CAE解析結果の妥当性確認の必要性

近年、開発・設計段階において、CAE技術を活用した信頼性解析が進んでいます。またAIやEV、データセンターに用いる半導体パッケージや電子実装基板は微細配線接続されているため、リフロー実装時や周囲環境（低温～高温）の変化、機器のONOFFによる熱的ストレスが加わる際の故障リスクが従来よりも高まっています。そこでサンプルの熱膨張・収縮による反りの挙動をデジタル上でシミュレーションし、設計妥当性を検証することで評価期間を短縮する手法として、CAEによる信頼性解析が有効となっています。

一方、CAE解析の品質担保を目的に、解析結果の検証や妥当性確認に関するガイドラインが発行されています。CAE解析に発生する誤差要因として、材料データの持つ誤差や解析条件の設定などが挙げられますが、これらの誤差を完全に無くすことは不可能であるため、解析結果の妥当性確認が重要となります。

コリレーション事例

解析用実装基板、試験条件

• 外形サイズ：W120×D75×H1.6ｍｍ
• 実装部品：チップ抵抗（3216、5025）
• 表面絶縁膜厚（レジスト）：0.01mm
• はんだ：Sn-3.0Ag-0.5Cu
• 温度条件：-40℃、+125℃

• 解析用実装基板
• 実装基板断面構造

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温度条件		熱変形計測 実測値	CAE解析結果
			補正前 解析結果	STEP1 表面絶縁膜 条件追加	STEP2 表面温度分布 実測値追加	STEP3 粘弾性 条件追加
-40℃	反り 変形図
	反り量	-92.0μm	+4.4μm	-32.3μm	-46.1μm	-84.0μm
	一致率	-	-5%	35%	50%	91%
+125℃	反り 変形図
	反り量	+136.0μm	-39.9μm	+27.8μm	+90.6μm	+153.1μm
	一致率	-	-29%	20%	67%	113%

熱変形計測サービス

• 無風式恒温槽：　温度範囲-40～+130℃、対応サンプルサイズ□150mm×T30mm程度
• 通風式恒温槽：　温度範囲-40～+260℃、対応サンプルサイズ□300mm×T150mm程度
• 3DDIC（ARAMIS 12M、Carl Zeiss GOM Metrology 社製）：
  フレームレート25fps、解像度4096×3000pixel、
  測定精度・分解能は視野範囲で変動します。

熱画像解析サービス

• 無風式恒温槽：　温度範囲-40～+100℃、対応サンプルサイズ□150mm×T30mm程度
• サーモグラフィ（VarioCam HD head 900、InfraTec社製）：
  フレームレート120Hz、解像度1024×768pixel、
  温度測定レンジ-40～+2,000 ℃、温度分解能<0.03K @30℃

エンジニアリングサービス（サイバネットシステム株式会社）

• お客様の抱える課題に対し、Ansys Mechanical Enterpriseを用いた受託解析サービスにより最適な解決策をご提案します。
• Ansys Mechanical Enterprise l は、強度解析・伝熱解析・圧電解析をはじめとした多様なシミュレーションに対応する、構造系のフルパッケージ製品です。