(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうための第１メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、
該全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部と、
該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部と、
該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析部とをそなえ、
前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第１メッシュデータを作成することを特徴とする、電子パッケージ評価装置。
【請求項２】
前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみを算出するとともに、
前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接合部として抽出することを特徴とする、請求項１に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項３】
前記電子パッケージの前記設計データを、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を用いて作成する設計データ作成部をそなえて構成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項４】
複数種類の電子パッケージモデルを保持するパッケージモデル保持部をそなえ、
前記設計データ作成部が、前記パッケージモデル保持部における前記複数種類の電子パッケージモデルの中から選択された、前記電子パッケージの種類に対応する電子パッケージモデルに基づいて、前記電子パッケージの前記設計データを作成することを特徴とする、請求項３に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項５】
前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータを含むとともに、
前記設計データ作成部が、前記ＧＵＩによって入力された前記代表寸法パラメータの寸法値に基づいて前記電子パッケージの前記設計データを作成することを特徴とする、請求項４に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項６】
前記複数種類の電子パッケージモデルが前記代表寸法パラメータの有効範囲を含むとともに、
前記設計データ作成部が、前記ＧＵＩによって入力された前記代表寸法パラメータの寸法値が前記有効範囲内に入らない場合に、警告を発生する警告手段を備えて構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項７】
前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータの既定寸法値を保持するとともに、
前記設計データ作成部が、前記代表寸法パラメータの前記既定寸法値に基づいて前記電子パッケージの前記設計データを作成することを特徴とする、請求項４に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項８】
前記電子パッケージに使用されうる複数種類の材料に関する材料情報を保持する材料情報保持部をそなえ、
前記全体解析実行部が、前記ＧＵＩによって選択された前記材料情報に基づいて前記解析を実行することを特徴とする、請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項９】
前記詳細解析部が、
前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータよりも高精度な第２メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成部と、
該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第２メッシュデータに基づいて前記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部と、
該詳細解析実行部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析評価部とをそなえて構成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項１０】
前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果としてのクリープひずみと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値を用いて下記（１）式による計算を行なうことにより、前記電子パッケージの信頼性としての寿命サイクルを算出することを特徴とする、請求項９に記載の電子パッケージ評価装置。
【数１】
0004756033.tif 000012
但し、Ｎｆ：寿命サイクル
Δεｉｎ：非線形ひずみの最大値
ε０，ｎ：定数
【請求項１１】
前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果に基づいて算出した前記寿命サイクルに基づいて、前記電子パッケージの信頼性としての前記電子パッケージの破壊の有無を判定することを特徴とする、請求項１０に記載の電子パッケージ評価装置。
【請求項１２】
はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうための第１メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、
該全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部と、
該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部と、
該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行する詳細解析部と、
該詳細解析部による解析の結果として算出される前記電子パッケージの寿命サイクルが所定範囲内となるように前記電子パッケージの前記設計データを変更する寿命サイクル最適化部とをそなえ、
前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第１メッシュデータを作成することを特徴とする、電子パッケージ最適化装置。
【請求項１３】
前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみを算出するとともに、
前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接合部として抽出することを特徴とする、請求項１２に記載の電子パッケージ最適化装置。
【請求項１４】
前記寿命サイクル最適化部が、前記詳細解析部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの前記設計データに含まれる項目をパラメータとした近似多項式を実験計画法により構築し、前記近似多項式に基づいて前記設計データの前記パラメータを変更することを特徴とする、請求項１２または請求項１３に記載の電子パッケージ最適化装置。
【請求項１５】
はんだ接合部を有する電子パッケージを評価するための機能をコンピュータに実現させるための電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体であって、
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうための第１メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部、
該全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部、
該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部、及び、
該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析部として、前記コンピュータを機能させるとともに、
前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第１メッシュデータを作成するように、前記コンピュータを機能させることを特徴とする、電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１６】
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみを算出するように前記コンピュータを機能させるとともに、
前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接合部として抽出するように前記コンピュータを機能させることを特徴とする、請求項１５に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１７】
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記電子パッケージの前記設計データを、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を用いて作成する設計データ作成部として、前記コンピュータを機能させることを特徴とする、請求項１５または請求項１６に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１８】
前記電子パッケージ評価プログラムが、前記コンピュータを前記詳細解析部として機能させる際に、
前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータよりも高精度な第２メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成部、
該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第２メッシュデータに基づいて前記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部、及び、
該詳細解析実行部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析評価部として、前記コンピュータを機能させることを特徴とする、請求項１５〜請求項１７のいずれか１項に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項１９】
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果としてのクリープひずみと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値を用いて下記（１）式による計算を行なうことにより、前記電子パッケージの信頼性としての寿命サイクルを算出するように前記コンピュータを機能させることを特徴とする、請求項１８に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【数２】
0004756033.tif 000013
但し、Ｎｆ：寿命サイクル
Δεｉｎ：非線形ひずみの最大値
ε０，ｎ：定数
【請求項２０】
前記電子パッケージ評価プログラムが、
前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果に基づいて算出した前記寿命サイクルに基づいて、前記電子パッケージの信頼性としての前記電子パッケージの破壊の有無を判定するように前記コンピュータを機能させることを特徴とする、請求項１９に記載の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子パッケージの信頼性を評価するための技術に関し、特に電子パッケージの構造解析に用いるメッシュデータを作成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等に代表される電子機器は高密度化、高集積化が進んでおり、このような電子機器に搭載される電子パッケージのピッチ微細化も同時に進んでいる。こうした電子パッケージの高密度化、小型化が進むにつれて電子パッケージの実装部品、特にはんだ接合部の信頼性が懸念されている。
一般的に、電子パッケージに高密度実装が求められる場合には、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Scale Package）が広く用いられているが、これらの電子パッケージのはんだ接合部は、温度変化や落下衝撃などのストレスにさらされるため、これらの電子パッケージを実製品に適用するためには、強度信頼性について十分な評価を行なう必要がある。【０００３】
従来から、はんだ接合部についての強度（マイクロ接合部強度）の評価方法として有限要素法などのシミュレーション技術をベースとしたＣＡＥ（Computer Aided Engineering）システムによる評価手法があり、今日では新規パッケージの設計開発において、このＣＡＥシステムによる評価が必要となっている。
しかしながら、ＣＡＥシステムによる評価では、電子パッケージ全体の強度評価を行なう場合、電子パッケージの構造が複雑であるためシミュレーションモデルやメッシュデータの作成及びシミュレーション計算に多大な時間を要してしまい、必要なシミュレーション結果を得るまでに数日を要する場合もある。【０００４】
そこで、シミュレーションに掛かる時間を短縮するために、まず、電子パッケージの解析モデルに対して粗い要素分割を行ない電子パッケージ全体の概略解析を行ない、この概略解析の結果に基づいて注目はんだバンプを抽出し、抽出された注目はんだバンプの解析モデルに対して密な要素分割を行なって詳細解析を行なうことにより電子パッケージを評価する技術がある（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−９９５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電子パッケージ（特に、構成部品が高密度に実装されたＢＧＡやＣＳＰなど）では、電子パッケージに温度変化や落下衝撃等による負荷が生じた場合、電子パッケージの構成部品の中のはんだ接合部に最も大きなひずみや応力が発生することが多く、かかるひずみや応力によってはんだ接合部が変形したり、あるいは、はんだクラックが発生したりしてしまう。
したがって、電子パッケージを評価する際には、はんだ接合部について厳密に精度良く評価することが望ましく、上記特許文献１に開示された技術における概略解析を行なう際にも同様である。【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、概略解析においてシミュレーション時間を短縮するために、電子パッケージの解析モデルに対して粗い要素分割を行なっており、はんだ接合部について精度良く評価することができない。
なお、はんだ接合部について厳密な評価を行なうためには、はんだ接合部に対して密な要素分割を行なうことが考えられるが、密な要素分割を行なうとシミュレーション時間が掛かってしまい、厳密な評価とシミュレーション時間との間のトレードオフの関係がネックになる。【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、電子パッケージ全体の信頼性の評価を行なう際に、シミュレーションに掛かる時間を短縮しながら、特にはんだ接合部について精度良く解析を行なうことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の電子パッケージ評価装置は、はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうための第１メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、該全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部と、該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部と、該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析部とをそなえ、前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第１メッシュデータを作成することを特徴としている。
【０００９】
なお、前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみを算出するとともに、前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接合部として抽出することが好ましい。
また、前記電子パッケージの前記設計データを、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を用いて作成する設計データ作成部をそなえて構成されていることが好ましく、このとき、複数種類の電子パッケージモデルを保持するパッケージモデル保持部をそなえ、前記設計データ作成部が、前記パッケージモデル保持部における前記複数種類の電子パッケージモデルの中から選択された、前記電子パッケージの種類に対応する電子パッケージモデルに基づいて、前記電子パッケージの前記設計データを作成することが好ましい。【００１０】
さらに、前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータを含むとともに、前記設計データ作成部が、前記ＧＵＩによって入力された前記代表寸法パラメータの寸法値に基づいて前記電子パッケージの前記設計データを作成することが好ましく、このとき、前記複数種類の電子パッケージモデルが前記代表寸法パラメータの有効範囲を含むとともに、前記設計データ作成部が、前記ＧＵＩによって入力された前記代表寸法パラメータの寸法値が前記有効範囲内に入らない場合に、警告を発生する警告手段を備えて構成されていることが好ましい。【００１１】
また、前記複数種類の電子パッケージモデルのそれぞれが代表寸法パラメータの既定寸法値を保持するとともに、前記設計データ作成部が、前記代表寸法パラメータの前記既定寸法値に基づいて前記電子パッケージの前記設計データを作成することが好ましい）。
なお、前記電子パッケージに使用されうる複数種類の材料に関する材料情報を保持する材料情報保持部をそなえ、前記全体解析実行部が、前記ＧＵＩによって選択された前記材料情報に基づいて前記解析を実行することが好ましい。【００１２】
また、前記詳細解析部が、前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータよりも高精度な第２メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成部と、該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第２メッシュデータに基づいて前記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部と、該詳細解析実行部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析評価部とをそなえて構成されていることが好ましく、このとき、前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果としてのクリープひずみと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値を用いて下記（１）式による計算を行なうことにより、前記電子パッケージの信頼性としての寿命サイクルを算出することが好ましい。【００１３】
【数１】
0004756033.tif 000002
【００１４】
但し、Ｎｆ：寿命サイクル
Δεｉｎ：非線形ひずみの最大値
ε０，ｎ：定数
なお、前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果に基づいて算出した前記寿命サイクルに基づいて、前記電子パッケージの信頼性としての前記電子パッケージの破壊の有無を判定することが好ましい。【００１５】
また、上記の目的を達成するために、本発明の電子パッケージ最適化装置は、はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうための第１メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部と、該全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部と、該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部と、該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行する詳細解析部と、該詳細解析部による解析の結果として算出される前記電子パッケージの寿命サイクルが所定範囲内となるように前記電子パッケージの前記設計データを変更する寿命サイクル最適化部とをそなえ、前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第１メッシュデータを作成することを特徴としている。
【００１６】
なお、前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみを算出するとともに、前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接合部として抽出することが好ましい。
さらに、前記寿命サイクル最適化部が、前記詳細解析部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの前記設計データに含まれる項目をパラメータとした近似多項式を実験計画法により構築し、前記近似多項式に基づいて前記設計データの前記パラメータを変更することが好ましい。【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明の電子パッケージ評価プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体は、はんだ接合部を有する電子パッケージを評価するための機能をコンピュータに実現させるための電子パッケージ評価プログラムを記録したものであって、前記電子パッケージ評価プログラムが、  前記電子パッケージの設計データに基づいて、前記電子パッケージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、前記電子パッケージの解析を行なうための第１メッシュデータを作成する全体解析モデル作成部、該全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータを用いて前記電子パッケージの解析を実行する全体解析実行部、該全体解析実行部による解析の結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出する着目はんだ接合部抽出部、及び、該着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析部として、前記コンピュータを機能させるとともに、前記全体解析モデル作成部が、前記はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより前記第１メッシュデータを作成するように、前記コンピュータを機能させることを特徴としている。
【００１８】
なお、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記全体解析実行部が解析の結果として前記電子パッケージに発生するひずみを算出するように前記コンピュータを機能させるとともに、前記着目はんだ接合部抽出部が、前記全体解析実行部による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を前記着目はんだ接合部として抽出するように前記コンピュータを機能させることが好ましい。【００１９】
さらに、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記電子パッケージの前記設計データを、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を用いて作成する設計データ作成部として、前記コンピュータを機能させることが好ましい。
また、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記コンピュータを前記詳細解析部として機能させる際に、前記着目はんだ接合部抽出部によって抽出された前記着目はんだ接合部について、前記全体解析モデル作成部によって作成された前記第１メッシュデータよりも高精度な第２メッシュデータを作成する詳細解析モデル作成部、該詳細解析モデル作成部によって作成された前記第２メッシュデータに基づいて前記着目はんだ接合部の解析を実行する詳細解析実行部、及び、該詳細解析実行部による解析の結果に基づいて前記電子パッケージの信頼性の評価を行なう詳細解析評価部として、前記コンピュータを機能させることが好ましい。【００２０】
なお、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果としてのクリープひずみと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値を用いて下記（１）式による計算を行なうことにより、前記電子パッケージの信頼性としての寿命サイクルを算出するように前記コンピュータを機能させることが好ましい。【００２１】
【数２】
0004756033.tif 000003
【００２２】
但し、Ｎｆ：寿命サイクル
Δεｉｎ：非線形ひずみの最大値
ε０，ｎ：定数
また、前記電子パッケージ評価プログラムが、前記詳細解析評価部が、前記詳細解析実行部による解析の結果に基づいて算出した前記寿命サイクルに基づいて、前記電子パッケージの信頼性としての前記電子パッケージの破壊の有無を判定するように前記コンピュータを機能させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明によれば、全体解析モデル作成部が、電子パッケージ全体の概略解析に用いる第１メッシュデータを作成する際に、電子パッケージのはんだ接合部については、はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、このはんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割するため、全体解析実行部による全体解析に掛かる時間を短縮しながら、特にはんだ接合部について精度良く解析を行なうことができる。
【００２４】
さらに、着目はんだ接合部抽出部が、全体解析実行部による解析結果に基づいて着目はんだ接合部を抽出し、詳細解析部が、かかる着目はんだ接合部に対して全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して電子パッケージの信頼性の評価を行なうため、電子パッケージに対して高精度な解析を実行して、電子パッケージに対して正確な評価を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置のパッケージモデルデータベースが保持するパッケージモデルを説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の表示部に表示される寸法入力画面を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の表示部に表示される材料選択画面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の表示部に表示される操作画面を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作成部によって作成される第１メッシュデータを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作成部によって作成されるはんだ接合部モデルを説明するための図であり、（ａ）ははんだ接合部を示す図であり、（ｂ）は全体解析モデル作成部によって作成されるはんだ接合部モデルの側面図であり、（ｃ）ははんだ接合部モデルの上面図である。
【図８】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作成部によるはんだ接合部モデルの作成方法を説明するための図であり、（ａ）ははんだ接合部の接合面を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示すはんだ接合部の接合面に該当するはんだ接合部モデルの接合面を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作成部によるはんだ接合部モデルの作成方法を説明するための図であり、（ａ），（ｂ）ははんだ接合部モデルの六面体の部分を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の詳細解析モデル作成部によって作成される第２メッシュデータを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の詳細解析実行部及び詳細解析評価部において用いるメッシュデータの寸法を説明するための図である。
【図１２】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の熱疲労寿命最適化部によって構築された近似多項式に基づく、パラメータとしての基板ヤング率とひずみとの関係を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化方法の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の設計データ作成部が作成する設計データのパラメータ一覧表を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の全体解析モデル作成部によって作成されるプレビューモデルを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
〔１〕本発明の一実施形態について
まず、本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置について説明する。図１は本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置の構成を示すブロック図である。【００２７】
この図１に示すように、本電子パッケージ最適化装置１は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）制御部１０，モニタ（表示部）１１，キーボード１２，マウス１３，設計データ作成部１４，全体解析部２０，詳細解析部３０，熱疲労寿命最適化部（寿命サイクル最適化部）４０，出力部４１，システム内制御部４２，パッケージモデルデータベース（パッケージモデル保持部）４３，物性値情報データベース（材料情報保持部）４４，及び結果評価基準データベース４５をそなえて構成されている。【００２８】
なお、ＧＵＩ制御部１０，モニタ１１，キーボード１２，マウス１３，設計データ作成部１４，全体解析部２０，詳細解析部３０，出力部４１，システム内制御部４２，パッケージモデルデータベース４３，物性値情報データベース４４，及び結果評価基準データベース４５が、本発明の電子パッケージ評価装置として機能する。
また、出力部４１は、設計データ作成部１４，全体解析部２０，詳細解析部３０，及び熱疲労寿命最適化部４０による処理結果を外部に対して出力するものである。【００２９】
さらに、システム内制御部４２は、ＧＵＩ制御部１０，モニタ１１，キーボード１２，マウス１３，設計データ作成部１４，全体解析部２０，詳細解析部３０，及び熱疲労寿命最適化部４０のそれぞれにおいて発生するシステム内での通信を制御するものである。
ＧＵＩ制御部１０は、モニタ１１，キーボード１２及び／又はマウス１３を本電子パッケージ最適化装置１のユーザ（以下、単にユーザという）に対するインターフェースとして用いて、設計データ作成部１４，全体解析部２０及び詳細解析部３０における処理の一部を、ＧＵＩを用いて実行させるものである。【００３０】
設計データ作成部１４は、はんだ接合部を有する電子パッケージの設計データを、ＧＵＩを用いて作成するものであり、ＧＵＩ制御部１０を用いて（つまり、ＧＵＩ制御部１０と協動して）、電子パッケージの設計データを構成するための諸条件（例えば、電子パッケージモデルの種類，寸法，及び材料）をユーザに対話的に確認して設計データを作成する。【００３１】
また、設計データ作成部１４は、複数種類の電子パッケージモデル（後述する図２参照）を保持するとともに各モデルの代表寸法パラメータ及び有効範囲を保持するパッケージモデルデータベース４３と、電子パッケージの材料情報（後述する図６参照）を保持する物性値情報データベース４４とに基づいて電子パッケージの設計データを作成する。
ここで、設計データ作成部１４による電子パッケージの設計データ作成方法について詳述すると、図２はパッケージモデルデータベース４３が保持する複数種類のパッケージモデルを示す図である。この図２に示すように、パッケージモデルデータベース４３は、電子パッケージの種類に対応する電子パッケージモデルを複数種類（ここでは６種類）保持している。【００３２】
具体的には、パッケージモデルデータベース４３は、ＦＣ−ＢＧＡ（Flip Chip - Ball Grid Array）４３ａ，ＯＭＰＡＣ（Over Molded Pad Array Carrier）４３ｂ，ＦＢＧＡ（Fine-pitch Ball Grid Array）４３ｃ，ＥＢＧＡ（Enhanced Ball Grid Array）４３ｄ，ＴａｂＢＧＡ（Tab Ball Grid Array）４３ｅ，及びＦｌｉｐｃｈｉｐ−Ｃ４（Controlled Collapse Chip Connection）４３ｆの電子パッケージモデルを保持している。【００３３】
そして、ＧＵＩ制御部１０が、モニタ１１上にこれら６種類の電子パッケージを、図２に示すごとく表示させ、設計データ作成部１４が、ユーザに対して、メッセージ等を表示させることにより、最適化（評価）対象の電子パッケージの種類をモニタ１１に表示された電子パッケージモデルの中から選択するように促す。
ここで、ユーザが、マウス１３を操作する（例えば、ユーザがマウス１３を操作して、所望のモデル上にポインタを移動させ、かかるモデル上でマウス１３をクリックする）ことにより、複数種類の電子パッケージモデルの中から最適化対象の電子パッケージの種類を選択すると、設計データ作成部１４が、選択された電子パッケージモデルに基づいて設計データを作成する。なお、図２はＯＭＰＡＣ４３ｂが選択された例を示している。【００３４】
次いで、ＧＵＩ制御部１０は、パッケージモデルデータベース４３が保持する電子パッケージモデルの代表寸法パラメータに基づいて、図３に示すごとく、ユーザにより選択された電子パッケージの代表寸法パラメータ（Ｗ，Ｌ，Ｔ）を表示するパラメータ表示部ａと、代表寸法パラメータ（Ｗ，Ｌ，Ｔ）に対応する寸法値をそれぞれ入力するための寸法入力ボックスｂ，ｃ，ｄとからなる寸法入力画面１１ａをモニタ１１に表示させる。【００３５】
ここで、パッケージモデルデータベース４３が保持する代表寸法パラメータとは、電子パッケージの設計データを作成するにあたり、寸法を入力されるべき当該電子パッケージ上の部分のことをいう。
そして、ユーザが、図３に示す寸法入力画面１１ａに従って、パラメータ表示部ａを参照して、キーボード１２及びマウス１３を操作することにより、寸法入力ボックスｂ〜ｄに寸法値（図３では、それぞれ“２０”，“２０”，“１”）を入力すると、設計データ作成部１４が入力された代表寸法パラメータの寸法値に基づいて設計データを作成する。【００３６】
また、パッケージモデルデータベース４３は代表寸法パラメータ毎に有効範囲を保持するとともに、設計データ作成部１４はユーザによって入力された代表寸法パラメータの寸法値が当該有効範囲内でない場合に警告を発生する警告手段１４ａをそなえており、これにより、ユーザが入力した寸法値によって電子パッケージが形状的に成り立たたなくなるようなことを抑止することができる。【００３７】
さらに、パッケージモデルデータベース４３は、代表寸法パラメータ毎に既定寸法値を保持しており、ユーザによって代表寸法パラメータの寸法値が入力されない場合には、設計データ作成部１４は、パッケージモデルデータベース４３が保持する当該代表寸法パラメータの既定寸法値に基づいて設計データを作成する。
次に、設計データ作成部１４は、物性値情報データベース４４に保持された材料情報に基づいて、電子パッケージの設計データを作成する。【００３８】
ここで、物性値情報データベース４４が保持する材料情報は、電子パッケージに使用されうる複数種類の材料に関する情報であり、具体的には複数種類の材料と、材料毎の物性値［例えば、弾性率（ヤング率），ポアソン比，熱膨張係数］を保持している。
そして、ＧＵＩ制御部１０が、電子パッケージの構成部品毎に、図４に示すごとく、物性値情報データベース４４に保持された複数種類の材料の名称が表示される材料選択部ｅ，当該材料の物性値が表示される物性値表示部ｆ，Ｍｏｄｉｆｙ（変更）ボタンｇ，Ｒｅａｄ−ｆｒｏｍ−ｆｉｌｅ（ファイルからデータ読み出し）ボタンｈ，Ｄｅｌｅｔｅ（削除）ボタンｉ，Ａｐｌｌｙ（登録）ボタンｊ，及びＣａｎｃｅｌボタンｋからなる材料選択画面１１ｂをモニタ１１に表示させる。【００３９】
次いで、ユーザが、図４に示す材料選択画面１１ｂに従って、マウス１３を操作することにより、材料選択部ｅに表示された材料一覧から電子パッケージの構成部品の材料を選択すると、設計データ作成部１４が選択された材料に基づいて設計データを作成する。ここでは、ユーザは、例えば、マウス１３を操作して材料選択部ｅにおける所望の材料上にポインタを合わせてマウス１３をクリックし、さらにマウス１３によりＡｐｌｌｙボタンｊをクリックすることにより材料を選択することができる。なお、図４に示す材料選択画面１１ｂは、材料としての“ＡＬＬＯＹ４２”が選択されている状態を示している。【００４０】
ここで、材料選択画面１１ｂの物性値表示部ｆには、材料選択部ｅにおいて選択された材料の物性値（ここでは、Elastic Modulus(MPa)；弾性率，Poission's Ratio；ポアソン比，及びThermal Expansion Coefficient；熱膨張係数）が表示される。
また、ユーザがＭｏｄｉｆｙボタンｇをマウス１３によりクリックすることにより、物性値表示部ｆに表示された物性値を所望の物性値に変更することができる。【００４１】
さらに、ユーザがＲｅａｄ−ｆｒｏｍ−ｆｉｌｅボタンｈをマウス１３によりクリックすることにより、物性値情報データベース４４とは異なる外部のアスキーファイルから物性値情報データベース４４には保持されていない材料についての材料情報を取り込んで、物性値情報データベース４４に追加することができる（つまり、材料選択画面１１ｂの材料選択部ｅにかかる材料を表示させることができる）。なお、かかるアスキーファイルは、ユーザが予め作成しておく必要がある。【００４２】
また、ユーザがＤｅｌｅｔｅボタンｉをマウス１３によりクリックすることにより、材料選択部ｅにおいて選択されている材料についての材料情報を物性値情報データベース４４から削除することができる（つまり、材料選択画面１１ｂの材料選択部ｅからかかる材料を削除できる）。
このように、設計データ作成部１４は、ＧＵＩ制御部１０と協動して、パッケージモデルデータベース４３及び物性値情報データベース４４に保持された情報に基づいて、ＧＵＩを用いて設計データを作成する。【００４３】
また、設計データ作成部１４は、図５に示す操作画面１１ｃのように、上記図３に示したものと同様の寸法入力画面１１ａとともに、ユーザによる操作手順と寸法を設定すべき部分を示すガイダンス画面ｍ等とをモニタ１１に同時に表示させることが好ましい。
全体解析部２０は、設計データ作成部１４によって作成された電子パッケージの設計データに基づいて、当該電子パッケージ全体に対する概略解析を行なうものであり、全体解析モデル作成部２１，全体解析実行部２２，及び全体解析評価部（着目はんだ接合部抽出部）２３をそなえて構成されている。【００４４】
全体解析モデル作成部２１は、設計データ作成部１４によって作成された電子パッケージの設計データに基づいて、当該電子パッケージを構成する各部品を複数のメッシュに分割することにより、当該電子パッケージの解析を行なうための第１メッシュデータを作成するものである。なお、全体解析モデル作成部２１は、後述する詳細解析部３０の詳細解析モデル作成部３１によって作成される第２メッシュデータよりも粗くメッシュ分割を行なう。これは全体解析実行部２２による解析時間を短縮するためである。【００４５】
具体的には、全体解析モデル作成部２１は、電子パッケージを幅方向及び奥行方向にそれぞれ２等分した電子パッケージの１／４に該当する１／４モデルを作成し、この１／４モデルを部品毎にメッシュに分割して、図６に示すような、第１メッシュデータを作成する。なお、図６に示す第１メッシュデータは設計データ作成部１４によって作成されたＦＣ−ＢＧＡの設計データに基づいて作成されたものである。【００４６】
ここで、全体解析モデル作成部２１が、設計データ作成部１４によって設計データを作成された電子パッケージについて、この電子パッケージの１／４部分に該当する第１メッシュデータを作成するのは、全体解析実行部２２における解析時間を短縮するためであり、全体解析実行部２２において電子パッケージの１／４部分に該当する第１メッシュデータを用いても、その解析の精度などには何ら問題がないからである。【００４７】
また、全体解析モデル作成部２１は、ＧＵＩを用いて、第１メッシュデータを作成するようになっており、全体解析モデル作成部２１は、ＧＵＩ制御部１０と協動して、１／４モデルを部品毎にメッシュに分割する際に第１メッシュデータのメッシュ要素数やメッシュサイズ等の条件をユーザに対話的に確認して第１メッシュデータを作成する。これにより、ユーザは、全体解析実行部２２による概略解析において所望の解析時間や解析精度となるように第１メッシュデータを作成することができる。【００４８】
さらに、全体解析モデル作成部２１は、電子パッケージにおけるはんだ接合部について、はんだ接合部の体積，高さ，及び他の部品との接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、当該はんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することにより第１メッシュデータを作成する。
図７（ａ）〜（ｃ）は全体解析モデル作成部２１によって作成される、はんだ接合部モデルＱを説明するための図である。図７（ａ）に示すような、部品Ｍと部品Ｎとを接合するはんだ接合部Ｐについて、全体解析モデル作成部２１は、図７（ｂ）に示すごとく、はんだ接合部Ｐと、体積，高さ，及び部品Ｍ，Ｎとの接合面積がそれぞれ同一の多面体である、はんだ接合部モデルＱを作成する。このはんだ接合部モデルＱは、六面体Ｑ１，Ｑ２及び直方体Ｑ３からなり、これらの多面体Ｑ１〜Ｑ３それぞれの高さは同一であり、全体解析モデル作成部２１は多面体Ｑ１〜Ｑ３それぞれの高さがＨ／３となるようにはんだ接合部モデルＱを作成する。
【００４９】
なお、全体解析モデル作成部２１は、はんだ接合部Ｐの部品Ｍとの接合面に該当する面を、図７（ｂ），（ｃ）に示すごとく、一辺がｄ１の正方形となるようにはんだ接合部モデルＱを作成し、はんだ接合部Ｐの部品Ｎとの接合面に該当する面を、図７（ｂ）に示すごとく、一辺がｄ２の正方形となるようにはんだ接合部モデルＱを作成する。なお、図７（ｂ），（ｃ）において符号Ｄは六面体Ｑ１の底辺，六面体Ｑ２の上辺，及び直方体Ｑ３の幅を表わす。【００５０】
また、図７（ａ）において、符号Ｈははんだ接合部Ｐの高さを表わし、符号Ｖははんだ接合部Ｐの体積を表わすとともに、図７（ａ）及び後述する図８(ａ)において、符号Ｓ１ははんだ接合部Ｐの部品Ｍとの接合面積を表わし、符号Ｓ２ははんだ接合部Ｐの部品Ｎとの接合面積を表わしている。
ここで、図７（ａ）に示すように、はんだ接合部Ｐの高さＨとは、はんだ接合部が他の部品（ここでは部品Ｍ，Ｎ）と接合する２つの接合面の間の距離をいう。【００５１】
なお、はんだ接合部Ｐの体積Ｖ，高さＨ，及び接合面積Ｓ１、Ｓ２は、設計データ作成部１４によって作成された設計データに含まれており、これらの値は図３を参照しながら上述したように設計データ作成部１４がＧＵＩを用いてユーザに確認することにより設定されてもよいし、もしくは、設計データ作成部１４によって作成された設計データにおける電子パッケージの種類や寸法と、予め用意された実測値に基づく基準値とに基づいて、設計データ作成部１４が設定するようにしてもよい。【００５２】
また、図７（ｂ）において、符号Ｖ１，Ｖ２，及びＶ３はそれぞれ六面体Ｑ１，Ｑ２，及び直方体Ｑ３の体積を表わしている。
次に、図８（ａ），（ｂ）及び図９（ａ），（ｂ）を参照しながら、全体解析モデル作成部２１によるはんだ接合部モデルＱの作成方法について説明する。全体解析モデル作成部２１は、図８（ａ）に示す、はんだ接合部Ｐの部品Ｍとの接合面の接合面積Ｓ１に基づいて、下記式（２）により、図８（ｂ）に示すはんだ接合部Ｐの部品Ｍとの接合面に該当するはんだ接合部モデルＱ上の接合部の一辺の長さｄ１を算出する。【００５３】
【数３】
0004756033.tif 000004
【００５４】
これと同様に、全体解析モデル作成部２１は、はんだ接合部Ｐの部品Ｎとの接合面の接合面積Ｓ２に基づいて、はんだ接合部Ｐの部品Ｎとの接合面に該当するはんだ接合部モデルＱ上の接合面の一辺の長さｄ２を、下記式（３）により算出する。【００５５】
【数４】
0004756033.tif 000005
【００５６】
このように、全体解析モデル作成部２１は、はんだ接合部Ｐの接合面積Ｓ１，Ｓ２と同一の接合面積を有し且つ２つの四角錐台Ｑ１，Ｑ２と１つの直方体Ｑ３との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルＱを作成する。
次に、全体解析モデル作成部２１が、はんだ接合部モデルＱの体積をはんだ接合部Ｐの体積Ｖと同一にする方法（すなわち、図７（ｂ），（ｃ）における辺Ｄの算出方法）について説明する。
【００５７】
ここで、図９（ａ），（ｂ）に六面体Ｑ１，Ｑ２の断面をそれぞれ示すと、図９（ａ）に示すごとく、六面体Ｑ１の体積Ｖ１は下記式（４）によって算出でき、図９（ｂ）に示すごとく、六面体Ｑ２の体積Ｖ２は下記式（５）によって算出できる。【００５８】
【数５】
0004756033.tif 000006
【００５９】
また、図９（ａ）に基づいて下記式（６）が成り立ち、図９（ｂ）に基づいて下記式（７）が成り立つ。【００６０】
【数６】
0004756033.tif 000007
【００６１】
したがって、全体解析モデル作成部２１は、上記式（６），（７）それぞれを下記式（８），（９）に置換し、下記式（８），（９）それぞれを上記式（４），（５）に代入することにより、下記式（１０），（１１）を求める。【００６２】
【数７】
0004756033.tif 000008
【００６３】
ここで、はんだ接合部モデルＱの体積は、下記式（１２）であらわされるため、全体解析モデル作成部２１は、上記式（１０），（１１）を下記式（１２）に代入して下記式（１３）を求め、下記式（１３）をＤについて解くことにより、六面体Ｑ１の底辺，六面体Ｑ２の上辺，及び直方体Ｑ３の幅のそれぞれに該当する辺Ｄを算出する。
【００６４】
【数８】
0004756033.tif 000009
【００６５】
このように、全体解析モデル作成部２１は、六面体Ｑ１の底辺，六面体Ｑ２の上辺，及び直方体Ｑ３の幅のそれぞれに該当する辺Ｄを算出することによって、はんだ接合部Ｐの体積と同一の体積を有し且つ２つの四角錐台Ｑ１，Ｑ２と１つの直方体Ｑ３との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルＱを作成する。
全体解析実行部２２は、全体解析モデル作成部２１によって作成された第１メッシュデータを用いて電子パッケージ全体を対象とした解析を実行するものであり、ここでは、有限要素法による解析を実行して、電子パッケージに発生するひずみを算出する。
【００６６】
このとき、全体解析実行部２２は、上記図４を参照しながら上述した、設計データ作成部１４が設計データを作成する際にＧＵＩによってユーザに選択された各構成部品の材料情報（ここでは材料の種類毎の物性値）を用いて解析を実行する。
また、全体解析実行部２２は、ＧＵＩ制御部と協動して、ＧＵＩを用いてユーザに対話的に確認することにより、解析を行なうために必要な荷重や温度変化（例えば、２５℃→１２５℃→２５℃→−４０℃を１サイクルとした電子パッケージの温度変化）等を取得する。なお、かかる諸条件は設計データ作成部１４によって作成される設計データに含まれていてもよく、この場合には、設計データの作成段階において、設計データ作成部１４がＧＵＩを用いてかかる諸条件を設定し、全体解析実行部２２は設計データに含まれる諸条件に基づいて解析を実行する。【００６７】
全体解析評価部２３は、全体解析実行部２２によって実行された電子パッケージ全体に対する解析の結果を評価するものであり、具体的には、全体解析評価部２３は全体解析実行部２２による解析結果としてのひずみに基づいて、最大ひずみが発生しているはんだ接合部を着目はんだ接合部として抽出する。
詳細解析部３０は、全体解析評価部２３によって抽出された着目はんだ接合部について、全体解析実行部による解析よりも高精度な解析を実行して電子パッケージの信頼性の評価を行なうものであり、詳細解析モデル作成部３１，詳細解析実行部３２，及び詳細解析評価部３３をそなえて構成されている。【００６８】
詳細解析モデル作成部３１は、全体解析評価部２３によって抽出された最大ひずみが発生している着目はんだ接合部Ｐについて、図１０に示すごとく、全体解析モデル作成部２１によって作成された第１メッシュデータよりも高精度な（つまり、全体解析モデル作成部２１によって作成された第１メッシュデータよりも細かくメッシュ分割を行なった）第２メッシュデータを作成する。なお、図１０においては、第２メッシュデータとともに、詳細解析実行部３２による解析の結果（ひずみ分布）が色分けされて示されているが、実際に詳細解析モデル作成部３１によって作成される第２メッシュデータには図１０に示すような色分けはされていない。【００６９】
また、詳細解析モデル作成部３１は、予め基準化された標準メッシュサイズの第２メッシュデータを作成する。詳細解析実行部３２は有限要素法による解析を行なうため、詳細解析実行部３２による解析結果には、第２メッシュデータの領域サイズ（すなわち、メッシュサイズ）が大きく影響する。したがって、詳細解析評価部３３による信頼性評価を行なう上で重要なポイントであるメッシュサイズを予め基準化しているのである。なお、標準メッシュサイズの基準化は、例えば、過去の実測値及び信頼性評価結果に基づいて行なわれ、図１１に示すごとく、はんだ接合部の場合にはメッシュの１辺を１２．５μｍとする。【００７０】
詳細解析実行部３２は、詳細解析モデル作成部３１によって作成された第２メッシュデータに基づいて着目はんだ接合部の解析を実行するものであり、上述したように、詳細解析実行部３２は、有限要素法による解析を実行して着目はんだ接合部に発生するひずみを算出する。このとき、詳細解析実行部３２は、全体解析実行部２２と同様に、解析を行なうために必要な荷重や温度変化等を取得して、これら条件に基づいて解析を実行する。【００７１】
詳細解析評価部３３は、詳細解析実行部３２による解析の結果としてのクリープひずみと塑性ひずみとから非線形ひずみを算出し、算出された非線形ひずみの最大値Δεｉｎを用いて、下記式（１）に示すコフィンマンソン則によって電子パッケージの信頼性としての疲労寿命サイクルを算出する。【００７２】
【数９】
0004756033.tif 000010
【００７３】
但し、Ｎｆ：疲労寿命サイクル
Δεｉｎ：非線形ひずみの最大値
ε０，ｎ：定数
なお、非線形ひずみの最大値Δεｉｎは、詳細解析実行部３２による解析結果として得られた図１０に示すごときひずみ分布から求められる。【００７４】
このとき、詳細解析評価部３３は、解析結果の評価手法の基準を過去の解析結果に基づいて予め定めており、例えば、はんだ接合部界面のような応力が集中して解析結果が極端に変動する部分については、図１１に示すごとく、かかる界面から１００μｍのエリアの解析結果の応力を平均する。
さらに、詳細解析評価部３３は、結果評価基準データベース４５が保持する過去の解析結果や実験，実装結果に基づく評価基準値と、上記式（１）によって算出した寿命サイクルとに基づいて、電子パッケージの破壊の有無を判定する。【００７５】
つまり、詳細解析評価部３３は、算出した寿命サイクルが所望の寿命サイクルであるか否かを、結果評価基準データベース４５に保持されたデータに基づいて判定することにより、電子パッケージの破壊判定を行なう。
熱疲労寿命最適化部４０は、詳細解析部３０による解析結果として算出される電子パッケージの寿命サイクルが所定範囲内となるように電子パッケージの設計データを変更するものである。【００７６】
具体的には、熱疲労寿命最適化部４０は、まず、詳細解析部３０による解析の結果に基づいて電子パッケージの設計データに含まれる項目をパラメータとした近似多項式を実験計画法により構築する。
熱疲労寿命最適化部４０は、例えば、下記式（１４）に示すごとく、近似多項式を構築する。【００７７】
【数１０】
0004756033.tif 000011
【００７８】
なお、上記近似多項式（１４）において、Ｘ１は電子パッケージの基板厚さを示し、Ｘ２は基板のヤング率を示し、Ｘ３は接着剤のヤング率を示し、Ｘ４は接着剤の熱膨張係数を示している。
そして、熱疲労寿命最適化部４０は、電子パッケージの寿命サイクルが長寿命となるように、構築した上記近似多項式（１４）に基づいて、パラメータＸ１〜Ｘ４を変更する。【００７９】
例えば、図１２に示すごとく、上記近似多項式（１４）に基づくと、パラメータＸ２（基板ヤング率）とひずみ（図中はんだひずみと表記）との関係は、ガウス分布形状で表わすことができる。
ここで、熱疲労寿命最適化部４０は、電子パッケージが短寿命となるような、ひずみが大きくなるエリアＴを避けるべく、パラメータＸ２の値を変更する。【００８０】
そして、パラメータＸ１，Ｘ３，Ｘ４についても、パラメータＸ２と同様に変更して、電子パッケージの寿命サイクルが短寿命とならず、長寿命になるように、パラメータＸ２〜Ｘ４を変更する（つまり、電子パッケージの設計データを変更する）。
このように、熱疲労寿命最適化部４０は、詳細解析部３０による解析対象である着目はんだ接合部Ｐに発生する応力とひずみの関係が電子パッケージの寿命サイクルに及ぼす影響を、下記近似多項式（１４）を構築して解明し、さらに、電子パッケージが短寿命となるところを避けて長寿命となるように、かかる近似多項式（１４）のパラメータを変更する。【００８１】
次に、図１３に示すフローチャート（ステップＳ１０〜Ｓ２８）を参照しながら、本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化方法について説明する。なお、本発明の一実施形態としての電子パッケージ評価方法には、図１３に示すステップＳ１０〜Ｓ２７が含まれる。
この図１３に示すように、本電子パッケージ最適化装置１では、まず、設計データ作成部１４が、ＧＵＩを用いてはんだ接合部を有する電子パッケージの設計データを作成する（ステップＳ１０；設計データ作成ステップ）。【００８２】
つまり、設計データ作成部１４は、まずパッケージモデルデータベース４３に保持されているパッケージモデルに基づいて電子パッケージのパッケージモデルを選択し（ステップＳ１１）、このパッケージモデルの各寸法を決定するとともに（ステップＳ１２）、電子パッケージの各部材の材料を物性値情報データベース４４に基づいて決定する（ステップＳ１３）。【００８３】
なお、上記ステップＳ１１において、設計データ作成部１４が、ＧＵＩを用いて解析タイプやモデル要素タイプを設定してもよい。
また、上記ステップＳ１２において、ユーザから寸法が設定されない場合にはデフォルト値を使用するとともに、ユーザによって入力された代表寸法パラメータの寸法値が有効範囲内でない場合には警告を発生する。【００８４】
なお、上記ステップＳ１３において、ユーザが物性地情報データベース４４に保持されていない材料を指定すると、設計データ作成部１４はかかる材料を設計データとして設定する。
次に、設計データ作成部１４は、図１４に示すごとく、表示部１１に作成した設計データのパラメータ一覧表１１ｄを表示させ、ユーザに対して設計データの確認を促す（ステップＳ１４）。なお、ここでユーザが設計データを変更する場合には、必要に応じて上記ステップＳ１１〜ステップＳ１３のいずれかを再度実行する。また、図１４に示すパラメータ一覧表１１ｄは、設計データ作成部１４がＧＵＩを用いてユーザが入力等することによって設定・作成された電子パッケージの設計データを示すものであり、パラメータ一覧表１１ｄには、電子パッケージの構成部品の部品名毎に、部品寸法，材料名称，および材料モデルが含まれている。【００８５】
そして、設計データ作成部１４によって電子パッケージの設計データが作成されると、全体解析部２０が電子パッケージに対して全体解析を実施する（ステップＳ１５；全体解析ステップ）。
具体的には、まず、全体解析部２０の全体解析モデル作成部２１が、第１メッシュデータを作成する（ステップＳ１６；全体解析モデル作成ステップ）。なお、このステップＳ１６において、全体解析モデル作成部２１は、上述のように、電子パッケージのはんだ接合部については、はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、このはんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割することによって第１メッシュデータを作成する。
【００８６】
ここで、全体解析モデル作成部２１は、１／４モデルを作成後、第１メッシュデータを作成するまでの間に、電子パッケージのプレビューモデルＷを作成して（ステップＳ１７）、このプレビューモデルＷを、例えば、図１５に示すごとく、モニタ１１に表示させる（ステップＳ１８）。なお、全体解析モデル作成部２１はプレビューモデルＷとして１／４モデルをモニタに表示させることが好ましい。【００８７】
ここで、ユーザがモニタ１１に表示されたプレビューモデルＷを目視して所望の電子パッケージではないことが判明した場合には、設計データ作成ステップＳ１０を再度実行してもよく、上記ステップＳ１７，Ｓ１８を電子パッケージの設計データの確認のためのステップとしてもよい。
次に、全体解析部２０の全体解析実行部２２が、ＧＵＩを用いて解析に必要な解析条件（荷重や温度変化等）を設定し（ステップＳ１９）、全体解析を実行する（ステップＳ２０）。【００８８】
その後、全体解析部２０の全体解析評価部２３が、全体解析結果としての電子パッケージに発生する変位，応力，ひずみ，及び非線形ひずみのフリンジ図等をモニタ１１に表示させ（ステップＳ２１）、さらに、全体解析評価部２３が、電子パッケージにおいて非線形ひずみが発生する箇所の中から最大の非線形ひずみが発生するはんだ接合部を着目はんだ接合部として抽出する（ステップＳ２２；着目はんだ接合部抽出ステップ）。【００８９】
そして、全体解析評価部２３によって着目はんだ接合部が抽出されると、詳細解析部３０が、着目はんだ接合部について、全体解析よりも高精度な詳細解析を実行する（ステップＳ２３）。
具体的には、詳細解析部３０の詳細解析モデル作成部３１が。かかる着目はんだ接合部の詳細解析モデルとしての第２メッシュデータを作成し（ステップＳ２４）、詳細解析部３０の詳細解析実行部３２が、第２メッシュデータを対象とした詳細解析を実行する（ステップＳ２５）。【００９０】
そして、詳細解析部３０の詳細解析評価部３３が、詳細解析の結果から上記式（１）に基づいて熱疲労寿命（疲労寿命サイクル）を算出し、必要があれば破壊判定を実行するとともに（ステップＳ２６）、詳細解析結果をモニタ１１に表示させる（ステップＳ２７）。
次に、熱疲労寿命最適化部４０が、詳細解析部３０の解析の結果として算出される電子パッケージの疲労寿命サイクルが所定範囲内となるように、例えば上記式（１４）に示すような近似多項式を構築してパラメータを変更することで電子パッケージの設計データを変更し（ステップＳ２８；寿命サイクル最適化ステップ）、処理を終了する。【００９１】
このように、本発明の一実施形態としての電子パッケージ最適化装置１及び電子パッケージ最適化方法によれば、全体解析モデル作成部２１が、電子パッケージ全体の概略解析に用いる第１メッシュデータを作成する際（全体解析モデル作成ステップにおいて）、電子パッケージのはんだ接合部については、はんだ接合部の体積，高さ，及び接合面積と同一の体積，高さ，及び接合面積を有し且つ２つの四角錐台と１つの直方体との３つの部分から成る多面体である、はんだ接合部モデルを作成し、このはんだ接合部モデルを複数のメッシュに分割するため、全体解析実行部２２による全体解析に掛かる時間を短縮しながら、特にはんだ接合部について精度良く解析を行なうことができる。
【００９２】
また、全体解析評価部２３が、全体解析実行部２２による解析結果に基づいて最大ひずみが発生しているはんだ接合部を着目はんだ接合部として抽出し、詳細解析部３０が、かかる着目はんだ接合部に対して全体解析部２０による解析よりも高精度な解析を実行して電子パッケージの信頼性（疲労寿命サイクル）の評価を行なうため、電子パッケージに対して非常に高精度な解析を実行することができ、正確な評価を行なうことができる。【００９３】
したがって、熱疲労寿命最適化部４０によって電子パッケージの設計データのパラメータを変更することで、確実に電子パッケージの疲労寿命サイクルを改善（最適化）することができ、疲労寿命サイクルが長い信頼性のある電子パッケージを設計することができるようになる。
また、熱疲労寿命最適化部４０が実験計画法に基づいて電子パッケージについてのひずみと各種設計データのパラメータとの関係を示す近似多項式を構築するため、近似多項式が構築された電子パッケージに関してはシミュレーションを実施することなく、極めて短時間で正確な評価を行なうことができる。【００９４】
さらに、設計データ作成部１４がＧＵＩを用いて電子パッケージの設計データを作成するため、ユーザは電子パッケージの設計データを容易に作成することができる。
また、パッケージモデルデータベース４３が複数種類の電子パッケージのそれぞれについて代表寸法パラメータを保持しているため、ユーザは、電子パッケージの設計データを容易に作成することができ、さらに、パッケージモデルデータベース４３が各代表寸法パラメータの有効範囲を保持し、かかる有効範囲を超える値を設定しようとすると設計データ作成部１４の警告手段１４ａが警告を発生するため、構造的に成り立たなくなるような寸法を設定してしまうことを確実に防止することができる。【００９５】
さらに、パッケージモデルデータベース４３が、各代表寸法パラメータの規定寸法地を保持しているため、寸法が不明な箇所がある場合であっても、確実に電子パッケージの設計データを作成することができる。
また、物性値情報データベース４４に材料の物性値を保持しているため、ユーザは物性値などの材料特性に関する特別な知識や、シミュレーションに関する特別な知識を必要とすることなく、電子パッケージに対して精度良い解析を実行して正確な評価を行なうことができる。【００９６】
〔２〕その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上述したＧＵＩ制御部１０，設計データ作成部１４，全体解析モデル作成部２１，全体解析実行部２２，全体解析評価部２３，詳細解析モデル作成部３１，詳細解析実行部３２，詳細解析評価部３３，及び熱疲労寿命最適化部４０としての機能は、コンピュータ（ＣＰＵ，情報処理装置，各種端末を含む）が所定のアプリケーションプログラム（電子パッケージ最適化プログラムもしくは電子パッケージ評価プログラム）を実行することによって実現されてもよい。【００９７】
それらのプログラムは、例えばフレキシブルディスク，ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷなど），ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ＋ＲＷなど）等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。この場合、コンピュータはその記録媒体から電子パッケージ最適化プログラムもしくは電子パッケージ評価プログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送し格納して用いる。また、それらのプログラムを、例えば磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスク等の記憶装置（記録媒体）に記録しておき、その記憶装置から通信回線を介してコンピュータに提供するようにしてもよい。【００９８】
ここで、コンピュータとは、ハードウェアとＯＳ（オペレーティングシステム）とを含む概念であり、ＯＳの制御の下で動作するハードウェアを意味している。また、ＯＳが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とをそなえている。【００９９】
上記電子パッケージ最適化プログラムとしてのアプリケーションプログラムは、上述のようなコンピュータに、ＧＵＩ制御部１０，設計データ作成部１４，全体解析モデル作成部２１，全体解析実行部２２，全体解析評価部２３，詳細解析モデル作成部３１，詳細解析実行部３２，詳細解析評価部３３，及び熱疲労寿命最適化部４０としての機能を実現させるプログラムコードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーションプログラムではなくＯＳによって実現されてもよい。【０１００】
さらに、上記電子パッケージ評価プログラムとしてのアプリケーションプログラムは、上述のようなコンピュータに、ＧＵＩ制御部１０，設計データ作成部１４，全体解析モデル作成部２１，全体解析実行部２２，全体解析評価部２３，詳細解析モデル作成部３１，詳細解析実行部３２，及び詳細解析評価部３３としての機能を実現させるプログラムコードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーションプログラムではなくＯＳによって実現されてもよい。【０１０１】
なお、本実施形態としての記録媒体としては、上述したフレキシブルディスク，ＣＤ，ＤＶＤ，磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスクのほか、ＩＣカード，ＲＯＭカートリッジ，磁気テープ，パンチカード，コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ），外部記憶装置等や、バーコードなどの符号が印刷された印刷物等の、コンピュータ読取可能な種々の媒体を利用することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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