(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する工程と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する工程と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板面内方向の等価熱伝導率を計算する工程を有する事を特徴とする電子基板の等価熱伝導率算出方法。
【請求項２】
電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する工程と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する工程と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板の面直交方向の等価熱伝導率を計算する工程を有する事を特徴とする電子基板の等価熱伝導率算出方法。
【請求項３】
電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する手段と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する手段と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板面内方向の等価熱伝導率を計算する手段を備えた事を特徴とする電子基板の等価熱伝導率算出装置。
【請求項４】
電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する手段と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する手段と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板の面直交方向の等価熱伝導率を計算する手段を備えた事を特徴とする電子基板の等価熱伝導率算出装置。
【請求項５】
電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得させ、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算させ、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板面内方向の等価熱伝導率を計算させる事を特徴とする電子基板の等価熱伝導率算出プログラムを記録した記録媒体。
【請求項６】
電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得させ、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算させ、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板の面直交方向の等価熱伝導率を計算させる事を特徴とする電子基板の等価熱伝導率算出プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータを利用した電子機器の熱的評価方法に関し、特に電子基板上の配線パターンを考慮した熱伝導率の算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に関して、有限要素法等のコンピュータシミュレーションを行って熱的評価を行う際には、構成部品である電子基板の等価熱伝導率を求める必要がある。
【０００３】
電子基板は、銅などの金属からなる電極パターン層とエポキシ樹脂などの絶縁層から構成されている。
【０００４】
図２は、代表的な電子基板の断面構造を模式的に示したものである。
【０００５】
図２において、２１は絶縁層、２２は電極パターン層であり、電極パターン層２２は、更に金属材料から成る配線部分２３及び樹脂材料から成る非配線部分２４を含んでいる。
【０００６】
電極パターン層２２の厚みは絶縁層に比べて薄いが、金属の熱伝導率は絶縁層樹脂に比べて数百〜千倍程度大きい。
【０００７】
よって、電子基板の等価熱伝導率を求める際には電極パターン層の存在を無視し得ず、面倒な手計算を行わなければならなかった。
【０００８】
熱伝導率の異なる２つの材料が層状に積層されている場合の等価熱伝導率は、面内方向と面直交方向で異方性を持つ。
【０００９】
それぞれの熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］は、面内方向をλｐ、面直交方向をλｔとすると、以下の式で与えられる。
面内方向  λｐ  ＝  Σαｉλｉ                            （式１）
面直交方向λｔ  ＝  １／（Σαｉ／λｉ）                  （式２）
式中の記号は、
αｉ：ｉ層目の材料の厚みが電子基板全厚に占める割合［−］（Σαｉ＝１）
λｉ：ｉ層目の材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］
例えば、電極パターン層４層の基板では、電極パターン層厚合計が基板全厚に占める割合は０．０４、絶縁層厚合計が基板全厚に占める割合は０．９６、電極パターン層材料の熱伝導率は４００、絶縁層材料熱伝導率は０．３程度であるので、この値を代入すると、
λｐ  ＝  １２．３
λｔ  ＝  ０．３１２
となり、電極パターン層の影響を考慮した評価を行わないと正確な熱評価ができない事が分かる。
【００１０】
国峰尚樹著「エレクトロニクスのための熱設計完全入門」（日刊工業新聞社ＩＳＢＮ４−５２６−０４０４５−２  １２７ページ）では、一定の配線部分面積比を考慮した面内方向等価熱伝導率に関する計算式を提示している。
【００１１】
それによると、面内方向の等価熱伝導率λｐを次の式で表している。
【００１２】
面内方向λｐ  ＝  Σ（Ｐｉαｉλｉ）                      （式３）
αｉ：ｉ層目の材料の厚みが電子基板全厚に占める割合［−］（Σαｉ＝１）
λｉ：ｉ層目の材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］
Ｐｉ：電極パターン層の配線部分面積比、絶縁層に関しては１．０とする
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
電極パターン層は、実際にはその全てが金属ではない。
【００１４】
電極パターン層のうち配線がなされている部分のみが金属でその他は絶縁材料である。
【００１５】
また電子基板中の配線部分面積比（＝配線パターン残存率）は場所によって異なる為に等価熱伝導率も場所毎に異なるが、その値を求めるのは困難な事であった。
【００１６】
（式３）による計算方法では、電極パターン層の配線部分面積比Ｐｉを入力することが必要であるが、ここで以下の問題点が存在する。
【００１７】
１．電極パターン層に絶縁体が混じる割合を正確に評価できなかった。
【００１８】
２．電極パターン層に絶縁体が混じる割合が場所ごとに異なる影響を正しく考慮できなかった。
【００１９】
よって、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、場所毎に配線部分面積比を考慮して、精度の高い電子基板の等価熱伝導率を算出することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電子基板の等価熱伝導率算出方法は、電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する工程と、前記電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して、電子基板の等価熱伝導率を計算する工程を有する事を特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の電子基板の等価熱伝導率算出方法は、電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する工程と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する工程と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板面内方向の等価熱伝導率を計算する工程を有する事を特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の電子基板の等価熱伝導率算出方法は、電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する工程と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する工程と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板の面直交方向の等価熱伝導率を計算する工程を有する事を特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の電子基板の等価熱伝導率算出装置は、電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する手段と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する手段と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板面内方向の等価熱伝導率を計算する手段を備えた事を特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の電子基板の等価熱伝導率算出装置は、電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得する手段と、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算する手段と、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板の面直交方向の等価熱伝導率を計算する手段を備えた事を特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の電子基板の等価熱伝導率算出プログラムを記録した記録媒体は、電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得させ、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算させ、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板面内方向の等価熱伝導率を計算させる事を特徴とする。
【００２６】
請求項７に記載の電子基板の等価熱伝導率算出プログラムを記録した記録媒体は、電極パターン層と絶縁層が積層された電子基板の形状及び材料情報を取得させ、前記電子基板を小領域群に分割して領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比を計算させ、前記領域毎の電極パターン層の配線部分領域面積比情報を利用して領域毎の電子基板の面直交方向の等価熱伝導率を計算させる事を特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施形態である電子基板の等価熱伝導率算出方法を示すフローチャートである。
以下このフローチャートに沿って説明を行う。
【００２８】
ステップＳ１では、電子基板の形状的な情報（輪郭外形、電子基板に穴が存在する場合穴の位置や寸法、電極パターン層、絶縁層各々の厚み、電極パターン層各層の電極パターン形状）を取得する。
【００２９】
この電子基板の形状的情報は一般に電子基板設計ＣＡＤシステムで入力され電子基板設計ＣＡＤシステム中に保持されているのでこの場合には電子基板設計ＣＡＤシステムのデータベースに格納されている情報を利用し、保持されていない場合は新たに入力する。
【００３０】
ステップＳ２では、電極パターン層を構成する金属材料の熱伝導率と電極パターン層の非配線部分及び絶縁層を構成する樹脂材料の熱伝導率を取得する。
【００３１】
これら電子基板材料情報についても電子基板設計ＣＡＤシステム内に保持されていればその情報を利用し、保持されていない場合は新たに入力する。
【００３２】
ステップＳ３では、電子基板を小領域に分割する。小領域への分割方法は、本方法によって求められた等価熱伝導率を用いて実施される有限要素法等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でも良いし、あるいは異なる任意の分割方であっても構わない。
【００３３】
ステップＳ４では、小領域毎の各電極パターン層における配線部分面積比を算出する。
【００３４】
ステップＳ５では、各小領域に対して、積層材と見なした電子基板の面内方向等価熱伝導率算出式として、式３あるいは下記に示す式４を用いて等価熱伝導率λｐを算出する。
【００３５】
なお、式３は、式４の電極パターン層に含まれる絶縁体材料の伝熱効果を無視した近似式となっている。
【００３６】
λｐ  ＝  Ａ  ＋  Ｂ                                      （式４）
Ａ  ＝  Σ（αｉ（λＡＰｉ＋λＢ（１−Ｐｉ）））  （Σは電極パターン層のみの総和）
Ｂ  ＝  Σ（αｉλＢ）  （Σは絶縁層のみの総和）
λＡ  ：  電極パターン材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］
λＢ  ：  絶縁体材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］
ステップＳ６では算出された場所毎の熱伝導率情報を有限要素法等の熱伝導解析システムで後に使用するために計算結果熱伝導率データベースに出力する。
【００３７】
上記のステップにより、場所毎の電子基板の面内方向等価熱伝導率を求めることができる。
【００３８】
図３は、図１の電子基板の等価熱伝導率算出に用いる等価熱伝導率算出装置の構造図である。
【００３９】
電子基板形状情報入力部３２は、電子基板ＣＡＤ情報データベース３８から電子基板形状情報を取得する。
【００４０】
電子基板材料情報入力部３３は、電子基板を構成する各材料の熱伝導率を入力する。
【００４１】
電子基板領域分割部３４は、電子基板を小部分領域に分割する。
【００４２】
配線部分面積比率算出部３５は、小部分領域に分割された電子基板の部分領域毎の各電極パターン層の配線部分面積比率を算出する。
【００４３】
等価熱伝導率算出部３６は、電子基板形状情報入力部３２、電子基板材料情報入力部３３、配線部分面積比率算出部３５から得られる情報を使用して部分領域毎の等価熱伝導率を算出する。
【００４４】
出力部３７は、等価熱伝導率算出部３６で算出された等価熱伝導率の値を計算結果熱伝導率データベース３９に出力する。
【００４５】
そして、制御部３１は、上記の各構成間のデータの流れと動作を制御する。
【００４６】
（実施例２）
本発明の異なる実施形態について以下に説明する。
【００４７】
基本的に、ステップＳ１〜ステップＳ４及びステップＳ６は、上記の実施例１と同様のフローとなるが、ステップＳ５において、電子基板の面直交方向等価熱伝導率λｔを算出する式として、以下の式５を使用する。
【００４８】
λｔ  ＝  １／（Ｃ＋Ｄ）                                  （式５）
Ｃ  ＝  Σ（αｉ／（λＡＰｉ＋λＢ（１−Ｐｉ）））  （Σは電極パターン層のみの総和）
Ｄ  ＝  Σ（αｉ／λＢ）  （Σは絶縁層のみの総和）
λＡ  ：  電極パターン材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］
λＢ  ：  絶縁体材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ／Ｋ］
αｉ  ：  ｉ層目の材料の厚みが電子基板全厚に占める割合［−］（Σαｉ＝１）
Ｐｉ  ：  電極パターン層の配線部分面積比
上記のステップにより、場所毎の電子基板面直交方向等価熱伝導率を求めることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、電子基板の設計情報から、電極パターン層の配線部分面積比を考慮することにより、電子基板の等価熱伝導率を正確に求める事が可能となり、電子基板を内包する電子機器の熱的評価精度が向上する。
【００５０】
また、請求項２、４、６の発明によれば、電子基板の設計情報から、電極パターン層の配線部分面積比を取得し、その値を分割した小領域毎に評価することで配線部分面積比を正確に考慮でき場所毎に評価できるので、電子基板の面内方向の等価熱伝導率を正確に求める事が可能となり、電子基板を内包する電子機器の熱的評価精度が向上する。
【００５１】
また、請求項３、５、７の発明によれば、電子基板の設計情報から、電極パターン層の配線部分面積比を取得し、その値を分割した小領域毎に評価することで配線部分面積比を正確に考慮でき場所毎に評価できるので、電子基板の面直交方向の等価熱伝導率を正確に求める事が可能となり、電子基板を内包する電子機器の熱的評価精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すフローチャートである。
【図２】標準的な電子基板の模式的な説明図である。
【図３】本発明の電子機器熱設計装置の構造図である。
【符号の説明】
２１  絶縁層（樹脂材料）
２２  電極パターン層
２３  電極パターン層中の配線部分（金属材料）
２４  電極パターン層中の非配線部分（樹脂材料）
３１  制御部
３２  電子基板情報入力部
３３  電子基板材料情報部
３４  電子基板領域分割部
３５  配線部分面積比率算出部
３６  等価熱伝導率算出部
３７  出力部
３８  電子基板ＣＡＤ情報データベース
３９  計算結果熱伝導率データベース
【図１】
0004121650.tif 000002
【図２】
0004121650.tif 000003
【図３】
0004121650.tif 000004