JP4672127B2

JP4672127B2 - フレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置

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Publication number: JP4672127B2
Application number: JP2000310101A
Authority: JP
Inventors: 達弘松田
Original assignee: Zuken Inc
Current assignee: Zuken Inc
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: JP2002117082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置に関し、さらに詳細には、基板全体が可撓性を有する基板たるフレキシブル基板を装置に実装した形状をシミュレーションする際に用いて好適なフレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置に関する。
【０００２】
即ち、本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置は、具体的には、電子セット製造メーカーなどにおける電子部品実装設計工程において、装置にフレキシブル基板を実装する際の配置を検討する際に用いたり、あるいは、フレキシブル基板製造メーカーなどにおけるフレキシブル基板外形形状設計工程において、装置にフレキシブル基板を実装する際の外形形状の変化を検討する際に用いたりすることができる。
【０００３】
【従来の技術】
従来、フレキシブル基板を実装する際の配置を検討するには、例えば、以下に説明するような手法がとられていた。
【０００４】
その手法とは、過去に行ったフレキシブル基板の実装設計の際の経験から、概略の寸法形状をまず仮定し、その寸法形状と同等の試作品を用いて実装の検討を行うというものである。
【０００５】
ところが、上記した従来の手法においては、試作品をいちいち作成しなくてはならないため、試作品を作成する際に要する期間やコストが多大なものとなってしまうという問題点があった。
【０００６】
このため、フレキシブル基板を装置に実装した形状をシミュレーションする手法の開発が要望されていた。
【０００７】
なお、フレキシブル基板を装置に実装した形状のシミュレーションを行う際に、例えば、ＣＡＥ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）ツールにおける応力シミュレーションの手法を応用することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、ＣＡＥツールにおける応力シミュレーションの手法は、有限要素法などによる解析シミュレーションであるので、モデリング・データをある単位空間に分ける作業（なお、「モデリング・データをある単位空間に分ける作業」を、一般には「メッシュを切る」と呼称している。）が必要になる。
【０００９】
このため、メッシュを切る作業に慣れていないユーザーにとっては、メッシュを切る作業を容易に行うことができず、メッシュを切る作業に多大な時間を費やさざるを得ないという問題点があった。
【００１０】
また、メッシュを切る作業が完了したとしても、そのメッシュを切る作業の良し悪しで、シミュレーション結果が異なってしまうという問題点もあった。
【００１１】
一方、フレキシブル基板を装置に実装した形状のシミュレーションを行う際に、例えば、三次元ＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）システムにおける、所謂、シートメタル（板金加工モデリング）技術を応用することも考えられる。
【００１２】
しかしながら、この三次元ＣＡＤシステムにおけるシートメタル技術は、電気的な特性を一切付与せずにモデリングするものであるため、フレキシブル基板設計やハーネス設計などの電気設計工程には不向きであるという問題点があった。
【００１３】
即ち、上記したようなＣＡＥツールにおける応力シミュレーションの手法や三次元ＣＡＤシステムにおけるシートメタル技術においては、電気設計の核の一部となる基板ＣＡＤシステムからの電気情報Ｉ／Ｆ（インターフェース）を有していない。
【００１４】
このため、電子部品実装設計工程において、ユーザーがフレキシブル基板の実装の検討作業を行うために、コンピュータを利用してフレキシブル基板の実装形状のシミュレーションを行おうとするする際には、基板ＣＡＤシステム以外のＣＡＥツールなどにより基板外形情報や材料特性情報などを入力してモデリング作業を行い、さらに当該モデリング作業により得られたモデリング・データに対してメッシュを切る作業を行わないとシミュレーションすることができないので、多大な作業時間を要するものであるという問題点があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多大な作業時間やコストを要することなしに、ユーザーがフレキシブル基板の実装形状のシミュレーションを容易に行うことができるようにした、フレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置は、基板ＣＡＤシステムから得られるデータ（基板ＣＡＤデータ）からシミュレーション対象のフレキシブル基板に関するフレキシブル基板外形形状情報ならびに当該フレキシブル基板上に実装される各種の電子部品に関する電子部品配置情報をダイレクトに取得し、それらフレキシブル基板外形形状情報ならびに電子部品配置情報を３Ｄデータ化する際に、フレキシブル基板外形ならびに各電子部品単位のジオメトリをグルーピング化し、それらグルーピングしたジオメトリたる各ジオメトリ・グループに電気的特性情報などを付与した形状でモデリングすることにより、その３Ｄデータ化したフレキシブル基板モデリング・データの形状を変更させることにともなう各ジオメトリの形状変更量を実装設計要因（「実装設計要因」には、例えば、「電子部品の足ピンとフレキシブル基板との接合面における変形限界量」などがある。）などを考慮しながら設定できるようにしたものである。
【００１７】
従って、本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置によれば、ユーザーは、コンピュータ上でフレキシブル基板の実装形状のシミュレーションを行うことができるようになる。
【００１８】
そして、本発明は、フレキシブル基板を実装した形状をシミュレーションするフレキシブル基板の実装シミュレーション方法において、３Ｄ空間内の任意の支点座標値および実装作用点座標値を変数化し、フレキシブル基板の３Ｄ実装形状を座標値入力手段による入力値とダイレクトに連動してフレキシブル基板の３Ｄ形状を可変できるようにしたものである。
【００１９】
また、本発明は、モデリングされた電子部品内ならびにフレキシブル基板内の任意のジオメトリについて、フレキシブル基板の３Ｄ形状の変更に伴う形状変更が所定の変更量を超えたときに警告するようにしたものである。
【００２０】
また、本発明は、上記任意のジオメトリは、サーフェースまたはエッジであるようにしたものである。
【００２１】
また、本発明は、フレキシブル基板を実装した形状をシミュレーションするフレキシブル基板の実装シミュレーション装置において、３Ｄ空間内の任意の支点座標値および実装作用点座標値を変数化し、フレキシブル基板の３Ｄ実装形状を座標値入力装置による入力値とダイレクトに連動してフレキシブル基板の３Ｄ形状を可変する可変手段を有するようにしたものである。
【００２２】
また、本発明は、モデリングされた電子部品内ならびにフレキシブル基板内の任意のジオメトリについて、フレキシブル基板の３Ｄ形状の変更に伴う形状変更が所定の変更量を超えたときに警告する警告手段を有するようにしたものである。
【００２３】
また、本発明は、上記任意のジオメトリは、サーフェースまたはエッジであるようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション方法およびその装置の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００２５】
図１には、本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション装置の実施の形態の一例のシステム構成を表すブロック構成図が示されている。
【００２６】
即ち、この本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション装置（以下、単に「本発明装置」と称する。）は、その全体の動作を中央処理装置（ＣＰＵ）１０を用いて制御するように構成されている。
【００２７】
このＣＰＵ１０には、バス１２を介して、ＣＰＵ１０の制御のためのプログラムなどを記憶するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）やＣＰＵ１０のワーキングエリアとして用いられる記憶領域などを備えたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などから構成される内部記憶装置１４と、ＣＰＵ１０の制御に基づいて各種の表示を行うＣＲＴや液晶パネルなどの画面を備えた表示装置１６と、表示装置１６の画面上における任意の位置を指定して移動させたりする操作を行うためのマウス１８と、任意の文字を入力する操作やカーソルを移動する操作を行うためのキーボード２０と、ＣＰＵ１０の制御により各種の情報を記憶させることができるとともに記憶した各種の情報を読み出して内部記憶装置１４に転送可能とされたハードディスクなどの外部記憶装置２２と、外部の基板ＣＡＤシステム３０との間で双方向通信により各種の情報の送受信を行うコミュニケーションデバイス２４とが接続されている。本発明装置においては、入力手段として、上記したマウス１８とキーボード２０とが設けられている。
【００２８】
ここで、外部の基板ＣＡＤシステム３０から送信され、コミュニケーションデバイス２４を介して受信された情報は、外部記憶装置２２に記憶されることになる。
【００２９】
より具体的には、コミュニケーションデバイス２４としてアスキーＩ／ＯやＯＬＥ通信などを用い、外部の基板ＣＡＤシステム３０により作成された基板ＣＡＤデータから、平坦（フラット）な状態でのフレキシブル基板の外形形状を示すフレキシブル基板外形形状情報とフレキシブル基板における配線パターンの形状を示す配線パターン形状情報とフレキシブル基板に実装される各種の電子部品の配置を示す電子部品配置情報とを取得し、外部記憶装置２２に記憶する。
【００３０】
以上の構成において、図２に示すフローチャートならびに図３以下の各図を参照しながら、本発明装置によって実行される処理の内容について説明する。
【００３１】
なお、本発明装置においては、マウス１８やキーボード２０をユーザーが操作することにより、所望の指示を入力することができるようになされており、ユーザーによるマウス１８やキーボード２０の操作に応じて表示装置１６における表示が変化する。
【００３２】
まず、ユーザーがマウス１８やキーボード２０を操作して、外部記憶装置２２から基板ＣＡＤデータの読み出しを指示すると、外部記憶装置２２からフレキシブル基板外形形状情報と配線パターン形状情報と電子部品配置情報とが読み出されて、内部記憶装置１４へ転送される。
【００３３】
そうすると、ＣＰＵ１０は、内部記憶装置１４へ転送されて記憶されたフレキシブル基板外形形状情報と配線パターン形状情報と電子部品配置情報とに、フレキシブル基板としての厚さならびに各電子部品の３Ｄ形状を示す電子部品３Ｄ形状モデリング情報などを付与することにより、フレキシブル基板モデリング・データを作成し、作成したフレキシブル基板モデリング・データに基づく図形を表示装置１６に表示する（ステップＳ２０２）。図３には、表示装置１６におけるフレキシブル基板モデリング・データに基づく図形の表示例が示されている。
【００３４】
ここで、各電子部品の３Ｄ形状を示す電子部品３Ｄ形状モデリング情報は、ライブラリ化された電子部品の３Ｄデータや別途に３Ｄ−ＣＡＤシステムで作成された電子部品の３Ｄデータを本発明装置にインポートし、その際に当該電子部品の３Ｄデータのファイルのヘッダー部分などに電子部品データであることの属性情報（電子部品属性情報）を付与して作成される。図４には、電子部品の３Ｄデータのファイルのヘッダーの一例が示されている。
【００３５】
次に、マウス１８を用いたマウスドラッギングや、キーボード２０を用いた数値入力または矢印キーなどの入力操作により、図３に示すフラットな形状のフレキシブル基板を、実際の実装形状と同等の形状に湾曲させてフレキシブル基板湾曲形状データを作成し、作成したフレキシブル基板湾曲形状データに基づく図形を表示装置１６に表示する（ステップＳ２０４）。これにより、フレキシブル基板を装置に実装した形状をシミュレーションすることができる。
【００３６】
即ち、マウス１８やキーボード２０の入力装置により、フレキシブル基板モデリング・データの示す形状を湾曲変形させるようにしてダイレクト・モデリングを行うことにより、フレキシブル基板の実装形状を他の平板基板や筐体データとのクリアランス値と比較しながら実装シミュレーションすることができるものである。
【００３７】
図５乃至図７には、表示装置１６におけるフレキシブル基板湾曲形状データに基づく図形の表示例が示されており、フレキシブル基板モデリング・データは、３Ｄ空間内において自由な形状にマウスドラッグなどでダイレクトに折り曲げたりすることができる。
【００３８】
ここで、ステップＳ２０４においてフレキシブル基板モデリング・データを形状変更させたときには、当然そのフレキシブル基板にアセンブリされている電子部品３Ｄ形状モデリング情報も湾曲しようとする。
【００３９】
この際に、電子部品の変形の限界を超えて湾曲された否かが判断される（ステップＳ２０６）。
【００４０】
ここで、例えば、図８に示すようにフレキシブル基板モデリング・データが折り曲げられて、電子部品の変形の限界を超えて湾曲されたと判断された場合には、警告処理を行うものである（ステップＳ２０８）。この警告処理としては、例えば、図９に示すような警告表示を行ってもよいし、警告音を発音するようにしてもよい。
【００４１】
即ち、本発明装置においては、上記したように、フレキシブル基板外形形状情報と電子部品３Ｄ形状モデリング情報とが区別されて管理されているため、ある特定のジオメトリ・グループ（この場合では、電子部品３Ｄ形状モデリング情報を形成している各ジオメトリ）に対してある一定以上の変形量が加えられると、それに対して警告処理を行うことができるものである。
【００４２】
より詳細には、フレキシブル基板モデリング・データ内に含まれる電子部品３Ｄ形状モデリング情報の各ジオメトリに、電子部品３Ｄ形状モデリング情報を形成している旨の属性情報を付与することにより、フレキシブル基板モデリング・データを形成している各ジオメトリと区別する。
【００４３】
そして、上記フレキシブル基板のダイレクトな湾曲変形に伴って電子部品３Ｄ形状が変形しようとしたその時の変形量を、上記した警告処理などによりユーザーに対して告知することによって、ハンダ剥がれなどの不具合のシミュレーションも可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、多大な作業時間やコストを要することなしに、ユーザーはフレキシブル基板の実装形状のシミュレーションを容易に行うことができるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション装置の実施の形態の一例のシステム構成を表すブロック構成図である。
【図２】本発明によるフレキシブル基板の実装シミュレーション装置によって実行される処理の内容を示すフローチャートである。
【図３】表示装置におけるフレキシブル基板モデリング・データに基づく図形の表示例である。
【図４】電子部品の３Ｄデータのファイルのヘッダーの一例を示す説明図である。
【図５】表示装置におけるフレキシブル基板湾曲形状データに基づく図形の表示例である。
【図６】表示装置におけるフレキシブル基板湾曲形状データに基づく図形の表示例である。
【図７】表示装置におけるフレキシブル基板湾曲形状データに基づく図形の表示例である。
【図８】表示装置におけるフレキシブル基板湾曲形状データに基づく図形の表示例である。
【図９】電子部品の変形の限界を超えてフレキシブル基板が湾曲されたと判断された場合における警告表示の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０中央処理装置（ＣＰＵ）
１２バス
１４内部記憶装置
１６表示装置
１８マウス
２０キーボード
２２外部記憶装置
２４コミュニケーションデバイス
３０基板ＣＡＤシステム

Claims

情報取得手段と、
モデリング・データ作成手段と、
表示手段と、
入力手段と、
湾曲データ作成手段と、
判断手段と
を有するフレキシブル基板の実装シミュレーション装置により、フレキシブル基板を実装した形状をシミュレーションするフレキシブル基板の実装シミュレーション方法であって、
前記情報取得手段により、基板ＣＡＤシステムから、平坦な状態のフレキシブル基板の外形形状を示すフレキシブル基板外形形状情報と、フレキシブル基板における配線パターンを示す配線パターン情報と、フレキシブル基板に実装される各種の電子部品の配置位置を示す電子部品配置情報とを取得し、
前記モデリング・データ作成手段により、前記情報取得手段で取得した前記フレキシブル基板外形形状情報と前記配線パターン形状情報と前記電子部品配置情報とに、属性情報を付与して作成されるとともに各電子部品の３Ｄ形状を示す電子部品３Ｄ形状モデリング情報およびフレキシブル基板としての厚さ情報を付与してフレキシブル基板のモデリング・データを作成して前記表示手段に表示し、
前記入力手段により、前記表示手段に表示された前記モデリング・データの示す形状を自由な形状に湾曲変形させる入力操作を行い、
前記湾曲データ作成手段により、前記入力手段による入力操作とダイレクトに連動して前記モデリング・データの示す形状を湾曲変形させてフレキシブル基板の湾曲データを作成して前記表示手段に表示し、
前記判断手段により、前記湾曲データにおいて、電子部品内ならびにフレキシブル基板内の任意のジオメトリについて、前記モデリング・データの示す形状の湾曲に伴う形状変更が所定の変更量を超えたか否かを判断する
ことを特徴とするフレキシブル基板の実装シミュレーション方法。
請求項１に記載のフレキシブル基板の実装シミュレーション方法において、
前記フレキシブル基板の実装シミュレーション装置は警告手段を有し、
前記判断手段において、電子部品内ならびにフレキシブル基板内の任意のジオメトリについて、前記モデリング・データの示す形状の湾曲変形に伴う形状変更が所定の変更量を超えたと判断された場合にのみ、前記警告手段により警告を行う
ことを特徴とするフレキシブル基板の実装シミュレーション方法。
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のフレキシブル基板の実装シミュレーション方法において、
前記任意のジオメトリは、サーフェースまたはエッジである
ことを特徴とするフレキシブル基板の実装シミュレーション方法。
フレキシブル基板を実装した形状をシミュレーションするフレキシブル基板の実装シミュレーション装置において、
基板ＣＡＤシステムから、平坦な状態のフレキシブル基板の外形形状を示すフレキシブル基板外形形状情報と、フレキシブル基板における配線パターンを示す配線パターン情報と、フレキシブル基板に実装される各種の電子部品の配置位置を示す電子部品配置情報を取得する情報取得手段と、
前記情報取得手段により取得された前記フレキシブル基板外形形状情報と前記配線パターン形状情報と前記電子部品配置情報とに、属性情報を付与して作成されるとともに各電子部品の３Ｄ形状を示す電子部品３Ｄ形状モデリング情報およびフレキシブル基板としての厚さ情報を付与してフレキシブル基板のモデリング・データを作成するモデリング・データ作成手段と、
前記モデリング・データの示す形状を自由な形状に湾曲変形させる入力操作を行う入力手段と、
前記入力手段により入力された入力操作とダイレクトに連動して前記モデリング・データの示す形状を湾曲変形させてフレキシブル基板の湾曲データを作成する湾曲データ作成手段と、
前記モデリング・データ作成手段により作成された前記モデリング・データおよび前記湾曲データ作成手段により作成された前記湾曲データを表示する表示手段と、
前記湾曲データ作成手段により作成された前記湾曲データにおいて、電子部品内ならびにフレキシブル基板内の任意のジオメトリについて、前記モデリング・データの示す形状の湾曲に伴う形状変更が所定の変更量を超えたか否かを判断する判断手段と
を有することを特徴とするフレキシブル基板の実装シミュレーション装置。
請求項４に記載のフレキシブル基板の実装シミュレーション装置において、さらに、
前記判断手段により、電子部品内ならびにフレキシブル基板内の任意のジオメトリについて、前記モデリング・データの示す形状の湾曲変形に伴う形状変更が所定の変更量を超えたと判断された場合にのみ警告を行う警告手段と
を有することを特徴とするフレキシブル基板の実装シミュレーション方法。
請求項４または請求項５のいずれか１項に記載のフレキシブル基板の実装シミュレーション装置において、
前記任意のジオメトリは、サーフェースまたはエッジである
ことを特徴とするフレキシブル基板の実装シミュレーション装置。