JP2011170820A - 接合モデル生成装置、接合モデル生成方法および接合モデル生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は部品実装した回路基板の解析に関し、より詳細には回路基板に搭載した部品の接合部モデルを自動生成する接合モデル生成装置、接合モデル生成方法および接合モデル生成プログラムに関するものである。
【解決手段】 回路基板と搭載部品とを構成する部分モデルとそれらの接合の形態を表す接合情報とを含む実装基板モデルと、実装基板モデルから一つのパッドの第１の部分モデルと、そのパッドに接続する搭載部品の電極の第２の部分モデルとを抽出する接合対象部分モデル抽出手段と、接合情報に基づいて第１と第２の部分モデルから接合モデルの底面と上面とに当たる面を第１と第２の接合面として抽出する接合面抽出手段と、第１の接合面と第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、側面と第１と第２の接合面とで構成する形状を接合モデルとする接合モデル生成手段と、を備えるよう構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は部品実装した回路基板の解析に関し、より詳細には回路基板に搭載した部品の接合部のモデルを自動生成する接合モデル生成装置、接合モデル生成方法および接合モデル生成プログラムに関するものである。

回路基板の設計は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）による設計が一般的になっている。この設計は実装設計ＣＡＤ（またはレイアウトＣＡＤ）と呼ばれ、コンピュータに回路の接続情報（ネットリスト）や搭載する部品情報を与え、対話処理あるいは自動処理により配置配線を行い、求むる回路機能を得るものである。

実装設計を終了した後は、ＣＡＤデータを用いて基板の製作が行われるが、その前に設計した回路基板を構造解析シミュレータにかけ、機械的強度を確認することも行われている。例えば、筐体に実装する際の回路基板のハンドリングにおいて、回路基板に加わる応力に対して搭載部品の接合部の強度は充分に耐え得るものであるかを解析結果に基づいて確認する等が行われている。

このような構造解析の分野においては、有限要素法による解析手法が知られており、この手法は３次元形状の解析対象モデルをメッシュ分割して小さな領域の要素の集合体を基に全体の挙動を予測するものである。このため、実装設計ＣＡＤで作成した回路基板の２次元のＣＡＤデータを３次元モデルデータ（以降、モデルデータを単にモデルと言う場合がある）に変換し、構造解析シミュレータにかけることが一般的である。この際に回路基板のパッドと搭載部品の電極との接合部は、半田等の接合材はないもの（即ち、無視する）として扱うか、円柱や角柱を簡易的な接合モデルとして作成して回路基板の３次元モデルに付け加え、構造解析シミュレータにかけることが行われている。図９は、これらのことを図示したもので、図９（ａ）は２次元ＣＡＤの回路基板のデータに基づいて回路基板に部品を搭載して完成した回路基板の３次元モデルを示している。回路基板１０上には搭載部品と接合するパッド１１が形成され、そのパッド１１には搭載部品であるＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプの部品２０、チップタイプの部品３０、QFP（Quad Flat Package)タイプの部品４０が配置されている。しかし、パッドと搭載部品を接合する半田等の接合材の形状に関するデータは２次元のＣＡＤデータには保持されていないため、搭載部品をパッドから接合材の厚み分として所定量を浮上した状態で配置している。同図（ｂ）は、簡易接合モデル５０、５１、５２を同図（ａ）に付加した状態を示している。簡易的な接合モデルとは半田等の接合部材の形状を円柱または角柱を接合モデルとしたものであり、これまでの構造解析ではこのような簡易的な接合モデルを用いていた。また、同図（ｃ）は、接合モデルを省略して直接パッド１１に搭載部品を接合した状態を示している。同図（ｂ）、（ｃ）の状態にして機構シミュレーションを行っていた。

しかし、実際のパッドと搭載部品の接合部６０、６１、６２の形状は例えば同図（ｄ）に示すような形状であり、簡易的な接合モデルの形状とは大きく異なるものであった。このため、構造解析で得られる精度は低いものとなり高い精度で解析を行う場合は問題であった。

接合部の解析モデルを作成する分野の技術として、第１と第２の構造部材を厚さの薄い第３の構造物である接着部材で接着する場合に、第１の構造部材に第３の構造部材との接着点を設け、同様に第２の構造部材にも第３との接着点を設け、第１と第２の接着点を第３の構造部材の物理的特性に応じた関係式で拘束するようなモデルが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−３５２９号公報

本発明の目的は、実際の接合形状に近い高精度の接合モデルを生成する接合モデル生成装置、接合モデル生成方法および接合モデル生成プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の接合モデル生成装置は、実装基板モデルと接合対象部分モデル抽出手段、接合面抽出手段および接合モデル生成手段を備える。

実装基板モデルは、回路基板と搭載部品とを構成する要素の３次元の部分モデルと、回路基板と搭載部品との接合の形態を表す接合情報とを含んでいる。

接合対象部分モデル抽出手段は、実装基板モデルから一つのパッドの第１の部分モデルと、そのパッドに接続する搭載部品の電極の第２の部分モデルとを抽出する。

接合面抽出手段は、接合情報に基づいて、第１と第２の部分モデルから接合モデルの底面と上面とに当たる面を第１の接合面と第２の接合面として抽出する。

接合モデル生成手段は、第１の接合面と第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、側面と第１の接合面と第２の接合面とで構成する形状を接合モデルとする。

上記の構成により、実装基板モデルから接合モデルを自動生成できる。

回路基板の構造解析シミュレータに用いる高精度の接合モデルを生成する接合モデル生成装置、接合モデル生成方法および接合モデル生成プログラムを提供することができる。

接合モデル生成装置の構成例である。 実装基板モデル記憶部のデータ例である。 接合モデル生成プログラムの処理フロー例である。 ＢＧＡタイプの接合モデルの生成例である。 接合モデルの補正例である。 チップ部品タイプの接合モデルの生成例(その1)である。 チップ部品タイプの接合モデルの生成例(その２)である。 ＱＦＰタイプの電極上面の生成例である。 回路基板の３次元モデルと接合部形状である。

本発明の実施例を図１〜図８を用いて説明する。

図１は、本発明の接合デル生成装置の構成例を示したもので、本発明に関連する部分のみを示した図である。接合デル生成装置１００はプログラムやデータを制御する主制御部１１０、オペレータがプログラムを起動したりプログラムに対して応答するための入力機器であるキーボード（ＫＢ）１２１、２次元あるいは３次元で実装された回路基板等を表示するディスプレイ（ＤＩＳＰ）１２２、これらキーボード１２１やディスプレイ１２２を制御する入出力制御部１２０、主メモリ１３０上に展開した接合モデル生成プログラム１４０、実装設計の処理により作成されたＣＡＤデータを格納した２次元ＣＡＤデータ記憶部１５０、回路基板上に搭載した部品の３次元形状情報等を格納した搭載部品モデル記憶部１６０および２次元ＣＡＤデータ記憶部１５０と搭載部品モデル記憶部１６０とを用いて作成された実装基板の３次元のモデルデータを格納した実装基板モデル記憶部１７０から構成する。なお、２次元ＣＡＤデータ記憶部１５０には、半田ペーストを印刷する接合材印刷用マスクデータを含んでいる。

接合モデル生成プログラム１４０は、さらに接合材体積設定部１４１、接合対象部分モデル抽出部１４２、接合面抽出部１４３、接合モデル生成部１４４および接合モデル補正部１４５とから成る。各プログラムの概要を次に述べる。

接合材体積設定部１４１は、２次元ＣＡＤデータ記憶部１５０に含まれる回路基板の各パッドの面積と、各パッド上に形成する接合材の厚さに基づいて設計された接合材印刷用マスクデータから各パッドに印刷される接合材の体積を求め、実装基板モデル記憶部１７０にその体積を設定するプログラムである。

接合対象部分モデル抽出部１４２は、回路基板に部品を搭載した実装基板モデルを記憶する実装基板モデル記憶部１７０から接合モデル生成の対象となるパッドの部分モデル、及びそのパッドに接続する搭載部品の電極の部分モデルを抽出する。

接合面抽出部１４３は、接合情報に基づいてパッドの部分モデルと電極の部分モデルとから接合モデルの底面と上面とを成す接合面を求め、接合モデル生成部１４４は求めた接合面を基に側面を生成して接合モデルを生成するプログラムである。

接合モデル補正部１４５は、接合モデル生成部１４４で生成した接合モデルを接合材体積設定部１４１で設定した接合材の体積に合わせて接合モデルの形状を補正するプログラムである。

次に、実装基板モデル記憶部１７０のデータ例を説明する。実装基板モデル記憶部１７０の実装基板モデルは、図示しない変換プログラムにより２次元ＣＡＤデータ記憶部１５０に記憶されている回路基板のＣＡＤデータおよび搭載部品モデル記憶部１６０の搭載部品モデルを用いて作成される。より詳細には、実装基板モデルは実装設計ＣＡＤで作成された２次元ＣＡＤデータを３次元に変換し、変換して得られた回路基板モデルに３次元形状データである搭載部品モデルを組合せて作成される。即ち、実装基板モデルは、回路基板を構成するパッドや配線、Ｖｉａ、絶縁層等の形状データおよびそれらの属性情報と、搭載部品を構成する本体部や電極部、端子等の形状データおよびそれらの属性情報からなる部分モデルからなる。

図２は実装基板モデル記憶部１７０のデータ例を示すもので、実装基板モデルのデータは回路基板を構成するパッドや配線等の各要素の部分モデルと搭載部品の構成する本体部や電極部など各要素の部分モデルからなっている。なお、図２のデータ例は本発明の説明に必要なデータのみを示している。

図２（ａ）は回路基板の部分モデルのデータ例を示したもので、部分モデルを識別するための回路基板部分モデルＩＤ、パッドや配線、Ｖｉａなどの要素の種類を示す種別、回路基板を構成するレイヤ（層）、属性情報を格納したアドレスを示す属性情報アドレスおよび３次元の形状データの各フィールドから構成する。また、図２（ｂ）は、回路基板の部分モデルの属性情報を格納する領域で、ここに示した属性情報は種別がパッドの部分モデルの場合の属性情報の例を示し、搭載部品ＩＤ、ｐｉｎ Ｎｏ．および接合材体積のフィールドから構成する。属性情報のフィールドは、要素の種別により異なる。

例えば、「００１」のＩＤを持つ部分モデルは、「パッド」のデータであり、回路基板のレイヤ「１」に形成されたもので、その属性情報は「＃１２８Ｅ」のデータアドレスから始まるデータ領域に格納され、３次元形状データは「ｘｘｘ，ｘｘｘ・・」であることを示している（形状データは、回路基板の原点からの位置で示され、形状を表すと共に位置としての情報を備えている）。そして、この部分モデルの属性情報から、このパッドの部分モデルは「ｃｍｐ０１」のＩＤを持つ搭載部品のｐｉｎ番号が「１」と接合している。なお、接合材の体積は接合生成プログラム１４０によって設定されるため空白となっている。

図２（ｃ）は、搭載部品の部分モデルのデータ例を示したもので、部分モデルを識別するための搭載部品部分モデルＩＤ、回路図上の部品名、搭載部品が備えるピンの情報を格納するｐｉｎの情報、回路基板への配置情報を格納する配置位置、配置角度、配置レイヤ、パッドとの接合の形態を示す接合形態、搭載部品の形状を識別するための形状モデルＩＤの各フィールドから構成する。また、図２（ｄ）は、形状モデルのデータを示し、形状モデルＩＤをキーとしてデータを構成する要素の部分モデルで構成している。

例えば、「ｃｍｐ０１」のＩＤを持つ部分モデルは部品名が「ＩＣ０１」で、ピンは「１、２・・」を備え、回路基板の配置位置は基板原点から「ｘｘ，ｙｙ，ｚｚ」の位置である。そして、回路基板には角度「１」（０度から２７０度まで９０度毎に１〜４で角度が示されるものとする）でレイヤ「１」に配置されている。この搭載部品のパッドとの接合形態は「１」（ＢＧＡのように接合時にパッドの上面と電極の底面とが接合材で覆われて接合する場合は「１」、チップ部品のように電極の底面に加え側面も接合材で覆われる場合は「２」、ＱＦＰのようにリード端子の場合は「３」としている）であり、その形状モデルのＩＤは「ｂｍ０１」である。また、形状モデルは、「ｂｍ０１−１」〜「ｂｍ０１−ｎ」までのｎ個の部分モデルで構成し、それらは「ｂｏｄｙ（本体部）」、「ｐｉｎ１（電極部１）」・・であり、個々の部分モデルの搭載部品の基準位置からの位置を示す相対配置位置と形状データとが格納されている。

次に、接合モデルを生成する接合モデル生成プログラム１４０について説明する。ここでは、回路基板のパッドと搭載部品の電極との接合を半田ペーストにより行い、半田によって形成される接合形状を接合モデルとして生成する例で説明する。

図３は、接合モデル生成プログラム１４０の処理フローを説明する図で、まず２次元ＣＡＤデータ記憶部１５０に含まれる接合材印刷用マスクデータから、接合材体積設定部１４１により各パッド上の半田ペーストの量（体積）を求め、実装基板モデル記憶部１７０の対応するパッドの属性情報である「接合材体積」のフィールドにその値を設定する。数百個のパッドがあれば、それらのパッドの個々にこの接合材体積を設定することになる（ステップＳ１（以降、単にＳ１と記す））。

次に、接合対象部分モデル抽出部１４２により実装基板モデル記憶部１７０に記憶した実装基板モデルから一つのパッドの部分モデルと、このパッドに接合する搭載部品の電極の部分モデルを取り出す。これは、図２（ａ）に示す基板の部分モデルから種別がパッドの部分モデルの形状データを取り出し、続いて図２（ｃ）の搭載部品の配置位置の情報を見てこの形状データに最も近い搭載部品を抽出する。さらに、抽出した搭載部品の部分モデル１〜ｎの中からパッドの形状データに位置が近い電極（種別がｐｉｎ１〜ｎ）の部分モデルを抽出する。より詳細には、搭載部品の配置位置、配置角度、電極の種別、相対配置位置、形状データの情報を基に抽出する（Ｓ２）。

次に、Ｓ２で抽出した搭載部品の接合情報を取得する。これは、図２（ｃ）の「接合形態」フィールドに格納されている情報を取り出す（Ｓ３）。

続いて、Ｓ４で取り出した接合情報がＢＧＡタイプの接合形態「１」であるか、チップ部品タイプの接合形態「２」であるか、ＱＦＰタイプの接合形態「３」であるかを調べる。接合情報が「１」の場合は、パッドの上面が半田によって接合される面となるので取り出したパッドの部分モデルの形状データ（図２（ａ）に示す形状データ）から上面となる面を接合面として取り出す。続いて、電極の底面が半田によって接合され面となるので、電極の部分モデルの形状データ（図２（ｄ）に示す形状データ）から底面となる面をもう一つの接合面として取り出す。取り出したこれらの両接合面（パッドの上面と電極の底面に相当）の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成する。そして、生成した側面とパッドの上面および電極の底面とで構成する形状を接合モデルとする。接合情報が「１」のＢＧＡタイプのパッドおよび電極の形状は円形（３次元形状では円柱）が一般的であるので、生成した接合モデルは円錘台形状となる。続いて、この接合モデルをＳ１で設定した接合材体積に合わせて形状補正する。形状補正の詳細は後述するが、形状補正によって円錘台の形状は側面が膨らむか、若しくは凹む形状となる。形状補正後の接合モデルは実装基板モデルに付加され、実装基板モデル記憶部１７０に格納する（Ｓ４〜Ｓ１０）。

Ｓ５〜Ｓ９までＢＧＡタイプ（接合形態が「１」）の搭載部品に対する接合モデルの生成の例を図４を用いて説明する。図４（ａ）は、実装基板モデルから取り出した接合関係にあるパッド２００の部分モデルと電極２１０の部分モデルである。図に示すようにパッド２００の部分モデルと電極２１０の部分モデルは円柱形状を成し、上下に対向している。図４（ｂ）は、半田接合によって半田に覆われる面であるパッド２００の上面２０１と電極２１０の底面２１１とを接合面として抽出した状態を示しており、図４（ｃ）は、パッド２００の上面２０１と電極２１０の底面２１１の輪郭線間を結んだ側面２２０（パッドの輪郭線から電極の輪郭線、またはその逆の電極の輪郭線からパッドの輪郭線にスィープさせて形成した側面とも言える）を示している。生成した側面２２０とパッド２００の上面２０１および電極の底面２１１とから構成される形状を接合モデル２３０とし、この接合モデルを図４（ｄ）に示す。上面２０１および底面２１１は前述のようにＢＧＡタイプのため円形であり、生成した接合モデル２３０は円錐台形を成している。パッドおよび電極の形状は他の形状であってもよい。

次にＳ１０における生成した接合モデルの形状補正例を説明する。接合材体積はステップＳ１で設定されているので、この値に生成した接合モデルの体積を合わせることを行う。

図５は接合モデルの補正を説明する図で、図５（ａ）は図４で生成した円錐台の接合モデル２３０を示している。この接合モデルである円錐台を水平に等間隔の高さで切断して２個以上の円錐台に分割し、切断した面の半径を増大、または減少させて分割した円錐台の体積の合計が設定された接合材体積となるようにすることを行う。

まず、図５（ａ）の接合モデル２３０の体積Ｖは、（１）式で表すことができる。

Ｖ＝（Ｓ１＋√Ｓ１×√Ｓ２＋Ｓ２）×ｈ／３・・・・・（１）式
ここで、Ｓ１、Ｓ２は接合モデル２３０の底面と上面の面積を表し、ｈは高さを表している。

次に、接合モデル２３０をここでは３個に分割することとする。分割した接合モデル２３１は同図（ｂ）に示すように円錐台２３１−１〜３から構成されることになる。それぞれの円錐台の高さはｈ／３であり、円錐台２３１−１〜３の体積Ｖ１〜Ｖ３は（１）式と同様に求めることができる。

Ｖ１＝（Ｓ１＋√Ｓ１×√Ｓ３＋Ｓ３）×ｈ／９・・・・・（２）式
Ｖ２＝（Ｓ３＋√Ｓ３×√Ｓ４＋Ｓ４）×ｈ／９・・・・・（３）式
Ｖ３＝（Ｓ４＋√Ｓ４×√Ｓ２＋Ｓ２）×ｈ／９・・・・・（４）式
ここで、Ｓ３は円錐台２３１−１の上面の面積で、且つ円錐台２３１−２の底面の面積を表す。また、Ｓ４は円錐台２３１−２の上面の面積で、且つ円錐台２３１−３の底面の面積を表す。

接合モデル２３１の体積Ｖは、円錐台２３１−１〜３の体積の合計となる。即ち、
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３・・・・・・（５）式
この体積を接合材体積で設定された値に等しくするため、同図（ｂ）に示される面積Ｓ３とＳ４の値を増減させ、それによりＶ１〜Ｖ３を増減させる（接合モデルの体積Ｖが設定した接合材体積より小さい場合はＳ３とＳ４を増加させ、大きい場合は減少させることになる）。より具体的には、面積Ｓ３とＳ４の半径をそれぞれｒ３とｒ４としたとき、ｒ３とｒ４とを同時に僅かに等量ずつ増加または減少させてＳ３（Ｓ３＝πｒ３＾２）とＳ４（Ｓ４＝πｒ４＾２）を増減させ、その都度上記の（２）〜（４）式を計算して（５）式で求まる値が接合材体積で設定された値と等しくなったとき（あるいは、（５）式で求まる値と接合材体積で設定された値との差が所定の許容値内となったとき）の半径ｒ３とｒ４で定まる図形を補正した接合モデルとする。同図（ｃ）は面積Ｓ３とＳ４の値を増加させてＳ３’とＳ４’とし、３個の円錐台２３１−１’〜３’を合わせた体積Ｖ’（Ｖ’＝Ｖ１’＋Ｖ２’＋Ｖ３’）が接合材体積で設定された値に等しくなったときの接合モデル２３２の形状を示している。接合モデル２３２は、補正前の接合モデル２３０の側面が膨らんだ形状になっている。逆に、面積Ｓ３とＳ４の値を減少させたときは、側面が凹んだ形状となる。

図３のフローに戻り、ステップＳ４で接合タイプが「２」（チップ部品タイプ）、または「３」（ＱＦＰタイプ）の場合は、Ｓ１１以降のフローとなる。まず、取り出したパッドの部分モデルの形状データ（図２（ａ）に示す形状データ）から上面を接合面として取り出し、続いて電極の部分モデルの形状データ（図２（ｄ）に示す形状データ）から上面を接合面として取り出す。チップ部品タイプおよびＱＦＰタイプのパッドと電極の形状は一般に四角形（３次元形状は四角柱）であるので、取り出した両上面間の輪郭線の対応する辺を結ぶ面を側面として形成し、パッドと電極の両上面とこの側面とで四角錐台を生成する。生成した四角錐台から搭載部品の部分モデルをブーリアン演算により減算を行い、減算して残った形状を接合モデルとする。次のステップＳ１６で接合モデルの形状補正の処理を行うので、ここで求めた接合モデルは形状補正前の接合モデルということになる（Ｓ１１〜Ｓ１５）。

ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を、接合形態が「２」（チップ部品タイプ）の例を図で説明する。図６（ａ）は、チップ部品タイプの搭載部品３００の部分モデルとパッド３４０、３５０の部分モデルとを図２（ａ）および図２（ｄ）の形状データに基づいて示した図である。搭載部品３００は、本体部３１０と電極部３２０、３３０の部分モデルとからなっている。同図（ｂ）は同図（ａ）からパッドと電極の部分モデルだけを取り出した図である。パッド３４０、３５０の上面と電極３２０、３３０の上面は同図（ｃ）左の斜線で示される面で、右にそれらを取り出した面（パッドの上面３４１、３５１、電極の上面３２１、３３１）を接合面として示している（接合モデルの生成は接合関係にある一組のパッドと電極とから生成するが、図では二組を例として示している）。

図７（ｄ）は、それぞれの上面３４１と上面３２１、上面３５１と上面３３１の辺間を結んだ側面３６０、３６１を生成した状態を示している。

図７（ｅ）の左の図は、上面３４１と上面３２１、それと側面３６０とで形造った四角錐台３７０と、同様にして上面３５１と上面３３１、側面３６１とで形造った四角錐台３７１を示し、右の図はそれらの四角錐台３７０、３７１からチップ部品の部分モデル３００をブーリアン演算により減算を行っている状態を示している（ブーリアン演算は、体積を持った形状同士の和、差、積の集合演算である）。

図７（ｆ）は、減算で残った形状が接合モデル３８０、３８１であることを示している。図６（ａ）〜図７（ｆ）で示されるように、チップ部品タイプの接合モデルではパッド上面と電極底面に加え、電極の側面に形成される半田も含めた形状となっており、実際に半田接合した状態の形状に近いものとなっている。

図３のフローに戻り、ブーリアン演算で求めた形状の体積が設定された接合材体積の値に合わせるよう接合モデルを形状補正する必要がある。この方法はＳ１０で説明した方法と同様で、ブーリアン演算する前の四角錐台を水平に高さ方向を等間隔で切断して２個以上の四角錐台に分割し、分割した面を増大、または減少させた四角錐台を作成し、分割した四角錐台を合わせた形状からチップ部品の部分モデルをブーリアン演算で減算して残った形状の体積が設定された接合材の体積となるようにする。四角錘台の体積も前述した（１）式で求めることができ、面積の増減は分割した四角の面の長短の辺を同じ比率に保った状態で僅か増減させればよい。分割面の面積増減後に分割した四角錘台を合体して一つの四角錐台形状にし、そこからチップ部品の部分モデルをブーリアン演算（減算）を行い、残った形状の体積と設定された接合材体積との比較、の繰り返しで接合モデルの形状を形状補正する（Ｓ１６）。

接合形態が「３」のＱＦＰタイプの場合はチップ部品タイプと異なり、リード端子の一部が電極部分を成すと考えることができる。この場合の接合モデルの生成方法を図８を用いて説明する。図８（ａ）は、パッド４００の形状とリード端子４１０の形状を示している。この状態において、リード端子４１０のパッド４００と並行な上方の面をリード端子の折れ曲がり部分に向けて同図（ｂ）に示すように水平に伸延した面を電極の上面４１１として生成する。この上面４１１とパッド４００の上面４０１とでチップ部品タイプで説明した方法で四角錐台を生成するようにする。四角錘台の生成後はチップ部品の場合と同様に行えばよい。

一つのパッドに対する接合モデルの生成が終わると、実装基板モデルから次のパッドの部分モデルを取り出し同様の処理を行って接合モデルを生成し、全てのパッドに対して接合モデルを生成したところで接合モデル生成プログラムは終了となる。

接合モデル生成プログラムが終了した後は、生成した接合モデルを付加した実装基板モデルを用いて構造解析シミュレーションを行うことになる。

なお、実施例ではパッドと接合する搭載部品の電極の抽出は、パッドと電極の位置情報をもとに抽出することを行ったが、図２に示すパッドの属性情報から接合する電極を求めて抽出するようにしてもよい。

以上により、接合モデルの形状を実際の搭載部品の形状、位置、回路基板のパッドの形状、位置から自動生成したので、実際の接合材の接合形状に近い形状で接合モデルが生成でき、解析の精度は高いものとなる。

１０ 回路基板
１１ パッド
２０ ＢＧＡタイプの部品
２１ 電極
３０ チップタイプの部品
３１ 電極
４０ ＱＦＰタイプの部品
４１ リード端子
５０、５１、５２ 簡易接合モデル
６０、６１、６２ 接合部形状
１００ 接合モデル生成装置
１１０ 主制御部
１２０ 入出力制御部
１２１ キーボード（ＫＢ）
１２２ ディスプレイ（ＤＩＳＰ）
１３０ 主メモリ
１４０ 接合モデル生成プログラム
１４１ 接合材体積設定部
１４２ 接合対象部分モデル抽出部
１４３ 接合面抽出部
１４４ 接合モデル生成部
１４５ 接合モデル補正部
１５０ ２次元ＣＡＤ記憶部
１６０ 搭載部品モデル記憶部
１７０ 実装基板モデル記憶部
２００ パッドの部分モデル
２０１ 上面（接合面）
２１０ 電極部分モデル
２１１ 底面（接合面）
２２０ 側面
２３０ 接合モデル
２３１−１〜３ 円錐台
２３１−１’〜３’ 円錐台
３００ 搭載部品
３１０ 本体部
３２０、３３０ 電極部
３２１、３３１ 上面（接合面）
３４０、３５０ パッド
３４１、３５１ 上面（接合面）
３６０、３６１ 側面
３７０、３７１ 四角錐台
３８０、３８１ 接合モデル
４００ パッド
４１０ リード端子
４０１ 上面（接合面）
４１１ 上面（接合面）

Claims (11)

1. 回路基板と搭載部品とを構成する要素の３次元の部分モデルと、該回路基板と該搭載部品との接合の形態を表す接合情報とを含む実装基板モデルと、
   前記実装基板モデルから一つのパッドの第１の部分モデルと、該パッドに接続する搭載部品の電極の第２の部分モデルとを抽出する接合対象部分モデル抽出手段と、
   前記接合情報に基づいて、前記第１と第２の部分モデルから接合モデルの底面と上面とに当たる面を第１の接合面と第２の接合面として抽出する接合面抽出手段と、
   前記第１の接合面と前記第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、該側面と該第１の接合面と該第２の接合面とで構成する形状を接合モデルとする接合モデル生成手段と
   を備えることを特徴とする接合モデル生成装置。
2. 前記接合情報は、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面のみに接合材によって接合される第１の接合タイプを含む情報であり、
   前記接合面抽出手段は、前記接合情報が第１の接合タイプである場合は前記第１の部分モデルの上面を第１の接合面とし前記第２の部分モデルの底面を第２の接合面とする
   ことを特徴とする請求項１記載の接合モデル生成装置。
3. 前記接合情報は、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面と該底面以外の面とに接合材によって接合される第２の接合タイプを含む示す情報であり、
   前記接合面抽出手段は、前記接合情報が第２の接合タイプである場合は前記第１の部分モデルの上面を第１の接合面とし前記第２の部分モデルの上面を第２の接合面とし、
   前記モデル生成手段は、前記接合情報が第２の接合タイプである場合に前記第１の接合面と前記第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、該側面と該第１の接合面と該第２の接合面とで構成する形状から前記電極の搭載部品の部分モデルをブーリアン演算により差し引いた形状を接合モデルとする
   ことを特徴とする請求項１記載の接合モデル生成装置。
4. 前記実装基板モデルは、前記パッドまたは前記電極のいずれかの部分モデルが接合材の体積情報を備え、
   接合モデル生成手段は、生成した前記接合モデルの体積を前記接合材の体積情報と一致させるように該接合モデルを形状補正する接合モデル補正手段を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の接合モデル生成装置。
5. 前記実装基板モデルは、実装設計された２次元ＣＡＤ情報から生成され、
   前記接合材の体積情報は、前記２次元ＣＡＤ情報に含まれるパッドの面積と該パッド上に形成さる接合材の厚さの情報を基に作成される
   ことを特徴とする請求項４に記載の接合モデル生成装置。
6. 回路基板と搭載部品とを構成する要素の３次元の部分モデルと、該回路基板と該搭載部品との接合の形態を表す接合情報とを含む実装基板モデルを実装基板モデル記憶部に記憶する基板モデル記憶手順と、
   前記実装基板モデルから一つのパッドの第１の部分モデルと、該パッドに接続する搭載部品の電極の第２の部分モデルとを抽出する接合対象部分モデル抽出手順と、
   前記接合情報に基づいて、前記第１と第２の部分モデルから接合モデルの底面と上面とに当たる面を第１の接合面と第２の接合面として抽出する接合面抽出手順と、
   前記第１の接合面と前記第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、該側面と該第１の接合面と該第２の接合面とで構成する形状を接合モデルとする接合モデル生成手順と
   を備えることを特徴とする接合モデル生成方法。
7. 前記接合情報は、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面のみに接合材によって接合される第１の接合タイプと、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面と該底面以外の面とに接合材によって接合される第２の接合タイプとのいずれかを示す情報であり、
   前記接合面抽出手段は、前記接合情報が第１の接合タイプである場合は前記第１の部分モデルの上面を第１の接合面とし前記第２の部分モデルの底面を第２の接合面とする
   ことを特徴とする請求項６記載の接合モデル生成方法。
8. 前記接合情報は、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面のみに接合材によって接合される第１の接合タイプと、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面と該底面以外の面とに接合材によって接合される第２の接合タイプとのいずれかを示す情報であり、
   前記接合面抽出手順は、前記接合情報が第２の接合タイプである場合は前記第１の部分モデルの上面を第１の接合面とし前記第２の部分モデルの上面を第２の接合面とし、
   前記モデル生成手順は、前記接合情報が第２の接合タイプである場合に前記第１の接合面と前記第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、該側面と該第１の接合面と該第２の接合面とで構成する形状から前記電極の搭載部品の部分モデルをブーリアン演算により差し引いた形状を接合モデルとする
   ことを特徴とする請求項６記載の接合モデル生成方法。
9. 実装基板モデル記憶部、接合対象部分モデル抽出部、接合面抽出部、接合モデル生成部を有するコンピュータに、
   回路基板と搭載部品とを構成する要素の３次元の部分モデルと、該回路基板と該搭載部品との接合の形態を表す接合情報とを含む実装基板モデルを前記実装基板モデル記憶部に記憶し、
   前記実装基板モデル記憶部に記憶した実装基板モデルから一つのパッドの第１の部分モデルと、該パッドに接続する搭載部品の電極の第２の部分モデルとを前記接合対象部分モデル抽出部に抽出させ、
   前記接合情報に基づいて、前記第１と第２の部分モデルから接合モデルの底面と上面とに当たる面を第１の接合面と第２の接合面として前記接合面抽出部に抽出させ、
   前記第１の接合面と前記第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、該側面と該第１の接合面と該第２の接合面とで構成する形状を接合モデルとして前記接合モデル生成部に生成させる
   ことを実行させるための接合モデル生成プログラム。
10. 前記接合情報は、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面のみに接合材によって接合される第１の接合タイプと、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面と該底面以外の面とに接合材によって接合される第２の接合タイプとのいずれかを示す情報であり、
    前記接合面抽出部は、前記接合情報が第１の接合タイプである場合は前記第１の部分モデルの上面を第１の接合面とし前記第２の部分モデルの底面を第２の接合面として抽出する
    ことを特徴とする請求項９に記載の接合モデル生成プログラム。
11. 前記接合情報は、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面のみに接合材によって接合される第１の接合タイプと、前記第１の部分モデルの上面が前記第２の部分モデルの底面と該底面以外の面とに接合材によって接合される第２の接合タイプとのいずれかを示す情報であり、
    前記接合面抽出部は、前記接合情報が第２の接合タイプである場合は前記第１の部分モデルの上面を第１の接合面とし前記第２の部分モデルの上面を第２の接合面として抽出、
    前記モデル生成部は、前記接合情報が第２の接合タイプである場合に前記第１の接合面と前記第２の接合面の輪郭線間を結ぶ面を側面として生成し、該側面と該第１の接合面と該第２の接合面とで構成する形状から前記電極の搭載部品の部分モデルをブーリアン演算により差し引いた形状を接合モデルとして生成する
    ことを特徴とする請求項９に記載の接合モデル生成プログラム。

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