WO2006100741A1 - 電子パッケージ評価装置，電子パッケージ最適化装置及び電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 - Google Patents

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WO2006100741A1
WO2006100741A1 PCT/JP2005/005025 JP2005005025W WO2006100741A1 WO 2006100741 A1 WO2006100741 A1 WO 2006100741A1 JP 2005005025 W JP2005005025 W JP 2005005025W WO 2006100741 A1 WO2006100741 A1 WO 2006100741A1
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WO
WIPO (PCT)
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electronic package
analysis
unit
solder joint
design data
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/005025
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoko Kobayashi
Hidehisa Sakai
Yoshiteru Ochi
Original Assignee
Fujitsu Limited
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Publication date
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Priority to PCT/JP2005/005025 priority patent/WO2006100741A1/ja
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Priority to US11/855,681 priority patent/US7725866B2/en

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/18—Chip packaging

Definitions

  • Electronic package evaluation device electronic package optimization device, and computer-readable recording medium recording electronic package evaluation program
  • the present invention relates to a technique for evaluating the reliability of an electronic package, and more particularly to a technique for creating mesh data used for structural analysis of an electronic package.
  • CAE Computer Aided Engineering
  • Patent Document 1 JP 2000-99550 A
  • solder joints are deformed by the strains and stresses that generate the greatest strain and stress in the solder joints, or solder cracks occur.
  • the present invention was devised in view of such a problem, and when evaluating the reliability of the entire electronic package, it is possible to analyze the solder joint particularly accurately while reducing the time required for the simulation. The goal is to be able to do it.
  • an electronic package evaluation apparatus includes a plurality of meshes for each component constituting the electronic package, based on design data of the electronic package having a solder joint.
  • the overall analysis model creating unit for creating the first mesh data for analyzing the electronic package and the overall analysis model An overall analysis execution unit that analyzes the electronic package using the first mesh data created by the creation unit, and a target solder joint that extracts a target solder joint based on the analysis result of the overall analysis execution unit About the joint part extraction unit and the target solder joint part extracted by the target solder joint part extraction unit, the analysis of the electronic package is performed with higher accuracy than the analysis by the overall analysis execution unit.
  • the first mesh data is created by creating a Dell and dividing the solder joint model into a plurality of meshes.
  • the overall analysis execution unit calculates the distortion generated in the electronic package as a result of the analysis, and the solder joint extraction unit of interest pays attention to the distortion as the analysis result by the overall analysis execution unit. Based on this, it is preferable to extract the solder joint where the maximum strain has occurred as the solder joint of interest.
  • the design data of the electronic package is configured to include a design data creation unit that creates the design data using a GUI (Graphical User Interface).
  • a design data creation unit that creates the design data using a GUI (Graphical User Interface).
  • GUI Graphic User Interface
  • a plurality of types of electronic package models are held.
  • a package model holding unit is provided, and the design data creating unit is selected based on an electronic package model corresponding to the type of the electronic package selected from the plurality of types of electronic package models in the package model holding unit.
  • the design data of the electronic package is created.
  • each of the plurality of types of electronic package models includes a representative dimension parameter
  • the design data creation unit is configured to output the electronic package model based on the dimension value of the representative dimension parameter input by the GUI.
  • the plurality of types of electronic package models include the effective range of the representative dimension parameter
  • the design data creation unit is input by the GUI. It is preferable to include a warning means for generating a warning when the dimension value of the representative dimension parameter does not fall within the effective range.
  • each of the plurality of types of electronic package models has representative dimension parameters. It is preferable that the predetermined dimension value is retained and the design data creation unit creates the design data of the electronic package based on the predetermined dimension value of the representative dimension parameter).
  • a material information holding unit that holds material information on a plurality of types of materials that can be used in the electronic package is provided, and the overall analysis execution unit is configured to perform the above operation based on the material information selected by the GUI. Preferred to perform analysis.
  • the detailed analysis unit has a higher accuracy than the first mesh data generated by the overall analysis model generation unit for the target solder joint extracted by the target solder joint extraction unit. 2) a detailed analysis model creation unit that creates mesh data; a detailed analysis execution unit that performs analysis of the solder joint of interest based on the second mesh data created by the detailed analysis model creation unit;
  • the detailed analysis evaluation unit is configured to include a detailed analysis evaluation unit that evaluates the reliability of the electronic package based on the analysis result of the detailed analysis execution unit. Calculate nonlinear strain from the creep strain and plastic strain as a result of analysis by the analysis execution unit, and use the calculated maximum value of nonlinear strain to calculate (1) by performing the calculation by equation, it is preferable to calculate the life cycle of the reliability of the electronic package.
  • the detailed analysis / evaluation unit determines whether the electronic package is broken or not as reliability of the electronic package based on the life cycle calculated based on the analysis result by the detailed analysis execution unit. It is preferable to do.
  • the electronic package optimizing apparatus of the present invention configures the electronic package based on design data of the electronic package having a soldered joint! By dividing each part into a plurality of meshes, an overall analysis model creation unit for creating first mesh data for analyzing the electronic package, and the first analysis model creation unit created by the first analysis model creation unit.
  • An overall analysis execution unit that performs analysis of the electronic package using mesh data, a focused solder joint extraction unit that extracts a focused solder joint based on a result of analysis by the overall analysis execution unit, and the focused A detailed analysis unit that performs a higher-accuracy analysis than the analysis by the overall analysis execution unit for the target solder joint extracted by the solder joint extraction unit, and the detailed solution
  • a life cycle optimization unit that changes the design data of the electronic package so that the life cycle of the electronic package calculated as a result of the analysis by the unit falls within a predetermined range, and the overall analysis model creation unit
  • the overall analysis model creation unit by creating a solder joint model having the same volume, height, and joint area as the volume, height, and joint area of the solder joint, and dividing the solder joint model into a plurality of meshes.
  • the first mesh data is created.
  • the overall analysis execution unit calculates the distortion generated in the electronic package as a result of the analysis, and the solder joint extraction unit of interest pays attention to the strain as the analysis result by the overall analysis execution unit. Based on this, it is preferable to extract the solder joint where the maximum strain has occurred as the solder joint of interest.
  • the life cycle optimizing unit constructs an approximate polynomial using an item included in the design data of the electronic package as a parameter based on a result of the analysis by the detailed analysis unit, by an experimental design method, and the approximate polynomial Based on !, prefer to change the parameters of the design data.
  • a computer-readable recording medium on which an electronic package evaluation program of the present invention is recorded causes a computer to realize a function for evaluating an electronic package having a solder joint.
  • the electronic package evaluation program is recorded on the basis of the electronic package design data, and the electronic package evaluation program records each component constituting the electronic package with a plurality of messages.
  • the whole analysis model creating unit for creating the first mesh data for analyzing the electronic package by dividing the data into the network, and using the first mesh data created by the whole analysis model creating unit An overall analysis execution unit that performs an analysis of an electronic package, a focused solder joint extraction unit that extracts a focused solder joint based on a result of the analysis by the overall analysis execution unit, and a focused solder joint extraction unit
  • the computer functions as a detailed analysis unit that performs a higher accuracy analysis than the analysis by the overall analysis execution unit and evaluates the reliability of the electronic package
  • the overall analysis model creation unit has the same volume, height, and joint area as the volume, height, and joint area of the solder joint. That creates a solder joint model, to create the first mesh data by Rukoto to divide the solder joint model into a plurality of mesh is characterized by causing the computer to function.
  • the electronic package evaluation program causes the computer to function so that the overall analysis execution unit calculates a strain generated in the electronic package as a result of the analysis, and the solder joint unit of interest
  • the extraction unit causes the computer to function so as to extract the solder joint that generates the maximum strain as the target solder joint based on the strain as the analysis result by the overall analysis execution unit. Is preferred
  • the electronic package evaluation program causes the computer to function as a design data creation unit that creates the design data of the electronic package using a GUI (Graphical User Interface).
  • GUI Graphic User Interface
  • the overall analysis model creation unit uses the target solder joint extracted by the target solder joint extraction unit.
  • a detailed analysis model creation unit that creates second mesh data with higher accuracy than the created first mesh data, and based on the second mesh data created by the detailed analysis model creation unit
  • the detailed analysis evaluation unit calculates a non-linear strain from a creep strain and a plastic strain as a result of the analysis by the detailed analysis execution unit, and the calculated non-linear strain is calculated. It is preferable to cause the computer to function so as to calculate a life cycle as reliability of the electronic package by performing calculation according to the following equation (1) using the maximum value.
  • the electronic package evaluation program may be configured such that the detailed analysis / evaluation unit calculates the reliability of the electronic package as the reliability of the electronic package based on the life cycle calculated based on the analysis result of the detailed analysis execution unit. It is preferable to have the computer function to determine if there is destruction.
  • the solder joint of the electronic package when the overall analysis model creation unit creates the first mesh data used for the schematic analysis of the entire electronic package, the solder joint of the electronic package To create a solder joint model with the same volume, height, and joint area as the joint volume, height, and joint area, and to divide this solder joint model into multiple meshes, While shortening the time required for the overall analysis, it is possible to analyze the solder joint particularly accurately.
  • the target solder joint extraction unit extracts the target solder joint based on the analysis result by the overall analysis execution unit, and the detailed analysis unit analyzes the target solder joint by the overall analysis execution unit. In order to evaluate the reliability of the electronic package by performing a more accurate analysis than the electronic package, Can be evaluated accurately.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic package optimizing device as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a package model held by a database model database of an electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a dimension input screen displayed on the display unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a material selection screen displayed on the display unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an operation screen displayed on the display unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing first mesh data created by the overall analysis model creation unit of the electronic package optimization device as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a solder joint model created by the overall analysis model creation unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • solder joint (B) is a side view of the solder joint model created by the overall analysis model creation unit, and (c) is a top view of the solder joint model.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of creating a solder joint model by the overall analysis model creation unit of the electronic package optimizing device as one embodiment of the present invention
  • solder joint (B) is a diagram showing a joint surface of a solder joint model corresponding to the joint surface of the solder joint shown in (a).
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of creating a solder joint model by the overall analysis model creating unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention, and (a) and (b) are soldering models. It is a figure which shows the part of the hexahedron of a junction part model.
  • FIG. 10 is a diagram showing second mesh data created by a detailed analysis model creation unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 Detailed analysis execution unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the size of mesh data used by the detailed analysis evaluation unit.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the substrate Young's modulus and the strain as a parameter based on the approximate polynomial constructed by the thermal fatigue life optimization unit of the electronic package optimization device as one embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the procedure of the electronic package optimizing method as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing a list of design data parameters created by the design data creation unit of the electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a preview model created by the overall analysis model creation unit of the electronic package optimization device as one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electronic package optimizing apparatus as one embodiment of the present invention.
  • this electronic package optimizing device 1 includes a GUI (Graphical User Interface) control unit 10, a monitor (display unit) 11, a keyboard 12, a mouse 13, a design data creation unit 14, Overall analysis unit 20, Detailed analysis unit 30, Thermal fatigue life optimization unit (Life cycle optimization unit) 40, Output unit 41, In-system control unit 42, Package model database (package model holding unit) 43, Physical property value information database (Material information holding unit) 44 and results Evaluation standard database 45 is provided.
  • GUI Graphic User Interface
  • GUI control unit 10 monitor 11, keyboard 12, mouse 13, design data creation unit 14, overall analysis unit 20, detailed analysis unit 30, output unit 41, in-system control unit 42, package model database 43
  • the physical property value information database 44 and the result evaluation standard database 45 function as the electronic package evaluation apparatus of the present invention.
  • the output unit 41 includes a design data creation unit 14, an overall analysis unit 20, a detailed analysis unit 30, and The processing result by the thermal fatigue life optimization unit 40 is output to the outside.
  • the system control unit 42 includes a GUI control unit 10, a monitor 11, a keyboard 12, a mouse 13, a design data creation unit 14, an overall analysis unit 20, a detailed analysis unit 30, and a thermal fatigue life optimization unit 40. It controls communication in the system that occurs in each of the above.
  • the GUI control unit 10 uses the monitor 11, the keyboard 12 and the Z or mouse 13 as an interface for the user of the electronic package optimizing device 1 (hereinafter simply referred to as the user), and creates the design data creation unit 14, overall analysis. Part of the processing in the unit 20 and the detailed analysis unit 30 is executed using a GUI.
  • the design data creation unit 14 creates design data of an electronic package having a solder joint using a GUI, and uses the GUI control unit 10 (that is, cooperates with the GUI control unit 10).
  • the design data is created by interactively confirming with the user various conditions (for example, the type, dimensions, and materials of the electronic package model) for composing the design data of the electronic package.
  • the design data creation unit 14 holds a plurality of types of electronic package models (see Fig. 2 described later), a package model database 43 that holds representative dimension parameters and effective ranges of each model, and an electronic model.
  • the electronic package design data is created based on the physical property value information database 44 that holds the package material information (see Fig. 6 described later).
  • FIG. 2 is a diagram showing a plurality of types of package models held in the package model database 43.
  • the package model database 43 holds a plurality of types (here, six types) of electronic package models corresponding to the types of electronic packages.
  • the package model database 43 includes FC-BGA (Flip Chip-Ball Grid Array) 43a, OMPAC (Over Molded Pad Array Carrier) 43b, FBGA (Fine-pitch Ball Grid Array) 43c, EBGA ( It holds the electronic package model of Enhanced Ball Grid Array) 43d, TabBG A (Tab Ball Grid Array) 43e, and Flipchip-C4 (Controlled Collapse Chip Connection) 43f.
  • FC-BGA Flexible Chip-Ball Grid Array
  • OMPAC Over Molded Pad Array Carrier
  • FBGA Fast Molded Pad Array Carrier
  • FBGA Fast Molded Pad Array Carrier
  • FBGA Fast Molded Pad Array Carrier
  • FBGA Fast-pitch Ball Grid Array
  • EBGA It holds the electronic package model of Enhanced Ball Grid Array
  • TabBG A Tib Ball Grid Array
  • Flipchip-C4 Controlled Collapse Chip Connection
  • the design data creation unit 14 creates design data based on the selected electronic package model.
  • Figure 2 shows an example in which OMPAC43b is selected.
  • the GUI control unit 10 based on the representative dimension parameter of the electronic package model stored in the package model database 43, the representative dimension parameter (W of the electronic package selected by the user as shown in FIG. 3). , L, T) Parameter display part a and Dimension input boxes b, c, d and dimension input screen 11a for inputting the dimension values corresponding to the representative dimension parameters (W, L, T) 11a Is displayed on the monitor 11.
  • the representative dimension parameter stored in the package model database 43 refers to a part on the electronic package into which a dimension is to be input when creating design data of the electronic package.
  • the design data creation unit 14 creates design data based on the inputted dimension values of the representative dimension parameters.
  • the knocking model database 43 maintains an effective range for each representative dimension parameter, and the design data creation unit 14 determines that the dimension value of the representative dimension parameter input by the user is not within the effective range.
  • a warning means 14a for generating a warning is provided, so that it is possible to prevent the electronic package from becoming unsatisfactory due to the dimension value input by the user.
  • the knock model database 43 has a predetermined dimension value for each representative dimension parameter. If the dimension value of the representative dimension parameter is not entered by the user, the design data creation unit 14 designs based on the default dimension value of the representative dimension parameter stored in the knocker model database 43. Create data.
  • the design data creation unit 14 creates electronic package design data based on the material information held in the physical property value information database 44.
  • the material information stored in the property value information database 44 is information on a plurality of types of materials that can be used in the electronic package. Specifically, the plurality of types of materials and the property values for each material are used. [For example, elastic modulus (Young's modulus), Poisson's ratio, thermal expansion coefficient] are maintained.
  • a material selection unit e for displaying names of a plurality of types of materials held in the property value information database 44 as shown in FIG.
  • Property value display area where property values are displayed f Modify button g, Read — from— file (read data from file) button h, Delete button i, Apll y (registration) button;
  • the material selection screen 1 lb consisting of the Cancel button k is displayed on the monitor 11.
  • the material of the component part of the electronic package is selected.
  • the design data creation unit 14 creates design data based on the selected material.
  • the user selects the material by operating the mouse 13 and placing the pointer on the desired material in the material selection unit e, clicking the mouse 13, and clicking the Apll y button j with the mouse 13. can do.
  • the material selection screen 1 lb shown in Fig. 4 shows the state that "ALLOY42" is selected as the material!
  • the physical property value display part f of the material selection screen 1 lb shows the physical property value of the material selected in the material selection part e (here, Elastic Modulus (MPa); elastic modulus, Poission's Ratio ; Poisson's ratio and Thermal Expansion Coefficient) are displayed.
  • the physical property value displayed in the physical property value display section f can be changed to a desired physical property value.
  • the material selection unit e deletes the material information for the material selected from the physical property value information database 44. (In other words, the selected material can be deleted from the material selection part e of 1 lb of the material selection screen).
  • the design data creation unit 14 cooperates with the GUI control unit 10 to generate design data using the G UI based on the information stored in the knock model database 43 and the physical property value information database 44. create.
  • the design data creation unit 14 should set the operation procedure and dimensions by the user together with the dimension input screen 11a similar to that shown in FIG. 3 as shown in the operation screen 11c shown in FIG. It is preferable to display the guidance screen m showing the part on the monitor 11 at the same time.
  • the overall analysis unit 20 performs a rough analysis on the entire electronic package based on the design data of the electronic package created by the design data creation unit 14.
  • the overall analysis model creation unit 21 divides each part constituting the electronic package into a plurality of meshes, thereby The first mesh data is created to analyze the electronic package. Note that the overall analysis model creation unit 21 performs mesh division coarser than the second mesh data created by the detailed analysis model creation unit 31 of the detailed analysis unit 30 described later. This is to shorten the analysis time by the overall analysis execution unit 22.
  • the overall analysis model creation unit 21 creates a 1Z4 model corresponding to 1Z4 of the electronic package by dividing the electronic package into two equal parts in the width direction and the depth direction.
  • the 1Z4 model is divided into meshes for each part, and the first mesh data as shown in Fig. 6 is created.
  • the first mesh data shown in Fig. 6 was created based on the FC-BGA design data created by the design data creation unit 14.
  • the overall analysis model creation unit 21 creates the first mesh data corresponding to the 1Z4 portion of the electronic package for which the design data is created by the design data creation unit 14. This is to shorten the analysis time in the analysis execution unit 22, and even if the first mesh data corresponding to the 1Z4 part of the electronic package is used in the overall analysis execution unit 22, there is no problem in the accuracy of the analysis. is there.
  • the overall analysis model creation unit 21 creates the first mesh data using a GUI, and the overall analysis model creation unit 21 cooperates with the GUI control unit 10 to 1
  • the first mesh data is created by interactively checking the conditions such as the number of mesh elements and mesh size of the first mesh data with the user.
  • the user can create the first mesh data so that the desired analysis time and analysis accuracy can be obtained in the rough analysis performed by the overall analysis execution unit 22.
  • the overall analysis model creation unit 21 has the same volume, height, and joint as the solder joint in the electronic package, the volume and height of the solder joint, and the joint area with other components.
  • a first joint data is created by creating a solder joint model having an area and dividing the solder joint model into a plurality of meshes.
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams for explaining the solder joint model Q created by the overall analysis model creation unit 21.
  • FIG. As shown in Fig. 7 (a), for the solder joint P that joins parts M and N, the overall analysis model creation unit 21 is connected to the solder joint P as shown in Fig. 7 (b).
  • a solder joint model Q which is a polyhedron with the same volume, height, and joint area with parts M and N.
  • This solder joint model Q consists of hexahedrons Ql, Q2 and rectangular parallelepiped Q3, and the heights of these polyhedrons Q1-Q3 are the same.
  • the entire analysis model creation unit 21 forms a square corresponding to the joint surface of the solder joint P with the part M as shown in Figs. 7 (b) and 7 (c).
  • Solder joint mode Create Dell Q and create the solder joint model Q so that the surface corresponding to the joint surface with the part N of the solder joint P is a square with one side as shown in Fig. 7 (b). .
  • the symbol D represents the base of the hexahedron Q1, the top of the hexahedron Q2, and the width of the cuboid Q3.
  • symbol H represents the height of the solder joint P
  • symbol V represents the volume of the solder joint P.
  • symbol S1 represents the joint area of the solder joint P with the component M
  • the symbol S2 represents the joint area of the solder joint P with the component N.
  • the height H of the solder joint P is the distance between the two joint surfaces where the solder joint joins other parts (parts M and N in this case).
  • the volume V, height H, and joint areas Sl and S2 of the solder joint P are included in the design data created by the design data creation unit 14, and these values are shown in Fig. 3.
  • the design data creation unit 14 may be set by checking with the user using the GUI as described above, or the type of electronic package in the design data created by the design data creation unit 14
  • the design data creation unit 14 may set based on the dimensions and reference values based on actual measurement values prepared in advance!
  • FIGS. 8 (a) and 8 (b) and FIGS. 9 (a) and 9 (b) a method for creating the solder joint model Q by the overall analysis model creating unit 21 will be described.
  • the overall analysis model creation part 21 is shown in FIG. 8 (b) by the following equation (2). Calculate the length d of one side of the joint on the solder joint model Q corresponding to the joint surface of the solder joint P with the part M.
  • the overall analysis model creation unit 21 performs a joint surface of the solder joint P with the component N. Based on the joint area S2, the length d of one side of the joint surface on the solder joint model Q corresponding to the joint surface with the part N of the solder joint P is calculated by the following formula (3). .
  • the overall analysis model creating unit 21 creates the solder joint model Q having the same joint area as the joint areas SI and S2 of the solder joint P.
  • the overall analysis model creation unit 21 makes the volume of the solder joint model Q the same as the volume V of the solder joint P (that is, the method of calculating the side D in FIGS. 7B and 7C). Will be described.
  • the volume V of hexahedron Q1 shown in Fig. 9 (a) is calculated by the following equation (4).
  • the volume V of the hexahedron Q2 can be calculated by the following equation (5).
  • the overall analysis model creation unit 21 replaces the above equations (6) and (7) with the following equations (8) and (9), respectively, and replaces the following equations (8) and (9) with the above equations.
  • the following equations (10) and (11) are obtained.
  • the volume of the solder joint model Q is expressed by the following equation (12).
  • the analysis model creation unit 21 obtains the following formula (13) by substituting the above formulas (10) and (11) into the following formula (12), and solves the following formula (13) for D to obtain the base of the hexahedron Q1. , Calculate the side D corresponding to each of the upper side of the hexahedron Q2 and the width of the rectangular parallelepiped Q1.
  • V V 3 + ⁇ + V 2 ⁇ ⁇ D 2 + V + V 2 .
  • the overall analysis model creation unit 21 calculates the side D corresponding to each of the bottom side of the hexahedron Q1, the top side of the hexahedron Q2, and the width of the rectangular parallelepiped Q1, thereby calculating the volume of the solder joint P. Create a solder joint model Q with the same volume.
  • the overall analysis execution unit 22 performs an analysis for the entire electronic package using the first mesh data created by the overall analysis model creation unit 21. Here, the analysis by the finite element method is executed. Then, the strain generated in the electronic package is calculated.
  • the overall analysis execution unit 22 performs the material information on each component selected by the user by the GUI when the design data creation unit 14 creates the design data as described above with reference to FIG.
  • the analysis is performed using (here, the physical property value for each type of material).
  • the overall analysis execution unit 22 cooperates with the GUI control unit to interactively confirm with the user using the GUI, so that the load and temperature change necessary for the analysis (for example, 25 ° C ⁇ 125 ° C ⁇ 25 ° C ⁇ —Obtain the temperature change of electronic package with 40 ° C as one cycle.
  • the various conditions to be applied may be included in the design data created by the design data creation unit 14. In this case, in the design data creation stage, the design data creation The generation unit 14 sets various conditions to be applied using the GUI, and the overall analysis execution unit 22 executes the analysis based on the conditions included in the design data.
  • the overall analysis evaluation unit 23 evaluates the results of the analysis performed on the entire electronic package executed by the overall analysis execution unit 22, and specifically, the overall analysis evaluation unit 23 includes the overall analysis execution unit 22 Based on the strain as a result of the analysis, the solder joint where the maximum strain has occurred is extracted as the target solder joint.
  • the detailed analysis unit 30 evaluates the reliability of the electronic package by executing a more accurate analysis than the analysis performed by the overall analysis execution unit for the target solder joint extracted by the overall analysis evaluation unit 23.
  • the detailed analysis model creation unit 31 creates the overall analysis model creation unit 21 as shown in FIG. 10 for the target solder joint P where the maximum strain extracted by the overall analysis evaluation unit 23 occurs.
  • the second mesh data is created with higher accuracy than the first mesh data (that is, the mesh mesh division is performed more than the first mesh data created by the overall analysis model creation unit 21).
  • the result of analysis (strain distribution) by the detailed analysis execution unit 32 is shown in color-coded together with the second mesh data, but it is actually created by the detailed analysis model creation unit 31.
  • the second mesh data is color-coded as shown in Fig. 10.
  • the detailed analysis model creation unit 31 creates second mesh data of a standard mesh size that has been standardized in advance. Since the detailed analysis execution unit 32 performs the analysis by the finite element method, the analysis result by the detailed analysis execution unit 32 is greatly affected by the region size (that is, the mesh size) of the second mesh data. Therefore, the mesh size, which is an important point in performing the reliability evaluation by the detailed analysis evaluation unit 33, is standardized in advance.
  • the standard mesh size is standardized based on, for example, past actual measurement values and reliability evaluation results. In the case of a solder joint as shown in Fig. 11, one side of the mesh is set to 12. .
  • the detailed analysis execution unit 32 performs analysis of the target solder joint based on the second mesh data created by the detailed analysis model creation unit 31, and as described above, The detailed analysis execution unit 32 performs analysis by the finite element method and calculates the strain generated in the solder joint of interest. At this time, as in the case of the overall analysis execution unit 22, the detailed analysis execution unit 32 acquires the load, temperature change, and the like necessary for the analysis, and executes the analysis based on these conditions.
  • the detailed analysis evaluation unit 33 calculates a nonlinear strain from the creep strain and the plastic strain as a result of the analysis by the detailed analysis execution unit 32, and uses the calculated maximum value ⁇ of the nonlinear strain, According to the Coffinmanson rule shown in the following equation (1),
  • the maximum value ⁇ ⁇ of nonlinear strain is the result of analysis by the detailed analysis execution unit 32.
  • the detailed analysis / evaluation unit 33 predetermines the method for evaluating the analysis result based on the past analysis result. For example, the analysis result obtained by concentration of stress such as the solder joint interface is concentrated. For the part where fluctuates extremely, the stress in the analysis result in the area of 100 IX m from the interface that hangs is averaged as shown in Fig.
  • the detailed analysis / evaluation unit 33 uses the evaluation standard values based on the past analysis results, experiments, and implementation results held in the result evaluation standard database 45 and the life cycle calculated by the above formula (1). The presence or absence of destruction of the electronic package is determined.
  • the detailed analysis / evaluation unit 33 determines whether or not the calculated life cycle is a desired life cycle based on the data held in the result evaluation reference database 45, thereby destroying the electronic package. Make a decision.
  • the thermal fatigue life optimization unit 40 is an electronic device calculated as an analysis result by the detailed analysis unit 30.
  • the design data of the electronic package is changed so that the life cycle of the knocker is within a predetermined range.
  • the thermal fatigue life optimizing unit 40 first calculates an approximate multiple using parameters included in the design data of the electronic package based on the result of the analysis by the detailed analyzing unit 30!
  • the formula is constructed by experimental design.
  • the thermal fatigue life optimization unit 40 constructs an approximate polynomial as shown in the following formula (14), for example.
  • XI represents the substrate thickness of the electronic package
  • X 2 represents the Young's modulus of the substrate
  • X 3 represents the Young's modulus of the adhesive
  • X 4 represents the heat of the adhesive. The expansion coefficient is shown.
  • the thermal fatigue life optimization unit 40 changes the parameter XI—X4 based on the constructed approximate polynomial (14) so that the life cycle of the electronic package becomes longer.
  • the thermal fatigue life optimization unit 40 changes the value of the parameter X2 that avoids the area T where the strain becomes large so that the electronic package has a short life.
  • parameters XI, X3, and X4 are changed in the same way as parameter X2, and parameter X2—X4 is changed so that the life cycle of the electronic knock-out is not short but long. (That is, change the design data of the electronic package).
  • the thermal fatigue life optimization unit 40 evaluates the influence of the relationship between the stress and strain generated at the target solder joint P, which is the object of analysis by the detailed analysis unit 30, on the life cycle of the electronic package by the following approximate polynomial ( 14) build and elucidate, Change the parameters of the approximate polynomial (14), which makes use of force, so that the long life is avoided while avoiding the short life.
  • Step S10 to S28 an electronic package optimization method as an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 13 (Steps S10 to S28).
  • the electronic package evaluation method as one embodiment of the present invention includes steps S10 to S27 shown in FIG.
  • the design data creation unit 14 creates design data of an electronic package having a solder joint using a GUI (Step S10; Design data creation step).
  • the design data creation unit 14 first selects the package model of the electronic package based on the package model held in the package model database 43 (step S 11), and each of the package models. The dimensions are determined (step S12), and the material of each member of the electronic package is determined based on the physical property value information database 44 (step S13).
  • step SI1 the design data creation unit 14 may set the analysis type or model element type using the GUI.
  • step S12 the default value is used when no dimension is set for the user force, and a warning is generated when the dimension value of the representative dimension parameter input by the user is not within the valid range.
  • the design data creation unit 14 sets the material as design data.
  • the design data creation unit 14 displays the created design data parameter list l id on the display unit 11 as shown in FIG. 14, and prompts the user to confirm the design data (step S14). .
  • the parameter list l id shown in FIG. 14 indicates design data of the electronic package set and created by the design data creation unit 14 by the user using the GUI.
  • the data list l id contains part dimensions, material names, and material models for each part name of the electronic package component.
  • the overall analysis unit 20 performs the overall analysis on the electronic package (step S15; overall analysis step).
  • the overall analysis model creation unit 21 of the overall analysis unit 20 creates first mesh data (step S 16; overall analysis model creation step).
  • step S 16 as described above, the overall analysis model creation unit 21 has the same volume, height, and solder area as the solder joint of the electronic package.
  • a solder joint model having a joint area is created, and the first mesh data is created by dividing the solder joint model into a plurality of meshes.
  • the overall analysis model creation unit 21 creates the electronic package preview model W after creating the 1/4 model and before creating the first mesh data (step S17),
  • the preview model W is displayed on the monitor 11 as shown in FIG. 15, for example (step S18).
  • the overall analysis model creation unit 21 preferably displays a 1/4 model on the monitor as the preview model W.
  • Step S10 may be executed again. Steps S17 and S18 above may be used as confirmation steps for electronic package design data.
  • the global analysis execution unit 22 of the global analysis unit 20 sets analysis conditions (load, temperature change, etc.) necessary for the analysis using the GUI (step S 19), and executes the global analysis (step S 2 0).
  • the global analysis evaluation unit 23 of the global analysis unit 20 causes the monitor 11 to display fringe diagrams of displacements, stresses, strains, and non-linear strains generated in the electronic package as a result of the overall analysis (Step 11).
  • the overall analysis and evaluation unit 23 extracts a solder joint where the maximum nonlinear distortion occurs from the locations where the nonlinear distortion occurs in the electronic package as a target solder joint (step S22; target solder). Joint extraction step Up).
  • the detailed analysis unit 30 performs a detailed analysis with higher accuracy than the overall analysis on the target solder joint (step S23).
  • Second mesh data is created as a detailed analysis model of the solder joint of interest (step S24), and the detailed analysis execution unit 32 of the detailed analysis unit 30 executes the detailed analysis for the second mesh data. (Step S25).
  • the detailed analysis evaluation unit 33 of the detailed analysis unit 30 calculates the thermal fatigue life (fatigue life cycle) based on the above formula (1) from the result of the detailed analysis, and performs the fracture determination if necessary. (Step S26) and display the detailed analysis result on the monitor 11 (Step S27).
  • the thermal fatigue life optimization unit 40 performs an approximation as shown in the above equation (14) so that the fatigue life cycle of the electronic package calculated as a result of the analysis by the detailed analysis unit 30 is within a predetermined range.
  • the design data of the electronic package is changed by constructing a polynomial and changing the parameters (step S 28; life cycle optimization step), and the process is terminated.
  • the overall analysis model creating unit 21 uses the first for the rough analysis of the entire electronic package.
  • the mesh data in the overall analysis model creation step
  • the solder joints of the electronic package the solder having the same volume, height and joint area as the solder joint volume, height and joint area Since a joint model is created and this solder joint model is divided into a plurality of meshes, it is possible to analyze the solder joint particularly precisely while reducing the time required for the overall analysis by the overall analysis execution unit 22. it can.
  • the overall analysis evaluation unit 23 extracts the solder joint where the maximum strain has occurred based on the analysis result by the overall analysis execution unit 22 as the target solder joint, and the detailed analysis unit 30 In order to evaluate the reliability (fatigue life cycle) of the electronic package by performing analysis with higher accuracy than the analysis by the overall analysis unit 20 on the solder joint of interest, A very accurate analysis can be performed on the child package, and an accurate evaluation can be performed.
  • the thermal fatigue life optimization unit 40 by changing the parameters of the electronic package design data by the thermal fatigue life optimization unit 40, the fatigue life cycle of the electronic package can be reliably improved (optimized), and the fatigue life cycle is reduced. It will be possible to design a long-reliable electronic package.
  • an approximate polynomial was constructed for the thermal fatigue life optimization unit 40 to construct an approximate polynomial indicating the relationship between the strain and various design data parameters for the electronic package based on the experimental design.
  • accurate evaluation can be performed in a very short time without simulation.
  • the design data creation unit 14 creates electronic package design data using the GUI, the user can easily create electronic package design data.
  • the package model database 43 holds representative dimension parameters for each of a plurality of types of electronic packages, the user can easily create electronic package design data. Keeping the effective range of the representative dimension parameter and setting a value that exceeds the effective range is used, the warning means 14a of the design data creation unit 14 generates a warning, and the dimension is set so that it does not hold structurally. This can be surely prevented.
  • the package model database 43 holds the specified dimension area for each representative dimension parameter, the design data for the electronic package can be created reliably even when there are locations where the dimensions are unknown. can do.
  • the physical property values of the material are stored in the physical property value information database 44, the user does not need special knowledge about material properties such as physical property values or special knowledge about simulation. Accurate evaluation can be performed by performing accurate analysis.
  • the functions of the unit 33 and the thermal fatigue life optimization unit 40 are as follows.
  • the computer including the CPU, information processing device, and various terminals
  • has a predetermined application program electronic package optimization program or electronic package evaluation program). It may be realized by executing.
  • These programs are, for example, flexible disk, CD (CD-ROM, CD-R, CD-RW, etc.), DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, Provided in a form recorded on a computer readable recording medium such as DVD + RW).
  • the computer reads the recording medium power electronic package optimization program or the electronic package evaluation program, transfers it to the internal storage device or the external storage device, and uses it.
  • these programs may be recorded in a storage device (recording medium) such as a magnetic disk, an optical disk, or a magneto-optical disk, and the storage device power may be provided to the computer via a communication line. .
  • the computer is a concept including hardware and an OS (operating system), and means hardware operating under the control of the OS.
  • OS operating system
  • the hardware itself corresponds to a computer.
  • the hardware includes at least a microprocessor such as a CPU and means for reading a computer program recorded on a recording medium.
  • the application program as the electronic package optimization program is stored on the computer as described above, GUI control unit 10, design data creation unit 14, global analysis model creation unit 21, global analysis execution unit 22, global analysis evaluation. It includes program code that implements the functions of unit 23, detailed analysis model creation unit 31, detailed analysis execution unit 32, detailed analysis evaluation unit 33, and thermal fatigue life optimization unit 40. Also, some of the functions may be realized by the OS instead of the application program.
  • the application program as the electronic package evaluation program is stored in the computer as described above on the GUI control unit 10, the design data creation unit 14, and the overall analysis model.
  • Some of the functions may be realized by the OS instead of the application program.
  • the recording medium includes the above-mentioned flexible disk, CD, DVD, magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, IC card, ROM cartridge, magnetic tape, punch card, internal storage of the computer.
  • Various computer-readable media such as devices (memory such as RAM and ROM), external storage devices, and printed matter on which codes such as barcodes are printed can also be used.

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Abstract

　本発明は、電子パッケージ全体の信頼性の評価を行なう際に、シミュレーションに掛かる時間を短縮しながら、特にはんだ接合部について精度良く解析を行なうことができるようにするために、全体解析モデル作成部（２１）が、はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより、電子パッケージの解析に用いる第１メッシュデータを作成する。

Description

明 細 書
電子パッケージ評価装置，電子パッケージ最適化装置及び電子パッケ一 ジ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
技術分野
[0001] 本発明は、電子パッケージの信頼性を評価するための技術に関し、特に電子パッ ケージの構造解析に用 、るメッシュデータを作成するための技術に関する。
背景技術
[0002] 近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等に代表される電子機器は高密度化、 高集積ィ匕が進んでおり、このような電子機器に搭載される電子パッケージのピッチ微 細ィ匕も同時に進んでいる。こうした電子パッケージの高密度化、小型化が進むにつ れて電子パッケージの実装部品、特にはんだ接合部の信頼性が懸念されて 、る。 一般的に、電子パッケージに高密度実装が求められる場合には、 BGA(Ball Grid Array)や CSP (Chip Scale Package)が広く用いられているが、これらの電子パッケ一 ジのはんだ接合部は、温度変化や落下衝撃などのストレスにさらされるため、これら の電子パッケージを実製品に適用するためには、強度信頼性につ!、て十分な評価 を行なう必要がある。
[0003] 従来から、はんだ接合部につ 、ての強度 (マイクロ接合部強度）の評価方法として 有限要素法などのシミュレーション技術をベースとした CAE (Computer Aided Engineering)システムによる評価手法があり、今日では新規パッケージの設計開発に お!、て、この CAEシステムによる評価が必要となって!/、る。
し力しながら、 CAEシステムによる評価では、電子パッケージ全体の強度評価を行 なう場合、電子パッケージの構造が複雑であるためシミュレーションモデルやメッシュ データの作成及びシミュレーション計算に多大な時間を要してしま、、必要なシミュレ ーシヨン結果を得るまでに数日を要する場合もある。
[0004] そこで、シミュレーションに掛かる時間を短縮するために、まず、電子パッケージの 解析モデルに対して粗 、要素分割を行な 、電子パッケージ全体の概略解析を行な い、この概略解析の結果に基づいて注目はんだバンプを抽出し、抽出された注目は んだバンプの解析モデルに対して密な要素分割を行なって詳細解析を行なうこと〖こ より電子パッケージを評価する技術がある（下記特許文献 1参照)。
特許文献 1：特開 2000-99550号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところで、電子パッケージ (特に、構成部品が高密度に実装された BGAや CSPなど )では、電子パッケージに温度変化や落下衝撃等による負荷が生じた場合、電子パ ッケージの構成部品の中のはんだ接合部に最も大きなひずみや応力が発生すること が多ぐ力かるひずみや応力によってはんだ接合部が変形したり、あるいは、はんだ クラックが発生したりしてしまう。
したがって、電子パッケージを評価する際には、はんだ接合部について厳密に精 度良く評価することが望ましぐ上記特許文献 1に開示された技術における概略解析 を行なう際にも同様である。
[0006] し力しながら、上記特許文献 1に開示された技術では、概略解析にお!、てシミュレ ーシヨン時間を短縮するために、電子パッケージの解析モデルに対して粗 、要素分 割を行なっており、はんだ接合部にっ 、て精度良く評価することができな 、。
なお、はんだ接合部について厳密な評価を行なうためには、はんだ接合部に対し て密な要素分割を行なうことが考えられるが、密な要素分割を行なうとシミュレーショ ン時間が掛かってしまい、厳密な評価とシミュレーション時間との間のトレードオフの 関係がネックになる。
[0007] 本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、電子パッケージ全体の信頼性 の評価を行なう際に、シミュレーションに掛かる時間を短縮しながら、特にはんだ接合 部について精度良く解析を行なうことができるようにすることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記の目的を達成するために、本発明の電子パッケージ評価装置は、はんだ接合 部を有する電子パッケージの設計データに基づ 、て、前記電子パッケージを構成す る各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なう ための第 1メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、該全体解析モデル 作成部によって作成された前記第 1メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解 析を実行する全体解析実行部と、該全体解析実行部による解析の結果に基づいて 着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部と、該着目はんだ接合部抽 出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部に よる解析よりも高精度な解析を実行して前記電子パッケージの信頼性の評価を行な う詳細解析部とをそなえ、前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積 ,高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有するはんだ接合部モ デルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記 第 1メッシュデータを作成することを特徴として 、る。
[0009] なお、前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひ ずみを算出するとともに、前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部に よる解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部 を前記着目はんだ接合部として抽出することが好ましい。
また、前記電子パッケージの前記設計データを、 GUI (Graphical User Interface)を 用いて作成する設計データ作成部をそなえて構成されていることが好ましぐこのとき 、複数種類の電子パッケージモデルを保持するパッケージモデル保持部をそなえ、 前記設計データ作成部が、前記パッケージモデル保持部における前記複数種類の 電子パッケージモデルの中から選択された、前記電子パッケージの種類に対応する 電子パッケージモデルに基づ 、て、前記電子パッケージの前記設計データを作成 することが好ましい。
[0010] さらに、前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータ を含むとともに、前記設計データ作成部が、前記 GUIによって入力された前記代表 寸法パラメータの寸法値に基づいて前記電子パッケージの前記設計データを作成 することが好ましぐこのとき、前記複数種類の電子パッケージモデルが前記代表寸 法パラメータの有効範囲を含むとともに、前記設計データ作成部が、前記 GUIによつ て入力された前記代表寸法パラメータの寸法値が前記有効範囲内に入らない場合 に、警告を発生する警告手段を備えて構成されて 、ることが好ま ヽ。
[0011] また、前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータの 既定寸法値を保持するとともに、前記設計データ作成部が、前記代表寸法パラメ一 タの前記既定寸法値に基づいて前記電子パッケージの前記設計データを作成する ことが好ましい)。
なお、前記電子パッケージに使用されうる複数種類の材料に関する材料情報を保 持する材料情報保持部をそなえ、前記全体解析実行部が、前記 GUIによって選択さ れた前記材料情報に基づ 、て前記解析を実行することが好ま 、。
[0012] また、前記詳細解析部が、前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記 着目はんだ接合部について、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記 第 1メッシュデータよりも高精度な第 2メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成 部と、該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第 2メッシュデータに基づ 、 て前記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部と、該詳細解析実行部 による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解 析評価部とをそなえて構成されていることが好ましぐこのとき、前記詳細解析評価部 力 前記詳細解析実行部による解析の結果としてのクリープひずみと塑性ひずみと から非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値を用いて下記（1)式 による計算を行なうことにより、前記電子パッケージの信頼性としての寿命サイクルを 算出することが好ましい。
[0013] [数 1]
( l )
2 εοノ 但し、 Ν：寿命サイクル
f
Δ ε ：非線形ひずみの最大値
m
ε η:定数
0，
なお、前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果に基づい て算出した前記寿命サイクルに基づ 、て、前記電子パッケージの信頼性としての前 記電子パッケージの破壊の有無を判定することが好ましい。 [0015] また、上記の目的を達成するために、本発明の電子パッケージ最適化装置は、は んだ接合部を有する電子パッケージの設計データに基づ!/、て、前記電子パッケージ を構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解 析を行なうための第 1メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、該全体解 析モデル作成部によって作成された前記第 1メッシュデータを用いて前記電子パッケ ージの解析を実行する全体解析実行部と、該全体解析実行部による解析の結果に 基づいて着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部と、該着目はんだ 接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析 実行部による解析よりも高精度な解析を実行する詳細解析部と、該詳細解析部によ る解析の結果として算出される前記電子パッケージの寿命サイクルが所定範囲内と なるように前記電子パッケージの前記設計データを変更する寿命サイクル最適化部 とをそなえ、前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び 接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し 、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第 1メッシュデ ータを作成することを特徴として 、る。
[0016] なお、前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひ ずみを算出するとともに、前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部に よる解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部 を前記着目はんだ接合部として抽出することが好ましい。
さらに、前記寿命サイクル最適化部が、前記詳細解析部による解析の結果に基づ いて前記電子パッケージの前記設計データに含まれる項目をパラメータとした近似 多項式を実験計画法により構築し、前記近似多項式に基づ!、て前記設計データの 前記パラメータを変更することが好ま U、。
[0017] また、上記目的を達成するために、本発明の電子パッケージ評価プログラムを記録 したコンピュータ読取可能な記録媒体は、はんだ接合部を有する電子パッケージを 評価するための機能をコンピュータに実現させるための電子パッケージ評価プロダラ ムを記録したものであって、前記電子パッケージ評価プログラムが、 前記電子パッケ ージの設計データに基づ 、て、前記電子パッケージを構成する各部品を複数のメッ シュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうための第 1メッシュデ ータを作成する全体解析モデル作成部、該全体解析モデル作成部によって作成さ れた前記第 1メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解析を実行する全体解 析実行部、該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽 出する着目はんだ接合部抽出部、及び、該着目はんだ接合部抽出部によって抽出 された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部による解析よりも高精 度な解析を実行して前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析部として 、前記コンピュータを機能させるとともに、前記全体解析モデル作成部が、前記はん だ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有する はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割す ることにより前記第 1メッシュデータを作成するように、前記コンピュータを機能させる ことを特徴としている。
[0018] なお、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記全体解析実行部が解析の結果 として前記電子パッケージに発生するひずみを算出するように前記コンピュータを機 能させるととも〖こ、前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解 析結果としてのひずみに基づ 、て、最大ひずみが発生して 、るはんだ接合部を前記 着目はんだ接合部として抽出するように前記コンピュータを機能させることが好ましい
[0019] さらに、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記電子パッケージの前記設計デ ータを、 GUI (Graphical User Interface)を用いて作成する設計データ作成部として、 前記コンピュータを機能させることが好ましい。
また、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記コンピュータを前記詳細解析部 として機能させる際に、前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目 はんだ接合部にっ ヽて、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記第 1メ ッシュデータよりも高精度な第 2メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成部、 該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第 2メッシュデータに基づいて前 記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部、及び、該詳細解析実行部 による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解 析評価部として、前記コンピュータを機能させることが好ま 、。
[0020] なお、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記詳細解析評価部が、前記詳細 解析実行部による解析の結果としてのクリープひずみと塑性ひずみとから非線形ひ ずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値を用いて下記（1)式による計算を 行なうことにより、前記電子パッケージの信頼性としての寿命サイクルを算出するよう に前記コンピュータを機能させることが好まし 、。
[0021] [数 2]
Figure imgf000009_0001
[0022] 但し、 N：寿命サイクル
f
Δ ε ：非線形ひずみの最大値
m
ε ， η:定数
0
また、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記詳細解析評価部が、前記詳細 解析実行部による解析の結果に基づいて算出した前記寿命サイクルに基づいて、前 記電子パッケージの信頼性としての前記電子パッケージの破壊の有無を判定するよ うに前記コンピュータを機能させることが好ま 、。
発明の効果
[0023] このように、本発明によれば、全体解析モデル作成部が、電子パッケージ全体の概 略解析に用いる第 1メッシュデータを作成する際に、電子パッケージのはんだ接合部 については、はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び 接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し、このはんだ接合部モデルを複数 のメッシュに分割するため、全体解析実行部による全体解析に掛かる時間を短縮し ながら、特にはんだ接合部について精度良く解析を行なうことができる。
[0024] さらに、着目はんだ接合部抽出部が、全体解析実行部による解析結果に基づいて 着目はんだ接合部を抽出し、詳細解析部が、かかる着目はんだ接合部に対して全体 解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して電子パッケージの信頼性の評 価を行なうため、電子パッケージに対して高精度な解析を実行して、電子パッケージ に対して正確な評価を行なうことができる。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の構成を示すブロック 図である。
[図 2]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置のパッケージモデル データベースが保持するパッケージモデルを説明するための図である。
[図 3]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の表示部に表示され る寸法入力画面を示す図である。
[図 4]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の表示部に表示され る材料選択画面を示す図である。
[図 5]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の表示部に表示され る操作画面を示す図である。
[図 6]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作 成部によって作成される第 1メッシュデータを示す図である。
[図 7]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作 成部によって作成されるはんだ接合部モデルを説明するための図であり、 (a)ははん だ接合部を示す図であり、 (b)は全体解析モデル作成部によって作成されるはんだ 接合部モデルの側面図であり、 (c)ははんだ接合部モデルの上面図である。
[図 8]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作 成部によるはんだ接合部モデルの作成方法を説明するための図であり、 (a)ははん だ接合部の接合面を示す図であり、 (b)は (a)に示すはんだ接合部の接合面に該当 するはんだ接合部モデルの接合面を示す図である。
[図 9]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作 成部によるはんだ接合部モデルの作成方法を説明するための図であり、 (a) , (b)は はんだ接合部モデルの六面体の部分を示す図である。
[図 10]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の詳細解析モデル 作成部によって作成される第 2メッシュデータを示す図である。
[図 11]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の詳細解析実行部 及び詳細解析評価部にぉ 、て用いるメッシュデータの寸法を説明するための図であ る。
[図 12]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の熱疲労寿命最適 化部によって構築された近似多項式に基づぐパラメータとしての基板ヤング率とひ ずみとの関係を示す図である。
[図 13]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化方法の手順を説明するた めのフローチャートである。
[図 14]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の設計データ作成 部が作成する設計データのパラメータ一覧表を示す図である。
[図 15]本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル 作成部によって作成されるプレビューモデルを示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0026] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
〔1〕本発明の一実施形態について
まず、本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置について説明する 。図 1は本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の構成を示すプロ ック図である。
[0027] この図 1に示すように、本電子パッケージ最適化装置 1は、 GUI (Graphical User Interface)制御部 10,モニタ（表示部） 11,キーボード 12,マウス 13,設計データ作 成部 14,全体解析部 20,詳細解析部 30,熱疲労寿命最適化部 (寿命サイクル最適 化部） 40,出力部 41,システム内制御部 42,パッケージモデルデータベース（パッケ ージモデル保持部) 43,物性値情報データベース (材料情報保持部) 44,及び結果 評価基準データベース 45をそなえて構成されて ヽる。
[0028] なお、 GUI制御部 10,モニタ 11,キーボード 12,マウス 13,設計データ作成部 14 ,全体解析部 20,詳細解析部 30,出力部 41,システム内制御部 42,パッケージモ デルデータベース 43,物性値情報データベース 44,及び結果評価基準データべ一 ス 45が、本発明の電子パッケージ評価装置として機能する。
また、出力部 41は、設計データ作成部 14,全体解析部 20,詳細解析部 30,及び 熱疲労寿命最適化部 40による処理結果を外部に対して出力するものである。
[0029] さらに、システム内制御部 42は、 GUI制御部 10,モニタ 11,キーボード 12,マウス 13,設計データ作成部 14,全体解析部 20,詳細解析部 30,及び熱疲労寿命最適 化部 40のそれぞれにおいて発生するシステム内での通信を制御するものである。
GUI制御部 10は、モニタ 11,キーボード 12及び Z又はマウス 13を本電子パッケ ージ最適化装置 1のユーザ (以下、単にユーザという）に対するインターフェースとし て用いて、設計データ作成部 14,全体解析部 20及び詳細解析部 30における処理 の一部を、 GUIを用いて実行させるものである。
[0030] 設計データ作成部 14は、はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データを、 GUIを用いて作成するものであり、 GUI制御部 10を用いて（つまり、 GUI制御部 10と 協動して）、電子パッケージの設計データを構成するための諸条件 (例えば、電子パ ッケージモデルの種類，寸法，及び材料)をユーザに対話的に確認して設計データ を作成する。
[0031] また、設計データ作成部 14は、複数種類の電子パッケージモデル (後述する図 2 参照)を保持するとともに各モデルの代表寸法パラメータ及び有効範囲を保持するパ ッケージモデルデータベース 43と、電子パッケージの材料情報（後述する図 6参照） を保持する物性値情報データベース 44とに基づいて電子パッケージの設計データ を作成する。
ここで、設計データ作成部 14による電子パッケージの設計データ作成方法にっ ヽ て詳述すると、図 2はパッケージモデルデータベース 43が保持する複数種類のパッ ケージモデルを示す図である。この図 2に示すように、パッケージモデルデータべ一 ス 43は、電子パッケージの種類に対応する電子パッケージモデルを複数種類 (ここ では 6種類)保持している。
[0032] 具体的には、パッケージモデルデータベース 43は、 FC-BGA (Flip Chip - Ball Grid Array) 43a, OMPAC (Over Molded Pad Array Carrier) 43b, FBGA ( Fine-pitch Ball Grid Array) 43c, EBGA (Enhanced Ball Grid Array) 43d, TabBG A (Tab Ball Grid Array) 43e,及び Flipchip—C4 (Controlled Collapse Chip Connection) 43fの電子パッケージモデルを保持して!/、る。 [0033] そして、 GUI制御部 10力 モニタ 11上にこれら 6種類の電子パッケージを、図 2に 示すごとく表示させ、設計データ作成部 14が、ユーザに対して、メッセージ等を表示 させることにより、最適化 (評価)対象の電子パッケージの種類をモニタ 11に表示され た電子パッケージモデルの中力 選択するように促す。
ここで、ユーザが、マウス 13を操作する（例えば、ユーザがマウス 13を操作して、所 望のモデル上にポインタを移動させ、力かるモデル上でマウス 13をクリックする）こと により、複数種類の電子パッケージモデルの中から最適化対象の電子パッケージの 種類を選択すると、設計データ作成部 14が、選択された電子パッケージモデルに基 づいて設計データを作成する。なお、図 2は OMPAC43bが選択された例を示して いる。
[0034] 次いで、 GUI制御部 10は、パッケージモデルデータベース 43が保持する電子パッ ケージモデルの代表寸法パラメータに基づいて、図 3に示すごとぐユーザにより選 択された電子パッケージの代表寸法パラメータ (W, L, T)を表示するパラメータ表示 部 aと、代表寸法パラメータ (W, L, T)に対応する寸法値をそれぞれ入力するための 寸法入力ボックス b, c, dと力もなる寸法入力画面 11aをモニタ 11に表示させる。
[0035] ここで、パッケージモデルデータベース 43が保持する代表寸法パラメータとは、電 子パッケージの設計データを作成するにあたり、寸法を入力されるべき当該電子パッ ケージ上の部分のことを 、う。
そして、ユーザが、図 3に示す寸法入力画面 11aに従って、ノラメータ表示部 aを参 照して、キーボード 12及びマウス 13を操作することにより、寸法入力ボックス b— dに 寸法値（図 3では、それぞれ" 20", "20", "1")を入力すると、設計データ作成部 14 が入力された代表寸法パラメータの寸法値に基づいて設計データを作成する。
[0036] また、ノ ッケージモデルデータベース 43は代表寸法パラメータ毎に有効範囲を保 持するとともに、設計データ作成部 14はユーザによって入力された代表寸法パラメ ータの寸法値が当該有効範囲内でない場合に警告を発生する警告手段 14aをそな えており、これにより、ユーザが入力した寸法値によって電子パッケージが形状的に 成り立たたなくなるようなことを抑止することができる。
[0037] さらに、ノ ッケージモデルデータベース 43は、代表寸法パラメータ毎に既定寸法値 を保持しており、ユーザによって代表寸法パラメータの寸法値が入力されない場合に は、設計データ作成部 14は、ノ ッケージモデルデータベース 43が保持する当該代 表寸法パラメータの既定寸法値に基づいて設計データを作成する。
次に、設計データ作成部 14は、物性値情報データベース 44に保持された材料情 報に基づいて、電子パッケージの設計データを作成する。
[0038] ここで、物性値情報データベース 44が保持する材料情報は、電子パッケージに使 用されうる複数種類の材料に関する情報であり、具体的には複数種類の材料と、材 料毎の物性値 [例えば、弾性率 (ヤング率)，ポアソン比，熱膨張係数]を保持してい る。
そして、 GUI制御部 10力 電子パッケージの構成部品毎に、図 4に示すごとぐ物 性値情報データベース 44に保持された複数種類の材料の名称が表示される材料選 択部 e,当該材料の物性値が表示される物性値表示部 f, Modify (変更)ボタン g, R ead— from— file (ファイルからデータ読み出し）ボタン h, Delete (削除）ボタン i, Apll y (登録）ボタン;!，及び Cancelボタン kからなる材料選択画面 1 lbをモニタ 11に表示 させる。
[0039] 次いで、ユーザが、図 4に示す材料選択画面 l ibに従って、マウス 13を操作するこ とにより、材料選択部 eに表示された材料一覧力 電子パッケージの構成部品の材 料を選択すると、設計データ作成部 14が選択された材料に基づいて設計データを 作成する。ここでは、ユーザは、例えば、マウス 13を操作して材料選択部 eにおける 所望の材料上にポインタを合わせてマウス 13をクリックし、さらにマウス 13により Apll yボタン jをクリックすることにより材料を選択することができる。なお、図 4に示す材料 選択画面 1 lbは、材料としての" ALLOY42"が選択されて!、る状態を示して 、る。
[0040] ここで、材料選択画面 1 lbの物性値表示部 fには、材料選択部 eにお ヽて選択され た材料の物性値（ここでは、 Elastic Modulus(MPa) ;弾性率， Poission's Ratio ;ポアソ ン比，及び Thermal Expansion Coefficient ;熱膨張係数）が表示される。
また、ユーザが Modifyボタン gをマウス 13によりクリックすることにより、物性値表示 部 fに表示された物性値を所望の物性値に変更することができる。
[0041] さらに、ユーザが Read— from— fileボタン hをマウス 13によりクリックすることにより、 物性値情報データベース 44とは異なる外部のアスキーファイル力 物性値情報デー タベース 44には保持されて 、な 、材料につ 、ての材料情報を取り込んで、物性値 情報データベース 44に追加することができる（つまり、材料選択画面 l ibの材料選択 部 eにかかる材料を表示させることができる）。なお、力かるアスキーファイルは、ユー ザが予め作成しておく必要がある。
[0042] また、ユーザが Deleteボタン iをマウス 13によりクリックすることにより、材料選択部 e にお 、て選択されて 、る材料につ 、ての材料情報を物性値情報データベース 44か ら削除することができる（つまり、材料選択画面 1 lbの材料選択部 eから力かる材料を 削除できる)。
このように、設計データ作成部 14は、 GUI制御部 10と協動して、ノ ッケージモデル データベース 43及び物性値情報データベース 44に保持された情報に基づ 、て、 G UIを用いて設計データを作成する。
[0043] また、設計データ作成部 14は、図 5に示す操作画面 11cのように、上記図 3に示し たものと同様の寸法入力画面 11aとともに、ユーザによる操作手順と寸法を設定すベ き部分を示すガイダンス画面 m等とをモニタ 11に同時に表示させることが好ま 、。 全体解析部 20は、設計データ作成部 14によって作成された電子パッケージの設 計データに基づいて、当該電子パッケージ全体に対する概略解析を行なうものであ り、全体解析モデル作成部 21,全体解析実行部 22,及び全体解析評価部 (着目は んだ接合部抽出部） 23をそなえて構成されている。
[0044] 全体解析モデル作成部 21は、設計データ作成部 14によって作成された電子パッ ケージの設計データに基づいて、当該電子パッケージを構成する各部品を複数のメ ッシュに分割することにより、当該電子パッケージの解析を行なうための第 1メッシュ データを作成するものである。なお、全体解析モデル作成部 21は、後述する詳細解 析部 30の詳細解析モデル作成部 31によって作成される第 2メッシュデータよりも粗く メッシュ分割を行なう。これは全体解析実行部 22による解析時間を短縮するためであ る。
[0045] 具体的には、全体解析モデル作成部 21は、電子パッケージを幅方向及び奥行方 向にそれぞれ 2等分した電子パッケージの 1Z4に該当する 1Z4モデルを作成し、こ の 1Z4モデルを部品毎にメッシュに分割して、図 6に示すような、第 1メッシュデータ を作成する。なお、図 6に示す第 1メッシュデータは設計データ作成部 14によって作 成された FC— BGAの設計データに基づいて作成されたものである。
[0046] ここで、全体解析モデル作成部 21が、設計データ作成部 14によって設計データを 作成された電子パッケージについて、この電子パッケージの 1Z4部分に該当する第 1メッシュデータを作成するのは、全体解析実行部 22における解析時間を短縮する ためであり、全体解析実行部 22において電子パッケージの 1Z4部分に該当する第 1メッシュデータを用いても、その解析の精度などには何ら問題がないからである。
[0047] また、全体解析モデル作成部 21は、 GUIを用いて、第 1メッシュデータを作成する ようになっており、全体解析モデル作成部 21は、 GUI制御部 10と協動して、 1/4モ デルを部品毎にメッシュに分割する際に第 1メッシュデータのメッシュ要素数やメッシ ュサイズ等の条件をユーザに対話的に確認して第 1メッシュデータを作成する。これ により、ユーザは、全体解析実行部 22による概略解析において所望の解析時間や 解析精度となるように第 1メッシュデータを作成することができる。
[0048] さらに、全体解析モデル作成部 21は、電子パッケージにおけるはんだ接合部につ いて、はんだ接合部の体積，高さ，及び他の部品との接合面積と同一の体積，高さ， 及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを 複数のメッシュに分割することにより第 1メッシュデータを作成する。
図 7 (a)— (c)は全体解析モデル作成部 21によって作成される、はんだ接合部モ デル Qを説明するための図である。図 7 (a)に示すような、部品 Mと部品 Nとを接合す るはんだ接合部 Pについて、全体解析モデル作成部 21は、図 7 (b)に示すごとぐは んだ接合部 Pと、体積，高さ，及び部品 M, Nとの接合面積がそれぞれ同一の多面体 である、はんだ接合部モデル Qを作成する。このはんだ接合部モデル Qは、六面体 Ql, Q2及び直方体 Q3からなり、これらの多面体 Q1— Q3それぞれの高さは同一で あり、全体解析モデル作成部 21は多面体 Q1— Q3それぞれの高さが HZ3となるよ うにはんだ接合部モデル Qを作成する。
[0049] なお、全体解析モデル作成部 21は、はんだ接合部 Pの部品 Mとの接合面に該当 する面を、図 7 (b) , (c)に示すごとぐ一辺が dの正方形となるようにはんだ接合部モ デル Qを作成し、はんだ接合部 Pの部品 Nとの接合面に該当する面を、図 7 (b)に示 すごとぐ一辺が dの正方形となるようにはんだ接合部モデル Qを作成する。なお、図
2
7 (b) , (c)において符号 Dは六面体 Q1の底辺，六面体 Q2の上辺，及び直方体 Q3 の幅を表わす。
[0050] また、図 7 (a)において、符号 Hははんだ接合部 Pの高さを表わし、符号 Vははんだ 接合部 Pの体積を表わすとともに、図 7 (a)及び後述する図 8(a)において、符号 S1は はんだ接合部 Pの部品 Mとの接合面積を表わし、符号 S2ははんだ接合部 Pの部品 Nとの接合面積を表わして 、る。
ここで、図 7 (a)に示すように、はんだ接合部 Pの高さ Hとは、はんだ接合部が他の 部品（ここでは部品 M, N)と接合する 2つの接合面の間の距離をいう。
[0051] なお、はんだ接合部 Pの体積 V,高さ H,及び接合面積 Sl、 S2は、設計データ作 成部 14によって作成された設計データに含まれており、これらの値は図 3を参照しな 力 上述したように設計データ作成部 14が GUIを用いてユーザに確認することにより 設定されてもよいし、もしくは、設計データ作成部 14によって作成された設計データ における電子パッケージの種類や寸法と、予め用意された実測値に基づく基準値と に基づ!/ヽて、設計データ作成部 14が設定するようにしてもょ ヽ。
[0052] また、図 7 (b)において、符号 V , V ,及び Vはそれぞれ六面体 Ql, Q2,及び直
1 2 3
方体 Q3の体積を表わして 、る。
次に、図 8 (a) , (b)及び図 9 (a) , (b)を参照しながら、全体解析モデル作成部 21 によるはんだ接合部モデル Qの作成方法にっ ヽて説明する。全体解析モデル作成 部 21は、図 8 (a)に示す、はんだ接合部 Pの部品 Mとの接合面の接合面積 S1に基 づいて、下記式（2)により、図 8 (b)に示すはんだ接合部 Pの部品 Mとの接合面に該 当するはんだ接合部モデル Q上の接合部の一辺の長さ dを算出する。
[0053] [数 3]
Figure imgf000017_0001
[0054] これと同様に、全体解析モデル作成部 21は、はんだ接合部 Pの部品 Nとの接合面 の接合面積 S 2に基づ 、て、はんだ接合部 Pの部品 Nとの接合面に該当するはんだ 接合部モデル Q上の接合面の一辺の長さ dを、下記式（3)により算出する。
2
[数 4]
Figure imgf000018_0001
[0056] このように、全体解析モデル作成部 21は、はんだ接合部 Pの接合面積 SI, S2と同 一の接合面積を有するはんだ接合部モデル Qを作成する。
次に、全体解析モデル作成部 21が、はんだ接合部モデル Qの体積をはんだ接合 部 Pの体積 Vと同一にする方法 (すなわち、図 7 (b) , (c)における辺 Dの算出方法） について説明する。
[0057] ここで、図 9 (a) , (b)に六面体 Ql, Q2の断面をそれぞれ示すと、図 9 (a)に示すご とぐ六面体 Q1の体積 Vは下記式 (4)によって算出でき、図 9 (b)に示すごとぐ六 面体 Q2の体積 Vは下記式（5)によって算出できる。
2
[0058] [数 5]
Figure imgf000018_0002
Figure imgf000018_0003
[0059] また、図 9 (a)に基づいて下記式 (6)が成り立ち、図 9 (b)に基づいて下記式（7)が 成り立つ。
[0060] [数 6] Xd{ =DX—— D . . . (6)
Yd2二 DY-— D…（7)
[0061] したがって、全体解析モデル作成部 21は、上記式 (6), (7)それぞれを下記式 (8) , (9)に置換し、下記式 (8), (9)それぞれを上記式 (4)， （5)に代入することにより、 下記式（10)， （11)を求める。
[0062] [数 7]
Figure imgf000019_0001
H
D
HD
Y (9)
D-d, 3(D-d
HD Hd:D Hd
( l o)
9{D-d{) 9(D-d) 9
Figure imgf000019_0002
[0063] ：で、はんだ接合部モデル Qの体積は、下記式（12)であらわされるため、全体解 析モデル作成部 21は、上記式（10) , (11)を下記式（12)に代入して下記式（13)を 求め、下記式（13)を Dについて解くことにより、六面体 Q1の底辺，六面体 Q2の上辺 ,及び直方体 Q1の幅のそれぞれに該当する辺 Dを算出する。
[0064] [数 8]
V = V3 + \ + V2 ^ ~ D2 + V + V2 . · . ( i 2 )
- ■ ■ a )
Figure imgf000020_0001
[0065] このように、全体解析モデル作成部 21は、六面体 Q1の底辺，六面体 Q2の上辺， 及び直方体 Q1の幅のそれぞれに該当する辺 Dを算出することによって、はんだ接合 部 Pの体積と同一の体積を有するはんだ接合部モデル Qを作成する。
全体解析実行部 22は、全体解析モデル作成部 21によって作成された第 1メッシュ データを用いて電子パッケージ全体を対象とした解析を実行するものであり、ここで は、有限要素法による解析を実行して、電子パッケージに発生するひずみを算出す る。
[0066] このとき、全体解析実行部 22は、上記図 4を参照しながら上述した、設計データ作 成部 14が設計データを作成する際に GUIによってユーザに選択された各構成部品 の材料情報 (ここでは材料の種類毎の物性値)を用いて解析を実行する。
また、全体解析実行部 22は、 GUI制御部と協動して、 GUIを用いてユーザに対話 的に確認することにより、解析を行なうために必要な荷重や温度変化 (例えば、 25°C →125°C→25°C→— 40°Cを 1サイクルとした電子パッケージの温度変ィ匕）等を取得 する。なお、力かる諸条件は設計データ作成部 14によって作成される設計データに 含まれていてもよぐこの場合には、設計データの作成段階において、設計データ作 成部 14が GUIを用いて力かる諸条件を設定し、全体解析実行部 22は設計データに 含まれる諸条件に基づ!、て解析を実行する。
[0067] 全体解析評価部 23は、全体解析実行部 22によって実行された電子パッケージ全 体に対する解析の結果を評価するものであり、具体的には、全体解析評価部 23は 全体解析実行部 22による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生 しているはんだ接合部を着目はんだ接合部として抽出する。
詳細解析部 30は、全体解析評価部 23によって抽出された着目はんだ接合部につ いて、全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して電子パッケージの 信頼性の評価を行なうものであり、詳細解析モデル作成部 31,詳細解析実行部 32, 及び詳細解析評価部 33をそなえて構成されて ヽる。
[0068] 詳細解析モデル作成部 31は、全体解析評価部 23によって抽出された最大ひずみ が発生している着目はんだ接合部 Pについて、図 10に示すごとぐ全体解析モデル 作成部 21によって作成された第 1メッシュデータよりも高精度な (つまり、全体解析モ デル作成部 21によって作成された第 1メッシュデータよりも細力べメッシュ分割を行な つた）第 2メッシュデータを作成する。なお、図 10においては、第 2メッシュデータとと もに、詳細解析実行部 32による解析の結果 (ひずみ分布）が色分けされて示されて いるが、実際に詳細解析モデル作成部 31によって作成される第 2メッシュデータには 図 10に示すような色分けはされて 、な 、。
[0069] また、詳細解析モデル作成部 31は、予め基準化された標準メッシュサイズの第 2メ ッシュデータを作成する。詳細解析実行部 32は有限要素法による解析を行なうため 、詳細解析実行部 32による解析結果には、第 2メッシュデータの領域サイズ (すなわ ち、メッシュサイズ)が大きく影響する。したがって、詳細解析評価部 33による信頼性 評価を行なう上で重要なポイントであるメッシュサイズを予め基準化しているのである 。なお、標準メッシュサイズの基準化は、例えば、過去の実測値及び信頼性評価結 果に基づいて行なわれ、図 11に示すごとぐはんだ接合部の場合にはメッシュの 1辺 を 12. とする。
[0070] 詳細解析実行部 32は、詳細解析モデル作成部 31によって作成された第 2メッシュ データに基づいて着目はんだ接合部の解析を実行するものであり、上述したように、 詳細解析実行部 32は、有限要素法による解析を実行して着目はんだ接合部に発生 するひずみを算出する。このとき、詳細解析実行部 32は、全体解析実行部 22と同様 に、解析を行なうために必要な荷重や温度変化等を取得して、これら条件に基づい て解析を実行する。
[0071] 詳細解析評価部 33は、詳細解析実行部 32による解析の結果としてのクリープひず みと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値 Δ ε を用いて、下記式（1)に示すコフィンマンソン則によって電子パッケージの信 in
頼性としての疲労寿命サイクルを算出する。
[0072] [数 9]
Figure imgf000022_0001
[0073] 但し、 Ν：疲労寿命サイクル
f
Δ ε ：非線形ひずみの最大値
m
ε ， η:定数
0
なお、非線形ひずみの最大値 Δ ε は、詳細解析実行部 32による解析結果として
m
得られた図 10に示すごときひずみ分布から求められる。
[0074] このとき、詳細解析評価部 33は、解析結果の評価手法の基準を過去の解析結果 に基づいて予め定めており、例えば、はんだ接合部界面のような応力が集中して解 析結果が極端に変動する部分については、図 11に示すごとぐかかる界面から 100 IX mのエリアの解析結果の応力を平均する。
さらに、詳細解析評価部 33は、結果評価基準データベース 45が保持する過去の 解析結果や実験，実装結果に基づく評価基準値と、上記式（1)によって算出した寿 命サイクルとに基づ 、て、電子パッケージの破壊の有無を判定する。
[0075] つまり、詳細解析評価部 33は、算出した寿命サイクルが所望の寿命サイクルである か否かを、結果評価基準データベース 45に保持されたデータに基づいて判定する ことにより、電子パッケージの破壊判定を行なう。
熱疲労寿命最適化部 40は、詳細解析部 30による解析結果として算出される電子 ノ ッケージの寿命サイクルが所定範囲内となるように電子パッケージの設計データを 変更するものである。
[0076] 具体的には、熱疲労寿命最適化部 40は、まず、詳細解析部 30による解析の結果 に基づ!/、て電子パッケージの設計データに含まれる項目をパラメータとした近似多 項式を実験計画法により構築する。
熱疲労寿命最適化部 40は、例えば、下記式（14)に示すごとぐ近似多項式を構 築する。
[0077] [数 10]
-ひずみ = 120 - .623 * XI + 1.65 * ,V" 12 ^ 4.15£ - 07 * X2 + 5.75£ - 1 1 * X21
, , ■ . - ( 1 4 )
— 1 .09£— 05 * 3 + 5.19£ _ 09 * A'32 - 3.47£ - 04 * X4 + 3.72£ - 06 * X42
[0078] なお、上記近似多項式（14)において、 XIは電子パッケージの基板厚さを示し、 X 2は基板のヤング率を示し、 X3は接着剤のヤング率を示し、 X4は接着剤の熱膨張 係数を示している。
そして、熱疲労寿命最適化部 40は、電子パッケージの寿命サイクルが長寿命とな るように、構築した上記近似多項式（14)に基づいて、パラメータ XI— X4を変更する
[0079] 例えば、図 12に示すごとぐ上記近似多項式（14)に基づくと、パラメータ X2 (基板 ヤング率）とひずみ（図中はんだひずみと表記）との関係は、ガウス分布形状で表わ すことができる。
ここで、熱疲労寿命最適化部 40は、電子パッケージが短寿命となるような、ひずみ が大きくなるエリア Tを避けるベぐパラメータ X2の値を変更する。
[0080] そして、パラメータ XI, X3, X4についても、パラメータ X2と同様に変更して、電子 ノ ッケージの寿命サイクルが短寿命とならず、長寿命になるように、パラメータ X2— X 4を変更する（つまり、電子パッケージの設計データを変更する)。
このように、熱疲労寿命最適化部 40は、詳細解析部 30による解析対象である着目 はんだ接合部 Pに発生する応力とひずみの関係が電子パッケージの寿命サイクルに 及ぼす影響を、下記近似多項式（14)を構築して解明し、さらに、電子パッケージが 短寿命となるところを避けて長寿命となるように、力かる近似多項式（14)のパラメータ を変更する。
[0081] 次に、図 13に示すフローチャート（ステップ S10— S28)を参照しながら、本発明の 一実施形態としての電子パッケージ最適化方法について説明する。なお、本発明の 一実施形態としての電子パッケージ評価方法には、図 13に示すステップ S10— S27 が含まれる。
この図 13に示すように、本電子パッケージ最適化装置 1では、まず、設計データ作 成部 14が、 GUIを用いてはんだ接合部を有する電子パッケージの設計データを作 成する (ステップ S 10；設計データ作成ステップ)。
[0082] つまり、設計データ作成部 14は、まずパッケージモデルデータベース 43に保持さ れて 、るパッケージモデルに基づ 、て電子パッケージのパッケージモデルを選択し（ ステップ S 11)、このパッケージモデルの各寸法を決定するとともに（ステップ S 12)、 電子パッケージの各部材の材料を物性値情報データベース 44に基づいて決定する (ステップ S 13)。
[0083] なお、上記ステップ SI 1にお 、て、設計データ作成部 14が、 GUIを用いて解析タイ プゃモデル要素タイプを設定してもよ 、。 また、上記ステップ S12において、ユーザ力も寸法が設定されない場合にはデフォ ルト値を使用するとともに、ユーザによって入力された代表寸法パラメータの寸法値 が有効範囲内でない場合には警告を発生する。
[0084] なお、上記ステップ S 13において、ユーザが物性地情報データベース 44に保持さ れていない材料を指定すると、設計データ作成部 14はかかる材料を設計データとし て設定する。
次に、設計データ作成部 14は、図 14に示すごとぐ表示部 11に作成した設計デー タのパラメータ一覧表 l idを表示させ、ユーザに対して設計データの確認を促す (ス テツプ S14)。なお、ここでユーザが設計データを変更する場合には、必要に応じて 上記ステップ S 11—ステップ S 13のいずれかを再度実行する。また、図 14に示すパ ラメータ一覧表 l idは、設計データ作成部 14が GUIを用いてユーザが入力等するこ とによって設定'作成された電子パッケージの設計データを示すものであり、ノラメ一 タ一覧表 l idには、電子パッケージの構成部品の部品名毎に、部品寸法，材料名称 ,および材料モデルが含まれている。
[0085] そして、設計データ作成部 14によって電子パッケージの設計データが作成されると 、全体解析部 20が電子パッケージに対して全体解析を実施する (ステップ S15 ;全体 解析ステップ)。
具体的には、まず、全体解析部 20の全体解析モデル作成部 21が、第 1メッシュデ ータを作成する（ステップ S 16 ;全体解析モデル作成ステップ)。なお、このステップ S 16において、全体解析モデル作成部 21は、上述のように、電子パッケージのはんだ 接合部については、はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ ,及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し、このはんだ接合部モデルを 複数のメッシュに分割することによって第 1メッシュデータを作成する。
[0086] ここで、全体解析モデル作成部 21は、 1/4モデルを作成後、第 1メッシュデータを 作成するまでの間に、電子パッケージのプレビューモデル Wを作成して（ステップ S1 7)、このプレビューモデル Wを、例えば、図 15に示すごとく、モニタ 11に表示させる（ ステップ S 18)。なお、全体解析モデル作成部 21はプレビューモデル Wとして 1/4 モデルをモニタに表示させることが好まし 、。
[0087] ここで、ユーザがモニタ 11に表示されたプレビューモデル Wを目視して所望の電子 ノ ッケージではないことが判明した場合には、設計データ作成ステップ S 10を再度実 行してもよぐ上記ステップ S17, S18を電子パッケージの設計データの確認のため のステップとしてもよい。
次に、全体解析部 20の全体解析実行部 22が、 GUIを用いて解析に必要な解析条 件 (荷重や温度変化等)を設定し (ステップ S 19)、全体解析を実行する (ステップ S 2 0)。
[0088] その後、全体解析部 20の全体解析評価部 23が、全体解析結果としての電子パッ ケージに発生する変位，応力，ひずみ，及び非線形ひずみのフリンジ図等をモニタ 1 1に表示させ (ステップ S21)、さらに、全体解析評価部 23が、電子パッケージにおい て非線形ひずみが発生する箇所の中から最大の非線形ひずみが発生するはんだ接 合部を着目はんだ接合部として抽出する (ステップ S22；着目はんだ接合部抽出ステ ップ)。
[0089] そして、全体解析評価部 23によって着目はんだ接合部が抽出されると、詳細解析 部 30が、着目はんだ接合部について、全体解析よりも高精度な詳細解析を実行する (ステップ S23)。
具体的には、詳細解析部 30の詳細解析モデル作成部 31が。かかる着目はんだ接 合部の詳細解析モデルとしての第 2メッシュデータを作成し (ステップ S24)、詳細解 析部 30の詳細解析実行部 32が、第 2メッシュデータを対象とした詳細解析を実行す る（ステップ S 25)。
[0090] そして、詳細解析部 30の詳細解析評価部 33が、詳細解析の結果から上記式（1) に基づいて熱疲労寿命 (疲労寿命サイクル)を算出し、必要があれば破壊判定を実 行するとともに (ステップ S26)、詳細解析結果をモニタ 11に表示させる (ステップ S27
) o
次に、熱疲労寿命最適化部 40が、詳細解析部 30の解析の結果として算出される 電子パッケージの疲労寿命サイクルが所定範囲内となるように、例えば上記式（14) に示すような近似多項式を構築してパラメータを変更することで電子パッケージの設 計データを変更し (ステップ S 28 ;寿命サイクル最適化ステップ）、処理を終了する。
[0091] このように、本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置 1及び電子パ ッケージ最適化方法によれば、全体解析モデル作成部 21が、電子パッケージ全体 の概略解析に用いる第 1メッシュデータを作成する際 (全体解析モデル作成ステップ において）、電子パッケージのはんだ接合部については、はんだ接合部の体積，高さ ,及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを 作成し、このはんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割するため、全体解析実行 部 22による全体解析に掛かる時間を短縮しながら、特にはんだ接合部について精 度良く解析を行なうことができる。
[0092] また、全体解析評価部 23が、全体解析実行部 22による解析結果に基づ ヽて最大 ひずみが発生しているはんだ接合部を着目はんだ接合部として抽出し、詳細解析部 30が、かかる着目はんだ接合部に対して全体解析部 20による解析よりも高精度な解 析を実行して電子パッケージの信頼性 (疲労寿命サイクル)の評価を行なうため、電 子パッケージに対して非常に高精度な解析を実行することができ、正確な評価を行 なうことができる。
[0093] したがって、熱疲労寿命最適化部 40によって電子パッケージの設計データのパラ メータを変更することで、確実に電子パッケージの疲労寿命サイクルを改善 (最適化） することができ、疲労寿命サイクルが長 ヽ信頼性のある電子パッケージを設計するこ とができるようになる。
また、熱疲労寿命最適化部 40が実験計画法に基づ 、て電子パッケージにつ 、て のひずみと各種設計データのパラメータとの関係を示す近似多項式を構築するため 、近似多項式が構築された電子パッケージに関してはシミュレーションを実施すること なぐ極めて短時間で正確な評価を行なうことができる。
[0094] さらに、設計データ作成部 14が GUIを用いて電子パッケージの設計データを作成 するため、ユーザは電子パッケージの設計データを容易に作成することができる。 また、パッケージモデルデータベース 43が複数種類の電子パッケージのそれぞれ について代表寸法パラメータを保持しているため、ユーザは、電子パッケージの設計 データを容易に作成することができ、さらに、パッケージモデルデータベース 43が各 代表寸法パラメータの有効範囲を保持し、力かる有効範囲を超える値を設定しようと すると設計データ作成部 14の警告手段 14aが警告を発生するため、構造的に成り立 たなくなるような寸法を設定してしまうことを確実に防止することができる。
[0095] さらに、パッケージモデルデータベース 43が、各代表寸法パラメータの規定寸法地 を保持しているため、寸法が不明な箇所がある場合であっても、確実に電子パッケ一 ジの設計データを作成することができる。
また、物性値情報データベース 44に材料の物性値を保持しているため、ユーザは 物性値などの材料特性に関する特別な知識や、シミュレーションに関する特別な知 識を必要とすることなぐ電子パッケージに対して精度良い解析を実行して正確な評 価を行なうことができる。
[0096] 〔2〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨を逸 脱しな 、範囲で種々変形して実施することができる。 また、上述した GUI制御部 10,設計データ作成部 14,全体解析モデル作成部 21 ,全体解析実行部 22,全体解析評価部 23,詳細解析モデル作成部 31,詳細解析 実行部 32,詳細解析評価部 33,及び熱疲労寿命最適化部 40としての機能は、コン ピュータ (CPU,情報処理装置，各種端末を含む）が所定のアプリケーションプロダラ ム（電子パッケージ最適化プログラムもしくは電子パッケージ評価プログラム）を実行 することによって実現されてもょ 、。
[0097] それらのプログラムは、例えばフレキシブルディスク， CD (CD-ROM, CD-R, C D— RWなど）， DVD (DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R, DVD— RW, DVD + R, DVD+RWなど)等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提 供される。この場合、コンピュータはその記録媒体力 電子パッケージ最適化プログ ラムもしくは電子パッケージ評価プログラムを読み取って内部記憶装置または外部記 憶装置に転送し格納して用いる。また、それらのプログラムを、例えば磁気ディスク， 光ディスク，光磁気ディスク等の記憶装置 (記録媒体）に記録しておき、その記憶装 置力も通信回線を介してコンピュータに提供するようにしてもょ 、。
[0098] ここで、コンピュータとは、ハードウェアと OS (オペレーティングシステム）とを含む概 念であり、 OSの制御の下で動作するハードウェアを意味している。また、 OSが不要 でアプリケーションプログラム単独でノヽードウエアを動作させるような場合には、その ハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、 CPU等の マイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るため の手段とをそなえている。
[0099] 上記電子パッケージ最適化プログラムとしてのアプリケーションプログラムは、上述 のようなコンピュータに、 GUI制御部 10,設計データ作成部 14,全体解析モデル作 成部 21,全体解析実行部 22,全体解析評価部 23,詳細解析モデル作成部 31,詳 細解析実行部 32,詳細解析評価部 33,及び熱疲労寿命最適化部 40としての機能 を実現させるプログラムコードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーショ ンプログラムではなく OSによって実現されてもよい。
[0100] さらに、上記電子パッケージ評価プログラムとしてのアプリケーションプログラムは、 上述のようなコンピュータに、 GUI制御部 10,設計データ作成部 14,全体解析モデ ル作成部 21,全体解析実行部 22,全体解析評価部 23,詳細解析モデル作成部 31 ,詳細解析実行部 32,及び詳細解析評価部 33としての機能を実現させるプログラム コードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーションプログラムではなく O Sによって実現されてもよい。
なお、本実施形態としての記録媒体としては、上述したフレキシブルディスク， CD, DVD,磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスクのほ力、 ICカード， ROMカートリツ ジ，磁気テープ，パンチカード，コンピュータの内部記憶装置 (RAMや ROMなどの メモリ），外部記憶装置等や、バーコードなどの符号が印刷された印刷物等の、コンビ ユータ読取可能な種々の媒体を利用することもできる。

Claims

請求の範囲
[1] はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケ ージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージ の解析を行なうための第 1メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、 該全体解析モデル作成部によって作成された前記第 1メッシュデータを用いて前記 電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部と、
該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着 目はんだ接合部抽出部と、
該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について 、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して前記電子パッケ一 ジの信頼性の評価を行なう詳細解析部とをそなえ、
前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と 同一の体積，高さ，及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し、当該はん だ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第 1メッシュデータを作成 することを特徴とする、電子パッケージ評価装置。
[2] 前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみ を算出するとともに、
前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としての ひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接 合部として抽出することを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の電子パッケージ評 価装置。
[3] 前記電子パッケージの前記設計データを、 GUI (Graphical User Interface)を用い て作成する設計データ作成部をそなえて構成されて!ヽることを特徴とする、請求の範 囲第 1項または第 2項に記載の電子パッケージ評価装置。
[4] 複数種類の電子パッケージモデルを保持するパッケージモデル保持部をそなえ、 前記設計データ作成部が、前記パッケージモデル保持部における前記複数種類 の電子パッケージモデルの中力 選択された、前記電子パッケージの種類に対応す る電子パッケージモデルに基づ 、て、前記電子パッケージの前記設計データを作成 することを特徴とする、請求の範囲第 3項に記載の電子パッケージ評価装置。
[5] 前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータを含むと ともに、
前記設計データ作成部が、前記 GUIによって入力された前記代表寸法パラメータ の寸法値に基づいて前記電子パッケージの前記設計データを作成することを特徴と する、請求の範囲第 4項に記載の電子パッケージ評価装置。
[6] 前記複数種類の電子パッケージモデルが前記代表寸法パラメータの有効範囲を 含むとともに、
前記設計データ作成部が、前記 GUIによって入力された前記代表寸法パラメータ の寸法値が前記有効範囲内に入らない場合に、警告を発生する警告手段を備えて 構成されて ヽることを特徴とする、請求の範囲第 5項に記載の電子パッケージ評価装 置。
[7] 前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータの既定寸 法値を保持するとともに、
前記設計データ作成部が、前記代表寸法パラメータの前記既定寸法値に基づ 、 て前記電子パッケージの前記設計データを作成することを特徴とする、請求の範囲 第 4項に記載の電子パッケージ評価装置。
[8] 前記電子パッケージに使用されうる複数種類の材料に関する材料情報を保持する 材料情報保持部をそなえ、
前記全体解析実行部が、前記 GUIによって選択された前記材料情報に基づ 、て 前記解析を実行することを特徴とする、請求の範囲第 3項一第 7項のいずれか 1項に 記載の電子パッケージ評価装置。
[9] 前記詳細解析部が、
前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部につい て、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記第 1メッシュデータよりも高 精度な第 2メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成部と、
該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第 2メッシュデータに基づいて 前記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部と、 該詳細解析実行部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の 評価を行なう詳細解析評価部とをそなえて構成されて ヽることを特徴とする、請求の 範囲第 1項一第 8項のいずれか 1項に記載の電子パッケージ評価装置。
前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果としてのクリープ ひずみと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最 大値を用いて下記（1)式による計算を行なうことにより、前記電子パッケージの信頼 性としての寿命サイクルを算出することを特徴とする、請求の範囲第 9項に記載の電 子パッケージ評価装置。
[数 11]
( 1 )
2 v ど (I J
但し、 N：寿命サイクル
f
Δ ε ：非線形ひずみの最大値
m
ε η:定数
0，
[11] 前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果に基づいて算出 した前記寿命サイクルに基づ 、て、前記電子パッケージの信頼性としての前記電子 ノ ッケージの破壊の有無を判定することを特徴とする、請求の範囲第 10項に記載の 電子パッケージ評価装置。
[12] はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケ ージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージ の解析を行なうための第 1メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、 該全体解析モデル作成部によって作成された前記第 1メッシュデータを用いて前記 電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部と、
該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着 目はんだ接合部抽出部と、
該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について 、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行する詳細解析部と、 該詳細解析部による解析の結果として算出される前記電子パッケージの寿命サイ クルが所定範囲内となるように前記電子パッケージの前記設計データを変更する寿 命サイクル最適化部とをそなえ、
前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と 同一の体積，高さ，及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し、当該はん だ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第 1メッシュデータを作成 することを特徴とする、電子パッケージ最適化装置。
[13] 前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみ を算出するとともに、
前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としての ひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接 合部として抽出することを特徴とする、請求の範囲第 12項に記載の電子パッケージ 最適化装置。
[14] 前記寿命サイクル最適化部が、前記詳細解析部による解析の結果に基づいて前 記電子パッケージの前記設計データに含まれる項目をパラメータとした近似多項式 を実験計画法により構築し、前記近似多項式に基づ!、て前記設計データの前記パラ メータを変更することを特徴とする、請求の範囲第 12項または第 13項に記載の電子 パッケージ最適化装置。
[15] はんだ接合部を有する電子パッケージを評価するための機能をコンピュータに実 現させるための電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記 録媒体であって、
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記電子パッケージの設計データに基づ 、て、前記電子パッケージを構成する各 部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうため の第 1メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部、
該全体解析モデル作成部によって作成された前記第 1メッシュデータを用いて前記 電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部、 該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着 目はんだ接合部抽出部、及び、
該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について 、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して前記電子パッケ一 ジの信頼性の評価を行なう詳細解析部として、前記コンピュータを機能させるとともに 前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と 同一の体積，高さ，及び接合面積を有するはんだ接合部モデルを作成し、当該はん だ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第 1メッシュデータを作成 するように、前記コンピュータを機能させることを特徴とする、電子パッケージ評価プ ログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
[16] 前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみ を算出するように前記コンピュータを機能させるとともに、
前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としての ひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接 合部として抽出するように前記コンピュータを機能させることを特徴とする、請求の範 囲第 15項に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能 な記録媒体。
[17] 前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記電子パッケージの前記設計データを、 GUI (Graphical User Interface)を用い て作成する設計データ作成部として、前記コンピュータを機能させることを特徴とする 、請求の範囲第 15項または第 16項に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録 したコンピュータ読取可能な記録媒体。
[18] 前記電子パッケージ評価プログラムが、前記コンピュータを前記詳細解析部として 機能させる際に、
前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部につい て、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記第 1メッシュデータよりも高 精度な第 2メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成部、 該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第 2メッシュデータに基づいて 前記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部、及び、
該詳細解 N析 f実行部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の 評価を行なう詳細 2解析評価部として、前記コンピュータを機能させることを特徴とする 、請求の範囲第 15項一第 17項のいずれ力 1項に記載の電子パッケージ評価プログ ラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果としてのクリープ ひずみと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最 大値を用いて下記（1)式による計算を行なうことにより、前記電子パッケージの信頼 性としての寿命サイクルを算出するように前記コンピュータを機能させることを特徴と する、請求の範囲第 18項に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンビ ユータ読取可能な記録媒体。
[数 12]
Figure imgf000035_0001
但し、 N：寿命サイクル
f
Δ ε ：非線形ひずみの最大値
m
ε ， η:定数
0
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果に基づいて算出 した前記寿命サイクルに基づ 、て、前記電子パッケージの信頼性としての前記電子 パッケージの破壊の有無を判定するように前記コンピュータを機能させることを特徴と する、請求の範囲第 19項に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンビ ユータ読取可能な記録媒体。
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