JP2007114930A - Physical phenomenon analysis support method, physical phenomenon analysis support system, physical phenomenon analysis support program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第１の物理現象解析の結果または実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析を支援するための物理現象解析支援方法、物理現象解析支援システム、および物理現象解析支援プログラムに係り、特に、第２の物理現象解析のモデル作成を効率的に行うのに好適な物理現象解析支援方法、物理現象解析支援システム、および物理現象解析支援プログラムに関する。 The present invention relates to a physical phenomenon analysis support method, a physical phenomenon analysis support system, and a physical phenomenon analysis support program for supporting the second physical phenomenon analysis performed based on the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment. In particular, the present invention relates to a physical phenomenon analysis support method, a physical phenomenon analysis support system, and a physical phenomenon analysis support program suitable for efficiently creating a model for second physical phenomenon analysis.
半導体装置や電子機器の現象シミュレーションにおいては、熱流体や熱伝導、変形・応力解析などの連成問題（第１の物理現象解析の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析）になる場合も多い。各現象に応じて、現象解析用の汎用解析ソフトが広く用いられているが、各ソフトを用いて現象の連成解析を行うにあたり、境界条件や負荷条件の受け渡しや、各現象に対して合理的な解析モデルを作成するのに多大な労力を必要とする場合が多い。 In the phenomenon simulation of semiconductor devices and electronic devices, there may be coupled problems (second physical phenomenon analysis based on the results of the first physical phenomenon analysis) such as thermal fluid, heat conduction, deformation / stress analysis, etc. Many. General-purpose analysis software for analyzing phenomena is widely used according to each phenomenon, but when performing coupled analysis of phenomena using each software, boundary conditions and load conditions are passed and rationalized for each phenomenon. In many cases, a great amount of labor is required to create a typical analysis model.
本願が開示する方法に直接的に関連する従来文献は発見されていない。下記特許文献１は、Ｘ線を使って構造を画像化する技術に関している。下記特許文献２は、ビットマップ画像データを用いる点で本願とわずかな共通点を有している過ぎない。
本発明は、第１の物理現象解析の結果または実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析を支援するための物理現象解析支援方法、物理現象解析支援システム、および物理現象解析支援プログラムにおいて、上記第２の物理現象解析を行うため効率的にモデル作成することが可能な物理現象解析支援方法、物理現象解析支援システム、および物理現象解析支援プログラムを提供することを目的とする。 The present invention relates to a physical phenomenon analysis support method, a physical phenomenon analysis support system, and a physical phenomenon analysis support program for supporting a second physical phenomenon analysis performed based on a result of a first physical phenomenon analysis or an experiment result. It is an object of the present invention to provide a physical phenomenon analysis support method, a physical phenomenon analysis support system, and a physical phenomenon analysis support program that can efficiently create a model for performing the second physical phenomenon analysis.
本発明の一態様に係る物理現象解析支援方法は、第１の物理現象解析の結果または実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析を支援するための物理現象解析支援方法であって、前記第２の物理現象解析の解析対象に関する３次元設計図または３次元構造解析結果から、該解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面の情報を、該断面それぞれ内における位置に対応づけられた使用材料または材料の２次元画像データとして得る第１の工程と、前記解析対象を前記第２の物理現象解析のためメッシュ分割し、該メッシュ分割により生じた各要素の使用材料または材料を、前記複数の位置における断面についての前記２次元画像データを使って特定し解析モデルを生成する第２の工程と、前記第１の物理現象解析の結果または前記実験の結果から、前記解析対象についての前記ある１次元変位の異なる複数の位置における断面のある物理量の分布情報を、該断面それぞれ内におけるコンター図形データとして生成する第３の工程と、前記第２の物理現象解析の境界条件または負荷条件の少なくとも一部として、前記メッシュ分割により生じた前記各要素または該各要素により生じる各節点に、前記複数のコンター図形データを使って物理量を対応させる第４の工程とを具備する。 A physical phenomenon analysis support method according to an aspect of the present invention is a physical phenomenon analysis support method for supporting a second physical phenomenon analysis performed based on a result of a first physical phenomenon analysis or an experiment result, From the three-dimensional design drawing or the three-dimensional structural analysis result related to the analysis target of the second physical phenomenon analysis, information on cross sections at a plurality of different one-dimensional displacement positions on the analysis target is set to positions within the cross sections. A first step of obtaining two-dimensional image data of the used material or material associated with each other, and dividing the analysis object into a mesh for the second physical phenomenon analysis, and the material used for each element generated by the mesh division or A second step of specifying a material by using the two-dimensional image data of the cross sections at the plurality of positions and generating an analysis model, and a result of the first physical phenomenon analysis Alternatively, from the result of the experiment, a third step of generating distribution information of a physical quantity having a cross section at a plurality of different positions of the one-dimensional displacement with respect to the analysis target as contour graphic data in each of the cross sections, As at least a part of the boundary condition or load condition of the second physical phenomenon analysis, the physical quantities are associated with the elements generated by the mesh division or the nodes generated by the elements by using the plurality of contour graphic data. And a fourth step.
また、本発明の一態様に係る物理現象解析支援システムは、第１の物理現象解析の結果または実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析を支援するための物理現象解析支援システムであって、前記第２の物理現象解析の解析対象に関する３次元設計図または３次元構造解析結果から、該解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面の情報を、該断面それぞれ内における位置に対応づけられた使用材料または材料の２次元画像データとして得る第１の手段と、前記解析対象を前記第２の物理現象解析のためメッシュ分割し、該メッシュ分割により生じた各要素の使用材料または材料を、前記複数の位置における断面についての前記２次元画像データを使って特定し解析モデルを生成する第２の手段と、前記第１の物理現象解析の結果または前記実験の結果から、前記解析対象についての前記ある１次元変位の異なる複数の位置における断面のある物理量の分布情報を、該断面それぞれ内におけるコンター図形データとして生成する第３の手段と、前記第２の物理現象解析の境界条件または負荷条件の少なくとも一部として、前記メッシュ分割により生じた前記各要素または該各要素により生じる各節点に、前記複数のコンター図形データを使って物理量を対応させる第４の手段とを具備する。 A physical phenomenon analysis support system according to an aspect of the present invention is a physical phenomenon analysis support system for supporting a second physical phenomenon analysis performed based on a result of a first physical phenomenon analysis or an experiment result. From the three-dimensional design drawing or the three-dimensional structural analysis result related to the analysis target of the second physical phenomenon analysis, information on cross sections at a plurality of different one-dimensional displacements about the analysis target is obtained in each of the cross sections. A first means for obtaining a material to be used or a two-dimensional image data of the material corresponding to the position, and dividing the mesh for analysis of the second physical phenomenon, and using each element generated by the mesh division A second means for identifying a material or a material using the two-dimensional image data of the cross-sections at the plurality of positions and generating an analysis model; and the first object From the result of the phenomenon analysis or the result of the experiment, a third distribution information of physical quantities having cross sections at a plurality of different positions of the one-dimensional displacement of the analysis target is generated as contour graphic data in each of the cross sections. And at least a part of the boundary condition or load condition of the second physical phenomenon analysis, using the plurality of contour graphic data for each element generated by the mesh division or each node generated by each element And a fourth means for making the physical quantity correspond.
また、本発明の一態様に係る物理現象解析支援プログラムは、第１の物理現象解析の結果または実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析を支援するための物理現象解析支援プログラムであって、前記第２の物理現象解析の解析対象に関する３次元設計図または３次元構造解析結果から、該解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面の情報を、該断面それぞれ内における位置に対応づけられた使用材料または材料の２次元画像データとして得る第１のステップと、前記解析対象を前記第２の物理現象解析のためメッシュ分割し、該メッシュ分割により生じた各要素の使用材料または材料を、前記複数の位置における断面についての前記２次元画像データを使って特定し解析モデルを生成する第２のステップと、前記第１の物理現象解析の結果または前記実験の結果から、前記解析対象についての前記ある１次元変位の異なる複数の位置における断面のある物理量の分布情報を、該断面それぞれ内におけるコンター図形データとして生成する第３のステップと、前記第２の物理現象解析の境界条件または負荷条件の少なくとも一部として、前記メッシュ分割により生じた前記各要素または該各要素により生じる各節点に、前記複数のコンター図形データを使って物理量を対応させる第４のステップとをコンピュータに実行させる。 The physical phenomenon analysis support program according to one aspect of the present invention is a physical phenomenon analysis support program for supporting the second physical phenomenon analysis performed based on the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment. From the three-dimensional design drawing or the three-dimensional structural analysis result related to the analysis target of the second physical phenomenon analysis, information on cross sections at a plurality of different one-dimensional displacements about the analysis target is obtained in each of the cross sections. A first step of obtaining a material to be used corresponding to a position or two-dimensional image data of the material; dividing the analysis object into a mesh for the second physical phenomenon analysis; and using each element generated by the mesh division A second step of identifying a material or material using the two-dimensional image data for the cross-section at the plurality of locations and generating an analytical model; From the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment, the distribution information of the physical quantity having a cross section at a plurality of different positions of the one-dimensional displacement with respect to the analysis target as contour graphic data in each of the cross sections. The plurality of contours may be applied to each element generated by the mesh division or each node generated by each element as at least part of a boundary condition or load condition of the third step of generating and the second physical phenomenon analysis. The computer is caused to execute the fourth step of associating the physical quantity with the graphic data.
本発明によれば、第１の物理現象解析の結果または実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析を支援するための物理現象解析支援方法、物理現象解析支援システム、および物理現象解析支援プログラムにおいて、上記第２の物理現象解析を行うため効率的にモデル作成することが可能な物理現象解析支援方法、物理現象解析支援システム、および物理現象解析支援プログラムを提供できる。 According to the present invention, the physical phenomenon analysis support method, the physical phenomenon analysis support system, and the physical phenomenon analysis support for supporting the second physical phenomenon analysis performed based on the result of the first physical phenomenon analysis or the experiment result In the program, a physical phenomenon analysis support method, a physical phenomenon analysis support system, and a physical phenomenon analysis support program capable of efficiently creating a model for performing the second physical phenomenon analysis can be provided.
本発明の一態様に係る物理現象解析支援方法では、第１の物理現象解析の結果または実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析を支援するため、以下のような工程を有している。まず、解析対象に関する３次元設計図（いわゆるＣＡＤデータ）または３次元構造解析結果から、該解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面の情報を、該断面それぞれ内における位置に対応づけられた使用材料または材料の２次元画像データとして得る。ある１次元変位としては例えばｘ、ｙ、ｚ座標系でのいずれかの座標値とすることができる。２次元画像データとしては、ビットマップ画像データを用いることができる。ビットマップ画像データにおいて使用材料または材料の違いは、例えば色を変えることによって表現することができる。物理現象解析には、熱流体解析、熱伝導解析、変形解析、応力解析、信号伝送解析、電磁界解析などが例示できる。 The physical phenomenon analysis support method according to an aspect of the present invention includes the following steps to support the second physical phenomenon analysis performed based on the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment. Yes. First, from the three-dimensional design drawing (so-called CAD data) on the analysis target or the three-dimensional structural analysis result, the information on the cross section at a plurality of different one-dimensional displacement positions on the analysis target corresponds to the position in each of the cross sections. Obtained as two-dimensional image data of the used material or material attached. As a certain one-dimensional displacement, for example, any coordinate value in the x, y, z coordinate system can be used. Bitmap image data can be used as the two-dimensional image data. The material used or the difference in material in the bitmap image data can be expressed by, for example, changing the color. Examples of physical phenomenon analysis include thermal fluid analysis, heat conduction analysis, deformation analysis, stress analysis, signal transmission analysis, electromagnetic field analysis, and the like.
次に、解析対象を第２の物理現象解析のためメッシュ分割し、該メッシュ分割により生じた各要素の使用材料または材料を、上記複数断面での２次元画像データを使って特定する。例えば各要素内における特定色のビットマップ画像データのうち最大領域を占めるものをその使用材料または材料と特定する。各要素の使用材料または材料を特定することにより解析モデルの生成（だだし境界条件、付加条件などは未設定）となる。 Next, the object to be analyzed is divided into meshes for the second physical phenomenon analysis, and the materials or materials used for the elements generated by the mesh division are specified using the two-dimensional image data of the plurality of cross sections. For example, the material occupying the maximum area among the bitmap image data of a specific color in each element is specified as the material to be used or the material. An analysis model is generated by specifying the material or material used for each element (however, boundary conditions and additional conditions are not set).
次に、第１の物理現象解析の結果または実験の結果から、解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面のある物理量（例えば温度）の分布情報を、該断面それぞれ内におけるコンター（等高線）図形データとして生成する。ある１次元変位としては例えばｘ、ｙ、ｚ座標系でのいずれかの座標値とすることができる。コンター図形データとしては、例えば、物理量に応じて色レベル（飽和度）や色相を対応させたビットマップ画像データとすることができる。この段落に記述した工程は、上記２つの工程とは独立して行うことができる。 Next, from the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment, the distribution information of a physical quantity (for example, temperature) having a cross section at a plurality of different positions of a certain one-dimensional displacement with respect to the analysis target (Contour line) Generated as graphic data. As a certain one-dimensional displacement, for example, any coordinate value in the x, y, z coordinate system can be used. The contour graphic data can be, for example, bitmap image data in which a color level (saturation degree) or a hue is associated with a physical quantity. The steps described in this paragraph can be performed independently of the two steps.
そして、第２の物理現象解析の境界条件または負荷条件の少なくとも一部として、上記のメッシュ分割により生じた各要素または該各要素により生じる各節点に、上記の複数のコンター図形データを使って物理量を対応させる。例えば、コンター図形データが物理量に応じて色レベルを対応させたビットマップ画像データであれば、各要素内における特定色レベルのビットマップ画像データのうち最大領域を占めるものに応じて物理量を与えることができる。このようにして第２の物理現象解析の境界条件を設定することができる。以上により、境界条件または負荷条件の設定を含めて第２の物理現象解析を行うため効率的にモデル作成ができる。 Then, as at least a part of the boundary condition or load condition of the second physical phenomenon analysis, each element generated by the mesh division or each node generated by the element is used as a physical quantity using the plurality of contour graphic data. To correspond. For example, if the contour graphic data is bitmap image data that corresponds to the color level according to the physical quantity, the physical quantity is given according to the one that occupies the maximum area among the bitmap image data of a specific color level in each element. Can do. In this way, the boundary condition for the second physical phenomenon analysis can be set. As described above, since the second physical phenomenon analysis including the setting of the boundary condition or the load condition is performed, the model can be efficiently created.
本発明の実施態様として、前記第２の工程が、前記解析モデルにおける少なくともひとつのある使用材料の領域について再度メッシュ分割を行う工程と、該再度のメッシュ分割で生じた使用材料の異なる領域間のメッシュ不連続部を、運動学的拘束、多点拘束、または結合接触対で接続する工程とを含む、とすることができる。このような再度のメッシュ分割を行うと、使用材料の異なる領域間にメッシュ不連続部が発生するので、これを不都合なく接続するための方策の例である。再度のメッシュ分割によれば、メッシュが粗くてもよい部位には粗い設定をすることができる。これにより、解析効率を向上することができる。 As an embodiment of the present invention, the second step includes a step of performing mesh division again on at least one region of the used material in the analysis model, and a region between different regions of the material used generated in the second mesh division. Connecting the mesh discontinuities with kinematic constraints, multi-point constraints, or coupled contact pairs. When such mesh division is performed again, mesh discontinuities occur between different regions of the material used. This is an example of a measure for connecting these without inconvenience. According to the mesh division again, a rough setting can be made for a portion where the mesh may be coarse. Thereby, analysis efficiency can be improved.
また、実施態様として、前記第２の物理現象解析が、前記第１の物理現象解析の解析モデルに比して時空間的にスケールの小さな解析モデルを用いる解析である、とすることができる。これは、第１の物理現象解析を、全体を表す解析モデルを適用して行い、第２の物理現象解析をその全体を構成する各ユニットセルについて行う場合に有用である。第２の物理現象解析に必要な各ユニットセルについての境界条件（熱的境界条件、変形拘束条件、電磁場拘束条件など）を効率的に設定することができる。 As an embodiment, the second physical phenomenon analysis may be an analysis using an analysis model having a small scale in space and time as compared with the analysis model of the first physical phenomenon analysis. This is useful when the first physical phenomenon analysis is performed by applying an analysis model representing the whole, and the second physical phenomenon analysis is performed for each unit cell constituting the whole. Boundary conditions (thermal boundary conditions, deformation constraint conditions, electromagnetic field constraint conditions, etc.) for each unit cell necessary for the second physical phenomenon analysis can be set efficiently.
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る物理現象解析支援システムの構成および動作フローを示す図である。図１に示すようにこのシステムは、処理部１０、３次元ＣＡＤデータベース２０、解析結果（または実験結果）の保持データベース３０を有する。処理部１０では、図示するようなフローで処理が行われる。これらの処理において、必要に応じて３次元ＣＡＤデータベース２０または保持データベース３０が用いられる。 Based on the above, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration and an operation flow of a physical phenomenon analysis support system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this system includes a processing unit 10, a three-dimensional CAD database 20, and an analysis result (or experiment result) holding database 30. In the processing unit 10, processing is performed according to a flow as illustrated. In these processes, the three-dimensional CAD database 20 or the holding database 30 is used as necessary.
処理部１０は、例えば、マイクロプロセッサやメモリ、ハードディスクなどのハードウエアと、これらのハードウエア上で動作するオペレーティングシステム等の基本ソフトウエアやアプリケーションプログラムなどとによって構成することが可能である。３次元ＣＡＤデータベース２０、保持データベース３０には、それぞれ、ハードディスクなどの記憶装置を用いることができる。 The processing unit 10 can be configured by, for example, hardware such as a microprocessor, a memory, and a hard disk, and basic software such as an operating system operating on these hardware, application programs, and the like. A storage device such as a hard disk can be used for each of the three-dimensional CAD database 20 and the holding database 30.
以下、図１に示した物理現象解析支援システムの動作を説明する。ここでは、一例として解析対象が半導体装置である場合を例に挙げ、必要に応じて図２ないし図６をも参照する。 The operation of the physical phenomenon analysis support system shown in FIG. 1 will be described below. Here, a case where the analysis target is a semiconductor device is taken as an example, and FIGS. 2 to 6 are also referred to as necessary.
まず、物理現象の解析対象に対してその断面を指定し、３次元ＣＡＤデータベース２０にあるデータを用いて、各断面における材料を特定色で示すビットマップ画像データを生成する（ステップ１１）。解析対象は、すでに第１の物理現象解析（ここでは例えば熱流体解析）がなされているものとする。この結果データは保持データベース３０に保持されている。断面の指定は、ある１次元変位の異なる複数の位置の指定として行う。ここでは、図２に示すような半導体装置が解析対象である。図２は、解析対象の一例としての半導体装置を示す上面図である。 First, a cross section is designated for a physical phenomenon analysis target, and bitmap image data indicating a material in each cross section with a specific color is generated using data in the three-dimensional CAD database 20 (step 11). It is assumed that the analysis target has already been subjected to the first physical phenomenon analysis (here, for example, thermal fluid analysis). The result data is held in the holding database 30. The cross section is specified as a plurality of positions having different one-dimensional displacements. Here, a semiconductor device as shown in FIG. FIG. 2 is a top view showing a semiconductor device as an example of an analysis target.
断面の指定として、図２に示すように、材料構成が異なるごとの断面の指定（断面１〜断面９）とすると、より少ない断面の指定で効率がよい。図２において、符号４１はマザーボード、符号４２はフィン、符号４３は基板、符号４４はヒートスプレッダ、符号４５はアンダーフィル樹脂、符号４６はＣＰＵである。このような断面の指定は、３次元ＣＡＤデータベース２０にあるデータに基づいて、材料構成が異なるごとの、ソフトウエアによる自動的な断面の指定とすると利便性が高い。または、３次元ＣＡＤデータベース２０にあるデータに基づいて図２に示すような表示をさせたあとに、この表示上からユーザが指定するようにしてもよい。 As shown in FIG. 2, when the cross section is designated every time the material configuration is different (cross section 1 to cross section 9) as shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 41 is a mother board, reference numeral 42 is a fin, reference numeral 43 is a substrate, reference numeral 44 is a heat spreader, reference numeral 45 is an underfill resin, and reference numeral 46 is a CPU. Such cross-section designation is highly convenient when automatic cross-section designation is performed by software for each material configuration based on data in the three-dimensional CAD database 20. Alternatively, after the display as shown in FIG. 2 is made based on the data in the three-dimensional CAD database 20, the user may specify from the display.
図２に示すような断面の指定がなされると、処理部１０は、３次元ＣＡＤデータベース２０にあるデータに基づいて、例えば、断面１については図３（ａ）に示すようなビットマップ画像データ、断面５については図４に示すようなビットマップ画像データ、断面９については図５に示すようなビットマップ画像データをそれぞれ生成し、表示を行う（他の断面も同様）。図３（ａ）、図４、図５における地模様（パターン）の違いは色の違いを示しており、色の違いにより使用材料の違いを示している。なお、符号５１は空気、符号５２は半田、符号５３は樹脂、符号５４は樹脂、符号５５は半田、符号５６は樹脂である。他の符号は図２と同様である。 When the cross section as shown in FIG. 2 is designated, the processing unit 10 uses, for example, bitmap image data as shown in FIG. For the cross section 5, bitmap image data as shown in FIG. 4 is generated, and for the cross section 9, bitmap image data as shown in FIG. 5 is generated and displayed (the same applies to the other cross sections). 3A, FIG. 4 and FIG. 5 show differences in color, and differences in color indicate differences in materials used. Reference numeral 51 is air, reference numeral 52 is solder, reference numeral 53 is resin, reference numeral 54 is resin, reference numeral 55 is solder, and reference numeral 56 is resin. Other symbols are the same as those in FIG.
次に、第２の物理現象解析（ここでは例えば熱−変形解析）のために、解析対象について要素の大きさまたは分割数の、ユーザによる入力指定を行い、これにより解析対象をメッシュ分割する（ステップ１２）。このメッシュ分割を行うことで、例えば図２における断面１では図３（ｂ）に示すように分割がされることになる。他の断面についても同様に分割がされることになる。 Next, for the second physical phenomenon analysis (here, heat-deformation analysis, for example), the user specifies the size or the number of divisions for the analysis target, and the analysis target is divided into meshes ( Step 12). By performing this mesh division, for example, the cross section 1 in FIG. 2 is divided as shown in FIG. The other cross sections are similarly divided.
次に、メッシュ分割で生じた各要素の使用材料を、上記で生成された各ビットマップ画像データを用いて特定する（ステップ１３）。例えば、各要素内における特定色のビットマップ画像データのうち最大領域を占めるもの（最大数のもの）をその要素の使用材料として特定することができる。使用材料が特定されればその物性値（例えば誘電率、熱伝導率、弾性係数、膨張係数など）はその材料に固有のものとして一意に決定できる。また、別の特定方法として、各要素内における特定色のビットマップ画像データの存在割合に応じて中間的な物性値を有する材料として特定することもできる。以上の処理により第２の物理現象解析の解析モデルが確定する。ただし、その境界条件ないしは負荷条件はまだ与えられていない。 Next, the material used for each element generated by mesh division is specified using each bitmap image data generated above (step 13). For example, the bitmap image data of a specific color in each element can be specified as the material used for the element (the maximum number) that occupies the maximum area. If the material to be used is specified, its physical property values (for example, dielectric constant, thermal conductivity, elastic coefficient, expansion coefficient, etc.) can be uniquely determined as being unique to the material. As another identification method, a material having an intermediate physical property value can be identified in accordance with the existence ratio of bitmap image data of a specific color in each element. The analysis model for the second physical phenomenon analysis is determined by the above processing. However, the boundary condition or load condition has not been given yet.
次に、上記の解析対象において断面を指定し、その各断面における物理量（例えば温度など）の分布状態を色レベル（飽和度、または色相としてもよい）に対応させたビットマップ画像データを生成する（ステップ１４）。断面の指定は、上記で説明したメッシュ分割に対応した指定（自動または手動）とすることができる。このビットマップ画像データの生成には、保持データベース３０に保持された第１の物理現象解析（ここでは熱流体解析）の結果が利用される。ここで生成されるビットマップ画像データは、色レベル（飽和度）に物理量が対応したコンター図形データである。例えば、図２における断面１については図６に示すようにビットマップ画像データが生成される。他の断面も同様である。図６における地模様（パターン）の違いは色レベルの違いを示しており、色レベルの違いにより物理量（ここでは温度）の違いを示している。 Next, a cross section is specified in the analysis target, and bitmap image data in which a physical quantity (for example, temperature) distribution state in each cross section is associated with a color level (saturation degree or hue may be generated) is generated. (Step 14). The designation of the cross section can be designated (automatic or manual) corresponding to the mesh division described above. For the generation of the bitmap image data, the result of the first physical phenomenon analysis (here, thermal fluid analysis) held in the holding database 30 is used. The bitmap image data generated here is contour graphic data in which a physical quantity corresponds to a color level (saturation degree). For example, for the cross section 1 in FIG. 2, bitmap image data is generated as shown in FIG. The same applies to the other cross sections. The difference in the ground pattern (pattern) in FIG. 6 indicates the difference in color level, and the difference in physical quantity (here, temperature) indicates the difference in color level.
次に、ステップ１２のメッシュ分割で生じた各要素（またはこれらの要素による各節点）に、上記の物理量分布のビットマップ画像データを使って物理量を対応させる（ステップ１５）。例えば、断面１で言えば、図３（ｂ）に示すようなメッシュ分割で生じた各要素（またはこれらの要素による各節点）に、図６に示すような温度分布のビットマップ画像データ（コンター図形データ）を用いて物理量（温度）を対応づける。より具体的には、各要素内における特定色レベルのビットマップ画像データのうち最大領域を占めるもの（最大数のもの）をその要素の物理量として対応づけることができる。他の断面でも同様である。このような物理量の対応づけにより、第２の物理現象解析の解析モデルに対して容易に境界条件や負荷条件を与えることができる。 Next, the physical quantity is made to correspond to each element (or each node by these elements) generated by the mesh division of step 12 using the bitmap image data of the physical quantity distribution (step 15). For example, in section 1, bitmap image data (contour) of temperature distribution as shown in FIG. 6 is applied to each element (or each node by these elements) generated by mesh division as shown in FIG. The physical quantity (temperature) is associated using the graphic data. More specifically, bitmap image data of a specific color level in each element can be associated as a physical quantity of that element that occupies the maximum area (the maximum number). The same applies to other cross sections. By associating such physical quantities, boundary conditions and load conditions can be easily given to the analysis model of the second physical phenomenon analysis.
以上で、第２の物理現象解析について解析モデルが生成されかつこれに境界条件（または負荷条件）が与えられたので、次にこの解析を行うことができる（ステップ１６）。以上により、この実施形態によれば、第２の物理現象解析で必要な解析モデルを、境界条件や負荷条件を含めて効率的に生成することができる。よって、第１の物理現象解析から第２の物理現象解析に円滑に移行できる。 As described above, since the analysis model is generated for the second physical phenomenon analysis and the boundary condition (or load condition) is given thereto, this analysis can be performed next (step 16). As described above, according to this embodiment, the analysis model necessary for the second physical phenomenon analysis can be efficiently generated including the boundary condition and the load condition. Therefore, it is possible to smoothly shift from the first physical phenomenon analysis to the second physical phenomenon analysis.
次に、半導体装置とは別のものを解析対象とした例について図７ないし図９を参照して説明する。この例では、解析対象は電子機器（パソコン）である。上記の例と同様に、まずこのパソコンについて断面の指定を行う。その態様は図７に示す通りである。図７は、パソコンの平面図および側面図を示しており、側面図において、材料構成が異なるごとの断面の指定を行い、この場合断面０〜断面１１が指定されている。ここでソフトウエアによって自動的に断面の指定を行うのであれば、例えば、多層配線基板ＣＡＤデータおよび搭載部品モデルライブラリーによる実装基板の形状・位置のデータを、さらに、簡易メカ形状ＣＡＤデータによる筐体、冷却構造、およびボスの形状・位置のデータを利用することができる。 Next, an example in which a semiconductor device other than the semiconductor device is analyzed will be described with reference to FIGS. In this example, the analysis target is an electronic device (personal computer). As in the above example, first, a cross section is designated for this personal computer. The mode is as shown in FIG. FIG. 7 shows a plan view and a side view of the personal computer. In the side view, a cross-section is designated for each different material configuration. In this case, cross-section 0 to cross-section 11 are designated. If the cross-section is automatically specified by software, for example, the multilayer wiring board CAD data and the mounting board shape / position data based on the mounting component model library, and the simple mechanical shape CAD data are used. Data on body / cooling structure and boss shape / position can be used.
この断面指定により、処理部１０は、各断面について、材料の違いにより表示色の異なるビットマップ画像データを生成する。例えば図７の断面４であれば図８に示すようにビットマップ画像データが作成される。ほかの各断面についても同様である。次に、第２の物理現象解析のために、解析対象について要素の大きさまたは分割数の、ユーザによる入力指定を行い、これにより解析対象をメッシュ分割する。さらに、メッシュ分割で生じた各要素の使用材料を、上記で生成された各ビットマップ画像データを用いて特定する。 By this cross-section designation, the processing unit 10 generates bitmap image data having different display colors depending on the material for each cross-section. For example, in the case of the cross section 4 in FIG. 7, bitmap image data is created as shown in FIG. The same applies to the other cross sections. Next, for the second physical phenomenon analysis, the user designates the size of the element or the number of divisions for the analysis target, thereby dividing the analysis target into meshes. Further, the material used for each element generated by the mesh division is specified using each bitmap image data generated above.
次に、この解析対象であるパソコンにおいて断面を指定し、その各断面における物理量（例えば温度など）の分布状態を色レベル（飽和度）に対応させたビットマップ画像データを生成する。この生成には、第１の物理現象解析の結果として保持データベース３０に保持されたデータを使用する。生成されたビットマップ画像データは、例えば図９に示すように表示される。そして、メッシュ分割で生じた各要素（またはこれらの要素による各節点）に、上記の物理量分布のビットマップ画像データを使って物理量を対応させる。以上で、第２の物理現象解析について解析モデルが生成されかつこれに境界条件（または負荷条件）が与えられたことになる。これにより、第２の物理現象解析を行うことができる Next, a cross section is designated in the personal computer to be analyzed, and bitmap image data in which the distribution state of physical quantities (for example, temperature) in each cross section is associated with the color level (saturation degree) is generated. For this generation, data held in the holding database 30 as a result of the first physical phenomenon analysis is used. The generated bitmap image data is displayed as shown in FIG. 9, for example. Then, each element (or each node by these elements) generated by the mesh division is associated with a physical quantity using the bitmap image data of the physical quantity distribution. As described above, the analysis model is generated for the second physical phenomenon analysis and the boundary condition (or load condition) is given thereto. Thereby, the second physical phenomenon analysis can be performed.
以上述べた実施形態では、第１の物理現象解析の結果を踏まえて第２の物理現象解析を行う場合について述べたが、第１の物理現象解析の結果の代わりに実験（実測）の結果を用いるようにした場合も同様の効果がある。すなわち、実験の結果を踏まえて行う第２の物理現象解析に必要な解析モデルを、境界条件や負荷条件を含めて効率的に生成することができる。例えば、実測の結果の例としては放射温度計測結果を用いることができる。なお、実験（実測）の結果は保持データベース３０に保持しておく。 In the embodiment described above, the case where the second physical phenomenon analysis is performed based on the result of the first physical phenomenon analysis has been described. However, instead of the result of the first physical phenomenon analysis, the result of the experiment (actual measurement) is used. The same effect can be obtained when used. That is, the analysis model necessary for the second physical phenomenon analysis performed based on the experimental result can be efficiently generated including the boundary condition and the load condition. For example, a radiation temperature measurement result can be used as an example of the actual measurement result. The result of the experiment (actual measurement) is held in the holding database 30.
上記実施形態のステップ１２については、次のような処理を付加するようにしてもよい。すなわち、一度生成された解析モデルにおいて、少なくともひとつのある使用材料の領域について再度メッシュ分割を行い、該再度のメッシュ分割で生じた使用材料の異なる領域間のメッシュ不連続部を、運動学的拘束、多点拘束、または結合接触対で接続するようにすることができる。この技術については、詳しくは、例えば「ABAQUS Ver.5.7 User’s Manual Vol. II, ２０章、２１章」を参照することができる。これによればメッシュ不連続部が発生しても解析対象のメッシュ間で不都合のない接続ができる。 About step 12 of the said embodiment, you may make it add the following processes. That is, in the analysis model once generated, mesh division is performed again on at least one region of the used material, and mesh discontinuities between different regions of the used material generated by the second mesh division are kinematically constrained. , Multi-point constraints, or coupled contact pairs. Regarding this technique, for example, “ABAQUS Ver.5.7 User's Manual Vol. II, Chapters 20 and 21” can be referred to. According to this, even if a mesh discontinuity occurs, a connection without any inconvenience can be made between the meshes to be analyzed.
また、ステップ１２のメッシュ分割は、その分割数またはメッシュ形状を、所定の基準を用いて決定するようにしてもよい。例えば、１）ある材料の領域の合計要素が指定のサイズに近くなるようにする、２）各メッシュについて絶対値｜存在割合（％）−５０％｜を求めその総和が最大になるようにする、などである。２）では、各メッシュで存在割合が１００％または０％となっている確率が大きいと、求められた総和は大きくなる。すなわち、その場合メッシュ分割による各要素が使用材料の異なる領域にまたがっている割合が小さく好ましい。 Further, in the mesh division in step 12, the number of divisions or the mesh shape may be determined using a predetermined reference. For example, 1) the total element of a certain material region is close to a specified size, and 2) the absolute value | existence ratio (%)-50% | is obtained for each mesh so that the sum is maximized. , Etc. In 2), when the probability that the existence ratio is 100% or 0% in each mesh is large, the obtained sum is large. That is, in this case, the ratio of each element by mesh division over different regions of the material used is small and preferable.
また、本実施形態を、マクロな物理現象の解析に続いて行われる、時空間的にミクロな物理現象の解析に応用することもできる。マクロな物理現象の解析が第１の物理現象解析に相当し、ミクロが物理現象の解析が第２の物理現象解析に相当する。このような場合の一例として、複合材、ポーラス材、多結晶構造などの周期的な微細構造を有する全体構造および微細構造についての解析を挙げることができる。 Further, the present embodiment can also be applied to analysis of physical phenomena that are spatiotemporally microscopically performed following analysis of macro physical phenomena. The analysis of the macro physical phenomenon corresponds to the first physical phenomenon analysis, and the micro analysis of the physical phenomenon corresponds to the second physical phenomenon analysis. As an example of such a case, an analysis of an entire structure and a fine structure having a periodic fine structure such as a composite material, a porous material, and a polycrystalline structure can be given.
各微細構造の解析モデルをユニットセルモデルとし、全体構造の解析モデルを全体モデルとすると、全体モデルについての解析結果は保持データベース３０に保持されている。ユニットセルモデルの断面構造については、この場合、３次元ＣＡＤデータベース２０に保持されたデータではなく、例えば３次元構造解析の結果（例えば電子画像として得られているデータ）を用いて特定する。あとは、図１に示したフローと基本的に同様である。これにより、第１の物理現象解析から得られる物理量のコンター図形データから、ユニットセルモデルの境界条件（熱的境界条件、変形拘束条件、電磁場拘束条件など）を効率的に設定することができる。 If the analysis model of each fine structure is a unit cell model and the analysis model of the entire structure is the entire model, the analysis result for the entire model is held in the holding database 30. In this case, the cross-sectional structure of the unit cell model is specified using, for example, a result of a three-dimensional structure analysis (for example, data obtained as an electronic image) instead of data held in the three-dimensional CAD database 20. The rest is basically the same as the flow shown in FIG. Thereby, the boundary conditions (thermal boundary condition, deformation constraint condition, electromagnetic field constraint condition, etc.) of the unit cell model can be efficiently set from the contour graphic data of the physical quantity obtained from the first physical phenomenon analysis.
なお、全体モデルは、３次元構造解析によるユニットセルモデルの特定結果を用い均質化法を利用して特定することもできる。そのようにして特定された全体モデルを用いて第１の物理現象解析を行いその結果を保持データベース３０に保持させておく。 Note that the overall model can also be specified using a homogenization method using a unit cell model specifying result obtained by three-dimensional structural analysis. The first physical phenomenon analysis is performed using the overall model thus identified, and the result is held in the holding database 30.
図１０は、ユニットセルの構造の例を示す図である。この場合ポーラス材料を想定し、図１０（ａ）に示す各立方体がユニットセルである。各ユニットセルは、母材構造として図１０（ｂ）に示すような構造、空孔構造として図１０（ｃ）に示すような構造をそれぞれ有する。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a unit cell structure. In this case, assuming a porous material, each cube shown in FIG. 10A is a unit cell. Each unit cell has a base material structure as shown in FIG. 10B and a hole structure as shown in FIG. 10C.
１０…処理部、２０…３次元ＣＡＤデータベース、３０…解析結果または実験結果を保持するＤＢ、４１…マザーボード、４２…フィン、４３…基板、４４…ヒートスプレッダ、４５…アンダーフィル樹脂、４６…ＣＰＵ、５１…空気、５２…半田、５３…樹脂、５４…樹脂、５５…半田、５６…樹脂。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Processing part, 20 ... Three-dimensional CAD database, 30 ... DB holding analysis result or experiment result, 41 ... Mother board, 42 ... Fin, 43 ... Substrate, 44 ... Heat spreader, 45 ... Underfill resin, 46 ... CPU, 51 ... Air, 52 ... Solder, 53 ... Resin, 54 ... Resin, 55 ... Solder, 56 ... Resin.
Claims (5)
前記第２の物理現象解析の解析対象に関する３次元設計図または３次元構造解析結果から、該解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面の情報を、該断面それぞれ内における位置に対応づけられた使用材料または材料の２次元画像データとして得る第１の工程と、
前記解析対象を前記第２の物理現象解析のためメッシュ分割し、該メッシュ分割により生じた各要素の使用材料または材料を、前記複数の位置における断面についての前記２次元画像データを使って特定し解析モデルを生成する第２の工程と、
前記第１の物理現象解析の結果または前記実験の結果から、前記解析対象についての前記ある１次元変位の異なる複数の位置における断面のある物理量の分布情報を、該断面それぞれ内におけるコンター図形データとして生成する第３の工程と、
前記第２の物理現象解析の境界条件または負荷条件の少なくとも一部として、前記メッシュ分割により生じた前記各要素または該各要素により生じる各節点に、前記複数のコンター図形データを使って物理量を対応させる第４の工程と
を具備することを特徴とする物理現象解析支援方法。 A physical phenomenon analysis support method for supporting a second physical phenomenon analysis based on a result of a first physical phenomenon analysis or an experiment,
From the three-dimensional design drawing or the three-dimensional structural analysis result related to the analysis target of the second physical phenomenon analysis, information on cross sections at a plurality of different one-dimensional displacement positions on the analysis target is set to positions within the cross sections. A first step of obtaining two-dimensional image data of the used material or material associated with each other;
The analysis target is divided into meshes for the second physical phenomenon analysis, and the materials or materials used for each element generated by the mesh division are specified using the two-dimensional image data of the cross sections at the plurality of positions. A second step of generating an analytical model;
From the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment, distribution information of physical quantities having cross sections at a plurality of different positions of the one-dimensional displacement with respect to the analysis target is used as contour graphic data in each of the cross sections. A third step to generate;
Using at least a part of the boundary condition or load condition of the second physical phenomenon analysis, the physical quantity is associated with each element generated by the mesh division or each node generated by each element using the plurality of contour graphic data A physical phenomenon analysis support method comprising: a fourth step of:
前記第２の物理現象解析の解析対象に関する３次元設計図または３次元構造解析結果から、該解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面の情報を、該断面それぞれ内における位置に対応づけられた使用材料または材料の２次元画像データとして得る第１の手段と、
前記解析対象を前記第２の物理現象解析のためメッシュ分割し、該メッシュ分割により生じた各要素の使用材料または材料を、前記複数の位置における断面についての前記２次元画像データを使って特定し解析モデルを生成する第２の手段と、
前記第１の物理現象解析の結果または前記実験の結果から、前記解析対象についての前記ある１次元変位の異なる複数の位置における断面のある物理量の分布情報を、該断面それぞれ内におけるコンター図形データとして生成する第３の手段と、
前記第２の物理現象解析の境界条件または負荷条件の少なくとも一部として、前記メッシュ分割により生じた前記各要素または該各要素により生じる各節点に、前記複数のコンター図形データを使って物理量を対応させる第４の手段と
を具備することを特徴とする物理現象解析支援システム。 A physical phenomenon analysis support system for supporting a second physical phenomenon analysis based on a result of a first physical phenomenon analysis or an experiment,
From the three-dimensional design drawing or the three-dimensional structural analysis result related to the analysis target of the second physical phenomenon analysis, information on cross sections at a plurality of different one-dimensional displacement positions on the analysis target is set to positions within the cross sections. A first means for obtaining two-dimensional image data of an associated use material or material;
The analysis target is divided into meshes for the second physical phenomenon analysis, and the materials or materials used for each element generated by the mesh division are specified using the two-dimensional image data of the cross sections at the plurality of positions. A second means for generating an analytical model;
From the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment, distribution information of physical quantities having cross sections at a plurality of different positions of the one-dimensional displacement with respect to the analysis target is used as contour graphic data in each of the cross sections. A third means for generating;
Using at least a part of the boundary condition or load condition of the second physical phenomenon analysis, the physical quantity is associated with each element generated by the mesh division or each node generated by each element using the plurality of contour graphic data A physical phenomenon analysis support system, comprising:
前記第２の物理現象解析の解析対象に関する３次元設計図または３次元構造解析結果から、該解析対象についてのある１次元変位の異なる複数の位置における断面の情報を、該断面それぞれ内における位置に対応づけられた使用材料または材料の２次元画像データとして得る第１のステップと、
前記解析対象を前記第２の物理現象解析のためメッシュ分割し、該メッシュ分割により生じた各要素の使用材料または材料を、前記複数の位置における断面についての前記２次元画像データを使って特定し解析モデルを生成する第２のステップと、
前記第１の物理現象解析の結果または前記実験の結果から、前記解析対象についての前記ある１次元変位の異なる複数の位置における断面のある物理量の分布情報を、該断面それぞれ内におけるコンター図形データとして生成する第３のステップと、
前記第２の物理現象解析の境界条件または負荷条件の少なくとも一部として、前記メッシュ分割により生じた前記各要素または該各要素により生じる各節点に、前記複数のコンター図形データを使って物理量を対応させる第４のステップと
をコンピュータに実行させるための物理現象解析支援プログラム。 A physical phenomenon analysis support program for supporting a second physical phenomenon analysis based on a result of a first physical phenomenon analysis or an experiment,
From the three-dimensional design drawing or the three-dimensional structural analysis result related to the analysis target of the second physical phenomenon analysis, information on cross sections at a plurality of different one-dimensional displacement positions on the analysis target is set to positions within the cross sections. A first step of obtaining as a two-dimensional image data of the used material or material associated;
The analysis target is divided into meshes for the second physical phenomenon analysis, and the materials or materials used for each element generated by the mesh division are specified using the two-dimensional image data of the cross sections at the plurality of positions. A second step of generating an analytical model;
From the result of the first physical phenomenon analysis or the result of the experiment, distribution information of physical quantities having cross sections at a plurality of different positions of the one-dimensional displacement with respect to the analysis target is used as contour graphic data in each of the cross sections. A third step of generating,
Using at least a part of the boundary condition or load condition of the second physical phenomenon analysis, the physical quantity is associated with each element generated by the mesh division or each node generated by each element using the plurality of contour graphic data A physical phenomenon analysis support program for causing a computer to execute the fourth step.
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|---|---|---|---|---|
| JP2013210797A (en) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Taisei Corp | Coupled analysis method and coupled analysis system |
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- 2005-10-19 JP JP2005304138A patent/JP2007114930A/en not_active Withdrawn
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