応力シミュレーション（応力・構造解析）受託サービス

熱応力・振動・衝撃・荷重などで発生する構造問題を
経験豊富な専門技術者がCAE解析で解決します。

実装したBGAパッケージの高温時の変形傾向

応力・構造解析は、さまざまな負荷や環境条件下での構造の挙動を計算し、強度、安定性、安全性を評価するために使用されており、潜在的な弱点や故障モードを特定・改善をするために必要な技術です。
当社のCAE解析受託サービスは経験豊富な専門技術者がお客様のお困りごとに合わせて適切な進め方を提案します。

このようなことでお困りではないですか？
✔　機械構造の自重・外力・温度による変形量を予測したい
✔　破断・剥離・疲労破壊等の不良要因を究明・改善したい
✔　温度・熱起因の反りや熱応力を把握・改善したい
✔　構造変更による強度や製品寿命への影響度を可視化したい
✔　材料開発における物性値の変化による効果が知りたい

応力シミュレーション（応力・構造解析）受託サービスの特長

CAE解析と 評価・分析 の両方をCAE解析技術者が対応しており、実物とシミュレーションの差異を検証して必要な要素をモデリングに反映していることです。
これらの知見を活かして、より良い設計支援の受託サービスをご提供します。

 

応力シミュレーション（応力・構造解析）の分野・事例

【解析分野】

熱応力解析	弾性解析、弾塑性解析、粘弾性解析、クリープ解析、接触解析、 熱伝導-応力連成解析、ゴム材の変形解析
振動解析	固有値解析、周波数応答解析、過渡応答解析、応答スペクトル解析
衝撃解析	落下・衝撃解析

 
【解析事例】

製品	特徴	キーワード
半導体部品 BGAのはんだひずみ分布	BGAの実装信頼性解析（実装寿命向上、要因分析） 加熱時の熱反りの予測・改善 部品内部の熱応力検証（樹脂クラックの要因分析）	熱応力、熱反り 疲労寿命 粘弾性・弾塑性 クリープ
電子機器 落下/衝撃時の応力分布	落下/衝撃試験対策（応力集中箇所の調査・対策） 振動試験対策（共振点調査・対策）	振動（共振） 落下衝撃
実装基板 温度変化時の基板変形	BGAの実装信頼性解析（実装寿命向上、要因分析） 基板ひずみの調査（製造工程内の影響調査）	疲労寿命 熱応力、熱反り 荷重
防水筐体 パッキンのつぶし検証 （応力分布）	防水用パッキンの潰し検証（筐体の強度検証）	荷重 ゴム弾性
キュービクル （高圧受電システム） 鋼材に荷重がかかった ときの応力分布	搬送想定時の構造に対する強度検証（対策）	荷重 強度

 

応力シミュレーション（応力・構造解析）の検証に必要な評価・分析

項目	イメージ	特徴
断面研磨		断面を研磨して観察する方法で、こちらは染色解析のように全体は見渡せませんが、はんだクラックなどの劣化の状態が鮮明にわかるという長所があります。 （→　該当ブログ「BGAパッケージの評価と解析方法」）
X線分析 （X線CT）		非破壊で内部構造の観察、測長などが可能です。 X線CTは３Dで可視化し、ボイド（空隙）の形状計測などに活用できます。
染色解析		染色液をパッケージと実装基板に浸透させた後に実装基板からパッケージを引き剥がすことで、破断面の染色状態でクラックの有無が視覚的にわかる手法です。 （→　該当ブログ「BGAパッケージの評価と解析方法」）
ひずみ測定		ひずみゲージを用いて、基板や筐体の曲げ等によるひずみを計測します。
加速度測定		加速度センサ（ピックアップ）を製品に取り付け、落下衝撃時等で発生する加速度を計測します。
熱膨張率測定 （TMA）		温度変化に伴う試料の変位（熱膨張率）を測定します。 試験片をご提供いただければ、物性値の測定が可能です。
弾性率測定		引張に伴う試料の荷重（弾性率）を測定します。 試験片をご提供いただければ、物性値の測定が可能です。
熱反り測定 （モアレ）		加熱・冷却時の基板、半導体部品の反りを測定します。

 

上記以外にLSIパッケージの故障原因推定やシミュレーションに基づく最適構造のご提案を行う評価解析/故障解析サービスもご提供しております。

【設計支援ツール】

●積層板の簡易熱反り計算ツール

加熱・冷却工程で生じる積層板の熱反り挙動（熱応力）を解析するエクセルベースの計算ツールとなっており、以下のような場合などに便利です。

1. 応力シミュレータを使用すると時間がかかるため、素早く簡易的に状況を把握しておきたい。
2. 試作品の反りで問題が発生しているため、各材料の厚みによる影響を確認したい。
3. 自社のシミュレーション技術者が他業務で多忙のため、なかなか計算結果がもらえない。まずは各パラメータによるアタリをつけておきたい。

 

応力シミュレーション（応力・構造解析）の設計ツール

非線形構造解析ツール（FEM^※）         MSC.Marc SIMULIA/ABAQUS
※FEM（Finite Element Method）：　有限要素法

WTIブログへのリンク

• 製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
• 2017年度インターンシップの受入を終えて
• シミュレーション技術者の悩みどころ
• 熱シミュレーションは簡単にはできない
• 温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
• CAE解析における熱応力の考え方
• シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
• 熱問題の対処には予防診断が必要！
• 電子機器の構造評価で確認すべき内容とは？
• 後付け熱対策、追加熱対策が必要！どうする？
• CAE解析を活用した機構設計

 

 WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。

熱流体解析 受託サービス

発熱や日射などの熱課題に対して、経験豊富な技術者がCAE解析（熱流体解析）で解決します。

このようなことでお困りではないですか？
✔　開発段階で製品温度や熱課題の有無を予測したい
✔　放熱対策を施したいが知見がない
✔　製品内の測定しにくい個所の温度を測定したい
✔　試作品に放熱対策を施しているが効果が出ない
✔　社内用や客先報告用に熱設計のエビデンスが必要である

熱流体解析 受託サービスの特長

WTIの熱流体解析受託サービスの特長は、CAE解析と 熱実測 の両方をCAE解析技術者が対応しており、実物とシミュレーションの結果との差異を検証してモデリングに反映できることです。
これらの知見を活かしてより良い設計支援の受託サービスをご提供します。

熱流体解析の解析事例

製品	特徴	キーワード
ハンドセット （陸上、海上）	放熱構造および部品レイアウトを検討 温度分布調査、風速分布調査および熱対策検討	防水筐体 ファンレス
高周波電源	放熱FINの最適化検討 放熱構造および部品レイアウトを検討 強制空冷を想定した風路設計	強制空冷（FAN） IGBT、FET ジュール発熱 空冷、水冷
発電設備	日射による影響調査 遮熱塗料の効果検証	日射 風路設計 フロントローディング
半導体製品	半導体パッケージの熱抵抗測定 JEDEC環境での熱抵抗調査	ジャンクション温度 熱抵抗 JEDEC規格

評価・分析

項目	イメージ	特徴
断面研磨	断面研磨(PKG)	電子部品を物理的に削っていくことで、部品の断面図を取得し内部構造を分析します。
X線分析		非破壊で内部構造の観察、測長などが可能です。
温度測定 （熱電対、サーモビューア）	熱電対     サーモビューア	点で測定する熱電対と、面で測定するサーモビューアを対象物に合わせて測定します。 JEDECチャンバやオイルバスを用いて安定した温度環境での測定が可能です。 （→　該当技術ページ「半導体パッケージの熱抵抗測定技術」）
温度測定 （ジャンクション温度）	熱抵抗測定環境	熱抵抗評価品パッケージや実製品パッケージにおいて、ダイオード特性を示す端子を用いてチップ温度を測定します。 ダイオード特性の検量線はオイルバスを用いて事前に評価します。

 

設計ツール

熱流体解析ツール（CFD^※）    Simcenter Flotherm　/　Flotherm XT
※CFD（Computational Fluid Dynamics）：　流体解析

 

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• 製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
• 2017年度インターンシップの受入を終えて
• シミュレーション技術者の悩みどころ
• 熱シミュレーションは簡単にはできない
• 温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
• CAE解析における熱応力の考え方
• シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
• 熱問題の対処には予防診断が必要！
• 電子機器の構造評価で確認すべき内容とは？
• 後付け熱対策、追加熱対策が必要！どうする？
• CAE解析を活用した機構設計

 

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