JP4438682B2

JP4438682B2 - Printed circuit board analysis apparatus, method, program, and recording medium

Info

Publication number: JP4438682B2
Application number: JP2005143127A
Authority: JP
Inventors: 小林　　直樹; 高志原田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2025-05-16
Also published as: JP2006318416A

Description

本発明は、相互に異なるＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）に接続される複数の電源端子が設けられたプリント回路基板を設計する際に使用されるプリント回路基板解析装置、プリント回路基板解析方法、プリント回路基板解析プログラム及び記録媒体に関する。 The present invention relates to a printed circuit board analysis apparatus, a printed circuit board analysis method, and a printed circuit board analysis method used when designing a printed circuit board provided with a plurality of power supply terminals connected to different ICs (Integrated Circuits). The present invention relates to a printed circuit board analysis program and a recording medium.

近時、プリント回路基板実装が高集積化しており、これに伴い電源系のスイッチングノイズによる干渉が顕著になっている。スイッチングノイズはＩＣの動作に起因するノイズであり、パッケージに設けられた電源系端子からプリント回路の電源系を介して他のＩＣに伝達される可能性があるため、プリント回路基板の設計時にその影響をできるかぎり抑制することが望ましい。 Recently, printed circuit board mounting has been highly integrated, and along with this, interference due to switching noise in the power supply system has become prominent. Switching noise is noise caused by the operation of the IC, and may be transmitted from the power supply system terminal provided in the package to another IC via the power supply system of the printed circuit. It is desirable to suppress the influence as much as possible.

図１３はスイッチングノイズの伝播過程を模式的に示す断面図である。図１３に示すように、電源プレーン１０２とグランドプレーン１０３とが絶縁層１０４を介して積層されたプリント回路基板１０１上に、複数のＩＣが搭載されたパッケージ１０９が実装されており、このパッケージ１０９の一のＩＣ及び他のＩＣが夫々ヴィア１０５及び１０６を介して電源プレーン１０２と接続されると共にヴィア１０７及び１０８を介してグランドプレーン１０３と接続されている場合、一のＩＣで発生したスイッチングノイズ１１０は、一のＩＣの電源端子に接続されたヴィア１０５及び他のＩＣの電源端子に接続されたヴィア１０６を介して、他のＩＣに伝達される。 FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a propagation process of switching noise. As shown in FIG. 13, a package 109 on which a plurality of ICs are mounted is mounted on a printed circuit board 101 in which a power plane 102 and a ground plane 103 are stacked with an insulating layer 104 interposed therebetween. When one IC and another IC are connected to the power supply plane 102 via the vias 105 and 106 and to the ground plane 103 via the vias 107 and 108, switching noise generated in the one IC is generated. 110 is transmitted to another IC via the via 105 connected to the power supply terminal of one IC and the via 106 connected to the power supply terminal of another IC.

また、ＩＣのスイッチングノイズとして発生し、プリント回路基板の電源系を伝播するノイズは、電源プレーン及びグランドプレーンに相互に逆位相の電流が流れるノーマルモード・ノイズと、これらに同位相の電流が流れるコモンモード・ノイズとがある。図１４は図１３に示すノイズがノーマルモード・ノイズである場合の伝播過程を模式的に示す断面図であり、図１５はコモンモード・ノイズである場合の伝播過程を模式的に示す断面図である。図１４に示すノーマルモード・ノイズ１１１は、帰路の存在する通常の意味での回路電流であるため、ＩＣのノイズ源としてのモデル化が容易であり、誤動作のメカニズムも推定しやすい。 In addition, noise that occurs as IC switching noise and propagates through the power supply system of the printed circuit board includes normal mode noise in which currents in opposite phases flow in the power plane and ground plane, and currents in phase flow in these. There is common mode noise. 14 is a cross-sectional view schematically showing the propagation process when the noise shown in FIG. 13 is normal mode noise, and FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the propagation process when the noise is common mode noise. is there. Since the normal mode noise 111 shown in FIG. 14 is a circuit current in a normal sense with a return path, it can be easily modeled as an IC noise source, and a malfunction mechanism can be easily estimated.

一方、図１５に示すコモンモード・ノイズ１１２は、モデル化が困難であると共に、他のＩＣにコモンモード・ノイズが伝達されたときの誤動作のメカニズムも明らかになっていない。このため、予め、コモンモード・ノイズが他のＩＣに伝達されないような回路基板設計を行うことが重要である。なお、従来、プリント回路基板のグランドプレーン及びケーブル等を流れるコモンモード電流を抑制するためのプリント回路基板の設計支援方法については提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特開２００１−３１８９６１号公報特開２００２−２４３１２号公報特開２００３−７６７４１号公報 On the other hand, the common mode noise 112 shown in FIG. 15 is difficult to model, and the mechanism of malfunction when the common mode noise is transmitted to another IC is not clarified. For this reason, it is important to design a circuit board in advance so that common mode noise is not transmitted to other ICs. Conventionally, there has been proposed a printed circuit board design support method for suppressing a common mode current flowing through the ground plane and cables of the printed circuit board (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
JP 2001-318961 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-24312 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-76741

しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。前述の特許文献１乃至３に記載のプリント回路基板の設計支援方法は、電子機器から放射される不要な電磁波を低減するため、グランドプレーン等に流れるコモンモード電流を抑制したプリント回路基板を設計するための方法であり、この方法では、プリント回路基板に実装されたＩＣで発生したコモンモード・ノイズが、同一基板上に搭載された他のＩＣに伝達されないプリント回路基板を設計することはできない。即ち、現状では、コモンモード・ノイズによる干渉を抑制できるプリント回路基板の電源系レイアウトを設計する方法は開発されていない。 However, the conventional techniques described above have the following problems. The printed circuit board design support methods described in Patent Documents 1 to 3 described above design a printed circuit board that suppresses a common mode current flowing in a ground plane or the like in order to reduce unnecessary electromagnetic waves radiated from an electronic device. In this method, it is not possible to design a printed circuit board in which common mode noise generated in an IC mounted on the printed circuit board is not transmitted to other ICs mounted on the same board. That is, at present, a method for designing a power supply system layout of a printed circuit board that can suppress interference due to common mode noise has not been developed.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、電源系を介して伝達されるコモンモード・ノイズによる干渉を抑制したプリント回路基板の設計に使用することができるプリント回路基板解析装置、プリント回路基板解析方法、プリント回路基板解析プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a printed circuit board analyzer that can be used for designing a printed circuit board that suppresses interference due to common mode noise transmitted through a power supply system, It is an object to provide a printed circuit board analysis method, a printed circuit board analysis program, and a recording medium.

本願第１発明に係るプリント回路基板解析装置は、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析装置において、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データが入力される入力部と、解析を行う周波数が入力される周波数指定部と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量が入力される減衰量指定部と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数指定部に入力された周波数のコモンモード・ノイズが、前記プリント回路基板内において前記減衰量指定部に入力された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する解析部と、を有し、前記伝播距離に基づき前記電源端子の間隔を決めることを特徴とする。 The printed circuit board analyzing apparatus according to the first invention of the present application is a printed circuit board analyzing apparatus provided with a plurality of power supply terminals, and performs analysis with an input unit to which the structure data and physical property data of the printed circuit board are input. Based on the frequency designation unit to which the frequency is input, the attenuation amount designation unit to which the amount to attenuate common mode noise is input, and the structure data and physical property data of the printed circuit board, the frequency designation unit is input. An analysis unit that calculates a propagation distance necessary for the frequency common mode noise to be attenuated to an amount input to the attenuation amount designation unit in the printed circuit board, and based on the propagation distance, The distance between the power terminals is determined.

本願第２発明に係るプリント回路基板解析装置は、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析装置において、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データが入力される入力部と、前記プリント回路基板に搭載されるＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit：大規模集積回路）の電源系の時間波形データが入力される時間波形入力部と、前記時間波形データを周波数波形データに変換する変換部と、前記変換部で変換された周波数波形データに基づき解析を行う周波数を選択する周波数選択部と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量が入力される減衰量指定部と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数選択部で選択された周波数のコモンモード・ノイズが、前記プリント回路基板内において前記減衰量指定部に入力された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する解析部と、を有し、前記伝播距離に基づき前記電源端子の間隔を決めることを特徴とする。 A printed circuit board analyzing apparatus according to a second invention of the present application is a printed circuit board analyzing apparatus provided with a plurality of power supply terminals, wherein an input unit for inputting structure data and physical property data of the printed circuit board, and the printed circuit A time waveform input unit to which time waveform data of a power supply system of an LSI (Large Scale Integrated Circuit) mounted on a substrate is input; a conversion unit that converts the time waveform data into frequency waveform data; A frequency selection unit that selects a frequency to be analyzed based on the frequency waveform data converted by the conversion unit, an attenuation amount designation unit to which an amount to attenuate common mode noise is input, structure data of the printed circuit board, and Based on the physical property data, the common mode noise of the frequency selected by the frequency selection unit is generated in the printed circuit board. Anda analysis unit that calculates a propagation distance required to decay to an amount input to 衰量 designation unit, and wherein the determining the distance between the power supply terminal on the basis of the propagation distance.

本願第１及び第２発明においては、プリント回路基板の構造及び物性に基づき、特定の周波数のコモンモード・ノイズが、プリント回路基板内で所定量まで減衰するために必要な伝播距離を算出して電源端子の間隔を決めているため、プリント回路基板におけるコモンモード・ノイズによる電源端子間の干渉を未然に防ぐことができる。更に、本願第２発明においては、プリント回路基板に搭載されるＬＳＩの特性も考慮して電源端子の間隔を決めているため、コモンモード・ノイズによる干渉を防止する効果が向上し、搭載されたＬＳＩにおける誤動作の発生をより低減することができる。 In the first and second inventions of the present application, based on the structure and physical properties of the printed circuit board, the propagation distance necessary for the common mode noise of a specific frequency to attenuate to a predetermined amount in the printed circuit board is calculated. Since the interval between the power terminals is determined, interference between the power terminals due to common mode noise in the printed circuit board can be prevented in advance. Furthermore, in the second invention of the present application, since the interval between the power supply terminals is determined in consideration of the characteristics of the LSI mounted on the printed circuit board, the effect of preventing interference due to common mode noise is improved and mounted. The occurrence of malfunctions in the LSI can be further reduced.

また、前記周波数選択部は、前記周波数波形データから電圧値が最大となる周波数を選択することができる。更に、前記伝播距離を前記電源端子の間隔として出力する出力部を有していてもよい。 Further, the frequency selection unit can select a frequency having a maximum voltage value from the frequency waveform data. Furthermore, you may have the output part which outputs the said propagation distance as the space | interval of the said power supply terminal.

本願第３発明に係るプリント回路基板解析方法は、コンピュータが実行する、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析方法において、前記コンピュータは、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する工程と、解析を行う周波数を指定する周波数指定工程と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定工程と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数指定工程で指定された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定工程で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する工程と、前記伝搬距離に基づき前記電源端子の間隔を決める工程と、を実行することを特徴とする。 A printed circuit board analysis method according to a third aspect of the present invention is a printed circuit board analysis method provided with a plurality of power supply terminals , which is executed by a computer , wherein the computer inputs structure data and physical property data of the printed circuit board. A frequency designation step for designating a frequency to be analyzed, an attenuation designation step for designating an amount to attenuate common mode noise, and the frequency designation based on the structure data and physical property data of the printed circuit board. Calculating a propagation distance necessary for the common mode noise of the frequency designated in the process to attenuate to the amount designated in the attenuation designation process in the printed circuit board; and, based on the propagation distance, the power source and executes a step of determining a distance between the terminal.

本願第４発明に係るプリント回路基板解析方法は、コンピュータが実行する、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析方法において、前記コンピュータは、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する工程と、前記プリント回路基板に搭載されるＬＳＩの電源系の時間波形データを周波数波形データに変換し、この周波数波形データに基づき解析を行う周波数を選択する周波数選択工程と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定工程と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数選択工程で選択された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定工程で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する工程と、前記伝搬距離に基づき前記電源端子の間隔を決める工程と、を実行することを特徴とする。 A printed circuit board analysis method according to a fourth invention of the present application is a printed circuit board analysis method provided with a plurality of power supply terminals , which is executed by a computer , wherein the computer inputs structure data and physical property data of the printed circuit board. A frequency selection step of converting time waveform data of an LSI power supply system mounted on the printed circuit board into frequency waveform data, and selecting a frequency to be analyzed based on the frequency waveform data, and common mode noise Attenuation amount designating step for designating an amount to attenuate, and common mode noise of the frequency selected in the frequency selection step based on the structure data and physical property data of the printed circuit board is attenuated in the printed circuit board. The process of calculating the propagation distance required to attenuate to the quantity specified in the quantity specification process , And executes and a step for determining the distance of the power terminal on the basis of the propagation distance.

本願第３及び第４発明においては、プリント回路基板の構造及び物性に基づき、特定周波数のコモンモード・ノイズが、プリント回路基板内で所定量まで減衰するために必要な伝播距離を算出し、この伝搬距離に基づき電源端子の間隔を決定しているため、コモンモード・ノイズによる電源端子間の干渉を抑制したプリント回路基板を設計することができる。 In the third and fourth inventions of the present application, based on the structure and physical properties of the printed circuit board, the propagation distance necessary for the common mode noise of a specific frequency to attenuate to a predetermined amount in the printed circuit board is calculated. Since the interval between the power supply terminals is determined based on the propagation distance, a printed circuit board in which interference between the power supply terminals due to common mode noise is suppressed can be designed.

また、前記コンピュータは、前記周波数選択工程において、前記周波数波形データから電圧値が最大となる周波数を選択してもよい。更に、前記コンピュータは、前記算出工程において算出された伝播距離を、前記電源端子の間隔として出力することもできる。 The computer may select a frequency having a maximum voltage value from the frequency waveform data in the frequency selection step. Further, the computer can output the propagation distance calculated in the calculation step as the interval between the power terminals.

本願第５発明に係るプリント回路基板解析プログラムは、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析プログラムにおいて、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する処理と、解析を行う周波数を指定する周波数指定処理と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定処理と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数指定処理で指定された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定処理で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する処理と、前記伝播距離を前記電源端子の間隔として出力する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The present printed circuit board analysis program according to the fifth invention, the frequency of performing a plurality of printed circuit board analysis program the power supply terminal provided, a process of inputting structure data and physical property data of the previous SL printed circuit board, the analysis Based on the frequency designation processing for designating, the attenuation designation processing for designating the amount of common mode noise to be attenuated, and the structure data and physical property data of the printed circuit board, the frequency common designated by the frequency designation processing is used. A process for calculating a propagation distance required for mode noise to attenuate to the amount specified in the attenuation amount designation process in the printed circuit board; a process for outputting the propagation distance as an interval between the power supply terminals; Is executed by a computer .

本願第６発明に係るプリント基板解析プログラムは、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析プログラムにおいて、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する処理と、前記プリント回路基板に搭載されるＬＳＩの電源系の時間波形データを周波数波形データに変換し、この周波数波形データから解析を行う周波数を選択する周波数選択処理と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定処理と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数選択処理で選択された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定処理で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する処理と、前記伝播距離を前記電源端子の間隔として出力する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 A printed circuit board analysis program according to a sixth aspect of the present invention is a printed circuit board analysis program provided with a plurality of power supply terminals. The printed circuit board analysis program includes a process for inputting structure data and physical property data of the printed circuit board, and the printed circuit board Converts the time waveform data of the LSI power supply system to frequency waveform data, selects the frequency to be analyzed from this frequency waveform data, and specifies the amount of attenuation to specify the amount of common mode noise to be attenuated Based on the process and the structure data and physical property data of the printed circuit board, the common mode noise of the frequency selected in the frequency selection process is attenuated to the amount designated in the attenuation designation process in the printed circuit board. A process for calculating a propagation distance necessary for the purpose, and the propagation distance as an interval between the power terminals. Characterized in that to execute a process of outputting, to the computer.

本願第５及び第６発明においては、複数の電源端子を有するプリント回路基板を解析するための解析装置に設けられたコンピュータ等に、プリント回路基板の構造及び物性に基づき、特定周波数のコモンモード・ノイズがプリント回路基板内で所定量まで減衰するために必要な伝播距離を算出し、この伝播距離を電源端子の間隔として出力する処理を実行させているため、この処理結果に基づいてプリント回路基板の電源系を設計することにより、コモンモード・ノイズによる電源端子間の干渉を未然に防ぐことができる。 In the fifth and sixth inventions of the present application, a computer or the like provided in an analysis device for analyzing a printed circuit board having a plurality of power terminals is connected to a common mode of a specific frequency based on the structure and physical properties of the printed circuit board. Since the propagation distance necessary for the noise to attenuate to a predetermined amount in the printed circuit board is calculated, and the process of outputting this propagation distance as the interval between the power supply terminals is executed, the printed circuit board is based on the processing result. By designing this power supply system, it is possible to prevent interference between power supply terminals due to common mode noise.

また、前記周波数選択処理において、前記周波数波形データから電圧値が最大となる周波数を選択してもよい。 Further, in the frequency selection process, a frequency having a maximum voltage value may be selected from the frequency waveform data.

本願第７発明に係る記録媒体は、前述のプリント回路基板解析プログラムが格納されていることを特徴とする。
A recording medium according to the seventh invention of the present application stores the above-mentioned printed circuit board analysis program.

本発明によれば、プリント回路基板の構造及び物性に基づき、特定周波数のコモンモード・ノイズが、プリント回路基板内において所定量まで減衰するために必要な伝播距離を算出し、この伝播距離に基づき電源端子の間隔を決めているため、電源系を介して伝達されるコモンモード・ノイズによる干渉を抑制したプリント回路基板を設計することができる。 According to the present invention, based on the structure and physical properties of the printed circuit board, the propagation distance necessary for the common mode noise of a specific frequency to attenuate to a predetermined amount in the printed circuit board is calculated, and based on this propagation distance. Since the interval between the power supply terminals is determined, it is possible to design a printed circuit board that suppresses interference due to common mode noise transmitted through the power supply system.

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の第１の実施形態に係るプリント回路基板解析方法について説明する。図１は本実施形態のプリント回路基板解析方法で使用する解析装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のプリント回路基板解析方法で使用される解析装置１は、プリント回路基板の構造データ及び物性データが入力される基板情報入力部２、解析する周波数が入力される周波数指定部３、及び特定の電源端子から発生したコモンモード・ノイズを隣接する電源端子に到達するまでに減衰させたい量が入力される減衰量指定部４が設けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. First, a printed circuit board analysis method according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an analysis apparatus used in the printed circuit board analysis method of this embodiment. As shown in FIG. 1, an analysis apparatus 1 used in the printed circuit board analysis method of the present embodiment has a board information input unit 2 to which structure data and physical property data of a printed circuit board are inputted, and a frequency to be analyzed. A frequency designation unit 3 and an attenuation amount designation unit 4 for inputting an amount of common mode noise generated from a specific power supply terminal before reaching the adjacent power supply terminal.

また、これら基板情報入力部２、周波数指定部３及び減衰量指定部４は、周波数指定部３に入力された周波数のコモンモード・ノイズが、プリント回路基板内において減衰量指定部４に入力された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する解析部５に接続されている。更に、解析部５には、出力部として、算出された伝搬距離を最適電源端子間距離として表示する表示部６が接続されている。 Further, the board information input unit 2, the frequency specifying unit 3, and the attenuation specifying unit 4 receive the common mode noise of the frequency input to the frequency specifying unit 3 and are input to the attenuation specifying unit 4 in the printed circuit board. It is connected to an analysis unit 5 that calculates a propagation distance necessary to attenuate to a predetermined amount. Further, a display unit 6 that displays the calculated propagation distance as the optimum distance between power supply terminals is connected to the analysis unit 5 as an output unit.

次に、上述の如く構成されたプリント回路基板解析解析装置１の動作について説明する。この解析装置１においては、解析されるプリント回路基板の構造及び物性に関するデータが基板情報入力部２から解析部５に出力され、解析する周波数を指定するデータが周波数指定部３から解析部５に出力され、コモンモード・ノイズ減衰量を指定するデータが減衰量指定部４から解析部５に出力される。そして、解析部５において、基板情報入力部２から出力されたプリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、後述するプリント回路基板解析プログラムに従い、周波数指定部３により指定された周波数のコモンモード・ノイズが、プリント回路基板内において、減衰量指定部４に指定された量まで減衰するために必要な伝播距離が算出され、その結果が最適電源端子間距離として表示部６に表示される。 Next, the operation of the printed circuit board analysis / analysis apparatus 1 configured as described above will be described. In this analysis apparatus 1, data on the structure and physical properties of the printed circuit board to be analyzed is output from the board information input unit 2 to the analysis unit 5, and data specifying the frequency to be analyzed is sent from the frequency specification unit 3 to the analysis unit 5. The data specifying the attenuation amount of the common mode noise is output from the attenuation amount specifying unit 4 to the analyzing unit 5. Then, in the analysis unit 5, based on the structure data and physical property data of the printed circuit board output from the board information input unit 2, according to the printed circuit board analysis program to be described later, the common mode of the frequency designated by the frequency designation unit 3. The propagation distance necessary for the noise to attenuate to the amount specified by the attenuation amount specifying unit 4 in the printed circuit board is calculated, and the result is displayed on the display unit 6 as the optimum distance between the power supply terminals.

次に、本実施形態のプリント回路基板解析方法、即ち、プリント回路基板解析装置１を使用したプリント回路基板の解析方法について説明する。図２は本実施形態のプリント回路基板解析方法を示すフローチャート図である。図２に示すように、本実施形態のプリント回路基板解析方法においては、先ず、基板情報入力部２に、電源プレーンとグランドプレーンとの間隔、並びに電源用ヴィアの内径及び外径等のプリント回路基板の構造に関するデータ、電源プレーンとグランドプレーンとの間に設けられた絶縁層等からなる媒質の比誘電率等のプリント回路基板の物性に関するデータを入力し（ステップＳ１１）、周波数指定部３に解析を行う周波数を入力し（ステップＳ１２）、減衰量指定部４にコモンモード・ノイズ減衰量を入力する（ステップＳ１３）。 Next, a printed circuit board analyzing method according to the present embodiment, that is, a printed circuit board analyzing method using the printed circuit board analyzing apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the printed circuit board analysis method of this embodiment. As shown in FIG. 2, in the printed circuit board analysis method of the present embodiment, first, a printed circuit such as the distance between the power plane and the ground plane and the inner diameter and outer diameter of the power via is provided in the board information input section 2. Data relating to the structure of the substrate, data relating to the physical properties of the printed circuit board such as the relative permittivity of a medium made of an insulating layer provided between the power plane and the ground plane are input (step S11), and the frequency designation unit 3 is input. The frequency to be analyzed is input (step S12), and the common mode noise attenuation is input to the attenuation specifying unit 4 (step S13).

次に、解析部５により、ステップＳ１２で入力された周波数のコモンモード・ノイズが、ステップＳ１３で指定された減衰量になるまでの伝播距離を算出する（ステップＳ１４）。このとき、基板情報入力部２から解析されるプリント回路基板の構造及び物性に関するデータが、周波数指定部３から解析を行う周波数を指定するデータが、減衰量指定部４からコモンモード・ノイズ減衰量を指定するデータが、夫々解析部５に出力される。その後、解析部５で算出された結果を表示部６に出力し、その結果に基づき、表示部６に最適な電源端子配置を表示する（ステップＳ１５）。 Next, the analysis unit 5 calculates a propagation distance until the common mode noise having the frequency input in step S12 reaches the attenuation amount specified in step S13 (step S14). At this time, the data relating to the structure and physical properties of the printed circuit board analyzed from the board information input unit 2 is the data specifying the frequency to be analyzed from the frequency specifying unit 3, and the data specifying the common mode noise attenuation amount from the attenuation specifying unit 4. Are designated to the analysis unit 5 respectively. Thereafter, the result calculated by the analysis unit 5 is output to the display unit 6, and the optimum power terminal arrangement is displayed on the display unit 6 based on the result (step S15).

本実施形態のプリント回路基板解析方法は、予め用意されたプログラムをパーソナルコンピュータ又はワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現される。このプログラムは、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory：コンパクトディスク読出し専用記憶装置）、ＭＯ（Magneto-Optical disk：光磁気ディスク）及びＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。 The printed circuit board analysis method of this embodiment is realized by executing a program prepared in advance on a computer such as a personal computer or a workstation. This program is a computer-readable recording medium such as a hard disk, CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), MO (Magneto-Optical disk), DVD (Digital Versatile Disc), etc. It is recorded on a medium and executed by being read from the recording medium by a computer.

次に、本実施形態のプリント回路基板解析方法で実行される解析プログラムの原理について説明する。図３は本実施形態のプリント回路基板解析方法で実施される解析プログラムで使用した解析用モデルを示す図である。なお、図３において、Ｏはｚ軸方向における原点である。本実施形態のプリント回路基板解析方法においては、理論電磁気学に基づいて導出された数式を使用して、プリント回路基板に設けられた複数の電源端子接続用ヴィアの間隔を決定する。具体的には、図３に示す完全導体とみなせる導電率の極めて高い導体からなる２枚の平板１２ａ及び１２ｂが、距離ｈをあけて相互に平行に配置され、その間に比誘電率がε_ｒである媒質１３で満たされている無限平行平板１２に、中心導体１１ａの半径がａｍｍ、外部導体１１ｂの内半径がｂｍｍである同軸線路１１が接合されている場合、この同軸線路１１に、周波数がｆＨｚで、１Ｖの電圧を均一に印加したときの無限平行平板１２の電界Ｅ及び磁界Ｈは、夫々、円柱座標系（γ，θ）を使用し、下記数式１乃至６により表される（A. G. Williamson，「Radial-line / coaxial-line junctions: analysis and equivalent circuits」，INT. J. ELECTRONICS，１９８５年，第５８巻，第１号，ｐ９４参照）。 Next, the principle of an analysis program executed by the printed circuit board analysis method of this embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram showing an analysis model used in an analysis program executed by the printed circuit board analysis method of the present embodiment. In FIG. 3, O is the origin in the z-axis direction. In the printed circuit board analysis method of the present embodiment, the intervals between the plurality of power supply terminal connection vias provided on the printed circuit board are determined using mathematical expressions derived based on theoretical electromagnetism. Specifically, two flat plates 12a and 12b made of a highly conductive conductor that can be regarded as a perfect conductor shown in FIG. 3 are arranged in parallel to each other at a distance h, and the relative dielectric constant is ε _r. When the coaxial line 11 having the radius of the center conductor 11a and the inner radius of the outer conductor 11b is joined to the infinite parallel flat plate 12 filled with the medium 13, the frequency is connected to the coaxial line 11. The electric field E and the magnetic field H of the infinite parallel plate 12 when a voltage of 1 V is uniformly applied at fHz are expressed by the following mathematical formulas 1 to 6 using a cylindrical coordinate system (γ, θ), respectively ( AG Williamson, “Radial-line / coaxial-line junctions: analysis and equivalent circuits”, INT. J. ELECTRONICS, 1985, Vol. 58, No. 1, p94).

なお、上記数式１乃至６において、Ｊ_０は第１種ベッセル関数、Ｙ_０は第２種ベッセル関数、Ｋ_０及びＫ_１は変形ベッセル関数、Ｈ_０ ^（２）及びＨ_１ ^（２）はハンケル関数、ε_０は真空の誘電率、μ_０は真空の透磁率、ｍは整数である。 In Equations 1 to 6, J ₀ is a first type Bessel function, Y ₀ is a second type Bessel function, K ₀ and K ₁ are modified Bessel functions, and H ₀ ⁽²⁾ and H ₁ ⁽²⁾ are Hankel. Ε ₀ is the dielectric constant of vacuum, μ ₀ is the magnetic permeability of vacuum, and m is an integer.

また、２枚の平板１２ａ及び１２ｂを流れる導体電流Ｊは、無限平行平板１２に接する磁界Ｈと、無限平行平板１２に対する法線ベクトルｎとの外積として、下記数式７ので表すことができる（Ramo著，「Fields and Waves in Communication Electronics Second Edition」，１９９４年，ｐ．１４８−１４９参照）。 The conductor current J flowing through the two flat plates 12a and 12b can be expressed by the following equation 7 as the outer product of the magnetic field H in contact with the infinite parallel flat plate 12 and the normal vector n to the infinite parallel flat plate 12 (Ramo (See "Fields and Waves in Communication Electronics Second Edition", 1994, p.148-149).

そして、上記数式１乃至７から、上記数式１及数式２の右辺の第１項に相当する電界及び表面電流の分布を図示することができる。図４はその電界及び表面電流の分布を示す図である。上記数式１及数式２の右辺の第１項に相当する表面電流１４及び電界１５は、図４に示すようになり、平板１２ａ及び１２ｂに流れる表面電流１４は、相互に逆の方向に流れる。従って、平板１２ａを電源プレーン、平板１２ｂをグランドプレーンとみなした場合、上記数式１及び数式２の右辺の第１項は、ノーマルモード・ノイズを表していることがわかる。 From the above formulas 1 to 7, the electric field and surface current distribution corresponding to the first term on the right side of the formulas 1 and 2 can be illustrated. FIG. 4 is a diagram showing the distribution of the electric field and the surface current. The surface current 14 and the electric field 15 corresponding to the first term on the right side of the above formulas 1 and 2 are as shown in FIG. 4, and the surface currents 14 flowing in the flat plates 12a and 12b flow in opposite directions. Accordingly, when the flat plate 12a is regarded as a power plane and the flat plate 12b is regarded as a ground plane, it can be seen that the first term on the right side of the above formulas 1 and 2 represents normal mode noise.

また、上記数式１及び数式２の右辺の第２項の無限級数和のうち、ｍ＝１の項に相当する電界及び表面電流の分布を図示することができる。図５はその電界及び表面電流の分布を示す図である。上記数式１及び数式２の右辺の第２項の無限級数和のうち、ｍ＝１の項に相当する表面電流１４及び電界１５は、図５に示すようになり、平板１２ａ及び１２ｂに流れる表面電流１４は、相互に同じ方向に流れる。従って、平板１２ａを電源プレーン、平板１２ｂをグランドプレーンとみなした場合、上記数式１及び数式２の右辺の第２項は、コモンモード・ノイズを表す。同様に、上記数式１及び数式２の右辺の第２項の無限級数和のうち、ｍ≧２である成分についても、ｍが偶数の場合はノーマルモード・ノイズを表し、奇数の場合はコモンモード・ノイズを表すことを簡単に示すことができる。 Also, the distribution of the electric field and the surface current corresponding to the term of m = 1 among the infinite series sums of the second term on the right side of the above formulas 1 and 2 can be illustrated. FIG. 5 is a diagram showing the distribution of the electric field and the surface current. Of the infinite series sum of the second term on the right side of Equation 1 and Equation 2, the surface current 14 and the electric field 15 corresponding to the term m = 1 are as shown in FIG. 5, and the surfaces flowing in the flat plates 12a and 12b The currents 14 flow in the same direction. Accordingly, when the flat plate 12a is regarded as a power plane and the flat plate 12b is regarded as a ground plane, the second term on the right side of the above formulas 1 and 2 represents common mode noise. Similarly, in the infinite series sum of the second term on the right side of the above formulas 1 and 2, the component where m ≧ 2 also represents normal mode noise when m is an even number, and common mode when it is an odd number・ It can easily show that it represents noise.

図６は横軸に横軸に原点Ｏからの距離ｒをとり、縦軸に電界強度をとって、上記数式１の右辺の第１項及び第２項（ｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３のとき）におけるｚ＝ｈである場合の電界成分を示すグラフ図であり、図７は横軸に原点Ｏからの距離ｒをとり、縦軸に電界強度をとって、上記数式２の右辺の第１項及び第２項（ｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３のとき）におけるｚ＝ｈである場合の電界成分を示すグラフ図である。なお、図６及び図７に示す電界強度及び磁界強度は、ａ＝１ｍｍ、ｂ＝１ｍｍ、ｈ＝５ｍｍ、εｒ＝４．５、ｒ＞ｂとしたときの値である。図７に示すように、磁界強度に関しては、上記数式２の右辺の第２項のｍ＝１、ｍ＝２及びｍ＝３の成分は、右辺の第１項に比べて極めて小さい。一方、図６に示すように、電界強度に関しては、上記数式１の右辺の第２項のｍ＝２及びｍ＝３の成分は、右辺の第１項に比べて極めて小さいが、ｍ＝１の成分は無視できる程小さいわけではない。よって、上記数式１及び数式２を近似的に表すと、夫々、下記数式８及び数式９となる。 In FIG. 6, the horizontal axis is the distance r from the origin O, the vertical axis is the electric field strength, and the first and second terms (m = 1, m = 2, m) 7 is a graph showing the electric field component when z = h, and FIG. 7 is a graph in which the distance r from the origin O is taken on the horizontal axis and the electric field strength is taken on the vertical axis. It is a graph which shows an electric field component in case of z = h in the 1st term and the 2nd term (when m = 1, m = 2, and m = 3) of the right side. The electric field strength and magnetic field strength shown in FIGS. 6 and 7 are values when a = 1 mm, b = 1 mm, h = 5 mm, εr = 4.5, and r> b. As shown in FIG. 7, regarding the magnetic field strength, the components of m = 1, m = 2, and m = 3 in the second term on the right side of Equation 2 are extremely small compared to the first term on the right side. On the other hand, as shown in FIG. 6, regarding the electric field strength, the components of m = 2 and m = 3 in the second term on the right side of Equation 1 are very small compared to the first term on the right side, but m = 1. The component of is not small enough to be ignored. Therefore, when the above formulas 1 and 2 are approximately expressed, the following formulas 8 and 9 are obtained, respectively.

従って、上記数式８及び数式９の右辺の第１項はノーマルモード・ノイズ、右辺の第２項はコモンモード・ノイズと定義することができる。また、図６及び図７に示すように、コモンモード・ノイズ（右辺の第２項）は、ノーマルモード・ノイズ（右辺の第１項）よりも原点Ｏからの距離ｒに対する依存性が大きく、原点Ｏ、即ち、ノイズ発生源のＩＣに接続されたヴィアからの距離が長くなるに従い急激に減衰する。よって、本実施形態のプリント回路基板解析方法においては、コモンモード・ノイズによる電源端子間の干渉を防ぐため、図３に示す電源ヴィアモデルを使用し、図６及び図７を参考にして、同軸線路１１と無限平行平板１２との結合部から発生したコモンモード・ノイズが十分に減衰する距離を求め、その値を隣接する電源端子用ヴィア間の距離、即ち、最適電源端子間距離とする。 Therefore, the first term on the right side of Equations 8 and 9 can be defined as normal mode noise, and the second term on the right side can be defined as common mode noise. Further, as shown in FIGS. 6 and 7, common mode noise (second term on the right side) is more dependent on the distance r from the origin O than normal mode noise (first term on the right side). As the distance from the origin O, that is, the via connected to the IC of the noise generation source becomes longer, it attenuates rapidly. Therefore, in the printed circuit board analysis method of this embodiment, in order to prevent interference between power supply terminals due to common mode noise, the power supply via model shown in FIG. A distance at which the common mode noise generated from the coupling portion between the line 11 and the infinite parallel plate 12 is sufficiently attenuated is obtained, and the value is set as a distance between adjacent power supply terminal vias, that is, an optimum power supply terminal distance.

本実施形態のプリント回路基板解析方法においては、プリント回路基板を設計する際に、理論電磁気学に基づいて算出された上記数式８及び数式９を使用して、プリント回路基板内においてコモンモード・ノイズが十分に減衰するために必要な距離、即ち、最適電源端子間距離を求め、その結果に基づいて電源端子用ヴィアの配置を決定しているため、コモンモード・ノイズによる電源端子間の干渉を防止することができる。これにより、コモンモード・ノイズに起因するＩＣの誤動作を防止することができる。 In the printed circuit board analysis method of the present embodiment, when designing the printed circuit board, the above-described mathematical formulas 8 and 9 calculated based on the theoretical electromagnetics are used to generate common mode noise in the printed circuit board. Since the optimal distance between power supply terminals, that is, the optimum distance between power supply terminals is determined and the arrangement of the power supply vias is determined based on the result, interference between power supply terminals due to common mode noise is reduced. Can be prevented. Thereby, it is possible to prevent the malfunction of the IC due to the common mode noise.

次に、本発明の第２の実施形態に係るプリント回路基板解析方法について説明する。図８は本実施形態のプリント回路基板解析方法で使用する解析装置の構成を示すブロック図である。なお、図８においては、図１に示す解析装置１の構成要素と同じものには同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図８に示すように、本実施形態のプリント回路基板解析方法で使用される解析装置２１には、周波数指定部３の代わりに、プリント回路基板に実装されるＬＳＩの電源系の時間波形データが入力される時間波形入力部２２と、この時間波形入力部２２に入力された時間波形データを周波数波形データに変換する時間軸−周波数軸変換部２３と、時間軸−周波数軸変換部２３で変換された周波数波形データに基づき、解析する周波数を選択する周波数選択部２４が設けられている。 Next, a printed circuit board analysis method according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an analysis apparatus used in the printed circuit board analysis method of the present embodiment. In FIG. 8, the same components as those of the analysis apparatus 1 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 8, the analysis device 21 used in the printed circuit board analysis method of this embodiment has time waveform data of the power supply system of the LSI mounted on the printed circuit board instead of the frequency specifying unit 3. The time waveform input unit 22 that is input, the time axis-frequency axis conversion unit 23 that converts the time waveform data input to the time waveform input unit 22 into frequency waveform data, and the time axis-frequency axis conversion unit 23 converts the time waveform data. A frequency selection unit 24 is provided for selecting a frequency to be analyzed based on the frequency waveform data.

次に、上述の如く構成されたプリント回路基板解析解析装置２１の動作について説明する。この解析装置２１においては、時間波形入力部２２から時間軸−周波数軸変換部２３に、プリント回路基板に実装するＬＳＩのスイッチング動作時における電源系の電圧時間波形のデータが出力される。このＬＳＩの電源系電圧時間波形は、時間軸−周波数軸変換部２３においてフーリエ変換され、その結果得られた周波数軸上の特性が周波数選択部２４に出力される。そして、周波数指定部２４において、時間軸−周波数軸変換部２３から入力された周波数特性に基づき、特に強い電圧成分をもつ周波数が指定周波数として選択され、そのデータが解析部５に出力される。また、入力データに基づき、基板情報入力部２からプリント回路基板の構造及び物性に関するデータが解析部５に出力されると共に、減衰量指定部４からコモンモード・ノイズの減衰量を指定するデータが解析部５に出力される。 Next, the operation of the printed circuit board analysis / analysis apparatus 21 configured as described above will be described. In this analysis device 21, data of the voltage time waveform of the power supply system during the switching operation of the LSI mounted on the printed circuit board is output from the time waveform input unit 22 to the time axis-frequency axis conversion unit 23. The power supply system voltage time waveform of the LSI is Fourier-transformed by the time axis-frequency axis conversion unit 23, and the characteristics on the frequency axis obtained as a result are output to the frequency selection unit 24. Then, in the frequency designation unit 24, a frequency having a particularly strong voltage component is selected as the designated frequency based on the frequency characteristics input from the time axis-frequency axis conversion unit 23, and the data is output to the analysis unit 5. Further, based on the input data, data relating to the structure and physical properties of the printed circuit board is output from the board information input unit 2 to the analysis unit 5, and data specifying the attenuation amount of the common mode noise is output from the attenuation amount specifying unit 4. The data is output to the analysis unit 5.

次に、本実施形態のプリント回路基板解析方法、即ち、プリント回路基板解析装置２１を使用したプリント回路基板の解析方法について説明する。図９は本実施形態のプリント回路基板解析方法を示すフローチャート図である。図９に示すように、本実施形態のプリント回路基板解析方法においては、解析周波数を指定するため、先ず、時間波形入力部２２に、プリント回路基板に実装されるＬＳＩの内部電源系の時間波形データを入力する（ステップＳ２１）。次に、時間軸−周波数軸変換部２３において、時間波形データの時間軸を周波数軸に変換する（ステップＳ２２）。そして、周波数選択部２４において、解析する周波数を選択する（ステップＳ２３）。 Next, a printed circuit board analyzing method according to the present embodiment, that is, a printed circuit board analyzing method using the printed circuit board analyzing apparatus 21 will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the printed circuit board analysis method of this embodiment. As shown in FIG. 9, in the printed circuit board analysis method of this embodiment, in order to designate the analysis frequency, first, the time waveform of the internal power supply system of the LSI mounted on the printed circuit board is input to the time waveform input unit 22. Data is input (step S21). Next, the time axis-frequency axis conversion unit 23 converts the time axis of the time waveform data to the frequency axis (step S22). Then, the frequency selection unit 24 selects a frequency to be analyzed (step S23).

また、基板情報入力部２に、電源プレーンとグランドプレーンとの間隔、並びに電源用ヴィアの内径及び外径等のプリント回路基板の構造に関するデータ、電源プレーンとグランドプレーンとの間に設けられた絶縁層等からなる媒質の比誘電率等のプリント回路基板の物性に関するデータを入力し（ステップＳ２４）、減衰量指定部４にコモンモード・ノイズを減衰させたい量を入力する（ステップＳ２５）。 Also, the board information input unit 2 includes data on the structure of the printed circuit board such as the distance between the power plane and the ground plane, the inner diameter and the outer diameter of the power via, and the insulation provided between the power plane and the ground plane. Data relating to the physical properties of the printed circuit board such as the relative dielectric constant of the medium composed of layers and the like is input (step S24), and the amount of common mode noise to be attenuated is input to the attenuation amount designating unit 4 (step S25).

次に、解析部５によりステップＳ２３で選択された周波数のコモンモード・ノイズが、ステップＳ２５で入力された量になるまでの伝播距離を算出する（ステップＳ２６）。このとき、基板情報入力部２から解析されるプリント回路基板の構造及び物性に関するデータが、周波数選択部２４から解析を行う周波数を指定するデータが、減衰量指定部４からコモンモード・ノイズ減衰量を指定するデータが、夫々解析部５に出力される。その後、解析部５で算出された結果を表示部６に出力し、その結果に基づき、表示部６に最適な電源端子配置を表示する（ステップＳ２７）。 Next, the propagation distance until the common mode noise of the frequency selected in step S23 by the analysis unit 5 reaches the amount input in step S25 is calculated (step S26). At this time, the data relating to the structure and physical properties of the printed circuit board analyzed from the board information input unit 2 is the data specifying the frequency to be analyzed from the frequency selection unit 24, and the data specifying the common mode noise attenuation amount from the attenuation amount specification unit 4. Are designated to the analysis unit 5 respectively. Thereafter, the result calculated by the analysis unit 5 is output to the display unit 6, and based on the result, the optimum power terminal arrangement is displayed on the display unit 6 (step S27).

本実施形態のプリント回路基板解析方法においては、周波数指定部３の代わりに、時間波形入力部２２、時間軸−周波数軸変換部２３及び周波数選択部２４を設け、ＬＳＩの回路データも含めて最適電源端子間距離を算出しているため、コモンモード・ノイズによる干渉を防止する効果を向上させることができる。この解析方法は、ＬＳＩの電気特性及びプリント回路基板設計の両方を考慮する必要があるレイアウト設計の分野及びＥＭＣの分野において、極めて有効である。なお、本実施形態のプリント回路基板解析方法における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態のプリント回路基板解析方法と同様である。 In the printed circuit board analysis method of the present embodiment, a time waveform input unit 22, a time axis-frequency axis conversion unit 23, and a frequency selection unit 24 are provided instead of the frequency specifying unit 3, and the LSI circuit data is optimal. Since the distance between the power terminals is calculated, the effect of preventing interference due to common mode noise can be improved. This analysis method is extremely effective in the field of layout design and the field of EMC that require consideration of both the electrical characteristics of the LSI and the printed circuit board design. The configuration, operation, and effects of the printed circuit board analysis method of the present embodiment other than those described above are the same as those of the printed circuit board analysis method of the first embodiment described above.

次に、本発明の実施例について説明する。図１０は本実施例の解析対象のプリント回路基板を模式的に示す断面図である。本実施例においては、前述の第１の実施形態のプリント回路基板解析方法によって、図１０に示すような複数の電源接続用ヴィア４２を備えるプリント回路基板４１について、１ＧＨｚにおいてコモンモード・ノイズによる干渉が発生しない電源端子間距離を決定した。 Next, examples of the present invention will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a printed circuit board to be analyzed in this embodiment. In this example, the interference caused by the common mode noise at 1 GHz for the printed circuit board 41 having a plurality of power connection vias 42 as shown in FIG. 10 by the printed circuit board analysis method of the first embodiment described above. The distance between the power terminals that does not occur is determined.

図１１は本実施例で使用したプリント回路基板解析装置の構成を示す図である。図１１に示す解析装置３１は、プリント回路基板解析プログラム又は解析に必要な各種データが記録された記録媒体３２と、解析装置本体３３とにより構成されている。この記録媒体３２には、上記数式８及び数式９を使用して、ノイズ発生源、即ち、ヴィアの中心部からの距離に対するノーマルモード・ノイズ及びコモンモード・ノイズに相当する電界分布を算出し、コモンモード・ノイズ減衰量に相当する距離を求めるためのプログラムが記憶されている。また、解析装置本体３３には、データの入出力を行う入出力装置３４、記録媒体３２から読み込まれたプログラム又はデータを記憶するメモリ３５、全体の制御及び計算を行う演算装置３６、及び計算結果を表示する表示装置３７が設けられており、これらは、バス３８により相互に接続されている。そして、図１に示す基板情報入力部２、周波数指定部３及び減衰量指定部４は、入出力装置３４に設けられ、解析部５は演算装置３６に設けられており、表示装置３７が表示部６である。 FIG. 11 is a diagram showing the configuration of the printed circuit board analyzer used in this embodiment. An analysis device 31 shown in FIG. 11 includes a recording medium 32 on which a printed circuit board analysis program or various data necessary for analysis is recorded, and an analysis device main body 33. For this recording medium 32, using the above Equations 8 and 9, the electric field distribution corresponding to the normal mode noise and the common mode noise with respect to the distance from the noise generation source, that is, the center of the via, is calculated. A program for obtaining a distance corresponding to the common mode noise attenuation is stored. The analysis device main body 33 includes an input / output device 34 for inputting / outputting data, a memory 35 for storing a program or data read from the recording medium 32, an arithmetic device 36 for performing overall control and calculation, and a calculation result. Is provided, and these are connected to each other by a bus 38. 1 is provided in the input / output device 34, the analysis unit 5 is provided in the arithmetic device 36, and the display device 37 displays the display information. Part 6.

先ず、入出力装置３４に、ヴィア４２の内半径ａ＝１ｍｍ、ヴィア４２の外半径ｂ＝２ｍｍ、電源プレーン４３とグランドプレーン４４との距離ｈ＝５ｍｍ、電源プレーン４３とグランドプレーン４４との間の媒質である絶縁層４５の比誘電率ε_ｒ＝４．５入力し、解析周波数を１ＧＨｚ、コモンモード・ノイズ減衰量を１／１０に設定した。そして、メモリ３５により、入出力装置３４からバス３８を介して入力データ及び記録媒体３２から読み出したプログラムを読み込み、演算装置３６により、メモリ３５内のデータを使用して、コモンモード・ノイズの電界強度がヴィア４２の外周部（中心部からの距離ｒ＝２ｍｍ）における電界強度の１／１０となる距離Ｒ_ｏｐｔを計算した。そして、その結果を表示装置３７に表示した。 First, the input / output device 34 includes an inner radius a = 1 mm of the via 42, an outer radius b = 2 mm of the via 42, a distance h = 5 mm between the power plane 43 and the ground plane 44, and between the power plane 43 and the ground plane 44. The dielectric constant ε _r = 4.5 of the insulating layer 45 which is the medium of the above was input, the analysis frequency was set to 1 GHz, and the common mode noise attenuation was set to 1/10. Then, the memory 35 reads the input data and the program read from the recording medium 32 from the input / output device 34 via the bus 38, and the arithmetic device 36 uses the data in the memory 35 to generate the electric field of common mode noise. A distance R _{opt at} which the intensity becomes 1/10 of the electric field intensity at the outer peripheral part (distance r = 2 mm from the center) of the via 42 was calculated. The result was displayed on the display device 37.

図１２は横軸に横軸にヴィア中心部からの距離ｒをとり、縦軸に電界強度をとって、ノーマルモード・ノイズ及びコモンモード・ノイズに対応する電界分布を示すグラフ図である。図１２に示すように、演算装置３６における計算の結果、コモンモード・ノイズが１／１０となる距離Ｒ_ｏｐｔは５ｍｍであった。 FIG. 12 is a graph showing the electric field distribution corresponding to normal mode noise and common mode noise, with the horizontal axis representing the distance r from the via center and the vertical axis representing the electric field strength. As shown in FIG. 12, as a result of calculation in the arithmetic unit 36, the distance R _opt at which the common mode noise becomes 1/10 was 5 mm.

本発明の第１の実施形態のプリント回路基板解析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the printed circuit board analyzer of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態のプリント回路基板解析装置を使用したプリント回路基板解析方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the printed circuit board analysis method using the printed circuit board analysis apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態のプリント回路基板解析装置の解析部５で実施されるプリント回路基板解析プログラムで使用した解析用モデルを示す図である。It is a figure which shows the model for an analysis used with the printed circuit board analysis program implemented in the analysis part 5 of the printed circuit board analysis apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 数式１及数式２の右辺の第１項に相当する電界及び表面電流の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the electric field and surface current corresponded to the 1st term of the right side of Numerical formula 1 and Numerical formula 2. FIG. 数式１及数式２の右辺の第２項の無限級数和のうちｍ＝１の項に相当するに相当する電界及び表面電流の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the electric field and surface current corresponded to correspond to the term of m = 1 among the infinite series sum of the 2nd term of the right side of Numerical formula 1 and Numerical formula 2. FIG. 横軸に原点Ｏからの距離ｒをとり、縦軸に電界強度をとって、上記数式１の右辺の第１項及び第２項（ｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３のとき）におけるｚ＝ｈである場合の電界成分を示すグラフ図である。Taking the distance r from the origin O on the horizontal axis and the electric field strength on the vertical axis, in the first and second terms (when m = 1, m = 2, and m = 3) on the right side of Equation 1 above. It is a graph which shows an electric field component in case of z = h. 横軸に原点Ｏからの距離をとり、縦軸に磁界強度をとって、上記数式２の右辺の第１項及び第２項（ｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３のとき）におけるｚ＝ｈである場合の電界成分を示すグラフ図である。Taking the distance from the origin O on the horizontal axis and the magnetic field strength on the vertical axis, z in the first and second terms (when m = 1, m = 2, and m = 3) on the right side of Equation 2 above. It is a graph which shows an electric field component in case of = h. 本発明の第２の実施形態のプリント回路基板解析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the printed circuit board analyzer of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態のプリント回路基板解析装置を使用したプリント回路基板解析方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the printed circuit board analysis method using the printed circuit board analysis apparatus of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施例の解析対象のプリント回路基板を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the printed circuit board of the analysis object of the Example of this invention. 本発明の実施例で使用したプリント回路基板解析装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the printed circuit board analyzer used in the Example of this invention. 横軸に横軸にヴィア中心部からの距離ｒをとり、縦軸に電界強度をとって、ノーマルモード・ノイズ及びコモンモード・ノイズに対応する電界分布を示すグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing electric field distributions corresponding to normal mode noise and common mode noise, with the horizontal axis representing the distance r from the via center and the vertical axis representing the electric field strength. スイッチングノイズの伝播過程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the propagation process of switching noise. ノーマルモード・ノイズの伝播過程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the propagation process of normal mode noise. コモンモード・ノイズの伝播過程を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the propagation process of common mode noise.

符号の説明Explanation of symbols

１、２１、３１；プリント回路基板解析装置
２；基板情報入力部
３；周波数指定部
４；減衰量指定部
５；解析部
６；表示部
１１；同軸線路
１１ａ；中心導体
１１ｂ；外部導体
１２；無限平行平板
１２ａ、１２ｂ；平板
１３；媒質
１４；表面電流
１５；電界
２２；時間波形入力部
２３；時間軸−周波数軸変換部
２４；周波数選択部
３２；記録媒体
３３；解析装置本体
３４；入出力装置
３５；メモリ
３６；演算装置
３７；表示装置
４１、１０１；プリント回路基板
４２、１０５〜１０８；ヴィア
４３、１０２；電源プレート
４４、１０３；グランドプレート
４５、１０４；絶縁層
１０９；パッケージ
１１０；スイッチングノイズ
１１１ａ、１１１ｂ；ノーマルモード・ノイズ
１１２ａ、１１２ｂ；コモンモード・ノイズ Printed circuit board analyzer 2; Board information input unit 3; Frequency designation unit 4; Attenuation amount designation unit 5; Analysis unit 6; Display unit 11; Coaxial line 11a; Center conductor 11b; Infinite parallel flat plate 12a, 12b; Flat plate 13; Medium 14; Surface current 15; Electric field 22; Time waveform input unit 23; Time axis-frequency axis conversion unit 24; Frequency selection unit 32; Recording medium 33; Output device 35; Memory 36; Arithmetic device 37; Display device 41 and 101; Printed circuit board 42, 105 to 108; Via 43 and 102; Power supply plate 44 and 103; Ground plate 45 and 104; Insulating layer 109; Switching noise 111a, 111b; normal mode noise 112a, 112b; common mode noise

Claims

複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析装置において、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データが入力される入力部と、解析を行う周波数が入力される周波数指定部と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量が入力される減衰量指定部と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数指定部に入力された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定部に入力された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する解析部と、を有し、前記伝播距離に基づき前記電源端子の間隔を決めることを特徴とするプリント回路基板解析装置。 In a printed circuit board analysis apparatus provided with a plurality of power supply terminals, an input unit for inputting structure data and physical property data of the printed circuit board, a frequency designating unit for inputting a frequency to be analyzed, a common mode Based on the attenuation amount designating unit to which the amount of noise to be attenuated is input and the structure data and physical property data of the printed circuit board, the common mode noise of the frequency input to the frequency designating unit is generated in the printed circuit board. An analysis unit that calculates a propagation distance required to attenuate to the amount input to the attenuation amount designating unit, and determining the interval between the power supply terminals based on the propagation distance Analysis device.

複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析装置において、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データが入力される入力部と、前記プリント回路基板に搭載されるＬＳＩの電源系の時間波形データが入力される時間波形入力部と、前記時間波形データを周波数波形データに変換する変換部と、前記変換部で変換された周波数波形データに基づき解析を行う周波数を選択する周波数選択部と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量が入力される減衰量指定部と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数選択部で選択された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定部に入力された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する解析部と、を有し、前記伝播距離に基づき前記電源端子の間隔を決めることを特徴とするプリント回路基板解析装置。 In an analysis apparatus for a printed circuit board provided with a plurality of power supply terminals, an input unit for inputting structure data and physical property data of the printed circuit board, and time waveform data of a power supply system of an LSI mounted on the printed circuit board A time waveform input unit, a conversion unit that converts the time waveform data into frequency waveform data, a frequency selection unit that selects a frequency to be analyzed based on the frequency waveform data converted by the conversion unit, and a common Attenuation amount designating unit to which an amount to attenuate mode noise is input, and a common mode noise having a frequency selected by the frequency selection unit based on the structure data and physical property data of the printed circuit board is the printed circuit board. An analysis unit for calculating a propagation distance necessary for attenuation to the amount input to the attenuation amount designation unit Printed circuit board analyzing device characterized by determining the distance of the power terminal on the basis of the propagation distance.

前記周波数選択部は、前記周波数波形データから電圧値が最大となる周波数を選択することを特徴とする請求項２に記載のプリント回路基板解析装置。 The printed circuit board analysis apparatus according to claim 2 , wherein the frequency selection unit selects a frequency having a maximum voltage value from the frequency waveform data.

更に、前記伝播距離を前記電源端子の間隔として出力する出力部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプリント回路基板解析装置。 Furthermore, the printed circuit board analyzing device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an output unit which outputs the propagation distance as the interval of the power supply terminals.

コンピュータが実行する、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析方法において、前記コンピュータは、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する工程と、解析を行う周波数を指定する周波数指定工程と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定工程と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数指定工程で指定された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定工程で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する工程と、前記伝搬距離に基づき前記電源端子の間隔を決める工程と、を実行することを特徴とするプリント回路基板解析方法。 In a method of analyzing a printed circuit board provided with a plurality of power supply terminals , which is executed by a computer, the computer inputs a structure data and physical property data of the printed circuit board, and specifies a frequency for performing analysis. A common mode noise having a frequency designated in the frequency designation step based on a step, an attenuation amount designation step for designating an amount of common mode noise to be attenuated, and structure data and physical property data of the printed circuit board. Performing a step of calculating a propagation distance necessary to attenuate to the amount specified in the attenuation amount specifying step in the printed circuit board, and a step of determining an interval between the power supply terminals based on the propagation distance. Characteristic printed circuit board analysis method.

コンピュータが実行する、複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析方法において、前記コンピュータは、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する工程と、前記プリント回路基板に搭載されるＬＳＩの電源系の時間波形データを周波数波形データに変換し、この周波数波形データに基づき解析を行う周波数を選択する周波数選択工程と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定工程と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数選択工程で選択された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定工程で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する工程と、前記伝搬距離に基づき前記電源端子の間隔を決める工程と、を実行することを特徴とするプリント回路基板解析方法。 In a method of analyzing a printed circuit board provided with a plurality of power supply terminals , which is executed by a computer, the computer inputs a structure data and physical property data of the printed circuit board, and an LSI mounted on the printed circuit board A frequency selection step for converting the time waveform data of the power supply system to frequency waveform data, selecting a frequency to be analyzed based on the frequency waveform data, and an attenuation amount specifying step for specifying an amount to attenuate common mode noise In order to attenuate the common mode noise of the frequency selected in the frequency selection step to the amount designated in the attenuation amount designation step in the printed circuit board based on the structure data and physical property data of the printed circuit board. A step of calculating a necessary propagation distance, and determining an interval between the power supply terminals based on the propagation distance. PCB analysis method and executes that a step.

前記コンピュータは、前記周波数選択工程において、前記周波数波形データから電圧値が最大となる周波数を選択することを特徴とする請求項６に記載のプリント回路基板解析方法。 The printed circuit board analysis method according to claim 6 , wherein in the frequency selection step, the computer selects a frequency having a maximum voltage value from the frequency waveform data.

前記コンピュータは、更に、前記算出工程において算出された伝播距離を、前記電源端子の間隔として出力する工程を有することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のプリント回路基板解析方法。 The computer further, the propagation distance calculated in the calculating step, the printed circuit board analysis according to any one of claims 5 to 7, characterized by comprising the step of outputting as the interval of the power supply terminal Method.

複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析プログラムにおいて、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する処理と、解析を行う周波数を指定する周波数指定処理と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定処理と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数指定処理で指定された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定処理で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する処理と、前記伝播距離を前記電源端子の間隔として出力する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプリント回路基板解析プログラム。 A plurality of printed circuit board analysis program the power supply terminal provided, a process of inputting structure data and physical property data of the previous SL printed circuit board, and the frequency designation process for designating a frequency to be analyzed, the common mode noise Based on attenuation amount designation processing for designating the amount to be attenuated, and the structure data and physical property data of the printed circuit board, the common mode noise of the frequency designated in the frequency designation processing is the attenuation amount in the printed circuit board. A printed circuit board characterized by causing a computer to execute a process of calculating a propagation distance necessary for attenuation to an amount specified by a designated process and a process of outputting the propagation distance as an interval between the power terminals. Analysis program.

複数の電源端子が設けられたプリント回路基板の解析プログラムにおいて、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データを入力する処理と、前記プリント回路基板に搭載されるＬＳＩの電源系の時間波形データを周波数波形データに変換し、この周波数波形データから解析を行う周波数を選択する周波数選択処理と、コモンモード・ノイズを減衰させたい量を指定する減衰量指定処理と、前記プリント回路基板の構造データ及び物性データに基づき、前記周波数選択処理で選択された周波数のコモンモード・ノイズが前記プリント回路基板内において前記減衰量指定処理で指定された量まで減衰するために必要な伝播距離を算出する処理と、前記伝播距離を前記電源端子の間隔として出力する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプリント回路基板解析プログラム。 In an analysis program for a printed circuit board provided with a plurality of power supply terminals, the processing for inputting the structure data and physical property data of the printed circuit board and the time waveform data of the power supply system of the LSI mounted on the printed circuit board are frequency Conversion to waveform data, frequency selection processing for selecting the frequency to be analyzed from the frequency waveform data, attenuation amount specification processing for specifying the amount to attenuate common mode noise, structure data and physical properties of the printed circuit board Based on the data, a process for calculating a propagation distance necessary for the common mode noise of the frequency selected in the frequency selection process to attenuate to the amount specified in the attenuation amount designation process in the printed circuit board; It is executed and outputting the propagation distance as the interval of the power supply terminal, to the computer Printed circuit board analysis program characterized.

前記周波数選択処理において、前記周波数波形データから電圧値が最大となる周波数を選択することを特徴とする請求項１０に記載のプリント回路基板解析プログラム。 The printed circuit board analysis program according to claim 10 , wherein in the frequency selection process, a frequency having a maximum voltage value is selected from the frequency waveform data.

請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のプリント回路基板解析プログラムが格納されていることを特徴とする記録媒体。 Recording medium, characterized in that the printed circuit board analyzing program according is stored in any one of claims 9 to 11.