JP2004227337A

JP2004227337A - System, method and program for calculating thermal conductivity

Info

Publication number: JP2004227337A
Application number: JP2003015178A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Kamo; 友規加茂
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal conductivity calculating system capable of calculating the thermal conductivity of an accurate electronic board reflecting anisotropy even if the orientation of the wiring of a wiring layer is anisotropic. <P>SOLUTION: Board thermal conductivity is calculated in consideration of a wiring area rate and a wiring direction. Information for the electronic board including the information of a board shape of the electronic board having wiring layers, a wiring shape in the wiring layer, and a material forming the electronic board is obtained in information obtaining portions 11, 12, and D1. The board shape of the electronic board is divided into small zones in a board zone dividing portion 13. The wiring layers in the small zone are sampled for every divided small zone, and wiring patterns for every wiring layer of the sampled small zones are distinguished each other and are classified into each pattern in a pattern classifying portion (14). A wiring area rate for every wiring layer of the small zone is calculated in a wiring area rate calculating portion (15). Equivalent thermal conductivity for every wiring layer of the small zone is calculated based on a pattern sampled result and a wiring area rate for every wiring layer of the small zone in a wiring layer thermal conductivity calculating portion (16). Equivalent thermal conductivity for every small zone is calculated based on calculating results of thermal conductivity for every wiring layer of the small zone in an equivalent thermal conductivity calculating portion (17). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器構成部品のひとつである電子基板の等価熱伝導率の算出を行う装置および方法に関し、さらに詳細には電子基板に形成されている配線層の配線パターンの異方性を考慮した熱伝導率の算出装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子基板を使用した電子機器の設計においては、熱的評価を行うために電子機器を解析モデルに置き換え、有限要素法等を用いたコンピュータシミュレーションにより評価するようにしている。
コンピュータシミュレーションのための解析モデルへの置き換えの際に、電子機器を構成する部品の材質、形状、発熱量等の情報は、既知のデータとして取り扱われる。しかしながら、電子機器の構成部品のひとつである電子基板は、銅などの金属材料による配線パターンが形成される配線層とエポキシ樹脂からなる絶縁層とから構成されており、このうち配線層に含まれる銅等の金属の熱伝導率は、絶縁層を形成する樹脂の熱伝導率と比較すると数千倍程度高い上に、基板に形成された配線層の配線パターンは製品によって異なるため、電子基板の熱伝導率は配線パターンによって大きく変化することになり、電子基板の熱伝導率を算出することは困難であった。
【０００３】
この問題を解決するために、基板を複数の小領域群に分割し、それぞれ分割された領域の配線層における配線面積及び、配線層と絶縁層の厚みから基板の面内方向及び面直行方向の等価熱伝導率を求めて熱的評価を行う方法が開示されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
これによれば、面方向の熱伝導率λｐは以下の式によって算出される。
λｐ＝Ａ＋Ｂ（式１）
Ａ＝Σ（αｉ（λＡＰｉ＋λＢ（１−Ｐｉ）））：Σは配線層のみの総和
Ｂ＝Σ（αｉλＢ）：Σは絶縁層のみの総和
λＡ：配線材料の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
λＢ：絶縁体材料の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
αｉ：ｉ層目の材料の厚みが基板全厚に占める割合（Σαｉ＝１）
Ｐｉ：配線層の配線部分面積比
【０００５】
また、面直交方向の熱伝導率λｔは以下の式によって算出される。
λｔ＝１／（Ｃ＋Ｄ）（式２）
Ｃ＝Σ（αｉ／（λＡＰｉ＋λＢ（１−Ｐｉ）））：Σは配線層のみの総和
Ｄ＝Σ（αｉ／λＢ）：Σは絶縁層のみの総和
λＡ：配線材料の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
λＢ：絶縁体材料の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
αｉ：ｉ層目の材料の厚みが基板全厚に占める割合（Σαｉ＝１）
Ｐｉ：配線層の配線部分面積比
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１８０３９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
電子基板に形成される配線層の配線パターンには、上述したように基板ごとに向き（配線の向き）に違いがある。図３は基板の配線層の任意領域を模式的に示した図である。図３において３１は金属材料からなる配線部分、３２は樹脂材料からなる非配線部分（絶縁層）、Ａ、Ｂは熱の伝播方向である。
【０００８】
図３のように配線の向きが一方向である場合（この図のものでは配線はＢ方向に平行に形成されている）、例えばＡ方向から熱が伝わる場合、熱は配線部分３１及び非配線部分３２を交互に伝わることになる。この場合、熱は熱伝導率の低い非配線部分３２を必ず通過するため、熱の伝わり方が悪くなる。
一方、Ｂ方向から熱が伝わる場合、熱は熱伝導率の高い配線部分２１を通過して片側の辺から対向する辺まで伝わることができる。よって、Ａ方向から熱が伝わる場合よりもＢ方向から熱が伝わる場合の方が熱の伝わりは良好となる。
【０００９】
しかしながら、従来技術として参照した特許文献１の熱伝導率算出方法によると、基板を複数の小領域群に分割し、それぞれ分割された領域の配線層における配線面積、配線層と絶縁層の厚みから基板の面内方向の熱伝導率を求めるようにしているため、Ａ方向とＢ方向との熱伝導率は平均化されてしまう。
その結果、Ａ、Ｂ方向の熱伝導率は同一となってしまい、配線パターンに基板面内での向き（異方性）がある場合の、面内方向の熱伝導を正確に現わすことができなかった。
【００１０】
そこで、本発明は配線の向きや配線面積比の影響を考慮した基板の熱伝導率を算出することができる熱伝導率算出装置および熱伝導率算出方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の熱伝導率算出装置は、配線層を有する電子基板の基板形状、配線層内の配線形状、電子基板を構成する材料の情報を含む電子基板に関する情報を取得する情報取得部と、電子基板の基板形状を小領域群に分割する基板領域分割部と、分割された小領域ごとに小領域内の配線層を抽出し、抽出された小領域の配線層ごとに配線パターンを判別してパターン分類するパターン分類部と、小領域の配線層ごとの配線面積比を算出する配線面積比算出部と、小領域の配線層ごとのパターン分類結果および配線面積比に基づいて小領域の配線層ごとの等価熱伝導率を算出する配線層熱伝導率算出部と、小領域の配線層ごとの熱伝導率の算出結果に基づいて小領域ごとの等価熱伝導率を算出する等価熱伝導率算出部とを備えている。
【００１２】
この熱伝導率算出装置によれば、熱伝導率の算出に必要となる電子基板の基板形状の情報、配線層内の配線形状の情報、電子基板を構成する材料の情報を含む電子基板に関する情報を情報取得部が取得する。基板領域分割部は、情報取得部が取得した電子基板の基板形状を小領域群に分割する。そして、パターン分類部は、分割された小領域ごとに、その小領域内にある配線層を抽出する。電子基板が多層構造の場合は、小領域内に複数の配線層が存在しうるので各層それぞれを抽出する。そして抽出した小領域の配線層ごとに該当する配線パターンと判別し、パターンに分類分けする。
配線面積比算出部は、小領域の配線層ごとの配線面積比（各配線層内での配線部分である金属材料が占める割合）を算出する。
続いて、配線層熱伝導率算出部が、小領域の配線層ごとのパターン分類結果および配線面積比に基づいて、小領域の配線層ごとの等価熱伝導率を所定の算出式を用いて算出する。このときの算出式は、パターンごとに異なる算出式が定められており、この算出式を用いることにより異方性を考慮した等価熱伝導率が算出できる。
配線層熱伝導率算出部による算出結果に基づいて、等価熱伝導率算出部が小領域ごとの等価熱伝導率を算出する。
そして、すべての小領域の等価熱伝導率を求めて、重ね合わせることにより電子基板全体の等価熱伝導率を得ることができる。
【００１３】
ここで、基板領域分割部は、電子基板を小領域群に分割する際に、小領域が四角形のなるように分割するようにしてもよい。これにより、四角形の辺とＸＹＺ直交座標系の座標軸とを対応させることにより、パターン分類を容易に行うことができる。
【００１４】
また、パターン分類部は、配線層を抽出する際に画像情報として抽出するとともに、画像情報から得られる画素情報に基づいて配線パターンを判別することようにしてもよい。
また、配線面積比算出部は、配線面積比を算出する際に配線層を画像情報として抽出するとともに、配線層の画像情報から得られる画素情報に基づいて配線面積比を算出するようにしてもよい。
これらによれば、画素情報から簡単に配線パターンや配線面積比を算出することができる。
【００１５】
また、本発明は、別の観点から配線層を有する電子基板の基板形状、配線層内の配線形状、電子基板を構成する材料の情報を含む電子基板に関する情報を取得する情報取得工程と、電子基板を小領域群に分割する基板領域分割工程と、分割された小領域ごとに小領域内の配線層を抽出し、抽出された小領域の配線層ごとに配線パターンを判別してパターン分類するパターン分類工程と、小領域の配線層ごとの配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、小領域の配線層ごとのパターン分類結果および配線面積比に基づいて小領域の配線層ごとの等価熱伝導率を算出する配線層熱伝導率算出工程と、小領域の配線層ごとの熱伝導率の算出結果に基づいて小領域ごとの等価熱伝導率を算出する等価熱伝導率算出工程とからなることを特徴とする熱伝導率算出方法として捉えることができる。
【００１６】
また、本発明は、コンピュータに、配線層を有する電子基板の基板形状、配線層内の配線形状、電子基板を構成する材料の情報を含む電子基板に関する情報を取得する情報取得工程と、電子基板を小領域群に分割する基板領域分割工程と、分割された小領域ごとに小領域内の配線層を抽出し、抽出された小領域の配線層ごとに配線パターンを判別してパターン分類するパターン分類工程と、小領域の配線層ごとの配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、小領域の配線層ごとのパターン分類結果および配線面積比に基づいて小領域の配線層ごとの等価熱伝導率を算出する配線層熱伝導率算出工程と、小領域の配線層ごとの熱伝導率の算出結果に基づいて小領域ごとの等価熱伝導率を算出する等価熱伝導率算出工程とを実行させるためのプログラムとして捉えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱伝導率算出装置および熱伝導率算出方法の実施形態について説明する。本発明の熱伝導率算出装置は、入力装置、制御（演算）装置、出力装置、外部記憶装置からなるコンピュータシステムにより構成される。このコンピュータシステムを構成する具体的なハードウェア構成機器には、例えば以下のものが用いられる。すなわち、入力装置にはキーボード、マウスなどの入力機器、制御（演算）装置にはＣＰＵ、Ｉ／Ｏインタフェース、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されるコンピュータ本体、出力装置にはＬＣＤなどの表示機器、プリンタなど、外部記憶装置にはＨＤＤ、フロッピディスク、ＣＤＲＯＭなどが用いられる。
ただし、ハード構成はこれに限られることはなく、たとえばインターネットやＬＡＮなどによる通信機能を利用して複数のコンピュータ機器を接続したり、他の周辺機器を接続したりすることにより、操作性の優れたシステムを構築するようにしてもよい。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態である熱伝導率算出装置の構成を示すブロック図である。上記ハードウェアによって構成される熱伝導算出装置は、実行される各機能により、基板情報入力部１１、材料情報入力部１２、基板領域分割部１３、パターン分割部１４、配線面積算出部１５、配線層層熱伝導率算出部１６、等価熱伝導率算出部１７、出力部１８、制御部１９、ＣＡＤ情報データベースＤ１、材料情報データベースＤ２、出力結果データベースＤ３にブロック化して説明することができる。
【００１９】
基板情報入力部１１は、電子機器に用いられる電子基板の外形、基板に形成されるビアの位置や寸法、さらには配線層及び絶縁層の各々の厚み、配線層の配線位置や形状を示した配線形状等を入力する。
材料情報入力部１２は、配線層の配線部分の金属材料、非配線部分の樹脂材料、及び、絶縁層の樹脂材料の熱伝導率を入力する。
基板情報入力部１１と材料情報入力部１２とは、後述するＣＡＤ情報データベースＤ１、材料情報データベースＤ２とともに、電子基板に関する情報を取得する情報取得部として機能する。
基板領域分割部１３は、電子基板を小領域群（例えば四角形の小領域群）に分割する。小領域群への分割は、有限要素法などで用いられる公知の要素分割の手法を用いるのが好ましい。あるいは電子基板上に搭載する搭載部品の各投影領域と、その他の領域とに分割するようにしてもよい。
パターン分類部１４は、分割した小領域について、それぞれの小領域に存在する配線層を抽出し、抽出したそれぞれ配線層の配線の向き（配線形状）から、予め分類してある複数の「配線パターン」のいずれの配線パターンに該当するかを判別する。このようにして、抽出した配線層のそれぞれをいずれかの「配線パターン」に分類分けする。
配線面積比算出部１５は、抽出された配線層毎の配線面積比（各小領域における配線部分である金属材料が占める割合）を算出する。
配線層熱伝導率算出部１６は、小領域の配線層ごとの配線パターンの分類結果と、配線面積比とから抽出された配線層毎の面内方向、面直交方向の熱伝導率を算出する。
等価熱伝導率算出部１７は、配線層熱伝導算出部１６により算出された配線層毎の熱伝導率、絶縁層の熱伝導率、及びこれらの厚みから基板の分割された小領域の等価熱伝導率を算出する。
出力部１８は、算出された小領域の等価熱伝導率を出力する。
制御部１９は、上記各部間のデータの流れと処理動作とを制御する。
【００２０】
ＣＡＤ情報データベースＤ１は、ＣＡＤ装置で設計された電子基板の外形データ、電子基板に形成されたビアの位置や寸法のデータ、配線層、絶縁層の厚みのデータ、配線層の配線位置や配線形状（配線パターン）を示した配線形状のデータを参照データとして蓄積する。ＣＡＤ情報データベースＤ１に参照データとして蓄積することにより、同じ電子基板を用いる際に入力操作を省略することができる。
材料情報データベースＤ２は、基板構成材料（配線層、絶縁層の材料）に関する材料データ、これらの材料の熱伝導率に関するデータを参照データとして蓄積する。材料情報データベースＤ２に蓄積されたデータは、いつでも材料情報入力部１２で利用することができる。
出力結果データベースＤ３は、本装置によって算出された電子基板の等価熱伝導率のデータを蓄積する。
【００２１】
次に、上記各部によって実行される熱伝導度算出の処理動作について図を用いて説明する。図２は熱伝導度算出の処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、電子機器に使用される電子基板の外形データ、電子基板にビアが形成されている場合はビアの位置や寸法のデータを取得する。また、導電性材料で形成される配線層、樹脂材料で形成される絶縁層の各々の厚みデータ、配線層の配線位置や配線形状等を示した配線のデータを取得する。
これらの情報は、電子基板がＣＡＤ装置により設計されてＣＡＤ情報データベースＤ１に蓄積されている場合にはここから取得してもよいし、ＣＡＤ情報データベースＤ１に未蓄積である場合には新たに入力してもよい。
【００２２】
ステップＳ２では、配線層を構成する配線部分に使用されている金属材料、配線層の非配線部分に使用されている樹脂材料（絶縁層）のデータと、配線層以外の絶縁層を構成する樹脂材料の熱伝導率を取得する。これらの情報は材料情報データベースＤ２から取得、あるいは新たに入力するようにしてもよい。
【００２３】
ステップＳ３では、電子基板を小領域群に分割する。分割する方法は任意である。例えば、有限要素法などによるコンピュータシミュレーションを行うときに採用されている要素分割の手法を用いて小領域郡に分割してもよい。あるいは図４に示すように、電子基板の主要搭載部品の各投影領域４１、その他の領域４２に分割するようにしてもよい。ここでは、簡単化のため四角形の小領域に分割することとする。
【００２４】
ステップＳ４では、ステップＳ３で分割したそれぞれの小領域に存在する配線層を抽出し、それぞれの配線層の配線の向きから、抽出された配線層を配線向きパターンに分類する。
電子基板が四角形の小領域に分割されている場合、四角形の２つの直交する辺方向をＸＹ軸とするＸＹ直交座標系を定める。
その場合に、図５に示すように配線の向きがＸ軸と平行方向であって、Ｘ軸方向への熱の流れが大きいときの配線パターンを「Ｐ１」と分類する。また、図６に示すように配線の向きがＹ軸と平行方向であって、Ｙ軸方向の熱の流れが大きいときの配線パターンを「Ｐ２」と分類する。また、図７に示すように「Ｐ１」、「Ｐ２」のいずれのパターンにも属さず、配線の向きがＸ軸、Ｙ軸方向のいずれかに向いているとは判断できない状態であって、Ｘ軸、Ｙ軸方向のどちらか一方の熱の流れが大きいとは判断できない配線パターンを「Ｐ３」と分類する。
この分類は、後述するステップＳ６で配線層の熱伝導率を算出する際に用いられる。
【００２５】
上述した３つの配線パターンによる分類分けを行うときの実施例を、図を用いて説明する。ここでは電子基板の面内方向をＸ軸、Ｙ軸とし、面直行方向をＺ軸とする。
図８は電子基板を小領域に分割したときの１つの小領域を示す図である。図において８１は分割された小領域ｉの配線層ｊ（この小領域ｉはＺ軸方向に複数の配線層や絶縁層が積層された多層構造であってもよい）を示す。８２は小領域ｉの配線層ｊの一部に設けられている配線、８３〜８６はそれぞれ分割された小領域ｉの配線層ｊ８１の周囲を形成する４辺であり、辺８３と辺８５、辺８４と辺８６がそれぞれ対向する辺とする。
【００２６】
例えば分割された小領域ｉの配線層ｊ８１を画像情報として保有している場合、この画像情報をビットマップ等の画素情報に変換する。この時、配線が存在している画素部分と配線が存在していない画素部分とでは、配線情報についてそれぞれ異なる情報を有していることになる。そのため、辺８３〜辺８６の各辺を構成する画素について、配線が存在する画素であるか、配線が存在しない画素であるかを区別し、配線が存在する画素の数をカウントして、それぞれをＲａ〜Ｒｄとし、熱の流れのパターンを判別するための変数Ｒを定義する。
Ｒ＝（Ｒａ＋Ｒｃ）／（Ｒｂ＋Ｒｄ）（式３）
【００２７】
そして（式３）による計算結果がＲ＞１の場合、Ｒａ、Ｒｃをカウントした辺７３、辺７５を通過する配線が多い。つまり抽出した配線層は、Ｘ軸と平行方向に配線が集中している状態であるパターン「Ｐ１」であると分類することができる。
同様にＲ＜１の場合、抽出した配線層は、Ｙ軸と平行方向に配線が集中している状態であるパターン「Ｐ２」であると分類することができる、
また、Ｒ＝１の場合、抽出した配線層は、配線がＸ軸、Ｙ軸方向のいずれかに集中しているとは判断できない状態であって、Ｘ軸、Ｙ軸方向のどちらか一方の熱の流れが他方より大きいとは判断できないパターン「Ｐ３」であると分類することができる。
【００２８】
なお、Ｒの判断基準となる閾値は、必ずしも１であるとは限られず、例えば設計に応じて、Ｋ１＜Ｋ２となる２つの閾値Ｋ１、Ｋ２を設定し、Ｋ２＜Ｒの場合はパターン「Ｐ１」、Ｒ＜Ｋ１の場合はパターン「Ｐ２」、Ｋ１＜Ｒ＜Ｋ２の場合は、パターン「Ｐ３」であると分類できるような任意の値を設定してもよい。
【００２９】
ステップＳ５では、小領域の配線層毎の配線面積比を算出する。ここでいう配線面積比とは、任意の小領域ｉの配線層ｊ８１の域内で、配線８２を形成する金属材料（配線部分）が占める面積の割合である。ステップＳ４での例のように配線が「存在する」／「存在しない」のいずれであるかの情報が画素情報のなかに含まれている場合は、配線面積比は全ての画素から配線が存在する画素の画素数をカウントすることにより求めることができる。
【００３０】
ステップＳ６ではステップＳ４で求めたパターン「Ｐ１」〜「Ｐ３」と、ステップＳ５で求めた配線面積比とに基づいて、小領域ｉの配線層ｊ毎の面内方向（ＸＹ方向）、及び面直交方向（Ｚ方向）の熱伝導率を算出する。
ここで、面内方向の熱伝導率の算出に用いる式は、ステップＳ４で求めた配線向きパターンにより異なる。パターン「Ｐ１」の場合の、ｊ層目の配線層のＸ方向の等価熱伝導率λｊｘ、及びＺ方向の等価熱伝導率λｊｚは、
λｊｘ＝λｊｚ＝ＰｊλＡ＋（１−Ｐｊ）λＢ（式４）
Ｙ方向の等価熱伝導率λｊｙは、
λｊｙ＝λＡλＢ／（ＰｊλＡ＋（１−Ｐｊ）λＢ）（式５）
と現わすことができる。
【００３１】
また、パターン「Ｐ２」の場合の、ｊ層目の配線層のＸ方向の等価熱伝導率λｊｘは、
λｊｘ＝λＡλＢ／（ＰｊλＡ＋（１−Ｐｊ）λＢ）（式６）
Ｙ方向の等価熱伝導率λｊｙ、Ｚ方向の等価熱伝導率λｊｚは、
λｊｙ＝λｊｚ＝ＰｊλＡ＋（１−Ｐｊ）Λｂ（式７）
と現わすことができる。
【００３２】
また、パターン「Ｐ３」の場合の、ｊ層目の配線層のＸ方向の等価熱伝導率λｊｘ、Ｙ方向の等価熱伝導率λｊｙ、Ｚ方向の等価熱伝導率λｊｚは、
λｊｘ＝λｊｙ＝λｊｚ＝ＰｊλＡ＋（１−Ｐｊ）λＢ（式８）
λＡ：配線層を構成する配線部分の金属材料の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
λＢ：配線層を構成する非配線部分の絶縁体材料の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
Ｐｊ：配線層の配線部分面積比
の式を用いて算出することができる。
【００３３】
ステップ７ではステップ６で求めた、小領域ｉの配線層ｊ毎のＸＹＺ軸方向の等価熱伝導率と絶縁層の熱伝導率とから、小領域ｉのＸＹＺ軸方向等価熱伝導率を算出する。
ここで、Ｘ軸方向の等価熱伝導率λｘは、
λｘ＝Ａ＋Ｂ（式９）
Ａ＝Σαｊλｊｘ（Σは配線層のみの総和）
Ｂ＝ΣαｊλＢ（Σは絶縁層のみの総和）
Ｙ軸方向の等価熱伝導率λｙは、
λｙ＝Ｃ＋Ｂ（式１０）
Ｃ＝Σαｊλｊｙ（Σは配線層のみの総和）
Ｂ＝ΣαｊλＢ（Σは絶縁層のみの総和）
Ｚ軸方向の等価熱伝導率λｚは、
λｚ＝１／（Ｄ＋Ｅ）（式１１）
Ｄ＝Σαｊλｊｚ（Σは配線層のみの総和）
Ｅ＝ΣαｊλＢ（Σは絶縁層のみの総和）
λｊｘ、λｊｙ、λｊｚ：Ｓ６で求めた配線層のｊ層目のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
λＢ：絶縁層ｊ層目を構成する樹脂材料の熱伝導率［Ｗ／ｍｋ］
αｊ：Ｊ層目の材料の厚みが基板全厚に占める割合（Σαｊ＝１）
となる。
【００３４】
そして、ステップＳ４〜ステップＳ７の処理を繰り返してすべての小領域ｉの等価熱伝導率を算出する。このようにして得られた各小領域の熱伝導率を重ね合わせるようにして電子基板全体の等価熱伝導率を算出する。
【００３５】
なお、熱伝導率の算出結果は、表示装置に表示したり、プリンタで印刷したりするとともに、出力結果データベースＤ３に蓄積され、いつでも利用できるようにする。
このようにＳ１〜Ｓ７の各ステップを図２に示したフローチャートにしたがって順次実行することにより、基板の等価熱伝導率の算出を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば電子基板の形状、材料、基板に形成された配線パターンの形状に基づいて基板の面方向の等価熱伝導率を求めることができ、特に配線層の配線パターン（配線の向き）が異方性を有する場合であってもその異方性を反映した精度の高い電子基板の熱的評価を行うことができる。
また、この算出結果を用いることにより、基板の面方向の等価熱伝導率を考慮した解析モデルを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である熱伝導率算出装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施形態である熱伝導率算出方法の動作手順を説明するフローチャート。
【図３】電子基板上に形成された配線層の任意領域を示す模式図。
【図４】電子基板を小領域群に分割するときの一例を示す図。
【図５】電子基板の配線層の分類パターンＰ１を説明するための模式図。
【図６】電子基板の配線層の分類パターンＰ２を説明するための模式図。
【図７】電子基板の配線層の分類パターンＰ３を説明するための模式図。
【図８】電子基板の配線形状から分類パターンを決定する方法を説明するための模式図。
【符号の説明】
１１：基板情報入力部
１２：材料情報入力部
１３：基板領域分割部
１４：パターン分類部
１５：配線面積算出部
１６：パターン層熱伝導率算出部
１７：等価熱伝導率算出部
１８：出力部
１９：制御部
３１：金属材料からなる配線部分
３２樹脂材料からなる非配線部分
４１：主要搭載部品の投影領域
４２：主要搭載部品の投影面積以外の領域
８１：分割された小領域ｉの配線層ｊ
８２：配線
８３〜８６：小領域の配線層の周囲４辺[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for calculating an equivalent thermal conductivity of an electronic substrate, which is one of the components of an electronic device, and more particularly, considering anisotropy of a wiring pattern of a wiring layer formed on the electronic substrate. The present invention relates to an apparatus and a method for calculating thermal conductivity.
[0002]
[Prior art]
In the design of an electronic device using an electronic substrate, the electronic device is replaced with an analytical model in order to perform a thermal evaluation, and the electronic device is evaluated by computer simulation using a finite element method or the like.
At the time of replacement with an analysis model for computer simulation, information such as the material, shape, and calorific value of components constituting the electronic device is handled as known data. However, an electronic substrate, which is one of the components of an electronic device, includes a wiring layer on which a wiring pattern made of a metal material such as copper is formed and an insulating layer made of epoxy resin, and is included in the wiring layer. The thermal conductivity of metals such as copper is several thousand times higher than the thermal conductivity of the resin that forms the insulating layer, and the wiring pattern of the wiring layer formed on the board differs depending on the product. The thermal conductivity changes greatly depending on the wiring pattern, and it has been difficult to calculate the thermal conductivity of the electronic substrate.
[0003]
In order to solve this problem, the substrate is divided into a plurality of small region groups, and the wiring area of the divided regions in the wiring layer and the thickness of the wiring layer and the insulating layer are determined in the in-plane direction and the direction perpendicular to the surface of the substrate. A method for obtaining an equivalent thermal conductivity and performing a thermal evaluation is disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0004]
According to this, the thermal conductivity λp in the plane direction is calculated by the following equation.
λp = A + B (Equation 1)
A = {(αi (λAPi + λB (1-Pi))):} is the sum of only the wiring layers B = {(αiλB):} is the sum of the insulating layers only λA: Thermal conductivity of the wiring material [W / mk]
λB: thermal conductivity of insulator material [W / mk]
αi: the ratio of the thickness of the material of the i-th layer to the total thickness of the substrate (Σαi = 1)
Pi: wiring area ratio of wiring layer
The thermal conductivity λt in the direction perpendicular to the plane is calculated by the following equation.
λt = 1 / (C + D) (Equation 2)
C = {(αi / (λAPi + λB (1-Pi))):} is the sum of the wiring layers only D = {(αi / λB):} is the sum of the insulating layers only λA: The thermal conductivity of the wiring material [W / mk]
λB: thermal conductivity of insulator material [W / mk]
αi: the ratio of the thickness of the material of the i-th layer to the total thickness of the substrate (Σαi = 1)
Pi: Wiring part area ratio of wiring layer
[Patent Document 1]
JP 2000-180395 A
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the wiring pattern of the wiring layer formed on the electronic substrate has a different direction (direction of wiring) for each substrate. FIG. 3 is a diagram schematically showing an arbitrary region of the wiring layer of the substrate. In FIG. 3, 31 is a wiring portion made of a metal material, 32 is a non-wiring portion (insulating layer) made of a resin material, and A and B are directions of heat propagation.
[0008]
When the direction of the wiring is one direction as shown in FIG. 3 (the wiring is formed parallel to the direction B in this figure), for example, when heat is transmitted from the direction A, the heat is transferred to the wiring portion 31 and the non-wiring. The portion 32 will be transmitted alternately. In this case, since the heat always passes through the non-wiring portion 32 having a low thermal conductivity, the heat is not transmitted well.
On the other hand, when heat is transmitted from the direction B, the heat can be transmitted from the one side to the opposite side through the wiring portion 21 having high thermal conductivity. Therefore, when the heat is transmitted from the B direction, the heat is transmitted better than when the heat is transmitted from the A direction.
[0009]
However, according to the thermal conductivity calculation method of Patent Document 1 referred to as the prior art, the substrate is divided into a plurality of small area groups, and the wiring area in the wiring layer of each divided area and the thickness of the wiring layer and the insulating layer are determined. Since the thermal conductivity in the in-plane direction of the substrate is determined, the thermal conductivity in the A direction and the thermal conductivity in the B direction are averaged.
As a result, the thermal conductivity in the A and B directions becomes the same, and it is possible to accurately express the thermal conductivity in the in-plane direction when the wiring pattern has an orientation (anisotropic) in the substrate surface. could not.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermal conductivity calculating device and a thermal conductivity calculating method capable of calculating the thermal conductivity of a substrate in consideration of the influence of the wiring direction and the wiring area ratio.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The thermal conductivity calculating apparatus of the present invention made to solve the above-mentioned problem relates to an electronic substrate including information on a substrate shape of an electronic substrate having a wiring layer, a wiring shape in the wiring layer, and a material constituting the electronic substrate. An information acquisition unit for acquiring information; a substrate region division unit for dividing the substrate shape of the electronic substrate into small region groups; and a wiring layer in the small region for each divided small region. A pattern classification unit that determines a wiring pattern for each wiring layer and classifies the wiring pattern; a wiring area ratio calculation unit that calculates a wiring area ratio for each wiring layer in a small area; a pattern classification result and wiring for each wiring layer in a small area A wiring layer thermal conductivity calculator for calculating the equivalent thermal conductivity of each wiring layer in the small region based on the area ratio; and an equivalent heat conductivity for each small region based on the calculation result of the thermal conductivity of each wiring layer in the small region. Equivalent thermal conductivity for calculating conductivity And a detecting section.
[0012]
According to this thermal conductivity calculation device, information on the electronic substrate including information on the substrate shape of the electronic substrate, information on the wiring shape in the wiring layer, and information on the material constituting the electronic substrate required for calculating the thermal conductivity By the information acquisition unit. The substrate region dividing unit divides the substrate shape of the electronic substrate acquired by the information acquiring unit into small region groups. Then, for each divided small area, the pattern classification unit extracts a wiring layer in the small area. When the electronic substrate has a multilayer structure, each layer is extracted because a plurality of wiring layers may exist in a small area. Then, each of the extracted small regions is determined to be a corresponding wiring pattern for each wiring layer, and is classified into patterns.
The wiring area ratio calculation unit calculates a wiring area ratio of each small region wiring layer (a ratio of a metal material which is a wiring portion in each wiring layer).
Subsequently, the wiring layer thermal conductivity calculating unit calculates an equivalent thermal conductivity for each wiring layer in the small region using a predetermined calculation formula based on the pattern classification result and the wiring area ratio for each wiring layer in the small region. I do. At this time, a different calculation formula is determined for each pattern, and by using this calculation formula, an equivalent thermal conductivity in consideration of anisotropy can be calculated.
The equivalent thermal conductivity calculating unit calculates the equivalent thermal conductivity for each small area based on the calculation result by the wiring layer thermal conductivity calculating unit.
Then, the equivalent thermal conductivity of the entire electronic substrate can be obtained by obtaining the equivalent thermal conductivity of all the small regions and superimposing them.
[0013]
Here, when the electronic substrate is divided into small area groups, the substrate area dividing unit may divide the electronic board so that the small areas are square. Thus, the pattern classification can be easily performed by associating the sides of the rectangle with the coordinate axes of the XYZ orthogonal coordinate system.
[0014]
The pattern classification unit may extract the wiring layer as image information when extracting the wiring layer, and may determine the wiring pattern based on pixel information obtained from the image information.
Further, the wiring area ratio calculation unit may extract the wiring layer as image information when calculating the wiring area ratio, and may calculate the wiring area ratio based on pixel information obtained from the image information of the wiring layer. Good.
According to these, it is possible to easily calculate the wiring pattern and the wiring area ratio from the pixel information.
[0015]
Further, the present invention provides, from another viewpoint, an information acquisition step of acquiring information on an electronic substrate including information on a substrate shape of an electronic substrate having a wiring layer, a wiring shape in the wiring layer, and information on a material forming the electronic substrate. A substrate region dividing step of dividing the substrate into small region groups, extracting a wiring layer in the small region for each divided small region, discriminating a wiring pattern for each of the extracted small region wiring layers, and classifying the patterns. A pattern classification step, a wiring area ratio calculating step of calculating a wiring area ratio of each small area wiring layer, and an equivalent of each small area wiring layer based on the pattern classification result and the wiring area ratio of each small area wiring layer. A wiring layer thermal conductivity calculating step of calculating the thermal conductivity, and an equivalent thermal conductivity calculating step of calculating an equivalent thermal conductivity of each small area based on a calculation result of the thermal conductivity of each small area wiring layer. Characterized by It can be regarded as conductivity calculation method.
[0016]
The present invention also provides a computer with an information acquisition step of acquiring information on an electronic substrate including information on a substrate shape of an electronic substrate having a wiring layer, a wiring shape in the wiring layer, and a material constituting the electronic substrate. A substrate area dividing step of dividing the pattern into small area groups, extracting a wiring layer in the small area for each of the divided small areas, determining a wiring pattern for each wiring layer of the extracted small area, and classifying the pattern A classification step; a wiring area ratio calculating step of calculating a wiring area ratio of each wiring layer in the small region; and an equivalent heat of each wiring layer in the small region based on the pattern classification result and the wiring area ratio of each wiring layer in the small region. Conducting a wiring layer thermal conductivity calculating step of calculating conductivity and an equivalent thermal conductivity calculating step of calculating an equivalent thermal conductivity of each small area based on a calculation result of the thermal conductivity of each wiring layer in the small area. To make It can be regarded as a gram.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a thermal conductivity calculating device and a thermal conductivity calculating method of the present invention will be described. The thermal conductivity calculation device of the present invention is configured by a computer system including an input device, a control (calculation) device, an output device, and an external storage device. For example, the following hardware is used as a specific hardware component of the computer system. That is, the input device includes input devices such as a keyboard and a mouse, the control (arithmetic) device includes a CPU, an I / O interface, a ROM and a RAM, and the output device includes a display device such as an LCD and a printer. For example, an HDD, a floppy disk, a CDROM, or the like is used as the external storage device.
However, the hardware configuration is not limited to this. For example, by connecting a plurality of computer devices using a communication function such as the Internet or a LAN, or connecting other peripheral devices, the operability is improved. May be constructed.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a thermal conductivity calculating device according to one embodiment of the present invention. The heat conduction calculating device constituted by the hardware described above includes a board information input unit 11, a material information input unit 12, a substrate region dividing unit 13, a pattern dividing unit 14, a wiring area calculating unit 15, a wiring The layer thermal conductivity calculating unit 16, the equivalent thermal conductivity calculating unit 17, the output unit 18, the control unit 19, the CAD information database D1, the material information database D2, and the output result database D3 can be described by being blocked.
[0019]
The board information input unit 11 shows the outer shape of the electronic board used for the electronic device, the position and size of the via formed on the board, the thickness of each of the wiring layer and the insulating layer, and the wiring position and shape of the wiring layer. Enter the wiring shape, etc.
The material information input unit 12 inputs the thermal conductivity of the metal material of the wiring portion of the wiring layer, the resin material of the non-wiring portion, and the thermal conductivity of the resin material of the insulating layer.
The board information input unit 11 and the material information input unit 12 function together with a CAD information database D1 and a material information database D2, which will be described later, as an information acquisition unit for acquiring information on the electronic substrate.
The substrate region dividing unit 13 divides the electronic substrate into small region groups (for example, rectangular small region groups). It is preferable to use a known element division technique used in the finite element method or the like for division into small area groups. Alternatively, it may be divided into each projection area of the mounted component mounted on the electronic substrate and another area.
The pattern classification unit 14 extracts wiring layers existing in each of the divided small areas from the divided small areas, and determines a plurality of “wiring patterns” that have been classified in advance from the extracted wiring directions (wiring shapes) of the respective wiring layers. ”Is determined. In this way, each of the extracted wiring layers is classified into any one of “wiring patterns”.
The wiring area ratio calculation unit 15 calculates the wiring area ratio of each extracted wiring layer (the ratio of the metal material that is the wiring portion in each small region).
The wiring layer thermal conductivity calculation unit 16 calculates the thermal conductivity in the in-plane direction and the plane orthogonal direction for each wiring layer extracted from the classification result of the wiring pattern for each wiring layer in the small area and the wiring area ratio. .
The equivalent thermal conductivity calculating unit 17 calculates the equivalent thermal conductivity of the divided small region of the substrate from the thermal conductivity of each wiring layer, the thermal conductivity of the insulating layer, and the thickness calculated by the wiring layer thermal conductivity calculating unit 16. Calculate conductivity.
The output unit 18 outputs the calculated equivalent thermal conductivity of the small region.
The control unit 19 controls the flow of data between the units and the processing operation.
[0020]
The CAD information database D1 includes outline data of an electronic board designed by a CAD device, data of positions and dimensions of vias formed on the electronic board, data of thicknesses of wiring layers and insulating layers, wiring positions and wiring shapes of wiring layers. The wiring shape data indicating the (wiring pattern) is stored as reference data. By storing the data as reference data in the CAD information database D1, an input operation can be omitted when the same electronic substrate is used.
The material information database D2 accumulates, as reference data, material data on substrate constituent materials (materials of wiring layers and insulating layers) and data on thermal conductivity of these materials. The data stored in the material information database D2 can be used in the material information input unit 12 at any time.
The output result database D3 stores data on the equivalent thermal conductivity of the electronic board calculated by the present apparatus.
[0021]
Next, the processing operation of the thermal conductivity calculation performed by the above-described units will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing procedure for calculating the thermal conductivity.
In step S1, outer shape data of an electronic board used for an electronic device, and data of a position and a size of a via when a via is formed in the electronic board are obtained. In addition, thickness data of each of a wiring layer formed of a conductive material and an insulating layer formed of a resin material, and wiring data indicating a wiring position, a wiring shape, and the like of the wiring layer are obtained.
These pieces of information may be obtained from an electronic board designed by a CAD device and stored in the CAD information database D1, or may be newly input if the electronic board has not been stored in the CAD information database D1. May be.
[0022]
In step S2, data of the metal material used for the wiring portion forming the wiring layer, the data of the resin material (insulating layer) used for the non-wiring portion of the wiring layer, and the resin forming the insulating layer other than the wiring layer Get the thermal conductivity of the material. These pieces of information may be obtained from the material information database D2 or may be newly input.
[0023]
In step S3, the electronic substrate is divided into small area groups. The method of division is arbitrary. For example, division into small area groups may be performed by using an element division technique adopted when performing a computer simulation by a finite element method or the like. Alternatively, as shown in FIG. 4, the electronic substrate may be divided into projection regions 41 of main mounting components and other regions 42. Here, for the sake of simplicity, the area is divided into rectangular small areas.
[0024]
In step S4, the wiring layers existing in each of the small regions divided in step S3 are extracted, and the extracted wiring layers are classified into wiring direction patterns based on the wiring directions of the respective wiring layers.
When the electronic substrate is divided into rectangular small areas, an XY orthogonal coordinate system is defined in which two orthogonal sides of the square are XY axes.
In this case, as shown in FIG. 5, the wiring pattern when the direction of the wiring is parallel to the X-axis and the flow of heat in the X-axis direction is large is classified as “P1”. Also, as shown in FIG. 6, the wiring pattern when the direction of the wiring is parallel to the Y axis and the heat flow in the Y axis direction is large is classified as “P2”. Further, as shown in FIG. 7, the wiring does not belong to any of the patterns “P1” and “P2”, and the direction of the wiring cannot be determined to be in any of the X-axis and Y-axis directions. A wiring pattern that cannot be determined to have a large heat flow in one of the X-axis direction and the Y-axis direction is classified as “P3”.
This classification is used when calculating the thermal conductivity of the wiring layer in step S6 described below.
[0025]
An embodiment in which the above-described three wiring patterns are classified will be described with reference to the drawings. Here, the in-plane direction of the electronic substrate is defined as the X axis and the Y axis, and the direction perpendicular to the plane is defined as the Z axis.
FIG. 8 is a diagram showing one small area when the electronic substrate is divided into small areas. In the figure, reference numeral 81 denotes a wiring layer j of a divided small area i (this small area i may have a multilayer structure in which a plurality of wiring layers and insulating layers are stacked in the Z-axis direction). 82 is a wiring provided in a part of the wiring layer j of the small area i, and 83 to 86 are four sides forming the periphery of the divided wiring layer j81 of the small area i. The side 84 and the side 86 are opposite sides.
[0026]
For example, when the wiring layer j81 of the divided small area i is held as image information, this image information is converted into pixel information such as a bitmap. At this time, the pixel portion where the wiring exists and the pixel portion where the wiring does not exist have different pieces of wiring information. For this reason, the pixels constituting each of the sides 83 to 86 are discriminated as to whether the pixel has a wiring or not, and the number of pixels having a wiring is counted. Are defined as Ra to Rd, and a variable R for determining a heat flow pattern is defined.
R = (Ra + Rc) / (Rb + Rd) (Equation 3)
[0027]
When the calculation result of (Equation 3) satisfies R> 1, many wires pass through the sides 73 and 75 where Ra and Rc are counted. That is, the extracted wiring layer can be classified as the pattern “P1” in which the wiring is concentrated in the direction parallel to the X axis.
Similarly, when R <1, the extracted wiring layer can be classified as the pattern “P2” in which the wiring is concentrated in the direction parallel to the Y axis.
Further, when R = 1, the extracted wiring layer is in a state where it cannot be determined that the wiring is concentrated in any of the X-axis and Y-axis directions, and the extracted wiring layer is in one of the X-axis and Y-axis directions. The pattern can be classified as a pattern “P3” in which it cannot be determined that the heat flow is larger than the other.
[0028]
It should be noted that the threshold value used as a criterion for determining R is not necessarily 1; for example, two threshold values K1 and K2 satisfying K1 <K2 are set according to the design, and if K2 <R, the pattern “P1” is set. , An arbitrary value that can be classified as a pattern “P2” when R <K1 and a pattern “P3” when K1 <R <K2 may be set.
[0029]
In step S5, a wiring area ratio of each wiring layer in the small region is calculated. Here, the wiring area ratio is a ratio of an area occupied by a metal material (wiring portion) forming the wiring 82 in an area of the wiring layer j81 in an arbitrary small region i. When information indicating whether the wiring is “existing” or “not present” is included in the pixel information as in the example in step S4, the wiring area ratio is such that the wiring exists from all the pixels. It can be obtained by counting the number of pixels to be processed.
[0030]
In step S6, based on the patterns “P1” to “P3” obtained in step S4 and the wiring area ratio obtained in step S5, the in-plane direction (XY direction) and the plane The thermal conductivity in the orthogonal direction (Z direction) is calculated.
Here, the equation used for calculating the thermal conductivity in the in-plane direction differs depending on the wiring direction pattern obtained in step S4. In the case of the pattern “P1”, the equivalent thermal conductivity λjx in the X direction and the equivalent thermal conductivity λjz in the Z direction of the j-th wiring layer are:
λjx = λjz = PjλA + (1−Pj) λB (Equation 4)
The equivalent thermal conductivity λ zy in the Y direction is
λ zy = λAλB / (PjλA + (1−Pj) λB) (Equation 5)
Can be shown.
[0031]
In the case of the pattern “P2”, the equivalent thermal conductivity λjx in the X direction of the j-th wiring layer is:
λjx = λAλB / (PjλA + (1−Pj) λB) (Equation 6)
The equivalent thermal conductivity λJJ in the Y direction and the equivalent thermal conductivity λJJ in the Z direction are:
λ zy = λ zz = P j λ A + (1−P j) （b (Equation 7)
Can be shown.
[0032]
In the case of the pattern “P3”, the equivalent thermal conductivity λjx in the X direction, the equivalent thermal conductivity λzy in the Y direction, and the equivalent thermal conductivity λJJz in the Z direction of the j-th wiring layer are:
λjx = λji = λjz = PjλA + (1−Pj) λB (Equation 8)
λA: thermal conductivity [W / mk] of the metal material of the wiring portion constituting the wiring layer
λB: thermal conductivity [W / mk] of the insulator material in the non-wiring portion constituting the wiring layer
Pj: It can be calculated using the equation of the wiring area ratio of the wiring layer.
[0033]
In step 7, the XYZ-axis equivalent thermal conductivity of the small region i is calculated from the equivalent thermal conductivity in the XYZ-axis direction and the thermal conductivity of the insulating layer for each wiring layer j of the small region i obtained in step 6. .
Here, the equivalent thermal conductivity λx in the X-axis direction is
λx = A + B (Equation 9)
A = Σαjλjx (Σ is the sum of only the wiring layers)
B = ΣαjλB (Σ is the sum of only the insulating layers)
The equivalent thermal conductivity λy in the Y-axis direction is
λy = C + B (Equation 10)
C = {αjλJJy (Σ is the sum of wiring layers only)
B = ΣαjλB (Σ is the sum of only the insulating layers)
The equivalent thermal conductivity λz in the Z-axis direction is
λz = 1 / (D + E) (Equation 11)
D = Σαjλjz (Σ is the sum of wiring layers only)
E = ΣαjλB (Σ is the sum of only the insulating layers)
[lambda] jx, [lambda] zy, [lambda] jz: thermal conductivity [W / mk] in the X, Y, and Z-axis directions of the j-th wiring layer determined in S6.
λB: thermal conductivity [W / mk] of the resin material constituting the j-th insulating layer
αj: ratio of the thickness of the material of the J-th layer to the total thickness of the substrate (Σαj = 1)
It becomes.
[0034]
Then, the processing of steps S4 to S7 is repeated to calculate the equivalent thermal conductivity of all the small regions i. The equivalent thermal conductivity of the entire electronic substrate is calculated by superimposing the thermal conductivities of the small regions obtained in this manner.
[0035]
The calculation result of the thermal conductivity is displayed on a display device or printed by a printer, and is stored in the output result database D3 so that it can be used at any time.
As described above, by sequentially executing the steps S1 to S7 in accordance with the flowchart shown in FIG. 2, the equivalent thermal conductivity of the substrate can be calculated.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the equivalent thermal conductivity in the surface direction of the substrate can be obtained based on the shape and material of the electronic substrate and the shape of the wiring pattern formed on the substrate. Even when the pattern (direction of the wiring) has anisotropy, it is possible to perform a highly accurate thermal evaluation of the electronic substrate reflecting the anisotropy.
Also, by using this calculation result, it is possible to create an analysis model in consideration of the equivalent thermal conductivity in the plane direction of the substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a thermal conductivity calculating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation procedure of a thermal conductivity calculation method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing an arbitrary region of a wiring layer formed on an electronic substrate.
FIG. 4 is a view showing an example when an electronic substrate is divided into small area groups.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a classification pattern P1 of a wiring layer of an electronic substrate.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a classification pattern P2 of a wiring layer of the electronic substrate.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a classification pattern P3 of a wiring layer of the electronic substrate.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method of determining a classification pattern from a wiring shape of an electronic substrate.
[Explanation of symbols]
11: substrate information input unit 12: material information input unit 13: substrate region division unit 14: pattern classification unit 15: wiring area calculation unit 16: pattern layer thermal conductivity calculation unit 17: equivalent thermal conductivity calculation unit 18: output unit 19: Control unit 31: Wiring part 32 made of metal material Non-wiring part 41 made of resin material: Projected area 42 of main mounted component: Area other than projected area of main mounted component 81: Wiring layer of divided small area i j
82: Wirings 83 to 86: Four sides around the wiring layer in the small area

Claims

配線層を有する電子基板の基板形状、配線層内の配線形状、電子基板を構成する材料の情報を含む電子基板に関する情報を取得する情報取得部と、
電子基板の基板形状を小領域群に分割する基板領域分割部と、
分割された小領域ごとに小領域内の配線層を抽出し、抽出された小領域の配線層ごとに配線パターンを判別してパターン分類するパターン分類部と、
小領域の配線層ごとの配線面積比を算出する配線面積比算出部と、
小領域の配線層ごとのパターン分類結果および配線面積比に基づいて小領域の配線層ごとの等価熱伝導率を算出する配線層熱伝導率算出部と、
小領域の配線層ごとの熱伝導率の算出結果に基づいて小領域ごとの等価熱伝導率を算出する等価熱伝導率算出部とを備えたことを特徴とする熱伝導率算出装置。An information acquisition unit that acquires information about the electronic substrate including information on the substrate shape of the electronic substrate having the wiring layer, the wiring shape in the wiring layer, and the material constituting the electronic substrate,
A substrate region dividing unit that divides the substrate shape of the electronic substrate into small region groups,
A pattern classification unit that extracts a wiring layer in the small area for each divided small area, determines a wiring pattern for each wiring layer of the extracted small area, and classifies the pattern;
A wiring area ratio calculation unit that calculates a wiring area ratio for each wiring layer in the small region;
A wiring layer thermal conductivity calculation unit that calculates an equivalent thermal conductivity for each wiring layer in the small region based on the pattern classification result and the wiring area ratio for each wiring layer in the small region;
A thermal conductivity calculating device, comprising: an equivalent thermal conductivity calculating unit that calculates an equivalent thermal conductivity for each small region based on a calculation result of the thermal conductivity for each wiring layer in the small region.

基板領域分割部は、電子基板を小領域群に分割する際に、小領域が四角形となるように分割することを特徴とする請求項１に記載の熱伝導率算出装置。The thermal conductivity calculating device according to claim 1, wherein the substrate region dividing unit divides the electronic substrate into small regions when dividing the electronic substrate into small regions.

パターン分類部は、配線層を抽出する際に画像情報として抽出するとともに、画像情報から得られる画素情報に基づいて配線パターンを判別することを特徴とする請求項２に記載の熱伝導率算出装置。3. The thermal conductivity calculating device according to claim 2, wherein the pattern classification unit extracts the wiring pattern based on pixel information obtained from the image information while extracting the wiring layer as image information. .

配線面積比算出部は、配線面積比を算出する際に配線層を画像情報として抽出するとともに、配線層の画像情報から得られる画素情報に基づいて配線面積比を算出することを特徴とする請求項１に記載の熱伝導率算出装置。The wiring area ratio calculating unit extracts the wiring layer as image information when calculating the wiring area ratio, and calculates the wiring area ratio based on pixel information obtained from the image information of the wiring layer. Item 2. The thermal conductivity calculating device according to item 1.

配線層を有する電子基板の基板形状、配線層内の配線形状、電子基板を構成する材料の情報を含む電子基板に関する情報を取得する情報取得工程と、
電子基板の基板形状を小領域群に分割する基板領域分割工程と、
分割された小領域ごとに小領域内の配線層を抽出し、抽出された小領域の配線層ごとに配線パターンを判別してパターン分類するパターン分類工程と、
小領域の配線層ごとの配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、
小領域の配線層ごとのパターン分類結果および配線面積比に基づいて小領域の配線層ごとの等価熱伝導率を算出する配線層熱伝導率算出工程と、
小領域の配線層ごとの熱伝導率の算出結果に基づいて小領域ごとの等価熱伝導率を算出する等価熱伝導率算出工程とからなることを特徴とする熱伝導率算出方法。An information acquisition step of acquiring information about the electronic substrate including information on a substrate shape of the electronic substrate having the wiring layer, a wiring shape in the wiring layer, and a material constituting the electronic substrate,
A substrate region dividing step of dividing the substrate shape of the electronic substrate into small region groups,
A pattern classification step of extracting a wiring layer in the small region for each divided small region, discriminating a wiring pattern for each wiring layer of the extracted small region, and classifying the pattern,
A wiring area ratio calculating step of calculating a wiring area ratio for each wiring layer in the small region;
A wiring layer thermal conductivity calculating step of calculating an equivalent thermal conductivity for each wiring layer of the small region based on the pattern classification result and the wiring area ratio for each wiring layer of the small region;
An equivalent thermal conductivity calculating step of calculating an equivalent thermal conductivity for each small area based on a calculation result of the thermal conductivity for each wiring layer in the small area.

コンピュータに、配線層を有する電子基板の基板形状、配線層内の配線形状、電子基板を構成する材料の情報を含む電子基板に関する情報を取得する情報取得工程と、
電子基板の基板形状を小領域群に分割する基板領域分割工程と、
分割された小領域ごとに小領域内の配線層を抽出し、抽出された小領域の配線層ごとに配線パターンを判別してパターン分類するパターン分類工程と、
小領域の配線層ごとの配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、
小領域の配線層ごとのパターン分類結果および配線面積比に基づいて小領域の配線層ごとの等価熱伝導率を算出する配線層熱伝導率算出工程と、
小領域の配線層ごとの熱伝導率の算出結果に基づいて小領域ごとの等価熱伝導率を算出する等価熱伝導率算出工程とを実行させるためのプログラム。Computer, a substrate shape of an electronic substrate having a wiring layer, a wiring shape in the wiring layer, an information obtaining step of obtaining information about the electronic substrate including information on a material constituting the electronic substrate,
A substrate region dividing step of dividing the substrate shape of the electronic substrate into small region groups,
A pattern classification step of extracting a wiring layer in the small region for each divided small region, discriminating a wiring pattern for each wiring layer of the extracted small region, and classifying the pattern,
A wiring area ratio calculating step of calculating a wiring area ratio for each wiring layer in the small region;
A wiring layer thermal conductivity calculating step of calculating an equivalent thermal conductivity for each wiring layer of the small region based on the pattern classification result and the wiring area ratio for each wiring layer of the small region;
A program for executing an equivalent thermal conductivity calculating step of calculating an equivalent thermal conductivity for each small area based on a calculation result of the thermal conductivity for each wiring layer in the small area.