JP2011034321A - Device and method for analyzing printed wiring board - Google Patents

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暁央 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an increase of a time required for the structural analysis of a printed wiring board, even in taking consideration of packaged components on the printed wiring board. <P>SOLUTION: A printed wiring board analysis device generates a finite element mesh model which includes elements including a plurality of polyhedrons based on three-dimensional design data of the printed wiring board (S12), generates element physical property information which shows a material physical value of each element, selects one element surface which belongs to one element and constitutes a surface of the finite element mesh model (S16), discriminates whether components exist on the selected element surface (S17), calculates, when existence is determined, a new material physical value of the element based on the information of the element to which the selected element surface belongs and the material physical value of the components which exist on the element surface (S19), updates the material physical value corresponding to the element to which the element surface selected in the physical property information belongs by using the calculated material physical value (S20), and performs structural analysis based on the finite element mesh model and the material physical value information (S22). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、有限要素法によってプリント配線基板の設計データの構造解析を行うプリント配線基板解析装置およびプリント配線基板の解析方法に関する。   The present invention relates to a printed wiring board analyzing apparatus and a printed wiring board analyzing method for analyzing a structure of design data of a printed wiring board by a finite element method.

有限要素法を用いて設計データに基づいてプリント配線基板の構造解析を行い、解析結果に基づいてプリント配線基板の設計検証を行うことが行われている。   A structural analysis of a printed wiring board is performed based on design data using a finite element method, and design verification of the printed wiring board is performed based on the analysis result.

例えば、基板用ファイルと実装部品ファイルを元に有限要素解析により変形が条件を満たすように、製造に関するパラメータを変更することが開示されている（特許文献１）。   For example, it is disclosed that parameters relating to manufacturing are changed so that deformation satisfies a condition by finite element analysis based on a substrate file and a mounted component file (Patent Document 1).

特開２００６−９１９３９号公報JP 2006-91939 A

有限要素法では、解析対象を複数の微小領域(要素)に分割し、各要素について比較的単純で共通な補間関数を用いて解析を行う。ところが、プリント配線基板上の実装部品を解析対象に含めて要素を作成すると要素数が増大するため解析時間が増大する。   In the finite element method, an analysis target is divided into a plurality of minute regions (elements), and each element is analyzed using a relatively simple and common interpolation function. However, if an element is created by including a mounting component on a printed wiring board as an analysis target, the number of elements increases, and the analysis time increases.

本発明の目的は、プリント配線基板上の実装部品を考慮してもプリント配線基板の構造解析にかかる時間の増大を抑制することが可能なプリント配線基板解析装置およびプリント回路基板の解析方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a printed wiring board analyzing apparatus and a printed circuit board analyzing method capable of suppressing an increase in time required for the structural analysis of the printed wiring board even when mounting components on the printed wiring board are taken into consideration. There is to do.

本発明の一例に係わるプリント配線基板解析装置は、部品が実装されるプリント配線基板の３次元設計データに基づいて、複数個の多面体で構成される要素から構成され、前記プリント配線基板の３次元形状を示す有限要素メッシュモデルを生成するメッシュモデル生成手段と、前記有限要素メッシュモデルを構成する各要素の材料物性値を示す要素物性値情報を生成する要素物性値情報生成手段と、一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面を一つ選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された要素面上に部品が存在するか否かを判別する判別手段と、部品が存在すると判断された場合に、前記選択された要素面が属する要素の材料物性値および前記選択された要素面上に存在する部品の材料物性値に基づいて当該要素の新たな材料物性値を演算する演算手段と、前記要素物性値情報中の前記選択された要素面が属する要素に対応する材料物性値を前記演算手段によって演算された材料物性値に更新する更新手段と、前記選択手段によって一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面が全て選択された場合に、前記有限要素メッシュモデルおよび前記要素物性値情報に基づいて有限要素法によって前記プリント配線基板の構造解析を行う解析手段とを具備することを特徴とする。   A printed wiring board analyzing apparatus according to an example of the present invention is composed of elements composed of a plurality of polyhedrons based on three-dimensional design data of a printed wiring board on which components are mounted. Mesh element generating means for generating a finite element mesh model indicating the shape, element property value information generating means for generating element property value information indicating the material property value of each element constituting the finite element mesh model, and one element A selection means for selecting one element face constituting the surface of the finite element mesh model, a determination means for determining whether or not a part exists on the element face selected by the selection means, and a part Is determined to exist, the material property value of the element to which the selected element surface belongs and the material property value of the part existing on the selected element surface Calculation means for calculating a new material property value of the element based on the material property value calculated by the calculation means for the material property value corresponding to the element to which the selected element surface belongs in the element property value information Based on the finite element mesh model and the element property value information when all of the element faces that belong to one element by the selection means and constitute the surface of the finite element mesh model are selected. Analyzing means for analyzing the structure of the printed circuit board by a finite element method.

本発明によれば、プリント配線基板上の実装部品を考慮してもプリント配線基板の構造解析にかかる時間の増大を抑制することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to suppress an increase in the time required for the structural analysis of the printed wiring board even when the mounting components on the printed wiring board are taken into consideration.

プリント配線基板解析システムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a printed wiring board analysis system. プリント配線基板の形状を示す平面図。The top view which shows the shape of a printed wiring board. 要素作成処理モジュールによって作成された有限要素メッシュモデルの形状を示す図。The figure which shows the shape of the finite element mesh model created by the element creation process module. 有限要素メッシュモデル、および有限要素メッシュモデルに部品が実装された状態を示す図。The figure which shows the state in which components were mounted in the finite element mesh model and the finite element mesh model. 要素面上に存在する実装部品を示す図。The figure which shows the mounting components which exist on an element surface. 表面上に実装部品が存在する要素面を示す図。The figure which shows the element surface in which mounting components exist on the surface. ヤング率を求めるためのモデルを示す図。The figure which shows the model for calculating | requiring a Young's modulus. プリント配線基板のヤング率Ｅ1を１０００、厚さｈ1を１ｍｍとした場合の実装部品が載っていると判断された要素の換算後ヤング率Ｅ3を示す図。Printed circuit board of the Young's modulus E 1 to 1000, shows the conversion after the Young's modulus E 3 of the judgment and the mounting parts when the thickness h 1 was 1mm rests element. プリント配線基板解析システムによる処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process by a printed wiring board analysis system.

本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

実装部品の影響を考慮してプリント配線基板の構造解析を行うプリント配線基板解析システムの構成を図１に示す。   FIG. 1 shows the configuration of a printed wiring board analysis system that performs structural analysis of a printed wiring board in consideration of the influence of mounted components.

本システムは、システム本体１０、入力装置３１、出力装置３２から構成される。また、システム本体１０は、ネットワークを通じてメカＣＡＤサーバ４１および電気ＣＡＤサーバ４２に接続されているものとする。メカＣＡＤサーバ４１にはプリント配線基板の３次元形状データ、構成材料および材料物性値等の情報が、電気ＣＡＤサーバにはプリント配線基板に実装される実装部品の配置位置、３次元形状、構成材料および材料物性値等の情報がそれぞれ格納されている。なお、システム本体１０は、例えばコンピュータによって実現される。   This system includes a system main body 10, an input device 31, and an output device 32. Further, it is assumed that the system main body 10 is connected to the mechanical CAD server 41 and the electric CAD server 42 through a network. The mechanical CAD server 41 has information such as three-dimensional shape data, constituent materials, and material property values of the printed wiring board, and the electric CAD server has an arrangement position, three-dimensional shape, and constituent material of the mounting parts mounted on the printed wiring board. In addition, information such as material property values is stored. The system body 10 is realized by a computer, for example.

システム本体１０は、３次元形状データ読み込み処理モジュール１１、要素作成処理モジュール１２、実装部品データ読み込み処理モジュール１３、３次元形状合成処理モジュール１４、探索距離設定処理モジュール１５、要素面選択処理モジュール１６、実装部品有無判定処理モジュール１７、実装部品情報取得処理モジュール１８、材料物性値演算処理モジュール１９、材料物性値更新処理モジュール２０、要素面選択完了判定処理モジュール２１、構造解析処理モジュール２２、および記憶モジュール２３等を備えている。   The system body 10 includes a three-dimensional shape data reading processing module 11, an element creation processing module 12, a mounted part data reading processing module 13, a three-dimensional shape synthesis processing module 14, a search distance setting processing module 15, an element surface selection processing module 16, Mounting component presence / absence determination processing module 17, mounting component information acquisition processing module 18, material physical property value calculation processing module 19, material physical property value update processing module 20, element surface selection completion determination processing module 21, structure analysis processing module 22, and storage module 23 etc.

なお、システム本体１０は、例えばコンピュータによって実現される。３次元形状データ読み込み処理モジュール１１、要素作成処理モジュール１２、実装部品データ読み込み処理モジュール１３、３次元形状合成処理モジュール１４、探索距離設定処理モジュール１５、要素面選択処理モジュール１６、実装部品有無判定処理モジュール１７、実装部品情報取得処理モジュール１８、材料物性値演算処理モジュール１９、材料物性値更新処理モジュール２０、要素面選択完了判定処理モジュール２１、および構造解析処理モジュール２２はコンピュータによって実行されるプログラムである。   The system body 10 is realized by a computer, for example. 3D shape data reading processing module 11, element creation processing module 12, mounting component data reading processing module 13, 3D shape synthesis processing module 14, search distance setting processing module 15, element surface selection processing module 16, mounting component presence / absence determination processing The module 17, the mounted component information acquisition processing module 18, the material property value calculation processing module 19, the material property value update processing module 20, the element surface selection completion determination processing module 21, and the structure analysis processing module 22 are programs executed by a computer. is there.

３次元形状データ読み込み処理モジュール１１は、メカＣＡＤサーバ４１からプリント配線基板の３次元形状データを読み込み、読み込まれたプリント配線基板の３次元形状データを記憶モジュール２３に格納する。３次元形状データ読み込み処理モジュール１１によって読み込まれた３次元形状データによって示されるプリント配線基板の形状を図２に示す。なお、図２は、プリント配線基板の形状を示す平面図である。   The three-dimensional shape data reading processing module 11 reads the three-dimensional shape data of the printed wiring board from the mechanical CAD server 41 and stores the read three-dimensional shape data of the printed wiring board in the storage module 23. The shape of the printed wiring board indicated by the three-dimensional shape data read by the three-dimensional shape data reading processing module 11 is shown in FIG. FIG. 2 is a plan view showing the shape of the printed wiring board.

要素作成処理モジュール１２は、３次元形状データ読み込み処理モジュール１１によって記憶モジュール２３に格納されたプリント配線基板の３次元形状データに基づいて、プリント配線基板の３次元形状を表す有限要素メッシュモデルを作成する。有限要素メッシュモデルは、複数の四面体形状の要素から構成される。要素の形状は、入力装置３１から入力される要素の大きさに基づいて設定される。要素作成処理モジュール１２によって作成された有限要素メッシュモデルの形状を図３に示す。なお、有限要素メッシュモデルを構成する各要素にはＩＤ番号が割り当てられている。   The element creation processing module 12 creates a finite element mesh model representing the three-dimensional shape of the printed wiring board based on the three-dimensional shape data of the printed wiring board stored in the storage module 23 by the three-dimensional shape data reading processing module 11. To do. The finite element mesh model is composed of a plurality of tetrahedral elements. The shape of the element is set based on the size of the element input from the input device 31. The shape of the finite element mesh model created by the element creation processing module 12 is shown in FIG. An ID number is assigned to each element constituting the finite element mesh model.

また、要素作成処理モジュール１２は、有限要素メッシュモデルを構成する各要素の材料物性値を示す要素−材料物性値情報を作成し、要素−物性値情報を記憶モジュール２３に格納する。要素−物性値情報は、各要素を示す各ＩＤ番号に対して材料物性値が割り当てられている。   The element creation processing module 12 creates element-material property value information indicating the material property value of each element constituting the finite element mesh model, and stores the element-material property value information in the storage module 23. In the element-physical property value information, a material physical property value is assigned to each ID number indicating each element.

実装部品データ読み込み処理モジュール１３は、入力装置３１を用いてユーザから指示され、３次元形状データ読み込み処理モジュール１１によって読み込まれたプリント配線基板に実装される実装部品データを電気ＣＡＤサーバ４２から読み込み、読み込んだ実装部品データを記憶モジュール２３に保存する。   The mounting component data reading processing module 13 reads from the electric CAD server 42 mounting component data to be mounted on the printed wiring board instructed by the user using the input device 31 and read by the three-dimensional shape data reading processing module 11. The loaded mounting component data is stored in the storage module 23.

３次元形状合成処理モジュール１４は、有限要素メッシュモデルおよび実装部品データに含まれる３次元形状データに基づいて、有限要素メッシュモデルに部品が配置された状態を示す３次元形状データ（部品実装モデル）を生成する。３次元形状合成処理モジュール１４は、図４（Ａ）に示す有限要素メッシュモデルに対して部品が実装された状態を示す３次元形状データを作成する。３次元形状合成処理モジュール１４によって作成された３次元形状データによって示される３次元形状を図４(Ｂ)に示す。   The three-dimensional shape synthesis processing module 14 is based on the three-dimensional shape data included in the finite element mesh model and the mounted component data, and the three-dimensional shape data (component mounting model) indicating the state in which the components are arranged in the finite element mesh model. Is generated. The three-dimensional shape synthesis processing module 14 creates three-dimensional shape data indicating a state in which components are mounted on the finite element mesh model shown in FIG. FIG. 4B shows the three-dimensional shape indicated by the three-dimensional shape data created by the three-dimensional shape synthesis processing module 14.

探索距離設定処理モジュール１５は、入力装置３１を用いてユーザから指示された有限要素メッシュモデルの表面から実装部品を探索する距離を記憶モジュール２３に保存する。   The search distance setting processing module 15 stores in the storage module 23 a distance for searching for a mounted component from the surface of the finite element mesh model instructed by the user using the input device 31.

要素面選択処理モジュール１６は、有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素の面（要素面）を一つ選択する。要素面選択処理モジュール１６は、選択した要素面を実装部品有無判定処理モジュール１７に通知する。   The element surface selection processing module 16 selects one element surface (element surface) constituting the surface of the finite element mesh model. The element surface selection processing module 16 notifies the mounted component presence / absence determination processing module 17 of the selected element surface.

図５に、要素面上に存在する実装部品を示す。また、図６に材料物性値更新の対象となる実装部品が存在する要素面が所属する要素をそれぞれ示す。図６において、ハッチングが施されているのが材料物性値更新の対象となる実装部品が存在する要素面が所属する要素である。   FIG. 5 shows a mounted component existing on the element surface. FIG. 6 shows the elements to which the element planes on which the mounted parts for which material property values are updated belong belong. In FIG. 6, hatched elements are elements to which element surfaces to which mounted components that are targets of material property value update belong are attached.

実装部品有無判定処理モジュール１７は、要素面選択処理モジュール１６によって選択された要素面上に実装部品が存在するか否かを判定する処理を実行する。なお、実装部品有無判定処理モジュール１７は、探索距離設定処理モジュール１５によって記憶モジュール２３中に設定された有限要素メッシュモデルの表面から実装部品を探索する距離の範囲内に存在する実装部品を探索する。例えば、下限として０ｍｍを設定し、上限として２ｍｍを設定する。部品が基板に実装されていても、部品が基板表面に触れていないことがあるので、部品を探索する距離の設定値が設けられている。実装部品有無判定処理モジュール１７は、選択された要素面上に部品を検出した場合、検出した部品を示す情報を実装部品情報取得処理モジュール１８に通知する。実装部品有無判定処理モジュール１７は、選択された要素面上に部品を検出しなかった場合、要素面選択完了判定処理モジュール２１に処理を渡す。   The mounted component presence / absence determination processing module 17 executes processing for determining whether or not a mounted component exists on the element surface selected by the element surface selection processing module 16. The mounted component presence / absence determination processing module 17 searches for a mounted component that exists within a distance range for searching for a mounted component from the surface of the finite element mesh model set in the storage module 23 by the search distance setting processing module 15. . For example, 0 mm is set as the lower limit, and 2 mm is set as the upper limit. Even if the component is mounted on the substrate, the component may not touch the surface of the substrate, so a set value for the distance to search for the component is provided. When a component is detected on the selected element surface, the mounted component presence / absence determination processing module 17 notifies the mounted component information acquisition processing module 18 of information indicating the detected component. When no component is detected on the selected element surface, the mounted component presence / absence determination processing module 17 passes the processing to the element surface selection completion determination processing module 21.

実装部品情報取得処理モジュール１８は、実装部品有無判定処理モジュール１７によって通知された実装部品の大きさ、材料物性値などの情報を記憶モジュール２３から読み出す。   The mounting component information acquisition processing module 18 reads information such as the size of the mounting component and the material property value notified by the mounting component presence / absence determination processing module 17 from the storage module 23.

材料物性値演算処理モジュール１９は、実装部品情報取得処理モジュール１８によって読み出された大きさおよび材料物性値に基づいて、選択されている要素面が属する要素の材料物性値を更新する。材料物性値演算処理モジュール１９は、例えば次式を用いて要素の新たな材料物性値を算出する。

Figure 2011034321
The material property value calculation processing module 19 updates the material property value of the element to which the selected element surface belongs, based on the size and material property value read by the mounting component information acquisition processing module 18. The material property value calculation processing module 19 calculates a new material property value of the element using, for example, the following equation.
Figure 2011034321

ここで、Ｅ1はプリント配線基板５１（要素）のヤング率、ｈ1はプリント配線基板５１（要素の要素面の法線方向）の厚さ、Ｅ2は実装部品５２のヤング率、ｈ2は実装部品５２の要素面の法線方向の厚さである。 Here, E 1 is the Young's modulus of the printed wiring board 51 (element), h 1 is the thickness of the printed wiring board 51 (normal direction of the element surface of the element), E 2 is the Young's modulus of the mounting component 52, and h 2. Is the thickness of the element surface of the mounting component 52 in the normal direction.

式（１）は、図７(Ａ)に示す構成を図７（Ｂ）に示すモデルに置き換えた場合に求められるヤング率である。   Equation (1) is the Young's modulus obtained when the configuration shown in FIG. 7A is replaced with the model shown in FIG.

また、図８に示す表にプリント配線基板のヤング率Ｅ1を１０００、厚さｈ1を１ｍｍとした場合の実装部品が載っていると判断された要素の換算後ヤング率Ｅ3を示す。なお、図８に示す表は、基板曲げのみを対象とした換算例である。 Further, the table shown in FIG. 8 shows the converted Young's modulus E 3 of an element determined to have a mounted component when the Young's modulus E 1 of the printed wiring board is 1000 and the thickness h 1 is 1 mm. In addition, the table | surface shown in FIG. 8 is the conversion example which made object only a board | substrate bending.

材料物性値更新処理モジュール２０は、要素−材料物性値情報中の選択されている要素が属する要素を示すＩＤ番号に割り当てられている材料物性値を演算されたヤング率によって更新する。そして、材料物性値更新処理モジュール２０は、処理を要素面選択完了判定処理モジュール２１に渡す。   The material property value update processing module 20 updates the material property value assigned to the ID number indicating the element to which the selected element in the element-material property value information belongs by the calculated Young's modulus. Then, the material property value update processing module 20 passes the processing to the element surface selection completion determination processing module 21.

要素面選択完了判定処理モジュール２１は、プリント配線基板の表面を構成する要素面を全て選択したか否かを判別する。選択されていない要素が存在する場合、要素面選択完了判定処理モジュール２１は、要素面選択処理モジュール１６に処理を渡し、要素面選択処理モジュール１６に未選択の要素を選択させる。選択されていない要素が存在しない場合、要素面選択完了判定処理モジュール２１は構造解析処理モジュール２２に処理を渡す。構造解析処理モジュール２２は、要素−材料物性値情報に基づいて有限要素法を用いてプリント配線基板の構造解析を行う。   The element surface selection completion determination processing module 21 determines whether all the element surfaces constituting the surface of the printed wiring board have been selected. When there is an element that has not been selected, the element surface selection completion determination processing module 21 passes the process to the element surface selection processing module 16 and causes the element surface selection processing module 16 to select an unselected element. If there is no element that has not been selected, the element surface selection completion determination processing module 21 passes the processing to the structural analysis processing module 22. The structural analysis processing module 22 performs the structural analysis of the printed wiring board using the finite element method based on the element-material property value information.

次に、本システムの処理の手順を図９に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、３次元形状データ読み込み処理モジュール１１は、メカＣＡＤサーバ４１からプリント配線基板の３次元形状データを読み込み、読み込まれたプリント配線基板の３次元形状データを記憶モジュール２３に格納する（ステップＳ１１）。 Next, the processing procedure of this system will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the three-dimensional shape data reading processing module 11 reads the three-dimensional shape data of the printed wiring board from the mechanical CAD server 41 and stores the read three-dimensional shape data of the printed wiring board in the storage module 23 (step S11). .

要素作成処理モジュール１２は、プリント配線基板の３次元形状データに基づいて、プリント配線基板の３次元形状を表す有限要素メッシュモデルを作成する（ステップＳ１２）。また、要素作成処理モジュール１２は、有限要素メッシュモデルを構成する各要素の材料物性値を示す要素−材料物性値情報を作成し、要素−物性値情報を記憶モジュール２３に格納する。   The element creation processing module 12 creates a finite element mesh model representing the three-dimensional shape of the printed wiring board based on the three-dimensional shape data of the printed wiring board (step S12). The element creation processing module 12 creates element-material property value information indicating the material property value of each element constituting the finite element mesh model, and stores the element-material property value information in the storage module 23.

実装部品データ読み込み処理モジュール１３は、プリント配線基板に実装される実装部品データを電気ＣＡＤサーバ４２から読み込み、読み込んだ実装部品データを記憶モジュール２３に保存する（ステップＳ１３）。   The mounted component data reading processing module 13 reads the mounted component data mounted on the printed wiring board from the electric CAD server 42, and stores the read mounted component data in the storage module 23 (step S13).

３次元形状合成処理モジュール１４は、有限要素メッシュモデルおよび実装部品データに含まれる３次元形状データに基づいて、有限要素メッシュモデルに部品が配置された状態を示す３次元形状データを生成する（ステップＳ１４）。   The three-dimensional shape synthesis processing module 14 generates three-dimensional shape data indicating a state in which components are arranged in the finite element mesh model, based on the three-dimensional shape data included in the finite element mesh model and the mounted component data (step) S14).

探索距離設定処理モジュール１５は、入力装置３１を用いてユーザから指示された有限要素メッシュモデルの表面から実装部品を探索する距離を記憶モジュール２３に保存する（ステップＳ１５）。   The search distance setting processing module 15 stores the distance for searching for a mounted component from the surface of the finite element mesh model instructed by the user using the input device 31 in the storage module 23 (step S15).

要素面選択処理モジュール１６は、有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素の面（要素面）を一つ選択する（ステップＳ１６）。要素面選択処理モジュール１６は、選択した要素面を実装部品有無判定処理モジュール１７に通知する。   The element surface selection processing module 16 selects one element surface (element surface) constituting the surface of the finite element mesh model (step S16). The element surface selection processing module 16 notifies the mounted component presence / absence determination processing module 17 of the selected element surface.

実装部品有無判定処理モジュール１７は、選択された要素面上に実装部品が存在するか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１７）。   The mounted component presence / absence determination processing module 17 executes a process of determining whether or not a mounted component exists on the selected element surface (step S17).

存在しないと判定された場合（ステップＳ１７のＮｏ）、実装部品有無判定処理モジュール１７は処理を要素面選択完了判定処理モジュール２１に渡す。   When it is determined that it does not exist (No in step S <b> 17), the mounted component presence / absence determination processing module 17 passes the processing to the element surface selection completion determination processing module 21.

存在すると判定された場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）、実装部品情報取得処理モジュール１８は、実装部品有無判定処理モジュール１７によって通知された実装部品の大きさ、材料物性値などの情報を記憶モジュール２３から読み出す（ステップＳ１８）。 When it is determined that the component is present (Yes in step S17), the mounting component information acquisition processing module 18 receives information such as the size and material property value of the mounting component notified by the mounting component presence determination processing module 17 from the storage module 23. Read (step S18).

材料物性値演算処理モジュール１９は、実装部品情報取得処理モジュール１８によって読み出された実装部品の大きさおよび材料物性値に基づいて、選択されている要素面が属する要素の材料物性値を演算する（ステップＳ１９）。   The material property value calculation processing module 19 calculates the material property value of the element to which the selected element surface belongs, based on the size and material property value of the mounted component read by the mounting component information acquisition processing module 18. (Step S19).

材料物性値更新処理モジュール２０は、要素−材料物性値情報中の選択されている要素面が属する要素を示すＩＤ番号に割り当てられている材料物性値を演算されたヤング率によって更新する（ステップＳ２０）。   The material property value update processing module 20 updates the material property value assigned to the ID number indicating the element to which the selected element surface belongs in the element-material property value information with the calculated Young's modulus (step S20). ).

要素面選択完了判定処理モジュール２１は、プリント配線基板の表面を構成する要素面を全て選択したか否かを判別する（ステップＳ２１）。全て選択されていないと判断された場合（ステップＳ２１のＮｏ）、要素面選択完了判定処理モジュール２１は、要素面選択処理モジュール１６に処理を渡し、新たな要素面を選択させる。全て選択されていると判断された場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）、要素面選択完了判定処理モジュール２１は、処理を構造解析処理モジュール２２に処理を渡す。構造解析処理モジュール２２は、要素−材料物性値情報に基づいて有限要素法を用いてプリント配線基板の構造解析を行う（ステップＳ２２）。   The element surface selection completion determination processing module 21 determines whether or not all element surfaces constituting the surface of the printed wiring board have been selected (step S21). When it is determined that not all have been selected (No in step S21), the element surface selection completion determination processing module 21 passes the processing to the element surface selection processing module 16 to select a new element surface. If it is determined that all the elements have been selected (Yes in step S21), the element surface selection completion determination processing module 21 passes the processing to the structure analysis processing module 22. The structural analysis processing module 22 performs the structural analysis of the printed wiring board using the finite element method based on the element-material property value information (step S22).

本実施形態によれば、プリント配線基板上の実装部品の大きさおよび材料物性値に基づいて要素の材料物性値を変更することによって、プリント配線基板上の実装部品を考慮してもプリント配線基板の構造解析にかかる時間の増大を抑制することが可能になる。   According to the present embodiment, the printed wiring board can be considered even if the mounting component on the printed wiring board is taken into account by changing the material physical property value of the element based on the size and material physical property value of the mounting component on the printed wiring board. It is possible to suppress an increase in time required for the structural analysis.

なお、有限要素法によってプリント配線基板の構造解析を実行する処理はコンピュータプログラムによって実現されているので、このコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じて通常のコンピュータにインストールするだけで、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。また、このコンピュータプログラムは、パーソナルコンピュータのみならず、プロセッサを内蔵した電子機器上で実行することができる。   Since the process of executing the structural analysis of the printed wiring board by the finite element method is realized by a computer program, the computer program can be installed in a normal computer through a computer-readable storage medium, and Similar effects can be easily realized. Further, this computer program can be executed not only on a personal computer but also on an electronic device incorporating a processor.

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.

１０…システム本体，１１…３次元形状データ読み込み処理モジュール，１２…要素作成処理モジュール，１３…実装部品データ読み込み処理モジュール，１４…３次元形状合成処理モジュール，１５…探索距離設定処理モジュール，１６…要素面選択処理モジュール，１７…実装部品有無判定処理モジュール，１８…実装部品情報取得処理モジュール，１９…材料物性値演算処理モジュール，２０…材料物性値更新処理モジュール，２１…要素面選択完了判定処理モジュール，２２…構造解析処理モジュール，２３…記憶モジュール，３１…入力装置，３２…出力装置，４１…メカＣＡＤサーバ，４２…電気ＣＡＤサーバ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... System main body, 11 ... Three-dimensional shape data reading processing module, 12 ... Element creation processing module, 13 ... Mounted component data reading processing module, 14 ... Three-dimensional shape synthesis processing module, 15 ... Search distance setting processing module, 16 ... Element surface selection processing module, 17 ... Mounted component presence / absence determination processing module, 18 ... Mounted component information acquisition processing module, 19 ... Material property value calculation processing module, 20 ... Material property value update processing module, 21 ... Element surface selection completion determination processing Modules 22 ... Structural analysis processing module 23 ... Storage module 31 ... Input device 32 ... Output device 41 ... Mechanical CAD server 42 ... Electric CAD server

Claims (9)

部品が実装されるプリント配線基板の３次元設計データに基づいて、複数個の多面体で構成される要素から構成され、前記プリント配線基板の３次元形状を示す有限要素メッシュモデルを生成するメッシュモデル生成手段と、
前記有限要素メッシュモデルを構成する各要素の材料物性値を示す要素物性値情報を生成する要素物性値情報生成手段と、
一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面を一つ選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された要素面上に部品が存在するか否かを判別する判別手段と、
部品が存在すると判断された場合に、前記選択された要素面が属する要素の材料物性値および前記選択された要素面上に存在する部品の材料物性値に基づいて当該要素の新たな材料物性値を演算する演算手段と、
前記要素物性値情報中の前記選択された要素面が属する要素に対応する材料物性値を前記演算手段によって演算された材料物性値に更新する更新手段と、
前記選択手段によって一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面が全て選択された場合に、前記有限要素メッシュモデルおよび前記要素物性値情報に基づいて有限要素法によって前記プリント配線基板の構造解析を行う解析手段と
を具備することを特徴とするプリント配線基板解析装置。 Mesh model generation based on 3D design data of a printed wiring board on which a component is mounted, which is composed of a plurality of polyhedron elements and generates a finite element mesh model indicating the 3D shape of the printed wiring board Means,
Element property value information generating means for generating element property value information indicating the material property value of each element constituting the finite element mesh model;
A selection means for selecting one element surface belonging to one element and constituting the surface of the finite element mesh model;
Determining means for determining whether or not a part exists on the element surface selected by the selecting means;
When it is determined that a part exists, a new material property value of the element based on the material property value of the element to which the selected element surface belongs and the material property value of the part existing on the selected element surface Computing means for computing
Updating means for updating the material property value corresponding to the element to which the selected element surface belongs in the element property value information to the material property value calculated by the calculation means;
When all the element surfaces that belong to one element and constitute the surface of the finite element mesh model are selected by the selection means, the print is performed by the finite element method based on the finite element mesh model and the element property value information. An apparatus for analyzing a printed wiring board, comprising: an analyzing means for performing a structural analysis of the wiring board. 電気ＣＡＤデータに格納されている前記プリント配線基板に実装される各部品の配置位置を示す情報に基づいて、前記有限要素メッシュモデルに各部品を実装した状態を示す部品実装モデルを作成する部品実装モデル作成手段を更に具備し、
前記判別手段は、前記部品実装モデルを参照することによって前記選択手段によって選択された要素面上に部品が存在するか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板解析装置。 Component mounting for creating a component mounting model indicating a state in which each component is mounted on the finite element mesh model based on information indicating an arrangement position of each component mounted on the printed wiring board stored in electrical CAD data A model creation means,
2. The printed wiring board analysis according to claim 1, wherein the determination unit determines whether or not a component exists on the element surface selected by the selection unit by referring to the component mounting model. apparatus. 前記判別手段は、前記選択された要素面から予め設定された距離範囲内に部品が存在するか否かを判別することを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載のプリント配線基板解析装置。   The said discrimination | determination means discriminate | determines whether components exist in the distance range preset from the said selected element surface, The one of Claim 1 or Claim 2 characterized by the above-mentioned. Printed circuit board analyzer. 前記解析手段によって曲げ負荷が解析される場合、新たな材料物性値Ｅ3は
Figure 2011034321
 ここで、Ｅ1およびｈ1は前記選択された要素のヤング率および当該要素によって構成される前記有限要素メッシュモデルの表面の法線方向の厚さ、Ｅ2およびｈ2は実装部品のヤング率および当該要素によって構成される表面の法線方向の厚さ、
を用いて前記演算手段によって演算されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のプリント配線基板解析装置。 When the bending load is analyzed by the analyzing means, the new material property value E 3 is
Figure 2011034321
 Here, E 1 and h 1 are the Young's modulus of the selected element and the thickness in the normal direction of the surface of the finite element mesh model constituted by the element, and E 2 and h 2 are the Young's modulus of the mounted component. And the normal thickness of the surface constituted by the element,
The printed wiring board analyzing apparatus according to claim 1, wherein the printed circuit board analyzing apparatus is operated by the calculating means. 部品が実装されるプリント配線基板の３次元設計データに基づいて、複数個の多面体で構成される要素から構成され、前記プリント配線基板の３次元形状を示す有限要素メッシュモデルを生成し、
前記有限要素メッシュモデルを構成する各要素の材料物性値を示す要素物性値情報を生成し、
一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面を一つ選択し、
前記選択された要素面上に部品が存在するか否かを判別し、
部品が存在すると判断された場合に、前記選択された要素面が属する要素の材料物性値および前記選択された要素面上に存在する部品の材料物性値に基づいて当該要素の新たな材料物性値を演算し、
前記要素物性値情報中の前記選択された要素面が属する要素に対応する材料物性値を前記演算された材料物性値に更新し、
一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面が全て選択された場合に、前記有限要素メッシュモデルおよび前記要素物性値情報に基づいて有限要素法によって前記プリント配線基板の構造解析を行う
ことを特徴とするプリント配線基板の解析方法。 Based on the three-dimensional design data of the printed wiring board on which the component is mounted, the element is composed of a plurality of polyhedron elements, and generates a finite element mesh model indicating the three-dimensional shape of the printed wiring board.
Generating element property value information indicating a material property value of each element constituting the finite element mesh model;
Select one element face that belongs to one element and constitutes the surface of the finite element mesh model,
Determining whether a part is present on the selected element surface;
When it is determined that a part exists, a new material property value of the element based on the material property value of the element to which the selected element surface belongs and the material property value of the part existing on the selected element surface And
Update the material property value corresponding to the element to which the selected element surface belongs in the element property value information to the calculated material property value,
The structure of the printed wiring board is obtained by a finite element method based on the finite element mesh model and the element property value information when all element surfaces belonging to one element and constituting the surface of the finite element mesh model are selected. An analysis method for a printed wiring board, characterized by performing analysis. 電気ＣＡＤデータに格納されている前記プリント配線基板に実装される各部品の配置位置を示す情報に基づいて、前記有限要素メッシュモデルに各部品を実装した状態を示す部品実装モデルを作成し、
前記判別が行われる場合、前記部品実装モデルを参照することによって前記選択された要素上に部品が存在するか否かを判別することを特徴とする請求項５に記載の解析方法。 Based on the information indicating the placement position of each component mounted on the printed wiring board stored in the electrical CAD data, create a component mounting model indicating the state of mounting each component on the finite element mesh model,
6. The analysis method according to claim 5, wherein when the determination is performed, it is determined whether or not a component exists on the selected element by referring to the component mounting model. 前記判別が行われる場合、前記選択された要素の表面から予め設定された距離範囲内に部品が存在するか否かを判別することを特徴とする請求項５または請求項６の何れか１項に記載のプリント配線基板の解析方法。   7. The method according to claim 5, wherein when the determination is performed, it is determined whether or not a part exists within a predetermined distance range from the surface of the selected element. The analysis method of the printed wiring board of description. 前記解析によって曲げ負荷が解析される場合、新たな材料物性値Ｅ3は
Figure 2011034321
 ここで、Ｅ1およびｈ1は前記選択された要素のヤング率および当該要素によって構成される前記有限要素メッシュモデルの表面の法線方向の厚さ、Ｅ2およびｈ2は実装部品のヤング率および当該要素によって構成される表面の法線方向の厚さ、
を用いて演算されることを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載のプリント配線基板の解析方法。 When the bending load is analyzed by the above analysis, the new material property value E 3 is
Figure 2011034321
 Here, E 1 and h 1 are the Young's modulus of the selected element and the thickness in the normal direction of the surface of the finite element mesh model constituted by the element, and E 2 and h 2 are the Young's modulus of the mounted component. And the normal thickness of the surface constituted by the element,
The method of analyzing a printed wiring board according to claim 5, wherein the calculation is performed using the method. 有限要素法によってプリント配線基板の構造解析を実行する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
部品が実装されるプリント配線基板の３次元設計データに基づいて、複数個の多面体で構成される要素から構成され、前記プリント配線基板の３次元形状を示す有限要素メッシュモデルを生成する手順と、
前記有限要素メッシュモデルを構成する各要素の材料物性値を示す要素物性値情報を生成する手順と、
一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面を一つ選択する手順と、
前記選択された要素面上に部品が存在するか否かを判別する手順と、
部品が存在すると判断された場合に、前記選択された要素面が属する要素の材料物性値および前記選択された要素面上に存在する部品の材料物性値に基づいて当該要素の新たな材料物性値を演算する手順と、
前記要素物性値情報中の前記選択された要素面が属する要素に対応する材料物性値を前記演算された材料物性値に更新する手順と、
一つの要素に属し、前記有限要素メッシュモデルの表面を構成する要素面が全て選択された場合に、前記有限要素メッシュモデルおよび前記要素物性値情報に基づいて有限要素法によって前記プリント配線基板の構造解析を行う手順とを、
前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 A program for causing a computer to execute a process of executing a structural analysis of a printed wiring board by a finite element method,
Based on the three-dimensional design data of the printed wiring board on which the component is mounted, a procedure for generating a finite element mesh model including a plurality of polyhedron elements and indicating the three-dimensional shape of the printed wiring board;
A step of generating element property value information indicating a material property value of each element constituting the finite element mesh model;
A procedure for selecting one element surface belonging to one element and constituting the surface of the finite element mesh model;
Determining whether there is a part on the selected element surface;
When it is determined that a part exists, a new material property value of the element based on the material property value of the element to which the selected element surface belongs and the material property value of the part existing on the selected element surface The procedure for computing
Updating the material property value corresponding to the element to which the selected element surface belongs in the element property value information to the calculated material property value;
The structure of the printed wiring board is obtained by a finite element method based on the finite element mesh model and the element property value information when all element surfaces belonging to one element and constituting the surface of the finite element mesh model are selected. The procedure to perform analysis
A program that is executed by the computer.
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