DE112005003503B4

DE112005003503B4 - Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse und computerlesbares Aufzeichnungsmedium, in welchem ein Optimierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse aufgezeichnet ist

Info

Publication number: DE112005003503B4
Application number: DE112005003503.4T
Authority: DE
Inventors: Yoko Kobayashi; Hidehisa Sakai; Yoshiteru Ochi
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2025-03-19
Also published as: US20080127011A1; JP4756033B2; DE112005003503T5; US7725866B2; WO2006100741A1; JPWO2006100741A1

Abstract

Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse, umfassend: eine Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell, welche erste Maschendaten erzeugt, zum Ausführen einer Analyse eines Elektronikgehäuses, durch Teilen jeder Komponente, welche das Elektronikgehäuse bilden, in eine Mehrzahl von Maschen, basierend auf Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses, welches einen Lötanschlussbereich besitzt; eine Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse, welche eine Analyse des Elektronikgehäuses ausführt, indem die ersten Maschendaten verwendet werden, welche durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden; eine Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich, welche einen Ziellötanschlussbereich extrahiert, basierend auf einem Analyseergebnis, welches durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten wird; eine Detailanalyseeinheit, welche eine akkuratere Analyse ausführt als jene, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse durchgeführt wird, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird; eine Optimierungseinheit für eine Lebensdauer, welche die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses ändert, so dass die Lebensdauer, welche als ein Analyseergebnis berechnet wird, das durch die Detailanalyseeinheit erhalten wird, des Elektronikgehäuses in einen vorbestimmten Bereich fällt; wobei die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell erzeugt, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussfläche besitzt wie das Volumen, Höhe und Anschlussfläche des Lötanschlussbereichs, wobei das Lötanschlussbereichsmodell ein Polyeder ist, und das Lötanschlussbereichsmodell in eine Mehrzahl von Maschen aufteilt, wodurch die ersten Maschendaten erzeugt werden, wobei die Optimierungseinheit für eine Lebensdauer durch einen Experimententwurf ein ...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Evaluieren einer Zuverlässigkeit eines Elektronikgehäuses. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technik zum Erzeugen von Maschendaten, welche bei einer Konstruktionsanalyse des Elektronikgehäuses verwendet werden.
STAND DER TECHNIK
In letzter Zeit werden elektronische Geräte wie z. B. Arbeitsplatzrechner und Mobiltelefone hoch integriert und wird eine größere Verpackungsdichte realisiert, und gleichzeitig wurde ein Pitch-Fine-Entwurf eines Elektronikgehäuses, welches für solche elektronischen Geräte montiert wird, entwickelt. Da die Integrierung und Verkleinerung des Elektronikgehäuses fortschreiten, nehmen Bedenken in Bezug auf eine Zuverlässigkeit von Gehäusekomponenten, insbesondere eines Lötanschlussbereichs, zu.
Im Allgemeinen, wenn eine hochdichte Verpackung für ein Elektronikgehäuse erforderlich ist, werden häufig BGA (Ball Grid Array) oder CSP (Chip Scale Package) verwendet. Jedoch wird ein Lötanschlussbereich solch eines Elektronikgehäuses einer Belastung ausgesetzt, wie z. B. einer Temperaturänderung und einer Aufschlagkraft. Somit ist es, um solch ein Elektronikgehäuse in aktuellen Produkten einzusetzen, notwendig, eine ausreichende Evaluierung in Bezug auf eine Festigkeitszuverlässigkeit auszuführen.
Bisher gab es als eine Festigkeitsevaluierung eines Lötanschlussbereichs (Mikroanschlussbereichsfestigkeit) ein Evaluierungsverfahren mit einem CAE-(Computer Aided Engineering)System basierend auf der Simulationstechnik, wie z. B. einem Verfahren der finiten Elemente. Heutzutage ist eine Evaluierung mit diesem CAE-System bei einem Entwurf und einer Entwicklung eines neuen Gehäuses erforderlich.
Jedoch benötigen bei der Evaluierung mit dem CAE-System, wenn die Festigkeitsevaluierung des gesamten Elektronikgehäuses durchgeführt wird, eine Erzeugung eines Simulationsmodells und von Maschendaten und eine Simulationsberechnung eine signifikante Menge an Zeit, da die Konstruktion des Elektronikgehäuses kompliziert ist. Somit kann es einige Tage dauern, um Simulationsergebnisse zu erhalten.
Daher gibt es eine folgende Methode zum Evaluieren eines Elektronikgehäuses (siehe das folgende Patentdokument 1). In der Methode wird, um die Zeit zu verringern, die für eine Simulation notwendig ist, das Analysemodell des Elektronikgehäuses einer groben Elementteilung unterzogen, um eine Umrissanalyse des gesamten Elektronikgehäuses durchzuführen. Basierend auf dem Ergebnis der Umrissanalyse wird eine Ziellötperle extrahiert und das Analysemodell der extrahierten Lötperle wird einer feinen (dichten) Elementteilung unterzogen, um eine Detailanalyse durchzuführen, wodurch das Elektronikgehäuse evaluiert wird.
Die DE 690 29 530 T2 beschreibt die Bestimmung einer Lebensdauer einer Verbindung, die von einer thermischen Ermüdung abhängt. Eine Anzahl von Wärmezyklen wird an Lötverbindungen angelegt, um Risse in den Lötverbindungen zu bewirken. Die Gesamtrisslänge nach den Wärmezyklen wird gemessen sowie ein besonderer Rissfortschritt, welcher durch den letzten Zyklus der Wärmezyklen bewirkt wurde, um eine Risslänge/Rissfortschrittsgeschwindigkeits-Korrelationsmodell zu erhalten.
Die US 6 246 011 B1 beschreibt eine elektrische Schaltungsanordnung, wobei auf einer Platine elektrische Komponenten mit einer Vielzahl von Lötverbindungen befestigt sind. Dabei werden die Größen der Verbindungen in Übereinstimmung mit einer Charakteristik der durch die Verbindungen zu führenden Signalen ausgewählt.
Die JP 200009950 A beschreibt eine Analysevorrichtung für integrierte Schaltkreise. Ein Abschnitt zur Schätzung einer thermischen Ermüdung berechnet die Anzahl von thermischen Ermüdung Zyklen einer zur berücksichtigenden Lötstelle basierend auf einem Analyseergebnis.
SIDHARTH, S. [et al]: Solder joint shape and standoff height prediction and integration with FEA-based methodology for reliability evaluation. Electronic Components and Technology Conference, Proceedings, 52nd, IEEE, 2002, S. 1730–1744 zeigt, Lötperlen mittels Hexaedern zu modellieren und dabei gegebenenfalls nur wenige Stützpunkte auszuwählen.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe, welche durch die Erfindung zu lösen ist
Hier, in Elektronikgehäusen (insbesondere BGA und CSP, in welchen Komponenten dicht montiert sind), wenn eine Last aufgrund einer Temperaturänderung oder einer Aufschlagkraft erzeugt wird, passiert es häufig, dass die größte Verwindung und Kraft in Lötanschlussbereichen der Komponenten der Elektronikgehäuse erzeugt werden. Aufgrund solch einer Verwindung und Kraft werden die Lötanschlussbereiche verformt oder werden Lötklappen erzeugt.
Dementsprechend, wenn ein Elektronikgehäuse evaluiert wird, ist es wünschenswert, dass Lötanschlussbereiche strikt und akkurat evaluiert werden, und dies gilt bei der Umrissanalyse in der Technik, die in dem obigen Patentdokument 1 offenbart wird.
Jedoch wird in der Technik, die in dem obigen Patentdokument 1 offenbart wird, eine grobe Elementteilung an dem Analysemodell des Elektronikgehäuses durchgeführt, um die Simulationszeit in der Umrissanalyse zu reduzieren. Somit ist es nicht möglich, einen Lötanschlussbereich akkurat zu evaluieren.
In diesem Beispiel, um eine strikte Evaluierung der Lötanschlussbereich durchzuführen, wird berücksichtigt, dass eine feine Elementteilung an den Lötanschlussverbindungen durchgeführt wird. Jedoch, wenn solch eine feine Elementteilung durchgeführt wird, benötigt eine Simulation eine lange Zeit, und ein Kompromissverhältnis zwischen der strikten Evaluierung und der Simulationszeit wird zum Engpass.
Angesichts der vorhergehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenn eine Evaluierung der Zuverlässigkeit des gesamten Gehäuses durchgeführt wird, es zu ermöglichen, eine akkurate Analyse von Lötanschlussbereichen durchzuführen, insbesondere während eine Zeit verringert wird, die benötigt wird, um eine Simulation durchzuführen.
[Mittel zum Lösen der Aufgabe]
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
In einem Beispiel wird eine Evaluierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse bereitgestellt, umfassend: eine Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell, welche erste Maschendaten erzeugt, zum Ausführen einer Analyse eines Elektronikgehäuses, durch Teilen jeder Komponente, welche das Elektronikgehäuse bilden, in eine Mehrzahl von Maschen, basierend auf Entwurfdaten des Elektronikgehäuses, welches einen Lötanschlussbereich besitzt; eine Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse, welche eine Analyse des Elektronikgehäuses ausführt, indem die ersten Maschendaten verwendet werden, welche durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden; eine Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich, welche einen Ziellötanschlussbereich basierend auf einem Analyseergebnis extrahiert, welches durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten wird; eine Detailanalyseeinheit, welche eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses evaluiert, durch Ausführen einer akkurateren Analyse als jene, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse durchgeführt wird, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird, wobei die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell erzeugt, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussbereich besitzt wie das Volumen, Höhe und Anschlussbereich des Lötanschlussbereichs, und das Lötanschlussbereichsmodell in eine Mehrzahl von Maschen aufteilt, wodurch sie die ersten Maschendaten erzeugt.
Als ein bevorzugtes Merkmal berechnet die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse eine Verwindung, die in dem Elektronikgehäuse erzeugt wird, als ein Analyseergebnis, und die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert einen Lötanschlussbereich, in welchem die größte Verwindung erzeugt wird, als den Ziellötanschlussbereich, basierend auf einer Verwindung als Analyseergebnisse, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten werden.
Als ein weiteres bevorzugtes Merkmal umfasst eine Evaluierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse des Weiteren: eine Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten, welche die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses mittels einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI, engl. Graphical User Interface) erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt, als noch ein weiteres bevorzugtes Merkmal, umfasst eine Evaluierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse des Weiteren: eine Halteeinheit für ein Gehäusemodell, welche ein Elektronikgehäusemodell einer Mehrzahl von Typen hält, und die Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten erzeugt die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses basierend auf dem Elektronikgehäusemodell, welches dem Typ des Elektronikgehäuses entspricht, das aus der Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen in der Halteeinheit für ein Gehäusemodellmodell ausgewählt wird.
Als ein noch weiteres bevorzugtes Merkmal umfasst jeder der Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen einen repräsentativen Größenparameter, und die Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten erzeugt die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses basierend auf dem repräsentativen Parametergrößenwert, welcher durch die GUI eingegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass die Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen einen effektiven Bereich des repräsentativen Größenparameters enthalten, und die Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten ein Warnmittel umfasst, welches eine Warnung erzeugt, wenn der Größenwert des repräsentativen Größenparameters, der durch die GUI eingegeben wird, nicht in dem effektiven Bereich bleibt.
Auch hält als ein weiteres bevorzugtes Merkmal jeder der Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen einen spezifizierten Größenwert des repräsentativen Größenparameters, und die Entwurfserzeugungseinheit erzeugt die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses basierend auf dem spezifizierten Größenwert des repräsentativen Parameters.
In diesem Beispiel umfasst eine Evaluierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse als ein bevorzugtes Merkmal des Weiteren eine Halteeinheit für Materialinformation, welche Materialinformation hält, das heißt eine Mehrzahl von Typen von Materialien, die für das Elektronikgehäuse zu verwenden sind, und die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse führt die Analyse basierend auf der Materialinformation aus, welche durch die GUI ausgewählt wird.
Als ein weiteres bevorzugtes Merkmal umfasst die Detailanalyseeinheit: eine Erzeugungseinheit für ein Detailanalysemodell, welche zweite Maschendaten akkurater erzeugt als die ersten Maschendaten, die durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird; eine Ausführungseinheit für eine Detailanalyse, welche den Ziellötanschlussbereich basierend auf den zweiten Maschendaten analysiert, die durch die Erzeugungseinheit für ein Detailanalysemodell erzeugt werden; und eine Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse, welche eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses basierend auf einem Analyseergebnis evaluiert, das durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten wird. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass die Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse eine nichtlineare Verwindung aus einer Kriechverwindung und einer plastischen Verwindung berechnet, welche Analyseergebnisse sind, die durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten werden, und eine Berechnung der folgenden Formel (1) durchführt, wobei der Maximalwert der berechneten nichtlinearen Verwindung verwendet wird, wodurch eine Lebensdauer als eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses berechnet wird:
wo N_f die Lebensdauer ist; Δε_in der Maximalwert der nichtlinearen Verwindung ist; ε₀, n eine Konstante ist.
In diesem Beispiel evaluiert die Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse als ein bevorzugtes Merkmal das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Zerstörung des Elektronikgehäuses als eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses basierend auf der Lebensdauer, welche basierend auf dem Analyseergebnis berechnet wird, das durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten wird.
In einem weiteren Beispiel wird eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse bereitgestellt, umfassend: eine Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell, welche erste Maschendaten erzeugt, zum Ausführen einer Analyse eines Elektronikgehäuses, durch Teilen jeder Komponente, welche das Elektronikgehäuse bilden, in eine Mehrzahl von Maschen, basierend auf Entwurfdaten des Elektronikgehäuses, welches einen Lötanschlussbereich besitzt; eine Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse, welche eine Analyse des Elektronikgehäuses ausführt, indem die ersten Maschendaten verwendet werden, welche durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden; eine Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich, welche einen Ziellötanschlussbereich basierend auf einem Analyseergebnis extrahiert, welches durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten wird; eine Detailanalyseeinheit, welche eine akkuratere Analyse ausführt als jene, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse durchgeführt wird, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird; und eine Optimierungseinheit für eine Lebensdauer, welche die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses ändert, so dass die Lebensdauer, welche als ein Analyseergebnis berechnet wird, das durch die Detailanalyseeinheit erhalten wird, des Elektronikgehäuses in einen vorbestimmten Bereich fällt, wobei die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell erzeugt, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussbereich besitzt wie das Volumen, Höhe und Anschlussbereich des Lötanschlussbereichs, und das Lötanschlussbereichsmodell in eine Mehrzahl von Maschen aufteilt, wodurch sie die ersten Maschendaten erzeugt.
In diesem Beispiel berechnet die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse als ein bevorzugtes Merkmal eine Verwindung, die in dem Elektronikgehäuse erzeugt wird, als ein Analyseergebnis, und die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert einen Lötanschlussbereich, in welchem die größte Verwindung erzeugt wird, als den Ziellötanschlussbereich, basierend auf einer Verwindung als Analyseergebnisse, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten werden.
Als ein weiteres bevorzugtes Merkmal konstruiert die Optimierungseinheit für eine Lebensdauer durch einen Experimententwurf ein grobes Polynom mit Elementen, die in den Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses als Parameter enthalten sind, welche auf dem Analyseergebnis basieren, das durch die Detailanalyseeinheit erhalten wird, und ändert die Parameter der Entwurfsdaten basierend auf dem groben Polynom.
In einem weiteren Beispiel wird ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, welches ein Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse aufzeichnet, das einen Computer instruiert, eine Funktion zum Evaluieren eines Elektronikgehäuses auszuführen, das einen Lötanschlussbereich besitzt, wobei das Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse den Computer instruiert, zu arbeiten als: eine Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell, welche erste Maschendaten erzeugt, zum Ausführen einer Analyse eines Elektronikgehäuses, durch Teilen jeder Komponente, welche das Elektronikgehäuse bilden, in eine Mehrzahl von Maschen, basierend auf Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses, welches einen Lötanschlussbereich besitzt; eine Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse, welche eine Analyse des Elektronikgehäuses ausführt, indem die ersten Maschendaten verwendet werden, welche durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden; eine Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich, welche einen Ziellötanschlussbereich extrahiert, basierend auf einem Ergebnis einer Analyse durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse; eine Detailanalyseeinheit, welche eine akkuratere Analyse ausführt als jene, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse durchgeführt wird, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird, wobei die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell erzeugt, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussbereich besitzt wie das Volumen, Höhe und Anschlussbereich des Lötanschlussbereichs, und das Lötanschlussbereichsmodell in eine Mehrzahl von Maschen aufteilt, wodurch es die ersten Maschendaten erzeugt.
Als ein bevorzugtes Merkmal instruiert das Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse einen Computer so zu arbeiten, dass die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse eine Verwindung, die in dem Elektronikgehäuse erzeugt wird, als ein Analyseergebnis berechnet, und die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich einen Lötanschlussbereich, in welchem die größte Verwindung erzeugt wird, als den Ziellötanschlussbereich extrahiert, basierend auf einer Verwindung als Analyseergebnisse, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten werden.
Als ein weiteres bevorzugtes Merkmal zeichnet das computerlesbare Aufzeichnungsmedium das Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse auf, welches den Computer instruiert, als eine Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten zu arbeiten, welche die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses mittels der graphischen Benutzeroberfläche (GUI, engl. Graphical User Interface) erzeugt.
Als ein noch weiteres bevorzugtes Merkmal zeichnet ein Computermedium ein Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse auf, welches den Computer instruiert, wenn das Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse den Computer instruiert, wie die Detailanalyseeinheit zu arbeiten, zu arbeiten als: eine Erzeugungseinheit für ein Detailanalysemodell, welche zweite Maschendaten akkurater erzeugt als die ersten Maschendaten, die durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird; eine Ausführungseinheit für eine Detailanalyse, welche den Ziellötanschlussbereich basierend auf den zweiten Maschendaten analysiert, die durch die Erzeugungseinheit für ein Detailanalysemodell erzeugt werden; und eine Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse, welche eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses basierend auf einem Analyseergebnis evaluiert, das durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten wird.
In diesem Beispiel zeichnet ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium als ein noch weiteres bevorzugtes Merkmal ein Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse auf, welches den Computer instruiert, als die Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse zu arbeiten, die eine nichtlineare Verwindung aus einer Kriechverwindung und einer plastischen Verwindung berechnet, welche Analyseergebnisse sind, die durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten werden, und eine Berechnung der folgenden Formel (1) durchführt, wobei der Maximalwert der berechneten nichtlinearen Verwindung verwendet wird, wodurch eine Lebensdauer als eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuse berechnet wird:
wo N_f die Lebensdauer ist; Δε_in der Maximalwert der nichtlinearen Verwindung ist; ε₀, n eine Konstante ist.
Als ein weiteres bevorzugtes Merkmal zeichnet das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ein Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse auf, welches den Computer veranlasst, als die Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse zu arbeiten, welche das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Zerstörung des Elektronikgehäuses als eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses basierend auf der Lebensdauer evaluiert, welche basierend auf dem Analyseergebnis berechnet wird, das durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten wird.
Effekte der Erfindung
Auf diese Art und Weise wird mit dieser Erfindung, wenn die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell die ersten Maschendaten zur Verwendung bei der Umrissanalyse des gesamten Elektronikgehäuses über die Lötanschlussbereiche des Elektronikgehäuses erzeugt, ein Lötanschlussbereichsmodell erzeugt, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussbereich besitzt wie das Volumen, Höhe und Anschlussbereich des Lötanschlussbereichs. Da dieses Lötanschlussbereichsmodell in mehrere Maschen aufgeteilt wird, während die Zeit verringert wird, welche für die Gesamtanalyse durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erforderlich ist, ist es möglich, in Bezug auf die Lötanschlussbereiche akkurat zu analysieren.
Des Weiteren extrahiert die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich einen Ziellötanschlussbereich basierend auf dem Analyseergebnis, welches durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten wird, und die Detailanalyseeinheit führt eine akkuratere Analyse des Ziellötanschlussbereichs durch als eine Analyse durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse, um eine Evaluierung der Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses durchzuführen. Somit wird eine höchst akkurate Analyse an dem Elektronikgehäuse durchgeführt, so dass eine akkurate Evaluierung in Bezug auf das Elektronikgehäuse durchgeführt werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konstruktion einer Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Gehäusemodels, welches in einer Gehäusemodeldatenbank der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gehalten wird;
3 ist ein Diagramm, welches eine Bildansicht für eine Größeneingabe zeigt, die auf einer Anzeigeeinheit der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angezeigt wird;
4 ist ein Diagramm, welches eine Bildansicht einer Materialauswahl zeigt, die auf einer Anzeigeeinheit der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angezeigt wird;
5 ist ein Diagramm, welches eine Betriebsbildansicht zeigt, die auf einer Anzeigeeinheit der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angezeigt wird;
6 ist ein Diagramm, welches erste Maschendaten zeigt, die durch eine Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt werden;
7 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Lötanschlussbereichsmodels, welches durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt wird; (a) ist ein Diagramm, welches einen Lötanschlussbereich zeigt; (b) ist eine Seitenansicht eines Lötanschlussbereichsmodels, welches durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt wird; und (c) ist eine Draufsicht eines Lötanschlussbereichs;
8 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Erzeugen eines Lötanschlussbereichsmodels durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; (a) ist ein Diagramm, welches eine Anschlussfläche des Lötanschlussbereichs zeigt; (b) ist ein Diagramm, welches eine Anschlussfläche eines Lötanschlussmodels zeigt, welche der Anschlussfläche des Lötanschlussbereichs, der in (a) gezeigt ist, entspricht;
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Erzeugen eines Lötanschlussbereichsmodels, welches durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt wird; (a) und (b) sind Ansichten, welche jeweils einen Hexaederbereich des Lötanschlussmodels zeigen;
10 ist ein Diagramm, welches zweite Maschendaten zeigt, die durch die Erzeugungseinheit für ein Detailanalysemodell der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt werden;
11 ist ein Diagramm zum Beschreiben der Größe von Maschendaten, welche in der Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse, die durch eine Ausführungseinheit für eine Detailanalyse der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse verwendet wird, und der Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
12 ist ein Diagramm, welches ein Verhältnis zwischen einer Young-Rate des Substrats und einer Verwindung als Parameter zeigt, basierend auf einem groben Polynom, das durch eine Optimierungseinheit für Hitzeschäden der Optimierungseinheit für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung konstruiert wird;
13 ist ein Flussdiagramm zum Beschreiben der Prozedur eines Optimierungsverfahrens für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein Diagramm, welches eine Parameterauflistung der Entwurfsdaten zeigt, die durch die Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt werden;
15 ist ein Diagramm, welches ein Vorschaumodell zeigt, das durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell der Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezugnahme auf die relevanten beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
[1] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Zuerst wird eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konstruktion einer Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt umfasst die Optimierungsvorrichtung 1 für ein Elektronikgehäuse: eine Steuereinheit 10 für eine graphische Benutzeroberfläche (GUI, engl. Graphical User Interface), einen Monitor (Anzeigeeinheit) 11, eine Tastatur 12, eine Maus 13, eine Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, eine Gesamtanalyseeinheit 20, eine Detailanalyseeinheit 30, eine Optimierungseinheit für ein Hitzeermüdungsleben (Optimierungseinheit für eine Lebensdauer) 40, eine Ausgabeeinheit 41, eine systeminterne Steuereinheit 42, eine Gehäusemodeldatenbank (Halteeinheit für ein Gehäusemodel) 43, eine Informationsdatenbank für einen physikalischen Wert (Halteeinheit für eine Materialinformation) 44 und eine Standarddatenbank 45 für eine Ergebnisevaluierung.
In diesem Beispiel arbeiten die GUI-Steuereinheit 10, der Monitor 11, das Keyboard 12, die Maus 13, die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, die Gesamtanalyseeinheit 20, die Detailanalyseeinheit 30, die Ausgabeeinheit 41, die systeminterne Steuereinheit 42, die Gehäusemodeldatenbank 43, die Informationsdatenbank 44 für einen physikalischen Wert und die Standarddatenbank 45 für eine Ergebnisevaluierung als eine Evaluierungseinheit für ein Elektronikgehäuse der vorliegenden Erfindung.
Des Weiteren gibt die Ausgabeeinheit 41 das Verarbeitungsergebnis durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, die Gesamtanalyseeinheit 20, die Detailanalyseeinheit 30 und die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben nach außen aus.
Des Weiteren steuert die systeminterne Steuereinheit 42 eine Kommunikation im System (systemintern), welche in der GUI-Steuereinheit 10, dem Monitor 11, der Tastatur 12, der Maus 13, der Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, der Gesamtanalyseeinheit 20, der Detailanalyseeinheit 30 und der Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben erzeugt wird.
Die GUI-Steuereinheit 10 verwendet den Monitor 11, die Tastatur 12 und/oder die Maus 13 als eine Schnittstelle mit einem Benutzer der Optimierungseinheit 1 für ein Elektronikgehäuse (nachfolgend einfach als ein Benutzer bezeichnet), um einen Teil einer Verarbeitung der Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, der Gesamtanalyseeinheit 20 und der Detailanalyseeinheit 30 mittels der GUI auszuführen.
Die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten erzeugt Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses, welches einen Lötanschlussbereich besitzt, mittels der GUI. Indem die GUI-Steuereinheit 10 verwendet wird (das heißt, in Kooperation mit der GUI-Steuereinheit 10), erzeugt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten Entwurfsdaten, indem ein Benutzer in einer konversationsähnlichen Art und Weise verschiedene Bedingungen zum Konstruieren von Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses bestätigt (beispielsweise den Typ, die Größe und das Material des Elektronikgehäusemodeltyps).
Des Weiteren besitzt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten mehrere Typen von Elektronikgehäusemodellen (siehe 2, die unten beschrieben wird), und erzeugt Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses basierend auf der Gehäusemodeldatenbank 43, welche repräsentative Größenparameter jedes Models und effektive Bereiche hält, und der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft, welche eine Materialinformation eines Elektronikgehäuses hält (siehe unten beschriebene 6).
Hier wird das Verfahren zum Erzeugen von Entwurfsdaten für ein Elektronikgehäuse durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten im Detail beschrieben. 2 ist ein Diagramm, welches mehrere Typen von Gehäusemodellen zeigt, die in der Gehäusemodeldatenbank 43 gehalten werden. Wie in dieser 2 gezeigt, besitzt die Gehäusemodeldatenbank 43 mehrere Typen (hier 6 Typen) von Elektronikgehäusemodellen, welche den Typen von Elektronikgehäusen entsprechen.
Insbesondere hält die Gehäusemodelldatenbank 43 Elektronikgehäusemodelle von FC-BGA (Flip Chip – Ball Grid Array) 43a, OMPAC (Over Molded Pad Array Carrier) 43b, FBGA (Fine-pitch Ball Grid Array) 43c, EBGA (Enhanced Ball Grid Array) 43d, TabBGA (Tab Ball Grid Array) 43a, und Flipchip-C4 (Controlled Collapse Chip Connection) 43f.
Dann zeigt die GUI-Steuereinheit 10 diese sechs Typen von Elektronikgehäusen auf dem Monitor 11 an, wie in 2 gezeigt, und die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten zeigt eine Meldung, etc. für einen Benutzer, wodurch der Benutzer angeregt wird, den Typ des Elektronikgehäuses auszuwählen, welches einer Optimierung (Evaluierung) unterzogen werden soll.
Hier bedient der Benutzer die Maus 13 (zum Beispiel bedient der Benutzer die Maus 13 und bewegt einen Zeiger auf ein gewünschtes Modell und klickt die Maus 13 auf das Model), wodurch der Typ des Elektronikgehäuses, das einer Optimierung unterzogen werden soll, aus mehreren Elektronikgehäusemodeltypen ausgewählt wird. Dann erzeugt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten Entwurfsdaten basierend auf dem ausgewählten Elektronikgehäusemodell. In 2 ist ein Beispiel gezeigt, in welchem OMPAC 43b ausgewählt wird.
Danach veranlasst die GUI-Steuereinheit 10 den Monitor 11, wie in 3 gezeigt, ein Bildschirmbild 11a für eine Größeneingabe darauf anzuzeigen, bestehend aus einem Parameteranzeigebereich a, welcher die repräsentativen Parameter (W, L, T) des Elektronikgehäuses zeigt, das durch den Benutzer ausgewählt wurde, und dem Größeneingabebild 11a, bestehend aus Größeneingabeboxen b, c und d zum Eingeben der Größenwerte, welche den repräsentativen Größenparametern (W, L, T) entsprechen, basierend auf den repräsentativen Größenparametern eines Elektronikgehäusemodels, welches in der Gehäusemodeldatenbank 43 gehalten wird.
Hier bedeuten die repräsentativen Größenparameter, die in der Gehäusemodeldatenbank 43 gehalten werden, einen Teil des Elektronikgehäuses, in welchen die Größe eingegeben werden soll, wenn Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses erzeugt werden.
Dann folgt der Benutzer der Instruktion des Bildschirmbilds 11a für eine Größeneingabe der 3 und bezieht sich auf den Parameteranzeigebereich a, und bedient die Tastatur 12 und die Maus 13, um die Größenwerte (in 3 ”20”, ”20” beziehungsweise ”1”) in die Größeneingabeboxen b bis einschließlich d einzugeben. Dann erzeugt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten Entwurfsdaten basierend auf dem Größenwert der eingegebenen repräsentativen Größenparameter.
Des Weiteren hält die Gehäusemodeldatenbank 43 einen effektiven Bereich für jeden repräsentativen Größenparameter. Die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten besitzt ein Warnmittel 14a, welches eine Warnung erzeugt, wenn die Größenwerte der repräsentativen Größenparameter, welche durch einen Benutzer eingegeben werden, nicht innerhalb des effektiven Bereichs liegen. Mit dieser Regelung kann verhindert werden, dass der Größenwert, welcher durch den Benutzer eingegeben wird, dafür sorgt, dass das Elektronikgehäuse eine unmögliche Form besitzt.
Des Weiteren hält die Gehäusemodeldatenbank 43 einen vorbestimmten Größenwert für jeden repräsentativen Größenparameter. Wenn der Größenwert des repräsentativen Parameters nicht durch den Benutzer eingegeben wird, erzeugt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten Entwurfsdaten basierend auf dem vorbestimmten Wert des repräsentativen Größenparameters, der in der Gehäusemodeldatenbank 43 gehalten wird.
Als nächstes erzeugt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses basierend auf einer Materialinformation, welche in der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft gehalten wird.
Hier ist eine Materialinformation, welche in der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft gehalten wird, eine Information über mehrere Typen von Materialien, welche für ein Elektronikgehäuse verwendet werden können. Insbesondere mehrere Typen von Materialien, Werte für eine physikalische Eigenschaft [beispielsweise Elastizität (Elastizitätsmodul, engl. Young's modulus), Poisson-Verhältnis und thermischer Expansionskoeffizient] für jedes Material.
Dann zeigt die GUI-Steuereinheit 10, wie in 4 gezeigt, ein Materialauswahlbild 11b, bestehend aus einem Materialauswahlbereich e, in welchem die Namen der mehreren Materialtypen, die in der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft gehalten werden, gezeigt werden, einem Anzeigebereich f für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft, in welchem Werte einer physikalischen Eigenschaft der Materialien gezeigt werden, einer Modifizieren-(Ändern-)Schaltfläche g, einer Lese-aus-Datei-(Lese Daten aus einer Datei)Schaltfläche h, einer Löschen-Schaltfläche i, einer Anwenden-(Registrieren-)Schaltfläche j und einer Abbrechen-Schaltfläche k auf dem Monitor 11.
Als nächstes, wenn der Benutzer dem Bildschirmbild 11b für eine Materialauswahl der 4 folgt, um die Maus 13 zu bedienen und um ein Material des Zusammensetzungsbereichs eines Elektronikgehäuses aus einer Materialliste auszuwählen, die in dem Materialauswahlbereich e angezeigt wird, erzeugt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten die Entwurfsdaten basierend auf dem ausgewählten Material. Hier bedient der Benutzer die Maus 13 beispielsweise, um den Zeiger auf das gewünschte Material der Materialauswahleinheit e zu bewegen, und klickt die Maus 13. Des Weiteren wird die Maus 13 verwendet, um die ”Anwenden”-Schaltfläche j anzuklicken, um das Material auszuwählen. In diesem Beispiel zeigt das Bildschirmbild 11b für eine Materialauswahl, welches in 4 gezeigt ist, dass ”ALLOY 42” als ein Material ausgewählt wird.
Hier zeigt der Anzeigebereich f für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft des Bildschirmbilds 11b für eine Materialauswahl die physikalische Eigenschaft des Materials an, welches durch den Materialauswahlbereich e ausgewählt wird [hier Elastizitätsmodul (MPa); Elastizitätsrate; Poisson-Verhältnis; und thermischer Expansionskoeffizient].
Des Weiteren klickt der Benutzer die Modifizieren-Schaltfläche g durch die Maus 13, wodurch ermöglicht wird, die Werte einer physikalischen Eigenschaft, welche in dem Anzeigebereich f für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft angezeigt werden, auf den gewünschten Wert zu ändern.
Des Weiteren, wenn der Benutzer die Lese-aus-Datei-Schaltfläche h mit der Maus 13 klickt, ist es möglich, Materialinformation über Materialien, die nicht in der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft gehalten wird, aus einer externen ASKII-Datei zu erfassen, welche sich von der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft unterscheidet, um sie zu der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft hinzuzufügen (das heißt, es ist möglich, Materialien für den Materialauswahlbereich e des Bildschirmbilds 11b für eine Materialauswahl anzuzeigen). Hier muss solch eine ASKII-Datei durch den Benutzer im Voraus erzeugt werden.
Des Weiteren, wenn der Benutzer die Löschen-Schaltfläche i mit der Maus 13 klickt, ist es möglich, Materialinformation über das Material, welches in dem Materialauswahlbereich e aus der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft ausgewählt wird, zu löschen (das heißt, es ist möglich, solch ein Material aus dem Materialauswahlbereich e des Bildschirmbilds 11b für eine Materialauswahl zu löschen).
Auf diese Art und Weise kooperiert die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten mit der GUI-Steuereinheit 10 und erzeugt Entwurfsdaten mittels der GUI, basierend auf Information, die in der Gehäusemodeldatenbank 43 und der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft gehalten wird.
Des Weiteren bevorzugt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, ähnlich dem Betriebsbildschirmbild 11c, wie in 5 gezeigt, zusammen mit dem Größeneingabebild 11a, ähnlich dem in 3 gezeigten, einen Anleitungsbildschirmbild m etc. anzuzeigen, welcher einen Bereich zeigt, in dem Betriebsprozeduren der Benutzer und eine Größe auf dem Monitor 11 einzustellen sind.
Die Gesamtanalyseeinheit 20 führt eine verkürzte Analyse des gesamten Elektronikgehäuses durch, basierend auf den Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses, welche durch die Entwurfserzeugungseinheit 14 erzeugt werden, und umfasst eine Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell, eine Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse und die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse (eine Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich).
Die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell teilt jede Komponente, welche das Elektronikgehäuse bilden, in mehrere Maschen, basierend auf den Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses, welche durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten erzeugt werden, um die ersten Maschendaten zur Verwendung in einer Analyse des Elektronikgehäuses zu erzeugen. In diesem Beispiel führt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell eine Maschenteilung gröber durch als die zweiten Maschendaten, welche durch die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell der Detailanalyseeinheit 30 erzeugt werden, welche später beschrieben wird. Dies ist zum Verringern einer Analysezeit durch die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse.
Konkret erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell 1/4 Modell, welches 1/4 des Elektronikgehäuses entspricht, das in zwei gleiche Teile in der Breitenrichtung und der Tiefenrichtung geteilt wird, und teilt dieses 1/4 Modell in eine Masche für jede Komponente, wodurch wie in 6 gezeigt erste Maschendaten erzeugt werden. Hier werden die ersten Maschendaten, welche in 6 gezeigt sind, basierend auf FC-BGA Entwurfsdaten erzeugt, welche durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten erzeugt werden.
Hier ist der Grund, warum die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell die ersten Maschendaten erzeugt, welche dem 1/4 Teil des Elektronikgehäuses entsprechen, der durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten erzeugt wird, zum Reduzieren einer Analysezeit des Elektronikgehäuses der Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse. Wenn die ersten Maschendaten, welche einem 1/4 Teil des Elektronikgehäuses entsprechen, in der Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse verwendet werden, hat dies kein Problem für die Genauigkeit der Analyse zur Folge.
Des Weiteren erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell die ersten Maschendaten mittels der GUI. Die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell kooperiert mit der GUI-Steuereinheit 10, um die ersten Maschendaten zu erzeugen, indem ein Benutzer interaktiv die Bedingung bestätigt, wie z. B. die Anzahl von Maschenelementen und die Maschengröße, etc., wenn 1/4 Modell in eine Masche für jede Komponente geteilt wird. Hierdurch ist der Benutzer in der Lage, die ersten Maschendaten zu erzeugen, so dass eine gewünschte Analysezeit und Analysegenauigkeit in der verkürzten Analyse durch die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse realisiert werden.
Des Weiteren erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussbereich mit einer anderen Komponente besitzt wie der Lötanschlussbereich des Elektronikgehäuses, und teilt das Lötanschlussbereichsmodell in mehrere Maschen, wodurch die ersten Maschendaten erzeugt werden.
7(a) bis einschließlich 7(c) sind Diagramme zum Beschreiben eines Lötanschlussbereichsmodels Q, welches durch die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell erzeugt wird. Wie bei einem Lötanschlussbereich P, welcher eine Komponente M und eine Komponente N wie in 7(a) gezeigt verbindet, erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell Q, wobei der Lötanschlussbereich P, Volumen, Höhe und Anschlussbereich zwischen den Komponenten M und N die gleichen sind wie jedes andere, wie in 7(b) gezeigt. Dieses Lötanschlussbereichsmodell Q besteht aus Hexaedern Q1 und Q2 und einem rechteckförmigen Parallelepiped Q3. Die Höhe der Polyeder Q1 bis einschließlich Q3 ist die gleiche und die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell erzeugt das Lötanschlussbereichsmodell Q, so dass die Höhe der Polyeder Q1 bis einschließlich Q3 H/3 wird.
In diesem Beispiel erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell, wie in der 7(b) und der 7(c) gezeigt, ein Lötanschlussbereichsmodell Q, so dass die Fläche, welche der Anschlussfläche des Lötanschlussbereichs P und der Komponente M entspricht, ein Quadrat mit einer Seite d₁ ist, und erzeugt das Anschlussbereichsmodell Q, so dass die Fläche, welche einer Anschlussfläche des Lötanschlussbereichs P und der Komponente N entspricht, ein Quadrat mit einer Seite d₂ ist. In diesem Beispiel indiziert in der 7(b) und der 7(c) das Bezugszeichen D eine Basis des Hexaeders Q1, eine Oberseite des Hexaeders Q2 und die Breite des rechteckförmigen Parallelepipeds Q3.
Des Weiteren indiziert in 7(a) das Bezugszeichen H die Höhe des Lötanschlussbereichs P und indiziert das Bezugszeichen V das Volumen des Lötanschlussbereichs P. In 7(a) und 8(a), welche später beschrieben werden wird, indiziert das Bezugszeichen S1 den Anschlussbereich zwischen dem Lötanschlussbereich P und einer Komponente M, und indiziert das Bezugszeichen S2 einen Anschlussbereich des Lötanschlussbereichs P mit der Komponente N.
Hier, wie in 7(a) gezeigt, ist die Höhe H des Lötanschlussbereichs P ein Abstand zwischen zwei Anschlussflächen, mit welchen der Lötanschlussbereich mit anderen Komponenten verbunden ist (hier die Komponenten M und N).
In diesem Beispiel sind das Volumen V, die Höhe H und die Anschlussbereiche S1 und S2 in Entwurfsdaten enthalten, welche durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten erzeugt werden, und diese Werte können, wie oben in Bezug auf 3 beschrieben, durch Bestätigen durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten an einen Benutzer mittels der GUI festgelegt werden, oder können durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten basierend auf dem Typ und der Größe des Elektronikgehäuses der Entwurfsdaten festgelegt werden, welche durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten und dem Referenzwert erzeugt werden, welcher auf dem tatsächlich gemessenen Wert basiert, der im Voraus vorbereitet wird.
Des Weiteren indizieren in 7(b) die Bezugszeichen V₁, V₂ und V₃ das Volumen der Hexaeder Q1 und Q2 beziehungsweise eines rechteckförmigen Parallelepipeds Q3.
Als nächstes, Bezug nehmend auf 8(a), 8(b), 9(a) und 9(b), wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Lötanschlussbereichsmodels Q durch die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell beschrieben werden. Die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell berechnet die Länge d₁ des Anschlussbereichs des Lötanschlussbereichsmodels Q, welcher der Anschlussfläche zwischen dem Lötanschlussbereich P, der in 8(b) gezeigt ist, mit der Komponente M entspricht, basierend auf dem Anschlussbereich S1 der Anschlussfläche zwischen dem Lötanschlussbereich P und der Komponente M, welche in 8(a) gezeigt ist, wobei die folgende Formel (2) verwendet wird. d₁ = √S1 (2)
Gleichermaßen berechnet die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell die Länge d₂ des Anschlussbereichs des Lötanschlussbereichsmodels Q, welcher der Anschlussfläche zwischen dem Lötanschlussbereich P mit der Komponente N entspricht, basierend auf dem Anschlussbereich S3 der Anschlussfläche zwischen dem Lötanschlussbereich P und der Komponente N, wobei die folgende Formel (3) verwendet wird. d₂ = √S2 (3)
Auf diese Art und Weise erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell das Lötanschlussbereichsmodell Q, dessen Anschlussbereich der gleiche ist wie die Anschlussbereiche S1 und S2 des Lötanschlussbereichs P.
Als nächstes wird das Verfahren beschrieben werden, um das Volumen des Lötanschlussbereichsmodels Q gleich dem Volumen V des Lötanschlussbereichs P zu machen, durch die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell (das heißt, Berechnungsverfahren der Seite D der 7(b) und 7(c)).
Hier zeigen die 9(a) und die 9(b) die Schnitte der Hexaeder Q1 und Q2. Wie in 9(a) gezeigt kann das Volumen V₁ des Hexaeders Q1 durch die folgende Formel (4) berechnet werden; wie in 9(b) gezeigt kann das Volumen V₂ des Hexaeders Q2 durch die folgende Formel (5) berechnet werden;
Des Weiteren gilt basierend auf 9(a) die folgende Formel (6), und die folgende Formel (7) gilt basierend auf 9(b). Xd₁ = DX – H / 3D (6) Yd₂ = DY – H / 3D (7)
Dementsprechend ersetzt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell die obigen Formeln (6) und (7) durch die folgenden Formeln (8) und (9), und substituiert die folgenden Gleichungen (8) und (9) in die obigen Formeln (4) und (5), wodurch die folgenden Formeln (10) und (11) erhalten werden.
Hier, da das Volumen des Lötanschlussbereichsmodels Q durch die folgende Formel (12) ausgedrückt wird, substituiert die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell die obigen Formeln (10) und (11) in die folgende Formel (12), wodurch die folgende Formel (13) erhalten wird. Durch Lösen der folgenden Formel (13) nach D, werden die Seite D, welche der Basis des Hexaeders Q1 entspricht, die Oberseite des Hexaeders Q2 und die Breite des rechteckförmigen Parallelepipeds Q3 berechnet. V = V₃ + V₁ + V₂ = H / 3D² + V₁ + V₂ (12)
Auf diese Art und Weise erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell Q, welches das gleiche Volumen besitzt wie das Volumen des Lötanschlussbereichs P, durch Berechnen der Seite D, welche der Basis des Hexaeders Q1 entspricht, der Oberseite des Hexaeders Q2 und der Breite des rechteckförmigen Parallelepipeds Q3.
Die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse führt eine Analyse des gesamten Elektronikgehäuses aus, indem die ersten Maschendaten verwendet werden, die durch die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden. Hier wird eine Verwindung, welche in dem Elektronikgehäuse erzeugt wird, durch Ausführen einer Analyse durch das Verfahren der finiten Elemente berechnet.
Zu diesem Zeitpunkt führt die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse eine Analyse aus, indem eine Materialinformation (hier Werte einer physikalischen Eigenschaft der Materialtypen) jeder Komponente verwendet wird, welche durch einen Benutzer mit der GUI zu dem Zeitpunkt ausgewählt werden, zu welchem die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten Entwurfsdaten erzeugt, was oben mit Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde.
Des Weiteren kooperiert die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse mit der GUI-Steuereinheit, so dass ein Benutzer interaktiv bestätigen kann, wodurch eine Last und eine Temperaturänderung (Temperaturänderung, z. B. 25°C → 125°C → 25°C → 40°C ist ein Zyklus) erhalten werden, welche zum Durchführen einer Analyse notwendig sind. In diesem Beispiel können solch verschiedene Bedingungen enthaltene Entwurfsdaten sein, welche durch die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten erzeugt werden. In diesem Fall legt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten in dem Stadium des Erzeugens der Entwurfsdaten solch verschiedene Bedingungen mit der GUI fest, und die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse führt eine Analyse basierend auf den verschiedenen Bedingungen aus, die in den Entwurfsdaten enthalten sind.
Die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse evaluiert das Analyseergebnis, welche an dem gesamten Elektronikgehäuse durchgeführt wurde und welche durch die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse ausgeführt wurde. Konkret extrahiert die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse einen Lötanschlussbereich, in welchem die maximale Verwindung erzeugt wird, als einen Ziellötanschlussbereich, basierend auf Verwindungen, welche als ein Analyseergebnis durch die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse erhalten werden.
Die Detailanalyseeinheit 30 führt eine akkuratere Analyse durch als die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse, an dem Ziellötanschlussbereich, der durch die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse extrahiert wird, um die Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses zu evaluieren, und umfasst eine Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell, eine Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse und eine Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse.
Die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell erzeugt genauere (das heißt, eine feinere Maschenteilung wird durchgeführt als die ersten Maschendaten, welche durch die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden) zweite Maschendaten als die ersten Maschendaten, welche durch die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden, wie in 10 gezeigt, für den Ziellötanschlussbereich P, in welchem die maximale Verwindung erzeugt wird und welcher durch die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse extrahiert wird. In diesem Beispiel wird in 10 zusammen mit den zweiten Maschendaten das Analyseergebnis durch die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse (Verwindungsverteilung) durch eine Klassifikation durch eine Färbung gezeigt, jedoch werden die zweiten Maschendaten, welche durch die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell erzeugt werden tatsächlich keiner Klassifikation durch Färbung unterzogen, wie in 10 gezeigt.
Des Weiteren erzeugt die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell die zweiten Maschendaten mit einer Standardmaschengröße, welche im Voraus standardisiert wird. Da die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse eine Analyse durch das Verfahren der finiten Elemente durchführt, wird das Analyseergebnis, welches durch die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse erhalten wird, durch die Bereichsgröße (das heißt die Maschengröße) der zweiten Maschendaten signifikant beeinflusst. Dementsprechend wird die Maschengröße, welche bei einer Evaluierung der Zuverlässigkeit durch die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse wichtig ist, standardisiert. In diesem Beispiel wird eine Standardisierung der Standardmaschengröße beispielsweise basierend auf vergangenen, tatsächlichen Messwerten und einem Zuverlässigkeitsevaluierungsergebnis durchgeführt, und wie in 11 gezeigt ist in dem Fall eines Lötanschlussbereichs eine Seite der Masche 12,5 μm.
Die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse führt eine Analyse des Ziellötanschlussbereichs basierend auf den zweiten Maschendaten aus, welche durch die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell erzeugt werden. Wie oben beschrieben führt die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse eine Analyse durch das Verfahren der finiten Elemente durch, um eine Verwindung zu berechnen, die in dem Ziellötanschlussbereich erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt erhält die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse wie die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse die Last und die Temperaturänderung, die für eine Analyse notwendig sind, und führt eine Analyse basierend auf solchen Bedingungen aus.
Die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse berechnet eine nichtlineare Verwindung aus einer Kriechverwindung und einer Plastizitätsverwindung, welche als Analyseergebnisse durch die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse erhalten werden. Indem der Maximalwert der berechneten nichtlinearen Verwindung Δε_in verwendet wird, berechnet die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse eine Ermüdungslebensdauer als die Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses mit dem Coffin-Manson-Gesetz, welches in der folgenden Formel (1) gezeigt ist,
wo N_f die Ermüdungslebensdauer ist; Δε_in der Maximalwert einer nichtlinearen Verwindung ist; ε₀, n eine Konstante ist.
In diesem Beispiel wird Δε_in aus einer Verwindungsverteilung erhalten, die in 10 gezeigt ist, die als Analyseergebnis durch die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse erhalten wird.
Hier bestimmt die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse im Voraus den Standard des Verfahrens einer Evaluierung des Analyseergebnisses. Beispielsweise werden in Bezug auf einen Bereich, wie z. B. Lötanschlussschnittstellen, in welchem sich das Analyseergebnis extrem ändert, da Kräfte konzentriert werden, Kräfte des Analyseergebnisses eines 100 μm Bereichs von den Schnittstellen gemittelt, wie in 11 gezeigt.
Des Weiteren bestimmt die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Zerstörung eines Elektronikgehäuses, basierend auf vergangenen Analyseergebnissen und dem Evaluierungsreferenzwert, der auf dem Implementierungsergebnis basiert, welche in der Referenzdatenbank 45 für eine Ergebnisevaluierung gehalten werden, und basierend auf der Lebensdauer, die durch die obige Formel (1) berechnet wird.
Das heißt, die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse evaluiert, ob die berechnete Lebensdauer eine gewünschte Lebensdauer ist oder nicht, basierend auf Daten, welche in der Referenzdatenbank 45 für eine Ergebnisevaluierung gehalten werden, wodurch eine Zerstörungsevaluierung eines Elektronikgehäuses durchgeführt wird.
Die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben ändert die Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses, so dass die Lebensdauer des Elektronikgehäuses, welche als ein Analyseergebnis berechnet wird, das durch die Detailanalyseeinheit 30 erhalten wird, in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Insbesondere die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben konstruiert zuerst ein grobes Polynom, welches Elemente besitzt, die in Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses als Parameter enthalten sind, basierend auf dem Analyseergebnis der Detailanalyseeinheit 30, durch ein Experimententwurfsverfahren.
Die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben konstruiert zum Beispiel ein grobes Polynom, wie in der folgenden Formel (14) gezeigt. Verwindung = 120 – 0,623·X1 + 1,65·X1² – 4,15E – 07·X2 + 5,75E – 11·X2² – 1,09E – 05·X3 + 5,19E – 09·X3² – 3,47E – 04·X4 + 3,72E – 06·X4² (14)
In diesem Beispiel indiziert in dem obigen groben Polynom (14) X1 die Substratdicke des Elektronikgehäuses; X2 indiziert ein Elastizitätsmodul (engl. Young's modulus) des Substrats; X3 indiziert ein Elastizitätsmodul eines Klebemittels; X4 indiziert einen thermischen Expansionskoeffizienten.
Die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben ändert die Parameter X1 bis einschließlich X4 basierend auf dem oben konstruierten, groben Polynom (14), so dass die Lebensdauer des Elektronikgehäuses lang ist.
Wie beispielsweise in 12 gezeigt, basierend auf dem obigen groben Polynom (14), kann das Verhältnis zwischen dem Parameter X2 (Elastizitätsmodul des Substrats) und einer Verwindung (in der Zeichnung als Lötverwindung beschrieben) durch eine Form einer Gaußverteilung ausgedrückt werden.
Hier, um den Bereich T zu vermeiden, in welchem eine Verwindung groß wird und das Elektronikgehäuse eine kurze Lebensdauer besitzt, ändert die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben den Wert des Parameters X2.
Dann werden die Parameter X1, X3 und X4 in ähnlicher Weise wie der Parameter X2 geändert, und die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben ändert die Parameter X2 bis einschließlich X4, so dass die Lebensdauer des Elektronikgehäuses nicht kurz sondern lang wird (das heißt, ändert Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses).
Auf diese Art und Weise konstruiert die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben das folgende grobe Polynom (14), um den Effekt des Verhältnisses zwischen einer Kraft, welche in dem Ziellötanschlussbereich P erzeugt wird, der ein Analysegegenstand durch die Detailanalyseeinheit 30 ist, und einer Verwindung auf die Lebensdauer des Elektronikgehäuses zu verdeutlichen. Des Weiteren werden Parameter eines solchen groben Polynoms (14) derart geändert, dass das Elektronikgehäuse eine lange Lebenszeit besitzt, wobei vermieden wird, dass es eine kurze Lebenszeit besitzt.
Als nächstes, Bezug nehmend auf das Flussdiagramm (Schritt S10 bis einschließlich Schritt S28) der 13, das Optimierungsverfahren für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel umfasst das Evaluierungsverfahren für ein Elektronikgehäuse gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Schritt S10 bis einschließlich Schritt S27, welche in 13 gezeigt sind.
Wie in 13 gezeigt erzeugt in der Optimierungseinheit 1 für ein Elektronikgehäuse die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten zuerst Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses, welches einen Lötanschlussbereich besitzt, indem eine GUI verwendet wird (Schritt 510; Erzeugungsschritt für Entwurfsdaten).
Insbesondere wählt die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten zuerst ein Gehäusemodell eines Elektronikgehäuses aus, basierend auf einem Gehäusemodell, welches in der Gehäusemodeldatenbank 43 gehalten wird (Schritt S11). Die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfdaten bestimmt jede Größe des Gehäusemodels (Schritt S12) und bestimmt das Material jedes Bereichs des Elektronikgehäuses basierend auf der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft (Schritt S13).
In diesem Beispiel kann die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten in dem obigen Schritt S11 einen Analysetypen und einen Modelelementtypen mittels der GUI festlegen.
Des Weiteren wird in dem obigen Schritt S12, wenn die Größe nicht durch einen Benutzer festgelegt wird, ein Standardwert verwendet, und wenn der Größenwert repräsentativer Größenparameter, welche durch einen Benutzer eingegeben werden, nicht in einen effektiven Bereich fällt, wird eine Warnung erzeugt.
In diesem Beispiel legt ein Benutzer in dem obigen Schritt S13 ein Material fest, welches nicht in der Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft gehalten wird, wobei die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten solch ein Material als Entwurfsdaten festlegt.
Als nächstes veranlasst die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten wie in 14 gezeigt die Anzeigeeinheit 11 die Parameterauflistung 11d darauf anzuzeigen, und regt einen Benutzer dazu an, Entwurfsdaten zu bestätigen (Schritt S14). In diesem Beispiel, wenn der Benutzer die Entwurfsdaten hier ändert, wird irgendeiner der obigen Schritte S11 bis einschließlich S13 wie notwendig erneut durchgeführt. Des Weiteren zeigt die Parameterauflistung 11d, die in 14 gezeigt ist, Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses, welche festegelegt und erzeugt werden, durch eine Eingabe durch den Benutzer, mit der Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, mittels der GUI. Die Parameterauflistung 11d enthält die Komponentengröße, den Materialnamen und das Materialmodell für jeden Komponentennamen der Konstruktionskomponente des Elektronikgehäuses.
Dann, wenn die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten Entwurfsdaten für ein Elektronikgehäuse erzeugt, führt die Gesamtanalyseeinheit 20 die Gesamtanalyse des Elektronikgehäuses durch (Schritt S15; Gesamtanalyseschritt).
Insbesondere erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell der Gesamtanalyseeinheit 20 zuerst erste Maschendaten (Schritt S16; Erzeugungsschritt für ein Gesamtanalysemodel). In diesem Beispiel, in diesem Schritt S16, in Bezug auf den Lötbereich des Elektronikgehäuses, erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussbereich wie jene des Lötanschlussbereichs wie oben beschrieben besitzt. Dieses Lötanschlussbereichsmodell wird in mehrere Maschen geteilt, und somit werden die ersten Maschendaten erzeugt.
Hier erzeugt die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell das Vorschaumodell W für ein Elektronikgehäuse (Schritt S17), während die ersten Maschendaten erzeugt werden, nachdem ein 1/4 Modell erzeugt wird. Das Vorschaumodell W wird beispielsweise, wie in 15 gezeigt, auf dem Monitor 11 gezeigt (Schritt S18). In diesem Beispiel ist es bevorzugt, dass die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell den Monitor dazu veranlasst, das 1/4 Modell als ein Vorschaumodell W darauf zu zeigen.
Hier, wenn der Benutzer das Vorschaumodell W, welches auf dem Monitor 11 gezeigt ist, visuell prüft und entscheidet, dass es kein gewünschtes Elektronikgehäuse ist, kann der Erzeugungsschritt S10 für Entwurfsdaten erneut durchgeführt werden, oder der obige Schritt S17 und Schritt S18 können für Schritte zum Bestätigen von Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses verwendet werden.
Als nächstes legt die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse der Gesamtanalyseeinheit 20 eine Analysebedingung fest (Last, Temperaturänderung, etc.), die für eine Analyse notwendig ist, mittels der GUI (Schritt S19), und führt die Gesamtanalyse aus (Schritt S20).
Danach veranlasst die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse der Gesamtanalyseeinheit 20 den Monitor 11, ein Grenzdiagramm oder Ähnliches der Verlagerung, Kraft, Verwindung und nichtlinearen Verwindung darauf zu zeigen (Schritt S21). Des Weiteren extrahiert die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse einen Lötanschlussbereich, in welchem die maximale nichtlineare Verwindung erzeugt wird, unter Positionen, an welchen eine nichtlineare Verwindung in dem Elektronikgehäuse erzeugt wird, als einen Ziellötanschlussbereich (Schritt S22; ein Extraktionsschritt für einen Ziellötbereich).
Dann, wenn die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse einen Ziellötanschlussbereich extrahiert, führt die Detailanalyseeinheit 30 eine detaillierte Analyse akkurater durch als die Gesamtanalyse des Ziellötanschlussbereichs (Schritt S23).
Insbesondere erzeugt die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell der Detailanalyseeinheit 30 die zweiten Maschendaten als ein detailliertes Analysemodell solch eines Ziellötanschlussbereichs (Schritt S24), und die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse der Detailanalyseeinheit 30 führt eine detaillierte Analyse der zweiten Maschendaten durch (Schritt S25).
Dann berechnet die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse der Detailanalyseeinheit 30 ein Hitzeermüdungsleben (Hitzelebensdauer) aus dem Ergebnis der detaillierten Analyse, basierend auf der obigen Formel (1). Falls notwendig, führt die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse eine Zerstörungsentscheidung durch (Schritt S26), und veranlasst den Monitor 11, das detaillierte Analyseergebnis darauf anzuzeigen (Schritt S27).
Als nächstes konstruiert die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben ein grobes Polynom, wie in der obigen Formel (14) gezeigt, und ändert Parameter, so dass die Ermüdungslebensdauer des Elektronikgehäuses, welche als ein Analyseergebnis durch die Detailanalyseeinheit 30 berechnet wird, in einen vorbestimmten Bereich fällt, wodurch die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses geändert werden (Schritt S28; Optimierungsschritt für Lebensdauer), und die Verarbeitung wird beendet.
Auf diese Art und Weise, gemäß der Optimierungseinheit 1 für ein Elektronikgehäuse und dem Optimierungsverfahren für ein Elektronikgehäuse, wenn die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell die ersten Maschendaten zur Verwendung in einer summarischen Analyse des gesamten Elektronikgehäuses erzeugt (in dem Erzeugungsschritt für ein Gesamtanalysemodel), wird ein Lötanschlussbereichsmodell, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussbereich wie das Volumen, Höhe und Anschlussbereich des Lötbereichs besitzt, für den Lötbereich des Elektronikgehäuses erzeugt. Da dieses Lötanschlussbereichsmodell in mehrere Maschen geteilt wird, ist es möglich, eine akkurate Analyse insbesondere eines Lötanschlussbereichs durchzuführen, während eine Zeit reduziert wird, die für die Gesamtanalyse durch die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse erforderlich ist.
Des Weiteren extrahiert die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse einen Lötanschlussbereich, in welchem die maximale Verwindung erzeugt wird, als einen Ziellötanschlussbereich, basierend auf dem Analyseergebnis, das durch die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse erhalten wird. Die Detailanalyseeinheit 30 führt eine akkuratere Analyse solch eines Ziellötanschlussbereichs durch als die Gesamtanalyseeinheit 20, um die Zuverlässigkeit (Ermüdungslebensdauer) zu evaluieren, und somit wird eine bedeutend akkuratere Analyse an dem Elektronikgehäuse durchgeführt, wodurch eine akkurate Evaluierung durchgeführt wird.
Dementsprechend ändert die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben Parameter von Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses, wodurch die Ermüdungslebensdauer des Elektronikgehäuses mit Zuverlässigkeit verbessert (optimiert) wird, so dass es möglich wird, ein Elektronikgehäuse mit einer hohen Zuverlässigkeit mit einer langen Ermüdungslebensdauer zu entwerfen.
Des Weiteren konstruiert die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben ein grobes Polynom, welches ein Verhältnis zwischen der Verwindung des Elektronikgehäuses und verschiedenen Entwurfsdatenparametern indiziert, welche in einem Experimententwurfsverfahren durch die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben verwendet werden. Somit wird in Bezug auf das Elektronikgehäuse, dessen grobes Polynom konstruiert wird, keine Simulation durchgeführt, und eine bedeutend akkuratere Evaluierung kann in einer kurzen Zeit durchgeführt werden.
Des Weiteren, da die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten die Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses mittels der GUI erzeugt, kann ein Benutzer auf einfache Weise Entwurfsdaten eines Elektronikgehäuses erzeugen.
Des Weiteren, da die Gehäusemodeldatenbank 43 die repräsentativen Größenparameter für verschiedene Typen von Elektronikgehäusen hält, ist es für einen Benutzer möglich, auf einfache Weise die Entwurfsdaten für ein Elektronikgehäuse zu erzeugen. Des Weiteren hält die Gehäusemodeldatenbank 43 den effektiven Bereich der repräsentativen Größenparameter. Wenn versucht wird, dass der Wert, der solch einen effektiven Bereich überschreitet, festgelegt wird, erzeugt das Warnmittel 14a der Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten eine Warnung. Somit ist es sicher möglich zu verhindern, dass Größen festgelegt werden, welche nicht konstruiert werden können.
Des Weiteren hält die Gehäusemodeldatenbank 43 einen definierten Größenwert jedes repräsentativen Größenparameters. Somit ist es selbst in dem Fall, in welchem Bereiche, deren Größen nicht bekannt sind, möglich, Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses zu erzeugen.
Des Weiteren hält die Informationsdatenbank 44 für einen Wert einer physikalischen Eigenschaft den Wert einer physikalischen Eigenschaft von Materialien. Somit ist es für einen Benutzer möglich, eine akkurate Analyse des Elektronikgehäuses auszuführen, um eine akkurate Evaluierung durchzuführen, ohne eine Notwendigkeit, eine bestimmte Kenntnis über eine Materialeigenschaft, wie z. B. der physikalischen Eigenschaft, oder eine bestimmte Kenntnis über eine Simulation zu haben.
[2] Andere Modifikationen
Des Weiteren soll die vorliegende Erfindung keinesfalls auf das oben illustrierte Ausführungsbeispiel beschränkt werden, sondern es können verschiedene Änderungen oder Modifikationen vorgeschlagen werden, ohne vom Wesentlichen der Erfindung abzuweichen.
Die Funktionen der GUI-Steuereinheit 10, der Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, der Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell, der Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse, der Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse, der Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell, der Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse, der Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse und der Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben können durch Ausführen eines vorbestimmten Anwenderprogramms (ein Optimierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse oder ein Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse) durch einen Computer (umfassend eine CPU, eine Informationsverarbeitungseinheit und verschiedene Anschlüsse) realisiert werden.
Die Programme sind in computerlesbaren Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet, wie z. B. flexiblen Platten, CDs (CD-ROMs, CD-Rs und CD-RWs) und DVDs (DVD-ROMs, DVD-RAMs, DVD-Rs, DVD-RWs, DVD+Rs und DVD+RWs). Der Computer liest die Programme aus solchen Aufzeichnungsmedien aus, um die Programme an ein internes oder externes Speichergerät zu übertragen, um die Programme darin zu speichern. Alternativ können die Programme in Speichergeräten (Aufzeichnungsmedien) wie z. B. Magnetplatten, optischen Platten und magnetooptischen Platten aufgezeichnet werden, um über ein Kommunikationsnetzwerk an den Computer übertragen zu werden.
Hier ist der ”Computer” als ein Begriff definiert, der Hardware und ein OS (Betriebssystem) oder Hardware, welche durch ein OS gesteuert arbeitet, umfasst. Des weiteren ist in Fällen, in welchen Hardware in der Lage ist, von selbst ohne der Notwendigkeit eines OS zu arbeiten, die Hardware äquivalent zu dem ”Computer”. Die Hardware umfasst mindestens einen Mikroprozessor, wie z. B. eine CPU, und ein Mittel zum Lesen von Computerprogrammen aus Aufzeichnungsmedien.
Die oben erwähnten vorbestimmten Anwenderprogramme enthalten Programmcodes, welche den Computer instruieren, als die GUI-Steuereinheit 10, die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell, die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse, die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse, die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell, die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse, die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse und die Optimierungseinheit 40 für ein Hitzeermüdungsleben zu arbeiten. Des Weiteren kann ein Teil dieser Funktionen durch das OS realisiert werden, nicht durch solche Anwenderprogramme.
Des Weiteren enthält das Anwenderprogramm wie das obige Evaluierungsprogramm für ein Elektronikgehäuse Programmcodes, welche den obigen Computer instruieren, die Funktionen als die GUI-Steuereinheit 10, die Erzeugungseinheit 14 für Entwurfsdaten, die Erzeugungseinheit 21 für ein Gesamtanalysemodell, die Ausführungseinheit 22 für eine Gesamtanalyse, die Evaluierungseinheit 23 für eine Gesamtanalyse, die Erzeugungseinheit 31 für ein Detailanalysemodell, die Ausführungseinheit 32 für eine Detailanalyse und die Evaluierungseinheit 33 für eine Detailanalyse zu realisieren. Des Weiteren kann ein Teil solcher Funktionen durch ein OS realisiert werden, nicht durch Anwenderprogramme.
Außerdem sind als Aufzeichnungsmedien, welche in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, nicht nur die oben erwähnten flexiblen Platten, CDs, DVDs, Magnetplatten, optischen Platten und magnetooptischen Platten sondern auch verschiedene Typen anderer computerlesbarer Medien wie z. B. IC-Karten, ROM-Kassetten, Magnetbänder, Lochkarten, interne Speichergeräte (Speicher wie z. B. RAMs und ROMs) von Computern, externe Speichergeräte und Drucksachen mit irgendwelchen Codes, wie z. B. darauf gedruckten Barcodes, anwendbar.

Claims

Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse, umfassend: eine Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell, welche erste Maschendaten erzeugt, zum Ausführen einer Analyse eines Elektronikgehäuses, durch Teilen jeder Komponente, welche das Elektronikgehäuse bilden, in eine Mehrzahl von Maschen, basierend auf Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses, welches einen Lötanschlussbereich besitzt; eine Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse, welche eine Analyse des Elektronikgehäuses ausführt, indem die ersten Maschendaten verwendet werden, welche durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden; eine Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich, welche einen Ziellötanschlussbereich extrahiert, basierend auf einem Analyseergebnis, welches durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten wird; eine Detailanalyseeinheit, welche eine akkuratere Analyse ausführt als jene, welche durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse durchgeführt wird, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird; eine Optimierungseinheit für eine Lebensdauer, welche die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses ändert, so dass die Lebensdauer, welche als ein Analyseergebnis berechnet wird, das durch die Detailanalyseeinheit erhalten wird, des Elektronikgehäuses in einen vorbestimmten Bereich fällt; wobei die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell ein Lötanschlussbereichsmodell erzeugt, welches das gleiche Volumen, Höhe und Anschlussfläche besitzt wie das Volumen, Höhe und Anschlussfläche des Lötanschlussbereichs, wobei das Lötanschlussbereichsmodell ein Polyeder ist, und das Lötanschlussbereichsmodell in eine Mehrzahl von Maschen aufteilt, wodurch die ersten Maschendaten erzeugt werden, wobei die Optimierungseinheit für eine Lebensdauer durch einen Experimententwurf ein grobes Polynom mit Elementen konstruiert, die in den Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses als Parameter enthalten sind, welche auf dem Analyseergebnis basieren, das durch die Detailanalyseeinheit erhalten wird, wobei das grobe Polynom den Effekt des Verhältnisses zwischen einer Kraft, welche in dem Ziellötanschlussbereich erzeugt wird, und einer Verwindung auf die Lebensdauer des Elektronikgehäuses darstellt, und die Parameter der Entwurfsdaten basierend auf dem groben Polynom so ändert, dass das Elektronikgehäuse eine lange Lebenszeit besitzt.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 1, wobei die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse eine Verwindung, die in dem Elektronikgehäuse erzeugt wird, als ein Analyseergebnis berechnet, und wobei die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich einen Lötanschlussbereich, in welchem die größte Verwindung erzeugt wird, als den Ziellötanschlussbereich extrahiert, basierend auf einer Verwindung als ein Analyseergebnis, welches durch die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse erhalten wird.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren umfassend: eine Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten, welche die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses mittels einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI, engl. Graphical User Interface) erzeugt.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 3, des Weiteren umfassend: eine Datenbank für ein Gehäusemodell, welche ein Elektronikgehäusemodell einer Mehrzahl von Typen hält, wobei die Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses basierend auf dem Elektronikgehäusemodell erzeugt, welches dem Typ des Elektronikgehäuses entspricht, das aus der Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen in der Datenbank für ein Gehäusemodell ausgewählt wird.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 4, wobei jeder der Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen einen repräsentativen Größenparameter umfasst, und wobei die Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses erzeugt, basierend auf dem repräsentativen Parametergrößenwert, welcher durch die GUI eingegeben wird.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 5, wobei die Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen einen effektiven Bereich enthalten, der einen Bereich des repräsentativen Größenparameters angibt, der es dem Elektronikgehäuse gestattet, eine mögliche Form zu haben wobei die Erzeugungseinheit für Entwurfsdaten ein Warnmittel umfasst, welches eine Warnung erzeugt, wenn der Größenwert des repräsentativen Größenparameters, der durch die GUI eingegeben wird, nicht in dem effektiven Bereich bleibt.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 4, wobei jeder der Mehrzahl von Typen von Elektronikgehäusemodellen einen spezifizierten Größenwert des repräsentativen Größenparameters hält, und wobei die Entwurfserzeugungseinheit die Entwurfsdaten des Elektronikgehäuses basierend auf dem spezifizierten Größenwert des repräsentativen Parameters erzeugt.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, des Weiteren umfassend eine Datenbank für Materialinformation, welche Materialinformation hält, das heißt eine Mehrzahl von Typen von Materialien, die für das Elektronikgehäuse zu verwenden sind, wobei die Ausführungseinheit für eine Gesamtanalyse die Analyse basierend auf der Materialinformation ausführt, welche durch die GUI ausgewählt wird.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Detailanalyseeinheit umfasst: eine Erzeugungseinheit für ein Detailanalysemodell, welche zweite Maschendaten akkurater erzeugt als die ersten Maschendaten, die durch die Erzeugungseinheit für ein Gesamtanalysemodell erzeugt werden, für den Ziellötanschlussbereich, der durch die Extraktionseinheit für einen Ziellötanschlussbereich extrahiert wird; eine Ausführungseinheit für eine Detailanalyse, welche den Ziellötanschlussbereich basierend auf den zweiten Maschendaten analysiert, die durch die Erzeugungseinheit für ein Detailanalysemodell erzeugt werden; und eine Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse, welche eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses basierend auf einem Analyseergebnis evaluiert, das durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten wird.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 9, wobei die Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse eine nichtlineare Verwindung aus einer Kriechverwindung ein einer plastischen Verwindung berechnet, welche Analyseergebnisse sind, die durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten werden, und eine Berechnung der folgenden Formel (1) durchführt, wobei der Maximalwert der berechneten nichtlinearen Verwindung verwendet wird, wodurch eine Lebensdauer als eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses berechnet wird: [Formel 11]
wo N_f die Lebensdauer ist; Δε_in der Maximalwert der nichtlinearen Verwindung ist; ε₀, n eine Konstante ist.
Eine Optimierungsvorrichtung für ein Elektronikgehäuse nach Anspruch 10, wobei die Evaluierungseinheit für eine Detailanalyse das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Zerstörung des Elektronikgehäuses als eine Zuverlässigkeit des Elektronikgehäuses basierend auf der Lebensdauer evaluiert, welche basierend auf dem Analyseergebnis berechnet wird, das durch die Ausführungseinheit für eine Detailanalyse erhalten wird.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium, auf dem ein Optimierungsprogramm aufgezeichnet ist, das einen Computer instruiert, die Funktionen einer Optimierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1–11 zu realisieren.