CN111967211B - 一种ltcc制作工艺流程生成系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTCC制作工艺流程生成系统及方法。本发明通过对产品数据的自动解析，解决了产品数据与工艺流程关系的计算机自动解析难题，实现多样化的LTCC产品的工艺流程的计算机自动生成，可显著提升工艺流程的生成效率及准确度，降低工艺流程编制对工艺人员经验的要求。

Description

一种LTCC制作工艺流程生成系统及方法

技术领域

本发明涉及集成电路封装技术领域，具体涉及一种LTCC制作工艺流程生成系统及方法。

背景技术

LTCC（低温共烧陶瓷）是生瓷和金属浆料在低温下一同烧成的一种高密度、高可靠电路基板,它的主要材料是金属和陶瓷。随着微电子信息技术的迅猛发展，电子整机对小型化、便携性、多功能、数字化及高性能、高可靠性等多方面提出了更高的要求。在这些苛刻要求推动下，电子元件日益向微型化、集成化和高频化方向发展。与之相适应，电路基板必须满足高传输速度、高布线密度和高芯片集成密度等要求，LTCC作为一种可满足此类需求的基板产品，已在军事、通讯、消费电子中得到广泛应用。

LTCC具有复杂的结构，包括高达60层的叠层结构、单面或双面的多级台阶腔槽、集成的精密电阻器件、适合钎焊/键合等不同需求的表层金属化组合等。随着LTCC应用复杂度的日益提升，编制LTCC制作工艺流程的难度也在提高，依靠人工手段、借助工艺经验进行的工艺流程编制手段存在效率低、准确度低的问题，已无法满足需求。

现有技术对叠加构成各个台阶和基板底座的生瓷片分别进行层压，在进行组合第二次层压的方式，使空腔的成型工艺变得简单可靠；采用多次层压、生瓷铣切的方法，形成了尺寸精密的内埋空腔。以上两种方法仅限于一种可选的局部工艺步骤，并没有给出完整的产品工艺流程，也没有给出工艺中面临的多种结构组合情况下（如盲腔、通腔、边缘金属化、微流道、曲线外形等不同结构组合）的工艺流程。现有技术通过简化层间互联工艺方法，适合于滤波器等器件级LTCC产品的低成本加工。通过分次层压、铣切工艺、钎焊工艺制作了一种多芯片组件T/R模块。上述制作流程仅适合于某一种特定结构的LTCC产品，而对LTCC生产线所面临的多样化产品制作不具有指导性，同时也未涉及到LTCC产品局部或整体工艺流程与产品数据之间的映射关系，因此对多样化的产品而言，仍需要具有丰富经验的人员进行产品数据解读，经过多次迭代才可能编制出合理的工艺流程。

现有技术利用流程规则引擎模型，自动生成产品总工艺流程，克服了现有技术中人工编写工艺流程参数信息存在的耗时长、错误率高的技术问题；通过对客户数据编码，将客户数据规范的转化为工艺执行参数，帮助工艺人员提高处理PCB产品数据的效率和完整度。上述技术所针对的产品仅适用于PCB或FPC产品，产品形态和工艺方法与LTCC均不相同，所给出的方法和系统无法解决LTCC工艺流程生成中的效率低、准确度低的难题。

在LTCC制造行业，尚无关于工艺流程生成相关方法和系统的专利公开。目前LTCC制作工艺流程编制依靠人工、效率及准确率低。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种LTCC制作工艺流程生成系统及方法解决了目前LTCC制作工艺流程编制效率及准确率低的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种LTCC制作工艺流程生成系统，包括：

参数化工艺流程单元管理模块，用于定义、存储、输出和修改LTCC制作工艺流程所需的所有参数化工艺流程单元；

模型化工艺数据管理模块，用于定义工艺数据模型，以及读取产品数据，并将这些数据按照参数化工艺流程单元的参数进行转化、分类及存储，构建产品模型化工艺数据；

参数化工艺流程单元数据处理模块，用于将参数化工艺流程单元接收产品模型化工艺数据作为输入参数，实现参数化工艺流程单元所含工序的生成，以实现产品数据所定义的产品要求；

工艺流程生成与优化模块，用于合成多个参数化工艺流程单元所生成的工序，并通过重组、排序的方法得到优化的LTCC制作完整的工艺流程。

进一步地：所述产品数据包括EDA数据、CAM数据、产品的订单信息、产品图纸信息和人工录入的产品信息。

进一步地：所述模型化工艺数据管理模块还用于提供产品数据中所缺失的人工录入界面和功能以及模型化工艺数据的结构化展示、人工调整界面和功能。

进一步地：所述工艺流程生成与优化模块还用于提供完整工艺流程的可视化展示，帮助开展对工艺流程的检视、理解和修改。

一种LTCC制作工艺流程生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过参数化工艺流程单元管理模块构建参数化工艺流程单元；

S2、通过模型化工艺数据管理模块读取产品数据；

S3、将产品数据按照参数化工艺流程单元的参数进行转化，并按照参数化工艺流程单元的分类进行分类和存储，构建产品模型化工艺数据；

S4、通过参数化工艺流程单元数据处理模块和工艺流程生成与优化模块将产品模型化工艺数据作为参数映射到参数化工艺流程单元，得到每个参数化工艺流程单元所对应的制作工序，并将制作工序顺序连接起来，形成完整的LTCC制作工艺流程；

S5、对LTCC制作工艺流程进行自动优化，经过审核后得到优化后的LTCC制作工艺流程。

进一步地：所述步骤S1中的参数化流程单元的输入参数包括产品数据、订单数量/投料批量和专用工装的可用数量。

进一步地：所述步骤S1中参数化工艺流程单元包括单层制作、成型共烧、后烧、测试、分片、终检和包装参数化工艺流程单元；

所述单层制作参数化工艺流程单元用于对LTCC生瓷料制作必要的孔、腔、导体和内埋电阻，完成一张准备就绪的单层生瓷片；

所述成型共烧参数化工艺流程单元用于将准备就绪的单层生瓷片进行对位叠层、压合、成型、修饰和切割，并完成成型体的共烧得到熟瓷；

所述后烧参数化工艺流程单元用于在熟瓷表面制作导体、电阻、阻焊和字符功能层；

所述测试参数化工艺流程单元用于完成电路制作的LTCC进行物理测试和功能测试，以确认是否满足规定的要求；

所述分片参数化工艺流程单元用于将通过测试的产品进一步切割和清洗，以达到产品要求的最终尺寸和清洁要求；

所述终检和包装参数化工艺流程单元用于将分片后的产品进行最终的验收，并将验收合格的产品以符合技术规范和客户要求的方式进行包装。

进一步地：所述步骤S2中的产品数据包括EDA数据、CAM数据、产品的订单信息、产品图纸信息和人工录入的产品信息。

本发明的有益效果为：本发明通过对产品数据的自动解析，解决了产品数据与工艺流程关系的计算机自动解析难题，实现多样化的LTCC产品的工艺流程的计算机自动生成，可显著提升工艺流程的生成效率及准确度，降低工艺流程编制对工艺人员经验的要求。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图；

图2为本发明方法流程图；

图3为本发明中参数化工艺流程单元的划分示例；

图4为本发明中单层制作参数化工艺流程单元的工序示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种LTCC制作工艺流程生成系统，包括：

参数化工艺流程单元管理模块201，用于定义、存储、输出和修改LTCC制作工艺流程所需的所有参数化工艺流程单元；参数化单元所包含的标准化工序、参数接口、工序排布和逻辑校验规则等由该模块功能实现。

模型化工艺数据管理模块202，用于定义工艺数据模型，以及读取产品数据，并将这些数据按照参数化工艺流程单元的参数进行转化、分类及存储，构建产品模型化工艺数据；

优选地，模型化工艺数据管理模块还可提供产品数据中所缺失数据的人工录入界面和功能205；

优化地，模型化工艺数据管理模块还可提供模型化工艺数据的结构化展示、人工调整界面和功能206；

参数化工艺流程单元数据处理模块203，用于将参数化工艺流程单元接收产品模型化工艺数据作为输入参数，实现参数化工艺流程单元所含工序的生成，以实现产品数据所定义的产品要求；

工艺流程生成与优化模块204，用于合成多个参数化工艺流程单元所生成的工序，并通过重组、排序的方法207得到优化的LTCC制作完整的工艺流程。

优选地，工艺流程生成与优化模块可提供完整工艺流程的可视化展示208，帮助人工开展对工艺流程的检视、理解、修改等有助于提升流程准确度和执行效率的活动。

如图2所示，一种LTCC制作工艺流程生成方法，包括以下步骤：

S1、通过参数化工艺流程单元管理模块构建参数化工艺流程单元；

参数化流程单元是由一组相互密切耦合的工序的序列构成。

具体产品数据作为流程单元的输入参数，参数的取值，以及与本流程单元里面定义的工序排布规则一同决定了流程单元内工序的选取和排布结果。

本发明中构建了单层制作、成型共烧、后烧、测试、分片、终检、包装7个参数化流程单元，如图3所示。

101“单层制作”参数化流程单元实现这些工艺内容：LTCC生瓷料从卷料上开出，并完成必要的孔、腔、导体、内埋电阻等制作，形成一张已完成叠层前所有必要工艺要求的生瓷。

作为一种具体实现方式，如图4所示，101“单层制作”参数化流程单元包含标准工序“开料”、“制版”、“冲孔”、“填孔”、“印刷导体”、“印刷电阻”、“开腔”等。这些标准工序的名称并不能完全概括其所包含的作业内容，而仅仅是从完成“单层制作”参数化流程单元出发，将所有可能的作业内容作的一个划分。比如“冲孔”工序，除了完成指定孔的成型步骤，如必要，还应包括检测冲孔质量的AOI步骤，而且一般地，101~106所有参数化流程单元所包含的标准工序均具备以上特征。

作为一种具体实现方式，如图4所示，101“单层制作”参数化流程单元的参数包括“电阻版图文件”、“导体版图文件”、“生瓷材料规格”、“打孔文件”、“填孔浆料规格”、“导体浆料规格”、“电阻浆料规格”、“开腔文件”等。这里的参数的值包括具有内容的值，也包括该产品无此参数的“空值”这种特殊的值。参数值的表达格式可以使任何的电子格式，如Geber、DXF、NC、TXT、XML等文件格式，也可以采用任何计算机中的数据存储形式，如磁盘文件、内存、数据库、网络服务等，而且一般地，101~106所有参数化流程单元所包含的参数均具备以上特征。

作为一种具体实现方式，如图4所示，101“单层制作”参数化流程单元还应包括一组工序排布规则。这组规则与参数值一同执行一套逻辑运算，获得流程单元所含的标准工序及其序列的裁剪结果。比如当参数“电阻版图文件”和“电阻浆料规格”为“空值”，其余参数为非空值时，该流程化单元输出的工序排布则应该在图4的基础上去掉“印刷电阻”工序，并且“印刷导体”完成后进行“开腔”工序。优化地，这一组排布规则除了实现工序排布，还包括一系列逻辑校验规则，以避免出现与现实不符的情况，比如需要校验“导体版图文件”与“导体浆料规格”必须成对出现；又如，需要校验“填孔浆料规格”出现时，“打孔文件”必须出现；又再如，“生瓷材料规格”作为必要出参数不能为“空值”等等。一般地101~106所有参数化流程单元都应包含一组各不相同的工序排布和逻辑校验规则。

优化地，当生产线采用的工艺方法有所调整时，可以对上述101“单层制作”参数化单元的内容进行升级，以适应新的需求。比如“印刷电阻”工序采用喷墨直写工艺，那么电阻印刷所需的“制版”工序将不再需要，那么相应的工序排布规则需要重新修订以符合新的工艺排布需求，但升级的方法与前述构建参数化流程单元的方法并无二致。

102“成型共烧”参数化流程单元实现这些工艺内容：将准备就绪的单层生瓷片进行对位叠层、压合、成型、修饰、切割等操作，并完成成型体的共烧而得到熟瓷。

103“后烧”参数化流程单元实现这些工艺内容：在熟瓷表面制作导体、电阻、阻焊、字符等功能层。

104“测试”参数化流程单元实现这些工艺内容：对完成电路制作的LTCC进行物理测试和功能测试，以确认产品是否满足规定的要求。

105“分片”参数化流程单元实现这些工艺内容：将通过测试的产品进一步切割、清洗，达到产品要求的最终尺寸和清洁要求。

106“终检/包装”参数化流程单元实现这些工艺内容：对完成的产品进行最终的验收，并将合格产品以符合技术规范和客户要求的方式进行包装。

102~106的参数化流程单元各自所包含的标准工序、工序排布规则按照与101举例说明的相同方法构建。

S2、通过模型化工艺数据管理模块读取产品数据；

产品数据的获取方式包括但不限于EDA和/或CAM数据，如与Cadence SiP Layout、Mentor Xpedition、Altitum Designer、AutoCad、Cam350、Ucam等的软件接口，或者直接读取从这些软件输出的格式文件（或文件包），如Dwg、Dxf、Gerber、Drill、Txt文件。获取的数据除了标准EDA/CAM软件功能提供的数据外，也包括对这些软件二次开发所扩展的自定义数据。

S3、将产品数据按照参数化工艺流程单元的参数进行转化，并按照参数化工艺流程单元的分类进行分类和存储，构建产品模型化工艺数据；

该过程将读取的产品数据按照一定的规范进行转化，并形成模型化的工艺数据。作为一种具体的实现方式，可将这些数据按照S1中各个参数化流程单元的参数进行转化，并按照参数化流程单元的分类进行分类和存储。

S4、通过参数化工艺流程单元数据处理模块和工艺流程生成与优化模块将产品模型化工艺数据作为参数映射到参数化工艺流程单元，得到每个参数化工艺流程单元所对应的制作工序，并将制作工序顺序连接起来，形成完整的LTCC制作工艺流程；

特别地，LTCC包含数个至数十个独立的单层，需根据产品模型化工艺数据（如叠层数据），提取需要制作的单层清单，并将每一个单层引用一个单独的“单层制作”流程单元，传递对应的模型化工艺数据作为参数，得到每个单层特定的制作流程。这些不同单层制作流程作为“成型共烧”流程之前并行的流程进行连接。

S5、对LTCC制作工艺流程进行自动优化，经过审核后得到优化后的LTCC制作工艺流程。

优化的维度包括但不限于：并行的单层制作工序之间相同的并行工序可以进行合并，并在生产线上作为一个批次制作以提高工作效率，这里“相同”的含义依据具体的工艺有相应的判断准则，如“印刷导体”工序相同，判断的准则是采用相同的“导体浆料规格”。

优化地，需要对参数化流程单元之间可能存在的关联工序进行协调性优化，比如“成型共烧”流程单元中已经排布了“热切”工序，在“分片”流程单元中同时安排了“激光切割”和“砂轮划片”工序，需要根据工艺费效比等因素进行协调优化，如去掉“热切”工序以提高效率。

由S1~S5自动生成的工艺流程需要人工进行审核，必要时作少量的调整以符合特殊的需求。自动生成的工艺流程通过人工审核后即可按照一定的文件格式输出、存储、应用。

Claims (5)

1.一种LTCC制作工艺流程生成系统，其特征在于，包括：

参数化工艺流程单元管理模块，用于定义、存储、输出和修改LTCC制作工艺流程所需的所有参数化工艺流程单元；所述参数化工艺流程单元所包含的标准化工序、参数接口、工序排布和逻辑校验规则由所述参数化工艺流程单元管理模块功能实现；

模型化工艺数据管理模块，用于定义工艺数据模型，以及读取产品数据，并将这些数据按照参数化工艺流程单元的参数进行转化、分类及存储，构建产品模型化工艺数据；所述产品数据包括EDA数据、CAM数据、产品的订单信息、产品图纸信息和人工录入的产品信息；

参数化工艺流程单元数据处理模块，用于将参数化工艺流程单元接收产品模型化工艺数据作为输入参数，实现参数化工艺流程单元所含工序的生成，以实现产品数据所定义的产品要求；

工艺流程生成与优化模块，用于合成多个参数化工艺流程单元所生成的工序，并通过重组、排序的方法得到优化的LTCC制作完整的工艺流程；

所述参数化工艺流程单元包括单层制作、成型共烧、后烧、测试、分片、终检和包装参数化工艺流程单元；

所述单层制作参数化工艺流程单元包含标准工序开料、制版、冲孔、填孔、印刷导体、印刷电阻、开腔；

所述单层制作参数化工艺流程单元的参数包括电阻版图文件、导体版图文件、生瓷材料规格、打孔文件、填孔浆料规格、导体浆料规格、电阻浆料规格、开腔文件；参数的值包括具有内容的值，也包括产品无此参数的“空值”；

所述单层制作参数化工艺流程单元还包括一组工序排布规则，这组规则与参数值一同执行一套逻辑运算，获得流程单元所含的标准工序及其序列的裁剪结果。

2.根据权利要求1所述的LTCC制作工艺流程生成系统，其特征在于，所述模型化工艺数据管理模块还用于提供产品数据中所缺失的人工录入界面和功能以及模型化工艺数据的结构化展示、人工调整界面和功能。

3.根据权利要求1所述的LTCC制作工艺流程生成系统，其特征在于，所述工艺流程生成与优化模块还用于提供完整工艺流程的可视化展示，帮助开展对工艺流程的检视、理解和修改。

4.一种LTCC制作工艺流程生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过参数化工艺流程单元管理模块构建参数化工艺流程单元；所述参数化工艺流程单元包括单层制作、成型共烧、后烧、测试、分片、终检和包装参数化工艺流程单元；

所述单层制作参数化工艺流程单元用于对LTCC生瓷料制作必要的孔、腔、导体和内埋电阻，完成一张准备就绪的单层生瓷片；

所述单层制作参数化工艺流程单元包含标准工序开料、制版、冲孔、填孔、印刷导体、印刷电阻、开腔；

所述单层制作参数化工艺流程单元的参数包括电阻版图文件、导体版图文件、生瓷材料规格、打孔文件、填孔浆料规格、导体浆料规格、电阻浆料规格、开腔文件；参数的值包括具有内容的值，也包括产品无此参数的“空值”；

所述单层制作参数化工艺流程单元还包括一组工序排布规则，这组规则与参数值一同执行一套逻辑运算，获得流程单元所含的标准工序及其序列的裁剪结果；

所述成型共烧参数化工艺流程单元用于将准备就绪的单层生瓷片进行对位叠层、压合、成型、修饰和切割，并完成成型体的共烧得到熟瓷；

所述后烧参数化工艺流程单元用于在熟瓷表面制作导体、电阻、阻焊和字符功能层；

所述测试参数化工艺流程单元用于完成电路制作的LTCC进行物理测试和功能测试，以确认是否满足规定的要求；

所述分片参数化工艺流程单元用于将通过测试的产品进一步切割和清洗，以达到产品要求的最终尺寸和清洁要求；

所述终检和包装参数化工艺流程单元用于将分片后的产品进行最终的验收，并将验收合格的产品以符合技术规范和客户要求的方式进行包装；

S2、通过模型化工艺数据管理模块读取产品数据；所述产品数据包括EDA数据、CAM数据、产品的订单信息、产品图纸信息和人工录入的产品信息；

S3、将产品数据按照参数化工艺流程单元的参数进行转化，并按照参数化工艺流程单元的分类进行分类和存储，构建产品模型化工艺数据；

S4、通过参数化工艺流程单元数据处理模块和工艺流程生成与优化模块将产品模型化工艺数据作为参数映射到参数化工艺流程单元，得到每个参数化工艺流程单元所对应的制作工序，并将制作工序顺序连接起来，形成完整的LTCC制作工艺流程；

S5、对LTCC制作工艺流程进行自动优化，经过审核后得到优化后的LTCC制作工艺流程。

5.根据权利要求4所述的LTCC制作工艺流程生成方法，其特征在于，所述步骤S1中的参数化流程单元的输入参数包括产品数据、订单数量/投料批量和专用工装的可用数量。

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