(57)【要約】【課題】  解析用モデルの作成，解析の実行および解析結果の評価までを、自動的かつ容易に行え、設計担当者の負担を軽減できるシステムを提供すること。【解決手段】  プリント基板およびプリント基板に実装される各実装部品の設計情報を入力する入力部と、入力部から入力された情報に基づいて２次元有限要素モデルを作成した後、２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成する３次元有限要素モデル作成部と、前記３次元有限要素モデルから解析データを作成し、前記解析データに基づいて解析演算を実行する解析処理部とを備えたことを特徴とする自動設計支援システムを提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板およびプリント基板に実装される各実装部品の設計情報を入力する入力部と、入力部から入力された情報に基づいて２次元有限要素モデルを作成した後、２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成する３次元有限要素モデル作成部と、前記３次元有限要素モデルから解析データを作成し、前記解析データに基づいて解析演算を実行する解析処理部とを備えたことを特徴とする自動設計支援システム。
【請求項２】
入力部から入力される設計情報が、プリント基板の外形情報および高さ情報と、プリント基板に実装される各実装部品の２次元モデル情報および高さ情報と、前記各実装部品のプリント基板上における配置情報と、部品が実装されたプリント基板に配置される外部部品の領域に関する外部部品レイアウト情報とを含み、
前記３次元有限要素モデル作成部が前記外部部品レイアウト情報を用いて、外部部品の３次元モデルを作成し、解析処理部が作成した３次元モデルに対する境界条件を定義することを特徴とする請求項１に記載の自動設計支援システム。
【請求項３】
前記３次元有限要素モデル作成部は、プリント基板の外形情報に基づいて基板の基準サーフェースを作成するとともに、各実装部品の２次元モデル情報と各実装部品のプリント基板上における配置情報とに基づいて各実装部品の基準サーフェースを作成する基本図形作成部と、
プリント基板の基準サーフェースおよび各実装部品の基準サーフェースに対して、四角形要素が作成可能な要素分割サイズを決定し、決定された要素分割サイズに基づいて要素分割を行い、２次元有限要素モデルを作成する要素分割制御部と、
作成された２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして六面体要素で構成された３次元有限要素モデルを作成する３次元変換部とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動設計支援システム。
【請求項４】
前記要素分割制御部は、解析計算結果の精度に支障のない四角形要素サイズを決定し、各基準サーフェースを前記四角形要素サイズで要素分割し、前記四角形要素サイズで四角形要素に分割できない場合には、前記四角形要素サイズを細かくした新たな四角形要素サイズを用いて要素分割を行う工程を少なくとも１回行い、その工程によって、四角形要素で要素分割が可能な要素分割サイズを決定する制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の自動設計支援システム。
【請求項５】
前記要素分割制御部は、プリント基板の外形情報に基づいて作成したプリント基板の基準サーフェースの要素分割サイズを決定し、プリント基板の基準サーフェースの要素分割サイズに基づいて実装部品の基準サーフェースの要素分割サイズを決定することを特徴とする請求項４に記載の自動設計支援システム。
【請求項６】
前記要素分割制御部は、実装部品の基準サーフェースのサイズが前記決定された要素分割サイズよりも小さい場合に、その基準サーフェースを消去し、かつ２次元有限要素モデルの作成を行わないことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の自動設計支援システム。
【請求項７】
前記３次元有限要素モデル作成部は、外部部品の領域の情報からカーブを作成し、カーブ上に節点を発生させるように基準サーフェースの要素分割を行うことを特徴とする請求項３記載の自動設計支援システム。
【請求項８】
前記３次元有限要素モデル作成部は、プリント基板または各実装部品の基準サーフェースのエッジとの重なり、または外部部品の領域の大きさに基づいて、要素分割によって作成されたカーブを補完することを特徴とする請求項３記載の自動設計支援システム。
【請求項９】
前記解析処理部は、解析モデルの要素タイプを含む専用の解析条件を保存した解析条件データベースを有し、解析すべきモデルごとに必要な解析条件を定義することを特徴とする請求項１記載の自動設計支援システム。
【請求項１０】
前記解析処理部が実行した解析演算の結果を用いて、設計において問題が生じないかを判定し、その判定結果を表示する解析結果判定部をさらに備えたことを特徴とする請求項１の自動設計支援システム。
【請求項１１】
前記解析結果判定部は、プリント基板や部品に破損が発生する歪み値や応力値を含む評価基準値を格納した結果判定基準データベースをさらに備え、前記解析演算の結果と前記評価基準値とを比較することにより、解析演算の結果を判定することを特徴とする請求項１０記載の自動設計支援システム。
【請求項１２】
前記解析結果判定部は、前記判定結果を、製品の不具合や破損の発生の危険度のレベルに置き換えて表示することを特徴とする請求項１１記載の自動設計支援システム。
【請求項１３】
前記解析結果判定部は、前記解析処理部によって求められた３次元モデルの判定結果データから２次元データへ変換した後、２次元データを入力データの１つとみなして保存し、前記設計入力データと２次元データとを重ねて表示することを特徴とする請求項１１記載の自動設計支援システム。
【請求項１４】
前記解析結果判定部は、設計入力データと判定結果の２次元データとを重ねて表示する際、不具合や破損が発生すると判定された領域に対して警告を表示することを特徴とする請求項１３記載の自動設計支援システム。
【請求項１５】
プリント基板およびプリント基板に実装される各実装部品の設計情報を入力する入力ステップと、
入力された設計情報に基づいて２次元有限要素モデルを作成した後、２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成する３次元有限要素モデル作成ステップと、
前記３次元有限要素モデルから解析データを作成し、前記解析データに基づいて解析演算を実行する解析処理ステップとを備えたことを特徴とする解析装置の自動解析評価方法。
【請求項１６】
前記解析処理ステップを実行した後に、求められた解析演算の結果を用いて、設計において問題が生じないかを判定し、その判定結果を表示する解析結果判定ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１５の自動解析評価方法。
【請求項１７】
プリント基板およびプリント基板に実装される各実装部品の設計情報を入力する入力機能と、
入力された設計情報に基づいて２次元有限要素モデルを作成した後、２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成する３次元有限要素モデル作成機能と、
前記３次元有限要素モデルから解析データを作成し、前記解析データに基づいて解析演算を実行する解析処理機能を、コンピュータに実現させるための自動解析プログラム。
【請求項１８】
前記解析処理機能によって求められた解析演算の結果を用いて、設計において問題が生じないかを判定し、その判定結果を表示する解析結果判定機能をさらに備えたことを特徴とする請求項１７の自動解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動設計支援システムに関し、特に設計入力データから３次元有限要素モデルを自動作成し、そのモデルの解析処理まで、または解析結果の評価処理までを自動実行する自動設計支援システムに関する。また、プリント基板およびプリント基板に実装される各部品の２次元モデルから３次元有限要素モデルを作成し、そのモデルの構造解析を行い、さらにその解析結果を評価する技術を有する自動設計支援システムおよび自動解析評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、部品が実装されたプリント基板の構造解析を行う場合、電気系ＣＡＤシステムを利用していれば、その設計情報から２次元の形状情報を取得することができるので、これを元に高さ情報を入力し、３次元モデルを作成していた。
【０００３】
特許文献１には、プリント基板に実装される各部品およびプリント基板そのものの２次元モデル形状モデルと、プリント基板における各部品の配置に関する配置情報とからなる２次元設計情報を入力する設計情報入力手段と、各部品およびプリント基板について、高さ方向の形状に関する高さ情報を入力する高さ情報入力手段と、各部品およびプリント基板の２次元形状モデルと対応する高さ情報とを合成して、各部品およびプリント基板の３次元形状モデルを作成する合成手段と、合成手段で得られた３次元形状モデルと配置情報とを組み合わせて、各部品を実装したプリント基板を表す３次元モデルを作成するモデル作成手段とを備えたことを特徴とする３次元回路設計支援システムが開示されている。
これは、プリント基板の回路設計において、２次元の図形データを利用して、簡単に３次元モデルを作成する技術に関するものである。
【０００４】
特許文献２には、解析すべき３次元モデルを複数の四面体要素で分割して四面体メッシュを形成し、次に各四面体要素を４つの六面体要素で分割して解析すべきモデル全体を六面体メッシュとして形成する方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、物体の形状を表わすマスターモデルを作成するマスターモデル作成手段と、マスターモデルにおける荷重印加領域を特定する荷重領域データを作成する荷重領域データ作成手段と、マスターモデル作成手段により作成されたマスターモデルに対して、荷重領域データ作成手段により作成された荷重領域データを付加して解析モデルを生成する解析モデル生成手段とを備えた数値解析システムが開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、多層構造の構造物の物理特性を解析する構造解析装置において、層毎の２次元モデルを生成する手段と、層毎の２次元モデルを積層して３次元モデルを生成する手段と、３次元モデルを複数のボクセルに分割して、有限要素モデルを生成する手段と、構造解析手段を有する構造解析装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２３７２８５号公報
【特許文献２】特開平６−２３１２１７号公報
【特許文献３】特開２００２−１６３３０６号公報
【特許文献４】特開２００３−１６７９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術を用いることにより、電気系ＣＡＤの設計データから３次元モデルを作成することが可能である。しかし、解析用の有限要素モデルを自動作成するには、現在の自動メッシュ生成技術では、モデルを作成する際に四面体要素分割となるため、精度の確保が困難である。また、複雑なモデルの場合には要素分割が行えない場合があった。
【０００９】
特許文献２に開示された方法では、四面体要素をさらに六面体要素で分割することにより、特許文献１での上記の問題を解決することはできる。しかし、要素数が多くなるので、解析計算時間が膨大になり、モデルによっては解析精度がさらに悪くなるという問題が生じる。
【００１０】
一方、特許文献３に開示された数値解析システムでは、物体の形状を表わすマスターモデルの境界条件の定義が容易になる。しかし、有限要素法解析を行うための要素分割法の技術は開示されておらず、この技術自身を六面体要素で分割した有限要素法解析に利用することは難しい。
【００１１】
また、特許文献４に開示された構造解析装置では、プリント基板に実装部品が配置されたモデルに対してボクセル分割を行うことができないため、有限要素モデルを生成することはできなかった。
以上のように、従来の解析手法では、解析処理を自動化するためには、上記したモデル作成の部分に、手作業が必要となる部分が多く、特に有限要素モデルを作成するためには多大な作業時間を要した。
【００１２】
また、従来の解析手法では、まず、解析モデル作成手段において、電気系設計情報を利用して３次元モデルを作成することはできるが、これに基づいて解析用の有限要素モデルを自動作成するには、四面体要素による要素分割や節点の発生が特定できず、厳密な境界条件定義ができないという問題があった。
【００１３】
さらに、要素分割のサイズが細かい場合には多大な解析計算時間を要し、要素分割のサイズが粗い場合には解析精度が悪くなるので、適切な要素分割サイズを自動的に決定することが望まれている。また、解析に大きな影響を与えないような形状の小さな部品でも、３次元のモデル化を行うと解析演算時間が増大するといった問題があった。
【００１４】
この発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、３次元の有限要素モデルの作成および解析の実行が容易に行える自動設計支援システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、プリント基板およびプリント基板に実装される各実装部品の設計情報を入力する入力部と、入力部から入力された情報に基づいて２次元有限要素モデルを作成した後、２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成する３次元有限要素モデル作成部と、前記３次元有限要素モデルから解析データを作成し、前記解析データに基づいて解析演算を実行する解析処理部とを備えたことを特徴とする自動設計支援システムを提供するものである。
【００１６】
この発明の自動設計支援システムでは、プリント基板の設計を行うに際し、従来のように作成された３次元モデルをそのまま要素分割するのではなく、入力された基板や部品に関する設計情報や外部部品の領域のレイアウト情報等に基づいて、一旦２次元有限要素モデルを作成した後、このモデルに対して高さ方向への引き伸ばし処理を行うことによって３次元有限要素モデルを作成し、作成された３次元有限要素モデルに対して境界条件および解析条件を定義することにより、解析演算を実行することを特徴とする。
【００１７】
これにより、従来の電気ＣＡＤを用いてプリント基板の設計を行う場合に、新たな追加作業なしに、３次元有限要素モデルの作成が可能となる。また、情報を入力した後、境界条件、解析条件の定義を含む解析演算処理までの一連の解析処理を自動化することが可能となり、解析作業の担当者の負担を軽減できる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の自動設計支援システムによれば、プリント基板を設計し、その設計の評価を行うに際し、従来のように作成した３次元モデルをそのまま要素分割するのではなく、入力された設計情報に基づいて２次元有限要素モデルを一旦作成した後、３次元有限要素モデルの作成、解析データの作成、および解析演算という一連の処理を行っているので、解析処理の自動化と解析を担当する者の作業負担の軽減を図ることができる。
また、この解析演算結果を利用して設計上不具合が生じないかを判定し、その演算結果を２次元データとして設計入力データに重ねて表示すると共に、不具合等の警告表示をしているので、設計者が視覚的に容易に不具合等を把握でき、かつ迅速な設計変更作業ができる。
この発明により、解析用モデルの作成、解析の実行、結果の評価が容易に行える自動設計支援システム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】
【００１９】
この発明において入力部から入力される設計情報には、プリント基板の外形情報および高さ情報と、プリント基板に実装される各実装部品の２次元モデル情報および高さ情報と、前記各実装部品のプリント基板上における配置情報と、部品が実装されたプリント基板に配置される外部部品の領域に関する外部部品レイアウト情報とが含まれる。
この発明において、入力部は、プリント基板の外形情報および高さ情報と、プリント基板に実装される各実装部品の２次元モデル情報および高さ情報と、前記各実装部品のプリント基板上における配置情報を入力する設計情報入力部と、部品が実装されたプリント基板に配置される外部部品の領域に関する情報を入力する外部部品レイアウト情報入力部とを有し、３次元有限要素モデル作成部が前記外部部品レイアウト情報を用いて、外部部品の３次元モデルを作成し、解析処理部が作成した３次元モデルに対する境界条件を定義するようにしてもよい。
ここで、部品が実装されたプリント基板に設置する外部部品のうち、３次元有限要素モデル化できるものの一例としては、後付けのシールドケースや樹脂フレームなどがある。また、境界条件として置き換えるための定義領域を３次元モデルに作成するものは、リブやキーなどの部品が挙げられる。
【００２０】
３次元有限要素モデル作成部は、プリント基板の外形情報に基づいて基板の基準サーフェースを作成するとともに、各実装部品の２次元モデル情報と各実装部品のプリント基板上における配置情報とに基づいて各実装部品の基準サーフェースを作成する基本図形作成部と、プリント基板の基準サーフェースおよび各実装部品の基準サーフェースに対して、四角形要素が作成可能な要素分割サイズを決定し、決定された要素分割サイズに基づいて要素分割を行い、２次元有限要素モデルを作成する要素分割制御部と、作成された２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして六面体要素で構成された３次元有限要素モデルを作成する３次元変換部とから構成してもよい。
この構成によれば、基本図形作成部で作成した各基準サーフェースに対して、四角形要素が作成可能な要素分割サイズで要素分割を行って２次元有限要素モデルを作成した後、この２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成するので、六面体要素で構成された解析精度の高い３次元有限要素モデルを作成することができる。
【００２１】
要素分割制御部は、解析演算結果の精度に支障のない四角形要素サイズを決定し、各基準サーフェースを四角形要素サイズで要素分割し、四角形要素サイズで四角形要素に分割できない場合には、四角形要素サイズを細かくした新たな四角形要素サイズを用いて要素分割を行う工程を少なくとも１回行い、その工程によって、四角形要素で要素分割が可能な要素分割サイズを決定する制御を行うようにしてもよい。
これによれば、要素分割可能なサイズを自動的に決定するに際し、分割サイズが細かすぎると解析計算の時間が増大してしまうが、基準サイズを決定してから、徐々にサイズを細かくするという制御を行っているので、適切な要素分割サイズを見つけることができる。ここで、四角形要素サイズを細かくする際に、1回ごとに１〜１０％程度、より好ましくは５〜６％ごとに、徐々にサイズを細かくするのが好適である。
【００２２】
要素分割制御部は、プリント基板の外形情報に基づいて作成した基板の基準サーフェースの要素分割サイズを決定し、基板の基準サーフェースの要素分割サイズに基づいて部品の基準サーフェースの要素分割サイズを決定するようにしてもよい。
ここで、先に基板の基準サーフェースの要素分割サイズを決定し、その基板の分割サイズの結果に基づいて各実装部品の基準サーフェースの要素分割サイズを決定する場合に、実装部品の分割サイズは基板の分割サイズと同一かまたはやや小さいサイズを採用することが好ましい。これによって、基板と各実装部品との要素分割サイズを別々に作成するようにしても、要素分割サイズ間で大きさに差が生じないようにし、有限要素モデル間の接触計算に関する接触判定上の問題発生を減らすことができる。
【００２３】
また、３次元有限要素モデルの作成に際し、基板と部品のモデル化を個々に行うため、解析条件として、接触解析の条件を与えることになるが、このとき、要素サイズ間に大きな差が生じないようにすることができるので、基板の有限要素モデルと部品の有限要素モデル間の接触解析演算に問題が生じることが少なくなる。
【００２４】
要素分割制御部は、部品の基準サーフェースのサイズが前記決定された要素分割サイズよりも小さい場合に、その基準サーフェースを消去し、かつ２次元有限要素モデルの作成を行わないようにしてもよい。
これによれば、部品が小さい場合にこれをモデル化しないようにしているので、解析結果への影響が小さい微小部品を除去して、３次元有限要素モデルを簡略化することができ、解析計算時間を短縮することができる。
【００２５】
３次元有限要素モデル作成部は、外部部品の領域の情報からカーブを作成し、カーブ上に節点を発生させるように基準サーフェースの要素分割を行うようにしてもよい。
これにより、リブやキーといった外部部品の領域情報を固定条件や荷重条件に置き換える際（すなわち外部部品の影響を境界条件として定義する際）に、これらの条件を適切な位置に定義できる３次元有限要素モデルを作成することができる。
【００２６】
３次元有限要素モデル作成部は、プリント基板または各実装部品の基準サーフェースのエッジとの重なり、または外部部品の領域の大きさに基づいて、要素分割によって作成されたカーブを補完するようにしてもよい。
要素分割によって作成されたカーブを、プリント基板および各部品の各基準サーフェースのエッジとの重なりおよび外部部品の領域の大きさに基づいて補完するので、解析計算上における集中応力の発生を回避するなどの処理を行うことができ、解析計算上の不具合を軽減することができる。特に、有限要素法解析において、モデルのエッジ部といった局所部分に集中的に力がかかるような境界条件を定義すると、解析計算の精度に問題が生じるが、この場合、要素分割時に基準サーフェース上に発生させるカーブを移動させることによって、このような問題を回避することができる。ここで、補完とは、重なりあったカーブを、重ならないように一方のカーブを移動させること、あるいは、カーブで囲んだ領域が広い場合、補助カーブを追加することなどを意味する。
【００２７】
解析処理部は、解析モデルのタイプや解析ソルバーの種類に合わせた専用の解析条件を保存した解析条件データベースを有し、解析すべきモデルごとに必要な解析条件を定義するようにしてもよい。例えば、作成した３次元有限要素モデルに対して、構造解析を行いたい場合は、解析条件データベースに予め記憶されたデータを利用して、そのモデルの構造解析の解析条件を定義し、熱解析を行いたいときは、熱解析の解析条件を定義する。解析すべきモデルに合わせて必要な解析条件を自動的に定義することができ、異なる種類の解析も自動化することが可能となる。
【００２８】
また、この自動設計支援システムは、解析処理部が実行した解析演算結果を用いて、設計において問題が生じないかを判定し、判定結果を表示する解析結果判定部を、さらに備えてもよい。
【００２９】
解析結果判定部は、プリント基板や部品に破損が発生する歪み値や応力値を含む評価基準値を格納した結果判定基準データベースをさらに備え、前記解析演算の結果と前記評価基準値とを比較することにより、解析演算の結果を判定するようにしてもよい。
また、解析結果判定部は、前記解析処理部によって求められた３次元モデルの判定結果データから２次元データへ変換した後、２次元データを入力データの１つとみなして保存し、前記設計入力データと２次元データとを重ねて表示してもよい。ここで、危険度のレベルのランク付けとして３色〜５色程度の少ない配色選択するのが好ましい。また、危険度のレベルを視覚的に識別できるように、３次元表示してもよい。
また、解析結果判定部は、前記解析処理部によって求められた３次元モデルの判定結果データから２次元データへ変換した後、２次元データを入力データの１つとみなして保存し、前記設計入力データと２次元データとを重ねて表示してもよい。
さらに、前記解析結果判定部は、設計入力データと判定結果の２次元データとを重ねて表示する際、不具合や破損が発生すると判定された領域に対して警告を表示してもよい。
【００３０】
この発明は、プリント基板およびプリント基板に実装される各実装部品の設計情報を入力する入力ステップと、入力された設計情報に基づいて２次元有限要素モデルを作成した後、２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成する３次元有限要素モデル作成ステップと、前記３次元有限要素モデルから解析データを作成し、前記解析データに基づいて解析演算を実行する解析処理ステップとを備えたことを特徴とする解析装置の自動解析評価方法を提供するものである。
【００３１】
また、この発明は、プリント基板およびプリント基板に実装される各実装部品の設計情報を入力する入力機能と、入力された設計情報に基づいて２次元有限要素モデルを作成した後、２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルを作成する３次元有限要素モデル作成機能と、前記３次元有限要素モデルから解析データを作成し、前記解析データに基づいて解析演算を実行する解析処理機能を、コンピュータに実現させるための自動解析プログラムを提供するものである。
【００３２】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これによって、この発明が限定されるものではない。
以下の実施例では、自動設計支援システムを自動解析システムと呼ぶ。
以下に説明する自動解析システムは、実施例１では、入力された情報を用いた解析処理部までを含むシステムであり、実施例２では、さらに実施例１のシステムに加え解析結果を評価する判定部までを含むシステムである。
【実施例１】
【００３３】
＜システムの全体構成＞
図１に、この発明の実施の一形態である実施例１の自動解析システムの全体構成のブロック図を示す。
図１において、この発明の自動解析システム１０は、主として、入力部１，３次元有限要素モデル作成部２および解析処理部３とから構成される。
また、図２に、この発明の実施の一形態の自動解析システム１０を実現するための装置構成の概略図を示す。
図２において、この発明の自動解析システム１０を装置構成から見た場合、有限要素モデル作成や解析処理を実行するコンピュータ装置１００，各種データや処理結果を表示する表示装置１０２，データを入力するキーボードやマウスなどから構成される入力装置１０１および入力データや解析結果データ等を格納する記憶装置（データベース）１０３とから構成される。
【００３４】
このような自動解析システム１０は、いわゆるパソコンやワークステーション上で実現されるものであり、１台のハードウェアで構成することもできるが、ネットワーク上に接続された複数台のハードウェアを有機的に接続することによっても構成できる。
また、自動解析システム１０の後述するような各処理は、コンピュータ装置１００に内蔵された、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏコントローラ，タイマーなどからなるマイクロコンピュータにより実現される。また、各処理は、ＲＡＭ，ＲＯＭあるいは外部記憶装置等に記憶された制御プログラムに基づいて、ＣＰＵが種々のハードウェアを動作させることにより実現される。制御プログラムは、ＲＯＭ等の半導体素子に格納されて提供されるほか、ＩＣカード，ＣＤ−ＲＯＭ，ＦＤ，ＭＯ，ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体や、ハードディスクに格納して提供される。また、ネットワークを介して、他のパソコンやサーバから記憶装置１０３にダウンロードすることもできる。
図１および、図２において、設計情報入力部１１と、外部部品レイアウト情報入力部１２および、解析条件データベース３６の直接的な編集は、入力装置１０１を使用する。表示装置１０２には、各部の処理の内容および結果が出力される。データベース１０３には、設計入力データ１３，解析結果データ３５および解析条件データベース３６が格納されている。
【００３５】
図１において、入力部１は、設計情報入力部１１と、外部部品レイアウト情報入力部１２とからなり、これらの入力部から入力された設計入力データ１３は、データベース１０３に格納される。
設計情報入力部１１は、ユーザーが、プリント基板の情報（外形情報が含まれる）、プリント基板に実装される各実装部品の２次元モデル情報（形状情報が含まれる）、プリント基板および各実装部品の高さ情報および配置情報等を入力する部分である。
外部部品レイアウト情報入力部１２は、外部部品の情報を入力する部分である。たとえば、プリント基板や実装部品以外の後付のシールドケースや、リブやキーなどのように外部からプリント基板や実装部品に対して接触する部品のレイアウト情報（形状情報、高さ情報、接触する領域情報、接触強度などの情報が含まれる）を入力する部分である。
設計入力データ１３は、設計情報入力部１１と、外部部品レイアウト情報入力部１２で入力されたデータであり、前記したような外形情報，２次元モデル情報，高さ情報，配置情報，およびレイアウト情報が含まれる。
【００３６】
３次元有限要素モデル作成部２は、基本図形作成部２１と、要素分割制御部２２と、３次元変換部２３とからなる。
基本図形作成部２１は、入力部１から入力された情報に基づいてｘｙｚ座標空間の所定の位置に基準となるサーフェース（基板および実装部品ごとの基準のサーフェース）を作成する部分である。
要素分割制御部２２は、各基準サーフェースに対して要素分割処理を行う部分である。
３次元変換部２３は、高さ情報に基づいて２次元有限要素モデルを高さ方向に引き伸ばして３次元有限要素モデルに変換する部分である。
【００３７】
解析処理部３は、主として、境界条件定義部３１と、解析条件定義部３２と、解析データ制御部３３と、解析演算部３４とから構成され、ここではデータベース１０３に格納された解析条件データベース３６を用いて、種々の処理が実行される。
境界条件定義部３１は、入力部１の設計入力データ１３に基づき、３次元有限要素モデル作成部２で作成された３次元モデルに対して境界条件を定義する部分である。
解析条件定義部３２は、解析条件データベース３６に格納される情報を用いて、解析条件を定義する部分である。
解析データ制御部３３は、３次元有限要素モデル、境界条件、解析条件から解析データを作成する部分である。
解析演算部３４は、解析データ制御部３３で作成された解析データの解析演算を行う部分である。この解析演算部３４で解析演算した結果は、データベース１０３に、解析結果データ３５として保存される。
【００３８】
＜解析処理の全体の流れの説明＞
図３に、自動解析システム１０における設計情報の入力処理から、解析結果の表示処理までの全体の流れを説明するフローチャートを示す。図４に、自動解析システム１０における３次元有限要素モデル作成処理および境界条件定義処理の一連の流れの説明図を示す。
図３および図４を参照しながら、自動解析システム１０における解析処理の一連の流れを、３次元有限要素モデル作成部２における処理を中心に説明する。
【００３９】
まず、入力部１を用いて、プリント基板の設計情報が入力される（ステップＳ１０１）。このとき、ユーザは、キーボード，マウスなどの入力装置１０１を用いて、数値入力、あるいは、表示装置１０２上に表示された要素の選択入力を行うことによって、設計情報を入力する。
【００４０】
入力されるプリント基板に関係する設計情報には、次のようなものが含まれる。
（１）プリント基板の情報（基板の外形情報を含む）、
（２）プリント基板に実装される各部品の２次元モデル情報（各実装部品の形状情報を含む）、
（３）プリント基板および各実装部品の高さ情報、および各実装部品の配置情報、
（４）プリント基板に設置されるシールドケースや樹脂フレームなどのような外部部品や、リブやキーなどのように外部からプリント基板や実装部品に対して接触する領域の情報
（プリント基板や実装部品の形状以外のアウトラインやコメント情報、接触する領域のレイアウト情報等）
これらの入力情報は、設計入力データ１３として、データベース１０３に保存される（ステップＳ１０２）。
【００４１】
次に、３次元有限要素モデル作成部２の基本図形作成部２１は、データベース１０３に保存された設計入力データ１３を用いて、プリント基板の外形情報から基板の基準サーフェース（以下、基板サーフェースと称する）を作成する（図３のステップＳ１０３、図４（ａ））。ここで、基準サーフェースとは、基板の輪郭を特定するために必要な情報を意味する。
【００４２】
設計入力データ１３のうち、実装部品配置情報からｘｙ座標位置を、プリント基板の高さ情報からz座標位置をそれぞれ決定し、決定された座標位置に、実装部品の形状情報に基づいて、部品（ここでは部品Ａとする）の基準サーフェース（以下、部品サーフェースと称する）を作成する（図３のステップＳ１０４、図４（ｂ））。
また、外部部品レイアウト情報に、プリント基板に設置される外部部品が存在すれば（例えば、後付部品のシールドケースや樹脂フレームなど）、レイアウト情報からｘｙ座標位置を、所定の高さ情報からｚ座標位置を決定し、決定された座標位置に、部品サーフェースと同様にその外部部品のサーフェースを作成する。これらのサーフェースの作成処理はＣＰＵによって自動的に行われる。
【００４３】
さらに、基本図形作成部２１は、プリント基板に対して外部部品が接触する領域に境界条件が定義できるように、境界条件定義用のポイントやカーブ（ここではポイントＢ、カーブＣとする）を作成する（図３のステップＳ１０５、図４（ｃ）および（ｄ））。図４に示したポイントＢやカーブＣは、外部部品レイアウト情報を用いることにより自動的に作成される。たとえば、図４（ｄ）のカーブＣは、リブによって支えられる部分のレイアウト情報を用いてレイアウトの輪郭をたどることにより作成される。
【００４４】
次に、要素分割制御部２２が、基本図形作成部２１で作成された基板サーフェースについて、メッシュを生成することにより、要素分割を行う（図３のステップＳ１０６、図４（ｅ））。ここで、メッシュは、従来から利用されているメッシュ生成手法（例えば、アドバンシングフロント法など）を用いることにより生成される。メッシュの大きさは、基板の面積を基準にして決定される。
同様に、部品サーフェースについても、メッシュを生成することにより、要素分割を行う（図３のステップＳ１０７、図４（ｆ））。この要素分割処理をすることにより、図４（ｆ）に示すように各サーフェースにメッシュ情報が付加された「２次元有限要素モデル」が作成される。
ステップＳ１０６，Ｓ１０７において、各要素分割を行うとき、基板サーフェースや部品サーフェースにポイントやカーブが存在する場合は、カーブ上に節点が発生するように制御することが好ましい。設計情報に忠実な境界条件の定義が可能な２次元有限要素モデルを作成することができるからである。以上のステップＳ１０６，Ｓ１０７が要素分割制御部２２の行う処理である。
【００４５】
次に、３次元変換部２３が、２次元有限要素モデルを３次元有限要素モデルへ変換する処理を行う（図３のステップＳ１０８、図４（ｇ））。ここでは、要素分割処理により基板サーフェースおよび部品サーフェースから作成された２次元有限要素モデルに対して、実装部品の高さ情報を用いてプリント基板上における高さ方向への引き伸ばし処理を行う。これにより、３次元有限要素モデルが完成する。完成した３次元有限要素モデルは、解析データとして解析データ制御部３３に与えられる。
【００４６】
次に、境界条件定義部３１が、解析データ制御部３３に与えられた３次元有限要素モデルについて、入力された設計情報の領域情報に含まれる境界条件を定義すべき領域に対して、境界条件の付加（定義）を行う（ステップＳ１０９）。
境界条件とは、固定条件、荷重条件、熱負荷、接触条件のような条件を意味する。たとえば、キー部分に加わる荷重を表現する点荷重や面荷重、リブによる支えを表現する１点固定や面固定、プリント基板と部品間に与える接触条件などがある。
具体例としては、図４（ｈ）において、矢印で示した部分のように、点荷重がかかる位置を示したポイント上に生成された節点に対して荷重条件を与える。
また、図４（ｉ）において、破線で囲んだ部分のように、面固定がかかる領域を示したカーブおよびカーブで囲まれた領域に固定条件を与える。（図３のステップＳ１０９、図４（ｈ）および（ｉ））。これらの荷重条件や固定条件は、３次元有限要素モデルを含む解析データの中に、アスキーもしくはバイナリのような形式で追加される。
【００４７】
次に、解析条件定義部３２が、解析条件データベース３６から解析演算を実行するために必要な解析条件の定義情報を読み出し、解析データ制御部３３の３次元有限要素モデルのデータに、解析条件を付加する（ステップＳ１１０）。解析条件とは、モデルの要素タイプ、材料情報、解析演算に必要な固有の定義情報（収束判定条件や、接触判定条件、インクリメントの条件を含む）などを意味する。これらの解析条件のデータが、３次元有限要素モデルに付加されることによって、解析用モデルが完成する。
【００４８】
ここで、解析条件データベース３６には、解析の種類（構造解析，伝熱解析，電磁場解析など）や、解析対象のモデルの種類（基板の材質，基板の実装密度，実装部品の種類など）ごとに、あらかじめ固有の解析条件が格納されているものとする。ここでは、プリント基板モデルに対して構造解析を実行する場合について説明しているが、これに限るものではなく、例えばプレス加工品のモデルに対して伝熱解析を実行する場合に必要な解析条件を格納してもよい。
【００４９】
ステップＳ１１０の処理の後、解析データ制御部３３は、完成した解析モデルを用いて、解析演算を行うための解析データを作成する（ステップＳ１１１）。解析演算部３４は、作成された解析データに基づき解析演算を実行する（ステップＳ１１２）。
解析演算の結果は、解析結果データ３５としてデータベース１０３に保存される（ステップＳ１１３）。
解析結果データ３５は、従来のポストプロセッサーの処理を用いて、３次元モデルの図形情報として視覚的に表示装置１０２に表示される（ステップＳ１１４）。
【００５０】
以上のような処理手順により、自動解析システム１０は、入力されたプリント基板の設計データを利用して自動的に３次元有限要素モデルを作成し、さらに境界条件、解析条件の作成および解析の実行を連続的に自動処理することができる。
【００５１】
＜要素分割処理の具体例＞
ところで、この自動解析システム１０では、四角形要素で分割できる要素分割サイズを要素分割制御部２２で決定している。
前記したように、３次元有限要素モデル作成部２において、各基準サーフェースに対して要素分割を行うが、このとき、サーフェースの形状が複雑である場合や要素分割サイズが大きい場合には、節点数が４つ必要な四角形要素での分割が行えず、節点数の少ない三角形要素での分割になるか、もしくは、分割が行えない場合もある。三角形要素で構成された２次元有限要素モデルを３次元に変換した場合、五面体要素で構成された３次元有限要素モデルが作成される。このため、解析精度を確保するにあたり、六面体要素で構成された３次元有限要素モデルを作成するためには、各サーフェースの要素分割は、四角形要素で分割を行わなければならない。
したがって、この自動解析システム１０では、四角形要素で分割できる要素分割サイズを要素分割制御部２２で自動決定するようにして、六面体要素で構成された３次元有限要素モデルを自動的に作成するようにする。
【００５２】
図５に、ステップＳ１０６，Ｓ１０７に示した要素分割制御部２２の要素分割処理手順の詳細なフローチャートを示す。
以下に示すように、要素分割制御部２２は、解析計算結果の精度に支障のない適当な四角形要素サイズを設定し、各基準サーフェースを決定した四角形要素サイズで要素分割した後、その四角形要素サイズで四角形要素に分割できなかった場合には、四角形要素サイズをさらに数％細かくした（たとえば１％〜９％程度細かくする）新たな四角形要素サイズを設定して要素分割を行う一連の処理を少なくとも１回行う。すなわち、四角形要素で要素分割が可能な要素分割サイズを決定した後、要素分割を行う。
【００５３】
図５を参照しながら、要素分割制御部２２が行う要素分割サイズの決定および分割の処理を具体的に説明する。
まず、要素分割制御部２２は、基本図形作成部２１が作成した基板サーフェースの面積を計算する（ステップＳ２０１）。次に、基板サーフェースの面積に対して予め設定された比率での要素分割の情報に基づいて要素分割サイズ（面積）を計算する（ステップＳ２０２）。計算された要素分割サイズを使い、基板サーフェースの要素分割を実行する（ステップＳ２０３）。
【００５４】
要素分割の完了後、分割した全要素の節点数を取得する（ステップＳ２０４）。ここで節点数とは、１つの要素を構成する節点の数のことを意味し、１つの要素に対して、構成する節点の数をカウントすることにより、その要素の節点数が取得できる。
全要素を検索して１つの要素の節点数が３のものが一定数以上あるか否か確認する（ステップＳ２０５）。ここで一定数とは、要求されるモデル精度により異なるので、一意に定めることはできないが、たとえば一定数として全要素数の５％とすることができる。一定数以上ある場合には、要素分割サイズを現在のサイズから数パーセント（たとえば１％〜９％程度）だけ下げる（ステップＳ２０６の境界条件定義領域への条件付加に相当）。そして、再度、要素分割処理（ステップＳ２０３）に戻る。一方、要素の中に節点数が３の要素が一定数（例えば全体の５％）よりも少なかった場合には、要素分割は最後に行った要求分割で確定され、終了する（ステップＳ２０７）。
【００５５】
つまり、上記において要素分割可能なサイズを自動決定するに際し、分割サイズが細かすぎると解析計算の時間が増大してしまうため、少々大きめの分割サイズを設定しておき、分割不良な要素ができるだけ少なくなるように、徐々にサイズを細かくするということによって、適切な要素分割サイズを見つけるようにする。このような処理をすれば、四角形要素での分割ができ、かつ、要素数が増大しすぎない要素分割サイズを自動的に決定することができる。
【００５６】
この発明の自動解析システム１０では、要素分割サイズの決定において、図３に示したステップＳ１０６において、要素分割制御部２２が図５のような処理を実行することにより、まず、基板サーフェースの要素分割サイズを決定する。
【００５７】
次に、たとえばステップＳ１０７の処理の始めの部分で、基板サーフェースの要素分割サイズを参照して、部品サーフェースの要素分割サイズを決定する。部品サーフェースの要素分割サイズは、基板サーフェースの要素分割サイズと同等か若干小さい値を設定する。このような分割サイズを設定することにより、有限要素体同士の節点間隔のバランスがとれ、固定（固着）条件を定義しても解析エラーが発生しにくい解析モデルを作成することができる。
【００５８】
また、上記したステップＳ１０８の３次元有限要素モデルの作成に際し、プリント基板と実装部品のモデル化を別々に行うため、解析条件として、固着接触の条件を与えるようにする。このとき、モデル間の接触計算に問題が生じないように要素サイズ間に大きな差が生じないようにする必要があるので、図３のステップＳ１０６，Ｓ１０７のように先に基板サーフェースの要素分割サイズを決定後、これに基づいて部品の要素分割サイズの決定をすることが好ましい。
以下に、ステップＳ１０７で実行される部品サーフェースの分割処理について、具体例を説明する。
【００５９】
＜部品サーフェースの分割処理＞
ステップＳ１０６において決定された基板サーフェースの要素分割サイズに基づいて決定される部品サーフェースの要素分割サイズを、部品サーフェースの補正要素分割サイズと称する。この部品サーフェースの補正要素分割サイズは、基板サーフェースの要素分割サイズと同等か若干小さい値とする。ステップＳ１０７において、この補正要素分割サイズにより、要素分割が行われる。
【００６０】
図６に、図３のステップＳ１０７に示した各実装部品の基準サーフェースの要素分割処理の詳細フローチャートを示す。ここでは、プリント基板の要素分割サイズから各実装部品の基準サーフェースの要素分割サイズを決定した後、各部品サーフェースの削除または、要素分割を行う。
【００６１】
この自動解析システム１０では、要素分割制御部２２は、ある部品の基準サーフェースのサイズ（面積）が、与えられた補正要素分割サイズよりも小さい場合には、その部品の基準サーフェースを消去し、かつモデル化を行わないようにすることを特徴とする。このような機能を備えることにより、基板の要素モデルと部品の要素モデル間の接触計算に問題を生じさせることなく、解析計算に影響がないような微小部品を簡略化でき、解析計算時間を短縮することができる。
【００６２】
図６を参照しながら、要素分割制御部２２が行う部品サーフェースの要素分割処理（ステップＳ１０７）を説明する。
まず、前記したように、基板サーフェースの要素分割サイズをもとに、部品サーフェースの補正要素分割サイズＳ0を決定する（ステップＳ３００）。
次に、要素分割制御部２２は、基本図形作成部２１によって作成されたある一つの部品についての部品サーフェースの面積Ｓ1を計算する（ステップＳ３０１）。そして、この部品サーフェースの面積Ｓ1と、部品サーフェースの補正要素分割サイズＳ0とを比較する（ステップＳ３０２）。
【００６３】
この比較結果において、ステップＳ３０１で求めた部品サーフェースの面積Ｓ1の方が分割サイズＳ0よりも小さい場合（Ｓ1＜Ｓ0）（ステップＳ３０３でyes）には、要素分割を行わず、その部品サーフェースを消去する（ステップＳ３０４）。また、この比較結果において、同面積か部品サーフェースの面積の方が大きい場合（Ｓ1≧Ｓ0）（ステップＳ３０３でno）には、その部品サーフェースについて要素分割を行う（ステップＳ３０５）。そして、全ての部品サーフェースに対してステップＳ３０１〜ステップＳ３０５の処理を繰返し実行する（ステップＳ３０６）。
このように、ステップＳ３０３，Ｓ３０４の処理をすることにより、解析結果に影響の少ない微小部品をモデル化しないようにできるので、解析モデルを簡略化し、解析時間を短縮することができる。
【００６４】
図７および図８に、３次元有限要素モデル作成部２の行う補完処理の具体例の説明図を示す。
この自動解析システム１０の３次元有限要素モデル作成部２は、前記したステップＳ１０３からステップＳ１０８に示す処理により、外部部品からの接触領域の情報からポイントやカーブを作成し、ポイントやカーブ上に節点を発生させるように基準サーフェースの要素分割を行い、それによって、外部部品の接触領域情報を固定条件や荷重条件に置き換えた際に、これらの条件を適切な位置に定義可能な３次元有限要素モデルを作成する。このように、３次元有限要素モデルの作成に際し、外部部品からの接触情報に基づいて作成したポイントやカーブ上に節点を発生させるように基準サーフェースの要素分割を行うので、外部部品からの接触による影響を境界条件として定義できるような有限要素モデルを作成することができる。
【００６５】
また、有限要素法解析において、モデルのエッジ部といった局所部分に集中的に力がかかるような境界条件を定義すると、解析計算の精度に問題が生じることが知られている。この場合、要素分割時に基準サーフェース上に発生させるカーブを移動させることによって、解析計算の精度の低下を防止することができる。
【００６６】
たとえば、３次元有限要素モデル作成部２によって、要素分割時にサーフェースのエッジ部の重なりを調べて、重ならないようにカーブを移動したり、接触する領域の面積が要素分割サイズよりも大きい場合には、カーブを補完したりする。このような移動や補完処理を要素分割時の補完と呼ぶ。
【００６７】
図７および図８を参照しながら、３次元有限要素モデル作成部２が行う要素分割時の補完処理の具体例を説明する。
図７（ａ），（ｃ）に示すように、有限要素モデルでは、図中の矢印や太線で示すような局所部分の節点に対して、固定条件や荷重条件を定義すると、計算値では、集中的に力が作用して高い応力が発生し、その付近では解析の精度が低下する。そこで、高い応力の発生を防止するため、局所部分の節点を移動させる。
たとえば、図７の（ｂ），（ｄ）に示すように、要素分割時にサーフェースのエッジとの重なりをチェックして移動させることにより解析上の不具合を軽減する。このとき、移動量は次のようにして決めることができる。図５のステップＳ２０１およびＳ２０２の手順で求めた要素分割サイズから１要素の最短長さを求め、移動量として、この最短長さを採用する。
【００６８】
また、図８に示すように、接触する領域の面積が要素分割サイズよりも大きい場合、カーブ（ここでは補助カーブＤとする）を補完することにより要素分割時の領域内の分割形状を補正することができ、解析上の不具合を軽減することができる。ここで、カーブの補完とは、領域に対して補助カーブを追加することを意味する。
すなわち、基本図形作成部２１で作成した基板サーフェースおよび部品サーフェースに対して、適切な境界条件を定義するためにカーブを作成する。以上のように、カーブを移動したり補完したりすることにより、応力の集中を防止しているので、解析計算上の不具合を軽減することができる。
【実施例２】
【００６９】
＜実施例２のシステムの構成＞
図９に、この発明の実施例２の自動解析システム１０の構成を示すブロック図を示す。
図９に示す実施例２の構成は、図１の構成に加えて、さらに解析結果判定部４と、結果判定基準データベース４１を有することを特徴とする。
図９において、解析結果判定部４は、記憶装置１０３に記憶されたプログラムに基づいて、コンピュータ装置１００の中にＣＰＵ等が動作することにより実現される。結果判定基準データベース４１は、記憶装置１０３に格納される。その他の要素の構成，機能については、上記した図１とその説明と同様である。結果判定基準データベース４１とは、後述する評価基準値を格納したものであり、予め、入力部１から入力しておく。
【００７０】
図９において、自動解析システム１０は、主として、入力部１と、３次元有限要素モデル作成部２と、解析処理部３と、解析結果判定部４とから構成される。
ここで、解析結果判定部４は、結果判定基準データベース４１の情報に基づき、解析結果の数値から設計した製品に不具合が生じないか等の判定を行い、判定結果を表示装置１０２に表示する部分である。また、表示装置１０２に、評価結果を明示し、不具合が生じると判定された部分に実装部品が配置されている場合は、警告表示をする。
【００７１】
＜実施例２における解析結果判定処理＞
図１０に、実施例２の自動解析システム１０における解析結果判定処理の一連の流れを説明するフローチャートを示す。
まず、解析結果判定部４は、解析結果データ３５と、結果判定基準データベース４１に格納されていた解析結果を評価判定する基準値（以下、評価基準値と称する）を読み込み、評価基準値と解析結果の数値とを比較し、評価判定する（ステップＳ４０１）。
ここで、評価基準値とは、実験や、材料の仕様から得られる特性値を意味し、例えば、プリント基板や実装部品が破損に至る歪み値、プリント基板と実装部品との接合部が破損に至る界面応力や乖離力などがある。
【００７２】
評価判定において、たとえば解析結果の数値（応力値）＞評価基準値のとき「危険性あり」と判定し、そうでないときは「安全である」と判定する。
この評価基準値と解析結果データ３５の応力値や歪み値とを比較した結果、評価基準値を超えていて破損の危険性のある部分と、評価基準値内の安全な部分とを区別して、３次元モデルを構成する（ステップＳ４０２）。
【００７３】
次に、プリント基板の３次元モデルにおいて、評価基準値を超えて危険と判定された部分を赤色で表示、基準値以下であるが安全率を計算すると要求基準値を超えて注意と判定された部分を黄色で表示、破損の危険性はないと判定された部分を青色で表示する（ステップＳ４０３）。具体的には、図１１に示すようなコンター図の配色のレンジを評価基準値と要求基準値を使って区切り、解析結果の３次元モデルの配色を変更することで表現する。
ここで安全率とは、設計における安全率を意味し、たとえば、安全率を１．１とすると、安全率を考慮した基準値である要求基準値は評価基準値の１．１とする。
【００７４】
このように３次元モデルを表示することにより、解析結果を数値的な表現ではなく、設計において問題があるかないかを視覚的に表現できる。
実施例２の自動解析システム１０では、解析結果を、製品の破損や不具合発生の可能性の有無という情報を視覚的な形式で表示することができるので、設計の評価を瞬時かつ容易に行うことができる。
【００７５】
図１２に、実施例２の自動解析システム１０において、図１０に示した判定結果の表示後の解析結果判定部４の動作の具体例の説明図を示す。
自動解析システム１０において、解析結果判定部４は、解析結果を結果判定基準データベース４１の情報から、破損や基準外といった設計の不具合の評価判定を行い、結果を３次元モデルによって表示する。たとえば、図１２（ａ）のように、表示装置１０２に、３次元的な図形として評価判定の結果（以下判定結果データと称する）を表示させる。
【００７６】
ところで、プリント基板の形状等のデータを入力するときは２次元モデルの状態を表示装置１０２に表示させながら入力する。したがって、２次元モデルのデータを入力している場合に、解析結果判定部４で求めた３次元モデルの判定結果を、２次元モデルと同一画面上に表示させるためには、３次元モデルの判定結果データを２次元モデルのデータに変換する必要がある。
そこで、ｚ軸の正負の情報からプリント基板の表面、裏面を決定し、３次元モデルの判定結果データから各面の２次元モデルの判定結果データを作成する。ここで、評価判定を行った結果の種類ごとに、それぞれ判定結果データを作成する。
【００７７】
たとえば、図１２（ａ）のような３次元の判定結果データの中から、表面の部分の結果データを抽出して、図１２（ｂ）のような２次元の判定結果データを読み出す。この２次元の判定結果データは、表示装置１０２に表示され、入力部１の設計入力データ１３の１つとして記憶装置１０３に格納される。一般的な２次元のＣＡＤでは、入力するデータをレイヤー形式で区別して入力している。図１２（ｃ）に示すように、設計入力データ１３が記述されているレイヤーとは別のレイヤーに、２次元モデルの判定結果データが出力される。
別レイヤーの判定結果の２次元モデルは、設計入力データ１３と同じ座標系を持つので、レイヤーの重ね合わせ表示によって、図１２（ｄ）のように設計入力データ１３と判定結果データとを重ねて表示することができる。これによって、設計者は設計入力データ１３を編集しつつ、設計変更の必要な部分を確認することができる。
【００７８】
また、作成した判定結果データを設計入力データ１３に重ねて表示することで、設計変更の必要性の有無を示すことができる。
さらに、３次元モデルの判定結果データにおいて、危険と判定された領域のｘｙ座標を記憶しておき、入力された設計入力データ１３において、記憶したｘｙ座標領域に、部品が実装されている場合には、危険領域に実装されている旨の警告を表示してもよい。この警告表示をすれば、容易に設計変更を促すことができる。
【００７９】
また、この他、プリント基板と実装部品間で剥離の危険性があると判定された場合の判定結果データは、図１２（ｄ）のように他の部分と視覚的に識別可能なように、部品の表示色や表示パターンを変えて表示することもできる。
このとき、同時にプリント基板の面の判定結果データや、プリント基板と実装部品間の剥離の判定結果データなどを元に、警告文を表示してもよい。例えば、“プリント基板の支えを増やしてください”や“実装部品の配置を変更してください”等の警告文を出力することができる。
【００８０】
以上の実施の形態に示したように、この発明の自動解析システム１０では、２次元有限要素モデルを用いたプリント基板の３次元有限要素モデルの作成、境界条件および解析条件の付加および解析演算を含む一連の解析処理を自動的に行っているので、電気系ＣＡＤを用いてプリント基板設計を行っていた従来の作業と同等かそれ以上に、作業者の負担を軽減できる。また、解析結果を利用して設計上の不具合を判定し、判定結果を２次元データとして、設計入力データに重ねて表示しているので、設計者が視覚的に容易に不具合等を把握でき、かつ設計変更ができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の実施例１の自動解析システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の自動解析システムを実現するための装置構成の説明図である。
【図３】この発明の実施例１の自動解析システムにおける解析処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施例１の自動解析システムにおける具体的な解析処理の流れの説明図である。
【図５】この発明の実施例１における要素分割処理の詳細フローチャートである。
【図６】この発明の実施例１において部品の基準サーフェースの要素分割処理の詳細フローチャートである。
【図７】この発明の実施例１の３次元有限要素モデル作成部が行う補完処理において、モデルの局所部分の境界条件定義用ポイントおよびカーブの補完前および補完後の一例を示す図である。
【図８】この発明において、境界条件定義用カーブの補完前および補完後の他の例を示す図である。
【図９】この発明の実施例２の自動解析システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施例２の自動解析システムにおける解析演算処理をした後の流れを示すフローチャートである。
【図１１】この発明の判定結果を表示したコンター図のレンジの変更前と変更後の例を示す図である。
【図１２】この発明の実施例２において、解析結果判定部の動作の具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    入力部
２    ３次元有限要素モデル作成部
３    解析処理部
４    解析結果判定部
１０    自動解析システム
１１    設計情報入力部
１２    外部部品レイアウト情報入力部
１３    設計入力データ
２１    基本図形作成部
２２    要素分割制御部
２３    ３次元変換部
３１    境界条件定義部
３２    解析条件定義部
３３    解析データ制御部
３４    解析演算部
３５    解析結果データ
３６    解析条件データベース
４１    結果判定基準データベース
１００    コンピュータ装置
１０１    入力装置
１０２    表示装置
１０３    記憶装置（データベース）
【図１】
2005115859.tif 000003
【図２】
2005115859.tif 000004
【図３】
2005115859.tif 000005
【図４】
2005115859.tif 000006
【図５】
2005115859.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005115859.tif 000009
【図８】
2005115859.tif 000010
【図９】
2005115859.tif 000011
【図１０】
2005115859.tif 000012
【図１１】
2005115859.tif 000013
【図１２】
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