CN117700253A - Amb工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法及系统，方法包括：获取订单并从中解析出尺寸规格需求和质量需求；根据质量需求确定所需的基板材料，结合尺寸规格需求选取基板，检测缺陷情况得到第一基板；基于质量需求并辅助参考尺寸规格需求筛选成本最低的待执行方案；使覆铜设备执行待执行方案进行覆铜加工，得到覆铜陶瓷基板。本发明的方案整合了AMB工艺从前期准备到加工再到后期反馈的全流程，针对实际应用中的工厂订单，引入智能化决策机制为陶瓷基板覆铜的全流程提供引导和支撑，通过智能化定制使每个环节都能够根据产品需求和工艺参数进行调整和优化。
Description
技术领域
本发明涉及活性金属焊接领域，特别涉及一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法及系统。
背景技术
活性金属钎焊（ActiveMetalBrazing，AMB）工艺相较于直接覆铜工艺结合力更强、内部热应力更低，正逐步成为主流制备工艺。采用活性金属钎焊制备的覆铜陶瓷基板，具有工艺简单、污染小和可靠性强的优势。AMB主要工艺流程为在无氧铜片和陶瓷板间放置银铜钛材料，然后置于800-900℃的高真空环境中进行钎焊。随着电力电子向高功率、大电流、高能量密度的方向快速发展，市场对于更高可靠性的陶瓷覆铜陶瓷基板的需求越来越迫切。
现有的AMB工艺流程中，每个环节都是固定的并且需要人工参与决策，不仅效率低下，难以保证工艺的稳定性和一致性，而且无法满足不同产品的个性化定制需求，限制了其在满足多样化市场需求方面的能力。由于缺乏智能化决策支持系统，这使得在面对复杂多变的加工环境时，工艺人员难以快速做出正确的决策，从而影响了加工效率和产品质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法及系统，具体方案如下：
一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法，包括如下：
获取关于陶瓷基板覆铜的订单，从所述订单中解析出待制备基板的尺寸规格需求和质量需求，所述质量需求包括电性能需求、热性能需求和机械性能需求中的一种或多种；
根据所述质量需求确定所需的基板材料，并结合尺寸规格需求在预设材料库中选取基板，运用机器视觉算法分析所选取基板表面的缺陷情况，并将缺陷情况符合预设缺陷条件的基板作为第一基板；
基于质量需求并辅助参考尺寸规格需求在预设工艺库中筛选出与所述第一基板相匹配的工艺方案，并选取其中成本最低的工艺方案作为待执行方案，所述工艺方案包括焊料使用形式、工艺流程和工艺参数；
使预设覆铜设备根据所述待执行方案采用相应的焊料使用形式、执行相应的工艺流程，并按照相应的工艺参数对第一基板表面进行覆铜加工，得到订单所需的覆铜陶瓷基板。
在一些具体实施例中，得到覆铜陶瓷基板后，扫描所述覆铜陶瓷基板以获取其上的空洞分布；
基于所述空洞分布计算所述覆铜陶瓷基板的空洞率；
若空洞率不能满足电性能需求或机械性能需求，则调整所述工艺流程或所述工艺参数重新制备覆铜陶瓷基板。
在一些具体实施例中，若所述工艺库中不存在与所述第一基板相匹配的工艺方案，则：
更换第一基板；
或，分析各工艺方案与所述第一基板不匹配的原因，从外部或所述工艺库调取与所述尺寸规格需求和/或所述质量需求相匹配的方案，计算各方案的匹配度并选取匹配度高的一或多个作为备选方案，综合所述原因和所述备选方案得到待执行方案。
在一些具体实施例中，所述订单中涉及基板用途，解析所述订单得到待制备基板的用途特征；
将电性能需求、所述热性能需求和所述机械性能需求三项需求均划分为高、中、低三级；
根据所述用途特征优选判定各项需求中的高级和/或低级；
若某一项需求的高级和低级均无法判定，则优先将该项需求判定为中级。
在一些具体实施例中，以选项卡的形式呈现待制备基板的用途特征；
所述选项卡包括制备高功率电路板、制备在特定温度环境下工作的电路板、制备高精度电路板、制备在高强度环境下工作的电路板、制备高密度电路板。
在一些具体实施例中，若用途特征中涉及制备高功率电路板或在高温环境下工作的电路板，则待制备基板的电性能需求和热性能需求均为高级；
若用途特征中涉及制备高精度电路板或在高强度环境下工作的电路板，则待制备基板的机械性能需求为高级；
若用途特征中涉及制备高密度电路板，则待制备基板的热性能需求为高级。
在一些具体实施例中，所述缺陷情况的获取具体包括：
获取基板表面的图像并进行预处理得到图像数据；
提取所述图像数据上包括颜色和形状在内的特征并与预设参考数据库中的特征进行匹配，以识别出基板表面的缺陷；
在所述图像数据中选取一张图像作为参考图像，将所述参考图像均匀划分成若干方格，通过方格衡量每个缺陷在参考图像中的占比以及所有缺陷在图像中的聚集程度；
若各缺陷的占比均小于预设占比、且聚集程度小于预设密度，则判定所选取基板的表面缺陷不足以造成空洞。
在一些具体实施例中，所述焊料使用形式包括焊片和焊膏，所述工艺参数包括真空度、焊接温度、焊接压力、基板表面处理、焊接气氛；
当所述使用形式为焊片时，所述工艺流程还涉及对焊片表面进行除氧化处理、除有机污染和平滑处理；
当所述使用形式为焊膏时，所述工艺流程还涉及焊膏的涂布参数、焊膏的预脱脂。
一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备系统，包括如下：
信息获取单元，获取关于陶瓷基板覆铜的订单，从所述订单中解析出待制备基板的尺寸规格需求和质量需求，所述质量需求包括电性能需求、热性能需求和机械性能需求中的一种或多种；
基板选择单元，用于根据所述质量需求确定所需的基板材料，并结合尺寸规格需求在预设材料库中选取基板，运用机器视觉算法分析所选取基板表面的缺陷情况，并将缺陷情况符合预设缺陷条件的基板作为第一基板；
方案选择单元，用于基于质量需求并辅助参考尺寸规格需求在预设工艺库中筛选出与所述第一基板相匹配的工艺方案，并选取其中成本最低的工艺方案作为待执行方案，所述工艺方案包括焊料使用形式、工艺流程和工艺参数；
加工单元，用于使预设覆铜设备根据所述待执行方案采用相应的焊料使用形式、执行相应的工艺流程，并按照相应的工艺参数对第一基板表面进行覆铜加工，得到订单所需的覆铜陶瓷基板。
在一些具体实施例中，还包括：空洞检测单元，用于在得到覆铜陶瓷基板后，扫描所述覆铜陶瓷基板以获取其上的空洞分布；基于所述空洞分布计算所述覆铜陶瓷基板的空洞率；若空洞率不能满足电性能需求或机械性能需求，则调整所述工艺流程或所述工艺参数重新制备覆铜陶瓷基板。
有益效果：本发明提供了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法及系统，整合了AMB工艺从前期准备到加工再到后期反馈的全流程，针对实际应用中的工厂订单，引入智能化决策机制为陶瓷基板覆铜的全流程提供引导和支撑。通过智能化定制使每个环节都能够根据产品需求和工艺参数进行调整和优化，避免了人工操作的繁琐和误差，并且充分实现资源的优化配置和利用，提高了加工效率，提升了产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提出的全流程智能制备方法流程示意图；
图2是本发明实施例提出的空洞率计算原理示例图；
图3是本发明实施例提出的缺陷判定原理流程图；
图4是本发明实施例提出的界面元素分布示例图；
图5是本发明实施例提出的全流程智能制备系统模块示意图。
附图标记：1-信息获取单元；2-基板选择单元；3-方案选择单元；4-加工单元；5-空洞检测单元。
具体实施方式
在下文中，将更全面地描述本发明公开的各种实施例。本发明公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明公开理解为涵盖落入本发明公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在本发明公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明公开的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明公开的各种实施例中被清楚地限定。
实施例1
本发明实施例1提供了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法，整合了AMB工艺从前期准备到加工再到后期反馈的全流程。方法的流程示意图如说明书附图1所示，具体方案如下：
一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法，包括如下：
101、获取关于陶瓷基板覆铜的订单，从订单中解析出待制备基板的尺寸规格需求和质量需求，质量需求包括电性能需求、热性能需求和机械性能需求中的一种或多种；
102、根据质量需求确定所需的基板材料，并结合尺寸规格需求在预设材料库中选取基板，运用机器视觉算法分析所选取基板表面的缺陷情况，并将缺陷情况符合预设缺陷条件的基板作为第一基板；
103、基于质量需求并辅助参考尺寸规格需求在预设工艺库中筛选出与第一基板相匹配的工艺方案，并选取其中成本最低的工艺方案作为待执行方案，工艺方案包括焊料使用形式、工艺流程和工艺参数；
104、使预设覆铜设备根据待执行方案采用相应的焊料使用形式、执行相应的工艺流程，并按照相应的工艺参数对第一基板表面进行覆铜加工，得到订单所需的覆铜陶瓷基板。
在一些具体实施例中，得到覆铜陶瓷基板后，还包括：
105、扫描覆铜陶瓷基板以获取其上的空洞分布；基于空洞分布计算覆铜陶瓷基板的空洞率；若空洞率不能满足电性能需求或机械性能需求，则调整工艺流程或工艺参数重新制备覆铜陶瓷基板。空洞率的计算示例图如附图2所示。
本实施例的智能制备方法聚焦AMB工艺的全流程，针对实际应用中的工厂订单，引入智能化决策机制为陶瓷基板覆铜的全流程提供引导和支撑，通过智能化定制使每个环节都能够根据产品需求和工艺参数进行调整和优化，避免了人工操作的繁琐和误差，并且充分实现资源的优化配置和利用，提高了加工效率，提升了产品质量。
本实施例的智能制备方法是围绕订单信息进行个性化定制的，订单信息即为输入数据。订单中一般会涉及对陶瓷基板的尺寸、数量等定制需求的相关信息。步骤101需要获取订单，并解析订单中的相关数据。订单可以为纸质版，也可以是电子版。当订单为纸质版时，需要先利用拍摄装置获取其图像，再从图像中提取文字进行解析。在实际应用中，可借助深度学习网络，通过提取文字获取订单上的相关信息。
具体地，从订单中解析出待制备基板的尺寸规格需求和质量需求。尺寸规格需求即为基板的尺寸大小，质量需求则涉及基板的各种性能需求，包括电性能需求、热性能需求和机械性能需求中的一种或多种。电性能需求主要是陶瓷基板的电气性能，如导电性，选择具有良好电气性能的基板材料，以确保电路的稳定性和可靠性。热性能需求则涉及基板的耐热性、散热性等。例如，根据电路工作温度选择具有良好耐热性的基板材料，以确保基板在高温下不会变形或损坏。机械性能则是涉及基板的耐腐蚀性、抗弯强度，尤其针对某些高强度电子设备，需要电路板能够承受设备在工作过程中产生的振动和冲击。在实际应用中，对电路板的要求不同，涉及的质量需求也就不同，本实施例从电热力三个维度来衡量覆铜陶瓷基板的性能需求，结合后续的成本管理，能够满足绝大多数订单需要。
解析完质量需求和尺寸规格需求之后，需要确定基板材料并选择合适的基板。具体地，根据质量需求确定所需的基板材料。基板材料包括氧化铝、氮化铝、氮化硅等可用于制备陶瓷基板材料。不同的基板材料对最终生成的覆铜基板有不同的效果。例如，氮化铝和氮化硅是新型功率半导体器件首选的两种封装基板材料。氮化铝热导率更高、导热性更好，但氮化硅的力学性能要大大优于氮化铝，其在热冲击条件下的服役可靠性显著高于氮化铝，而氧化铝虽然性能较差，但技术相对成熟，加工成本低，适合大规模低成本电路板的加工应用。
其中，订单可采用统一格式，并涉及后续电路板的用途。电路板的用途在一定程度上能够反映电路板需要具备的能力，为避免对性能描述的主观性和不统一性，本实施例引入了基板的用途特征，以此来统一描述各项性能需求。在一些具体实施例中，订单中涉及基板用途，解析订单得到待制备基板的用途特征；将电性能需求、热性能需求和机械性能需求三种需求均划分为高、中、低三级；根据用途特征优选判定各项需求中的高级和/或低级；若某一项需求的高级和低级均无法判定，则将该项需求判定为中级。可以对无法判定的需求进行标注，待后续选择工艺方案时，将该类需求的高级和中级一并纳入进行选择。例如，订单中要求基板具有好的导电性和导热能力，则判定电性能需求和热性能需求的等级为高，而机械性能需求的等级无法确定，可以暂定为中级，等到后续进行工艺方案选择的时候则会一并将机械性能需求为低的方案一并加入。
为进一步规范化用途特征，可以筛选整合出常用的用途特征供用户选择。在一些具体实施例中，以选项卡的形式呈现待制备基板的用途特征；选项卡包括制备高功率电路板、制备在特定温度环境下工作的电路板、制备高精度电路板、制备在高强度环境下工作的电路板、制备高密度电路板。选项卡可以根据经常加工的电路板形态进行设置，可以扩展的更加精细，例如具体限定温度范围、具体限定哪一种高强度环境、限定高功率电路板在极限运行时的温度等等。选项卡的设置进一步统一用途特征，方便用户根据需要进行选择，提高了方案的适用范围。
示例性的，若用途特征中涉及制备高密度电路板，则待制备基板的热性能需求为高级。高密度电路板在工作时会产生更多的热量，而且由于其布局紧凑，散热路径受限，因此需要基板材料具有较好的导热性能，以确保电路的稳定性和可靠性。
示例性的，若用途特征中涉及制备高功率电路板或在高温环境下工作的电路板，则待制备基板的电性能需求和热性能需求均为高级；高功率电子设备在工作时会产生大量的热量，如果热量控制不当，可能会对设备的性能和寿命产生影响。因此，这类设备需要使用热导率较高的基板材料，以便更好地散热。在高温环境下工作的电路板，如航空航天、汽车电子等领域使用的电路板，由于工作温度较高，需要基板材料具有较好的耐热性和热导率，以保持电路板的稳定性和可靠性。大电流电路板在工作时会产生较大的电流，为了确保电路的稳定性和安全性，需要基板材料具有较好的导电性能和耐热性。高频率电路板在工作时会产生高频信号，为了确保信号的传输质量和稳定性，需要基板材料具有较好的导电性能和低阻抗。
示例性的，若用途特征中涉及制备高精度电路板或在高强度环境下工作的电路板，则待制备基板的机械性能需求为高级。高精度电子设备对基板的机械性能要求较高，因为它们需要保证电路的精度和稳定性。例如，手机、平板电脑等便携式设备的电路板需要具有良好的机械性能，以应对日常使用中的冲击和振动。一些高强度电子设备，如工业机器人、航空航天设备等，需要基板材料具有较高的机械强度和刚性，以承受设备在工作过程中产生的振动和冲击。此外，涉及到柔性电路板以及组合式多层电路板时，也需考虑其机械性能。柔性电路板需要具有较好的柔韧性和抗弯强度，以适应各种复杂的弯曲和扭曲形状。因此，在选择基板材料时，需要考虑其抗弯强度和韧性。多层电路板是由多层薄板叠加而成，各层之间通过导电层连接。由于多层电路板的厚度较大，需要基板材料具有较好的抗弯强度和刚性，以保持电路板的稳定性和可靠性。
在一些实施例中，可以引入成本需求，对成本需求也分为高中低三个等级。对于一些低成本的消费电子产品，如手机、电视、电脑等，为了降低加工成本和提高市场竞争力，需要选择成本较低的基板材料。对于一些大规模加工的产品，如家电、汽车零部件等，为了降低加工成本和提高加工效率，需要选择成本较低的基板材料。
结合尺寸规格需求在预设材料库中选取基板材料所对应的基板。材料库可理解为一个存储于闲置基板信息的数据库，企业可将所有的基板材料的相关信息上传到材料库中进行存储，方便调取。符合尺寸规格需求和基板材料要求的基板可能有多块，需要逐一进行查验。
具体地，运用机器视觉算法分析所选取基板表面的缺陷情况，并将缺陷情况符合预设缺陷条件的基板作为第一基板。焊接前陶瓷表面的划痕、凹坑等问题都会对焊料的润湿铺展造成负面影响，为钎焊界面带来了潜在的空洞风险，影响后续的覆铜效果，因此需要逐一对基板表面进行查验。
在一些具体实施例中，缺陷情况的获取原理如附图3所示，具体包括：获取基板表面的图像并进行预处理得到图像数据；提取图像数据上包括颜色和形状在内的特征并与预设参考数据库中的特征进行匹配，以识别出基板表面的缺陷；在图像数据中选取一张图像作为参考图像，将参考图像均匀划分成若干方格，通过方格衡量每个缺陷在参考图像中的占比以及所有缺陷在图像中的聚集程度；若各缺陷的占比均小于预设占比、且聚集程度小于预设密度，则判定所选取基板的表面缺陷不足以造成空洞。缺陷过大可能会导致空洞，而聚集程度过高，在焊接过程中则可能会使铜板与基板出现大面积分离，影响覆铜效果。运用机器视觉来检测陶瓷表面，可以借助高精度的图像处理技术和人工智能算法，实现对陶瓷板的表面缺陷、色差、尺寸、形状等关键参数的检测和分析，从而提高产品的质量和稳定性。此外，AI视觉检测技术可以突破传统视觉算法对产品表面缺陷的检测，实现在线批量检测，以避免二次损伤。
确定第一基板之后则需要确定对第一基板进行加工的工艺方案。工艺方案的不同，最后得到的覆铜基板的性能不同。工艺方案会影响最终基板的机械性能、电性能和热性能。例如，对于焊膏工艺，在高真空中加热时有大量有机物挥发，导致钎焊界面不致密，出现较多空洞，使得基板在服役过程中易出现高压击穿、诱发裂纹的问题，影响基板的机械性能。使用不同的加工方法可能会改变覆铜基板的电导率、绝缘电阻等电气性能参数。采用不同的加工方法可能会改变覆铜基板的热导率、热膨胀系数等热性能参数。因此，在选择工艺方案时，需要根据具体的应用场景和需求进行综合考虑，以选择最适合的加工方法，并确保覆铜基板满足所需的性能要求。在本实施例中，需要以质量需求为主要标准，并参考尺寸规格需求进行工艺方案的筛选。尺寸规格需求在一定程度上也会影响方案的选择，例如，焊膏工艺不适用于大尺寸基板，容易出现空洞。
工艺方案包括焊料使用形式、工艺流程和工艺参数。工艺方案存储在预设的工艺库中，每套工艺方案对应于工艺流程、工艺参数。本实施例充分考虑到焊料使用形式对成本需求和质量需求的影响，因此将焊料使用形式也纳入其中工艺方案中，并作为一个独立的参考变量。焊料使用形式即为活性金属材料的使用形式，包括焊片形式、焊膏形式等。以常见的Ag-Cu-Ti系活性钎料为例，使用形式随Ti元素的形态、钎料的组合方式不同而有所不同：
1）预涂Ti粉膏剂，然后加预成形焊片。这种方法往往会难以控制Ti陶瓷表面均匀分布，且提供的Ti含量往往过高，焊料层中会产生较多脆性的金属间化合物而影响连接强度。
2）预先在陶瓷表面以PVD（物理气相沉积）或CVD（化学气相沉积）镀一层Ti薄膜，然后再加Ag-Cu钎料。该方案的问题在于Ti的氧化，以及陶瓷表面大面积金属化所导致的工艺效率低、成本高的问题。
3）使用Ag-Cu-Ti焊片。Ag-Cu-Ti焊片虽具备使用便捷、污染小的优势，但在制备过程中容易出现活性元素Ti的氧化和偏析的问题，导致合金变脆、成材率极低、焊接接头性能较差。
4）使用Ag-Cu-Ti焊膏。将Ag粉、Cu粉、Ti粉按所需比例混合，再添加溶剂、触变剂、流平剂等有机成分配置成Ag-Cu-Ti焊膏。对于银铜钛焊膏而言，其制备工艺成熟，简单高效，但在高真空中加热时有大量有机物挥发，导致钎焊界面不致密，出现较多空洞。
在确定工艺方案时选取其中成本最低的工艺方案作为待执行方案，将成本需求作为默认需求纳入到智能决策依据中，确保全流程加工的性价比，使方案更符合实际应用需求。质量需求中的三种需求可能不会全部满足，但成本需求作为一般企业的核心诉求，需要作为重要变量进行考虑。
考虑到AMB工艺的发展，工艺库中的方案可能未能与时俱进，需要融合一些外部方案以不断适应行业发展。在一些具体实施例中，若工艺库中不存在与第一基板相匹配的工艺方案，如尺寸过大导致工艺库中缺乏对大尺寸基板的加工方案，或是对空洞率要求过高而工艺库中缺乏如此先进的加工方案，则：更换第一基板；或，分析各工艺方案与第一基板不匹配的原因，从外部或工艺库调取与尺寸规格需求和/或质量需求相匹配的方案，计算各方案的匹配度并选取匹配度高的一或多个作为备选方案，综合原因和备选方案得到待执行方案。按照匹配度对方案进行排序后，以可视化界面（弹窗）的方式呈现给用户，并提供预设数量的方案给用户选择和修改。用户可对备选方案进行降噪、去伪、合并等。其中，匹配度的计算需要结合前述的质量需求的等级，每种方案预先会对加工出的覆铜陶瓷基板在机械性能、热性能和电性能方面有一个质量预测，根据质量预测和质量需求的匹配程度得到匹配度。
本实施例优先选择焊片和焊膏这两种焊料使用形式。焊片形式通常具有较高的机械强度和热稳定性，因此能够提供更好的焊接可靠性和耐久性。但由于焊片形式需要经过制造、切割、包装等过程，因此其制造成本通常较高。焊膏形式通常具有较低的制造成本，因为其制造过程相对简单，不需要经过复杂的加工和切割过程，可以适应各种形状和尺寸的焊接位置，具有较高的灵活性。
在一些具体实施例中，焊料使用形式包括焊片和焊膏，工艺参数包括真空度、焊接温度、焊接压力、基板表面处理、焊接气氛。焊接压力是空洞率最主要的影响因素，适当加压不仅可以使基板与焊料形成紧密的接触，有利于接触反应熔化的进行，而且可以增强焊料的流动性，挤出钎焊界面的气体，从而降低空洞率。真空+氮气的焊接气氛比真空气氛更有利于降低焊接空洞率。基板表面处理包括处理基板表面的污染物、氧化层等，清洗过程的质量直接影响覆铜层与基板的结合力。清洗不彻底或使用不合适的清洗剂可能导致表面污染物残留，降低结合力。
当使用形式为焊片时，工艺流程还涉及对焊片表面进行除氧化处理、除有机污染和平滑处理，以去除焊片表面的有机成分，减少气体量。当使用形式为焊膏时，工艺流程还涉及焊膏的涂布参数、焊膏的预脱脂。焊膏中通常含有一定量的有机物和添加剂，因此容易受到污染和氧化，影响焊接质量和可靠性。预脱脂包括将印刷有焊膏的基板在惰性气体或还原性气体氛围中进行加热脱脂，将焊膏的脱脂过程从常规的高真空状态下脱脂转为惰性气氛或还原性气氛脱脂，免除了有机挥发物对了真空钎焊炉污染，大大缩短了高真空钎焊所需的工艺时间。
在一些具体实施例中，在选择活性金属焊料的过程中，还包括：若尺寸规格需求表明覆铜陶瓷基板的面积大于预设面积，则优先选用焊膏以外的使用形式。尺寸过大的基板，在使用焊膏进行加工时，会产生大量无法排出的气体，造成空洞；若成本等级表明覆铜陶瓷基板的成本低，则优先选用焊板以外的使用形式，以降低加工成本。
在一些实施例中，工艺流程划分为常规流程和非常规流程，每种焊料使用形式的常规流程相同而非常规流程不同；每种焊料使用形式在工艺库中对应至少一种非常规流程；工艺参数包括关于常规流程的第一工艺参数和关于非常规流程的第二工艺参数；每种非常规流程对应至少一组第二工艺参数；每种常规流程对应至少一组第一工艺参数。
筛选出工艺方案之后，即可控制相关覆铜设备执行该方案。使预设覆铜设备根据待执行方案采用相应的焊料使用形式、执行相应的工艺流程，并按照相应的工艺参数对第一基板表面进行覆铜加工，得到订单所需的覆铜陶瓷基板。在本实施例中，可利用网络模型作为承载主体，进行各流程的控制和判断。网络模型连通材料库、工艺库，方便直接获取数据。获取工艺方案之后，由网络模型控制各个设备严格按照工艺方案执行，确保流程前后的一致性。
加工出覆铜陶瓷基板之后，还需对其进行质量检测，以判断该基板是否符合订单需求。在一些实施例中，可通过超声扫描或X射线扫描覆铜陶瓷基板，通过图像反映基板内部的结构形态，进而分析其空洞率。在分析空洞率时，可采用在图像上划分多个方格，比对空洞与方格之间的大小关系进而判定空洞率和空洞所处位置，方便进行计算和对比。具体如附图2所示。以空洞率为评判依据，改进工艺方案，为前序工艺流程提供反馈。在一些实施例中，还可通过获取陶瓷基板和铜箔界面的SEM 图与元素分布图，分析加工过程中是否实现元素的均匀分布。附图4展示了界面上的Ti元素分布示例图。
本实施例提供了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法，整合了AMB工艺从前期准备到加工再到后期反馈的全流程，针对实际应用中的工厂订单，引入智能化决策机制为陶瓷基板覆铜的全流程提供引导和支撑。通过智能化定制使每个环节都能够根据产品需求和工艺参数进行调整和优化，避免了人工操作的繁琐和误差，并且充分实现资源的优化配置和利用，提高了加工效率，提升了产品质量。
实施例2
本发明实施例公开了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备系统，在实施例1的基础上，将实施例1的方法系统化，系统模块如说明书附图5所示，具体方案如下：
一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备系统，包括如下：
信息获取单元1，获取关于陶瓷基板覆铜的订单，从订单中解析出待制备基板的尺寸规格需求和质量需求，质量需求包括电性能需求、热性能需求和机械性能需求中的一种或多种；
基板选择单元2，用于根据质量需求确定所需的基板材料，并结合尺寸规格需求在预设材料库中选取基板，运用机器视觉算法分析所选取基板表面的缺陷情况，并将缺陷情况符合预设缺陷条件的基板作为第一基板；
方案选择单元3，用于基于质量需求并辅助参考尺寸规格需求在预设工艺库中筛选出与第一基板相匹配的工艺方案，并选取其中成本最低的工艺方案作为待执行方案，工艺方案包括焊料使用形式、工艺流程和工艺参数；
加工单元4，用于使预设覆铜设备根据待执行方案采用相应的焊料使用形式、执行相应的工艺流程，并按照相应的工艺参数对第一基板表面进行覆铜加工，得到订单所需的覆铜陶瓷基板。
在一些具体实施例中，还包括：空洞检测单元5，用于在得到覆铜陶瓷基板后，扫描覆铜陶瓷基板以获取其上的空洞分布；基于空洞分布计算覆铜陶瓷基板的空洞率；若空洞率不能满足电性能需求或机械性能需求，则调整工艺流程或工艺参数重新制备覆铜陶瓷基板。
本实施例提供了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备系统，采用实施例1所提供的一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法，将实施例1的方法系统化，使其更具实际应用性。
本发明提供了一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法及系统，整合了AMB工艺从前期准备到加工再到后期反馈的全流程，针对实际应用中的工厂订单，引入智能化决策机制为陶瓷基板覆铜的全流程提供引导和支撑。通过智能化定制使每个环节都能够根据产品需求和工艺参数进行调整和优化，避免了人工操作的繁琐和误差，并且充分实现资源的优化配置和利用，提高了加工效率，提升了产品质量。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备方法，其特征在于，包括如下：
获取关于陶瓷基板覆铜的订单，从所述订单中解析出待制备基板的尺寸规格需求和质量需求，所述质量需求包括电性能需求、热性能需求和机械性能需求中的一种或多种；
根据所述质量需求确定所需的基板材料，并结合尺寸规格需求在预设材料库中选取基板，运用机器视觉算法分析所选取基板表面的缺陷情况，并将缺陷情况符合预设缺陷条件的基板作为第一基板；
基于质量需求并辅助参考尺寸规格需求在预设工艺库中筛选出与所述第一基板相匹配的工艺方案，并选取其中成本最低的工艺方案作为待执行方案，所述工艺方案包括焊料使用形式、工艺流程和工艺参数；
使预设覆铜设备根据所述待执行方案采用相应的焊料使用形式、执行相应的工艺流程，并按照相应的工艺参数对第一基板表面进行覆铜加工，得到订单所需的覆铜陶瓷基板。
2.根据权利要求1所述的全流程智能制备方法，其特征在于，得到覆铜陶瓷基板后，扫描所述覆铜陶瓷基板以获取其上的空洞分布；
基于所述空洞分布计算所述覆铜陶瓷基板的空洞率；
若空洞率不能满足电性能需求或机械性能需求，则调整所述工艺流程或所述工艺参数重新制备覆铜陶瓷基板。
3.根据权利要求1所述的全流程智能制备方法，其特征在于，若所述工艺库中不存在与所述第一基板相匹配的工艺方案，则：
更换第一基板；
或，分析各工艺方案与所述第一基板不匹配的原因，从外部或所述工艺库调取与所述尺寸规格需求和/或所述质量需求相匹配的方案，计算各方案的匹配度并选取匹配度高的一或多个作为备选方案，综合所述原因和所述备选方案得到待执行方案。
4.根据权利要求1所述的全流程智能制备方法，其特征在于，所述订单中涉及基板用途，解析所述订单得到待制备基板的用途特征；
将电性能需求、所述热性能需求和所述机械性能需求三项需求均划分为高、中、低三级；
根据所述用途特征优选判定各项需求中的高级和/或低级；
若某一项需求的高级和低级均无法判定，则优先将该项需求判定为中级。
5.根据权利要求4所述的全流程智能制备方法，其特征在于，以选项卡的形式呈现待制备基板的用途特征；
所述选项卡包括制备高功率电路板、制备在特定温度环境下工作的电路板、制备高精度电路板、制备在高强度环境下工作的电路板、制备高密度电路板。
6.根据权利要求5所述的全流程智能制备方法，其特征在于，若用途特征中涉及制备高功率电路板或在高温环境下工作的电路板，则待制备基板的电性能需求和热性能需求均为高级；
若用途特征中涉及制备高精度电路板或在高强度环境下工作的电路板，则待制备基板的机械性能需求为高级；
若用途特征中涉及制备高密度电路板，则待制备基板的热性能需求为高级。
7.根据权利要求1所述的全流程智能制备方法，其特征在于，所述缺陷情况的获取具体包括：
获取基板表面的图像并进行预处理得到图像数据；
提取所述图像数据上包括颜色和形状在内的特征并与预设参考数据库中的特征进行匹配，以识别出基板表面的缺陷；
在所述图像数据中选取一张图像作为参考图像，将所述参考图像均匀划分成若干方格，通过方格衡量每个缺陷在参考图像中的占比以及所有缺陷在图像中的聚集程度；
若各缺陷的占比均小于预设占比、且聚集程度小于预设密度，则判定所选取基板的表面缺陷不足以造成空洞。
8.根据权利要求1所述的全流程智能制备方法，其特征在于，所述焊料使用形式包括焊片和焊膏，所述工艺参数包括真空度、焊接温度、焊接压力、基板表面处理、焊接气氛；
当所述使用形式为焊片时，所述工艺流程还涉及对焊片表面进行除氧化处理、除有机污染和平滑处理；
当所述使用形式为焊膏时，所述工艺流程还涉及焊膏的涂布参数、焊膏的预脱脂。
9.一种AMB工艺陶瓷板覆铜的全流程智能制备系统，其特征在于，包括如下：
信息获取单元，获取关于陶瓷基板覆铜的订单，从所述订单中解析出待制备基板的尺寸规格需求和质量需求，所述质量需求包括电性能需求、热性能需求和机械性能需求中的一种或多种；
基板选择单元，用于根据所述质量需求确定所需的基板材料，并结合尺寸规格需求在预设材料库中选取基板，运用机器视觉算法分析所选取基板表面的缺陷情况，并将缺陷情况符合预设缺陷条件的基板作为第一基板；
方案选择单元，用于基于质量需求并辅助参考尺寸规格需求在预设工艺库中筛选出与所述第一基板相匹配的工艺方案，并选取其中成本最低的工艺方案作为待执行方案，所述工艺方案包括焊料使用形式、工艺流程和工艺参数；
加工单元，用于使预设覆铜设备根据所述待执行方案采用相应的焊料使用形式、执行相应的工艺流程，并按照相应的工艺参数对第一基板表面进行覆铜加工，得到订单所需的覆铜陶瓷基板。
10.根据权利要求9所述的全流程智能制备系统，其特征在于，还包括：空洞检测单元，用于在得到覆铜陶瓷基板后，扫描所述覆铜陶瓷基板以获取其上的空洞分布；基于所述空洞分布计算所述覆铜陶瓷基板的空洞率；若空洞率不能满足电性能需求或机械性能需求，则调整所述工艺流程或所述工艺参数重新制备覆铜陶瓷基板。
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