プリント配線基板設計支援装置、プリント配線基板設計支援方法、及びプリント配線基板設計支援プログラム
【課題】 複雑な形状、構造を有するプリント配線基板であっても、温度変化による変位を容易、且つ低コストに予測することができる基板設計支援装置、方法、プログラムを提供する。
【解決手段】 本発明のプリント配線基板設計支援プログラムは、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させる。
【解決手段】 本発明のプリント配線基板設計支援プログラムは、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板のたわみ量や反り量を算出するプリント配線基板設計支援装置、プリント配線基板設計支援方法、及びプリント配線基板設計支援プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線基板における配線パターン設計は、設計ルール（配線幅、厚さ、間隔など）に基づく自動ツールなどが用いられており、材料選定や製造プロセス条件などは考慮されず製造されている。このため、完成後に温度プロセス過程における温度変化の影響を受けたたわみ（変位）などが大きくなる場合が発生し、このような場合は設計変更を行って再度製造を試みるということが繰り返されている。
【０００３】
なお、従来、プリント配線基板の補強部の位置を簡易にかつ、より合理的な方法で決定することができる技術として、多面取りプリント配線基板の溝部にその周辺部位と比較して剛性を低下させたダミー材料を埋め込む工程と、ダミー材料が埋め込まれた状態の多面取りプリント配線基板に対して反り変形シミュレーションを行って、溝部の応力あるいは変形量分布を求める工程と、得られた応力あるいは変形量分布に基づいて、溝部における高応力部あるいは高変形量部を特定する技術が知られる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−９３２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、プリント配線基板を製造して初めて問題が判明するため、設計を行って製造を行うというサイクルでの繰り返しが多くなり、開発期間が長くなると共にコスト高となる。また、変位が大きくなる場合について事前に考えられる問題について、三次元解析などを用い予測しようとすると、従来の解析手法では、膨大な要素数となってしまうため、その解析が複雑となり、労力的、時間的コストを要するという問題がある。
なお、上述した特許文献１においても、このような複雑なプリント配線基板の温度による変位を容易に予測し得るものではない。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、プリント配線基板の温度変化による変位を容易、且つ低コストに予測することができるプリント配線基板設計支援装置、プリント配線基板設計支援方法、及びプリント配線基板設計支援プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援装置であって、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割部と、前記メッシュ分割部により分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部と、前記メッシュ変位算出部により算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続部と、前記メッシュ変位接続部により得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出部とを備えてなる。
【０００７】
ここで、前記変位算出部は、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算部を備え、該回転補正演算部により回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とすることができる。また、前記メッシュ分割部は、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とすることができる。
【０００８】
また、前記変位算出部は、ｘ、ｙの両軸に対してそれぞれ算出されたｚ軸に対する変位を二乗平均して変位とする平均変位算出部を備えていることを特徴とすることができる。また、前記変位算出部は、前記平均変位算出部において算出されたプリント配線基板の二つのコーナのｚ座標値を合わせるように回転補正をかける回転補正演算部を備え、前記回転補正演算部により回転補正された各メッシュのｚ座標値において変位を算出することを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明において、前記プリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について、所定のルールで基板面積に対する平均厚さを求める層厚演算部と、前記層厚演算部で演算された層厚の層を積層して単純積層モデルを作成し、前記プリント配線基板の解析用モデルとする積層モデル作成部とを備えることができる。ここで、前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第１の層に隣合う第２の層において第１の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第２の層における第１の層の主要材料と同じ材料についての体積を前記第１の層の主要材料についての体積に含めて第１の層の平均厚さを求めることを特徴とすることができる。また、前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第３の層に隣合う第４の層において第３の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第４の層における前記主要材料と同じ材料についての体積を前記第３の層の主要材料についての体積に含めることなく第３の層の平均厚さを求めることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明は、プリント配線基板に生じる変位をコンピュータに算出させるプリント配線基板設計支援プログラムであって、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援方法であって、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてなる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明によれば、複雑な形状、構造を有するプリント配線基板であっても、温度変化による変位を容易、且つ低コストに予測することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１は本実施の形態における基板設計支援装置を示すブロック図である。この基板設計支援装置は、プリント配線基板を設計したＣＡＤデータを記憶するＣＡＤデータファイル記憶部１と、ＣＡＤデータファイル記憶部１に記憶されたＣＡＤデータファイルを用いて形状変換を行って解析用モデルを作成する解析用モデル作成部２と、解析用モデル作成部２で作成された解析用モデルを一時的に記憶する解析用データファイル記憶部３と、解析用データファイル記憶部３に記憶された解析用データファイルを用いて温度プロセスにより生じる変位を演算する解析部（変位演算部）４と、変位演算部４により演算された変位に基づいて、基板表面の変位を演算する基板表面変位演算部５と、解析に用いられる必要なデータを供給するためのデータベース部６と、基板表面変位演算部５において用いられる凹凸情報をＣＡＤデータファイル記憶部１から取得する凹凸情報取得部７とを備える。
【００１５】
変位演算部４は、プリント配線基板をメッシュ状に分割するメッシュ分割部４ａと、メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部４ｂと、メッシュ変位を全メッシュについて接続するメッシュ変位接続部４ｃと、全体変位算出部４ｄを備え、全体変位算出部４ｄは、全体変位を回転補正するための回転補正演算部４ｄ−１を備えている。
【００１６】
上記構成において、解析用モデル作成部２は、ＣＡＤデータファイルに基づいて、プリント配線基板の解析モデルを作成するものであり、プリント配線基板を構成する複数の層における各層についての層厚を求める層厚演算部２１と、演算された層厚からなる層を積層することにより、解析用の単純積層モデル（解析モデル）を作成する積層モデル作成部２２とを備える。
【００１７】
また、データベース（ＤＢ）部６は、製造過程におけるプロセス温度等を記憶するプロセスデータＤＢ６１と、プリント配線基板の各層を構成する主要材料、すなわち積層モデル作成部２２で作成される各層の材料に関する物性情報として、例えば熱膨張係数、ヤング率など温度変位を算出するのに必要な物性情報を記憶した構成材料ＤＢ６２とを備える。
【００１８】
そして、凹凸情報取得部７は、ＣＡＤデータファイル記憶部１から後述するようにして凹凸情報を取得する。
【００１９】
以下、実施の形態１の動作について説明する。
図２は、解析用モデル作成部２における解析用モデル作成動作を示すフローチャートである。まず、ＣＡＤデータファイル記憶部１から得られるプリント配線基板データにおいて、該基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について所定のルールで体積を算出する（ステップＳ１，Ｓ２）。例えば図３に示すように、プリント配線基板が最下層より配線層（ｄ４）、絶縁層（ｄ３）、配線層（ｄ２）、絶縁層（ｄ１）とある場合、各配線層の体積を算出し（ステップＳ１）、次に各絶縁層の体積を算出する（ステップＳ２）。
【００２０】
ステップＳ１の動作において、第１のルールとして、配線層（本発明の第１の層に対応：例えばｄ２）内に主要材料である配線材料と異なる絶縁材量が含まれる場合は、その配線層内の絶縁材量の体積は無視されると共に、その配線層に隣合う（下側に重なる）絶縁層（第２の層に対応：ｄ３）にビアなどにより該配線層と同じ配線材料が含まれる場合はその配線材料の体積が配線層（ｄ２）の主要材料の体積に加算されて配線層（ｄ３）の体積が算出される。
【００２１】
また、ステップＳ２の動作において、第２のルールとして、絶縁層（第３の層に対応：ｄ３）内にビア等による配線材料がある場合、その配線材料の体積は無視される（その上層側の配線層の体積に含められる）と共に、その絶縁層に隣合う（下側に重なる）配線層（第４の層に対応：ｄ４）に該絶縁層と同じ絶縁材料が含まれていても、その絶縁材料の体積は第１のルール１のように絶縁層（ｄ３）に加えられることなく、該絶縁層の体積が算出される。
【００２２】
こうして、各層の体積が算出されると、次に各層の平均厚さ算出する（ステップＳ３）。これは各層の体積を基板面積で除算することにより行われる。各層の平均厚さが算出されると、その平均厚さを有する各層を重ね合わせて簡素化された単純積層モデル（解析用モデル）が作成される（ステップＳ４）。
【００２３】
図３は解析用モデル作成の説明の便宜のために、簡単な例を示したが、図４に示されるように、もっと複雑な構造を有するプリント配線基板においても同様に適用される。図４において、図４（ａ）はプリント配線基板の断面構造を示し、図４（ｂ）はその一部の詳細断面構造を示し、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示した部分の構造が図２、図３に示したと同じ処理により簡素化（単純化）された場合を示し、図４（ｄ）は図４（ａ）の全体の構造が図２、図３に示したと同じ処理により簡素化（単純化）された場合を示している。すなわち、図４（ｄ）は図４（ａ）のプリント配線基板から作成される単純積層モデル（解析用モデル）を示している。
【００２４】
こうして、解析用モデル作成部２は、複雑な構造を有するプリント配線基板からそのプリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料（例えば配線材料と絶縁材料）について所定のルール（第１、第２のルール）で基板面積に対する平均厚さを求め、求められた層厚の層を積層して単純積層モデル（プリント配線基板の解析モデル）を作成する。
【００２５】
次に、作成された単純積層モデルを使用し、プリント配線基板の変位を演算する変位演算部４の動作と、得られた変位を用いて基板の表面変位を演算する基板表面変位演算部５の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
まず、変位演算部４は解析用データファイル記憶部から単純積層モデルデータを取得し（ステップＳ１１）、メッシュ分割部４ａによりモデルをメッシュ状に格子分割する（ステップＳ１２）。この格子分割は、図６に示されるように、例えば長方形状のプリント配線基板の平面が直行座標系におけるｚ＝０において、ｘ、ｙ軸から構成される（ｘ、ｙ）平面と重なるように配置すると共に、ｘ軸及びｙ軸に沿って等間隔に複数（例えばＮ１、Ｎ２）分割する。
【００２７】
次にステップＳ１３では、格子分割された各メッシュ毎に、メッシュ変位算出部４ｂがプロセス温度変化分に対応する変位を演算する（ステップＳ１３）。変位（変位量）は、図７（ａ）に示すような各メッシュである片持ち梁状のモデルが温度変化を受けたときに、その熱膨張率及びヤング率の相異から、図７（ｂ）に示すように生じる変位である。熱膨張率やヤング率は構成材料ＤＢ６２から取得し、プロセス温度変化はプロセスデータＤＢ６１から取得する。
【００２８】
この算出方法は周知であり、ここでの説明は省略するが、一例として日本機械学会論文集59巻563号1993-7、機械多層はり理論によるプリント配線基板の応力・変形の評価(尾田十八 他)で示される、多層積層板の熱膨張係数の違いによる反りの計算式を用いることができる。
【００２９】
こうして温度変化に伴う変位が全てのメッシュについて演算されると、メッシュ変位接続部４ｃは各メッシュについて算出された変位を次のように接続していく（ステップＳ１４）。
【００３０】
（１）ｘ軸方向に対する処理
ａ）図６に示す原点（ｘ1、ｙ1）におけるメッシュを始点メッシュ（１番目のメッシュ）としてｘ軸方向にスタートし、１番目のメッシュの変位（反り）を用いて、その曲率で分割境界まで曲線を描く。
【００３１】
ｂ）次に分割境界において接線を引き、それを軸に２番目のメッシュの変位（反り）を描く。これをｘ軸方向に最後のメッシュであるＮ１番目のメッシュ（ｘN1、ｙ1）まで繰り返す。図８はこれらの処理過程を示す図であり、結果を図９（ａ）に示す。
【００３２】
ｃ）以上と同様の処理ａ），ｂ）を、原点（ｘ1、ｙ1）のメッシュとｙ軸方向に隣接するメッシュ（ｘ1、ｙ2）を始点メッシュとして、行い、以下同様にかかる処理を（ｘ1，ｙm）のメッシュについて繰り返す（ｍ＝１〜Ｎ２とし、ここでは３以上）。図１０（ａ）は以上の結果得られた表示画面を示す図である。
【００３３】
（２）ｙ軸方向に対する処理
ａ）図６に示す原点（ｘ1、ｙ1）におけるメッシュを始点メッシュ（１番目のメッシュ）としてｙ軸方向にスタートし、１番目のメッシュの変位（反り）を用いて、その曲率で分割境界まで曲線を描く。
【００３４】
ｂ）次に分割境界において接線を引き、それを軸に２番目のメッシュの変位（反り）を描く。これをｙ軸方向に最後のメッシュであるＮ２番目のメッシュ（ｘ1、ｙN2）まで繰り返す。結果を図９（ｂ）に示す。
【００３５】
ｃ）以上と同様の処理ａ）、ｂ）を、原点（ｘ1、ｙ1）のメッシュとｘ軸方向に隣接するメッシュ（ｘ2、ｙ1）を始点メッシュとして、行い、以下同様にかかる処理を（ｘn，ｙ1）のメッシュについて繰り返す（ｎ＝１〜Ｎ１とし、ここでは３以上）。図１０（ｂ）は以上の結果得られた表示画面を示す図である。
【００３６】
こうして、各メッシュのｘ、ｙ軸方向への変位がそれぞれ得られると、次に全体変位算出部４ｄがメッシュ全体についての変位を算出する（ステップＳ１５）。まず、全体変位算出部４ｄは、各メッシュにおいて、ｘ、ｙ軸方向にそれぞれ算出された変位について、これらの値を二乗平均し、その値を各メッシュにおける算出変位とする。なお、図９（ｃ）はｘ、ｙ軸方向にそれぞれ算出された変位Δｘ、Δｙと、それらを二乗平均した変位Δを示している。また、図１０（ｃ）はｘ、ｙ軸方向にそれぞれ算出された変位を同一メッシュ上にそれぞれ重ね合わせて三次元状に示した図であり、図１０（ｄ）は変位Δを三次元状に示した図である。
【００３７】
次に、全体変位算出部４ｄは上述のように変位が得られると、その回転補正演算部４ｄ−１により、プリント配線基板の二つのコーナ（例えば（ｘ1、ｙ1）のメッシュコーナと、（ｘN1，ｙN2）のメッシュコーナ）の高さを合わせるように、回転補正を行う。この二つのコーナは最もｚ軸方向に変位が大きくなる二つのコーナ（２点）を選択することができる。この回転補正の結果における変位を三次元状に示したのが図１１である。
【００３８】
図１２は回転補正を行う様子を示しており、最大変位差を生じる二点のコーナ図１２（ａ）のＡ，Ｂ、及び図１２（ｂ）のＣ，Ｄが選択されて図１２（ｃ）のように回転補正が行われている。なお、各コーナの高さが同じ場合は、回転補正を行う必要がないことは言うまでもない。
【００３９】
こうして回転補正が行われると、その回転結果より全てのメッシュの補正された変位（補正変位）を得ることができると共に、その変位の値より最大値と最小値との差を演算して最大変位を算出し、最大反りや歪みを得ることができる。
【００４０】
次に、基板表面変位演算部５は、全体変位算出部４ｄにより得られた各メッシュの補正変位を用いて基板表面変位を演算する。すなわち、基板表面変位演算部５は、凹凸情報取得部７によりＣＡＤデータファイル記憶部１の設計データにおいて得ることができるプリント配線基板表面の凹凸量を、変位演算部４で求められた変量に対して加減算してプリント配線基板表面の変位を求める（ステップＳ１３）。
【００４１】
この凹凸は配線層の厚さが基板の面内方向で異なることにより生じるものであり、配線層が薄い領域においては、配線層の厚い領域に比べて凹部が形成されやすい（配線層の厚い領域は薄い領域に比べて凸部が形成されやすい）。このため、例えば図１３（ａ）に示されるように配線層の厚さが一定の基板においては、単純積層モデルにより、図１３（ｂ）のように得られる変位において基板表面各部を表せるが、図１３（ｃ）のように例えば配線層が薄い領域においては、表面に凹部ができてその変位はステップＳ１２において演算された変位にその凹部の深さを加算したものとすることが好ましい。
【００４２】
図１４は、凹凸情報取得部７による凹凸情報取得動作を示すフローチャートである。まず、設計時の基板表面変位データがＣＡＤデータファイルから取得される（ステップＳ２１）。次に凹凸情報取得部７は、基板を所定の形状によって分割し（ステップＳ２２）、分割された各領域における基板平均厚さを算出する（ステップＳ２３）。次に各分割領域における基板平均厚さと、基板全領域における基板厚さの平均値との差を求める（ステップＳ２４）。
【００４３】
図５に示した変位演算（ステップＳ１３）では、ステップＳ２４で求められた厚さの差をステップＳ１５において得られた各領域における変位に加算して基板の表面変位を得る。なお、ここでは凹凸を加味する表面変位の演算方法の一例について説明したが、基板の最小厚さを基準にする方法、基板の最大厚さを基準にする方法など、上述した基板の平均厚さを基準にする以外の方法もとり得ることは言うまでもない。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を配線層と絶縁層からなる多層に適用した場合について説明したが、配線層と絶縁層以外の層を含むものでも本発明は適用できることは言うまでもない。なお、本実施の形態によれば、上述した図５のフローチャートにおける各ステップを基板設計支援装置を構成するコンピュータに実行させる基板設計支援プログラムとして提供することができる。上述したプログラムは、コンピュータにより読取り可能な記録媒体に記憶させることによって、基板設計支援装置を構成するコンピュータに実行させることが可能となる。ここで、上記コンピュータにより読取り可能な記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記憶媒体や、コンピュータプログラムを保持するデータベース、或いは、他のコンピュータ並びにそのデータベースや、更に回線上の伝送媒体をも含むものである。
（付記１） プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援装置であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割部と、
前記メッシュ分割部により分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部と、
前記メッシュ変位算出部により算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続部と、
前記メッシュ変位接続部により得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出部と
を備えてなるプリント配線基板設計支援装置。
（付記２） 付記１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算部を備え、該回転補正演算部により回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記３） 付記１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記メッシュ分割部は、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記４） 付記３に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、ｘ、ｙの両軸に対してそれぞれ算出されたｚ軸に対する変位を二乗平均して変位とする平均変位算出部を備えていることを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記５） 付記４に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、前記平均変位算出部において算出されたプリント配線基板の二つのコーナのｚ座標値を合わせるように回転補正をかける回転補正演算部を備え、
前記回転補正演算部により回転補正された各メッシュのｚ座標値において変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記６） 付記１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記プリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について、所定のルールで基板面積に対する平均厚さを求める層厚演算部と、
前記層厚演算部で演算された層厚の層を積層して単純積層モデルを作成し、前記プリント配線基板の解析用モデルとする積層モデル作成部と
を備えてなるプリント配線基板設計支援装置。
（付記７） 付記６に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第１の層に隣合う第２の層において第１の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第２の層における第１の層の主要材料と同じ材料についての体積を前記第１の層の主要材料についての体積に含めて第１の層の平均厚さを求めることを特徴とする基板設計支援装置。
（付記８） 付記７に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第３の層に隣合う第４の層において第３の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第４の層における前記主要材料と同じ材料についての体積を前記第３の層の主要材料についての体積に含めることなく第３の層の平均厚さを求めることを特徴とする基板設計支援装置。
（付記９） プリント配線基板に生じる変位をコンピュータに算出させるプリント配線基板設計支援プログラムであって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させることを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１０） 付記９に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記変位算出ステップは、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算ステップを備え、該回転補正演算ステップにより回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１１） 付記９に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記メッシュ分割ステップでは、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１２） 付記１１に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記変位算出ステップは、ｘ、ｙの両軸に対してそれぞれ算出されたｚ軸に対する変位を二乗平均して変位とする平均変位算出ステップを備えていることを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１３） 付記１１に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記変位算出ステップは、前記平均変位算出ステップにおいて算出されたプリント配線基板の二つのコーナのｚ座標値を合わせるように回転補正をかける回転補正演算ステップを備え、
前記回転補正演算ステップにより回転補正された各メッシュのｚ座標値において変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１４） 付記９に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記メッシュ分割ステップ前に備えられ、変位算出を行うための前記プリント配線基板の簡素化モデルをデータとして取得するプリント配線基板取得ステップであって、
プリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について、所定のルールで基板面積に対する平均厚さを求める層厚演算ステップと、
前記層厚演算ステップで演算された層厚の層を積層して単純積層モデルを作成し、前記変位が算出される前記プリント配線基板を得る積層モデル作成ステップと
を備えてなるプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１５） プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援方法であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてなるプリント配線基板設計支援方法。
（付記１６） 付記１５に記載のプリント配線基板設計支援方法において、
前記変位算出ステップは、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算ステップを備え、該回転補正演算ステップにより回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援方法。
（付記１７） 付記１５に記載のプリント配線基板設計支援方法において、
前記メッシュ分割ステップでは、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援方法。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における解析用モデル（単純積層モデル）作成動作を示すフローチャートである。
【図３】単純積層モデルを作成する際に用いるルールを説明するための図である。
【図４】具体的な解析用モデルの作成を概念的に示す図である。
【図５】本実施の形態の動作としての表面変位演算処理動作を示すフローチャートである。
【図６】プリント配線基板の解析用モデルの分割方法の一例を示す説明図である。
【図７】変位演算の概念を説明する図である。
【図８】メッシュ変位を複数のメッシュで接続していく様子を示す説明図である。
【図９】メッシュ変位接続結果を示す図である。
【図１０】メッシュ変位接続結果を三次元状に示した図である。
【図１１】全体変位を三次元状に示した図である。
【図１２】回転補正の動作を示す説明図である。
【図１３】基板の凹凸情報を示す図である。
【図１４】凹凸情報取得動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１ ＣＡＤデータファイル記憶部、２ 解析用モデル作成部、３ 解析用データファイル記憶部、４ 変位演算部、４ａ メッシュ分割部、４ｂ メッシュ変位算出部、４ｃ メッシュ変位接続部、４ｄ 全体変位算出部、４ｄ−１ 回転補正演算部、５ 基板表面変位演算部、６ データベース部、７ 凹凸情報取得部、２１ 層厚演算部 ２２ 積層モデル作成部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板のたわみ量や反り量を算出するプリント配線基板設計支援装置、プリント配線基板設計支援方法、及びプリント配線基板設計支援プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリント配線基板における配線パターン設計は、設計ルール（配線幅、厚さ、間隔など）に基づく自動ツールなどが用いられており、材料選定や製造プロセス条件などは考慮されず製造されている。このため、完成後に温度プロセス過程における温度変化の影響を受けたたわみ（変位）などが大きくなる場合が発生し、このような場合は設計変更を行って再度製造を試みるということが繰り返されている。
【０００３】
なお、従来、プリント配線基板の補強部の位置を簡易にかつ、より合理的な方法で決定することができる技術として、多面取りプリント配線基板の溝部にその周辺部位と比較して剛性を低下させたダミー材料を埋め込む工程と、ダミー材料が埋め込まれた状態の多面取りプリント配線基板に対して反り変形シミュレーションを行って、溝部の応力あるいは変形量分布を求める工程と、得られた応力あるいは変形量分布に基づいて、溝部における高応力部あるいは高変形量部を特定する技術が知られる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−９３２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、プリント配線基板を製造して初めて問題が判明するため、設計を行って製造を行うというサイクルでの繰り返しが多くなり、開発期間が長くなると共にコスト高となる。また、変位が大きくなる場合について事前に考えられる問題について、三次元解析などを用い予測しようとすると、従来の解析手法では、膨大な要素数となってしまうため、その解析が複雑となり、労力的、時間的コストを要するという問題がある。
なお、上述した特許文献１においても、このような複雑なプリント配線基板の温度による変位を容易に予測し得るものではない。
【０００５】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものであり、プリント配線基板の温度変化による変位を容易、且つ低コストに予測することができるプリント配線基板設計支援装置、プリント配線基板設計支援方法、及びプリント配線基板設計支援プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明は、プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援装置であって、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割部と、前記メッシュ分割部により分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部と、前記メッシュ変位算出部により算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続部と、前記メッシュ変位接続部により得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出部とを備えてなる。
【０００７】
ここで、前記変位算出部は、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算部を備え、該回転補正演算部により回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とすることができる。また、前記メッシュ分割部は、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とすることができる。
【０００８】
また、前記変位算出部は、ｘ、ｙの両軸に対してそれぞれ算出されたｚ軸に対する変位を二乗平均して変位とする平均変位算出部を備えていることを特徴とすることができる。また、前記変位算出部は、前記平均変位算出部において算出されたプリント配線基板の二つのコーナのｚ座標値を合わせるように回転補正をかける回転補正演算部を備え、前記回転補正演算部により回転補正された各メッシュのｚ座標値において変位を算出することを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明において、前記プリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について、所定のルールで基板面積に対する平均厚さを求める層厚演算部と、前記層厚演算部で演算された層厚の層を積層して単純積層モデルを作成し、前記プリント配線基板の解析用モデルとする積層モデル作成部とを備えることができる。ここで、前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第１の層に隣合う第２の層において第１の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第２の層における第１の層の主要材料と同じ材料についての体積を前記第１の層の主要材料についての体積に含めて第１の層の平均厚さを求めることを特徴とすることができる。また、前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第３の層に隣合う第４の層において第３の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第４の層における前記主要材料と同じ材料についての体積を前記第３の層の主要材料についての体積に含めることなく第３の層の平均厚さを求めることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明は、プリント配線基板に生じる変位をコンピュータに算出させるプリント配線基板設計支援プログラムであって、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援方法であって、データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてなる。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明によれば、複雑な形状、構造を有するプリント配線基板であっても、温度変化による変位を容易、且つ低コストに予測することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１は本実施の形態における基板設計支援装置を示すブロック図である。この基板設計支援装置は、プリント配線基板を設計したＣＡＤデータを記憶するＣＡＤデータファイル記憶部１と、ＣＡＤデータファイル記憶部１に記憶されたＣＡＤデータファイルを用いて形状変換を行って解析用モデルを作成する解析用モデル作成部２と、解析用モデル作成部２で作成された解析用モデルを一時的に記憶する解析用データファイル記憶部３と、解析用データファイル記憶部３に記憶された解析用データファイルを用いて温度プロセスにより生じる変位を演算する解析部（変位演算部）４と、変位演算部４により演算された変位に基づいて、基板表面の変位を演算する基板表面変位演算部５と、解析に用いられる必要なデータを供給するためのデータベース部６と、基板表面変位演算部５において用いられる凹凸情報をＣＡＤデータファイル記憶部１から取得する凹凸情報取得部７とを備える。
【００１５】
変位演算部４は、プリント配線基板をメッシュ状に分割するメッシュ分割部４ａと、メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部４ｂと、メッシュ変位を全メッシュについて接続するメッシュ変位接続部４ｃと、全体変位算出部４ｄを備え、全体変位算出部４ｄは、全体変位を回転補正するための回転補正演算部４ｄ−１を備えている。
【００１６】
上記構成において、解析用モデル作成部２は、ＣＡＤデータファイルに基づいて、プリント配線基板の解析モデルを作成するものであり、プリント配線基板を構成する複数の層における各層についての層厚を求める層厚演算部２１と、演算された層厚からなる層を積層することにより、解析用の単純積層モデル（解析モデル）を作成する積層モデル作成部２２とを備える。
【００１７】
また、データベース（ＤＢ）部６は、製造過程におけるプロセス温度等を記憶するプロセスデータＤＢ６１と、プリント配線基板の各層を構成する主要材料、すなわち積層モデル作成部２２で作成される各層の材料に関する物性情報として、例えば熱膨張係数、ヤング率など温度変位を算出するのに必要な物性情報を記憶した構成材料ＤＢ６２とを備える。
【００１８】
そして、凹凸情報取得部７は、ＣＡＤデータファイル記憶部１から後述するようにして凹凸情報を取得する。
【００１９】
以下、実施の形態１の動作について説明する。
図２は、解析用モデル作成部２における解析用モデル作成動作を示すフローチャートである。まず、ＣＡＤデータファイル記憶部１から得られるプリント配線基板データにおいて、該基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について所定のルールで体積を算出する（ステップＳ１，Ｓ２）。例えば図３に示すように、プリント配線基板が最下層より配線層（ｄ４）、絶縁層（ｄ３）、配線層（ｄ２）、絶縁層（ｄ１）とある場合、各配線層の体積を算出し（ステップＳ１）、次に各絶縁層の体積を算出する（ステップＳ２）。
【００２０】
ステップＳ１の動作において、第１のルールとして、配線層（本発明の第１の層に対応：例えばｄ２）内に主要材料である配線材料と異なる絶縁材量が含まれる場合は、その配線層内の絶縁材量の体積は無視されると共に、その配線層に隣合う（下側に重なる）絶縁層（第２の層に対応：ｄ３）にビアなどにより該配線層と同じ配線材料が含まれる場合はその配線材料の体積が配線層（ｄ２）の主要材料の体積に加算されて配線層（ｄ３）の体積が算出される。
【００２１】
また、ステップＳ２の動作において、第２のルールとして、絶縁層（第３の層に対応：ｄ３）内にビア等による配線材料がある場合、その配線材料の体積は無視される（その上層側の配線層の体積に含められる）と共に、その絶縁層に隣合う（下側に重なる）配線層（第４の層に対応：ｄ４）に該絶縁層と同じ絶縁材料が含まれていても、その絶縁材料の体積は第１のルール１のように絶縁層（ｄ３）に加えられることなく、該絶縁層の体積が算出される。
【００２２】
こうして、各層の体積が算出されると、次に各層の平均厚さ算出する（ステップＳ３）。これは各層の体積を基板面積で除算することにより行われる。各層の平均厚さが算出されると、その平均厚さを有する各層を重ね合わせて簡素化された単純積層モデル（解析用モデル）が作成される（ステップＳ４）。
【００２３】
図３は解析用モデル作成の説明の便宜のために、簡単な例を示したが、図４に示されるように、もっと複雑な構造を有するプリント配線基板においても同様に適用される。図４において、図４（ａ）はプリント配線基板の断面構造を示し、図４（ｂ）はその一部の詳細断面構造を示し、図４（ｃ）は図４（ｂ）に示した部分の構造が図２、図３に示したと同じ処理により簡素化（単純化）された場合を示し、図４（ｄ）は図４（ａ）の全体の構造が図２、図３に示したと同じ処理により簡素化（単純化）された場合を示している。すなわち、図４（ｄ）は図４（ａ）のプリント配線基板から作成される単純積層モデル（解析用モデル）を示している。
【００２４】
こうして、解析用モデル作成部２は、複雑な構造を有するプリント配線基板からそのプリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料（例えば配線材料と絶縁材料）について所定のルール（第１、第２のルール）で基板面積に対する平均厚さを求め、求められた層厚の層を積層して単純積層モデル（プリント配線基板の解析モデル）を作成する。
【００２５】
次に、作成された単純積層モデルを使用し、プリント配線基板の変位を演算する変位演算部４の動作と、得られた変位を用いて基板の表面変位を演算する基板表面変位演算部５の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
まず、変位演算部４は解析用データファイル記憶部から単純積層モデルデータを取得し（ステップＳ１１）、メッシュ分割部４ａによりモデルをメッシュ状に格子分割する（ステップＳ１２）。この格子分割は、図６に示されるように、例えば長方形状のプリント配線基板の平面が直行座標系におけるｚ＝０において、ｘ、ｙ軸から構成される（ｘ、ｙ）平面と重なるように配置すると共に、ｘ軸及びｙ軸に沿って等間隔に複数（例えばＮ１、Ｎ２）分割する。
【００２７】
次にステップＳ１３では、格子分割された各メッシュ毎に、メッシュ変位算出部４ｂがプロセス温度変化分に対応する変位を演算する（ステップＳ１３）。変位（変位量）は、図７（ａ）に示すような各メッシュである片持ち梁状のモデルが温度変化を受けたときに、その熱膨張率及びヤング率の相異から、図７（ｂ）に示すように生じる変位である。熱膨張率やヤング率は構成材料ＤＢ６２から取得し、プロセス温度変化はプロセスデータＤＢ６１から取得する。
【００２８】
この算出方法は周知であり、ここでの説明は省略するが、一例として日本機械学会論文集59巻563号1993-7、機械多層はり理論によるプリント配線基板の応力・変形の評価(尾田十八 他)で示される、多層積層板の熱膨張係数の違いによる反りの計算式を用いることができる。
【００２９】
こうして温度変化に伴う変位が全てのメッシュについて演算されると、メッシュ変位接続部４ｃは各メッシュについて算出された変位を次のように接続していく（ステップＳ１４）。
【００３０】
（１）ｘ軸方向に対する処理
ａ）図６に示す原点（ｘ1、ｙ1）におけるメッシュを始点メッシュ（１番目のメッシュ）としてｘ軸方向にスタートし、１番目のメッシュの変位（反り）を用いて、その曲率で分割境界まで曲線を描く。
【００３１】
ｂ）次に分割境界において接線を引き、それを軸に２番目のメッシュの変位（反り）を描く。これをｘ軸方向に最後のメッシュであるＮ１番目のメッシュ（ｘN1、ｙ1）まで繰り返す。図８はこれらの処理過程を示す図であり、結果を図９（ａ）に示す。
【００３２】
ｃ）以上と同様の処理ａ），ｂ）を、原点（ｘ1、ｙ1）のメッシュとｙ軸方向に隣接するメッシュ（ｘ1、ｙ2）を始点メッシュとして、行い、以下同様にかかる処理を（ｘ1，ｙm）のメッシュについて繰り返す（ｍ＝１〜Ｎ２とし、ここでは３以上）。図１０（ａ）は以上の結果得られた表示画面を示す図である。
【００３３】
（２）ｙ軸方向に対する処理
ａ）図６に示す原点（ｘ1、ｙ1）におけるメッシュを始点メッシュ（１番目のメッシュ）としてｙ軸方向にスタートし、１番目のメッシュの変位（反り）を用いて、その曲率で分割境界まで曲線を描く。
【００３４】
ｂ）次に分割境界において接線を引き、それを軸に２番目のメッシュの変位（反り）を描く。これをｙ軸方向に最後のメッシュであるＮ２番目のメッシュ（ｘ1、ｙN2）まで繰り返す。結果を図９（ｂ）に示す。
【００３５】
ｃ）以上と同様の処理ａ）、ｂ）を、原点（ｘ1、ｙ1）のメッシュとｘ軸方向に隣接するメッシュ（ｘ2、ｙ1）を始点メッシュとして、行い、以下同様にかかる処理を（ｘn，ｙ1）のメッシュについて繰り返す（ｎ＝１〜Ｎ１とし、ここでは３以上）。図１０（ｂ）は以上の結果得られた表示画面を示す図である。
【００３６】
こうして、各メッシュのｘ、ｙ軸方向への変位がそれぞれ得られると、次に全体変位算出部４ｄがメッシュ全体についての変位を算出する（ステップＳ１５）。まず、全体変位算出部４ｄは、各メッシュにおいて、ｘ、ｙ軸方向にそれぞれ算出された変位について、これらの値を二乗平均し、その値を各メッシュにおける算出変位とする。なお、図９（ｃ）はｘ、ｙ軸方向にそれぞれ算出された変位Δｘ、Δｙと、それらを二乗平均した変位Δを示している。また、図１０（ｃ）はｘ、ｙ軸方向にそれぞれ算出された変位を同一メッシュ上にそれぞれ重ね合わせて三次元状に示した図であり、図１０（ｄ）は変位Δを三次元状に示した図である。
【００３７】
次に、全体変位算出部４ｄは上述のように変位が得られると、その回転補正演算部４ｄ−１により、プリント配線基板の二つのコーナ（例えば（ｘ1、ｙ1）のメッシュコーナと、（ｘN1，ｙN2）のメッシュコーナ）の高さを合わせるように、回転補正を行う。この二つのコーナは最もｚ軸方向に変位が大きくなる二つのコーナ（２点）を選択することができる。この回転補正の結果における変位を三次元状に示したのが図１１である。
【００３８】
図１２は回転補正を行う様子を示しており、最大変位差を生じる二点のコーナ図１２（ａ）のＡ，Ｂ、及び図１２（ｂ）のＣ，Ｄが選択されて図１２（ｃ）のように回転補正が行われている。なお、各コーナの高さが同じ場合は、回転補正を行う必要がないことは言うまでもない。
【００３９】
こうして回転補正が行われると、その回転結果より全てのメッシュの補正された変位（補正変位）を得ることができると共に、その変位の値より最大値と最小値との差を演算して最大変位を算出し、最大反りや歪みを得ることができる。
【００４０】
次に、基板表面変位演算部５は、全体変位算出部４ｄにより得られた各メッシュの補正変位を用いて基板表面変位を演算する。すなわち、基板表面変位演算部５は、凹凸情報取得部７によりＣＡＤデータファイル記憶部１の設計データにおいて得ることができるプリント配線基板表面の凹凸量を、変位演算部４で求められた変量に対して加減算してプリント配線基板表面の変位を求める（ステップＳ１３）。
【００４１】
この凹凸は配線層の厚さが基板の面内方向で異なることにより生じるものであり、配線層が薄い領域においては、配線層の厚い領域に比べて凹部が形成されやすい（配線層の厚い領域は薄い領域に比べて凸部が形成されやすい）。このため、例えば図１３（ａ）に示されるように配線層の厚さが一定の基板においては、単純積層モデルにより、図１３（ｂ）のように得られる変位において基板表面各部を表せるが、図１３（ｃ）のように例えば配線層が薄い領域においては、表面に凹部ができてその変位はステップＳ１２において演算された変位にその凹部の深さを加算したものとすることが好ましい。
【００４２】
図１４は、凹凸情報取得部７による凹凸情報取得動作を示すフローチャートである。まず、設計時の基板表面変位データがＣＡＤデータファイルから取得される（ステップＳ２１）。次に凹凸情報取得部７は、基板を所定の形状によって分割し（ステップＳ２２）、分割された各領域における基板平均厚さを算出する（ステップＳ２３）。次に各分割領域における基板平均厚さと、基板全領域における基板厚さの平均値との差を求める（ステップＳ２４）。
【００４３】
図５に示した変位演算（ステップＳ１３）では、ステップＳ２４で求められた厚さの差をステップＳ１５において得られた各領域における変位に加算して基板の表面変位を得る。なお、ここでは凹凸を加味する表面変位の演算方法の一例について説明したが、基板の最小厚さを基準にする方法、基板の最大厚さを基準にする方法など、上述した基板の平均厚さを基準にする以外の方法もとり得ることは言うまでもない。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を配線層と絶縁層からなる多層に適用した場合について説明したが、配線層と絶縁層以外の層を含むものでも本発明は適用できることは言うまでもない。なお、本実施の形態によれば、上述した図５のフローチャートにおける各ステップを基板設計支援装置を構成するコンピュータに実行させる基板設計支援プログラムとして提供することができる。上述したプログラムは、コンピュータにより読取り可能な記録媒体に記憶させることによって、基板設計支援装置を構成するコンピュータに実行させることが可能となる。ここで、上記コンピュータにより読取り可能な記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード等の可搬型記憶媒体や、コンピュータプログラムを保持するデータベース、或いは、他のコンピュータ並びにそのデータベースや、更に回線上の伝送媒体をも含むものである。
（付記１） プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援装置であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割部と、
前記メッシュ分割部により分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部と、
前記メッシュ変位算出部により算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続部と、
前記メッシュ変位接続部により得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出部と
を備えてなるプリント配線基板設計支援装置。
（付記２） 付記１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算部を備え、該回転補正演算部により回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記３） 付記１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記メッシュ分割部は、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記４） 付記３に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、ｘ、ｙの両軸に対してそれぞれ算出されたｚ軸に対する変位を二乗平均して変位とする平均変位算出部を備えていることを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記５） 付記４に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、前記平均変位算出部において算出されたプリント配線基板の二つのコーナのｚ座標値を合わせるように回転補正をかける回転補正演算部を備え、
前記回転補正演算部により回転補正された各メッシュのｚ座標値において変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
（付記６） 付記１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記プリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について、所定のルールで基板面積に対する平均厚さを求める層厚演算部と、
前記層厚演算部で演算された層厚の層を積層して単純積層モデルを作成し、前記プリント配線基板の解析用モデルとする積層モデル作成部と
を備えてなるプリント配線基板設計支援装置。
（付記７） 付記６に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第１の層に隣合う第２の層において第１の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第２の層における第１の層の主要材料と同じ材料についての体積を前記第１の層の主要材料についての体積に含めて第１の層の平均厚さを求めることを特徴とする基板設計支援装置。
（付記８） 付記７に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記所定のルールとして、前記層厚演算部は、第３の層に隣合う第４の層において第３の層の主要材料と同じ材料が含まれる場合は、該第４の層における前記主要材料と同じ材料についての体積を前記第３の層の主要材料についての体積に含めることなく第３の層の平均厚さを求めることを特徴とする基板設計支援装置。
（付記９） プリント配線基板に生じる変位をコンピュータに算出させるプリント配線基板設計支援プログラムであって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させることを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１０） 付記９に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記変位算出ステップは、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算ステップを備え、該回転補正演算ステップにより回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１１） 付記９に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記メッシュ分割ステップでは、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１２） 付記１１に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記変位算出ステップは、ｘ、ｙの両軸に対してそれぞれ算出されたｚ軸に対する変位を二乗平均して変位とする平均変位算出ステップを備えていることを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１３） 付記１１に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記変位算出ステップは、前記平均変位算出ステップにおいて算出されたプリント配線基板の二つのコーナのｚ座標値を合わせるように回転補正をかける回転補正演算ステップを備え、
前記回転補正演算ステップにより回転補正された各メッシュのｚ座標値において変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１４） 付記９に記載のプリント配線基板設計支援プログラムにおいて、
前記メッシュ分割ステップ前に備えられ、変位算出を行うための前記プリント配線基板の簡素化モデルをデータとして取得するプリント配線基板取得ステップであって、
プリント配線基板を構成する各層ごとにその層を構成する主要材料について、所定のルールで基板面積に対する平均厚さを求める層厚演算ステップと、
前記層厚演算ステップで演算された層厚の層を積層して単純積層モデルを作成し、前記変位が算出される前記プリント配線基板を得る積層モデル作成ステップと
を備えてなるプリント配線基板設計支援プログラム。
（付記１５） プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援方法であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてなるプリント配線基板設計支援方法。
（付記１６） 付記１５に記載のプリント配線基板設計支援方法において、
前記変位算出ステップは、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算ステップを備え、該回転補正演算ステップにより回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援方法。
（付記１７） 付記１５に記載のプリント配線基板設計支援方法において、
前記メッシュ分割ステップでは、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援方法。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における解析用モデル（単純積層モデル）作成動作を示すフローチャートである。
【図３】単純積層モデルを作成する際に用いるルールを説明するための図である。
【図４】具体的な解析用モデルの作成を概念的に示す図である。
【図５】本実施の形態の動作としての表面変位演算処理動作を示すフローチャートである。
【図６】プリント配線基板の解析用モデルの分割方法の一例を示す説明図である。
【図７】変位演算の概念を説明する図である。
【図８】メッシュ変位を複数のメッシュで接続していく様子を示す説明図である。
【図９】メッシュ変位接続結果を示す図である。
【図１０】メッシュ変位接続結果を三次元状に示した図である。
【図１１】全体変位を三次元状に示した図である。
【図１２】回転補正の動作を示す説明図である。
【図１３】基板の凹凸情報を示す図である。
【図１４】凹凸情報取得動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１ ＣＡＤデータファイル記憶部、２ 解析用モデル作成部、３ 解析用データファイル記憶部、４ 変位演算部、４ａ メッシュ分割部、４ｂ メッシュ変位算出部、４ｃ メッシュ変位接続部、４ｄ 全体変位算出部、４ｄ−１ 回転補正演算部、５ 基板表面変位演算部、６ データベース部、７ 凹凸情報取得部、２１ 層厚演算部 ２２ 積層モデル作成部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援装置であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割部と、
前記メッシュ分割部により分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部と、
前記メッシュ変位算出部により算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続部と、
前記メッシュ変位接続部により得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出部と
を備えてなるプリント配線基板設計支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算部を備え、該回転補正演算部により回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記メッシュ分割部は、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
【請求項４】
プリント配線基板に生じる変位をコンピュータに算出させるプリント配線基板設計支援プログラムであって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させることを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
【請求項５】
プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援方法であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてなるプリント配線基板設計支援方法。
【請求項１】
プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援装置であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割部と、
前記メッシュ分割部により分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出部と、
前記メッシュ変位算出部により算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続部と、
前記メッシュ変位接続部により得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出部と
を備えてなるプリント配線基板設計支援装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記変位算出部は、前記プリント配線基板の二つのコーナの変位が零となるように回転補正を行う回転補正演算部を備え、該回転補正演算部により回転補正が行われた前記全体変位に対して、変位を算出することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプリント配線基板設計支援装置において、
前記メッシュ分割部は、プリント配線基板を直行座標系におけるｘ、ｙ軸に沿って分割し、前記メッシュ変位接続部はｘ軸の所定の始点側のメッシュ（ｘ1、ｙm（ｍ＝１〜Ｎ２））よりｘ軸方向に終点側のメッシュ（ｘN1、ｙm）にかけて、各メッシュ縁部の（ｘ、ｚ）平面におけるｘ軸に対する傾きが連続するように接続すると共に、（ｘn（ｎ＝０〜Ｎ１）、ｙ1）よりｙ軸方向に終点側のメッシュ（ｘn、ｙN2）にかけて、各メッシュの縁部の（ｙ、ｚ）平面におけるｙ軸に対する傾きが連続するように接続することを特徴とするプリント配線基板設計支援装置。
【請求項４】
プリント配線基板に生じる変位をコンピュータに算出させるプリント配線基板設計支援プログラムであって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてコンピュータに実行させることを特徴とするプリント配線基板設計支援プログラム。
【請求項５】
プリント配線基板に生じる変位を算出するプリント配線基板設計支援方法であって、
データとして取得されたプリント配線基板の解析用モデルをメッシュ状に分割するメッシュ分割ステップと、
前記メッシュ分割ステップにより分割されたプリント配線基板の各メッシュ毎に変位を算出するメッシュ変位算出ステップと、
前記メッシュ変位算出ステップにより算出された変位を各メッシュの縁部の傾きが連続するように接続するメッシュ変位接続ステップと、
前記メッシュ変位接続ステップにより得られたプリント配線基板の全体変位より変位を算出する変位算出ステップを備えてなるプリント配線基板設計支援方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−２６１３８１（Ｐ２００６−２６１３８１Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７６７１９（Ｐ２００５−７６７１９）
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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