(57)【要約】【課題】熱解析の精度を向上する。【解決手段】プロセッサ２は、電子装置の設計情報１０に基づき、電子装置の部品１１〜１３のうち、部品１１，１２にノード１１ａ，１２ａを設定し、部品１３にノード１３ａ１〜１３ａｎを設定し、有限要素法で算出された部品１３の領域１３ｂ１〜１３ｂｍのそれぞれにおける第１の温度及び第１の熱量に基づき、ノード１３ａ１〜１３ａｎのそれぞれに、第２の温度及び第２の熱量を含む熱情報を割り当て、その熱情報に基づき、ノード１３ａ１〜１３ａｎに含まれる隣接ノード間の熱抵抗１３ｃ１を算出し、設計情報１０に基づき、ノード１１ａ，１２ａとノード１３ａ１〜１３ａｎとの間の熱抵抗１４ａ，１４ｂを算出することで、ノード１１ａ，１２ａ，１３ａ１〜１３ａｎと熱抵抗１３ｃ１及び熱抵抗１４ａ，１４ｂを含む熱回路網を生成し、その熱回路網を用いて熱解析を行う。【選択図】図１
2017027132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサが、電子装置の設計情報に基づき、前記電子装置の複数の部品のうち、第１の部品に第１のノードを設定し、第２の部品に複数の第２のノードを設定し、
前記プロセッサは、有限要素法で算出された前記第２の部品の複数の領域のそれぞれにおける第１の温度及び第１の熱量に基づき、前記複数の第２のノードのそれぞれに、第２の温度及び第２の熱量を含む熱情報を割り当て、
前記プロセッサは、前記熱情報に基づき、前記複数の第２のノードに含まれる隣接ノード間の第１の熱抵抗を算出し、
前記プロセッサは、前記設計情報に基づき、前記第１のノードと前記複数の第２のノードとの間の第２の熱抵抗を算出することで、前記第１のノードと前記複数の第２のノードと前記第１の熱抵抗及び前記第２の熱抵抗を含む熱回路網を生成し、
前記プロセッサは、前記熱回路網を用いて熱解析を行う、
ことを特徴とする熱解析方法。
【請求項２】
前記第２の部品は、回路基板であることを特徴とする請求項１に記載の熱解析方法。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記複数の領域のうち、隣接する第１の領域と第２の領域の温度差が第１の値よりも小さいときには、前記第１の領域と前記第２の領域とを接続して第３の領域を生成し、前記第３の領域に、前記複数の第２のノードのうちの１つを設定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱解析方法。
【請求項４】
電子装置の設計情報に基づき、前記電子装置の複数の部品のうち、第１の部品に第１のノードを設定し、第２の部品に複数の第２のノードを設定するノード設定部と、
有限要素法で算出された前記第２の部品の複数の領域のそれぞれにおける第１の温度及び第１の熱量に基づき、前記複数の第２のノードのそれぞれに、第２の温度及び第２の熱量を含む熱情報を割り当てる熱情報割り当て部と、
前記熱情報に基づき、前記複数の第２のノードに含まれる隣接ノード間の第１の熱抵抗を算出する第１の熱抵抗算出部と、
前記設計情報に基づき、前記第１のノードと前記複数の第２のノードとの間の第２の熱抵抗を算出することで、前記第１のノードと前記複数の第２のノードと前記第１の熱抵抗及び前記第２の熱抵抗を含む熱回路網を生成する第２の熱抵抗算出部と、
前記熱回路網を用いて熱解析を行う熱解析実行部と、
を有することを特徴とする熱解析装置。
【請求項５】
電子装置の設計情報に基づき、前記電子装置の複数の部品のうち、第１の部品に第１のノードを設定し、第２の部品に複数の第２のノードを設定し、
有限要素法で算出された前記第２の部品の複数の領域のそれぞれにおける第１の温度及び第１の熱量に基づき、前記複数の第２のノードのそれぞれに、第２の温度及び第２の熱量を含む熱情報を割り当て、
前記熱情報に基づき、前記複数の第２のノードに含まれる隣接ノード間の第１の熱抵抗を算出し、
前記設計情報に基づき、前記第１のノードと前記複数の第２のノードとの間の第２の熱抵抗を算出することで、前記第１のノードと前記複数の第２のノードと前記第１の熱抵抗及び前記第２の熱抵抗を含む熱回路網を生成し、
前記熱回路網を用いて熱解析を行う、
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱解析方法、熱解析装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子装置の高集積化、高機能化、小型化が進んでいる。このような電子装置を設計する際、上流設計段階（たとえば、使用する部品は決まっているが、配置はまだ決まっていないような段階）で簡易的な熱解析が行われ、その結果に基づき詳細な設計方針などを決めることが行われている。
【０００３】
このような熱解析手法の１つとして、電子装置を熱回路網法でモデル化する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１４０５０９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４３１２６号公報
【特許文献３】特開２００４−９４６７５号公報
【特許文献４】特開２００５−３４６５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱回路網法で電子装置をモデル化する場合、部品ごとにノードを設定し、たとえば、部品間の熱コンダクタンスに基づきノード間の熱抵抗を算出して熱回路網を生成することが考えられる。
【０００６】
しかし、電子装置の部品の中には回路基板などのように、熱伝導が複雑な部品も含まれるため、このような部品についても他の部品と同様にノードを設定して熱回路網を生成すると、熱解析の精度が低くなってしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の一観点によれば、プロセッサが、電子装置の設計情報に基づき、前記電子装置の複数の部品のうち、第１の部品に第１のノードを設定し、第２の部品に複数の第２のノードを設定し、前記プロセッサは、有限要素法で算出された前記第２の部品の複数の領域のそれぞれにおける第１の温度及び第１の熱量に基づき、前記複数の第２のノードのそれぞれに、第２の温度及び第２の熱量を含む熱情報を割り当て、前記プロセッサは、前記熱情報に基づき、前記複数の第２のノードに含まれる隣接ノード間の第１の熱抵抗を算出し、前記プロセッサは、前記設計情報に基づき、前記第１のノードと前記複数の第２のノードとの間の第２の熱抵抗を算出することで、前記第１のノードと前記複数の第２のノードと前記第１の熱抵抗及び前記第２の熱抵抗を含む熱回路網を生成し、前記プロセッサは、前記熱回路網を用いて熱解析を行う、熱解析方法が提供される。
【０００８】
また、発明の一観点によれば、電子装置の設計情報に基づき、前記電子装置の複数の部品のうち、第１の部品に第１のノードを設定し、第２の部品に複数の第２のノードを設定するノード設定部と、有限要素法で算出された前記第２の部品の複数の領域のそれぞれにおける第１の温度及び第１の熱量に基づき、前記複数の第２のノードのそれぞれに、第２の温度及び第２の熱量を含む熱情報を割り当てる熱情報割り当て部と、前記熱情報に基づき、前記複数の第２のノードに含まれる隣接ノード間の第１の熱抵抗を算出する第１の熱抵抗算出部と、前記設計情報に基づき、前記第１のノードと前記複数の第２のノードとの間の第２の熱抵抗を算出することで、前記第１のノードと前記複数の第２のノードと前記第１の熱抵抗及び前記第２の熱抵抗を含む熱回路網を生成する第２の熱抵抗算出部と、前記熱回路網を用いて熱解析を行う熱解析実行部と、を有する熱解析装置が提供される。
【０００９】
また、発明の一観点によれば、電子装置の設計情報に基づき、前記電子装置の複数の部品のうち、第１の部品に第１のノードを設定し、第２の部品に複数の第２のノードを設定し、有限要素法で算出された前記第２の部品の複数の領域のそれぞれにおける第１の温度及び第１の熱量に基づき、前記複数の第２のノードのそれぞれに、第２の温度及び第２の熱量を含む熱情報を割り当て、前記熱情報に基づき、前記複数の第２のノードに含まれる隣接ノード間の第１の熱抵抗を算出し、前記設計情報に基づき、前記第１のノードと前記複数の第２のノードとの間の第２の熱抵抗を算出することで、前記第１のノードと前記複数の第２のノードと前記第１の熱抵抗及び前記第２の熱抵抗を含む熱回路網を生成し、前記熱回路網を用いて熱解析を行う、処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の熱解析方法、熱解析装置及びプログラムによれば、熱解析の精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態の熱解析方法の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の熱解析装置の一例の機能ブロック図である。
【図３】第２の実施の形態の熱解析装置の一例を示す図である。
【図４】熱解析対象の電子装置の一例を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の熱解析方法の一例の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】ノード設定の一例を示す図である。
【図７】熱抵抗の一例の設定例を示す図である。
【図８】回路基板の有限要素法解析モデルの一例を示す図である。
【図９】有限要素法解析時の入力データの一例を示す図である。
【図１０】ノード設定の一例を示す図である。
【図１１】熱情報の割り当てを説明する図である。
【図１２】熱情報が割り当てられたノードの一例を示す図である。
【図１３】熱抵抗の算出例を説明する図である。
【図１４】モデル結合後の熱回路網の一例を示す図である。
【図１５】複数層の回路基板に設定されたノードの一例を示す図である。
【図１６】ノードの他の設定例を示す図である。
【図１７】回路基板の熱回路網の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の熱解析方法の一例を示す図である。
【００１３】
また、図２は、第１の実施の形態の熱解析装置の一例の機能ブロック図である。
熱解析装置１は、たとえば、コンピュータであり、プロセッサ２と記憶部３を有している。プロセッサ２は、記憶部３に記憶されている電子装置の設計情報などの各種データ及びプログラムに基づき、図２に示すような、ノード設定部２ａ、熱情報割り当て部２ｂ、部品内熱抵抗算出部２ｃ、部品間熱抵抗算出部２ｄ、熱解析実行部２ｅの機能を実現する。記憶部３は、プロセッサ２が実行するプログラムや、電子装置の設計情報などの各種データを記憶する。
【００１４】
以下、上記のような熱解析装置１を用いた熱解析方法の一例を、図１、図２を用いて説明する。
ステップＳ１：ノード設定部２ａは、電子装置の設計情報１０に基づき、電子装置の複数の部品のうち、ある部品に複数のノードを設定し、別の部品には、たとえば、１つのノードを設定する。以下の説明では、図１のように、部品１１，１２にはそれぞれ１つのノード１１ａ，１２ａが設定されており、部品１３には複数のノード１３ａ１，１３ａ２，…，１３ａｎが設定されているものとする。たとえば、部品１３は、部品１１，１２よりも熱伝導が複雑なものである。たとえば、部品１１，１２が電子装置のケースである場合、部品１３は、回路基板などである。部品１３における、複数のノード１３ａ１〜１３ａｎの設定の仕方として、たとえば、部品１３を複数の領域１３ｂ１〜１３ｂｍに分割し、所定数の領域ごとに１つのノードを設定する手法などがある。なお、部品１１，１２にも複数のノードを設定してもよい。
【００１５】
ステップＳ２：熱情報割り当て部２ｂは、有限要素法で算出された部品１３の領域１３ｂ１〜１３ｂｍのそれぞれにおける温度及び熱量に基づき、ノード１３ａ１〜１３ａｎのそれぞれに温度と熱量を含む熱情報を割り当てる。部品１３の領域１３ｂ１〜１３ｂｍのそれぞれにおける温度及び熱量は、予め算出され、記憶部３に記憶されていてもよいし、ステップＳ２の処理で、熱情報割り当て部２ｂが有限要素法を用いて算出するようにしてもよい。
【００１６】
図１の例では、ノード１３ａ１に（Ｔ１，Ｑ１）という熱情報が割り当てられた例が示されている。Ｔ１は、領域１３ｂ１〜１３ｂｉのそれぞれにおける温度の平均値であり、Ｑ１は、領域１３ｂ１〜１３ｂｉのそれぞれにおける熱量の総量である。
【００１７】
なお、領域１３ｂ１〜１３ｂｉのそれぞれの面積が異なる場合は、領域１３ｂ１〜１３ｂｉのそれぞれの面積に、領域１３ｂ１〜１３ｂｉのそれぞれの温度を乗じた値の積算値を、領域１３ｂ１〜１３ｂｉの面積の積算値で割った値をＴとすればよい。
【００１８】
ステップＳ３：部品内熱抵抗算出部２ｃは、上記の熱情報に基づき、ノード１３ａ１〜１３ａｎに含まれる隣接ノード間の熱抵抗を算出する（部品内熱抵抗算出）。たとえば、隣接ノードであるノード１３ａ１とノード１３ａ２との間の熱抵抗１３ｃ１を算出する際には、ノード１３ａ１，１３ａ２に割り当てられた熱情報が用いられる。熱抵抗の算出例については後述する。
【００１９】
ステップＳ４：部品間熱抵抗算出部２ｄは、設計情報１０に基づき、ノード１１ａ，１２ａと、ノード１３ａ１〜１３ａｎとの間の熱抵抗を算出する（部品間熱抵抗算出）。たとえば、設計情報１０には、部品１１，１３間及び部品１２，１３間の熱コンダクタンスの情報が含まれており、部品間熱抵抗算出部２ｄは、この熱コンダクタンスの逆数を計算することで、熱抵抗を算出する。
【００２０】
なお、図１において、部品１１，１３間には、図示を簡略化するために１つの熱抵抗１４ａが示されているが、ノード１１ａと、ノード１３ａ１〜１３ａｎのそれぞれの間の熱抵抗が算出される。同様に部品１２，１３間には、図示を簡略化するために１つの熱抵抗１４ｂが図示されているが、ノード１２ａと、ノード１３ａ１〜１３ａｎのそれぞれの間の熱抵抗が算出される。
【００２１】
また、ステップＳ４の処理では、設計情報１０（たとえば、熱コンダクタンス）に基づき、ノード１１ａ，１２ａ間の熱抵抗１４ｃも算出される。以上のステップＳ３の処理により、熱回路網が生成される。
【００２２】
ステップＳ５：熱解析実行部２ｅは、ステップＳ４の処理で生成された熱回路網や、たとえば、ノード１３ａ１〜１３ａｎに割り当てた熱情報、設計情報１０に含まれる各部品１１，１２の発熱量などを用いて、電子装置での熱の流れなどを解析する熱解析を行う。
【００２３】
なお、上記の各処理の順序は、上記の例に限定されず、適宜入れ替えたり、並列に行ったりしてもよい。たとえば、部品１１，１２でのノード１１ａ，１２ａの設定、ノード１１ａ，１２ａ間の熱抵抗の算出は、部品１３でのノード１３ａ１〜１３ａｎの設定、熱情報の割り当て、部品内熱抵抗算出とは、独立（並列）に行ってもよい。
【００２４】
以上のような第１の実施の形態の熱解析方法及び熱解析装置１によれば、たとえば、部品１１〜１３のうち、部品１３には複数のノード１３ａ１〜１３ａｎを設定し、有限要素法で求めた熱情報を基にノード間の熱抵抗を求め、熱回路網を生成している。これによって、回路基板などの部品の複雑な熱伝導が熱解析に反映可能となり、解析精度が上がる。
【００２５】
また、電子装置全体を、有限要素法を用いて熱解析する場合よりも解析時間を短縮できる。また、電子装置全体を、有限要素法を用いて熱解析する場合よりも少ない情報量で熱解析可能であるので、詳細設計前（上流設計段階）での熱解析に好適である。
【００２６】
なお、回路基板などは、過去の設計時に、有限要素法解析が行われている場合があり、その時のデータ（たとえば、領域１３ｂ１〜１３ｂｍのそれぞれにおける温度と熱量の情報）を流用することで、解析時間を短縮できる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
以下、第２の実施の形態の熱解析方法及び熱解析装置の一例を示す。
図３は、第２の実施の形態の熱解析装置の一例を示す図である。
【００２８】
熱解析装置は、たとえば、コンピュータ２０であり、プロセッサ２１によって装置全体が制御されている。プロセッサ２１には、バス２９を介してＲＡＭ（Random Access Memory）２２と複数の周辺機器が接続されている。プロセッサ２１は、マルチプロセッサであってもよい。プロセッサ２１は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＰＬＤ（Programmable Logic Device）である。またプロセッサ２１は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤのうちの２以上の要素の組み合わせであってもよい。
【００２９】
ＲＡＭ２２は、コンピュータ２０の主記憶装置として使用される。ＲＡＭ２２には、プロセッサ２１に実行させるＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ２２には、プロセッサ２１による処理に必要な各種データが格納される。
【００３０】
バス２９に接続されている周辺機器としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２３、グラフィック処理装置２４、入力インタフェース２５、光学ドライブ装置２６、機器接続インタフェース２７及びネットワークインタフェース２８がある。
【００３１】
ＨＤＤ２３は、内蔵したディスクに対して、磁気的にデータの書き込み及び読み出しを行う。ＨＤＤ２３は、コンピュータ２０の補助記憶装置として使用される。ＨＤＤ２３には、ＯＳのプログラム、アプリケーションプログラム、及び各種データが格納される。なお、補助記憶装置としては、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を使用することもできる。
【００３２】
グラフィック処理装置２４には、モニタ２４ａが接続されている。グラフィック処理装置２４は、プロセッサ２１からの命令にしたがって、画像をモニタ２４ａの画面に表示させる。モニタ２４ａとしては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた表示装置や液晶表示装置などがある。
【００３３】
入力インタフェース２５には、キーボード２５ａとマウス２５ｂとが接続されている。入力インタフェース２５は、キーボード２５ａやマウス２５ｂから送られてくる信号をプロセッサ２１に送信する。なお、マウス２５ｂは、ポインティングデバイスの一例であり、他のポインティングデバイスを使用することもできる。他のポインティングデバイスとしては、タッチパネル、タブレット、タッチパッド、トラックボールなどがある。
【００３４】
光学ドライブ装置２６は、レーザ光などを利用して、光ディスク２６ａに記録されたデータの読み取りを行う。光ディスク２６ａは、光の反射によって読み取り可能なようにデータが記録された可搬型の記録媒体である。光ディスク２６ａには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）などがある。
【００３５】
機器接続インタフェース２７は、コンピュータ２０に周辺機器を接続するための通信インタフェースである。たとえば機器接続インタフェース２７には、メモリ装置２７ａやメモリリーダライタ２７ｂを接続することができる。メモリ装置２７ａは、機器接続インタフェース２７との通信機能を搭載した記録媒体である。メモリリーダライタ２７ｂは、メモリカード２７ｃへのデータの書き込み、またはメモリカード２７ｃからのデータの読み出しを行う装置である。メモリカード２７ｃは、カード型の記録媒体である。
【００３６】
ネットワークインタフェース２８は、ネットワーク２８ａに接続されている。ネットワークインタフェース２８は、ネットワーク２８ａを介して、他のコンピュータまたは通信機器との間でデータの送受信を行う。
【００３７】
以上のようなハードウェア構成によって、第２の実施の形態の処理機能を実現することができる。なお、図１に示した第１の実施の形態の熱解析装置１も、図３に示したコンピュータ２０と同様のハードウェアにより実現することができる。
【００３８】
コンピュータ２０は、たとえばコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、第２の実施の形態の処理機能を実現する。コンピュータ２０に実行させる処理内容を記述したプログラムは、様々な記録媒体に記録しておくことができる。たとえば、コンピュータ２０に実行させるプログラムをＨＤＤ２３に格納しておくことができる。プロセッサ２１は、ＨＤＤ２３内のプログラムの少なくとも一部をＲＡＭ２２にロードし、プログラムを実行する。またコンピュータ２０に実行させるプログラムを、光ディスク２６ａ、メモリ装置２７ａ、メモリカード２７ｃなどの可搬型記録媒体に記録しておくこともできる。可搬型記録媒体に格納されたプログラムは、たとえばプロセッサ２１からの制御により、ＨＤＤ２３にインストールされた後、実行可能となる。またプロセッサ２１が、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み出して実行することもできる。
【００３９】
（熱解析方法の一例）
図４は、熱解析対象の電子装置の一例を示す図である。
以下では、熱解析対象の電子装置が、スマートフォン３０であるものとして説明する。熱解析対象が、その他の電子装置であってもよいことは言うまでもない。
【００４０】
スマートフォン３０は、たとえば、図４に示すように、液晶３１、上部ケース３２、回路基板３３、下部ケース３４、電池３５を有している。回路基板３３は、他の部品よりも複雑な実装部品のため、複雑な熱伝導となり熱回路網を生成する際に、１つのノードでモデル化すると熱解析精度が低い。そのため、以下の説明では、回路基板３３が複数のノードを設定する部品であるものとする。
【００４１】
図５は、第２の実施の形態の熱解析方法の一例の処理の流れを示すフローチャートである。
図３に示したコンピュータ２０において、プロセッサ２１は、ＨＤＤ２３に格納されたプログラムを読み出してＲＡＭ２２上に展開して、たとえば、図５に示すような各ステップの処理を実行する。
【００４２】
熱解析処理が開始されると、プロセッサ２１は、たとえば、ＨＤＤ２３に格納されている、スマートフォン３０の設計情報４０に基づき、回路基板以外の部品のモデル化処理（ステップＳ１０）と、回路基板のモデル化処理（ステップＳ１１）とを行う。その後、プロセッサ２１は、部品間熱抵抗を算出し、回路基板以外の部品によるモデルと、回路基板によるモデルとを結合し（ステップＳ１２）、結合により生成された熱回路網を用いて熱解析を実行し（ステップＳ１３）、その後熱解析処理を終了する。
【００４３】
図５の例では、ステップＳ１０の処理と、ステップＳ１１の処理は、並列に実行されているように示されているが、ステップＳ１０の処理後にステップＳ１１の処理が実行されるようにしてもよいし、その逆の順序で処理が行われるようにしてもよい。
【００４４】
ステップＳ１０の処理では、ノード設定（ステップＳ１０ａ）、熱抵抗算出（ステップＳ１０ｂ）が行われる。
図６は、ノード設定の一例を示す図である。
【００４５】
図６に示すように、液晶３１、上部ケース３２、下部ケース３４、電池３５にそれぞれ１つのノード３１ａ，３２ａ，３４ａ，３５ａが設定されている。さらに、図６の例では、外気にもノード３６ａが設定されている。図６の例では回路基板３３には、ノードは設定されていない。
【００４６】
ステップＳ１０ｂの処理では、プロセッサ２１は、たとえば、設計情報４０に含まれる部品間の熱コンダクタンスの情報に基づき、ノード３１ａ，３２ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ間の熱抵抗を算出する。
【００４７】
図７は、熱抵抗の一例の設定例を示す図である。
図７に示すように、ノード３１ａ，３２ａ間には熱抵抗３７ａ、ノード３２ａ，３５ａ間には熱抵抗３７ｂ、ノード３４ａ，３５ａ間には熱抵抗３７ｃ、ノード３１ａ，３２ａ，３４ａと、ノード３６ａ間には熱抵抗３７ｄ，３７ｅ，３７ｆが示されている。
【００４８】
一方、ステップＳ１１の処理では、有限要素法解析モデル作成（ステップＳ１１ａ）、有限要素法解析（ステップＳ１１ｂ）、ノード設定（ステップＳ１１ｃ）、熱情報割り当て（ステップＳ１１ｄ）、熱抵抗算出（ステップＳ１１ｅ）が行われる。
【００４９】
ステップＳ１１ａの処理では、プロセッサ２１は、設計情報４０に含まれている回路基板３３の３次元モデルを取得し、３次元モデルを複数の領域（要素）に分割することで、有限要素法解析モデルを作成する。
【００５０】
図８は、回路基板の有限要素法解析モデルの一例を示す図である。
図８に示す有限要素法解析モデル５０は、基板５１と、基板５１上に配置された、発熱する各種の素子（ＩＣ（Integrated Circuit）チップなど）５２，５３，５４，５５，５６，５７を含む３次元モデルが複数の要素に分割されたものである。
【００５１】
ステップＳ１１ｂの処理では、プロセッサ２１は、上記のような有限要素法解析モデル５０を用いて、境界条件を設定し、設計情報４０に含まれる、基板５１や素子５２〜５７の材質や熱伝導率、熱容量、単位時間の発熱量の情報に基づき有限要素法解析を実行する。
【００５２】
図９は、有限要素法解析時の入力データの一例を示す図である。
入力データには、たとえば、基板、ＩＣ１、ＩＣ２といった要素名の他、ＦＲ（Flame Retardant grade）４、ポリカーポネイトなどの材質、熱伝導率（単位はＷ／（ｍ・Ｋ））、熱容量（単位はＪ／Ｋ）、単位時間の発熱量（単位はＷ）が含まれる。
【００５３】
有限要素法解析によって、各要素の熱量及び温度が算出される。なお、後述する熱抵抗の算出処理のために、有限要素法解析は、異なる条件を用いて複数回行われる。たとえば、ＩＣなどは動作の内容によって、単位時間の発熱量が変わるので、異なる単位時間の発熱量で、複数回、有限要素法解析が行われる。
【００５４】
ステップＳ１１ｃの処理では、プロセッサ２１は、図４に示したような回路基板３３に対して、複数のノードを設定する。
図１０は、ノード設定の一例を示す図である。
【００５５】
図１０では、説明を簡単にするために、回路基板３３が１層と仮定したときの、複数のノード３３ａ１〜３３ａ１２の設定例が示されている。
図１０の例では、前述した有限要素法解析モデルの９つの要素ごとに、１つのノードが設定されている。たとえば、要素３３ｂ１〜３３ｂ９に対して、ノード３３ａ３が設定されている。
【００５６】
ステップＳ１１ｄの処理では、プロセッサ２１は、有限要素法解析で算出された各要素の熱量及び温度に基づき、ノード３３ａ１〜３３ａ１２に、熱情報を割り当てる。
図１１は、熱情報の割り当てを説明する図である。
【００５７】
図１１には、図１０に示した要素３３ｂ１〜３３ｂ９の熱量Ｑ0〜Ｑ8、及び温度Ｔ0〜Ｔ8が示されている。ノード３３ａ３に割り当てる熱情報は、熱量Ｑ0〜Ｑ8の総量と、温度Ｔ0〜Ｔ8の平均値である。なお、要素３３ｂ１〜３３ｂ９のそれぞれの面積が異なる場合は、要素３３ｂ１〜３３ｂ９のそれぞれの面積に要素３３ｂ１〜３３ｂ９のそれぞれの温度を乗じた値の積算値を、要素３３ｂ１〜３３ｂ９の面積の積算値で割った値をノード３３ａ３の温度とする。
【００５８】
なお、熱抵抗を算出するために、ノード３３ａ１〜３３ａ１２には、複数回の有限要素法解析結果のそれぞれに基づく熱情報が割り当てられる。
図１２は、熱情報が割り当てられたノードの一例を示す図である。
【００５９】
図１２では、２つの条件で実施された有限要素法解析の結果に基づき、ノード３３ａ１〜３３ａ１２に割り当てられた熱情報の例が示されている。たとえば、ノード３３ａ３には、２つの条件で実施された有限要素法解析で得られた熱情報（Ｑａ02，Ｔａ02），（Ｑｂ02，Ｔｂ02）が割り当てられている。Ｑａ02，Ｑｂ02は熱量を示し、Ｔａ02，Ｔｂ02は、温度を示している。
【００６０】
ステップＳ１１ｅの処理では、プロセッサ２１は、ノード３３ａ１〜３３ａ１２に割り当てた熱情報に基づき、隣接ノード間の熱抵抗を算出する。
図１３は、熱抵抗の算出例を説明する図である。
【００６１】
図１３には、ノード３３ａ１〜３３ａ１２における隣接ノード間に、熱抵抗３３ｃ１〜３３ｃ１７が示されている。プロセッサ２１は、ノード３３ａ１〜３３ａ１２に割り当てた熱情報に含まれる熱量と、温度が再現されるように熱抵抗３３ｃ１〜３３ｃ１７を算出する。
【００６２】
たとえば、回路基板３３が１層であると仮定すると、以下の式から熱抵抗３３ｃ１〜３３ｃ１７が算出される。
【００６３】
【数１】
2017027132.tif 000003
【００６４】
式（１），（２）は、図１２に示した、ノード３３ａ１〜３３ａ１２に割り当てられた熱情報と、図１３に示した熱抵抗３３ｃ１〜３３ｃ１７との関係を示している。たとえば、Ｒ00-10は、ノード３３ａ１，３３ａ４間の熱抵抗３３ｃ３を示している。
【００６５】
これらの式（１），（２）から熱抵抗３３ｃ１〜３３ｃ１７を算出することができる。
次に、ステップＳ１２の処理が行われる。
プロセッサ２１は、たとえば、設計情報４０に含まれる回路基板３３と、上部ケース３２、下部ケース３４、電池３５との間の熱コンダクタンスの情報に基づき、ノード３３ａ１〜３３ａ１２と、ノード３２ａ，３４ａ，３５ａとの間の熱抵抗を算出する。これにより、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理で生成した回路基板３３以外の部品と、回路基板３３のそれぞれのモデル（熱回路網）とが結合され、あらたな熱回路網が生成される。
【００６６】
図１４は、モデル結合後の熱回路網の一例を示す図である。
ノード３３ａ１〜３３ａ１２と、ノード３２ａ，３４ａ，３５ａとの間の熱抵抗３７ｇ，３７ｈ，３７ｉが示されている。
【００６７】
なお、図１４において、ノード３２ａとノード３３ａ１〜３３ａ１２との間には、図示を簡略化するために１つの熱抵抗３７ｇが示されているが、ノード３２ａと、ノード３３ａ１〜３３ａｎのそれぞれの間の熱抵抗が算出される。また、ノード３４ａとノード３３ａ１〜３３ａ１２との間には、図示を簡略化するために１つの熱抵抗３７ｈが示されているが、ノード３４ａと、ノード３３ａ１〜３３ａｎのそれぞれの間の熱抵抗が算出される。同様にノード３５ａとノード３３ａ１〜３３ａ１２との間には、図示を簡略化するために１つの熱抵抗３７ｉが示されているが、ノード３５ａと、ノード３３ａ１〜３３ａｎのそれぞれの間の熱抵抗が算出される。
【００６８】
その後のステップＳ１３の処理にて、プロセッサ２１は、スマートフォン３０における熱の流れなどを解析する熱解析を行う。ステップＳ１３の処理では、生成された熱回路網のほか、たとえば、ノード３３ａ１〜１３ａ１２に割り当てた熱情報、設計情報４０に含まれる液晶３１、上部ケース３２、下部ケース３４、電池３５の発熱量などが用いられる。
【００６９】
以上のような第２の実施の形態の熱解析方法及び熱解析装置によれば、電子装置（スマートフォン３０）の部品（液晶３１、回路基板３３など）のうち、回路基板３３には、ノード３３ａ１〜３３ａ１２が設定される。そして、有限要素法で求めた熱情報を基にノード間の熱抵抗が求められ、熱回路網が生成される。これによって、回路基板３３内の複雑な熱伝導が熱解析に反映され、解析精度が上がる。
【００７０】
たとえば、ＣＰＵの発熱量が２．５Ｗのスマートフォン３０の場合、回路基板３３に１つのノードを設定して生成した熱回路網を用いると解析精度が±３０℃程度であるのに対し、上記の手法で生成した熱回路網を用いると解析精度が±１０℃程度に向上できる。
【００７１】
また、スマートフォン３０全体を、有限要素法を用いて熱解析する場合よりも解析時間を短縮できる。また、スマートフォン３０全体を、有限要素法を用いて熱解析する場合よりも少ない情報量で熱解析可能であるので、詳細設計前（上流設計段階）での熱解析に好適である。
【００７２】
さらに、回路基板３３は、過去の設計時に、有限要素法解析が行われている場合があり、その時のデータを流用することで、解析時間を短縮できる。
なお、たとえば、プロセッサ２１は、回路基板３３以外に、他の部品についても複数のノードを設定し、有限要素法で求めた熱情報を基に熱抵抗を算出してもよい。これにより、解析精度がさらに向上する。
【００７３】
ところで、上記では回路基板３３が１層の場合を仮定して熱抵抗を算出する例を説明したが、回路基板３３が複数層の場合でも熱抵抗を算出可能である。
図１５は、複数層の回路基板に設定されたノードの一例を示す図である。
【００７４】
回路基板６０は、Ｎ層で形成されており、各層にＬ×Ｍ個のノードが設定されている。たとえば、最上層には、ｎ＝Ｌ×Ｍ個のノード６０ａ１〜６０ａｎが設定されている。
このような回路基板６０に設定されるノードの総数はＬ×Ｍ×Ｎ個である。このとき、熱抵抗の数は、３×Ｌ×Ｍ×Ｎ−Ｌ×Ｍ−Ｍ×Ｎ−Ｎ×Ｌ個となる。
【００７５】
方程式を用いて熱抵抗を算出するために、方程式の数が熱抵抗の数以上用いられる。
有限要素法解析を異なる条件で行う回数をｔとすると、以下の式（３）の関係が満たされれば、熱抵抗を算出できる。
【００７６】
３×Ｌ×Ｍ×Ｎ−Ｌ×Ｍ−Ｍ×Ｎ−Ｎ×Ｌ≦ｔ×Ｌ×Ｍ×Ｎ
（ｔ−３）×Ｌ×Ｍ×Ｎ＋Ｌ×Ｍ＋Ｍ×Ｎ＋Ｎ×Ｌ≧０                  （３）
Ｎ＝１の場合、式（３）は、（ｔ−２）×Ｌ×Ｍ＋Ｍ＋Ｌ≧０となるため、ｔ＝２であれば、Ｌ，Ｍにかかわらず、熱抵抗を算出できる。
【００７７】
Ｎ≧２（２層以上）の場合、ｔ＝３であれば、Ｌ×Ｍ＋Ｍ×Ｎ＋Ｎ×Ｌ≧０となり、Ｌ，Ｍ，Ｎにかかわらず、熱抵抗を算出できる。つまり、プロセッサ２１は、３条件で有限要素法解析を行った結果得られる熱情報を用いて、熱抵抗を算出できる。
【００７８】
ところで、上記では、回路基板３３のノードを所定数（図１０の例では９個）の要素ごとに設定するものとしたが、これに限定されない。プロセッサ２１は、有限要素法解析の結果に基づき、温度変化が他の箇所よりも大きい箇所については、他の箇所よりも少ない要素数でノードを設定するようにしてもよい。
【００７９】
図１６は、ノードの他の設定例を示す図である。
図１６には、有限要素法解析における要素７０，７１，７２，７３と、要素７０〜７３のそれぞれの温度Ｔ0，Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3が示されている。プロセッサ２１は、たとえば要素７０，７１間の温度差｜Ｔ0−Ｔ1｜が所定の値ΔＴａよりも小さいときには、要素７０，７１を接続して新たな要素７４とする。要素７４の温度Ｔ0aは、たとえば、温度Ｔ0，Ｔ1の平均値である。要素７２，７３間の温度差｜Ｔ2−Ｔ3｜が所定の値ΔＴａよりも大きいときには、プロセッサ２１は、要素７２，７３間を接続しない。
【００８０】
さらに、プロセッサ２１は、新たに生成した要素７４と要素７２との温度差｜Ｔ0a−Ｔ2｜が所定の値ΔＴａよりも小さいときには、要素７２，７４を接続して新たな要素７５とする。要素７５の温度Ｔ0bは、たとえば、温度Ｔ0a，Ｔ2の平均値である。要素７３，７４間の温度差｜Ｔ0a−Ｔ3｜が所定の値ΔＴａよりも大きいときには、プロセッサ２１は、要素７３，７４間を接続しない。そして、プロセッサ２１は、要素７３，７５に対してノード７３ａ，７５ａを設定する。
【００８１】
図１７は、回路基板の熱回路網の一例を示す図である。
図１７には、有限要素法解析で得られた回路基板８０上の温度の分布と生成される熱回路網が示されている。領域８１，８２，８３，８４，８５は、それぞれ異なる温度となる領域を示しており、領域８１〜８５の順で温度が高くなっている。ノードは、図１６に示した接続処理によって得られた要素ごとに設定される。たとえば、要素８０ａ１にはノード８０ｂ１が設定され、要素８０ａ２には、ノード８０ｂ２が設定されている。
【００８２】
なお、図１７ではノード間の熱抵抗は直線で示されている。図１７に示すように、温度変化が大きい箇所ほど、要素の接続は発生しにくいため、小さな要素（たとえば、要素８０ａ２）が多く残り、多くのノードが設定される。
【００８３】
上記のような手法で、プロセッサ２１が、ノードを設定して熱回路網を生成することで、熱解析の精度をより向上可能であるとともに、温度変化の少ない箇所では、ノード数を少なくできるため、解析時間を短縮できる。
【００８４】
以上、実施の形態に基づき、本発明の熱解析方法、熱解析装置及びプログラムの一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１  熱解析装置（コンピュータ）
２  プロセッサ
３  記憶部
１０  設計情報
１１，１２，１３  部品
１１ａ，１２ａ，１３ａ１〜１３ａｎ  ノード
１３ｂ１〜１３ｂｍ  領域
１３ｃ１，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  熱抵抗
【図１】
2017027132.tif 000004
【図２】
2017027132.tif 000005
【図３】
2017027132.tif 000006
【図４】
2017027132.tif 000007
【図５】
2017027132.tif 000008
【図６】
2017027132.tif 000009
【図７】
2017027132.tif 000010
【図８】
2017027132.tif 000011
【図９】
2017027132.tif 000012
【図１０】
2017027132.tif 000013
【図１１】
2017027132.tif 000014
【図１２】
2017027132.tif 000015
【図１３】
2017027132.tif 000016
【図１４】
2017027132.tif 000017
【図１５】
2017027132.tif 000018
【図１６】
2017027132.tif 000019
【図１７】
2017027132.tif 000020