JP5987533B2 - Material constant calculation system and material constant calculation method - Google Patents
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Description
本発明は、材料定数算出システム及び材料定数算出方法に関し、特に、複数の材料から構成される物体中の小領域における等価材料定数を算出する技術に関する。 The present invention relates to a material constant calculation system and a material constant calculation method, and more particularly to a technique for calculating an equivalent material constant in a small region in an object composed of a plurality of materials.
電子機器の設計においては、電子機器に搭載される電子回路基板における熱伝導をシミュレーションして予測することが行われている。ここで、電子回路基板における熱伝導をシミューションするためには、材料定数（熱抵抗、熱伝達特性）を算出する必要がある。 In designing an electronic device, it is performed by simulating and predicting heat conduction in an electronic circuit board mounted on the electronic device. Here, in order to simulate heat conduction in the electronic circuit board, it is necessary to calculate material constants (thermal resistance, heat transfer characteristics).
特許文献１には、フーリエ変換によって、複数の材料から構成される構造体の等価材料定数を算出する等価材料定数算出システムが開示されている。この等価材料定数算出システムは、構造体が分割された複数の小領域のそれぞれを複数の極小領域に分割し、各極小領域の等価材料定数の分布をフーリエ変換することによって各極小領域における周波数スペクトルを算出し、極小領域における周波数スペクトルに基づいて、小領域における等価材料定数を算出する。 Patent Document 1 discloses an equivalent material constant calculation system that calculates an equivalent material constant of a structure composed of a plurality of materials by Fourier transform. This equivalent material constant calculation system divides each of a plurality of small regions into which a structure is divided into a plurality of minimum regions, and performs a Fourier transform on the distribution of equivalent material constants in each minimum region, thereby frequency spectrum in each minimum region. And the equivalent material constant in the small region is calculated based on the frequency spectrum in the minimal region.
しかしながら、この特許文献１に開示の技術は、計算量（計算時間）が多くなってしまうという問題がある。フーリエ変換には多くの計算時間がかかってしまうことが知られている。この問題を解決するために、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）を用いることも可能であるが、この場合、データ数が２のＮ乗である必要があるという制約がある。そのため、構造体における小領域数を任意の範囲に設定することができないという問題がある。すなわち、小領域のサイズを、材料定数を適切に算出できるような所望のサイズにすることができないという問題がある。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that the calculation amount (calculation time) increases. It is known that the Fourier transform takes a lot of calculation time. In order to solve this problem, FFT (Fast Fourier Transform) can be used, but in this case, there is a restriction that the number of data needs to be 2 to the Nth power. Therefore, there is a problem that the number of small areas in the structure cannot be set to an arbitrary range. That is, there is a problem that the size of the small region cannot be set to a desired size that can appropriately calculate the material constant.
上述したように、特許文献１に開示の技術では、等価材料定数の算出にフーリエ変換を用いているため、等価材料定数の算出時間が大きくなってしまうという課題がある。 As described above, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that the calculation time of the equivalent material constant becomes long because the Fourier transform is used to calculate the equivalent material constant.
本発明は、上述した知見に基づいてなされたものであって、等価材料定数の算出時間を短縮することができる材料定数算出システム及び材料定数算出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made on the basis of the above-described knowledge, and an object thereof is to provide a material constant calculation system and a material constant calculation method capable of shortening the calculation time of an equivalent material constant.
本発明の第１の態様にかかる材料定数算出システムは、複数の材料から構成される物体の少なくとも一部の小領域における等価材料定数を算出する材料定数算出システムであって、前記小領域が分割された複数の構成要素において、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素一列分の構成要素の材料定数のそれぞれを、直列的に接続された抵抗とみなして合成した第１の合成材料定数を算出する第１の合成材料定数算出部と、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素の各列における第１の合成材料定数のそれぞれを、並列的に接続された抵抗とみなして合成した第２の合成材料定数を、前記算出方向に対する前記小領域の等価材料定数として算出する第２の合成材料定数算出部と、を備えたものである。 A material constant calculation system according to a first aspect of the present invention is a material constant calculation system for calculating an equivalent material constant in at least a small region of an object composed of a plurality of materials, wherein the small region is divided. In each of the plurality of constituent elements, the first material is obtained by combining each of the material constants of the constituent elements of the row of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constant in the small region as a resistance connected in series. A first synthetic material constant calculation unit for calculating the synthetic material constant of the first component material constant in each column of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constant in the small region in parallel A second synthetic material constant calculation unit configured to calculate a second synthetic material constant that is synthesized as a connected resistor, as an equivalent material constant of the small region with respect to the calculation direction. Than is.
本発明の第２の態様にかかる材料定数算出方法は、複数の材料から構成される物体の少なくとも一部の小領域における等価材料定数を算出する材料定数算出方法であって、前記小領域が分割された複数の構成要素において、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素一列分の構成要素の材料定数のそれぞれを、直列的に接続された抵抗とみなして合成した第１の合成材料定数を算出する第１の合成材料定数算出ステップと、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素の各列における第１の合成材料定数のそれぞれを、並列的に接続された抵抗とみなして合成した第２の合成材料定数を、前記算出方向に対する前記小領域の等価材料定数として算出する第２の合成材料定数算出ステップと、を備えたものである。 A material constant calculation method according to a second aspect of the present invention is a material constant calculation method for calculating an equivalent material constant in at least a small region of an object composed of a plurality of materials, wherein the small region is divided. In each of the plurality of constituent elements, the first material is obtained by combining each of the material constants of the constituent elements of the row of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constant in the small region as a resistance connected in series. A first synthetic material constant calculation step for calculating a synthetic material constant of the first component material constant in each column of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constant in the small region in parallel, A second synthetic material constant calculating step of calculating a second synthetic material constant that is considered as a connected resistance and is calculated as an equivalent material constant of the small region with respect to the calculation direction. Those were.
上述した本発明の各態様によれば、等価材料定数の算出時間を短縮することができる材料定数算出システム及び材料定数算出方法を提供することができる。 According to each aspect of the present invention described above, it is possible to provide a material constant calculation system and a material constant calculation method that can shorten the calculation time of an equivalent material constant.
＜本発明の実施の形態１＞
図１を参照して、本発明の実施の形態１にかかる材料定数算出システム１の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる材料定数算出システム１の構成を示すブロック図である。
<Embodiment 1 of the present invention>
With reference to FIG. 1, the structure of the material constant calculation system 1 concerning Embodiment 1 of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a material constant calculation system 1 according to the first embodiment of the present invention.
材料定数算出システム１は、演算部１０及び記憶部２０を有する。また、演算部１０は、領域分割部１１、算出対象領域決定部１２、材料分布取得部１３、材料定数取得部１４、算出方向決定部１５、第１の合成材料定数算出部１６、及び、第２の合成材料定数算出部１７としても機能する。 The material constant calculation system 1 includes a calculation unit 10 and a storage unit 20. The calculation unit 10 includes a region dividing unit 11, a calculation target region determining unit 12, a material distribution acquiring unit 13, a material constant acquiring unit 14, a calculation direction determining unit 15, a first synthetic material constant calculating unit 16, and a first 2 also functions as a synthetic material constant calculation unit 17.
演算部１０は、電子回路基板を分割した複数の小領域のそれぞれにおける等価材料定数を回路網法によって算出する処理を実行する。具体的には、演算部１０（各処理部１１〜１７）は、後述するように小領域の等価材料定数を算出する処理をＣＰＵ（Central Processing Unit）に実行させるプログラムを、材料定数算出システム１が有するＣＰＵが実行することによって実現される。 The arithmetic unit 10 executes a process of calculating an equivalent material constant in each of a plurality of small regions obtained by dividing the electronic circuit board by a network method. Specifically, the calculation unit 10 (each processing unit 11 to 17) executes a program for causing a CPU (Central Processing Unit) to execute processing for calculating an equivalent material constant of a small region, as will be described later. This is realized by execution of the CPU of the.
領域分割部１１は、記憶部２０に格納された分布データが示す電子回路基板の全領域を、複数の小領域に分割する。ここで、分布データは、電子回路基板を示すと共に、その材料分布も把握可能なデータである。分布データは、例えば、電子回路基板設計ＣＡＤ（Computer Aided Design）によって生成された図面データであってもよく、電子回路基板の画像を示す画像データであってもよい。 The area dividing unit 11 divides the entire area of the electronic circuit board indicated by the distribution data stored in the storage unit 20 into a plurality of small areas. Here, the distribution data is data that indicates the electronic circuit board and can also grasp the material distribution. The distribution data may be, for example, drawing data generated by electronic circuit board design CAD (Computer Aided Design) or image data indicating an image of the electronic circuit board.
算出対象領域決定部１２は、領域分割部１１によって分割された複数の小領域のうち、等価材料定数の算出対象とする小領域を決定する。この小領域の決定、及び、決定した小領域における等価材料定数の算出は、後述するように、算出対象として決定された小領域における等価材料定数の算出が、全ての小領域に対して実施されるまで繰り返し行われることになる。 The calculation target region determination unit 12 determines a small region to be calculated as an equivalent material constant among a plurality of small regions divided by the region division unit 11. The determination of the small area and the calculation of the equivalent material constant in the determined small area are performed for all the small areas as described later. It will be repeated until.
材料分布取得部１３は、算出対象領域決定部１２によって算出対象として決定されている小領域内の材料分布を、分布データから取得する。より具体的には、材料分布取得部１３は、小領域をさらに分割した微小領域（以下、「構成要素」とも呼ぶ）における材料を、分布データから取得する。 The material distribution acquisition unit 13 acquires the material distribution in the small area determined as the calculation target by the calculation target area determination unit 12 from the distribution data. More specifically, the material distribution acquisition unit 13 acquires the material in the minute region (hereinafter also referred to as “component”) obtained by further dividing the small region from the distribution data.
材料定数取得部１４は、各構成要素における材料に基づいて、記憶部２０に格納された材料データから各構成要素における材料定数を取得する。ここで、材料データは、電子回路基板に含まれる各材料の材料定数を示すデータとなる。 The material constant acquisition unit 14 acquires the material constant of each component from the material data stored in the storage unit 20 based on the material of each component. Here, the material data is data indicating the material constant of each material included in the electronic circuit board.
算出方向決定部１５は、算出対象領域決定部１２によって算出対象として決定されている小領域において等価材料定数を算出する算出方向を決定する。この算出方向の決定、及び、決定した算出方向における小領域の等価材料定数の算出は、後述するように、小領域における等価材料定数の算出が、予め定められた全ての算出方向に対して実施されるまで繰り返し行われることになる。 The calculation direction determination unit 15 determines the calculation direction for calculating the equivalent material constant in the small region determined as the calculation target by the calculation target region determination unit 12. As will be described later, the calculation of the calculation direction and the calculation of the equivalent material constant of the small region in the determined calculation direction are performed for all of the predetermined calculation directions. It will be repeated until it is done.
第１の合成材料定数算出部１６は、算出方向決定部１５が決定した算出方向に沿った構成要素一列分の構成要素の材料定数を、直列的に接続された抵抗とみなして合成した合成材料定数を算出する。なお、この合成材料定数の算出は、後述するように、小領域に含まれる全ての構成要素の列について行われる。 The first synthetic material constant calculation unit 16 combines the material constants of the constituent elements for one column along the calculation direction determined by the calculation direction determination unit 15 as a resistance connected in series. Calculate a constant. Note that the calculation of the synthetic material constant is performed for all the constituent elements included in the small region, as will be described later.
第２の合成材料定数算出部１７は、算出方向決定部１５が決定した算出方向に沿った構成要素の全ての列の合成材料定数のそれぞれを、並列的に接続された抵抗とみなして合成した合成材料定数を、その算出方向に対する小領域の等価材料定数として算出する。 The second synthetic material constant calculation unit 17 combines each of the synthetic material constants of all the columns of the constituent elements along the calculation direction determined by the calculation direction determination unit 15 as resistances connected in parallel. The composite material constant is calculated as an equivalent material constant of a small area with respect to the calculation direction.
記憶部２０は、演算部１０によって使用される各種データ、及び、演算部１０によって実行される上述のプログラム等が格納される。この各種データには、分布データ及び材料定数データが含まれる。記憶部２０は、各種データ及びプログラム等を格納可能な記憶装置を含んで構成される。ここで、記憶装置は、例えば、メモリ又はハードディスク等である。 The storage unit 20 stores various data used by the calculation unit 10 and the above-described program executed by the calculation unit 10. The various data includes distribution data and material constant data. The storage unit 20 includes a storage device that can store various data, programs, and the like. Here, the storage device is, for example, a memory or a hard disk.
なお、上述した材料定数算出システム１は、単一の情報処理装置によって構成されるようにしてもよく、複数の情報処理装置によって構成されるようにしてもよい。例えば、材料定数算出システム１が複数の情報処理装置によって構成される場合には、上述した各処理部１１〜１７の１以上ずつが、異なる情報処理装置のそれぞれにおける演算部１０（ＣＰＵ）によって実現されるようにしてよい。この場合、各処理部１１〜１７間におけるデータの受け渡しは、任意のネットワーク（例えば、ＬＡＮ等）を介してデータを送受信することで、相互に受け渡し可能とすればよい。ここで、情報処理装置とは、例えば、ＰＣ（Personal Computer）又はサーバ等である。 In addition, the material constant calculation system 1 described above may be configured by a single information processing device or may be configured by a plurality of information processing devices. For example, when the material constant calculation system 1 is configured by a plurality of information processing devices, one or more of the processing units 11 to 17 described above are realized by the arithmetic unit 10 (CPU) in each of different information processing devices. It may be done. In this case, data can be transferred between the processing units 11 to 17 by transmitting and receiving data via an arbitrary network (for example, a LAN or the like). Here, the information processing apparatus is, for example, a PC (Personal Computer) or a server.
続いて、図２を参照して、本発明の実施の形態１にかかる材料定数算出システム１の処理について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかる材料定数算出システム１の処理を示すフローチャートである。以下、構成要素の種類（電子回路基板に含まれる材料の種類数）が２種類である場合について例示するが、構成要素の種類数は、ここで例示する数に限られない。 Then, with reference to FIG. 2, the process of the material constant calculation system 1 concerning Embodiment 1 of this invention is demonstrated. FIG. 2 is a flowchart showing processing of the material constant calculation system 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, although the case where there are two types of components (the number of types of materials included in the electronic circuit board) is illustrated, the number of types of components is not limited to the number illustrated here.
領域分割部１１は、記憶部２０から分布データを読み出し、読み出した分布データが示す電子回路基板の全領域を、複数の小領域に分割する（Ｓ１）。これによって、図３に例示するように、電子回路基板の全領域が分割された複数の小領域が演算部１０によって把握される。なお、小領域のサイズは、任意のサイズを予め定めるようにしてよい。また、図３では、電子回路基板の全領域を格子状に分割した場合について例示しているが、必ずしも格子状に分割する必要は無い。 The area dividing unit 11 reads the distribution data from the storage unit 20, and divides the entire area of the electronic circuit board indicated by the read distribution data into a plurality of small areas (S1). Thereby, as illustrated in FIG. 3, the arithmetic unit 10 grasps a plurality of small regions obtained by dividing the entire region of the electronic circuit board. The size of the small area may be determined in advance as an arbitrary size. Further, FIG. 3 illustrates the case where the entire area of the electronic circuit board is divided into a lattice shape, but it is not necessarily required to be divided into a lattice shape.
また、分布データが示す電子回路基板の全領域のサイズ（例えば、何mm×何mm等）を示す情報を、記憶部２０に予め格納しておくようにし、領域分割部１１が、その情報を取得して参照することで、分布データが示す電子回路基板の全領域のサイズを把握するようにしてもよい。そして、領域分割部１１は、電子回路基板の全領域のサイズに基づいて、小領域のサイズを決定するようにしてもよい。 Further, information indicating the size (for example, how many mm × how many mm) of the entire area of the electronic circuit board indicated by the distribution data is stored in the storage unit 20 in advance, and the area dividing unit 11 stores the information. By obtaining and referring to the size, the size of the entire area of the electronic circuit board indicated by the distribution data may be grasped. The area dividing unit 11 may determine the size of the small area based on the size of the entire area of the electronic circuit board.
算出対象領域決定部１２は、領域分割部１１によって分割された複数の小領域のうち、等価材料定数の算出対象とする小領域を決定する（Ｓ２）。本実施の形態では、ステップＳ３〜Ｓ１０までの処理によって、ステップＳ２で算出対象として決定した小領域における等価材料定数が算出されることになる。ステップＳ２〜Ｓ１０を繰り返すことによって、全ての小領域における等価材料定数を算出する。よって、算出対象領域決定部１２は、全ての小領域のうち、等価材料定数が未算出の小領域のいずれかを、等価材料定数の算出対象として決定する。 The calculation target region determination unit 12 determines a small region to be calculated as an equivalent material constant among a plurality of small regions divided by the region division unit 11 (S2). In the present embodiment, the equivalent material constant in the small region determined as the calculation target in step S2 is calculated by the processing from steps S3 to S10. By repeating steps S2 to S10, equivalent material constants in all small regions are calculated. Therefore, the calculation target region determination unit 12 determines any of the small regions for which the equivalent material constant has not been calculated among all the small regions as the calculation target of the equivalent material constant.
ここで、算出対象とする小領域の決定方法は、等価材料定数が未算出の小領域を決定するものであれば、どのような方法で決定するようにしてもよい。例えば、図３に示す場合には、一番左上の小領域から一番右下の小領域に向けて順番に算出対象とする小領域を決定していくようにしてもよく、等価材料定数が未算出の小領域の中からランダムに算出対象とする小領域を決定するようにしてもよい。 Here, the determination method of the small region to be calculated may be determined by any method as long as the small region whose equivalent material constant is not calculated is determined. For example, in the case shown in FIG. 3, the small area to be calculated may be determined in order from the small area at the top left to the small area at the bottom right. A small area to be calculated may be determined at random from uncalculated small areas.
材料分布取得部１３は、算出対象領域決定部１２が算出対象として決定した小領域内の材料分布を取得する（Ｓ３）。すなわち、材料分布取得部１３は、小領域に含まれる各構成要素の材料を、分布データから取得する。例えば、分布データが図面データである場合は、図面データによって示される、各構成要素位置における電子回路基板を構成する要素の種類（例えば、基板、配線、及び実装部品等）に基づいて、各構成要素における材料を特定して取得するようにしてよい。これは、図面データにおいて電子回路基板を構成する要素の種類毎の材料が設定されるようにすることで、材料分布取得部１３が、図面データから各構成要素位置における各要素の種類に応じた材料を取得するようにしてもよい。また、記憶部２０に電子回路基板を構成する要素の種類毎の材料を示す情報を格納しておき、材料分布取得部１３が、その情報から、図面データによって示される各構成要素位置における各要素の種類に応じた材料を取得するようにしてもよい。また、分布データが画像データである場合は、画像データによって示される、各構成要素位置における画像の内容（例えば、色相、彩度、及び明度等の属性のうち、少なくとも１つ）から、各構成要素の材料を特定して取得するようにすればよい。例えば、どのような画像の内容の場合に、どのような材料となるかを示す情報を記憶部２０に予め格納しておくことで、材料分布取得部１３が、その情報を参照することで材料を認識可能とすればよい。 The material distribution acquisition unit 13 acquires the material distribution in the small region determined as the calculation target by the calculation target region determination unit 12 (S3). That is, the material distribution acquisition unit 13 acquires the material of each component included in the small region from the distribution data. For example, when the distribution data is drawing data, each configuration is determined based on the types of elements (for example, the board, wiring, and mounted components) constituting the electronic circuit board at each component position indicated by the drawing data. The material in the element may be identified and acquired. This is because the material distribution acquisition unit 13 responds to the type of each element at each component position from the drawing data by setting the material for each type of element constituting the electronic circuit board in the drawing data. You may make it acquire material. In addition, information indicating the material for each type of element constituting the electronic circuit board is stored in the storage unit 20, and the material distribution acquisition unit 13 determines each element at each component position indicated by the drawing data from the information. You may make it acquire the material according to the kind of. Further, when the distribution data is image data, each component is determined from the content of the image (for example, at least one of attributes such as hue, saturation, and brightness) indicated by the image data. What is necessary is just to specify and acquire the material of an element. For example, in the case of what kind of image content, information indicating what kind of material is used is stored in the storage unit 20 in advance, so that the material distribution acquisition unit 13 refers to the information to obtain the material. Can be recognized.
これによって、図４に示すように、各構成要素の材料が、演算部１０によって把握される。なお、図４では、２種類の材料のそれぞれを、黒の塗り潰し（以下、この材料を「材料Ａ」とも呼ぶ）と、白の塗り潰し（以下、この材料を「材料Ｂ」とも呼ぶ）とで示しているが、言うまでもなく、ここで図示している材料の分布パターンはあくまで一例である。 Thereby, as shown in FIG. 4, the material of each component is grasped by the calculation unit 10. In FIG. 4, each of the two types of materials is black filled (hereinafter, this material is also referred to as “material A”) and white is painted (hereinafter, this material is also referred to as “material B”). Needless to say, the material distribution pattern shown here is merely an example.
材料定数取得部１４は、材料分布取得部１３によって取得した各構成要素の材料に基づいて、記憶部２０に格納された材料データから各構成要素における材料定数を取得する（Ｓ４）。具体的には、材料定数取得部１４は、小領域内の各構成要素について、構成要素の材料定数として、材料データで示される各材料の材料定数のうち、その構成要素の材料と同一の材料の材料定数を取得する。なお、本実施の形態では、材料データにおいて、図５に示すように、材料Ａの材料定数が「Ｒａ」であり、材料Ｂの材料定数が「Ｒｂ」であると示されている場合について説明する。すなわち、小領域における各構成要素の材料定数が、構成要素の材料に応じて材料定数Ｒａ又は材料定数Ｒｂとして演算部１０によって認識される。 The material constant acquisition unit 14 acquires the material constant of each component from the material data stored in the storage unit 20 based on the material of each component acquired by the material distribution acquisition unit 13 (S4). Specifically, the material constant acquisition unit 14 has the same material as the material of the component among the material constants of each material indicated by the material data as the material constant of the component for each component in the small region. Get the material constant of. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the material data indicates that the material constant of material A is “Ra” and the material constant of material B is “Rb”. To do. That is, the material constant of each component in the small region is recognized by the arithmetic unit 10 as the material constant Ra or the material constant Rb according to the material of the component.
算出方向決定部１５は、算出対象領域決定部１２が算出対象として決定した小領域における材料定数の算出方向を決定する（Ｓ５）。本実施の形態では、予め定められている算出方向の全てが、縦方向と横方向であり、先に横方向が算出方向として決定される場合について例示する。しかしながら、小領域における材料定数の算出方向は、ここで例示した方向及び数に限られない。 The calculation direction determination unit 15 determines the calculation direction of the material constant in the small region determined as the calculation target by the calculation target region determination unit 12 (S5). In the present embodiment, a case where all of the predetermined calculation directions are the vertical direction and the horizontal direction and the horizontal direction is determined as the calculation direction first will be exemplified. However, the calculation direction of the material constant in the small region is not limited to the direction and number illustrated here.
第１の合成材料定数算出部１６は、材料定数取得部１４が取得した各構成要素の材料定数から、算出方向決定部１５が算出対象として決定した算出方向における、構成要素一列分の構成要素の材料定数を取得し（Ｓ６）、取得した構成要素一列分の構成要素の材料定数を合成した合成材料定数を算出する（Ｓ７）。 The first synthetic material constant calculation unit 16 calculates the component elements for one column in the calculation direction determined by the calculation direction determination unit 15 as the calculation target from the material constants of the respective components acquired by the material constant acquisition unit 14. A material constant is acquired (S6), and a composite material constant obtained by synthesizing the material constants of the components for the obtained one column of components is calculated (S7).
具体的には、第１の合成材料定数算出部１６は、図６に示すように、ステップＳ４で取得した小領域における各構成要素の材料定数から、算出対象とする横方向の列における構成要素の材料定数を取得する。なお、図６では、構成要素の横方向一列分の構成要素数がｎ個（ｎは、任意の正整数）であり、１番目（一列の一番左）の構成要素の材料定数Ｒ１が「Ｒａ」であり、２番目の構成要素の材料定数Ｒ２が「Ｒｂ」であり、・・・、ｎ番目（一列の一番右）の構成要素の材料定数Ｒｎが「Ｒｂ」である場合について例示している。 Specifically, as shown in FIG. 6, the first synthetic material constant calculation unit 16 calculates the component in the horizontal column to be calculated from the material constant of each component in the small region acquired in step S4. Get the material constant of. In FIG. 6, the number of components in one horizontal row of components is n (n is an arbitrary positive integer), and the material constant R1 of the first (leftmost in the row) component is “ Ra ”, the material constant R2 of the second component is“ Rb ”,..., And the material constant Rn of the n-th (rightmost column) component is“ Rb ”. doing.
ここで、第１の合成材料定数算出部１６は、取得した構成要素一列分の構成要素の材料定数を、次式（１）によって合成し、構成要素一列分の合成材料定数を算出する。 Here, the first synthetic material constant calculation unit 16 synthesizes the obtained material constants of the constituent elements for one column by the following equation (1), and calculates the synthetic material constants for the one column of constituent elements.
式（１）において、「Ｒｌ」は、構成要素一列分の合成材料定数を示している。すなわち、第１の合成材料定数算出部１６は、式（１）に示すように、構成要素一列分の各構成要素の材料定数を、直列的に接続された抵抗とみなして、キルヒホッフの法則に基づいて、それらを全て加算することで合成材料定数Ｒｌを算出する。 In the formula (1), “Rl” indicates a synthetic material constant for one row of components. In other words, the first synthetic material constant calculation unit 16 regards the material constants of each component for one column as a resistance connected in series as shown in the equation (1), and follows Kirchhoff's law. Based on this, the synthetic material constant Rl is calculated by adding them all.
第１の合成材料定数算出部１６は、構成要素一列分の合成材料定数を算出したときに、算出方向決定部１５によって決定された算出方向に沿った全ての構成要素の列について、合成材料定数の算出が終了したか否かを判定する（Ｓ８）。全ての構成要素の列について、合成材料定数の算出が終了していないと判定した場合（Ｓ８：Ｎｏ）、第１の合成材料定数算出部１６は、合成材料定数を算出していない構成要素の列における合成材料定数を算出する（Ｓ６、Ｓ７）。すなわち、算出方向決定部１５によって決定された算出方向に沿った全ての構成要素の列について、合成材料定数の算出が終了するまで、ステップＳ６〜Ｓ８の処理が繰り返される。 When the first synthetic material constant calculation unit 16 calculates the synthetic material constant for one column of the constituent elements, the first synthetic material constant calculation unit 16 calculates the synthetic material constants for all the constituent element columns along the calculation direction determined by the calculation direction determination unit 15. It is determined whether or not the calculation of has been completed (S8). When it is determined that the calculation of the synthetic material constant has not been completed for all the constituent element columns (S8: No), the first synthetic material constant calculation unit 16 calculates the constituent elements for which the synthetic material constant has not been calculated. The composite material constant in the column is calculated (S6, S7). That is, the processes in steps S6 to S8 are repeated until the calculation of the synthetic material constants is completed for all the component rows along the calculation direction determined by the calculation direction determination unit 15.
なお、ここで、ステップＳ６、Ｓ７において算出対象とする構成要素の列の決定方法は、合成材料定数が未算出の構成要素の列を決定するものであれば、どのような方法で決定するようにしてもよい。例えば、算出方向が横方向である場合には、図６に示すような小領域のうち、最も上の列から最も下の列に向けて順番に、算出対象とする構成要素の列を決定していくようにしてもよく、合成材料定数が未算出の構成要素の列からランダムに、算出対象とする構成要素の列を決定していくようにしてもよい。 It should be noted that here, the method for determining the column of components to be calculated in steps S6 and S7 is determined by any method as long as it determines a column of components for which the synthetic material constant has not been calculated. It may be. For example, when the calculation direction is the horizontal direction, among the small regions as shown in FIG. 6, the column of the component to be calculated is determined in order from the uppermost column to the lowermost column. Alternatively, a component column to be calculated may be determined at random from a column of components whose synthetic material constants have not been calculated.
算出方向決定部１５は、算出方向決定部１５によって決定された算出方向に沿った全ての構成要素の列についての合成材料定数の算出が終了したと判定したとき場合（Ｓ８：Ｙｅｓ）、予め定められた全ての算出方向について、各構成要素の列における合成材料定数の算出が終了したか否かを判定する（Ｓ９）。 When the calculation direction determination unit 15 determines that the calculation of the synthetic material constants for all the component rows along the calculation direction determined by the calculation direction determination unit 15 has been completed (S8: Yes), the calculation direction determination unit 15 determines in advance. For all the calculated directions, it is determined whether or not the calculation of the synthetic material constant in each component row has been completed (S9).
予め定められた全ての算出方向について、各構成要素の列における合成材料定数の算出が終了していないと判定した場合（Ｓ９：Ｎｏ）、算出方向決定部１５は、合成材料定数を算出していない算出方向から、新たに小領域における材料定数を算出する算出方向を決定する（Ｓ５）。すなわち、予め定められた全ての算出方向について、各構成要素の列における合成材料定数の算出が終了するまで、ステップＳ５〜Ｓ９の処理が繰り返される。 When it is determined that the calculation of the synthetic material constant in each component column is not completed for all the predetermined calculation directions (S9: No), the calculation direction determination unit 15 calculates the synthetic material constant. The calculation direction for newly calculating the material constant in the small region is determined from the no calculation direction (S5). That is, for all the predetermined calculation directions, the processes in steps S5 to S9 are repeated until the calculation of the synthetic material constants in each component row is completed.
具体的には、上述したように、予め定められた全ての算出方向が、縦方向と横方向であり、先に横方向を算出方向として各構成要素の列における合成材料定数が算出された場合、次に縦方向が算出方向として決定される。この場合、第１の合成材料定数算出部１６は、図７に示すように、ステップＳ４で取得した小領域における各構成要素の材料定数から、算出対象とする縦方向一列分における各構成要素の材料定数を取得し、取得した構成要素一列分の構成要素の材料定数を、式（１）によって合成し、構成要素一列分の合成材料定数を算出する。なお、図７では、構成要素の縦方向一列分の構成要素数がｍ個（ｍは、任意の正整数）であり、１番目（一列の一番上）の構成要素の材料定数Ｒ１が「Ｒａ」であり、２番目の構成要素の材料定数Ｒ２が「Ｒｂ」であり、・・・、ｍ番目（一列の一番下）の構成要素の材料定数Ｒｍが「Ｒａ」である場合について例示している。すなわち、この場合、式（１）において、「ｎ」は「ｍ」となる。 Specifically, as described above, when all the predetermined calculation directions are the vertical direction and the horizontal direction, and the composite material constant in each component row is calculated with the horizontal direction as the calculation direction first, Next, the vertical direction is determined as the calculation direction. In this case, as shown in FIG. 7, the first synthetic material constant calculation unit 16 calculates, from the material constants of the constituent elements in the small region acquired in step S4, the constituent elements in the vertical row to be calculated. The material constants are acquired, and the obtained material constants of the constituent elements for one column of the constituent elements are synthesized by the equation (1) to calculate the synthetic material constants for the one column of the constituent elements. In FIG. 7, the number of constituent elements for one vertical column of the constituent elements is m (m is an arbitrary positive integer), and the material constant R1 of the first constituent element (the top of one line) is “ Ra ”, the material constant R2 of the second component is“ Rb ”,..., And the material constant Rm of the m-th (bottom row) component is“ Ra ”. doing. That is, in this case, “n” is “m” in the equation (1).
そして、算出方向決定部１５によって決定された算出方向に沿った全ての構成要素の列についての合成材料定数の算出が終了し（Ｓ８：Ｙｅｓ）、予め定められた全ての算出方向について、各構成要素の列における合成材料定数の算出が終了したと判定された場合（Ｓ９:Ｙｅｓ）、第２の合成材料定数算出部１７は、各算出方向に対する合成材料定数を算出する。 Then, the calculation of the synthetic material constants for all the constituent element rows along the calculation direction determined by the calculation direction determination unit 15 is completed (S8: Yes), and for each of the predetermined calculation directions, each component When it is determined that the calculation of the synthetic material constant in the element column has been completed (S9: Yes), the second synthetic material constant calculation unit 17 calculates the synthetic material constant for each calculation direction.
具体的には、第２の合成材料定数算出部１７は、予め定められた算出方向のそれぞれについて、第１の合成材料定数算出部１６が算出した構成要素一列分の合成材料定数を、次式（２）によって合成し、小領域における合成材料定数を算出する（Ｓ１０）。 Specifically, the second synthetic material constant calculation unit 17 calculates, for each of the predetermined calculation directions, the synthetic material constant for one column of the components calculated by the first synthetic material constant calculation unit 16 by the following formula: The composite material constants in the small region are calculated (S10).
式（２）において、「Ｒ」は、小領域における合成材料定数を示し、「Ｒｌ」は、上述した通り、構成要素一列分の合成材料定数を示している。すなわち、第２の合成材料定数算出部１７は、式（２）に示すように、各算出方向における各構成要素一列分の合成材料定数を、並列的に接続された抵抗とみなして、キルヒホッフの法則に基づいて、それらの逆数の加算値の逆数を算出することで、各算出方向における小領域の合成材料定数Ｒを算出する。この合成材料定数Ｒが、小領域における等価材料定数となる。 In the formula (2), “R” represents a synthetic material constant in a small region, and “Rl” represents a synthetic material constant for one row of components as described above. That is, the second synthetic material constant calculation unit 17 regards the synthetic material constants for one column of each component in each calculation direction as resistances connected in parallel, as shown in Equation (2), and Kirchoff's Based on the law, by calculating the reciprocal of the added value of these reciprocals, the composite material constant R of the small region in each calculation direction is calculated. This synthetic material constant R becomes an equivalent material constant in a small region.
例えば、上述したように、予め定められた全ての算出方向が、横方向と縦方向である場合、横方向と縦方向のそれぞれについて、小領域における材料定数を算出する。例えば、横方向における小領域の合成材料定数Ｒは、横方向に沿った全ての構成要素の列における合成材料定数の逆数を加算し、その加算結果の逆数をとることで算出される。 For example, as described above, when all the predetermined calculation directions are the horizontal direction and the vertical direction, the material constant in the small region is calculated for each of the horizontal direction and the vertical direction. For example, the composite material constant R of the small region in the horizontal direction is calculated by adding the reciprocal of the composite material constant in the column of all the components along the horizontal direction and taking the reciprocal of the addition result.
算出対象領域決定部１２は、第２の合成材料定数算出部１７によって予め定められた全ての算出方向における小領域の合成材料定数の算出が終了したとき、全ての小領域について合成材料定数の算出が終了したか否かを判定する（Ｓ１１）。 When the calculation of the synthetic material constants for the small regions in all the calculation directions predetermined by the second synthetic material constant calculating unit 17 is completed, the calculation target region determining unit 12 calculates the synthetic material constants for all the small regions. It is determined whether or not (S11).
全ての小領域について合成材料定数の算出が終了していない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、算出対象領域決定部１２は、合成材料定数が未算出の小領域のうち、いずれかの小領域を合成材料定数の算出対象として決定する（Ｓ２）。以降、上述と同様に、ステップＳ３〜Ｓ１０が実行され、合成材料定数の算出対象として決定した小領域における合成材料定数が算出される。 When the calculation of the synthetic material constant has not been completed for all of the small regions (S11: No), the calculation target region determination unit 12 selects one of the small regions from which the synthetic material constant has not been calculated as the synthetic material. It is determined as a constant calculation target (S2). Thereafter, similarly to the above, Steps S3 to S10 are executed, and the synthetic material constant in the small region determined as the calculation target of the synthetic material constant is calculated.
一方、全ての小領域について合成材料定数（等価材料定数）の算出が終了している場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、小領域の等価材料定数の算出を終了する。 On the other hand, when the calculation of the synthetic material constant (equivalent material constant) has been completed for all the small regions (S11: Yes), the calculation of the equivalent material constant of the small region is terminated.
以上に説明したように、本実施の形態では、各算出方向における小領域の等価材料定数を算出することができる。これによれば、算出した等価材料定数に基づいて、算出方向毎に適切な熱伝導率を算出することができる。すなわち、算出した等価材料定数に基づいて、異方性を考慮した熱伝導シミュレーションを実施することが可能となるという効果を奏する。 As described above, in the present embodiment, an equivalent material constant of a small region in each calculation direction can be calculated. According to this, an appropriate thermal conductivity can be calculated for each calculation direction based on the calculated equivalent material constant. That is, there is an effect that it is possible to perform a heat conduction simulation in consideration of anisotropy based on the calculated equivalent material constant.
その効果について、具体的に、図８〜図１１を参照して説明する。図８は、熱伝導シミュレーション対象とした電子回路基板の一例を示す図であり、図９は、図８に示す電子回路基板における熱伝導の実測結果を示す図であり、図１０は、異方性を考慮せずに算出した合成材料定数による図８に示す電子回路基板の熱伝導シミュレーション結果を示す図であり、図１１は、本実施の形態によって異方性を考慮して算出した合成材料定数による図８に示す電子回路基板の熱伝導シミュレーション結果を示す図である。 The effect will be specifically described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an electronic circuit board that is a target of heat conduction simulation, FIG. 9 is a diagram illustrating an actual measurement result of heat conduction in the electronic circuit board illustrated in FIG. 8, and FIG. FIG. 11 is a diagram showing a simulation result of heat conduction of the electronic circuit board shown in FIG. 8 based on a composite material constant calculated without considering the properties, and FIG. 11 shows a composite material calculated in consideration of anisotropy according to the present embodiment It is a figure which shows the heat conduction simulation result of the electronic circuit board shown in FIG. 8 by a constant.
図８に示すように、熱伝導シミュレーション対象とした電子回路基板は、発熱体３０の左右両端のそれぞれから下方向に向けて、熱伝導率の低い基板３１が露出しており、その他の部分３２は熱伝導率の高い銅でメッキされている。この場合、図９に示す実測結果のように、発熱体３０から下方向に向けて、基板の露出部３１に沿って熱が伝達し易くなる。 As shown in FIG. 8, in the electronic circuit board targeted for thermal conduction simulation, the board 31 having low thermal conductivity is exposed from each of the left and right ends of the heating element 30 downward, and the other part 32 is exposed. Is plated with copper with high thermal conductivity. In this case, as in the actual measurement result shown in FIG. 9, heat is easily transferred along the exposed portion 31 of the substrate from the heating element 30 downward.
これに対して、異方性を考慮せずに、各小領域において各方向に応じた等価材料定数を算出せずに、各小領域における各算出方向における熱伝導率を一律の等価材料定数によって算出してシミュレーションした場合には、図１０に示すように、発熱体３０から、いずれの方向にも均一に熱が伝達するように熱伝導シミュレーション結果が算出されてしまう。 On the other hand, without considering the anisotropy, without calculating the equivalent material constant corresponding to each direction in each small region, the thermal conductivity in each calculation direction in each small region is expressed by a uniform equivalent material constant. When calculating and simulating, as shown in FIG. 10, the heat conduction simulation result is calculated so that heat is uniformly transmitted from the heating element 30 in any direction.
それに対して、本実施の形態によれば、異方性を考慮して、各方向に応じた等価材料定数を算出することができるため、算出した等価材料定数によって、算出方向毎に適切な熱伝導率を再現することが可能となる。すなわち、図１１に示すように、発熱体３０から、下方向に向けて熱が伝達し易いという、熱伝導シミュレーション対象の電子回路基板の特性を再現することが可能となる。 On the other hand, according to the present embodiment, an equivalent material constant corresponding to each direction can be calculated in consideration of anisotropy. It becomes possible to reproduce the conductivity. That is, as shown in FIG. 11, it is possible to reproduce the characteristics of the electronic circuit board to be subjected to the heat conduction simulation, in which heat is easily transferred downward from the heating element 30.
また、以上に説明したように、本実施の形態では、小領域が分割された複数の構成要素において、小領域の等価材料定数の算出方向に沿った構成要素一列分の構成要素の材料定数のそれぞれを、直列的に接続された抵抗とみなして合成した第１の合成材料定数を算出するようにしている。そして、小領域の等価材料定数の算出方向に沿った構成要素の各列における第１の合成材料定数のそれぞれを、並列的に接続された抵抗とみなして合成した第２の合成材料定数を、その算出方向に対する小領域の等価材料定数として算出するようにしている。 In addition, as described above, in the present embodiment, the material constants of the constituent elements for one row along the calculation direction of the equivalent material constants of the small areas in the plurality of constituent elements into which the small areas are divided. A first synthetic material constant is calculated by regarding each as a resistance connected in series. Then, a second synthetic material constant synthesized by regarding each of the first synthetic material constants in each column of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constant of the small region as a resistance connected in parallel, It is calculated as an equivalent material constant of a small area with respect to the calculation direction.
これによれば、小領域における等価材料定数を、材料定数又は材料定数の逆数の加算等のキルヒホッフの法則に基づいた簡易な計算によって算出することが可能となる。そのため、材料定数の算出時間を短縮することが可能となる。例えば、本願の出願人が、特許文献１に開示されるようなフーリエ変換を用いた手法で材料定数を算出したところ、約７０ｓｅｃの算出時間を要したが、本実施の形態における手法で材料定数を算出したところ、約２ｓｅｃの算出時間で同様の計算を行うことが可能となった。 According to this, it is possible to calculate the equivalent material constant in the small region by a simple calculation based on Kirchhoff's law such as addition of the material constant or the reciprocal of the material constant. Therefore, it is possible to shorten the calculation time of the material constant. For example, when the applicant of the present application calculated a material constant by a technique using Fourier transform as disclosed in Patent Document 1, a calculation time of about 70 sec was required. However, the material constant was calculated by the technique in the present embodiment. As a result, the same calculation can be performed in a calculation time of about 2 seconds.
また、本実施の形態では、小領域をさらに細分化した構成要素の材料定数を、その小領域における材料定数の算出方向に従った適切な方向で、直列又は並列に接続された抵抗とみなして、等価材料定数を算出するようにしている。そのため、異方性を考慮した等価材料定数の算出を、その計算内容を簡易にしつつも、算出方向に応じた精度の高い等価材料定数の算出を可能としている。 Further, in the present embodiment, the material constant of the constituent element obtained by further subdividing the small region is regarded as a resistance connected in series or in parallel in an appropriate direction according to the calculation direction of the material constant in the small region. The equivalent material constant is calculated. Therefore, it is possible to calculate an equivalent material constant with high accuracy according to the calculation direction while simplifying the calculation content of the equivalent material constant in consideration of anisotropy.
また、フーリエ変換における周波数領域から空間領域への復元時のノイズも発生することがないため、その点に関して、精度の高い等価材料定数の算出が可能となる。 In addition, since noise during restoration from the frequency domain to the spatial domain in the Fourier transform does not occur, it is possible to calculate an equivalent material constant with high accuracy in this respect.
＜本発明の実施の形態２＞
続いて、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２にかかる材料定数算出システム１の構成は、図１を参照して説明した、実施の形態１にかかる材料定数算出システム１の構成と同様であるため、その説明は省略する。
<Embodiment 2 of the present invention>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the material constant calculation system 1 according to the second embodiment is the same as the configuration of the material constant calculation system 1 according to the first embodiment described with reference to FIG. To do.
本実施の形態２は、実施の形態１と比較して、ステップＳ７における合成材料定数の算出方法が異なる。図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、本実施の形態２にかかる構成要素一列分の合成材料定数の算出方法について説明する。 The second embodiment is different from the first embodiment in the method of calculating the synthetic material constant in step S7. With reference to FIG. 12A and FIG. 12B, the calculation method of the synthetic material constant for the row | line | column of the component concerning this Embodiment 2 is demonstrated.
本実施の形態１では、図１２Ａに示すように、構成要素一列分の各構成要素の合成材料定数のみを、直列的に接続された抵抗とみなして合成することで、構成要素一列分の合成材料定数を算出するようにしていた。 In the first embodiment, as shown in FIG. 12A, by combining only the composite material constants of the constituent elements for one line of components as the resistors connected in series, the composite for the single line of components is synthesized. The material constant was calculated.
それに対して、本実施の形態２では、図１２Ｂに示すように、異種構成要素間（異種材料間）に発生する接触熱抵抗を考慮して、合成材料定数を算出する。すなわち、異種構成要素間には、さらに接触熱抵抗が直列的に存在するものとみなして、各構成要素の合成材料定数及び接触熱抵抗にかかる材料定数を合成して合成材料定数を算出する。 On the other hand, in the second embodiment, as shown in FIG. 12B, the composite material constant is calculated in consideration of the contact thermal resistance generated between the different kinds of constituent elements (between different kinds of materials). That is, it is assumed that the contact thermal resistance further exists in series between the different constituent elements, and the composite material constant is calculated by synthesizing the composite material constant of each constituent element and the material constant related to the contact thermal resistance.
本実施の形態２では、第１の合成材料定数算出部１６は、算出対象とする構成要素一列分の構成要素の材料定数において、図１３に示すように、構成要素の材料の切り替わり回数ｊを算出する。ここで、各構成要素の材料は、ステップＳ３において取得した材料分布によって判断すればよい。 In the second embodiment, the first synthetic material constant calculation unit 16 sets the number of material switching times j of the constituent elements as shown in FIG. 13 in the constituent material constants for one column of the constituent elements to be calculated. calculate. Here, the material of each component may be determined based on the material distribution acquired in step S3.
そして、第１の合成材料定数算出部１６は、構成要素一列分の各構成要素の材料定数と、算出した構成要素の材料の切り替わり回数ｊの数の接触熱抵抗の材料定数とを、次式（３）によって合成し、構成要素一列分の合成材料定数を算出する（Ｓ７）。 Then, the first synthetic material constant calculation unit 16 calculates the material constant of each component for one column of the component and the calculated material constant of the contact thermal resistance corresponding to the number j of the switching times of the material of the component by the following formula: The composite material constants for one row of components are calculated (S7).
式（３）において、「Ｒ'」は、接触熱抵抗となる材料定数を示している。すなわち、第１の合成材料定数算出部１６は、式（３）に示すように、構成要素一列分の各構成要素の材料定数、及び、構成要素の材料の切り替わり回数ｊの数の接触熱抵抗を全て加算することで、合成材料定数Ｒｌを算出する。 In Expression (3), “R ′” indicates a material constant that is a contact thermal resistance. In other words, the first synthetic material constant calculation unit 16, as shown in the equation (3), has a contact thermal resistance corresponding to the material constant of each component for one column and the number of switching times j of the material of the component. Is added to calculate the synthetic material constant Rl.
以上に説明したように、本実施の形態２では、構成要素一列分の構成要素において種類の異なる構成要素間に接触熱抵抗が存在するとみなし、構成要素一列分の構成要素の材料定数及び接触熱抵抗にかかる材料定数のそれぞれを、直列的に接続された抵抗とみなして合成した第１の合成材料定数を算出するようにしている。これによれば、接触熱抵抗も考慮した、さらに精度の高い等価材料定数を算出することが可能となる。 As described above, in Embodiment 2, it is assumed that contact thermal resistance exists between different types of components in the components for one row of components, and the material constants and contact heat of the components for one row of components. The first composite material constant is calculated by regarding each of the material constants related to the resistance as a resistance connected in series. According to this, it is possible to calculate an equivalent material constant with higher accuracy in consideration of contact thermal resistance.
＜本発明の実施の形態３＞
続いて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３は、実施の形態１と比較して、所定の計算終了条件を満たすまで、小領域のサイズを変更して全領域を分割し直し、小領域における合成材料定数を算出する処理を繰り返す点が異なる。
<Embodiment 3 of the present invention>
Subsequently, Embodiment 3 of the present invention will be described. In the third embodiment, as compared with the first embodiment, until the predetermined calculation end condition is satisfied, the size of the small region is changed, the entire region is re-divided, and the composite material constant in the small region is calculated. The point that repeats is different.
図１４を参照して、本発明の実施の形態３にかかる材料定数算出システム２の構成について説明する。図１４は、本発明の実施の形態３にかかる材料定数算出システム２の構成を示すブロック図である。なお、図１を参照して説明した、実施の形態１にかかる材料定数算出システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 With reference to FIG. 14, the structure of the material constant calculation system 2 concerning Embodiment 3 of this invention is demonstrated. FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of the material constant calculation system 2 according to the third embodiment of the present invention. In addition, about the component similar to the material constant calculation system 1 concerning Embodiment 1 demonstrated with reference to FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態３にかかる材料定数算出システム２は、実施の形態１にかかる材料定数算出システム１と比較して、演算部１０が、さらに、最適材料定数選択部１８としても機能する。 In the material constant calculation system 2 according to the third embodiment, the calculation unit 10 further functions as an optimum material constant selection unit 18 as compared with the material constant calculation system 1 according to the first embodiment.
最適材料定数選択部１８は、第２の合成材料定数算出部１７による全ての小領域についての合成材料定数の算出終了後、所定の計算終了条件に到達したか否かを判定する。この計算終了条件として、各小領域間の合成材料定数のばらつきが最大となる、小領域の合成材料定数が算出されたことを条件とする。具体的には、最適材料定数選択部１８は、第２の合成材料定数算出部１７によって全ての小領域における合成材料定数の算出が終了する毎に、その小領域の合成材料定数に基づいて、各小領域間の合成材料定数のばらつきを示す統計量を算出する。そして、最適材料定数選択部１８は、算出した統計量に基づいて、より大きな、ばらつきを示す統計量が算出されなくなり、各小領域間の合成材料定数のばらつき（統計量）が最大となる、小領域の合成材料定数の算出が収束したと判定した場合に、計算終了条件に到達したと判定する。 The optimum material constant selection unit 18 determines whether or not a predetermined calculation end condition has been reached after the calculation of the synthetic material constants for all the small regions by the second synthetic material constant calculation unit 17 is completed. As a condition for ending the calculation, it is a condition that the synthetic material constant of the small region that maximizes the variation of the synthetic material constant between the small regions is calculated. Specifically, the optimum material constant selection unit 18 performs the calculation of the synthetic material constants in all the small regions by the second synthetic material constant calculation unit 17 based on the synthetic material constants in the small regions. A statistic indicating the variation in the synthetic material constant between each small region is calculated. Then, the optimum material constant selection unit 18 does not calculate a larger statistic indicating variation based on the calculated statistic, and maximizes the variation (statistic) of the composite material constant between the small regions. If it is determined that the calculation of the small area synthetic material constant has converged, it is determined that the calculation end condition has been reached.
ここで、統計量は、各小領域における合成材料定数のばらつきを示す統計量であれば、どのような指標を利用してもよい。例えば、統計量として、各小領域における合成材料定数の分散又は標準偏差、もしくは、隣接する小領域間における合成材料定数の平均差等のように、各小領域における合成材料定数のばらつきの大きさに応じた大きさとなる統計量を利用するようにしてよい。 Here, as long as the statistic is a statistic indicating the variation of the synthetic material constant in each small region, any index may be used. For example, as a statistic, the variance or standard deviation of the synthetic material constant in each small region, or the magnitude of variation in the synthetic material constant in each small region, such as the average difference in the synthetic material constant between adjacent small regions You may make it utilize the statistic which becomes a magnitude | size according to.
また、各小領域間の合成材料定数のばらつき（統計量）が最大となる小領域の合成材料定数の算出が収束したとの判定は、どのような判定方法を利用してもよい。例えば、所定の回数以上、より大きな統計量が算出されなかった場合等に、各小領域間の合成材料定数のばらつき（統計量）が最大となる小領域の合成材料定数の算出が収束したと判定するようにしてよい。すなわち、所定の収束判定条件に基づいて、各小領域間の合成材料定数のばらつきが最大となる、小領域の合成材料定数の算出が収束したと判定される場合に、計算終了条件に到達したと判定するようにしてよい。 In addition, any determination method may be used for determining that the calculation of the composite material constant of the small region where the variation (statistical value) of the composite material constant between the small regions is maximum has converged. For example, the calculation of the composite material constant of the small region where the variation (statistical value) of the composite material constant between the small regions is the maximum has converged when a larger statistic is not calculated more than a predetermined number of times. You may make it judge. That is, the calculation end condition is reached when it is determined that the calculation of the composite material constant of the small region has converged based on the predetermined convergence determination condition, and the variation of the composite material constant between the small regions is the maximum. May be determined.
本実施の形態３では、領域分割部１１は、最適材料定数選択部１８によって所定の計算終了条件に到達しなかったと判定された場合に、小領域のサイズを変更して、再度、電子回路基板の全領域を複数の小領域に分割し直す。そして、演算部１０は、新たなサイズで分割し直された各小領域について合成材料定数の算出を行う。なお、領域分割部１１が、分割し直す小領域のサイズは、どのように決定するようにしてもよい。例えば、小領域のサイズは、ランダムに変更するようにしてもよく、徐々に小さくしていくようにしてもよい。 In the third embodiment, the region dividing unit 11 changes the size of the small region again when the optimum material constant selecting unit 18 determines that the predetermined calculation end condition has not been reached, and again the electronic circuit board. Re-divide the entire area into multiple small areas. And the calculating part 10 calculates a synthetic material constant about each small area | region divided again by new size. Note that the area dividing unit 11 may determine the size of the small area to be divided again. For example, the size of the small area may be changed randomly or may be gradually reduced.
最適材料定数選択部１８は、所定の計算終了条件に到達したと判定した場合、各小領域のサイズにおける合成材料定数のうち、最適な合成材料定数を、最終的な算出結果となる等価材料定数として選択する。具体的には、最適材料定数選択部１８は、小領域のサイズを変更しての分割のそれぞれにおける各小領域の合成材料定数のうち、各小領域間の合成材料定数のばらつきが最大となる（統計量が最大となる）小領域の合成材料定数を、等価材料定数として選択する。このように、小領域間の合成材料定数のばらつきが大きい場合、その合成材料定数は、それぞれの小領域における物性の違いが、より正確に表されており、高い精度で算出されていると考えられるからである。 When the optimum material constant selection unit 18 determines that the predetermined calculation end condition has been reached, the optimum material constant among the synthetic material constants in the sizes of the respective small regions is determined as an equivalent material constant that is a final calculation result. Choose as. Specifically, the optimum material constant selection unit 18 maximizes the variation of the composite material constant between the small regions among the composite material constants of the small regions in each of the divisions by changing the size of the small regions. The synthetic material constant of the small region (with the maximum statistic) is selected as the equivalent material constant. In this way, when the variation in the synthetic material constants between the small regions is large, the synthetic material constants are more accurately expressed as the differences in physical properties in the respective small regions and are calculated with high accuracy. Because it is.
なお、小領域の合成材料定数の算出が収束しない場合に備えて、小領域に分割し直して合成材料定数を算出する回数を、所定の回数に制限するようにしてもよい。すなわち、所定の回数、小領域に分割し直しての合成材料定数の算出を実施したときには、小領域の合成材料定数の算出が収束したと判定されていない場合であっても、計算を終了して等価材料定数を選択するようにしてもよい。 In addition, in case the calculation of the synthetic material constant of the small area does not converge, the number of times of dividing the small area and calculating the synthetic material constant may be limited to a predetermined number. That is, when the calculation of the composite material constant is performed by dividing it into small areas a predetermined number of times, the calculation ends even if the calculation of the composite material constant of the small area is not determined to have converged. Thus, an equivalent material constant may be selected.
続いて、図１５を参照して、本発明の実施の形態３にかかる材料定数算出システム２の処理について説明する。図１５は、本発明の実施の形態３にかかる材料定数算出システム２の処理を示すフローチャートである。以下、図２を参照して説明した参照して説明した、実施の形態１にかかる材料定数算出システム１の処理と同様の処理ブロックについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。 Then, with reference to FIG. 15, the process of the material constant calculation system 2 concerning Embodiment 3 of this invention is demonstrated. FIG. 15 is a flowchart showing processing of the material constant calculation system 2 according to the third embodiment of the present invention. Hereinafter, the same processing blocks as those of the processing of the material constant calculation system 1 according to the first embodiment described with reference to FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
最適材料定数選択部１８は、第２の合成材料定数算出部１７によって、全ての小領域についての合成材料定数の算出が終了したとき（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、所定の計算終了条件に到達したか否かを判定する（Ｓ１２）。 When the second synthetic material constant calculation unit 17 finishes calculating the synthetic material constants for all the small regions (S11: Yes), the optimum material constant selection unit 18 determines whether a predetermined calculation end condition has been reached. Is determined (S12).
所定の計算終了条件に到達していないと判定された場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、領域分割部１１は、小領域のサイズを変更して、変更後のサイズで、電子回路基板の全領域を複数の小領域に分割し直す（Ｓ１）。以降、上述と同様に、ステップＳ２以降の処理によって、各小領域の合成材料定数が算出される。 When it is determined that the predetermined calculation end condition has not been reached (S12: No), the area dividing unit 11 changes the size of the small area, and sets the entire area of the electronic circuit board in the changed size. (S1). Thereafter, similarly to the above, the composite material constant of each small region is calculated by the processing after step S2.
所定の計算終了条件に到達したと判定された場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、最適材料定数選択部１８は、各小領域のサイズにおける合成材料定数のうち、最適な等価材料定数を、最終的な算出結果となる合成材料定数として選択する（Ｓ１３）。 When it is determined that the predetermined calculation end condition has been reached (S12: Yes), the optimum material constant selection unit 18 finally calculates the optimum equivalent material constant among the composite material constants in the size of each small region. The resultant synthetic material constant is selected (S13).
以上に説明したように、本実施の形態３では、小領域のサイズを変更しての分割のそれぞれにおける小領域の合成材料定数のうち、各小領域間の合成材料定数のばらつきが最大となる小領域の合成材料定数を、小領域の等価材料定数として選択するようにしている。これによれば、それぞれの小領域における物性の違いが、より正確に表された、より精度の高い等価材料定数を算出することができる。 As described above, in the third embodiment, among the composite material constants of the small regions in each of the divisions by changing the size of the small regions, the variation in the composite material constants between the small regions is maximized. The small area composite material constant is selected as the small area equivalent material constant. According to this, it is possible to calculate a more accurate equivalent material constant in which a difference in physical properties in each small region is expressed more accurately.
なお、上述した説明では、小領域のサイズを変更しての分割のそれぞれにおける小領域の合成材料定数のうち、各小領域間の合成材料定数のばらつきが最大となる小領域の合成材料定数を選択する場合について例示したが、これに限られない。例えば、各小領域間の合成材料定数のばらつきが最大となる小領域の合成材料定数に近いものを選択するようにしてもよい。具体的には、例えば、各小領域間の合成材料定数のばらつき（統計量）が、所定の大きさ以上となる、小領域の合成材料定数の中から、任意の合成材料定数を選択するようにしてもよい。すなわち、各小領域間の合成材料定数のばらつき（統計量）が、所定の判断基準を満たす程度に大きくなる、小領域の合成材料定数のいずれかを選択するようにしてもよい。しかしながら、上述したように、好ましくは、各小領域間の合成材料定数のばらつきが最大となる小領域の合成材料定数を選択することで、より精度の高い等価材料定数を、算出結果としての等価材料定数とすることができる。 In the above description, among the composite material constants of the small regions in each of the divisions after changing the size of the small regions, the composite material constants of the small regions that maximize the variation of the composite material constants between the small regions are shown. Although illustrated about the case where it selects, it is not restricted to this. For example, a material close to the synthetic material constant of the small region where the variation in the synthetic material constant between the small regions is maximized may be selected. Specifically, for example, an arbitrary synthetic material constant is selected from among the synthetic material constants of the small regions in which the variation (statistics) of the synthetic material constant between the small regions is equal to or larger than a predetermined size. It may be. That is, any of the synthetic material constants in the small region may be selected such that the variation (statistical value) of the synthetic material constant between the small regions becomes large enough to satisfy a predetermined criterion. However, as described above, it is preferable to select a composite material constant in a small region that maximizes the variation in the composite material constant between the small regions, thereby obtaining a more accurate equivalent material constant as an equivalent calculation result. It can be a material constant.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上述した実施の形態２及び実施の形態３は、組み合わせて実施することも可能である。すなわち、実施の形態２において説明したように、構成要素一列分の合成材料定数の算出を接触熱抵抗を考慮して実施するとともに、実施の形態３において説明したように、各小領域における合成材料定数の算出を収束するまで繰り返すようにしてもよい。 For example, Embodiment 2 and Embodiment 3 described above can be implemented in combination. That is, as described in the second embodiment, the calculation of the composite material constant for one row of the constituent elements is performed in consideration of the contact thermal resistance, and as described in the third embodiment, the synthetic material in each small region is also calculated. You may make it repeat calculation of a constant until it converges.
また、材料定数は、「熱抵抗」に限られず、「強度」、「熱伝導率」、「熱抵抗率」等の他の材料定数を基いるようにしてもよい。 The material constant is not limited to “thermal resistance”, and may be based on other material constants such as “strength”, “thermal conductivity”, and “thermal resistivity”.
１ 材料定数算出システム
１０ 演算部
１１ 領域分割部
１２ 算出対象領域決定部
１３ 材料分布取得部
１４ 材料定数取得部
１５ 算出方向決定部
１６ 第１の合成材料定数算出部
１７ 第２の合成材料定数算出部
１８ 最適材料定数選択部
２０ 記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Material constant calculation system 10 Operation part 11 Area division part 12 Calculation object area | region determination part 13 Material distribution acquisition part 14 Material constant acquisition part 15 Calculation direction determination part 16 1st synthetic material constant calculation part 17 2nd synthetic material constant calculation Unit 18 Optimal material constant selection unit 20 Storage unit
Claims (9)
前記物体の全領域を複数の前記小領域に分割する領域分割部と、
前記領域分割部による小領域のサイズでの分割のそれぞれについて、前記小領域が分割された複数の構成要素において、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素一列分の構成要素の材料定数のそれぞれを、直列的に接続された抵抗とみなして合成した第１の合成材料定数を算出する第１の合成材料定数算出部と、
前記領域分割部による小領域のサイズでの分割のそれぞれについて、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素の各列における第１の合成材料定数のそれぞれを、並列的に接続された抵抗とみなして合成した第２の合成材料定数を、前記算出方向に対する前記小領域の等価材料定数として算出する第２の合成材料定数算出部と、
前記小領域のサイズを変更しての分割のそれぞれにおける第２の合成材料定数のうち、前記複数の小領域間の第２の合成材料定数のばらつきが、所定の判定基準を満たす程度に大きくなる第２の合成材料定数のいずれかを、前記小領域の等価材料定数として選択する等価材料定数選択部と
を備えた材料定数算出システム。 A material constant calculation system for calculating an equivalent material constant in at least a small region of an object composed of a plurality of materials,
An area dividing unit that divides the entire area of the object into a plurality of the small areas;
For each of the divisions in the size of the small region by the region dividing unit, in the plurality of components obtained by dividing the small region, the component for the row of the components along the calculation direction of the equivalent material constant in the small region A first synthetic material constant calculation unit that calculates a first synthetic material constant obtained by regarding each of the material constants as a resistance connected in series;
For each of the divisions in the size of the small regions by the region dividing unit, the first synthetic material constants in each column of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constants in the small regions are connected in parallel. A second synthetic material constant calculating unit that calculates a second synthetic material constant that is synthesized by regarding the calculated resistance as an equivalent material constant of the small region with respect to the calculation direction;
Of the second synthetic material constants in each of the divisions after changing the size of the small region, the variation of the second synthetic material constant among the plurality of small regions becomes large enough to satisfy a predetermined criterion. A material constant calculation system comprising: an equivalent material constant selection unit that selects any one of the second synthetic material constants as an equivalent material constant of the small region .
請求項１に記載の材料定数算出システム。 The first synthetic material constant calculation unit considers that contact thermal resistance exists between different types of components in the components for one row of the components, and the material constants and contact thermal resistance of the components for the row of components. A first composite material constant calculated by regarding each of the material constants according to the above as a resistance connected in series is calculated.
The material constant calculation system according to claim 1.
前記領域分割部、前記第１の合成材料定数算出部、及び前記第２の合成材料定数算出部のそれぞれは、前記複数の小領域への分割、前記第１の合成材料定数の算出、及び前記第２の合成材料定数の算出のそれぞれを、前記等価材料定数選択部によって前記第２の合成材料定数の算出が収束したと判定されるまで繰り返す、
請求項１に記載の材料定数算出システム。 The equivalent material constant selection unit determines whether the calculation of the second synthetic material constant that maximizes the variation in the second synthetic material constant among the plurality of small regions has converged based on a predetermined convergence determination condition. If it is determined that the calculation of the second synthetic material constant has converged, the equivalent material constant is selected,
Each of the region dividing unit, the first synthetic material constant calculating unit, and the second synthetic material constant calculating unit is divided into the plurality of small regions, the calculation of the first synthetic material constant, and the Each of the calculation of the second synthetic material constant is repeated until it is determined by the equivalent material constant selection unit that the calculation of the second synthetic material constant has converged.
The material constant calculation system according to claim 1 .
前記等価材料定数選択部は、前記算出した統計量のうち、前記所定の判定基準を満たす程度に大きい統計量が算出された第２の合成材料定数のいずれかを、前記小領域の等価材料定数として選択し、
前記等価材料定数選択部は、前記所定の収束判定条件に基づいて最大となる統計量の算出が収束したか否かによって、前記第２の合成材料定数の算出が収束したか否かを判定する、
請求項３に記載の材料定数算出システム。 The equivalent material constant selection unit further includes, for each of the divisions by changing the size of the small region, based on a second synthetic material constant of the plurality of small regions, a second between the plurality of small regions. Calculate a statistic indicating the variation in the synthetic material constants of
The equivalent material constant selection unit calculates any one of the calculated second statistical material constants that are large enough to satisfy the predetermined criterion, as the equivalent material constant of the small region. Select as
The equivalent material constant selection unit determines whether or not the calculation of the second synthetic material constant has converged based on whether or not the calculation of the maximum statistic has converged based on the predetermined convergence determination condition. ,
The material constant calculation system according to claim 3 .
請求項３又は４に記載の材料定数算出システム。 The equivalent material constant selection unit maximizes the variation of the second synthetic material constant among the plurality of small regions among the second synthetic material constants in each of the divisions by changing the size of the small region. Selecting a second synthetic material constant as an equivalent material constant of the small region;
The material constant calculation system according to claim 3 or 4 .
前記物体に含まれる材料の材料定数を示す材料データが格納される記憶部と、
前記構成要素の材料に基づいて、前記記憶部に格納された材料データから当該構成要素の材料定数を取得する材料定数取得部と、
を備えた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の材料定数算出システム。 The material constant calculation system further includes:
A storage unit for storing material data indicating a material constant of a material included in the object;
Based on the material of the component, a material constant acquisition unit that acquires the material constant of the component from the material data stored in the storage unit;
Material constant calculation system according to any one of claims 1 to 5 with a.
前記材料定数算出システムは、さらに、前記画像データによって示される、前記構成要素位置における画像の内容に基づいて、前記構成要素の材料を特定して取得する材料取得部を備えた、
請求項６に記載の材料定数算出システム。 The storage unit stores image data indicating an image of the object,
The material constant calculation system further includes a material acquisition unit that specifies and acquires the material of the component based on the content of the image at the component position indicated by the image data.
The material constant calculation system according to claim 6 .
前記記憶部は、前記電子回路基板の図面データが格納され、
前記材料定数算出システムは、さらに、前記図面データによって示される、前記構成要素位置における前記電子回路基板を構成する要素の種類に基づいて、前記構成要素の材料を特定して取得する材料取得部を備えた、
請求項６に記載の材料定数算出システム。 The object is an electronic circuit board;
The storage unit stores drawing data of the electronic circuit board,
The material constant calculation system further includes a material acquisition unit that specifies and acquires the material of the component based on the type of the element constituting the electronic circuit board at the component position indicated by the drawing data. Prepared,
The material constant calculation system according to claim 6 .
前記物体の全領域を複数の前記小領域に分割する領域分割ステップと、
前記領域分割ステップによる小領域のサイズでの分割のそれぞれについて、前記小領域が分割された複数の構成要素において、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素一列分の構成要素の材料定数のそれぞれを、直列的に接続された抵抗とみなして合成した第１の合成材料定数を算出する第１の合成材料定数算出ステップと、
前記領域分割ステップによる小領域のサイズでの分割のそれぞれについて、前記小領域における等価材料定数の算出方向に沿った前記構成要素の各列における第１の合成材料定数のそれぞれを、並列的に接続された抵抗とみなして合成した第２の合成材料定数を、前記算出方向に対する前記小領域の等価材料定数として算出する第２の合成材料定数算出ステップと、
前記小領域のサイズを変更しての分割のそれぞれにおける第２の合成材料定数のうち、前記複数の小領域間の第２の合成材料定数のばらつきが、所定の判定基準を満たす程度に大きくなる第２の合成材料定数のいずれかを、前記小領域の等価材料定数として選択する等価材料定数選択ステップと
を備えた材料定数算出方法。 A material constant calculation method for calculating an equivalent material constant in a small region of at least a part of an object composed of a plurality of materials , performed by a material constant calculation system including one or more computers ,
A region dividing step of dividing the entire region of the object into a plurality of the small regions;
For each of the divisions in the size of the small area by the area dividing step, in the plurality of constituent elements into which the small area is divided, the constituent elements for the row of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constant in the small area A first synthetic material constant calculating step of calculating a first synthetic material constant obtained by regarding each of the material constants as a resistance connected in series;
For each division at the size of the small region by the region dividing step , each of the first synthetic material constants in each column of the constituent elements along the calculation direction of the equivalent material constant in the small region is connected in parallel. A second synthetic material constant calculating step of calculating a second synthetic material constant that is synthesized by regarding the resistance as a calculated resistance as an equivalent material constant of the small region with respect to the calculation direction;
Of the second synthetic material constants in each of the divisions after changing the size of the small region, the variation of the second synthetic material constant among the plurality of small regions becomes large enough to satisfy a predetermined criterion. A material constant calculation method comprising: an equivalent material constant selection step of selecting any one of the second synthetic material constants as an equivalent material constant of the small region .
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