ソリューションサービス
基板設計
基板設計について
回路設計から基板製造まで一貫体制で基板ソリューションをご提供します。
また、製品開発の小型・高性能化ニーズに対し、高速伝送基板の最適化、冷却および応力解析による高密度な最適設計をご提案します。
課題例・解決方法
プリント基板設計と電気・熱冷却・応力シミュレーションを連携させた
協調設計ソリューションでお客様の製品開発に貢献します。
課題 01
プリント基板が反らない様に設計したい
配線設計情報から銅密度をモデル化し、反り解析を実施。BGA部品搭載でも反りの発生を抑えた最適な基板設計を提案します。
プリント基板の反り解析例
課題 02
大電流による発熱対策を盛り込んだ設計をしたい
大電流基板の電流による発熱と部品動作による発熱解析と基板設計の協調設計により、最適な基板設計を提案します。
【1】基板パターンを忠実にモデル化し、配線パターン電流による発熱を解析
【2】バスバー内層化で配線自由度を向上
【3】制御ICとパワーICを同一表面に搭載
課題 03
高速信号伝送基板を安定動作させたい
シミュレーションを活用した高速伝送基板設計により「試作回数削減」「開発期間短縮」「コスト低減」を実現します。
【1】最適な基板仕様をご提案
基板材料、層構成、デザインルール
【2】信号解析（SI解析）
DDRxインタフェース部の波形品質、
タイミングを検証
【3】電源解析（PI解析）
LSIコア電源やIO電源のボード配線の電源品質検証
【4】VGプレーン共振解析/
ルールベースのEMIチェック
EMIを考慮した低ノイズ化設計
製品分野別事例
豊富な製品やモジュールのプリント基板設計実績で、
お客様の高速伝送、高密度配線および熱対策設計などの様々な要求にお応えします。
事例 01
スーパーコンピュータ、ICTインフラ、医療向け大型高多層基板
| 基板サイズ | 440 x 350mm |
|---|---|
| 層数 | 24層 |
| 部品数 | 8,400個 |
| 部品ピン数 | 39,000ピン |
| 配線数 | 30,000本 |
製品紹介「高密度基板」の詳細を見る
高密度基板
事例 02
車載、モバイル、IoTモジュール向け高密度ビルドアップ基板
| 基板サイズ | 70 x 550mm |
|---|---|
| 層数 | 12層(5-2-5) |
| 部品数 | 13,000個 |
| 部品ピン数 | 6,200ピン |
| 配線数 | 1,500本 |
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ビルドアップ基板
事例 03
産機・パワエレ向け厚銅多層基板
～バスバー内層化、100A電流対応など～
～バスバー内層化、100A電流対応など～
| 基板サイズ | 180 x 110mm |
|---|---|
| 層数 | 4層 |
| 部品数 | 60個 |
| 部品ピン数 | 250ピン |
| 配線数 | 160本 |
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厚銅基板
事例 04
半導体パッケージ基板
| 基板サイズ | 72 x 65mm |
|---|---|
| 層数 | 20層（6-8-6） |
| BGAピン数 | 3,500ピン |
| DIEピン数 | 30,000ピン |
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事例 05
半導体テスト用基板（高密度&高多層ビルドアップ基板）
| 基板サイズ | 100 x 100mm |
|---|---|
| 層数 | 51層（14-23-14） |
| 部品数 | 6 DUT |
| 部品ピン数 | 55,800ピン |
| 配線数 | 3,500本 |
| 基板サイズ | φ520mm |
|---|---|
| 層数 | 76層 |
| 部品数 | 28,700個 |
| 部品ピン数 | 107,500ピン |
| 配線数 | 35,600本 |
製品紹介「プローブカード
基板」の
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設計環境
お客様の保有する様々な設計ツールに対応し、
電気・熱・応力などの種々の解析ツールへ設計データをインターフェースします。
各種シミュレーションを含めました、プリント基板ソリューションを提案します。
設計環境：設計ツール概要（CAD／CAM）
設計環境：シミュレーションツール概要
設計拠点
長野本社
川崎事業所
電気系シミュレーション
高速伝送ボード設計時にSI（信号品質）、PI（電源品質）を検証します。
SI解析
三次元電磁界解析によるSIシミュレーション
高速な信号経路を三次元でモデル化し、電磁界シミュレーションにより高精度に解析し、伝送線路構造の設計をします。
シミュレータ：SIMULIA CST Studio Suite (Dassault Systèmes)
3D model of differential
signal for Module Board
Insertion loss "SDD21"
Return loss "SDD11"d
F-ALCS構造基板の伝送特性解析例
下図に示すF-ALCS配線構造についての伝送特性解析結果および実測結果を示します。
F-ALCS基板
S21（挿入損失）
S11（反射損失）
DDR SDRAM I/FのSIシミュレーション
DDR SDRAM IF部について、SIシミュレーションにより、波形品質、タイミングを満足したボードを設計します。
シミュレータ：COLMINA CAE Signal Integrity (FUJITSU)
DDR4 SDRAM Layout
DQ and
DQS Signal's Topology
DQ and
DQS Signal's eye diagram
高速シリアルインタフェースのSIシミュレーション
高速シリアルインタフェースについて、SIシミュレーションにより、Eye 開口が得られる伝送線路を設計します。
シミュレータ：COLMINA CAE Signal Integrity (FUJITSU)
Interconnect between main
board andmodule boardt
25Gbps signal's eye diagram
Channel Model
PI解析
DCドロップシミュレーション
DCドロップシミュレーションにより、電源素子(VRM)から、解析対象ICまでのVDD、GNDネット(PDN)について、電源電圧の低下を抑えた配線設計を行います。
シミュレータ：COLMINA CAE Power Integrity（FUJITSU）
DC drop simulation model
DC drop simulation result Voltage drop from Power IC to IC
インピーダンスシミュレーション
インピーダンスシミュレーションにより、VDD・GNDプレーン、ビア、コンデンサを含む電源配線(PDN)について、低インピーダンスとなるよう配線設計を行います。
シミュレータ：COLMINA CAE Power Integrity（FUJITSU）
Impedance simulation model
Impedance simulation result
Impedance of PDN observed from IC
物理系シミュレーション
冷却解析および実装応力解析にてお客様の実装設計をサポートします。
冷却解析
電子機器における熱問題に対応し、冷却構造の検証および検討を行います。
製品開発の上流段階から冷却解析を適用することにより、開発期間の短縮、開発コストの削減に寄与できます。
- 高精度なモデリング
- 放熱FIN形状等の最適化提案
- 筐体内部流路構造及び、吸気・排気口の最適化提案
- 計測できない微細構造部の数値的評価
- 各種3D-CADツールとの連携
（STEP, SAT, STL, iges, Pro/E etc）により容易なモデリング - デバイスの上昇温度を予測しジャンクション温度を算出
- 電子機器の筐体内部の冷却構造の評価
- 温度/速度/流体のFlowをビジュアル化し任意断面の分布図、ベクトル表示により効果の確認が可能
ノートパソコンの解析
（温度分布）
解析ツール：FLOTHERM
温度分布表示
風速分布表示
Flow表示（全体）
Flow表示（拡大）
実装応力解析
電子部品実装時の熱は、基板の反りや部品接合部に応力を与え、実装歩留まりや製品の信頼性低下に影響します。 このような実装における課題に対して私たちはお客様の視点に立って応力解析を行い、最適な部品実装位置や応力改善策により最適な実装設計をご提案します。
製品の開発初期段階からシミュレーションを活用することにより、試作検証回数を大幅に削減し、開発期間の短縮と開発コストの削減に貢献します。
- 各種材料物性値の温度依存性を考慮した非線形解析や連成解析が可能
- メッシュ細分化による大規模解析を可能とし、高精度解析に対応
- 応力・歪分布を可視化と数値化により定性及び、定量的な効果検証が可能
- シミュレーションと実機との整合確認により高精度な寿命予測が可能
- 各種3D-CADと連携したモデリングが可能（Pro/E, VPS , step, iges, inp , etc）
対応解析
- 応力解析
- 基板反り解析
- 実装信頼度解析
- 衝撃解析
- 構造強度解析
- 振動解析
- 解析モデル（メッシュ）作成
解析ツール：ABAQUS(/Standard,/Explicit)
【1】熱・構造連動による応力解析事例
はんだバンブの塑性ひずみ解析によって寿命試験加速係数を算出し、寿命を評価する。
※ ABAQUSは Dassault Systemsの商標
温度分布解析
温度サイクル試験
パワーサイクル（実動作）
ズーミング解析
【2】プリント配線板の反り挙動解析事例
電子部品実装時の熱による基板の反り挙動を解析し、配線設計の最適化により反りによる
接続障害の低減を提案します。
反り挙動解析例
BGA部接続不良例
室温時（Ａ）
はんだリフロー高温時（Ｂ～Ｃ）
【3】落下衝撃の解析事例
プリント基板が落下衝撃を受けたときの、搭載部品周辺の歪みの分布を解析します。
この解析結果から部品搭載部の落下衝撃耐力を評価します。
プリント基板の衝撃歪み分布
特にパッケージ搭載部分の解析
パッケージ搭載部分のプリント基板について
落下衝撃の経時変化解析
