[發明專利]一種基于濕法化學蝕刻聯合仿真的柔性PCB板結構設計方法

有效

• 申請號: 202110284271.4
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112966467B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 李輝;申勝男;王澤舒;盛家正
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/398
• 分類號: G06F30/398;G06N3/12;G06F115/12;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種基于濕法化學蝕刻聯合仿真的柔性PCB板結構設計方法，該方法首先根據實際生產數據預設生產參數數據集；然后依據數據集使用多物理場有限元仿真軟件構建柔性PCB板等效二維幾何模型，并建立多物理場仿真模型，完成對材料屬性、邊界條件、初始條件和網格的設置完成仿真模型的建立；之后依據預設優化目標和代碼參數集使用模型交互算法和GA算法對仿真模型進行調用與迭代仿真，對仿真得到的優化結構參數進行固化保留用于生產設計。本發明利用仿真進行結構參數的模擬計算，結合GA算法可以更為智能化的得到更具針對性和符合實際設計需求的結構參數，是一種能夠大幅降低試驗方式設計成本、提高設計時間效率的科學設計方法。

技術領域

本發明電子制造技術領域，涉及一種仿真優化驅動的電子制造設計技術，具體涉及一種基于濕法化學蝕刻聯合仿真的柔性PCB板結構設計方法。

背景技術

柔性PCB板是一種質量保障性高、抗撓性極好的一種印刷電路板，具有厚度薄、重量輕、可彎折性好、配線密度高等特點，可以極大提高空間利用率和靈活性。近年來柔性PCB板已經被廣泛應用到手機、數碼相機、筆記本電腦、存儲卡等電子產品中，并仍具有很大的發展潛力。

柔性PCB的生產工藝流程包括工型沖孔、涂布、曝光、顯影、蝕刻、退膜、化錫、自動光學檢測、油墨印刷、分切、電路檢測、最終清洗包裝，濕法蝕刻工藝是柔性PCB板制造工藝的主要技術之一。在這種技術中，如何在現有的工藝條件下得出良好的柔性PCB板結構是需要考慮的關鍵性問題。一般而言，柔性PCB板結構設計主要考慮對銅層厚度、光刻膠厚度和線寬等參數的調整，從而得到良好的柔性PCB板結構。

在目前濕法蝕刻工藝中，通常采用易批量生產的滾輥連續式生產方式，即卷對卷生產設備運送PCB板基材上料，壓力噴淋設備向基材噴淋蝕刻液進行濕法蝕刻，其中，蝕刻液濃度、噴淋壓力與滾軸線體速度等工藝參數均會對結構參數的設計造成影響。在考慮工藝參數的影響下，對結構參數進行合理的設計，能夠大大降低成本、提高產品良率。

在目前工藝設計過程中，柔性PCB板結構參數的設計主要采用試錯法，即直接設置結構參數不斷進行實驗驗證，耗時長，成本高。此外，在參數的確定過程中，工藝的具體機理并不明確，設計盲目性較大，無法做到針對性優化設計。

目前，針對上述的問題缺少低成本、高效益的參數設計模型和實驗手段，開展濕法化學蝕刻仿真，并結合GA(Genetic Algorithm)算法進行迭代運算，能夠在有效地揭示受控流動的蝕刻液對于特定結構參數下的柔性PCB板的蝕刻機理的同時，實現對結構參數的智能優化，從而得到優化的滿足實際產線生產加工的產品結構。

發明內容

本發明針對現有的柔性PCB板結構參數設計過程中，采用試錯法，導致耗時長、成本高、盲目性大等問題，提出了一種可以揭示受控流動的蝕刻液蝕刻柔性PCB板的機理、并基于機理設計合適結構參數的柔性PCB板的智能化結構設計方法，從而達到節約成本、提高效益、科學設計結構參數的目的。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于GA算法的多物理場優化仿真方法，用于對銅膜在蝕刻過程中蝕刻腔的演變過程進行仿真模擬，并通過智能迭代優化，建立實際工藝參數下的仿真模型進行結構參數的優化設計，該方法包括以下步驟：

S1，根據所生產的PCB產品需要設定實際生產數據的結構參數；

S2，根據結構參數數據集構建柔性PCB板等效二維幾何模型，并建立多物理場仿真模型，設置材料屬性；

S3，設置多物理場仿真模型的邊界條件和初始條件；

S4，在多物理場仿真模型中設置產線工藝參數；

S5，對二維幾何模型進行網格劃分，完成仿真模型的建立；

S6，設置優化目標和代碼參數集；