黑人大荫道bbwbbb高潮潮喷丨激情久久一区二区三区丨国产福利第一页丨亚洲精品一区二区三区丝袜丨国产精品日日做人人爱丨超碰av在线免费观看丨女同一区二区丨精品久久久久久亚洲综合网丨久久久无码精品午夜丨a天堂资源在线观看丨成人深夜视频在线观看丨肥老熟妇伦子伦456视频丨欧美青青草丨看全色黄大色黄大片大学生丨亚洲成av人片在线观看无下载丨欧洲专线一区二区三区丨亚洲精品中文字幕一区二区三区丨亚洲精品视频在线播放丨国产欧美日韩一区二区加勒比丨欧美日韩美女

PCB板是幾乎所有電子產品的心臟，它承載著實現其功能的組件和銅線。制造過程中通常包含電鍍環節，不同設計的電鍍會有差異。這使仿真和優化工程師要不斷創建新模型。如果能將其中大部分工作交給設計和制造PCB板的設計、工程和技術人員，讓他們自己去進行電鍍仿真，那又將如何呢?來這里看下如何實現吧。

 

一、定制電鍍仿真App應用程序

　　可以使用App開發器和COMSOLMultiphysics5.0版本中的電鍍模塊定制電鍍App。有了它，PCB板設計人員可以利用仿真來分析設計和制造過程中的諸多因素。他們可以判斷一項設計能否滿足銅線規格要求、評估這類器件的表現，同時估算電鍍過程的制造成本，而無需具備電鍍方面的知識。

　　

二、電鍍銅圖形中的設計挑戰

　　常見的PCB板會使用一層或多層銅線來連接板上的有源和無源器件。另一方面，更高級的PCB板中則會使用電鍍銅圖形來生成線路。實際開始電鍍之前，應在PCB板上先準備一層圖形化絕緣膜。這一過程通過以下幾個步驟實現。

　　在PCB板上準備一層圖形化絕緣膜：

　　第一步是在PCB板上鍍一層薄薄的導電銅種子層。接下來，PCB板的表面需要再涂上一層光刻膠(光敏聚合物薄膜)，這一過程通常稱作光刻。該過程會將覆蓋了圖形化掩膜板的光刻膠置于紫外線之下，曝光區域發生溶解。結果是得到了帶有圖形化絕緣膜、且已露出圖形底部種子層的PCB板。

　　將種子層鍍于PCB板之上(左)。通過光刻法利用光刻膠繪制PCB板圖形(右)。

　　在電鍍過程中，PCB板和銅陽極(例如實心銅條)被浸入電鍍槽，其中包含硫酸和硫酸銅的電解液。在陽極和種子層陰極之間施加一個電壓，這會引起電化學還原反應，銅離子被還原到鍍(沉積)在種子層上的銅金屬之中。隨著時間的推移，鍍層厚度直接與電化學反應的速率成正比，而速率則由種子層不同位置處的電流密度所確定。因此，圖形化光刻膠腔體中填滿了固體銅。可通過控制平均電流密度來保持電鍍速度(例如，待鍍圖形化區域中的總電流大小)。

　　最后，清除剩余的光刻膠，蝕刻薄種子層以分隔開不同的鍍銅線。

　　銅被電鍍在導電種子層之上，從而填滿了PCB板上的圖形化光刻膠腔體(左)。清除光刻膠，蝕刻暴露出的種子層以分隔開不同的銅線(右)。

 

三、電鍍速度的均勻性：

　　該過程中已知的一個問題是，整個PCB板中的電鍍速度并非總能保持均勻。電解液中的電場集中于被大塊絕緣區域所包圍的導電圖形，以及靠近PCB板邊緣的圖形處。電場的非均勻性在這些區域的陰極表面產生了更高的局部電流密度，該效應通常稱為電流叢聚。隨著時間的推移，鍍層厚度與電流密度成正比，這會在PCB板中造成我們所不希望的銅線厚度變化。這意味著PCB板不同位置處銅線間的電阻會有差異。當PCB板用于電子器件時，這種厚度變化可能是性能問題，甚至在最壞的情況下，引發器件故障的根源所在。

　　在電鍍銅圖形的步驟中，PCB板和銅陽極被浸在電鍍槽(電解液)中(左)。在陽極和PCB板之間施加電壓后，銅會沉積并形成導線圖形。從陽極到PCB板導電部分的電場在靠近大塊絕緣區域以及PCB板邊緣處出現叢聚(左圖中以彩色電場線圖顯示)。這將在這些區域形成更高的局部銅厚度(參見右圖導線圖形中的紅色部分)。

 

四、PCB設計階段的仿真和優化

　　為避免在電子器件的運行中出現性能下降或器件故障，銅線電路必須滿足一套厚度均勻性的規格。通常情況下，印刷電路板的設計人員會依賴一些簡單的設計規則，例如最大與最小線寬、間距，以及圖形密度。然而，通過電鍍仿真，可以更精確地計算能達到的預期銅層厚度變化。有了這一信息，就可以在早期修改設計，而無需等待原型機結果。

　　為了降低電流叢聚，可以在通常是大塊絕緣區域的位置加入“虛置”圖形設計。此時，虛置圖形會接受部分電流，這將降低實際布線圖中的高電流密度。虛置圖形的部分區域仍會有較高的電流密度，但由于它并非實際布線的一部分，所以沒有關系。通過仿真，可以快速簡單地重新設計并計算不同圖形布局所得到的厚度均勻性。

　　為了減小銅圖形的厚度變化，可在通常是大塊絕緣區域的位置加入虛置圖形。左圖中，紅色區域顯示靠近絕緣區域的銅圖形中厚度較高的部分。右圖顯示了如何加入虛置圖形以降低銅布線圖形中的厚度變化。

　　減小厚度變化的另外一個步驟與電鍍槽設置有關。為降低邊緣處的電流叢聚效應，可以使用稱為孔隙的器件。

　　孔隙本質上是帶有開口的一個絕緣屏蔽層，在電鍍槽中，它被放置在銅陽極和PCB板之間。孔隙開口的尺寸必須小于PCB板的尺寸，以降低邊緣處的電流叢聚。除此之外，很難估計出孔隙的最佳尺寸和安置位置。

　　幸運的是，通過仿真可以快速簡單地進行優化。下圖模擬了帶有矩形開口的孔隙。孔隙開口的長度與寬度及其在電鍍槽中的放置位置得到了優化，從而使PCB板上的厚度變化降到最低。

　　為了避免靠近PCB板邊緣處的叢聚效應(如左圖所示)，可在電鍍槽的陽極和之間放置一個帶有開口的孔隙，即絕緣屏蔽層。右圖顯示了經仿真優化后可以達到最小厚度變化的孔隙開口大小，及其在電鍍槽中的放置位置。

 

五、PCB板制造成本方面的考慮

　　PCB板制造商如要擁有競爭力，就必須考慮制造成本。如前所述，最終產品總是需要滿足一個銅厚度均勻性規格。厚度均勻性本質上取決于電鍍過程中的總電鍍速度；整體速度越高，厚度變化越大。此外，總加工時間決定了生產線的生產量，因此，也決定了制造成本。

 

六、PCB制造電鍍成本最小化

　　為了最小化制造成本，加工會按照能滿足厚度規格的最大可能速度進行。通過使用仿真研究電鍍速度的影響，可以計算出針對給定厚度均勻性規格應采用的電鍍速度。這使我們在設計階段就能估算出制造成本。

　　通過改進設計，或使用孔隙來改進均勻性，可以模擬得到能夠支持的最高電鍍速度，以及PCB板生產中可以節省的成本。

 

七、通過電鍍App運行仿真

　　擁有電化學背景，同時理解仿真模型和軟件的人士創建了電鍍仿真模型。PCB板設計人員通常擅長電氣設計，但對制造中的電化學過程了解不多或完全沒有相關知識。

　　我們已經討論了電鍍仿真的諸多優勢，但如何才能使PCB板設計人員使用上仿真模型呢?

 

　　創建App

　　解決方案之一是創建界面易于使用的定制電鍍App，這使PCB板設計人員可以研究一些重要參數，同時只需點擊幾下鼠標就能運行仿真。

　　利用COMSOLMultiphysics5.0版本中所帶的App開發器，仿真專家們只需投入很少的精力就可以創建出這類App，從而使組織中的其他人都可以運行仿真。

　　電鍍App允許PCB板設計人員導入不同的設計(包含或不含虛置圖形)，點擊計算，然后就能查看所仿真的厚度均勻性。也可以改變電鍍槽和陽極的尺寸，或加入一個孔隙。只需簡單一個點擊，即可運行App來優化孔隙的尺寸和放置位置。最后，可利用App找出針對給定厚度均勻性規格的最高電鍍速度。通過這一信息，可以計算出制造成本。

　　電鍍App的用戶界面。它支持PCB板設計人員上傳不同的設計，修改電鍍槽尺寸，以及加入特定尺寸的孔隙(可選)。

　　有了電鍍App，用戶只需簡單點擊就可以運行仿真。用戶可以研究銅線厚度的均勻性，以及不同設計、電鍍速度和電鍍槽設置對它的影響。此外，也可以運行App來仿真用于減少厚度變化的最佳孔隙尺寸。最后，App可用于計算針對給定的厚度均勻性目標、所支持的最高電鍍速度。

 

八、PCB板電鍍仿真技術結束語

　　我們已經討論了仿真對于使用電鍍銅圖形工藝的高級PCB板而言的重要性。在設計階段運行電鍍仿真，可以減少由于電鍍過程中的厚度變化而產生的性能下降，甚至可以減少器件故障。

　　傳統意義上，這類仿真模型并非由PCB板設計人員所操作，更多的是電鍍和仿真專家們的工作。但是，通過構建界面易于使用的專業電鍍App，我們可以將電鍍仿真帶給PCB板設計人員。設計人員能夠在日常工作中運行仿真，并充分享受它帶來的各種優勢。

　　最后，通過減少原型機的數量以及優化設計和工藝來最小化制造成本，資金得到了節省。進一步而言，類似的App可以加入到制造過程中，由負責此階段的工程和技術人員運行。這使他們可以自行對電鍍的操作進行微調和校準，以及輔助進行質量保證。