[发明专利]基于数字孪生的喷淋系统设计方法

说明书

公开了一种基于数字孪生的喷淋系统设计方法，包括：构建喷淋系统的数字孪生体数据库，通过建模仿真计算得到不同工艺参数下的铜层体积分数结果，并确定良质产品的工艺参数范围；实时感知和采集喷淋数据，并将喷淋数据实时传送到数字孪生体数据库中，数字孪生体数据库接收喷淋数据，根据喷淋数据对应的工艺参数调出当前加工状态下铜层蚀刻效果的数字孪生图像，并输出其相对于良质产品工艺参数误差范围；根据当前加工状态下铜层蚀刻效果的数字孪生图像，并且以工艺参数误差范围作为参考，对喷淋系统的蚀刻液工艺参数进行实时调控，直至工艺参数误差范围达到设定范围，蚀刻出良质产品。实现了对工艺参数的预测性调控，省去了传统方法的验证过程。

技术领域

本发明涉及对精密的且难以直接观测结构的产品的数字孪生监测领域，尤其是涉及蚀刻中的一种基于数字孪生技术的喷淋系统设计方法。

背景技术

柔性印刷电路板(FPCB)的生产过程中，蚀刻作为一个重要环节，它指的是在一定温度条件下，蚀刻药液经过喷头均匀喷淋到铜箔表面，与没有蚀刻阻剂保护的铜发生氧化还原反应，而将不需要的铜反应掉，露出基材再经过剥膜处理后使线路成形。而喷淋系统的设计又直接影响到蚀刻效果。在传统方法中，通过对不同材料、不同规格产品进行数十次的蚀刻效果验证获取工艺参数的经验值，然后再根据经验值设置蚀刻液的工艺参数进行加工生产，最终蚀刻效果只能在作业完成后进行判定。并且由于所加工的铜层均是微米级别的具有精密结构的产品，难以直接观测，现有技术对产品在生产过程中的加工状态无法进行监测。显然，传统方法验证效率低，成本高，浪费多，最终生产的产品合格率低。原因有以下几点：首先，传统方法在验证过程中，验证获取经验值的方法只能根据之前类似产品的经验值对工艺参数进行不断补偿，验证时如果补偿值不合理，需要进行多次蚀刻验证，并且只适用于已经获取经验值的产品类型，如果新材料新产品的导入需再次进行复杂的验证过程，极大地浪费了时间、材料、人工以及制造工具成本。更重要的是，在产品蚀刻过程中，由于加工条件及环境因素的不确定性改变会引起蚀刻液工艺参数的改变，传统方法对加工过程中蚀刻液工艺参数的改变未知，对蚀刻过程中铜层蚀刻的状态也不清楚，最终蚀刻效果也不可预知，只能在蚀刻过程全部完成后进行判定。

发明内容

本发明提出了一种基于数字孪生技术的喷淋系统设计方法。首先，构建喷淋系统的数字孪生体数据库，通过事先的建模仿真过程得出不同工艺参数下的标准铜层体积分数图及参数误差范围。然后，通过传感器在线实时感知喷淋数据，监测因加工条件、环境因素的变化引起的蚀刻液工艺参数的改变。数字孪生体数据库接收喷淋数据后，从而根据对应的工艺参数调出当前加工状态的数字孪生图像，并且输出一个参数误差范围；最后，调试人员观测到当前加工状态下铜层蚀刻效果的数字孪生图像，参考系统给出的参数误差范围后，再对喷淋系统实体进行实时调控。

根据本发明实施例的一方面，提供一种喷淋系统设计方法，包括：

构建所述喷淋系统的数字孪生体数据库，通过建模仿真计算得到不同工艺参数下的铜层体积分数结果，并确定良质产品的工艺参数范围；

通过传感器实时感知和采集喷淋数据，并将所述喷淋数据实时传送到所述数字孪生体数据库中，所述数字孪生体数据库接收所述喷淋数据，根据所述喷淋数据对应的工艺参数调出当前加工状态下铜层蚀刻效果的数字孪生图像，并输出其相对于良质产品工艺参数误差范围；

根据当前加工状态下铜层蚀刻效果的数字孪生图像，并且以所述工艺参数误差范围作为参考，对所述喷淋系统的蚀刻液工艺参数进行实时调控，直至所述工艺参数误差范围达到设定范围，蚀刻出良质产品。

在一些示例中，在建立所述数字孪生体数据库时根据对比观测实验样品的蚀刻轮廓图指定若干个情况下的结果是符合标准的，调出不同数字孪生图像下的工艺参数，对比来自传感器的所述喷淋数据和符合标准的蚀刻轮廓图所对应的喷淋数据，输出所述工艺参数误差范围。