(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111603892.0 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 张通　贾玉玺　黄斌　程梦萱　 万国顺　赵志彦　郑瑞乾　盛男　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 代理人 董雪 (51)Int.Cl. H05K 3/00(2006.01) H05K 3/46(2006.01) H05K 1/02(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设 计方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种减小PCB压合后翘曲变形 的温度优化 设计方法及系统， 包括： 对PCB进行分 层建模， 对混杂层进行分区， 在每个区域分别定 义等效材料性能参数； 计算PCB中树脂的温度场 和固化度场； 确定PCB热压合阶段的最高固化温 度； 基于温度场和固化度场， 得到PCB中复合材料 的热应变场和化学收缩应变场； 进行PCB压合成 型的数值仿真， 得到PCB在所述最高固化温度下 的翘曲变形量； 改变压合成型数值模拟过程中 PCB的最高固化温度， 得到PCB在不同最高固化温 度下压合 成型后的翘曲变形量， 最终选取使 得翘 曲变形量最小的最高固化 温度。 本发 明解决了 现 有减小PCB压合成型过程中的翘曲变形量所带来 的问题。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114189999 A 2022.03.15 CN 114189999 A 1.一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法， 其特 征在于， 包括： 对PCB进行分层建模， 对混杂层进行分区， 在每 个区域分别定义 等效材料性能参数； 进行PCB压合过程的传热分析， 计算PCB中树脂的温度场和固化度场； 确定PCB 热压合阶 段的最高 固化温度； 基于所述温度场和固化度场， 计算PCB中树脂的热应变场和化学收缩应变场； 进而得到 PCB中复合材 料的热应 变场和化学收缩应 变场； 将所述温度场和固化度场结果作 为预定义场导入到PCB应力场的计算中， 添加PCB压合 过程的力 学初边值条件和热学初边值条件， 进行PCB压合成型的数值仿真， 得到PCB在所述 最高固化温度下的翘曲变形量； 改变压合成型数值模拟过程中PCB的最高固化温度， 其余条件保持不变， 重新进行仿真 计算， 得到P CB在不同最高固化温度下压合成型后的翘曲变形量， 最 终选取使得翘曲变形量 最小的最高 固化温度。 2.如权利要求1所述的一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法， 其特征在 于， 对PCB进行分层建模， 对混杂层进行分区， 具体包括： 将PCB的CCL基板层、 半固化片层和铜箔 ‑树脂混杂层在厚度方向上分别各建一层实体 单元； 根据PCB布线图的图像处理后的虚拟分区对混杂层进行分割， 为各个分区建立几何建 模要素， 最后得到混杂层的几何建模要素。 3.如权利要求1所述的一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法， 其特征在 于， 在每个区域分别定义 等效材料性能参数， 具体包括： 按照不同的铜体积分数建立不同的铜和树脂的等效化材料属性， 得到包含不同等效化 材料属性的二 位数组格式的材 料数据库； 自动读取包含分区位置和铜体积分数的图像处理PCB布线图的结果文件， 得到模型不 同分区的铜体积分数； 在数值模拟软件中直接读取材料数据库， 并且根据布线层不同分区的铜体积分数， 在 所述材料数据库中读取与铜体积分数相对应的等效化材料属性， 以为每个区域分别定义等 效材料性能参数。 4.如权利要求1所述的一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法， 其特征在 于， 所述树脂的温度场和固化度场具体为P CB中树脂在压合 成型过程中的温度和固化度， 即 整个PCB空间中所有节点温度和固化度的分布； 所述温度场和固化度场是空间坐标和时间 的函数。 5.如权利要求1所述的一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法， 其特征在 于， 所述PCB压合过程的力学初边 值条件具体为： 在原有PCB模型的基础上， 增加上压板和下压板， 分别位于PCB厚度方向的上方和下方， 所述上压 板和下压 板在压合时自身不会产生任何变形； 压合过程中约束下压板所有自由度， 约束上压板除Z方向位移外的其它自由度； 压合开 始， 下压板不动， 对上压板施加垂直向下的集中载荷， 压力通过上压板传递给PCB， 进而将 PCB压平。 6.如权利要求1所述的一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114189999 A 2于， 所述热学初边值条件具体为： 压合成型开始时PCB的初始温度以及压合成型过程中PCB 随时间变化的温度， 即温度场中PCB自身的时间 ‑温度曲线。 7.如权利要求1所述的一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法， 其特征在 于， 改变压合成型 数值模拟过程中PCB的最高 固化温度， 其 余条件保持不变， 具体为： 保持原有的对流换热系数和热压工艺 时间不变， 在 设定的树脂 固化度时降低 流体介质 温度， 以实现在热压合阶段只有最高 固化温度降低， 其 余参数保持不变。 8.一种减小PCB压合后翘曲变形的温度优化设计系统， 其特 征在于， 包括： 模型构建模块， 用于对PCB进行分层建模， 对混杂层进行分区， 在每个区域分别定义等 效材料性能参数； 数值仿真模块， 所述数值仿真模块包括三个部分： 传热分析单元、 应变场计算单元和应 力场计算单 元； 传热分析单元， 用于进行PCB压合过程的传热分析， 计算PCB中树脂的温度场和固化度 场； 确定PCB热压合阶段的最高 固化温度； 应变场计算单元， 用于基于所述温度场和固化度场， 计算PCB中树脂的热应变场和化学 收缩应变场； 进而得到PCB中复合材 料的热应 变场和化学收缩应 变场； 应力场计算单元， 用于将所述温度场和固化度场结果作为预定义场导入到PCB应力场 的计算中， 添加PCB压合过程的力 学初边值条件和热学初边值条件， 进行PCB压合成型的数 值仿真， 得到PCB 在所述最高固化温度下的翘曲变形量； 温度优化模块， 用于改变压合成型数值模拟过程中PCB的最高固化温度， 其余条件保持 不变， 重新进行仿真计算， 得到PCB在不同最高固化温度下压合成型后的翘曲变形量， 最终 选取使得翘曲变形量 最小的最高 固化温度。 9.一种终端设备， 其包括处理器和存储器， 处理器用于实现各指令； 存储器用于存储多 条指令， 其特征在于， 所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1 ‑7任一项所述的减小 PCB压合后翘曲变形的温度优化设计方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其中存储有多条指令， 其特征在于， 所述指令适于由终 端设备的处理器加载并执行权利要求1 ‑7任一项所述的减小PCB压合后翘曲变形的温度优 化设计方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114189999 A 3