JP4401135B2 - 解析モデル作成装置 - Google Patents
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本発明は、シミュレーションにより電磁界解析、電波特性解析等の各種解析を行うための３次元構造の解析モデルの作成装置に関し、特に、回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報と、電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報に基づき３次元構造の解析モデルを作成する解析モデル作成装置に関するものである。
シミュレーションによる解析の代表的なものを挙げると、物体にかかる応力や熱伝導をみる構造解析、気流や熱流動をみる流体解析、電気信号の伝送波形や電磁界の状態をみる電磁界解析が挙げられる。いままでは構造解析と流体解析は物理的なモデルを作成して解析を行い、電磁界解析は電気的なモデルを作成して解析されていた。
ところが近年、電磁界解析においてＣＰＵ動作周波数がＧＨｚを越えるようになり、電気部品を電気的につないだだけのモデルの解析では実際の観測結果と合わなくなってきた。それは高周波動作させることにより配線まわりの３次元的な環境が結果に影響を及ぼすためである。
現在は２次元または３次元の構造モデルを作成し、これに配線や基板にあたる部分の物性値データを加えて解析モデルが作成され解析が行われている。
ところが近年、電磁界解析においてＣＰＵ動作周波数がＧＨｚを越えるようになり、電気部品を電気的につないだだけのモデルの解析では実際の観測結果と合わなくなってきた。それは高周波動作させることにより配線まわりの３次元的な環境が結果に影響を及ぼすためである。
現在は２次元または３次元の構造モデルを作成し、これに配線や基板にあたる部分の物性値データを加えて解析モデルが作成され解析が行われている。
例えば、特許文献１には、２次元設計データに厚み方向や、厚み寸法などの形状情報を付加して３次元化するとともに、解析処理に必要な特性情報を付加して２次元モデルに基づく第１の解析モデルを作成し、さらに、予め形状及び解析処理に必要な特性情報が付加・登録されたライブラリにパラメータを与えて３次元モデルを作成することにより追加要素の第２の解析モデルを作成し、これらの解析モデルを統合して３次元の解析モデルを作成することで、プリント基板、ＬＳＩパッケージ等に形成される回路パターンを解析可能なデータに変換する方法が開示されている。
また、特許文献２には、構造物の層毎の材料配置パターンと、各層厚さとを指定して構造物の２次元モデルを生成し、このモデルの層毎の材料配置パターンに対して、層毎に厚みを与えて材料配置パターンを立体化し、これを積層することで３次元モデルを生成し、このモデルを複数のボクセルに分割して、有限要素モデルを生成して、多層配線を有する半導体集積回路等の構造解析を行うようにした構造解析方法が開示されている。
特開平１１−６６１２２号公報
特開２００３−１６７９２９号公報
また、特許文献２には、構造物の層毎の材料配置パターンと、各層厚さとを指定して構造物の２次元モデルを生成し、このモデルの層毎の材料配置パターンに対して、層毎に厚みを与えて材料配置パターンを立体化し、これを積層することで３次元モデルを生成し、このモデルを複数のボクセルに分割して、有限要素モデルを生成して、多層配線を有する半導体集積回路等の構造解析を行うようにした構造解析方法が開示されている。
上記解析モデル作成および作成された解析モデルによる解析には以下の問題がある。
（１）配線などの３次元で表わされる部分は３次元の構造モデルに変換できるが、信号を送受信する回路素子は３次元構造モデルに変換できないため、送信回路素子であれば解析ツールが持つ限定された波源で代用、受信回路素子ならば抵抗で代用せざるをえず、回路素子が持つ電圧・電流特性が反映されずに解析の結果が実際の結果と異なってしまう。
（２）定型の配線パターンやビア、コネクタのような回路構成部品によってはＳパラメータと呼ばれる回路網パラメータにより特性が与えられている場合がある。これらをそのまま解析モデルに適用できないため３次元の図面から新たに解析モデルにあった構造モデルを作成しなければならない。
（３）電気的な図面のどのデータと物理的な図面のどのデータが関連しているのかを解析モデル作成者がそれぞれの図面をみて抽出しなければならない。そのため解析モデル作成者に電気的にも物理的にも知識が必要でモデル作成者のスキルの高低によって作成される解析モデルが変わってしまう。また作成するのに膨大な時間がかかる。
（４）解析モデルを自動的に作成しようとした場合、図面からのデータをそのまま取り込みモデル化をすると詳細に出来すぎてしまい解析モデルのデータ量が大きくなりすぎて解析にかかる時間は莫大なものとなってしまう。
特に、基板だけでなく、基板を囲む筐体も含めてモデル化し「電波特性解析」を行ったり、機器のほかに人体も含めてモデル化し「ＳＡＲ解析」（放射する電波が人体頭部にどれくらい吸収されるかという解析）などを行う場合、従来のモデル化手法ではモデルが詳細にできすぎて、解析時間にかかる時間が莫大となり、事実上解析することができない場合も起こり得る。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、基板を囲む筐体も含めてモデル化しても、莫大な時間を要することなく各種解析を行うことができ、また、解析モデル作成の熟練者でも初心者でも比較的短時間に同じモデルを作成することができる解析モデル作成装置を提供することである。
（１）配線などの３次元で表わされる部分は３次元の構造モデルに変換できるが、信号を送受信する回路素子は３次元構造モデルに変換できないため、送信回路素子であれば解析ツールが持つ限定された波源で代用、受信回路素子ならば抵抗で代用せざるをえず、回路素子が持つ電圧・電流特性が反映されずに解析の結果が実際の結果と異なってしまう。
（２）定型の配線パターンやビア、コネクタのような回路構成部品によってはＳパラメータと呼ばれる回路網パラメータにより特性が与えられている場合がある。これらをそのまま解析モデルに適用できないため３次元の図面から新たに解析モデルにあった構造モデルを作成しなければならない。
（３）電気的な図面のどのデータと物理的な図面のどのデータが関連しているのかを解析モデル作成者がそれぞれの図面をみて抽出しなければならない。そのため解析モデル作成者に電気的にも物理的にも知識が必要でモデル作成者のスキルの高低によって作成される解析モデルが変わってしまう。また作成するのに膨大な時間がかかる。
（４）解析モデルを自動的に作成しようとした場合、図面からのデータをそのまま取り込みモデル化をすると詳細に出来すぎてしまい解析モデルのデータ量が大きくなりすぎて解析にかかる時間は莫大なものとなってしまう。
特に、基板だけでなく、基板を囲む筐体も含めてモデル化し「電波特性解析」を行ったり、機器のほかに人体も含めてモデル化し「ＳＡＲ解析」（放射する電波が人体頭部にどれくらい吸収されるかという解析）などを行う場合、従来のモデル化手法ではモデルが詳細にできすぎて、解析時間にかかる時間が莫大となり、事実上解析することができない場合も起こり得る。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、基板を囲む筐体も含めてモデル化しても、莫大な時間を要することなく各種解析を行うことができ、また、解析モデル作成の熟練者でも初心者でも比較的短時間に同じモデルを作成することができる解析モデル作成装置を提供することである。
上記課題を本発明においては、以下のように解決する。
（１）回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報、および、電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込み、３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、３次元構造モデルを作成する。
また、部品種別をキーワードとして、３次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出し、抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する。そして、上記モデルと３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する。
また、上記において、３次元構造モデルに変換する条件、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデルに変換する条件、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデルに変換する条件、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する条件を設定したモデル変換対応表と、この変換対応表を参照して、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルを選択する判定部とを設け、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する。
（２）上記３次元構造モデルを作成する際、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺の方向ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある辺を直線に近似するスムージング加工を行う。
また、上記スムージング加工を行う際、解析目的に応じて、部品の種別ごとにスムージング加工の対象とする部品種別を登録したスムージング変換対応表を参照してスムージング変換形式を決定し、スムージング加工を行う。
（３）上記スムージング加工に際し、２つの要素を同一平面で近似し、それらの要素を囲む辺を直線で近似し、該直線で近似した各要素の辺を接続する点を削除する。
（１）回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報、および、電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込み、３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、３次元構造モデルを作成する。
また、部品種別をキーワードとして、３次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出し、抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する。そして、上記モデルと３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する。
また、上記において、３次元構造モデルに変換する条件、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデルに変換する条件、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデルに変換する条件、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する条件を設定したモデル変換対応表と、この変換対応表を参照して、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルを選択する判定部とを設け、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する。
（２）上記３次元構造モデルを作成する際、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺の方向ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある辺を直線に近似するスムージング加工を行う。
また、上記スムージング加工を行う際、解析目的に応じて、部品の種別ごとにスムージング加工の対象とする部品種別を登録したスムージング変換対応表を参照してスムージング変換形式を決定し、スムージング加工を行う。
（３）上記スムージング加工に際し、２つの要素を同一平面で近似し、それらの要素を囲む辺を直線で近似し、該直線で近似した各要素の辺を接続する点を削除する。
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）３次元構造モデルに変換しにくい部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換し、このモデルと３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成しているので、従来の解析モデルのように、モデルが詳細に出来すぎてしまい解析にかかる時間が莫大なものとなってしまうことがなく、従来の解析モデルに比べ、解析のための計算時間を大幅に短縮することができる。
（２）スムージング加工により、筐体の形状、プリント基板の形状、配線パターン等を単純化することで、解析目的に応じた細かさのモデルを作成することができ、筐体も含めてモデル化し「電波特性解析」や「ＳＡＲ解析」などを行う場合でも、計算時間が膨大になってしまうことがない。
また、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺の方向ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある辺を直線に近似することで、複雑な形状の筐体、プリント基板等の形状を単純化することができる。
さらに、２つの要素を同一平面で近似し、それらの要素を囲む辺を直線で近似する際、該直線で近似した各要素の辺を接続する点を削除することで、データ量を削減することができる。
（３）回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報、および、電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込み、３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させて解析モデルを作成しているので、解析モデル作成の熟練者でも初心者でも比較的短時間に同じモデルを作成することができる。
特に、モデル変換対応表やスムージング変換対応表を設け、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する際の変換形式や、スムージング加工をするときの加工形式を解析目的に応じて自動的に決定することで、熟練者でも初心者でも最適な解析モデルを作成することができる。
（１）３次元構造モデルに変換しにくい部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換し、このモデルと３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成しているので、従来の解析モデルのように、モデルが詳細に出来すぎてしまい解析にかかる時間が莫大なものとなってしまうことがなく、従来の解析モデルに比べ、解析のための計算時間を大幅に短縮することができる。
（２）スムージング加工により、筐体の形状、プリント基板の形状、配線パターン等を単純化することで、解析目的に応じた細かさのモデルを作成することができ、筐体も含めてモデル化し「電波特性解析」や「ＳＡＲ解析」などを行う場合でも、計算時間が膨大になってしまうことがない。
また、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺の方向ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある辺を直線に近似することで、複雑な形状の筐体、プリント基板等の形状を単純化することができる。
さらに、２つの要素を同一平面で近似し、それらの要素を囲む辺を直線で近似する際、該直線で近似した各要素の辺を接続する点を削除することで、データ量を削減することができる。
（３）回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報、および、電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込み、３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させて解析モデルを作成しているので、解析モデル作成の熟練者でも初心者でも比較的短時間に同じモデルを作成することができる。
特に、モデル変換対応表やスムージング変換対応表を設け、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する際の変換形式や、スムージング加工をするときの加工形式を解析目的に応じて自動的に決定することで、熟練者でも初心者でも最適な解析モデルを作成することができる。
図１は本発明の実施例の解析モデル作成装置のシステム構成例を示す図である。
同図において、１は処理装置、２は電気ＣＡＤデータを格納した記憶部、３は構造ＣＡＤデータを格納した記憶部であり、電気ＣＡＤデータ記憶部２には例えば同図に示すように、プリント基板の各層のトランジスタ、抵抗等の電気部品の回路記号、位置、配線ルートの信号名、配置、電気部品の接続関係などの電気的データが格納されている。また、構造ＣＡＤデータ記憶部３には、筐体の形状、寸法、物性値、プリント基板各層の形状、寸法、位置、配線の長さ、幅、物性値等の構造データが格納されている。
４〜６はそれぞれＶＩＡデータベース、コネクタデータベース、ケーブルデータベースであり、本解析モデルを作成するために事前に作成される。
ＶＩＡデータベース４には、解析対象となる機器のプリント基板に設けられたビアの形状、配置、接続関係等のデータが格納され、コネクタデータベース５には、解析対象となる機器に設けられたコネクタの形状、配置、配線ケーブルの接続関係等のデータが格納される。また、ケーブルデータベース６には、解析対象となる機器に使用されているケーブル形状、配置、接続関係、電気的特性等のデータが格納され、これらのデータベースに格納されたデータは部品名称などを検索キーとして、検索される。
同図において、１は処理装置、２は電気ＣＡＤデータを格納した記憶部、３は構造ＣＡＤデータを格納した記憶部であり、電気ＣＡＤデータ記憶部２には例えば同図に示すように、プリント基板の各層のトランジスタ、抵抗等の電気部品の回路記号、位置、配線ルートの信号名、配置、電気部品の接続関係などの電気的データが格納されている。また、構造ＣＡＤデータ記憶部３には、筐体の形状、寸法、物性値、プリント基板各層の形状、寸法、位置、配線の長さ、幅、物性値等の構造データが格納されている。
４〜６はそれぞれＶＩＡデータベース、コネクタデータベース、ケーブルデータベースであり、本解析モデルを作成するために事前に作成される。
ＶＩＡデータベース４には、解析対象となる機器のプリント基板に設けられたビアの形状、配置、接続関係等のデータが格納され、コネクタデータベース５には、解析対象となる機器に設けられたコネクタの形状、配置、配線ケーブルの接続関係等のデータが格納される。また、ケーブルデータベース６には、解析対象となる機器に使用されているケーブル形状、配置、接続関係、電気的特性等のデータが格納され、これらのデータベースに格納されたデータは部品名称などを検索キーとして、検索される。
７〜９はそれぞれＳＰＩＣＥデータベース、ＲＬＣデータベース、Ｓパラメータデータベースである。
解析対象となる機器において、３次元構造モデルに変換しにくい部品は、後述するように、ＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデル、Ｓパラメータに変換されるが、上記データベース７〜９には、これらのモデル、回路網パラメータが格納されている。
ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）モデルは、図２（ａ）に示すように半導体デバイスを含む回路をシミュレーションすることができる汎用電子回路シミュレーションプログラムであり、非線形直流回路、非線形回路の過渡現象、線形交流回路の解析を行うことができる。
ＲＬＣモデルは、ビア、コネクタ、配線パターンなどを図２（ｃ）に示すように、抵抗、コンデンサ、リアクタンスなどの線形回路素子からなる回路の接続関係で表したモデルである。また、Ｓパラメータは、ビア、コネクタ、配線パターン、ケーブルなどを図２（ｂ）に示すように、入力側の反射特性Ｓ１１、順方向側利得Ｓ２１、逆方向側利得ｓ１２、出力側の反射特性Ｓ２２で表したものであり、これらモデル、回路網パラメータは、本解析モデルを作成するために事前に作成される。
上記データベース７〜９は、図３に示すように、各部品に対応したＳＰＩＣＥ記述、抵抗値などが格納され、電気ＣＡＤにおけるＲ５０、ＦＩＬＴＥＲ１００、ＣＯＲＥ２０、ＩＣ３等の部品名称をキーワードとして検索される。
例えば、Ｒ５０の名称で電気ＣＡＤとＲＬＣデータベースが一致すれば、電気ＣＡＤの部品名称Ｒ５０の部品は、ＲＬＣデータベースに登録されている５０Ωに変換される。同様にＦＩＬＴＥＲ１００の名称で電気ＣＡＤとＳＰＩＣＥデータベースが一致すれば、電気ＣＡＤの部品名称ＦＩＬＴＥＲ１００の部品は、ＳＰＩＣＥデータベースに登録されているＳＰＩＣＥ記述に変換される。
解析対象となる機器において、３次元構造モデルに変換しにくい部品は、後述するように、ＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデル、Ｓパラメータに変換されるが、上記データベース７〜９には、これらのモデル、回路網パラメータが格納されている。
ＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）モデルは、図２（ａ）に示すように半導体デバイスを含む回路をシミュレーションすることができる汎用電子回路シミュレーションプログラムであり、非線形直流回路、非線形回路の過渡現象、線形交流回路の解析を行うことができる。
ＲＬＣモデルは、ビア、コネクタ、配線パターンなどを図２（ｃ）に示すように、抵抗、コンデンサ、リアクタンスなどの線形回路素子からなる回路の接続関係で表したモデルである。また、Ｓパラメータは、ビア、コネクタ、配線パターン、ケーブルなどを図２（ｂ）に示すように、入力側の反射特性Ｓ１１、順方向側利得Ｓ２１、逆方向側利得ｓ１２、出力側の反射特性Ｓ２２で表したものであり、これらモデル、回路網パラメータは、本解析モデルを作成するために事前に作成される。
上記データベース７〜９は、図３に示すように、各部品に対応したＳＰＩＣＥ記述、抵抗値などが格納され、電気ＣＡＤにおけるＲ５０、ＦＩＬＴＥＲ１００、ＣＯＲＥ２０、ＩＣ３等の部品名称をキーワードとして検索される。
例えば、Ｒ５０の名称で電気ＣＡＤとＲＬＣデータベースが一致すれば、電気ＣＡＤの部品名称Ｒ５０の部品は、ＲＬＣデータベースに登録されている５０Ωに変換される。同様にＦＩＬＴＥＲ１００の名称で電気ＣＡＤとＳＰＩＣＥデータベースが一致すれば、電気ＣＡＤの部品名称ＦＩＬＴＥＲ１００の部品は、ＳＰＩＣＥデータベースに登録されているＳＰＩＣＥ記述に変換される。
図１に戻り、１０は記憶部であり、本実施例の解析モデルを作成するための解析モデル作成プログラムや、後述する変換モデル対応表、スムージング変換対応表、スムージング許容値などを格納される。処理装置１は、上記解析モデル作成プログラムを実行して、上記電気ＣＡＤデータ記憶部２、構造ＣＡＤデータ記憶部３に格納された電気ＣＡＤデータ、構造ＣＡＤデータを読み込み、上記データベース４〜９から必要なデータ検索して解析モデルを作成し、作成された解析モデルを出力ファイル１１に出力する。
１２はキーボード、マウスなどの入力装置、１３は表示装置であり、入力装置１２からユーザは、例えば解析内容の種類（伝送波解析、電波解析など）、解析規模の種類（筐体を含む機器全体の解析、プリント板単体、プリント板複数の解析など）等の条件設定を行うことができる。また、表示装置１３で、作成される解析モデルなどを確認することができる。
１２はキーボード、マウスなどの入力装置、１３は表示装置であり、入力装置１２からユーザは、例えば解析内容の種類（伝送波解析、電波解析など）、解析規模の種類（筐体を含む機器全体の解析、プリント板単体、プリント板複数の解析など）等の条件設定を行うことができる。また、表示装置１３で、作成される解析モデルなどを確認することができる。
図４は本発明の第１の実施例の解析モデル作成装置の機能ブロック図である。
同図において、構造情報取り込み手段２１は、３次元構造ＣＡＤデータ２０から回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む。また、電気情報取り込み手段２２は、電気ＣＡＤデータ２３から電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む。
部品抽出手段２４は、部品種別をキーワードとして、３次元構造ＣＡＤデータ２０、電気ＣＡＤデータ２３から３次元構造モデルに変換する部分、３次元モデルに変換しにくい部分を抽出する。
連携手段２５は、３次元構造モデルに変換可能な部分について、電気ＣＡＤと構造ＣＡＤを結びつけるための信号名・部品名等の共通のキーワードを用いて、上記構造情報取り込み手段２１により取り込まれた構造データと、電気情報取り込み手段２２により取り込まれた電気情報を連携させる。
同図において、構造情報取り込み手段２１は、３次元構造ＣＡＤデータ２０から回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む。また、電気情報取り込み手段２２は、電気ＣＡＤデータ２３から電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む。
部品抽出手段２４は、部品種別をキーワードとして、３次元構造ＣＡＤデータ２０、電気ＣＡＤデータ２３から３次元構造モデルに変換する部分、３次元モデルに変換しにくい部分を抽出する。
連携手段２５は、３次元構造モデルに変換可能な部分について、電気ＣＡＤと構造ＣＡＤを結びつけるための信号名・部品名等の共通のキーワードを用いて、上記構造情報取り込み手段２１により取り込まれた構造データと、電気情報取り込み手段２２により取り込まれた電気情報を連携させる。
ここで、電気ＣＡＤデータ２３と構造ＣＡＤデータ２０を結びつけるための共通のキーワードとなる情報としては、次のものが考えられる。
電気ＣＡＤデータ２３において、各々の配線には信号名がつけられている。そしてそれぞれの配線に接続するドライバ部品やレシーバ部品には回路記号がつけられ、回路記号からどんな部品が使用されるかがわかるようになっている。またそれぞれの配線、部品はどの位置にあるかという位置情報を持つ。
一方構造ＣＡＤデータ２０は筐体の大きさや厚さといった寸法の情報のほかに、どんな材料でできているかという情報を持つ。これには比誘電率、比透磁率、導電率、密度などがあり一般に物性値とよばれる。基板の場合、基板自体は寸法のほかに基板の物性値の情報を持つ。また配線については長さ、幅、厚さ、物性値の情報を持ち、さらにどの信号の配線なのかという情報を持つ。
上記電気ＣＡＤデータ２３と、構造ＣＡＤデータ２０に共通に現れる配線情報と配線の物性値等を関連づけ、さらに回路記号との関連づけすることにより、部品と基板上の位置情報との関連が可能となる。
例えば、前記図１に示したように、電気ＣＡＤデータ記憶部２に、プリント基板層Ｌ１，Ｌ２，…についての電気部品、配線ルートなどの情報が格納され、構造ＣＡＤデータ記憶部３にプリント基板層Ｌ１，Ｌ２，…についての形状、寸法などの情報が格納されている場合、上記プリント基板層Ｌ１，Ｌ２等の名称を共通キーワードとして、電気ＣＡＤデータと構造ＣＡＤデータを関連付けることができる。
３次元構造モデル作成手段２６は、上記連携手段２５により連携された構造データと、電気情報から３次元構造モデルを作成する。
電気ＣＡＤデータ２３において、各々の配線には信号名がつけられている。そしてそれぞれの配線に接続するドライバ部品やレシーバ部品には回路記号がつけられ、回路記号からどんな部品が使用されるかがわかるようになっている。またそれぞれの配線、部品はどの位置にあるかという位置情報を持つ。
一方構造ＣＡＤデータ２０は筐体の大きさや厚さといった寸法の情報のほかに、どんな材料でできているかという情報を持つ。これには比誘電率、比透磁率、導電率、密度などがあり一般に物性値とよばれる。基板の場合、基板自体は寸法のほかに基板の物性値の情報を持つ。また配線については長さ、幅、厚さ、物性値の情報を持ち、さらにどの信号の配線なのかという情報を持つ。
上記電気ＣＡＤデータ２３と、構造ＣＡＤデータ２０に共通に現れる配線情報と配線の物性値等を関連づけ、さらに回路記号との関連づけすることにより、部品と基板上の位置情報との関連が可能となる。
例えば、前記図１に示したように、電気ＣＡＤデータ記憶部２に、プリント基板層Ｌ１，Ｌ２，…についての電気部品、配線ルートなどの情報が格納され、構造ＣＡＤデータ記憶部３にプリント基板層Ｌ１，Ｌ２，…についての形状、寸法などの情報が格納されている場合、上記プリント基板層Ｌ１，Ｌ２等の名称を共通キーワードとして、電気ＣＡＤデータと構造ＣＡＤデータを関連付けることができる。
３次元構造モデル作成手段２６は、上記連携手段２５により連携された構造データと、電気情報から３次元構造モデルを作成する。
一方、回路網パラメータ／モデル作成手段２７は、部品抽出手段２４により抜き出された３次元構造のモデルに変換しにくい部品を、回路網パラメータ、ＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデルに変換する。
モデル合成手段２８は、上記３次元構造モデル作成手段２６で作成された３次元構造モデルと、回路網パラメータ／モデル作成手段２７により変換されたモデルを合成し、解析モデル２９を生成する。
なお、上記回路網パラメータ、ＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデルへの変換は、解析モデルを最適なものにするため、後述するように、ユーザの指定により適切な回路網パラメータ／モデルが選択される。
モデル合成手段２８は、上記３次元構造モデル作成手段２６で作成された３次元構造モデルと、回路網パラメータ／モデル作成手段２７により変換されたモデルを合成し、解析モデル２９を生成する。
なお、上記回路網パラメータ、ＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデルへの変換は、解析モデルを最適なものにするため、後述するように、ユーザの指定により適切な回路網パラメータ／モデルが選択される。
図５は本発明の第２の実施例の解析モデル作成装置の機能ブロック図である。
本実施例は、前記図４に示したものにおいて、判定手段３０とモデル変換対応表３１を設け、解析モデルを最適なものにするため、条件入力手段３２からユーザの条件を入力し、判定手段３０が、モデル変換対応表３１を参照して、自動的に変換形式を決定するようにしたものである。
上記条件入力手段３２から、例えば以下のようなユーザの条件を入力する。
(i) 解析内容の種類：
伝送波形解析、電波解析（放射パターン解析、スペクトラム解析、Ｓパラメータ抽出など）
(ii)解析規模の種類：
プリント板単体、プリント板複数など
(iii) 特殊要件の種類：
接続方法（ケーブルの有無、コネクタ接続）
(iv)ユーザの特殊条件：
精度重視、解析時間短縮重視
本実施例は、前記図４に示したものにおいて、判定手段３０とモデル変換対応表３１を設け、解析モデルを最適なものにするため、条件入力手段３２からユーザの条件を入力し、判定手段３０が、モデル変換対応表３１を参照して、自動的に変換形式を決定するようにしたものである。
上記条件入力手段３２から、例えば以下のようなユーザの条件を入力する。
(i) 解析内容の種類：
伝送波形解析、電波解析（放射パターン解析、スペクトラム解析、Ｓパラメータ抽出など）
(ii)解析規模の種類：
プリント板単体、プリント板複数など
(iii) 特殊要件の種類：
接続方法（ケーブルの有無、コネクタ接続）
(iv)ユーザの特殊条件：
精度重視、解析時間短縮重視
判定手段３０は、上記入力された条件に応じて、モデル変換対応表３１を参照してＣＡＤから得たデータをどのような形式に変換したら良いかを自動的に選択する。
例えば、以下のように変換形式を選択する。
(i) ３次元構造モデルに変換
ＣＡＤの寸法や座標データをもとに３次元構造のモデルを作成する。例えば３次元構造モデルに変換するものとして、以下のものがあげられる。
・Ｓパラメータ抽出時のビア、コネクタ、ＩＣパッケージ、ケーブルのモデル
・伝送解析時のプリント基板層構成のモデル
・電波特性解析時のモールドのモデル
・ＳＡＲ解析時の人体のモデル
(ii)回路網パラメータに変換
ＣＡＤの寸法や物性値データをもとに回路網パラメータのモデルを作成する。代表的なものに高周波回路の信号の反射や位相回転を表わすＳパラメータがある。
回路網パラメータに変換する例として、以下のものがあげられる。
・伝送波形解析時のビア、コネクタ、ＩＣパッケージ、ケーブルのモデル
・伝送波形解析時の定型的な配線モデル
(iii) ＳＰＩＣＥモデルに変換
ＣＡＤの寸法や物性値データをもとにＳＰＩＣＥモデルに変換する。ＳＰＩＣＥモデルに変換する例として、以下のものがあげられる。
・伝送波形解析時の入力回路素子、出力回路素子。
(iv)ＲＬＣモデルに変換
ＣＡＤの寸法や物性値データをもとに抵抗、リアクタンス、コンデンサのモデルを作成する。ＲＬＣモデルに変換する例として以下のものがあげられる。
・伝送波形解析時のビア、コネクタ、ＩＣパッケージ
例えば、以下のように変換形式を選択する。
(i) ３次元構造モデルに変換
ＣＡＤの寸法や座標データをもとに３次元構造のモデルを作成する。例えば３次元構造モデルに変換するものとして、以下のものがあげられる。
・Ｓパラメータ抽出時のビア、コネクタ、ＩＣパッケージ、ケーブルのモデル
・伝送解析時のプリント基板層構成のモデル
・電波特性解析時のモールドのモデル
・ＳＡＲ解析時の人体のモデル
(ii)回路網パラメータに変換
ＣＡＤの寸法や物性値データをもとに回路網パラメータのモデルを作成する。代表的なものに高周波回路の信号の反射や位相回転を表わすＳパラメータがある。
回路網パラメータに変換する例として、以下のものがあげられる。
・伝送波形解析時のビア、コネクタ、ＩＣパッケージ、ケーブルのモデル
・伝送波形解析時の定型的な配線モデル
(iii) ＳＰＩＣＥモデルに変換
ＣＡＤの寸法や物性値データをもとにＳＰＩＣＥモデルに変換する。ＳＰＩＣＥモデルに変換する例として、以下のものがあげられる。
・伝送波形解析時の入力回路素子、出力回路素子。
(iv)ＲＬＣモデルに変換
ＣＡＤの寸法や物性値データをもとに抵抗、リアクタンス、コンデンサのモデルを作成する。ＲＬＣモデルに変換する例として以下のものがあげられる。
・伝送波形解析時のビア、コネクタ、ＩＣパッケージ
図６は本発明の第３の実施例の解析モデル作成装置の機能ブロック図である。
本実施例は、前記図５に示したものにおいて、スムージング加工判定手段３３と、スムージング対応表３４を設け、条件入力手段３２からユーザの解析条件を入力し、判定手段３３が、スムージング変換対応表３４を参照して、解析目的に応じた、どのようなデータ加工をするかを決定するようにしたものであり、３次元構造モデル作成手段２６には、上記スムージング処理を行うためのスムージング加工手段２６ａが設けられている。
上記スムージング加工手段２６ａは、解析目的に応じて、筐体などを構成する面を許容誤差の範囲内で同一平面で近似し同一平面を形成する辺を許容誤差の範囲内で直線で近似したり、配線を厚さのない２次元モデルに加工する。
また、一部凹凸のある配線パターンを許容誤差の範囲内で直線で近似したり、角まるめを、許容誤差の範囲内で直線で構成される角部に加工するなど、構造を単純化する（以下、このような処理をスムージング加工処理という）。
このようなスムージング加工処理を行うことにより、解析対象となる３次元構造の形状を単純化することができ、メッシュに分割して解析する際、解析のための計算時間を短縮することができ、例えば筐体を含めた機器の電磁界解析や、ＳＡＲ解析を行う際の計算時間をを短縮することができる。
本実施例は、前記図５に示したものにおいて、スムージング加工判定手段３３と、スムージング対応表３４を設け、条件入力手段３２からユーザの解析条件を入力し、判定手段３３が、スムージング変換対応表３４を参照して、解析目的に応じた、どのようなデータ加工をするかを決定するようにしたものであり、３次元構造モデル作成手段２６には、上記スムージング処理を行うためのスムージング加工手段２６ａが設けられている。
上記スムージング加工手段２６ａは、解析目的に応じて、筐体などを構成する面を許容誤差の範囲内で同一平面で近似し同一平面を形成する辺を許容誤差の範囲内で直線で近似したり、配線を厚さのない２次元モデルに加工する。
また、一部凹凸のある配線パターンを許容誤差の範囲内で直線で近似したり、角まるめを、許容誤差の範囲内で直線で構成される角部に加工するなど、構造を単純化する（以下、このような処理をスムージング加工処理という）。
このようなスムージング加工処理を行うことにより、解析対象となる３次元構造の形状を単純化することができ、メッシュに分割して解析する際、解析のための計算時間を短縮することができ、例えば筐体を含めた機器の電磁界解析や、ＳＡＲ解析を行う際の計算時間をを短縮することができる。
上記スムージング加工の変換ルールとして、以下のようなものがある。
(i) 解析の種類によりモデルが異なる項目
配線、ビア等は、解析の種類に応じて、どのデータをどのように加工するかを決める。 図７にスムージング変換対応表の例を示す。同図に示すように、伝送波形解析、電波解析などの解析の種類に応じて、配線、ビアなどの加工の仕方を決める。
(ii)ユーザ指定でモデルが変わる項目
配線ルートについては、ぶれとみなす許容値を設定し、それと比較してこまかい配線ルートのぶれはぶれてないものとしモデルを作成する。例えば、図８（ａ）に示す配線ルートを図８（ｂ）に示すように直線に加工する。
また、スリットの形状については、スリットの角丸めとみなす数値を設定し、それと比較して細かい角丸めは角丸めされてないものとみなしモデルを作成する。
例えば、図８（ｃ）に示す隈取を持つ形状のスリットを図８（ｄ）に示す矩形状のスリットに加工する。
上記加工処理は、具体的には、無視する直線のずれをｍｍで入力し、また、無視する角の丸めをｍｍで入力し、図９（ａ）に示すように、直線のずれが許容値内であれば、直線とみなしたり、図９（ｂ）に示すように、ａ，ｂの値がすべて、角の丸め許容値以内であり、θの範囲が６０°〜１２０°の範囲であれば、スムージング加工処理を行い、２直線の延長線上の交点を新たな角とする。
(i) 解析の種類によりモデルが異なる項目
配線、ビア等は、解析の種類に応じて、どのデータをどのように加工するかを決める。 図７にスムージング変換対応表の例を示す。同図に示すように、伝送波形解析、電波解析などの解析の種類に応じて、配線、ビアなどの加工の仕方を決める。
(ii)ユーザ指定でモデルが変わる項目
配線ルートについては、ぶれとみなす許容値を設定し、それと比較してこまかい配線ルートのぶれはぶれてないものとしモデルを作成する。例えば、図８（ａ）に示す配線ルートを図８（ｂ）に示すように直線に加工する。
また、スリットの形状については、スリットの角丸めとみなす数値を設定し、それと比較して細かい角丸めは角丸めされてないものとみなしモデルを作成する。
例えば、図８（ｃ）に示す隈取を持つ形状のスリットを図８（ｄ）に示す矩形状のスリットに加工する。
上記加工処理は、具体的には、無視する直線のずれをｍｍで入力し、また、無視する角の丸めをｍｍで入力し、図９（ａ）に示すように、直線のずれが許容値内であれば、直線とみなしたり、図９（ｂ）に示すように、ａ，ｂの値がすべて、角の丸め許容値以内であり、θの範囲が６０°〜１２０°の範囲であれば、スムージング加工処理を行い、２直線の延長線上の交点を新たな角とする。
次に、上記スムージング加工処理における筐体などを構成する面を許容誤差の範囲内で同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求めて該辺を直線に近似する処理について説明する。
上記した解析モデルにおいては、細かいデータを必要としない場合が多々あり、この場合には、前記したように、角丸めを無視したり、多少の凹凸のある配線パターンを直線で近似したり、あるいはねじ部分等の細かいデータを省略すれば、計算時間を短縮することができる。同様に、多少の歪みや、曲面等を有する面を、許容誤差の範囲内で平面とみなし解析モデルを作成すれば、計算時間を短縮することができる。
特に、プリント基板等が筐体内に収納された機器の電磁界解析、ＳＡＲ解析などを行う場合には、筐体（および人体）も含めた解析モデルを作成する必要がある。筐体を構成する面を許容誤差の範囲内で平面で近似すれば、解析モデルを単純化することができ、解析処理のための計算時間を短縮することが可能となる。
以下、上記筐体などを構成する複数の面を許容誤差の範囲内で同一平面で近似し（以下同一平面の検出という）、該同一平面を囲む辺の内、方向ベクトルの誤差が許容誤差内に入る辺を直線に変換する処理について説明する。
上記した解析モデルにおいては、細かいデータを必要としない場合が多々あり、この場合には、前記したように、角丸めを無視したり、多少の凹凸のある配線パターンを直線で近似したり、あるいはねじ部分等の細かいデータを省略すれば、計算時間を短縮することができる。同様に、多少の歪みや、曲面等を有する面を、許容誤差の範囲内で平面とみなし解析モデルを作成すれば、計算時間を短縮することができる。
特に、プリント基板等が筐体内に収納された機器の電磁界解析、ＳＡＲ解析などを行う場合には、筐体（および人体）も含めた解析モデルを作成する必要がある。筐体を構成する面を許容誤差の範囲内で平面で近似すれば、解析モデルを単純化することができ、解析処理のための計算時間を短縮することが可能となる。
以下、上記筐体などを構成する複数の面を許容誤差の範囲内で同一平面で近似し（以下同一平面の検出という）、該同一平面を囲む辺の内、方向ベクトルの誤差が許容誤差内に入る辺を直線に変換する処理について説明する。
図１０は、同一平面を検出し、辺を直線に近似する処理を示す処理フローである。
図１０において、まず、同一平面検出の対象となるポリゴンデータを入力する。なお、本実施例の３次元構造データはポリゴンデータから構成され、平面、曲面等は複数のポリゴンで構成されている。
次に、予め設定された許容値（ポリゴン構成座標を合成するエリアの範囲を設定した値）内にポリゴンの構成点があるかを調べて、ポリゴン構成座標を合成する。
すなわち、図１１に示すように許容範囲内にある隣り合うポリゴンの２つの構成点を合成する。
図１２にポリゴン構成座標の合成処理フローを示す。図１２において、構成点の数を調べ、すべての構成点の処理が終わるまで、以下の(i) 〜(iv)の処理を行う。
(i) 着目した構成点についてチェックしたかを調べ、チェックしていなけれ、これを構成点１とする。そして、他の構成点のすべてについて処理が終わるまで、以下の(iii) 〜(iv)の処理を繰り返す。
(iii) 上記構成点をすでにチェックしたかを調べ、チェックしていなければ、この点を構成点２とする。
(iv)構成点１の許容範囲内に構成点２があるかを調べ、構成点２が構成点１の許容範囲内にあれば、構成点２を構成点１に結合する。
図１０において、まず、同一平面検出の対象となるポリゴンデータを入力する。なお、本実施例の３次元構造データはポリゴンデータから構成され、平面、曲面等は複数のポリゴンで構成されている。
次に、予め設定された許容値（ポリゴン構成座標を合成するエリアの範囲を設定した値）内にポリゴンの構成点があるかを調べて、ポリゴン構成座標を合成する。
すなわち、図１１に示すように許容範囲内にある隣り合うポリゴンの２つの構成点を合成する。
図１２にポリゴン構成座標の合成処理フローを示す。図１２において、構成点の数を調べ、すべての構成点の処理が終わるまで、以下の(i) 〜(iv)の処理を行う。
(i) 着目した構成点についてチェックしたかを調べ、チェックしていなけれ、これを構成点１とする。そして、他の構成点のすべてについて処理が終わるまで、以下の(iii) 〜(iv)の処理を繰り返す。
(iii) 上記構成点をすでにチェックしたかを調べ、チェックしていなければ、この点を構成点２とする。
(iv)構成点１の許容範囲内に構成点２があるかを調べ、構成点２が構成点１の許容範囲内にあれば、構成点２を構成点１に結合する。
図１０に戻り、上記のように構成座標が合成されたら、構成座標が統合されたポリゴンについて、ポリゴンの数だけ、以下の(a) 〜(d) の処理を繰り返す。
(a) 着目したポリゴンについて、いずれかの平面に含まれるポリゴンであるかを調べ、いずれかのポリゴンに含まれていなければ、同一平面とみなすことができる平面を検出する。同一平面の検出は、図１３に示すように、ポリゴン１の法線ベクトルと、ポリゴン２の法線ベクトルなす角を求め、許容値以内の角度であれば、２つのポリゴンは同一平面とする。
(b) 検出された同一平面について、該平面を囲む直線のうち、方向ベクトルの誤差が許容値内であれば直線に変換する。すなわち、直線への変換は、直線の始点と終点を登録して識別番号を付けておき、図１４に示すようにポリゴン１の辺１の方向ベクトルと、ポリゴン２の方向ベクトルのなす角度が所定の許容値以内のとき、始点と終点を結んだ線を直線に変換する。
(c) また、その際、不要な構成座標を削除する。すなわち、図１４に示すように、直線に変換された辺１と辺２の接続点を削除する。このように、解析データ上では不要なデータを削除することにより、データ量を小さくすることができる。
(d) 隣接した平面があるかを調べ、あれば、上記(a) に戻り、上記処理を繰り返す。隣接した平面がなければ、同一平面を例えば表示装置に表示し、表示画面上で確認する。
図１５は、本実施例により同一平面を検出し、筐体の３次元構造を簡単化した一例を示す図である。同図に示すように、本実施例の変換をすることにより、曲面、凹凸のある形状のものをいくつかの平面からなる単純化された形状に変換することができる。
(a) 着目したポリゴンについて、いずれかの平面に含まれるポリゴンであるかを調べ、いずれかのポリゴンに含まれていなければ、同一平面とみなすことができる平面を検出する。同一平面の検出は、図１３に示すように、ポリゴン１の法線ベクトルと、ポリゴン２の法線ベクトルなす角を求め、許容値以内の角度であれば、２つのポリゴンは同一平面とする。
(b) 検出された同一平面について、該平面を囲む直線のうち、方向ベクトルの誤差が許容値内であれば直線に変換する。すなわち、直線への変換は、直線の始点と終点を登録して識別番号を付けておき、図１４に示すようにポリゴン１の辺１の方向ベクトルと、ポリゴン２の方向ベクトルのなす角度が所定の許容値以内のとき、始点と終点を結んだ線を直線に変換する。
(c) また、その際、不要な構成座標を削除する。すなわち、図１４に示すように、直線に変換された辺１と辺２の接続点を削除する。このように、解析データ上では不要なデータを削除することにより、データ量を小さくすることができる。
(d) 隣接した平面があるかを調べ、あれば、上記(a) に戻り、上記処理を繰り返す。隣接した平面がなければ、同一平面を例えば表示装置に表示し、表示画面上で確認する。
図１５は、本実施例により同一平面を検出し、筐体の３次元構造を簡単化した一例を示す図である。同図に示すように、本実施例の変換をすることにより、曲面、凹凸のある形状のものをいくつかの平面からなる単純化された形状に変換することができる。
図１６〜図１８は、図４〜図６に示した解析モデル作成装置の処理フローである。なお、図４、図５に示した実施例の場合には、以下に示す処理フローにおいてステップＳ５が省略される。また、図５、図６に示した実施例の場合には、以下の処理において、モデル変換対応表を参照して変換形式を決定し、ＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデル、Ｓパラメータに変換する。
図１６〜図１８において、まず、構造ＣＡＤデータ記憶部２、電気ＣＡＤデータ記憶部３に格納されたＣＡＤデータを読み込み（図１６のステップＳ１）、配線の位置／寸法／物性値などの情報を取得する（ステップＳ２）。そして、前記したように、共通キーワードにより、構造ＣＡＤデータと電気ＣＡＤデータを連携させる（ステップＳ３）。
さらに、３次元構造データに変換する部分を抽出し、前記スムージング変換対応表を参照し、スムージング許容値に基づきスムージング加工処理を行い、モデル化をする（ステップＳ４，Ｓ５）。
次に、ＩＣの個数分、ステップＳ６〜ステップＳ１０の処理を行う。
まず、ＩＣの位置／名称の情報を取得し、ＩＣ名称からＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデル、Ｓパラメータにするかを判断する（ステップＳ７，Ｓ８）。
ＳＰＩＣＥモデルに変換する場合には、ＳＰＩＣＥデータベース７からデータを取得する。ＲＬＣモデル、Ｓパラメータに変換する場合には、ＲＬＣモデルデータベース８あるいはＳパラメータデータベース９からデータを取得し、モデル化する（ステップＳ９，Ｓ１０）。
図１６〜図１８において、まず、構造ＣＡＤデータ記憶部２、電気ＣＡＤデータ記憶部３に格納されたＣＡＤデータを読み込み（図１６のステップＳ１）、配線の位置／寸法／物性値などの情報を取得する（ステップＳ２）。そして、前記したように、共通キーワードにより、構造ＣＡＤデータと電気ＣＡＤデータを連携させる（ステップＳ３）。
さらに、３次元構造データに変換する部分を抽出し、前記スムージング変換対応表を参照し、スムージング許容値に基づきスムージング加工処理を行い、モデル化をする（ステップＳ４，Ｓ５）。
次に、ＩＣの個数分、ステップＳ６〜ステップＳ１０の処理を行う。
まず、ＩＣの位置／名称の情報を取得し、ＩＣ名称からＳＰＩＣＥモデル、ＲＬＣモデル、Ｓパラメータにするかを判断する（ステップＳ７，Ｓ８）。
ＳＰＩＣＥモデルに変換する場合には、ＳＰＩＣＥデータベース７からデータを取得する。ＲＬＣモデル、Ｓパラメータに変換する場合には、ＲＬＣモデルデータベース８あるいはＳパラメータデータベース９からデータを取得し、モデル化する（ステップＳ９，Ｓ１０）。
次に対象のＶＩＡ（ビア）の個数分、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理を行う。 まず、ＶＩＡの位置／名称の情報を取得する（図１７のステップＳ１２）。そして、ＶＩＡのデータベースがある場合には、ＶＩＡデータベース４からデータを取得し（ステップＳ１３，Ｓ１４）、ＶＩＡのデータベースがない場合には、構造ＣＡＤデータからＶＩＡの３次元データを作成し（ステップＳ１５）、モデル化する。
ついで、対象のコネクタの個数分、ステップＳ１６〜ステップＳ２０の処理を行う。 まず、コネクタの位置／形状／名称の情報を取得する（図１７のステップＳ１７）。そして、コネクタデータベースがある場合には、コネクタデータベース５からデータを取得し（ステップＳ１８，Ｓ１９）、コネクタのデータベースがない場合には、構造ＣＡＤデータからコネクタの３次元データを作成し（ステップＳ２０）、モデル化する。
さらに、対象のケーブルの個数分、図１８のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を行う。
まず、ケーブルの位置／形状の情報を取得する（図１８のステップＳ２２）。そして、ケーブルのデータベースがある場合には、ケーブルデータベース６からデータを取得し（ステップＳ２３，Ｓ２４）、ケーブルのデータベースがない場合には、構造ＣＡＤデータからケーブルの３次元データを作成し（ステップＳ２５）、モデル化する。
ついで、対象のコネクタの個数分、ステップＳ１６〜ステップＳ２０の処理を行う。 まず、コネクタの位置／形状／名称の情報を取得する（図１７のステップＳ１７）。そして、コネクタデータベースがある場合には、コネクタデータベース５からデータを取得し（ステップＳ１８，Ｓ１９）、コネクタのデータベースがない場合には、構造ＣＡＤデータからコネクタの３次元データを作成し（ステップＳ２０）、モデル化する。
さらに、対象のケーブルの個数分、図１８のステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を行う。
まず、ケーブルの位置／形状の情報を取得する（図１８のステップＳ２２）。そして、ケーブルのデータベースがある場合には、ケーブルデータベース６からデータを取得し（ステップＳ２３，Ｓ２４）、ケーブルのデータベースがない場合には、構造ＣＡＤデータからケーブルの３次元データを作成し（ステップＳ２５）、モデル化する。
上記のようにして作成された解析モデルを用いて解析を行う場合には、前記特許文献２にも記載されるように、通常、作成された解析モデルをメッシュに分割する。
図１９は、従来の手法により解析モデルを作成しメッシュに分割した場合と、本発明により解析モデルを作成しメッシュに分割した場合をそれぞれ示す図である。
従来の手法では、ＩＣ等をそのままモデル化しているため、同図（ａ）に示すようにＩＣの付近のメッシュが細かくなってしまい、解析のための計算時間が膨大となってしまう。
一方、本発明においては、ＩＣ等をＳＰＩＣＥモデル等に変換し、また、ビアなどを回路網パラメータに変換しているので、同図（ｂ）に示すように、メッシュを細かくする必要がない。このため、従来の手法で解析モデルを作成した場合に比べ、計算時間を大幅に短縮することができる。
さらに、前記スムージング加工により、プリント基板の形状、配線パターン、筐体形状等を単純化することで、これらの形状の複雑さからメッシュが細かくなるといったこともなく、前記したように筐体も含めてモデル化し「電波特性解析」や「ＳＡＲ解析」などを行う場合でも、計算時間が膨大になってしまうということがない。
図１９は、従来の手法により解析モデルを作成しメッシュに分割した場合と、本発明により解析モデルを作成しメッシュに分割した場合をそれぞれ示す図である。
従来の手法では、ＩＣ等をそのままモデル化しているため、同図（ａ）に示すようにＩＣの付近のメッシュが細かくなってしまい、解析のための計算時間が膨大となってしまう。
一方、本発明においては、ＩＣ等をＳＰＩＣＥモデル等に変換し、また、ビアなどを回路網パラメータに変換しているので、同図（ｂ）に示すように、メッシュを細かくする必要がない。このため、従来の手法で解析モデルを作成した場合に比べ、計算時間を大幅に短縮することができる。
さらに、前記スムージング加工により、プリント基板の形状、配線パターン、筐体形状等を単純化することで、これらの形状の複雑さからメッシュが細かくなるといったこともなく、前記したように筐体も含めてモデル化し「電波特性解析」や「ＳＡＲ解析」などを行う場合でも、計算時間が膨大になってしまうということがない。
（付記１）
電気装置の特性をシミュレーションにより解析するための解析モデルを作成する解析モデルの作成装置であって、
回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む手段と、
電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む手段と、
３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、３次元構造モデルを作成する手段と、
部品種別をキーワードとして、３次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出す手段と、
上記抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する変換手段と、
上記モデルと、３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する手段を備えた
ことを特徴とする解析モデル作成装置。
（付記２）
３次元構造モデルに変換する条件、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデルに変換する条件、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデルに変換する条件、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する条件を設定したモデル変換対応表を備え、
上記変換対応表を参照して、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する
ことを特徴とする付記１の解析モデル作成装置。
（付記３）
上記３次元構造の解析モデルを作成する手段は、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺を直線に近似するスムージング手段を備え、
上記スムージング手段は、解析目的に応じて、部品の種別ごとにスムージング加工の対象とする部品種別を登録したスムージング変換対応表を参照して、３次元構造モデルのスムージング加工を行う
ことを特徴とする付記１または付記２の解析モデル作成装置。
（付記４）
上記３次元構造の要素はポリゴンデータであり、上記スムージング手段は、各ポリゴンデータの法線ベクトルの角度が、所定の範囲内にある要素群を同一平面で近似する
ことを特徴とする付記３の解析モデル作成装置。
（付記５）
上記スムージング手段は、同一平面を囲む辺の方向ベクトルを求め、方向ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある辺を直線で近似する
ことを特徴とする付記３または付記４の解析モデル作成装置。
（付記６）
上記スムージング手段は、２つの要素を同一平面で近似し、それらの要素を囲む辺を直線で近似し、該直線で近似した各要素の辺を接続する点を削除する
ことを特徴とする付記３，４または付記５の解析モデル作成装置。
（付記７）
電気装置の特性をシミュレーションにより解析するための解析モデルを作成するプログラムであって、
上記プログラムは、回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む処理と、
電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む処理と、
３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、３次元構造モデルを作成する処理と、
部品種別をキーワードとして、３次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出す処理と、
上記抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する処理と、
上記モデルと、３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする解析モデル作成プログラム。
（付記８）
上記プログラムは、３次元構造モデルを作成する際、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺を直線に近似するスムージング処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする付記７の解析モデル作成プログラム。
電気装置の特性をシミュレーションにより解析するための解析モデルを作成する解析モデルの作成装置であって、
回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む手段と、
電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む手段と、
３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、３次元構造モデルを作成する手段と、
部品種別をキーワードとして、３次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出す手段と、
上記抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する変換手段と、
上記モデルと、３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する手段を備えた
ことを特徴とする解析モデル作成装置。
（付記２）
３次元構造モデルに変換する条件、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデルに変換する条件、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデルに変換する条件、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する条件を設定したモデル変換対応表を備え、
上記変換対応表を参照して、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルに変換する
ことを特徴とする付記１の解析モデル作成装置。
（付記３）
上記３次元構造の解析モデルを作成する手段は、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺を直線に近似するスムージング手段を備え、
上記スムージング手段は、解析目的に応じて、部品の種別ごとにスムージング加工の対象とする部品種別を登録したスムージング変換対応表を参照して、３次元構造モデルのスムージング加工を行う
ことを特徴とする付記１または付記２の解析モデル作成装置。
（付記４）
上記３次元構造の要素はポリゴンデータであり、上記スムージング手段は、各ポリゴンデータの法線ベクトルの角度が、所定の範囲内にある要素群を同一平面で近似する
ことを特徴とする付記３の解析モデル作成装置。
（付記５）
上記スムージング手段は、同一平面を囲む辺の方向ベクトルを求め、方向ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある辺を直線で近似する
ことを特徴とする付記３または付記４の解析モデル作成装置。
（付記６）
上記スムージング手段は、２つの要素を同一平面で近似し、それらの要素を囲む辺を直線で近似し、該直線で近似した各要素の辺を接続する点を削除する
ことを特徴とする付記３，４または付記５の解析モデル作成装置。
（付記７）
電気装置の特性をシミュレーションにより解析するための解析モデルを作成するプログラムであって、
上記プログラムは、回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む処理と、
電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む処理と、
３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、３次元構造モデルを作成する処理と、
部品種別をキーワードとして、３次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出す処理と、
上記抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する処理と、
上記モデルと、３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする解析モデル作成プログラム。
（付記８）
上記プログラムは、３次元構造モデルを作成する際、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同一平面を囲む辺を求め、該辺を直線に近似するスムージング処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする付記７の解析モデル作成プログラム。
１ 処理装置
２ 電気ＣＡＤデータを格納した記憶部
３ 構造ＣＡＤデータを格納した記憶部
４ ＶＩＡデータベース
５ コネクタデータベース
６ ケーブルデータベース
７ ＳＰＩＣＥデータベース
８ ＲＬＣデータベース
９ Ｓパラメータデータベース
１０ 記憶部
１１ 出力ファイル
１２ 入力装置
１３ 表示装置
２０ ３次元構造ＣＡＤデータ
２１ 構造情報取り込み手段
２２ 電気情報取り込み手段
２３ 電気ＣＡＤデータ
２４ 部品抽出手段
２５ 連携手段
２６ ３次元構造モデル作成手段
２７ 回路網パラメータ／モデル作成手段
２８ モデル合成手段
２９ 解析モデル
３０ 判定手段
３１ モデル変換対応表
３２ 条件入力手段
３３ スムージング加工判定手段
３４ スムージング対応表
２ 電気ＣＡＤデータを格納した記憶部
３ 構造ＣＡＤデータを格納した記憶部
４ ＶＩＡデータベース
５ コネクタデータベース
６ ケーブルデータベース
７ ＳＰＩＣＥデータベース
８ ＲＬＣデータベース
９ Ｓパラメータデータベース
１０ 記憶部
１１ 出力ファイル
１２ 入力装置
１３ 表示装置
２０ ３次元構造ＣＡＤデータ
２１ 構造情報取り込み手段
２２ 電気情報取り込み手段
２３ 電気ＣＡＤデータ
２４ 部品抽出手段
２５ 連携手段
２６ ３次元構造モデル作成手段
２７ 回路網パラメータ／モデル作成手段
２８ モデル合成手段
２９ 解析モデル
３０ 判定手段
３１ モデル変換対応表
３２ 条件入力手段
３３ スムージング加工判定手段
３４ スムージング対応表
Claims (4)
- 電気装置の特性をシミュレーションにより解析するための解析モデルを作成する解析モデルの作成装置であって、
回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む手段と、
電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む手段と、
3 次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、3 次元構造モデルを作成する手段と、
部品種別をキーワードとして、3 次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出す手段と、
上記抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する変換手段と、
上記モデルと、3 次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する手段と、
前記３次元構造モデルに変換する条件、前記非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデルに変換する条件、前記線形電気的要素の接続関係であらわしたモデルに変換する条件、もしくは、前記回路網パラメータであらわしたモデルに変換する条件を設定したモデル変換対応表と、
上記変換対応表を参照して、３次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルを選択する判定部と
を備えたことを特徴とする解析モデル作成装置。 - 上記３次元構造の解析モデルを作成する手段は、３次元構造の要素を取り出して、取り出した要素の法線ベクトルのなす角度が許容誤差範囲内にある要素群を同一平面で近似し、該同上平面を囲む辺を求め、該辺を直線に近似するスムージング手段を備え、
上記スムージング手段は、解析目的に応じて、部品の種別ごとにスムージング加工の対象とする部品種別を登録したスムージング変換対応表を参照して、３次元構造モデルのスムージング加工を行う
ことを特徴とする請求項１の解析モデル作成装置。 - 上記スムージング手段は、２つの要素を同一平面で近似し、それらの要素を囲む辺を直線で近似し、該直線で近似した各要素の辺を接続する点を削除する
ことを特徴とする請求項２の解析モデル作成装置。 - 電気装置の特性をシミュレーションにより解析するための解析モデルを作成するプログラムであって、
上記プログラムは、回路構成部品である基板、配線、筐体の形状、寸法、物性値に関する構造情報を取り込む処理と、
電気部品の接続関係と配線ルートに関する電気的情報を取り込む処理と、
３次元構造モデルに変換可能な部分を抽出し、上記構造情報と、電気的情報を、信号名、部品名で連携させ、3 次元構造モデルを作成する処理と、
部品種別をキーワードとして、3 次元構造モデルに変換しにくい部品を抜き出す処理と、
上記抜き出した部品を、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係で表したモデル、もしくは、回路網パラメータで表したモデルに変換する処理と、
上記モデルと、３次元構造モデルを混合して解析モデルを作成する処理と、
前記３次元構造モデルに変換する条件、前記非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデルに変換する条件、前記線形電気的要素の接続関係であらわしたモデルに変換する条件、もしくは、前記回路網パラメータであらわしたモデルに変換する条件を設定したモデル変換対応表を参照して、3 次元構造モデル、非線形電気的要素を含む電子回路のシミュレーション・モデル、線形電気的要素の接続関係であらわしたモデル、もしくは、回路網パラメータであらわしたモデルを選択させる処理
をコンピュータに実行させることを特徴とする解析モデル作成プログラム。
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