玻璃基板制孔锥度设计方法、系统及装置

本公开属于玻璃基板 tgv 通孔制孔锥度设计，具体涉及以一种电气性能与工艺质量多目标协调的玻璃基板制孔锥度设计方法、系统及装置。

背景技术：

1、在玻璃基板通孔制备过程中，孔锥度同时影响通孔互连电气性能、孔壁成形状态、金属化质量和封装工艺适配性，孔锥度过大时会造成通孔截面变化增大，等效电阻、接触电阻升高，阻抗不连续，金属沉积不均匀，孔壁机械强度下降，孔锥度过小时制孔与金属化操作空间受限，电容上升、信号损耗加剧，局部应力集中、热机械应力增大，因此孔锥度不宜仅作为制孔后的几何结果处理，需要在工艺实施前进行参数化定义、评价和协调求解。

2、而目前现有的玻璃基板制孔锥度设计方法在应用于通孔互连结构时存在诸多缺陷。首先，现有方法大多依靠经验选取、试制结果或后续工艺修正确定孔锥度，缺少制孔前的参数化定义方法和可行范围设定手段，未在制孔前建立玻璃基板厚度、通孔上孔径、通孔下孔径、孔深、孔间距、电气性能目标和工艺质量约束之间的对应关系；其次，现有方案多单独关注单一指标或者单一工艺阶段，难以同步衡量孔锥度对信号传输、导电路径、金属化完整性、界面结合状态和局部应力分布带来的影响，缺少能够同时表征插入损耗、反射系数、等效电阻、等效电容、金属层厚度、金属填充均匀性、附着力、封装密度、孔口应力、热机械应力等全部指标的统一关联评价方式，各类锥度参数与多维度评价指标之间缺少可直接用于取值判断的可计算映射关系；再者，现有技术将全局孔型设计与刻蚀时间、功率、电镀参数、添加剂浓度、退火参数等局部加工参数分开处理，二者之间缺少协同调节的协调机制，无法在确定最优孔锥度的同时配套输出匹配的局部加工参数组合，整体设计流程割裂，存在研发周期长、试制成本高、设计一致性差的现实问题。

3、基于此，一种同步搭建电气、工艺优化模型并借助 stackelberg 双层规划求解最优锥度，同步均衡电气性能与工艺质量的制孔锥度设计方法亟待研发。

技术实现思路

1、本公开的目的是克服现有技术缺陷，提供一种电气性能与工艺质量多目标协调的玻璃基板制孔锥度设计方法、系统及装置，将孔锥度作为制孔前结构设计变量，确定锥度可行范围，建立锥度与电气、工艺指标的关联评价关系，构建全局锥度与局部加工参数的主从协调模型，同步输出最优锥度、配套加工参数与评价结果。

2、本公开的具体技术方案是：

3、一种玻璃基板制孔锥度设计方法，包括：

4、输入基板几何参数、电气性能阈值、工艺质量要求，将玻璃通孔 tgv 孔锥度定义为制孔前待优化设计变量，基于所述基板几何参数划定孔锥度可行区间，得到孔锥度变量；

5、根据所述孔锥度变量分别构建电气性能优化目标模型、工艺质量优化目标模型；

6、将所述电气性能优化目标模型作为上层主方、所述工艺质量优化目标模型作为下层从方，构建 stackelberg 双层规划协调模型，得到最优孔锥度；

7、将所述最优孔锥度匹配输出对应的加工参数、电气及工艺评价结果，指导玻璃基板制孔与封装工艺。

8、所述上层主方在所述可行区间内生成候选孔锥度；且所述下层从方接收候选锥度并输出工艺质量反馈向量；

9、利用stackelberg 双层规划协调模型中的总目标函数迭代更新孔锥度，直至同步满足电气、工艺要求。

10、构建的所述stackelberg 双层规划协调模型中的总目标函数表示为：

11、；

12、其中， 代表以孔锥度为优化变量求取目标函数的最小值；代表协调系数；代表预设的工艺质量期望目标向量；代表双层规划模型中的上层主方的目标函数；代表双层规划模型中的下层从方的目标函数；

13、利用的值对候选孔锥度进行工艺调整，同时利用上层主方的目标函数进行电气性能调整。

14、所述上层主方的目标函数表示为：

15、；

16、其中，为孔锥度对 tgv 通孔几何形状与结构稳定性的影响项；为电气性能损耗；为机械与热应力；为工艺稳定性与封装密度；分别为电气性能损、机械与热应力、工艺稳定性与封装密度的加权系数。

17、所述下层从方的目标函数表示为：

18、；

19、，；

20、其中，代表等效电阻偏差；代表等效电容偏差；代表金属填充均匀性偏差；代表金属层厚度偏差；代表界面附着力偏差；代表封装阵列密度偏差；代表孔口等效应力偏差；至分别代表第个tgv 通孔的孔锥度的基础工艺性能基准值；为第个通孔的孔口半径；为孔深。

21、所述利用的值对候选孔锥度进行工艺调整，同时利用上层主方的目标函数进行电气性能调整，包括：

22、当总目标函数中二范数平方偏差大于预设偏差阈值时，将候选孔锥度向满足金属化、低应力约束的区间调整，直至其满足工艺要求；

23、当上层主方的目标函数中的电气性能损耗 大于预设损耗阈值时，则将候选孔锥度向低寄生参数、阻抗连续的约束区间调整，直至其满足电气性能要求。

24、划定孔锥度可行区间的过程同步输入局部加工参数；所述局部加工参数包括刻蚀时间、刻蚀功率、电镀参数、添加剂浓度、退火参数中的一种或几种；

25、所述局部加工参数应用于所述下层从方中目标函数的工艺质量优化过程，并随最优孔锥度同步输出。

26、一种玻璃基板制孔锥度设计系统，包括：参数输入模块、模型构建模块、双层规划求解模块、结果输出模块；

27、所述参数输入模块，用于输入基板几何参数、电气性能阈值、工艺质量要求、局部加工参数，划定孔锥度可行区间；所述局部加工参数包括刻蚀时间、刻蚀功率、电镀参数、添加剂浓度、退火参数；

28、所述模型构建模块与所述参数输入模块进行数据交互，用于根据孔锥度变量分别构建电气性能优化目标模型、工艺质量优化目标模型；

29、所述双层规划求解模块与所述模型构建模块进行数据交互，用于以电气性能优化目标模型为上层主方、工艺质量优化目标模型为下层从方搭建 stackelberg 双层规划协调模型并求解最优孔锥度；

30、所述结果输出模块与所述双层规划求解模块进行数据交互，用于同步输出最优孔锥度、匹配的局部加工参数、电气及工艺评价结果。

31、一种玻璃基板制孔锥度设计用电子装置，包括：

32、存储介质，用于存储计算机程序；

33、处理单元，与所述存储介质进行数据交换，用于在进行玻璃基板制孔锥度设计时，通过所述处理单元执行所述计算机程序，进行如上所述的方法的步骤。

34、一种计算机可读存储介质：

35、所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序；

36、所述计算机程序在运行时，执行如上所述方法的步骤。

37、本公开的有益效果至少包括：

38、本公开所述的方法，通过将玻璃通孔 tgv 孔锥度前置为制孔前待优化设计变量并划定可行区间，同步构建电气性能优化目标模型与工艺质量优化目标模型，采用stackelberg 双层规划协调模型求解最优孔锥度并配套输出对应加工、评价结果，克服了现有技术孔锥度仅作为后置几何结果、无法同步均衡电气指标与工艺品质、锥度设计和加工参数相互割裂的缺陷，能够在制孔设计阶段同步兼顾信号传输性能与金属化、封装工艺适配性，直接输出可落地的全套工艺参考数据，大幅减少试制迭代次数。