出し、各配線パターン
56、58の先端部間を貫通（あるいは層間）ビアホール60
により配線接続するようにしている。２つの層を用いて
配線処理を行うのは、配線の自由度の向上と計算機負担
との兼ね合いからである。

処理手順としては、まず多層プリント配線板の設計デ
ータ（スルーホールの位置、配線すべき区間等のデー
タ）が記憶されているデータベース（ファイル）からデ
ータをメモリーに読み込む。配線接続すべき区間（スル
ーホールと他のスルーホール）について、_nC₂（ｎは多
層プリント配線板の層数）の組み合わせの中から１つを
選択し、自動配線処理（各スルーホールからパターンを
引き出し、このパターン間をビアホール接続処理する）
を試行し、他の既に配線済のパターン等との干渉をチェ
ックして、干渉等が有れば続いて他の２つの層の組み合
わせに変更して再度試行し、干渉等が無ければこれを採
用する。これを各配線すべき区間全てについて行い、そ
の結果をデータベースに登録するようにしている。

このように、挿入実装部品については、全層に貫通し
たスルーホールが形成されているから、配線処理にプリ
ント配線板のどの層でも使用することができた。

発明が解決しようとする課題 しかし、フラットパッケージ等の面付け実装部品に対
応する場合、挿入実装部品と違い実装用のスルーホール
は形成されず、これに替わってランドパッドが形成され
る。このランドパッドはプリント配線板の表面層にのみ
形成されるから、従来の処理手順により、ランドパッド
間の配線処理を行う場合には、ランドパッドのある層の
みを選択して配線処理する必要があり、配線の自由度が
少なく、配線効率向上の妨げになるという問題点があっ
た。

また、上記の問題点を解決するために、各ランドパッ
ドについて全層貫通ビアホールを自動あるいは手動で形
成して、従来のスルーホールと同様に機能させることに
より、従来の自動配線処理を適用しうるようにしていた
が、不必要な貫通ビアホールを複数形成することになる
場合もあり、部品実装効率、配線効率の低下を招いてい
た。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、多層プリント配線板の全層を
有効に使用することのできる自動配線処理装置を提供す
ることである。

課題を解決するための手段 第１図に示す本発明の原理構成図を参照すると、面実
装部品装着用のランドパッドを有する多層プリント配線
板の設計データ（設計済パターン位置・形状、ランドパ
ッド位置・形状、配線接続すべきランドパッド区間等）
を記憶する記憶手段１と、多層プリント配線板の各層の
うち配線に使用する２つの層を選択する（_nC₂:nは多層
プリント配線板の層数：の組み合わせの中から１つを選
択する）手段２を設ける。

配線接続すべき２つのランドパッドが、２層選択手段
２により選択した２つの層内に存在するか否かを判定す
る手段３と、該２つの層に接続すべきランドパッドが存
在しない場合に、一方のランドパッドから該２つの層の
うちの一方の層に引き出し配線処理（パターン引き出し
及びビアホール形成）を行い、他方のランドパッドから
該２つの層のうちの他方の層に引き出し配線処理（パタ
ーン引き出し及びビアホール形成）を行う引き出し配線
処理手段４とを設ける。

２層選択手段２により選択した２つの層内に存在する
２点間を配線接続処理（各引き出し配線先端からそれぞ
れパターン引き出しを行い、該引き出しパターンの先端
部間をビアホール接続）する２点間自動配線処理手段５
と、引き出し配線処理手段４及び２点間自動配線処理手
段５により配線処理した配線経路を記憶する手段６を設
ける。

さらに、引き出し配線処理手段４及び２点間自動配線
処理手段５により配線処理した配線経路が他の配線済み
のパターン（他のランドパッド等を含む）に干渉するか
否かを判定する手段７を設けて構成する。

作用 第１図及び第２図を参照して説明する。第２図におい
て、10はｎ層からなる多層プリント配線板である。２層
選択手段２により選択した２つの層（例えば第２図にお
いて、３層及び第５層）に、配線処理すべきランドパッ
ド11、12が含まれない場合には、引き出し配線処理手段
４により、一方のランドパッド11からパターン引き出し
13を行い、その先端から２層選択手段２により選択した
２つの層のうちの一方（第５層）に層間（あるいは通
貫）ビアホール14を形成し、他方のランドパッド12につ
いても同様にパターン引き出し15を行い、その先端から
２層選択手段２により選択した２つの層のうちの他方
（第３層）に層間（あるいは通貫）ビアホール16を形成
する。

引き出し配線処理が成功した場合（他の既に配線済み
のパターン等に干渉しない場合）には、引き出し配線処
理手段４により形成したビアホール14、16から２点間自
動配線処理手段５によりそれぞれパターン引き出し17、
18を行い、パターン17、18間を層間（あるいは通貫）ビ
アホール19で配線接続する。これによりランドパッド11
とランドパッド12とが配線接続される。

この配線接続13、14、15、16、17、18、19が他の既に
処理・形成された配線済みのパターンや配線接続処理の
対象としていない他のランドパッド等に干渉するかどう
かを干渉判定手段７によりチェックし、干渉があれば２
層選択手段２により他の組み合わせを選択して再度一連
の処理を行い、干渉が無ければ設計データ記憶手段１に
該配線経路13、14、15、16、17、18、19を登録して処理
を終了する。

実 施 例 以下本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
ることにする。

第３図は本発明を適用してなる面実装部品装着用のラ
ンドパッド間を配線接続処理する自動配線処理装置のシ
ステム構成図である。

本システムは制御部20を中心として、データベース入
出力部21、22、引き出し配線処理部23、自動配線処理部
24、配線経路登録部25、自動配線処理用データテーブル
26、引き出し経路テーブル27、28、及び配線経路テーブ
ル29から構成されている。30は多層プリント配線板の設
計データ（設計済パターン位置・形状、ランドパッド位
置・形状、配線接続すべきランドパッド区間等）を記憶
している自動配線データベースである。

自動配線処理用データテーブル26は第４図（Ａ）、
（Ｂ）及び第５図（Ａ）〜（Ｃ）に示すような構成のデ
ータテーブルであり、データベース入出力部21、22を介
して自動配線データベース30に対してパターン位置・形
状、ランドパッド位置・形状等のデータの読み込み・書
き出しを行うことができるようになっている。

第４図（Ａ）は第Ln層（Lnは1,2,3,…）におけるトラ
ック位置テーブルであり、図中X:X₁,X₂,…はプリント配
線板上の横軸方向のトラック位置の座標を示し、P:P₁,P
₂,…はX:X₁,X₂,…の位置における第４図（Ｂ）に示す線
分データテーブルのアドレスを示すポインタである。第
４図（Ｂ）において、Y_Sはトラック位置座標Ｘにおける
縦方向配線の始点の座標を、Y_Eはトラック位置座標Ｘに
おける縦方向配線の終点の座標を示している。ＡはY_Sか
らY_Eまでの配線の種類及びNet番号を示し、線種は信号
線、禁止ライン、配線ナシ等の情報、Net番号は複数の
パターンの中から同電位のパターンを識別するためのグ
ループの情報である。Ｎは同一トラック内に複数のパタ
ーンが存在する場合に次の線分データ（同図）のアドレ
スを示すポインタである。尚、上記は縦方向配線層の場
合であり、横方向配線層の場合は第４図（Ａ）、（Ｂ）
の括弧内に示しているように、ＸがＹに、Y_S及びY_EがX_S
及びX_Eに入れ替わる。

第５図（Ａ）はランドパッド間の配線すべき区間を示
す配線区間テーブルである。P_LS、P_LEはそれぞれランド
パッドの位置・形状等を保持する第５図（Ｂ）のランド
テーブルのアドレスを示すポインタであり、P_LSは始点
側を、P_LEは終点側を示している。第５図（Ｂ）におい
て、Ｘ、Ｙはランドパッドの位置座標、Ｄはランドパッ
ドの向き、PFは各ランドパッドに対応した形状データを
有するテーブル（第５図（Ｃ））のアドレスを示すポイ
ンタである。同一形状のランドパッドについてはそれぞ
れについて形状データを持つことはせず、ランドテーブ
ルのPFポインタを同一アドレスにすることにより共有す
る。

第３図の始点用引き出し経路テーブル27、終点用引き
出し経路テーブル28、及び配線経路テーブル29は、第６
図（Ａ）に示すように構成されている。X₁、Y₁は第Ｌ層
（Ｌは1,2,3,…）における始点側座標、X₂、Y₂は第Ｌ層
における終点側座標、VF₁、VF₂は座標X₁、Y₁及びX₂、Y₂
におけるビアホールによる層間の接続情報であり、接続
する層の番号（1,2,3,…）、及びビアホール無し
（０）、全層通貫ビアホール（−１）等の情報を有して
いる。即ち第６図（Ｂ）に例示する如く、ランドパッド
31とランドパッド32とが、パターン33、35、37、39、及
びビアホール34、36、38により接続されているが、これ
らの情報を保持するデータテーブルである。

第３図における制御部20、引き出し配線処理部23、自
動配線処理部24、及び配線登録部25による具体的な処理
の流れを第７図により説明する。

ステップ101により、自動配線データベースから自動
配線処理用データテーブルに、配線パターンのトラック
位置、線分データ、及び接続すべきランドパッドの配線
区間、ランドパッド位置・形状等のデータを読み込む。
ステップ103で多層プリント配線板の各層のうち配線に
使用する２つの層（_nC₂:nは多層プリント配線板の層
数：の組み合わせの中から１つ）を選択する。ステップ
105で配線処理用データテーブルの配線区間テーブルか
ら配線すべき区間を１つ抽出する。

ステップ105で抽出した区間の始点が、ステップ103で
選択した２つの層のどちらかに含まれるか否かを調べ
（ステップ107）、含まれる場合はステップ115へ進み、
含まれない場合は、始点からパターン引き出しを行い、
このパターン先端から選択した２つの層のうちの一方の
層までビアホール（層間あるいは通貫）を形成する（ス
テップ109）。この配線処理が他の既に配線済みのパタ
ーン等に干渉するか否かを調べ（ステップ111）、干渉
する場合はステップ131に進み、干渉しない場合は配線
経路テーブルにこの配線経路を登録し（ステップ11
3）、ステップ115へ進む。同様にステップ105で抽出し
た区間の終点が、ステップ103で選択した２つの層のど
ちらかに含まれるか否かを調べ（ステップ115）、含ま
れる場合はステップ123へ進み、含まれない場合は、終
点からパターン引き出しを行い、このパターン先端から
選択した２つの層のうちの他方の層までビアホール（層
間あるいは通貫）を形成する（ステップ117）。この配
線処理が他の既に配線済のパターン等に干渉するか否か
を調べ（ステップ119）、干渉する場合はステップ131に
進み、干渉しない場合は配線経路テーブルにこの配線経
路を登録し（ステップ121）、ステップ123へ進む。

ステップ105で抽出した配線区間を、ステップ109及び
ステップ117で配線処理した引き出しビアホール先端位
置に変更し（ステップ123）、従来のスルーホール間自
動配線処理に用いていたものと同様の自動配線処理を行
う（ステップ125）。即ち、ステップ109及びステップ11
7で配線処理した引き出しビアホール先端からそれぞれ
パターン引き出しを行い、該引き出しパターンの先端部
間をビアホール接続する。

ステップ125の配線処理が他の既に配線済のパターン
等に干渉するか否かを調べ（ステップ127）、干渉しな
い場合はこの配線経路を自動配線データテーブルに登録
し（ステップ129）、ステップ133に進む。ステップ125
で干渉する場合はステップ131で自動配線処理データテ
ーブルに未配線フラグを登録しステップ133に進む。
（ステップ111及びステップ119で干渉ありと判定された
場合も同様である。） ステップ133で配線区間データテーブルに次に配線処
理すべき区間がある場合はステップ105に戻り、上記同
様の処理を繰り返し、ステップ103で選択した２つ層を
用いての全ての配線区間について処理が終了したなら
ば、ステップ135に進む。ステップ135でステップ103に
おける２つの層に組み合わせ全てについての処理が終了
したか否かを調べ、終了していない場合はステップ103
に戻り、他の２つの層の組み合わせを選択して処理を繰
り返し、終了した場合には、自動配線データテーブルか
ら自動配線データベースにデータの内容を全て登録して
（ステップ137）、自動配線処理を終了する。

ステップ107乃至ステップ123が第３図における引き出
し配線処理部23に、ステップ125、127が自動配線処理部
24に、ステップ129、131が配線経路登録部25にそれぞれ
相当している。

本実施例によれば、配線処理すべきランドパッドが、
選択した２つの層のうちのどちらにも含まれない場合に
は、それぞれのランドパッドから該選択した２つの層ま
で、引き出し配線処理を行い、この引き出し配線の先端
部を接続すべきランドパッドの位置情報と置き換えた後
に（引き出し配線処理部23）、従来用いていたものと同
様の自動配線処理（スルーホール間を２つの層を用いて
配線処理する）を用いるようにしている（自動配線処理
部24）。これにより、ランドパッドが存在しない２つの
層を使用してランドパッド間の自動配線処理が可能とな
り、配線の自由度が向上し、従来のスルーホール接続用
の自動配線処理をランドパッド間の自動配線処理に適用
した場合に生じていた配線効率の低下等の問題を解決す
ることができる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように構成したから、面実装部
品を対象とした多層プリント配線板のランドパッド間の
自動配線処理を、ランドパッドが存在しない２つの層を
用いても配線処理することができ、多層プリント配線板
の全層を有効に使用できるようになり、部品実装効率、
配線効率を向上することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の作用の説明図、 第３図は本発明一実施例のシステム構成図、 第４図は本発明一実施例の配線処理用データテーブルの
説明図であり、（Ａ）はトラック位置テーブルを、
（Ｂ）は線分データテーブルを示している。 第５図は同じく配線処理用データテーブルの説明図であ
り、（Ａ）は配線区間テーブルを、（Ｂ）はランドテー
ブルを、（Ｃ）は形状データテーブルを示している。 第６図（Ａ）及び（Ｂ）は本発明一実施例の経路テーブ
ルの説明図、 第７図は本発明一実施例の処理流れ図、 第８図は従来技術の説明図である。 １……設計データ記憶手段 ２……２層選択手段、 ３……ランドパッド有無判定手段、 ４……引き出し配線処理手段、 ５……２点間自動配線処理手段、 ６……配線経路記憶手段、 ７……干渉判定手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】面実装部品装着用のランドパッド（11,1
   2）を有する多層プリント配線板（10）の設計データを
   記憶する手段（１）と、 多層プリント配線板（10）の各層のうち配線に使用する
   ２つの層を選択する手段（２）と、 配線接続すべき２つのランドパッド（11,12）が、該２
   層選択手段（２）により選択した２つの層内に存在する
   か否かを判定する手段（３）と、 該２層選択手段（２）により選択した２つの層に接続す
   べきランドパッド（11,12）が存在しない場合に、接続
   すべきランドパッド（11,12）のうちの一方のランドパ
   ッド（11）から該２つの層のうちの一方の層に引き出し
   配線処理（13,14）を行い、他方のランドパッド（12）
   から該２つの層のうちの他方の層に引き出し配線処理
   （15,16）を行う引き出し配線処理手段（４）と、 該２層選択手段（２）により選択した２つの層内に存在
   する２点間を配線接続処理（17,18,19）する２点間自動
   配線処理手段（５）と、 該引き出し配線処理手段（４）及び２点間自動配線処理
   手段（５）により配線処理された配線経路（13,14,15,1
   6,17,18,19）を記憶する手段（６）と、 該配線経路（13,14,15,16,17,18,19）が他の配線済パタ
   ーンに干渉するか否かを判定する手段（７）とを有する
   ことを特徴とする多層プリント配線板自動設計装置の自
   動配線処理装置。