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JP2001015637A - 回路配線方式及び回路配線方法及び半導体パッケージ及び半導体パッケージ基板 - Google Patents

回路配線方式及び回路配線方法及び半導体パッケージ及び半導体パッケージ基板

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Publication number
JP2001015637A
JP2001015637A JP11184545A JP18454599A JP2001015637A JP 2001015637 A JP2001015637 A JP 2001015637A JP 11184545 A JP11184545 A JP 11184545A JP 18454599 A JP18454599 A JP 18454599A JP 2001015637 A JP2001015637 A JP 2001015637A
Authority
JP
Japan
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wiring
terminals
terminal
area
candidate
Prior art date
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Pending
Application number
JP11184545A
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English (en)
Inventor
Akihiro Goto
明広 後藤
Hirotomo Kawaguchi
浩知 川口
Ryoji Takahashi
良治 高橋
Takao Takahashi
隆雄 高橋
Takashi Arita
隆 有田
Masaru Oku
賢 尾久
Hirokazu Taki
寛和 瀧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11184545A priority Critical patent/JP2001015637A/ja
Priority to US09/456,508 priority patent/US6245599B1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の半田ボール接続パッド2と複数のワイ
ヤボンドパッド5とを結線する組み合わせを自動で選択
し、最適な配線候補を生成する。 【解決手段】 設計条件記憶部41に記憶する配線ルー
トの設計条件に基づいて、ワイヤボンドパッド領域に近
い半田ボール接続パッド領域の列から、配線パターン生
成部61によって、各列に配線する領域内配線ルート
と、次の列と結線する領域内配線ルートを特定する情報
としての配線パターンをかく列毎に生成し、配線案生成
部62によって、生成した各列の配線パターンを組み合
せて複数の配線ルートをレイアウトした配線案を生成
し、配線規則チェック部63によって、生成した配線案
が配線規則に適合するものを複数選択して複数の配線候
補を生成する。更に、生成した配線候補を品質評価部7
0によって、評価して最適な配線候補を選択することを
可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】半導体パッケージ基板の回路
配線方式、一例として、ボールグリッドアレイパッケー
ジ(BGA)又はチップスケールパッケージ(CSP)
の基板設計における自動配線及び配線ルートの品質評価
に関する。
【0002】
【従来の技術】高密度実装を目的とする今後のLSI
(大規模集積回路)実装方式の主流になると考えられる
ボールグリッドアレイパッケージ(BGA)又はチップ
スケールパッケージ(CSP)の基板設計において、配
線ルートの設計の効率を向上し、かつ、同時に、配線規
則に適合しているかという検証を行うことによって、配
線ルートの品質を向上することが必要となる。更に、評
価関数を導入して配線ルートの品質を評価する品質基準
に基づいて評価するという基板設計における自動配線に
有効な技術が必要となる。
【0003】図4に一例として示すBGA基板では、半
田ボール接続パッド2がBGA基板の中央に配置され、
半田ボール接続パッド2の外周にワイヤボンドパッド5
が配置されている。上記BGA基板において、半田ボー
ル接続パッド2とワイヤボンドパッド5の間とを図4に
示すように配線する場合を考える。この場合、ワイヤボ
ンドパッド5は、どの半田ボール接続パッド2と結線し
てもよいという設計(自由結線)条件の下では、ワイヤ
ボンドパッド5と半田ボール接続パッド2との組み合わ
せが多いため、配線ルートの決定に時間を要していた。
【0004】特開昭58−11238「プリント回路板
の配線方法」では、予め指定したワイヤボンドパッドと
半田ボール接続パッド間の接続関係から可能な配線ルー
トの候補を生成し、その中から配線長などを考慮して、
配線ルートを選択する方式であった。
【0005】また、配線処理を高速にし、かつ配線の性
能を向上することを目的としたものとして、特開平5−
67178に開示されている技術がある。この従来の技
術は、基板上における配線の混雑度を見積もり、配線の
混雑度が所定値より高い部分では配線が成功し易いよう
に基板上を区切るための領域を所定値より大きく取り、
配線の混雑度が所定値より低い部分では配線の処理時間
が最小となるように基板上を区切るための領域を所定値
より小さく取り、これらの大きさの異なる領域毎に配線
を行い、基板全体の配線を完了することを特徴とする自
動配線処理方法である。この従来の技術では、入力側の
端子及び出力側の端子及び入力側と出力側の端子間の配
線情報を入力した後、配線ルールを満足した配線結果を
高速で配線処理する方法を示したものである。
【0006】また、配線混雑を均一化することで、自動
配線率を向上するものとして、特開平6−45443に
開示されている技術がある。この従来の技術は、配線領
域の再帰的な分割を繰り返し、各々の分割階層におい
て、分割線上における同電位の回路端子(以後、ピンと
呼ぶ)の集合(以後、ネットと呼ぶ)の経路通過位置を
最適化アルゴリズムを用いて決定する半導体集積回路の
自動配線方法において、配線領域を縦横同時に四分割
し、四つの分割線上でのネットの経路の通過位置を決定
する階層化配線方法である。この「階層化配線方法」に
は、入力側の端子及び出力側の端子及び入力側と出力側
の端子間の配線情報を入力した後、回路図面から配線基
板図面にする時に確定配線情報を配線基板図面に図面化
する時に配線領域の4分割を再帰的に繰り返し配線基板
面を4×mに細分化して、4分割領域上でのルートパタ
ーンを決定し、4分割線上でのネットの通過位置を決定
しルート最適化(最短長ルート決定)を行う配線ルート
決定を自動設計する方法について示されている。
【0007】従来の技術では、結線する対象となる入力
端子情報と、結線する対象となる出力端子情報と、配線
規則や配線制限などの回路情報とが既知であり、配線ル
ートの最適化を行う配線ルートを自動設計して基板図面
を作成する方法に関するものである。従って、配線ルー
トが交差したり、配線ルートが重なったり、配線ルート
に迂回を余儀なくされる障害領域が存在する、というよ
うな平面上の配線ルート最適化問題を解くものに限られ
ていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の配
線ルートの決定方法では、予めワイヤボンドパッドと半
田ボール接続パッドを結線する組み合わせを決定してお
く必要があった。また、この結線する組み合わせの候補
決定にも多大の時間を必要としていた。従って、上記結
線する組み合わせを決定しないで、配線ルートを自由結
線する方法では、結線する組み合わせが多いいため、配
線ルート決定に時間を要していた。
【0009】従って、従来の技術では、まず、ワイヤボ
ンドパッドと半田ボール接続パッドを結線する組み合わ
せを作る必要があった。例えば、ワイヤボンドパッドの
数をnとし、半田ボール接続パッドの数をmとすると、
m>nの場合、mn個の組み合わせがある。このmn
の組み合わせから最適な結線する組み合わせを選択する
ことは、BGAやCSPにおける配線ルート最適化問題
としてとらえることができる。一例として、半導体チッ
プ上の電極を仮に入力端子とし、半導体パッケージ基板
上の電極を仮に出力端子として説明すると、入力端子情
報のみが既知の場合に、半導体パッケージ基板上の可能
な最大配線ルート数を求め、かつ、可能な出力端子を求
める問題を解くことである。この問題の解を求めること
は、まず、可能な最大配線ルート数を求め、配線ルート
に接続可能な出力端子を求めることである。次に、出力
端子に品質基準を設定し、その品質基準を評価関数によ
って極大、極小値を求めて配線ルートの最適化を行う配
線ルート決定方法を求めることである。
【0010】図4に示すように、ワイヤボンドパッド5
を半田ボール接続パッド2の外周に配置し、ワイヤボン
ドパッド5と半田ボール接続パッド2とを配線3のよう
に配線する場合を考える。ワイヤボンドパッド5は、ど
の半田ボール接続パッド2と結線してもよいという設計
条件においては、一のワイヤボンドパッド5と結線する
半田ボール接続パッド2は、半田ボール接続パッド2の
数だけ組み合わせがあり、更に、一つの結線する組み合
わせについても、配線ルートは複数存在する。
【0011】この発明は、複数の第一の端子と複数の第
二の端子とを結線する組み合わせを自動で選択し、最適
なルートを選択して配線ルートをレイアウトすることを
目的とする。更に、この発明は、レイアウトされた配線
ルートを品質基準に基づいて評価することにより、最適
な配線ルートを選択する評価結果を提供することを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る回路配線
方式は、一平面上に二次元に複数の第一の端子が配列さ
れた第一の端子領域のレイアウト情報と、上記複数の第
一の端子それぞれと結線される複数の第二の端子が配置
された第二の端子領域のレイアウト情報と、上記複数の
第一の端子と上記複数の第二の端子とを結線する配線ル
ートの設計条件とを記憶する設計条件記憶部と、上記設
計条件記憶部に記憶された設計条件に基づいて、少なく
とも一の第二の端子が隣合う上記複数の第一の端子の端
子間を通過して一の第一の端子と結線される配線ルート
を含む、複数の配線ルートを、上記第一の端子領域にレ
イアウトすることにより、上記複数の第一の端子と上記
複数の第二の端子とを結線する組み合わせを生成して、
少なくとも一の配線候補を生成する配線候補生成部とを
備えたことを特徴とする。
【0013】上記配線候補生成部は、上記第一の端子領
域を分割して複数の分割された第一の端子領域を生成
し、複数の分割された第一の端子領域を通過する複数の
配線ルートを領域内配線ルートとして複数の上記分割さ
れた第一の端子領域毎にそれぞれレイアウトし、上記複
数の分割されたの第一の端子領域毎にレイアウトした複
数の領域内配線ルートを組み合わせて上記複数の配線ル
ートを生成することを特徴とする。
【0014】上記配列候補生成部は、上記第一の端子領
域を上記第二の端子領域に近い近領域と遠い遠領域に分
割し、上記複数の第二の端子と遠領域に配置された複数
の第一の端子とを結線するために近領域を通過する複数
の配線ルートを領域内配線ルートとして上記近領域にレ
イアウトするとともに、上記遠領域を、さらに、上記複
数の第二の端子が配置された領域に近い近領域と遠い遠
領域に分割し、この分割した近領域へ領域内配線ルート
をレイアウトする処理を繰り返すことにより、複数の領
域の領域内配線ルートを生成し、生成した複数の領域の
領域内配線ルートを結線することにより、複数の第一の
端子と複数の第二の端子との間の配線ルートを決定する
ことを特徴とする。
【0015】上記配線候補生成部は、上記近領域に配置
され、上記複数の第二の端子と結線する対象となってい
る上記複数の第一の端子の数を、上記第一の端子領域に
レイアウトする複数の配線ルートの結線数から引いた数
を未結線数として算出し、上記近領域へ上記未結線数の
領域内配線ルートをレイアウトすることを特徴とする。
【0016】上記分割された近領域は、上記複数の第一
の端子が配列された一の列であることを特徴とする。
【0017】上記設計条件記憶部に記憶された設計条件
は、上記一の列の隣合う第一の端子の端子間に配線する
配線許容数を含む配線の規則を定める配線規則を含むこ
とを特徴とする。
【0018】上記配線候補生成部は、さらに、上記近領
域として分割された第一の端子領域毎に上記未結線数の
領域内配線ルートをレイアウトした情報と、上記複数の
第一の端子と結線する上記領域内配線ルートを特定する
情報とを配線パターンとして、上記分割された第一の端
子領域毎にそれぞれ複数生成する配線パターン生成部
と、上記分割された第一の端子領域毎の複数の配線パタ
ーンから一つの配線パターンを選択し、上記分割された
第一の端子領域毎に選択した配線パターンをそれぞれ結
線して複数の配線ルートをレイアウトして配線案を作成
する配線案生成部と、上記設計条件記憶部に記憶された
配線規則を満たす配線案を配線候補として選択する配線
規則チェック部とを備えたことを特徴とする。
【0019】上記配線パターン生成部は、一の列の隣合
う第一の端子の端子間を通過する上記領域内配線ルート
を、上記一の列の中央部に配置された隣合う第一の端子
の端子間へ優先的にレイアウトし、順次、上記各列の外
側に配置された隣合う第一の端子の端子間へレイアウト
することを特徴とする。
【0020】上記配線候補チェック部は、隣合う第一の
端子の端子間の配線数を上記配線許容数以下にする配線
案を配線候補として選択することを特徴とする。
【0021】上記第一の端子領域は、四角形状に上記複
数の第一の端子が配列され、上記複数の第二の端子は、
上記第一の端子領域の外側に配置され、上記配線パター
ン生成部は、配線ルートをレイアウトする配線領域を分
割し、分割した配線領域毎に上記分割した第一の端子領
域の複数の配線パターンを生成し、上記配線案生成部
は、上記複数の分割した配線領域毎に配線案を生成し、
生成した配線案を結合して配線領域全体の配線案を生成
することを特徴とする。
【0022】上記回路配線方式は、さらに、配線の品質
を評価する基準となる品質基準を記憶する品質基準記憶
部と、上記品質基準記憶部に記憶された上記品質基準に
基づいて、上記配線候補生成部で生成した配線候補の品
質を評価する品質評価部とを備えたことを特徴とする。
【0023】上記配線候補生成部は、複数の配線候補を
生成し、上記品質評価部は、上記複数の配線候補の品質
を評価することを特徴とする。
【0024】上記複数の第一の端子は、ボールグリッド
アレイパッケージ(BGA)の半田ボール接続パッドで
あり、上記複数の第二の端子は、半導体素子と配線によ
って接続するワイヤボンドパッドであることを特徴とす
る。
【0025】この発明に係る回路配線方法は、一平面上
に二次元に配列された複数の第一の端子と、上記平面上
に配置され、上記複数の第一の端子それぞれと結線され
る複数の第二の端子との配線ルートをレイアウトして配
線候補を生成する回路配線方法において、上記複数の第
一の端子が配列された第一の端子領域のレイアウト情報
と、上記複数の第二の端子が配置された第二の端子領域
のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子と上記複数
の第二の端子とを結線する配線ルートの設計条件とを入
力する設計条件入力工程と、上記設計条件記憶工程で入
力された設計条件に基づいて、少なくとも一の第二の端
子が隣合う上記複数の第一の端子の端子間を通過して一
の第一の端子と結線される配線ルートを含む、複数の配
線ルートを、上記第一の端子領域にレイアウトすること
により、上記複数の第一の端子と上記複数の第二の端子
とを結線する組み合わせを生成して、少なくとも一の配
線候補を生成する配線候補生成工程とを備えた。
【0026】この発明に係る回路配線方式によって回路
の配線をした半導体パッケージ基板は、一平面上に二次
元に配列された複数の第一の端子と、同一平面上に配置
された上記複数の第一の端子それぞれと結線される複数
の第二の端子を備えたパッケージ基板において、一平面
上に二次元に複数の第一の端子が配列された第一の端子
領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子それぞ
れと結線される複数の第二の端子が配置された第二の端
子領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子と上
記複数の第二の端子とを結線する配線ルートの設計条件
とを記憶する設計条件記憶部と、上記設計条件記憶部に
記憶された設計条件に基づいて、少なくとも一の第二の
端子が隣合う上記複数の第一の端子の端子間を通過して
一の第一の端子と結線される配線ルートを含む、複数の
配線ルートを、上記第一の端子領域にレイアウトするこ
とにより、上記複数の第一の端子と上記複数の第二の端
子とを結線する組み合わせを生成して、少なくとも一の
配線候補を生成する配線候補生成部とを備えた回路配線
方式によって回路の配線をした。
【0027】この発明に係る回路配線方式によって回路
の配線をしたパッケージ基板を有する半導体パッケージ
は、一平面上に二次元に配列された複数の第一の端子
と、同一平面上に配置された上記複数の第一の端子それ
ぞれと結線される複数の第二の端子を備えたパッケージ
基板を有する半導体パッケージにおいて、一平面上に二
次元に複数の第一の端子が配列された第一の端子領域の
レイアウト情報と、上記複数の第一の端子それぞれと結
線される複数の第二の端子が配置された第二の端子領域
のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子と上記複数
の第二の端子とを結線する配線ルートの設計条件とを記
憶する設計条件記憶部と、上記設計条件記憶部に記憶さ
れた設計条件に基づいて、少なくとも一の第二の端子が
隣合う上記複数の第一の端子の端子間を通過して一の第
一の端子と結線される配線ルートを含む、複数の配線ル
ートを、上記第一の端子領域にレイアウトすることによ
り、上記複数の第一の端子と上記複数の第二の端子とを
結線する組み合わせを生成して、少なくとも一の配線候
補を生成する配線候補生成部とを備えた回路配線方式に
よって回路の配線をした。
【0028】この発明に係る回路配線方式は、一平面上
に二次元に複数の第一の端子が配列された第一の端子領
域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子それぞれ
と結線される複数の第二の端子が配置された第二の端子
領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子と上記
複数の第二の端子とを結線する配線ルートの設計条件と
を記憶する設計条件記憶部と、上記設計条件記憶部に記
憶された設計条件に基づいて、上記複数の第一の端子の
端子間を通過する少なくとも一の配線ルートを含む複数
の配線ルートをレイアウトし、上記複数の配線ルートを
用いて上記複数の第二の端子と上記複数の第一の端子と
をそれぞれ結線した配線候補を生成する配線候補生成部
とを備えたことを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
に係る回路配線方式の構成の一例を示す図である。この
実施の形態では、図1に一例として示す回路配線方式を
用いて、BGA(Ball Grid Array)半
導体パッケージのパッケージ基板の回路の配線候補を生
成する例を説明する。具体的には、パッケージ基板上に
二次元に配列された複数の半田ボール接続パッド2(第
一の端子)と、上記パッケージ基板上に配置され、上記
複数の半田ボール接続パッド2それぞれと結線される複
数の第二の端子とワイヤボンドパッド5(第二の端子)
を自由結線する場合を説明する。尚、一例としてBGA
半導体パッケージを取り上げているが、BGA半導体パ
ッケージに限られないことは言うまでもない。一平面上
に二次元に配置された複数の第一の端子と、同一平面上
で上記複数の第一の端子の配置された領域の外側に配置
された複数の第二の端子をそれぞれ結線する回路の配線
に提要できるものである。また、複数の第一の端子の配
列の形状は、四角形(正方形)に限られるものではな
く、例えば、円形、楕円形のものであってもかまわな
い。
【0030】図1に一例として示す回路配線方式100
は、以下の構成を備える。41は、一平面上に二次元に
複数の第一の端子(以下、この実施の形態では一例とし
て「半田ボール接続パッド2」とする)が配列された第
一の端子領域(以下、この実施の形態では一例として
「半田ボール接続パッド領域」とする)のレイアウト情
報と、上記複数の第一の端子それぞれと結線される複数
の第二の端子(以下、この実施の形態では一例として
「ワイヤボンドパッド5」とする)が配置された第二の
端子領域(以下、この実施の形態では一例として「ワイ
ヤボンドパッド領域」とする)のレイアウト情報と、上
記複数の半田ボール接続パッド2と上記複数のワイヤボ
ンドパッド5とを結線する配線ルートの設計条件を記憶
する設計条件記憶部である。42は、配線の品質を評価
する基準となる品質基準を記憶する品質基準記憶部であ
る。50は、上記設計条件を入力する設計条件入力部で
ある。60は、配線候補を生成する配線候補生成部であ
る。70は、上記品質基準記憶部42に記憶された上記
品質基準に基づいて、上記配線候補生成部60で生成し
た配線候補の品質を評価する品質評価部である。80
は、生成した配線候補を出力する配線候補出力部であ
る。配線候補生成部60は、配線パターン生成部61
と、配線案生成部62と、配線規則チェック部63の構
成を備える。これらの構成の詳細は後述する。さらに、
この回路配線方式100は、上記配線パターン生成部6
1で生成した配線パターンを記憶する配線パターン記憶
部43と、配線規則チェック部63で選択された配線候
補を記憶する配線候補記憶部44とを備える。
【0031】図2は、この実施の形態で一例として取り
上げるBGA半導体パッケージの一例を示した図であ
る。この実施の形態では、パッケージ基板1における複
数のワイヤボンドパッド5と複数の半田ボール接続パッ
ド2との結線する組み合わせを選択し、上記それぞれの
結線する組み合わせの配線ルートをレイアウトした配線
候補を生成する回路配線方式を説明する。
【0032】図3は、この発明に係る回路配線方式を組
み込んだ半導体製造装置の一部分の一例を示した図であ
る。上記回路配線方式100で作成される配線候補は、
パッケージ基板設計(CAD:Computer Ai
ded Design)101へ転送される。パッケー
ジ基板設計101において、配線候補は加工され、配線
設計としてCADデータベース102へ記憶される。次
に、パッケージ基板製造装置103は、CADデータベ
ース102へ記憶された配線設計を取得して、パッケー
ジ基板の製造を行う。
【0033】まず、パッケージ基板の配線図の一例を示
す。図4は、この実施の形態で一例として取り上げるB
GA半導体パッケージのパッケージ基板の配線図の例を
示した図である。1はパッケージ基板である。また、パ
ッケージ基板1は配線する領域となる配線領域を示して
いる。2は半田ボール接続パッドである。5はワイヤボ
ンドパッドである。3は半田ボール接続パッド2とワイ
ヤボンドパッド5を接続する配線である。この発明に係
る回路配線方式100は、配線3を決定する。4はパッ
ケージ基板1の外形線である。この実施の形態では、ワ
イヤボンドパッド5は、BGAの外側に位置し、正方形
状に並んだBGAの各辺に均等な数が配置されるものと
する。
【0034】次に、図1に一例として示した回路配線方
式の動作を図5に基づいて説明する。図5は、回路配線
方式100の動作を表わすフロー図である。はじめに、
設計条件入力部50によって設計条件等を入力する設計
条件入力工程の動作を説明する(S11)。設計条件等
としては、半田ボール接続パッド領域情報と、ワイヤボ
ンドパッド領域情報と、設計条件とを含む。半田ボール
接続パッド領域情報と、ワイヤボンドパッド領域情報と
は、予め入力され、設計条件記憶部41に記憶される。
半田ボール接続パッド2や、ワイヤボンドパッド5の座
標を示す情報が一例としてあげられるが、詳細は記述し
ない。設計条件は、設計条件入力部50を介してユーザ
によって入力される。設計条件は、設計条件記憶部41
に記憶される。また、設計条件は、予め所定の形式、こ
の実施の形態では設計条件記憶部41に従う形式によっ
て作成されたファイルを用意し、上記ファイルを利用す
る方式であっても構わない。また、他の方法であっても
よい。
【0035】図6は、設計条件記憶部41に記憶する設
計条件の一例である。設計条件は、配列条件と配線規則
とに大別される。配列条件は、配線ルートをレイアウト
する際に使用する情報を含む。具体的には、配列条件
は、配列の縦列側列数(N)、横列側列数(M)、縦列
側配線数(NF),横列側配線数(MF)とを含む。こ
の実施の形態では、正方形状のBGAを想定しているの
で、列数(N)と列数(M)は同数である。また、列数
よりBGAの半田ボール接続パッド2の数が算出でき
る。更に、配列条件は、生成する配線候補数を含む。
【0036】次に、配線規則について説明する。配列規
則は、配線ルートの設計上の制限を定める。配線規則
は、以下の要素を含む。配線許容数は、隣り合う半田ボ
ール接続パッド2の間に配線可能な配線数である。線幅
(W)は、配線する線の幅である。配線間隔(LS)
は、隣り合う配線間のスペースである。半田ボール接続
パッド2−配線間隔(LB)は、半田ボール接続パッド
2と配線間のスペースである。なお、上記LW,LS,
LBの三つは、いずれも最小値を示している。
【0037】また、上記配列条件及び上記配線規則は、
上記の要素に限られるものではない。この他の要素が含
まれる場合も有り得る。図6に、示す各要素の値は、図
4に示した配線候補を生成する場合の値の一例を示して
いる。
【0038】次に、配線候補生成部60によって配線候
補を生成する配線候補生成工程の動作について説明する
(S12〜S15)。配線候補生成部60は、設計条件
記憶部41に記憶された第一の端子領域情報、第二の端
子領域情報、及び、配列条件及び配線規則とを含む設計
条件に基づいて配線候補を生成する。
【0039】ここで、配線候補生成部60が、配線候補
を生成する過程を図7を用いて説明する。図7は、配線
ルートと配線候補生成部60で生成する配線パターンと
の関連の一例をを示したものである。21は、第二の端
子領域(この実施の形態の例では「ワイヤボンドパッド
領域」となる)である。22は、第一の端子領域(この
実施の形態の例では「半田ボール接続パッド領域」とな
る)である。一例として、4×4の配列の第一の端子領
域を示している。更に、第一の端子領域22は、複数の
第一の端子(半田ボール接続パッド2)の各列毎に分割
して、分割した第一の端子領域23から26としてい
る。この実施の形態の以下の説明では、分割した第一の
端子領域23〜26のそれぞれを列として取り扱う場合
もある。従って、図7では、分割した第一の端子領域2
3〜26、または、列23〜26として説明する。
【0040】配列候補生成部60は、第一の端子領域の
各列23〜26それぞれに配置された複数の第一の端子
の隣合う端子間に配線ルートを何本通すかを決める。さ
らに、次の列に配置された複数の第一の端子と接続する
配線ルートを特定する。上記分割された第一の端子領域
を通過する配線ルートの分割された第一の端子領域に含
まれる部分を領域内配線ルートとする。図7では、27
で示している。それぞれ分割された第一の端子領域を通
過する領域内配線ルートの情報と、半田ボール接続パッ
ド2と接続する領域内配線ルートを特定する情報(図7
では、28で示す○印である)とを配線パターンとす
る。この実施の形態の回路配線方式では、図7に示す各
列23〜26それぞれに複数の配線パターンを生成す
る。各列ごとに一の配線パターンを選択して、選択した
配線パターンを組み合せる。組み合せた配線パターンの
領域内配線ルートを接続することによって、複数の配線
ルートをレイアウトして配線候補を作成する。このよう
にして、配線候補を生成する。
【0041】図7では、各列の配線パターンの領域内配
線ルートの接続を点線で示している。また、第一の端子
領域22にレイアウトする配線数(複数の第一の端子と
複数の第二の端子とを結線する数)を結線数とする。ま
た、各列に配線する領域内配線ルートの数は、結線数に
対して、まだ、結線していない未結線数となる。未結線
数は、一の列を含めて一の列から第二の端子領域に近い
列に配置された第一の端子の数を、上記結線数から引い
た数になる。ただし、複数の第一の端子の内、複数の第
二の端子と結線する対象になっていない第一の端子があ
る場合には、その第一の端子の数は除く必要がある。
【0042】以下の説明では、第二の端子領域に近い近
領域と遠い遠領域に分割するという表現を用いる場合が
ある。これは、具体的には、第一の端子領域22を、列
23と列24〜26で、分割した場合には、列23が近
領域となり、列24〜26が遠領域となる。さらに、列
24〜26からなる遠領域を近領域と遠領域に分割する
と、列24と列25〜26に分割すると考えることがで
きる。このように順次、第二の端子領域に近い領域から
配線パターンを生成することができる。もちろん近領域
に複数の列を含めるという場合もある。また、図7で
は、半田ボール接続パッド2を一列の直線状に配置して
いるが、これに限られるわけではない。例えば、ジグザ
グ状や波形のように、直線でないものも考えられる。
【0043】以下に、配線パターン生成部61が領域内
配線ルートを配置する場合に使用する計算式について説
明する。配線パターン生成部61は、上記半田ボール接
続パッド領域22を分割した半田ボール接続パッド領域
23〜26毎に配線パターンを生成する。分割した半田
ボール接続パッド領域23〜26は、配列された複数の
半田ボール接続パッド2の一の列から構成されている。
配線パターンの領域内配線ルートは、一の列に配置され
た隣合う半田ボール接続パッド2間にレイアウトする領
域内配線ルートの配線数を決定することになる。例え
ば、半田ボール接続パッド間に最大3本を配線する場合
(式1−1)と((式1−2)を利用すればよい。ま
た、半田ボール接続パッド間に最大2本を配線する場
合、(式2−1)を利用すればよい。更に、半田ボール
接続パッド間に最大4本を配線する場合、(式3−
1)、(式3−2)及び(式3−3)を利用すればよ
い。
【0044】半田ボール接続パッド間に最大3本を配線
する場合の関係式を以下に示す。 3*i+2*j+1*k=n (式1−1) 1*j+2*k=3*(N−1)−n(式1−2) ここで、各変数は、以下の数値を表わす。 i:半田ボール接続パッド間に3本配線する場所の数 j:半田ボール接続パッド間に2本配線する場所の数 k:半田ボール接続パッド間に1本配線する場所の数 n:半田ボール接続パッド間に配線する本数 N:半田ボール接続パッド数 上記二つの式では、一の解を算出することはできない。
このため、あるiの時の、j,kについて解き、さら
に、iの取り得る数値それぞれについて、j,kについ
て解き、複数の解を算出する。算出した複数の解が配線
パターンの領域内配線ルートを決定することになる。以
下は、あるiの時の、j,kについて解く計算式であ
る。 0<=i<=n/3 (式1−3) k=i−n+2*(N−1) (式1−4) j=3*(N−1)−n−2*k (式1−5)
【0045】配線数を2本、または、4本の場合にも、
下記に示す式を用いて上記3本の場合と同様に領域内配
線ルートをレイアウトする。半田ボール接続パッド間に
最大2本を配線する場合の関係式を以下に示す。 2*j+1*k=n (式2−1) kについて解く。 k=n−2*j (式2−2)
【0046】半田ボール接続パッド間に最大4本を配線
する場合の関係式を以下に示す。 4*h+3*i+2*j+1*k=n(式3−1) i+2*j+3*k=4*(N−1)−n(式3−2) ここで、 4*(N−1)−n=m (式3−3) h:半田ボール接続パッド間に4本配線する場所の数
i,jについて解く。 i=(n−m+2*k−4*h)/2(式3−4) j=(m−i−3)*k (式3−5) 1<=h<=n/4 (式3−6) 0<=k<=(N−h) (式3−7)
【0047】上記の概念に基づいて、図9〜図13に配
線ルートをレイアウトする過程を模式的に示している。
図9〜図13は、一例としてBGA基板の一部分を取り
出して表している。図9は、半田ボール接続パッド2間
の領域内配線ルートを決定し、配線パターンを生成した
状態である。図10は、ワイヤボンドパッド領域に一番
近い半田ボール接続パッド領域の配線ルートをレイアウ
トした状態である。図11は、ワイヤボンドパッド領域
に二番目近い半田ボール接続パッド領域の配線ルートを
レイアウトした状態である。図12は、ワイヤボンドパ
ッド領域に三番目近い半田ボール接続パッド領域の配線
ルートをレイアウトした状態である。図13は、ワイヤ
ボンドパッド5を配置して結線を完了した状態である。
上記のようにして、配線ルートのレイアウトを行う。
【0048】図7〜図13を用いて、上記で説明した回
路配線方式の処理を説明する。配線候補生成部60は、
図1に示した61から63の構成によって上記処理を実
施する。61は、分割された第一の端子領域毎に上記未
結線数の領域内配線ルートをレイアウトした情報と、上
記複数の第一の端子と結線する上記領域内配線ルートを
特定する情報とを配線パターンとして、上記分割された
第一の端子領域毎にそれぞれ複数生成する配線パターン
生成部である。62は、上記分割された第一の端子領域
毎の複数の配線パターンから一つの配線パターンを選択
し、上記分割された第一の端子領域毎に選択した配線パ
ターンをそれぞれ結線して複数の配線ルートをレイアウ
トして配線案を作成する配線案生成部である。63は、
上記設計条件記憶部41に記憶された配線規則を満たす
配線案を配線候補として選択する配線規則チェック部で
ある。
【0049】次に、配線パターン生成部61が、配線案
を生成する動作(S12)を図8を用いて説明する。配
線パターン生成部61は、設計条件記憶部41より設計
条件を取得する(S21)。設計条件は、上記配列条件
と配線規則に含まれる配線許容数を含む。
【0050】次に、配線パターン生成部61は、配線領
域を分割する(S22)。この実施の形態で一例として
取り上げているBGA半導体パッケージ基板は、縦列側
列数(N)と横列側列数(M)とが一致し、各列側の配
線数(NF及びMF)も一致している。このため、配線
ルートをレイアウトする配線領域を分割して一部の分割
された配線領域について配線ルートをレイアウトし、レ
イアウトした配線ルートを他の分割された配線領域へコ
ピーすることにより、効率化を図る。以下に、配線領域
に分割について説明する。図14は、図4と同じBGA
半導体パッケージ基板の配線領域を分割した一例を示す
図である。配線領域は、対角線となる分割線6,8によ
って四分割されている。また、図6に示したように、縦
列側配線数(NF)と横列側配線数(MF)が一致して
いるため、ワイヤボンドパッド5は、分割された配線領
域に均等に分けられている。分けられたワイヤボンドパ
ッド5は、分割された配線領域内の半田ボール接続パッ
ド2と結線することになる。分割線6,8上にある半田
ボール接続パッド2は、分割された配線領域に等しく分
割されるように、いずれか一方の分割された配線領域に
含め、四つの等しい分割された配線領域を作る。
【0051】次に、配線パターン生成部61は、上記の
ように分割された配線領域の配線パターンを生成する
(S23〜S30)。この実施の形態では、四つの分割
された配線領域は等しいため、配線パターン生成部61
は、一の分割された配線領域の配線パターンを生成す
る。また、配線パターン生成部61は、配線密度を制御
する領域の区分けや、隣合う半田ボール接続パッド2間
の配線数などの配線パターン生成規則に基づいて配線パ
ターンを生成する。以下に、配線パターン生成規則の一
例である、配線密度を制御する領域の区分けや、隣合う
半田ボール接続パッド2間の配線数について説明する。
【0052】図15は、配線密度を制御する領域の区分
けの一例を表わした図である。9,10で示す領域は、
配線領域の対角線上に配置された半田ボール接続パッド
2を含む領域である。領域9,10に含まれる隣り合う
半田ボール接続パッド2の間には、複数の配線をしない
ようにする。また、領域11に含まれる隣り合う半田ボ
ール接続パッド2の間には、複数の配線を可能とする。
領域9、10は、配線ルートが集中しやすい。このた
め、領域によって配線ルートの疎密をコントロールする
ことで配線規則に違反しにくい配線ルートを生成するた
めである。
【0053】更に、領域11内に配置される同じ列の半
田ボール接続パッド2のうち、中央部に配置される隣り
合う半田ボール接続パッド2の間の配線数は、その外側
に配置される隣り合う半田ボール接続パッド2の間の配
線数に比べ多くする。例えば、配線許容数が三本の場
合、中央部に隣り合う半田ボール接続パッド2の間の配
線数を三本とし、その外側に配置される隣り合う半田ボ
ール接続パッド2の間の配線数を二本とする。上記の規
則は、後述する計算機を用いて実現する。なお、図14
及び図15では、ワイヤボンドパッド5を表わしていな
い。ワイヤボンドパッド5は配線候補が決定された後、
適切な場所に配置することになる。ここでは、ワイヤボ
ンドパッド5の配置方法についての詳細には触れない。
ワイヤボンドパッド5が、均等に配置されるようする。
【0054】次に、隣合う半田ボール接続パッド2の間
の配線数について説明する。これは、図7で説明した分
割された第一の端子領域23〜26における端子間の領
域内配線ルートの決定に関連する。配線パターン生成部
61は、上記分割された配線領域を更に分割して、複数
の半田ボール接続パッド2が一列に配置された領域を対
象として配線パターンを生成する。以下に、配線パター
ンを生成する単位となる列の一例を示す。図16は、隣
り合う半田ボール接続パッド2の間の配線数を三本とし
た場合の配線図の一例である。12で示す部分は、半田
ボール接続パッド2間三本の配線例とする。図17は、
隣り合う半田ボール接続パッド2の間の配線数を最大二
本とした場合の配線図の一例である。13で示す部分
は、半田ボール接続パッド2間三本の配線例とする。図
18は、隣り合う半田ボール接続パッド2の間の配線数
を最大四本とした場合の配線図の一例である。14で示
す部分は、半田ボール接続パッド2間四本の配線例であ
る。12は、配線規則の配線許容数を3とした場合をチ
ェックする場合の配線例の一例を示した図である。15
は合格の配線例であり、16は不合格の配線例である。
このチェックは後述する配線規則チェック部63で実施
する。
【0055】配線パターン生成部61は、上記配線パタ
ーン生成規則に基づいて、分割された配線領域の配線パ
ターンを生成する。配線パターン生成部61は、複数の
ワイヤボンドパッド5が配置された領域に近い領域に配
置された複数の半田ボール接続パッド2の配列から順に
配線パターンを生成することになる。
【0056】配線パターン生成部61によって、図4に
示すパッケージ基板の半田ボール接続パッド2の配列に
対して配線パターンを生成する動作の詳細を説明する
(図8、S23〜S29)。配線パターン生成部61
は、上記分割された配線領域に配置された半田ボール接
続パッド2を図7に示すように、半田ボール接続パッド
2が一列に配置された列の集合として取り扱う。分割さ
れた配線領域のうち、ワイヤボンドパッド5が配置され
ている領域に近い半田ボール接続パッド2の列(分割さ
れた半田ボール接続パッド領域)を一列目とし、順次二
列目、三列目として説明する。分割された配線領域に配
置されたワイヤボンドパッド5の数は、上記分割された
配線領域に存在する半田ボール接続パッド2と結線する
配線ルートの数である。従って、ここでは、結線数は、
分割された配線領域に配置されたワイヤボンドパッド5
の数とする。
【0057】まず、配線パターン生成部61は、分割し
た配線領域を、更に、近領域と遠領域に分割する(S2
3)。次に、配線パターン生成部61は、結線数の配線
ルートのうち、まだ結線していない数を算出する。算出
した数を未結線数とする(S24)。ここでは、結線数
から近領域に配置されているの半田ボール接続パッド2
の数を引いて算出する。配線パターン生成部61は、半
田ボール接続パッド2間に配置する領域内配線ルートを
未結線数分決定する(S25)。領域内配線ルートの具
体的な配置は、計算式を用いて行うが、この点について
は後述する。
【0058】次に、結線する対象となる領域内配線ルー
トを特定する(S26)。特定する数は、次の列に配置
されている結線する対象となる第一の端子の数である。
半田ボール接続パッド2間に複数の領域内配線ルートが
ある場合は、両側に配置されている半田ボール接続パッ
ド2のいずれかに近い領域内配線ルートから結線するよ
うに特定する。次に、配線パターン生成部61は、生成
した配線パターンとして配線パターン記憶部43へ記憶
する(S27)。次に、配線パターンをすべて抽出した
かを判断する(S28)。この判断に当たっては、前述
した半田ボール接続パッド2間の配線数を算出する式に
おいて、算出可能な場合をすべて抽出したかによって判
断できる。配線パターン生成部61は、S28で総ての
配線パターンを抽出したと判断するまで、S25〜S2
7を繰り返す。このようにして、配線パターン生成部6
1は、一の列の複数の配列パターンを生成する。
【0059】次に、配線パターン生成部61は、次の列
の配線パターンを生成するため、S24からS28を繰
り返す処理を行う。このようにして、配線パターン生成
部61は、未結線数が0(零)になるまで上記処理を繰
り返す(S29)。このようにして、領域内配線ルート
を決定する。以上が、配線パターン生成部61が配線パ
ターンを生成する動作の詳細である。
【0060】次に、配線案生成部62が、配線パターン
生成部61で生成された配線パターンを用いて配線案を
生成する動作を説明する(図5、S13)。生成した各
列の複数の配列パターンのうち、各列毎に一つを選択す
る。この選択は、任意にまたは乱数等を用い、ランダム
に行われる。各列毎に一つ選択した配列パターンを組み
合わせ、分割された配線領域の半田ボール接続パッド2
とワイヤボンドパッド5とを結線する配線ルートをレイ
アウトする。更に、配線案生成部62は、分割された配
線領域における配線パターンを生成していた場合には、
分割された配線領域の配線ルートをコピーして、配線領
域全体の配線ルートを示す配線案を作成する。
【0061】ここで、作成された配線案は、上記で説明
したように、各列毎に複数の配線パターンからランダム
に選択される。このため、必ずしも、最適な配線ルート
をレイアウトする配線パターンの組み合わせが生成して
いるとは限らない。しかし、配線パターンを生成する段
階で、前述したように、一定の配線パターン生成規則に
基づいて配線パターンを生成していること、更に、後述
する品質評価部70によって、配線候補の品質を評価す
ることより、配線ルートの最適化を図ることができる。
更に、複数の配線候補の中から、品質評価部70の評価
結果に基づいて、配線候補を選択するため、上記の問題
は解消される。
【0062】また、分割された配線領域にレイアウトす
る複数の配線ルートは、各列の複数の配線パターンの組
み合わせの数生成することが可能となる。この実施の形
態では、図5のフロー図に示すように、後述する配線規
則チェック部63でチェックOK(S14)となる配線
案が配線候補数分になるまで(S16)、作成すること
になる。
【0063】次に、配線規則チェック部63は、配線案
生成部62で生成した配線案を、配線規則(デザインル
ール)に基づいてチェックする(図5,S14)。配線
規則チェック部63は、設計条件記憶部41に記憶する
配線規則を読み込む。上記配線案が読み込んだ配線規則
を満たしているか否かを判断する。配線規則は、図6に
一例を示したように、隣り合う半田ボール接続パッド2
間の配線許容数、線幅、配線間隔、半田ボール接続パッ
ド2−配線間隔等がある。しかしながら、これらは一例
であり、上記の項目に限られるわけではない。また、上
記の項目の一部をチェックする項目としても構わない。
設計条件を満たすようなチェック項目を選択すれば十分
である。
【0064】図20は、隣合う半田ボール接続パッド2
間の配線許容数について説明する図である。Xは、隣り
合う横列の半田ボール接続パッド2間の配線許容数を示
す。Yは、隣り合う縦列の半田ボール接続パッド2間の
配線許容数を示す。Zは、隣り合う対向列の半田ボール
接続パッド2間の配線許容数を示す。配線案生成部62
は、上記X,Y及びZに存在する配線数が配線規則の配
線許容数(V)を超えていないかをチェックする。合格
か不合格化の判定については、前述した図19に配線許
容数三本の場合の例を示している。また、図20は、配
線許容数三本の場合に適合する一例として示している。
【0065】図21は、線幅、配線間隔、半田ボール接
続パッド2−配線間隔を説明する図である。図中、LW
は線幅であり、LSは配線間隔であり、LBは半田ボー
ル接続パッド2−配線間隔である。配線規則チェック部
63は、上記LW,LS,LBをチェックする。
【0066】配線規則チェック部63は、配線規則を満
たす配線案を選択する(S14)。選択された配線案
は、配線候補として配線候補記憶部44へ記憶される
(S15)。配線規則チェック部63によって、配線規
則を満足さないと判断された配線案は破棄される(S1
4)。再度、配線案の作成(S13)の工程からの処理
を行う。上記のようにして、配線候補生成部60は、配
線候補数の配線候補が生成されるまで、S12〜S15
を繰り返す。この実施の形態では配線候補数は一つであ
るため、一の配線候補が生成されるまで繰り返すことに
なる。
【0067】次に、品質評価部70よって、生成した配
線候補を評価する配線候補品質評価工程の動作について
説明する(S17)。品質評価部70は、生成された複
数の配線候補の評価を行う(S17)。品質評価部70
は、配線候補記憶部44に記憶されている複数の配線候
補を読み込む。次に、品質評価部70は、品質基準記憶
部42から品質基準を読み込む。品質基準は、電気的制
約によるものと、機械的制約によるものに大別される。
【0068】電気的制約としては、(1)配線間隔、
(2)配線の曲がる角度、(3)配線の直線部部の長
さ、(4)複数の配線が並列する長さ、等がある。機械
的制約としては、(1)線幅、(2)配線間隔、(3)
隣り合う半田ボール接続パッド2間の配線数、等があ
る。更に、コストやパッケージ基板の製造の容易さ等の
要素を加えることも可能である。
【0069】品質評価部70は、上記の品質基準に基づ
く評価を行い、複数の配線候補の順位付けを行う(S1
7)。この実施の形態では、配線候補数は一つなため、
品質評価部70の処理を実施しても順位は一位となる。
品質評価の具体例は、後述する実施の形態で説明する。
【0070】次に、配線候補出力部80は、生成された
配線候補と品質評価を出力する(配線候補出力工程)。
複数の配線候補が生成された場合には、ユーザによって
選択された配線候補がパッケージ基板設計101で使用
される。以上が、回路配線方式100の動作である。
【0071】以上のように、この実施の形態で一例とし
て説明した回路配線方式100によれば、配線候補生成
機能と、配線規則チェック機能と、配線品質評価機能を
備え、BGA自由結線ルートを自動決定することができ
る。このため、回路設計の効率化が図れるとともに、品
質の向上も図ることができる。
【0072】このように、BGAの自由結線ルートが自
動で決定するすることができることとなる。この場合の
配線候補は、一種類に決定できるため、探索時間は極め
て短い。そのため、配線できるかどうかは瞬時に判定で
き、また、配線長の短い配線ルートとワイヤボンドパッ
ド5と半田ボール接続パッドの適切な組み合わせを決定
することができる。なお、この実施の形態で一列として
示した配線ルート決定アルゴリズムは、BGAに類する
CSPやその他の基板の配線ルートにも活用が可能であ
る。更に、ワイヤボンドパッド5と半田ボール接続パッ
ド2の組み合わせの禁止条件や配線不可能領域をあらか
じめ設定することで、複雑なBGA配線にも適用でき
る。また、一部のワイヤボンドパッド5と半田ボール接
続パッド2の組み合わせと配線ルートを利用者が指定す
るれば、残りのワイヤボンドパッドと半田ボール接続パ
ッドの組み合わせと配線ルートを自動決定するような場
合にも利用可能である。
【0073】実施の形態2.この実施の形態では、配線
候補数を10に指定して、実際に配線候補を生成する具
体例を用いて説明する。図22は、この実施の形態で使
用する設計条件を示している。実施の形態1の図6で説
明した場合と比べ、以下の項目が増えている。周辺配置
数(C)は、配線領域の外側から何列目までを配線領域
の対象とするかを示している。図25に、周辺配置数
(C)を示している。対角ランド接続とは、対角線上に
配置されている半田ボール接続パッド2への接続の有無
を示している。この実施の形態では、分割された配線領
域の片側の領域から配線することを示している。インデ
ックスコーナーへの配線とは、配線領域の角に配置され
た半田ボール接続パッド2への接続の有無を示す。実施
の形態では、配線することを示している。図25に、イ
ンデックスコーナーを示している。また、上記の他に、
設計上の制限を指定することも可能である。回路配線方
式100の構成や配線候補の生成過程は、実施の形態1
と同様なため説明を省略する。
【0074】図23及び図24は、図22に基づいて生
成した配線候補の品質評価の結果を示している。図23
は、電気的特性による評価である。また、図24は、電
気的特性と機械的特性による評価である。図24では、
電気的特性と機械的特性は、一対一で評価しているが、
いずれかに重みを付けることも可能である。この実施の
形態では、品質基準として以下の項目について評価した
場合である。配線全長は、全配線分の総延長(mm)を
示す。1配線ルートの最長は、全配線ルートの中で、最
長となる長さ(mm)を示す。配線長のバラツキ度は、
数値が小さいほど、バラツキが少ないことを示す。単純
度は、数値が小さいほど単純であることを示す。単純で
あるとは、配線の屈曲数が少ないことをいう。また、機
械的特性としては、コストを評価項目とした場合を示し
ている。品質基準については、上記項目に限られること
無く、他の評価項目を任意に組み込み評価することもで
きる。
【0075】図25〜図29は、上記図22の設計条件
で一例として生成した配線候補のうち、品質評価によっ
て上位五つに選ばれた配線候補を示した図である。図に
示すように、この実施の形態では、半田ボール接続パッ
ド2の配線領域の内周辺配置数(C)で示した範囲内に
配線ルートをレイアウトする例を示している。また、実
施の形態1で説明したように、配線案生成部62におい
て、配線パターン生成部61で生成した複数の配線パタ
ーンの内、どの配線パターンを選択するかは、ランダム
であるため、同じ条件で、配線候補を生成した場合で
も、必ずしも、全く同一の複数の配線候補が生成される
とは限らない。しかしながら、配線パターン生成時に、
最適な配線ルートを生成するように、配線パターン生成
時に制限を加えていること、また、ランダムに選択する
ための乱数を経験的に設定することなどにより、最適な
配線候補の生成が可能である。
【0076】このようにして、生成された配線候補は、
ユーザに示され、最終的には、ユーザによって採用され
た配線候補に基づいてパッケージ基板が生成され、複数
の半田ボール接続パッド2と複数のワイヤボンドパッド
5とを自由結線する回路設計を効率よく、行うことがで
きる。以上のように、この実施の形態で一例として示し
た回路配線方式は、配線候補を生成し、及び配線規則に
基づいて配線候補をチェックするとともに、複数の配線
候補を評価し、順位付けをすることによって、最適な配
線候補の生成及び生成された配線候補の選択を効率よく
行うことができる。
【0077】実施の形態3.この実施の形態では、複数
の第一の端子、具体的には、半田ボール接続パッド2の
配列の四角形状が、長方形の場合を説明する。上記半田
ボール接続パッド2の配列が長方形の場合にも、実施の
形態1で示した図14と同様に、長方形の全体配線領域
を対角線によって各配線領域単位に分割する。図30
は、長方形の全体配列領域を対角線によって、四つの配
線領域単位に分割した場合である。図30は、半田ボー
ル接続パッド2の数が、N=10、M=6であるN×M
の長方形の例である。対角線で分割した配線領域単位の
うち、配線領域単位n1とn2は、同一の半田ボール接
続パッド2の配列を有し、配線領域単位m1とm2は、
同一の半田ボール接続パッド2の配列を有している。こ
の場合は、配線パターン生成部61は、n1とm1の配
線領域単位の複数の配線パターンを生成すればよい。対
角線上にある半田ボール接続パッド2は、n1とn2、
m1とm2それぞれ半田ボール接続パッド2の配列が対
象になるように、どの領域に含めるかを予め決めておく
必要がある。配線案作成部62は、上記配線パターン生
成部61で生成された二つの配線領域単位n1及びm1
の複数の配線パターンより、それぞれの配線領域単位の
配線ルートを生成する。次に、それぞれ同一の配線領域
単位となっている配線領域単位へ生成した配線ルートを
コピーして、配線案を生成する。従って、実施の形態1
に比べ、配線パターン生成部61によって生成する複数
の配線パターンが一つ増えることになる。
【0078】実施の形態4.この実施の形態では、配線
領域に存在する複数の半田ボール接続パッド2(第一の
端子)のうち、一部の上記複数の半田ボール接続パッド
2と複数のワイヤボンドパッド5(第二の端子)とを自
由結線する場合を説明する。この場合は、設計条件記憶
部41に記憶する設計上計の配線規則に、結線すること
ができない第一の端子の情報を記憶されておく。配線規
則チェック部63によって、配線候補をチェックする場
合に、上記配線できない第一の端子へ配線ルートが接続
している配線案を排除することによって可能となる。ま
た、配線パターンを生成する際に、特定の半田ボール接
続パッド2へは、配線ルートを接続しない様にすること
も可能である。この場合にも、予め、設計条件に接続し
ない半田ボール接続パッド2の情報を記憶させておき、
上記情報に基づいて、配線パターン生成部61が配線パ
ターンを生成することによって可能となる。具体的に
は、図22に示したような配列条件へ、制限となる情報
を追加することによって実現することが考えられる。こ
の実施の形態の場合、未結線数を算出するときに、結線
する対象となっていない上記複数の第一の端子を考慮し
て算出する必要がある。
【0079】実施の形態5.上記実施の形態1では、配
線領域を四分割する場合を説明したが、四分割でなくて
もよい。八分割も可能である。また、図7に示すよう
に、各半田ボール接続パッド領域毎に領域内配線ルート
と接続する半田ボール接続パッド2とを含む配線パター
ンを生成し、各配線パターンの組み合わせによって配線
ルートが生成できるような分割方法であれば、どのよう
な分割方法でもかまわない。
【0080】
【発明の効果】この発明の実施の形態で一例として説明
した回路配線方式によれば、BGA等の自由結線ルート
が自動で決定することができる。
【0081】また、この回路配線方式及び方法によれ
ば、効率よく回路の配線ルートをレイアウトし、品質の
向上を図ることができる。
【0082】更に、この回路配線方式及び方法によれ
ば、品質を評価することにより、複数の配線候補から最
適な配線候補を容易に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一例の実施の形態の回路配線方式
100の構成の一例を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態で一例として取り上げ
るBGA半導体パッケージの一例を示した図である。
【図3】 この発明に係る回路配線方式を組み込んだ半
導体製造装置の一部分の一例を示した図である。
【図4】 この発明の実施の形態で一例として取り上げ
るBGA半導体パッケージのパッケージ基板の配線図の
例を示した図である。
【図5】 回路配線方式100の動作を表わすフロー図
である。
【図6】 図4に示すパッケージ基板の回路配線の設計
条件の一例を表わした図である。
【図7】 配線ルートと配線パターンとの関連の一例を
示した図である。
【図8】 配線パターン生成部の動作を表わすフローチ
ャート図である。
【図9】 配線ルートをレイアウトする過程(配線パタ
ーンの生成)を模式的に示している図である。
【図10】 配線ルートをレイアウトする過程(一番目
の配線ルートをレイアウト)を模式的に示している図で
ある。
【図11】 配線ルートをレイアウトする過程(二番目
の配線ルートをレイアウト)を模式的に示している図で
ある。
【図12】 配線ルートをレイアウトする過程(三番目
の配線ルートをレイアウト)を模式的に示している図で
ある。
【図13】 配線ルートをレイアウトする過程(ワイヤ
ボンドパッド5を配置)を模式的に示している図であ
る。
【図14】 配線領域を分割する一例を表わす図であ
る。
【図15】 配線密度を制御する領域の区分けの一例を
表わした図である。
【図16】 隣り合う半田ボール接続パッド2間の配線
数を最大三本とした場合の配線図の一例である。
【図17】 隣り合う半田ボール接続パッド2間の配線
数を最大二本とした場合の配線図の一例である。
【図18】 隣り合う半田ボール接続パッド2間の配線
数を最大四本とした場合の配線図の一例である。
【図19】 配線規則の配線許容数を配線3とした場合
をチェックする場合の配線パターンの一例を示した図で
ある。
【図20】 半田ボール接続パッド2間の配線許容数に
ついて説明する図である。
【図21】 線幅、配線間隔、半田ボール接続パッド2
−配線間隔を説明する図である。
【図22】 実施の形態2で使用する設計条件の一例を
示した図である。
【図23】 実施の形態2で生成した配線候補の品質評
価(電気的特性)の結果の一例を示した図である。
【図24】 図24は、実施の形態2で生成した配線候
補の品質評価(電気的特性及び機械的特性)の結果の一
例を示した図である。
【図25】 実施の形態2で一例として生成した一番目
の配線候補を表した図である。
【図26】 実施の形態2で一例として生成した二番目
の配線候補を表した図である。
【図27】 実施の形態2で一例として生成した三番目
の配線候補を表した図である。
【図28】 実施の形態2で一例として生成した四番目
の配線候補を表した図である。
【図29】 実施の形態2で一例として生成した五番目
の配線候補を表した図である。
【図30】 実施の形態4で示した長方形のパッケージ
基板に適用する場合を表した図である。
【符号の説明】
1 パッケージ基板、2 半田ボール接続パッド、3
配線、4 BGA基板外形線、5 ワイヤボンドパッ
ド、41 設計条件記憶部、21 第二の端子領域(ワ
イヤボンドパッド領域)、22 第一の端子領域(半田
ボール接続パッド領域)、23〜26 分割された第一
の端子領域、27 領域内配線ルート、28 次の列の
第一の端子と結線する領域内配線ルート、42 品質基
準記憶部、43 配線パターン記憶部、44 配線候補
記憶部、50 設計条件入力部、60 配線候補生成
部、61 配線パターン生成部、62 配線案生成部、
63配線規則チェック部、70 品質評価部、80 配
線候補出力部、100 回路配線方式、101 パッケ
ージ基板設計、102 CADデータベース、103パ
ッケージ基板製造装置、111 半田ボール、112
エポキシ樹脂、113 金線、114 ICチップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 良治 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 高橋 隆雄 兵庫県川西市久代3丁目13番21号 株式会 社ケーディーエル内 (72)発明者 有田 隆 兵庫県川西市久代3丁目13番21号 株式会 社ケーディーエル内 (72)発明者 尾久 賢 兵庫県川西市久代3丁目13番21号 株式会 社ケーディーエル内 (72)発明者 瀧 寛和 大阪府四条畷市米崎町12番35号 Fターム(参考) 5B046 AA08 BA06 JA01 KA06 5F064 DD25 DD32 DD42 EE02 EE05 EE09 EE14 EE15 EE16 EE58 EE60 HH06 HH10 HH11 HH12

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一平面上に二次元に複数の第一の端子が
    配列された第一の端子領域のレイアウト情報と、上記複
    数の第一の端子それぞれと結線される複数の第二の端子
    が配置された第二の端子領域のレイアウト情報と、上記
    複数の第一の端子と上記複数の第二の端子とを結線する
    配線ルートの設計条件とを記憶する設計条件記憶部と、 上記設計条件記憶部に記憶された設計条件に基づいて、
    少なくとも一の第二の端子が隣合う上記複数の第一の端
    子の端子間を通過して一の第一の端子と結線される配線
    ルートを含む、複数の配線ルートを、上記第一の端子領
    域にレイアウトすることにより、上記複数の第一の端子
    と上記複数の第二の端子とを結線する組み合わせを生成
    して、少なくとも一の配線候補を生成する配線候補生成
    部とを備えたことを特徴とする回路配線方式。
  2. 【請求項2】 上記配線候補生成部は、上記第一の端子
    領域を分割して複数の分割された第一の端子領域を生成
    し、複数の分割された第一の端子領域を通過する複数の
    配線ルートを領域内配線ルートとして複数の上記分割さ
    れた第一の端子領域毎にそれぞれレイアウトし、上記複
    数の分割されたの第一の端子領域毎にレイアウトした複
    数の領域内配線ルートを組み合わせて上記複数の配線ル
    ートを生成することを特徴とする請求項1記載の回路配
    線方式。
  3. 【請求項3】 上記配列候補生成部は、上記第一の端子
    領域を上記第二の端子領域に近い近領域と遠い遠領域に
    分割し、 上記複数の第二の端子と遠領域に配置された複数の第一
    の端子とを結線するために近領域を通過する複数の配線
    ルートを領域内配線ルートとして上記近領域にレイアウ
    トするとともに、 上記遠領域を、さらに、上記複数の第二の端子が配置さ
    れた領域に近い近領域と遠い遠領域に分割し、この分割
    した近領域へ領域内配線ルートをレイアウトする処理を
    繰り返すことにより、複数の領域の領域内配線ルートを
    生成し、生成した複数の領域の領域内配線ルートを結線
    することにより、複数の第一の端子と複数の第二の端子
    との間の配線ルートを決定することを特徴とする請求項
    1記載の回路配線方式。
  4. 【請求項4】 上記配線候補生成部は、上記近領域に配
    置され、上記複数の第二の端子と結線する対象となって
    いる上記複数の第一の端子の数を、上記第一の端子領域
    にレイアウトする複数の配線ルートの結線数から引いた
    数を未結線数として算出し、 上記近領域へ上記未結線数の領域内配線ルートをレイア
    ウトすることを特徴とする請求項3記載の回路配線方
    式。
  5. 【請求項5】 上記分割された近領域は、上記複数の第
    一の端子が配列された一の列であることを特徴とする請
    求項4記載の回路配線方式。
  6. 【請求項6】 上記設計条件記憶部に記憶された設計条
    件は、上記一の列の隣合う第一の端子の端子間に配線す
    る配線許容数を含む配線の規則を定める配線規則を含む
    ことを特徴とする請求項5記載の回路配線方式。
  7. 【請求項7】 上記配線候補生成部は、さらに、上記近
    領域として分割された第一の端子領域毎に上記未結線数
    の領域内配線ルートをレイアウトした情報と、上記複数
    の第一の端子と結線する上記領域内配線ルートを特定す
    る情報とを配線パターンとして、上記分割された第一の
    端子領域毎にそれぞれ複数生成する配線パターン生成部
    と、 上記分割された第一の端子領域毎の複数の配線パターン
    から一つの配線パターンを選択し、上記分割された第一
    の端子領域毎に選択した配線パターンをそれぞれ結線し
    て複数の配線ルートをレイアウトして配線案を作成する
    配線案生成部と、 上記設計条件記憶部に記憶された配線規則を満たす配線
    案を配線候補として選択する配線規則チェック部とを備
    えたことを特徴とする請求項6記載の回路配線方式。
  8. 【請求項8】 上記配線パターン生成部は、一の列の隣
    合う第一の端子の端子間を通過する上記領域内配線ルー
    トを、上記一の列の中央部に配置された隣合う第一の端
    子の端子間へ優先的にレイアウトし、順次、上記各列の
    外側に配置された隣合う第一の端子の端子間へレイアウ
    トすることを特徴とする請求項7記載の回路配線方式。
  9. 【請求項9】 上記配線候補チェック部は、隣合う第一
    の端子の端子間の配線数を上記配線許容数以下にする配
    線案を配線候補として選択することを特徴とする請求項
    7記載の回路配線方式。
  10. 【請求項10】 上記第一の端子領域は、四角形状に上
    記複数の第一の端子が配列され、 上記複数の第二の端子は、上記第一の端子領域の外側に
    配置され、 上記配線パターン生成部は、配線ルートをレイアウトす
    る配線領域を分割し、分割した配線領域毎に上記分割し
    た第一の端子領域の複数の配線パターンを生成し、 上記配線案生成部は、上記複数の分割した配線領域毎に
    配線案を生成し、生成した配線案を結合して配線領域全
    体の配線案を生成することを特徴とする請求項7記載の
    回路配線方式。
  11. 【請求項11】 上記回路配線方式は、さらに、配線の
    品質を評価する基準となる品質基準を記憶する品質基準
    記憶部と、 上記品質基準記憶部に記憶された上記品質基準に基づい
    て、上記配線候補生成部で生成した配線候補の品質を評
    価する品質評価部とを備えたことを特徴とする請求項1
    記載の回路配線方式。
  12. 【請求項12】 上記配線候補生成部は、複数の配線候
    補を生成し、 上記品質評価部は、上記複数の配線候補の品質を評価す
    ることを特徴とする請求項11記載の回路配線方式。
  13. 【請求項13】 上記複数の第一の端子は、ボールグリ
    ッドアレイパッケージ(BGA)の半田ボール接続パッ
    ドであり、 上記複数の第二の端子は、半導体素子と配線によって接
    続するワイヤボンドパッドであることを特徴とする請求
    項1記載の回路配線方式。
  14. 【請求項14】 一平面上に二次元に配列された複数の
    第一の端子と、 上記平面上に配置され、上記複数の第一の端子それぞれ
    と結線される複数の第二の端子との配線ルートをレイア
    ウトして配線候補を生成する回路配線方法において、 上記複数の第一の端子が配列された第一の端子領域のレ
    イアウト情報と、上記複数の第二の端子が配置された第
    二の端子領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端
    子と上記複数の第二の端子とを結線する配線ルートの設
    計条件とを入力する設計条件入力工程と、 上記設計条件記憶工程で入力された設計条件に基づい
    て、少なくとも一の第二の端子が隣合う上記複数の第一
    の端子の端子間を通過して一の第一の端子と結線される
    配線ルートを含む、複数の配線ルートを、上記第一の端
    子領域にレイアウトすることにより、上記複数の第一の
    端子と上記複数の第二の端子とを結線する組み合わせを
    生成して、少なくとも一の配線候補を生成する配線候補
    生成工程とを備えた回路配線方法。
  15. 【請求項15】 一平面上に二次元に配列された複数の
    第一の端子と、同一平面上に配置された上記複数の第一
    の端子それぞれと結線される複数の第二の端子を備えた
    パッケージ基板において、 一平面上に二次元に複数の第一の端子が配列された第一
    の端子領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子
    それぞれと結線される複数の第二の端子が配置された第
    二の端子領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端
    子と上記複数の第二の端子とを結線する配線ルートの設
    計条件とを記憶する設計条件記憶部と、 上記設計条件記憶部に記憶された設計条件に基づいて、
    少なくとも一の第二の端子が隣合う上記複数の第一の端
    子の端子間を通過して一の第一の端子と結線される配線
    ルートを含む、複数の配線ルートを、上記第一の端子領
    域にレイアウトすることにより、上記複数の第一の端子
    と上記複数の第二の端子とを結線する組み合わせを生成
    して、少なくとも一の配線候補を生成する配線候補生成
    部とを備えた回路配線方式によって回路の配線をした半
    導体パッケージ基板。
  16. 【請求項16】 一平面上に二次元に配列された複数の
    第一の端子と、同一平面上に配置された上記複数の第一
    の端子それぞれと結線される複数の第二の端子を備えた
    パッケージ基板を有する半導体パッケージにおいて、 一平面上に二次元に複数の第一の端子が配列された第一
    の端子領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端子
    それぞれと結線される複数の第二の端子が配置された第
    二の端子領域のレイアウト情報と、上記複数の第一の端
    子と上記複数の第二の端子とを結線する配線ルートの設
    計条件とを記憶する設計条件記憶部と、 上記設計条件記憶部に記憶された設計条件に基づいて、
    少なくとも一の第二の端子が隣合う上記複数の第一の端
    子の端子間を通過して一の第一の端子と結線される配線
    ルートを含む、複数の配線ルートを、上記第一の端子領
    域にレイアウトすることにより、上記複数の第一の端子
    と上記複数の第二の端子とを結線する組み合わせを生成
    して、少なくとも一の配線候補を生成する配線候補生成
    部とを備えた回路配線方式によって回路の配線をしたパ
    ッケージ基板を有する半導体パッケージ。
  17. 【請求項17】 一平面上に二次元に複数の第一の端子
    が配列された第一の端子領域のレイアウト情報と、上記
    複数の第一の端子それぞれと結線される複数の第二の端
    子が配置された第二の端子領域のレイアウト情報と、上
    記複数の第一の端子と上記複数の第二の端子とを結線す
    る配線ルートの設計条件とを記憶する設計条件記憶部
    と、 上記設計条件記憶部に記憶された設計条件に基づいて、
    上記複数の第一の端子の端子間を通過する少なくとも一
    の配線ルートを含む複数の配線ルートをレイアウトし、
    上記複数の配線ルートを用いて上記複数の第二の端子と
    上記複数の第一の端子とをそれぞれ結線した配線候補を
    生成する配線候補生成部とを備えたことを特徴とする回
    路配線方式。
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