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印刷微電子設(shè)計(jì)軟件需求分祈論文
隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對電子產(chǎn)品的要求越來越高;雖然蕊片的集成度已經(jīng)達(dá)到了一定程度，但是，對于線路的設(shè)計(jì)要求，也是越來越高的。在微電子技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，各行業(yè)對微電子器件的需求置與曰俱增，但微電子生產(chǎn)速度卻受到極大限制。很多單位及科研機(jī)構(gòu)開始利用印刷方式高速、快捷地制備全印刷微電子器件，以此來提高微電子生產(chǎn)速度。傳統(tǒng)的PCB制板技術(shù)，除包含計(jì)算機(jī)輔助制造處理技術(shù)，即CAD/CAM,還有光繪技術(shù)，生產(chǎn)量大，工作耗時(shí)，相應(yīng)的生產(chǎn)速度不是很理想。傳統(tǒng)的微電子電路設(shè)計(jì)軟件完成的原理圖、PCB圖設(shè)計(jì)，只適合于傳統(tǒng)的非全印刷集成電路生產(chǎn)使用。全印刷微電子設(shè)計(jì)軟件不僅需要傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中的原理圖設(shè)計(jì)和PCB圖設(shè)計(jì)，還要在設(shè)計(jì)的過程中完成元器件的材料、打印時(shí)序、印刷工藝等的設(shè)計(jì)和設(shè)置。
對于現(xiàn)存的微電子設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行大量分析調(diào)查后，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存的微電子設(shè)計(jì)軟件都不能滿足印刷微電子的設(shè)計(jì)要求，因?yàn)橛∷⑽㈦娮优c傳統(tǒng)微電子在生產(chǎn)工藝上存在很大的區(qū)別。我們計(jì)劃在傳統(tǒng)微電子設(shè)計(jì)軟件的基礎(chǔ)上，增加印刷微電子設(shè)計(jì)的個(gè)性化的軟件，這就要求我們向軟件開發(fā)人員提供明確的軟件功能需求報(bào)告，這對大部分微電子工作人員來說，都是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作，這就要求我們具備相當(dāng)完善的知識體系，掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用等相關(guān)學(xué)科的知識。如果缺乏對印刷微電子的全面、深入的認(rèn)識，就不可能提交高質(zhì)量的印刷微電子設(shè)計(jì)軟件的需求分析報(bào)告。缺乏準(zhǔn)確、全面的需求分析報(bào)告，必然會成為制約軟件設(shè)計(jì)的因素，以至于軟件設(shè)計(jì)人員只能借由自己對印刷微電子的主觀認(rèn)識和有限了解來構(gòu)建軟件，最終導(dǎo)致設(shè)計(jì)的軟件并不適合于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。為了解決這一問題，筆者在閱讀大置有關(guān)印刷微電子方面資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合需求分析的相關(guān)知識，總結(jié)得出了，印刷微電子設(shè)計(jì)的主要流程，確定了印刷微電子設(shè)計(jì)軟件的基本功能，并對印刷微電子的設(shè)計(jì)流程以及軟件的功能需求做出了詳細(xì)、全面的描述。
一、確定印刷微電子設(shè)計(jì)流程
如果使用傳統(tǒng)的微電子設(shè)計(jì)軟件，勢必不能滿足全印刷微電子設(shè)計(jì)的需求，要實(shí)現(xiàn)微電子全印刷，就需要在傳統(tǒng)微電子設(shè)計(jì)軟件中將印刷微電子設(shè)計(jì)的功能就加入到軟件中，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)微電子設(shè)計(jì)與全印刷微電子設(shè)計(jì)的集成，從系統(tǒng)論的角度對微電子設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行整體規(guī)劃，使軟件的功能更加全面、強(qiáng)大。印刷微電子，顧名思義就是基于印刷原理的電子學(xué)。既然是以印刷的方式實(shí)現(xiàn)微電子制造，在電路設(shè)計(jì)之初就要考慮到印刷方面的問題：哪些器件可以由印刷的方式實(shí)現(xiàn)，由哪種印刷工藝實(shí)現(xiàn)印刷，以及印刷參數(shù)設(shè)置等。所以印刷微電子設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的微電子設(shè)計(jì)存在很多不同之處，傳統(tǒng)的微電子設(shè)計(jì)軟件并不能滿足印刷微電子設(shè)計(jì)。
傳統(tǒng)PCB板的設(shè)計(jì)流程是：
1、設(shè)計(jì)目標(biāo)，比如草圖、器件的資料準(zhǔn)備。
2、原理圖封裝準(zhǔn)備，如果庫里有的可以直接用，沒有的直接繪制圖形，也可以建立自己的庫文件。
3、原理圖繪制，將所需器件都擺好，然后根據(jù)電路要求連線。
4、原理圖檢查，比如連線是否正確、標(biāo)號調(diào)整、封裝制定等等，或使用DRC功能檢查。
5、檢查無誤進(jìn)行下一步。
6、PCB封裝準(zhǔn)備，這一步也可與第2步同時(shí)進(jìn)行。
7、板框準(zhǔn)備，將器件從原理圖或網(wǎng)絡(luò)表里導(dǎo)入到PCB軟件里面，并設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則。
8、布局，然后布線。
9、敷銅，檢査。
10、生產(chǎn)文檔準(zhǔn)備，如器件列表，貼裝圖等。
而全印刷微電子的電路全部利用印刷方式來實(shí)現(xiàn)，原理圖設(shè)計(jì)部分與傳統(tǒng)PCB的原理圖設(shè)計(jì)基本相同。與傳統(tǒng)PCB所不同的是，在PE圖設(shè)計(jì)的過程中，就要對元器件的材料、打印時(shí)序、線寬、印刷工藝、固膜方式等進(jìn)行設(shè)置，無需敷銅的檢查。
所以，全印刷微電子的設(shè)計(jì)流程是：
1、設(shè)計(jì)目標(biāo)，比如草圖、器件的資料準(zhǔn)備。
2、原理圖封裝準(zhǔn)備，如果庫里有的可以直接用，沒有的直接繪制圖形，也可以建立自己的庫文件。
3、原理圖繪制，將所需器件都擺好，然后根據(jù)電路要求連線。
4、原理圖檢查，比如連線是否正確、標(biāo)號調(diào)整、封裝制定等等，或使用DRC功能檢查。
5、檢查無誤進(jìn)行下一步。
6、元件封裝與放置，元件參數(shù)設(shè)置，包括材料選擇，印刷時(shí)序，印刷方式和固化工藝等。
7、導(dǎo)線參數(shù)設(shè)置，包括材料，線寬，印刷時(shí)序，印刷方式和固化工藝等。
8、線路檢查。
.9、電路仿真。
10、生產(chǎn)文檔生成，驅(qū)動印刷設(shè)備。
與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝相比，全印刷微電子在生產(chǎn)過程中更具有連貫性，效率更高。全印刷微電子設(shè)計(jì)軟件與傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)軟件相比，更方便，將電路設(shè)計(jì)的大部分工作交由軟件完成，電路設(shè)計(jì)完成之后，剩下的工作就可以由打印機(jī)自動完成，省去了人力。
二、印刷微電子設(shè)計(jì)軟件功能需求分析
1.印刷微電子設(shè)計(jì)軟件功能需求報(bào)告是在印刷微電子需求分析的基礎(chǔ)上結(jié)合微電子設(shè)計(jì)的特點(diǎn)提出來的，主要用于提交給軟件開發(fā)人員來直接指導(dǎo)軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)的文檔。印刷電子既然要以印刷的方式實(shí)現(xiàn)，再設(shè)計(jì)的過程中必然要考慮印刷制造的因素。以導(dǎo)線為例進(jìn)行說明，在連接導(dǎo)線的過程中，除了傳統(tǒng)微電子設(shè)計(jì)時(shí)需要的相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置外，還要對導(dǎo)線的印刷參數(shù)進(jìn)行設(shè)罝，包括：印刷材料選擇，導(dǎo)線的印刷尺寸(長、寬、后)，印刷溫度，印刷方式以及固膜方式等，同時(shí)還要考慮到印刷對導(dǎo)線的電性能可能造成的影響因素，并盡可能選擇影響最小的印刷制造方式。
2.目前，國內(nèi)有關(guān)印刷微電子設(shè)計(jì)軟件功能需求的分析還不夠成熟更完善具體的軟件功能需求分析需要在實(shí)踐中不斷的總結(jié)升華。筆者主要以本研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)踐，以及微電子和印刷方面的知識為基礎(chǔ)，將印刷微電子設(shè)計(jì)除去傳統(tǒng)微電子設(shè)計(jì)的功能之外的部分概括如下：印刷材料參數(shù)設(shè)置，印刷尺寸的確定，印刷工藝設(shè)置，打印時(shí)序設(shè)置。
3.材料參數(shù)設(shè)置是在電路圖設(shè)計(jì)過程中，元器件可以選擇庫中存在的并根據(jù)數(shù)據(jù)自己配》，也可以自己配置且滿足參數(shù)要求，其中材料參數(shù)設(shè)置主要包括：材料的組成，材料的印刷尺寸以及材料的使用溫度范圍。
印刷工藝可以由系統(tǒng)根據(jù)前面材料參數(shù)的設(shè)置自動給出，用戶也可以根據(jù)方便性原則手動設(shè)置，但是所選印刷方式一定要符合材料的要求。印刷工藝選擇是的主要內(nèi)容是：印刷方式、固化方式。其中印刷方式可以是：噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、ro11-2-roll、柔印、熱轉(zhuǎn)印等印刷方式。固化方式可以是UV固化或高溫煅燒。不管是印刷工藝還是固化方式都回對最終電路的性能產(chǎn)生影響，可以將印刷和固化對電路的影響以影響因子的方式給出，已選擇最合適的印刷和固化方式。
打印時(shí)序主要是根據(jù)材料的印刷層次先后結(jié)合溫度、印刷方式，給出最快捷、最高效的印刷制造順序，系統(tǒng)可根據(jù)之前的參數(shù)設(shè)置給出可選項(xiàng)，設(shè)計(jì)人員也可以自行設(shè)定或在系統(tǒng)給出的可選項(xiàng)中選擇并修改。
綜上所述，我們可以得出：對于印刷微電子設(shè)計(jì)軟件的功能進(jìn)行需求分析，主要應(yīng)包括設(shè)計(jì)流程的準(zhǔn)確把握與分析和功能需求的科學(xué)分析，而且兩者相互聯(lián)系，前者是后者的分析基礎(chǔ)，后者是前者實(shí)現(xiàn)的途徑。一份高質(zhì)量的印刷微電子需求分析報(bào)告，在印刷微電子設(shè)計(jì)軟件開發(fā)過程中，是對軟件開發(fā)的主要技術(shù)要求，并且在軟件開發(fā)完成之后，又成為檢驗(yàn)軟件是否滿足設(shè)計(jì)要求的檢驗(yàn)指標(biāo)。
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