雲端印刷電路板模組分析平台：臺灣PCB 產業檢測新利器

貢獻撰文研究成員：李銘孝、李俊宏、李正國、姚志民

臺灣擁有全球最大PCB產業鏈，產業聚落全球獨一無二，各類型產品多元分布。伴隨各項電子產品功能漸趨先進多元，設備內的結構與組成越來越複雜，其中扮演關鍵運行核心的印刷電路板（Printed Circuit Board, PCB）更是如此，如何精準、快速分析，進而調整出最適化PCB設計架構，成為產學界亟待克服的重要挑戰。國網中心研發的印刷電路板模組分析雲端平台（下簡稱PCBA雲端分析平台），可作為快速評估PCB製造及設計的有效工具，協助設計者快速、準確地評估PCB結構的強度和變形，從而提高產品品質。



近年PCB的電路設計越趨多層和複雜，在製造過程中，可能會面臨結構翹曲、錫球破壞等問題，出現這些現象的原因眾多，其中有一類問題是因為多層結構間組合材料之間的熱膨脹係數不同，使得在高溫製程下降至常溫時，因彼此的收縮量不同而造成面板的翹曲變形。此外是在電子產品使用過程中，因為溫度不斷的升降溫可能造成錫球因翹曲變形產生破壞，進而影響使用壽命，是以皆必須經過標準測試的升降溫過程，評估錫球的壽命是否符合要求。因此如何快速有效掌握設計的品質，是有關業者必須克服與解決的重要課題。

PCBA雲端分析平台的研發動機，是希望透過國網中心結合固體力學及高速計算模擬專業，協助設計研發人員能快速、精準的評估結構的變形，以解決廠商過往進行結構分析時，必須由專業工程師使用特定軟體進行複雜模擬，導致整體工作耗時耗力的問題。平台提供PBC自動轉換電子線路圖及製程翹曲分析功能，能為PCB製造過程中鋪銅線路分佈最佳化、面板(Panel)中模組各種擺放組合評估、錫球壽命預估、屏蔽罩(Shielding Frame)對翹曲變形之影響分析、晶片擺放最佳化等問題提供最佳解決方案。


PCB 翹曲分析

為大幅簡化模擬過程，提供更友善的使用者體驗。PCBA雲端分析平台可採用固體力學及多種模擬方法，使用者可透過網頁介面快速輸入或選擇形狀、材料、強度等結構參數，平台即可自動生成應力與變形的分佈圖。此平台也具備高度客製化能力，可依據客戶需求調整模型設計與報告模式，雲端化設計則可讓使用者透過連網裝置，在任何地點、時間，使用各種連網設備登入平台進行分析與檢視結果，大幅提升工作的便捷性。在資安方面，此平台設有嚴格的IP與帳戶權限管理限制，確保使用者資料的隱私性和安全性。



錫球模擬分析

整體而言，「PCBA雲端分析平台」將是提升產品價值與競爭優勢的創新工具，此平台強化了我國產界的力學分析能量。目前該已有大型半導體封裝業者與國網中心合作，由於這類企業除了代工製造外也有產品開發需求，因此希望藉此平台的高度客製化分析，優化產品開發工作效率。展望未來，除晶片製造領域，國網中心也將持續運用固力結構及高速計算的專業，擴大固力領域之雲端分析平台合作觸角，開發滿足不同類型研發需求之計算固力平台，成為國內產學界的強大後盾。