[发明专利]基于多物理场仿真的多喷头喷淋设备设计方法

说明书

一种基于多物理场仿真的多喷头阵列喷淋设备设计方法，包含如下步骤：S1.建立多喷头喷淋设备参数数据库、工艺参数数据库；S2.基于多喷头喷淋设备参数数据库，建立多喷头阵列喷淋设备几何模型；S3.应用仿真软件进行多物理场耦合仿真计算，基于工艺参数数据库设置流体参数和边界条件，耦合计算蚀刻液的流体场、温度场、浓度场结果；S4.分析耦合计算结果在特定高度范围上的数值分布，若误差在允许范围内，则进行S5，否则，返回S1步骤修改多喷头喷淋设备参数数据库；S5.建立不同的工艺参数数据库对应的多喷头喷淋设备参数数据模型。本发明提供的方法基于数值仿真方法，能够显著降低设备的设计成本以及设计周期。

技术领域

本发明涉及柔性印刷电路板制造领域，尤其涉及柔性印刷电路板蚀刻工艺的多尺度耦合仿真方法。

背景技术

柔性印刷电路板(FPCB)由绝缘薄膜、导体与粘结剂三部分组成，其基本结构一般有单面板结构、双面板结构、多层板结构以及软硬结合版结构等，与硬性印刷电路板相比，具有质量轻，厚度薄，线路分布密集，自由曲折度高等优点。FPCB技术最初是由上世纪美国航空航天领域发展而产生的一门技术，如今，在汽车电子、个人移动设备和机器人等领域都有广泛的应用。柔性印刷电路板柔性、精密性与可批量制造的特点使其在智能制造的地位日益凸显，发展柔性印刷电路板产业与技术具有重要的意义。

柔性印刷电路板的加工需要经历多个步骤，而其生产线则由曝光、显影、蚀刻与化锡四个关键的环节组成。近来，随着超高清面板市场的增长和柔性屏技术的发展，电路板的设计日趋精度化和密度化，对设计与制造工艺提出了更高的要求。柔性印刷电路板制造工艺中的蚀刻工艺仍处于发展阶段，喷淋设备技术仍未完备，同时，喷淋设备设计层面缺乏相关的理论研究与实际经验，从设备设计这一方面提高柔性印刷电路板蚀刻精度的方法有巨大的需求缺口。目前，柔性印刷电路板蚀刻设备设计方法仍以传统方法为主，即根据固定的的喷淋设备数据库设计出具体的喷淋设备，再根据实际蚀刻的效果，不断调整蚀刻的工艺参数。这种设计方法生产出的设备，一旦在实际生产中运用时发现设备参数错误，往往需要重新制造或者耗费大量时间调试蚀刻液的工艺参数，造成时间、人力的浪费与经济的损失。

发展新型的喷淋设备设计方法，尤其是具有多喷头阵列喷淋设备设计方法，能够预先模拟实际生产情况，进而调整设备工艺参数，提升良品率，具有非常重要的显示意义。另外，多喷头阵列喷淋设备能够显著提升生产效率，提高生产线的产能，其喷淋均匀性的提升对于产线数字化控制有着积极意义。

发明内容

本发明提出一种基于多物理场耦合的多喷头阵列喷淋设备设计方法，建立多喷头阵列喷淋设备的流体运动模型、温度分布模型、浓度分布模型，通过仿真模拟的方法计算多喷头喷淋设备理论模型的相关物理结果的分布状态，进而调整设备模型的结构尺寸等参数，从而达到喷淋效果均匀的最佳效果。

根据本发明实施例的一方面，一种基于多物理场仿真的多喷头喷淋设备设计方法，包括：

步骤S1，运用动态数据建模的方法，建立工艺参数数据库、多喷头喷淋设备参数数据库并设置初始供液管管径尺寸及其空间位置和喷头数量；

步骤S2，基于所述多喷头喷淋设备参数数据库，运用建模软件创建喷淋设备的几何结构；

步骤S3，将创建的所述喷淋设备的几何结构导入多物理场耦合仿真软件进行仿真模拟，基于所述工艺参数数据库设置流体参数和边界条件，对阵列喷淋设备的供液管划分网格，基于k-ε湍流模型计算蚀刻液流体场分布，基于非等温流动流体传热模型计算蚀刻液温度场分布，基于稀物质传递模型计算蚀刻液浓度场分布；

步骤S4，分析流体场、温度场、浓度场在特定高度范围上的数值分布，若在误差允许范围内，仿真结果的数值呈现出均匀分布，则进行步骤S5；否则，返回S1步骤调节所述多喷头喷淋设备参数数据库的供液管管径尺寸及其空间位置、喷头数量，再依次进行各步骤；