專利名稱：分析裝置、分析方法以及分析程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用有限單元法對分析對象物進行結(jié)構(gòu)分析的分析裝置、分析方法以及分析程序。
背景技術(shù)：
利用掩模技術(shù)在基板上形成了集成電路圖案的印刷布線基板，使用于電
子設(shè)備的母板(motherboard)等。這樣的掩模技術(shù)公開在專利文獻1等中。
但是，在將電子部件(例如，LSI: Large Scale Integration (大規(guī)模集成電路))安裝在印刷布線基板上的回流焊工藝中，根據(jù)其溫度條件，有時在印刷布線基板上發(fā)生彎曲。若發(fā)生這樣的彎曲，則在電子部件的凸塊接合部等處會發(fā)生未接觸及短路等，導(dǎo)致產(chǎn)品的成品率下降。
因此，想出了如下技術(shù)將計算機輔助設(shè)計(CAD: Computer AidedDesign)系統(tǒng)和有限單元法組合起來對印刷布線基板進行結(jié)構(gòu)分析，從而事先預(yù)測在如上所述的印刷布線基板上發(fā)生的彎曲(專利文獻2、 3、 4)。根據(jù)這些現(xiàn)有技術(shù)，通過事先進行預(yù)測，能夠設(shè)計出在安裝過程中所產(chǎn)生的彎曲程度小的印刷布線基板。
然而，即使利用這些現(xiàn)有技術(shù)也不能以足夠的精度進行預(yù)測，從而無法充分地抑制在安裝過程中發(fā)生的彎曲。
在專利文獻5中也公開了相關(guān)的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)所期望的目的。但是，難以充分地抑制在安裝過程中發(fā)生的彎曲。
專利文獻1: JP特開平9-218032號公報
專利文獻2: JP特開2004-13437號公報
專利文獻3: JP特許第3329667號公報
專利文獻4: JP特開2000-231579號公報
專利文獻5: JP特開2006-209629號公報

發(fā)明內(nèi)容
5本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠進行高精度的預(yù)測且能夠充分地驗證 在安裝過程中發(fā)生的彎曲的分析裝置、分析方法以及分析程序。
本申請的發(fā)明人等為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題而進行了研究，其結(jié)果， 發(fā)現(xiàn)了如下的情況盡管印刷布線基板采用將樹脂浸漬在玻璃纖維中所得到 的復(fù)合板材，但在現(xiàn)有技術(shù)中，將這樣的復(fù)合板材的材料物理特性視為均勻。 在這樣的復(fù)合板材中，在樹脂的玻化溫度以上的溫度范圍內(nèi)，只有樹脂暫時 被流化以使應(yīng)力得以緩解。因此，在?；瘻囟惹昂笏憩F(xiàn)出的材料物理特性 的變化狀況很復(fù)雜。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，無法預(yù)測這樣的變化狀況，在玻 化溫度前后的預(yù)測精度較低。
因此，本申請的發(fā)明人等基于這樣的觀點反復(fù)進行了專心研究，其結(jié)果， 想到了如下所示發(fā)明的各種形態(tài)。
本發(fā)明的分析裝置具有分割部，其用于將分析對象物分割成多個單元; 模擬部，其利用上述單元，對上述分析對象物在任意溫度范圍內(nèi)的變化狀況 進行模擬分割部。還具有假設(shè)部，該假設(shè)部在上述多個單元中，在相鄰的多 個單元中的一個含有在上述溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧锨伊硪粋€由在 上述溫度范圍內(nèi)不具有?；瘻囟鹊牟牧蠘?gòu)成的情況下，假設(shè)這兩個單元之間 的摩擦系數(shù)小于1。在上述假設(shè)部進行了假設(shè)的情況下，上述模擬部利用進 行過假設(shè)后的摩擦系數(shù)。
在本發(fā)明的分析方法中，將分析對象物分割成多個單元，然后，利用上 述單元，對上述分析對象物在任意溫度范圍內(nèi)的變化狀況進行模擬。在上述 多個單元中，在相鄰的多個單元中的一個含有在上述溫度范圍內(nèi)具有?；瘻?度的材料且另一個由在上述溫度范圍內(nèi)不具有?；瘻囟鹊牟牧蠘?gòu)成的情況 下，假設(shè)這兩個單元之間的摩擦系數(shù)小于1。而且，在上述模擬中，在進行 了上述假設(shè)的情況下，利用進行過假設(shè)后的摩擦系數(shù)。
本發(fā)明的分析程序使計算機執(zhí)行如下步驟分割工序，將分析對象物分 割成多個單元；模擬工序，利用上述單元，對上述分析對象物在任意溫度范 圍內(nèi)的變化狀況進行模擬。另外，分析程序還使計算機執(zhí)行假設(shè)工序，在該 假設(shè)工序中，在上述多個單元中，在相鄰的多個單元中的一個含有在上述溫 度范圍內(nèi)具有玻化溫度的材料且另一個由在上述溫度范圍內(nèi)不具有?；瘻?度的材料構(gòu)成的情況下，假設(shè)這兩個單元之間的摩擦系數(shù)小于1。而且，在上述模擬工序中，在上述假設(shè)工序中進行了假設(shè)的情況下，利用進行過假設(shè) 后的摩擦系數(shù)。
此外，單元不僅可以經(jīng)過細分化來得到，也可以通過將經(jīng)過細分化所得 到的多個單元進行匯總來獲得。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)分析裝置的分析對象物的例子的圖。
圖2是表示印刷布線基板1的要裝載電子部件的一面的圖。 圖3是表示本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)分析裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖4是表示材料物理特性表332的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子的圖。 圖5是表示厚度表333的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子的圖。 圖6是表示結(jié)構(gòu)分析裝置30的結(jié)構(gòu)的功能框圖。 圖7是表示本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)分析裝置30的動作的流程圖。 圖8A是表示作為有限單元的立方體的圖。 圖8B是表示單元分割數(shù)據(jù)334的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子的圖。 圖9是表示用于生成網(wǎng)格數(shù)據(jù)335的方法的流程圖。 圖IO是表示用于生成層壓殼數(shù)據(jù)(Laminated Shell Data) 336的方法的 流程圖。
圖11是表示層壓殼數(shù)據(jù)336的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子的圖。
圖12A是表示分析對象物的俯視圖。
圖12B是表示沿著圖12A中的I-I線的剖面圖。
圖13是表示實際進行的分析(模擬)結(jié)果的曲線圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖具體說明本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)分 析裝置是對印刷布線基板等進行結(jié)構(gòu)分析的裝置。即，該結(jié)構(gòu)分析裝置進行 結(jié)構(gòu)分析的對象物(分析對象物)是印刷布線基板等。
首先，對分析對象物進行說明。圖1是表示本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)分析 裝置的分析對象物的例子的圖。
在該例子中，分析對象物包括印刷布線基板1以及包圍該印刷電路基板1的框架2。在印刷布線基板1和框架2之間存在分離槽3，在分離槽3的多 處設(shè)置有用于連接印刷布線基板1和框架2的肋條4。通過切斷肋條4，能 夠使印刷布線基板1和框架2分離。
印刷布線基板l、框架2以及肋條4具有多層結(jié)構(gòu)。具體而言，交互層 疊有多個的覆銅層壓板5和預(yù)浸料片(prepreg) 9，其中，該覆銅層壓板5 是在內(nèi)層板材8的兩表面上有選擇地形成有銅箔6而成的。將在玻璃纖維中 浸漬熱固化樹脂所得到的復(fù)合板材用作為內(nèi)層板材8以及預(yù)浸料片9。因此， 銅箔6的材料是導(dǎo)體，而內(nèi)層板材8以及預(yù)浸料片9的材料是電介質(zhì)。
通過在層疊了覆銅層壓板5和預(yù)浸料片9后進行加熱壓制，能夠得到上 述多層結(jié)構(gòu)。進而，在最外側(cè)的覆銅層壓板5的表面上，有選擇地形成有用 于防止附著焊錫的防焊層7。
另外，在印刷布線基板1上形成有通孔(via) 11。在通孔11的內(nèi)壁上 形成有電鍍膜10。通過該電鍍膜10來使多個布線層(銅箔6的層)相互連 接在一起。通孔ll的內(nèi)側(cè)是空腔，該空腔中存在空氣。
圖2是表示印刷布線基板1的要裝載電子部件的一面的圖。如圖2所示， 在要裝載電子部件的一面上，設(shè)置有通孔ll、 BGA (Ball Grid Array:球柵 陣列)接合部13、 SOP (Small Outline Package:小外形封裝)接合部14以 及QFP (Quad Flat Package:四方扁平封裝)接合部15等。另外，通孔ll、 BGA接合部13、 SOP接合部14以及QFP接合部15通過布線12來連接在 一起。此外，也可以設(shè)置有其他電子部件用的接合部以及布線等。
接著，對結(jié)構(gòu)分析裝置進行說明。圖3是表示本發(fā)明實施方式的結(jié)構(gòu)分 析裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
在本實施方式的結(jié)構(gòu)分析裝置30中，設(shè)置有控制部31、 RAM (Random Access Memory:隨機存取存儲器)32、存儲部33、外圍設(shè)備連接用接口 (外 圍設(shè)備I/F) 35、用于輸入信息的輸入部36以及用于顯示信息的顯示部37。 而且，控制部31、 RAM32、存儲部33、外圍設(shè)備I/F35、輸入部36以及顯 示部37，通過總線34來相互連接在一起。
控制部31具有CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)，執(zhí)行存 儲在RAM32中的程序，控制結(jié)構(gòu)分析裝置30所具有的各單元。
RAM32發(fā)揮存儲部的功能，在該存儲部中臨時存儲有結(jié)構(gòu)分析裝置30
8的處理中的運算結(jié)果以及程序。
作為存儲部33，例如采用硬盤、光盤、磁盤、閃存器等非易失性存儲介 質(zhì)，存儲部33用于存儲各種數(shù)據(jù)以及向RAM32中存儲之前的OS(Operating System:操作系統(tǒng))等程序等。在該存儲部33中，還存儲有將分析對象物 (印刷布線基板等)所含有的材料和其物理特性相對應(yīng)起來的材料物理特性 表332。進而，在該存儲部33中，還存儲有厚度表333，在該厚度表333中， 在分析對象物的表面上的通過二維坐標(圖1或圖2中的xy坐標)來確定 的點和該點處的分析對象物的厚度(在圖1中的z軸方向上的尺寸)相對應(yīng)。
外圍設(shè)備I/F35是用于連接外圍設(shè)備的接口。作為外圍設(shè)備I/F，例如， 可以列舉并行端口、 USB (Universal Serial Bus:通用串行總線)端口以及 PCI卡插槽。作為外圍設(shè)備，例如，可以列舉打印機、TV調(diào)諧器(TV timer)、 SCSI (Small Computer System Interface:小型計算機系統(tǒng)接口)設(shè)備、音頻 設(shè)備、驅(qū)動器裝置、存儲卡讀寫器、網(wǎng)絡(luò)接口卡、無線LAN卡、調(diào)制解調(diào) 器卡、鍵盤、鼠標以及顯示裝置。外圍設(shè)備和結(jié)構(gòu)分析裝置30之間的通信， 可以是有線通信或無線通信。
作為輸入部36，可以采用例如鍵盤、鼠標等用于輸入來自用戶的指示要 求的輸入裝置。
作為顯示部37，可以采用例如CRT (Cathode Ray Tube:陰極射線管)、 液晶顯示器等用于向用戶提示信息的顯示裝置。
而且，作為結(jié)構(gòu)分析裝置30，例如，可以采用臺式PC、筆記本型PC、 PDA (Personal Digital Assistance:個人數(shù)字助理)、服務(wù)器等。
在此，對材料物理特性表332以及厚度表333進行說明。圖4是表示材 料物理特性表332的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子的圖；圖5是表示厚度表333的數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)的例子的圖。
如圖4所示，在材料物理特性表332中，設(shè)置有"材料"欄和"物理特 性值列表"欄。在"材料"欄中，存儲有將構(gòu)成分析對象物的材料名稱轉(zhuǎn)換 成值或記號的數(shù)據(jù)。作為材料名稱，例如，可以列舉導(dǎo)體、復(fù)合板材以及空 氣。在"物理特性值列表"欄中，存儲有對存儲在"材料"欄中的材料的物 理特性值的羅列轉(zhuǎn)換成值或記號的數(shù)據(jù)。作為物理特性值，例如，可以列舉 介電常數(shù)、導(dǎo)磁率、電導(dǎo)率、磁阻以及密度。若參照這樣的材料物理特性表332，貝U只要"材料"被確定，就能夠得到其物理特性值。
如圖5所示，在厚度表333中，設(shè)置有"位置信息"欄和"厚度"欄。 在"位置信息"欄中存儲有二維坐標(圖1以及圖2中的xy坐標)，該二 維坐標是用于確定分析對象物的表面上的點的位置的信息。在"厚度"欄中 存儲有如下數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)是指，將存儲在"位置信息"欄中的位置處的結(jié)構(gòu) 分析時的厚度(在圖3中的z軸方向上的尺寸)，換算為在將設(shè)計時的分析 對象物的厚度設(shè)為100%的情況下的百分比的數(shù)據(jù)。例如，在設(shè)計階段的厚 度為5mm且在厚度表333中的"厚度"為80%的情況下，在將該點處的厚 度用于結(jié)構(gòu)分析時，將該點處的厚度修正為4mm。也可以用長度來指定"厚 度"，以代替用比例來指定"厚度"。
接著，對結(jié)構(gòu)分析裝置30的功能結(jié)構(gòu)進行說明。圖6是表示結(jié)構(gòu)分析 裝置30的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
結(jié)構(gòu)分析裝置30的控制部31具有第一生成部311、第一計算部312、 第二生成部313、第二計算部314以及第三生成部315。在本實施方式中， 這些各單元由控制部31的CPU以及該CPU所執(zhí)行的程序構(gòu)成，但也可以由 硬件構(gòu)成。
第一生成部311用于將分析對象物分割成多個有限單元，并生成將有限 單元的位置和材料相對應(yīng)起來的單元分割數(shù)據(jù)334。如圖3所示，將該單元 分割數(shù)據(jù)334存儲在存儲部33中。
第一計算部312用于定義并計算出多個網(wǎng)格，其中，該網(wǎng)格用于以大于 有限單元的單位對分析對象物進行分割。
第二生成部313用于虛構(gòu)出在導(dǎo)電材料(銅箔6)和復(fù)合板材(內(nèi)層板 材8以及預(yù)浸料片9)之間的界面上所存在的摩擦層，該摩擦層的厚度為"0" 且可使導(dǎo)電材料和復(fù)合板材之間的摩擦系數(shù)變?yōu)樾∮?的規(guī)定值，在此基礎(chǔ) 上生成網(wǎng)格數(shù)據(jù)335。關(guān)于生成網(wǎng)格數(shù)據(jù)335的方法的細節(jié)，將在后面進行 詳述。如圖3所示，該網(wǎng)格數(shù)據(jù)335存儲在存儲部33中。
第二計算部314利用結(jié)構(gòu)分析求解器、流體分析求解器以及沖擊分析求 解器等求解器(solver)，基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)335來計算在分析對象物所產(chǎn)生的 物理量，并輸出分析結(jié)果。即，第二計算部314對分析對象物的變化狀況進 行模擬。該模擬例如是在用戶所設(shè)定的任意溫度范圍內(nèi)進行的。另外，第二計算部314還可以基于第三生成部315所生成的層壓殼數(shù)據(jù)336來進行結(jié)構(gòu) 分析。
第三生成部315基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)，在二維坐標相同的網(wǎng)格的厚度方向上確 定同一材料連續(xù)的區(qū)間，由此生成將該連續(xù)的材料及連續(xù)的材料的厚度與網(wǎng) 格位置相對應(yīng)起來的層壓殼數(shù)據(jù)336。如圖3所示，將該層壓殼數(shù)據(jù)336存 儲在存儲部33中。
接著，對結(jié)構(gòu)分析裝置30的動作進行說明。圖7是表示本發(fā)明實施方 式的結(jié)構(gòu)分析裝置30的動作的流程圖。
首先，由用戶等向結(jié)構(gòu)分析裝置30提供用于確定分析對象物的形狀的 CAD數(shù)據(jù)。然后，第一生成部311基于所接收到的CAD數(shù)據(jù)，將分析對象 物分割成有限單元，并生成單元分割數(shù)據(jù)334 (步驟S1)。然后，在存儲部 33中存儲所生成的單元分割數(shù)據(jù)334。此時，第一生成部311采用立方體作 為有限單元。例如，若將CAD工具的CAD數(shù)據(jù)輸入至如富士通株式會社制 的"Poynting"等市場上出售的電磁場分析工具中，則能夠?qū)⒎治鰧ο笪?印 刷布線基板1以及框架2)分割成微小的立方體。圖8A是表示作為有限單 元的立方體的圖；圖8B是表示單元分割數(shù)據(jù)334的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的例子的圖。
如圖8A所示，第一生成部311將分析對象物分割成微小的立方體70。 此時，各立方體70(有限單元)的大小是能夠確定其材料的程度的大小。艮P， 針對一個立方體70，將其大小設(shè)為僅能夠確定一個圖4所示的"材料"的大 小，使得在一個立方體70內(nèi)不含有2個以上的"材料"。因此，銅箔6的 厚度可能會與立方體70的高度一致，或者，銅箔6的厚度可能會與立方體 70的高度的倍數(shù)一致。
例如，通過確定立方體70的頂點坐標來確定各有限單元的位置。以下， 將立方體的頂點稱為節(jié)點，并根據(jù)厚度方向(z軸方向)上的位置，將其區(qū) 分為上方節(jié)點(第一節(jié)點71 第四節(jié)點74)和下方節(jié)點(第五節(jié)點75 第 八節(jié)點78)。
圖8B中的單元分割數(shù)據(jù)334包括"單元ID"、"層號碼"、"第一節(jié) 點" "第八節(jié)點"以及與"材料"相關(guān)的信息。 "單元ID"表示用于確定其有限單元的標識符。
在"層號碼"中存儲有用于確定層的號碼的標識符，其中，該層是指，
ii包含利用"單元ID"欄中示出的標識符來確定的有限單元的層。在此，將一 個層的厚度設(shè)為與層疊一個作為有限單元的立方體70的高度相等的量。因 此，具體地講，包含有限單元的層是通過各有限單元的上方節(jié)點(例如，第 一節(jié)點71)的z坐標以及其正下方的下方節(jié)點(例如，第五節(jié)點75)的z 坐標來決定的。
"第一節(jié)點" "第八節(jié)點"表示用于確定立方體70的各頂點的坐標， 其中，該立方體70是通過"單元ID"欄中示出的標識符來確定的有限單元。 此外，也可以不通過立方體70的頂點的坐標來確定有限單元的位置，而例 如通過第一節(jié)點71 (圖8A中的參)以及立方體70的一邊的長度來確定有 限單元的位置。
"材料"表示構(gòu)成有限單元的材料的名稱(圖4的材料表中的"材料")， 其中，該有限單元是通過"單元ID"欄中示出的標識符來確定的有限單元。 此外，如"單元ID"為"2" 、 "3"的圖8B中的有限單元那樣，在同一 材料連續(xù)的情況下，即使是"單元ID"不同，但"材料"有時會相同。
若生成了如上所述的單元分割數(shù)據(jù)334 (步驟S1)，則第一計算部312 定義用于以比第一生成部311所分割的有眼單元還大的單位分割分析對象物 的網(wǎng)格(步驟S2)。此時，第一計算部312首先將分割成有限單元的分析對 象物按層來進行劃分，掌握各層的二維平面(圖1中的xy坐標)上的布局 (layout)。接著，在該二維平面內(nèi)，以一個網(wǎng)格僅包含一種"材料"的方 式定義比有限單元大的網(wǎng)格。
接著，第二生成部313利用第一計算部312所定義的網(wǎng)格來生成網(wǎng)格數(shù) 據(jù)335 (步驟S3)。在此，參照圖9詳細說明步驟S3。圖9是表示生成網(wǎng)格 數(shù)據(jù)335的方法的流程圖。
第二生成部313首先針對在厚度方向上相鄰的任意兩個網(wǎng)格判斷它們是 否由不同的材料構(gòu)成(步驟S31) 。 g口，判斷該一組網(wǎng)格的"材料"是否不 同。
然后，第二生成部313在判斷為該一組網(wǎng)格由不同的材料構(gòu)成的情況下， 判斷是否一個網(wǎng)格由"導(dǎo)電材料"構(gòu)成且另一個網(wǎng)格由"在分析對象的溫度 范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊膹?fù)合板材"構(gòu)成(步驟S32)。此外，在以下的說明 中，將"在分析對象的溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊膹?fù)合板材"簡單記載為"復(fù)合板材"。
第二生成部313在判斷為一個網(wǎng)格由"導(dǎo)電材料"構(gòu)成且另一個網(wǎng)格由 "復(fù)合板材"構(gòu)成的情況下，定義為在它們的界面上存在摩擦層，該摩擦層 是厚度為"0"且使"導(dǎo)電材料"和"復(fù)合板材"之間的摩擦系數(shù)成為小于1 的規(guī)定值的摩擦層(步驟S33)。此時，例如，將摩擦系數(shù)設(shè)為從"1"減去 "復(fù)合板材"的DMA (Dynamic Mechanical Analysis:動態(tài)力學(xué)分析)溫度 掃描中的損失值(儲存彈性模量和損失彈性模量之比)所得到的值。在此， 值"1"是完全沒有摩擦?xí)r的損失值。這樣的摩擦系數(shù)是0.3至0.4左右，至 于其詳細值，只要根據(jù)"復(fù)合板材"及"導(dǎo)電材料"的種類等來先測定并預(yù) 先存儲在存儲部33中即可。另外，例如，采用"復(fù)合板材"的剪斷方向上 的損失值作為進行DMA溫度掃描的過程中所發(fā)生的損失值的值。其原因在 于，剪斷方向上的損失值，與力的作用軸為同一軸的拉伸方向以及壓縮方向 上的損失值不同，優(yōu)選作為如折曲及彎曲等力的作用軸為多個時的結(jié)構(gòu)物的 三位的常數(shù)(變形量以及應(yīng)力的常數(shù)等)。步驟S33的處理主要針對內(nèi)層板 材8或預(yù)浸料片9和銅箔6之間的界面進行。
另一方面，若在步驟S32中判斷為至少一個網(wǎng)格由"導(dǎo)電材料"或"復(fù) 合板材"構(gòu)成，則第二生成部313判斷對于全部網(wǎng)格的組合的判斷是否結(jié)束 (步驟S34)，若未結(jié)束，則返回步驟S31，對未結(jié)束的組合進行判斷。在 步驟S31中判斷為該一組網(wǎng)格由相同的材料構(gòu)成時，第二生成部313也進行 步驟S36的處理。
這樣，生成網(wǎng)格數(shù)據(jù)335。此外，第二生成部313在步驟S33之后也進 行步驟S34的處理。
若生成了網(wǎng)格數(shù)據(jù)334，則第二計算部314 —邊參照厚度表333 —邊對 厚度進行修正(步驟S4)。即，第二計算部314計算出對立方體70的邊長 乘以利用"厚度"來確定的比例所得到的數(shù)值作為各層的厚度。
接著，第二計算部314基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)335，利用求解器程序(剛性方程 式的求解法)來進行結(jié)構(gòu)分析(步驟S5)。此時，在步驟S4中厚度被修正 的情況下，第二計算部314釆用修正后的厚度得以反映的網(wǎng)格數(shù)據(jù)335。作 為求解器程序，例如，可以列舉結(jié)構(gòu)分析求解器、流體分析求解器以及沖擊 分析求解器，對分析對象物可進行導(dǎo)熱分析、熱應(yīng)力分析以及沖擊分析等。特別是，在本實施方式中，分析在安裝電子部件時印刷布線基板1上發(fā)生什 么樣的彎曲。
在本實施方式中，如上所述，假設(shè)在內(nèi)層板材8、預(yù)浸料片9等由復(fù)合 板材構(gòu)成的部分和銅箔6等由導(dǎo)電材料構(gòu)成的部分之間存在規(guī)定的摩擦層， 并在此基礎(chǔ)上進行分析。另一方面，在現(xiàn)有的方法中，將復(fù)合板材和導(dǎo)電材 料之間的摩擦系數(shù)始終設(shè)為1。由于存在這樣的區(qū)別，因此若采用本實施方 式，則能夠?qū)?fù)合板材在?；瘻囟惹昂蟮膹?fù)雜的變化狀況簡化并導(dǎo)入分析 中，從而能夠提高結(jié)構(gòu)分析的精度。即，能夠進行玻化溫度下的流動性增大 所引起的應(yīng)力緩解得以反映的結(jié)構(gòu)分析所需的計算。
此外，在進行結(jié)構(gòu)分析時，也可以使用層壓殼數(shù)據(jù)336來代替網(wǎng)格數(shù)據(jù) 335。在這樣的情況下，第三生成部315在步驟S3和步驟S4之間，生成層 壓殼數(shù)據(jù)336。圖10是表示生成層壓殼數(shù)據(jù)336的方法的流程圖。
第三生成部315首先基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)335生成二維殼模型(2D-shell-modd) (步驟S51) 。 二維殼模型是指，將位于不同的層的從第一節(jié)點71到第四節(jié) 點74為止的二維坐標相同的多個網(wǎng)格匯集并按照z坐標從小到大的順序依 次排列所得到的模型。即，二維殼模型是指，在將各層向xy平面投影時， 對重疊的多個網(wǎng)格進行匯集所得到的模型。
接著，第三生成部315在被匯集于二維網(wǎng)格模型中的各網(wǎng)格中，確定在 厚度方向(z軸方向)上連續(xù)的材料(步驟S52)。
然后，第三生成部315根據(jù)各材料連續(xù)的層數(shù)來計算各材料的厚度，并 生成層壓殼數(shù)據(jù)336 (步驟S53)。圖11是表示層壓殼數(shù)據(jù)336的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 的例子的圖。
圖11的層壓殼數(shù)據(jù)336包括與"二維網(wǎng)格ID"、"第一節(jié)點" "第 四節(jié)點"以及"材料及厚度列表"相關(guān)的信息。
"二維網(wǎng)格ID"表示在二維網(wǎng)格模型中用于確定將二維坐標相同的多個 網(wǎng)格匯集成一個所得到的網(wǎng)格的標識符。
"第一節(jié)點" "第四節(jié)點"表示用于確定網(wǎng)格的各頂點的二維坐標， 其中，該網(wǎng)格是通過"二維網(wǎng)格ID"欄中示出的標識符來所確定的網(wǎng)格。
"材料及厚度列表"表示將厚度方向上連續(xù)的材料的名 和其厚度作為 一對的列表。厚度可以是實際的長度，也可以是連續(xù)的層數(shù)。在后者的情況下，只要知道作為有限單元的立方體70的邊長，就能夠換算為實際的長度。 此外，在結(jié)構(gòu)分析時使用層壓殼數(shù)據(jù)336的情況下，在步驟S4中，第 二計算部314分別對與構(gòu)成網(wǎng)格的各材料對應(yīng)的"材料及厚度列表"內(nèi)的厚 度乘以在該網(wǎng)格中央的"厚度"(參照圖5的厚度表333)的比例作為該材 料的厚度。例如，針對圖11的"二維網(wǎng)格ID"為"1"的網(wǎng)格，若該網(wǎng)格中 央的"厚度"設(shè)定為80%，則第二計算部314將對與材料"Ml"對應(yīng)的厚 度"Til"乘以0.8所得到的值作為材料"Ml"的厚度。同樣地，針對"二 維網(wǎng)格ID"為"1"的網(wǎng)格所包含的其他材料"M2"以及"M3"，也將對 厚度"T12" 、 "T13"乘以0.8所得到的值作為材料"M2"以及"M3"的 厚度。
此外，可以僅將印刷布線基板1作為結(jié)構(gòu)分析裝置30的分析對象物。 另外，也可以將印刷布線基板1和/或框架2的一部分作為分析對象物。
接著，對本申請的發(fā)明人等實際進行的結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容以及結(jié)果進行說 明。圖12A是表示分析對象物的俯視圖；圖12B是沿著圖12A中的I-I線的 剖面圖。
在該結(jié)構(gòu)分析中采用了圖12A以及圖12B所示的分析對象物。至于該分 析對象物，在復(fù)合板材21上形成有銅箔22，在該銅箔22上形成有其他的復(fù) 合板材21以及其他的銅箔22。復(fù)合板材21的厚度是0.08mm，銅箔22的厚 度是0.012mm。而且，在上方的銅箔22上形成有厚度為0.384mm的復(fù)合板 材23。在復(fù)合板材23中嵌入有寬度為lmm、高度為0.012mm的多個銅箔 24，這些多個銅箔24在橫方向上的間隔為lmm，而且嵌入有兩層。下方的 銅箔24和上方的銅箔22之間的間隔是0.2mm，兩層銅箔24之間的間隔是 0.08mm。因此，上方的銅箔24和復(fù)合板材23的最外表面之間的距離是 0.08mm。另外，分析對象物的平面形狀是一邊的長度為100mm的正方形。
然后，利用結(jié)構(gòu)分析裝置30，對各種安裝溫度下的分析對象物進行了彎 曲量的分析。在該分析中，利用市場上出售的結(jié)構(gòu)分析軟件(ABAQUAS)， 對規(guī)定溫度下的應(yīng)力進行了分析，并基于應(yīng)力求出了彎曲量。其結(jié)果如圖13 所示。
如圖13所示，分析值大致與實測值相同。即，可以認為結(jié)構(gòu)分析的精 度高。在現(xiàn)有的方法中，分析值在極小值的附近比實測值小很多，但是，若利用本實施方式的結(jié)構(gòu)分析裝置30，則能夠防止發(fā)生這樣的偏差。這是因為 假設(shè)在復(fù)合板材23和銅箔24之間存在規(guī)定的摩擦層。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，假設(shè)含有在規(guī)定范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧系挠邢迒卧?由不具有?；瘻囟鹊牟牧蠘?gòu)成的有限單元之間的摩擦系數(shù)小于1，并在此基 礎(chǔ)上進行模擬，因此能夠使如復(fù)合板材等在規(guī)定溫度范圍內(nèi)具有玻化溫度的 材料的復(fù)雜的變化狀況得以反映。其結(jié)果，能夠進行高精度的分析。
1權(quán)利要求
1.一種分析裝置，其特征在于，具有分割部，其用于將分析對象物分割成多個單元，模擬部，其利用上述單元，對上述分析對象物在任意溫度范圍內(nèi)的變化狀況進行模擬，假設(shè)部，其在上述多個單元中，在相鄰的多個單元中的一個含有在上述溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧锨伊硪粋€由在上述溫度范圍內(nèi)不具有?；瘻囟鹊牟牧蠘?gòu)成的情況下，假設(shè)這兩個單元之間的摩擦系數(shù)小于1；在上述假設(shè)部進行了假設(shè)的情況下，上述模擬部利用進行過假設(shè)后的摩擦系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于，上述假設(shè)部假設(shè)在 上述兩個單元之間存在厚度為O且使上述兩個單元之間的摩擦系數(shù)小于1的 虛擬層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于，上述假設(shè)部將從1 減去特定值所得到的值作為上述摩擦系數(shù)，該特定值是指，對在上述溫度范 圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧线M行DMA溫度掃描的過程中所發(fā)生的損失值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分析裝置，其特征在于，上述假設(shè)部將在上 述溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧系募魯喾较蛏系膿p失值作為進行上述 DMA溫度掃描的過程中所發(fā)生的損失值的值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于，上述模擬部對上述 分析對象物的變形量進行模擬作為對于上述變化狀況的模擬。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于，在上述溫度范圍內(nèi) 具有?；瘻囟鹊牟牧鲜菬峁袒瘶渲?br> 7. —種分析方法，其特征在于， 包括分割工序，將分析對象物分割成多個單元，模擬工序，利用上述單元，對上述分析對象物在任意溫度范圍內(nèi)的變化 狀況進行模擬，假設(shè)工序，在上述多個單元中，在相鄰的多個單元中的一個含有在上述溫度范圍內(nèi)具有玻化溫度的材料且另一個由在上述溫度范圍內(nèi)不具有?；瘻囟鹊牟牧蠘?gòu)成的情況下，假設(shè)這兩個單元之間的摩擦系數(shù)小于1;在上述模擬工序中，在上述假設(shè)工序中進行了假設(shè)的情況下，利用進行 過假設(shè)后的摩擦系數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分析方法，其特征在于，在上述假設(shè)工序中， 假設(shè)在上述兩個單元之間存在厚度為0且使上述兩個單元之間的摩擦系數(shù)小 于1的虛擬層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分析方法，其特征在于，在上述假設(shè)工序中， 將從1減去特定值所得到的值作為上述摩擦系數(shù)，該特定值是指，對在上述 溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧线M行DMA溫度掃描的過程中所發(fā)生的損失 值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的分析方法，其特征在于，在上述假設(shè)工序中， 將在上述溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧系募魯喾较蛏系膿p失值作為進行 上述DMA溫度掃描的過程中所發(fā)生的損失值的值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分析方法，其特征在于，在上述模擬工序中， 對上述分析對象物的變形量進行模擬作為對于上述變化狀況的模擬。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的分析方法，其特征在于，在上述溫度范圍內(nèi) 具有?；瘻囟鹊牟牧鲜菬峁袒瘶渲?。
13. —種分析程序，其特征在于， 使計算機執(zhí)行如下工序分割工序，將分析對象物分割成多個單元，模擬工序，利用上述單元，對上述分析對象物在任意溫度范圍內(nèi)的變化 狀況進行模擬，假設(shè)工序，在上述多個單元中，在相鄰的多個單元中的一個含有在上述 溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧锨伊硪粋€由在上述溫度范圍內(nèi)不具有?；?溫度的材料構(gòu)成的情況下，假設(shè)這兩個單元之間的摩擦系數(shù)小于1;在上述模擬工序中，在上述假設(shè)工序中進行了假設(shè)的情況下，利用進行 過假設(shè)后的摩擦系數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的分析程序，其特征在于，在上述假設(shè)工序 中，假設(shè)在這兩個單元之間存在厚度為0且使上述兩個單元之間的摩擦系數(shù)小于1的虛擬層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的分析程序，其特征在于，在上述假設(shè)工序 中，將從1減去特定值所得到的值作為上述摩擦系數(shù)，該特定值是指，對在 上述溫度范圍內(nèi)具有?；瘻囟鹊牟牧线M行DMA溫度掃描的過程中所發(fā)生的 損失值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的分析程序，其特征在于，在上述假設(shè)工序 中，將在上述溫度范圍內(nèi)具有玻化溫度的材料的剪斷方向上的損失值作為進 行上述DMA溫度掃描的過程中所發(fā)生的損失值的值。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的分析程序，其特征在于，在上述模擬工序 中，對上述分析對象物的變形量進行模擬作為對于上述變化狀況的模擬。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的分析程序，其特征在于，在上述溫度范圍 內(nèi)具有玻化溫度的材料是熱固化樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種分析裝置、分析方法以及分析程序。第一生成部(311)將分析對象物分割成多個有限單元，并生成單元分割數(shù)據(jù)(334)。第一計算部(312)定義并計算出多個網(wǎng)格，該網(wǎng)格用于以比有限單元大的單位分割分析對象物。第二生成部(313)假設(shè)在導(dǎo)電材料和復(fù)合板材之間的界面上存在厚度為“0”且使導(dǎo)電材料和復(fù)合板材之間的摩擦系數(shù)變?yōu)樾∮?的規(guī)定值的摩擦層，并在此基礎(chǔ)上生成網(wǎng)格數(shù)據(jù)(335)。第二計算部(314)利用各種求解器，基于網(wǎng)格數(shù)據(jù)(335)來計算在分析對象物中產(chǎn)生的物理量，并輸出分析結(jié)果。即，第二計算部(314)對分析對象物的變化狀況進行模擬。在用戶設(shè)定的任意溫度范圍內(nèi)進行該模擬。
文檔編號G06F17/50GK101641699SQ20078005198
公開日2010年2月3日 申請日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者伊東伸孝, 水谷大輔 申請人:富士通株式會社