JPS6322352B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数個の集積回路を登載するプリン
ト基板の接続パターンの自動設計に利用する。特
に、高密度の配線を行うことができるプリント基
板設計装置として利用するものである。

〔従来の技術〕

キー入力装置と、CRT画像表示装置と、ホ
ト・プロツタと、ドリル制御情報出力装置とを備
え、これら各装置にそれぞれ結合されこれらを制
御する中央処理装置と、この中央処理装置に接続
された記憶装置とを備え、この中央処理装置は、
キー入力装置から与えられるプリント基板上の接
続情報に従つてそのプリント基板上の接続パター
ンを演算し、その演算結果の図形を上記CRT画
像表示装置に表示するとともに上記ホト・プロツ
タにホト・マスクとして出力し、プリント基板の
孔位置をドリル制御情報出力装置にNCドリル装
置の制御情報として出力するように構成されたプ
リント基板の自動設計装置が知られている。この
装置では、多数個の集積回路を登載した複雑な回
路配線の接続パターンを高速度にかつ能率的に設
計することができる。

このような装置では、キー入力装置からプリン
ト基板上の接続すべき２本のピンの座標位置が接
続情報として与えられると、その間の可能なかつ
合理的な配線経路を自動的に探索する。従来か
ら、この配線経路を自動的に探索する方法として
は、 １ 線分探索法 ２ パターン法 ３ 迷路法 などが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

線分探索法は、最も単純な方法であつて、接続
すべき２点が与えられると、一方の点から他方の
点に向かつて、座標上を水平または垂直に交互に
線分を探索してこれを延長してゆくものである。
この方法では探索する時間は短いが、結果として
得られる接続パターンは単純なものに限られ、高
密度の配線を行うことができない。

パターン法は、予めいくつかの接続パターンを
用意しておいて、２本のピン座標の間にこのパタ
ーンを選択して当てはめてゆくものであるが、設
計の初期の段階あるいは一部のパターンについて
これを実行することができても、全体をこの方法
で設計することは適当でない。すなわち、この方
法のみで全体の設計をするには、極めて多数のパ
ターンを用意して記憶しておくことが必要であ
り、選択のための処理時間も長くなつて、実用的
ではなくなる。

迷路法は、与えられた２点間の迷路を探すよう
に、多数回の試行錯誤を行うもので、この方法に
よれば高密度の配線を行うことができるが、一般
に試行錯誤の回数が極めて多くなり、探索のため
の時間が長くなる欠点がある。

本発明はこのような背景に行われたもので、高
密度かつ合理的な配線の設計を行うことができ、
しかも必要な探索のための処理時間が短い効率の
よいプリント基板設計装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、被設計プリント基板の形状に関する
情報にしたがつてその表面および裏面に最小配線
間隔で縦横格子状に分割したメツシユをその表裏
面のメツシユが一致するように定義する手段と、
このプリント基板の一方の面に上記メツシユに沿
つて設けた横方向に長い接続パターンと、このプ
リント基板の他方の面に上記メツシユに沿つて設
けた縦方向に長い接続パターンと、この縦方向に
長い接続パターンと上記横方向に長い接続パター
ンとの交叉点でそのプリント基板の表裏を貫通す
る孔に挿通された導体とにより、入力装置から与
えられた接続情報にしたがつて２点間を接続する
パターンを演算する手段とを備え、この演算する
手段は、接続パターンを設けることが可能な範囲
の横方向または縦方向の上記メツシユに沿うトラ
ツクを走査して各トラツク上の既存の孔の数ｎを
計数する手段と、この手段の計数結果にしたがつ
てその数ｎの小さいトラツクから順に選択してそ
のトラツク上に上記導体を挿通する孔を設定する
とともにこの孔に対応する接続パターンの設定
を、それが成功するまで上記数ｎを増加させなが
ら試みる手段を含むことを特徴とする。

〔実施例〕

次に実施例について図面を用いて詳しく説明す
る。

第１図は本発明の実施例装置の一例を示すブロ
ツク構成図である。この装置には、CRT画像表
示装置１と、キーボード装置２と、入力タブレツ
ト装置３とが操作位置に備えられ、これらは入出
力インターフエース４に接続されている。さら
に、この装置には中央処理装置５と、この中央処
理装置５に接続された記憶装置６と、ホト・プロ
ツタ７と、ドリル制御情報出力装置８とを備え
る。

中央処理装置５はマイクロプロセツサを内蔵
し、入出力インターフエース４に接続された各装
置を制御する。ホト・プロツタ７は入出力インタ
ーフエース４を介して中央処理装置５に接続さ
れ、中央処理装置５の演算結果をホト・マスク用
の写真図形情報として出力する。ドリル制御情報
出力装置８は入出力インターフエース４を介して
中央処理装置５に接続され、中央処理装置５の演
算結果をNCドリル装置（与えられた制御情報に
より孔あけ位置が自動的に制御されるドリル装
置）の制御情報として出力する。

このように構成された装置では、プリント基板
上に配置される集積回路その他の部品の多数のピ
ンまたは端子のうち、相互に接続することが必要
な２点間の接続情報を、キーボード装置２または
入力タブレツト装置３から座標値で入力する。中
央処理装置５はこれを演算処理して、プリント基
板上の接続パターンとして定め、この結果を
CRT画像表示装置１に表示するとともに、ホ
ト・プロツタ７にホト・マスク用の写真図形情報
として出力する。またプリント基板の孔位置に関
するNCドリルの制御情報をドリル制御情報出力
装置８に出力する。ここではドリル制御情報出力
装置８は、鑽孔テープ出力装置である。この装置
から出力される鑽孔テープをNCドリル装置に供
給して、そのNCドリル装置はその鑽孔テープの
情報に従つて、プリント基板に、設計されたとお
りの孔を自動的に加工することができる。

ここで本発明の特徴ある動作を説明すると、ま
ず、接続パターンを設計しようとする被設計プリ
ント基板の形状に関する情報を入力し、その表面
に最小配線間隔で縦横格子状に分割したメツシユ
を定義する。この様子を第２図に示す。この最小
配線間隔で四辺が形成された正方形であるメツシ
ユの１マスが、この例では隣接する集積回路の２
本のピンの間に２個設けられるようにする。すな
わちこの最小配線間隔を集積回路の２本のピンの
間隔の３分の１に設定する。さらに具体的には、
標準的な集積回路のピンの間隔は2.54mmであるか
ら、メツシユの１マスの幅は0.847mmとなる。こ
の幅の中に１条の配線導体を隣の配線導体と接触
しないように形成する。またこのプリント基板上
のメツシユの１マスの任意のひとつを基点（Ｘ＝
０、Ｙ＝０）として、各マスをXY座標で表す。

このメツシユはプリント基板の表面および裏面
に、そのメツシユが重なるように設定して、表裏
同一のXY座標で表す。

入力装置からの接続情報等の情報もこのXY座
標で指定することができる。

ここで、設計の対象となるプリント基板は表お
よび裏の両面に、それぞれ任意の接続パターンを
形成することが可能であるが、表の接続パターン
は第２図に左下がりの斜線で示すように横方向に
長くなるように形成し、裏の接続パターンは第２
図に右下がりの斜線で示すように縦方向に長くな
るように形成する原則を設ける。この原則を設け
ると、接続パターンの交差が表裏に分離しやすく
なるとともに、プリント基板の製造工程で半田あ
げの工程が有利になる。

さらに、プリント基板の表面の横方向に長い接
続パターンを形成することができる場所、および
プリント基板の裏面の縦方向に長い接続パターン
を形成することができる場所をトラツクと定義す
る。第２図で左下がりの斜線で示す部分は、プリ
ント基板表面の一つのトラツクである。第２図で
右下がりの斜線で示す部分は、プリント基板裏面
の一つのトラツクである。

いま第２図で、１個のピン位置P₁から別の１
個のピン位置P₄へ配線を行う場合を考えると、
はじめに点P₁を起点に破線のように、裏面の縦
方向のトラツクに接続パターンを設定し、最初の
孔の位置P₂に達する。この位置P₂に×印で示す
ように孔を設け、配線はこの孔を貫通する導体を
通して、プリント基板の表面に現れる。この孔位
置P₂からは、第２図に実線で示すように、プリ
ント基板の表面に横方向のトラツクに接続パター
ンを設定して、つぎの孔位置P₃に達する。この
位置P₃に×印で示すように孔を設け、配線はこ
の孔を貫通して裏面に移行し、さらに縦方向のト
ラツクに破線のような位置P₃とP₄の間の接続パ
ターンを設定する。このようにして配線を延長し
てゆき、ピン位置P₁とP₂とが配線で接続される。

第２図に〇印で示す位置は、予め集積回路その
他の部品が接続されるための位置として指定され
ていることを示す。

ここで本発明の装置では、トラツクを選択する
とき、すなわち孔の位置（例えばP₂およびP₃）
を選択するときには、その付近の選択可能なトラ
ツクを調べて、これから接続パターンを形成しよ
うとする範囲に、既にあけられた孔の数が最も少
ないトラツクを選択する。孔の数が少ないことは
配線も少ないことである。

さらに詳しく説明すると、与えられた情報に従
つて新しい接続パターンを設定するときには、接
続パターンを設定することの可能な範囲の横方向
または縦方向の上記メツシユに沿うトラツクを走
査してその各トラツクについて、トラツク上の既
存の孔の数ｎを計数してこのｎの値の小さいトラ
ツクから順に孔の位置の決定およびこの孔に対応
する接続パターンの設定を試みる。このようにし
て、他の既存の配線に衝突することの少ない適切
な接続パターンを早く発見することができる。

上述の「接続パターンを設定することの可能な
範囲」とは、物理的に接続パターンを設定するこ
とができる範囲であるとともに、接続パターンが
無意味に遠廻りすることのないように、一定の枠
を設けてその枠の外側は無効領域とすることがで
きることを意味する。さらに上記可能な範囲に
は、一度接続パターンの設定を試みて、既存の接
続パターンが存在する等の理由で明らかに無駄な
領域を無効領域とすることを意味する。例えば第
３図で、始点Ｓから×印の位置に向かう接続パタ
ーンの設定に、横方向のトラツクを選択するため
にトラツクTuを選択したところ、始点Ｓを含む
縦方向のトラツクに始点ＳからトラツクTuまで
の間に、既存の接続パターンが存在することが発
見された場合には、トラツクTuより上のトラツ
ク例えばトラツクTcを走査する必要は全くない。
始点Ｓから下側のトラツクについても同様であ
り、第３図に斜線で示す領域を無効領域とするこ
とがよい。

配線の接続パターンが途中２個の孔を経由する
場合について、その接続パターン設定の手順を第
４図を参照して説明する。第４図でＳは配線の始
点、Ｅは同じく終点を表す。

(a) 接続パターンを設定することの可能な範囲で
横方向のトラツクを走査しトラツク上の既存の
孔の数ｎを求める（第４図Ａ）。

(b) この数ｎの値の最小のものからそのトラツク
上で孔位置p₁およびp₂を定める（第４図Ｂ）。

(c) 始点Ｓから終点Ｅまでの設定可能な径路を探
索する。

(d) 探索に失敗すれば上記(b)に戻る。

(e) 横方向のトラツクについて全ての探索が終了
したら、縦方向のトラツクについて同様の処理
を行う（第４図Ｃ）。

配線の接続パターンが途中３個の孔を経由する
場合について、その接続パターン設定の手順を第
５図を参照して説明する。

(a) 接続パターンを設定することの可能な範囲で
縦方向のトラツクを走査しトラツク上の既存の
孔の数ｎを求める。（第５図Ａ）。

(b) この数ｎの値の小さいものから順に縦方向の
トラツクを取り出し、これを縦方向の中継トラ
ツクとする。

(c) 始点を含む垂直トラツクと上記縦方向の中継
トラツクとの間を接続パターンを設定すること
の可能な範囲として走査して、横方向のトラツ
クについてトラツク上の既存の孔の数ｎを求
め、横方向のトラツクの選択権を決める（第５
図Ｂ）。

(d) その選択順に横方向のトラツクを取り出し孔
位置p₁，p₂およびp₃の位置を ・ 孔位置p₁は始点Ｓを含む縦方向のトラツク
と上記取り出した横方向のトラツクとの交点 ・ 孔位置p₂はこの横方向のトラツクと上記縦
方向の中継トラツクとの交点 ・ 孔位置p₃は終点Ｅを含む横方向のトラツク
と上記縦方向の中継トラツクとの交点 になるように定める（第５図Ｃ）。

(e) 上記選択順に横方向のトラツクを取り出し接
続パターンの設定が可能になるまで上記(d)を繰
り返す。

(f) 上記(e)の設定が上記(d)で取り出す全ての横方
向のトラツクについて失敗したときには、終点
Ｅを含む縦方向のトラツクと上記(b)で取り出し
た縦方向の中継トラツクとの間を走査して横方
向のトラツクを取り出し、この横方向のトラツ
クについて、トラツク上の既存の孔の数ｎを求
め、上記(d)および(e)と同様の操作を実行する。
このとき決定される孔位置p₁およびp₂は、 ・ 孔位置p₁は始点を含む横方向のトラツクと
上記縦方向の中継トラツクとの交点 ・ 孔位置p₃は終点を含む縦方向のトラツクと
上記縦方向の中継トラツクとの交点 となる（第５図Ｄ）。

さらに、配線の接続パターンが途中３個の孔を
経由する場合について、その接続パターン設定の
手順を第５図を参照して説明する。

(a) 始点Ｓと終点Ｅとの間の接続パターンを設定
することの可能な範囲で、縦方向のトラツクに
ついてトラツク上の既存の孔の数ｎを求め、選
択順を決定する（第６図Ａ）。

(b) この選択順に一つの縦方向のトラツクを縦方
向の中継トラツクとする。

(c) 始点を含む縦方向のトラツクと上記縦方向の
中継トラツクとの間を走査して、第一の横方向
のトラツクの選択順を決定する（第６図Ｂ）。

(d) 終点Ｅを含む縦方向のトラツクと上記縦方向
の中継トラツクとの間を走査して、第二の横方
向のトラツクの選択順を決定する（第６図Ｃ）。

(e) 上記第一の横方向のトラツクと上記第二の横
方向のトラツクとの組合せにより、孔位置p₁〜
p₄を ・ 孔位置p₁は始点を含む縦方向のトラツクと
上記第一の横方向のトラツクとの交点 ・ 孔位置p₂は上記第一の横方向のトラツクと
上記縦方向の中継トラツクとの交点 ・ 孔位置p₃は上記第二の横方向のトラツクと
上記縦方向の中継トラツクとの交点 ・ 孔位置p₄は終点を含む縦方向のトラツクと
上記第二の横方向のトラツクとの交点 となるように定める（第６図Ｄ）。

(f) 上記選択順に従い始点Ｓと終点Ｅとの間に接
続パターンの設定が可能になるまで上記(a)〜(e)
の操作を繰り返す。

(g) 上記(f)が失敗したときには、横方向のトラツ
クを中継トラツクとして、上記(a)〜(f)と同様の
操作を実行する（第６図Ｅ）。

このような動作にしたがつて孔位置が２個の場
合から３個ないし４個の場合に進展させるときの
操作手順を第７図にフローチヤートで示す。

上記例では、集積回路の２本のピンの間に２本
のトラツクが配置される例を示したが、２本のピ
ンの間に１本のトラツクを配置するときには、メ
ツシユの１マスの幅は1.27mmとなる。この他に
も、メツシユの幅は任意に設定することができ
る。

〔発明の効果〕

このように、横方向のトラツクと縦方向のトラ
ツクとを表裏に分け、既設の孔の数ｎの小さいも
のからトラツクの選択順を定め、表裏を貫通する
孔の位置を先に定めてから接続パターンの設定を
試みることにより、接続パターン設定のための試
行錯誤の回数が著しく減少するとともに、設計さ
れる接続パターンは効率的かつ合理的なものとな
つて、高密度の配線を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例装置を示すブロツク構成
図。第２図は設計するプリント基板上のメツシユ
を示す図。第３図はトラツク選択のための走査範
囲を説明する図。第４図は孔が２個の場合の接続
パターン設定の順を説明するための図。第５図は
孔が３個の場合の接続パターン設定の順を説明す
るための図。第６図は孔が４個の場合の接続パタ
ーン設定の順を説明するための図。第７図は孔が
２個の場合と３または４個の場合との関係を示す
フローチヤート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力装置と、CRT画像表示装置と、ホト・
   プロツタと、ドリル制御情報出力装置と、上記各
   装置に接続されこの各装置を制御する中央処理装
   置と、この中央処理装置に接続された記憶装置と
   を備え、 上記中央処理装置は、上記入力装置から与えら
   れるプリント基板上の２点間を接続する接続情報
   にしたがつてそのプリント基板の接続パターンお
   よび孔位置を演算する手段と、この手段により演
   算された結果を上記記憶装置に記録する手段と、
   上記結果を上記CRT画像表示装置および上記ホ
   ト・プロツタに出力する手段と、上記結果のうち
   の孔位置を上記ドリル制御情報出力装置に出力す
   る手段とを備えた プリント基板設計装置において、 上記中央処理装置は、 被設計プリント基板の情報にしたがつてその表
   面および裏面に最小配線間隔で縦横格子状に分割
   したメツシユをその表裏面のメツシユが一致する
   ように定義する手段と、 このプリント基板の一方の面に上記メツシユに
   沿つて設けた横方向に長い接続パターンと、この
   プリント基板の他方の面に上記メツシユに沿つて
   設けた縦方向に長い接続パターンと、この縦方向
   に長い接続パターンと上記横方向に長い接続パタ
   ーンとの交叉点でそのプリント基板の表裏を貫通
   する孔に挿通された導体とにより、上記キー入力
   装置から与えられた接続情報にしたがつて２点間
   を接続するパターンを演算する手段と を備え、 この演算する手段は、接続パターンを設定する
   ことが可能な範囲の横方向または縦方向の上記メ
   ツシユに沿うトラツクを走査して各トラツク上の
   既存の孔の数ｎを計数する手段と、この手段の計
   数結果にしたがつてその数ｎの小さいトラツクか
   ら順に選択してそのトラツク上に上記導体を挿通
   する孔を設定するとともにこの孔に対応する接続
   パターンの設定を、それが成功するまで上記数ｎ
   を増加させながら試みる手段を含む ことを特徴とするプリント基板設計装置。