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印刷微電子設計軟件需求分祈論文
隨著(zhù)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(lái)越高;雖然蕊片的集成度已經(jīng)達到了一定程度，但是，對于線(xiàn)路的設計要求，也是越來(lái)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。很多單位及科研機構開(kāi)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(lái)提高微電子生產(chǎn)速度。傳統的PCB制板技術(shù)，除包含計算機輔助制造處理技術(shù)，即CAD/CAM,還有光繪技術(shù)，生產(chǎn)量大，工作耗時(shí)，相應的生產(chǎn)速度不是很理想。傳統的微電子電路設計軟件完成的原理圖、PCB圖設計，只適合于傳統的非全印刷集成電路生產(chǎn)使用。全印刷微電子設計軟件不僅需要傳統電路設計中的原理圖設計和PCB圖設計，還要在設計的過(guò)程中完成元器件的材料、打印時(shí)序、印刷工藝等的設計和設置。
對于現存的微電子設計軟件進(jìn)行大量分析調查后，我們發(fā)現現存的微電子設計軟件都不能滿(mǎn)足印刷微電子的設計要求，因為印刷微電子與傳統微電子在生產(chǎn)工藝上存在很大的區別。我們計劃在傳統微電子設計軟件的基礎上，增加印刷微電子設計的個(gè)性化的軟件，這就要求我們向軟件開(kāi)發(fā)人員提供明確的軟件功能需求報告，這對大部分微電子工作人員來(lái)說(shuō)，都是一項極具挑戰性的工作，這就要求我們具備相當完善的知識體系，掌握計算機應用等相關(guān)學(xué)科的知識。如果缺乏對印刷微電子的全面、深入的認識，就不可能提交高質(zhì)量的印刷微電子設計軟件的需求分析報告。缺乏準確、全面的需求分析報告，必然會(huì )成為制約軟件設計的因素，以至于軟件設計人員只能借由自己對印刷微電子的主觀(guān)認識和有限了解來(lái)構建軟件，最終導致設計的軟件并不適合于實(shí)際生產(chǎn)應用。為了解決這一問(wèn)題，筆者在閱讀大置有關(guān)印刷微電子方面資料的基礎上，結合需求分析的相關(guān)知識，總結得出了，印刷微電子設計的主要流程，確定了印刷微電子設計軟件的基本功能，并對印刷微電子的設計流程以及軟件的功能需求做出了詳細、全面的描述。
一、確定印刷微電子設計流程
如果使用傳統的微電子設計軟件，勢必不能滿(mǎn)足全印刷微電子設計的需求，要實(shí)現微電子全印刷，就需要在傳統微電子設計軟件中將印刷微電子設計的功能就加入到軟件中，實(shí)現傳統微電子設計與全印刷微電子設計的集成，從系統論的角度對微電子設計的流程進(jìn)行整體規劃，使軟件的功能更加全面、強大。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)現微電子制造，在電路設計之初就要考慮到印刷方面的問(wèn)題：哪些器件可以由印刷的方式實(shí)現，由哪種印刷工藝實(shí)現印刷，以及印刷參數設置等。所以印刷微電子設計與傳統的微電子設計存在很多不同之處，傳統的微電子設計軟件并不能滿(mǎn)足印刷微電子設計。
傳統PCB板的設計流程是：
1、設計目標，比如草圖、器件的資料準備。
2、原理圖封裝準備，如果庫里有的可以直接用，沒(méi)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，然后根據電路要求連線(xiàn)。
4、原理圖檢查，比如連線(xiàn)是否正確、標號調整、封裝制定等等，或使用DRC功能檢查。
5、檢查無(wú)誤進(jìn)行下一步。
6、PCB封裝準備，這一步也可與第2步同時(shí)進(jìn)行。
7、板框準備，將器件從原理圖或網(wǎng)絡(luò )表里導入到PCB軟件里面，并設置設計規則。
8、布局，然后布線(xiàn)。
9、敷銅，檢査。
10、生產(chǎn)文檔準備，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(lái)實(shí)現，原理圖設計部分與傳統PCB的原理圖設計基本相同。與傳統PCB所不同的是，在PE圖設計的過(guò)程中，就要對元器件的材料、打印時(shí)序、線(xiàn)寬、印刷工藝、固膜方式等進(jìn)行設置，無(wú)需敷銅的檢查。
所以，全印刷微電子的設計流程是：
1、設計目標，比如草圖、器件的資料準備。
2、原理圖封裝準備，如果庫里有的可以直接用，沒(méi)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，然后根據電路要求連線(xiàn)。
4、原理圖檢查，比如連線(xiàn)是否正確、標號調整、封裝制定等等，或使用DRC功能檢查。
5、檢查無(wú)誤進(jìn)行下一步。
6、元件封裝與放置，元件參數設置，包括材料選擇，印刷時(shí)序，印刷方式和固化工藝等。
7、導線(xiàn)參數設置，包括材料，線(xiàn)寬，印刷時(shí)序，印刷方式和固化工藝等。
8、線(xiàn)路檢查。
.9、電路仿真。
10、生產(chǎn)文檔生成，驅動(dòng)印刷設備。
與傳統的生產(chǎn)工藝相比，全印刷微電子在生產(chǎn)過(guò)程中更具有連貫性，效率更高。全印刷微電子設計軟件與傳統的PCB設計軟件相比，更方便，將電路設計的大部分工作交由軟件完成，電路設計完成之后，剩下的工作就可以由打印機自動(dòng)完成，省去了人力。
二、印刷微電子設計軟件功能需求分析
1.印刷微電子設計軟件功能需求報告是在印刷微電子需求分析的基礎上結合微電子設計的特點(diǎn)提出來(lái)的，主要用于提交給軟件開(kāi)發(fā)人員來(lái)直接指導軟件設計和開(kāi)發(fā)的文檔。印刷電子既然要以印刷的方式實(shí)現，再設計的過(guò)程中必然要考慮印刷制造的因素。以導線(xiàn)為例進(jìn)行說(shuō)明，在連接導線(xiàn)的過(guò)程中，除了傳統微電子設計時(shí)需要的相應的參數設置外，還要對導線(xiàn)的印刷參數進(jìn)行設罝，包括：印刷材料選擇，導線(xiàn)的印刷尺寸(長(cháng)、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線(xiàn)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，國內有關(guān)印刷微電子設計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)踐中不斷的總結升華。筆者主要以本研究團隊的實(shí)踐，以及微電子和印刷方面的知識為基礎，將印刷微電子設計除去傳統微電子設計的功能之外的部分概括如下：印刷材料參數設置，印刷尺寸的確定，印刷工藝設置，打印時(shí)序設置。
3.材料參數設置是在電路圖設計過(guò)程中，元器件可以選擇庫中存在的并根據數據自己配》，也可以自己配置且滿(mǎn)足參數要求，其中材料參數設置主要包括：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根據前面材料參數的設置自動(dòng)給出，用戶(hù)也可以根據方便性原則手動(dòng)設置，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)序主要是根據材料的印刷層次先后結合溫度、印刷方式，給出最快捷、最高效的印刷制造順序，系統可根據之前的參數設置給出可選項，設計人員也可以自行設定或在系統給出的可選項中選擇并修改。
綜上所述，我們可以得出：對于印刷微電子設計軟件的功能進(jìn)行需求分析，主要應包括設計流程的準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，后者是前者實(shí)現的途徑。一份高質(zhì)量的印刷微電子需求分析報告，在印刷微電子設計軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，是對軟件開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)要求，并且在軟件開(kāi)發(fā)完成之后，又成為檢驗軟件是否滿(mǎn)足設計要求的檢驗指標。
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