JP2015078903A - Parameter setting method and simulation device - Google Patents

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Noritaka Inoue
鑑孝 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a parameter setting method capable of appropriately setting a plurality of parameters relating to an evaluation material regarding an evaluation target, and a simulation device.SOLUTION: A temporal change of a chip temperature measurement Ta in a heater chip 21 is measured. A heat transfer equation regarding a TEG 10 is solved by substituting a set of a plurality of arbitrary values to a plurality of parameters which become unknown values since relating to the evaluation material between various physical values in layers forming the TEG 10 and an interface heat transfer rate between the layers. A plurality of sets of the temporal changes of chip temperature measurements Ts calculated from a calculation result of the heat transfer equation are calculated by changing the plurality of arbitrary values. Among the plurality of calculated temporal changes of the chip temperature measurements Ts, a plurality of arbitrary values in a set with a minimum difference from the temporal change of the chip temperature measurement Ta are set as a plurality of parameters relating to the evaluation material.

Description

本発明は、熱解析を行う際に用いるパラメータを設定するパラメータ設定方法およびシミュレーション装置に関するものである。   The present invention relates to a parameter setting method and a simulation apparatus for setting parameters used when performing thermal analysis.

製品開発時に未知の物性値を含む評価材料を検証する技術として、例えば、下記特許文献１に開示される比熱測定方法および熱伝導率測定方法が知られている。この比熱測定方法では、熱伝導率κが既知の熱結合体を介して比熱ｃが未知の試料を熱浴に接続された状態で、試料を所定の温度まで加熱した後に加熱を停止して、その後試料の温度が熱浴の温度になるまで試料の温度の時間変化が測定される。この測定結果から求められる温度Ｔの時間微分ｄＴ／ｄｔと、熱結合体の既知の熱伝導率κ（Ｔ）から演算された熱流Ｑの時間微分ｄＱ／ｄｔと、Ｃ＝（ｄＱ／ｄｔ）／（ｄＴ／ｄｔ）の式に基づいて、試料の熱容量Ｃを計算し、物質量で割ることで比熱ｃを求めている。   For example, a specific heat measurement method and a thermal conductivity measurement method disclosed in Patent Document 1 described below are known as techniques for verifying evaluation materials including unknown physical property values during product development. In this specific heat measurement method, in a state where a sample having an unknown specific heat c is connected to a heat bath via a thermal coupling body having a known thermal conductivity κ, heating is stopped after heating the sample to a predetermined temperature, Thereafter, the time change of the temperature of the sample is measured until the temperature of the sample reaches the temperature of the heat bath. The time derivative dT / dt of the temperature T obtained from this measurement result, the time derivative dQ / dt of the heat flow Q calculated from the known thermal conductivity κ (T) of the thermal coupling body, and C = (dQ / dt) Based on the equation of / (dT / dt), the heat capacity C of the sample is calculated, and the specific heat c is obtained by dividing by the amount of substance.

特開２０１２−１２２８５７号公報JP 2012-122857 A

ところで、評価対象品について、物性値等をパラメータ化して適切な値を設定しＣＡＥ（Computer Aided Engineering）等を利用した放熱設計に関するシミュレーションを実施することで、放熱の観点で最適化された設計因子（チップ形状や接着剤材料等）を決定することができる。しかしながら、未知の物性値（例えば、容積比熱や熱伝導率等）を含む評価材料を利用する場合、シミュレーションに用いるパラメータの精度が低いと、実測値とシミュレーション結果との間の誤差が大きくなる場合がある。例えば、パワー半導体モジュールについて放熱シミュレーションを実施する場合、チップの発熱箇所やはんだの界面熱抵抗、モールド樹脂での空気との熱伝達や温特の影響、リードフレームの配線への放熱の影響やヒートシンクの境界面での境界条件などの種々のパラメータが適切に設定されていないと、上記誤差が大きくなってしまう。そうすると、この誤差に起因するパラメータの特定が困難であるため、各設計因子にマージンを持たせた設計が必要となり、コスト削減や製品の小型化の阻害要因となっている。この問題は、パラメータの数が多くなるほどより顕著なものとなる。   By the way, design factors optimized from the viewpoint of heat dissipation by performing simulations on heat dissipation design using CAE (Computer Aided Engineering), etc., by parameterizing the physical properties etc. (Chip shape, adhesive material, etc.) can be determined. However, when using an evaluation material containing unknown physical property values (for example, volumetric specific heat or thermal conductivity), if the accuracy of the parameters used for the simulation is low, the error between the measured value and the simulation result will increase There is. For example, when conducting a heat dissipation simulation for a power semiconductor module, the heat generation location of the chip, the interfacial thermal resistance of the solder, the heat transfer with the air and the temperature characteristics of the mold resin, the effect of heat dissipation on the lead frame wiring and the heat sink If various parameters such as boundary conditions at the boundary surface are not set appropriately, the error becomes large. Then, since it is difficult to specify parameters caused by this error, it is necessary to design each design factor with a margin, which is an impediment to cost reduction and product miniaturization. This problem becomes more pronounced as the number of parameters increases.

一方で、実測値とシミュレーション結果との合わせこみにより、パラメータを設定する方法がある。しかしながら、実測値が定常状態でのジャンクション温度とモジュール表面数点の温度しかないために、シミュレーションにおける熱伝導方程式等において複数の解が想定できてしまうことから、唯一解となるパラメータの組合せを特定することが非常に困難であるという問題がある。また、人が経験や勘を用いてパラメータを設定する場合には、多大な人的工数がかかり、材料の温特のような複雑な応答に関わるパラメータでは設定しきれない。   On the other hand, there is a method of setting parameters by combining measured values and simulation results. However, since the measured values are only the junction temperature in the steady state and the temperature of several module surfaces, multiple solutions can be assumed in the heat conduction equation etc. in the simulation. There is a problem that it is very difficult to do. In addition, when a person sets parameters using experience and intuition, it takes a lot of man-hours and cannot be set with parameters related to complicated responses such as the temperature characteristics of materials.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、評価対象品に関して評価材料に関連する複数のパラメータを好適に設定し得るパラメータ設定方法およびシミュレーション装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a parameter setting method and a simulation apparatus that can suitably set a plurality of parameters related to an evaluation material for an evaluation target product. It is to provide.

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明は、評価対象品の熱解析を行う際に用いるパラメータを設定するパラメータ設定方法であって、評価材料からなる層を１または２以上含めた複数の層を積層しさらにヒータ用チップ（２１）が積層されるテストピース（１０）を用意するステップと、前記ヒータ用チップを用いた加熱時またはその放熱時において前記ヒータ用チップにおける温度実測値（Ｔａ）の時間変化を測定するステップと、前記テストピースを構成する各層における比熱、熱伝導率を含めた物性値と各層間の界面熱伝達率とのうち前記評価材料に関連するために未知の値となる複数のパラメータに対して１組の複数の任意の値をそれぞれ代入して前記テストピースに関する熱伝導方程式を解き、前記熱伝導方程式の計算結果から求められる前記温度実測値に相当する温度計算値（Ｔｓ）の時間変化を前記複数の任意の値を変更することで複数組求め、これら複数の温度計算値の時間変化のうち前記温度実測値の時間変化との差が最も小さくなる組の前記複数の任意の値を、前記評価材料に関連する複数のパラメータとして設定するステップと、を備えることを特徴とする。
なお、特許請求の範囲および上記手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the claims is a parameter setting method for setting parameters used when performing thermal analysis of a product to be evaluated. Alternatively, a step of preparing a test piece (10) in which a plurality of layers including two or more are laminated and further a heater chip (21) is laminated, and the heater chip during heating or heat dissipation using the heater chip Of the step of measuring the time change of the actual temperature measurement value (Ta) in the chip, the physical properties including specific heat and thermal conductivity in each layer constituting the test piece, and the interfacial heat transfer coefficient between the layers, the evaluation material Substituting a set of a plurality of arbitrary values for a plurality of parameters that are unknown to be related to solve the heat conduction equation for the test piece, A plurality of sets of time changes of the temperature calculation values (Ts) corresponding to the temperature actual measurement values obtained from the calculation results of the induction equation are obtained by changing the plurality of arbitrary values, and the time changes of the plurality of temperature calculation values are calculated. A step of setting the plurality of arbitrary values of the set having the smallest difference from the time change of the temperature measurement value as a plurality of parameters related to the evaluation material.
In addition, the code | symbol in the parenthesis of a claim and the said means shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

請求項１の発明では、テストピースのヒータ用チップを用いた加熱時またはその放熱時においてヒータ用チップにおける温度実測値の時間変化が測定される。そして、テストピースを構成する各層における種々の物性値と各層間の界面熱伝達率とのうち評価材料に関連するために未知の値となる複数のパラメータに対して１組の複数の任意の値がそれぞれ代入されてテストピースに関する熱伝導方程式が解かれる。この熱伝導方程式の計算結果から求められるヒータ用チップの温度実測値に相当する温度計算値の時間変化が、上記複数の任意の値を変更することで複数組求められる。そして、求められた複数の温度計算値の時間変化のうち温度実測値の時間変化との差が最も小さくなる組の複数の任意の値が、評価材料に関連する複数のパラメータとして設定される。   According to the first aspect of the present invention, the time change of the actually measured temperature value in the heater chip is measured during heating using the heater chip of the test piece or during heat dissipation. And among various physical property values in each layer constituting the test piece and interfacial heat transfer coefficient between each layer, a set of a plurality of arbitrary values for a plurality of parameters that are unknown values because they are related to the evaluation material Are respectively substituted to solve the heat conduction equation for the test piece. A plurality of sets of time change of the temperature calculation value corresponding to the actual temperature measurement value of the heater chip obtained from the calculation result of the heat conduction equation is obtained by changing the plurality of arbitrary values. Then, a plurality of arbitrary values of a set having the smallest difference from the time change of the actually measured temperature value among the time changes of the plurality of calculated temperature values are set as a plurality of parameters related to the evaluation material.

ヒータ用チップにおける温度実測値の時間変化には、テストピースを構成する各種の評価材料の影響が含まれているため、この温度実測値の時間変化に最も近い温度計算値の時間変化を求めるために代入した各種パラメータが求めるべき値となる。特に、シミュレーション結果との比較対象となる実測値は１度の温度変化測定から取得され、最適化手法等を用いた逆解析により温度実測値の時間変化に最も近い温度計算値の時間変化が抽出されることで、パラメータを設定するための各ステップが簡素化されてパラメータの設定に要する時間を短縮することができる。したがって、パラメータの設定に要する時間を短縮しつつ、評価対象品に関して評価材料に関連する複数のパラメータを好適に設定することができる。   Since the time change of the temperature measurement value in the heater chip includes the influence of various evaluation materials that make up the test piece, the time change of the temperature calculation value closest to the time change of the temperature measurement value is obtained. The various parameters assigned to are the values to be obtained. In particular, the actual measurement value to be compared with the simulation result is obtained from a single temperature change measurement, and the time change of the temperature calculation value closest to the time change of the temperature measurement value is extracted by inverse analysis using an optimization method or the like. As a result, each step for setting the parameter is simplified, and the time required for setting the parameter can be shortened. Therefore, it is possible to suitably set a plurality of parameters related to the evaluation material for the evaluation target product while reducing the time required for setting the parameters.

本実施形態に係るパラメータ設定方法を適用した放熱設計の流れを例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the flow of the heat dissipation design which applied the parameter setting method concerning this embodiment. ＴＥＧの構造を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of TEG. 図３（Ａ）は、ヒータ用チップの加熱時における発熱量の時間変化を示すグラフを示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるチップ温度実測値の時間変化を示すグラフである。FIG. 3A is a graph showing the change over time in the amount of heat generated when the heater chip is heated, and FIG. 3B is a graph showing the change over time in the actually measured chip temperature in FIG. . 図４（Ａ）は、ヒータ用チップの放熱時における発熱量の時間変化を示すグラフを示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるチップ温度実測値の時間変化を示すグラフである。FIG. 4A shows a graph showing the change over time in the amount of heat generated during heat dissipation of the heater chip, and FIG. 4B is a graph showing the change over time in the actually measured chip temperature in FIG. 4A. . 最適化手法を用いた逆解析の流れを例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the flow of the reverse analysis using an optimization method. 界面熱伝達率を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an interface heat transfer coefficient. チップ温度実測値の時間変化と各チップ温度計算値の時間変化との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the time change of chip | tip actual measurement value, and the time change of each chip | tip temperature calculation value. 所定の位置に界面熱抵抗を設けたモデル構成の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the model structure which provided interface thermal resistance in the predetermined position. 界面熱抵抗の有無に起因するチップ温度計算値の時間変化を比較するグラフである。It is a graph which compares the time change of the chip temperature calculation value resulting from the presence or absence of interface thermal resistance.

以下、本発明に係るパラメータ設定方法およびシミュレーション装置を具現化した一実施形態について説明する。
本実施形態に係るパラメータ設定方法は、パワー半導体モジュール等の評価対象品についてシミュレーションを実施する場合に使用する容積比熱、熱伝導率、界面熱伝達率等のパラメータを適切に設定するための設計手法である。そして、本実施形態に係るシミュレーション装置では、上記パラメータ設定方法を利用して設定された複数のパラメータを用いて評価対象品の熱解析を行うことで、放熱等の観点で最適化された評価対象品の形状および材料を含めた設計因子を決定する。 Hereinafter, an embodiment in which a parameter setting method and a simulation apparatus according to the present invention are embodied will be described.
The parameter setting method according to the present embodiment is a design method for appropriately setting parameters such as volume specific heat, thermal conductivity, and interfacial heat transfer coefficient used when a simulation is performed on an evaluation target product such as a power semiconductor module. It is. In the simulation apparatus according to the present embodiment, the evaluation target optimized from the viewpoint of heat dissipation or the like by performing thermal analysis of the evaluation target product using a plurality of parameters set using the parameter setting method. Determine design factors including product shape and materials.

以下、本実施形態に係るパラメータ設定方法を、新規に開発するパワー半導体モジュールの放熱設計に適用した場合について、図１〜図７を用いて詳述する。なお、図１は、本実施形態に係るパラメータ設定方法を適用した放熱設計の流れを例示するフローチャートである。図２は、ＴＥＧ１０の構造を示す側面図である。図３（Ａ）は、ヒータ用チップ２１の加熱時における発熱量Ｐの時間変化を示すグラフを示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるチップ温度実測値Ｔａの時間変化を示すグラフである。図４（Ａ）は、ヒータ用チップ２１の放熱時における発熱量Ｐの時間変化を示すグラフを示し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるチップ温度実測値Ｔａの時間変化を示すグラフである。図５は、最適化手法を用いた逆解析の流れを例示するフローチャートである。図６は、界面熱伝達率を説明するための説明図である。図７は、チップ温度実測値Ｔａの時間変化と各チップ温度計算値Ｔｓの時間変化との関係を示すグラフである。   Hereinafter, a case where the parameter setting method according to the present embodiment is applied to a heat radiation design of a newly developed power semiconductor module will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a flowchart illustrating a heat radiation design flow to which the parameter setting method according to this embodiment is applied. FIG. 2 is a side view showing the structure of the TEG 10. FIG. 3A shows a graph showing the time change of the heat generation amount P when the heater chip 21 is heated, and FIG. 3B shows the time change of the chip temperature measured value Ta in FIG. It is a graph. FIG. 4A shows a graph showing the time change of the heat generation amount P when the heater chip 21 radiates heat, and FIG. 4B shows the time change of the chip temperature measurement value Ta in FIG. 4A. It is a graph. FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of inverse analysis using the optimization method. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the interfacial heat transfer coefficient. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the time change of the actual chip temperature value Ta and the time change of each chip temperature calculation value Ts.

パワー半導体モジュールの放熱設計では、まず、開発品（評価対象品）に採用する材料の候補を抽出する。本実施形態では、例えば、半導体素子からの熱を放熱するためのヒートシンク１１の材料と、半導体素子とヒートシンク１１との間に介在させるダイアタッチ１２の材料と、ヒートシンク１１の放熱を促す放熱部との間に介在させる接着剤１３の材料とが選定対象として抽出されている。   In the heat radiation design of the power semiconductor module, first, material candidates to be used for the developed product (product to be evaluated) are extracted. In the present embodiment, for example, the material of the heat sink 11 for dissipating heat from the semiconductor element, the material of the die attach 12 interposed between the semiconductor element and the heat sink 11, and the heat dissipating portion that promotes heat dissipation of the heat sink 11 The material of the adhesive 13 interposed between the two is extracted as a selection target.

このように各選定対象が抽出されると、図２に示すように、評価材料であるヒートシンク１１、ダイアタッチ１２および接着剤１３に加えて、ヒータ用チップ２１および放熱部２２を、評価対象品の詳細形状を考慮することなく単に所定の厚さで積層したテストピースとしてＴＥＧ（Test Element Group）１０を作成する（Ｓ１０１）。ここで、ヒータ用チップ２１は、上記半導体素子に相当する発熱部材として機能するものであり、容積比熱や熱伝導率などの物性値が既知であるものが採用されている。このヒータ用チップ２１の表面上には温度測定用の配線パターンが設けられており、この配線パターンに定電流を流した時に計測される電圧値に基づいてヒータ用チップ２１の温度（以下、チップ温度実測値Ｔａともいう）を測定することができる。また、放熱部２２は、例えば、水冷式コールドプレートなどのヒートシンク１１の放熱を促す放熱部として機能するものであり、容積比熱や熱伝導率などの物性値が既知であるものが採用されている。   When each selection target is extracted in this manner, as shown in FIG. 2, in addition to the heat sink 11, die attach 12 and adhesive 13, which are evaluation materials, the heater chip 21 and the heat dissipating part 22 are evaluated. The TEG (Test Element Group) 10 is created as a test piece simply laminated with a predetermined thickness without considering the detailed shape (S101). Here, the heater chip 21 functions as a heat generating member corresponding to the semiconductor element, and one having a known physical property value such as volume specific heat or thermal conductivity is employed. A wiring pattern for temperature measurement is provided on the surface of the heater chip 21, and the temperature of the heater chip 21 (hereinafter referred to as chip) is based on a voltage value measured when a constant current is passed through the wiring pattern. Temperature measurement value Ta). Moreover, the heat radiating part 22 functions as a heat radiating part that promotes heat radiating from the heat sink 11 such as a water-cooled cold plate, for example, and has a known physical property value such as volume specific heat or thermal conductivity. .

次に、上述のように作成して用意したＴＥＧ１０の過渡熱抵抗を測定する（Ｓ１０３）。具体的には、図３（Ａ）に示すように、ヒータ用チップ２１にステップ状の一定の発熱量Ｐｏを与えた加熱時における、チップ温度実測値Ｔａがほぼ一定の値に収束するまでの時間変化（時刻歴）を測定する（図３（Ｂ））。本実施形態では、チップ温度実測値Ｔａの時間変化を測定する装置として、例えば、Mentor Graphics Corporation製の「T3Ster」を採用した。なお、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、加熱時のチップ温度実測値Ｔａの時間変化を測定することに限らず、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、冷却時のチップ温度実測値Ｔａの時間変化を測定してもよい。   Next, the transient thermal resistance of the TEG 10 prepared and prepared as described above is measured (S103). Specifically, as shown in FIG. 3 (A), the measured chip temperature Ta until the heater chip 21 is heated to give a constant heating value Po in a stepped manner until it converges to a substantially constant value. A time change (time history) is measured (FIG. 3B). In the present embodiment, for example, “T3Ster” manufactured by Mentor Graphics Corporation is employed as an apparatus for measuring the time change of the chip temperature actual measurement value Ta. As shown in FIGS. 3A and 3B, it is not limited to measuring the time change of the chip temperature actual measurement value Ta during heating, but as shown in FIGS. You may measure the time change of chip temperature actual value Ta.

このようにチップ温度実測値Ｔａの時間変化が測定されると、熱流体解析用のシミュレータとして、例えば、ANSYS社製の「ANSYS」やMentor Graphics Corporation社製の「FloTHERM」を用いて、以下に示すＴＥＧ１０に関する熱伝導方程式（１）を解くことで熱物性値として定義された未知のパラメータを逆解析により抽出して設定する（Ｓ１０５）。

Figure 2015078903
When the time change of the chip temperature actual measurement value Ta is measured in this way, as a simulator for thermal fluid analysis, for example, “ANSYS” manufactured by ANSYS or “FloTHERM” manufactured by Mentor Graphics Corporation is used. The unknown parameter defined as the thermophysical property value is extracted and set by inverse analysis by solving the heat conduction equation (1) relating to the TEG 10 shown (S105).
Figure 2015078903

ここで、逆解析とは、「抽出したい熱物性値を熱シミュレーションの未知パラメータとして定義し、実機とシミュレーションの過渡熱抵抗を合わせこむことで設定する」作業を示す。そして、本実施形態では、上記逆解析を最適化問題に還元し、最適化手法（及び最適化手法を実装したツール）を適用することで作業を自動化する。ここで、最適化問題とは目的関数を最小（または最大）とする入力変数の最適値を探索することを表し、最適化手法とは最適値を実際に探索する手法の総称である。本実施形態では、未知の熱物性値を入力変数、実機とシミュレーションの温度の時間変化の差分を目的関数とすることにより、最適化問題に還元している。   Here, the inverse analysis indicates an operation of “defining a thermophysical value to be extracted as an unknown parameter of thermal simulation and setting the actual machine and the transient thermal resistance of the simulation together”. In the present embodiment, the inverse analysis is reduced to an optimization problem, and the work is automated by applying an optimization technique (and a tool that implements the optimization technique). Here, the optimization problem means searching for the optimum value of the input variable having the objective function as the minimum (or maximum), and the optimization method is a generic name of the methods for actually searching for the optimum value. In the present embodiment, the unknown thermophysical property value is reduced to an optimization problem by using the input variable as the input variable and the difference between the time variation of the actual machine and the simulation as the objective function.

以下、熱物性値の逆解析、すなわち、ヒートシンク１１、ダイアタッチ１２および接着剤１３等の評価材料の容積比熱や熱伝導率などの熱物性値等を設定する設定方法について、図５に示すフローチャートを用いて詳述する。
上述した式（１）は、３次元の熱伝導方程式であり、ｒは３次元座標、ｔは時間、Ｔ（ｒ，ｔ）は温度［Ｋ］、Ｃ［Ｔ（ｒ，ｔ）］は容積比熱［Ｊ／ｍ３］、λ［Ｔ（ｒ，ｔ）］は熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を示す。また、Ｗ（ｒ）は発熱密度［Ｗ／ｍ３］を示し、ヒータ用チップ２１の発熱領域が一定であれば一定値となるものである。
ここで、式（１）において、∇は、式（２）に示す演算子である。

Figure 2015078903
なお、上記式（１）および後述する式（３）において、ｚ方向は、ＴＥＧ１０の積層方向（界面の法線方向：図２の上下方向）であり、各層の境界面はｘｙ平面に平行となる。 FIG. 5 is a flowchart illustrating a reverse analysis of thermophysical values, that is, a setting method for setting thermophysical values such as volume specific heat and thermal conductivity of evaluation materials such as the heat sink 11, die attach 12 and adhesive 13. Will be described in detail.
The above-described equation (1) is a three-dimensional heat conduction equation, r is three-dimensional coordinates, t is time, T (r, t) is temperature [K], and C [T (r, t)] is volume. Specific heat [J / m 3 ] and λ [T (r, t)] indicate thermal conductivity [W / (m · K)]. Also, W (r) represents the heat density [W / m 3], in which the heat generating area of the heater chip 21 becomes a constant value if constant.
Here, in Expression (1), ∇ is an operator shown in Expression (2).
Figure 2015078903
 In the above formula (1) and formula (3) described later, the z direction is the stacking direction of the TEGs 10 (the normal direction of the interface: the vertical direction in FIG. 2), and the boundary surface of each layer is parallel to the xy plane. Become.

また、上記式（１）における境界条件として、以下に示す式（３）を用いる。ここで、式（３）において、ｈＡ／Ｂは、図６に示すように、部材Ａと部材Ｂとの間の界面熱伝達率［Ｗ／（ｍ２・Ｋ）］を示し、ｑ（ｘ，ｙ，ｔ）は、界面での熱流束［Ｗ／ｍ２］を示す。

Figure 2015078903
Moreover, the following equation (3) is used as the boundary condition in the above equation (1). Here, in Formula (3), h A / B indicates the interfacial heat transfer coefficient [W / (m 2 · K)] between the member A and the member B, as shown in FIG. x, y, t) indicate the heat flux [W / m 2 ] at the interface.
Figure 2015078903

まず、シミュレーションに際し、初期設定が行われる（図５のＳ２０１）。この初期設定は、最適化フローを構築するためのものであって、本実施形態では、ヒートシンク１１の材料が未知であるため、容積比熱に関する未知のパラメータをＣ１［Ｔ（ｒ，ｔ）］、熱伝導率に関する未知のパラメータをλ１［Ｔ（ｒ，ｔ）］と定義する。同様に、ダイアタッチ１２において、容積比熱に関する未知のパラメータをＣ２［Ｔ（ｒ，ｔ）］、熱伝導率に関する未知のパラメータをλ２［Ｔ（ｒ，ｔ）］、接着剤１３において、容積比熱に関する未知のパラメータをＣ３［Ｔ（ｒ，ｔ）］、熱伝導率に関する未知のパラメータをλ３［Ｔ（ｒ，ｔ）］とそれぞれ定義する。また、各部材間の界面熱伝達率も未知であることから、ヒータ用チップ２１とダイアタッチ１２との間の界面熱伝達率に関する未知のパラメータをｈ１［Ｔ（ｒ，ｔ）］、ダイアタッチ１２とヒートシンク１１との間の界面熱伝達率に関する未知のパラメータをｈ２［Ｔ（ｒ，ｔ）］、ヒートシンク１１と接着剤１３との間の界面熱伝達率に関する未知のパラメータをｈ３［Ｔ（ｒ，ｔ）］、接着剤１３と放熱部２２との間の界面熱伝達率に関する未知のパラメータをｈ４［Ｔ（ｒ，ｔ）］とそれぞれ定義する。   First, in the simulation, initial setting is performed (S201 in FIG. 5). This initial setting is for constructing an optimization flow. In this embodiment, since the material of the heat sink 11 is unknown, unknown parameters relating to the volume specific heat are set to C1 [T (r, t)], An unknown parameter related to thermal conductivity is defined as λ1 [T (r, t)]. Similarly, in the die attach 12, the unknown parameter related to the volume specific heat is C2 [T (r, t)], the unknown parameter related to the thermal conductivity is λ2 [T (r, t)], and the adhesive 13 is set to the volume specific heat. An unknown parameter relating to thermal conductivity is defined as C3 [T (r, t)], and an unknown parameter relating to thermal conductivity is defined as λ3 [T (r, t)]. Further, since the interfacial heat transfer coefficient between the members is also unknown, the unknown parameter related to the interfacial heat transfer coefficient between the heater chip 21 and the die attach 12 is h1 [T (r, t)], die attach. The unknown parameter regarding the interfacial heat transfer coefficient between the heat sink 11 and the heat sink 11 is h2 [T (r, t)], and the unknown parameter regarding the interfacial heat transfer coefficient between the heat sink 11 and the adhesive 13 is h3 [T ( r, t)], and an unknown parameter related to the interfacial heat transfer coefficient between the adhesive 13 and the heat radiating portion 22 is defined as h4 [T (r, t)].

なお、ＴＥＧ１０の過渡熱抵抗測定時に各評価材料の温度依存性が現れる程度（例えば、ΔＴ＞６０℃）まで発熱させている場合には、上述のように各パラメータは温度Ｔに依存する変数として定義する必要がある。一方、各評価材料の温度依存性が現れない程度まで発熱させたチップ温度実測値Ｔａの時間変化を測定している場合には、各パラメータは温度Ｔに依存することなく位置に依存する変数（例えば、Ｃ１（ｒ））として定義することもできる。   In addition, when the TEG 10 is caused to generate heat to such an extent that the temperature dependence of each evaluation material appears (for example, ΔT> 60 ° C.) during the transient thermal resistance measurement of the TEG 10, each parameter is a variable depending on the temperature T as described above. Must be defined. On the other hand, in the case where the time change of the chip temperature actual value Ta generated to the extent that the temperature dependence of each evaluation material does not appear is measured, each parameter does not depend on the temperature T, but depends on the position ( For example, it can be defined as C1 (r)).

そして、各パラメータに対して１組の複数の任意の値を入力変数値として選定し（Ｓ２０３）、式（１）（３）にそれぞれに代入してシミュレーションを実行することでＴＥＧ１０に関する熱伝導方程式を解き、この熱伝導方程式の計算結果から求められるチップ温度実測値Ｔａに相当する温度（以下、チップ温度計算値Ｔｓともいう）の時間変化を求める（Ｓ２０５）。   A set of arbitrary values for each parameter is selected as an input variable value (S203), and is substituted into equations (1) and (3), respectively, and a simulation is performed to perform a heat conduction equation relating to TEG10. And the time change of the temperature corresponding to the chip temperature actual value Ta obtained from the calculation result of the heat conduction equation (hereinafter also referred to as the chip temperature calculated value Ts) is obtained (S205).

そして、このチップ温度計算値Ｔｓの時間変化とチップ温度実測値Ｔａの時間変化との関係について、以下に例示する二乗差分和を利用した式（４）の目的関数Ｆ（Ｘ）を計算する（Ｓ２０７）。

Figure 2015078903
なお、式（４）において、Ｎは時刻歴のサンプリング数を示し、Ｘは、複数の任意の値としてそれぞれ入力した１組の入力変数値を示す。 Then, with respect to the relationship between the time change of the chip temperature calculation value Ts and the time change of the chip temperature actual measurement value Ta, an objective function F (X) of Equation (4) using the square difference sum exemplified below is calculated ( S207).
Figure 2015078903
 In equation (4), N represents the sampling number of time histories, and X represents a set of input variable values respectively input as a plurality of arbitrary values.

そして、この目的関数Ｆ（Ｘ）が最小であるか否かについて判定する（Ｓ２０９）。具体的には、所定の閾値を設けて、目的関数Ｆ（Ｘ）がこの所定の閾値以下となる場合にこの目的関数Ｆ（Ｘ）が最小であると判定する。   Then, it is determined whether or not the objective function F (X) is minimum (S209). Specifically, a predetermined threshold is provided, and when the objective function F (X) is equal to or lower than the predetermined threshold, it is determined that the objective function F (X) is minimum.

ここで、計算した目的関数Ｆ（Ｘ）が上記所定の閾値を超えることからこの目的関数Ｆ（Ｘ）が最小でないと判定されると（Ｓ２０９でＮｏ）、新たな複数の任意の値が入力変数値として再選定される（Ｓ２１１）。そして、この再選定された複数の任意の値を式（１）（３）にそれぞれ代入して再度目的関数Ｆ（Ｘ）を計算する（Ｓ２０７）。この処理が自動で繰り返されて、目的関数Ｆ（Ｘ）が上記所定の閾値以下となったことからこの目的関数Ｆ（Ｘ）が最小であると判定されると（Ｓ２０９でＹｅｓ）、この目的関数Ｆ（Ｘ）を求めるために式（１）等に代入した複数の任意の値が、そのパラメータとして設定される。   Here, if the calculated objective function F (X) exceeds the predetermined threshold value and it is determined that the objective function F (X) is not minimum (No in S209), a plurality of new arbitrary values are input. It is reselected as a variable value (S211). Then, the objective function F (X) is calculated again by substituting the reselected multiple arbitrary values into the equations (1) and (3), respectively (S207). When this process is automatically repeated and the objective function F (X) is equal to or less than the predetermined threshold value, and it is determined that the objective function F (X) is the minimum (Yes in S209), this objective A plurality of arbitrary values assigned to the equation (1) or the like for obtaining the function F (X) are set as parameters.

例えば、図７に例示するように、１回目のチップ温度計算値Ｔｓの時間変化（図７のＴｓ１参照）と２回目のチップ温度計算値Ｔｓの時間変化（図７のＴｓ２参照）とにおいて目的関数Ｆ（Ｘ）が上記所定の閾値を超え、３回目のチップ温度計算値Ｔｓの時間変化（図７のＴｓ３参照）において目的関数Ｆ（Ｘ）が上記所定の閾値以下になる場合には、３回目のチップ温度計算値Ｔｓの時間変化を求めるために式（１）等に代入した複数の任意の値が、そのパラメータとして設定される。   For example, as illustrated in FIG. 7, the purpose of the first time change in chip temperature calculated value Ts (see Ts1 in FIG. 7) and the second time change in chip temperature calculated value Ts (see Ts2 in FIG. 7). When the function F (X) exceeds the predetermined threshold and the objective function F (X) is equal to or lower than the predetermined threshold in the third time change of the chip temperature calculated value Ts (see Ts3 in FIG. 7), A plurality of arbitrary values assigned to the equation (1) or the like to determine the time variation of the third chip temperature calculation value Ts is set as the parameter.

上述のように各評価材料の熱物性値や各部材間の界面熱伝達率に対応するパラメータが設定されると、この設定された複数のパラメータを用いて評価材料を採用した評価対象品に対するＣＡＥを用いた熱解析（放熱設計）を行う（Ｓ１０７）。各パラメータが適切に設定されていることから評価対象品の詳細形状を考慮した熱解析を実施することで、放熱等の観点で最適化された評価対象品の形状および材料を含めた設計因子、すなわち、熱的余裕度を最大限に見極めた設計因子を決定することができる。   As described above, when the parameters corresponding to the thermophysical value of each evaluation material and the interfacial heat transfer coefficient between the members are set, the CAE for the evaluation target product adopting the evaluation material using the set plurality of parameters. The thermal analysis (heat radiation design) using is performed (S107). Design parameters including the shape and material of the evaluation object optimized from the viewpoint of heat dissipation, etc. by conducting thermal analysis considering the detailed shape of the evaluation object because each parameter is set appropriately. That is, it is possible to determine a design factor that maximizes the thermal margin.

ここで、チップ温度計算値Ｔｓの時間変化をチップ温度実測値Ｔａの時間変化にあわせこむだけで、チップから離れた場所にある部品の熱物性値や界面熱伝達率の最適値が得られることについて、図８および図９を用いて説明する。なお、図８は、所定の位置に界面熱抵抗Ｒを設けたモデル３０の一例を示す説明図である。図９は、界面熱抵抗の有無に起因するチップ温度計算値Ｔｓの時間変化を比較するグラフである。なお、図８では、６．０ｅ−３ｓでの温度分布を等高線（一点鎖線）を用いて表現している。 Here, it is possible to obtain the optimum values of the thermophysical values and the interfacial heat transfer coefficient of the parts located away from the chip by merely matching the time change of the chip temperature calculated value Ts with the time change of the chip temperature measured value Ta. Will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the model 30 in which the interface thermal resistance R is provided at a predetermined position. FIG. 9 is a graph for comparing temporal changes in the chip temperature calculation value Ts caused by the presence or absence of the interface thermal resistance. In FIG. 8, the temperature distribution at 6.0e −3 s is expressed using contour lines (dashed lines).

図８に示すような発熱領域Ｈを有し界面熱抵抗Ｒが挿入されたモデル３０を作成する。なお、上記モデル３０を構成する各構成要素３１〜３７等には、既知の熱物性値等が設定されているものとする。このモデル３０についてチップ温度計算値Ｔｓの時間変化を計算した結果を図９の符号Ｔｓａにて示す。また、上記モデル３０から界面熱抵抗Ｒを取り除いた構成についてチップ温度計算値Ｔｓの時間変化を計算した結果を図９の符号Ｔｓｂにて示す。   A model 30 having a heat generating region H as shown in FIG. 8 and having an interfacial thermal resistance R inserted therein is created. Note that it is assumed that known thermophysical values and the like are set for each of the components 31 to 37 constituting the model 30. The result of calculating the time variation of the chip temperature calculated value Ts for this model 30 is indicated by the symbol Tsa in FIG. Moreover, the result of calculating the time change of the chip temperature calculated value Ts for the configuration in which the interface thermal resistance R is removed from the model 30 is indicated by a symbol Tsb in FIG.

図９からわかるように、界面熱抵抗Ｒの有無で６．０ｅ−３ｓから差異が生じている。一方、図８に示すように、６．０ｅ−３ｓでは発熱領域Ｈから拡散した熱が界面熱抵抗Ｒに達したタイミングに一致する。このことは、チップ温度計算値Ｔｓの時間変化にはチップから離れた部品や界面熱抵抗Ｒの熱的な情報が含まれていることを示しており、このため、その情報の差異が存在する箇所に熱が到達したタイミングからチップ温度計算値Ｔｓの時間変化にも乖離が生じ始める。すなわち、定常状態に達するまで実測値と計算値との合わせこみが達成できた場合、それは発熱体であるチップから離れた部材に至るまでの放熱経路に存在する全ての熱物性値が適切に抽出できたことを意味する。 As can be seen from FIG. 9, there is a difference from 6.0e −3 s with or without the interfacial thermal resistance R. On the other hand, as shown in FIG. 8, in 6.0 e −3 s, the heat diffused from the heat generation region H coincides with the timing when the heat resistance R reaches the interface thermal resistance R. This indicates that the time change of the chip temperature calculation value Ts includes the thermal information of the parts away from the chip and the interface thermal resistance R, and therefore there is a difference in the information. Deviation also begins to occur in the time change of the chip temperature calculated value Ts from the timing when heat reaches the spot. In other words, when the measured value and the calculated value can be combined until the steady state is reached, it is possible to appropriately extract all the thermophysical values existing in the heat dissipation path from the chip that is the heating element to the member that is far from the chip. It means that it was made.

以上説明したように、本実施形態に係るパラメータ設定方法では、ＴＥＧ１０のヒータ用チップを用いた加熱時（またはその放熱時）においてヒータ用チップ２１におけるチップ温度実測値Ｔａの時間変化が測定される。そして、ＴＥＧ１０を構成する各層における種々の物性値と各層間の界面熱伝達率とのうち評価材料に関連するために未知の値となる複数のパラメータに対して１組の複数の任意の値がそれぞれ代入されてＴＥＧ１０に関する熱伝導方程式（１）が解かれる。この熱伝導方程式（１）の計算結果から求められるヒータ用チップ２１のチップ温度実測値Ｔａに相当するチップ温度計算値Ｔｓの時間変化が、上記複数の任意の値を変更することで複数組求められる。そして、求められた複数のチップ温度計算値Ｔｓの時間変化のうちチップ温度実測値Ｔａの時間変化との差が最も小さくなる組の複数の任意の値が、評価材料に関連する複数のパラメータとして設定される。   As described above, in the parameter setting method according to the present embodiment, the time change of the chip temperature actual measurement value Ta in the heater chip 21 is measured during heating (or during heat dissipation) using the heater chip of the TEG 10. . And among the various physical property values in each layer constituting the TEG 10 and the interfacial heat transfer coefficient between the respective layers, there is a set of a plurality of arbitrary values for a plurality of parameters that are unknown values because they are related to the evaluation material. Substituting each, the heat conduction equation (1) for the TEG 10 is solved. The time change of the chip temperature calculation value Ts corresponding to the chip temperature actual measurement value Ta of the heater chip 21 obtained from the calculation result of the heat conduction equation (1) is obtained by changing a plurality of arbitrary values. It is done. A plurality of arbitrary values of a set having the smallest difference from the time change of the chip temperature actual measurement value Ta among the time change of the plurality of calculated chip temperature calculated values Ts are a plurality of parameters related to the evaluation material. Is set.

ヒータ用チップ２１におけるチップ温度実測値Ｔａの時間変化には、ＴＥＧ１０を構成する各種の評価材料の影響が含まれているため、このチップ温度実測値Ｔａの時間変化に最も近いチップ温度計算値Ｔｓの時間変化を求めるために代入した各種パラメータが求めるべき値となる。特に、シミュレーション結果との比較対象となる実測値は１度の温度変化測定から取得され、最適化手法等を用いた逆解析により温度実測値の時間変化に最も近い温度計算値の時間変化が抽出されることで、パラメータを設定するための各ステップが簡素化されてパラメータの設定に要する時間を短縮することができる。したがって、パラメータの設定に要する時間を短縮しつつ、評価対象品に関して評価材料に関連する複数のパラメータを好適に設定することができる。   Since the time change of the chip temperature actual value Ta in the heater chip 21 includes the influence of various evaluation materials constituting the TEG 10, the chip temperature calculated value Ts closest to the time change of the chip temperature actual value Ta is shown. The various parameters assigned to obtain the time change of the value are the values to be obtained. In particular, the actual measurement value to be compared with the simulation result is obtained from a single temperature change measurement, and the time change of the temperature calculation value closest to the time change of the temperature measurement value is extracted by inverse analysis using an optimization method or the like. As a result, each step for setting the parameter is simplified, and the time required for setting the parameter can be shortened. Therefore, it is possible to suitably set a plurality of parameters related to the evaluation material for the evaluation target product while reducing the time required for setting the parameters.

特に、チップ温度実測値Ｔａは、ヒータ用チップ２１に定電流を流した時に計測される電圧値に基づいて測定される。このように電圧降下の温度依存性を利用してチップ温度実測値Ｔａを測定するため、熱電対等のように接触誤差や接触位置ずれに起因する温度測定誤差が生じる場合と比較して、より高精度な温度測定を実現することができる。   In particular, the chip temperature measurement value Ta is measured based on a voltage value measured when a constant current is passed through the heater chip 21. Since the measured chip temperature Ta is measured using the temperature dependence of the voltage drop in this way, it is higher than the case where a temperature measurement error due to contact error or contact position deviation occurs, such as a thermocouple. Accurate temperature measurement can be realized.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のように具体化してもよい。
（１）未知のパラメータを逆解析により抽出して設定するステップ（Ｓ１０５）では、入力変数値を再選定した目的関数Ｆ（Ｘ）が上記所定の閾値以下となるまで目的関数Ｆ（Ｘ）の計算を繰り返すことで最小の目的関数Ｆ（Ｘ）を抽出することに限らず、所定数の目的関数Ｆ（Ｘ）を入力変数値を再選定してそれぞれ計算した後にその所定数の目的関数Ｆ（Ｘ）の中から最小の目的関数Ｆ（Ｘ）を抽出してもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, you may actualize as follows.
(1) In the step of extracting and setting unknown parameters by inverse analysis (S105), the objective function F (X) of the objective function F (X) is selected until the objective function F (X) whose input variable value is reselected is equal to or less than the predetermined threshold value. It is not limited to extracting the minimum objective function F (X) by repeating the calculation, but after recalculating the input variable values for the predetermined number of objective functions F (X), the predetermined number of objective functions F (X) are calculated. The minimum objective function F (X) may be extracted from (X).

（２）また、未知のパラメータを逆解析により抽出して設定するステップ（Ｓ１０５）では、式（４）に例示する目的関数を用いて最適化を行うことに限らず、他の目的関数を用いて最適化を行ってもよいし、複数の目的関数を用意して同時に最適化してもよい。このように複数の目的関数を用いる場合には、得られる最適解の信頼性を向上させることができる。 (2) Further, in the step of extracting and setting unknown parameters by inverse analysis (S105), optimization is not limited to using the objective function exemplified in Expression (4), and other objective functions are used. May be optimized, or a plurality of objective functions may be prepared and optimized simultaneously. As described above, when a plurality of objective functions are used, the reliability of the obtained optimum solution can be improved.

（３）本発明に係るパラメータ設定方法は、パワー半導体モジュールについてシミュレーションを実施する場合に使用する熱物性値等のパラメータを設定する場合に採用されることに限らず、例えばセンサ装置など他の評価対象品における熱物性値等のパラメータを設定する場合にも採用することができる。 (3) The parameter setting method according to the present invention is not limited to the case of setting parameters such as thermophysical values used when performing simulation on a power semiconductor module. It can also be employed when setting parameters such as thermophysical property values for the target product.

（４）上記実施形態では、ヒートシンク１１、ダイアタッチ１２および接着剤１３の材料が選定対象である場合について説明したが、これに限らず、他の構成部品等の材料が選定対象であってもよい。この場合には、評価材料からなる層と既知の材料からなる層とをその開発品（評価対象品）に応じて適宜積層しさらにヒータ用チップ（２１）が積層されるＴＥＧ１０を作成して、上述のような解析を行う。このようにしても、評価対象品に関して評価材料に関連する複数のパラメータを好適に設定することができる。 (4) In the above-described embodiment, the case where the materials of the heat sink 11, the die attach 12, and the adhesive 13 are selection targets has been described. However, the present invention is not limited to this, and other components and other materials may be selected. Good. In this case, a TEG 10 in which a layer made of an evaluation material and a layer made of a known material are appropriately laminated according to the developed product (evaluation target product) and a heater chip (21) is further laminated is created. The above analysis is performed. Even in this case, it is possible to suitably set a plurality of parameters related to the evaluation material for the evaluation target product.

１０…ＴＥＧ（テストピース）
１１…ヒートシンク
１２…ダイアタッチ
１３…接着剤
２１…ヒータ用チップ
２２…放熱部
Ｔａ…チップ温度実測値
Ｔｓ…チップ温度計算値 10 ... TEG (test piece)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Heat sink 12 ... Die attach 13 ... Adhesive 21 ... Heater chip 22 ... Radiation part Ta ... Chip temperature measurement value Ts ... Chip temperature calculation value

Claims (3)

評価対象品の熱解析を行う際に用いるパラメータを設定するパラメータ設定方法であって、
評価材料からなる層を１または２以上含めた複数の層を積層しさらにヒータ用チップ（２１）が積層されるテストピース（１０）を用意するステップと、
前記ヒータ用チップを用いた加熱時またはその放熱時において前記ヒータ用チップにおける温度実測値（Ｔａ）の時間変化を測定するステップと、
前記テストピースを構成する各層における比熱、熱伝導率を含めた物性値と各層間の界面熱伝達率とのうち前記評価材料に関連するために未知の値となる複数のパラメータに対して１組の複数の任意の値をそれぞれ代入して前記テストピースに関する熱伝導方程式を解き、前記熱伝導方程式の計算結果から求められる前記温度実測値に相当する温度計算値（Ｔｓ）の時間変化を前記複数の任意の値を変更することで複数組求め、これら複数の温度計算値の時間変化のうち前記温度実測値の時間変化との差が最も小さくなる組の前記複数の任意の値を、前記評価材料に関連する複数のパラメータとして設定するステップと、
を備えることを特徴とするパラメータ設定方法。 A parameter setting method for setting parameters used when performing thermal analysis of an evaluation target product,
Preparing a test piece (10) in which a plurality of layers including one or more layers made of an evaluation material are laminated and a heater chip (21) is further laminated;
Measuring the time change of the temperature measurement value (Ta) in the heater chip during heating using the heater chip or heat dissipation; and
One set for a plurality of parameters that have unknown values because they are related to the evaluation material among the physical properties including specific heat and thermal conductivity in each layer constituting the test piece and the interfacial heat transfer coefficient between the layers. Each of the plurality of arbitrary values is substituted to solve the heat conduction equation for the test piece, and the time change of the temperature calculation value (Ts) corresponding to the temperature actual measurement value obtained from the calculation result of the heat conduction equation is calculated. A plurality of sets are obtained by changing any value of the plurality of values, and among the time changes of the plurality of temperature calculated values, the plurality of arbitrary values of the set having the smallest difference from the time change of the temperature measurement value are evaluated. Setting as a plurality of parameters related to the material;
A parameter setting method comprising: 前記温度実測値は、前記ヒータ用チップに定電流を流した時に計測される電圧値に基づいて測定されることを特徴とする請求項１に記載のパラメータ設定方法。   The parameter setting method according to claim 1, wherein the actual temperature measurement value is measured based on a voltage value measured when a constant current is passed through the heater chip. 請求項１または２に記載のパラメータ設定方法を利用して設定された複数のパラメータを用いて前記評価材料を採用した評価対象品の熱解析を行うことで、前記評価対象品の形状および材料を含めた設計因子を決定することを特徴とするシミュレーション装置。   The shape and material of the evaluation target product are determined by performing a thermal analysis of the evaluation target product employing the evaluation material using a plurality of parameters set using the parameter setting method according to claim 1 or 2. A simulation apparatus characterized by determining an included design factor.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106198615A (en) * 2016-06-28 2016-12-07 中国电子科技集团公司第十三研究所 Gallium nitride power device package thermal contact resistance measuring method
JP2017015530A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 大和ハウス工業株式会社 Heat conductivity calculation device, temperature prediction device, computer program, heat conductivity calculation method, and temperature prediction method
CN111859557A (en) * 2020-06-30 2020-10-30 淮安骏盛新能源科技有限公司 Liquid cooling plate structure size optimization method based on Hyperstudy and Fluent combined simulation
WO2023181543A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 株式会社レゾナック Material selection assistance device, method, and program
JP7462363B2 (en) 2019-07-26 2024-04-05 株式会社クオルテック Bonding layer evaluation method and bonding layer evaluation device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59208448A (en) * 1983-04-27 1984-11-26 ポルスカ・アカデミア・ナウク・ツエントルム・バダニ・モレクラルニフ・イ・マクロモレクラルニフ Method and device for measuring thermal conductance and thermal capacity of material
JP2002131257A (en) * 2000-10-26 2002-05-09 Nisshinbo Ind Inc Method and apparatus for measuring thermal conductivity, and method for fabricating heat insulating material
JP2004286593A (en) * 2003-03-20 2004-10-14 Komatsu Ltd Average temperature measuring sensor, dummy wafer using same, and temperature regulator
JP2005140693A (en) * 2003-11-07 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for identifying thermophysical property values
JP2011106918A (en) * 2009-11-16 2011-06-02 Stanley Electric Co Ltd Method and system for calculating heat conductivity
JP2012068193A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Kyoto Electron Mfg Co Ltd Method for identifying thermophysical property of multilayer laminate by unsteady heating
JP2015502548A (en) * 2011-12-21 2015-01-22 インスティテュート ドゥ ラディオプロテクション エ ドゥ シュルテ ヌクレア Process for estimating thermophysical value of material, measurement process including the estimation process, and self-adjusting flow meter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59208448A (en) * 1983-04-27 1984-11-26 ポルスカ・アカデミア・ナウク・ツエントルム・バダニ・モレクラルニフ・イ・マクロモレクラルニフ Method and device for measuring thermal conductance and thermal capacity of material
JP2002131257A (en) * 2000-10-26 2002-05-09 Nisshinbo Ind Inc Method and apparatus for measuring thermal conductivity, and method for fabricating heat insulating material
JP2004286593A (en) * 2003-03-20 2004-10-14 Komatsu Ltd Average temperature measuring sensor, dummy wafer using same, and temperature regulator
JP2005140693A (en) * 2003-11-07 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method and apparatus for identifying thermophysical property values
JP2011106918A (en) * 2009-11-16 2011-06-02 Stanley Electric Co Ltd Method and system for calculating heat conductivity
JP2012068193A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Kyoto Electron Mfg Co Ltd Method for identifying thermophysical property of multilayer laminate by unsteady heating
JP2015502548A (en) * 2011-12-21 2015-01-22 インスティテュート ドゥ ラディオプロテクション エ ドゥ シュルテ ヌクレア Process for estimating thermophysical value of material, measurement process including the estimation process, and self-adjusting flow meter

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017015530A (en) * 2015-06-30 2017-01-19 大和ハウス工業株式会社 Heat conductivity calculation device, temperature prediction device, computer program, heat conductivity calculation method, and temperature prediction method
CN106198615A (en) * 2016-06-28 2016-12-07 中国电子科技集团公司第十三研究所 Gallium nitride power device package thermal contact resistance measuring method
CN106198615B (en) * 2016-06-28 2019-01-04 中国电子科技集团公司第十三研究所 Gallium nitride power device package thermal contact resistance measurement method
JP7462363B2 (en) 2019-07-26 2024-04-05 株式会社クオルテック Bonding layer evaluation method and bonding layer evaluation device
CN111859557A (en) * 2020-06-30 2020-10-30 淮安骏盛新能源科技有限公司 Liquid cooling plate structure size optimization method based on Hyperstudy and Fluent combined simulation
CN111859557B (en) * 2020-06-30 2023-10-13 淮安骏盛新能源科技有限公司 Liquid cooling plate structure size optimization method based on hyperstry and Fluent joint simulation
WO2023181543A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 株式会社レゾナック Material selection assistance device, method, and program
WO2023181307A1 (en) * 2022-03-24 2023-09-28 株式会社レゾナック Material selection supporting device, method, and program

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