JP2007241658A - Method, device and program for computing heat conductivity - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンピュータを利用した電子機器の熱評価において、基板の等価熱伝導率の算出を行う熱伝導率算出方法、装置、およびプログラムに関し、特に絶縁層の構成を考慮した熱伝導率算出方法、装置、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a thermal conductivity calculation method, apparatus, and program for calculating an equivalent thermal conductivity of a substrate in thermal evaluation of electronic equipment using a computer, and more particularly, to a thermal conductivity calculation method that takes into account the configuration of an insulating layer. , Apparatus, and program.
電子機器の熱評価は、コンピュータを利用して、有限体積法などのシミュレーションによって行われている。シミュレーションを行う際には、評価対象である基板を解析モデルに置き換えて、基板の等価熱伝導率を求める必要がある。 Thermal evaluation of electronic devices is performed by simulation such as a finite volume method using a computer. When performing the simulation, it is necessary to replace the substrate to be evaluated with an analysis model and obtain the equivalent thermal conductivity of the substrate.
等価熱伝導率を求める第1の従来の技術として、基板を複数の小領域群に分割し、それぞれ分割された小領域の配線層における配線面積、および配線層および絶縁層の厚みから基板の面内方向および面内垂直方向(以下面直方向という)の等価熱伝導率を求めて熱的評価を行う熱伝導率算出方法が開示されている(たとえば特許文献1参照)。 As a first conventional technique for obtaining the equivalent thermal conductivity, the substrate is divided into a plurality of small region groups, and the surface of the substrate is determined from the wiring area in the wiring layer of each divided small region and the thickness of the wiring layer and the insulating layer. A thermal conductivity calculation method is disclosed in which an equivalent thermal conductivity in an inward direction and an in-plane vertical direction (hereinafter referred to as a perpendicular direction) is obtained and thermal evaluation is performed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1によれば、面内方向の熱伝導率λpは、次式によって算出される。
λp=A+B
ここに、A=Σ(αi(λAPi+λB(1−Pi)))であり、Σは配線層のみの総和を表す。B=Σ(αiλB) であり、Σは絶縁層のみの総和を表す。λAは、配線材料の熱伝導率(W/mk)であり、λBは、絶縁体材料の熱伝導率(W/mk)であり、αiは、i層目の材料の厚みが基板全厚に占める割合で、Σαi=1であり、Piは、配線層の配線部分面積比である。面直交方向の熱伝導率λtは、次式によって算出される。
λt=1/(C+D)
ここに、C=Σ(αi/(λAPi+λB(1−Pi)))であり、Σは配線層のみの総和を表す。D=Σ(αi/λB)であり、Σは絶縁層のみの総和を表す。λAは、配線材料の熱伝導率(W/mk)であり、λBは、絶縁体材料の熱伝導率(W/mk)であり、αiは、i層目の材料の厚みが基板全厚に占める割合で、Σαi=1であり、Piは、配線層の配線部分面積比である。
According to Patent Document 1, the thermal conductivity λp in the in-plane direction is calculated by the following equation.
λp = A + B
Here, A = Σ (αi (λAPi + λB (1−Pi))), and Σ represents the total sum of only the wiring layers. B = Σ (αiλB) where Σ represents the sum of only the insulating layers. λA is the thermal conductivity (W / mk) of the wiring material, λB is the thermal conductivity (W / mk) of the insulator material, and αi is the thickness of the i-th layer material equal to the total thickness of the substrate. The ratio is Σαi = 1, and Pi is the wiring portion area ratio of the wiring layer. The thermal conductivity λt in the direction perpendicular to the plane is calculated by the following equation.
λt = 1 / (C + D)
Here, C = Σ (αi / (λAPi + λB (1−Pi))), and Σ represents the sum of only the wiring layers. D = Σ (αi / λB), and Σ represents the sum of only the insulating layers. λA is the thermal conductivity (W / mk) of the wiring material, λB is the thermal conductivity (W / mk) of the insulator material, and αi is the thickness of the i-th layer material equal to the total thickness of the substrate. The ratio is Σαi = 1, and Pi is the wiring portion area ratio of the wiring layer.
ところが、第1の従来の技術では、配線パターンの向きが偏っている場合、たとえば一方向のみである場合、配線パターンの向きと同じ方向の熱伝導率が高いにも係わらず、どの方向も同一の熱伝導率となってしまい、基板面内での配線パターンの向きに異方性つまり偏りがある場合、面内方向の熱伝導率を正確に表わすことができないという問題がある。 However, in the first conventional technique, when the direction of the wiring pattern is biased, for example, when it is only in one direction, the direction is the same in all directions even though the thermal conductivity in the same direction as the direction of the wiring pattern is high. If the wiring pattern orientation in the substrate plane is anisotropic, that is, biased, the thermal conductivity in the in-plane direction cannot be represented accurately.
第2の従来の技術として、この問題を解決することができる熱伝導率算出方法がある。この熱伝導率算出方法は、基板を複数の小領域群に分割し、分割された小領域毎に配線パターンを判別し、パターンに分類分けする。さらに、小領域の配線層毎の配線面積比を算出し、算出した配線面積比と分類したパターンとに基づいて、パターン毎に定められている算出式を用いて、配線パターンの異方性を考慮した等価熱伝導率を算出するものである(たとえば特許文献2参照)。 As a second conventional technique, there is a thermal conductivity calculation method that can solve this problem. In this thermal conductivity calculation method, the substrate is divided into a plurality of small region groups, the wiring pattern is determined for each of the divided small regions, and is classified into patterns. Furthermore, the wiring area ratio for each wiring layer in the small region is calculated, and the wiring pattern anisotropy is calculated using a calculation formula defined for each pattern based on the calculated wiring area ratio and the classified pattern. The equivalent thermal conductivity in consideration is calculated (see, for example, Patent Document 2).
基板の配線層は、含有される銅の割合が非常に高く、熱伝導率の値としては単一の銅として取り扱うことができる。絶縁層は、エポキシ樹脂にガラスを充填材として含有させた複合材料で構成されている場合が多く、エポキシ樹脂とガラスとの複合材料として熱伝導率を算出する必要がある。充填材としては、粉末状ガラスが用いられているもの、あるいはFR4(ガラスエポキシ)として知られる繊維状ガラスが用いられているものがある。充填材として粉末状ガラスが用いられている場合は、熱伝導率に異方性は生じないが、繊維状ガラスは層の面内方向に網組み構造になっており、ガラスクロスとして構成されているので、熱伝導率に異方性が生じる。絶縁層の面内方向の方がガラスクロスによる熱伝導のため、面直方向に対して熱伝導率が大きくなる。基板に用いられる絶縁層のガラエポ(ガラスエポキシ)の熱伝導率の測定法として、レーザーフラッシュ法を用いて行われる場合が多く、その場合、厚さが数ミリ程度の試料の厚さ方向の熱伝導率しか求めることができず、面内方向の熱伝導率を正確に知ることができない。そのため、充填材として繊維状ガラスが用いられている場合は、絶縁層の等価熱伝導率を算出する際に、構成材料の各物性値のデータ、体積比に加え、絶縁層の構成つまり絶縁層の製法に応じたモデル化を行い面内方向および面直方向の異方性を考慮する必要がある。 The wiring layer of a board | substrate has a very high ratio of the contained copper, and can be handled as single copper as a value of thermal conductivity. The insulating layer is often made of a composite material in which glass is contained in an epoxy resin as a filler, and it is necessary to calculate thermal conductivity as a composite material of epoxy resin and glass. As the filler, there are those in which powdered glass is used, and those in which fibrous glass known as FR4 (glass epoxy) is used. When powdered glass is used as the filler, anisotropy does not occur in the thermal conductivity, but the fibrous glass has a network structure in the in-plane direction of the layer and is configured as a glass cloth. As a result, anisotropy occurs in the thermal conductivity. The heat conductivity in the in-plane direction of the insulating layer is greater than that in the direction perpendicular to the plane because of heat conduction by the glass cloth. In many cases, the laser flash method is used to measure the thermal conductivity of glass epoxy (glass epoxy) in the insulating layer used on the substrate. In this case, the heat in the thickness direction of a sample with a thickness of several millimeters is used. Only the conductivity can be obtained, and the thermal conductivity in the in-plane direction cannot be accurately known. Therefore, when fibrous glass is used as the filler, when calculating the equivalent thermal conductivity of the insulating layer, in addition to the data and volume ratio of each physical property value of the constituent material, the structure of the insulating layer, that is, the insulating layer It is necessary to consider the anisotropy in the in-plane direction and the perpendicular direction by modeling according to the manufacturing method.
上述したいずれの従来の技術も、絶縁層の構成によって生じる熱伝導率の違いが考慮されていないため、絶縁層の熱伝導率を正確に表すことができないという問題がある。 Any of the above-described conventional techniques has a problem in that the thermal conductivity of the insulating layer cannot be accurately represented because the difference in thermal conductivity caused by the configuration of the insulating layer is not taken into consideration.
本発明の目的は、基板の熱伝導率を絶縁層の構成に応じて算出することができる熱伝導率算出方法、装置、およびプログラムを提供することである。 The objective of this invention is providing the thermal conductivity calculation method, apparatus, and program which can calculate the thermal conductivity of a board | substrate according to the structure of an insulating layer.
本発明は、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得する取得工程と、
各絶縁層を、取得工程で取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化工程と、
取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化工程でモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出工程と、
取得工程で取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割工程と、
取得工程で取得された配線情報に基づいて、分割工程で分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、
配線面積比算出工程で算出された配線面積比ならびに取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出工程と、
絶縁層等価熱伝導率算出工程で算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出工程で算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力工程とを含むことを特徴とする熱伝導率算出方法である。
The present invention relates to substrate shape information indicating the shape of a substrate in which wiring layers on which wiring patterns are formed and insulating layers for insulating the wiring patterns from wiring patterns of other wiring layers are alternately stacked, Acquisition step of acquiring wiring information representing a wiring pattern, material information representing a material constituting the wiring layer and the insulating layer, heat conductivity information representing the thermal conductivity of each material, and manufacturing method information representing a manufacturing method for generating the insulating layer When,
A modeling step for modeling each insulating layer into a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information acquired in the acquiring step;
An insulating layer equivalent thermal conductivity calculation step of calculating an equivalent thermal conductivity of each model insulating layer modeled in the modeling step based on the material information and thermal conductivity information acquired in the acquisition step;
Based on the substrate shape information acquired in the acquisition step, a dividing step of dividing the shape of the substrate into a predetermined shape portion;
Based on the wiring information acquired in the acquisition process, for each wiring layer included in each part divided in the dividing process, a wiring area ratio representing the ratio of the area of the wiring pattern to the surface area of the wiring layer of each part A wiring area ratio calculating step to calculate;
Based on the wiring area ratio calculated in the wiring area ratio calculation step and the material information and thermal conductivity information acquired in the acquisition step, the equivalent thermal conductivity for each wiring layer is calculated for each part. A calculation process;
An output step for outputting the equivalent thermal conductivity of each insulating layer calculated in the insulating layer equivalent thermal conductivity calculation step and the equivalent thermal conductivity for each wiring layer calculated in the wiring layer equivalent thermal conductivity calculation step; It is the thermal conductivity calculation method characterized by including.
本発明に従えば、まず、取得工程では、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得し、モデル化工程では、各絶縁層を、取得工程で取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化し、絶縁層等価熱伝導率算出工程では、取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化工程でモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する。 According to the present invention, first, in the obtaining step, the shape of the substrate on which the wiring layers on which the wiring patterns are formed and the insulating layers for insulating the wiring patterns from the wiring patterns of the other wiring layers are alternately stacked is represented. Substrate shape information, wiring information representing the wiring pattern of each wiring layer, material information representing the material constituting the wiring layer and the insulating layer, thermal conductivity information representing the thermal conductivity of each material, and the method of producing the insulating layer In the modeling process, each insulating layer is modeled as a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing information acquired in the acquisition process, and in the insulating layer equivalent thermal conductivity calculation process Based on the material information and thermal conductivity information acquired in the process, the equivalent thermal conductivity of each model insulating layer modeled in the modeling process is calculated.
さらに、分割工程では、取得工程で取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割し、配線面積比算出工程では、取得工程で取得された配線情報に基づいて、分割工程で分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出し、配線層等価熱伝導率算出工程では、配線面積比算出工程で算出された配線面積比ならびに取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出し、出力工程では、絶縁層等価熱伝導率算出工程で算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出工程で算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する。 Furthermore, in the dividing step, the shape of the substrate is divided into predetermined portions based on the substrate shape information acquired in the acquiring step, and in the wiring area ratio calculating step, based on the wiring information acquired in the acquiring step. For each wiring layer included in each part divided in the dividing step, a wiring area ratio representing the ratio of the area of the wiring pattern to the surface area of the wiring layer in each part is calculated, and a wiring layer equivalent thermal conductivity calculating step Then, based on the wiring area ratio calculated in the wiring area ratio calculation process and the material information and thermal conductivity information acquired in the acquisition process, the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part is calculated. Then, the equivalent thermal conductivity of each insulating layer calculated in the insulating layer equivalent thermal conductivity calculation step and the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each portion calculated in the wiring layer equivalent thermal conductivity calculation step are output.
このように、まず、各絶縁層を、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出する。次に、基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割し、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出し、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出し、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力するので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。 In this way, first, each insulating layer is modeled as a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information, and the equivalent thermal conductivity of each modeled insulating layer is converted into material information and heat conductivity information. Calculate based on Next, based on the substrate shape information, the shape of the substrate is divided into predetermined shape portions, and for each wiring layer included in each divided portion, the surface of the wiring layer of each portion is determined based on the wiring information. Calculate the wiring area ratio that represents the ratio of the area of the wiring pattern to the area, and calculate the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part based on the calculated wiring area ratio and material information and thermal conductivity information, Furthermore, since the calculated equivalent thermal conductivity of each insulating layer and equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part are output, the thermal conductivity of the substrate is calculated according to the manufacturing method of the insulating layer, that is, the configuration of the insulating layer. be able to.
また本発明は、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得する取得手段と、
各絶縁層を、取得手段によって取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化手段と、
取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出手段と、
取得手段によって取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割手段と、
取得手段によって取得された配線情報に基づいて、分割手段によって分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出手段と、
配線面積比算出手段によって算出された配線面積比ならびに取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出手段と、
絶縁層等価熱伝導率算出手段によって算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出手段によって算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力手段とを含むことを特徴とする熱伝導率算出装置である。
The present invention also provides substrate shape information representing the shape of a substrate in which wiring layers on which wiring patterns are formed and insulating layers for insulating the wiring patterns from wiring patterns of other wiring layers are alternately stacked, and each wiring layer Acquire wiring information representing the wiring pattern, material information representing the material constituting the wiring layer and the insulating layer, thermal conductivity information representing the thermal conductivity of each material, and manufacturing information representing the manufacturing method that produced the insulating layer Means,
Modeling means for modeling each insulating layer into a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information acquired by the acquiring unit;
Insulating layer equivalent thermal conductivity calculating means for calculating the equivalent thermal conductivity of each model insulating layer modeled by the modeling means based on the material information and thermal conductivity information acquired by the acquiring means,
Based on the substrate shape information acquired by the acquisition unit, a dividing unit that divides the shape of the substrate into predetermined shape parts;
Based on the wiring information acquired by the acquiring means, for each wiring layer included in each part divided by the dividing means, a wiring area ratio representing a ratio of the area of the wiring pattern to the surface area of the wiring layer of each part is calculated. A wiring area ratio calculating means for calculating;
Based on the wiring area ratio calculated by the wiring area ratio calculating means and the material information and thermal conductivity information acquired by the acquiring means, the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part is calculated. A calculation means;
Output means for outputting the equivalent thermal conductivity of each insulating layer calculated by the insulating layer equivalent thermal conductivity calculating means and the equivalent thermal conductivity of each part of the wiring layer calculated by the wiring layer equivalent thermal conductivity calculating means; It is the thermal conductivity calculation apparatus characterized by including.
本発明に従えば、取得手段によって、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報が取得され、モデル化手段によって、各絶縁層が、取得手段によって取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化され、絶縁層等価熱伝導率算出手段によって、取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率が算出される。 According to the present invention, the substrate shape representing the shape of the substrate in which the wiring layer on which the wiring pattern is formed and the insulating layer for insulating the wiring pattern from the wiring pattern of the other wiring layer are alternately stacked by the obtaining unit. Information, wiring information representing the wiring pattern of each wiring layer, material information representing the material constituting the wiring layer and the insulating layer, thermal conductivity information representing the thermal conductivity of each material, and manufacturing method representing the method of producing the insulating layer Information is acquired, and each insulating layer is modeled as a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information acquired by the acquiring unit by the modeling unit, and the acquiring unit is calculated by the insulating layer equivalent thermal conductivity calculating unit. Based on the material information and the thermal conductivity information acquired by the above, the equivalent thermal conductivity of each model insulating layer modeled by the modeling means is calculated.
さらに、分割手段によって、取得手段によって取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状が予め定める形状の部分に分割され、配線面積比算出手段によって、取得手段によって取得された配線情報に基づいて、分割手段によって分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比が算出され、配線層等価熱伝導率算出手段によって、配線面積比算出手段によって算出された配線面積比ならびに取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率が算出され、出力手段によって、絶縁層等価熱伝導率算出手段によって算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出手段によって算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率が出力される。 Further, based on the substrate shape information acquired by the acquisition unit by the dividing unit, the shape of the substrate is divided into predetermined shape portions, and based on the wiring information acquired by the acquisition unit by the wiring area ratio calculation unit. For each wiring layer included in each part divided by the dividing means, a wiring area ratio representing the ratio of the area of the wiring pattern to the surface area of the wiring layer of each part is calculated, and the wiring layer equivalent thermal conductivity calculating means Based on the wiring area ratio calculated by the wiring area ratio calculating means and the material information and thermal conductivity information acquired by the acquiring means, the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part is calculated, and the output means , The equivalent thermal conductivity of each insulating layer calculated by the insulating layer equivalent thermal conductivity calculating means and each calculated by the wiring layer equivalent thermal conductivity calculating means Equivalent thermal conductivity of the minute wiring layer each is output.
このように、まず、各絶縁層が、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化され、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率が、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出される。次に、基板形状情報に基づいて、基板の形状が予め定める形状の部分に分割され、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比が算出され、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率が算出され、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率が出力されるので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。 In this way, first, each insulating layer is modeled as a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information, and the equivalent thermal conductivity of each modeled insulating layer modeled is material information and thermal conductivity information. Is calculated based on Next, based on the substrate shape information, the shape of the substrate is divided into predetermined shape portions, and for each wiring layer included in each divided portion, the surface of the wiring layer of each portion is determined based on the wiring information. A wiring area ratio representing the ratio of the area of the wiring pattern to the area is calculated, and based on the calculated wiring area ratio and material information and thermal conductivity information, an equivalent thermal conductivity for each wiring layer is calculated, In addition, the calculated equivalent thermal conductivity of each insulating layer and the equivalent thermal conductivity of each wiring layer are output, so the thermal conductivity of the substrate is calculated according to the manufacturing method of the insulating layer, that is, the configuration of the insulating layer can do.
また本発明は、前記製法に応じて定まるモデル絶縁層は、製法が繊維状充填材を用いる製法である場合、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層であり、
前記絶縁層熱等価伝導率算出手段は、前記取得手段によって取得された材料情報が示す絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、前記モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出することを特徴とする。
Further, in the present invention, the model insulating layer determined according to the manufacturing method is a model including a layer having a layer thickness corresponding to the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer when the manufacturing method is a manufacturing method using a fibrous filler. An insulating layer,
The insulating layer thermal equivalent conductivity calculating means, when the filler of the insulating layer indicated by the material information acquired by the acquiring means is a fibrous filler, for each model insulating layer modeled by the modeling means The equivalent thermal conductivity in the in-plane direction and the equivalent thermal conductivity in the in-plane vertical direction are calculated.
本発明に従えば、絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、その絶縁層を、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層について、面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出するので、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができる。 According to the present invention, when the filler of the insulating layer is a fibrous filler, the insulating layer is modeled as a model insulating layer composed of layers having a layer thickness corresponding to the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer. For each model insulating layer modeled and modeled, the equivalent thermal conductivity in the in-plane direction and the equivalent thermal conductivity in the in-plane vertical direction are calculated, so the thermal conductivity of the insulating layer containing the fibrous filler differs. It is possible to calculate the thermal conductivity taking into account the difference between the thermal conductivity in the in-plane direction and the thermal conductivity in the in-plane vertical direction.
また本発明は、前記絶縁層熱等価伝導率算出手段は、前記取得手段によって取得された材料情報が示す絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the insulating layer thermal equivalent conductivity calculating means is configured such that when the filler of the insulating layer indicated by the material information acquired by the acquiring means is a powder filler, each constituent material constituting the insulating layer is provided. The thermal conductivity averaged by the volume ratio is calculated.
本発明に従えば、絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出するので、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができる。 According to the present invention, when the filler of the insulating layer is a powder filler, the thermal conductivity averaged by the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer is calculated, so the powder filler is contained. The thermal conductivity of the insulating layer can be calculated.
また本発明は、コンピュータを前記熱伝導率算出装置の各手段として機能させるためのプログラムである。 Moreover, this invention is a program for functioning a computer as each means of the said thermal conductivity calculation apparatus.
本発明に従えば、コンピュータを熱伝導率算出装置の各手段として機能させることができる。 According to the present invention, the computer can function as each unit of the thermal conductivity calculation device.
本発明によれば、基板の熱伝導率を絶縁層の構成に応じて算出することができるので、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。 According to the present invention, since the thermal conductivity of the substrate can be calculated according to the configuration of the insulating layer, it is possible to calculate a more accurate equivalent thermal conductivity of the substrate and more accurate thermal evaluation of the electronic device. It can be performed.
また本発明によれば、基板の熱伝導率を絶縁層の構成に応じて算出することができるので、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。 Further, according to the present invention, since the thermal conductivity of the substrate can be calculated according to the configuration of the insulating layer, the more accurate equivalent thermal conductivity of the substrate can be calculated, and more accurate heat of the electronic device can be calculated. Evaluation can be made.
また本発明によれば、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができるので、絶縁層の充填材として繊維状充填材を用いた基板の熱伝導率をより精密に算出することができ、より精密な電子機器の熱評価を行うことができる。 Further, according to the present invention, the thermal conductivity considering the difference between the thermal conductivity anisotropy, that is, the thermal conductivity in the in-plane direction and the thermal conductivity in the in-plane vertical direction for the insulating layer containing the fibrous filler. Since it can be calculated, the thermal conductivity of the substrate using the fibrous filler as the filler of the insulating layer can be calculated more precisely, and more accurate thermal evaluation of the electronic device can be performed.
また本発明によれば、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができるので、絶縁層の充填材として粉末状充填材を用いた基板についても、熱伝導率を算出して、電子機器の熱評価を行うことができる。 Further, according to the present invention, the thermal conductivity of the insulating layer containing the powder filler can be calculated, so the thermal conductivity is also calculated for the substrate using the powder filler as the filler of the insulating layer. Thus, thermal evaluation of the electronic device can be performed.
また本発明によれば、コンピュータを熱伝導率算出装置の各手段として機能させることができる。 Further, according to the present invention, it is possible to cause a computer to function as each means of the thermal conductivity calculation device.
図1は、本発明の実施の一形態である熱伝導率算出装置1の機能の構成を示すブロック図である。熱伝導率算出装置1は、機能として、制御部10、基板形状情報入力部11、材料情報入力部12、絶縁層製法情報入力部13、絶縁層モデリング部14、絶縁層等価熱伝導率算出部15、基板領域分割部16、配線面積比算出部17、配線層等価熱伝導率算出部18、出力部19、CAD(Computer Aided Design)情報データバース21、材料情報データベース22、絶縁層製法情報データベース23、および出力結果データベース24を含む。
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a thermal conductivity calculation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The thermal conductivity calculation device 1 functions as a
熱伝導率算出装置1は、ハードウエアとして、入力装置、制御装置、記憶装置、および出力装置を含むコンピュータによって構成される。入力装置は、たとえばキーボードあるいはマウスなどの入力機器によって構成され、制御装置は、たとえばCPU(Central
Processing Unit)およびCPUに接続されるI/O(Input/Output)インターフェースによって構成され、記憶装置は、たとえばハードディスク、フロキシブルディスク、あるいはCDROM(Compact Disk Read Only Memory)によって構成され、出力装置は、たとえばCRT(Cathode Ray Tube)もしくはLCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置、またはプリンタなどの印刷装置によって構成される。ハードウエア構成は、これらに限られるものではなく、たとえば入力機器として、CAD装置に含まれる情報データベース、あるいは通信機能を用いた外部記憶装置を用いてもよいし、制御装置として、複数のCPUによる並列計算装置を用いてもよく、操作性および計算速度の優れた構成としてもよい。
The thermal conductivity calculation device 1 is configured by a computer including an input device, a control device, a storage device, and an output device as hardware. The input device is configured by an input device such as a keyboard or a mouse, and the control device is, for example, a CPU (Central
Processing unit) and an I / O (Input / Output) interface connected to the CPU. The storage device is configured by, for example, a hard disk, a flexible disk, or a CDROM (Compact Disk Read Only Memory). For example, it is configured by a display device such as CRT (Cathode Ray Tube) or LCD (Liquid Crystal Display), or a printing device such as a printer. The hardware configuration is not limited to these. For example, an information database included in a CAD device or an external storage device using a communication function may be used as an input device, and a plurality of CPUs may be used as a control device. A parallel computing device may be used, and a configuration with excellent operability and calculation speed may be employed.
制御部10は、基板形状情報入力部11、材料情報入力部12、絶縁層製法情報入力部13、絶縁層モデリング部14、絶縁層等価熱伝導率算出部15、基板領域分割部16、配線面積比算出部17、配線層等価熱伝導率算出部18、出力部19、CAD情報データバース21、材料情報データベース22、絶縁層製法情報データベース23、および出力結果データベース24を制御し、これらの間のデータの受け渡しおよびデータの処理を行う。
The
基板形状情報入力部11は、電子機器に組込まれる基板たとえば電子基板の外形、基板のドリル穴などの配置および寸法、電子基板を構成する配線層および絶縁層各層の厚み、ならびに配線層の配線位置および寸法などの情報を入力する。材料情報入力部12は、配線層を構成する金属材料および樹脂の熱伝導率、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率を入力する。絶縁層製法情報入力部13では、複合材料として構成される絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスと樹脂との体積比、および充填材が粉末状であるか繊維状であるかを表わす製法情報を入力する。
The board shape
絶縁層モデリング部14は、絶縁層に含有されるガラスなどの充填材が繊維状である場合、絶縁層製法情報入力部13によって入力された製法情報、基板形状情報入力部11によって入力された絶縁層の寸法および配置を表わす情報、ならびに絶縁層製法情報入力部13によって入力された複合材料として構成される絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスおよび樹脂の体積比に基づいて、モデル絶縁層にモデル化する。たとえば、図5で後述するように、絶縁層を構成するガラスと樹脂との体積比に応じた3層の層構造のモデル絶縁層にモデル化する。
When the filler such as glass contained in the insulating layer is fibrous, the insulating
絶縁層等価熱伝導率算出部15は、絶縁層に含有されるガラスなどの充填材が繊維状である場合、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率に基づいて、絶縁層モデリング部14によってモデル化された3層の層構造の絶縁層の熱伝導率を、絶縁層の面内方向つまり絶縁層の表面に平行な方向および面内垂直方向(以下面直方向という)つまり絶縁層の表面に垂直な方向それぞれについて算出する。絶縁層に含有されるガラスなどの充填材が粉末状である場合、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率、ならびに複合材料として構成される絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスおよび樹脂の体積比に基づいて、絶縁層を構成する樹脂とガラスなどの充填材との体積比によって平均化した熱伝導率を算出する。
When the filler such as glass contained in the insulating layer is fibrous, the insulating layer equivalent thermal
基板領域群分割部16は、電子基板を小領域群たとえば四角形の小領域、たとえば四角柱からなる部分に分割する。小領域への分割方法は、本発明によって算出される等価熱伝導率を用いて実施される有限体積法などのコンピュータシミュレーションで要求される要素分割と同じ分割方法であることが好ましいが、異なる分割方法であってもよい。配線面積比算出部17は、配線層各層について、基板領域群分割部16によって分割された小領域毎に、少領域の面積に占める配線パターンの面積の配線面積比を算出する。配線層等価熱伝導率算出部18は、基板形状情報入力部11によって入力された配線層各層の厚み、材料情報入力部12によって入力された配線層の金属材料および樹脂の熱伝導率、および配線面積比算出部17によって算出された小領域毎の配線層各層の配線面積比に基づいて、小領域毎の各配線層の等価熱伝導率を算出する。
Substrate area
出力部19は、絶縁層等価熱伝導率算出部15によって算出された絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出部18によって小領域毎に算出された各配線層の等価熱伝導率を出力する。
The
CAD情報データベース21は、基板形状情報入力部11によって入力されたデータ、すなわちCAD装置などを用いて設計された電子基板の外形データ、基板のドリル穴の配置および寸法データ、電子基板を構成する配線層および絶縁層各層の厚みデータ、ならびに配線層の配線位置および寸法データなどのデータを蓄積する。材料情報データベース22は、材料情報入力部12によって入力されたデータ、すなわち配線層の金属材料および樹脂の熱伝導率、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率のデータを蓄積する。絶縁層製法情報データベース23は、絶縁層製法情報入力部13によって入力されたデータ、すなわち絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスと樹脂との体積比のデータ、および充填材が粉末状であるか繊維状であるかを表わす製法情報を材料名のデータとともに蓄積する。出力結果データベース24は、絶縁層等価熱伝導率算出部15および配線層等価熱伝導率算出部18によって算出された電子基板の等価熱伝導率のデータを蓄積する。
The
取得手段は、たとえば基板形状情報入力部11、材料情報入力部12、および絶縁層製法情報入力部13であり、モデル化手段は、たとえば絶縁層モデリング部14であり、絶縁層等価熱伝導率算出手段は、たとえば絶縁層等価熱伝導率算出部15であり、分割手段は、たとえば基板領域分割部16であり、配線面積比算出手段は、たとえば配線面積比算出部17であり、配線層等価熱伝導率算出手段は、たとえば配線層等価熱伝導率算出部18であり、出力手段は、たとえば出力部19である。
The acquisition unit is, for example, the substrate shape
図2は、本発明の実施の他の形態である熱伝導率算出方法の処理工程を示すフローチャートである。このフローチャートは、図1に示した熱伝導率算出装置1が処理する処理工程を示す。熱伝導率算出装置1の入力装置から電子基板の熱伝導率の算出が指示されると、ステップS1に移る。 FIG. 2 is a flowchart showing processing steps of a thermal conductivity calculation method according to another embodiment of the present invention. This flowchart shows processing steps performed by the thermal conductivity calculation apparatus 1 shown in FIG. When calculation of the thermal conductivity of the electronic substrate is instructed from the input device of the thermal conductivity calculation device 1, the process proceeds to step S1.
ステップS1では、基板の形状、および配線形状を取得する。具体的には、電子機器に組込まれる電子基板の外形、基板のドリル穴などの配置および寸法、電子基板を構成する配線層および絶縁層各層の厚み、ならびに配線層の配線位置および寸法などの情報を取得する。これらの情報は、電子基板がCAD装置によって設計されていて、CAD情報データベース21に蓄積されている場合には、CAD情報データベース21から取得することができる。CAD情報データベース21に蓄積されていない場合は、熱伝導率算出装置1をCAD装置に接続し、CAD装置から直接取得してもよいし、熱流体解析を行うためのCAE(Computer Aided Engineering)装置のプリプロセッサに接続し、そのプリプロセッサから直接取得してもよい。あるいは入力装置から直接入力させて取得してもよい。
In step S1, the shape of the board and the wiring shape are acquired. Specifically, information such as the outer shape of the electronic board to be incorporated in the electronic device, the arrangement and dimensions of the drill holes of the board, the thickness of each wiring layer and insulating layer constituting the electronic board, and the wiring position and dimensions of the wiring layer To get. These pieces of information can be acquired from the
ステップS2では、材料情報を取得する。具体的には、配線層の金属材料および樹脂の熱伝導率、ならびに絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率などの情報を取得する。これらの情報は、材料情報データベース22から取得してもよいし、新たに入力装置から直接入力させて取得してもよい。
In step S2, material information is acquired. Specifically, information such as the thermal conductivity of the metal material and the resin of the wiring layer and the thermal conductivity of a material such as the resin and the filler glass constituting the insulating layer is acquired. These pieces of information may be acquired from the
図3は、評価対象である電子基板の繊維状充填材を含有する絶縁層の一例の断面を模式的に示す。絶縁層31aは、1枚のガラスクロスに樹脂32が浸透された構成となっている。このガラスクロスは、複数の繊維状ガラス33が絶縁層の面内方向に縦方向と横方向とに交差するように網組みされたものである。絶縁層は、その役割によって、コア材に含まれるものとプリプレグとに分けられる。プリプレグは、コア材など他の層との接着の役目を果たすもので、コア材は多層基板の積層工程において、コア材を中心に積層されるもので、絶縁層に銅箔が積層された構成となっている。プリプレグのガラスクロスは、1枚で構成されることが多いが、コア材に含まれる絶縁層は、厚みによって複数枚のガラスクロスで構成されることもある。
FIG. 3 schematically shows a cross section of an example of the insulating layer containing the fibrous filler of the electronic substrate to be evaluated. The insulating
図4は、評価対象である電子基板の粉末状充填材を含有する絶縁層の一例の断面を模式的に示す。絶縁層31bは、粉末状ガラス34が樹脂32に含まれている。
FIG. 4 schematically shows a cross section of an example of an insulating layer containing a powdery filler for an electronic substrate to be evaluated. Insulating
図2を参照して、ステップS3では、複合材料として構成される絶縁層に含有されるガラスと樹脂との体積比を表わす情報、および充填材が粉末状であるか繊維状であるかを表わす製法情報を取得する。充填材が繊維状である場合、各絶縁層に占める繊維状ガラスの割合vglが各絶縁層に占める複数枚のガラスクロスの総体積の比で表わされるので、その体積比を表わす情報を取得する。充填材が粉末状である場合、樹脂32と粉末状ガラス34との体積比を表わす情報を取得する。これらの情報は、絶縁層製法情報データベース23から材料名を検索して取得する。絶縁層製法情報データベース23にその材料名の材料が無い場合は、同じ構成物質、同じ体積比、および同じ製法のデータがあればそれを用いてもよいし、新たに入力装置から入力させてもよい。新たに入力させる場合は、材料名、複合材料の体積比、および製法を表わす情報を入力させる。新たに入力された複合材料の構成物質のデータが、材料情報データベース22に無い場合は、そちらにも登録を行う。
Referring to FIG. 2, in step S3, information indicating the volume ratio of glass to resin contained in the insulating layer configured as a composite material, and whether the filler is powdery or fibrous. Get recipe information. When the filler is fibrous, since the ratio vgl of the fibrous glass occupying each insulating layer is expressed by the ratio of the total volume of the plurality of glass cloths occupying each insulating layer, information indicating the volume ratio is acquired. . When the filler is powdery, information representing the volume ratio between the
ステップS4では、絶縁層に含有されるガラスなどの充填材の形状に応じてモデリングを行う。充填材が繊維状ガラスである場合、絶縁層を構成するガラスと樹脂との体積比から2つの樹脂層34および1つのガラス層35の3層平板の層から構成されるモデル絶縁層としてモデル化する。充填材が粉末状ガラスである場合は、層構造のモデル化を必要とせず、ステップ6に進む。
In step S4, modeling is performed according to the shape of a filler such as glass contained in the insulating layer. When the filler is fibrous glass, it is modeled as a model insulating layer composed of three flat plates of two
図5は、図3に示した繊維状充填材を含有する絶縁層の解析モデルの一例を示す。モデル化されたモデル絶縁層の体積は、実際の絶縁層の体積と同じで、3層平板の各層の等価厚みは、ガラスと樹脂との体積比から求める。各絶縁層等価モデルの2つの樹脂層34の等価厚みtep1およびtep2、ならびにガラス層35の等価厚みtglは、それぞれ
tep1=l・vep/2、tgl=l・vgl、およびtep2=l・vep/2の各式で表わされる。ここに、lは、各絶縁層の実際の厚み(m)、vepは、各絶縁層に占める樹脂の割合、およびvglは、各絶縁層に占める粉末状ガラスの割合である。
FIG. 5 shows an example of an analysis model of the insulating layer containing the fibrous filler shown in FIG. The volume of the modeled model insulating layer is the same as the volume of the actual insulating layer, and the equivalent thickness of each layer of the three-layer flat plate is obtained from the volume ratio of glass to resin. The equivalent thicknesses tep1 and tep2 of the two
図2を参照して、ステップ5では、絶縁層の等価熱伝導率を算出する。充填材が繊維状ガラスである場合は、
ステップ4で求めた3層構造のモデル絶縁層から、面直方向の熱伝導率λtは、次式
λt=(λep1・tep1+λgl・tgl+λep2・tep2)/l
および面内方向の熱伝導率λpは、次式
λp=1/(tep1/λep1+tgl/λgl+tep2/λep2)
によって算出する。ここに、lは、各絶縁層の実際の厚み(m)、tep1およびtep2は、それぞれ各絶縁層等価モデルの2つの樹脂層34の等価厚み(m)、tglは、各絶縁層等価モデルのガラス層35の等価厚み(m)、λepは、各絶縁層の樹脂の熱伝導率(W/mK)、λglは、 各絶縁層のガラスの熱伝導率(W/mK)である。
Referring to FIG. 2, in step 5, the equivalent thermal conductivity of the insulating layer is calculated. If the filler is fibrous glass,
From the model insulating layer having the three-layer structure obtained in Step 4, the thermal conductivity λt in the direction perpendicular to the plane is expressed by the following formula:
The thermal conductivity λp in the in-plane direction is given by the following formula: λp = 1 / (tep1 / λep1 + tgl / λgl + tep2 / λep2)
Calculated by Here, l is the actual thickness (m) of each insulating layer, tep1 and tep2 are the equivalent thicknesses (m) of the two
絶縁層を構成するガラスと樹脂との体積比から平均化された各絶縁層の熱伝導率λは次式
λ=λep・vep+λgl・vgl
によって算出する。ここに、λepは、各絶縁層の樹脂の熱伝導率(W/mK)、λglは、各絶縁層のガラスの熱伝導率(W/mK)、vepは、各絶縁層に占める樹脂の割合、vglは、各絶縁層に占める粉末状ガラスの割合である。
The thermal conductivity λ of each insulating layer averaged from the volume ratio of glass and resin constituting the insulating layer is expressed by the following formula: λ = λep · vep + λgl · vgl
Calculated by Here, λep is the thermal conductivity (W / mK) of the resin of each insulating layer, λgl is the thermal conductivity (W / mK) of the glass of each insulating layer, and vep is the ratio of the resin in each insulating layer , Vgl is the ratio of powdered glass in each insulating layer.
ステップS4およびステップS5の処理を各絶縁層についても同様に行い、各絶縁層の等価熱伝導率を算出する。 The process of step S4 and step S5 is similarly performed for each insulating layer, and the equivalent thermal conductivity of each insulating layer is calculated.
ステップ6では、電子基板の配線層の等価熱伝導率を算出するために電子基板の形状を、小領域群、たとえば四角形の小領域からなる小領域群に分割する。配線パターン37の熱伝導率は、樹脂38の熱伝導率と比べると数千倍大きいので、配線層の中でも、配線パターンが集中的に分布している箇所と、配線パターンが少ない箇所では、熱伝導率が大きく異なる。分割領域を大きくとると、基板上に搭載された抵抗などの発熱体から基板へ伝達される熱の流れに大きく影響を与えるので、小領域の分割は細かい方が望ましい。小領域の分割を少なくしたい場合は、配線が太く集中しているところは分割を細かく、配線が細く密でないところは分割を大きく取るとよい。
In step 6, in order to calculate the equivalent thermal conductivity of the wiring layer of the electronic substrate, the shape of the electronic substrate is divided into small region groups, for example, small region groups composed of rectangular small regions. Since the thermal conductivity of the
ステップ7では、配線層各層の小領域毎に、小領域の面積に占める配線パターンの面積の割合を示す配線面積比を算出する。 In step 7, a wiring area ratio indicating a ratio of the area of the wiring pattern to the area of the small region is calculated for each small region of each wiring layer.
図6は、評価対象である電子基板の構成の一例を示す。この電子基板は、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される多層基板の構成例である。配線層は、配線材料つまり配線パターン37と樹脂材料つまり樹脂38で構成される。配線層の厚みが均一であるので、面積比と体積比とは等しい。
FIG. 6 shows an example of the configuration of the electronic substrate that is the object of evaluation. This electronic board is a configuration example of a multilayer board in which wiring layers on which wiring patterns are formed and insulating layers for insulating the wiring patterns from wiring patterns of other wiring layers are alternately stacked. The wiring layer is composed of a wiring material, that is, a
図2を参照して、ステップ8では、配線層各層の等価熱伝導率を算出する。ステップS7で分割した小領域毎の配線面積比から、各小領域の等価熱伝導率を算出する。スッテプS5で求めた充填材が粉末状ガラスである場合と同様の手法を用いて、小領域毎に配線体積比で平均化された熱伝導率を算出する。 Referring to FIG. 2, in step 8, the equivalent thermal conductivity of each wiring layer is calculated. The equivalent thermal conductivity of each small region is calculated from the wiring area ratio for each small region divided in step S7. Using the same method as in the case where the filler obtained in step S5 is powdered glass, the thermal conductivity averaged by the wiring volume ratio is calculated for each small region.
ステップ9では、ステップS5で算出された絶縁層の等価熱伝導率およびステップS8で算出された小領域毎の各配線層の等価熱伝導率を出力して、終了する。スッテプS9で出力される熱伝導率は、出力する際に出力結果データベース24にも蓄積される。
In
このように、本発明による熱伝導率算出方法によれば、まず、各絶縁層を、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出する。次に、基板形状情報に基づいて、基板たとえば電子基板の形状を予め定める形状の部分に分割し、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出し、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出し、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力するので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。したがって、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。 Thus, according to the thermal conductivity calculation method of the present invention, first, each insulating layer is modeled as a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information, and the equivalent heat of each model insulating layer thus modeled is modeled. Conductivity is calculated based on material information and thermal conductivity information. Next, based on the substrate shape information, the shape of the substrate, for example, the electronic substrate is divided into predetermined shape portions, and for each wiring layer included in each divided portion, the wiring layer of each portion is determined based on the wiring information. The wiring area ratio that represents the ratio of the area of the wiring pattern to the surface area of the wire is calculated. Based on the calculated wiring area ratio, material information, and thermal conductivity information, the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part is calculated. Since the calculated equivalent thermal conductivity of each insulating layer and the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part are output, the thermal conductivity of the substrate depends on the manufacturing method of the insulating layer, that is, the configuration of the insulating layer. Can be calculated. Therefore, more accurate equivalent thermal conductivity of the substrate can be calculated, and more accurate thermal evaluation of the electronic device can be performed.
さらに、絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、その絶縁層を、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層について、面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出するので、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として繊維状充填材を用いた基板の熱伝導率をより精密に算出することができ、より精密な電子機器の熱評価を行うことができる。 Furthermore, if the filler of the insulating layer is a fibrous filler, the insulating layer is modeled as a model insulating layer composed of layers having a layer thickness corresponding to the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer. For each model insulating layer, the equivalent thermal conductivity in the in-plane direction and the equivalent thermal conductivity in the in-plane vertical direction are calculated, so the anisotropy of the thermal conductivity, that is, the surface, for the insulating layer containing the fibrous filler. The thermal conductivity can be calculated in consideration of the difference between the thermal conductivity in the inward direction and the thermal conductivity in the in-plane vertical direction. Therefore, the thermal conductivity of the substrate using the fibrous filler as the filler of the insulating layer can be calculated more precisely, and more accurate thermal evaluation of the electronic device can be performed.
さらにまた、絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出するので、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として粉末状充填材を用いた基板についても、熱伝導率を算出して、電子機器の熱評価を行うことができる。 Furthermore, if the insulating layer filler is a powder filler, the thermal conductivity averaged by the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer is calculated, so the insulating layer containing the powder filler Thermal conductivity can be calculated. Therefore, the thermal conductivity of the substrate using the powder filler as the filler of the insulating layer can be calculated and the electronic device can be thermally evaluated.
さらに、本発明による熱伝導率算出装置1によれば、まず、各絶縁層が、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化され、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率が、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出される。次に、基板形状情報に基づいて、基板の形状が予め定める形状の部分に分割され、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比が算出され、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率が算出され、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率が出力されるので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。したがって、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。 Furthermore, according to the thermal conductivity calculation apparatus 1 according to the present invention, first, each insulating layer is modeled as a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information, and the equivalent heat of each model insulating layer thus modeled is modeled. The conductivity is calculated based on the material information and the thermal conductivity information. Next, based on the substrate shape information, the shape of the substrate is divided into predetermined shape portions, and for each wiring layer included in each divided portion, the surface of the wiring layer of each portion is determined based on the wiring information. A wiring area ratio representing the ratio of the area of the wiring pattern to the area is calculated, and based on the calculated wiring area ratio and material information and thermal conductivity information, an equivalent thermal conductivity for each wiring layer is calculated, In addition, the calculated equivalent thermal conductivity of each insulating layer and the equivalent thermal conductivity of each wiring layer are output, so the thermal conductivity of the substrate is calculated according to the manufacturing method of the insulating layer, that is, the configuration of the insulating layer can do. Therefore, more accurate equivalent thermal conductivity of the substrate can be calculated, and more accurate thermal evaluation of the electronic device can be performed.
さらにまた、絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、その絶縁層を、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層について、面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出するので、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として繊維状充填材を用いた基板の熱伝導率をより精密に算出することができ、より精密な電子機器の熱評価を行うことができる。 Furthermore, when the filler of the insulating layer is a fibrous filler, the insulating layer is modeled as a model insulating layer having a layer thickness according to the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer. For each model insulating layer, the equivalent thermal conductivity in the in-plane direction and the equivalent thermal conductivity in the in-plane vertical direction are calculated, so the anisotropy of the thermal conductivity for the insulating layer containing the fibrous filler, that is, It is possible to calculate the thermal conductivity in consideration of the difference between the thermal conductivity in the in-plane direction and the thermal conductivity in the in-plane vertical direction. Therefore, the thermal conductivity of the substrate using the fibrous filler as the filler of the insulating layer can be calculated more precisely, and more accurate thermal evaluation of the electronic device can be performed.
さらに、絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出するので、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として粉末状充填材を用いた基板についても、熱伝導率を算出して、電子機器の熱評価を行うことができる。 Furthermore, if the insulating layer filler is a powder filler, the thermal conductivity averaged by the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer is calculated, so the heat of the insulating layer containing the powder filler is calculated. Conductivity can be calculated. Therefore, the thermal conductivity of the substrate using the powder filler as the filler of the insulating layer can be calculated and the electronic device can be thermally evaluated.
図1に示した熱伝導率算出装置1の機能は、熱伝導率算出装置1の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。さらに図2に示した熱伝導率算出方法の処理工程も同じプログラムを実行することによって処理される。すなわち、記憶装置に記憶されるプログラムは、コンピュータを熱伝導率算出装置1の各手段として機能させ、コンピュータに熱伝導率算出方法の各工程を実行させる。 The function of the thermal conductivity calculation device 1 shown in FIG. 1 is realized by executing a program stored in the storage device of the thermal conductivity calculation device 1. Further, the processing steps of the thermal conductivity calculation method shown in FIG. 2 are processed by executing the same program. That is, the program stored in the storage device causes the computer to function as each unit of the thermal conductivity calculation device 1 and causes the computer to execute each step of the thermal conductivity calculation method.
このように、コンピュータを熱伝導率算出装置1の各手段として機能させることができる。 As described above, the computer can function as each unit of the thermal conductivity calculation apparatus 1.
1 熱伝導率算出装置
10 制御部
11 基板形状情報入力部
12 材料情報入力部
13 絶縁層製法情報入力部
14 絶縁層モデリング部
15 絶縁層等価熱伝導率算出部
16 基板領域分割部
17 配線面積比算出部
18 配線層等価熱伝導率算出部
19 出力部
21 CAD情報データバース
22 材料情報データベース
23 絶縁層製法情報データベース
24 出力結果データベース
30 電子基板
31 絶縁層
32,38 樹脂
33 繊維状ガラス
34 粉末状ガラス
35 ガラス層
36 樹脂層
37 配線パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal
Claims (5)
各絶縁層を、取得工程で取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化工程と、
取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化工程でモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出工程と、
取得工程で取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割工程と、
取得工程で取得された配線情報に基づいて、分割工程で分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、
配線面積比算出工程で算出された配線面積比ならびに取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出工程と、
絶縁層等価熱伝導率算出工程で算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出工程で算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力工程とを含むことを特徴とする熱伝導率算出方法。 Substrate shape information indicating the shape of a substrate in which wiring layers on which wiring patterns are formed and insulating layers for insulating the wiring patterns from wiring patterns of other wiring layers are alternately stacked, and represents the wiring patterns of each wiring layer An acquisition step of acquiring wiring information, material information representing a material constituting the wiring layer and the insulating layer, thermal conductivity information representing the thermal conductivity of each material, and manufacturing information representing a manufacturing method for generating the insulating layer;
A modeling step for modeling each insulating layer into a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information acquired in the acquiring step;
An insulating layer equivalent thermal conductivity calculation step of calculating an equivalent thermal conductivity of each model insulating layer modeled in the modeling step based on the material information and thermal conductivity information acquired in the acquisition step;
Based on the substrate shape information acquired in the acquisition step, a dividing step of dividing the shape of the substrate into a predetermined shape portion;
Based on the wiring information acquired in the acquisition process, for each wiring layer included in each part divided in the dividing process, a wiring area ratio representing the ratio of the area of the wiring pattern to the surface area of the wiring layer of each part A wiring area ratio calculating step to calculate;
Based on the wiring area ratio calculated in the wiring area ratio calculation step and the material information and thermal conductivity information acquired in the acquisition step, the equivalent thermal conductivity for each wiring layer is calculated for each part. A calculation process;
An output step for outputting the equivalent thermal conductivity of each insulating layer calculated in the insulating layer equivalent thermal conductivity calculation step and the equivalent thermal conductivity for each wiring layer calculated in the wiring layer equivalent thermal conductivity calculation step; The thermal conductivity calculation method characterized by including.
各絶縁層を、取得手段によって取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化手段と、
取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出手段と、
取得手段によって取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割手段と、
取得手段によって取得された配線情報に基づいて、分割手段によって分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出手段と、
配線面積比算出手段によって算出された配線面積比ならびに取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出手段と、
絶縁層等価熱伝導率算出手段によって算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出手段によって算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力手段とを含むことを特徴とする熱伝導率算出装置。 Substrate shape information indicating the shape of a substrate in which wiring layers on which wiring patterns are formed and insulating layers for insulating the wiring patterns from wiring patterns of other wiring layers are alternately stacked, and represents the wiring patterns of each wiring layer Acquisition means for acquiring wiring information, material information representing a material constituting the wiring layer and the insulating layer, thermal conductivity information representing the thermal conductivity of each material, and manufacturing method information representing a manufacturing method for generating the insulating layer;
Modeling means for modeling each insulating layer into a model insulating layer determined according to the manufacturing method indicated by the manufacturing method information acquired by the acquiring unit;
Insulating layer equivalent thermal conductivity calculating means for calculating the equivalent thermal conductivity of each model insulating layer modeled by the modeling means based on the material information and thermal conductivity information acquired by the acquiring means,
Based on the substrate shape information acquired by the acquisition unit, a dividing unit that divides the shape of the substrate into predetermined shape parts;
Based on the wiring information acquired by the acquiring means, for each wiring layer included in each part divided by the dividing means, a wiring area ratio representing a ratio of the area of the wiring pattern to the surface area of the wiring layer of each part is calculated. A wiring area ratio calculating means for calculating;
Based on the wiring area ratio calculated by the wiring area ratio calculating means and the material information and thermal conductivity information acquired by the acquiring means, the equivalent thermal conductivity for each wiring layer of each part is calculated. A calculation means;
Output means for outputting the equivalent thermal conductivity of each insulating layer calculated by the insulating layer equivalent thermal conductivity calculating means and the equivalent thermal conductivity of each part of the wiring layer calculated by the wiring layer equivalent thermal conductivity calculating means; The thermal conductivity calculation apparatus characterized by including.
前記絶縁層熱等価伝導率算出手段は、前記取得手段によって取得された材料情報が示す絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、前記モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出することを特徴とする請求項2に記載の熱伝導率算出装置。 When the manufacturing method is a manufacturing method using a fibrous filler, the model insulating layer determined according to the manufacturing method is a model insulating layer composed of a layer having a layer thickness corresponding to the volume ratio of each constituent material constituting the insulating layer,
The insulating layer thermal equivalent conductivity calculating means, when the filler of the insulating layer indicated by the material information acquired by the acquiring means is a fibrous filler, for each model insulating layer modeled by the modeling means The thermal conductivity calculation device according to claim 2, wherein an equivalent thermal conductivity in an in-plane direction and an equivalent thermal conductivity in an in-plane vertical direction are calculated.
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