一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法及系统，基于仿真条件，调整压合过程的保持时间，进行印制电路板压合过程的数值模拟，确定仿真模型在不同保持时间下的相对翘曲变形量和翘曲变形云图；对比和分析所述印制电路板的相对翘曲变形量及翘曲变形云图，建立印制电路板翘曲变形量对保持时间的灵敏度曲线，确定当前温度和压力下的最优保持时间。本发明专利技术不需要增加新的制备装置，过度复杂化制备流程，利用有限元模拟方法，不断调整热压合工艺高温高压下的保持时间，使印制电路板压合成型结束时的翘曲变形量最小化，提高印制电路板的平整度，降低其报废率，节约成本投入。投入。投入。

【技术实现步骤摘要】
一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法及系统


[0001]本专利技术属于印制电路板制造
，具体涉及一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]印制电路板(Printed Circuit Boards，简称为PCB)，是大多数电子产品的主要组件，也是电子元器件电气相互连接的载体，其主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接，起中继传输作用，是电子产品的关键电子连接件。其应用十分广泛，在智能终端、可穿戴设备、计算机、通信电子设备、军用武器系统、移动医疗设备、汽车等领域，具有重要作用。
[0004]印制电路板的生产过程一般包括设计、制造、组装和测试，制造过程中压合工艺是保证多层PCB质量的重要一环。压合过程是指将固定好的铜箔、半固化片、芯板等原材料送入真空热压机进行层压，高温高压使半固化片内未完全固化的树脂软化流动，同时发生固化反应，转变为固化片，从而将一块或多块内层板以及铜箔粘合成一块多层整体板的过程。在这个过程中，由于PCB层压结构存在不对称或者电路图形分布不均匀，且树脂与增强材料、树脂与铜的热膨胀系数差异较大、树脂存在固化反应收缩效应，PCB会产生较大的内应力。相较于单块覆铜板来说，PCB的厚度更大、图形分布更复杂、固化片数量更多，其产生的热应力也会更大且更难消除。PCB中存在的内应力，在后续钻孔、表层蚀刻或者烘烤等工艺流程中有所体现，使PCB发生进一步的翘曲变形，直接影响PCB上元器件的表面组装。在自动化表面贴装线上，电路板的不平整会引起定位不准，即元器件引脚无法准确插入电路板的过孔或贴合表面焊点，甚至会撞坏自动插装机；装上元器件的电路板在焊接后发生弯曲；电子元件与印制电路板焊点接触不良等。同时在PCB的加工过程中，高温、机械切削、湿处理等各种流程，也会对PCB变形产生重要影响。
[0005]综上所述，可以导致PCB变形的原因复杂多样。据专利技术人了解，目前防止PCB变形、翘曲的方法主要通过控制库存环境湿度、保证印制电路板的线路设计合理、消除基板内应力、增加整平工艺等方式。但这些方式都需要投入大量的人力、设备，在增加成本的同时也使整个制造过程复杂化。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法及系统，本专利技术不需要增加制造装置，也不需要复杂化制造流程，利用有限元模拟方法，不断调整热压合工艺高温高压下的保持时间，使印制电路板压合成型结束时的翘曲变形量最小化或按需可控，提高印制电路板的平整度，降低废品率，节约成本。
[0007]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法，包括以下步骤：
[0009]建立印制电路板的几何模型；
[0010]根据压合过程的材料性能参数、印制电路板的实际力学约束与载荷、传热学初始条件和边界条件，设置热压合过程仿真模型中的材料性能参数、力学边界条件、传热学初始条件和边界条件；
[0011]基于所述条件，调整压合过程的保持时间，进行印制电路板压合过程的数值模拟，确定仿真模型在不同保持时间下的相对翘曲变形量和翘曲变形云图；
[0012]对比和分析所述印制电路板的相对翘曲变形量及翘曲变形云图，建立印制电路板翘曲变形量对保持时间的灵敏度曲线，确定当前温度和压力下的最优保持时间。
[0013]作为可选择的实施方式，建立印制电路板几何模型的具体过程包括：采用分区、分层的方法对印制电路板进行几何建模，在厚度方向上，按照铜箔
‑
树脂混杂层、覆铜板的基板层、半固化片层三者在厚度方向的尺寸、层叠顺序，逐层进行几何建模；
[0014]对各层模型进行分区，根据印制电路板的布线图，对每一分区的铜含量进行识别与赋予，对每一分区的材料性能参数进行等效化的处理。
[0015]作为可选择的实施方式，建立印制电路板的几何模型后，对模型的材料属性进行定义，具体包括：针对布线层的不同铜含量分区，建立一系列铜含量下的铜
‑
树脂混杂的单胞模型，根据单胞模型在印制电路板仿真模型中所处的位置特征，建立周期性的边界条件，计算得到不同铜含量单胞模型的等效材料性能参数，将材料属性赋予各分区。
[0016]作为进一步的限定，所述材料性能参数包括密度、比热容、热导率、单位质量的化学反应放热量、化学反应动力学级数、指前因子、化学反应活化能、热膨胀系数、化学收缩系数、模量和泊松比中的至少一个。
[0017]作为可选择的实施方式，在印制电路板的应力应变场计算的几何模型上、下方各添加一块刚性平板模型，且固定下平板模型，在上平板模型上施加生产中压合过程的压紧力，以反映力学边界。
[0018]作为可选择的实施方式，进行印制电路板压合过程的数值模拟的具体过程包括：
[0019]计算印制电路板压合过程中的温度场，模拟压合过程中以半固化片的固化反应放热为内热源的印制电路板传热过程；
[0020]将模拟得到的温度场结果作为印制电路板应力应变场的预定义场导入，计算印制电路板压合过程中的应力、应变和位移；
[0021]模拟印制电路板因固化反应收缩、热胀冷缩的材料行为和在压力下的力学响应。
[0022]作为可选择的实施方式，确定仿真模型在不同保持时间下的相对翘曲变形量和翘曲变形云图的具体过程包括：
[0023]仅改变热压合阶段的保持时间，计算印制电路板的温度场，将其作为应力应变计算的预定义场，计算印制电路板在开模冷却至室温时厚度方向的应力、应变和位移，分析当前最高温度和最大压力下保持时间对印制电路板压合后翘曲变形的影响，建立印制电路板翘曲变形量对保持时间的灵敏度曲线。
[0024]一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化系统，包括：
[0025]几何模型构建模块，被配置为建立印制电路板的几何模型；
[0026]参数获取模块，被配置为根据压合过程的材料性能参数、印制电路板的实际力学
约束与载荷、传热学初始条件和边界条件，设置热压合过程仿真模型中的材料性能参数、力学边界条件、传热学初始条件和边界条件；
[0027]数值模拟模块，被配置为基于所述条件，调整压合过程的保持时间，进行印制电路板压合过程的数值模拟，确定仿真模型在不同保持时间下的相对翘曲变形量和翘曲变形云图；
[0028]参数优化模块，被配置为对比和分析所述相对翘曲变形量及翘曲变形云图，建立印制电路板翘曲变形量对保持时间的灵敏度曲线，确定当前最高温度和最大压力下的最优保持时间。
[0029]一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成上述方法中的步骤。
[0030]一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成上述方法中的步骤。
[0031]与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法，其特征是：包括以下步骤：建立印制电路板的几何模型；根据压合过程的材料性能参数、印制电路板的实际力学约束与载荷、传热学初始条件和边界条件，设置热压合过程仿真模型中的材料性能参数、力学边界条件、传热学初始条件和边界条件；基于所述条件，调整压合过程的保持时间，进行印制电路板压合过程的数值模拟，确定仿真模型在不同保持时间下的相对翘曲变形量和翘曲变形云图；对比和分析所述印制电路板的相对翘曲变形量及翘曲变形云图，建立印制电路板翘曲变形量对保持时间的灵敏度曲线，确定当前温度和压力下的最优保持时间。2.如权利要求1所述的一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法，其特征是：建立印制电路板几何模型的具体过程包括：采用分区、分层的方法对印制电路板进行几何建模，在厚度方向上，按照铜箔
‑
树脂混杂层、覆铜板的基板层、半固化片层三者在厚度方向的尺寸、层叠顺序，逐层进行几何建模；对各层模型进行分区，根据印制电路板的布线图，对每一分区的铜含量进行识别与赋予，对每一分区的材料性能参数进行等效化的处理。3.如权利要求1所述的一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法，其特征是：建立印制电路板的几何模型后，对模型的材料属性进行定义，具体包括：针对布线层的不同铜含量分区，建立不同铜含量下的铜
‑
树脂混杂的单胞模型，根据单胞模型在印制电路板仿真模型中所处的位置特征，建立周期性的边界条件，计算得到不同铜含量单胞模型的等效材料性能参数，将材料属性赋予各分区。4.如权利要求3所述的一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法，其特征是：所述材料性能参数包括密度、比热容、热导率、单位质量的化学反应放热量、化学反应动力学级数、指前因子、化学反应活化能、热膨胀系数、化学收缩系数、模量和泊松比中的至少一个。5.如权利要求1所述的一种印制电路板压合成型过程的保持时间优化方法，其特征是：在印制电路板的应力应变场计算的几何模型上、下方各添加一块刚性平板模型，且固定下平板模型，在上平板模型上施加生产中压合过程的压紧力，以反映力学边界。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：程梦萱，贾玉玺，黄斌，张通，赵志彦，万国顺，盛男，郑瑞乾，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：