[发明专利]柔性印刷电路板蚀刻工艺的多尺度耦合仿真方法

说明书

一种柔性印刷电路板蚀刻工艺的多尺度耦合仿真方法，该方法包括以下步骤：S1，建立柔性印刷电路板蚀刻工艺中喷淋域的数据模型；S2，在毫米级尺度上，在仿真计算软件中运用基于有限体积法开展流体仿真计算，获取喷淋域和柔性印刷电路板上表面的动压强分布；S3，建立蚀刻域的数据模型；S4，在微米级尺度上，以S2中的压力分布结果为初始条件，利用欧拉多相流模型对蚀刻域进行有限体积法仿真计算；S5，根据所得铜层轮廓和线路缺陷，建立以喷淋压强与蚀刻时间为主的多工艺参数的控制模型，优化柔性印刷电路板生产工艺参数。本发明通过基于欧拉多相流模型的多尺度耦合仿真方法，建立跨尺度一体化的柔性印刷电路板产品质量预测体系。

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

目前，柔性印刷电路的蚀刻工艺仍处于试错试验研究阶段，从资金和成本上限制了柔性印刷电路板制造技术的快速发展和应用。同时，由于柔性印刷电路板蚀刻过程中变形、应力及缺陷的形成和发展机理等方面的研究缺少可靠的实验技术和手段，开展柔性印刷电路板蚀刻工艺的多尺度耦合仿真方法，能够有效地揭示柔性印刷电路板表面的动压强和残余应力分布、线路轮廓演化、线路缺陷的形成与发展，建立基于材料特性、工艺参数、环境、缺陷的工艺数据库，指导柔性印刷电路板制造工艺的优化。

发明内容

本发明的目的是根据现有柔性印刷电路板蚀刻技术的不足，提出一种能揭示柔性印刷电路板蚀刻过程中显微结构演化规律、缺陷的形成与发展机理的多尺度耦合仿真方法，建立材料-工艺-缺陷演变的柔性印刷电路板蚀刻工艺的精准预测模型。

根据本发明实施例的一方面，一种柔性印刷电路板蚀刻工艺的多尺度耦合仿真方法，包括：

建立所述柔性印刷电路板蚀刻工艺中喷淋域数据模型；

根据所述喷淋域数据模型，在毫米级尺度上对所述喷淋域进行二维或三维几何建模、有限元网格划分和基于湍流模型的流体仿真计算，获取所述喷淋域和所述柔性印刷电路板上表面的动压强分布；

建立所述柔性印刷电路板蚀刻工艺中蚀刻域数据模型；

根据所述蚀刻域数据模型，在微米级尺度对所述蚀刻域进行二维或三维几何建模、有限元网格划分，以及以所述柔性印刷电路板上表面的所述动压强分布为初始条件的基于欧拉多相流模型和层流模型的流体仿真计算，模拟蚀刻过程中的流场特性，获得铜层轮廓的演化、线路缺陷的形成与发展、喷淋压强影响机制以及动压强和残余应力分布情况，求解所述柔性印刷电路板上表面铜层的形变演化、应变应力和流场的速度矢量图，确定所述柔性印刷电路板上表面所受压力对蚀刻速率以及铜层轮廓质量的影响；

根据仿真结果，对铜层轮廓质量以及蚀刻工艺中出现的线路缺陷进行分析，建立多工艺参数与缺陷特征的量化关联模型。

在一些示例中，所述喷淋域数据模型的几何参数包括喷头的高度和间距、喷射张角、流速、平均液滴直径、自由通过直径，工质的物理参数包括蚀刻液和铜的密度、入口压强，动力学参数包括动力粘度系数、湍流动能、湍流耗散率、雷诺系数。

在一些示例中，所述蚀刻域数据模型的几何参数包括蚀刻域的特征尺寸，工质的物理参数包括蚀刻液流速、密度，动力学参数包括铜的动力粘度系数、雷诺系数。

在一些示例中，基于多工艺参数与缺陷特征的量化关联模型，将多尺度耦合仿真计算得到的结果与期望值进行比较，建立柔性印刷电路板蚀刻工艺的缺陷控制反馈调节模型，当缺陷发生时，依据该反馈调节模型量化调整工艺参数。