[發(fā)明專利]一種減小PCB壓合后翹曲變形的溫度優(yōu)化設計方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111603892.0
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN114189999B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 張通;賈玉璽;黃斌;程夢萱;萬國順;趙志彥;鄭瑞乾;盛男
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H05K3/00
• 分類號: H05K3/00;H05K3/46;H05K1/02;G06F30/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種減小PCB壓合后翹曲變形的溫度優(yōu)化設計方法，其特征在于，包括：

對PCB進行分層建模，對混雜層進行分區(qū)，在每個區(qū)域分別定義等效材料性能參數；

進行PCB壓合過程的傳熱分析，計算PCB中樹脂的溫度場和固化度場；確定PCB熱壓合階段的最高固化溫度；

基于所述溫度場和固化度場，計算PCB中樹脂的熱應變場和化學收縮應變場；進而得到PCB中復合材料的熱應變場和化學收縮應變場；

將所述溫度場和固化度場結果作為預定義場導入到PCB應力場的計算中，添加PCB壓合過程的力學初邊值條件和熱學初邊值條件，進行PCB壓合成型的數值仿真，得到PCB在所述最高固化溫度下的翹曲變形量；

其中，力學初邊值條件具體為：在原有PCB模型的基礎上，增加上壓板和下壓板，分別位于PCB厚度方向的上方和下方，所述上壓板和下壓板在壓合時自身不會產生任何變形；壓合過程中約束下壓板所有自由度，約束上壓板除Z方向位移外的其它自由度；壓合開始，下壓板不動，對上壓板施加垂直向下的集中載荷，壓力通過上壓板傳遞給PCB，進而將PCB壓平；

熱學初邊值條件具體為：壓合成型開始時PCB的初始溫度以及壓合成型過程中PCB隨時間變化的溫度，即溫度場中PCB自身的時間-溫度曲線；

改變壓合成型數值模擬過程中PCB的最高固化溫度，其余條件保持不變，重新進行仿真計算，得到PCB在不同最高固化溫度下壓合成型后的翹曲變形量，最終選取使得翹曲變形量最小的最高固化溫度。

2.如權利要求1所述的一種減小PCB壓合后翹曲變形的溫度優(yōu)化設計方法，其特征在于，對PCB進行分層建模，對混雜層進行分區(qū)，具體包括：

將PCB的CCL基板層、半固化片層和銅箔-樹脂混雜層在厚度方向上分別各建一層實體單元；

根據PCB布線圖的圖像處理后的虛擬分區(qū)對混雜層進行分割，為各個分區(qū)建立幾何建模要素，最后得到混雜層的幾何建模要素。

3.如權利要求1所述的一種減小PCB壓合后翹曲變形的溫度優(yōu)化設計方法，其特征在于，在每個區(qū)域分別定義等效材料性能參數，具體包括：

按照不同的銅體積分數建立不同的銅和樹脂的等效化材料屬性，得到包含不同等效化材料屬性的二位數組格式的材料數據庫；

自動讀取包含分區(qū)位置和銅體積分數的圖像處理PCB布線圖的結果文件，得到模型不同分區(qū)的銅體積分數；

在數值模擬軟件中直接讀取材料數據庫，并且根據布線層不同分區(qū)的銅體積分數，在所述材料數據庫中讀取與銅體積分數相對應的等效化材料屬性，以為每個區(qū)域分別定義等效材料性能參數。

4.如權利要求1所述的一種減小PCB壓合后翹曲變形的溫度優(yōu)化設計方法，其特征在于，所述樹脂的溫度場和固化度場具體為PCB中樹脂在壓合成型過程中的溫度和固化度，即整個PCB空間中所有節(jié)點溫度和固化度的分布；所述溫度場和固化度場是空間坐標和時間的函數。

5.如權利要求1所述的一種減小PCB壓合后翹曲變形的溫度優(yōu)化設計方法，其特征在于，改變壓合成型數值模擬過程中PCB的最高固化溫度，其余條件保持不變，具體為：

保持原有的對流換熱系數和熱壓工藝時間不變，在設定的樹脂固化度時降低流體介質溫度，以實現(xiàn)在熱壓合階段只有最高固化溫度降低，其余參數保持不變。