[發明專利]柔性印刷電路板蝕刻工藝的多尺度耦合仿真方法

有效

• 申請號: 202110336127.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112989754B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 李輝;申勝男;甄羽飛;明瑞鑒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/398
• 分類號: G06F30/398;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: 鄭勤振

一種柔性印刷電路板蝕刻工藝的多尺度耦合仿真方法，該方法包括以下步驟：S1，建立柔性印刷電路板蝕刻工藝中噴淋域的數據模型；S2，在毫米級尺度上，在仿真計算軟件中運用基于有限體積法開展流體仿真計算，獲取噴淋域和柔性印刷電路板上表面的動壓強分布；S3，建立蝕刻域的數據模型；S4，在微米級尺度上，以S2中的壓力分布結果為初始條件，利用歐拉多相流模型對蝕刻域進行有限體積法仿真計算；S5，根據所得銅層輪廓和線路缺陷，建立以噴淋壓強與蝕刻時間為主的多工藝參數的控制模型，優化柔性印刷電路板生產工藝參數。本發明通過基于歐拉多相流模型的多尺度耦合仿真方法，建立跨尺度一體化的柔性印刷電路板產品質量預測體系。

技術領域

本發明涉及柔性印刷電路板制造領域，尤其涉及柔性印刷電路板蝕刻工藝的多尺度耦合仿真方法。

背景技術

目前，柔性印刷電路的蝕刻工藝仍處于試錯試驗研究階段，從資金和成本上限制了柔性印刷電路板制造技術的快速發展和應用。同時，由于柔性印刷電路板蝕刻過程中變形、應力及缺陷的形成和發展機理等方面的研究缺少可靠的實驗技術和手段，開展柔性印刷電路板蝕刻工藝的多尺度耦合仿真方法，能夠有效地揭示柔性印刷電路板表面的動壓強和殘余應力分布、線路輪廓演化、線路缺陷的形成與發展，建立基于材料特性、工藝參數、環境、缺陷的工藝數據庫，指導柔性印刷電路板制造工藝的優化。

發明內容

本發明的目的是根據現有柔性印刷電路板蝕刻技術的不足，提出一種能揭示柔性印刷電路板蝕刻過程中顯微結構演化規律、缺陷的形成與發展機理的多尺度耦合仿真方法，建立材料-工藝-缺陷演變的柔性印刷電路板蝕刻工藝的精準預測模型。

根據本發明實施例的一方面，一種柔性印刷電路板蝕刻工藝的多尺度耦合仿真方法，包括：

建立所述柔性印刷電路板蝕刻工藝中噴淋域數據模型；

根據所述噴淋域數據模型，在毫米級尺度上對所述噴淋域進行二維或三維幾何建模、有限元網格劃分和基于湍流模型的流體仿真計算，獲取所述噴淋域和所述柔性印刷電路板上表面的動壓強分布；

建立所述柔性印刷電路板蝕刻工藝中蝕刻域數據模型；

根據所述蝕刻域數據模型，在微米級尺度對所述蝕刻域進行二維或三維幾何建模、有限元網格劃分，以及以所述柔性印刷電路板上表面的所述動壓強分布為初始條件的基于歐拉多相流模型和層流模型的流體仿真計算，模擬蝕刻過程中的流場特性，獲得銅層輪廓的演化、線路缺陷的形成與發展、噴淋壓強影響機制以及動壓強和殘余應力分布情況，求解所述柔性印刷電路板上表面銅層的形變演化、應變應力和流場的速度矢量圖，確定所述柔性印刷電路板上表面所受壓力對蝕刻速率以及銅層輪廓質量的影響；

根據仿真結果，對銅層輪廓質量以及蝕刻工藝中出現的線路缺陷進行分析，建立多工藝參數與缺陷特征的量化關聯模型。

在一些示例中，所述噴淋域數據模型的幾何參數包括噴頭的高度和間距、噴射張角、流速、平均液滴直徑、自由通過直徑，工質的物理參數包括蝕刻液和銅的密度、入口壓強，動力學參數包括動力粘度系數、湍流動能、湍流耗散率、雷諾系數。

在一些示例中，所述蝕刻域數據模型的幾何參數包括蝕刻域的特征尺寸，工質的物理參數包括蝕刻液流速、密度，動力學參數包括銅的動力粘度系數、雷諾系數。

在一些示例中，基于多工藝參數與缺陷特征的量化關聯模型，將多尺度耦合仿真計算得到的結果與期望值進行比較，建立柔性印刷電路板蝕刻工藝的缺陷控制反饋調節模型，當缺陷發生時，依據該反饋調節模型量化調整工藝參數。