JP2011090638A - 部品選択プログラム、部品選択方法および部品選択装置 - Google Patents

部品選択プログラム、部品選択方法および部品選択装置 Download PDF

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Abstract

【課題】解析処理の高速化を図ること。
【解決手段】コンピュータ(部品選択装置)1を、演算手段2、および、選択手段3として機能させる。演算手段2は、基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算する。この特徴値は、例えば、部品の密度と比熱と体積とを含む値等が挙げられる。選択手段3は、演算手段2によって演算された特徴値に基づいて、複数の部品の中から、解析対象の部品を選択する。
【選択図】図1

Description

本発明は部品選択プログラム、部品選択方法および部品選択装置に関する。
プリント基板と部品の半田付けには、例えば、リフロー炉が広く用いられることが知られている。
プリント基板に搭載される多数の部品は、部品ごとに性質が異なるため、リフロー炉の熱源を所定温度に設定したとしても、プリント基板上の温度は一様にならない。つまり、プリント基板上には高温(または低温)になる部分が生まれる。
また、プリント基板上の各部品は周囲に存在する他の部品からの熱的な影響を受けるため、各部品の温度を予測することは難しい。
これらの現象により、耐熱基準を超えた部品への過熱により故障する部品が発生したり、過熱が不十分なことにより、溶接が不十分となる部品が発生したりする(鉛フリーはんだは溶融点が高い)ということが知られている。なお、耐熱基準は部品ごとに異なり、例えば部品の納入業者がカタログなどに記載している。
ところで、製品の小型化、および、軽量化の流れに伴い、プリント基板等に部品を高密度に実装することや、搭載する部品が多様になっていることや、さらには、融点が高い鉛フリーの半田の利用が急速に進んでいる。
リフロー炉を使用する場合、上記要因により、実装の信頼性を確保しながら、リフローの条件を決定することが、ますます難しさを増している。
従って、プリント基板の設計段階で、各部品の熱的物性やサイズが、周囲に与える影響を考慮しながら、各部品の種類や配置を最適化するための検討が必要である。
そこで、リフロー炉内でのプリント基板の温度をシミュレートすることで、最適な部品の配置やリフロー条件の導出に役立てることが行われている(例えば、特許文献1)。
特開2006−72938号公報
シミュレータを用いて部品が搭載されたプリント基板などの3次元部材の温度分布等を数値シミュレートする場合には、例えば、部品やプリント基板を小さな計算要素(メッシュ)に分割して解析する方法を用いている。
しかしながら、プリント基板上の部品全てに対して解析を行うと、メッシュ数が膨大となり、計算に多くの時間が必要となっていた。
ここで、人が経験に基づいて解析対象とする部品を取捨選択することでメッシュ数を減じ、計算時間の削減をすることが行われている。
しかし、部品の取捨選択は人の経験に左右され、さらには正確性にも問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、解析処理の高速化を図ることができる部品選択プログラム、部品選択方法および部品選択装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、開示の部品選択プログラムが提供される。この部品選択プログラムは、コンピュータを、演算手段、および、選択手段として機能させる。
演算手段は、基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算する。
選択手段は、演算手段によって演算された特徴値に基づいて、複数の部品の中から解析対象の部品を選択する。
開示の部品選択プログラムによれば、解析処理の高速化を図ることができる。
第1の実施の形態の部品選択装置の概要を示す図である。 熱解析装置のハードウェア構成例を示す図である。 熱解析装置の機能を示すブロック図である。 熱の移動を模式的に示す図である。 材質データを示す図である。 部品データを示す図である。 部品データにより定められる部品のモデルを示す図である。 パッケージ本体と、リードとの切り分け方法の一例を示す図である。 パッケージ本体と、リードとの切り分け方法の一例を示す図である。 上層と下層の分割方法を示す図である。 解析メッシュを説明する図である。 解析モデル作成部の処理内容を説明する図である。 部品情報テーブルを示す図である。 簡易解析モデル作成処理を示すフローチャートである。 解析実行処理を示すフローチャートである。
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、実施の形態の部品選択装置について説明し、その後、実施の形態をより具体的に説明する。
<第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態の部品選択装置の概要を示す図である。
実施の形態のデータ選択支援プログラムは、コンピュータ(部品選択装置)1を、演算手段2、および、選択手段3として機能させる。
演算手段2は、基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算する。この特徴値は、例えば、部品の密度と比熱と体積とを含む値等が挙げられる。
選択手段3は、演算手段2によって演算された特徴値に基づいて、複数の部品の中から解析対象の部品を選択する。選択方法としては、特に限定されないが、例えば、特徴値が閾値を超えている部品を、解析対象の部品として選択する方法や、特徴値が上位から予め定められた割合に含まれる部品を、解析対象の部品として選択する方法等が挙げられる。
さらに、実施の形態のデータ選択支援プログラムは、コンピュータ1を、位置情報取得手段4として機能させるようになっていてもよい。
位置情報取得手段4は、複数の部品それぞれについて、例えば、CADデータ(図示せず)等から基板上での配置位置情報を取得する。
この場合、選択手段3は、例えばユーザによる基板上の指定位置の入力を受け付けると、取得した配置位置情報に基づいて、受け付けた指定位置から指定距離内に存在する部品を解析対象の部品として追加して選択するようになっていてもよい。
このようなコンピュータ1によれば、熱的な影響度に基づいて部品を選択することができる。従って、熱的な影響度の小さい部品を解析から除外することで、熱解析の演算量を減らすことができ、解析処理の高速化を図ることができる。
以下、実施の形態をより具体的に説明する。
<第2の実施の形態>
図2は、熱解析装置のハードウェア構成例を示す図である。
熱解析装置100は、CPU(Central Processing Unit)101によって装置全体が制御されている。CPU101には、バス108を介してRAM(Random Access Memory)102、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)103、グラフィック処理装置104、入力インタフェース105、外部補助記憶装置106および通信インタフェース107が接続されている。
RAM102には、CPU101に実行させるOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、RAM102には、CPU101による処理に必要な各種データが格納される。HDD103には、OSやアプリケーションプログラムが格納される。
また、HDD103には、後述する熱解析装置100と同様の機能をコンピュータに発揮させるプログラムが記憶されている。そして、CPU101がこのプログラムをHDD103から読み出して実行することで、図3に示す各機能部として機能するようになる。このプログラムはCPU101とアクセス可能なRAM102に格納されていても良い。
グラフィック処理装置104には、モニタ104aが接続されている。グラフィック処理装置104は、CPU101からの命令に従って、画像をモニタ104aの画面に表示させる。入力インタフェース105には、キーボード105aとマウス105bとが接続されている。入力インタフェース105は、キーボード105aやマウス105bから送られてくる信号を、バス108を介してCPU101に送信する。
外部補助記憶装置106は、記録媒体に書き込まれた情報を読み取ったり、記録媒体に情報を書き込んだりする。外部補助記憶装置106で読み書きが可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等が挙げられる。磁気記録装置としては、例えば、HDD、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープ等が挙げられる。光ディスクとしては、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM(Random Access Memory)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)等が挙げられる。光磁気記録媒体としては、例えば、MO(Magneto-Optical disk)等が挙げられる。
通信インタフェース107は、ネットワーク50に接続されている。通信インタフェース107は、ネットワーク50を介して、他のコンピュータとの間でデータの送受信を行う。
以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。このようなハードウェア構成の熱解析装置100内には、以下のような機能が設けられる。
図3は、熱解析装置の機能を示すブロック図である。
CADデータ格納部200には、例えば、IDF(Intermediate Data Format)形式で記載されたCADデータや、銅箔層の配線パターン(Gerber)のデータが格納されている。
材質データ格納部300には、例えば、材質毎の材質名、密度、比熱、熱伝導率、放射率等を有する材質データが格納されている。
熱解析装置100は、解析モデル作成部110と、部品データ格納部120と、基板データ格納部130と、解析メッシュ作成部140と、メッシュデータ格納部150と、解析実行部160と、解析結果データ格納部170と、出力部180とを有している。
解析モデル作成部110は、CADデータ格納部200に格納されているCADデータと、材質データ格納部300に格納されている材質データとに基づいて、基板上に配置された部品がリフロー炉内を通過するときに、リフロー炉内の熱源から供給される熱による影響を解析するためのモデル(簡易解析モデル)を作成する。
具体的には、解析モデル作成部110は、シミュレーション対象となる基板に搭載される各部品の大きさ、各部品が搭載される予定の位置等の情報を、材質データ格納部300から抽出する。そして、抽出した情報を格納した部品のリスト(部品情報テーブル(後述))を作成する。なお、作成した部品情報テーブルは、解析モデル作成部110の図示しない記憶領域に格納する。そして、部品の熱容量に基づいて、熱解析対象の部品を選択する指標を演算する。また、作成した部品情報テーブルの指標の値に基づいて、熱解析対象の部品を選択する。選択方法としては、特に限定されないが、例えば、指標の値が予め用意された閾値を超えている部品を、熱解析対象の部品として選択する方法や、基板に配置される全ての部品の個数に対し予め定められた割合の個数の部品を、指標の値が大きいものから順に熱解析対象の部品として選択する方法等が挙げられる。
また、ユーザが検証したい基板上のポイント(着目点)が存在する場合は、この着目点を指定することで、その着目点に対する優先度を決定する指標を演算する。そして作成したリストの部品の指標の値に基づいて、熱解析対象の部品を選択する。この選択方法としては、特に限定されないが、上記選択方法と同様の方法等が挙げられる。
解析モデル作成部110は、このようにして選択した部品を基板上に配置した簡易解析モデルを作成する。
部品データ格納部120は、解析モデル作成部110によって作成された簡易解析モデルの部品毎のデータ(部品データ)を格納する。なお、部品データの内容については、後に詳述する。
基板データ格納部130は、解析モデル作成部110によって作成された簡易解析モデルの基板のデータ(基板データ)を格納する。この基板データの項目としては、例えば、プリント基板であれば、プリント基板の外形、プリント基板上に配置された部品の配置情報等が挙げられる。
解析メッシュ作成部140は、部品データ格納部120に格納されている部品データと、基板データ格納部130に格納されている基板データと、材質データ格納部300に格納されている材質データとに基づいて、熱解析計算用の解析メッシュを作成する。
解析メッシュ格納部150は、解析メッシュ作成部140が作成した解析メッシュの情報を格納する。
解析実行部160は、メッシュデータ格納部150に格納されている解析メッシュの情報を用いて熱解析を実行する。具体的には、リフロー炉内での基板に対する対流熱伝達と放射、基板内部での熱伝導による熱の移動を計算する。そして、部品の座標と単位時間あたりの部品の温度分布を有する解析結果データを作成する。
解析実行部160は、作成した解析結果データを、解析結果データ格納部170に格納する。
図4は、熱の移動を模式的に示す図である。
ここで、放射としては、例えば、リフロー炉内に設けられたヒータ10から基板11に対する放射が挙げられる。熱伝導としては、例えば、基板11と部品12との間の熱の伝導(例えば、図4中、矢印14に示す伝導)が挙げられる。なお、図4では、熱伝導を模式的に矢印で示している。また、対流熱伝達としては、例えば、基板11の表面および部品13の表面を移動する熱の対流熱伝達(例えば、図4中、矢印15に示す対流熱伝達)が挙げられる。なお、図4では、対流熱伝達を模式的に矢印で示している。
熱解析においては三次元非定常熱伝導方程式(1)を使用する。
Figure 2011090638
ここで、ρ:密度、C:比熱、λ:熱伝導率、
Figure 2011090638
また、対流熱伝達による単位時間当たりの熱量は、次式(2)で算出することができる。
Figure 2011090638
ここで、h:熱伝達係数、TPCB:プリント基板の温度、A:基板面積、Tambient:リフロー炉内の雰囲気の温度である。
また、放射による単位時間あたりの熱量は、次式(3)で算出することができる。
Figure 2011090638
ここで、σ:Stefan-Boltzmann定数(5.699×10-8[W/m2zK4])、εh:ヒータ放射率、εPCB:基板放射率、F12:形態係数、Th:ヒータ温度、TPCB:基板温度である。
再び図3に戻って説明する。
出力部180は、ユーザの要求等に応じて、解析結果データ格納部170に格納されている解析結果データを予め用意されたフォーマットに変換し、解析結果をモニタ104aに表示させる。
解析結果としては特に限定されないが、例えば、ある時間における基板の温度分布を示す静止画像や、時間が経過すると共に基板上の部品の温度が遷移していく動画像等が挙げられる。
また、出力部180は、解析結果を他の要素(熱による基板の歪み等)のシミュレーションを実行するシステムに出力する機能を有していてもよい。
図5は、材質データを示す図である。
材質データ301は、材質毎に、材質名、密度、比熱、熱伝導率、放射率のレコードを有している。
密度、比熱、熱伝導率、放射率の特性は、2列(カラム)構成になっている。左の列は、温度を示し、右の列は、特性値を示している。
材質データ301の1行目は、材質名が「CDC−AI」であることを示している。
材質データ301の2行目は、密度のデータ数が「2」であることを示している。これは、異なる温度に対する密度のデータが設定されていることを示している。
材質データ301の3行目、および、4行目は、材質名「CDC−AI」の密度を示している。例えば、3行目は、温度が「0.0000000000E+000」である場合の密度が、「1.8820000000E+003」であることを示している。
以下、同様に、材質データ301の5行目は、比熱のデータ数が「2」であることを示している。材質データ301の6行目、および、7行目は、材質名「CDC−AI」の比熱を示している。材質データ301の8行目は、熱伝導率のデータ数が「2」であることを示している。材質データ301の9行目、および、10行目は、材質名「CDC−AI」の熱伝導率を示している。材質データ301の11行目は、放射率のデータ数が「28」であることを示している。材質データ301の12行目以降は、材質名「CDC−AI」の放射率を示している。
放射率の値の後に、次の材質名「LEAD」が設定されている。材質名「LEAD」についても、材質名「CDC−AI」と同様に密度、比熱、熱伝導率、放射率が設定されている。
図6は、部品データを示す図である。
部品データ121は、部品毎に部品名、層の厚さ、メッシュサイズ、平面矩形の数、各平面矩形の1つの頂点座標、各平面矩形の大きさ、材質名のレコードを有している。
部品データ121の1行目は、部品名が「CMP−1」であることを示している。
部品データ121の2行目は、層の厚さおよびメッシュサイズを示している。すなわち、部品データ121は、一例として、部品を複数の層に分割している。
以下、一例として部品データ121により定められる部品のモデルを図示して部品データ121の内容を説明する。
図7は、部品データにより定められる部品のモデルを示す図である。
図7に示す部品モデル60は、実際に製品に載置される部品50をモデル化したものである。部品データ121は、この部品モデル60のデータを有している。
この部品モデル60は、パッケージ本体51に対応するパッケージ本体モデル61と、付属物であるリード52、53に対応するリードモデル62、63とを有している。
パッケージ本体51とリード52、53のモデル化方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
例えば、図7に示す部品モデル60の左下を基準座標(0,0)とする。また、部品モデル60の左から右に基板モデル60の辺に沿って向かう方向をX方向とする。また、基板モデル20の手前から奥側に部品モデル60の辺に沿って向かう方向(奥行き)をY方向とする。
図8および図9は、パッケージ本体と、リードとの切り分け方法の一例を示す図である。
例えば、図8(a)および図8(b)に示すように、パッケージ本体51と基板70との間に間隙が存在する場合、リード52、53と間隙部分とを分けるように境界54、55を設定する。そして、パッケージ本体51の境界54、55により挟まれた部分の長さをパッケージモデル61のX方向のサイズ(パッケージ本体サイズ)に規定する。また、リード52の左端から境界54までのリード52の長さをリードモデル62のX方向のサイズ(リードモデルサイズ)に規定する。また、リード53の右端から境界55までのリード53の長さをリードモデル63のX方向のサイズに規定する。
また、例えば、図9(a)および図9(b)に示すように、パッケージ本体51と基板70との間に間隙が存在しない場合、リード52、53を全て含むように境界54、55を設定する。そして、リード52の左端から境界54までのリード52の長さをリードモデル62のX方向のサイズに規定する。また、リード53の右端から境界55までのリード53の長さをリードモデル63のX方向のサイズに規定する。
このような決定方法により、熱容量および伝熱経路を可及的に実物の部品に近づけることで、シミュレーション精度を高めることができる。
再び図7に戻って説明する。図7では、部品モデル60を、上側の層(上層)と下側の層(下層)の2つ(複数)の層に分割して表示している。例えばリードモデル62は、上層62aおよび下層62bに分割して表示している。また、リードモデル63は、上層63aおよび下層63bに分割して表示している。
この上層と下層の分割方法としては、特に限定されないが、例えば、以下の方法が挙げられる。
図10は、上層と下層の分割方法を示す図である。
図10(a)に示すように、部品50のパッケージ本体51と基板70との間に間隙が存在する場合、間隙が存在する部分を下層、パッケージ本体51を上層とするように境界56を設定する。
また、図10(b)に示すように、パッケージ本体51と基板70との間に間隙が存在しない場合、リード52、53と基板70とが平行な部分を全て含むように境界56を設定する。そして境界56を挟んで上側を上層、下側を下層に設定する。
また、図10(c)に示すように、パッケージ本体51と基板70との間に間隙が存在せず、また、リード52、53と基板70が平行な部分も存在しない場合、リード高さの中間に境界56を設定する。そして境界56を挟んで上側を上層、下側を下層に設定する。
また、両面実装基板の場合、実装面の表裏にかかわらず、基板70に近い側を下層とする。
再び図6に戻って説明する。図6では、部品モデル60の上層の厚さ(mm)が「0.80000」であり、部品モデル60の下層の厚さ(mm)が、「0.500000」であり、メッシュサイズ(mm)が、「1.000000」であることを示している。ここでは、より精度の高い解析を行うために上層と下層とに分けて層の厚さを格納しているが、本実施例はこれに限らない。上層の厚さと下層の厚さとの平均値、もしくは、いずれかの値を格納しても良い。なお、メッシュサイズは、解析メッシュ作成部140が解析メッシュを作成するときに使用する。
部品データ121の3行目は、平面矩形の数が「3」であることを示している。前述した図7の例では、パッケージ本体モデル61およびリードモデル62、63の平面矩形に対応している。
部品データ121の4行目〜6行目は、それぞれ、パッケージ本体モデル61およびリードモデル62、63の各平面矩形の頂点の座標、各平面矩形の大きさおよび材質名を示している。
例えば、4行目は、パッケージ本体モデル61の左下隅の座標が(1,0)であり、X方向のサイズが6.0(mm)であり、Y方向のサイズが5.0(mm)であり、上層材質名がMOLDであり、下層材質名はAIRであることを示している。ここで、下層材質名がAIR(=空気)とは、空洞であり、空気で満たされていることと示している。
同様に、5行目は、リードモデル62の左下隅の座標が(0,0)であり、X方向のサイズが1.0(mm)であり、Y方向のサイズが5.0(mm)であり、上層材質名がLEADであり、下層材質名はLEADであることを示している。6行目は、リードモデル62の左下隅の座標が(7,0)であり、X方向のサイズが1.0(mm)であり、Y方向のサイズが5.0(mm)であり、上層材質名がLEADであり、下層材質名はLEADであることを示している。
部品データ121の7行目は、部品名が「CMP−2」であることを示している。8行目以降には、部品名「CMP−1」と同様に、断面の厚さ、平面矩形の数、各平面矩形の頂点の座標および材質を示すデータが設定されている。
図11は、解析メッシュを説明する図である。
図11(a)は、解析モデルを示す図である。
解析モデル30は、基板データ格納部130に格納されている基板データのモデルを示す基板モデル20上に、CADデータ格納部200に格納されているCADデータに含まれる全ての部品を、配置位置情報に基づいて配置したモデルを示している。すなわち、解析モデル30は、解析モデル作成部110によって部品が選択されていないときの解析モデルを示している。
図11(b)は、本実施例を適用しなかった場合の、解析モデル上に配置された解析メッシュの図である。
解析メッシュ21は、解析モデル30上に表示された不等間隔の行列状の格子により作成される。
例えば、格子は、一つの部品の外形に基づいて、形成されることが考えられる。つまり、一つの部品が四辺形であるときには、各辺を延長した直線によって、格子が形成されるとしても良い。また、予め設定されたメッシュサイズに沿って格子が形成されるなどが考えられる。
図11(b)に示すように、部品が密集している部位の解析メッシュは相対的に細かくなり、部品が放散している部位の解析メッシュは相対的に粗くなる。
解析メッシュそれぞれが熱解析の計算単位要素となる。従って、熱解析対象の部品の数を少なくすることにより、解析メッシュの数、すなわち、演算量が減少し、演算の高速化に繋がる。
図12は、解析モデル作成部の処理内容を説明する図である。
図12(a)は、図11(b)と同様に、解析モデル30を示している。
図12(b)は、解析モデル作成部110により作成された簡易解析モデルに解析メッシュを配置した場合を示す図である。
簡易解析モデル40は、基板データ格納部130に格納されている基板データの基板上に、部品データ格納部120に格納されている部品データ121の部品モデルを配置したものである。
解析モデル作成部110により指標の値の比較的小さい部品が省略されているため、簡易解析モデル40は、解析モデル30に比較して、解析メッシュ21の数が減少している。これにより、計算量を削減することができるため、処理の高速化を図ることができる。また、指標の値に基づいて、部品が省略されているため、解析の精度を一定以上に保ちつつ、計算量を削減することができる。
また、簡易解析モデル40は、着目点24を考慮したモデルを示している。すなわち、簡易解析モデル40は、着目点24に対し熱的な影響度が比較的小さい部品が省略されている。
解析モデル作成部110の処理により、ユーザの経験に左右されることなく、指標の値の比較的高い部品を熱解析対象の部品として選択することができる。例えば、部品モデル22と部品モデル23は、ほぼ同じ形状をなしており、また、着目点24からの距離もほぼ等しい。従って、経験の浅いユーザの判断では、両方残す、または、両方削除するという処理が行われる可能性が高い。しかし、解析モデル作成部110の処理によれば、ユーザの経験に左右されることなく、指標の値の比較的高い部品モデル23のみを熱解析対象の部品として選択することができる。
以下、基板モデル20の左下を基準座標(0,0)とする。また、基板モデル20の左下から右下に基板モデル20の辺に沿って向かう方向をX方向とする。また、基板モデル20の左下から左上に基板モデル20の辺に沿って向かう方向をY方向とする。そして、着目点24の座標を(X0,Y0)で表すものとする。
図13は、部品情報テーブルを示す図である。
部品情報テーブル111には、大きさ、中心位置、物性、変換フラグおよび指標の欄が設けられている。各欄の横方向に並べられた情報同士が互いに関連づけられている。また、解析モデル作成部110が、部品情報テーブル111を作成する際には、部品データ121を参照する。
大きさの欄には、部品の大きさを示す情報が格納されている。具体的には、大きさの欄には、さらに長さ(L)、幅(W)、高さ(H)の欄が設けられている。各欄に、それぞれ部品の長さ、幅、高さが格納されている。
中心位置の欄には、部品の中心位置を示す情報が格納されている。具体的には、中心位置の欄には、さらにX、Yの欄が設けられている。
Xの欄には、部品の中心位置の、基準位置からのX方向の距離が格納されている。
Yの欄には、部品の中心位置の、基準位置からのY方向の距離が格納されている。
物性の欄には、部品の物性を示す情報が格納されている。具体的には、物性の欄には、さらに、密度、比熱、熱伝導率の欄が設けられている。各欄に、それぞれ部品の密度、比熱、熱伝導率が格納されている。これらの値は、解析実行部160が、式(1)を用いて、熱解析を行う際に、参照される。
なお、本発明は式(1)を用いて、熱解析を行うこととしたので、密度、比熱、熱伝導率の物性を格納することとしたが、本実施例はこれに限らない。他の従来技術を用いて熱解析を行う場合に必要となる物性値が、適宜格納される。さらには、熱的な影響度を判断する上で、他の物性を加味して、判断するとしてもよい。
変換フラグの欄には、当該部品が解析メッシュの作成に用いる部品であること(熱解析対象の部品であること)を示す変換フラグが設定される。
指標の欄には、当該部品が解析メッシュの作成に用いる部品であるか否かを決定するための指標が格納されている。具体的には、指標の欄には、さらに、指標C1、指標C2の欄が設けられている。
指標C1の欄には、部品の熱的な影響度(熱容量)を示す値が格納されている。この値が大きい程、熱容量が大きいことを示している。この値は、例えば、C1=密度×比熱×体積(L×W×H)により算出することができる。例えば、部品Aの指標C1=(30×10-3×10×10-3×4×10-3×1882×905)=2.044となる。
また、部品が複数の材料を有している場合の部品の熱容量は、各材料の熱容量の和とする。例えば、ある部品がプラスチックとメタルとを有している場合、この部品の熱容量は、プラスチックの熱容量とメタルの熱容量との和とする。また、部品データを参照しながら各材質の体積を求め、体積を加味した熱量の加重平均値を、その部品の熱容量としても良い。
指標C2の欄には、ユーザにより入力される着目点(X0,Y0)と、各部品との距離を示す値が格納されている。この値は、例えば、C2=(X0―X)2+(Y0−Y)2にて算出することができる。例えば、着目点(X0,Y0)=(50,50)であれば、部品Aの指標C2=(50―100)2+(50−50)2=2500となる。着目点が複数存在する場合は、各着目点それぞれに対して指標C2が算出される。なお、着目点が存在しない場合は、指標C2の欄は空欄になる。
次に、解析モデル作成部110の処理(解析モデル作成処理)を説明する。
図14は、簡易解析モデル作成処理を示すフローチャートである。
前処理として、部品毎にCADデータ格納部200から部品の大きさ、および、中心位置を取得する。また、材質データ格納部300から部品の物性を取得する。取得したデータを部品情報テーブル111に格納する。
[ステップS1]
解析モデル作成部110は、部品毎に指標C1を算出する。その後、ステップS2に遷移する。
[ステップS2]
解析モデル作成部110は、部品を指標C1でソートする。具体的には、部品をC1の値の大きい順番に並べる。その後、ステップS3に遷移する。
[ステップS3]
解析モデル作成部110は、部品情報テーブルの、指標C1の予め定められた上位α%の部品の変換フラグの欄をチェックする。その後、ステップS4に遷移する。
[ステップS4]
解析モデル作成部110は、ユーザ指定の着目点が存在するか否かを判断する。存在すれば、ステップS5に遷移する。存在しなければ、ステップS8に移行する。
[ステップS5]
解析モデル作成部110は、指標C2を部品毎に算出する。その後、ステップS6に遷移する。
[ステップS6]
解析モデル作成部110は、部品を指標C2でソートする。その後、ステップS7に遷移する。
[ステップS7]
解析モデル作成部110は、指標C2の予め定められた上位β%の部品の変換フラグの欄をチェックする。その後、ステップS8に遷移する。
[ステップS8]
解析モデル作成部110は、ユーザ指定の着目点が存在しなければ、指標C1がチェックされた部品を用いて簡易解析モデル40を作成する。また、ユーザ指定の着目点が存在すれば、指標C1および指標C2がチェックされた部品を用いて簡易解析モデル40を作成する。その後、処理を終了する。
なお、ステップS3、および、ステップS7においては、予め定められた上位α%、および、上位β%の部品の変換フラグの欄をチェックした。しかし、これに限らず、ステップS3、および、ステップS7において、予め定められた閾値を超えている部品の変換フラグの欄をチェックするようにしてもよい。また、ステップS3における閾値とステップS7における閾値は、一緒でもよいし、異なっていてもよい。
また、処理の順番は、上述したものに限定されず、例えば、ステップS4〜ステップS7の処理を先に行い、その後にステップS1〜ステップS3の処理を行うようにしてもよい。
次に、解析実行部160の処理(解析実行処理)を説明する。
図15は、解析実行処理を示すフローチャートである。
[ステップS11]
解析実行部160は、式(1)に示す熱伝導方程式をΔt秒積分する。その後、ステップS12に遷移する。
[ステップS12]
解析実行部160は、時刻をΔt秒進める。その後、ステップS13に遷移する。
[ステップS13]
解析実行部160は、現時刻の温度分布データを解析結果データ格納部170に出力する。これにより、例えば、図11に示すように、解析結果データ格納部170には、Δt秒(t=1、t=2、t=3)毎の部品の座標と部品の温度を示す解析結果データがそれぞれ格納される。その後、ステップS14に遷移する。
[ステップS14]
解析実行部160は、予め用意された解析対象時間を満了したか否かを判断する。満了した場合、処理を終了する。満了していない場合、ステップS11に遷移し、ステップS11以降の処理を継続して行う。
このように、解析実行処理を行うことにより、単位時間あたりの温度分布が解析結果データとして得られる。
そして、熱解析装置100は処理を終了する。なお、解析結果データは、ユーザの命令に応じて、所望の形態で出力される。例えば、出力部180は、解析結果データを連続して出力することで、リフロー炉内での基板及び部品の温度変化を動画として提供できる。また、出力部180は、基板及び部品がリフロー炉内で最も温度が高い地点を通過しているときの温度分布を出力するものとしても良い。
以上述べたように、熱解析装置100によれば、解析モデル作成部110が、指標C1がチェックされた部品を用いて簡易解析モデル40を作成するようにした。
これにより、熱容量の大きさが、ある一定の基準を満たす部品が解析対象として残り、それ以外が解析対象の部品から除外される。
部品を省略することで、解析メッシュを粗くすることができる。これにより、計算量を削減することができるため、処理の高速化を図ることができる。
また、残った部品は、除外された部品に比べ、他の部品に対する影響が比較的大きいため、熱解析に重要な部品であると判断することができる。従って、部品の省略による信頼性の低下を抑制することができる。
解析モデル作成部110は、さらに、ユーザ指定の着目点が存在すれば、指標C1および指標C2がチェックされた部品を用いて簡易解析モデル40を作成するようにした。
これにより、熱的な影響度に加え、指定位置に対する距離に基づいて部品を選択することができる。
ユーザには、熱に弱いことがわかっている部品の付近に着目しなければならない場合や、過去に行った熱解析の結果で高温になりすぎた箇所が見つかり、部品の配置を変更し、再度熱解析を行わなければならない場合がある。本実施例によると、ユーザが特定の位置を着目点として指定することで、熱解析装置100は、着目点周囲の部品を簡易解析モデル40に残すことができる。
この簡易解析モデル40に対して解析を行うことで、熱解析装置100は、着目点周囲の解析結果をより精密に表現した解析結果データを演算することができる。ユーザは、自己が最も着目したかった位置についてのより精密な解析結果を得ることができ、その後の基板設計に役立てることができる。
なお、熱解析装置100が行った処理が、複数の装置によって分散処理されるようにしてもよい。例えば、1つの装置が、解析メッシュを作成する処理までを行ってメッシュデータを作成しておき、他の装置が、そのメッシュデータを用いて熱解析を実行するようにしてもよい。この場合、熱解析装置100は、解析実行部160の機能を省略することができる。
また、他の例として、1つの装置が、解析モデル作成処理までを行って部品データおよび基板データを作成しておき、他の装置が、その部品データおよび基板データを用いて解析メッシュの作成以降の処理を行うようにしてもよい。
また、CADデータ格納部200と、材質データ格納部300を、熱解析装置100が有するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、片面の単層基板上に部品を配置した場合を例に説明したが、これに限らず、多層基板や、両面基板にも適用することができる。
また、本実施の形態では、熱解析用の簡易解析モデルを作成する場合を例に説明したが、これに限らず、強度解析用の解析モデル作成や、磁場解析用の解析モデル作成においても、本発明を適用することができる。この場合、例えば、基板に配置される複数の部品それぞれについて、強度に関する影響度を示す特徴値を演算したり、磁気的な影響度を示す特徴値を演算したりすればよい。
以上、本発明の部品選択プログラム、部品選択方法および部品選択装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
また、本発明は、前述した実施の形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、解析モデル作成部110が有する機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等が挙げられる。磁気記録装置としては、例えば、ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープ等が挙げられる。光ディスクとしては、例えば、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM(Random Access Memory)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)等が挙げられる。光磁気記録媒体としては、例えば、MO(Magneto-Optical disk)等が挙げられる。
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたDVD、CD−ROM等の可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。
部品選択プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。
以上の第1〜第2の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1) コンピュータを、
基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算する演算手段、
前記演算手段によって演算された前記特徴値に基づいて、前記複数の部品の中から解析対象の部品を選択する選択手段、
として機能させることを特徴とする部品選択プログラム。
(付記2) 前記選択手段は、前記特徴値が予め定められた閾値を超えている前記部品を、前記解析対象の部品として選択することを特徴とする付記1に記載の部品選択プログラム。
(付記3) 前記選択手段は、前記特徴値が上位から予め定められた割合に含まれる前記部品を、前記解析対象の部品として選択することを特徴とする付記1に記載の部品選択プログラム。
(付記4) 前記特徴値は、前記部品の密度と比熱と体積との少なくとも何れか一つを含む値であることを特徴とする付記1ないし3のいずれかに記載の部品選択プログラム。
(付記5) 前記コンピュータを、さらに、
前記複数の部品それぞれについて、前記基板上での配置位置情報を取得する位置情報取得手段、
前記配置位置情報に基づいて、前記解析対象以外の部品を前記基板から除外した簡易解析モデルを作成する簡易解析モデル作成手段、
前記簡易解析モデルのリフロー炉内での温度分布を計算する計算手段、
前記計算の結果を出力する出力手段、
として機能させることを特徴とする付記1ないし4のいずれかに記載の部品選択プログラム。
(付記6) 前記選択手段は、前記基板上の指定位置の入力を受け付けると、前記配置位置情報に基づいて、前記受け付けた前記指定位置から指定距離内に存在する部品を前記解析対象の部品としてとして追加することを特徴とする付記5に記載の部品選択プログラム。
(付記7) コンピュータが、
基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算するステップと、
演算された前記特徴値に基づいて、前記複数の部品の中から解析対象の部品を選択するステップと、
を実行することを特徴とする部品選択方法。
(付記8) 基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算する演算部と、
前記演算部によって演算された前記特徴値に基づいて、前記複数の部品の中から解析対象の部品を選択する選択部と、
を有することを特徴とする部品選択装置。
1 コンピュータ(部品選択装置)
2 演算手段
3 選択手段
4 位置情報取得手段
10 ヒータ
11 基板
12、13、22、50 部品
14、15 矢印
20 基板モデル
21 解析メッシュ
23、60 部品モデル
24 着目点
30 解析モデル
40 簡易解析モデル
51 パッケージ本体
52、53 リード
54、55、56 境界
61 パッケージ本体モデル
62、63 リードモデル
62a、63a 上層
62b、63b 下層
100 熱解析装置
110 解析モデル作成部
111 部品情報テーブル
120 部品データ格納部
121 部品データ
130 基板データ格納部
140 解析メッシュ作成部
150 メッシュデータ格納部
160 解析実行部
170 解析結果データ格納部
180 出力部
200 CADデータ格納部
300 材質データ格納部
301 材質データ

Claims (6)

  1. コンピュータを、
    基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算する演算手段、
    前記演算手段によって演算された前記特徴値に基づいて、前記複数の部品の中から解析対象の部品を選択する選択手段、
    として機能させることを特徴とする部品選択プログラム。
  2. 前記特徴値は、前記部品の密度と比熱と体積との少なくとも何れか一つを含む値であることを特徴とする請求項1に記載の部品選択プログラム。
  3. 前記コンピュータを、さらに、
    前記複数の部品それぞれについて、前記基板上での配置位置情報を取得する位置情報取得手段、
    前記配置位置情報に基づいて、前記解析対象以外の部品を前記基板から除外した簡易解析モデルを作成する簡易解析モデル作成手段、
    前記簡易解析モデルのリフロー炉内での温度分布を計算する計算手段、
    前記計算の結果を出力する出力手段、
    として機能させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の部品選択プログラム。
  4. 前記選択手段は、前記基板上の指定位置の入力を受け付けると、前記配置位置情報に基づいて、前記受け付けた前記指定位置から指定距離内に存在する部品を前記解析対象の部品としてとして追加することを特徴とする請求項3に記載の部品選択プログラム。
  5. コンピュータが、
    基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算するステップと、
    演算された前記特徴値に基づいて、前記複数の部品の中から解析対象の部品を選択するステップと、
    を実行することを特徴とする部品選択方法。
  6. 基板に配置される複数の部品それぞれについて、熱的な影響度を示す特徴値を演算する演算部と、
    前記演算部によって演算された前記特徴値に基づいて、前記複数の部品の中から解析対象の部品を選択する選択部と、
    を有することを特徴とする部品選択装置。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003167928A (ja) * 2001-12-04 2003-06-13 Fujitsu Ltd メッシュ作成装置およびメッシュ作成プログラム
JP2006072938A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd プリント基板設計方法及びプリント基板設計装置
JP2006350503A (ja) * 2005-06-14 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 解析メッシュモデル生成装置、解析メッシュモデル生成方法、および、解析メッシュモデル生成プログラム
JP2007233560A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Hokkaido Univ メッシュモデル生成方法
JP2008003722A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Canon Software Inc 解析結果データ処理装置および解析結果データ処理方法およびプログラムおよび記録媒体
JP2009129196A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Sharp Corp 熱解析モデル生成装置、熱解析モデル生成方法、熱解析装置および熱解析方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003167928A (ja) * 2001-12-04 2003-06-13 Fujitsu Ltd メッシュ作成装置およびメッシュ作成プログラム
JP2006072938A (ja) * 2004-09-06 2006-03-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd プリント基板設計方法及びプリント基板設計装置
JP2006350503A (ja) * 2005-06-14 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 解析メッシュモデル生成装置、解析メッシュモデル生成方法、および、解析メッシュモデル生成プログラム
JP2007233560A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Hokkaido Univ メッシュモデル生成方法
JP2008003722A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Canon Software Inc 解析結果データ処理装置および解析結果データ処理方法およびプログラムおよび記録媒体
JP2009129196A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Sharp Corp 熱解析モデル生成装置、熱解析モデル生成方法、熱解析装置および熱解析方法

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