JP2006154983A - Thermal design simulation method for printed circuit board, and thermal design simulation support program for printed circuit board - Google Patents

Thermal design simulation method for printed circuit board, and thermal design simulation support program for printed circuit board Download PDF

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JP2006154983A JP2004341369A JP2004341369A JP2006154983A JP 2006154983 A JP2006154983 A JP 2006154983A JP 2004341369 A JP2004341369 A JP 2004341369A JP 2004341369 A JP2004341369 A JP 2004341369A JP 2006154983 A JP2006154983 A JP 2006154983A
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Takashi Kurokawa
隆志 黒川
Kenichi Maehara
謙一 前原
Nobuyuki Yokote
伸行 横手
Toshihiko Tanaka
寿彦 田中
Hideki Nishimura
英樹 西村
Kenichi Suzuki
健一 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a work load applied to a designer when changing an implementation component in a thermal design simulation method for a printed circuit board, and a thermal design simulation support program for a printed circuit board. <P>SOLUTION: Data relevant to a two-dimensional shape such as a wiring pattern of an implementation component or a board, and component information data are extracted from a data file of a two-dimensional CAD format to create a three-dimensional simulation model. A shape and size information in a Z axis direction, and information relevant to physical values of the implementation component which cannot be acquired from the data file of the two-dimensional CAD format are acquired by searching a component data library of a component library, and a model shape database. When information relevant to the corresponding implementation component does not exist, a component having an approximate function and a physical property is used instead. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ANSYS(登録商標)、MSC(登録商標)などで構築したシミュレーションシステムによる熱設計シミュレーションを支援する熱設計シミュレーション支援方法及び熱設計シミュレーション支援プログラムに係り、特に2層以上で構成されたプリント回路基板の熱設計シミュレーションに関するものである。   The present invention relates to a thermal design simulation support method and a thermal design simulation support program for supporting a thermal design simulation by a simulation system constructed by ANSYS (registered trademark), MSC (registered trademark), and the like, and is particularly configured with two or more layers. The present invention relates to a thermal design simulation of a printed circuit board.

2層以上で構成されたプリント回路基板を設計する際には、一般的に発熱源の熱的影響を予測するためにシミュレーションや試作を繰り返し、発熱源に対する十分な配慮を行うようにしている。これは、基板上に設けられる発熱源が基板全体の熱設計に非常に大きな影響を与えるからであり、特許文献1に示すような2層以上で構成されたプリント回路基板の熱設計を支援するシミュレーションシステムやプログラムも様々なものが開発されている。   When designing a printed circuit board composed of two or more layers, generally, simulation and trial production are repeated in order to predict the thermal influence of the heat source, and sufficient consideration is given to the heat source. This is because the heat source provided on the substrate has a very large influence on the thermal design of the entire substrate, and supports the thermal design of a printed circuit board composed of two or more layers as shown in Patent Document 1. Various simulation systems and programs have been developed.

図16は、従来技術に係る2層以上で構成されたプリント回路基板の熱設計シミュレーション方法を示す説明図である。図16において、40は熱設計シミュレーションモデルであり、40aは第1層、40bは第2層、40cは第3層、40dは第4層、41a〜41hは配線パターン、42a〜42lはスルーホール、43a,43bは発熱源、44a〜44dは樹脂を示す。図16(a)に示した熱設計シミュレーションモデル40は、4つの層を持つプリント回路基板に関するものである。第1層40a乃至第4層40dは、4つの層をそれぞれモデル化したものである。発熱源43a,43bは、CPU、トランスなどの発熱するデバイスをモデル化したものである。   FIG. 16 is an explanatory diagram showing a thermal design simulation method for a printed circuit board composed of two or more layers according to the prior art. In FIG. 16, 40 is a thermal design simulation model, 40a is the first layer, 40b is the second layer, 40c is the third layer, 40d is the fourth layer, 41a to 41h are wiring patterns, and 42a to 42l are through holes. 43a and 43b are heat sources, and 44a to 44d are resins. The thermal design simulation model 40 shown in FIG. 16A relates to a printed circuit board having four layers. The first layer 40a to the fourth layer 40d are obtained by modeling four layers, respectively. The heat generation sources 43a and 43b are models of devices that generate heat such as a CPU and a transformer.

図16に示した従来技術におけるシミュレーションでは、シミュレーションモデル40の発熱源42a,b以外の部分を均一な物質と仮定して伝熱解析を行い、発熱源42a,bによる熱的影響を予測している。しかし、現実には、発熱源43a,43b以外の部分には、図16(b)に示すように、配線パターン41a〜41h、スルーホール42a〜42l、樹脂44a〜44dなどプリント回路基板を構成する様々な要素が存在している。したがって、これらを図16(a)のようにすべて均一化してしまえば、当然のことながら熱的影響を精確に予測することは困難になり、解析結果の信頼性は低くなる。結局のところ、設計者は、シミュレーションモデルを実際に試作してみて、実物における熱的影響を確かめなければならない。したがって、設計者は相当な作業負担を負うことになる。   In the simulation in the prior art shown in FIG. 16, a heat transfer analysis is performed assuming that portions other than the heat generation sources 42a and 42b of the simulation model 40 are uniform materials, and the thermal influence by the heat generation sources 42a and 42b is predicted. Yes. However, actually, as shown in FIG. 16B, a printed circuit board such as wiring patterns 41a to 41h, through holes 42a to 42l, and resins 44a to 44d is formed in portions other than the heat sources 43a and 43b. There are various elements. Therefore, if all of these are made uniform as shown in FIG. 16A, it is naturally difficult to accurately predict the thermal effect, and the reliability of the analysis result is lowered. After all, designers have to try out a prototype simulation model to see the thermal effects in the real thing. Therefore, the designer has a considerable work load.

そこで、本件発明者は、特許文献2に示す発明によってこの課題の解決を図った。図14は、本件発明者が課題の解決を図ったシミュレーションモデルの構成を示す説明図である。図14において、10は熱設計シミュレーションモデルであり、10aは第1層、10bは第2層、10cは第3層、10dは第4層、11a〜11hは配線パターン、12a〜12lはスルーホール、13a,13bは発熱源、14a〜14dは樹脂を示す。また、図15は、本発明者が課題の解決を図った熱設計シミュレーションの作業概要を示すフローチャートである。   Therefore, the present inventor attempted to solve this problem by the invention shown in Patent Document 2. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a configuration of a simulation model in which the present inventors have solved the problem. In FIG. 14, 10 is a thermal design simulation model, 10a is the first layer, 10b is the second layer, 10c is the third layer, 10d is the fourth layer, 11a to 11h are wiring patterns, and 12a to 12l are through holes. , 13a and 13b are heat sources, and 14a to 14d are resins. FIG. 15 is a flowchart showing an outline of the thermal design simulation work that the present inventors have attempted to solve the problem.

図14(a)に示した熱設計シミュレーションモデル10は、4つの層を持つプリント回路基板に関するものである。第1層10a乃至第4層10dは、4つの層をそれぞれモデル化したものである。図14(b)に示すように、第1層10aには、樹脂14aに対して、配線パターン11a,11b、スルーホール12a,12b、及び発熱源13aが配置され、第2層10bには、樹脂14bに対して、配線パターン11c,11d、及びスルーホール12c〜12fが配置されている。また、第3層10cには、樹脂14cに対して、配線パターン11e,11f、及びスルーホール12g〜12jが配置され、さらに第4層10cには、樹脂14dに対して、配線パターン11g,11h、スルーホール12k,12l、及び発熱源13bが配置されている。   The thermal design simulation model 10 shown in FIG. 14A relates to a printed circuit board having four layers. The first layer 10a to the fourth layer 10d are obtained by modeling four layers, respectively. As shown in FIG. 14B, wiring patterns 11a and 11b, through holes 12a and 12b, and a heat source 13a are disposed on the first layer 10a with respect to the resin 14a, and the second layer 10b includes Wiring patterns 11c and 11d and through holes 12c to 12f are arranged with respect to the resin 14b. In addition, wiring patterns 11e and 11f and through holes 12g to 12j are disposed on the third layer 10c with respect to the resin 14c, and further, wiring patterns 11g and 11h are disposed on the fourth layer 10c with respect to the resin 14d. Through holes 12k and 12l and a heat source 13b are arranged.

そして、図14のモデルを用いて、まずCADプログラムで2次元CAD形式の作図データファイルを作成し(S1)、プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムを操作して、2次元CAD形式の作図データファイルから熱設計シミュレーションモデル10の作成に必要な情報を取り出し、取り出した情報のCADプログラムの仕様等に起因して発生する不都合な部分を修正する。さらに、熱設計シミュレーションモデル10を作成する上で不足する情報を入力し、熱設計シミュレーションモデル10をシミュレーションシステムで利用可能なものにする(S2)。次に、シミュレーションプログラムに熱設計シミュレーションモデル10のデータを入力し、解析条件などの設定を行った上で解析を実行し(S3)、その結果をディスプレイ等に表示する(S4)。表示されている発熱源の熱的影響の解析結果が、設計上想定された範囲内であるか確認する。そして、設計上想定された範囲からはずれている場合は、S3に戻って条件の再設定を行う(S5)。また、設計上想定された範囲内であれば、2層以上で構成されたプリント回路基板の試作を行って、熱的影響の最終的な確認を行う(S6)。   Then, using the model shown in FIG. 14, a drawing data file in a two-dimensional CAD format is first created by a CAD program (S1), and a thermal design simulation support program for a printed circuit board is operated to draw drawing data in a two-dimensional CAD format. Information necessary for creating the thermal design simulation model 10 is extracted from the file, and an inconvenient portion caused by the specification of the CAD program of the extracted information is corrected. Furthermore, information that is insufficient for creating the thermal design simulation model 10 is input, and the thermal design simulation model 10 is made available in the simulation system (S2). Next, the data of the thermal design simulation model 10 is input to the simulation program, the analysis conditions are set and the analysis is executed (S3), and the result is displayed on a display or the like (S4). Check whether the analysis result of the thermal effect of the displayed heat source is within the range assumed in the design. If it is outside the range assumed in the design, the process returns to S3 and the conditions are reset (S5). Further, if it is within the range assumed in the design, a printed circuit board composed of two or more layers is prototyped to finally confirm the thermal influence (S6).

すなわち、発明したところの熱設計シミュレーション支援プログラムによって、2次元CAD形式のデータファイルからプリント回路基板の配線パターンや実装部品に関する情報を取り出し、さらにこれらに対して材質、寸法などの熱設計シミュレーション上必要な情報を付加してシミュレーションモデルを作成し、さらにこのモデルをシミュレーションプログラムに渡した上で解析を実行できるようにした。これによって、解析結果の信頼性を高めることができた。   In other words, the invented thermal design simulation support program extracts information on the printed circuit board wiring patterns and mounted parts from the data file in the two-dimensional CAD format, and further, it is necessary for the thermal design simulation of materials, dimensions, etc. A simulation model was created with additional information added, and this model was passed to the simulation program so that analysis could be performed. As a result, the reliability of the analysis result could be improved.

しかし、新たな実装部品を含むモデルに対してシミュレーションを行うときには、新たな部品に即した熱解析を行うために、熱設計シミュレーション支援プログラムの起動中に解析に必要な属性情報を手入力で設定する必要がある。一度解析した実装部品に対する情報を記憶手段に保存できるようにしても、プリント回路基板に実装される部品は極めて多種多様であり、未解析の部品を使って熱設計シミュレーションを実行することは避けがたいことと言える。この手入力の負担を軽減することがさらに解決すべき課題として残っていた。
特開平9−245076号公報 特願2004−22358号
However, when simulating a model that includes a new mounted component, the attribute information required for the analysis is set manually while the thermal design simulation support program is running in order to perform a thermal analysis that matches the new component. There is a need to. Even if information about the mounted components once analyzed can be stored in the storage means, the components mounted on the printed circuit board are extremely diverse, and it is unavoidable to perform thermal design simulation using unanalyzed components. I can say that I want to. Reducing the burden of manual input remained as a problem to be solved.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-245076 Japanese Patent Application No. 2004-22358

本発明は、以上の課題に鑑みて、プリント回路基板の熱設計シミュレーション方法及びプリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムにおいて、実装部品を変更するときに設計者に与える作業負担を軽減可能なものを提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a thermal design simulation method for a printed circuit board and a thermal design simulation support program for a printed circuit board that can reduce the work burden on a designer when changing a mounted component. The purpose is to provide.

上記の課題を解決するための手段として、本発明は、2以上のレイヤーを積層した構造を持つプリント回路基板をモデル化し、該モデルに対して伝熱解析を行って該プリント回路基板の予測することにより、コンピュータ上で前記プリント回路基板の熱設計を支援するプリント回路基板の熱設計シミュレーション方法であって、CADシステムで生成された前記プリント回路基板及び前記プリント回路基板に実装される実装部品の2次元CAD形式のデータファイルを準備し、該データファイルから、前記プリント回路基板及び前記実装部品のレイヤーの情報と、前記実装部品の識別情報を前記コンピュータに入力し、前記レイヤーの中から伝熱解析に必要な解析対象レイヤーを選択し、それぞれの前記解析対象レイヤーに関連する前記実装部品の前記識別情報を用いて、プリント基板に実装可能な部品の属性情報を格納した部品ライブラリに前記実装部品の属性情報があるか否か判断して、前記実装部品の属性情報がある場合にはこの属性情報を取得し、該部品ライブラリに前記実装部品の属性情報が存在しない場合には前記実装部品に機能的に最も近似する代替部品の属性情報を取得し、前記解析対象レイヤーの厚さに関する情報を前記コンピュータに入力し、前記プリント回路基板に形成されるビアホールに関する情報を前記コンピュータに入力し、前記解析対象レイヤーに発熱する実装部品が存在する場合には、該発熱する実装部品が発熱源であることを示す情報を前記コンピュータに入力し、前記プリント回路基板の層間樹脂、配線パターン及ビアの材質に関する情報、前記プリント回路基板の雰囲気の温度、及び、前記プリント回路基板から該雰囲気への熱放射に関する情報を前記コンピュータに入力し、前記コンピュータに入力したすべての情報と、前記実装部品の属性情報又は前記代替部品の属性情報とを熱解析の実行可能なシミュレーションシステムに入力し、該シミュレーションシステムにおいて熱解析を実行することを特徴とするものである。   As means for solving the above-mentioned problems, the present invention models a printed circuit board having a structure in which two or more layers are stacked, and performs heat transfer analysis on the model to predict the printed circuit board. A printed circuit board thermal design simulation method for supporting thermal design of the printed circuit board on a computer, comprising: a printed circuit board generated by a CAD system; and a mounting component mounted on the printed circuit board. A two-dimensional CAD format data file is prepared, and from the data file, the layer information of the printed circuit board and the mounting component and the identification information of the mounting component are input to the computer, and heat transfer from the layer Select the analysis target layer necessary for analysis, and the implementation related to each analysis target layer When there is attribute information of the mounted component by determining whether there is attribute information of the mounted component in the component library storing the attribute information of the component that can be mounted on the printed circuit board using the identification information of the product. Acquires this attribute information, and if there is no attribute information of the mounted component in the component library, acquires attribute information of an alternative component that is functionally closest to the mounted component, and the thickness of the analysis target layer When the information regarding the via hole formed in the printed circuit board is input to the computer and there is a mounting component that generates heat in the analysis target layer, the generated mounting component generates heat. Information indicating that the source is input to the computer, information on the interlayer resin of the printed circuit board, wiring pattern and via material, Information on the temperature of the printed circuit board atmosphere and heat radiation from the printed circuit board to the atmosphere is input to the computer, all the information input to the computer, attribute information of the mounted component, or the alternative The component attribute information is input to a simulation system capable of executing thermal analysis, and the thermal analysis is executed in the simulation system.

したがって、上記の手段によれば、前記プリント回路基板の実装部品に関する情報を取得するときに、部品の属性情報を格納した部品ライブラリに実装部品の属性情報が存在しない場合には実装部品に機能的に最も近似する代替部品の属性情報を取得するので、代替部品の属性情報を用いてシミュレーションシステムで熱解析を実行することができる。   Therefore, according to the above means, when acquiring information related to a mounted component of the printed circuit board, if there is no mounted component attribute information in the component library storing the component attribute information, the mounted component is functional. Since the attribute information of the substitute part that is most similar to is acquired, the thermal analysis can be executed by the simulation system using the attribute information of the substitute part.

なお、本発明は、上記の熱設計シミュレーション支援方法において、前記部品ライブラリは、少なくとも、プリント基板に実装可能な各部品の識別情報と、これらの部品の属性情報であるこれらの名称、物性値、形状及び高さに関する情報とが格納されたものにできる。   In the thermal design simulation support method according to the present invention, the component library includes at least identification information of each component that can be mounted on a printed circuit board and attribute names of these components, property names, Information on the shape and height can be stored.

さらに、本発明は、前記部品ライブラリは、これに格納されている前記部品同士の機能的近似性によって規定された部品分類情報が格納されているものにできる。   Further, according to the present invention, the component library can store component classification information defined by the functional proximity of the components stored in the component library.

また、上記の課題を解決するための手段として、本発明は、プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムにおいて、2以上のレイヤーを積層した構造を持つプリント回路基板及び該プリント回路基板に実装される実装部品の2次元CAD形式の作図データファイルから全てのレイヤーの情報を取得して記憶手段に保存する第1の手順と、前記記憶手段に保存した前記レイヤーの情報の中から伝熱解析に必要な解析対象レイヤーを選択する第2の手順と、それぞれの前記解析対象レイヤーに関連する前記実装部品の識別情報を前記記憶手段に保存した前記レイヤーの情報の中から読み出し、該識別情報を用いてプリント基板に実装可能な部品の属性情報が格納された部品ライブラリに前記実装部品の属性情報があるか否か判断して、前記実装部品の属性情報がある場合にはこの属性情報を取得し、該部品ライブラリに前記実装部品の属性情報が存在しない場合には前記実装部品に属性が近似する代替部品の属性情報を取得する第3の手順と、入力手段から入力された、前記プリント回路基板に形成されるビアホールに関する情報を前記記憶手段に保存する第4の手順と、入力手段から入力された、前記解析対象レイヤーに存在する発熱源となる実装部品を特定する情報を前記記憶手段に保存する第5の手順と、入力手段から入力された、前記プリント回路基板の層間樹脂、配線パターン及ビアの材質に関する情報、前記プリント回路基板の雰囲気の温度、及び、前記プリント回路基板から該雰囲気への熱放射に関する情報を前記記憶手段に保存する第6の手順と、前記記憶手段に記憶されている入力手段から入力されたすべての情報と、前記部品の属性情報又は前記部代替部品の属性情報とを熱解析の実行可能なシミュレーションシステムにおいて利用可能な所定形式データに変換する第7の手順と、前記所定形式データをファイルとして出力する第8の手順と、をコンピュータ上で実行することを特徴とするものとした。   As a means for solving the above problems, the present invention is mounted on a printed circuit board having a structure in which two or more layers are stacked in a thermal design simulation support program for a printed circuit board, and the printed circuit board. Necessary for heat transfer analysis from the first procedure of acquiring information of all layers from the drawing data file of the mounted component in 2D CAD format and storing it in the storage means, and the information of the layers stored in the storage means A second procedure for selecting a specific analysis target layer, and the identification information of the mounted component related to each analysis target layer is read out from the layer information stored in the storage means, and the identification information is used. It is determined whether or not there is attribute information of the mounted component in a component library in which attribute information of components that can be mounted on the printed circuit board is stored. When there is attribute information of the mounted component, the attribute information is acquired. When the attribute information of the mounted component does not exist in the component library, the attribute information of the substitute component whose attribute approximates the mounted component is acquired. A third procedure for storing information on via holes formed in the printed circuit board input from the input unit in the storage unit, and the analysis target layer input from the input unit. A fifth procedure for storing in the storage means information identifying a mounting component that is an existing heat source, and information relating to the interlayer resin, wiring pattern and via material of the printed circuit board, which is input from the input means; A sixth procedure for storing in the storage means information on the temperature of the atmosphere of the printed circuit board and heat radiation from the printed circuit board to the atmosphere; and Converts all information input from the input means stored in the storage means and the attribute information of the part or the attribute information of the part replacement part into predetermined format data that can be used in a simulation system capable of performing thermal analysis And a seventh procedure for outputting the predetermined format data as a file is executed on a computer.

したがって、上記の手段によれば、前記プリント回路基板の実装部品に関する情報を取得するときに、部品の属性情報を格納した部品ライブラリに実装部品の属性情報が存在しない場合には実装部品に機能的に最も近似する代替部品の属性情報を取得するので、代替部品の属性情報を用いてシミュレーションシステムで熱解析を実行することができる。   Therefore, according to the above means, when acquiring information related to a mounted component of the printed circuit board, if there is no mounted component attribute information in the component library storing the component attribute information, the mounted component is functional. Since the attribute information of the substitute part that is most similar to is acquired, the thermal analysis can be executed by the simulation system using the attribute information of the substitute part.

なお、本発明は、プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムにおいて、前記第3の手順において、該部品ライブラリに前記部品の属性情報が存在しない場合に、前記部品ライブラリに格納されているそれぞれの前記部品同士の機能的近似性によって規定された部品分類情報を前記ライブラリから読み出し、該部品分類情報から前記実装部品に機能的に最も近似する部品を前記代替部品とする処理を実行するものにもできる。   In the thermal design simulation support program for a printed circuit board according to the present invention, in the third procedure, when the component attribute information does not exist in the component library, the respective components stored in the component library It is also possible to read out the component classification information defined by the functional closeness between components from the library, and execute the processing that uses the component that is most similar to the mounted component from the component classification information as the substitute component. .

本発明は、解析対象となる実装部品の属性情報が存在しない場合にも、代替部品の属性情報を利用して熱設計シミュレーションを実行できるようにしたので、シミュレーションを行う際に必要となっていた属性情報の手入力負担を軽減することができる。ひいては、
2以上のレイヤーを積層した構造を持つプリント回路基板の設計業務の効率化が可能となる。
In the present invention, even when there is no attribute information of the mounting component to be analyzed, the thermal design simulation can be performed using the attribute information of the alternative component, which is necessary when performing the simulation. The burden of manually inputting attribute information can be reduced. Eventually,
This makes it possible to increase the efficiency of designing a printed circuit board having a structure in which two or more layers are stacked.

以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら詳しく説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、例えば、データの入力方法や、データベースに格納するデータなどに関する具体的な構成については、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の変形を加えることが可能である。また、本発明の対象となるシミュレーションモデルは、例えば図14に示したモデルのように、2以上のレイヤーを積層した構造を持つプリント回路基板(これ以降、多層プリント回路基板と記述する)に部品を実装したものであればどのようなものにも適用できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described below. For example, a specific configuration related to a data input method, data stored in a database, and the like is within the scope described in each claim. Various modifications can be made without departing from the scope. Further, the simulation model to be the subject of the present invention is a component on a printed circuit board (hereinafter referred to as a multilayer printed circuit board) having a structure in which two or more layers are laminated as shown in the model shown in FIG. Anything that implements can be applied.

まず、本発明の多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムをインストールするコンピュータ及びこのコンピュータを含むネットワークシステムの構成例について説明する。図12は、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムをインストールしたコンピュータの構成例を示すブロック図である。図12において、30はコンピュータ、31はCPU、32はROM、33はRAM、34はキーボード、35はメディアドライブ、36はディスプレイ、37はネットワークインタフェース、38はハードディスクドライブ、39はバスである。また、図13は、図12に示したコンピュータを含むネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。図13において、25,26,27は解析用端末、28はデータベースサーバー、29はシミュレーションサーバーを示す。   First, a configuration example of a computer on which a thermal design simulation support program for a multilayer printed circuit board according to the present invention is installed and a network system including the computer will be described. FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of a computer in which a thermal design simulation support program for a multilayer printed circuit board is installed. In FIG. 12, 30 is a computer, 31 is a CPU, 32 is a ROM, 33 is a RAM, 34 is a keyboard, 35 is a media drive, 36 is a display, 37 is a network interface, 38 is a hard disk drive, and 39 is a bus. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a network system including the computer shown in FIG. In FIG. 13, reference numerals 25, 26, and 27 denote analysis terminals, 28 denotes a database server, and 29 denotes a simulation server.

コンピュータ30には、熱設計シミュレーション支援プログラムと、2次元CADプログラムとがインストールされており、熱設計シミュレーションに必要となるすべてのデータ作成を行う。勿論、図12の構成は一例を示したにすぎず、マウス、ペンタブレットなど他のデバイスを備えていても良い。また、ANSYSなどのシミュレーションプログラムをコンピュータ30にインストールして、熱設計シミュレーションにも利用できるようにしても良い。さらに、後述する部品ライブラリをメディアドライブ35にあるCD−R/Wなどの記憶媒体に格納しておくことも可能である。   The computer 30 is installed with a thermal design simulation support program and a two-dimensional CAD program, and creates all data necessary for the thermal design simulation. Of course, the configuration of FIG. 12 is merely an example, and other devices such as a mouse and a pen tablet may be provided. A simulation program such as ANSYS may be installed in the computer 30 so that it can be used for thermal design simulation. Furthermore, it is also possible to store a later-described component library in a storage medium such as a CD-R / W in the media drive 35.

また、図13は、コンピュータ30をネットワークシステムに組み込んだ事例を示す。ここでは、コンピュータ30は、クライアントコンピュータの一つとして利用される。また、データベースサーバー28では、物性値データベース及びモデル形状データベースの二つのデータベースで構成された部品ライブラリをクライアントコンピュータ側に提供している。また、シミュレーションサーバー29では、ANSYSなどによるシミュレーションを実行する。なお、この実施例を実施可能なハードウェア的構成は図12及び図13のものに限られるものではなく、以下に説明する処理が可能であればどのような構成であっても良い。   FIG. 13 shows an example in which the computer 30 is incorporated in a network system. Here, the computer 30 is used as one of client computers. The database server 28 provides the client computer with a parts library composed of two databases, a physical property database and a model shape database. Further, the simulation server 29 executes a simulation by ANSYS or the like. Note that the hardware configuration capable of implementing this embodiment is not limited to that shown in FIGS. 12 and 13 and may be any configuration as long as processing described below is possible.

ここで、物性値データベース及びモデル形状データベースについて説明する。図3は、物性値データベースのデータテーブルの一例を示す説明図である。図4は、モデル形状データベースのデータテーブルの一例を示す説明図である。   Here, the physical property value database and the model shape database will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a data table of the physical property value database. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a data table of the model shape database.

図3に示すように、物性値データベースは、各実装部品及び基板構成材の熱伝導率など部品等の発熱の影響を解析するのに必要な物性値データを保持している。また、部品情報データとそれらのデータに対応する物性値とが一つのテーブルとして記述されているので、部品情報をキーとして検索することが簡単にできる。また、図4に示すように、モデル形状データベースは、各実装部品及び基板構成材の3次元形状を座標値として保持している。部品情報データとそれらのデータに対応する座標値とが一つのテーブルとして記述されているので、部品情報をキーとして検索することが簡単にできる。   As shown in FIG. 3, the physical property value database holds physical property value data necessary for analyzing the influence of heat generation of components and the like such as the thermal conductivity of each mounted component and board constituent material. Further, since the component information data and the physical property values corresponding to the data are described as one table, it is easy to search using the component information as a key. Further, as shown in FIG. 4, the model shape database holds the three-dimensional shapes of the respective mounted components and board constituent materials as coordinate values. Since the component information data and the coordinate values corresponding to the data are described as one table, it is easy to search using the component information as a key.

次に、本発明の実施例における熱設計シミュレーションの作業概要について説明する。図1は、本発明の実施例における熱設計シミュレーションの作業概要を示すフローチャートである。   Next, the work outline of the thermal design simulation in the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a flowchart showing an outline of work of thermal design simulation in an embodiment of the present invention.

本発明においては、まず2次元CADプログラムで解析対象となるモデルに対応する2次元CAD形式の作図データファイルを作成しておく。その際、それぞれの実装部品に対して後述する部品情報を必ず付加しておく。次に、作図データファイルの中に含まれる部品情報データを取り出してコンピュータの記憶手段に格納する。さらに、後述する多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムのモデルを作成するツールを起動させて、2次元CAD形式の作図データファイルから熱設計シミュレーションモデルの作成に必要となる、部品及び基板の形状データと、後述する部品情報データを取り出す(S1)。次に、熱設計シミュレーションモデルを作成する上で不足する情報を入力し、熱設計シミュレーションモデルをシミュレーションシステムで利用可能なものにする(S2)。   In the present invention, first, a drawing data file in a two-dimensional CAD format corresponding to a model to be analyzed is created by a two-dimensional CAD program. At that time, component information described later is always added to each mounted component. Next, the component information data included in the drawing data file is extracted and stored in the storage means of the computer. Furthermore, a tool for creating a model for a thermal design simulation support program for a multilayer printed circuit board, which will be described later, is activated, and the shapes of components and boards necessary for creating a thermal design simulation model from a drawing data file in a two-dimensional CAD format Data and later-described component information data are extracted (S1). Next, information that is insufficient in creating the thermal design simulation model is input, and the thermal design simulation model is made available in the simulation system (S2).

なお、熱設計シミュレーションモデルを作成する上で不足する情報とは、後述するように、本来閉じているべき配線パターンの図形が閉じていない状態のままファイルとして出力される場合などである。入力を終えたら、部品ライブラリを参照して、2次元CADデータから得られた部品と配線パターンの2次元情報を3次元化すると共に、必要な部品及び配線パターンの物性値を取得してシミュレーションモデルを構築する。また、部品ライブラリに部品情報データに対応する物性値が存在しなかった場合、つまりその部品の物性値の情報が得られなかった場合には、最も近い物性を持つ部品を代用する。   Note that the information that is insufficient in creating the thermal design simulation model is, for example, a case where a figure of a wiring pattern that should be closed is output as a file without being closed, as will be described later. After completing the input, refer to the component library to convert the two-dimensional information of the component and wiring pattern obtained from the two-dimensional CAD data into three dimensions, and obtain the necessary physical properties of the component and wiring pattern to obtain a simulation model. Build up. Further, when the physical property value corresponding to the component information data does not exist in the component library, that is, when the information of the physical property value of the component is not obtained, the component having the closest physical property is substituted.

次に、熱設計シミュレーションモデルの不足するデータの補充と、解析条件などの設定を行い、熱解析を実行し(S3)する。そして、その結果をディスプレイ等に表示する(S4)。表示されている発熱源の熱的影響の解析結果が、設計上想定された範囲内であるか確認する。そして、設計上想定された範囲からはずれている場合は、S3に戻って条件の再設定を行う(S5)。また、設計上想定された範囲内であれば、多層プリント回路基板の試作を行って、熱的影響の最終的な確認を行う(S6)。   Next, replenishment of data lacking in the thermal design simulation model and setting of analysis conditions are performed, and thermal analysis is executed (S3). Then, the result is displayed on a display or the like (S4). Check whether the analysis result of the thermal effect of the displayed heat source is within the range assumed in the design. If it is outside the range assumed in the design, the process returns to S3 and the conditions are reset (S5). If it is within the range assumed in the design, a trial production of a multilayer printed circuit board is performed to finally confirm the thermal influence (S6).

なお、図1に示した例においては、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムの操作と、シミュレーションプログラムの操作を連続的に行うものとして説明したが、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムとシミュレーションプログラムを全く別個に操作するようにしても良い。すなわち、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムにおいて、熱設計シミュレーションモデルの作成、及び、シミュレーションプログラムに必要な設定を行い、熱設計シミュレーションモデルをシミュレーションプログラムで利用可能なファイル形式で出力して作業を終了できるようにすることも可能である。この場合、出力したファイルでシミュレーションだけを実行できるので、熱設計シミュレーションモデルの作成から解析結果の表示までの作業を適宜分割して行うことができる。   In the example shown in FIG. 1, the operation of the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board and the operation of the simulation program are described as being performed continuously. And the simulation program may be operated completely separately. That is, in the thermal design simulation support program for multilayer printed circuit boards, the thermal design simulation model is created and the necessary settings are made for the simulation program, and the thermal design simulation model is output in a file format that can be used by the simulation program. It is also possible to end the process. In this case, since only the simulation can be executed with the output file, the operations from the creation of the thermal design simulation model to the display of the analysis result can be appropriately divided and performed.

ここで部品情報データについて説明する。部品情報データは、各部品毎に割り付けられるものであり、また部品の種類に応じて体系化されている。部品の体系化の一例を図2及び図5に示す。図2は、2次元CADで作製した図面における部品の実装状態の一例を示す平面図である。図5は、実装部品の分類方法の一例を示す説明図である。   Here, the component information data will be described. The part information data is assigned to each part, and is systematized according to the type of part. An example of systematization of parts is shown in FIGS. FIG. 2 is a plan view showing an example of a mounted state of components in a drawing produced by two-dimensional CAD. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for classifying mounted components.

部品情報データは、各部品を識別する上で最も基本となる情報である。具体的には、図2に示すように、実装する各部品の種類に応じて、MOSFETなどの半導体素子に「Q1」、「Q2」などのQ系統の記号、抵抗素子に「R1」、「R2」などのR系統の記号、キャパシタにC1などのC系統の記号、制御用CPUなどのICに「IC1」などIC系統の記号を付している。   The component information data is the most basic information for identifying each component. Specifically, as shown in FIG. 2, depending on the type of each component to be mounted, a Q-system symbol such as “Q1” or “Q2” is used for a semiconductor element such as a MOSFET, and “R1” or “ Symbols of the R system such as “R2”, symbols of the C system such as C1 are attached to the capacitor, and IC symbols such as “IC1” are attached to the IC such as the control CPU.

なお、部品情報データの分類方法としては、図5に示すように、それぞれの機能及び熱的性状(物性)に応じて系統的に分け、この分類に応じた記号体系にすることが好ましい。また、各記号の後に付加する数字は、シリアル番号である。このシリアル番号は、機能及び物性が近い部品同士が近い数字となるように付与することが好ましい。また、機能及び物性が最も近い部品同士が隣り合う数字(例えば、「14」と「15」)となるように付与することがさらに好ましい。このように分類すれば、後述する代替部品を利用したモデルの作成をする際に、プログラムが選択した代替部品が本当に適当なものか否かを設計者等が確認することが容易になるからである。また、例えば部品メーカーなど別の情報に応じた記号をさらに付加することも可能である。   In addition, as a classification method of component information data, as shown in FIG. 5, it is preferable to divide systematically according to each function and thermal property (physical property), and to make the symbol system according to this classification. The number added after each symbol is a serial number. This serial number is preferably assigned so that parts having similar functions and physical properties are close to each other. Further, it is more preferable that the components having the closest functions and physical properties are given so as to be adjacent numbers (for example, “14” and “15”). This classification makes it easier for designers to check whether the alternative part selected by the program is really appropriate when creating a model using the alternative part described later. is there. It is also possible to add a symbol according to other information such as a component manufacturer.

次に、実施例1における多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムの動作について説明する。図6乃至図8は、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムの動作を示すフローチャート(1)乃至(3)である。   Next, the operation of the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board in the first embodiment will be described. 6 to 8 are flowcharts (1) to (3) showing the operation of the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board.

なお、この熱設計シミュレーション支援プログラムは、本来、2次元CAD形式の作図データファイルからシミュレーションプログラムで利用可能な熱設計シミュレーションモデルを作成するためのものであるが、以下の説明では、さらにシミュレーションプログラムと連動可能としたものについて説明する。また、これらのプログラムは、図12に示したコンピュータにインストールされ、さらに図13に示したネットワークシステム上で利用されるものとして説明する。   This thermal design simulation support program is originally for creating a thermal design simulation model that can be used by a simulation program from a drawing data file in a two-dimensional CAD format. In the following description, a simulation program and What can be linked will be described. These programs will be described as being installed on the computer shown in FIG. 12 and further used on the network system shown in FIG.

図6に示すように、まず多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムに対して必要なフォーマットを設定できるように、設計者等のキーボード34の操作に従って、2次元CAD形式の作図データファイルのフォーマットをRAM33に記憶しておく(S11)。これは、2次元CAD形式のフォーマットには、DXF、GDSなど多様なフォーマットが存在し、設計者等が利用しているフォーマットに合わせる必要があるからである。なお、設計者等が設定した内容をその場で確認できるようにするために、ディスプレイ36に設定用のユーザインタフェースを常時表示し、作業状況が確認できるようになっていることが好ましい。   As shown in FIG. 6, the format of the drawing data file in the two-dimensional CAD format is set according to the operation of the keyboard 34 of the designer or the like so that the necessary format can be set for the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board. Is stored in the RAM 33 (S11). This is because there are various formats such as DXF and GDS in the two-dimensional CAD format, and it is necessary to match the format used by the designer. In order to be able to confirm the contents set by the designer etc. on the spot, it is preferable that a setting user interface is always displayed on the display 36 so that the work status can be confirmed.

次に、キーボード34の操作に従って、入力される2次元CAD形式の作図データファイルの図形パターンデータの寸法単位(mm、cm、pointなど)をRAM33に記憶しておく(S12)。同様に、出力する熱設計シミュレーションモデルに対する出力オプションの設定もRAM33に記憶しておく(S13)。この出力オプションは、シミュレーションプログラムによって異なる部分があるが、例えばANF形式(ANSYSによる形式)で出力するのであれば、モデルの寸法単位などの設定を可能とする。S12及びS13の動作は、多層プリント回路基板の大きさ等を設定する上で必要である。   Next, in accordance with the operation of the keyboard 34, the dimension unit (mm, cm, point, etc.) of the graphic pattern data of the input drawing data file in the two-dimensional CAD format is stored in the RAM 33 (S12). Similarly, the setting of output options for the thermal design simulation model to be output is also stored in the RAM 33 (S13). This output option varies depending on the simulation program. For example, if the output option is output in the ANF format (format by ANSYS), it is possible to set the dimensional unit of the model. The operations in S12 and S13 are necessary for setting the size and the like of the multilayer printed circuit board.

さらに、キーボード34の操作に従って、メディアドライブ35に装着されたメディアからシミュレーションモデルを作成するファイルを読み出し(S14)、読み出した各レイヤーのパターンをディスプレイ36に表示し、設計者等が確認できるようにする(S15)。なお、このファイルがハードディスクドライブ38やネットワークシステム上の他のコンピュータに存在するものであっても良い。   Further, in accordance with the operation of the keyboard 34, a file for creating a simulation model is read from the media loaded in the media drive 35 (S14), and the read pattern of each layer is displayed on the display 36 so that the designer can check it. (S15). Note that this file may exist in the hard disk drive 38 or another computer on the network system.

さらに、作図データファイルから前述の部品情報データを抽出して、ハードディスクドライブ38に格納しておく(S16)。なお、この処理は、S17又はS18の後に行うことも可能である。   Further, the aforementioned part information data is extracted from the drawing data file and stored in the hard disk drive 38 (S16). This process can also be performed after S17 or S18.

次に、CADプログラムの構成の関係上、配線等のパターンが閉じた図形になっていないので、パターンを閉じたものに修復する(S17)。S17について、さらに詳しく説明する。図9は、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムによるパターン修復の説明図である。ファイルから読み出したときの図形パターンは、図9(a)に示すように、ポリライン頂点I及びJが重なっており、さらに、これらとポリライン頂点Kの間が分断されている。そこで、S17では、重なったポリライン頂点を整理すると共に、分断されたポリライン頂点を接続して図9(b)に示すように修復し、RAM33に記憶しておく。なお、このような分断を生じることなしに作図データファイルを出力できるプログラムを使用する場合には、S17を省略できるようにすることが好ましい。   Next, because the pattern of the wiring or the like is not a closed figure due to the configuration of the CAD program, the pattern is restored to a closed one (S17). S17 will be described in more detail. FIG. 9 is an explanatory diagram of pattern restoration by a thermal design simulation support program for a multilayer printed circuit board. As shown in FIG. 9A, the graphic pattern read from the file has polyline vertices I and J overlapping, and the polyline vertex K is divided. Therefore, in S17, the overlapping polyline vertices are arranged, and the divided polyline vertices are connected and restored as shown in FIG. 9B, and stored in the RAM 33. When using a program that can output a drawing data file without causing such division, it is preferable that S17 can be omitted.

図6に戻り、多層プリント回路基板の層数、各レイヤーの材質、さらに作図データファイルから実装部品や基板の配線パターンなどの2次元形状に関するデータを抽出し、RAM33に記憶しておく(S18)。なお、多層プリント回路基板の全体を解析対象としない場合には、必要なものだけを抽出するようにしても良い。   Returning to FIG. 6, the number of layers of the multilayer printed circuit board, the material of each layer, and data relating to the two-dimensional shape such as the mounting component and the wiring pattern of the board are extracted from the drawing data file and stored in the RAM 33 (S18). . If the entire multilayer printed circuit board is not to be analyzed, only necessary ones may be extracted.

次に、図7に示すように、RAM33に記憶した部品情報データをキーとして部品データライブラリ及びモデル形状データベースを検索する(S19)。そして、これらのデータベースに部品情報データに対応する情報が存在するか否か確認する(S20)。そして、対応する情報が存在する場合には、実装部品等の伝熱解析に必要な物性値を抽出する。さらに、モデル形状データベースを検索して2次元形状を3次元形状に変換し、物性値と合わせて部品モデルを作成する。そして、作成した部品モデルをハードディスクドライブ38に保存する(S21)。   Next, as shown in FIG. 7, the component data library and the model shape database are searched using the component information data stored in the RAM 33 as a key (S19). Then, it is confirmed whether or not information corresponding to the part information data exists in these databases (S20). And when the corresponding information exists, the physical property value required for heat transfer analysis of a mounted component etc. is extracted. Further, the model shape database is searched to convert a two-dimensional shape into a three-dimensional shape, and a part model is created together with physical property values. Then, the created part model is stored in the hard disk drive 38 (S21).

また、S20において、部品情報データに対応する情報が存在しなかった場合には、最も近似する部品を代替部品として選択し(S22)、S21の処理を行う。なお、代替部品を選択する際のルールは、部品の分類方法や部品情報データの構造によって異なるが、例えば同系統の記号の最も近い数字を選択することをルールとする。なお、それぞれの部品とその代替部品との組合せを予めテーブル化しておき、このテーブルを利用して選択するようにしても良い。S21を終えた段階で、設計者等の作業を終了することも可能である。   If there is no information corresponding to the part information data in S20, the closest part is selected as an alternative part (S22), and the process of S21 is performed. Note that the rule for selecting an alternative part varies depending on the part classification method and the structure of the part information data, but for example, the rule is to select the closest number of the same system symbol. It should be noted that a combination of each component and its substitute component may be tabulated in advance and selected using this table. It is also possible to finish the work of the designer or the like at the stage of finishing S21.

次に、設計者等の指示に従って、伝熱解析のためのシミュレーションモデルを自動的に作成するツールを起動させる(S23)。そして、指示されたモデルを読み込み、S21で作成したモデルをディスプレイ36に表示する(S24)。そして、設計者等がS21で作成したモデルを手直しするか否かを設計者等の指示によって判断する(S25)。そして、手直しの指示があった場合には、モデルの実装部品等の手作業による入れ替えや修正を可能にする(S26)。このとき、設計者等がモデルを修正でき、かつ、入力間違い等を確認できるように、ディスプレイ36に表示されたウインドー上にモデル作成に必要となる情報を分かりやすく列挙することが非常に望ましい。また、手直しの必要がない場合にはS25からS27へ進む。   Next, a tool for automatically creating a simulation model for heat transfer analysis is activated in accordance with an instruction from a designer or the like (S23). Then, the instructed model is read, and the model created in S21 is displayed on the display 36 (S24). Then, whether or not the designer or the like modifies the model created in S21 is determined by an instruction from the designer or the like (S25). Then, when there is an instruction for reworking, it is possible to replace or modify the mounted parts of the model manually (S26). At this time, it is highly desirable to enumerate information necessary for model creation on the window displayed on the display 36 in an easy-to-understand manner so that a designer or the like can correct the model and confirm an input error. If no rework is necessary, the process proceeds from S25 to S27.

次に、図8に示すように、スルーホールを始めとして、各種パターンの厚さなどの情報をキーボード34から入力を可能にする(S27)。また、このときの入力した情報をディスプレイ36上で表示する。図11は、モデル作成に必要となる情報のディスプレイ表示例を示す説明図である。この実施例では図11のように表示するが、勿論これは一例であり、別の構成を採用しても良い。例えば、まず情報入力の対象となるパターンを表示しておき、そのパターンに必要となる厚さ等の情報を入力したら次の対象となるパターンが表示されるなどの構成であっても良い。なお、図11に示したウインドーに対してキーボード34から数値等の入力があったときには、それを直ちにディスプレイ36に表示することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 8, information such as the thickness of various patterns including through holes can be input from the keyboard 34 (S27). Further, the input information at this time is displayed on the display 36. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a display example of information necessary for model creation. In this embodiment, the display is as shown in FIG. 11, but of course this is only an example, and another configuration may be adopted. For example, it may be configured such that a pattern that is a target of information input is displayed first, and a pattern that becomes a next target is displayed when information such as a thickness necessary for the pattern is input. When a numerical value or the like is input from the keyboard 34 to the window shown in FIG. 11, it is preferably displayed immediately on the display 36.

図8に戻り、キーボード34からの指示に従って、指示されたレイヤーのパターンをディスプレイ36に表示すると共に、指定された内部樹脂パターンの抜き取りを実行し、その結果をRAM33に記憶し、さらにディスプレイ36に表示する(S28)。   Returning to FIG. 8, in accordance with the instruction from the keyboard 34, the designated layer pattern is displayed on the display 36, the designated internal resin pattern is extracted, the result is stored in the RAM 33, and the display 36 is further displayed. It is displayed (S28).

ここで、内部樹脂パターンの抜き取りについて具体的に説明しておく。図10は、内部樹脂パターンの抜き取り例を示す説明図である。図10において、20,22は金属パターン、21は樹脂パターンを示す。図10(a)に示すように、配線パターンによっては、金属パターン20と金属パターン22との間に介在している樹脂パターン21のように、孤島のような樹脂パターンを含んでいるものがある。樹脂パターン21のような金属パターン内部にあるものは、伝熱解析のためのシミュレーションモデルを自動的に作成する上で障害になる場合がある。そこで、伝熱解析の計算精度を向上させるために、設計者等の指示に従って予め抜き取っておくことがこの手順の目的である。   Here, the extraction of the internal resin pattern will be specifically described. FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of extraction of the internal resin pattern. In FIG. 10, 20 and 22 are metal patterns, and 21 is a resin pattern. As shown in FIG. 10A, some wiring patterns include a resin pattern such as an island like a resin pattern 21 interposed between the metal pattern 20 and the metal pattern 22. . What is in the metal pattern such as the resin pattern 21 may become an obstacle to automatically creating a simulation model for heat transfer analysis. Therefore, in order to improve the calculation accuracy of the heat transfer analysis, the purpose of this procedure is to extract it in advance according to instructions from the designer or the like.

図8に戻り、キーボード34からの指示に従って、指示されたトランス、CPUなどのパターンを発熱源と、発熱源が接続されるレジストパターンを設定し、さらに発熱源を部品面に指定するか、はんだ面に指定するかの設定も指示に従って行い、これらの設定情報をRAM33に記憶する(S29)。さらに、キーボード34からの指示に従って、各パターンの熱伝導率や熱放射率や、熱輻射の有無等の設定(S30)、多層プリント回路基板の設置方向、各シミュレーションプログラムに特有なオプションの設定などをRAM33に記憶する(S31)。なお、S28からS31まで設定内容についても、ディスプレイ36に表示して設計者等の確認を容易にすることが非常に望ましい。また、S27からS31までの順序は、適宜入れ替えが可能である。   Returning to FIG. 8, in accordance with the instruction from the keyboard 34, the pattern of the instructed transformer, CPU, etc. is set as a heat source and a resist pattern to which the heat source is connected, and the heat source is designated on the component surface, or soldering is performed. Whether or not to designate the surface is also set according to the instruction, and the setting information is stored in the RAM 33 (S29). Further, according to instructions from the keyboard 34, setting of thermal conductivity and thermal emissivity of each pattern, presence / absence of thermal radiation, etc. (S30), setting direction of the multilayer printed circuit board, setting of options specific to each simulation program, etc. Is stored in the RAM 33 (S31). It should be noted that it is very desirable to display the setting contents from S28 to S31 on the display 36 for easy confirmation by the designer. Further, the order from S27 to S31 can be changed as appropriate.

そして、RAM33に記憶した情報をANSYSなどの各シミュレーションプログラムに渡して伝熱解析を実行させる(S32)。解析が終了したら、その解析結果画像をシミュレーションプログラムがディスプレイ36に表示し(S33)、さらにこの画像をメディアドライブ35のメディアなどに保存する(S34)。以上で、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムを終了する。なお、伝熱解析を繰り返し実行することを容易にするために、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムを、S34の終了後にS25以降の手順を実行可能な状態で待機するようにしても良い。なお、以上の各手順の動作制御は、CPU31で行う。   And the information memorize | stored in RAM33 is passed to each simulation programs, such as ANSYS, and a heat transfer analysis is performed (S32). When the analysis is completed, the simulation program displays the analysis result image on the display 36 (S33), and further stores this image in the medium of the media drive 35 (S34). This completes the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board. In order to facilitate the repeated execution of the heat transfer analysis, the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board may stand by in a state where the procedure from S25 onward can be executed after the end of S34. . The operation control of each procedure described above is performed by the CPU 31.

また、本発明では、実施例1で説明した多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムをモデル作成に関する部分と、作成したモデルに作業者が手入力で情報を付与又は設定する部分と、を全く別個のプログラムとし、別々に利用することも可能である。この構成によれば、多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムをシミュレーションプログラムを利用することが困難な旧式のコンピュータにインストールすることができる。   In the present invention, the part related to model creation of the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board described in the first embodiment and the part where information is manually assigned or set by the operator to the created model are completely included. Separate programs can be used separately. According to this configuration, the thermal design simulation support program for the multilayer printed circuit board can be installed in an old-style computer where it is difficult to use the simulation program.

本発明の実施例における熱設計シミュレーションの作業概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | work outline | summary of the thermal design simulation in the Example of this invention. 2次元CADで作製した図面における部品の実装状態の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the mounting state of the components in the drawing produced with two-dimensional CAD. 物性値データベースのデータテーブルの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the data table of a physical-property value database. モデル形状データベースのデータテーブルの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the data table of a model shape database. 実装部品の分類方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the classification method of mounted components. 多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムの動作を示すフローチャート(1)である。It is a flowchart (1) which shows operation | movement of the thermal design simulation assistance program of a multilayer printed circuit board. 多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムの動作を示すフローチャート(2)である。It is a flowchart (2) which shows operation | movement of the thermal design simulation assistance program of a multilayer printed circuit board. 多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムの動作を示すフローチャート(3)である。It is a flowchart (3) which shows operation | movement of the thermal design simulation assistance program of a multilayer printed circuit board. 多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムによるパターン修復の説明図である。It is explanatory drawing of the pattern restoration by the thermal design simulation support program of a multilayer printed circuit board. 内部樹脂パターンの抜き取り例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the extraction example of an internal resin pattern. モデル作成に必要となる情報のディスプレイ表示例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a display display of the information required for model creation. 多層プリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラムをインストールしたコンピュータの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the computer which installed the thermal design simulation assistance program of the multilayer printed circuit board. 図12に示したコンピュータを含むネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the network system containing the computer shown in FIG. 本件発明者が課題の解決を図ったシミュレーションモデルの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the simulation model which this inventor aimed at solution of a subject. 本発明者が課題の解決を図った熱設計シミュレーションの作業概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | work outline | summary of the thermal design simulation which this inventor aimed at solution of a subject. 従来技術に係る2層以上で構成されたプリント回路基板の熱設計シミュレーション方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the thermal design simulation method of the printed circuit board comprised by two or more layers based on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10:熱設計シミュレーションモデル
10a:第1層
10b:第2層
10c:第3層
10d:第4層
11a〜11h:配線パターン
12a〜12l:スルーホール
13a,13b:発熱源
14a〜14d:樹脂
20:金属パターン
21:樹脂パターン
22:金属パターン
31:CPU
32:ROM
33:RAM
34:キーボード
35:メディアドライブ
36:ディスプレイ
37:ネットワークインタフェース
38:ハードディスクドライブ
39:バス
40:熱設計シミュレーションモデル
40a:第1層
40b:第2層
40c:第3層
40d:第4層
41a〜41h:配線パターン
42a〜42l:スルーホール
43a,43b:発熱源
44a〜44d:樹脂
10: Thermal design simulation model 10a: First layer 10b: Second layer 10c: Third layer 10d: Fourth layers 11a-11h: Wiring patterns 12a-12l: Through holes 13a, 13b: Heat sources 14a-14d: Resin 20 : Metal pattern 21: Resin pattern 22: Metal pattern 31: CPU
32: ROM
33: RAM
34: keyboard 35: media drive 36: display 37: network interface 38: hard disk drive 39: bus 40: thermal design simulation model 40a: first layer 40b: second layer 40c: third layer 40d: fourth layers 41a-41h : Wiring patterns 42a to 42l: Through holes 43a and 43b: Heat generation sources 44a to 44d: Resin

Claims (5)

2以上のレイヤーを積層した構造を持つプリント回路基板をモデル化し、該モデルに対して伝熱解析を行って該プリント回路基板の予測することにより、コンピュータ上で前記プリント回路基板の熱設計を支援するプリント回路基板の熱設計シミュレーション方法であって、
CADシステムで生成された前記プリント回路基板及び前記プリント回路基板に実装される実装部品の2次元CAD形式のデータファイルを準備し、
該データファイルから、前記プリント回路基板及び前記実装部品のレイヤーの情報と、前記実装部品の識別情報を前記コンピュータに入力し、
前記レイヤーの中から伝熱解析に必要な解析対象レイヤーを選択し、
それぞれの前記解析対象レイヤーに関連する前記実装部品の前記識別情報を用いて、プリント基板に実装可能な部品の属性情報を格納した部品ライブラリに前記実装部品の属性情報があるか否か判断して、前記実装部品の属性情報がある場合にはこの属性情報を取得し、該部品ライブラリに前記実装部品の属性情報が存在しない場合には前記実装部品に機能的に最も近似する代替部品の属性情報を取得し、
前記解析対象レイヤーの厚さに関する情報を前記コンピュータに入力し、
前記プリント回路基板に形成されるビアホールに関する情報を前記コンピュータに入力し、
前記解析対象レイヤーに発熱する実装部品が存在する場合には、該発熱する実装部品が発熱源であることを示す情報を前記コンピュータに入力し、
前記プリント回路基板の層間樹脂、配線パターン及ビアの材質に関する情報、前記プリント回路基板の雰囲気の温度、及び、前記プリント回路基板から該雰囲気への熱放射に関する情報を前記コンピュータに入力し、
前記コンピュータに入力したすべての情報と、前記実装部品の属性情報又は前記代替部品の属性情報とを熱解析の実行可能なシミュレーションシステムに入力し、
該シミュレーションシステムにおいて熱解析を実行することを特徴とするプリント回路基板の熱設計シミュレーション方法。
Supports thermal design of the printed circuit board on a computer by modeling a printed circuit board having a structure in which two or more layers are laminated, and conducting a heat transfer analysis on the model to predict the printed circuit board. A printed circuit board thermal design simulation method comprising:
Preparing a data file in a two-dimensional CAD format of the printed circuit board generated by a CAD system and a mounting component mounted on the printed circuit board;
From the data file, the printed circuit board and the mounting component layer information, and the mounting component identification information is input to the computer,
Select the analysis target layer necessary for heat transfer analysis from the above layers,
Using the identification information of the mounted component related to each analysis target layer, it is determined whether or not there is attribute information of the mounted component in a component library storing component attribute information that can be mounted on a printed circuit board. If there is attribute information of the mounted component, the attribute information is acquired. If the attribute information of the mounted component does not exist in the component library, the attribute information of the substitute component that is functionally closest to the mounted component. Get
Input information about the thickness of the analysis target layer into the computer,
Input information about via holes formed in the printed circuit board into the computer,
When there is a mounted component that generates heat in the analysis target layer, information indicating that the generated mounted component is a heat generation source is input to the computer,
Information on the interlayer resin of the printed circuit board, wiring pattern and via material, temperature of the atmosphere of the printed circuit board, and information on heat radiation from the printed circuit board to the atmosphere are input to the computer,
All information input to the computer and the attribute information of the mounted component or the attribute information of the alternative component are input to a simulation system capable of executing thermal analysis,
A thermal design simulation method for a printed circuit board, wherein thermal analysis is executed in the simulation system.
前記部品ライブラリは、少なくとも、プリント基板に実装可能な各部品の識別情報と、これらの部品の属性情報であるこれらの名称、物性値、形状及び高さに関する情報とが格納されていることを特徴とする請求項1に記載のプリント回路基板の熱設計シミュレーション支援方法。 The component library stores at least identification information of each component that can be mounted on a printed circuit board, and information related to the name, property value, shape, and height, which are attribute information of these components. The thermal design simulation support method for a printed circuit board according to claim 1. 前記部品ライブラリは、これに格納されている前記部品同士の機能的近似性によって規定された部品分類情報が格納されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプリント回路基板の熱設計シミュレーション支援方法。 3. The printed circuit board according to claim 1, wherein the component library stores component classification information defined by functional proximity between the components stored in the component library. 4. Thermal design simulation support method. 2以上のレイヤーを積層した構造を持つプリント回路基板及び該プリント回路基板に実装される実装部品の2次元CAD形式の作図データファイルから全てのレイヤーの情報を取得して記憶手段に保存する第1の手順と、
前記記憶手段に保存した前記レイヤーの情報の中から伝熱解析に必要な解析対象レイヤーを選択する第2の手順と、
それぞれの前記解析対象レイヤーに関連する前記実装部品の識別情報を前記記憶手段に保存した前記レイヤーの情報の中から読み出し、該識別情報を用いてプリント基板に実装可能な部品の属性情報が格納された部品ライブラリに前記実装部品の属性情報があるか否か判断して、前記実装部品の属性情報がある場合にはこの属性情報を取得し、該部品ライブラリに前記実装部品の属性情報が存在しない場合には前記実装部品に属性が近似する代替部品の属性情報を取得する第3の手順と、
入力手段から入力された、前記プリント回路基板に形成されるビアホールに関する情報を前記記憶手段に保存する第4の手順と、
入力手段から入力された、前記解析対象レイヤーに存在する発熱源となる実装部品を特定する情報を前記記憶手段に保存する第5の手順と、
入力手段から入力された、前記プリント回路基板の層間樹脂、配線パターン及ビアの材質に関する情報、前記プリント回路基板の雰囲気の温度、及び、前記プリント回路基板から該雰囲気への熱放射に関する情報を前記記憶手段に保存する第6の手順と、
前記記憶手段に記憶されている入力手段から入力されたすべての情報と、前記部品の属性情報又は前記部代替部品の属性情報とを熱解析の実行可能なシミュレーションシステムにおいて利用可能な所定形式データに変換する第7の手順と、
前記所定形式データをファイルとして出力する第8の手順と、
をコンピュータ上で実行することを特徴とするプリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラム。
First, information of all layers is acquired from a printed circuit board having a structure in which two or more layers are stacked and a drawing data file in a two-dimensional CAD format of a mounted component mounted on the printed circuit board, and is stored in a storage unit. And the steps
A second procedure for selecting an analysis target layer necessary for heat transfer analysis from the layer information stored in the storage means;
The identification information of the mounted component related to each analysis target layer is read out from the layer information stored in the storage means, and attribute information of components that can be mounted on a printed circuit board using the identification information is stored. It is determined whether or not there is attribute information of the mounted component in the component library, and if there is attribute information of the mounted component, this attribute information is acquired, and the attribute information of the mounted component does not exist in the component library In this case, a third procedure for acquiring attribute information of an alternative part whose attribute approximates to the mounted part;
A fourth procedure for storing, in the storage means, information on via holes formed in the printed circuit board, input from the input means;
A fifth procedure for storing, in the storage unit, information specifying a mounting component that is input from the input unit and serves as a heat source existing in the analysis target layer;
Information regarding the interlayer resin of the printed circuit board, the wiring pattern and the material of the via, the temperature of the atmosphere of the printed circuit board, and the information regarding the heat radiation from the printed circuit board to the atmosphere input from the input means A sixth procedure for storing in the storage means;
All the information input from the input means stored in the storage means and the attribute information of the part or the attribute information of the part replacement part are converted into predetermined format data that can be used in a simulation system capable of performing thermal analysis. A seventh procedure to convert;
An eighth procedure for outputting the predetermined format data as a file;
Is executed on a computer, a thermal design simulation support program for a printed circuit board.
前記第3の手順において、該部品ライブラリに前記部品の属性情報が存在しない場合に、前記部品ライブラリに格納されているそれぞれの前記部品同士の機能的近似性によって規定された部品分類情報を前記ライブラリから読み出し、該部品分類情報から前記実装部品に機能的に最も近似する部品を前記代替部品とする処理を実行することを特徴とする請求項4に記載のプリント回路基板の熱設計シミュレーション支援プログラム。 In the third procedure, if the component attribute information does not exist in the component library, the component classification information defined by the functional proximity of the components stored in the component library is stored in the library. 5. The thermal design simulation support program for a printed circuit board according to claim 4, wherein a process that uses the component classification information as a substitute component that is functionally closest to the mounted component is executed from the component classification information.
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