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PCB板是实现该功能的组件和承担铜线的大部分电子产品的心脏。制造过程通常包含电镀的区域，根据设计不同电镀也不同。因此，模拟和优化工程师总是创建新的模型。如果能将其中大部分交给设计和制造PCB板的设计、工程、技术人员，自己进行电镀模拟的话，会变成什么样呢，在这里看看怎么实现吧。
一、自定义电镀模拟App应用
使用App开发器以及COMSOLMultiphysics5.0版本的电镀模块，可以自定义电镀App。因此，PCB板设计者可以使用模拟来分析设计和制造过程中的许多因素。他们确定设计是否能够满足铜线标准的要求，评估这种设备的表示，同时估计电镀过程的制造成本，并且不需要电镀的知识。
二、电镀铜图形设计的课题
一般PCB板使用一个或多个铜线连接板上的有源和无源器件。另一方面，在更高级的PCB板中，使用电镀铜图形生成线路。在实际开始电镀之前，必须在PCB板上准备图形绝缘膜。该过程由以下几个步骤来实现。
PCB板在上面准备图案化绝缘膜：
第一步是在PCB板上镀上薄导电性铜种子层。接下来，需要在PCB板的表面上进一步涂抹光刻胶（感光性聚合物膜），该过程一般被称为光刻。该过程将覆盖了图形掩模板的光刻胶配置在紫外线下，使曝光区域溶解。结果，得到了具有图案化绝缘膜、模式的底部种子层露出PCB板。
种子层在PCB板的上面（左边）镀层。使用光刻法使用光刻胶绘制PCB板图形（右）。
电镀在该过程中，包括硫酸和硫酸铜电解液PCB板和铜阳极（例如，固体铜条）浸入电镀槽。当在阳极和种子层阴极之间施加电压时，会引起电化学还原反应，铜离子会还原到种子层上镀（沉积）的铜金属。随着时间的推移，镀层的厚度与电化学反应的速度直接成比例，速度由种子层在不同位置的电流密度决定。因此，在图案化光刻胶腔体中满足固体铜。通过控制平均电流密度，可以保持电镀速度（例如，在电镀的图案化区域中的总电流尺寸）。
最后，除去剩下的光刻胶，蚀刻种子层，分离不同的镀铜线。
铜被配置在电镀导电性种子层上，满足PCB板上的图案化光刻胶腔体（左）。清除光刻胶，蚀刻露出的种子层，分离不同的铜线（右）。
三、电镀速度均匀性：
该过程中已知的问题之一是，整体PCB板的电镀速度不一定保持均匀。电解液中的电场集中在被体绝缘区域包围的导电图案和接近PCB板边缘的图案上。电场的不均匀性在这些区域的阴极表面产生更高的局部电流密度，这种效应通常被称为电流丛聚。随着时间的推移，镀层的厚度与电流密度成比例，这导致PCB板不期望的铜线厚度的变化。这意味着铜线之间的电阻根据PCB板位置而不同。PCB板如果用于电子设备，即使在最坏的情况下，这种厚度的变化也可能是引起设备故障的性能问题。
电镀铜在图案的工序中，PCB板以及铜阳极浸入电镀槽（电解液）中（左侧）。当在阳极和PCB板之间施加电压时，铜沉积并形成线型。从阳极到导电部PCB板的电场出现在接近体绝缘区域PCB板的端部丛聚（在左图中用彩色电场线图表示）。由此，在这些领域中会形成更高的局部铜厚度（参照右图的线状图案的红色部分）。
四、PCB设计阶段的模拟和优化
为了避免电子部件在运行过程中性能下降或部件故障，铜线电路必须满足厚度均匀性标准。通常，印刷电路板的设计者依赖于最大线宽、间距、图形密度等简单的设计规则。然而，电镀模拟可以更准确地计算预期铜层的厚度变化。如果有这个信息的话，就不用等待原型机的结果，可以尽早修改设计。
为了减小电流丛聚，通常可以将ldquo加到作为较大绝缘区域的位置。虚置rdquo；图形设计。在这种情况下，伪模式接收部分电流，并降低实际布线图中的高电流密度。伪图案的部分区域仍然具有高电流密度，但由于不是实际布线的一部分，所以没有关系。通过模拟，可以快速和简单地重新设计和计算由不同图形布局获得的厚度均匀性。
为了减小铜图案的厚度变化，可以在通常是大的绝缘区域的位置上添加伪图案。在左图中，红色区域表示接近绝缘区域的铜图案厚度高的部分。右边的图示出了添加虚置图案以减少铜布线图形状的厚度变化的方法。
减少厚度变化的另一步骤与电镀槽的设定相关联。为了降低端部的电流丛聚效果，可以使用被称为空隙的设备。
孔是本质上具有开口的绝缘屏蔽层，在电镀槽中位于铜阳极和PCB板之间。开口部的尺寸为了降低端部的电流丛聚必须小于PCB板。此外，很难估计空隙的最佳尺寸和位置。
幸运的是，可以通过模拟快速和简单地优化。下面的图是模拟有矩形开口的空隙。孔开口的长度和宽度以及电镀槽的配置位置被优化，并且PCB板上的厚度的变化被抑制到最小限度。
PCB板为了避免接近边缘丛聚效果，可以在电镀槽的阳极之间配置具有开口部的间隙，即绝缘屏蔽层。右图表示通过模拟优化后最小厚度变化的间隙开口的大小以及电镀槽中的配置位置。
五、PCB板在制造成本方面的考虑
PCB板为了制造商拥有竞争力，必须考虑制造成本。如上所述，最终产品必须始终满足铜厚的均匀性标准。厚度均匀性本质上取决于电镀过程中的总电镀速度。整体速度越高，厚度的变化越大。另外，生产线的生产量根据总加工时间来决定，因此制造成本也被决定。
六、PCB制造电镀成本最小化
为了使制造成本最小化，加工以能够满足厚度规格的最大可能的速度进行。模拟研究电镀利用速度的影响，可以计算应该用于给定厚度均匀性标准的电镀速度。这样，在设计阶段可以估算制造成本。
通过改进设计、利用间隙改善均匀性，可以模拟可支持的最高电镀速度和PCB板生产中可节省的成本。
七、在电镀App中执行模拟
具有电化学背景，在理解模拟模型和软件的同时创建了电镀模拟模型。PCB板设计者通常擅长电气设计，但对制造中的电化学过程不太清楚，或者完全没有相关知识。
电镀虽然讨论了模拟的许多优点，但是怎样PCB板设计者能够使用模拟模型呢。
创建App
一个解决方案是创建一个界面容易使用的自定义电镀App，PCB板设计者可以研究一个重要的参数，只要点击几次鼠标就可以执行模拟。
COMSOLMultiphysics5.0使用版本中附带的App开发器，模拟的专家们可以用微薄的力量制作这样的App，组织内的其他人可以执行模拟。
电镀AppPCB板设计者引入不同的设计（是否包括虚拟图形），然后单击计算，可以确认模拟厚度的均匀性。也可以修改电镀槽和阳极的大小，或添加间隙。只需简单点击即可执行App，优化孔的大小和位置。最后，可以使用App找到相对于预定厚度均匀性标准的最高电镀速度。根据该信息，可以计算制造成本。
电镀App的用户界面。它支持PCB板设计者上传不同的设计，电镀槽修正尺寸，加上特定尺寸的空隙（可选）。
如果有电镀App，用户只需简单点击即可执行模拟。用户可以研究铜线厚度的均匀性和不同设计、电镀速度和电镀槽设置对其的影响。此外，还可以执行App以模拟用于减少厚度变化的最佳间隙尺寸。最后，App可以用来计算给定厚度均匀性目标所支持的最高电镀速度。
八、PCB板电镀模拟技术结束语
电镀铜讨论了使用图形过程的高级PCB板模拟的重要性。在设计阶段执行电镀模拟可以减少电镀过程中厚度变化导致的性能降低，并且可以减少设备故障。
在以往的意义上，这样的模拟模型不是由PCB板设计者操作，而是电镀和模拟专家们的工作很多。但是，通过容易构建接口的专家电镀App，可以将电镀模拟提供给PCB板设计者。设计者可以在日常工作中进行模拟，充分享受各种各样的好处。
最后，减少了原型机的数量，通过优化设计和流程来最小化制造成本，节省了资金。此外，类似的App可以并入到由负责该阶段的工程和技术人员执行的制造过程中。由此，可以自己微调电镀的操作，校准，辅助质量保证。
