(57)【要約】 【課題】  基板の熱伝導率を絶縁層の構成に応じて算出することができる熱伝導率算出方法を提供する。【解決手段】  絶縁層モデリング部１４は、絶縁層に含有されるガラスなどの充填材が繊維状である場合、絶縁層を構成するガラスと樹脂との体積比に応じた層厚の３層の層構造の絶縁層にモデル化する。絶縁層等価熱伝導率算出部１５は、モデル化された３層の層構造の絶縁層の熱伝導率を、材料情報入力部１２によって入力された絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率に基づいて、絶縁層の面内方向および面直方向それぞれについて算出する。配線層等価熱伝導率算出部１８は、基板領域群分割部１６によって分割された小領域毎の等価熱伝導率を算出する。出力部１９は、算出された絶縁層の等価熱伝導率および小領域毎に算出された配線層の等価熱伝導率を出力する。【選択図】      図１
2007241658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得する取得工程と、
各絶縁層を、取得工程で取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化工程と、
取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化工程でモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出工程と、
取得工程で取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割工程と、
取得工程で取得された配線情報に基づいて、分割工程で分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、
配線面積比算出工程で算出された配線面積比ならびに取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出工程と、
絶縁層等価熱伝導率算出工程で算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出工程で算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力工程とを含むことを特徴とする熱伝導率算出方法。
【請求項２】
配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得する取得手段と、
各絶縁層を、取得手段によって取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化手段と、
取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出手段と、
取得手段によって取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割手段と、
取得手段によって取得された配線情報に基づいて、分割手段によって分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出手段と、
配線面積比算出手段によって算出された配線面積比ならびに取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出手段と、
絶縁層等価熱伝導率算出手段によって算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出手段によって算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力手段とを含むことを特徴とする熱伝導率算出装置。
【請求項３】
前記製法に応じて定まるモデル絶縁層は、製法が繊維状充填材を用いる製法である場合、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層であり、
前記絶縁層熱等価伝導率算出手段は、前記取得手段によって取得された材料情報が示す絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、前記モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出することを特徴とする請求項２に記載の熱伝導率算出装置。
【請求項４】
前記絶縁層熱等価伝導率算出手段は、前記取得手段によって取得された材料情報が示す絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出することを特徴とする請求項２に記載の熱伝導率算出装置。
【請求項５】
コンピュータを請求項２に記載の熱伝導率算出装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータを利用した電子機器の熱評価において、基板の等価熱伝導率の算出を行う熱伝導率算出方法、装置、およびプログラムに関し、特に絶縁層の構成を考慮した熱伝導率算出方法、装置、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の熱評価は、コンピュータを利用して、有限体積法などのシミュレーションによって行われている。シミュレーションを行う際には、評価対象である基板を解析モデルに置き換えて、基板の等価熱伝導率を求める必要がある。
【０００３】
等価熱伝導率を求める第１の従来の技術として、基板を複数の小領域群に分割し、それぞれ分割された小領域の配線層における配線面積、および配線層および絶縁層の厚みから基板の面内方向および面内垂直方向（以下面直方向という）の等価熱伝導率を求めて熱的評価を行う熱伝導率算出方法が開示されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１によれば、面内方向の熱伝導率λｐは、次式によって算出される。
λｐ＝Ａ＋Ｂ
ここに、Ａ＝Σ（αｉ（λＡＰｉ＋λＢ（１−Ｐｉ）））であり、Σは配線層のみの総和を表す。Ｂ＝Σ（αｉλＢ） であり、Σは絶縁層のみの総和を表す。λＡは、配線材料の熱伝導率（Ｗ／ｍｋ）であり、λＢは、絶縁体材料の熱伝導率（Ｗ／ｍｋ）であり、αｉは、ｉ層目の材料の厚みが基板全厚に占める割合で、Σαｉ＝１であり、Ｐｉは、配線層の配線部分面積比である。面直交方向の熱伝導率λｔは、次式によって算出される。
λｔ＝１／（Ｃ＋Ｄ）
ここに、Ｃ＝Σ（αｉ／（λＡＰｉ＋λＢ（１−Ｐｉ）））であり、Σは配線層のみの総和を表す。Ｄ＝Σ（αｉ／λＢ）であり、Σは絶縁層のみの総和を表す。λＡは、配線材料の熱伝導率（Ｗ／ｍｋ）であり、λＢは、絶縁体材料の熱伝導率（Ｗ／ｍｋ）であり、αｉは、ｉ層目の材料の厚みが基板全厚に占める割合で、Σαｉ＝１であり、Ｐｉは、配線層の配線部分面積比である。
【０００５】
ところが、第１の従来の技術では、配線パターンの向きが偏っている場合、たとえば一方向のみである場合、配線パターンの向きと同じ方向の熱伝導率が高いにも係わらず、どの方向も同一の熱伝導率となってしまい、基板面内での配線パターンの向きに異方性つまり偏りがある場合、面内方向の熱伝導率を正確に表わすことができないという問題がある。
【０００６】
第２の従来の技術として、この問題を解決することができる熱伝導率算出方法がある。この熱伝導率算出方法は、基板を複数の小領域群に分割し、分割された小領域毎に配線パターンを判別し、パターンに分類分けする。さらに、小領域の配線層毎の配線面積比を算出し、算出した配線面積比と分類したパターンとに基づいて、パターン毎に定められている算出式を用いて、配線パターンの異方性を考慮した等価熱伝導率を算出するものである（たとえば特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８０３９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２２７３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
基板の配線層は、含有される銅の割合が非常に高く、熱伝導率の値としては単一の銅として取り扱うことができる。絶縁層は、エポキシ樹脂にガラスを充填材として含有させた複合材料で構成されている場合が多く、エポキシ樹脂とガラスとの複合材料として熱伝導率を算出する必要がある。充填材としては、粉末状ガラスが用いられているもの、あるいはＦＲ４（ガラスエポキシ）として知られる繊維状ガラスが用いられているものがある。充填材として粉末状ガラスが用いられている場合は、熱伝導率に異方性は生じないが、繊維状ガラスは層の面内方向に網組み構造になっており、ガラスクロスとして構成されているので、熱伝導率に異方性が生じる。絶縁層の面内方向の方がガラスクロスによる熱伝導のため、面直方向に対して熱伝導率が大きくなる。基板に用いられる絶縁層のガラエポ（ガラスエポキシ）の熱伝導率の測定法として、レーザーフラッシュ法を用いて行われる場合が多く、その場合、厚さが数ミリ程度の試料の厚さ方向の熱伝導率しか求めることができず、面内方向の熱伝導率を正確に知ることができない。そのため、充填材として繊維状ガラスが用いられている場合は、絶縁層の等価熱伝導率を算出する際に、構成材料の各物性値のデータ、体積比に加え、絶縁層の構成つまり絶縁層の製法に応じたモデル化を行い面内方向および面直方向の異方性を考慮する必要がある。
【０００９】
上述したいずれの従来の技術も、絶縁層の構成によって生じる熱伝導率の違いが考慮されていないため、絶縁層の熱伝導率を正確に表すことができないという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、基板の熱伝導率を絶縁層の構成に応じて算出することができる熱伝導率算出方法、装置、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得する取得工程と、
各絶縁層を、取得工程で取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化工程と、
取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化工程でモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出工程と、
取得工程で取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割工程と、
取得工程で取得された配線情報に基づいて、分割工程で分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出工程と、
配線面積比算出工程で算出された配線面積比ならびに取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出工程と、
絶縁層等価熱伝導率算出工程で算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出工程で算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力工程とを含むことを特徴とする熱伝導率算出方法である。
【００１２】
本発明に従えば、まず、取得工程では、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得し、モデル化工程では、各絶縁層を、取得工程で取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化し、絶縁層等価熱伝導率算出工程では、取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化工程でモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する。
【００１３】
さらに、分割工程では、取得工程で取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割し、配線面積比算出工程では、取得工程で取得された配線情報に基づいて、分割工程で分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出し、配線層等価熱伝導率算出工程では、配線面積比算出工程で算出された配線面積比ならびに取得工程で取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出し、出力工程では、絶縁層等価熱伝導率算出工程で算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出工程で算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する。
【００１４】
このように、まず、各絶縁層を、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出する。次に、基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割し、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出し、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出し、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力するので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。
【００１５】
また本発明は、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報を取得する取得手段と、
各絶縁層を、取得手段によって取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化するモデル化手段と、
取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を算出する絶縁層等価熱伝導率算出手段と、
取得手段によって取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状を予め定める形状の部分に分割する分割手段と、
取得手段によって取得された配線情報に基づいて、分割手段によって分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出する配線面積比算出手段と、
配線面積比算出手段によって算出された配線面積比ならびに取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出する配線層等価熱伝導率算出手段と、
絶縁層等価熱伝導率算出手段によって算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出手段によって算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力する出力手段とを含むことを特徴とする熱伝導率算出装置である。
【００１６】
本発明に従えば、取得手段によって、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される基板の形状を表す基板形状情報、各配線層の配線パターンを表わす配線情報、配線層および絶縁層を構成する材料を表わす材料情報、材料毎の熱伝導率を表す熱伝導率情報、および絶縁層を生成した製法を表わす製法情報が取得され、モデル化手段によって、各絶縁層が、取得手段によって取得された製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化され、絶縁層等価熱伝導率算出手段によって、取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率が算出される。
【００１７】
さらに、分割手段によって、取得手段によって取得された基板形状情報に基づいて、基板の形状が予め定める形状の部分に分割され、配線面積比算出手段によって、取得手段によって取得された配線情報に基づいて、分割手段によって分割された各部分に含まれる配線層毎に、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比が算出され、配線層等価熱伝導率算出手段によって、配線面積比算出手段によって算出された配線面積比ならびに取得手段によって取得された材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率が算出され、出力手段によって、絶縁層等価熱伝導率算出手段によって算出された各絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出手段によって算出された各部分の配線層毎の等価熱伝導率が出力される。
【００１８】
このように、まず、各絶縁層が、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化され、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率が、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出される。次に、基板形状情報に基づいて、基板の形状が予め定める形状の部分に分割され、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比が算出され、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率が算出され、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率が出力されるので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。
【００１９】
また本発明は、前記製法に応じて定まるモデル絶縁層は、製法が繊維状充填材を用いる製法である場合、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層であり、
前記絶縁層熱等価伝導率算出手段は、前記取得手段によって取得された材料情報が示す絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、前記モデル化手段によってモデル化された各モデル絶縁層の面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出することを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、その絶縁層を、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層について、面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出するので、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができる。
【００２１】
また本発明は、前記絶縁層熱等価伝導率算出手段は、前記取得手段によって取得された材料情報が示す絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出するので、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができる。
【００２３】
また本発明は、コンピュータを前記熱伝導率算出装置の各手段として機能させるためのプログラムである。
【００２４】
本発明に従えば、コンピュータを熱伝導率算出装置の各手段として機能させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、基板の熱伝導率を絶縁層の構成に応じて算出することができるので、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。
【００２６】
また本発明によれば、基板の熱伝導率を絶縁層の構成に応じて算出することができるので、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。
【００２７】
また本発明によれば、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができるので、絶縁層の充填材として繊維状充填材を用いた基板の熱伝導率をより精密に算出することができ、より精密な電子機器の熱評価を行うことができる。
【００２８】
また本発明によれば、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができるので、絶縁層の充填材として粉末状充填材を用いた基板についても、熱伝導率を算出して、電子機器の熱評価を行うことができる。
【００２９】
また本発明によれば、コンピュータを熱伝導率算出装置の各手段として機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は、本発明の実施の一形態である熱伝導率算出装置１の機能の構成を示すブロック図である。熱伝導率算出装置１は、機能として、制御部１０、基板形状情報入力部１１、材料情報入力部１２、絶縁層製法情報入力部１３、絶縁層モデリング部１４、絶縁層等価熱伝導率算出部１５、基板領域分割部１６、配線面積比算出部１７、配線層等価熱伝導率算出部１８、出力部１９、ＣＡＤ（Computer Aided Design）情報データバース２１、材料情報データベース２２、絶縁層製法情報データベース２３、および出力結果データベース２４を含む。
【００３１】
熱伝導率算出装置１は、ハードウエアとして、入力装置、制御装置、記憶装置、および出力装置を含むコンピュータによって構成される。入力装置は、たとえばキーボードあるいはマウスなどの入力機器によって構成され、制御装置は、たとえばＣＰＵ（Central
Processing Unit）およびＣＰＵに接続されるＩ／Ｏ（Input/Output）インターフェースによって構成され、記憶装置は、たとえばハードディスク、フロキシブルディスク、あるいはＣＤＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）によって構成され、出力装置は、たとえばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）もしくはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置、またはプリンタなどの印刷装置によって構成される。ハードウエア構成は、これらに限られるものではなく、たとえば入力機器として、ＣＡＤ装置に含まれる情報データベース、あるいは通信機能を用いた外部記憶装置を用いてもよいし、制御装置として、複数のＣＰＵによる並列計算装置を用いてもよく、操作性および計算速度の優れた構成としてもよい。
【００３２】
制御部１０は、基板形状情報入力部１１、材料情報入力部１２、絶縁層製法情報入力部１３、絶縁層モデリング部１４、絶縁層等価熱伝導率算出部１５、基板領域分割部１６、配線面積比算出部１７、配線層等価熱伝導率算出部１８、出力部１９、ＣＡＤ情報データバース２１、材料情報データベース２２、絶縁層製法情報データベース２３、および出力結果データベース２４を制御し、これらの間のデータの受け渡しおよびデータの処理を行う。
【００３３】
基板形状情報入力部１１は、電子機器に組込まれる基板たとえば電子基板の外形、基板のドリル穴などの配置および寸法、電子基板を構成する配線層および絶縁層各層の厚み、ならびに配線層の配線位置および寸法などの情報を入力する。材料情報入力部１２は、配線層を構成する金属材料および樹脂の熱伝導率、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率を入力する。絶縁層製法情報入力部１３では、複合材料として構成される絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスと樹脂との体積比、および充填材が粉末状であるか繊維状であるかを表わす製法情報を入力する。
【００３４】
絶縁層モデリング部１４は、絶縁層に含有されるガラスなどの充填材が繊維状である場合、絶縁層製法情報入力部１３によって入力された製法情報、基板形状情報入力部１１によって入力された絶縁層の寸法および配置を表わす情報、ならびに絶縁層製法情報入力部１３によって入力された複合材料として構成される絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスおよび樹脂の体積比に基づいて、モデル絶縁層にモデル化する。たとえば、図５で後述するように、絶縁層を構成するガラスと樹脂との体積比に応じた３層の層構造のモデル絶縁層にモデル化する。
【００３５】
絶縁層等価熱伝導率算出部１５は、絶縁層に含有されるガラスなどの充填材が繊維状である場合、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率に基づいて、絶縁層モデリング部１４によってモデル化された３層の層構造の絶縁層の熱伝導率を、絶縁層の面内方向つまり絶縁層の表面に平行な方向および面内垂直方向（以下面直方向という）つまり絶縁層の表面に垂直な方向それぞれについて算出する。絶縁層に含有されるガラスなどの充填材が粉末状である場合、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率、ならびに複合材料として構成される絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスおよび樹脂の体積比に基づいて、絶縁層を構成する樹脂とガラスなどの充填材との体積比によって平均化した熱伝導率を算出する。
【００３６】
基板領域群分割部１６は、電子基板を小領域群たとえば四角形の小領域、たとえば四角柱からなる部分に分割する。小領域への分割方法は、本発明によって算出される等価熱伝導率を用いて実施される有限体積法などのコンピュータシミュレーションで要求される要素分割と同じ分割方法であることが好ましいが、異なる分割方法であってもよい。配線面積比算出部１７は、配線層各層について、基板領域群分割部１６によって分割された小領域毎に、少領域の面積に占める配線パターンの面積の配線面積比を算出する。配線層等価熱伝導率算出部１８は、基板形状情報入力部１１によって入力された配線層各層の厚み、材料情報入力部１２によって入力された配線層の金属材料および樹脂の熱伝導率、および配線面積比算出部１７によって算出された小領域毎の配線層各層の配線面積比に基づいて、小領域毎の各配線層の等価熱伝導率を算出する。
【００３７】
出力部１９は、絶縁層等価熱伝導率算出部１５によって算出された絶縁層の等価熱伝導率および配線層等価熱伝導率算出部１８によって小領域毎に算出された各配線層の等価熱伝導率を出力する。
【００３８】
ＣＡＤ情報データベース２１は、基板形状情報入力部１１によって入力されたデータ、すなわちＣＡＤ装置などを用いて設計された電子基板の外形データ、基板のドリル穴の配置および寸法データ、電子基板を構成する配線層および絶縁層各層の厚みデータ、ならびに配線層の配線位置および寸法データなどのデータを蓄積する。材料情報データベース２２は、材料情報入力部１２によって入力されたデータ、すなわち配線層の金属材料および樹脂の熱伝導率、絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率のデータを蓄積する。絶縁層製法情報データベース２３は、絶縁層製法情報入力部１３によって入力されたデータ、すなわち絶縁層のプリプレグあるいはコア材に含有されるガラスと樹脂との体積比のデータ、および充填材が粉末状であるか繊維状であるかを表わす製法情報を材料名のデータとともに蓄積する。出力結果データベース２４は、絶縁層等価熱伝導率算出部１５および配線層等価熱伝導率算出部１８によって算出された電子基板の等価熱伝導率のデータを蓄積する。
【００３９】
取得手段は、たとえば基板形状情報入力部１１、材料情報入力部１２、および絶縁層製法情報入力部１３であり、モデル化手段は、たとえば絶縁層モデリング部１４であり、絶縁層等価熱伝導率算出手段は、たとえば絶縁層等価熱伝導率算出部１５であり、分割手段は、たとえば基板領域分割部１６であり、配線面積比算出手段は、たとえば配線面積比算出部１７であり、配線層等価熱伝導率算出手段は、たとえば配線層等価熱伝導率算出部１８であり、出力手段は、たとえば出力部１９である。
【００４０】
図２は、本発明の実施の他の形態である熱伝導率算出方法の処理工程を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１に示した熱伝導率算出装置１が処理する処理工程を示す。熱伝導率算出装置１の入力装置から電子基板の熱伝導率の算出が指示されると、ステップＳ１に移る。
【００４１】
ステップＳ１では、基板の形状、および配線形状を取得する。具体的には、電子機器に組込まれる電子基板の外形、基板のドリル穴などの配置および寸法、電子基板を構成する配線層および絶縁層各層の厚み、ならびに配線層の配線位置および寸法などの情報を取得する。これらの情報は、電子基板がＣＡＤ装置によって設計されていて、ＣＡＤ情報データベース２１に蓄積されている場合には、ＣＡＤ情報データベース２１から取得することができる。ＣＡＤ情報データベース２１に蓄積されていない場合は、熱伝導率算出装置１をＣＡＤ装置に接続し、ＣＡＤ装置から直接取得してもよいし、熱流体解析を行うためのＣＡＥ（Computer Aided Engineering）装置のプリプロセッサに接続し、そのプリプロセッサから直接取得してもよい。あるいは入力装置から直接入力させて取得してもよい。
【００４２】
ステップＳ２では、材料情報を取得する。具体的には、配線層の金属材料および樹脂の熱伝導率、ならびに絶縁層を構成する樹脂および充填材のガラスなどの材料の熱伝導率などの情報を取得する。これらの情報は、材料情報データベース２２から取得してもよいし、新たに入力装置から直接入力させて取得してもよい。
【００４３】
図３は、評価対象である電子基板の繊維状充填材を含有する絶縁層の一例の断面を模式的に示す。絶縁層３１ａは、１枚のガラスクロスに樹脂３２が浸透された構成となっている。このガラスクロスは、複数の繊維状ガラス３３が絶縁層の面内方向に縦方向と横方向とに交差するように網組みされたものである。絶縁層は、その役割によって、コア材に含まれるものとプリプレグとに分けられる。プリプレグは、コア材など他の層との接着の役目を果たすもので、コア材は多層基板の積層工程において、コア材を中心に積層されるもので、絶縁層に銅箔が積層された構成となっている。プリプレグのガラスクロスは、１枚で構成されることが多いが、コア材に含まれる絶縁層は、厚みによって複数枚のガラスクロスで構成されることもある。
【００４４】
図４は、評価対象である電子基板の粉末状充填材を含有する絶縁層の一例の断面を模式的に示す。絶縁層３１ｂは、粉末状ガラス３４が樹脂３２に含まれている。
【００４５】
図２を参照して、ステップＳ３では、複合材料として構成される絶縁層に含有されるガラスと樹脂との体積比を表わす情報、および充填材が粉末状であるか繊維状であるかを表わす製法情報を取得する。充填材が繊維状である場合、各絶縁層に占める繊維状ガラスの割合ｖｇｌが各絶縁層に占める複数枚のガラスクロスの総体積の比で表わされるので、その体積比を表わす情報を取得する。充填材が粉末状である場合、樹脂３２と粉末状ガラス３４との体積比を表わす情報を取得する。これらの情報は、絶縁層製法情報データベース２３から材料名を検索して取得する。絶縁層製法情報データベース２３にその材料名の材料が無い場合は、同じ構成物質、同じ体積比、および同じ製法のデータがあればそれを用いてもよいし、新たに入力装置から入力させてもよい。新たに入力させる場合は、材料名、複合材料の体積比、および製法を表わす情報を入力させる。新たに入力された複合材料の構成物質のデータが、材料情報データベース２２に無い場合は、そちらにも登録を行う。
【００４６】
ステップＳ４では、絶縁層に含有されるガラスなどの充填材の形状に応じてモデリングを行う。充填材が繊維状ガラスである場合、絶縁層を構成するガラスと樹脂との体積比から２つの樹脂層３４および１つのガラス層３５の３層平板の層から構成されるモデル絶縁層としてモデル化する。充填材が粉末状ガラスである場合は、層構造のモデル化を必要とせず、ステップ６に進む。
【００４７】
図５は、図３に示した繊維状充填材を含有する絶縁層の解析モデルの一例を示す。モデル化されたモデル絶縁層の体積は、実際の絶縁層の体積と同じで、３層平板の各層の等価厚みは、ガラスと樹脂との体積比から求める。各絶縁層等価モデルの２つの樹脂層３４の等価厚みｔｅｐ１およびｔｅｐ２、ならびにガラス層３５の等価厚みｔｇｌは、それぞれ
ｔｅｐ１＝ｌ・ｖｅｐ／２、ｔｇｌ＝ｌ・ｖｇｌ、およびｔｅｐ２＝ｌ・ｖｅｐ／２の各式で表わされる。ここに、ｌは、各絶縁層の実際の厚み（ｍ）、ｖｅｐは、各絶縁層に占める樹脂の割合、およびｖｇｌは、各絶縁層に占める粉末状ガラスの割合である。
【００４８】
図２を参照して、ステップ５では、絶縁層の等価熱伝導率を算出する。充填材が繊維状ガラスである場合は、
ステップ４で求めた３層構造のモデル絶縁層から、面直方向の熱伝導率λｔは、次式
λｔ＝（λｅｐ１・ｔｅｐ１＋λｇｌ・ｔｇｌ＋λｅｐ２・ｔｅｐ２）／ｌ
および面内方向の熱伝導率λｐは、次式
λｐ＝１／（ｔｅｐ１／λｅｐ１＋ｔｇｌ／λｇｌ＋ｔｅｐ２／λｅｐ２）
によって算出する。ここに、ｌは、各絶縁層の実際の厚み（ｍ）、ｔｅｐ１およびｔｅｐ２は、それぞれ各絶縁層等価モデルの２つの樹脂層３４の等価厚み（ｍ）、ｔｇｌは、各絶縁層等価モデルのガラス層３５の等価厚み（ｍ）、λｅｐは、各絶縁層の樹脂の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）、λｇｌは、 各絶縁層のガラスの熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）である。
【００４９】
絶縁層を構成するガラスと樹脂との体積比から平均化された各絶縁層の熱伝導率λは次式
λ＝λｅｐ・ｖｅｐ＋λｇｌ・ｖｇｌ
によって算出する。ここに、λｅｐは、各絶縁層の樹脂の熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）、λｇｌは、各絶縁層のガラスの熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）、ｖｅｐは、各絶縁層に占める樹脂の割合、ｖｇｌは、各絶縁層に占める粉末状ガラスの割合である。
【００５０】
ステップＳ４およびステップＳ５の処理を各絶縁層についても同様に行い、各絶縁層の等価熱伝導率を算出する。
【００５１】
ステップ６では、電子基板の配線層の等価熱伝導率を算出するために電子基板の形状を、小領域群、たとえば四角形の小領域からなる小領域群に分割する。配線パターン３７の熱伝導率は、樹脂３８の熱伝導率と比べると数千倍大きいので、配線層の中でも、配線パターンが集中的に分布している箇所と、配線パターンが少ない箇所では、熱伝導率が大きく異なる。分割領域を大きくとると、基板上に搭載された抵抗などの発熱体から基板へ伝達される熱の流れに大きく影響を与えるので、小領域の分割は細かい方が望ましい。小領域の分割を少なくしたい場合は、配線が太く集中しているところは分割を細かく、配線が細く密でないところは分割を大きく取るとよい。
【００５２】
ステップ７では、配線層各層の小領域毎に、小領域の面積に占める配線パターンの面積の割合を示す配線面積比を算出する。
【００５３】
図６は、評価対象である電子基板の構成の一例を示す。この電子基板は、配線パターンが形成された配線層と配線パターンを他の配線層の配線パターンから絶縁するための絶縁層とが交互に積層される多層基板の構成例である。配線層は、配線材料つまり配線パターン３７と樹脂材料つまり樹脂３８で構成される。配線層の厚みが均一であるので、面積比と体積比とは等しい。
【００５４】
図２を参照して、ステップ８では、配線層各層の等価熱伝導率を算出する。ステップＳ７で分割した小領域毎の配線面積比から、各小領域の等価熱伝導率を算出する。スッテプＳ５で求めた充填材が粉末状ガラスである場合と同様の手法を用いて、小領域毎に配線体積比で平均化された熱伝導率を算出する。
【００５５】
ステップ９では、ステップＳ５で算出された絶縁層の等価熱伝導率およびステップＳ８で算出された小領域毎の各配線層の等価熱伝導率を出力して、終了する。スッテプＳ９で出力される熱伝導率は、出力する際に出力結果データベース２４にも蓄積される。
【００５６】
このように、本発明による熱伝導率算出方法によれば、まず、各絶縁層を、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率を、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出する。次に、基板形状情報に基づいて、基板たとえば電子基板の形状を予め定める形状の部分に分割し、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比を算出し、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率を算出し、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率を出力するので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。したがって、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。
【００５７】
さらに、絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、その絶縁層を、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層について、面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出するので、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として繊維状充填材を用いた基板の熱伝導率をより精密に算出することができ、より精密な電子機器の熱評価を行うことができる。
【００５８】
さらにまた、絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出するので、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として粉末状充填材を用いた基板についても、熱伝導率を算出して、電子機器の熱評価を行うことができる。
【００５９】
さらに、本発明による熱伝導率算出装置１によれば、まず、各絶縁層が、製法情報が示す製法に応じて定まるモデル絶縁層にモデル化され、モデル化された各モデル絶縁層の等価熱伝導率が、材料情報および熱伝導率情報に基づいて算出される。次に、基板形状情報に基づいて、基板の形状が予め定める形状の部分に分割され、分割された各部分に含まれる配線層毎に、配線情報に基づいて、各部分の配線層の表面の面積に対する配線パターンの面積の比を表わす配線面積比が算出され、算出された配線面積比ならびに材料情報および熱伝導率情報に基づいて、各部分の配線層毎の等価熱伝導率が算出され、さらに、算出された各絶縁層の等価熱伝導率および各部分の配線層毎の等価熱伝導率が出力されるので、基板の熱伝導率を絶縁層の製法すなわち絶縁層の構成に応じて算出することができる。したがって、より正確な基板の等価熱伝導率を算出することができ、より正確な電子機器の熱評価を行うことができる。
【００６０】
さらにまた、絶縁層の充填材が繊維状充填材であると、その絶縁層を、絶縁層を構成する各構成材料の体積比に応じた層厚の層からなるモデル絶縁層にモデル化し、モデル化された各モデル絶縁層について、面内方向の等価熱伝導率および面内垂直方向の等価熱伝導率を算出するので、繊維状充填材を含有する絶縁層について熱伝導率の異方性つまり面内方向の熱伝導率と面内垂直方向の熱伝導率の違いを考慮した熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として繊維状充填材を用いた基板の熱伝導率をより精密に算出することができ、より精密な電子機器の熱評価を行うことができる。
【００６１】
さらに、絶縁層の充填材が粉末状充填材であると、絶縁層を構成する各構成材料の体積比によって平均化した熱伝導率を算出するので、粉末状充填材を含有する絶縁層の熱伝導率を算出することができる。したがって、絶縁層の充填材として粉末状充填材を用いた基板についても、熱伝導率を算出して、電子機器の熱評価を行うことができる。
【００６２】
図１に示した熱伝導率算出装置１の機能は、熱伝導率算出装置１の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。さらに図２に示した熱伝導率算出方法の処理工程も同じプログラムを実行することによって処理される。すなわち、記憶装置に記憶されるプログラムは、コンピュータを熱伝導率算出装置１の各手段として機能させ、コンピュータに熱伝導率算出方法の各工程を実行させる。
【００６３】
このように、コンピュータを熱伝導率算出装置１の各手段として機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の一形態である熱伝導率算出装置１の機能の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の他の形態である熱伝導率算出方法の処理工程を示すフローチャートである。
【図３】評価対象である電子基板の繊維状充填材を含有する絶縁層の一例の断面を模式的に示す。
【図４】評価対象である電子基板の粉末状充填材を含有する絶縁層の一例の断面を模式的に示す。
【図５】図３に示した繊維状充填材を含有する絶縁層の解析モデルの一例を示す。
【図６】評価対象である電子基板の構成の一例を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１  熱伝導率算出装置
１０  制御部
１１  基板形状情報入力部
１２  材料情報入力部
１３  絶縁層製法情報入力部
１４  絶縁層モデリング部
１５  絶縁層等価熱伝導率算出部
１６  基板領域分割部
１７  配線面積比算出部
１８  配線層等価熱伝導率算出部
１９  出力部
２１  ＣＡＤ情報データバース
２２  材料情報データベース
２３  絶縁層製法情報データベース
２４  出力結果データベース
３０  電子基板
３１  絶縁層
３２，３８  樹脂
３３  繊維状ガラス
３４  粉末状ガラス
３５  ガラス層
３６  樹脂層
３７  配線パターン
【図１】
2007241658.tif 000003
【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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