(57)【要約】【課題】本発明は、複数の工程を含む実装工程のシミュレーションにおいて、総合的に評価できる単一の評価基準を提供することができる実装工程シミュレーションのシステム及びその方法を提供すること。【解決手段】  本発明に係る実装工程シミュレーションのシステム及び方法においては、条件パラメータに基づき、連続する複数の工程を有する実装工程の各シミュレーションを行って解析し、その解析結果に基づき単一の評価値を作成しており、その評価値が目標値に達していないとき、解析結果に基づき近似関数を作成して暫定パラメータを作成して、再度最適化処理を行うよう構成されている。【選択図】図１
2005072576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装工程シミュレーションのための条件パラメータを設定する条件設定部、
前記条件パラメータに基づき、連続する複数の工程を有する実装工程の各シミュレーションを行い、当該各シミュレーションの複数の解析結果を保持し出力する解析部、及び
前記解析部からの複数の解析結果に基づき単一の評価値を作成し、予め設定した目標値と比較する評価処理部、
を具備することを特徴とする実装工程シミュレーションシステム。
【請求項２】
前記評価処理部からの前記解析結果に基づき近似関数を作成して暫定パラメータを探索し、当該暫定パラメータを条件パラメータとして前記条件設定部に出力する最適化処理部、
をさらに具備する請求項１に記載の実装工程シミュレーションシステム。
【請求項３】
前記最適化処理部において作成された暫定パラメータが前記条件設定部に条件パラメータとして設定されたとき、前記解析部が当該条件パラメータに基づき各シミュレーションを行い、前記各シミュレーションの解析結果を前記評価処理部へ出力し、前記評価処理部が前記解析結果に基づき新たな評価値を作成し、予め設定した目標値と比較するよう構成された請求項１又は２に記載の実装工程シミュレーションシステム。
【請求項４】
前記条件設定部は、固定値の条件パラメータを格納する固定条件パラメータ格納部と、可変値の動作パラメータを設定する動作条件パラメータ設定部とを有する請求項１又は２に記載の実装工程シミュレーションシステム。
【請求項５】
前記解析部は、実装工程であるリフローハンダ付け処理におけるハンダ印刷工程シミュレーション、部品装着工程シミュレーション及びリフロー工程シミュレーションを順次実施して解析し、その解析結果を解析結果格納部に格納するよう構成された請求項１又は２に記載の実装工程シミュレーションシステム。
【請求項６】
前記評価処理部は、前記解析部からの解析結果を示す実装工程性能値を正規化し共通工程性能値を算出する実装工程評価部と、
実験により求めた実装工程性能値を格納する実験結果格納部と、を有する請求項１又は２に記載の実装工程シミュレーションシステム。
【請求項７】
前記最適化処理部は、前記評価処理部からの解析結果に基づき近似関数を作成する近似関数作成部と、
作成された近似関数により暫定パラメータを探索する数値処理部と、を有する請求項１又は２に記載の実装工程シミュレーションシステム。
【請求項８】
実装工程シミュレーションのための条件パラメータを設定するステップ、
前記条件パラメータに基づき、連続する複数の工程を有する実装工程の各シミュレーションを行い、当該各シミュレーションの複数の解析結果を出力するステップ、
前記複数の解析結果に基づき単一の評価値を作成し、予め設定した目標値と比較するステップ、及び
前記評価値が目標値に達したとき、前記実装工程シミュレーションを終了するステップ、
を有することを特徴とする実装工程シミュレーション方法。
【請求項９】
前記評価値が目標値に達していないとき、前記解析結果に基づき近似関数を作成するステップ、及び
前記近似関数に基づき暫定パラメータを探索し、当該暫定パラメータを条件パラメータとするステップ、
をさらに有する請求項８に記載の実装工程シミュレーション方法。
【請求項１０】
暫定パラメータが条件パラメータとして設定されたとき、当該条件パラメータに基づき各シミュレーションを行うステップと、前記各シミュレーションの解析結果に基づき新たな評価値を作成するステップと、当該評価値を予め設定した目標値と比較するステップと、を有する請求項８又は９に記載の実装工程シミュレーション方法。
【請求項１１】
条件パラメータを設定するステップにおいて、固定値である条件パラメータを格納するステップと、可変値である動作パラメータを設定するステップとを有する請求項８又は９に記載の実装工程シミュレーション方法。
【請求項１２】
複数の解析結果を出力するステップにおいて、実装工程であるリフローハンダ付け処理におけるハンダ印刷工程シミュレーション、部品装着工程シミュレーション及びリフロー工程シミュレーションを順次実施して解析し、その解析結果を格納する請求項８又は９に記載の実装工程シミュレーション方法。
【請求項１３】
閾値と比較するステップにおいて、解析結果を示す実装工程性能値を正規化し共通工程性能値を算出するステップと、
実験により求めた実装工程性能値を格納するステップと、を有する請求項８又は９に記載の実装工程シミュレーション方法。
【請求項１４】
近似関数を作成するステップにおいて、解析結果に基づき応答曲面法を用いて近似関数を作成し、暫定パラメータを作成するステップにおいて逐次二次計画法を用いて近似関数により暫定パラメータを探索する請求項８又は９に記載の実装工程シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の工程によって構成される実装工程のシミュレーションをコンピュータにより実行する実装工程シミュレーションのシステム及びその方法に関し、特に、複数の工程を連続的にシミュレーションする実装工程シミュレーションのシステム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な電子部品を回路基板上に実装するための実装工程の条件を決定する方法としては、各工程においてＣＡＥ(Computer Aided Engineering)ツールを用いてシミュレーションを行ったり、実際の実装条件と同様な条件で実験的に製造することにより実施されていた。このような実装工程の条件を決定する方法としては、例えば、リフローハンダ付け処理において行われている。リフローハンダ付け処理は、ハンダ印刷工程と、部品装着工程と、リフロー工程とを含むものである。ハンダ印刷工程においては、所定の回路パターンが形成された回路基板に対して、この回路基板に実装される電子部品である部品と電気的に接続するために、回路パターンの電極部にハンダを印刷する。部品装着工程においては、印刷されたハンダ上に実装される部品が配置される。リフロー工程においては、印刷されたハンダが加熱されて溶融し、部品の電極が回路パターンと電気的に接続され、部品が回路基板の所望の位置に固着される。これらのハンダ印刷工程、部品装着工程及びリフロー工程は、一般的なリフローハンダ付け処理において連続して実行される。
【０００３】
このような実装工程を評価するために、実装製品の不良現象を解析／評価するシミュレーションシステムが提案されている。例えば、特許文献１には、リフローハンダ付け処理における加熱装置に与える加熱条件を決定するために、被加熱物の形態係数を導入して、加熱条件を導き出す熱解析装置と加熱条件演算装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２３２１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実装製品に対して工程の条件決定を行う場合には、実装工程における各工程についてシミュレーションを行う必要がある。例えば、ハンダ印刷工程におけるハンダ状態の解析、部品装着工程における部品装着状態の解析、そして最終工程における挙動解析、回路基板に対する電子部品の位置解析、回路基板の信頼性評価、等の複数のシミュレーションが必要であった。すなわち、実装工程でシミュレーションを行うべき工程がｎ（ｎは任意の自然数）個存在する場合、ユーザは、少なくともｎ回のシミュレーションを行わなければならなかった。
【０００５】
従来のシミュレーションシステムにおいて、実装工程における最適な条件パラメータを設定するとき、シミュレーションに必要な時間を低減するため、タグチメソッドなどに代表される手法を用いていた。タグチメソッドは、あらかじめ所定の初期パラメータを用意し、その初期パラメータに基づいてシミュレーションを実行する手法である。タグチメソッドでは、そのシミュレーションにより得られた結果を利用して近似的なモデルを作成し、そして最適なパラメータを探索することにより、条件パラメータを決定している。
【０００６】
しかしながら、タグチメソッドを用いてシミュレーションを行う場合、ユーザは、予め適切な初期パラメータを決定しておく必要がある。さらに、シミュレーション後においては、算出されたデータからユーザが条件パラメータを決定しなければならなかった。
【０００７】
このように、予め決定された初期パラメータによりシミュレーションを行い、近似的なモデルを作成する手法では、予め決定すべき初期パラメータのサンプル数をいくつにすべきか不明であるため、多くの初期パラメータを決定しており、結果として過大な回数のシミュレーションを行う必要があった。また、得られた解析結果が最適なものであるか否かの判断をユーザが正確にできないため、ユーザが適切でない条件パラメータを選択してしまう可能性があった。
【０００８】
さらに、全体的な実装工程を評価するためには、複数のシミュレーションにおける解析結果を同時に評価する必要があった。例えば、実装工程におけるハンダ印刷工程、部品装着工程及びリフロー工程のそれぞれにおける解析結果を用いて統合的に工程全体の性能を評価するためには、それら複数のシミュレーション結果に基づいて、ユーザ自身が総合的に判断しなければならなかった。
【０００９】
本発明の目的は、複数の工程を含む実装工程のシミュレーションにおいて、総合的に評価できる単一の評価基準を提供することができる実装工程シミュレーションのシステム及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る実装工程シミュレーションシステムは、実装工程シミュレーションのための条件パラメータを設定する条件設定部、
前記条件パラメータに基づき、連続する複数の工程を有する実装工程の各シミュレーションを行い、当該各シミュレーションの複数の解析結果を保持し出力する解析部、
前記解析部からの複数の解析結果に基づき単一の評価値を作成し、予め設定した目標値と比較する評価処理部、
前記評価処理部において評価値が目標値に達していないとき、前記評価処理部からの前記解析結果に基づき近似関数を作成して暫定パラメータを探索し、当該暫定パラメータを条件パラメータとして前記条件設定部に出力する最適化処理部、を具備する。
このように構成された本発明の実装工程シミュレーションシステムによれば、各シミュレーションを連続して実行することにより、実装工程における個々の工程若しくは実装工程全体の実装工程性能を最適とする条件パラメータを求めることができる。
【００１１】
本発明に係る実装工程シミュレーション方法は、実装工程シミュレーションのための条件パラメータを設定するステップ、
前記条件パラメータに基づき、連続する複数の工程を有する実装工程の各シミュレーションを行い、当該各シミュレーションの複数の解析結果を出力するステップ、
前記複数の解析結果に基づき単一の評価値を作成し、予め設定した目標値と比較するステップ、
前記評価値が目標値に達していないとき、前記解析結果に基づき近似関数を作成するステップ、
前記近似関数に基づき暫定パラメータを探索し、当該暫定パラメータを条件パラメータとするステップ、
前記評価値が目標値に達したとき、前記実装工程シミュレーションを終了するステップ、を有する。
このように構成された本発明の実装工程シミュレーション方法によれば、各シミュレーションを連続して実行することにより、実装工程における個々の工程若しくは実装工程全体の実装工程性能を最適とする条件パラメータを求めることができる。
【００１２】
発明の新規な特徴は添付の請求の範囲に特に記載したものに他ならないが、構成及び内容の双方に関して本発明は、他の目的や特徴と合わせて図面と共に以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解され評価されるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の実装工程シミュレーションのシステム及び方法によれば、複数の工程を含む実装工程のシミュレーションにおいて、総合的に評価できる単一の評価基準を確実に、且つ容易に提供することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、各シミュレーションを連続して実行することにより、実装工程における個々の工程若しくは実装工程全体の実装工程性能を最適とする条件パラメータを容易に、且つ信頼性高く求めることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、解析の目的に応じて固定するパラメータや変動するパラメータを容易に設定変更することができる実装工程シミュレーションを構築することができる。本発明の実装工程シミュレーションシステムにおいては、各工程のシミュレーションを連続して解析を行っており、前工程の解析結果を前工程のデータ格納部に格納して、次工程の条件パラメータとして入力することができるため、連続した工程で構成された実装工程における全体の性能を解析することができる。
【００１６】
さらに、本発明の実装工程シミュレーションシステムにおいては、各シミュレーションの実行中に徐々に設定される条件パラメータやその条件パラメータに基づく解析結果等を関連つけて格納することができ、取り扱いの容易な実装工程シミュレーションを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実装工程シミュレーションのシステム及び方法を示す好適な実施の形態を添付の図面を参照して説明する。
【００１８】
《第１の実施の形態》
第１の実施の形態においては、複数の工程を有する実装工程の一例として、リフローハンダ付け処理のための実装工程シミュレーションシステムについて説明する。リフローハンダ付け処理は、ハンダを回路基板に印刷するハンダ印刷工程、電子部品である部品を回路基板に取付ける部品装着工程、及びハンダを加熱して溶融させ、そして冷却するリフロー工程を有している。ハンダ印刷工程においては、所定の回路パターンが形成された回路基板に対して、この回路基板に実装される部品と電気的に接続するため、回路パターンの電極部にハンダが印刷される。部品装着工程においては、印刷されたハンダ上に実装される部品が配置される。リフロー工程においては、印刷されたハンダが加熱されて溶融し、部品の電極が回路パターンに電気的に接続され、部品が回路基板の所望の位置に固着される。リフローハンダ付け処理においては、ハンダ印刷工程、部品装着工程及びリフロー工程が連続して実行される。
【００１９】
図１は第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すブロック図を参照して、第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムの構成について説明する。
第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムは、条件設定部１、解析部２、評価処理部３及び最適化処理部４により構成されている。
【００２０】
条件設定部１は、解析のための条件パラメータを設定するところであり、部材条件データベース（以下、部材条件ＤＢと略称する）１１と、設備パラメータ設定部１２とを含む。部材条件ＤＢ１１は回路基板、実装すべき電子部品、ハンダ等の部材に関するデータ、例えば形状、材質等のデータを格納する。設備パラメータ設定部１２においては、実装工程シミュレーションシステムにおける各設備に関する動作パラメータ等を設定できる。以上のように、条件設定部１において、部材条件ＤＢ１１が固定値の条件パラメータを格納する固定条件パラメータ格納部であり、設備パラメータ設定部１２が可変値の動作パラメータを設定する動作条件パラメータ設定部である。尚、ここでは、部材条件ＤＢ１１に格納されるパラメータを全て固定パラメータとしているが、マスク開口形状や厚み、半田粘度など、工程条件決定によって可変となる場合は、動作条件パラメータとして設備パラメータ設定部に格納することも考えられる。
【００２１】
解析部２は工程別の解析を行い、その工程別の解析結果を解析結果格納部である解析結果データベース（以下、解析結果ＤＢと略称する）２４に格納するとともに評価処理部３へ導出する。すなわち、解析部２においては、各工程の実装工程シミュレーションを行い、最終的に算出された各種の実装工程性能値を評価処理部３へ送出する。解析部２において実行される実装工程シミュレーションは、ハンダ印刷工程シミュレーション２１、部品装着工程シミュレーション２２、及びリフロー工程シミュレーション２３である。ハンダ印刷工程シミュレーション２１においては、ハンダ印刷工程におけるハンダの流動状態を解析するものであり、ハンダ高さ、ハンダ面積、ハンダ印刷ズレ等を算出する。装着工程シミュレーション２２においては、装着された電子部品により変形したハンダ形状を解析するものであり、電子部品を装着した後における、電子部品の装着ズレ、ハンダの高さ、ハンダの面積、ハンダ印刷ズレ等を算出する。そして、リフロー工程シミュレーション２３は、装着されたハンダにおける熱伝導、ハンダの溶融状態を解析するものであり、ハンダ温度、ハンダ面積、フィレット部高さ、部品実装ズレ等を算出する。ここでフィレット部高さとは、部品を回路基板に装着した後において、その部品の側面に溶着した回路基板面からのハンダの高さである。上記のように、リフロー工程シミュレーション２３において算出されたハンダ温度、ハンダ面積、フィレット部高さ、部品実装ズレ等の各値が実装工程の性能を示すデータであり、これらの実装工程の性能を示すデータが解析結果ＤＢ２４に格納されるとともに、評価処理部３へ出力される。
【００２２】
評価処理部３は、解析部２で行った各シミュレーションにより最終的に算出されたハンダ温度、ハンダ面積、フィレット部高さ、部品実装ズレ等を示す実装工程性能値に基づき、そのときのリフローハンダ付け処理の総合的な実装工程性能値を示す共通工程性能を算出する。評価処理部３は、実装工程評価部３１と実験結果データベース（以下、実験結果ＤＢと略称する）３２により構成されている（図１参照）。ここで実験結果ＤＢ３２が実験結果格納部である。実装工程評価部３１は、各実装工程性能値に重み付けを行い正規化し、共通工程性能値を算出する。実験結果ＤＢ３２は、各実装工程の性能に重み付けを行い正規化するために必要なデータを、実験により求めて格納している。
【００２３】
評価処理部３においては、算出された共通工程性能値が予め決めた閾値より小さいか否かが判別される。ここで、その共通工程性能値が閾値より小さければ、そのときの設備パラメータが最適であるとして、この実装工程シミュレーションは終了する。一方、その共通工程性能値が閾値に達していない場合には、それまでの解析結果のデータである設備パラメータ及び共通工程性能値等が最適化処理部４へ送出される。
【００２４】
最適化処理部４は、評価処理部３において算出した共通工程性能値及び設備パラメータに基づき、より好ましいと判断された暫定パラメータを予測算出し、条件設定部１へその暫定パラメータを出力する。最適化処理部４は、近似関数作成部４１と数値処理部４２とにより構成されている（図１参照）。近似関数作成部４１においては、評価処理部３において設備パラメータの組み合わせで算出した複数の共通工程性能値をプロットして近似関数を作成する。数値処理部４２は、近似関数において最も小さくなる設備パラメータの組み合わせを探索する。ここで用いられる探索手法としては、一般的な最適化手法として、ＳＱＰ（逐次二次計画法：Sequential Quadratic Programming）を用いた。なお、別の探索手法としては、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム：Genetic Algorithms）や、ＳＡ（模擬焼きなまし法: Simulated Annealing）等の手法を用いることも可能である。
【００２５】
最適化処理部４は、共通工程性能値が最も小さくなると予想される設備パラメータの組み合わせを暫定パラメータとして条件設定部１に出力する。条件設定部１においては、そのあらたな組み合わせの設備パラメータが設備パラメータ設定部１２においてあらたに設備パラメータとして設定され、解析部２に送られる。解析部２においては、前述のハンダ印刷工程、部品装着工程及びリフロー工程の各シミュレーションを行いその解析結果を解析結果ＤＢ２４に格納するとともに評価処理部３に入力する。評価処理部３においては、新たな解析結果に関する共通工程性能値を算出し、その共通工程性能値が閾値より小さいか否かが判別される。ここで、その共通工程性能値が閾値より小さければ、そのときの設備パラメータの組み合わせが最適であるとして、この実装工程シミュレーションは終了する。
【００２６】
一方、その共通工程性能値が閾値に達していない場合には、その新しい共通工程性能値を含んだ全ての共通工程性能値に基づき再度新たに近似関数を作成する。そして、その近似関数において最も小さくなる設備パラメータの組み合わせが探索され、その設備パラメータの組み合わせが暫定パラメータとして条件設定部１に出力される。このように、共通工程性能値を算出して、その共通工程性能値に基づき近似関数を作成し、暫定パラメータを求めている。このように暫定パラメータを求めて、新たな解析結果に関する共通工程性能値を算出し、その共通工程性能値が閾値より小さいか否かが判別されている。そしてこのルーティンは、共通工程性能値が閾値より小さくなるまで続けられ、共通工程性能値が閾値より小さくなったとき、そのときの設備パラメータの組み合わせが最適であるとして、この実装工程シミュレーションは終了する。
【００２７】
［実装工程シミュレーションシステムの動作］
図２は第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおける実装工程シミュレーションを示すフローチャートである。図３は図２に示した第１の実施の形態の実装工程シミュレーションにおけるステップＳ２からステップＳ４の各シミュレーションにおけるデータの流れを示す図である。
【００２８】
以下に、第１の実施の形態の実装工程シミュレーションについて、全体の流れを図２のフローチャートを用いて説明する。
第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおいては、条件設定部１の設備パラメータ設定部１２で複数の初期パラメータ（例えば、スキージ角度、スキージ速度、版離れ速度、装着加速度、押し込み量、プリヒートゾーン温度、本加熱ゾーン温度等の設備パラメータ）を所定の範囲内の数値からランダムに決定して、その組み合わせを設定する（図２のステップＳ１）。
【００２９】
ステップＳ２においては、設備パラメータ設定部１２からの初期パラメータの組み合わせにおけるハンダ印刷工程シミュレーション２１を行う。ハンダ印刷工程シミュレーション２１は、流動解析により、マスク内部へのハンダの充填状態を解析する。図３に示すように、ハンダ印刷工程シミュレーション２１において用いられる設備パラメータは、例えば、スキージ角度、スキージ角度、版離れ速度等である。また、ハンダ印刷工程シミュレーションにおいて、部材条件ＤＢ１１から部材条件データ（例えば、基板サイズ、ランドサイズ、マスク開口形状、マスク厚み、ハンダ粘度、ハンダ材料等のデータ）が入力され、用いられる。
【００３０】
ステップＳ３においては、ハンダ印刷工程シミュレーション２１による解析結果のデータ（例えば、ハンダ高さ、ハンダ面積、ハンダ印刷ズレ等のデータ）を受け取り、部品装着工程シミュレーション２２を行う。装着工程シミュレーション２２は、流動解析により、部品移動時のハンダの変形状態を解析する。この装着工程シミュレーション２２において用いられる設備パラメータは、例えば、装着加速度、押し込み量等である。部品装着工程シミュレーション２２において、部材条件ＤＢ１１から部材条件データ（例えば、基板サイズ、ランドサイズ、ハンダ粘度、ハンダ材料、部品サイズ、部品重量等のデータ）が入力される。
【００３１】
ステップＳ４においては、部品装着工程シミュレーション２２による解析結果のデータ（例えば、部品装着ズレ、装着後のハンダ高さ、ハンダ面積、ハンダ印刷ズレ等のデータ）を受け取り、リフロー工程シミュレーション２３を行う。リフロー工程シミュレーション２３は、熱流動解析により、ハンダの濡れあがり状態と温度変化を解析する。このリフロー工程シミュレーション２３において用いられる設備パラメータは、例えば、プリヒート温度、本加熱温度等である。リフロー工程シミュレーション２３において、部材条件ＤＢ１１から部材条件データ（例えば、基板サイズ、ランドサイズ、ハンダ粘度、ハンダ材料、部品サイズ、部品重量等のデータ）が入力される。
【００３２】
図３に示すように、リフロー工程シミュレーション２３による解析結果のデータ（例えば、ハンダ面積、ハンダ温度、フィレット部高さ、部品実装ズレのデータ）が実装工程性能を示す値として解析結果ＤＢ２４に格納される。なお、解析結果ＤＢ２４にはハンダ印刷工程シミュレーション２１及び部品装着工程シミュレーション２２における解析結果を格納するよう構成してもよい。例えば、部品装着工程シミュレーション２２において部品への衝撃荷重等を解析結果として入手し、解析結果ＤＢ２４に格納することもできる。
【００３３】
第１の実施の形態の実装工程シミュレーションにおいては、ハンダ面積、ハンダ温度、フィレット部高さ、部品実装ズレの４項目を実装工程性能値としているが、本発明はこれらの項目だけを実装工程性能値に限定するものではなく、例えば装着工程シミュレーションの解析結果として得られる部品への衝撃荷重等を実装工程性能値に加えてもよい。
【００３４】
上記のように、リフロー工程シミュレーション２３による解析結果のデータが実装工程性能値として解析結果ＤＢ２４に格納されると、その実装工程性能値は評価処理部３において演算され、評価される（図２のステップＳ５）。評価処理部３における評価では、実験結果ＤＢ３２からの実験結果データも用いられる。このときに算出された共通工程性能値が閾値と比較され、閾値以下であれば、この実装工程シミュレーションは終了する（図２のステップＳ６）。
【００３５】
図２におけるステップ６において、設備パラメータの組み合わせにおけるいずれの共通工程性能値も閾値に達していなければ、算出された共通工程性能値から前述のように応答曲面法により近似関数が作成される（ステップＳ７）。作成された近似関数において、共通工程性能値が最も小さくなる値を予想し（ステップＳ８）、その最小値から設備パラメータの組み合わせを暫定パラメータと設定する（ステップＳ９）。このように設定された暫定パラメータは条件設定部１に入力されて、あらたな組み合わせの設備パラメータが設定される。このように設定された設備パラメータに基づき、前述のハンダ印刷工程シミュレーション２１、部品装着工程シミュレーション２２及びリフロー工程シミュレーション２３を行い、新たな解析結果に関する共通工程性能値を算出する。その共通工程性能値が閾値より小さければ、そのときの設備パラメータの組み合わせが最適であるとして、この実装工程シミュレーションは終了する。このように、共通工程性能値が閾値以下となるまで、そのときまでに算出された共通工程性能値に基づき近似関数を作成し、暫定パラメータにより各シミュレーションを行う。
なお、第１の実施の形態においては、新たな共通工程性能値を算出するルーティンの回数（例えば、１００回）は、予め設定されており、その回数に達しても共通工程性能値が閾値以下とならない場合には、その実装工程シミュレーションは強制的に終了する。
【００３６】
［実装工程シミュレーションの各構成］
次に、上記のように構成された第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおける各構成部分の具体的な一例について説明する。
【００３７】
［条件設定部］
図４は条件設定部1における部材条件ＤＢ１１及び設備パラメータ設定部１２で処理されるデータを具体的に示したものである。図４の（ａ）は部材条件ＤＢ１１に格納されるデータを示す表である。図４の（ｂ）は設備パラメータ設定部１２において設定される設備パラメータの種類を具体的に示した表である。
【００３８】
図４の（ａ）に示すように、部材条件ＤＢ１１に格納されるデータの種類としては、基板条件、ハンダ条件及び部品条件があり、これらの条件は第１の実施の形態の実装工程シミュレーションにおいて予め設定された固定値である。
【００３９】
基板条件の具体的な一例としては、基板サイズ：１００（長さ）×１００（幅）×０．８（厚み）［ｍｍ］、及びランドサイズ：０．３（長さ）×０．３（幅）［ｍｍ］である。ハンダ条件としては、マスク開口形状：０．３（長さ）×０．３（幅）［ｍｍ］、マスク厚み：０．１１［ｍｍ］、ハンダ粘度：１９０［Pa.s］、及びハンダ材料:Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、である。部品条件としては、部品サイズ：０．６（長さ）×０．３（幅）×０．２（厚み）［ｍｍ］、及び部品重量：０．０１［ｇ］である。
【００４０】
図４の（ｂ）に示すように、設備パラメータ設定部１２において設定される設備パラメータとしては、ハンダ印刷工程におけるスキージ角度（ｘ１）、スキージ速度（ｘ２）及び版離れ速度（ｘ３）、部品装着工程における装着加速度（ｘ４）及び押し込み量（ｘ５）、そしてリフロー工程におけるプリヒートゾーン温度（ｘ６）及び本加熱ゾーン温度（ｘ７）である。
【００４１】
上記の設備パラメータにおいて、スキージとはハンダ印刷工程において、ハンダをマスクに流し込むための部材であり、ウレタン樹脂により形成されている。このスキージが移動するときのマスク面に対する角度がスキージ角度であり、そのときのスキージの速度がスキージ速度である。版離れ速度とは、ハンダ充填後、マスクを上昇させてハンダを抜くときのマスクの速度である。装着加速度とは、部品を回路基板に装着するときの回路基板へ向かう加速度である。押し込み量とは、部品を回路基板に押し込むときの部品における回路基板に押し込まれる量である。プリヒートゾーン温度とは、ハンダを予め加熱する温度である。本加熱温度とは、ハンダを溶融させるための温度である。
【００４２】
なお、第１の実施の形態においては設定対象となっていないが、その他の設備パラメータとしては、ハンダ印刷工程におけるスキージ押し込み量、部品装着工程における装着タイミングや装着圧力、そしてリフロー工程における基板搬送速度を設定することにより、より精度の高い実装工程シミュレーションシステムを構築することができる。
【００４３】
設備パラメータ設定部１２において、各初期パラメータ組み合わせ（Ｘａ１からＸａ１０）における設備パラメータ（ｘ１からｘ７）の設定方法は、設備により決定される設備パラメータの上限値と下限値の範囲内からランダムに選択される。例えば、ハンダ印刷工程におけるスキージ角度（ｘ１）の初期パラメータ（ｘａ１）を設定する場合には、スキージ角度（ｘ１）の下限値が４５度であり、上限値が７５度であるため、その範囲内からランダムに選択される。すなわち、スキージ角度（ｘ１）の初期パラメータ（ｘａ１）は、次式（１）により設定される。
【００４４】
（Ｘ１）＝（０．１から１．０までの任意の数）×（７５−４５）
＋４５                                                      ・・・  （１）
【００４５】
第１の実施の形態においては、各設備パラメータが組み合わされた初期パラメータの設定数は、１０種類（Ｘａ１からＸａ１０）である。
【００４６】
［解析部］
次に、第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおける解析部２の具体的な一例について説明する。図５は、条件設定部１において設定された初期パラメータの組み合わせ（Ｘａ１からＸａ１０）を具体的に示した表と、それらの初期パラメータを用いて行った各シミュレーションの解析結果を示している。図５において、Ｆｐ１（Ｘ）からＦｐ３（Ｘ）までの解析結果がハンダ印刷工程シミュレーション２１において算出され、次工程である部品装着工程シミュレーション２２で用いられる。そして、Ｆｐ４（Ｘ）からＦｐ７（Ｘ）までの解析結果が装着工程シミュレーション２２において算出され、次工程であるリフロー工程シミュレーション２３で用いられる。
リフロー工程シミュレーション２３において算出されたＦｑ１（Ｘ）からＦｑ４（Ｘ）の解析結果が実装工程性能値として解析結果ＤＢ２４に格納され評価処理部３に送出される。
【００４７】
図６は次工程に渡される解析結果（Ｆｐ１（Ｘ）からＦｐ７（Ｘ）までのパラメータ）が示す意味と、実装工程性能値（Ｆｑ１（Ｘ）からＦｑ４（Ｘ）のパラメータ）が示す意味を表す図である。図６において、５０は回路基板、５１はハンダ、５２はマスク、５３は回路基板に実装される部品である。図６において、（ａ）はハンダ印刷工程における回路基板の状態を示しており、（ｂ）は部品装着工程における回路基板の状態を示しており、（ｃ）はリフロー工程における回路基板の状態を示している。
【００４８】
図６の（ａ）においては、ハンダ印刷後における、Ｆｐ１（Ｘ）：ハンダ高さ、Ｆｐ２（Ｘ）：ハンダ面積、Ｆｐ３（Ｘ）：ハンダ印刷ズレを示す。図６の（ｂ）においては、部品装着後における、Ｆｐ４（Ｘ）：部品装着ズレ、Ｆｐ５（Ｘ）：ハンダ高さ、Ｆｐ６（Ｘ）：ハンダ面積、Ｆｐ７（Ｘ）：ハンダ印刷ズレを示す。図６の（ｃ）においては、リフロー処理後における、Ｆｑ１（Ｘ）：ハンダ面積、Ｆｑ２（Ｘ）：ハンダ温度、Ｆｑ３（Ｘ）：フィレット部高さ、Ｆｑ４（Ｘ）：部品実装ズレを示す。
【００４９】
なお、Ｆｐ２（Ｘ）、Ｆｐ６（Ｘ）及びＦｑ１（Ｘ）のハンダ面積は、ハンダが回路基板と接している面積であるが、図６においては１方向のみを示している。
【００５０】
［評価処理部］
図７は評価処理部３における実験結果ＤＢ３２に格納されるデータの一例を具体的に示した表である。
第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおいては、複数の設備パラメータによる実験を予め行い、実装工程性能であるハンダ面積（Ｅｑ１（Ｘ））、ハンダ温度（Ｅｑ２（Ｘ））、フィレット部高さ（Ｅｑ３（Ｘ））及び部品実装ズレ（Ｅｑ４（Ｘ））を入手しておく。その実験の結果により得られた各実装工程性能における、ハンダ接合部分の最終的な寿命を考慮した信頼性に関する寄与度を算出する。このとき用いる寄与度を得る手法としては、例えば多変量解析法がある。
【００５１】
なお、第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおいては、ハンダ接合部分の最終的な寿命を評価対象項目としたが、評価対象項目としては接合部分のせん断強度や抵抗値の測定結果等を用いることもできる。
【００５２】
評価処理部３の実装工程評価部３１には、解析結果ＤＢ２４からのデータである各実装工程性能値（図５のＦｑ１（Ｘ）からＦｑ４（Ｘ））が入力され、実験結果ＤＢ３２からのデータである各実装工程性能値（図７のＥｑ１（Ｘ）からＥｑ４（Ｘ））が入力される。実験結果ＤＢ３２から入力される各実装工程性能値（Ｅｑ１（Ｘ）からＥｑ４（Ｘ））には、上限値（Ｕｉ）、下限値（Ｌｉ）、理想値（Ｏｉ）及び寄与度（Ｗｉ）が含まれる。
【００５３】
実装工程評価部３１は、解析結果ＤＢ２４からの実装工程性能値（図５のＦｑ１（Ｘ）からＦｑ４（Ｘ））、並びに実験結果ＤＢ３２からの各実装工程性能値（Ｅｑ１（Ｘ）からＥｑ４（Ｘ））における上限値（Ｕｉ）、下限値（Ｌｉ）、理想値（Ｏｉ）及び寄与度（Ｗｉ）により、正規化した実装工程性能値Ｑｉ（Ｘ）を算出する。正規化した実装工程性能値Ｑｉ（Ｘ）は下記式（１）により算出される。
【００５４】
Ｑｉ（Ｘ）＝｜（Ｆｑｉ（Ｘ））−（Ｏｉ）│／（Ｕｉ−Ｌｉ）×Ｗｉ
…（２）
【００５５】
以下、式（２）に具体的な数値を入れて説明する。第１の実施の形態においては４つの実装工程性能値があり、それぞれの実装工程性能値を正規化する。
例えば、実装工程性能値としてのハンダ面積における初期パラメータがＸａ１の組み合わせの場合には、解析結果ＤＢ２４からの（Ｆｑｉ（Ｘ））が０．０８、実験結果ＤＢ３２からの理想値（Ｏｉ）が０．０９、上限値と下限値の差が（０．０９−０．０５）、寄与度（Ｗｉ）が０．２である。したがって、式（２）の計算を行うと、ハンダ面積に関する正規化された実装工程性能値は、初期パラメータがＸａ１の組み合わせのとき０．０５となる。上記のように算出した正規化した実装工程性能値Ｑｉ（Ｘ）の具体例を図８に示す。図８において、正規化した実装工程性能値としてハンダ面積をＱ１（Ｘ））、ハンダ温度をＱ２（Ｘ）、フィレット部高さをＱ３（Ｘ）、そして部品実装ズレをＱ４（Ｘ）で示す。
【００５６】
上記のように算出された正規化した実装工程性能値を用いて、各初期パラメータ組み合わせ（Ｘａ１からＸａ１０）における共通工程性能値Ｑ（Ｘ）を算出する。共通工程性能値Ｑ（Ｘ）は下記式（３）により算出される。
【００５７】
Ｑ（Ｘ）＝ΣＱｉ（Ｘ）                                            ・・・（３）
【００５８】
例えば、初期パラメータがＸａ１の組み合わせの場合、共通工程性能値Ｑ（Ｘ）は０．５９７となる。
【００５９】
第１の実施の形態において、実装工程シミュレーションシステムでは、共通工程性能値Ｑ（Ｘ）の目標値として０．４としている。このため、閾値を０．４とし、算出された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）が閾値と比較される。
算出された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）と閾値とを比較した結果、いずれの共通工程性能値Ｑ（Ｘ）も閾値以下とならなかった場合には、算出された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）が最適化処理部４に送出され、近似関数が作成される。
【００６０】
［最適化処理部］
図９及び図１０は最適化処理部４において行う近似関数の作成方法と、その近似関数から最小値の求め方を説明する図である。
最適化処理部４は近似関数作成部４１と数値処理部４２とにより構成されており、近似関数作成部４１が正規化された複数の共通工程性能値Ｑ（Ｘ）から近似関数を作成し、数値処理部４２が近似関数において最も小さくなる設備パラメータの組み合わせを探索する。
【００６１】
近似関数作成部４１では、複数の初期パラメータ組み合わせ（Ｘａ１からＸａ１０）のそれぞれに対する正規化された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）を用いて、応答曲面法により近似関数Ｒ（Ｘ）を作成する。第１の実施の形態においては、各シミュレーションにおける解析結果として７つの設備パラメータ（Ｆｐ１（Ｘ）からＦｐ７（Ｘ））を用いているため、近似関数Ｒ（Ｘ）は７次元の関数である。しかし、以下の説明においては、説明を簡略化するため、近似関数Ｒ（Ｘ）を１次元の関数として説明する。
【００６２】
図９の(ａ)は、１０個の初期パラメータ組み合わせ（Ｘａ１からＸａ１０）に関する正規化された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）をプロットして作成した近似関数を曲線で示している。近似関数の作成方法は応答曲面法を用いている。図９の(ｂ)は、作成した近似関数の曲線から最小値を探索することを示しており、且つその最小値が閾値（０．４）以下である場合を示している。図９の(ｂ)において最小値を探索する手法は、ＳＱＰ（逐次二次計画法：Sequential Quadratic Programming）である。なお、ＧＡ（遺伝的アルゴリズム：Genetic Algorithms）や、ＳＡ（Simulated Annealing:模擬焼きなまし法）を探索手法として用いることも可能である。
【００６３】
近似関数から得られた最小値を暫定パラメータＸｂ１として再び、前述のように、条件設定部１、解析部２、そして評価処理部３のそれぞれにおいて処理し、その暫定パラメータに関する正規化された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）を算出する。ここで算出された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）が閾値以下であれば、この実装工程シミュレーションは終了する。反対に、算出された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）が閾値に達していない場合には、再度最適化処理部４において新たな近似関数が作成される。
【００６４】
図１０は２回目の最適化処理部４において行う近似関数の作成方法と、その近似関数からの最小値の求め方を示している。
図１０の(ａ)は、１０個の初期パラメータ組み合わせ（Ｘａ１からＸａ１０）と１個の暫定パラメータ（Ｘｂ１）の組み合わせに関する正規化された共通工程性能値Ｑ（Ｘ）をプロットして作成した近似関数を実線の曲線で示している。図１０の(ａ)において、１点鎖線で示す曲線は図９の（ａ）に示した前回の近似曲線である。したがって、前回の近似関数から予想して設定した暫定パラメータ（Ｘｂ１）は、今回の近似関数の曲線では閾値に達した設備パラメータの組み合わせとなっていない。
【００６５】
図１０の(ｂ)は、今回新たに作成した近似関数の曲線から最小値（Ｘｂ２）を探索することを示している。この最小値（Ｘｂ２）は閾値（０．４）以下である。このとき、最小値が閾値（０．４）に達しない場合には、この実装工程シミュレーションは解が無いとして終了する。
【００６６】
上記のように、第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおいては、順次算出される暫定パラメータを用いて近似関数を作成していき、その最小値が閾値以下となるまで続けられる。その結果、最適パラメータが決定される。
なお、第１の実施の形態の実装工程シミュレーションにおいては、暫定パラメータの算出回数を１００回としている。
【００６７】
図１１は、第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおいて得られた具体的な数値を記載した表である。この場合には、１０回目の暫定パラメータ組み合わせ（Ｘｂ１０）において共通工程性能値Ｑ（Ｘ）が０．３９５で閾値以下となった。したがって、この暫定パラメータ組み合わせ（Ｘｂ１０）のときの設定パラメータ（ｘ１からｘ７、Ｆｐ１（Ｘ）からＦｐ７（Ｘ）、Ｆｑ１（Ｘ）からＦｑ４（Ｘ））が最適値となる
【００６８】
以上のように、実施の形態において具体的に説明したように、本発明の実装工程シミュレーションのシステム及び方法によれば、複数の工程を含む実装工程のシミュレーションにおいて、総合的に評価できる単一の評価基準を確実に、且つ容易に提供することができる。
【００６９】
発明をある程度の詳細さをもって好適な形態について説明したが、この好適形態の現開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各要素の組合せや順序の変化は請求された発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明に係る実装工程シミュレーションシステムは、複数の工程を有する実装工程において総合的に評価できる単一の評価基準を提供することができ、特にリフローハンダ付け処理のための実装工程シミュレーションシステムとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムの構成を示すブロック図
【図２】第１の実施の形態における実装工程シミュレーションを示すフローチャート
【図３】第１の実施の形態における実装工程シミュレーションのステップＳ２からステップＳ４のデータの流れを示す図
【図４】第１の実施の形態における条件設定部１の部材条件ＤＢ１１及び設備パラメータ設定部１２で処理されるデータを示す表であり、（ａ）は部材条件ＤＢ１１に格納されるデータを示す表であり、（ｂ）は設備パラメータ設定部１２において設定される設備パラメータの種類を具体的に示した表
【図５】第１の実施の形態における条件設定部１で設定された初期パラメータを具体的に示した表
【図６】次工程に渡される解析結果が示す意味と、実装工程性能値が示す意味を表す図
【図７】第１の実施の形態における評価処理部３における実験結果ＤＢ３２に格納されるデータの一例を具体的に示した表
【図８】正規化した工程性能値Ｑｉ（Ｘ）の具体例を示す表
【図９】第１の実施の形態における最初の近似関数の作成方法と、その近似関数から最小値の求め方を説明する図
【図１０】第１の実施の形態における２回目の近似関数の作成方法と、その近似関数から最小値の求め方を説明する図
【図１１】は第１の実施の形態の実装工程シミュレーションシステムにおいて得られた具体的な数値を記載した表
【符号の説明】
【００７２】
１  条件設定部
２  解析部
３  評価処理部
４  最適化処理部
１１  部材条件データベース
１２  設備パラメータ設定部
２１  ハンダ印刷工程シミュレーション
２２  部品装着工程シミュレーション
２３  リフロー工程シミュレーション
２４  解析結果データベース
３１  実装工程評価部
３２  実験結果データベース
４１  近似関数作成部
４２  数値処理部
【図１】
2005072576.tif 000003
【図２】
2005072576.tif 000004
【図４】
2005072576.tif 000005
【図５】
2005072576.tif 000006
【図７】
2005072576.tif 000007
【図８】
2005072576.tif 000008
【図１１】
2005072576.tif 000009
【図３】
2005072576.tif 000010
【図６】
2005072576.tif 000011
【図９】
2005072576.tif 000012
【図１０】
2005072576.tif 000013