(57)【要約】【課題】精度良く算出可能な等価熱伝導率算出装置および方法を提供することが求められていた。【解決手段】条件を入力する入力手段と、伝導境界から被伝導境界への熱伝導を単一部材として構成した場合に等価な熱伝導率とみなせる等価熱伝導率を出力する出力手段を備えている複合材の等価熱伝導率算出装置において、寸法、形状、物性値の特定により条件決定可能なモデルをそなえており、寸法、形状、物性値の入力を促す物性入力手段と、入力された形状をモデルに適合した上で要素分割する要素分割手段と、境界条件の入力を促す境界条件入力手段と、節点の温度を算出する節点温度決定手段と、節点の温度に基づき等価熱伝導率を算出する熱伝導計算手段とを具備する複合材の等価熱伝導率算出装置および方法を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
条件を入力する入力手段と、伝導境界から被伝導境界への熱伝導を単一部材として構成した場合に等価な熱伝導率とみなせる等価熱伝導率を出力する出力手段を備えている複合材の等価熱伝導率算出装置において、
寸法、形状、物性値の特定により条件決定可能なモデルをそなえており、
寸法、形状、物性値の入力を促す物性入力手段と、
入力された形状をモデルに適合した上で要素分割する要素分割手段と、
境界条件の入力を促す境界条件入力手段と、
節点の温度を算出する節点温度決定手段と、
節点の温度に基づき等価熱伝導率を算出する熱伝導計算手段と、
を具備することを特徴とする複合材の等価熱伝導率算出装置。
【請求項２】
伝導境界から被伝導境界への熱伝導を単一部材として構成した場合に等価な熱伝導率とみなせる等価熱伝導率を求める等価熱伝導率算出方法において、
寸法、形状、物性値の入力を受け付ける物性入力処理と、
入力された形状をモデルに適合する様に要素分割する要素分割処理と、
境界条件の入力を受け付ける境界条件入力処理と、
節点の温度を演算処理する節点温度決定処理と、
節点の温度に基づき等価熱伝導率を演算する熱伝導計算処理と、
を具備することを特徴とする複合材の等価熱伝導率算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝導境界から被伝導境界への熱伝導を単一部材として構成した場合に等価な熱伝導率とみなせる等価熱伝導率を出力する出力手段を備えている複合材の等価熱伝導率算出装置解析値により等価な熱伝導率を算出する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、等価な熱伝導率を算出する場合、複合材の体積（ただし、形状が特定の形状方向で同一の平面的形状の場合は面積）の割合により等価な熱伝導率算出を算出していた。この様な方法および装置としては、特許文献１の様な等価熱伝導率を算出するものがある。
【特許文献１】特開２０００−１８０３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記方法では計算精度の点で問題がある場合がある。
【０００４】
そこで、外形や物性値が違う部材間の境界が曲面や曲線である場合の様な複雑な形状でも、精度良く算出を実行することが可能な等価熱伝導率算出装置および等価熱伝導率算出方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題の解決を目的とした本発明の第一の発明は、条件を入力する入力手段と、伝導境界から被伝導境界への熱伝導を単一部材として構成した場合に等価な熱伝導率とみなせる等価熱伝導率を出力する出力手段を備えている複合材の等価熱伝導率算出装置において、
寸法、形状、物性値の特定により条件決定可能なモデルをそなえており、
（ａ）寸法、形状、物性値の入力を促す物性入力手段と、
（ｂ）入力された形状をモデルに適合した上で要素分割する要素分割手段と、
（ｃ）境界条件の入力を促す境界条件入力手段と、
（ｄ）節点の温度を算出する節点温度決定手段と、
（ｅ）節点の温度に基づき等価熱伝導率を算出する熱伝導計算手段と、
を具備することを特徴とする複合材の等価熱伝導率算出装置である。
【０００６】
また、本発明の第二の発明は、伝導境界から被伝導境界への熱伝導を単一部材として構成した場合に等価な熱伝導率とみなせる等価熱伝導率を求める等価熱伝導率算出方法において、
（ｆ）寸法、形状、物性値の入力を受け付ける物性入力処理と、
（ｇ）入力された形状をモデルに適合する様に要素分割する要素分割処理と、
（ｈ）境界条件の入力を受け付ける境界条件入力処理と、
（ｉ）節点の温度を演算処理する節点温度決定処理と、
（ｊ）節点の温度に基づき等価熱伝導率を演算する熱伝導計算処理と、
を具備することを特徴とする複合材の等価熱伝導率算出方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、外形や物性値が違う部材間の境界が曲面や曲線である場合の様な複雑
な形状でも、精度良く算出を実行することが可能な等価熱伝導率算出装置および等価熱伝導率算出方法を提供することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を用いて本発明の１実施形態を説明する。
【０００９】
図１において１は入力装置、２は処理装置（またはＣＰＵ）、３は表示装置（またはディスプレイ）、４は出力装置（またはプリンタ）、５は記憶装置である。
【００１０】
入力装置１は、寸法、形状、熱伝導率などの物性値を入力するものである。処理装置２はソフトウェアの働きに基づいて各装置を制御するとともに、下記の処理を行う。
（１）寸法、形状、物性値の情報の入力を促し、入力値を受け付ける処理
（２）入力された形状を要素分割する処理
（３）境界条件の設定の入力を促し、入力値を受け付ける処理
（４）有限要素法、差分法などによる節点温度を計算する処理
（５）等価熱伝導率の算出する処理
表示装置３は計算結果の表示を行う。出力装置４は計算結果によって得られたデータを記憶装置５に記憶した後、等価熱伝導率値を出力するものである。記憶装置５は上記の処理を行うプログラムや算出結果を記憶するものである。
【実施例１】
【００１１】
図２のフローチャートに基づいて一実施例を説明する。
【００１２】
ここでは、図３のようなＰＧＡ（Pin Grid Array）のピンを例に説明する。
等価熱伝導率を算出するため、ピン数と基板サイズから図４のような等価な計算領域を設定する。計算領域はピンの占める割合より求める。また今回はピン数９としたが、違うピン数の場合でもよい。
【００１３】
計算モデルは熱伝導率の測定で使用される絶対法、比較法の2通りの方法を参考に、解析モデルを作成し等価熱伝導率を算出する。
【００１４】
まず絶対法を参考にした等価熱伝導率算出方法について説明する。
【００１５】
図４のようなモデル形状、ピン、空気および樹脂の熱伝導率を入力する（ステップ１）。
【００１６】
次に、計算領域をメッシュ分割する（ステップ２）。このメッシュ分割はピンが円筒形状であることを利用して、ピンの径に応じて計算精度が上がる様に自動的に分割する。形状により平面方向の分割だけで厚み方向が近似計算で十分で厚み方向の分割が必要でない場合もあるし、逆に厚み方向の分割だけで平面方向が近似計算で十分で平面方向の分割が必要でない場合もあるが、一般的には両方の分割が必要である。また、分割はピンが円筒形状であるため、境界部分で細かく分割するのが通常である。
【００１７】
図５のような境界条件を設定する。ここでｑは熱流量、ｔ２は温度である（ステップ３）。これらの入力方法としては、ステップ１と同様に画面に数値の入力を促す枠を表示し、その枠にカーソルが移動したときに入力する様にするのが一般的である。なお、ｌ２は厚みであり、Ｓは面積である。
【００１８】
次に、有限要素法、差分法等により熱解析、若しくは熱流体解析を実施し、節点温度を求める（ステップ４）。このとき節点の温度は適宜間隔にて求める。この間隔はモデル形
状により適宜精度が一定以上になる様な間隔である。
【００１９】
次式より等価熱伝導率λを算出する（ステップ５）。
λ＝−（ｑ／Ｓ）｛ｌ２／（ｔ１−ｔ２）｝
ここでｔ１は計算より求めた節点における平均温度である（図６）。
【実施例２】
【００２０】
次に、比較法を参考にした計算方法について述べる。なお、特段説明がないものは実施例１と同様である。図８のようなモデル作成をする。また標準試料の熱伝導率をλ１とする。
図９のように計算領域をメッシュ分割する（ステップ２２）。
図８のように境界条件を設定する（ステップ３２）。
有限要素法，差分法等により熱解析、若しくは熱流体解析を実施し、節点温度を求める（ステップ４２）。
【００２１】
そして次式より等価熱伝導率λを算出する（ステップ５２）。なおｌ１は標準試料の厚みであり、ｔ３は下面温度である。
λ＝λ１｛（ｔ１−ｔ）／（ｔ−ｔ３）｝（ｌ２／ｌ１）
ここで温度ｔは、ステップ４２で求めた標準試料との境界における節点温度の平均値である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、はんだバンプ、ピン、ビアなどがある様な、複合材の等価熱伝導率算出装置および等価熱伝導率算出方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態の処理を示すフローチャートである。
【図３】PGAにおけるモデル形状図である。
【図４】等価熱伝導率を算出するモデル図である。
【図５】境界条件断面図１である。
【図６】平均温度を求めるための断面図である。
【図７】寸法、物性値等を示した図である。
【図８】境界条件断面図２である。
【図９】メッシュ分割図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  入力装置
２  ＣＰＵ
３  ディスプレイ
４  プリンタ
５  記憶装置
【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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